(57)【要約】【課題】操作部を探索するための視線移動や不必要な体の動きを抑えたスイッチ装置を提供する。【解決手段】スイッチ装置２は、主に、車両１に配置される本体２２と、本体２２の上部２２１に配置され、画像を撮像する撮像部２９、操作者の操作を受け付ける操作部としての操作ノブ２８、及び操作ノブ２８の操作位置に基づいて操作信号を出力するスイッチ部３０を有する移動体２７と、本体２２に対して移動体２７を駆動する駆動部としてのアクチュエータ３２と、撮像部２９により撮像された画像に基づいて操作者の手の位置を判定する判定部４０と、判定部により判定された操作者の手の位置に、移動体２７を移動させるようにアクチュエータ３２を制御する制御部２００と、を備えて概略構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に配置される本体と、
前記本体の上部に配置され、画像を撮像する撮像部、操作者の操作を受け付ける操作部、及び前記操作部の操作位置に基づいて操作信号を出力するスイッチ部を有する移動体と、
前記本体に対して前記移動体を駆動する駆動部と、
前記撮像部により撮像された前記画像に基づいて操作者の手の位置を判定する判定部と、
前記判定部により判定された前記操作者の手の位置に、前記移動体を移動させるように前記駆動部を制御する制御部と、
を備えたスイッチ装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記車両の後方側である前記画像の後方端部から前記車両の前方側である前記画像の前方端部に連続する被撮像体を前記画像が含むとき、前記駆動部を駆動して前記車両の前方方向に前記移動体を移動させ、
前記判定部は、前記移動体の移動に伴って撮像された画像に含まれる前記被撮像体と、前記撮像された画像の前記前方端部との間に間隔が生じたとき、前記被撮像体の前記前方端部側の端部を前記操作者の手の位置と判定する請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記本体を収納するケースと、
前記本体を前記ケースに対して上下方向に移動させるリフト機構部とを有し、
前記判定部は、前記被撮像体の幅に基づいて前記本体と前記被撮像体との距離を判定し、
前記制御部は、前記判定部により判定された前記本体と前記被撮像体との距離に基づいて前記リフト機構部を制御して前記本体を前記ケースに対して上下方向に移動させる請求項２に記載のスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、車室内前方のインストルメントパネルに設けられたパームレストと、このパームレストに設けられた操作スイッチとを備えた車両用操作スイッチ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この車両用操作スイッチ装置によると、乗員は手の平をパームレストに乗せて操作スイッチを操作することができるので、操作スイッチの操作性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７２４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の車両用操作スイッチ装置は、乗員が操作するとき、パームレストを探索するため、視線移動や体の一部を運転動作とは別に行わなければならなかった。
【０００６】
本発明の目的は、操作部を探索するための視線移動や不必要な体の動きを抑えたスイッチ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、車両に配置される本体と、前記本体の上部に配置され、画像を撮像する撮像部、操作者の操作を受け付ける操作部、及び前記操作部の操作位置に基づいて操作信号を出力するスイッチ部を有する移動体と、前記本体に対して前記移動体を駆動する駆動部と、前記撮像部により撮像された前記画像に基づいて操作者の手の位置を判定する判定部と、前記判定部により判定された前記操作者の手の位置に、前記移動体を移動させるように前記駆動部を制御する制御部と、を備えたスイッチ装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、操作部を探索するための視線移動や不必要な体の動きを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置が搭載された車室内の概略図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置のブロック図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置の側面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置の上面図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態に係る車室内を上面から見た概略図である。
