JP6234283B2 - 入力装置及び車両用操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、操作者の操作の軌跡に基づいて入力する入力装置と、この入力装置を備えた車両用操作装置に関する。

従来、静電容量式のタッチパッドを車両のステアリングに設け、このタッチパッドに対する運転者の操作を検知する入力部を備えた車両用操作装置が提案されていた。この車両用操作装置のタッチパッドに対して車両運転中に入力操作を行う場合、ステアリングを把持した状態での操作となるため、例えば直線状のジェスチャを行おうとしても、親指の付け根部分を支点とした円弧状の軌跡のジェスチャとなってしまう。このため、ジェスチャの誤検知、又は、ジェスチャを検知できない場合が生じていた。

これに対して、特許文献１に記載の車両用操作装置においては、運転者の操作の軌跡が所定の幅を越えない限りにおいては、円弧状のジェスチャを直線状のジェスチャとして判定することとしている。

特開２０１３−１１２２０７号公報

しかし、指や腕の長さ等の運転者の身体的特徴、運転者の習慣、ステアリングの把持位置などにより、タッチパッド操作の軌跡の支点位置や軌跡が描く形状は、運転者ごとに異なる。また、同じ運転者であっても運転の機会ごとに異なる軌跡を描くことが考えられる。これは、タッチパッドをステアリング以外の位置（例えばコンソール）に配置した場合も同様である。

そのため、運転者又は運転の機会によっては、操作の軌跡が所定の幅を超えてしまう場合があり、直線状のジェスチャとして認識させることが困難な場合があった。このような場合には、車両に対して所望の指示ができないことから、車両の操作に支障をきたすおそれがあるため好ましくなかった。また、特許文献１に記載の車両用操作装置では、すべての操作のたびに軌跡の円弧の幅が閾値の範囲外か否かを判断する必要があるため、処理システムの負荷が大きくなっていた。

そこで本発明は、操作者の身体的特徴や習慣等にかかわらず、操作のジェスチャを正しく検知することのできる入力装置及び車両用操作装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、処理システムの負荷が小さい入力装置及び車両用操作装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の入力装置は、操作者が所定の操作を行うことにより入力する入力部と、仮想座標上に設定した、基準範囲を記憶した記憶部と、入力部に対して操作者が行った操作の軌跡と基準範囲に基づいて、操作者の操作を識別する制御部と、操作者の操作の軌跡が基準範囲を超えたか否かを判別する判別部と、判別部による判別結果に基づいて、基準範囲を更新する範囲設定部と、を備え、判別部による判別は、入力装置の起動時に行う第１判別を含むことを特徴としている。

基準範囲を超えたと判別した場合に基準範囲を更新することにより、操作者が変わるたびに、操作者の身体的特徴等によって異なる操作軌跡に合わせた基準範囲を設定することが可能となり、これにより操作のジェスチャを正しく識別することができる。

本発明の入力装置において、第１判別は、制御部が指定した操作について操作者が行った操作の軌跡に基づいて行うことが好ましい。

入力装置の起動時に第１判別を行うことにより、その後の操作について軌跡が基準範囲・判別範囲を超える可能性が小さくなり、ジェスチャを正しく識別できるとともに、基準範囲・判別範囲の更新に係るシステムの負荷を軽減することができる。

本発明の入力装置において、入力部は、操作者が接触又は押すことによって操作するスイッチを備え、判別部による判別は、スイッチの操作の直前に行った操作の軌跡に基づいて行う第２判別を含むことが好ましい。

本発明の入力装置において、範囲設定部は、所定回数分の第２判別の平均値に基づいて基準範囲を更新することが好ましい。

複数回の操作の平均値を用いることにより、特殊な状況を排除し、操作者の身体特徴や習慣等を反映させやすいからである。

入力装置の起動後の複数回の操作に基づいて判別することにより、より正確にジェスチャを識別することができる。

本発明の入力装置において、範囲設定部は、入力装置の起動時に、基準範囲をリセットし、初期の基準範囲に更新することが好ましい。

本発明の入力装置において、範囲設定部は、入力装置の起動中において、所定時間に渡って基準範囲の更新がなかったときは、基準範囲をリセットし、初期の基準範囲に更新することが好ましい。

