(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に凸部が配列された構造を表面に有し、接触体により接触された位置を検出すると共に、検出した前記接触体の位置を示す位置信号を出力するセンサ部と、
前記センサ部の表面に対応する画像であって、複数の操作キー画像を含む画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された複数の前記操作キー画像の中から、前記接触体の位置に対応する前記操作キー画像を選択する選択部であって、前記位置信号の連続変化が第１の前記凸部から第２の前記凸部に向かう第１の方向を示す場合と、前記位置信号の連続変化が前記第１の方向とは反対の第２の方向を示す場合とで、前記操作キー画像の選択を切り替えるための前記接触体の位置を異ならせる選択部と、
を備える操作システム。
【請求項２】
凹凸構造を表面に有し、接触体により接触された位置を検出すると共に、検出した前記接触体の位置を示す位置信号を出力するセンサ部と、
前記センサ部の表面に対応する画像であって、複数の操作キー画像を含む画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された複数の前記操作キー画像の中から、前記接触体の位置に対応する前記操作キー画像を選択する選択部であって、前記位置信号の連続変化が第１の方向を示す場合と、前記位置信号の連続変化が前記第１の方向とは反対の第２の方向を示す場合とで、前記操作キー画像の選択を切り替えるための前記接触体の位置を異ならせる選択部と、
を備え、
前記センサ部は、行列状に凸部が配列された構造を表面に有し、
前記選択部は、前記位置信号の連続変化が第１の前記凸部から第２の前記凸部への方向を示した場合、前記位置信号が第２の前記凸部の所定領域を示しても、前記位置信号が第１の前記凸部を示した際に選択した前記操作キー画像を選択したままとし、前記位置信号の連続変化が第２の前記凸部から第１の前記凸部への方向を示した場合には、前記位置信号が第１の前記凸部の所定領域を示しても、前記位置信号が第２の前記凸部を示した際に選択した前記操作キー画像を選択したままとする操作システム。
【請求項３】
前記選択部は、前記凸部でない位置から前記凸部に前記接触体の位置が移動する場合、前記凸部の所定領域の最も高い位置を基準とした位置で、前記操作キー画像の選択を切り替える、請求項２に記載の操作システム。
【請求項４】
前記選択部は、前記凸部でない位置から前記凸部に前記接触体の位置が移動する場合、前記凸部の所定領域の最も高い位置を通過した後の位置で、前記操作キー画像の選択を切り替える、請求項３に記載の操作システム。
【請求項５】
前記センサ部は、行方向と列方向とで前記凸部の隙間の距離が異なる、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の操作システム。
【請求項６】
前記センサ部は、前記表示部に表示された前記操作キー画像の個数以上の前記凸部を有し、
前記選択部は、前記接触体の位置の相対座標の変化量に基づいて、前記操作キー画像の選択を切り替える、請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の操作システム。
【請求項７】
前記センサ部は、前記表面の少なくとも一部に対する押下操作を検出可能であり、
前記選択部は、前記センサ部が前記押下操作を検出した場合、前記接触体の位置に対応する前記操作キー画像として選択した前記操作キー画像に対応する処理を実行する、請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の操作システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
操作者による操作を受け付けるタッチパッドなどのセンサは、車載機器を操作するための操作画面を有するセンターコンソールや、ステアリングホイールに配置されることがある（特許文献１参照）。操作システムは、操作者による操作に応じた信号をセンサから受信し、その信号に応じて車載機器を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４７２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これまでの操作システムでは、操作者は操作画面を注視しながら、センサを操作する必要がある。操作者が操作画面を注視せずに手探りで操作することができるように、操作者が指で触れることのできる凹凸構造がセンサの表面に単に設けられたとしても、操作システムは操作性が低いという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、操作性を向上させた操作システムを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、行列状に凸部が配列された構造を表面に有し、接触体（例えば、実施形態の操作者の指）により接触された位置を検出すると共に、検出した前記接触体の位置を示す位置信号を出力するセンサ部（例えば、実施形態のセンサ部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）と、前記センサ部の表面に対応する画像であって、複数の操作キー画像を含む画像を表示する表示部（例えば、実施形態の表示部３０）と、前記表示部に表示された複数の前記操作キー画像の中から、前記接触体の位置に対応する前記操作キー画像を選択する選択部であって、前記位置信号の連続変化が第１の前記凸部から第２の前記凸部に向かう第１の方向を示す場合と、前記位置信号の連続変化が前記第１の方向とは反対の第２の方向を示す場合とで、前記操作キー画像の選択を切り替えるための前記接触体の位置を異ならせる選択部（例えば、実施形態の選択部２３）と、を備える操作システム（例えば、実施形態の操作システム１）である。
【０００７】