【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像部が撮像した画像の概略図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係る操作者の手までの距離に関する概略図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態に係るフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の第２の実施の形態に係る車室内を上面から見た概略図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施の形態に係るスイッチ装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[第１の実施の形態]
（スイッチ装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置が搭載された車室内の概略図である。車両１は、図１に示すように、例えば、車室内前方に位置し、計器やスイッチ類が配置されるインストルメントパネル１０と、インストルメントパネル１０の中央上部近傍から下方に伸びる形状を有し、後述する外部装置の表示部６４やエアコン装置のダクト等が配置されるセンターコンソール１１と、運転者が着座する運転席１２と、乗員が着座する助手席１３と、を備えて概略構成されている。
【００１１】
スイッチ装置２は、この運転席１２と助手席１３との間の床１４上に配置されている。
【００１２】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置のブロック図である。スイッチ装置２は、主に、車両１に配置される本体２２と、本体２２の上部２２１に配置され、画像を撮像する撮像部２９、操作者の操作を受け付ける操作部としての操作ノブ２８、及び操作ノブ２８の操作位置に基づいて操作信号を出力するスイッチ部３０を有する移動体２７と、本体２２に対して移動体２７を駆動する駆動部としてのアクチュエータ３２と、撮像部２９により撮像された画像に基づいて操作者の手の位置を判定する判定部４０と、判定部により判定された操作者の手の位置に、移動体２７を移動させるようにアクチュエータ３２を制御する制御部２００と、を備えて概略構成されている。
【００１３】
また、スイッチ装置２は、本体２２を収納するケース２０と、本体２２をケース２０に対して上下方向に移動させるリフト機構部２６とを有する。
【００１４】
スイッチ部３０は、例えば、操作ノブ２８の傾倒操作を検出し、操作ノブ２８の操作位置を操作信号として制御部２００に出力する。また、スイッチ部３０は、例えば、操作ノブ２８のプッシュ操作を検出し、プッシュ操作に基づくプッシュ信号を出力する。
【００１５】
撮像部２９は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を含んで構成されるデジタルカメラであり、撮像された撮像データは、画像処理部２９ａに出力される。
【００１６】
画像処理部２９ａは、例えば、撮像部２９から出力された撮像データに基づいて２値化処理を行い、２値化した撮像データを、制御部２００を介して判定部４０に出力する。画像処理部２９ａは、例えば、操作者の腕又は手によって影になる部分を１、その他の光が多く到達する部分を０とする２値化を行う。例えば、後述する図６（ａ）及び（ｂ）に示す画像内の斜線部分が１に相当し、その他の部分は、０に相当する。この２値化は、しきい値よりも暗い部分を１、明るい部分を０としている。
【００１７】
制御部２００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成される。この制御部２００は、例えば、画像処理部２９ａと、スイッチ部３０と、アクチュエータ３２と、電流測定部３１と、リフト機構部２６と、判定部４０と、記憶部４２と、出力部４４とに接続されている。なお、この制御部２００は、例えば、画像処理部２９ａ、判定部４０、記憶部４２及び出力部４４と共にケース２０の外に配置されるが、これに限定されず、ケース２０、本体２２又は移動体２７に配置されても良い。
【００１８】
記憶部４２は、例えば、半導体メモリであり、アクチュエータ３２及びリフト機構部２６の駆動に関する情報、また、電流測定部３１の測定に関する情報、車両通信用バス１６に接続するための情報等を記憶する。
【００１９】
出力部４４は、例えば、車両通信用バス１６と接続する出力端子を有し、この出力端子及び車両通信用バス１６を介して外部装置６を制御するための制御信号を出力する。
【００２０】
車両通信用バス１６は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信等の車載ＬＡＮ（Local Area Network）である。スイッチ装置２は、この車両通信用バス１６を介して制御対象装置である、外部装置６等と接続されている。
【００２１】
