JP2010049460A

JP2010049460A - 操作入力装置

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Publication number: JP2010049460A
Application number: JP2008212693A
Authority: JP
Inventors: Kazunobu Nakanishi; 一伸中西
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2010-03-04

Abstract

【課題】入力量が大きい量的な入力を行う際にも複雑で長時間の入力操作が回避できる操作入力装置を提供する。
【解決手段】操作者が指で触れて入力する操作パネル１０の裏側の四隅には歪ゲージ１２が配置されて、歪ゲージ１２の出力は増幅回路１４を通じて制御部１５に入力される。歪ゲージ１２の出力から操作パネル１０上での押下の位置や荷重、ドラッグ方向等が算出される。押下の荷重量に応じて、操作入力における入力量が決定される。空調装置Ａ１の場合、荷重量が大きい程、設定温度の変化量や設定風量の変化量が大きくなる。ナビゲーション装置Ａ２の場合、荷重量が大きい程、地図のスクロール距離が大きくなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、操作入力装置に関する。

近年自動車にはナビゲーション装置の普及等により、空調装置やオーディオ、ビデオ機器等と合わせて、搭載される機器が増加している。さらに各機器の機能が高度化する傾向があるので、その操作方法も複雑化する傾向がある。したがって各機器に対して、より簡単で安全性の高い入力方法や入力装置が求められている。

例えば下記特許文献１では、車両が停止状態にあるか走行状態にあるかでナビゲーション装置における地図のスクロールの方法を切り替えて、停車時の地図スクロールの操作性と走行時の地図スクロールの安全性をともに達成することを目指した技術が開示されている。

特開平７−１８１０５１号公報

車両用ナビゲーション装置における安全性に関して問題となる操作として、地図上の長い距離をスクロールしたい場合に、長時間スクロール操作を行わなければならない点がある。運転者が長時間スクロール操作を行うことにより、運転操作に対する注意意識が低下する危険がある。上記文献１では、走行中のスクロール操作が簡便になると主張されているが、地図上の長距離のスクロールの場合には複数回の操作が必要となるので、課題の完全な解決には到っていないと考えられる。

同様の問題はナビゲーション装置の地図スクロール操作以外にも起こり得る。例としては、空調装置における希望温度の変更や風量の変更があげられる。こうした量的な情報の入力において入力量が大きい場合には、地図スクロールにおいて移動距離が大きい場合と同様の問題が生じる。すなわち入力量が大きい入力をおこなうには複雑な操作や長時間の操作が必要となり、そうした操作を行っている間、運転操作への注意意識が低下する危険性がある。従来文献ではこうした問題の完全な解決は示されていない。

そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、入力量が大きい量的な入力を行う際にも複雑で長時間の入力操作が回避できる操作入力装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を達成するために、本発明に係る操作入力装置は、接触による入力を受け付ける操作入力面と、その操作入力面への接触による入力における、操作面を押下する荷重に相当する荷重相当量を検出する検出部と、その検出部によって検出された荷重相当量から入力内容を判断する入力判断部と、を備え、前記入力内容は量に関する情報である入力量を含み、前記入力判断部は前記検出部が検出した荷重相当量の大きさに応じて前記入力量を決定することを特徴とする。

これにより本発明に係る操作入力装置では、操作者が操作入力面に触れて量的な入力を行う際に、検出部が操作者の押下における荷重に相当する量を検出して、その荷重相当量に応じて入力量を判断するので、操作者は、入力量が大きい入力を行う場合にも操作入力面を押下する荷重を大きくすればよいのみである。したがって入力量が大きい入力を行う場合にも、入力量が小さい入力を行う場合と同じ操作手順、同じ入力時間で行える。よって入力量が大きい場合には操作回数が多いとか操作時間が長いといった不具合が回避された操作入力装置が実現できる。

また前記検出部は前記操作入力面上における前記接触の位置も検出し、前記入力判断部は、前記検出部によって検出された前記接触の位置に応じて前記入力内容を判断するとしてもよい。

これにより操作者が触れた操作入力面上の位置も検出できるので、上記構成と相まって、操作者が触れた押下位置と押下荷重とから入力内容が判断できる。したがって例えば操作入力面上の各位置が各種操作に割り当てられている場合に、操作者が触れた押下位置と押下荷重とから、操作者が、どの操作入力をどれだけの入力量行ったかが判断できる。よって複数の操作入力が並存する場合にも、どの操作入力を選択するかとどれだけの入力量を入力するかを２回の入力に分けておこなう必要がなく１回の入力で行えるとともに、入力量が大きい入力を行う場合にも、入力量が小さい入力を行う場合と同じ操作手順、同じ入力時間で入力が行える。