本発明は、凹凸構造を表面に有し、接触体（例えば、実施形態の操作者の指）により接触された位置を検出すると共に、検出した前記接触体の位置を示す位置信号を出力するセンサ部（例えば、実施形態のセンサ部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）と、前記センサ部の表面に対応する画像であって、複数の操作キー画像を含む画像を表示する表示部（例えば、実施形態の表示部３０）と、前記表示部に表示された複数の前記操作キー画像の中から、前記接触体の位置に対応する前記操作キー画像を選択する選択部であって、前記位置信号の連続変化が第１の方向を示す場合と、前記位置信号の連続変化が前記第１の方向とは反対の第２の方向を示す場合とで、前記操作キー画像の選択を切り替えるための前記接触体の位置を異ならせる選択部（例えば、実施形態の選択部２３）と、を備え、前記センサ部（例えば、実施形態のセンサ部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）が、行列状に凸部（例えば、実施形態の凸部１１）が配列された構造を表面に有し、前記選択部（例えば、実施形態の選択部２３）が、前記位置信号の連続変化が第１の前記凸部から第２の前記凸部への方向を示した場合、前記位置信号が第２の前記凸部の所定領域を示しても、前記位置信号が第１の前記凸部を示した際に選択した前記操作キー画像を選択したままとし、前記位置信号の連続変化が第２の前記凸部から第１の前記凸部への方向を示した場合には、前記位置信号が第１の前記凸部の所定領域を示しても、前記位置信号が第２の前記凸部を示した際に選択した前記操作キー画像を選択したままとする操作システム（例えば、実施形態の操作システム１）である。
【０００８】
本発明は、前記選択部（例えば、実施形態の選択部２３）が、前記凸部でない位置から前記凸部に前記接触体の位置が移動する場合、前記凸部の最も高い位置を基準とした位置で、前記操作キー画像の選択を切り替える操作システム（例えば、実施形態の操作システム１）である。
【０００９】
本発明は、前記選択部（例えば、実施形態の選択部２３）が、前記凸部でない位置から前記凸部に前記接触体の位置が移動する場合、前記凸部の最も高い位置を通過した後の位置で、前記操作キー画像の選択を切り替える操作システム（例えば、実施形態の操作システム１）である。
【００１０】
本発明は、前記センサ部（例えば、実施形態のセンサ部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）が、行方向と列方向とで前記凸部の隙間の距離が異なる操作システム（例えば、実施形態の操作システム１）である。
【００１１】
本発明は、前記センサ部（例えば、実施形態のセンサ部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）が、前記表示部（例えば、実施形態の表示部３０）に表示された前記操作キー画像の個数以上の前記凸部を有する操作システム（例えば、実施形態の操作システム１）である。
【００１２】
本発明は、前記センサ部（例えば、実施形態のセンサ部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）が、前記表面の少なくとも一部に対する押下操作を検出可能であり、前記選択部（例えば、実施形態の選択部２３）は、前記センサ部が前記押下操作を検出した場合、前記接触体の位置に対応する前記操作キー画像として選択した前記操作キー画像に対応する処理を実行する操作システム（例えば、実施形態の操作システム１）である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１から請求項６に記載の発明によれば、操作システムは、位置信号の連続変化が第１の方向を示す場合と、位置信号の連続変化が第１の方向とは反対の第２の方向を示す場合とで、操作キー画像の選択を切り替えるための接触体の位置を選択部が異ならせることにより、操作性を向上させことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態における、操作システムの構成例を示す図である。
【図２】第１の実施形態における、センサ部の操作例を示す図である。
【図３】第１の実施形態における、センサ部の構成例を示す正面図である。
【図４】第１の実施形態における、センサ部の構成例を示す側面図である。
【図５】第１の実施形態における、センサ部の他の構成例を示す側面図である。
【図６】第１の実施形態における、形状情報を示す概念図である。
【図７】第１の実施形態における、文字入力キーボード画像とカーソル画像の例を示す図である。
【図８】第１の実施形態における、移動したカーソル画像の第２例を示す図である。
【図９】第１の実施形態における、処理選択キーボード画像とカーソル画像の例を示す図である。
【図１０】第１の実施形態における、移動したカーソル画像の例を示す図である。
【図１１】第１の実施形態における、指が引っ掛かる力と閾値との関係例を示す図である。
【図１２】第１の実施形態における、選択される操作キー画像と閾値との関係例を示す図である。
【図１３】第１の実施形態における、操作システムの状態遷移図である。
【図１４】第２の実施形態における、センサ部の構成例を示す正面図である。
【図１５】第２の実施形態における、接触体位置に対応する対応位置の例を示す図である。
【図１６】第３の実施形態における、操作システムの構成例を示す図である。
【図１７】第３の実施形態における、センサ部の構成例を示す正面図である。
【図１８】第３の実施形態における、センサ部の構成例を示す側面図である。
【図１９】第３の実施形態における、センサ部の他の構成例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、本発明の操作システムの実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における、操作システム１の構成例を示す図である。操作システム１は、操作者による操作に応じた信号に応じて、車載機器等の電子機器を制御する。操作システム１は、例えば、車両に搭載される。操作システム１は、センサ部１０ａと、制御部２０と、表示部３０とを備える。
