JPWO2005023598A1 - 入力装置 - Google Patents
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Abstract
利用者にとって最適な位置で電子機器を操作することのできる入力装置を提供する。そのために、本発明の入力装置は、画像が表示される表示部と、表示部の前面に前後方向に移動可能に配置されて、表示部に表示された操作画面に向かって指示した操作位置を光学的に検出する入力検出部と、検出された操作位置に応じた制御信号を出力する制御部と、入力検出部を前後方向に移動させる電動駆動部とを備えている。運転者が入力検出部の位置を自己に適した操作位置に変更することにより、運転者にとって最適な位置で電子機器を操作することができる。
Description
本発明は、車両等に搭載されて、利用者が指先等で指示した操作位置を検出して入力を行う入力装置に関する。
発明の背景
車両には、運転を快適に行うためのオーディオ装置やナビゲーション装置等の電子機器が搭載されている。このような電子機器は、車両の走行中でも操作されることがあり、その場合には、運転の妨げとならないように、操作が容易にできるように工夫されている。例えば、操作ボタンや操作つまみの位置や大きさが、人間工学的なデータを基に最適に設計されているものがある。また、映像を表示するディスプレイが運転の邪魔にならないように、使用しない時はダッシュボード内に格納し、使用するときのみ引き出すように構成することで、使用時にはディスプレイによって操作面が隠されないように工夫されているものがある(例えば、日本特許公開公報平11−288227号参照)。
一方、指先等による操作位置を光学的に検出する技術として、仮想キーボードというものが知られている。携帯端末等の小型コンピュータの分野では、入力装置としてのキーボードを小型化する試みが行われている。装置自体は最近の技術革新によりある程度の小型化は可能であるが、入力装置としてのキーボードは、指先で入力するという物理的な制約から小型化には限界があった。そこで、キーボードを仮想的に表示して、その仮想キーボードを指先で指示した操作位置を光学的に検出して入力を行う装置が開発されている(例えば、日本特許公開公報2000−89899号参照)。
しかしながら、車両に搭載される電子機器は、運転者の背の高さや腕の長さ等の身体的条件によっては、必ずしも操作しやすい位置に配置されているとは限らない。また、運転者のシートポジションや運転姿勢によっては、例えばシートバックを立てた状態で運転するか、リクライニングさせた状態で運転するかによっては、電子機器と操作者との相対距離が変化するので、操作しにくくなる場合がある。一方、上記した仮想キーボードを使用した入力装置は、車両等の電子機器の入力装置として利用した場合、操作画面に直接触れる必要がないため、運転中でも操作しやすい点があるものの、車両内のどこに仮想キーボードを表示するかなど、多くの問題がある。
発明の背景
車両には、運転を快適に行うためのオーディオ装置やナビゲーション装置等の電子機器が搭載されている。このような電子機器は、車両の走行中でも操作されることがあり、その場合には、運転の妨げとならないように、操作が容易にできるように工夫されている。例えば、操作ボタンや操作つまみの位置や大きさが、人間工学的なデータを基に最適に設計されているものがある。また、映像を表示するディスプレイが運転の邪魔にならないように、使用しない時はダッシュボード内に格納し、使用するときのみ引き出すように構成することで、使用時にはディスプレイによって操作面が隠されないように工夫されているものがある(例えば、日本特許公開公報平11−288227号参照)。
一方、指先等による操作位置を光学的に検出する技術として、仮想キーボードというものが知られている。携帯端末等の小型コンピュータの分野では、入力装置としてのキーボードを小型化する試みが行われている。装置自体は最近の技術革新によりある程度の小型化は可能であるが、入力装置としてのキーボードは、指先で入力するという物理的な制約から小型化には限界があった。そこで、キーボードを仮想的に表示して、その仮想キーボードを指先で指示した操作位置を光学的に検出して入力を行う装置が開発されている(例えば、日本特許公開公報2000−89899号参照)。
しかしながら、車両に搭載される電子機器は、運転者の背の高さや腕の長さ等の身体的条件によっては、必ずしも操作しやすい位置に配置されているとは限らない。また、運転者のシートポジションや運転姿勢によっては、例えばシートバックを立てた状態で運転するか、リクライニングさせた状態で運転するかによっては、電子機器と操作者との相対距離が変化するので、操作しにくくなる場合がある。一方、上記した仮想キーボードを使用した入力装置は、車両等の電子機器の入力装置として利用した場合、操作画面に直接触れる必要がないため、運転中でも操作しやすい点があるものの、車両内のどこに仮想キーボードを表示するかなど、多くの問題がある。
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、利用者にとって最適な位置で電子機器を操作することのできる入力装置を提供することを目的とする。
本発明の入力装置は、画像が表示される表示部と、前記表示部の前面に前後方向に移動可能に配置されて、前記表示部に表示された操作画面に向かって指示した操作位置を検出する入力検出部と、前記検出された操作位置に応じた制御信号を出力する制御部とを備えた構成を有する。
この構成により、利用者は、表示部に表示された操作画面に向かって、例えば指先で必要な選択項目を指示すると、その操作位置の座標が入力検出部により赤外線や超音波などを用いて検出され、その操作位置に応じた制御信号が制御部から出力されて、この入力装置が接続された電子機器を制御することになる。そして、利用者が、入力検出部の位置を変更した場合でも、入力検出部はその操作位置を検出することができ、利用者にとって最適な位置で電子機器を操作することができる。
また、本発明の入力装置は、前記入力検出部を前後方向に移動させる電動駆動部を備えたことを特徴とする。
