(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムの機能を選択的に制御する操作可能な制御部材を具え、更に前記制御部材を今にも駆動しようとしている状態に対応するユーザ操作を検出する手段と、この検出時に、選択した機能の指示を出力手段によりユーザに表示させる手段とを具え、前記選択した前記制御部材の機能の指示の表示は、前記ユーザ操作の検出後の所定時間内に制御部材の駆動が検出されないときにのみ実行するよう構成したことを特徴とする人間−マシンインタフェースを具えた装置。
【請求項２】
制御部材の駆動が前記ユーザ操作の検出後の追加の所定時間内に検出されないときに出力手段により追加の機能指示を表示するよう構成したことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
制御部材が仮想制御部材であることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の装置。
【請求項４】
仮想制御部材はタッチセンシティブ表面上でユーザにより指示された座標の関数として選択されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
(ａ)ユーザインタフェース装置の機能生起素子に対するユーザによる予備選択操作を検出するステップと、
(ｂ)前記機能生起素子に対するユーザによる後続の選択操作の検出を待つステップと、
(ｃ)前記待ちが所定に期間に亘って経過したときこれを検出するステップと、
(ｄ)この検出時に前記素子の機能の指示を表示するステップと、
を具えることを特徴とするユーザ入力の処理方法。
【請求項６】
選択操作の検出が前記予備選択操作の検出後の追加の所定期間内に検出されないときに追加の機能指示を表示させるステップを更に具えることを特徴とする請求項５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は人間−マシンインタフェースを具えた装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツ国特許出願公開ＤＥ３７００９１３号から、制御部材が押圧駆動し得るキーボードキーであるコンピュータ装置用のユーザ制御インタフェースが既知である。このインタフェースは各キーに対応するイメージを表示スクリーン上に表示し、各キーと関連する機能の確認を与える。
キーを押すためにはユーザはキー上に指を置く前動作を行なう必要があり、装置はこの前動作を検出する手段を具えている。キーボード上に指を置くと表示スクリーン上の対応するキーが例えばその色の変更により強調表示される。キーを押すと、キーの機能が実行される。このようにして、キーにタッチした後に、まさにこの駆動しようとしている状態からキーを押すか、不所望なキーにタッチしたときはそのキーを押さずに指を放すかの選択権をユーザに与える。従って、この今にも駆動しようとしている状態（タッチ）は実際の駆動（押す）の必須条件であるが、実際の駆動が必ず今にも駆動しようとしている状態につづいて実行されるとはかぎらない。
このようにすると、ユーザはキーボードを操作し、どのキーが駆動されようとしているかを表示スクリーンから目をそらす必要なしに確認することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
既知のインタフェース装置は、どのキーも駆動する必要がないときでも、出力インタフェースの少くとも一部を占有する問題がある。従って、出力インタフェースが表示し得る他の情報量が減少する。更にユーザの注意が不必要にそらされる。ユーザとのコミュニケーション容量が減少する他に、このことは例えば自動車、モータバイク等のような乗り物において危険でもある。このような乗り物は通常の運転環境の下で操作し得る多くの付属装置を有している。これら装置のうち、例えば照明装置のようないくつかは運転に不可欠のものであり、例えばヒータ、カーラジオ、ナビゲーションシステム又はカセットプレーヤのような他のものは援助機能を行なうものである。これらの装置は乗り物の運転中に選択した制御部材を駆動することにより動作させることができる。安全の理由のために、運転者は制御部材を見つけるために道路から目をそらす必要がないようにするのが望ましい。同時に、誤った制御部材の選択による誤った制御動作の惧れを最低にする必要があり、これは運転者が制御部材を見ないで手探りで捜さなければならない場合に重要である。
