JP6075093B2

JP6075093B2 - 操作装置

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Publication number: JP6075093B2
Application number: JP2013019553A
Authority: JP
Inventors: 田中　君明; 君明田中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-02-04
Also published as: WO2014119323A1; JP2014149785A

Description

本発明は、使用者による可動部の操作状態に応じて機器を操作するための操作装置に関する。

従来、例えば、携帯機と車両との間で送受信される電波によってドアのロック／アンロックを行う車両用スマートキーシステムにおいて、車室内のアンテナとの送受信状態に基づいて前記携帯機の位置を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１０７３７７号公報

ところが、近年、前述のような携帯機のみならず、車両や車載機器（車両内への持ち込み機器を含む）を操作するためのダイヤル等のスイッチ類も、使用者の好みに応じた場所に配置したいというユーザニーズがある。前記好みに応じた場所とは、例えば、インパネの中央面（オーディオ機器やナビゲーション装置がある場所）、ダッシュボードの上面、運転席と助手席との間、ドアの内側側面、ステアリングホイール、ステアリングコラムの上や側面、または後部座席周辺などである。

こういったニーズに応えるためには、種々の場所に配置して使用可能なレイアウトの自由度の高いスイッチ等の操作端末を用いことが考えられるが、操作端末の配置場所によって操作端末の姿勢（向き、傾き）が異なる場合がある。操作端末の姿勢が異なると、その操作端末を操作する手や指の動かし方などの操作方法が異なるため、使用者が直感的・感覚的に使い易いように、操作端末の姿勢に応じたＧＵＩ（グラフィカルユーザインタフェース）を提供することが望ましい。

操作端末の姿勢に応じたＧＵＩを提供するには、ジャイロセンサや傾斜センサ等の各種センサを操作端末に搭載して、そのセンサを介して検出された姿勢に基づいてＧＵＩを切り替えることが考えられるが、これらのセンサは高コストであるという課題がある。また、操作端末の姿勢を検出することは、ＧＵＩの提供以外にも種々の制御に応用することができる。そこで、本発明は、ジャイロセンサ等の高価なセンサを操作端末に搭載しなくても、その操作端末の姿勢を検出可能な操作装置を提供することを目的としてなされた。

前記目的を達するためになされた本発明の操作装置では、位置検出部は、操作端末の可動部の、他の部分と電磁気的特性が異なる一部の位置を電磁気的に検出する。前記一部は、前記可動部の操作状態に応じてその操作端末上の予め設定された経路に沿って移動する。そこで、姿勢検出部は、前記位置検出部が検出した前記位置の変化に基づいて、前記操作端末の姿勢を検出する。このため、本発明では、前記操作端末にジャイロセンサ等の高価なセンサを搭載しなくても、その操作端末の姿勢を検出することができる。従って、本発明の操作装置では、その製造コストを良好に低減することができ、操作端末も良好に小形化することができる。

なお、前記操作端末が、前記可動部の操作状態に応じた信号を送信する信号送信部を更に備えた場合、前記姿勢検出部は、前記信号送信部が送信した信号の変化と前記位置検出部が検出した前記位置の変化とを対照することにより、前記操作端末の姿勢を検出してもよい。その場合、信号送信部は、前記一部が前記経路上のどの位置にあるかに対応した信号を送信するので、その信号の変化と前記位置検出部が検出した前記位置の変化とを照合すれば、前記姿勢検出部は前記姿勢を一層正確に検出することができる。

本発明を適用した操作装置の構成を表すブロック図である。その操作装置の可動部の構成及び動作を表す説明図である。その操作装置における傾き検出処理を表すフローチャートである。その操作装置によるＧＵＩ表示状態の変化を例示する説明図である。その表示状態を変化させるＧＵＩ切替処理を表すフローチャートである。前記可動部の変形例の構成及び動作を表す説明図である。