この構成により、利用者は、電動駆動部により入力検出部を利用者の着座位置に応じた最適な操作位置に移動させることができる。電動駆動部は、例えば入力検出部をモータにより回転する送りねじにより前後方向に移動させる構造のものであり、利用者は入力検出部を希望する位置に停止させることができる。
また、本発明の入力装置は、前記制御部が、前記表示部と前記入力検出部との距離に応じて前記表示部の表示を制御することを特徴とする。
この構成により、入力検出部を表示部から遠ざけた場合には、表示部における操作画面を拡大して選択項目を大きく表示することにより、指先による指示範囲すなわち検出範囲を大きく取ることができ、利用者にとって操作し易い表示にすることができる。
また、本発明の入力装置は、前記制御部が、前記表示部における表示の大きさに応じて前記表示部と前記入力検出部との距離を制御することを特徴とする。
この構成により、表示部に表示された操作画面の選択項目数が少ない、または選択項目の大きさが大きい場合には、表示部と入力検出部との距離を大きく取ることができ、また、表示された選択項目数が多い、または選択項目の大きさが小さい場合には、表示部と入力検出部との距離を小さく取ることにより、指先による誤操作を防止し、入力を容易にすることができる。
また、本発明の入力装置は、前記表示部に画像を投影する画像投影部を備え、前記入力検出部と前記画像投影部とを一体に構成したことを特徴とする。
この構成により、画像投影部により必要な操作画面を表示部に投影することが可能になる。この場合の表示部はスクリーンであり、画像投影部と入力検出部とを一体に構成することにより、入力装置を電子機器本体装置とは独立した構成とすることができる。
また、本発明の入力装置は、前記表示部の配置角度に応じて前記画像投影部の投影を制御する投影制御部を備えたことを特徴とする。
この構成により、この入力装置を取り付ける場所の制約、または外光の状態から表示スクリーンの角度を変える必要がある場合には、表示スクリーンに投影する画像の投影角度等を変えることにより、利用者にとって見やすい画像を表示することができる。
また、本発明の入力装置は、前記表示部の配置角度に応じて前記入力検出部の検出エリアを制御する検出制御部を備えたことを特徴とする。
この構成により、表示スクリーンの角度を変える必要がある場合には、表示スクリーンに投影された操作画面に適応するように、入力検出部の検出位置や範囲を変更することができる。
また、本発明の入力装置は、前記表示部が、車両のフロントガラスであることを特徴とする。
この構成により、独立した表示部を備える必要がなく、車種毎に異なる傾きのフロントガラスであっても、良好な操作画像を表示することができ、低コストの入力装置を実現することができる。
また、本発明は、上記したいずれかの入力装置を備えた車両である。
この構成により、車両に搭載された電子機器を、利用者の身体的条件および着座姿勢に応じて容易に操作することができ、運転に際して疲労の少ない快適な車両を実現することができる。
本発明は、画像が表示される表示部と、表示部の前面に前後方向に移動可能に配置されて、表示部に表示された操作画面に向かって指示した操作位置を検出する入力検出部と、検出された操作位置に応じた制御信号を出力する制御部とを備えたものであり、利用者が入力検出部の位置を変更することにより、利用者にとって最適な位置で電子機器を操作することができるという優れた効果を有する。
本発明の上記目的および利点は、図面を参照して説明される以下の実施の形態によって、より一層明らかになるであろう。
本発明の入力装置は、画像が表示される表示部と、前記表示部の前面に前後方向に移動可能に配置されて、前記表示部に表示された操作画面に向かって指示した操作位置を検出する入力検出部と、前記検出された操作位置に応じた制御信号を出力する制御部とを備えた構成を有する。
この構成により、利用者は、表示部に表示された操作画面に向かって、例えば指先で必要な選択項目を指示すると、その操作位置の座標が入力検出部により赤外線や超音波などを用いて検出され、その操作位置に応じた制御信号が制御部から出力されて、この入力装置が接続された電子機器を制御することになる。そして、利用者が、入力検出部の位置を変更した場合でも、入力検出部はその操作位置を検出することができ、利用者にとって最適な位置で電子機器を操作することができる。
また、本発明の入力装置は、前記入力検出部を前後方向に移動させる電動駆動部を備えたことを特徴とする。
この構成により、利用者は、電動駆動部により入力検出部を利用者の着座位置に応じた最適な操作位置に移動させることができる。電動駆動部は、例えば入力検出部をモータにより回転する送りねじにより前後方向に移動させる構造のものであり、利用者は入力検出部を希望する位置に停止させることができる。
また、本発明の入力装置は、前記制御部が、前記表示部と前記入力検出部との距離に応じて前記表示部の表示を制御することを特徴とする。
この構成により、入力検出部を表示部から遠ざけた場合には、表示部における操作画面を拡大して選択項目を大きく表示することにより、指先による指示範囲すなわち検出範囲を大きく取ることができ、利用者にとって操作し易い表示にすることができる。
また、本発明の入力装置は、前記制御部が、前記表示部における表示の大きさに応じて前記表示部と前記入力検出部との距離を制御することを特徴とする。
この構成により、表示部に表示された操作画面の選択項目数が少ない、または選択項目の大きさが大きい場合には、表示部と入力検出部との距離を大きく取ることができ、また、表示された選択項目数が多い、または選択項目の大きさが小さい場合には、表示部と入力検出部との距離を小さく取ることにより、指先による誤操作を防止し、入力を容易にすることができる。
また、本発明の入力装置は、前記表示部に画像を投影する画像投影部を備え、前記入力検出部と前記画像投影部とを一体に構成したことを特徴とする。
この構成により、画像投影部により必要な操作画面を表示部に投影することが可能になる。この場合の表示部はスクリーンであり、画像投影部と入力検出部とを一体に構成することにより、入力装置を電子機器本体装置とは独立した構成とすることができる。