本発明の目的は、ユーザの目にむやみに負担をかけず、しかも誤った制御機能の駆動の惧れを最低にする人間−マシンインタフェース装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の人間−マシンインタフェースを具えた装置においては、制御部材を今にも駆動しようとしている状態に対応するユーザ操作を検出する手段と、この検出時に、選択した機能の指示をユーザに、出力手段により一時的に開示させる手段とを具えることを特徴とする。
ここで、“出力手段により一時的に開示する”とは、ユーザに“直前まで知覚し得なかったものを出力手段により知覚し得るようにすること”を意味する。
【０００５】
本発明による人間−マシンインタフェースを具えた装置は、ユーザによる駆動は制御部材へ手を伸ばしこれを駆動する一連の動作の結果生ずるように設計する。従って、“今にも駆動しようとしている駆動状態に対応するユーザ動作”とは実際の駆動前の一連の動作の任意の段階を意味する。このユーザ動作は一連の動作を更に進めると実際の駆動を生ずることを表わす信号として作用する。このような、今にも駆動しようとしている状態の検出時に、本発明による人間−マシンインタフェースを具えた装置は、その制御部材の機能の指示を開示することによりユーザの注意を制御部材の機能に一時的に向けさせる。この指示は機能名又は単に特有の警告信号とすることができる。指示機能がユーザが望む機能に対応する場合、ユーザは一連の動作を進めて制御部材を駆動し、この駆動は例えば制御部材を押す、又は回す、又はしばらくの間保持することにより実行することができる。指示機能が希望のものでない場合には、ユーザは実際の駆動段階に進まず、不所望な機能の実行を回避することができる。
【０００６】
この人間−マシンインタフェース装置は一時的指示を発生するよう構成されているため、駆動後の若干時間後にこの指示は最早知覚できなくなる。従ってユーザの注意がむやみに長い間そらされることがなくなる。
原則としては人間−マシンインタフェース装置の全ての制御部材に本発明手段を設けることができるが、実際には危険の惧れのある制御機能又はもとに戻せない制御機能、例えば自動車のヘッドライトのスイッチオフ又はカーラジオのチューニングのような制御機能にのみ本発明手段を設ければ十分である。
【０００７】
本発明装置の一実施例では、前記出力手段を汎用出力手段とする。汎用出力手段は種々の機能の指示のような２種以上の項目の情報を同一のコミュニケーションチャネルを介してユーザとコミュニケーションするのに用いることができる。例えば、表示スクリーン上の同一の小区域を用いて、種々の機能の指示を、今にも駆動しようとしている検出された制御部材の機能に応じて開示することができる。
【０００８】
本発明による人間−マシンインタフェースを具えたユーザ制御装置の一実施例では、前記出力手段は前記指示を可聴メッセージで開示する手段を具えるものとする。この実施例は、ユーザが見なくても指示を知覚することができる利点を有し、ユーザがユーザ制御インタフェース装置により視覚的に悩されることは全くない。また、可聴メッセージは本質的にそれが発生された時間中一時的に情報を開示するだけである。
【０００９】
本発明装置の一実施例では、この装置を乗り物の付属装置とする。特に自動車、モータバイク等のような乗り物においてはユーザが目を道路からむやみに放す必要がないようにするのが有利である。
【００１０】
本発明による人間−マシンインタフェース装置の他の実施例では、前記出力手段は前記指示をウインドスクリーンに一時的に投写するよう構成されたヘッドアップディスプレイを具えるものとする。このようにすると、ユーザは通常の運転視線方向から目をそらさずに制御機能を確認することができる。
【００１１】