また前記操作入力面への接触による入力は前記操作入力面上をドラッグする入力であり、前記検出部は前記ドラッグの方向も検出し、前記入力判断部は、前記検出部によって検出された前記ドラッグの方向に応じて前記入力内容を判断するとしてもよい。

これにより、操作者が操作入力面上をドラッグする入力を行った場合に、ドラッグの方向を検出するので、上記構成と相まって、ドラッグの方向とドラッグにおける荷重相当量とから入力内容が判断できる。したがって入力方向と入力量の両方を含む入力を行う際にも、これを２回の入力に分ける必要がなく、１回のドラッグ操作で入力できる。さらに入力量が大きい入力を行う場合にも、入力量が小さい入力を行う場合と同じ操作手順、操作時間で行える。

また前記入力判断部は、前記荷重相当量が所定値を越える場合は、前記入力量を前記荷重相当量に関する単調増加関数として決定する第１の判断部を備えたとしてもよい。

これにより荷重相当量が所定値を超える場合は、入力量を荷重相当量に関する単調増加関数とする、すなわち荷重相当量が大きいほど入力量も大きいと判断する。したがって操作者は大きい入力量を入力する場合には、操作入力面を強く押下し、操作者は小さい入力量を入力する場合には、操作入力面を弱く押下するという、操作者にとって理解しやすい操作となる。こうした理解が容易な操作によって、入力量が大きい場合も小さい場合と同じ入力時間で入力できる操作入力装置が実現できる。

また前記入力判断部は、前記荷重相当量が所定値を越えない範囲のうち少なくとも一部の範囲に属する場合は、前記入力量を一定値として決定する第２の判断部を備えたとしてもよい。

これにより荷重相当量が所定値を超えない場合は、少なくともある範囲では入力量を一定値とする。これは従来からある入力操作であり、上記構成と相まって、荷重相当量が所定値を越えない場合には従来のように入力量を一定値と判断し、荷重相当量が所定値を越えたら荷重相当量が大きいほど入力量も大きいと判断する。したがって操作者は大きい入力量を入力したい場合には操作入力面をそれに応じて強く押下すればよく、かつ小さい入力量を入力したい場合にも、弱く押してもある一定量は入力されたと判断されることとなる。よって、小さい入力量を入力する場合に微妙な感覚が要求されて入力が難しくなるという不具合が回避できる。

また前記検出部は、前記操作入力面の裏面に固定された歪ゲージ装置を備え、その歪ゲージ装置によって前記荷重相当量を検出するとしてもよい。

これにより操作入力面の裏面に固定された歪ゲージ装置によって操作者による入力位置、入力荷重相当量、ドラッグ方向が精度よく検出できる。歪ゲージという単一の機構を装備するのみでよく、高コストで複雑な装備が必要とされないとの利点もある。

また前記入力内容は、空調装置の温度設定、風力設定であるとしてもよい。

これにより操作者は空調装置の温度設定、風力設定という量的な入力を行う際に、入力量が大きい入力を行う場合にも操作入力面を押下する荷重を大きくすればよいのみである。したがって設定温度や設定風力を大きく変更する入力を行う場合にも、設定温度や設定風力を小さく変更する入力を行う場合と同じ操作手順、同じ入力時間で行える。よって設定温度や設定風力を大きく変更する場合には操作回数が多いとか操作時間が長いといった不具合が回避された空調装置が実現できる。

また前記入力内容は、ナビゲーション装置において、地図をスクロールする操作入力であるとしてもよい。

これにより操作者はナビゲーション装置の地図スクロールという量的な入力を行う際に、入力量が大きい入力を行う場合にも操作入力面を押下する荷重を大きくすればよいのみである。したがって地図を大きく（長い距離）スクロールする入力を行う場合にも、地図を小さく（短い距離）スクロールする入力を行う場合と同じ操作手順、同じ入力時間で行える。よって地図を大きく（長い距離）スクロールする場合には操作回数が多いとか操作時間が長いといった不具合が回避されたナビゲーション装置が実現できる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。まず図１は、本発明に係る操作入力装置１の配置の概要図である。