また、本発明の入力装置は、前記表示部の配置角度に応じて前記画像投影部の投影を制御する投影制御部を備えたことを特徴とする。
この構成により、この入力装置を取り付ける場所の制約、または外光の状態から表示スクリーンの角度を変える必要がある場合には、表示スクリーンに投影する画像の投影角度等を変えることにより、利用者にとって見やすい画像を表示することができる。
また、本発明の入力装置は、前記表示部の配置角度に応じて前記入力検出部の検出エリアを制御する検出制御部を備えたことを特徴とする。
この構成により、表示スクリーンの角度を変える必要がある場合には、表示スクリーンに投影された操作画面に適応するように、入力検出部の検出位置や範囲を変更することができる。
また、本発明の入力装置は、前記表示部が、車両のフロントガラスであることを特徴とする。
この構成により、独立した表示部を備える必要がなく、車種毎に異なる傾きのフロントガラスであっても、良好な操作画像を表示することができ、低コストの入力装置を実現することができる。
また、本発明は、上記したいずれかの入力装置を備えた車両である。
この構成により、車両に搭載された電子機器を、利用者の身体的条件および着座姿勢に応じて容易に操作することができ、運転に際して疲労の少ない快適な車両を実現することができる。
本発明は、画像が表示される表示部と、表示部の前面に前後方向に移動可能に配置されて、表示部に表示された操作画面に向かって指示した操作位置を検出する入力検出部と、検出された操作位置に応じた制御信号を出力する制御部とを備えたものであり、利用者が入力検出部の位置を変更することにより、利用者にとって最適な位置で電子機器を操作することができるという優れた効果を有する。
本発明の上記目的および利点は、図面を参照して説明される以下の実施の形態によって、より一層明らかになるであろう。
図1は、本発明の第1の実施の形態における入力装置の機能ブロック図である。
図2は、本発明の第1の実施の形態における入力検出部の原理説明図である。
図3は、本発明の第1の実施の形態における電動駆動部を含む概略構成図である。
図4は、本発明の第1の実施の形態の車両搭載状態を示す概略説明図である。
図5は、本発明の第1の実施の形態における入力装置の動作を説明するフローチャートである。
図6は、本発明の第2の実施の形態における入力装置の機能ブロック図である。
図7は、本発明の第2の実施の形態の車両搭載状態を示す概略説明図である。
図8は、本発明の第2の実施の形態の画像投影部および入力検出部の角度変更例を示す概略説明図である。
図9は、本発明の第2の実施の形態における電動駆動部を含む概略構成図である。
図10は、本発明の第2の実施の形態における入力装置の動作を説明するフローチャートである。
図2は、本発明の第1の実施の形態における入力検出部の原理説明図である。
図3は、本発明の第1の実施の形態における電動駆動部を含む概略構成図である。
図4は、本発明の第1の実施の形態の車両搭載状態を示す概略説明図である。
図5は、本発明の第1の実施の形態における入力装置の動作を説明するフローチャートである。
図6は、本発明の第2の実施の形態における入力装置の機能ブロック図である。
図7は、本発明の第2の実施の形態の車両搭載状態を示す概略説明図である。
図8は、本発明の第2の実施の形態の画像投影部および入力検出部の角度変更例を示す概略説明図である。
図9は、本発明の第2の実施の形態における電動駆動部を含む概略構成図である。
図10は、本発明の第2の実施の形態における入力装置の動作を説明するフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明の第1の実施の形態における入力装置の構成を示している。図1において、入力装置1は、画像が表示される表示部2と、表示部2の前面に前後方向に移動可能に配置されて、表示部2に表示された操作画面に向かって指示した操作位置を光学的に検出する入力検出部3と、検出された操作位置に応じた制御信号を出力する制御部4と、入力検出部3を前後方向に移動させる電動駆動部5と、制御部4における動作プログラムや操作画面データを記憶した記憶部6とを備えている。
表示部2は、液晶、EL、CRT等を用いたディスプレイであり、制御部4からの画像信号により操作項目が表示された操作画面を表示する。操作画面は、1画面内にオン、オフだけを表示した簡単なものから、テンキーまたはキーボードを表示したものまで、操作対象となる電子機器に応じて選択される。
入力検出部3は、図2(a)に示すように、発光部11から赤外線レーザビームを上から下へ左右方向に往復走査させることにより2次元的な検出エリアを形成し、その検出エリア内に進入した指先等の検出物体12からの反射光を受光部13で受光し、発光制御部14における赤外線レーザビームの走査タイミングと受光制御部15における反射光の受光タイミングとにより光学的に検出物体12の座標位置を検出するものである。この赤外線レーザビームの代わりに、超音波ビームを利用して検出物体までの距離と方向とを測位して座標位置を検出してもよい。また、図2(b)に示すように、表示部2に表示される操作画面が定形的なものである場合には、操作画面の選択項目にそれぞれ対応する位置に赤外線レーザを発光する発光部16を配置し、その中央部に検出物体17からの反射光を受光する受光部18を配置し、発光制御部19における赤外線発光タイミングと受光制御部20における反射光の受光タイミングとにより検出物体17の座標位置を検出するようにしてもよい。または、発光部16からの赤外線が検出物体に当った時の検出物体の輝度を測定して検出物体までの距離を検出したり、検出物体に当って受光部で検出されるまでの時間を測定して検出物体までの距離を検出するようにしてもよい。さらに、表示部2の前面に矩形枠を配置し、矩形枠のそれぞれ対向する2辺に発光素子と受光素子とにフォトカプラを配置して、検出物体により遮断された指示位置を光学的に検出して入力位置を特定する光学式タッチパネルを用いてもよい。