本発明による人間−マシンインタフェース装置の他の実施例では、制御部材をドライバ席から通常の視線外に設ける。これら制御部材には例えばカバーを設けることができ、またこれら制御部材はドライバ席の近く又はその下に配置することができ、またその周囲から見わけがつかないようにすることができる。この実施例は、ユーザが道路から目をそらす気にさせられない利点を有する。更に、ダッシュボード上に具える制御部材の数が減少し、このことは審美的にも人間工学的にも有利である。更に、自動車ではこのことは自動車どろぼうが駐車中の車の特徴を評価するのを一層困難にする。
【００１２】
本発明による人間−マシンインタフェースを具えた装置の他の実施例では、制御部材を、１個所にまとめて配置された一つの機能グループのそれぞれの機能を駆動する一群の制御部材の一部とし、前記指示が前記機能グループを全体として表わすものとする。この実施例は、ユーザがどのグループの制御部材にアプローチしているかの全体的指示を得ることができる利点を有する。この場合には、一つの制御部材の今にも駆動しようとしている状態を検出するだけでなくグループ内の他の制御部材の今にも駆動しようとしている状態を検出するユーザ動作検出手段を設けることができること勿論である。数グループの制御部材がある場合には、アプローチ中のグループの指示により正しいグループの見つけ出しが容易になる。機能グループが再割当て可能な場合（同一グループの制御部材を例えばカーラジオの制御又は自動車電話の制御に割当てることができる場合）には、この指示により所望のグループの機能が割当てられたか否かをユーザに知らせることができる。
従って、本発明人間−マシンインタフェースを具えた装置の他の実施例では、機能グループ及びそれぞれの機能を再決定する手段を設ける。
【００１３】
本発明人間−マシンインタフェース装置の一実施例では、当該装置は前記ユーザ操作の第１及び第２の段階を検出する手段を具え、前記第１の段階が第２の段階に今にも入ろうとする段階に相当し、第２の段階が制御部材の今にも駆動しようしている状態に相当するようにし、第１の段階の検出時に前記指示を一時的に開示し、第２の段階の検出時に、当該制御部材のグループ内の制御部材を特定する他の指示を汎用出力手段を介して開示する手段を具えるものとする。このようにすると、グループ指示と個別の制御部材指示の組合せが得られる。
【００１４】
本発明ユーザ制御インターフェースを具えた装置の他の実施例では、前記ユーザ操作の検出後の所定時間内に制御部材の駆動が検出されないときにのみ前記開示を実行するよう構成する。このようにすると、例えば数拾分の１秒のような短かい所定時間内の急速操作時にユーザが指示の開示により悩まされることが避けられる。これは例えば熟練したユーザにとって、また隣りの制御部材を試したことによりその制御部材の機能について既にわかっているユーザにとって好適である。
【００１５】
本発明ユーザ制御インターフェースを具えた装置の他の実施例では、制御部材の駆動が検出されたとき前記開示を滅勢するよう構成する。このようにすると、制御機能の実行の決定後にユーザが前記開示により不必要にわずらわされることがなくなる。
【００１６】
本発明ユーザ制御インタフェースを具えた装置の他の実施例では、制御部材の駆動が前記ユーザ操作の検出後の第２の所定時間内に検出されないときに追加の機能指示を開示するよう構成する。このようにすると、例えば制御部材の機能を説明する追加の補助情報が与えられるため優柔不断なユーザを助けることができる。補助情報が与えられるまでの時間インターバルは数秒程度以内とするのが好適である。
【００１７】
本発明ユーザ制御インタフェースを具えた装置の一実施例では、制御機能をアナログ制御機能を駆動するよう構成する。アナログ制御の設定は再現が難かしく、不注意に変更されないようにするのが好ましい。従って、チューニングダイヤル又は音量制御ノブは不注意な操作を阻止するためにそれらの機能の指示を開示するよう構成するのが好ましい。
【００１８】
本発明ユーザ制御インタフェースを具えた装置の他の実施例では、ユーザ操作検出信号を発生する近接センス手段を具え、該近接センス手段を人間の指の接近に応答するよう構成する。この実施例は乗り物に有利である。このような環境においてはユーザは通常制御部材に手を伸ばしてこれを駆動し、従ってコンピュータキーボードの場合と異なり複数の制御部材を見わけるのに問題があるが、ユーザが制御部材に手を伸ばすと同時に指示が与えられるので所望の制御部材を見つけ出すことが容易になる。