【００１６】
センサ部１０ａは、凹凸構造として、行列状に配列された複数の凸部１１と、平面部１２とを表面に有する。なお、凸部１１は、凹部でもよい。つまり、センサ部１０ａの表面には、凸部１１の位置と、凸部１１でない位置とがある。凸部１１は、接触センサ１１１を有する。凸部１１は、センサ部１０ａの表面における位置であって接触体によって接触された位置を、接触センサ１１１の静電容量の変化、加えられた圧力の変化等に基づいて検出可能である。凸部１２は、接触センサ１２１を有する。平面部１２は、センサ部１０ａの表面における位置であって接触体によって接触された位置を、接触センサ１２１の静電容量の変化、加えられた圧力の変化等に基づいて検出可能である。接触体は、例えば、操作者の指である。凸部１１と平面部１２は、検出した接触体の位置を示す位置信号を、制御部２０に出力する。
【００１７】
センサ部１０ａは、メカキー１３と、弾性体１４とを更に有する。メカキー１３は、センサ部１０ａの表面における位置であって、センサ部１０ａの表面の少なくとも一部に対する押下操作を検出可能である。メカキー１３は、検出した押下操作の位置を示す押下信号を、制御部２０に出力する。センサ部１０ａは、弾性体１４により、例えば、車両のセンターコンソールやステアリングホイールに配置される。
【００１８】
図２は、第１の実施形態における、センサ部１０ａの操作例を示す図である。センサ部１０ａの表面の広さは、例えば、操作者の親指が無理なく届く所定の広さである。また、凸部１１の高さは、指先の触覚で認知することが可能な所定の高さである。図２では、凸部１１は、一例として４行３列に行列状に配列されている。
【００１９】
操作者は、図２において、手Ｈ１、手Ｈ２、手Ｈ３に例示されているように、いずれの方向からでもセンサ部１０ａの表面に指で触れることができる。また、操作者は、いずれの指でもセンサ部１０ａの表面に触れることができる。操作者は、センサ部１０ａの表面に触れながら指を意図的に滑らせることによる操作（以下、「スライド操作」という。）を行う。操作者は、手の添え方を変えるだけで手や指の位置を安定させて、センサ部１０ａの表面上でいずれの方向にも指を滑らせて、楽に操作することができる。
【００２０】
以下では、便宜的に座標系を定義し、列方向をｘ軸とし、行方向をｙ軸と定める。また、面の法線方向を、ｚ軸と定める。
図３は、第１の実施形態における、センサ部１０ａの構成例を示す正面図である。図３では、凸部１１は、一例として４行３列に行列状に配列されている。凸部１１は、凹部でもよい。凸部１１の形状は、長方形、角を丸めた四角形、丸など、境界部分で触覚が変化する形状である。なお、凸部１１の境界以外の部分でも、輪郭がなだらかに変化する形状であれば、操作者は、指の位置を把握し易い。
【００２１】
また、行列状に配列された凸部１１−１〜１１−１２の隙間の距離のうち、凸部１１の行方向の隙間の距離ＧＹは、例えば、１〜３［ｍｍ］程度である。一方、凸部１１の列方向の隙間の距離ＧＸは、例えば、５［ｍｍ］程度である。このように、凸部１１の隙間の距離は、行方向と列方向とで異なってもよい。なお、凸部１１の隙間の距離は、例えば、成人の人差し指の幅の３分の１程度でもよく、どのような距離でもよい。例えば、凸部１１の隙間の距離は、操作者の指で凸部１１の輪郭や、凸部１１同士の隙間が感じられる距離、かつ、センサ部１０ａの表面で操作者がスライド操作を行っても指が引っ掛からない距離が、実験的に決定されてもよい。これにより、操作者は、表示部３０を注視しなくとも、任意の凸部１１−ｎ（ｎは、凸部１１の個数以下の１以上の整数）を手探りで選択することができる。
【００２２】
図４は、第１の実施形態における、センサ部１０ａの構成例を示す側面図である。図４は、図３に示すｙ軸方向の位置ｙ１でのセンサ部１０ａの断面図でもある。センサ部１０ａは、弾性体１４−１と弾性体１４−２によって支持されている。図４では、凸部１１及び平面部１２は、操作者による押下操作に応じて、ｚ軸方向に一体で移動する。メカキー１３は、この押下操作を検出し、検出した押下操作の位置を示す押下信号を、取得部２１に出力する。
【００２３】
凸部１１の断面は、操作者がスライド操作を行っても指が引っ掛からない程度の緩やかな凸形状を有する。以下、凸部１１−３においてｚ軸方向に最も高い位置であって、凸部１１−２に近いｘ軸方向の基準位置を、「Ｌ１［０］」と表記する。また、凸部１１−２においてｚ軸方向に最も高い位置であって、凸部１１−３に近いｘ軸方向の基準位置を、「Ｒ１［０］」と表記する。また、凸部１１−２においてｚ軸方向に最も高い位置であって、凸部１１−１に近いｘ軸方向の基準位置を、「Ｌ１［１］」と表記する。また、凸部１１−１においてｚ軸方向に最も高い位置であって、凸部１１−２に近いｘ軸方向の基準位置を、「Ｒ１［１］」と表記する。
【００２４】
図５は、第１の実施形態における、センサ部１０ａの他の構成例を示す側面図である。図５は、図３に示すｙ軸方向の位置ｙ１でのセンサ部１０ａの断面図でもある。図４と異なる点は、凸部１１が物理キーとなっている点である。つまり、図５では、操作者による押下操作に応じて、平面部１２を残して凸部１１のみがｚ軸方向に移動する。メカキー１３−ｎは、凸部１１−ｎに対する押下操作を検出し、検出した押下操作の位置を示す押下信号を、取得部２１に出力する。
【００２５】
図１に戻り、操作システム１の構成例の説明を続ける。制御部２０は、センサ部１０ａが検出した接触体の位置を示す位置信号に基づいて、所定の処理を実行する。制御部２０は、取得部２１と、記憶部２２と、選択部２３とを有する。
取得部２１は、検出した接触体の位置を示す位置信号を、凸部１１と平面部１２から取得する。位置信号には、接触の有無を示す情報が含まれていてもよい。また、取得部２１は、検出した押下操作の位置を示す押下信号を、メカキー１３から取得する。
【００２６】
記憶部２２は、センサ部１０ａの表面の凹凸構造を示す形状情報を記憶する。例えば、記憶部２２は、行列状に配列された各凸部１１の最も高い位置を示す座標情報を記憶する。記憶部２２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、レジスタ等を含む。