図1において、制御部4は、入力検出部3により光学的に検出された操作位置に応じた制御信号を出力するマイコンであり、表示部2と入力検出部3との距離に応じて表示部2の表示を制御したり、表示部2における表示の大きさに応じて表示部2と入力検出部3との距離を制御したり、電動駆動部5による入力検出部3の移動の制御などを行う。さらに、入力検出部3で検出された操作位置信号を本体制御部10に送って、電子機器本体を制御したり、表示部2の操作画面を切り換えたりする。
電動駆動部5は、図3に示すように、入力検出部3を固定したキャリッジ21を、DCモータ22により回転するリードスクリュー23により往復直線移動させるものであり、リードスクリュー23の一端部に設けられたロータリエンコーダ24により回転角が検出され、その信号がモータ制御部25に入力され、入力検出部3の移動量が検出されるとともに、DCモータ22の回転が制御される。モータ制御部25には、図示されないモータ駆動スイッチが接続され、利用者がモータ駆動スイッチを押すことにより、入力検出部3の移動を自分の好みの位置に移動させることができる。電動駆動部5は、入力装置1のハウジング26内に収容され、この中には制御部3および記憶部6を実装したプリント基板も収容されている。
図4は入力装置1を車両に取り付けた例を示している。入力装置1のハウジング26は、車両のダッシュボード31に入力検出部3が露出するように組み込まれている。別の実施形態では、ダッシュボード31の上に後付けで取り付けるようにしてもよい。表示部2は、ダッシュボード31の奥側のフロントガラス32の下に配置されている。運転席33に着座する運転者34の視線LSの方向は、入力検出部3の移動方向とほぼ平行になっているので、入力検出部3の検出エリアSAが移動しても、検出エリアSAを通して表示部2の操作画面を見ることができる。
次に、本実施の形態1における動作について図5を参照して説明する。以下の説明では、説明を簡単にするため、車載オーディオ装置のオン、オフ制御をする場合の動作について説明する。初めに、入力装置1の電源をオンして、表示部2に操作画面を表示する(ステップS1)。入力装置1の電源は、例えば車両のエンジンキーをアクセサリ位置に回すことによりオンにする。次に、運転者がモータ駆動スイッチを押すと、制御部4が、モータ駆動スイッチが押されている間だけ入力検出部3を移動させる(ステップS2)。制御部4は、表示部2に対する入力検出部3の移動距離を監視し、その移動距離に応じて表示部3の操作画面を拡大表示する(ステップS3)。例えば、入力検出部3を表示部2から遠ざけた場合には、表示部2における操作画面を拡大して選択項目を大きく表示することにより、指先による指示範囲すなわち検出範囲を大きく取ることができ、利用者にとって操作し易い表示にすることができる。制御部4はまた、拡大した操作画面内の操作項目が画面内に収まっているかどうかを監視しており(ステップS4)、画面から出ようとした場合には、拡大を停止するとともに、その位置で入力検出部3を停止させる(ステップS5)。例えば、表示部2に表示された操作画面の選択項目数が少ない、または選択項目の大きさが大きい場合には、表示部2と入力検出部3との距離を大きく取ることができ、また、表示された選択項目数が多い、または選択項目の大きさが小さい場合には、表示部2と入力検出部3との距離を小さく取ることにより、指先による誤操作を防止し、入力を容易にすることができる。その後、運転者が指先を入力検出部3の検出エリアSAに入れたかどうかを監視し(ステップS6)、指先が検出エリアSA内に入ったことを検出した場合には、そのことをビープ音により運手者に報知し、さらに指先による操作位置が確定された場合には、別のビープ音により運転者に報知する。そして、操作位置が確定されると、制御部4は、その操作位置に応じた制御信号を本体制御部10に出力し(ステップS7)、本体制御部10は、その制御信号を基に車載オーディオ装置のオン、オフ動作を制御することになる。
このように、本発明の第1の実施の形態の装置によれば、画像が表示される表示部2と、表示部2の前面に前後方向に移動可能に配置されて、表示部2に表示された操作画面に向かって指示した操作位置を検出する入力検出部3と、検出された操作位置に応じた制御信号を出力する制御部4と、入力検出部3を前後方向に移動させる電動駆動部5とを備えているので、運転者が入力検出部3の位置を自己に適した操作位置に変更することにより、運転者にとって最適な位置で電子機器を操作することができる。
なお、本実施の形態1においては、表示部2として、車両に搭載されたナビゲーション装置のモニタを利用することができる。ナビゲーション装置のモニタには、メニュー画面などの操作画面が表示されるので、その操作画面を見ながら入力検出部3により選択項目を入力操作し、その入力操作位置信号をナビゲーション装置に送ることにより、従来のタッチパネル付きのモニタと同様な操作を行うことができる。この場合、本実施の形態1では、入力検出部3をモニタ画面から遠ざけて、操作者の近くに配置することができるので、従来のタッチパネル付きのモニタよりも入力操作が格段に容易になる利点がある。
(実施の形態2)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図6は本発明の第2の実施の形態における入力装置の構成を示している。図6において、入力装置51は、画像が表示されるスクリーンである表示部52と、表示部52に操作画面を投影する画像投影部53と、表示部52の配置角度に応じて画像投影部53の投影を制御する投影制御部54と、表示部52の前面に前後方向に移動可能に配置されて、表示部52に表示された操作画面に向かって指示した操作位置を検出する入力検出部55と、表示部52の配置角度に応じて入力検出部55の検出エリアを制御する検出制御部56と、検出された操作位置に応じた制御信号を出力する制御部57と、画像投影部53と入力検出部55とを前後方向に一体に移動させる電動駆動部58と、制御部57における動作プログラムや操作画面データを記憶した記憶部59とを備えている。制御部57には電子機器本体の本体制御部60が接続されている。