長い時間に渡って操作がなかった場合には、次回の操作が発生するまでの間に操作者の変更があったり、操作者の疲労等によって操作の軌跡が変わる可能性があるためである。

本発明の入力装置において、記憶部は、それぞれの操作者に対応させた、直近の基準範囲を記憶しており、範囲設定部は、スイッチの操作によって指定された操作者の識別情報にしたがって、対応する直近の基準範囲を記憶部から読み出して、基準範囲を更新することが好ましい。
これにより、判別及び更新処理を簡略化できるためシステムの負荷を軽減できる。

本発明の車両用操作装置は、上述のいずれかの入力装置が車両のステアリング又はコンソールに配置され、制御部は、その識別結果に基づいて、車両に対して制御信号を出力することを特徴としている。

本発明の入力装置及び車両用操作装置によると、操作者の身体的特徴や習慣等にかかわらず、操作のジェスチャを正しく識別することができ、さらに、判別及び範囲設定に係る処理システムの負荷を小さくすることができる。

本発明の実施形態に係る入力装置の構成を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る入力装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る入力装置における仮想座標上の基準範囲及び判別範囲の例を示す図である。 （ａ）は第１判別において指定したジェスチャを示し、（ｂ）は（ａ）に対して操作者の操作の軌跡を示す図である。 （ａ）は図４（ａ）の判別ラインを示し、（ｂ）は（ａ）の判別ラインと操作者の操作の軌跡に対応する直線との関係を示し、（ｃ）は（ｂ）に基づいて補正すべき角度を示し、（ｄ）は（ｃ）に示す角度を適用した新たな判別ラインを示している。 本発明の実施形態に係る入力装置における基準範囲及び判別範囲の一例を示す図である。 第２判別のための８回の操作の軌跡を、図６に示す基準範囲及び判別範囲上に示した図である。 図７に示す８回の操作に基づいて、図６に示す基準範囲及び判別範囲を補正した状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る入力装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。

図１は、本実施形態に係る入力装置１０の構成を示す平面図である。図２は、入力装置１０の構成を示すブロック図である。図３は、入力装置１０における仮想座標上の基準範囲及び判別範囲の例を示す図である。図１においては、図３に対応する仮想座標（縦軸Ｙｉ、横軸Ｘｉ）をタッチパッド２１上に示している。

図１又は図２に示すように、入力装置１０は、タッチパッド２１及びスイッチ２２を備えた入力部２０と、記憶部３０と、制御部４０と、判別部５０と、範囲設定部６０とを備える。

入力部２０は、タッチパッド２１とスイッチ２２を備えており、入力装置１０の操作者が所定の操作を行うことにより入力を行う。タッチパッド２１は、その入力面２１ａに対して、操作者が所定の軌跡を伴う操作を行うことにより入力することが可能であり、例えば静電容量式のタッチパッドを用いる。タッチパッド２１は、図１に示すように、入力面２１ａに対して仮想座標（縦軸Ｙｉ、横軸Ｘｉ）が設定されている。操作者の指が入力面２１ａに接触又は接近すると、静電容量の変化に基づいて仮想座標上の座標が検知され、入力面２１ａ上で指を移動させると仮想座標上の軌跡が検知され、記憶部３０に記憶される。

スイッチ２２は、２つの個別スイッチ２２ａ、２２ｂを備え、操作者が接触又は押すことによって、入力装置１０に対して、データの入力、機能の選択、タッチパッド２１による入力の確定、指示の取消などに用いる。

記憶部３０は、例えば半導体メモリであって、記憶部３０・判別部５０・範囲設定部６０の制御に関する情報、操作者が行った操作に対応する座標情報、タッチパッド２１の入力面２１ａに対する仮想座標の設定、ジェスチャと指示・制御信号の関係を示すテーブル、基準範囲及び判別範囲の設定情報、基準範囲及び／又は判別範囲を補正するための計算プログラム、各操作者を識別する識別情報、操作者ごとの直近の基準範囲及び判別範囲情報などを記憶している。ここで、記憶部３０は、初期の基準範囲及び判別範囲と、随時更新される直近の基準範囲及び判別範囲を別個に記憶している。