操作入力装置１は、自動車の車室内に装備される操作入力装置１（操作装置、遠隔操作装置）である。図１に示されているように、操作装置１は例えばセンターコンソール９に配置され、運転者Ｄは手で操作装置１を操作することができる。図２には操作装置１の斜視図が示されている。図３には操作装置１の制御に関するシステム構成図が示されている。

図２のとおり、操作装置１は、運転者Ｄ（操作者）が手を置きやすいように、鉛直方向上方へ向けて膨出した３次元曲面形状の曲面部２０を有する。運転者Ｄは、曲面部２０に沿って手を置いて、操作入力作業を行うことができる。曲面部２０は、センターコンソール９の他の部分とは異なる材質、例えば金属で形成すればよい。操作装置１がこのような特徴的な形状を有し、曲面部２０が他の部分とは材質が異なるので、運転者Ｄは目視しなくても、操作装置１に手を置いていることが容易に認識できる。なお当然操作装置１を操作するのは運転者Ｄでなくともよい。

操作装置１は操作パネル１０と操作ノブ１１とを備える。操作者は、操作パネル１０上の１点を押下する、あるいは操作パネル１０上を指でなぞる（ドラッグする）ことによって各種入力を行う。また操作者は、操作ノブ１０を図２の矢印方向へ押し込む、あるいは引き上げる操作によっても入力をおこなう。入力操作の詳細は後述する。

図３のとおり、操作パネル１０の裏面（操作者から見える面を表面として）とフレーム１３との間には４つの歪ゲージ１２が操作パネル１０の四隅に配置されている。操作者が押下することによって操作パネル１０に応力が加えられ、発生した応力によって四隅の歪ゲージ１２における抵抗値が変化する。個々の歪ゲージ１２における抵抗値の変化の情報は、増幅回路１４による増幅を介して、適当な範囲の電圧値となって制御部１５に送られる。

制御部１５は通常のコンピュータの構造を有するとし、各種演算等を実行するＣＰＵやその作業領域としてのメモリを備えるとすればよい。制御部１５では、個々の歪ゲージ１２からの電圧値から、操作者が操作面１０を押下した位置と押下した力（荷重）とを算出する。押下位置の算出式は例えば、歪ゲージ１２からの電圧値に比例して操作面１０の縦方向、横方向を内分する式とすればよい。荷重の算出式は例えば４つの歪ゲージ１２からの電圧値の合計から荷重を算出する式とすればよい。操作者が操作パネル１０上の１点を押下することによって各種入力をおこなうと、以上の方法で制御部１５は押下位置と荷重とを算出する。なお荷重とは、荷重そのものだけでなく、荷重に相当する指数化された数値をも含むとする。

また操作者は操作パネル１０上を指でなぞる（ドラッグする）ことによって各種入力をおこなう場合もある。この場合には制御部１５は、ドラッグ開始から終了までの各時刻における押下位置をつなぐことにより、ドラッグの方向を算出する。またドラッグ開始から終了までの各時刻における荷重から、ドラッグにおける荷重を算出する。

自動車には空調装置Ａ１やナビゲーション装置Ａ２が装備されており、これらが操作装置１の操作対象となる。表示部１６は空調装置Ａ１、ナビゲーション装置Ａ２の共通の表示部１６とし、空調装置Ａ１、ナビゲーション装置Ａ２の各種操作ボタンが表示される。表示部１６は例えば車両のインストルメントパネルに配置された液晶ディスプレイなどとすればよい。

表示部１６の表示例が図５に示されている。図５（ａ）は空調装置の操作表示画面の例であり、図５（ｂ）はナビゲーション装置の操作表示画面の例である。このように操作対象に応じて表示画面が切り替えられる。図５（ａ）の場合、周囲に各種操作ボタンが表示されるとともに、画面中央には、助手席側の希望温度設定領域３１（領域）、風量の設定領域３２（領域）、運転席側の希望温度設定領域３３（領域）が表示されている。また図５（ｂ）には地図、及び地図上における自車現在位置が表示されている。

表示部１６上の各位置と操作パネル１０上の各位置とが一対一で対応するとみなされ、制御部１５は、操作者が操作パネル１０上を押下すると、表示部１６上の対応する位置に対する入力がなされたとみなす。以下、こうした意味で、操作者が表示部１６を押下（あるいはドラッグ）しているかのように説明する（実際には操作パネル１０を押下（あるいはドラッグ）している）。