表示部52は、一般的な白色の投影面を有するスクリーンを使用し、画像投影部53としてこのスクリーンに実像を投影するプロジェクタを使用することができる。別の構成として、表示部52として半透過反射鏡を使用し、画像投影部53には、この半透過反射鏡に虚像を投影するヘッドアップディスプレイを使用することができる。
投影制御部54は、表示部52の配置角度に応じて画像投影部53の投影を制御するものである。図7には表示部52の配置を変更した場合の例を示す。図7(a)は、視線方向にほぼ垂直として同じ表示面に対して視野範囲が広くなるように表示部52を設けた例である。図7(b)は、フロントガラス71を通して入射した外光72が、表示部52で反射して表示が見難くなることを避けるため、角度をつけて表示部52を設置した例である。また図7(c)は、フロントガラス71の傾斜に合わせることでフロントガラス71と表示部52との空間を小さくして省スペース化を図った例である。さらに図7(d)は、フロントガラス71に白色シートまたは半透過反射シートを貼着して表示部52とすることにより、フロントガラス71の一部を表示部52として使用し省スペース化や前方の視野確保を図るとともに表示可能とした例である。
そして、投影制御部54は、画像投影部53の投影方向や焦点距離を調整するためのチルト機構やズーム機構等の駆動部、歪補正を行うためのソフト部を備えており、表示部52を配置する位置や角度に応じて、表示部52に投影する画像の角度や焦点距離を変えたり、台形補正によって歪の少ない表示を行う。
また検出制御部56も、表示される位置に応じて入力検出部55の検出エリアSAの位置や範囲を変えるために検出用のビーム照射方向を変える機構部、検出位置を求めるソフト部を備えている。
なお、表示部52の位置や角度を変更可能とし、図8(a)に示すように視線に対してほぼ垂直な位置から、図8(b)に示すように傾けて外光72により見難くなるのを防止する場合に、図8(b)のときには視線が上方に移動するために、検出制御部56によって入力表示部55の検出エリアSAも上方へ変更するようにしてもよい。
制御部57は、入力検出部55により検出された操作位置に応じた制御信号を出力するマイコンであり、投影制御部54および検出制御部56を制御するとともに、表示部52と入力検出部55との距離に応じて表示部52の表示を制御したり、表示部52における表示の大きさに応じて表示部52と入力検出部55との距離を制御したり、ユニット化された入力装置51の電動駆動部58による移動の制御などを行う。そして、入力検出部55で検出された操作位置信号が本体制御部60に送られ、電子機器本体が制御される。
電動駆動部58は、図9に示すように、実施の形態1の電動駆動部5と同様な構成を有する。画像投影部53と入力検出部55とは、キャリッジ81に一体に搭載されて、センサ・プロジェクタユニット82を構成している。キャリッジ81は、DCモータ83により回転するリードスクリュー84により往復直線移動され、リードスクリュー84の一端部に設けられたロータリエンコーダ85により回転数が検出される。検出された回転数信号はモータ制御部86に入力され、センサ・プロジェクタユニット82の移動量が検出されるとともに、その移動量信号に基づき、制御部57が投影制御部54を通じて画像投影部53を制御するとともに、検出制御部56を通じて入力検出部55を制御する。モータ制御部86には、図示されないモータ駆動スイッチが接続され、利用者がモータ駆動スイッチを押すことにより、センサ・プロジェクタユニット82を自分の好みの位置に移動させることができる。電動駆動部58は、入力装置51のハウジング84内に収容され、この中には、表示部52を除いて、入力装置51の各部が収容されている。
次に、本実施の形態2における動作について図10を用いて説明する。初めに、入力装置51の電源をオンして、表示部52に操作画面を表示する(ステップS11)。入力装置51の電源は、例えば車両のエンジンキーをアクセサリ位置に回すことによりオンにする。次に、運転者がモータ駆動スイッチを押すと、制御部57が、モータ駆動スイッチが押されている間だけセンサ・プロジェクタユニット82を移動させる(ステップS12)。制御部57は、表示部52に対するセンサ・プロジェクタユニット82の移動距離を監視し、その移動距離に応じて、画像投影部53の投影角度を変えたり、入力検出部55の検出位置や範囲を変える(ステップS13)。この時、実施の形態1と同様に、表示部52と入力検出部55との距離に応じて表示部52の表示を拡大したり、表示部52における表示の大きさに応じて表示部52と入力検出部55との距離を制限してもよい。次いで、制御部57は、運転者の指先が入力検出部55の検出エリアSAに入ったかどうかを監視し(ステップS14)、指先が検出エリアSA内に入った場合には、そのことをビープ音により報知し、さらに指先による操作位置が検出された確定された場合には、別のビープ音により報知する。そして、操作位置が確定されると、制御部57は、その操作位置に応じた制御信号を本体制御部60に出力し(ステップS15)、本体制御部60は、その制御信号を基に車載オーディオ装置等の動作を制御する。
このように、本発明の第2の実施の形態によれば、画像が表示されるスクリーンである表示部52と、表示部52に操作画面を投影する画像投影部53と、表示部52の配置角度に応じて画像投影部53の投影を制御する投影制御部54と、表示部52の前面に前後方向に移動可能に配置されて、表示部52に表示された操作画面に向かって指示した操作位置を検出する入力検出部55と、表示部52の配置角度に応じて入力検出部55の検出位置および範囲を制御する検出制御部56と、検出された操作位置に応じた制御信号を出力する制御部57と、画像投影部53と入力検出部55とをセンサ・プロジェクタユニット82として前後方向に一体に移動させる電動駆動部58とを備えているので、入力装置を電子機器本体装置とは独立した構成とすることができるとともに、運転者が入力検出部55の位置を自己に適した操作位置に変更することにより、運転者にとって最適な位置で電子機器を操作することができる。