外部装置６は、例えば、カーナビゲーション装置であり、ＣＰＵ等からなる制御部６０と、車両通信用バス１６と接続する入力端子を有する入力部６２と、センターコンソール１１の上部に配置された表示部６４と、地図情報等を記憶する記憶部６６とを備えて概略構成されている。
【００２２】
スイッチ装置２は、例えば、この表示部６４に表示された地図画像やカーソル等を操作ノブ２８によって操作するものである。なお、外部装置６は、例えば、エアコン装置やオーディオ装置でも良く、これらに限定されない。
【００２３】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置の側面図であり、図４は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置の上面図である。本体２２は、例えば、図３に示すように、内部が空洞の箱形状を有し、その内部に、シャフト２８０を介して操作ノブ２８と接続されたスイッチ部３０を有する。シャフト２８０は、本体２２の上部２２１に形成されたガイド開口２２４に挿入されて操作ノブ２８とスイッチ部３０とに接続されている。
【００２４】
スイッチ部３０は、例えば、図４に示すように、下部がベルト３２８に固定され、ガイド部２２２側の端部３０ａが本体２２の内部側面に形成されたガイド部２２２のガイド溝２２３に挿入されている。このベルト３２８は、例えば、２つのプーリー３２２、３２６に巻き回されている。プーリー３２２は、例えば、本体２２の長手方向の端部に配置され、アクチュエータ３２の出力軸３２０に固定されてアクチュエータ３２の正逆回転によって回転する。
【００２５】
アクチュエータ３２は、例えば、正逆回転可能な電動モータであり、本体２２の底部２２０上に配置され、車両１のバッテリーから電力が供給される。
【００２６】
プーリー３２６は、例えば、本体２２の長手方向の一方端部に配置され、上部２２１の裏面に、取付部３２４を介して回転可能に固定されている。
【００２７】
スイッチ部３０は、アクチュエータ３２の出力軸３２０を介したプーリー３２２の回転によって、ベルト３２８を駆動し、ベルト３２８の駆動に伴ってスイッチ部３０及び操作ノブ２８がガイド溝２２３に沿って、本体２２の長手方向を移動するように構成されている。
【００２８】
このガイド溝２２３は、例えば、本体２２の内部側面の長手方向に沿って、車両１の前方の端部から、車両１の後方の端部まで形成されている。
【００２９】
なお、操作ノブ２８及びスイッチ部３０の移動は、図４に示すように、ガイド開口２２４の車両１の前方の第１の端部２２５、及び車両１の後方の第２の端部２２６によって規制されている。
【００３０】
また、本体２２には、例えば、アクチュエータ３２に流れる電流を測定する電流測定部３１が設けられている。この電流測定部３１は、アクチュエータ３２に流れる電流を測定することで、操作ノブ２８が操作者の手に触れて、アクチュエータ３２による移動とは異なる方向に移動する際にアクチュエータ３２に流れる過電流を測定し、その測定結果を制御部２００に出力する。
【００３１】
ケース２０は、例えば、上面が開放された箱形状を有している。本体２２は、このケース２０内に収納されている。このケース２０の底部には、図３に示すように、リフト機構部２６が配置されている。
【００３２】
このリフト機構部２６は、例えば、図示しないアクチュエータ（例えば、電動モータ。）と、そのアクチュエータの駆動によって本体２２をケース２０に対して上下に移動させる図示しない機構とを有して構成され、車両１のバッテリーから電力が供給される。
【００３３】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る車室内を上面から見た概略図である。スイッチ装置２の移動体２７は、図５に示すように、初期位置では、運転操作の妨げにならないように運転席１２及び助手席１３間に位置している。なお、スイッチ装置２の移動体２７の初期位置は、操作者が手をかざしたときに、その手を撮像部２９によって撮像できる位置であれば良い。
【００３４】
以下に、本発明の実施の形態に係るスイッチ装置の動作について、各図を参照しながら図８に示すフローチャートに従って説明する。
【００３５】
（動作）
図６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像部が撮像した画像の概略図であり、図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係る操作者の手までの距離に関する概略図であり、図８は、本発明の第１の実施の形態に係るフローチャートである。図６（ａ）は、操作者の撮像された腕２９６の部分と、その腕の先の手２９７とを概略図として示している。図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、図６（ａ）と同様に、操作者の撮像された腕２９６の部分と、その腕の先の手２９７とを概略図として示している。なお、操作者が助手席１３に着座する乗員であっても良い。
【００３６】