【００２７】
図６は、第１の実施形態における、形状情報を示す概念図である。位置１１ａ−ｎは、凸部１１−ｎの最も高い位置であり、図６では破線で示されている。位置１１ａ−ｎを示す座標情報は、例えば、ｘｙ座標で表現される座標の集まりである。
【００２８】
選択部２３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが、記憶部２２に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、選択部２３は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。
【００２９】
選択部２３は、センサ部１０ａが検出した接触体の位置を示す位置信号に基づいて、所定の処理を実行する。この位置信号は、例えば、センサ部１０ａの表面における座標で表現される。例えば、選択部２３は、凸部１１でない位置から凸部１１に、接触体の位置が移動する場合、凸部１１の最も高い位置を基準とした位置で、表示部３０に表示されている操作キー画像の選択を切り替える。
【００３０】
また、選択部２３は、選択した操作キー画像の位置に、カーソル画像を重畳して、表示部３０に表示させる。操作者は、選択されている操作キー画像を、カーソル画像の位置により把握することができる。
【００３１】
表示部３０は、電子機器を操作するための操作用画像を表示する。表示部３０は、例えば、車両のインストルメントパネル等に設置され、ナビゲーション装置等の表示部と共用される。操作用画像は、複数の操作キー画像を含む画像である。例えば、操作用画像は、文字入力を行うための文字入力キーボード画像や、電子機器に実行させる処理等を選択するための処理選択キーボード画像である。
【００３２】
図７は、第１の実施形態における、文字入力キーボード画像１００とカーソル画像１２０の例を示す図である。文字入力キーボード画像１００は、４行３列に配列された操作キー画像１１０−１〜１１０−１２を含む。図７と図８では、位置信号は、一例として、センサ部１０ａの表面における絶対座標で表現されている。位置信号が絶対座標で表現されている場合、凸部１１−ｎと、表示部３０に表示された操作キー画像１１０−ｎとは、一対一で対応付けられている。
【００３３】
選択部２３は、操作者がセンサ部１０ａの凸部１１−２に触れている場合、凸部１１−２に対応付けられた操作キー画像１１０−２を、位置信号に基づいて選択する。また、選択部２３は、選択した操作キー画像１１０−２の位置にカーソル画像１２０を重畳して、表示部３０に表示させる。なお、位置信号が絶対座標で表現されている場合、カーソル画像１２０は、操作者の指がセンサ部１０ａの表面に触れている間又は近づけられている間だけ表示される。
【００３４】
図８は、第１の実施形態における、移動したカーソル画像１２０の例を示す図である。図７に示す場合に続けて操作者がスライド操作を行って、センサ部１０ａの凸部１１−１に触れた場合、選択部２３は、凸部１１−１に対応付けられた操作キー画像１１０−１を、位置信号の変化に基づいて選択する。また、選択部２３は、操作キー画像１１０−１を選択した場合、選択した操作キー画像１１０−１の位置にカーソル画像１２０を重畳して、表示部３０に表示させる。この状態で、操作者が指で押下操作を行った場合、カーソル画像１２０が重畳されている選択された操作キー画像１１０−１に対応付けられた所定の処理が実行される。
【００３５】
図９は、第１の実施形態における、処理選択キーボード画像２００とカーソル画像２２０の例を示す図である。処理選択キーボード画像２００は、３行３列に配列された操作キー画像２１０−１〜２１０−９を含む。ここで、３行３列の領域の一部には、操作キー画像２１０が割り当てられていない領域があってもよい。図９と図１０では、位置信号は、センサ部１０ａの表面における相対座標で表現されている。位置信号が相対座標で表現されている場合、凸部１１−ｎと、表示部３０に表示された操作キー画像１１０−ｎとは、一対一で対応付けられていなくてもよい。
【００３６】
選択部２３は、操作者がセンサ部１０ａの凸部１１−２に触れている場合、初期状態の一例として操作キー画像２１０−４を、位置信号に基づいて選択する。また、選択部２３は、選択した操作キー画像２１０−４の位置にカーソル画像２２０を重畳して、表示部３０に表示させる。なお、位置信号が相対座標で表現されている場合、カーソル画像１２０は、操作者の指（接触体）がセンサ部１０ａの表面に触れていなくても表示される。カーソル画像１２０は、操作者の指がセンサ部１０ａの表面から離れて再び表面に触れ、センサ部１０ａの表面を滑りながら移動した場合、表示されている位置から続けて移動する。
【００３７】
図１０は、第１の実施形態における、移動したカーソル画像２２０の例を示す図である。図９に示す場合に続けて、操作者がスライド操作を行ってセンサ部１０ａの凸部１１−１に触れた場合、選択部２３は、凸部１１−２から凸部１１−１への相対座標に応じて変化した位置信号に基づいて、指が移動した方向と同じ方向に操作キー画像２１０−２から所定距離だけ移動した位置にある操作キー画像２１０−３を選択する。
【００３８】
選択部２３は、位置信号の変化に基づいて操作キー画像２１０−３を選択した場合、選択した操作キー画像２１０−３の位置にカーソル画像２２０を重畳して、表示部３０に表示させる。この状態で、操作者が指で押下操作を行った場合、カーソル画像２２０が重畳されている選択された操作キー画像２１０−３に対応付けられた所定の処理が実行される。
【００３９】
図２に示すように操作者がスライド操作した指は、センサ部１０ａの凸部１１に引っ掛かることになる。
図１１は、第１の実施形態における、指が引っ掛かる力と閾値との関係例を示す図である。最上段は、図４に示すセンサ部１０ａの側面図である。中段は、ｘ軸の正方向にスライド操作した指がセンサ部１０ａの凸部１１に引っ掛かる力の変化を例示した図である。最下段は、ｘ軸の負方向にスライド操作した指がセンサ部１０ａの凸部１１に引っ掛かる力変化を例示した図である。