なお、以上の各実施の形態の説明では、電動駆動部により入力検出部または入力検出部と画像投影部とを移動させるようにしたが、スライド構造にして手動で移動させるようにしてもよい。また、表示部における選択項目を2乃至4程度に限定する場合には、表示部と入力検出部との距離に応じて表示部の表示を拡大したり、表示部における表示の大きさに応じて表示部と入力検出部との距離を制限したりする制御を行わなくてもよい。
以上のように、本発明に係る入力装置は、表示部に表示された操作画面を操作する際に、操作画面から離れた操作位置でかつ利用者の身体的条件や着座位置に応じて操作位置を可変できるという効果を有し、仮想入力装置等として有用であり、車両、船舶、飛行機等の乗り物、または医療現場においてモニタから離れた位置で画面を操作する入力装置として、さらには家庭内においてテレビから離れた位置で従来のリモコンに代わる入力装置として、種々の用途に適用することができる。
本発明は、図面に示す好ましい実施の形態に基づいて説明されてきたが、当業者であれば、本発明の思想を逸脱することなく容易に各種の変更、改変し得ることは明らかである。本発明はそのような変更例も含むものである。
(実施の形態1)
図1は本発明の第1の実施の形態における入力装置の構成を示している。図1において、入力装置1は、画像が表示される表示部2と、表示部2の前面に前後方向に移動可能に配置されて、表示部2に表示された操作画面に向かって指示した操作位置を光学的に検出する入力検出部3と、検出された操作位置に応じた制御信号を出力する制御部4と、入力検出部3を前後方向に移動させる電動駆動部5と、制御部4における動作プログラムや操作画面データを記憶した記憶部6とを備えている。
表示部2は、液晶、EL、CRT等を用いたディスプレイであり、制御部4からの画像信号により操作項目が表示された操作画面を表示する。操作画面は、1画面内にオン、オフだけを表示した簡単なものから、テンキーまたはキーボードを表示したものまで、操作対象となる電子機器に応じて選択される。
入力検出部3は、図2(a)に示すように、発光部11から赤外線レーザビームを上から下へ左右方向に往復走査させることにより2次元的な検出エリアを形成し、その検出エリア内に進入した指先等の検出物体12からの反射光を受光部13で受光し、発光制御部14における赤外線レーザビームの走査タイミングと受光制御部15における反射光の受光タイミングとにより光学的に検出物体12の座標位置を検出するものである。この赤外線レーザビームの代わりに、超音波ビームを利用して検出物体までの距離と方向とを測位して座標位置を検出してもよい。また、図2(b)に示すように、表示部2に表示される操作画面が定形的なものである場合には、操作画面の選択項目にそれぞれ対応する位置に赤外線レーザを発光する発光部16を配置し、その中央部に検出物体17からの反射光を受光する受光部18を配置し、発光制御部19における赤外線発光タイミングと受光制御部20における反射光の受光タイミングとにより検出物体17の座標位置を検出するようにしてもよい。または、発光部16からの赤外線が検出物体に当った時の検出物体の輝度を測定して検出物体までの距離を検出したり、検出物体に当って受光部で検出されるまでの時間を測定して検出物体までの距離を検出するようにしてもよい。さらに、表示部2の前面に矩形枠を配置し、矩形枠のそれぞれ対向する2辺に発光素子と受光素子とにフォトカプラを配置して、検出物体により遮断された指示位置を光学的に検出して入力位置を特定する光学式タッチパネルを用いてもよい。
図1において、制御部4は、入力検出部3により光学的に検出された操作位置に応じた制御信号を出力するマイコンであり、表示部2と入力検出部3との距離に応じて表示部2の表示を制御したり、表示部2における表示の大きさに応じて表示部2と入力検出部3との距離を制御したり、電動駆動部5による入力検出部3の移動の制御などを行う。さらに、入力検出部3で検出された操作位置信号を本体制御部10に送って、電子機器本体を制御したり、表示部2の操作画面を切り換えたりする。
電動駆動部5は、図3に示すように、入力検出部3を固定したキャリッジ21を、DCモータ22により回転するリードスクリュー23により往復直線移動させるものであり、リードスクリュー23の一端部に設けられたロータリエンコーダ24により回転角が検出され、その信号がモータ制御部25に入力され、入力検出部3の移動量が検出されるとともに、DCモータ22の回転が制御される。モータ制御部25には、図示されないモータ駆動スイッチが接続され、利用者がモータ駆動スイッチを押すことにより、入力検出部3の移動を自分の好みの位置に移動させることができる。電動駆動部5は、入力装置1のハウジング26内に収容され、この中には制御部3および記憶部6を実装したプリント基板も収容されている。
図4は入力装置1を車両に取り付けた例を示している。入力装置1のハウジング26は、車両のダッシュボード31に入力検出部3が露出するように組み込まれている。別の実施形態では、ダッシュボード31の上に後付けで取り付けるようにしてもよい。表示部2は、ダッシュボード31の奥側のフロントガラス32の下に配置されている。運転席33に着座する運転者34の視線LSの方向は、入力検出部3の移動方向とほぼ平行になっているので、入力検出部3の検出エリアSAが移動しても、検出エリアSAを通して表示部2の操作画面を見ることができる。
次に、本実施の形態1における動作について図5を参照して説明する。以下の説明では、説明を簡単にするため、車載オーディオ装置のオン、オフ制御をする場合の動作について説明する。初めに、入力装置1の電源をオンして、表示部2に操作画面を表示する(ステップS1)。入力装置1の電源は、例えば車両のエンジンキーをアクセサリ位置に回すことによりオンにする。次に、運転者がモータ駆動スイッチを押すと、制御部4が、モータ駆動スイッチが押されている間だけ入力検出部3を移動させる(ステップS2)。制御部4は、表示部2に対する入力検出部3の移動距離を監視し、その移動距離に応じて表示部3の操作画面を拡大表示する(ステップS3)。例えば、入力検出部3を表示部2から遠ざけた場合には、表示部2における操作画面を拡大して選択項目を大きく表示することにより、指先による指示範囲すなわち検出範囲を大きく取ることができ、利用者にとって操作し易い表示にすることができる。