運転者が運転席１２に、乗員が助手席１３に着座した後、運転者が車両１の電気系統をオン状態にすると、スイッチ装置２の撮像部２９は、撮像を開始する（Ｓ１）。続いて、画像処理部２９ａは、撮像部２９が撮像した画像の２値化処理を行い（Ｓ２）、２値化処理がなされた画像２９０を、制御部２００を介して判定部４０に出力する。
【００３７】
判定部４０は、２値化処理がなされた画像２９０を取得すると、その画像２９０に、被撮像体としての操作者の腕２９６又は手２９７が含まれるか否か判定する（Ｓ３）。
【００３８】
判定部４０による画像２９０に操作者の腕２９６が含まれるか否かの判定は、例えば、図６（ａ）に示すように、画像２９０の前方端部２９１から後方端部２９２にかけて被撮像体２９５が撮像されている場合、画像２９０の前方端部２９１から右端部２９３又は左端部２９４にかけて被撮像体２９５が撮像されている場合、画像２９０の後方端部２９２から右端部２９３又は左端部２９４にかけて被撮像体２９５が撮像されている場合に画像２９０に操作者の腕２９６が含まれるとの判定を行う。
【００３９】
また、判定部４０による画像２９０に操作者の手２９７が含まれるか否かの判定は、例えば、図６（ｂ）に示すように、後方端部２９２から前方端部２９１方向に伸びる被撮像体２９５の先端部と前方端部２９１に間隔Ｌが生じる場合に画像２９０に操作者の手２９７が含まれるとの判定を行う。
【００４０】
判定部４０は、このステップ３において、Ｙｅｓが成立する、すなわち、画像２９０に被撮像体としての操作者の腕２９６又は手２９７が含まれるとき（Ｓ３；Ｙｅｓ）、続いて、画像２９０に操作者の手２９７が含まれるか否かを判定する（Ｓ４）。
【００４１】
ここで、判定部４０は、例えば、ステップ４において、操作者の腕２９６と移動体２７との距離を推定する。この推定の方法は、例えば、図７（ａ）に示す画像２９０Ａにおける操作者の腕２９６の幅Ｗを基準とし、図７（ｂ）に示す画像２９０Ｂにおける操作者の腕２９６の幅Ｗ１との差、又は図７（ｃ）に示す画像２９０Ｃにおける操作者の腕２９６の幅Ｗ２との差を算出し、算出された結果に基づいて移動体２７と操作者の腕２９６までの距離を推定する。図７（ｂ）は、例えば、操作者の腕２９６と移動体２７との距離が基準よりも離れている場合を示し、図７（ｃ）は、例えば、操作者の腕２９６と移動体２７との距離が基準よりも近い場合を示している。
【００４２】
上記の基準は、例えば、事前に実験や統計等によって、平均的な操作者がスイッチ装置２を操作するために、手をかざしたときの腕と移動体２７との距離、及びその時に撮像される腕の幅Ｗに基づいて決定される。また、腕の幅Ｗと、腕と移動体２７との距離との関係は、例えば、上記で決定した基準に基づいた腕の幅Ｗと、腕と移動体２７との距離をいくつか測定し、その測定結果から関係をグラフ化し、そのグラフを記憶部４２に記憶させる。判定部４０は、例えば、得られた腕の幅と、記憶部４２から読み出したグラフとに基づいて腕と移動体２７との距離を推定する。
【００４３】
判定部４０は、上記の方法によって操作者の腕２９６と移動体２７との距離を推定し、その推定した距離を制御部２００に出力する。制御部２００は、推定された距離に基づいてリフト機構部２６を駆動し、移動体２７を移動させると共に本体２２を上方に移動させる。
【００４４】
また、制御部２００は、運転者の手が操作ノブ２８に触れることで反力が発生し、この反力により、操作ノブ２８、シャフト２８０、スイッチ部３０、ベルト３２８及びプーリー３２２を介して出力軸３２０が回転することによってアクチュエータ３２から測定される電流値が変化するか否かを、電流測定部３１から出力される電流値から監視する。
【００４５】
このステップ４において、判定部４０は、操作者の手２９７が含まれないと判定するとき（Ｓ４；Ｎｏ）、その判定結果を制御部２００に出力し、制御部２００は、アクチュエータ３２を介して移動体２７を駆動する（Ｓ５）。
【００４６】
移動体２７は、図６（ａ）に示す矢印方向（車両１の前方方向。）に移動し、移動体２７と共に移動する撮像部２９は、図６（ａ）に示す画像２９０から図６（ｂ）に示す画像２９０ａを撮像する。この撮像部２９による撮像は、例えば、所定の時間間隔（例えば、０．２秒。）で行われ、その都度、判定部４０によってステップ３及びステップ４に示す判定が行われる。
【００４７】
判定部４０は、図６（ｂ）に示す画像２９０ａのように、操作者の手２９７の先端部と前方端部２９１の間隔Ｌが所定の値以上となったとき、画像２９０ａに操作者の手２９７が含まれると判定し（Ｓ４；Ｙｅｓ）、制御部２００は、判定部４０による判定結果、又は、操作者の手が操作ノブ２８に触れることでアクチュエータ３２に過電流が生じ、電流測定部３１が測定する電流値の変化に基づいてアクチュエータ３２を介した移動体２７の駆動を停止し（Ｓ６）、動作を終了する。
【００４８】
ここで、画像２９０ａにおける間隔Ｌは、例えば、操作ノブ２８と撮像部２９との位置関係、及び撮像部２９によって撮像される撮像範囲等に基づいて決定される。
【００４９】