【００４０】
以下、凸部１１−２から離れる方向（ｘ軸の負方向）に、基準位置Ｌ１［０］から距離Ｄだけ離れた位置を、「Ｌ２［０］」と表記する。また、凸部１１−３から離れる方向（ｘ軸の正方向）に、基準位置Ｒ１［０］から距離Ｄだけ離れた位置を、「Ｒ２［０］」と表記する。また、凸部１１−１から離れる方向（ｘ軸の負方向）に、基準位置Ｌ１［１］から距離Ｄだけ離れた位置を、「Ｌ２［１］」と表記する。また、凸部１１−２から離れる方向（ｘ軸の正方向）に、基準位置Ｒ１［１］から距離Ｄだけ離れた位置を、「Ｒ２［１］」と表記する。
【００４１】
操作者の指が凸部１１の最も高い位置に引っ掛かるタイミングと、操作システム１が操作キー画像１１０等の選択を切り替えるタイミングとが同期していれば、操作システム１の操作性は向上する。選択部２３は、操作者の指が凸部１１の最も高い位置に引っ掛かるタイミングと、選択部２３が操作キー画像１１０等の選択を切り替えるタイミングとが同期するように、操作キー画像１１０等の選択を切り替えるための閾値となる位置を、形状情報（図６を参照）に基づいて定める。
【００４２】
操作者の指が引っ掛かることになる凸部１１の最も高い位置は、操作者の指がｘ軸の正方向に移動している場合と、操作者の指がｘ軸の負方向に移動している場合とでは異なる。そこで、選択部２３は、操作キー画像１１０等の選択を切り替えるための閾値を、操作者の指が移動する方向ごとに定める。
【００４３】
基準位置Ｒ１［０］、基準位置Ｒ１［１］は、接触体の位置を示す位置信号の連続変化が、操作者の指がｘ軸の正方向に移動していることを示す場合に、操作キー画像１１０等の選択を切り替えるために選択部２３が比較する閾値となる位置である。一方、基準位置Ｌ１［０］、基準位置Ｌ１［１］は、接触体の位置を示す位置信号の連続変化が、接触体がｘ軸の負方向に移動していることを示す場合に、操作キー画像１１０等の選択を切り替えるための閾値となる位置である。
【００４４】
ここで、操作キー画像１１０等の選択を切り替えるために選択部２３が比較する閾値は、凸部１１の最も高い位置に一致するように定めてもよいし、凸部１１の最も高い位置を通過した位置に一致するように定めてもよい。位置Ｒ２［０］は、基準位置Ｒ１［０］からｘ軸の正方向に距離Ｄだけ離れた位置にある。基準位置Ｒ１［０］から位置Ｒ２［０］までの範囲は、接触体の位置を示す位置信号の連続変化が、操作者の指がｘ軸の正方向に移動していることを示す場合であって、操作者の指が位置Ｒ１［０］を通過した場合に、操作キー画像１１０等の選択を切り替えるために選択部２３が比較する閾値となる位置である。
【００４５】
また、位置Ｒ２［１］は、基準位置Ｒ１［１］からｘ軸の正方向に距離Ｄだけ離れた位置にある。基準位置Ｒ１［１］から位置Ｒ２［１］までの範囲は、接触体の位置を示す位置信号の連続変化が、操作者の指がｘ軸の正方向に移動していることを示す場合であって、操作者の指が位置Ｒ１［１］を通過した場合に、操作キー画像１１０等の選択を切り替えるために選択部２３が比較する閾値となる位置である。
【００４６】
一方、位置Ｌ２［０］は、基準位置Ｌ１［０］からｘ軸の負方向に距離Ｄだけ離れた位置にある。基準位置Ｌ１［０］から位置Ｌ２［０］までの範囲は、接触体の位置を示す位置信号の連続変化が、操作者の指がｘ軸の負方向に移動していることを示す場合であって、操作者の指が位置Ｌ１［０］を通過した場合に、操作キー画像１１０等の選択を切り替えるために選択部２３が比較する閾値となる位置である。
【００４７】
また、位置Ｌ２［１］は、基準位置Ｌ１［１］からｘ軸の正方向に距離Ｄだけ離れた位置にある。基準位置Ｌ１［１］から位置Ｌ２［１］までの範囲は、接触体の位置を示す位置信号の連続変化が、操作者の指がｘ軸の正方向に移動していることを示す場合であって、操作者の指が位置Ｌ１［１］を通過した場合に、操作キー画像１１０等の選択を切り替えるために選択部２３が比較する閾値となる位置である。
【００４８】
なお、距離Ｄは、値０以上の距離であり、例えば、操作キー画像１１０等の選択を切り替える選択部２３の処理が誤判定しないように、実験的に求められる距離である。距離Ｄが値０である場合、位置Ｌ２［ｉ］（ｉは０以上の整数）は基準位置Ｌ１［ｉ］と等しく、位置Ｒ２［ｉ］は基準位置Ｒ１［ｉ］と等しい。
【００４９】
図１２は、第１の実施形態における、選択される操作キー画像１１０等と閾値との関係例を示す図である。最上段は、図４に示すセンサ部１０ａの側面図である。中段は、操作者がｘ軸の正方向にスライド操作した場合に、選択される操作キー画像１１０等の例を示す図である。最下段は、操作者がｘ軸の負方向にスライド操作した場合に、選択される操作キー画像１１０等の例を示す図である。
【００５０】
選択部２３は、センサ部１０ａの表面の凹凸構造を示す形状情報を、記憶部２２から取得する。図１２に示す、基準位置Ｌ１［０］、位置Ｌ２［０］、基準位置Ｌ１［１］、位置Ｌ２［１］、基準位置Ｒ１［０］、位置Ｒ２［０］と、基準位置Ｒ１［１］、位置Ｒ２［１］をそれぞれ示す座標情報は、閾値を示す情報として、形状情報（図６を参照）から読み取られる。
【００５１】
選択部２３は、接触体の移動方向を、位置信号の連続変化に基づいて判定する。接触体の位置が位置Ｒ１［０］よりもｘ軸の負方向にあるため操作キー画像１１０−３が選択されている状態で、接触体がｘ軸の正方向に移動した場合、選択部２３は、位置Ｒ１［０］及びＲ２［０］と、接触体の位置とを比較する。選択部２３は、接触体の位置が位置Ｒ１［０］を超えてＲ２［０］以上となったタイミングで、選択部２３は、操作キー画像１１０−２に選択を切り替える。さらに、選択部２３は、選択した操作キー画像１１０−２の位置にカーソル画像１２０を重畳して、表示部３０に表示させる。つまり、選択部２３は、指が引っ掛かる力が抜ける位置で（例えば、図１１を参照）、操作キー画像１１０−２の位置にカーソル画像１２０を移動させる（例えば、図７を参照）。
【００５２】