入力装置１０においては、製造時に基準範囲及び判別範囲（初期の基準範囲及び判別範囲）が設定され、記憶部３０に記憶されている。初期の基準範囲及び判別範囲は、図３に例示するように、縦軸Ｙｉと横軸Ｘｉが互いに直交する仮想座標上に設定されている。具体的には、基準範囲ＡＳ１、ＡＳ２、ＡＳ３、ＡＳ４は、Ｙｉ軸又はＸｉ軸を中心とした、互いに同じ角度の範囲としてそれぞれ設定されている。同様に、判別範囲ＡＤ１、ＡＤ２、ＡＤ３、ＡＤ４は、Ｙｉ軸又はＸｉ軸を中心とした、互いに同じ角度（９０度）の範囲としてそれぞれ設定されている。判別範囲ＡＤ１、ＡＤ２、ＡＤ３、ＡＤ４は、基準範囲ＡＳ１、ＡＳ２、ＡＳ３、ＡＳ４をそれぞれ含み、かつ、各基準範囲よりも広い範囲に設定されている。それぞれの基準範囲と判別範囲は、次に示す直線状のジェスチャの判別に用いる。

（１）基準範囲ＡＳ１と判別範囲ＡＤ１：上向きのジェスチャ（縦軸Ｙｉの正方向のジェスチャ）
（２）基準範囲ＡＳ２と判別範囲ＡＤ２：右向きのジェスチャ（横軸Ｘｉの正方向のジェスチャ）
（３）基準範囲ＡＳ３と判別範囲ＡＤ３：下向きのジェスチャ（縦軸Ｙｉの負方向のジェスチャ）
（４）基準範囲ＡＳ４と判別範囲ＡＤ４：左向きのジェスチャ（横軸Ｘｉの負方向のジェスチャ）

図３において、基準範囲ＡＳ１は２つの境界線ＢＳ１１、ＢＳ１２によって角度範囲が規定され、判別範囲ＡＤ１は２つの境界ＢＤ１１、ＢＤ１２によって角度範囲が規定されている。ほかの基準範囲ＡＳ２〜ＡＳ４及び判別範囲ＡＤ２〜ＡＤ４も同様である。

制御部４０は、記憶部３０・判別部５０・範囲設定部６０の動作の制御のほか、タッチパッド２１に対して操作者が行った操作の軌跡と基準範囲に基づいて、操作者の操作がいずれのジェスチャに該当するかを識別する。入力装置１０は、記憶部３０に保存されたテーブルにしたがって、識別されたジェスチャに対応する動作・制御等を実行する。

判別部５０は、操作者の操作の軌跡が基準範囲・判別範囲を超えたか否かを判別する演算回路である。判別部５０は、予め記憶部３０に保存したプログラムを用いて判別を行い、この判別には、入力装置１０の起動時に行う第１判別と、スイッチ２２の操作の直前又は直後にタッチパッド２１に対して行った操作の軌跡に基づいて行う第２判別とを含む。

範囲設定部６０は、判別部５０による判別結果に基づいて、操作者の操作の軌跡が基準範囲を超えている場合は基準範囲を補正し、補正後の基準範囲を記憶部３０に保存する。また、範囲設定部６０は、操作者の操作の軌跡が判別範囲を超えたか否かについての判別結果に基づいて、基準範囲の更新と同様に判別範囲を更新する。判別範囲は、操作者の操作の軌跡が判別範囲を超えてはいないが、基準範囲を超えている状態においても更新可能である。

以下、判別部５０による判別、及び、範囲設定部６０による基準範囲と判別範囲の補正・更新について説明する。

まず、図４と図５を参照して第１判別について説明する。図４（ａ）は第１判別において指定したジェスチャ（判別ラインＤ１）を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）に対して操作者の操作の軌跡Ｍ１を示す図である。図５（ａ）は図４（ａ）の判別ラインを示し、図５（ｂ）は図５（ａ）の判別ラインと操作者の操作の軌跡に対応する直線との関係を示し、図５（ｃ）は図５（ｂ）に基づいて補正すべき角度を示し、図５（ｄ）は図５（ｃ）に示す角度を適用した新たな判別ラインを示している。