制御部4はまた、拡大した操作画面内の操作項目が画面内に収まっているかどうかを監視しており(ステップS4)、画面から出ようとした場合には、拡大を停止するとともに、その位置で入力検出部3を停止させる(ステップS5)。例えば、表示部2に表示された操作画面の選択項目数が少ない、または選択項目の大きさが大きい場合には、表示部2と入力検出部3との距離を大きく取ることができ、また、表示された選択項目数が多い、または選択項目の大きさが小さい場合には、表示部2と入力検出部3との距離を小さく取ることにより、指先による誤操作を防止し、入力を容易にすることができる。その後、運転者が指先を入力検出部3の検出エリアSAに入れたかどうかを監視し(ステップS6)、指先が検出エリアSA内に入ったことを検出した場合には、そのことをビープ音により運手者に報知し、さらに指先による操作位置が確定された場合には、別のビープ音により運転者に報知する。そして、操作位置が確定されると、制御部4は、その操作位置に応じた制御信号を本体制御部10に出力し(ステップS7)、本体制御部10は、その制御信号を基に車載オーディオ装置のオン、オフ動作を制御することになる。
このように、本発明の第1の実施の形態の装置によれば、画像が表示される表示部2と、表示部2の前面に前後方向に移動可能に配置されて、表示部2に表示された操作画面に向かって指示した操作位置を検出する入力検出部3と、検出された操作位置に応じた制御信号を出力する制御部4と、入力検出部3を前後方向に移動させる電動駆動部5とを備えているので、運転者が入力検出部3の位置を自己に適した操作位置に変更することにより、運転者にとって最適な位置で電子機器を操作することができる。
なお、本実施の形態1においては、表示部2として、車両に搭載されたナビゲーション装置のモニタを利用することができる。ナビゲーション装置のモニタには、メニュー画面などの操作画面が表示されるので、その操作画面を見ながら入力検出部3により選択項目を入力操作し、その入力操作位置信号をナビゲーション装置に送ることにより、従来のタッチパネル付きのモニタと同様な操作を行うことができる。この場合、本実施の形態1では、入力検出部3をモニタ画面から遠ざけて、操作者の近くに配置することができるので、従来のタッチパネル付きのモニタよりも入力操作が格段に容易になる利点がある。
(実施の形態2)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図6は本発明の第2の実施の形態における入力装置の構成を示している。図6において、入力装置51は、画像が表示されるスクリーンである表示部52と、表示部52に操作画面を投影する画像投影部53と、表示部52の配置角度に応じて画像投影部53の投影を制御する投影制御部54と、表示部52の前面に前後方向に移動可能に配置されて、表示部52に表示された操作画面に向かって指示した操作位置を検出する入力検出部55と、表示部52の配置角度に応じて入力検出部55の検出エリアを制御する検出制御部56と、検出された操作位置に応じた制御信号を出力する制御部57と、画像投影部53と入力検出部55とを前後方向に一体に移動させる電動駆動部58と、制御部57における動作プログラムや操作画面データを記憶した記憶部59とを備えている。制御部57には電子機器本体の本体制御部60が接続されている。
表示部52は、一般的な白色の投影面を有するスクリーンを使用し、画像投影部53としてこのスクリーンに実像を投影するプロジェクタを使用することができる。別の構成として、表示部52として半透過反射鏡を使用し、画像投影部53には、この半透過反射鏡に虚像を投影するヘッドアップディスプレイを使用することができる。
投影制御部54は、表示部52の配置角度に応じて画像投影部53の投影を制御するものである。図7には表示部52の配置を変更した場合の例を示す。図7(a)は、視線方向にほぼ垂直として同じ表示面に対して視野範囲が広くなるように表示部52を設けた例である。図7(b)は、フロントガラス71を通して入射した外光72が、表示部52で反射して表示が見難くなることを避けるため、角度をつけて表示部52を設置した例である。また図7(c)は、フロントガラス71の傾斜に合わせることでフロントガラス71と表示部52との空間を小さくして省スペース化を図った例である。さらに図7(d)は、フロントガラス71に白色シートまたは半透過反射シートを貼着して表示部52とすることにより、フロントガラス71の一部を表示部52として使用し省スペース化や前方の視野確保を図るとともに表示可能とした例である。
そして、投影制御部54は、画像投影部53の投影方向や焦点距離を調整するためのチルト機構やズーム機構等の駆動部、歪補正を行うためのソフト部を備えており、表示部52を配置する位置や角度に応じて、表示部52に投影する画像の角度や焦点距離を変えたり、台形補正によって歪の少ない表示を行う。
また検出制御部56も、表示される位置に応じて入力検出部55の検出エリアSAの位置や範囲を変えるために検出用のビーム照射方向を変える機構部、検出位置を求めるソフト部を備えている。
なお、表示部52の位置や角度を変更可能とし、図8(a)に示すように視線に対してほぼ垂直な位置から、図8(b)に示すように傾けて外光72により見難くなるのを防止する場合に、図8(b)のときには視線が上方に移動するために、検出制御部56によって入力表示部55の検出エリアSAも上方へ変更するようにしてもよい。
制御部57は、入力検出部55により検出された操作位置に応じた制御信号を出力するマイコンであり、投影制御部54および検出制御部56を制御するとともに、表示部52と入力検出部55との距離に応じて表示部52の表示を制御したり、表示部52における表示の大きさに応じて表示部52と入力検出部55との距離を制御したり、ユニット化された入力装置51の電動駆動部58による移動の制御などを行う。そして、入力検出部55で検出された操作位置信号が本体制御部60に送られ、電子機器本体が制御される。