この状態で、接触体がｘ軸の正方向にさらに移動した場合、選択部２３は、位置Ｒ１［１］及びＲ２［１］と、接触体の位置とを比較する。選択部２３は、接触体の位置が位置Ｒ１［１］を超えてＲ２［１］以上となったタイミングで、選択部２３は、操作キー画像１１０−１に選択を切り替える。さらに、選択部２３は、選択した操作キー画像１１０−１の位置にカーソル画像１２０を重畳して、表示部３０に表示させる。つまり、選択部２３は、指が引っ掛かる力が抜ける位置で（例えば、図１１を参照）、操作キー画像１１０−１の位置にカーソル画像１２０を移動させる（例えば、図８を参照）。
【００５３】
つまり、操作者は、スライド操作により指が基準位置Ｒ１［ｉ］を通過する時又は通過した後に、指に引っ掛かる力を感じる。例えば、基準位置Ｒ１［ｉ］は、操作者の指に引っ掛かる力が最大となる位置に設定される。
また、位置Ｒ２［ｉ］は、引っ掛かる力を操作者が感じた後に指が通過する位置に設定される。
選択部２３は、指が基準位置Ｒ１［ｉ］を通過した後、かつ、指が位置Ｒ２［ｉ］を通過した場合、操作キー画像２１０の選択を切り替える。基準位置Ｌ１［ｉ］、位置Ｌ２［ｉ］についても同様である。なお、位置信号が絶対座標で表現されている場合には、選択部２３は、指が基準位置Ｒ１［ｉ］を通過した後、かつ、指が位置Ｒ２［ｉ］を通過していない場合でも、操作キー画像２１０の選択を切り替えてもよい。
【００５４】
選択部２３が操作キー画像２１０を選択する場合の判定処理は、選択部２３が操作キー画像１１０を選択する場合の判定処理と同様である。図１２では、例えば、操作キー画像１１０−３を操作キー画像２１０−４に置き換え、操作キー画像１１０−２を操作キー画像２１０−３に置き換え、操作キー画像１１０−１を操作キー画像２１０−２に置き換えればよい。また、選択部２３が操作キー画像１１０等を選択する場合の判定処理は、列方向（ｙ軸方向）についても同様である。
【００５５】
このような処理によって、操作者の指が凸部１１の最も高い位置に引っ掛かるタイミングと、操作システム１が操作キー画像１１０等の選択を切り替えるタイミングとが同期するので、操作システム１は操作性を向上させることができる。
【００５６】
次に、操作システム１の状態遷移を説明する。
図１３は、第１の実施形態における、操作システム１の状態遷移図である。図１３に示された状態遷移図は、操作キー画像１１０等を選択する場合の判定処理における、行方向（ｘ軸方向）についての状態遷移図である。なお、列方向（ｙ軸方向）についての状態遷移図は、行方向（ｘ軸方向）についての状態遷移図と同様である。図１３では、ｘ軸の正方向を「右」と表記する。また、ｘ軸の負方向を「左」と表記する。
【００５７】
操作システム１の状態には、状態Ｓ０〜状態Ｓ５がある。状態Ｓ０は、接触体としての指がセンサ部１０ａの表面に触れていない（リリース）状態である。状態Ｓ１は、接触体としての指がセンサ部１０ａの表面に触れており（タッチ）、かつ、左右いずれの方向にも移動していない状態である。
【００５８】
状態Ｓ２は、接触体としての指がセンサ部１０ａの表面に触れており、かつ、右への移動している状態である。状態Ｓ３は、接触体としての指がセンサ部１０ａの表面に触れており、かつ、右への移動が完了した状態である。選択部２３は、状態Ｓ３に遷移したタイミングで、カーソル画像１２０等を右に移動させる。状態Ｓ４は、接触体としての指がセンサ部１０ａの表面に触れており、かつ、左に移動している状態である。状態Ｓ５は、接触体としての指がセンサ部１０ａの表面に触れており、かつ、左への移動が完了した状態である。選択部２３は、状態Ｓ５に遷移したタイミングで、カーソル画像１２０等を左に移動させる。
【００５９】
なお、選択部２３は、文字入力キーボード画像１００の端に割り当てられた操作キー画像１１０にカーソル画像１２０が表示されている場合には、操作キー画像１１０の無い領域にカーソル画像１２０を移動させなくてもよい。処理選択キーボード画像２００についても同様である。
【００６０】
状態Ｓ０で、センサ部１０ａの表面を操作者が指でタッチした場合、操作システム１は、状態Ｓ１に遷移する。状態Ｓ１で、センサ部１０ａの表面から操作者が指をリリースした場合、操作システム１は、状態Ｓ０に遷移する。状態Ｓ１で、操作者がセンサ部１０ａの表面を指でタッチしながら、その指がＲ１［ｉ］を右に移動した場合、操作システム１は、状態Ｓ２に遷移する。状態Ｓ１で、操作者がセンサ部１０ａの表面を指でタッチしながら、その指がＬ１［ｉ］を左に移動した場合、操作システム１は、状態Ｓ４に遷移する。
【００６１】
状態Ｓ２で、操作者がセンサ部１０ａの表面を指でタッチしながら、その指がＲ２［ｉ］を右に移動した場合、操作システム１は、状態Ｓ３に遷移する。状態Ｓ２で、操作者がセンサ部１０ａの表面を指でタッチしながら、その指がＬ１［ｉ］を左に移動した場合、操作システム１は、状態Ｓ４に遷移する。状態Ｓ２で、センサ部１０ａの表面から操作者が指をリリースした場合、操作システム１は、状態Ｓ０に遷移する。
【００６２】
状態Ｓ３で、操作者がセンサ部１０ａの表面を指でタッチしている状態が継続している場合、操作システム１は、状態Ｓ１に遷移する。状態Ｓ３で、センサ部１０ａの表面から操作者が指をリリースした場合、操作システム１は、状態Ｓ０に遷移する。
【００６３】
状態Ｓ４で、操作者がセンサ部１０ａの表面を指でタッチしながら、その指がＲ１［ｉ］を右に移動した場合、操作システム１は、状態Ｓ２に遷移する。状態Ｓ２で、操作者がセンサ部１０ａの表面を指でタッチしながら、その指がＬ２［ｉ］を左に移動した場合、操作システム１は、状態Ｓ５に遷移する。状態Ｓ４で、センサ部１０ａの表面から操作者が指をリリースした場合、操作システム１は、状態Ｓ０に遷移する。
【００６４】
状態Ｓ５で、操作者がセンサ部１０ａの表面を指でタッチしている状態が継続している場合、操作システム１は、状態Ｓ１に遷移する。状態Ｓ５で、センサ部１０ａの表面から操作者が指をリリースした場合、操作システム１は、状態Ｓ０に遷移する。
【００６５】