第１判別は、入力装置１０の起動時に行う判別であって、制御部４０が指定したジェスチャに対して操作者が行った操作の軌跡に基づいて行う。ここで、入力装置１０の起動時には、範囲設定部は、基準範囲及び判別範囲をリセットし、初期の基準範囲及び判別範囲に更新している。

第１判別において、制御部４０が指定するジェスチャは、音声や画像表示によって操作者に指示され、図４（ａ）（図５（ａ））に示すような直線状の軌跡Ｄ１で示される。ここで、制御部４０が指定するジェスチャは、図４（ａ）に示すような左向きの動きに限定されず、図３に例示する基準範囲ＡＳ１〜ＡＳ４に対応するジェスチャのいずれを用いることもできる。

直線状の軌跡Ｄ１で示される、制御部４０によるジェスチャの指定に対して、操作者がタッチパッド２１に対して行った操作が、図４（ｂ）に示すような円弧状の軌跡Ｍ１となった場合、次のように判別を行う。

まず、操作者の操作の曲線状の軌跡Ｍ１（図４（ｂ））を、例えば、仮想座標における始点と終点を結ぶ直線Ｍ２（図５（ｂ））に置き換える。直線への変換は、これ以外の手法で行っても良い。

判別ラインＤ１と直線Ｍ２の成す角度αが所定の角度を超えていた場合、判別部５０は、操作者の操作の軌跡が基準範囲を超えたと判別する（第１判別）。この場合、範囲設定部６０は、補正値として、角度αに１未満の所定の係数を乗じた角度θ（図５（ｃ））を算出し、判別ラインＤ１に対して角度θを成す直線Ｍ３を規定する。ここで、角度αの判別に用いる「所定の角度」は、例えば基準範囲が仮想座標上で規定する角度の１／２であり、角度αに乗じる係数は、例えば０．１である。

範囲設定部６０は、以上のようにして規定した直線Ｍ３を新たな判別ラインＤ２とし、基準範囲を仮想座標の原点Ｏに対して角度θだけ回転した範囲に補正し、記憶部３０に保存された基準範囲データを更新させる。

これに対して、角度αが前記所定の角度以下であったときは、操作者の操作の軌跡が基準範囲を超えていないと判別し、範囲設定部６０は補正値を算出せず、基準範囲は更新されない。

次に、図６〜図８を参照して第２判別について説明する。図６は、入力装置１０における基準範囲ＡＳ１及び判別範囲ＡＤ１の一例を示す図である。図７は、第２判別のための８回の操作の軌跡（（ａ）〜（ｈ））を、図６に示す基準範囲及び判別範囲上に示した図である。図８は、図７に示す８回の操作に基づいて、図６に示す基準範囲ＡＳ１及び判別範囲ＡＤ１を補正した状態を示す図である。図７では、操作者の操作の軌跡を直線ＭＡ１に置き換えて表示している。この直線ＭＡ１は、図５（ｂ）に示す直線Ｍ２と同様に、円弧状の軌跡の始点と終点を結ぶことによって直線に置き換えている。また、図８に示す例では、基準範囲及び判別範囲を一体で補正しているが、判別範囲は補正せずに、判別範囲内で基準範囲のみを補正してもよい。

第２判別は、スイッチ２２の操作の直前又は直後にタッチパッド２１に対して行った操作の軌跡に基づいて行う。第２判別において、操作者の操作の軌跡を基準範囲と比較する場合には、例えば基準範囲の角度を規定する２つの境界線の一方又は両方や、基準範囲を等角度に分割する中心線を図５（ａ）に示す判別ラインに見立てて、第１判別と同様に、操作の軌跡と比較する。

