JP6345540B2 - 操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、操作装置に関する。

従来の技術として、所定の動作制御を行うための入力を行う、スイッチあるいはタッチパネルからなる操作部と、操作部の上面に設けられたスクリーン部と、スクリーン部上に操作部の動作制御内容を示す画像を投影する投影機と、操作部の入力を受けて、動作制御を実行する制御手段と、を備えた電子機器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この電子機器は、投影機からスクリーン部に投影された画像に映し出された動作制御内容の表示部分を押圧することにより、表示部分に対応するスイッチあるいはタッチパネルが動作し、所定の動作制御がなされる。

特開２０１３−２３７２８７号公報

本発明の目的は、操作により移動する操作部材に表示画像を投影する操作装置を提供することにある。

本発明の一態様は、なされた操作の方向に移動する操作部材、及び操作部材の移動を検出する検出部を有する操作部と、操作部材の移動範囲を含む投影範囲を有し、操作部材の操作に関連する表示画像を操作部材に投影する投影部と、を備える操作装置を提供する。

本発明によれば、操作により移動する操作部材に表示画像を投影することができる。

図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作装置が搭載された車両内部の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、操作装置の一例を示すブロック図である。 図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作装置の投影範囲の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、操作ノブの移動範囲の一例を示す概略図である。 図３（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作装置が投影した表示画像が操作者の手に投影された場合の一例を示す概略図であり、図３（ｂ）は、操作装置が電磁気的に接続された車両通信システムの一例を示すブロック図である。 図４は、第１の実施の形態に係る操作装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図５（ａ）は、第２の実施の形態に係る操作装置の一例を示すブロック図であり、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、手の接触が検出された場合の表示画像の一例を示す概略図である。 図６は、第２の実施の形態に係る操作装置の動作の一例を示すフローチャートである。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る操作装置は、なされた操作の方向に移動する操作部材、及び操作部材の移動を検出する検出部を有する操作部と、操作部材の移動範囲を含む投影範囲を有し、操作部材の操作に関連する表示画像を操作部材に投影する投影部と、を備えて概略構成されている。

[第１の実施の形態]
（操作装置１の全体構成）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作装置が搭載された車両内部の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、操作装置の一例を示すブロック図である。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図１（ｂ）、後述する図３（ｂ）及び図５（ａ）では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。

操作装置１は、図１（ａ）に示すように、車両９の運転席と助手席との間に位置するセンターコンソール９０に配置されている。この操作装置１は、車両９に搭載される電子機器を操作対象としている。操作対象の電子機器としては、後述する表示装置３、空調装置４、ナビゲーション装置５、音楽再生装置６及び映像再生装置７等である。本実施の形態では、操作対象として空調装置４が選択されている場合について説明する。

操作装置１は、図１（ｂ）に示すように、なされた操作の方向に移動する操作部材、及び操作部材の移動を検出する検出部としての操作検出部１２を有する操作部１０と、操作部材の移動範囲を含む投影範囲を有し、操作部材の操作に関連する表示画像１４１を操作部材に投影する投影部１４と、を備えて概略構成されている。また操作装置１は、図１（ｂ）に示すように、通信部１６と、制御部１８と、を備えている。

操作部材は、一例として、操作ノブ１１である。この操作ノブ１１は、例えば、プッシュ操作、回転操作、及び傾倒操作が可能となるように構成されている。なお操作部材は、操作ノブ１１に限定されず、スライド移動可能な部材等であっても良い。

（操作部１０の構成）
図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作装置の投影範囲の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、操作ノブの移動範囲の一例を示す概略図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）では、操作ノブ１１の操作後の位置を点線で示している。

操作部１０は、操作ノブ１１の操作を操作検出部１２により検出し、検出した結果に基づいて操作検出情報Ｓ_１を生成して制御部１８に出力するように構成されている。この操作検出情報Ｓ_１は、検出された操作ノブ１１の操作の情報を含んでいる。

操作ノブ１１は、図２（ａ）に示すように、中央の上部が膨らんで丸みを帯びた円板形状を有している。操作ノブ１１の下部には、例えば、円柱形状の支持軸１１１が設けられている。操作ノブ１１は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、この支持軸１１１の中心１１１ａを回転中心として第１の操作位置２１〜第８の操作位置２８に操作する傾倒操作、操作ノブ１１を回転させる回転操作、及び操作ノブ１１をプッシュ操作位置２９に押し下げるプッシュ操作可能に構成されている。