以上のように、操作システム１は、センサ部１０ａと、表示部３０と、選択部２３とを備える。センサ部１０ａは、凹凸構造を表面に有し、接触体（例えば、操作者の指）により接触された位置を検出すると共に、検出した接触体の位置を示す位置信号を出力する。表示部３０は、センサ部１０ａの表面に対応する画像であって、複数の操作キー画像１１０−１〜１１０−１２を含む画像を表示する。選択部２３は、表示部３０に表示された複数の操作キー画像１１０−１〜１１０−１２の中から、接触体の位置に対応する操作キー画像１１０−ｎを選択する選択部２３であって、位置信号の連続変化が第１の方向を示す場合と、位置信号の連続変化が第１の方向とは反対の第２の方向を示す場合とで、操作キー画像１１０−ｎの選択を切り替えるための接触体の位置を異ならせる。
【００６６】
この構成により、選択部２３は、位置信号の連続変化が第１の方向を示す場合と、位置信号の連続変化が第１の方向とは反対の第２の方向を示す場合とで、操作キー画像１１０−ｎの選択を切り替えるための接触体の位置を異ならせる。これにより、実施形態に係る操作システム１は、操作性を向上させことができる。
【００６７】
つまり、選択部２３は、センサ部１０ａから取得した位置信号（座標情報）に基づいて操作キー画像１１０を選択する際に、隣り合う操作キー画像１１０同士の隙間を、ヒステリシス領域とする。行列状に配列された凸部１１の上で操作者がスライド操作した場合、隣の凸部１１キーに指が乗り上げた瞬間と、カーソル画像の移動などの画面遷移とが、ヒステリシス領域により連動する。これにより、実施形態に係る操作システム１は、操作性を向上させことができる。また、実施形態に係る操作システム１では、操作者は、操作キー画像を選択する操作と、凸部１１の上でスライド操作して座標入力する操作との両方の操作など、確実な操作と高い自由度の入力とが可能である。また、操作者は、表示部３０の画面を注視することなく、触覚フィードバックよりも分かり易い操作をすることができる。また、実施形態に係る操作システム１は、高価なアクチュエータは不要である。また、実施形態に係る操作システム１は、ブラインドタッチ中の操作性を向上させることができる。
【００６８】
また、センサ部１０ａは、行列状に凸部１１が配列された構造を表面に有する。選択部２３は、位置信号の連続変化が凸部１１−２から凸部１１−１への方向を示した場合、位置信号が凸部１１−１の所定領域（例えば、Ｒ１［１］から、Ｒ２［１］の直前まで）を示しても、位置信号が凸部１１−２を示した際に選択した操作キー画像１１０−ｎを選択したままとし、位置信号の連続変化が凸部１１−１から凸部１１−２への方向を示した場合には、位置信号が凸部１１−２の所定領域（例えば、Ｌ１［１］から、Ｌ２［１］の直前まで）を示しても、位置信号が凸部１１−１を示した際に選択した操作キー画像１１０−ｎを選択したままとする。
【００６９】
また、選択部２３は、凸部１１でない位置（凹部、平面部１２など）から凸部１１に、指の位置が移動する場合、凸部１１の最も高い位置（例えば、Ｒ１［１］）を基準とした位置（例えば、Ｒ２［１］）で、操作キー画像１１０−ｎなどの選択を切り替える。
選択部２３は、凸部１１でない位置から凸部１１に、指の位置が移動する場合、凸部１１の最も高い位置（例えば、Ｒ１［１］）を通過した後の位置（例えば、Ｒ２［１］）で、操作キー画像１１０−ｎなどの選択を切り替える。
センサ部１０ａは、行方向と列方向とで凸部１１の隙間の距離が異なってもよい。
【００７０】
センサ部１０ａは、表面の少なくとも一部に対する押下操作を検出可能である。選択部２３は、センサ部１０ａが押下操作を検出した場合、指の位置に対応する操作キー画像１１０として選択した操作キー画像１１０−ｎに対応する処理を実行する。
【００７１】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、凸部１１の個数が操作キー画像２１０の個数よりも多い点が、第１の実施形態と異なる。第２の実施形態では、第１の実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００７２】
図１４は、第２の実施形態における、センサ部１０ｂの構成例を示す正面図である。センサ部１０ｂは、凹凸構造として、行列状に配列された凸部１１−２０〜１１−４３と、平面部１２とを表面に有する。図１４では、凸部１１は、一例として４行６列に配列されている。なお、凸部１１は、凹部でもよい。
【００７３】
図１４では、凸部１１の個数が操作キー画像２１０の個数よりも多いので、位置信号は、センサ部１０ｂの表面における相対座標で表現されてもよい。この位置信号が示す接触体の位置は、操作者がセンサ部１０ｂの表面でスライド操作したことにより、一例として、接触体位置３００、接触体位置３１０、接触体位置３２０、接触体位置３３０、接触体位置３４０の順に変化している。ここで、接触体位置３００は、凸部１１−４０の位置にある。接触体位置３１０は、凸部１１−４１の位置にある。接触体位置３２０は、凸部１１−４２の位置にある。接触体位置３３０は、凸部１１−４３の位置にある。接触体位置３４０は、凸部１１−４２の位置にある。
【００７４】
図１５は、第２の実施形態における、接触体位置に対応する対応位置の例を示す図である。対応位置３５０は、処理選択キーボード画像２００において、図１４に示す接触体位置３００に対応付けられた位置である。対応位置３６０は、処理選択キーボード画像２００において、図１４に示す接触体位置３１０に対応付けられた位置である。対応位置３７０は、処理選択キーボード画像２００において、図１４に示す接触体位置３２０に対応付けられた位置である。
【００７５】
対応位置３８０は、処理選択キーボード画像２００において、図１４に示す接触体位置３３０に対応付けられた位置である。選択部２３は、接触体位置３２０から接触体位置３３０への相対座標の変化量が多い場合でも、対応位置３８０が処理選択キーボード画像２００の端に既に到達しているので、操作キー画像２１０−４の位置にカーソル画像２２０を表示させたままとする。
【００７６】
対応位置３９０は、処理選択キーボード画像２００において、図１４に示す接触体位置３３０に対応付けられた位置である。選択部２３は、接触体位置３３０から接触体位置３４０への相対座標の変化量に基づいて、操作キー画像２１０−３の位置にカーソル画像２２０を移動させる。
【００７７】