［実施形態の構成］
次に、本発明の実施形態を、図面と共に説明する。図１に示すように、本実施形態の操作装置１は、操作端末１０と車載機器２０と位置検出装置３０とを備えて構成されている。ここで、車載機器２０としては、車両（図示省略）に搭載されて少なくとも画面２５（図４参照）を有するものであれば種々のものを想定することができる。例えば、車載ディスプレイ、カーナビゲーション装置、オーディオ機器、メータ等のように、車両に据え付けられた機器であってもよく、多機能型携帯電話（いわゆるスマートフォン），車両に着脱自在なカーナビゲーション装置（いわゆるＰＮＤ），パーソナルコンピュータ等の持ち込み機器であってもよい。

また、操作端末１０としては、車室内の複数の箇所に使用者の所望に応じて設置可能な端末で、本実施形態では、図２（Ａ）に示すような円柱状のダイヤルとして樹脂によって構成された可動部１１を有するものを想定している。なお、図２（Ａ）に示すように、この可動部１１は、円柱形状の中心軸回りに回動可能で、外周の一部に金属製のアンテナ１２を備えている。また、図１に示すように、操作端末１０は、可動部１１の回動位置（操作状態）をアンテナ１２を介して送信する通信部１３を備えている。更に、図示省略したが、操作端末１０は、通信部１３等を駆動するための電源となるバッテリを内蔵している。

車載機器２０は、前述の多機能型携帯電話等が備えた一般的な構成に加えて、操作端末１０のアンテナ１２と前記回動位置等の情報を通信するための通信部２１と、後述の処理により操作端末１０の傾き（姿勢）を演算する傾き演算部２２とを備えている。

更に、位置検出装置３０は、車室内に設けられた複数のアンテナ（図示省略）を備え、当該各アンテナとアンテナ１２との間の送受信信号の強度に基づいて三角測量の要領でアンテナ１２の位置を検出する装置である。なお、このような装置は、一般的に知られており、車両の分野でも、車室内における多機能型携帯電話の位置を検出する技術等が提案されているため、ここでは詳述しない。また、位置検出装置３０は、ドアのロック用のアンテナを利用してもよく、車載機器２０が多機能型携帯電話である場合、その多機能型携帯電話のアンテナも利用してもよい。

［実施形態における処理］
次に、傾き演算部２２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成されている。そして、車載機器２０の電源が投入されている間、傾き演算部２２のＣＰＵは、その傾き演算部２２のＲＯＭに記憶されたプログラムに基づき、次のような傾き検出処理を所定時間毎に実行する。

図３に示すように、この処理では、先ず、Ｓ１（Ｓはステップを表す：以下同様）にて、位置検出装置３０を介して操作端末１０のアンテナ１２の位置が特定される。続くＳ２では、その時点における操作端末１０のアンテナ１２の位置が初期値としてＲＡＭに記憶され、Ｓ３にて、可動部１１が移動したか否かが判断される。可動部１１が移動していない場合は（Ｓ３：Ｎ）、処理はそのままＳ３にて待機し、可動部１１が使用者によって移動されると（Ｓ３：Ｙ）、処理はＳ４へ移行する。

Ｓ４では、可動部１１が停止したか否かが判断される。可動部１１が停止していない場合は（Ｓ４：Ｎ）、処理はそのままＳ４にて待機し、使用者が可動部１１を停止させると（Ｓ４：Ｙ）、処理はＳ５へ移行する。Ｓ５では、その時点における操作端末１０のアンテナ１２の位置が、終了値としてＲＡＭに記憶される。

なお、Ｓ３，Ｓ４における可動部１１が移動したか否か又は停止したか否かの判断は、位置検出装置３０を介して検出されたアンテナ１２の位置に基づいてなされてもよく、通信部１３，２１間で通信される可動部１１の回動位置の情報に基づいてなされてもよい。そして、このようにアンテナ１２の位置の初期値と終了値とが取得されると、アンテナ１２の位置変化が取得可能となる。

例えば、図２（Ａ）に白抜きの矢印で示すように可動部１１が移動された場合、図２（Ｂ）に示すように、アンテナ１２の移動の始点から終点に至る位置変化ΔＸが、例えば３次元のベクトルとして取得される。このような位置変化ΔＸが取得されると、その位置変化ΔＸの情報と、可動部１１の前記初期値，終了値に対応して通信部１３，２１間で通信された回動位置の情報とに基づいて、操作端末１０の傾きを演算可能な場合がある。なお、本実施形態では、この位置変化ΔＸとして大きい値が得られるように、アンテナ１２を可動部１１の外周に偏った位置に設けている。