この第１の操作位置２１〜第８の操作位置２８は、一例として、図２（ｂ）に示すように、中立位置２０を中心に、４５°の角度間隔で位置している。なお操作位置の数は、８つに限定されず、任意である。

第１の操作位置２１は、図２（ｂ）の紙面の上部方向に位置している。第２の操作位置２２〜第８の操作位置２８は、図２（ｂ）の紙面において、第１の操作位置２１から時計回りに位置している。

この第１の操作位置２１〜第８の操作位置２８に操作されることによる操作ノブ１１の移動範囲は、図２（ｂ）に示すように、点線で示す各操作位置における操作ノブ１１に外接する円に含まれる。従って、本実施の形態では、この外接する円を移動範囲１１５と定めている。

また投影範囲１４０は、例えば、図２（ａ）に示すように、側面から見ると略円錐形状を有し、移動範囲１１５を含むように設定される。つまり操作ノブ１１がどの操作位置に操作されても、投影部１４が操作ノブ１１の移動に追従して表示画像１４１を操作ノブ１１の表面１１０に投影することを可能としている。なお、プッシュ操作の際は、例えば、中立位置２０の際の表示画像１４１でも良いし、中立位置２０における表示画像１４１を縮小した画像を表示画像としても良い。

操作ノブ１１は、図１（ａ）及び図２（ｂ）の紙面において時計回り（矢印Ａ方向）及び反時計回り（矢印Ｂ方向）に回転操作可能に構成されている。この操作ノブ１１は、例えば、時計回りに操作されることで、設定対象である設定値が増加し、反時計回りに操作されることで、当該設定値が減少する。また操作ノブ１１は、例えば、プッシュ操作が行われることで、機能の選択や選択した機能の実行等が可能となる。

操作検出部１２は、一例として、操作ノブ１１の中立位置２０、第１の操作位置２１〜第８の操作位置２８に行われた傾倒操作、操作ノブ１１の回転操作、及び中立位置２０におけるプッシュ操作を検出し、検出した結果に基づいて操作検出情報Ｓ_１を生成して制御部１８に出力するように構成されている。

操作検出部１２は、一例として、磁石を操作ノブ１１に取り付け、その磁石の磁場の変化を複数の磁気検出素子により検出して傾倒操作、回転操作及びプッシュ操作を検出するように構成されている。

（投影部１４の構成）
図３（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作装置が投影した表示画像が操作者の手に投影された場合の一例を示す概略図であり、図３（ｂ）は、操作装置が電磁気的に接続された車両通信システムの一例を示すブロック図である。

投影部１４は、例えば、図１（ａ）に示すように、運転席と助手席の間の天井９１に配置されている。なお投影部１４の配置位置は、天井９１に限定されず、操作装置１の配置に応じて定められる。

投影部１４は、例えば、制御部１８から取得した画像情報Ｓ_２に基づいて表示画像１４１を生成し、生成した表示画像１４１を操作ノブ１１の表面１１０に投影するように構成されている。

投影部１４は、一例として、ＬＥＤ（light-emitting diode）素子を光源とするプロジェクタである。投影部１４は、図３（ａ）に示すように、操作ノブ１１を操作する手８の手の甲８０に表示画像１４１が投影されることを考慮した表示画像１４１を投影する。つまり表示画像１４１は、手の甲８０に投影されても認識し易い表示となるように生成される。

図３（ａ）に示す表示画像１４１は、一例として、空調装置４の現在の設定を示す画像であり、温度及び風量等の画像が含まれている。

（通信部１６の構成）
通信部１６は、図３（ｂ）に示すように、車両通信システム９５と電磁気的に接続されている。この電磁気的に接続とは、導電体による接続、電磁波の一種である光による接続、及び電磁波の一種である電波による接続の少なくとも１つを用いた接続である。

通信部１６は、車両通信システム９５の車両ＬＡＮ（Local Area Network）９６と電磁気的に接続され、この車両ＬＡＮ９６を介して操作情報Ｓ_３を出力すると共に被操作装置情報Ｓ_４を取得する。

この被操作装置情報Ｓ_４は、一例として、操作装置１が操作対象とする電子機器の情報である。具体的には、被操作装置情報Ｓ_４は、例えば、画像情報Ｓ_２を生成するために用いられ、操作装置１により操作可能な機能の設定値やその他の機能の設定値の情報が含まれている。