本発明ユーザ制御インタフェースを具えた装置はカーラジオ及び自動車電話に有利に使用できる。それらの制御部材の機能を開示する音声インタフェースを用いることにより追加の出力インタフェースが不要になる。
【実施例】
図面につき本発明の実施例を説明する。
図1a, 1b及び1cはユーザ制御インタフェースを具えた装置のための一群(10)の制御部材11, 12, 13の一実施例を示す。本例ではこれら制御部材は指14により押すことができる押ボタンとして示してある。通例、ボタン群10から一つのボタン12を選するにはユーザはこれら制御部材を見て指をボタン群10の中の所望のボタン12上に置く必要がある。
【００１９】
自動車、モータバイク等のような乗り物においては、ユーザは例えばハンドルやブレーキを制御する責任があるので、複数の制御部材を見るためにユーザが目をそらさなければならないのは望ましくない。制御部材は運転席からの通常の視線外に、例えばカバーの下に配置して見えないようにするのが好ましい。例えばカーラジオを制御するにはユーザは制御部材に手を伸ばし、見ないで手探りで捜した一つのボタンを押す必要があり、誤操作を生じ易く、例えばカーラジオの離同調、或は自動車電話の誤ダイアルを生じた場合にはこれをもとに戻すのが困難になる。誤って押した制御ボタンが自動車の運転に関するものである場合にはこのような誤操作は損傷や危険を生ずることもある。
【００２０】
このような誤操作を防止するために、本発明によるユーザ制御インタフェース装置は、制御部材を今にも駆動しようとしている状態に相当するユーザ操作の検出時に、この制御部材の機能の指示を与えて、ユーザが、その機能が今操作しようとしているものであることを決定する段階まではその操作を進めないでその機能を実行しないことができるようにする。この指示を与えるメカニズムが不必要にユーザの気を散らせるのを阻止するために、この指示は種々のタイプのメッセージに使用される標準出力インタフェースにより発生させる。この指示は制御部材の今にも駆動されようとしている状態の検出後の限られた時間のみ一時的に発生され、即ちこの指示はある機能の駆動を試みた瞬時にのみユーザに知覚可能にされる。これによりユーザの気を散らせることが最低になり、これは自動車において不可欠のことである。
【００２１】
制御部材を常時は知覚し得ないようにした人間−マシンインタフェース装置は乗り物以外の他の環境においても有用であること勿論である。
このようなインタフェースを達成するために、ユーザによる駆動動作を段階的とし、制御部材の機能を実行するインタフェースは最終段階のみとし、それより前の段階では選択した制御部材の機能の指示を与えるようにする。このようにすると、ユーザは最終段階に達する前に選択的に操作をやめて機能の実行をやめることができる。
この原理を説明するために、図1a, 1b, 1cに、順次の段階が制御部材12への指14の順次の接近距離によりトリガされることを示してある。指の接近距離は例えば、光、音又は熱で動作する近接センサにより検出することができる。今にも駆動しようとしている段階は図1aにおいて指14が線15で示す境界線を越えるときに生じ、人間−マシンインタフェースを具えた装置がこれを検出すると、制御部材12と関連する機能の指示を与える。実際の駆動は指14が境界線17を越えるときに生じ、このときユーザ制御インタフェースを具えた装置は制御部材12と関連する機能を実行させる。今にも駆動しようとしている状態はユーザが実際の駆動を実行するための物理的必須条件である。
全ての制御部材の駆動の２以上の段階を検出する手段を設けるのが好ましい。しかし、多くの場合は重要な機能に対応する制御部材又は容易に元にもどせない機能に対応する制御部材に対してのみこのようにするのが一層好ましい。これは経済的理由又は指示に高い警告効果を与えるために有用である。
【００２２】
制御部材は関連する機能を制御するグループごとにまとめて配置される場合が多い。例えば自動車環境では、ヒータの制御部材及びカーラジオの制御部材がそれぞれまとめて配置される。この場合には最初にグループの機能を開示させ、次いで特定の制御部材の機能を、その機能の実行前に開示させるようにするのが望ましい。こうして指の位置のおおまかな指示を与えることにより、例えばユーザが所望のグループを一層速く見つけ出すことができるようになる。これを達成する方法を図1cに示してあり、この場合には指14が境界線16を越えるとき中間駆動段階が検出される。３つの境界線15, 16, 17を有する人間−マシンインタフェース装置では、第１境界線15が機能グループの指示をトリガし、第２境界線16が特定の制御部材の機能の指示をトリガし、第３境界線17がその機能の実行をトリガする。