そこで、Ｓ５に続くＳ６では、傾き演算に必要なだけの前記情報が取得完了したか判断される。傾き演算に必要なだけの前記情報が取得完了していない場合は（Ｓ６：Ｎ）、処理はＳ１へ移行して前述の処理が繰り返され、傾き演算に必要なだけの前記情報が取得完了すると（Ｓ６：Ｙ）、処理はＳ８へ移行する。Ｓ８では、それまでに取得されたアンテナ１２の位置の初期値及び終了値、並びに、各初期値，終了値に対応した可動部１１の回動位置の情報からなるデータセットに基づいて、操作端末１０の傾きが算出されて、処理が一旦終了する。

このようにして検出された操作端末１０の傾きは、種々の制御に利用可能である。一例として、車載機器２０のＧＵＩの制御に前記傾きを利用する場合について説明する。図４の例は、車載機器２０の画面２５に、ボリュームコントロール用のアイコン２６を表示する場合の表示状態を、操作端末１０の姿勢に応じて変化させた例を表している。

図４（Ａ）に示すように、操作端末１０が、可動部１１の前記軸を前後方向の向きに向け、かつ、可動部１１を手前側（後側）に向けて配置された場合、複数のアイコン２６が画面２５に奥行き向きに並べて表現される。そして、可動部１１の操作に応じて、他のアイコン２６と色の異なるアイコン２６の位置が移動し、その移動に応じて、車載機器２０のボリュームも変化する。

また、図４（Ｂ）に示すように、操作端末１０が、可動部１１の前記軸を左右方向の向きに向け、かつ、可動部１１を右側に向けて配置された場合（以下、右下向き置きという）、複数のアイコン２６が画面２５に上下に並べて表示される。そして、可動部１１の右回り（又は左回り）操作に応じて、他のアイコン２６と色の異なるアイコン２６の位置が上方（又は下方）へ移動し、その移動に応じて、車載機器２０のボリュームも変化する。

また、図４（Ｃ）に示すように、操作端末１０が、可動部１１の前記軸を左右方向の向きに向け、かつ、可動部１１を左側に向けて配置された場合（以下、左下向き置きという）、複数のアイコン２６が画面２５に上下に並べて表示される。そして、可動部１１の左回り（又は右回り）操作に応じて、他のアイコン２６と色の異なるアイコン２６の位置が上方（又は下方）へ移動し、その移動に応じて、車載機器２０のボリュームも変化する。

また、図４（Ｄ）に示すように、操作端末１０が、可動部１１の前記軸を上下方向の向きに向け（以下、平置きという）、かつ、可動部１１を上側に向けて配置された場合、複数のアイコン２６が画面２５に左右に並べて表示される。そして、可動部１１の右回り（又は左回り）操作に応じて、他のアイコン２６と色の異なるアイコン２６の位置が右方（又は左方）へ移動し、その移動に応じて、車載機器２０のボリュームも変化する。

更に、図４（Ｅ）に示すように、操作端末１０が、平置きで、かつ、可動部１１を下側に向けて配置された場合（以下、天地逆という）、複数のアイコン２６が画面２５に左右に並べて表示される。そして、可動部１１の左回り（又は右回り）操作に応じて、他のアイコン２６と色の異なるアイコン２６の位置が右方（又は左方）へ移動し、その移動に応じて、車載機器２０のボリュームも変化する。

なお、このような表示制御は、例えば、図５に示すＧＵＩ切替処理を、傾き演算部２２又は車載機器２０内の他のマイクロコンピュータによって所定時間毎に実行することでなされる。以下、そのＧＵＩ切替処理について説明する。

図５に示すように、この処理では、先ず、Ｓ２１にて操作端末１０が平置きされているか否かが判断される。操作端末１０が平置きされていない場合は（Ｓ２１：Ｎ）、Ｓ２２にて、可動部１１の軸が前後方向の向きとなるように操作端末１０が配置されているか否かが判断され、そのように配置されている場合は（Ｓ２２：Ｙ）、処理はＳ２３へ移行する。Ｓ２３では、図４（Ａ）に示した前後方向置き用のＧＵＩが表示されて、処理が一旦終了する。