（制御部１８の構成）
制御部１８は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部１８が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。

制御部１８は、操作部１０から取得した操作検出情報Ｓ_１、及び通信部１６を介して取得した被操作装置情報Ｓ_４に基づいて、投影する表示画像１４１を生成するための画像情報Ｓ_２を生成するように構成されている。

具体的には、制御部１８は、操作検出情報Ｓ_１に基づいて判定した操作ノブ１１の操作位置、被操作装置情報Ｓ_４に基づいて判定した表示内容、及び操作ノブ１１になされた操作により変更される設定値等に応じた画像情報Ｓ_２を生成する。

従って制御部１８は、操作ノブ１１の移動に追従して表示画像１４１を操作ノブ１１に投影する画像情報Ｓ_２の生成が可能となる。なお傾倒操作の場合、操作ノブ１１が中立位置２０から傾くが、制御部１８は、その傾きを考慮し、中立位置２０の表示画像１４１からの変化が少なくなる表示画像１４１を操作ノブ１１に投影させる。

また制御部１８は、操作検出情報Ｓ_１に基づいて操作ノブ１１の操作位置を判定し、判定した操作位置の情報を含む操作情報Ｓ_３を生成して通信部１６を介して操作対象に出力するように構成されている。

（車両通信システム９５の構成）
車両通信システム９５は、主に、車両ＬＡＮ９６と、車両制御部９７と、車両９に搭載された複数の電子機器と、を備えて概略構成されている。

車両ＬＡＮ９６は、例えば、有線及び無線により、上述の複数の電子機器と接続され、相互の情報等の交換を可能とするネットワークである。

車両制御部９７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等から構成されるマイクロコンピュータである。この車両制御部９７は、例えば、上述の複数の電子機器等を総合的に制御している。

表示装置３は、例えば、操作対象の電子機器の表示部として機能するように構成されている。この表示装置３は、例えば、液晶モニタである。表示装置３には、例えば、表示画像１４１に関連する画像が表示される。この関連する画像とは、例えば、操作ノブ１１により操作可能な機能のアイコンや表示画像１４１に含まれる設定値等である。当該アイコンは、例えば、操作ノブ１１の傾倒操作や回転操作により選択可能である。

空調装置４は、車両９の車室内に温度調整された空気を送出する電子機器である。この空調装置４は、例えば、送出する空気の温度の設定、温度調整された空気の風量、温度調整された空気の吹出し口の選択等を行うことが可能である。なお空調装置４は、表示装置３以外を表示部として備えていても良い。

ナビゲーション装置５は、表示装置３に地図を表示させると共に、車両９の現在の位置、設定された目的地、現在地から目的地までの経路等を表示させる電子機器である。この地図のスクロールは、例えば、操作ノブ１１の傾倒操作により行われる。

音楽再生装置６は、ＣＤ（Compact Disc）、半導体メモリ等の記録媒体に記憶された音楽データを再生する電子機器である。この音楽データのリストは、例えば、表示装置３に表示される。そして操作ノブ１１の傾倒操作や回転操作によりリストの中の曲が選択され、プッシュ操作により選択が決定されて音楽が再生される。

映像再生装置７は、ＣＤ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、半導体メモリ等の記録媒体に記憶された映像データを再生する電子機器である。この映像データのリストは、例えば、表示装置３に表示される。そして操作ノブ１１の傾倒操作や回転操作によりリストの中の映像が選択され、プッシュ操作により選択が決定されて映像が再生される。

以下に、本実施の形態に係る操作装置１の動作について、図４のフローチャートに従って説明する。

（動作）
操作装置１の制御部１８は、車両９の電源が投入されると、操作対象から出力された被操作装置情報Ｓ_４を、車両通信システム９５及び通信部１６を介して取得すると共に操作部１０から操作検出情報Ｓ_１を取得する（Ｓ１）。

制御部１８は、操作検出情報Ｓ_１に基づいて操作ノブ１１に操作がなされたか否かを判定する。制御部１８は、操作がなされていたと判定した場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、判定した操作の操作位置と被操作装置情報Ｓ_４とに基づいて画像情報Ｓ_２を生成して投影部１４に出力する（Ｓ３）。