【００２３】
機能グループ指示は、一つの制御部材グループを別の機能の制御部材グループとして再度割当てることができるとき、例えば同じ制御部材により自動車電話又はカーラジオの何れかを選択的に制御できるときにも特に有用である。この場合には機能グループ指示は機能グループを再割当てすべきことをユーザに知らせるよう作用する。
以上、本発明を押ボタンに関連して説明したが、本発明は、例えば回転又は摺動式等の種々のポテンシオメータのような任意の種類の制御部材に適用することができるものである。
制御部材の実際の駆動及び今にも駆動しようとしている状態を検出する検出機構は種々に実現することができる。重要な点は、これらの機能は駆動に至る操作の２以上の段階を検出するよう構成すること、及びユーザの使用時に、これら各段階が次の段階に対する物理的な必須条件となるようにし、ユーザの判断に従って次の段階をやめることができるようにすることだけである。
概念的に最も簡単な例では、これを達成するために、各制御部材に少くとも２個の検出機構を設け、一方の検出機構が今にも駆動されようとしている状態を検出し、他方の検出機構が実際の駆動を検出し、一方の検出機構が他方の検出機構より指の接近の早い段階に応答するようにする。しかし、本発明の目的のためには、特定の制御部材の実際の駆動を検出する手段及び今にも駆動しようしている状態を検出する手段を物理的に関連させる必要はなく；
1)実際の駆動を検出する機構と今にも駆動しようとしている状態を検出する機構を物理的に分離することができ、幾何学的に異なる位置に配置することができる；
2)これら検出機構を複数の制御部材の間で共用させることができる；
3)数個の制御部材を単一の物理的装置として設けることができる。
これらの可能性を説明するために、(1) 例えば押ボタンを駆動の検出に用いると共に光センサを今にも駆動しようとしている状態の検出に用いる場合には、押ボタン及びセンサはこれらが同一の領域内の指を検出するものである限り一緒に配置する必要はない。(2) 今にも駆動しようとしている状態を検出するタッチセンスボタン（即ち力を加えることなく接触するだけで駆動される例えば容量センサ）及び実際の駆動を検出する力センサを使用すると、どの制御部材を実際に駆動すべきかを決定するにはタッチセンサに触れるだけでよいため、力センサを数個の制御部材に共通にすることができる。これは、今にも行なおうとしている駆動と実際の駆動とが自動的に同一の制御部材に対応することが保証される利点を有する。(3) タッチした点の座標を決定する手段を具える共通のタッチセンス表面を用い、その座標値を用いて１つの制御部材を選択し、この制御部材に対する今にも駆動しようとしている状態又は実際の駆動を検出することができる。このようにすると一つのセンサが複数の制御部材に対し作用することになる。本発明によれば制御部材の機能が別々のメッセージで識別されるため、制御部材の識別のためにタッチタブレットのような他の識別マークを必要としない。従って、自動車、その他の任意の用途における制御インタフェースに可視制御部材を設けないことができる。
種々のセンサを選択することができる。一実施例では今にも駆動しようとしている状態の検出用に近接センサ（反射又は吸収光、音波、電界又は磁界等を用いて近接物体の存在を検出する）及び実際の駆動を検出する押ボタンを用いる。或は又、制御部材をタッチ及び押圧に独立に応答してタッチ及び押圧の結果としての今にも駆動しようとしている状態及び実際の駆動を検出するようにすることもできる。他の実施例では、制御部材を通常の制御部材、例えば押ボタンとし、これが押されたとき今にも駆動されようとしている状態を検出すると共に、押ボタンが所定の期間（即ち、ユーザが最初の駆動によりトリガされた指示から誤りを認識するに十分な時間）に亘って押されつづけたとき実際の駆動を検出するようにする。
とにかく、制御部材の種々の駆動段階に対応する駆動信号を取り出せばよい。
【００２４】