一方、可動部１１の軸が前後方向の向きとなるように操作端末１０が配置されていない場合は（Ｓ２２：Ｎ）、Ｓ２５にて、可動部１１の軸が左右方向で操作端末１０が前述の右下向き置きされているか否かが判断される。右下向き置きの場合は（Ｓ２５：Ｙ）、処理はＳ２６へ移行し、図４（Ｂ）に示した右下向き用のＧＵＩが表示されて、処理が一旦終了する。また、操作端末１０が右下向き置きされていない場合は（Ｓ２５：Ｎ）、左下向き置きであると判断されて、処理はＳ２７へ移行する。Ｓ２７では、図４（Ｃ）に示した左下向き用のＧＵＩが表示されて、処理が一旦終了する。

また、操作端末１０が平置きされている場合は（Ｓ２１：Ｙ）、処理はＳ３１へ移行し、天地逆であるか否かが判断される。天地逆でない場合は（Ｓ３１：Ｎ）、Ｓ３３にて、図４（Ｄ）に示した水平方向置き用のＧＵＩが表示されて、処理が一旦終了する。また、天地逆である場合は（Ｓ３１：Ｙ）、Ｓ３５にて、図４（Ｅ）に示した水平（天地逆）方向置き用のＧＵＩが表示されて、処理が一旦終了する。

［実施形態の効果及びその変形例］
このように、本実施形態の操作装置１では、位置検出装置３０を介して検出されたアンテナ１２の位置の変化に基づいて、操作端末１０の姿勢を検出することができる。このため、実施形態では、操作端末１０にジャイロセンサ等の高価なセンサを搭載しなくても、その操作端末１０の姿勢を検出することができる。従って、操作装置１では、その製造コストを良好に低減することができ、操作端末１０も良好に小形化することができる。

なお、前記実施形態において、位置検出装置３０が位置検出部に、傾き演算部２２が姿勢検出部に、通信部１３が信号送信部に、それぞれ相当する。また、本発明は、前記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。

例えば、図６（Ａ）に示す可動部１１１のように、円柱状に構成された可動部１１１の複数箇所にそれぞれアンテナ１１２が設けられてもよい。この場合、複数のアンテナ１１２が設けられた可動部１１１の端面を一層容易に検出でき、端末装置の姿勢を一層正確に検出できる場合がある。また、図６（Ｂ）に示す操作端末２１０のように、円柱状の可動部２１１を、矢印Ａで示すようにその円柱の軸回りに回転可能に設けると共に、矢印Ｂで示すように前記軸に沿った方向に押圧可能に設けてもよい。その場合、アンテナ２１２も、矢印Ａに沿った回転方向の移動と矢印Ｂに沿った押圧方向の移動とがなされるので、操作端末２１０の姿勢を一層正確に検出できる場合がある。

更に、図６（Ｃ）に示す可動部３１１のように、円柱状に構成された可動部３１１がその円柱の軸回りに回転する際、アンテナ３１２は、その回転に応じて回転しながら前記軸に沿った方向へも移動し、ネジのようにスパイラル移動してもよい。その場合、前記軸の方向を上下方向とした場合の横方向の位置変化ΔＸ、奥行き方向の位置変化ΔＹに加えて、上下方向の位置変化ΔＺも参照して前記姿勢を検出することができる。従って、この場合、操作端末の姿勢を一層正確に検出できる場合がある。

また、本発明の可動部は、前述のようなダイヤル状のものに限定されるものではなく、種々のタイプのものが考えられる。例えば、図６（Ｄ）に示す操作端末４１０のように、シーソー状に揺動する可動部４１１を備え、その可動部４１１の一端にアンテナ４１２を備えてもよい。また、図６（Ｅ）に示す操作端末５１０のように、その操作端末５１０に設定された直線状の経路に沿って移動可能なレバー状の可動部５１１を備え、その可動部５１１にアンテナ５１２を備えてもよい。更に、図６（Ｆ）に示す操作端末６１０のように、その操作端末６１０に設定された十字状の経路に沿って移動可能なレバー状の可動部６１１を備え、その可動部６１１にアンテナ６１２を備えてもよい。