ここで、制御部２００は、例えば、所定の時間、アクチュエータ３２から測定される電流値に変化がなく、また、操作ノブ２８に対する操作もなされない場合、アクチュエータ３２を駆動して移動体２７を前後に移動させ、また、リフト機構部２６を制御して、本体２２を上方に移動させる。
【００５０】
また、制御部２００は、操作ノブ２８に対する操作が、所定の時間ない場合は、図５に示す初期位置に移動体２７を戻す。
【００５１】
（効果）
本実施の形態に係るスイッチ装置２によれば、操作者の姿勢や体格に依らず、操作者が操作したい場所に手をかざすだけで、スイッチ装置２の移動体２７が操作者の手元へ移動するので、スイッチ装置が移動しない場合と比べ、スイッチ装置２の操作ノブ２８の探索をする必要がなくなり、操作性が向上する。また、探索する必要がないので、操作者が運転者であっても、不必要な体の動きを抑えることができ、運転動作の妨げにならない。
【００５２】
［第２の実施の形態］
以下に、本発明の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態は、移動体２７に照明用の発光部２９ｂが移動体２７に配置されている点で第１の実施の形態と異なっている。なお、以下において、第１の実施の形態と同一の構成及び機能を有する部分については、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。
【００５３】
図９は、本発明の第２の実施の形態に係るスイッチ装置のブロック図であり、図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る車室内を上面から見た概略図である。以下では、第１の実施の形態と異なる部分について主に説明する。
【００５４】
本実施の形態に係るスイッチ装置２は、図９及び図１０に示すように、撮像部２９に隣接し、操作者の腕及び手を照明する発光部２９ｂが配置されている。
【００５５】
この発光部２９ｂは、例えば、発光ダイオードであり、赤外線、近赤外線等の不可視光線領域の光を発光する。なお、発光部２９ｂから発光される光は、不可視光線に限定されず、運転者の妨げにならない波長領域又は光量の可視光線でも良い。
【００５６】
画像処理部２９ａは、例えば、第１の実施の形態と異なり、照明された光が、操作者の腕又は手によって反射され光量が大きい部分を１、その他の光量が少ない部分を０とする２値化を行う。よって、例えば、図６（ａ）及び（ｂ）に示す画像内の斜線部分が１に相当し、その他の部分は、０に相当する。
【００５７】
以下に、本発明の実施の形態に係るスイッチ装置の動作について、各図を参照しながら説明する。
【００５８】
（動作）
運転者が運転席１２に、乗員が助手席１３に着座した後、運転者が車両１の電気系統をオン状態にすると、スイッチ装置２の撮像部２９は、撮像を、発光部２９ｂは照明を開始する。その後の動作は、第１の実施の形態のステップ２以降と同じである。
【００５９】
（効果）
本実施の形態に係るスイッチ装置２によれば、発光部によって操作者の腕又は手を照明しない場合と比べ、撮像部２９によって撮像される画像の２値化が容易となり、正確な操作者の腕の幅Ｗ、及び手の位置を判定することができる。
【００６０】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形および組み合わせが可能である。
【００６１】
スイッチ装置２は、例えば、ステアリング等に外部スイッチを設け、その外部スイッチがオンされることで、スイッチ装置２を初期位置に戻すように構成されても良い。
【００６２】
また、スイッチ装置２は、例えば、ケース２０に本体２２が収納され、ケース２０にケース駆動部２４が配置されていたが、これに限定されず、ケース２０及びリフト機構部２６を必要としない場合は、本体２２にケース駆動部２４を配置しても良い。
【符号の説明】
【００６３】
１…車両、２…スイッチ装置、６…外部装置、１０…インストルメントパネル、１１…センターコンソール、１２…運転席、１３…助手席、１４…床、１６…車両通信用バス、２０…ケース、２２…本体、２４…ケース駆動部、２６…リフト機構部、２７…移動体、２８…操作ノブ、２９…撮像部、２９ａ…画像処理部、２９ｂ…発光部、３０…スイッチ部、３０ａ…端部、３１…電流測定部、３２…アクチュエータ、４０…判定部、４２…記憶部、４４…出力部、６０…制御部、６２…入力部、６４…表示部、６６…記憶部、２００…制御部、２２０…底部、２２１…上部、２２２…ガイド部、２２３…ガイド溝、２２４…ガイド開口、２２５…第１の端部、２２６…第２の端部、２８０…シャフト、２９０…画像、２９０Ａ…画像、２９０Ｂ…画像、２９０Ｃ…画像、２９０ａ…画像、２９１…前方端部、２９２…後方端部、２９３…右端部、２９４…左端部、２９５…被撮像体、２９６…腕、２９７…手、３２０…出力軸、３２２…プーリー、３２４…取付部、３２６…プーリー、３２８…ベルト
【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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