図７に示す例では、（ａ）〜（ｈ）の８回の操作のうち、操作者の操作の軌跡の基準範囲に対するずれ角度が最も大きい場合（図７（ｂ））と、ずれ角度が最も小さな場合（図７（ｇ））を除外した、残りの６回の操作に基づいて判別を行っている。この場合、判別部５０は、６回のそれぞれの操作について、基準範囲ＡＳ１の中心線Ｃ１（図７）に対する直線ＭＡ１のなす角度Ａを算出し、さらに、これらの平均値を算出している。この平均値が所定の角度を超えていた場合、判別部５０は、操作者の操作の軌跡が基準範囲を超えたと判別する（第２判別）。この場合、範囲設定部６０は、補正値として、角度の平均値に所定の１未満の係数を乗じた角度β（図８（ｂ））を算出し、基準範囲ＡＳ１及び判別範囲ＡＤ１を仮想座標の原点Ｏに対して角度βだけ回転した基準範囲ＡＳ１’及び判別範囲ＡＤ１’に補正し、その範囲データを更新させる。このとき、図８に示すように、補正後の判別範囲ＡＤ１’の２つの境界線は、補正前の判別範囲ＡＤ１の２つの境界線Ｂ１、Ｂ２を、仮想座標の原点に対して、それぞれ角度βだけ回転した位置に配置される。

なお、図７に示す例では、８回の操作について判別したが、判別の対象とする操作回数は、２回以上であれば、８回に限定されない。

以上、判別部５０による判別について説明したが、判別は第１判別及び第２判別のみで足りるため、従来の車両用操作装置のようにすべての操作について判別処理する必要がなく、これによりシステム（入力部２０、記憶部３０、制御部４０、判別部５０、範囲設定部６０）に係る負荷を軽減することができる。

また、判別は、第１判別及び第２判別の一方のみであってもよく、これによりさらにシステムに係る負荷を軽くすることができる。ここで、第１判別は、通常の操作とは別に、判別のためだけに行うものであり、第２判別は通常の操作を利用するものであることから、第１判別のみを行うこととすると、通常操作中に第２判別を行うことにより生じるシステムへの負担の増加を抑えることができる。

第１判別は、入力装置１０の起動時に限定されず、起動後に行っても良いが、入力装置１０の起動時又は起動直後に第１判別を行うと、その後の操作について軌跡が基準範囲・判別範囲を超える可能性が小さくなり、基準範囲・判別範囲の更新に係るシステムの負荷を軽減することができるため好ましい。

判別結果に基づく基準範囲・判別範囲の補正・更新は、補正後の基準範囲が判別範囲内にあれば、基準範囲のみを補正・更新してもよい。

また、基準範囲及び判別範囲は、判別範囲内に基準範囲が含まれていれば、図３に例示する範囲以外の範囲に設定してもよい。

例えば、４つの判別範囲は、仮想座標上で等角度の範囲でなくてもよいし、座標軸に関して対称でなくてもよい。また、上述の基準範囲と判別範囲では、中心線を一致させていたが、判別範囲内に基準範囲が含まれていれば、両者の中心線は一致させなくてもよい。例えばＡＤ１の判別角度を１２０°とし、ＡＤ２を６０°とするなどしても良い。

範囲設定部６０は、入力装置１０の起動中において、所定時間に渡って基準範囲の更新がなかったときは、基準範囲及び判別範囲をリセットし、初期の基準範囲及び判別範囲に更新することが好ましい。長い時間に渡って操作がなかった場合には、次回の操作が発生するまでの間に操作者の変更があったり、操作者の疲労等によって操作の軌跡が変わる可能性があるためである。

入力装置１０を利用する一人又は複数の操作者について、各操作者に対応させた、基準範囲及び判別範囲と、操作者を識別する識別情報（例えば識別番号、氏名）とを記憶部３０に記憶させておくとよい。この構成においては、操作者によるスイッチ２２の操作によって指定された操作者の識別情報にしたがって、対応する基準範囲及び判別範囲を記憶部３０から読み出して、これらのデータで基準範囲及び判別範囲を更新すると、判別及び更新処理を簡略化でき、システムの負荷を軽減できる。ここで、各操作者に対応させた「基準範囲及び判別範囲」は、直近の判別で設定した「基準範囲及び判別範囲」が好ましい。