電動駆動部58は、図9に示すように、実施の形態1の電動駆動部5と同様な構成を有する。画像投影部53と入力検出部55とは、キャリッジ81に一体に搭載されて、センサ・プロジェクタユニット82を構成している。キャリッジ81は、DCモータ83により回転するリードスクリュー84により往復直線移動され、リードスクリュー84の一端部に設けられたロータリエンコーダ85により回転数が検出される。検出された回転数信号はモータ制御部86に入力され、センサ・プロジェクタユニット82の移動量が検出されるとともに、その移動量信号に基づき、制御部57が投影制御部54を通じて画像投影部53を制御するとともに、検出制御部56を通じて入力検出部55を制御する。モータ制御部86には、図示されないモータ駆動スイッチが接続され、利用者がモータ駆動スイッチを押すことにより、センサ・プロジェクタユニット82を自分の好みの位置に移動させることができる。電動駆動部58は、入力装置51のハウジング84内に収容され、この中には、表示部52を除いて、入力装置51の各部が収容されている。
次に、本実施の形態2における動作について図10を用いて説明する。初めに、入力装置51の電源をオンして、表示部52に操作画面を表示する(ステップS11)。入力装置51の電源は、例えば車両のエンジンキーをアクセサリ位置に回すことによりオンにする。次に、運転者がモータ駆動スイッチを押すと、制御部57が、モータ駆動スイッチが押されている間だけセンサ・プロジェクタユニット82を移動させる(ステップS12)。制御部57は、表示部52に対するセンサ・プロジェクタユニット82の移動距離を監視し、その移動距離に応じて、画像投影部53の投影角度を変えたり、入力検出部55の検出位置や範囲を変える(ステップS13)。この時、実施の形態1と同様に、表示部52と入力検出部55との距離に応じて表示部52の表示を拡大したり、表示部52における表示の大きさに応じて表示部52と入力検出部55との距離を制限してもよい。次いで、制御部57は、運転者の指先が入力検出部55の検出エリアSAに入ったかどうかを監視し(ステップS14)、指先が検出エリアSA内に入った場合には、そのことをビープ音により報知し、さらに指先による操作位置が検出された確定された場合には、別のビープ音により報知する。そして、操作位置が確定されると、制御部57は、その操作位置に応じた制御信号を本体制御部60に出力し(ステップS15)、本体制御部60は、その制御信号を基に車載オーディオ装置等の動作を制御する。
このように、本発明の第2の実施の形態によれば、画像が表示されるスクリーンである表示部52と、表示部52に操作画面を投影する画像投影部53と、表示部52の配置角度に応じて画像投影部53の投影を制御する投影制御部54と、表示部52の前面に前後方向に移動可能に配置されて、表示部52に表示された操作画面に向かって指示した操作位置を検出する入力検出部55と、表示部52の配置角度に応じて入力検出部55の検出位置および範囲を制御する検出制御部56と、検出された操作位置に応じた制御信号を出力する制御部57と、画像投影部53と入力検出部55とをセンサ・プロジェクタユニット82として前後方向に一体に移動させる電動駆動部58とを備えているので、入力装置を電子機器本体装置とは独立した構成とすることができるとともに、運転者が入力検出部55の位置を自己に適した操作位置に変更することにより、運転者にとって最適な位置で電子機器を操作することができる。
なお、以上の各実施の形態の説明では、電動駆動部により入力検出部または入力検出部と画像投影部とを移動させるようにしたが、スライド構造にして手動で移動させるようにしてもよい。また、表示部における選択項目を2乃至4程度に限定する場合には、表示部と入力検出部との距離に応じて表示部の表示を拡大したり、表示部における表示の大きさに応じて表示部と入力検出部との距離を制限したりする制御を行わなくてもよい。
以上のように、本発明に係る入力装置は、表示部に表示された操作画面を操作する際に、操作画面から離れた操作位置でかつ利用者の身体的条件や着座位置に応じて操作位置を可変できるという効果を有し、仮想入力装置等として有用であり、車両、船舶、飛行機等の乗り物、または医療現場においてモニタから離れた位置で画面を操作する入力装置として、さらには家庭内においてテレビから離れた位置で従来のリモコンに代わる入力装置として、種々の用途に適用することができる。
本発明は、図面に示す好ましい実施の形態に基づいて説明されてきたが、当業者であれば、本発明の思想を逸脱することなく容易に各種の変更、改変し得ることは明らかである。本発明はそのような変更例も含むものである。
Claims (10)
- 画像が表示される表示部と、前記表示部の前面に前後方向に移動可能に配置されて、前記表示部に表示された操作画面に向かって指示した操作位置を検出する入力検出部と、前記検出された操作位置に応じた制御信号を出力する制御部とを備えた入力装置。
- 前記入力検出部を前後方向に移動させる電動駆動部を備えたことを特徴とする請求項1記載の入力装置。
- 前記制御部は、前記表示部と前記入力検出部との距離に応じて前記表示部の表示を制御することを特徴とする請求項1記載の入力装置。
- 前記制御部は、前記表示部における表示の大きさに応じて前記表示部と前記入力検出部との距離を制御することを特徴とする請求項1記載の入力装置。
- 前記表示部に画像を投影する画像投影部を備え、前記入力検出部と前記画像投影部とを一体に構成したことを特徴とする請求項1記載の入力装置。
- 前記表示部の配置角度に応じて前記画像投影部の投影を制御する投影制御部を備えたことを特徴とする請求項5記載の入力装置。
- 前記表示部の配置角度に応じて前記入力検出部の検出エリアを制御する検出制御部を備えたことを特徴とする請求項5記載の入力装置。
- 前記表示部が、車両のフロントガラスであることを特徴とする請求項6記載の入力装置。
- 前記表示部が、車両のフロントガラスであることを特徴とする請求項7記載の入力装置。
- 請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の入力装置を備えた車両。
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