以上のように、センサ部１０ｂは、表示部３０に表示された操作キー画像２１０等の個数以上の凸部１１を有する。これにより、選択部２３は、カーソル画像２２０等が操作用画像の端に既に到達している場合には、接触体の位置の変化量が多い場合でも、カーソル画像２２０等を移動させないようにすることができる。
【００７８】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、接触体の位置を光学センサが検出する点が、第１の実施形態及び第２の実施形態と異なる。第３の実施形態では、第１の実施形態又は第２の実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００７９】
図１６は、第３の実施形態における、操作システム１の構成例を示す図である。操作システム１は、センサ部１０ｃと、制御部２０と、表示部３０とを備える。センサ部１０ｃは、第１の実施形態におけるセンサ部１０ａと比較して、光学センサ１５を更に有する。光学センサ１５は、赤外線などの光線を所定方向に投射し、その光線が遮られた位置に基づいて、操作者の指などの接触体の位置を検出する。
【００８０】
図１７は、第３の実施形態における、センサ部１０ｃの構成例を示す正面図である。光学センサ１５は、センサ部１０ｃを囲むように配置される。図１７では、光学センサ１５−１と光学センサ１５−３とは、互いに正対するように配置されている。また、光学センサ１５−２と光学センサ１５−４とは、互いに正対するように配置されている。
【００８１】
光学センサ１５は、赤外線などの光線４００を、正対する位置にある他の光学センサ１５に向けて投射する。光線４００は、センサ部１０ｃの表面を覆うように投射される。また、光学センサ１５は、正対する位置にある他の光学センサ１５から投射された光線４００を受光する。光学センサ１５は、光線４００が遮られた位置に基づいて、操作者の指などの接触体の位置を検出する。光学センサ１５は、検出した接触体の位置を示す位置信号を、制御部２０に出力する。
【００８２】
例えば、光学センサ１５−２は、赤外線などの光線４００を、正対する位置にある光学センサ１５−４に向けて投射する。光線４００−１〜４００−６は、センサ部１０ｃの表面を覆うように投射される。また、光学センサ１５−４は、正対する位置にある光学センサ１５−２から投射された光線４００−１〜４００−６を受光する。ｘ軸の方向について、光学センサ１５−４は、光線４００−１〜４００−６のうちいずれが遮られたかに基づいて、操作者の指などの接触体の位置を検出する。光学センサ１５−４は、検出した接触体の位置を示す位置信号を、制御部２０に出力する。ｙ軸の方向についても同様に、光学センサ１５−３は、光線４００−７〜４００−１４のうちいずれが遮られたかに基づいて、操作者の指などの接触体の位置を検出する。
【００８３】
図１８は、第３の実施形態における、センサ部１０ｃの構成例を示す側面図である。例えば、光学センサ１５−２は、正対する位置にある光学センサ１５−４（図１７を参照）に向けて、光線４００−１〜４００−６を投射する。また、光学センサ１５−４は、正対する位置にある光学センサ１５−２から投射された光線４００−１〜４００−６を受光する。例えば、光線４００−２が遮光された場合、光学センサ１５−４は、光線４００−１が遮光された位置Ｒ１［１］を示す位置信号を、検出した接触体の位置を示す位置信号として制御部２０に出力する。
【００８４】
図１９は、第３の実施形態における、センサ部１０ｃの他の構成例を示す側面図である。図１８と異なる点は、凸部１１が物理キーとなっている点である。つまり、図１９では、操作者による押下操作に応じて、平面部１２を残して凸部１１のみがｚ軸方向に移動する。メカキー１３−ｎは、凸部１１−ｎに対する押下操作を検出し、検出した押下操作の位置を示す押下信号を、取得部２１に出力する。光学センサ１５は、凸部１１が押下操作された位置を、メカキー１３−ｎよりも高い精度で検出することができる。つまり、光学センサ１５は、凸部１１のどの部分が押下操作されたのかを、検出することができる。例えば、光線４００−２が遮光された場合、光学センサ１５−４は、光線４００−１が遮光された位置Ｒ１［１］を示す位置信号を、接触体により押下操作された位置を示す位置信号として制御部２０に出力する。
【００８５】
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【００８６】
例えば、本実施形態の操作システム１は、車両に搭載されるものに限らず、携帯電話やタブレット端末など、接触を検出するあらゆる電子機器に適用することができる。
また、例えば、本実施形態の操作システム１は、タッチスクリーン、十字キー、ジョイスティック、トグルスイッチ、ダイヤルスイッチ等と組み合わされてもよい。
また、例えば、本実施形態の選択部２３は、センサ部１０ａが検出した接触体の位置を示す位置信号に基づいて、表示部３０に表示された操作用画像や地図画像をスクロールさせてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１…操作システム（操作システム）、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ…センサ部（センサ部）、１１…凸部、１１ａ…位置、１２…平面部、１３…メカキー、１４…弾性体、１５…光学センサ、２０…操作装置、２１…取得部、２２…記憶部、２３…選択部（選択部）、３０…表示部（表示部）、１００…文字入力キーボード画像、１１０…操作キー画像、１１１…接触センサ、１２０…カーソル画像、１２１…接触センサ、２００…処理選択キーボード画像、２１０…操作キー画像、２２０…カーソル画像、３００…接触体位置、３１０…接触体位置、３２０…接触体位置、３３０…接触体位置、３４０…接触体位置、３５０…対応位置、３６０…対応位置、３７０…対応位置、３８０…対応位置、３９０…対応位置、４００…光線、Ｈ１…手、Ｈ２…手、Ｈ３…手、ＧＹ…距離、ＧＸ…距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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