以上のように構成されたことから、上記実施形態によれば、次の効果を奏する。
（１）操作者の身体的特徴や習慣、及び、それに伴って異なるステアリングの把持位置などにより、操作者の操作の描く軌跡が円弧状となり、所定の幅を超えてしまったとしても、判別結果に応じて、操作者の操作軌跡に合わせて基準範囲・判別範囲を更新することにより、操作者の操作を正しく検知させることが可能となる。
（２）判別は、第１判別及び第２判別のときだけで足りるため、すべての操作のたびに基準範囲・判別範囲について判別することがなくなり、判別処理のシステムに対する負荷が小さい。
（３）図５に示すように、直線状の判別ライン及び軌跡に基づいて判別を行うため、システム処理の負荷を小さくすることが可能となる。
（４）一度又は少ない判別回数で、操作者に合わせた基準範囲・判別範囲に更新できる可能性が高いため、更新処理を少なくでき、システムへの負荷が少ない。

以上説明した入力装置１０は、車両用操作装置として用いることができる。この場合、入力装置１０は、上述のとおり、判別部５０による判別結果に基づいて範囲設定部６０が基準範囲を更新するとともに、操作者の操作と最新の基準範囲に基づいて制御部が行った識別結果に基づいて、車両に対して制御信号を出力する。車両側では、受信した制御信号にしたがって、対応する動作を行う。入力装置１０は、例えば、車両のステアリングやコンソールに配置する。

本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。

以上のように、本発明に係る入力装置及び車両用操作装置は、操作者の身体的特徴等によって操作の軌跡が異なっても、各操作者に合わせて正しく検知することを可能にしている。

１０ 入力装置
２０ 入力部
２１ タッチパッド
２２ スイッチ
３０ 記憶部
４０ 制御部
５０ 判別部
６０ 範囲設定部
ＡＤ１、ＡＤ１’、ＡＤ２、ＡＤ３、ＡＤ４ 判別範囲
ＡＳ１、ＡＳ１’、ＡＳ２、ＡＳ３、ＡＳ４ 基準範囲
Ｄ１ 判別ライン
Ｘｉ 縦軸（仮想座標）
Ｙｉ 横軸（仮想座標）

Claims (8)

1. 操作者が所定の操作を行うことにより入力する入力部と、
   仮想座標上に設定した、基準範囲を記憶した記憶部と、
   前記入力部に対して前記操作者が行った操作の軌跡と前記基準範囲に基づいて、前記操作者の操作を識別する制御部と、
   前記操作者の操作の軌跡が前記基準範囲を超えたか否かを判別する判別部と、
   前記判別部による判別結果に基づいて、前記基準範囲を更新する範囲設定部と、
   を備え、
   前記判別部による判別は、前記入力装置の起動時に行う第１判別を含むことを特徴とする入力装置。
2. 前記第１判別は、前記制御部が指定した操作について前記操作者が行った操作の軌跡に基づいて行うことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 前記入力部は、前記操作者が接触又は押すことによって操作するスイッチを備え、
   前記判別部による判別は、前記スイッチの操作の直前に行った操作の軌跡に基づいて行う第２判別を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の入力装置。
4. 前記範囲設定部は、所定回数分の前記第２判別の平均値に基づいて前記基準範囲を更新することを特徴とする請求項３に記載の入力装置。
5. 前記範囲設定部は、前記入力装置の起動時に、前記基準範囲をリセットし、初期の基準範囲に更新することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の入力装置。
6. 前記範囲設定部は、前記入力装置の起動中において、所定時間に渡って前記基準範囲の更新がなかったときは、前記基準範囲をリセットし、初期の基準範囲に更新することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の入力装置。
7. 前記記憶部は、それぞれの前記操作者に対応させた、直近の前記基準範囲を記憶しており、
   前記範囲設定部は、前記スイッチの操作によって指定された前記操作者の識別情報にしたがって、対応する直近の前記基準範囲を前記記憶部から読み出して、前記基準範囲を更新することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の入力装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の前記入力装置が車両のステアリング又はコンソールに配置され、
   前記制御部は、その識別結果に基づいて、前記車両に対して制御信号を出力することを特徴とする車両用操作装置。

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