投影部１４は、制御部１８から取得した画像情報Ｓ_２に基づいて操作ノブ１１の表面１１０に表示画像１４１を投影する（Ｓ４）。

ここでステップ２において、制御部１８は、操作がなされていないと判定した場合（Ｓ２：Ｎｏ）、操作ノブ１１が中立位置２０に位置するとして、中立位置２０と被操作装置情報Ｓ_４とに基づいて画像情報Ｓ_２を生成し（Ｓ５）、投影部１４に出力する。投影部１４は、制御部１８から取得した画像情報Ｓ_２に基づいて操作ノブ１１の表面１１０に表示画像１４１を投影する（Ｓ４）。

上述の動作は、車両９の電源が遮断されるまで継続される。

（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る操作装置１は、操作により移動する操作ノブ１１に表示画像１４１を投影することができる。具体的には、操作装置１は、操作ノブ１１の移動範囲１１５を含む投影範囲１４０を有しているので、中立位置に位置する操作部材にのみ投影する場合と比べて、移動する操作ノブ１１に表示画像１４１を表示することができるので、操作者が認識し易い。

操作装置１は、操作検出情報Ｓ_１に基づいて表示画像１４１を投影するので、操作ノブ１１の移動に追従して表示画像１４１を投影することができる。

操作装置１は、操作ノブ１１を操作する手の甲８０に投影することを考慮した表示画像１４１を生成するので、操作部材に投影したものが手の甲にただ表示される場合と比べて、操作者が認識し易い。また操作によって変化する設定値等の操作結果の画像が表示画像１４１に含まれるので、操作結果が分かり易い。また操作の際に手８により操作ノブ１１が覆われるが、覆われることを考慮した表示画像１４１が生成されるので、温度及び風量等の操作対象や操作の結果等が分かり易く操作性が高い。

なお変形例として、表示画像１４１には、警告画像が含まれていても良い。この警告画像とは、例えば、車両通信システム９５から取得される情報に基づいたものであり、車両９に対する他の車両の接近、停車中の車両に対する接近等を警告する画像である。操作装置１は、警告画像を表示画像１４１に含ませるので、操作者が操作ノブ１１に視線移動した際の車両の接近等を警告することができる。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、操作ノブに対する手の接触により表示画像を切り替える点で第１の実施の形態と異なっている。

図５（ａ）は、第２の実施の形態に係る操作装置の一例を示すブロック図であり、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、手の接触が検出された場合の表示画像の一例を示す概略図である。なお以下に記載する実施の形態において、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

本実施の形態の操作装置１は、図５（ａ）に示すように、操作者が手を操作ノブ１１に接触させたことを検出する接触検出部としての接触センサ１３を備えている。

また操作装置１の制御部１８は、接触センサ１３が操作ノブ１１に対する手の接触を検出したことにより、投影部１４を制御して表示画像１４１を異なる表示画像に切り替えるように構成されている。

接触センサ１３は、例えば、手の接触を検出するタッチセンサ、接触に伴って手が操作ノブ１１に加える圧力を検出する圧力センサ、操作ノブ１１を撮像した画像を処理することにより手の接触を検出する画像処理装置等を用いることが可能である。本実施の形態では、接触センサ１３は、一例として、静電容量式のタッチセンサであり、検出情報Ｓ_５を制御部１８に出力するように構成されている。

この接触センサ１３は、例えば、操作ノブ１１を掴む手を検出し易いように、操作ノブ１１の上部に配置されている。

制御部１８は、接触センサ１３から取得した検出情報Ｓ_５に基づいて手の接触を判定し、表示画像１４１を切り替える。この表示画像１４１の切り替えは、例えば、図５（ａ）に示す表示画像１４１が操作ノブ１１に投影されている場合、手の接触が検出された後、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、簡易的な表示である表示画像１４１ａ及び表示画像１４１ｂ等が手の甲８０に表示される。

なお投影部１４は、例えば、手の検出に伴ってフォーカスを手の甲８０に合わせるように構成されている。

この表示画像１４１ａは、例えば、操作ノブ１１の操作により、風量が変更される場合、風の送出を連想させるファンの画像と風量の強さを示す画像を大きく表示して示している。このファンの画像は、一例として、回転するので認識し易く表示されている。

また表示画像１４１ｂは、例えば、操作ノブ１１の操作により、送出される風の温度が変更される場合、温度を示す画像を大きく表示して示している。

以下に、本実施の形態の操作装置１の動作について、図６のフローチャートに従って説明する。投影される簡易的な表示画像は、一例として、表示画像１４１ａであるものとする。