図５（ａ）において、操作者が、領域３１上を矢印３１ａのようにドラッグすると助手席側希望温度（設定温度）が上昇する。操作者が、領域３１上を矢印３１ｂのようにドラッグすると助手席側希望温度（設定温度）が低下する。操作者が、領域３２上を矢印３２ａのようにドラッグすると希望風量（設定風量）が上昇する。

操作者が、領域３２上を矢印３２ｂのようにドラッグすると希望風量（設定風量）が低下する。操作者が、領域３３上を矢印３３ａのようにドラッグすると運転席側希望温度（設定温度）が上昇する。操作者が、領域３３上を矢印３３ｂのようにドラッグすると運転席側希望温度（設定温度）が低下する。

また図５（ａ）のとおり、領域３１、３１、３３には操作ボタン３１ｃ、３２、３３ｃ、３１ｄ、３２ｄ、３３ｄが表示されている。操作ボタン３１ｃ、３２ｃ、３３ｃを押下するとそれぞれ、助手席側設定温度、希望風量、運転席側設定温度が上昇し、操作ボタン３１ｄ、３２ｄ、３３ｄを押下するとそれぞれ、助手席側設定温度、希望風量、運転席側設定温度が低下する。

図５（ｂ）においては、矢印５０のようにドラッグするとドラッグされた方向に地図がスクロールする。もちろん図５（ｂ）の矢印５０の方向は一例にすぎず、任意の方向にドラッグできる。なお図５（ａ）、（ｂ）のとおり、表示部１６には操作者の指の輪郭４０（指画像）が表示できる。指画像４０は、制御部１５が上記方法で押下位置を算出した後に、その位置に応じて表示させればよい。これにより操作者は自分の指の位置を確認できるので、誤操作の可能性が低減する。

一般に各種入力は、量的でない入力と量的な入力とに分けられる。例えば空調装置Ａ１の場合、空調装置Ａ１をオンにするかオフにするかの入力は量的でない入力である。一方で希望温度設定入力は何度に設定するかに関するので量的な入力であり、風力設定入力も、風力をいくつにするかに関するので量的な入力である。またナビゲーション装置Ａ２の場合、地図をスクロールする操作入力は、どれだけの距離スクロールするかに関するので量的な入力である。

本発明では、こうした量的な入力を操作パネル１０への操作者の押下における荷重の大小によって行う。つまり操作者が操作パネル１０を強く押下する程、大きな入力量と判断し、弱く押下する程、小さな入力量と判断する。これにより大きな入力量の場合でも小さな入力量の場合と同じ時間で入力できるので、運転の安全性を低減することがない。

具体的には図５（ａ）の場合、矢印３１ａ、３２ａ、３３ａの方向に操作者がドラッグした場合、ドラッグにおける荷重が大きいほど、それぞれ助手席側設定温度、希望風量、運転席側設定温度の上昇量を大きくする。また矢印３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの方向に操作者がドラッグした場合、ドラッグにおける荷重が大きいほど、それぞれ助手席側設定温度、希望風量、運転席側設定温度の低下量を大きくする。

また操作ボタン３１ｃ、３２ｃ、３３ｃを操作者が押下した場合、荷重が大きいほど、それぞれ助手席側設定温度、希望風量、運転席側設定温度の上昇量を大きくする。また操作ボタン３１ｄ、３２ｄ、３３ｄを操作者が押下した場合、荷重が大きいほど、それぞれ助手席側設定温度、希望風量、運転席側設定温度の低下量を大きくする。また図５（ｂ）においては、ドラッグの際の荷重量が大きいほど、ドラッグの方向への地図のスクロール量を増加させる。

なお上記実施例において、荷重が大きいほど上昇量（低下量、スクロール量）を大きくするとは、必ずしも単調増加関数との意味でなくともよく、単調非減少関数まで広げてもよい。そうした例が図４に示されている。

図４は入力量を荷重からどのように決定するかを示した図である。横軸の荷重は、操作者が操作パネルを押下した荷重量である。縦軸の入力量は、上記説明における（助手席側設定温度、希望風量、運転席側設定温度の）上昇量、低下量、（地図の）スクロール量である。明らかに入力量は荷重の単調非減少関数となっている。

図４の例では、荷重がＣ１より小さいと入力量はゼロとしている（直線１００）。これにより操作者が操作の意図無く微かに触れた程度の場合には入力とはみなさいので、誤操作の可能性が低減する。また荷重がＣ１からＣ２の間では入力量を一定値Ｂ１とし（直線１０１）、荷重がＣ２を越えたら荷重量に従って入力量を単調に増加させる。特に図４では荷重がＣ２を越えたら１次関数としている（直線１０２）。