すなわち、前記実施形態や図６（Ａ）〜（Ｃ）の変形例のように、前記可動部（１１，１１１，２１１，３１１）は、前記操作端末（１０，２１０）の所定位置に設けられた軸を中心に回転するダイヤルであってもよい。そして、更にその場合、図６（Ｃ）の変形例のように、前記一部（３１２）は、前記ダイヤル（３１１）の前記軸を中心した回転に応じて回転しながら前記軸に沿った方向へも移動する場合、前記姿勢を一層正確に検出できる場合がある。

また、前述のアンテナ（１２，１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，６１２のいずれか）は、必ずしも、可動部（１１，１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１のいずれか）の操作状態に応じた信号を送信しなくてもよい。その場合、位置検出装置３０を介して検出されたアンテナの位置に基づいて、前記操作状態を検出できる場合がある。そして、その場合、前記可動部の前記一部は、アンテナですらなく単なる金属部材であってもよく、磁石等であってもよい。後者の場合、位置検出部はホール素子等を使用した装置であってもよい。

但し、前記実施形態及び各変形例のように、前記操作端末が、前記可動部の操作状態に応じた信号を送信する信号送信部を更に備え、前記姿勢検出部は、前記信号送信部が送信した信号の変化と前記位置検出部が検出した前記位置の変化とを対照することにより、前記操作端末の姿勢を検出する場合、前記姿勢を一層正確に検出することができる。そして、その場合、前述のように前記可動部の前記一部が前記信号を送信するアンテナであれば、前記一部として特別な構成を設ける必要がない。なお、前記信号送信部は、前記実施形態のように無線で前記操作状態に応じた信号を送信するものに限定されるものではなく、有線で前記信号を送信してもよい。

更に、前記姿勢を利用した制御としては、前述のようなＧＵＩの制御以外にも種々考えられる。例えば、本発明の操作端末を電動車椅子のジョイスティックとした場合、そのジョイスティックが通常の運転時にはあり得ない姿勢（例えば横倒し）となったら、運転者が気を失っていると判断して電動車椅子を停止してもよい。また更に、本発明は、車両以外の分野にも応用することができる。例えば、本発明の操作端末はテレビのリモコンであってもよい。その場合、前述の車載機器２０のＧＵＩと同様に、リモコンの姿勢に応じて音量調整用のＧＵＩ等を変化させてもよい。

１…操作装置１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０…操作端末
１１，１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１…可動部
１２，１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，６１２…アンテナ
１３，２１…通信部２０…車載機器２１…通信部
２２…傾き演算部２５…画面３０…位置検出装置

Claims

一部（１２，１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，６１２）の電磁気的特性が他の部分の電磁気的特性と異なる可動部（１１，１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１）を備えた操作端末（１０，２１０，４１０，５１０，６１０）であって、前記可動部の操作状態に応じて前記一部がその操作端末上の予め設定された経路に沿って移動する操作端末と、
前記可動部の前記一部の位置を電磁気的に検出する位置検出部（３０）と、
前記位置検出部が検出した前記位置の変化に基づいて、前記操作端末の姿勢を検出する姿勢検出部（２２）と、
を備え、
前記予め設定された経路は円弧状又は螺旋状又は直線状であることを特徴とする操作装置。
前記操作端末（１０）は、前記可動部の操作状態に応じた信号を送信する信号送信部（１３）を、更に備え、
前記姿勢検出部は、前記信号送信部が送信した信号の変化と前記位置検出部が検出した前記位置の変化とを対照することにより、前記操作端末の姿勢を検出することを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
前記可動部の前記一部は、前記信号を送信するアンテナであることを特徴とする請求項２に記載の操作装置。
前記可動部（１１，１１１，２１１，３１１）は、前記操作端末（１０，２１０）の所定位置に設けられた軸を中心に回転するダイヤルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の操作装置。
前記一部（３１２）は、前記ダイヤル（３１１）の前記軸を中心した回転に応じて回転しながら前記軸に沿った方向へも移動することを特徴とする請求項４に記載の操作装置。