（動作）
操作装置１の制御部１８は、車両９の電源が投入されると、被操作装置情報Ｓ_４、操作検出情報Ｓ_１、及び接触センサ１３から検出情報Ｓ_５を取得する（Ｓ１０）。

制御部１８は、検出情報Ｓ_５に基づいて操作ノブ１１に手が接触しているか否かを判定する。制御部１８は、手が接触している場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、操作検出情報Ｓ_１に基づいて操作ノブ１１に操作がなされたか否かを判定する。制御部１８は、操作がなされていたと判定した場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、判定した手の接触と操作の操作位置と被操作装置情報Ｓ_４とに基づいて簡易的な表示画像１４１ａを生成するための画像情報Ｓ_２を投影部１４に出力する（Ｓ１３）。なお、操作装置１は、手が操作ノブ１１と共に移動するので、操作ノブ１１の操作位置に応じた表示画像１４１ａの投影を行う。

投影部１４は、制御部１８から取得した画像情報Ｓ_２に基づいて操作ノブ１１の表面１１０に表示画像１４１ａを投影する（Ｓ１４）。

ここでステップ１１において制御部１８は、手の接触が検出されない場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、中立位置２０と被操作装置情報Ｓ_４とに基づいて画像情報Ｓ_２を生成して投影部１４に出力する（Ｓ１５）。手の接触が検出されない場合は、例えば、表示画像１４１が操作ノブ１１に投影される。

またステップ１２において、制御部１８は、操作がなされていないと判定した場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、操作ノブ１１が中立位置２０に位置するとして、中立位置２０と被操作装置情報Ｓ_４とに基づいて簡易的な表示画像１４１ａを生成するための画像情報Ｓ_２を生成し（Ｓ１６）、投影部１４に出力する。投影部１４は、制御部１８から取得した画像情報Ｓ_２に基づいて操作ノブ１１の表面１１０に簡易的な表示画像１４１ａを投影する（Ｓ１４）。

上述の動作は、車両９の電源が遮断されるまで継続される。

（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態の操作装置１は、操作ノブ１１に対する手の接触に応じて、投影する表示画像を切り替えるので、表示画像を切り替えない場合と比べて、手の甲８０に投影しても認識し易い画像を表示することができ、操作結果が認識し易い。また操作結果が認識し易いので、操作性が向上する。

上述の実施の形態及び変形例に係る操作装置１は、例えば、用途に応じて、その一部が、コンピュータが実行するプログラム、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等によって実現されても良い。

なお、ＡＳＩＣとは、特定用途向け集積回路であり、ＦＰＧＡとは、プログラミングすることができるＬＳＩ（大規模集積回路：Large Scale Integration）である。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…操作装置、３…表示装置、４…空調装置、５…ナビゲーション装置、６…音楽再生装置、７…映像再生装置、８…手、９…車両、１０…操作部、１１…操作ノブ、１２…操作検出部、１３…接触センサ、１４…投影部、１６…通信部、１８…制御部、２０…中立位置、２１〜２８…第１の操作位置〜第８の操作位置、２９…プッシュ操作位置、８０…手の甲、９０…センターコンソール、９１…天井、９５…車両通信システム、９６…車両ＬＡＮ、９７…車両制御部、１１０…表面、１１１…支持軸、１１１ａ…中心、１１５…移動範囲、１４０…投影範囲、１４１…表示画像、１４１ａ…表示画像、１４１ｂ…表示画像

Claims (3)

1. なされた操作の方向に移動する操作部材であって中立位置から変位を操作として受け付ける操作部材、及び前記操作部材の移動を検出する検出部を有する操作部と、
   前記操作部材の移動範囲を含む投影範囲を有し、前記操作部材の操作に関連する表示画像を前記操作部材に投影する投影部と、
   前記投影部を制御して投影される前記表示画像を制御する制御部であって、前記操作部材に対する操作がなされていない場合、前記操作部材が中立位置に位置する状況で投影される画像として用意された画像を前記投影部から投影させる制御部と、
   を備える操作装置。
2. 前記投影部は、前記操作部材の移動に追従して前記表示画像を前記操作部材に投影する、
   請求項１に記載の操作装置。
3. 操作者が手を前記操作部材に接触させたことを検出する接触検出部を備え、
   前記制御部は、前記接触検出部が前記操作部材に対する前記手の接触を検出したことにより、前記操作部材が中立位置に位置する状況で前記投影部から投影される画像として用意された画像から、前記表示画像を切り替える、
   を備えた請求項１又は２に記載の操作装置。

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