直線１０１が、荷重により入力量が変化しない従来制御に対応し、直線１０２が、荷重が大きい程入力量が大きいと判断する本発明特有の部分である。これにより荷重Ｃ２までは、荷重量に鋭敏に反応させず、荷重がＣ２を越えたら鋭敏に反応させるので操作性が良好な操作装置が実現できる。特に荷重がＣ２より小さい場合は、荷重Ｃ１を境にしてオンオフ入力と同様となるので、入力量が小さい領域で微妙な入力感覚が必要とされることがない。Ｂ１、Ｃ１、Ｃ２の値は予め適切に定めておけばよい。図４の特性を制御部１５に記憶しておいて、操作者による操作入力の際に常に使用すればよい。

なお領域３１、３２、３３でのドラッグにおいては、操作者によるドラッグの方向が斜め方向であっても、制御部１５で水平方向を境にして上向きか下向きかに二分する判断を行えばよい。

操作ノブ１１は操作者が押し込んだり、引き上げることによって各種入力に用いる。操作ノブ１１をナビゲーション装置Ａ２への入力のために用いる場合、図５（ｂ）の表示状態において、操作者が操作ノブ１１を押し込むと地図が縮小され、引き上げると地図が拡大される。地図の縮小の度合いは押し込む度合いに、拡大の度合いは引き上げる度合いに応じて制御部１５が制御する。

本発明の操作入力装置は上記実施例に限定されず、量的な入力を操作入力面を操作者が押下する際の荷重の大きさによって入力するかたちならば、車載用に限定されない他の各種装置に用いることができる。例えば車載用オーディオ装置、ビデオ（ＤＶＤ）装置にも用いることができる。その場合、音量の設定や、再生位置（例えば再生している曲や映画等における現在再生している位置）の変更に用いればよい。

上記実施例において、操作パネル１０が操作入力面を構成する。歪ゲージ１２が検出部を構成する。制御部１５が入力判断部を構成する。直線１０２と制御部１５とが第１の判断部を構成する。直線１０１と制御部１５とが第２の判断部を構成する。なお操作入力装置１は車載用装置以外に用いてもよい。

本発明の一実施形態における操作入力装置の配置図。操作入力装置の斜視図。操作入力装置の制御システム図。入力量と荷重との関係の例を示す図。表示例を示す図。

符号の説明

１操作入力装置
１０操作パネル（操作入力面）
１２歪ゲージ（検出部）
１５制御部（入力判断部）
１６表示部
Ａ１空調装置
Ａ２ナビゲーション装置
Ｄ運転者

Claims

接触による入力を受け付ける操作入力面と、
その操作入力面への接触による入力における、操作面を押下する荷重に相当する荷重相当量を検出する検出部と、
その検出部によって検出された荷重相当量から入力内容を判断する入力判断部と、を備え、
前記入力内容は量に関する情報である入力量を含み、
前記入力判断部は前記検出部が検出した荷重相当量の大きさに応じて前記入力量を決定することを特徴とする操作入力装置。
前記検出部は前記操作入力面上における前記接触の位置も検出し、
前記入力判断部は、前記検出部によって検出された前記接触の位置に応じて前記入力内容を判断する請求項１に記載の操作入力装置。
前記操作入力面への接触による入力は前記操作入力面上をドラッグする入力であり、
前記検出部は前記ドラッグの方向も検出し、
前記入力判断部は、前記検出部によって検出された前記ドラッグの方向に応じて前記入力内容を判断する請求項１又は２に記載の操作入力装置。
前記入力判断部は、前記荷重相当量が所定値を越える場合は、前記入力量を前記荷重相当量に関する単調増加関数として決定する第１の判断部を備えた請求項１乃至３のいずれか１項に記載の操作入力装置。
前記入力判断部は、前記荷重相当量が所定値を越えない範囲のうち少なくとも一部の範囲に属する場合は、前記入力量を一定値として決定する第２の判断部を備えた請求項４に記載の操作入力装置。
前記検出部は、前記操作入力面の裏面に固定された歪ゲージ装置を備え、その歪ゲージ装置によって前記荷重相当量を検出する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の操作入力装置。
前記入力内容は、空調装置の温度設定、風力設定であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の操作入力装置。
前記入力内容は、ナビゲーション装置において、地図をスクロールする操作入力であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の操作入力装置。