図２は本発明による人間−マシンインタフェースを具えた装置の一実施例を示す。簡単のために、一つの制御部材12のみを示す。この制御部材は今にも駆動されようとしている駆動状態の第１及び第２段階及び実際の駆動のそれぞれの検出に対応する３つの信号を出力する出力端子31, 32, 33を有する（第２段階は任意である）。本実施例では、第１検出出力端子をスピーカ20に結合された音声信号発生回路22に結合する。例えば指が図1aの境界線15を越え、今にも駆動しようとしている状態が検出されると、この制御部材の機能がスピーカにより知らされる。乗り物においては、このような可聴指示の使用は、ユーザの目を道路からそらさせず、制御部材がもう少しで駆動されるまでユーザの注意をそらす信号が存在しない利点を有する。音声信号発生器22は例えば記録メッセージの再生又は音声合成器を使用して口語メッセージを発生するようにするのが好ましいが、駆動しようとしている機能が危険であることを知らせる警告音のような他の信号を発生させるのも有用である。
或は又、今にも駆動しようとしている状態の検出時にその情報をウインドスクリーンに投写するディスプレイドライバ22及びヘッドアップ表示スクリーンを用いることもできる。
制御部材12の他の出力端子32は実際の駆動の検出を信号し、制御部材の機能を実行せしめる。この実行を、図２ではこの出力端子32を機能実行用サブシステム21の駆動入力端子に接続することにより記号的に示してある。
その作動自体に不可欠でないが、ユーザの注意が不必要にそらされるのを最低にし、当該インタフェース装置の有効性の著しい改善をもたらすいくつかの付加手段も図２に示してあり、これら手段について以下に説明する。
第１に、機能の指示は、その機能が制御部材の実際の駆動により駆動されたら切るのが好ましい。これを、図２には信号発生器22とスピーカ20との間に挿入した出力端子32の出力で制御されるスイッチ23により記号的に示してある。このようにすると、不必要なメッセージが短時間で切られる。信号発生器22に僅かな遅延（数10分の１秒程度）を与えて熟練したユーザが不必要に指示にわずらわされることがなくなるようにするのも有効である。
【００２５】
第２の付加手段は、実際の駆動に至るユーザ操作の第２段階の検出出力33によりトリガされる第２の機能指示発生器26である。これらの段階は例えば制御部材に対し異なる距離にある指を検出することにより検出することができるが、上述した検出機構の任意の組合せを用い、一方の検出機構が他方の検出機構よりユーザ操作の早い段階でトリガするようにしてもよい。第１機能指示発生器22との組合せにより、最初に第１段階の検出後に機能グループ指示を発生させ、次いで第２段階の検出後に特定機能指示を発生させることができる。ユーザ制御インタフェース装置はユーザが特定の機能を駆動しない場合にはグループ指示を切るよう構成するのが好ましい。
更に、極めて優柔不断なユーザのために、今にも駆動しようとしている状態の検出信号を時間しきい値回路24に通し、その出力で補助情報発生回路25をトリガして追加の補助情報を発生させるようにするのが好ましい。このようにすると、今にも駆動しようとしている状態が持続しているが例えば２秒以内に実際の駆動が行なわれない場合に、追加の補助情報をスピーカ20により発生させることができる。
図２は各別の機能部を各別のボックスで表わした簡略ブロック図で示してあるが、制御部材12と出力手段20との間のリンク部分を構成するインタフェース部分はコンピュータシステムのプログラムとして実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による人間−マシンインタフェースを具えた装置の制御部材の一連の駆動段階を例示する図である。
【図２】本発明による人間−マシンインタフェースを具えた装置の一実施例のブロック構成図である。
11, 12, 13  制御部材
14, 指
15, 16, 17  境界線
20  スピーカ
21  サブシステム
22  音声信号発生器
23  スイッチ
24  時間しきい値回路
25  補助情報発生回路
26  第２機能指示発生器
31, 32, 33  今にも駆動しようとしている状態及び実際の駆動の検出信号出力端子
【図１】
0003723230.tif 000002
【図２】
0003723230.tif 000003