(57)【要約】【課題】ユーザの押圧操作による押圧力に応じた信号を、精度を向上させて出力することができる入力装置を提供する。【解決手段】入力装置１１は、車両１の車室内に設けられ、受圧面３４ａに作用する押圧力を検出する圧電素子３３と、車両１の振動強度を検出する振動ピックアップ４と、振動ピックアップ４の検出値に基づいて、車両１の振動が圧電素子３３の検出値に与える影響を減じるように、圧電素子３３の検出値を補正するＤＳＰ５０と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車室内に設けられ、受圧面に作用する押圧力を検出する押圧力検出部と、
前記車両の振動強度を検出する振動強度検出部と、
前記振動強度検出部の検出値に基づいて、前記車両の振動が前記押圧力検出部の検出値に与える影響を減じるように、前記押圧力検出部の検出値を補正する補正手段と、
を備えた入力装置。
【請求項２】
前記押圧力検出部及び前記振動強度検出部は、前記車両の運転者による操舵操作に伴って回転する操舵部材に配置された請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記押圧力検出部の検出値から、前記補正後の検出値が小さくなるように調整された係数に基づいて処理された前記振動強度検出部の検出値を差し引いて補正を行う請求項１又は２に記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押圧操作による押圧力を検出する入力装置に関し、特に車両に搭載される入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のステアリングホイールの近傍に設けられ、車両の電装品に対して入力操作を行うための入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載されたハンドル用スイッチユニットは、ハンドルのスポーク部分の表側に設けられる表側スイッチ部材と、裏側に設けられる裏側スイッチ部材とを備え、これら両スイッチ部材をスポーク部分を挟むようにして一体化するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３１０７４０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、このハンドル用スイッチユニットは、オン又はオフの信号のみを出力する構成であるので、例えば空調装置の温度設定やカーナビゲーションシステムの地図の縮尺等のように、複数の設定段階のうちの１つを指定する場合には何回もスイッチを押圧操作しなければならず、操作が煩雑になる場合がある。また、車両の振動等の外乱の影響により、スイッチの接点がチャタリングする等の問題が発生するおそれもある。またさらに、例えば複数個のスイッチ要素が押圧力に応じて動作する多段スイッチを用いた場合には、より振動等の影響による誤操作が発生しやすくなる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、押圧操作による押圧力に応じた信号を、精度を向上させて出力することができる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】
【０００７】
［１］本発明は上記目的を達成するため、車両の車室内に設けられ、受圧面に作用する押圧力を検出する押圧力検出部と、前記車両の振動強度を検出する振動強度検出部と、前記振動強度検出部の検出値に基づいて、前記車両の振動が前記押圧力検出部の検出値に与える影響を減じるように、前記押圧力検出部の検出値を補正する補正手段と、を備えた入力装置を提供する。
【０００８】
［２］前記押圧力検出部及び前記振動強度検出部は、前記車両の運転者による操舵操作に伴って回転する操舵部材に配置された、前記［１］に記載の入力装置であってもよい。
【０００９】
［３］前記補正手段は、前記押圧力検出部の検出値から、前記補正後の検出値が小さくなるように調整された係数に基づいて処理された前記振動強度検出部の検出値を差し引いて補正を行う、前記［１］又は［２］に記載の入力装置であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、押圧操作による押圧力に応じた信号を、精度を向上させて出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る入力装置が搭載された車両の車室内の概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る操作部の概略の構成例をその周辺部と共に示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態の構成を説明するためのブロック図であり、（ａ）は入力装置の概略の構成例を、（ｂ）は補正手段としてのＤＳＰが実行する処理内容の一例を、それぞれ示す。
【図４】図４は、補正処理結果の例を示す図であり、（ａ）は操作部の出力信号波形を、（ｂ）は振動ピックアップの出力信号波形を、（ｃ）は信号処理回路の出力信号のレベルを表す波形を、それぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る入力装置が搭載された車両の車室内の概略図である。車両１の車室内には、運転者の操舵操作に伴って回転する操舵部材としてのステアリング２、ユーザとしての運転者が押込操作する際の押圧力を検出する押圧力検出部としての操作部３、運転者からその表示画面１０ａの表示内容を視認可能な位置に配置された表示装置１０、及びその他の装置が配置されている。操作部３は、ステアリング２に設けられ、運転者がステアリング２を把持した状態で操作可能な位置に配置されている。
【００１３】
ステアリング２は、環状のステアリングホイール２０と、ステアリング２の中心部にて車両１の操舵機構のステアリングシャフト（図示せず）に連結された本体部２１と、ステアリングホイール２０と本体部２１とを連結する第１〜第４のスポーク部２２ａ〜２２ｄとを備えて概略構成されている。本体部２１は、ステアリングパッド２１ａに覆われている。操作部３は、ステアリング２の中立位置（操舵角がゼロの位置）において、運転者から見て右上の部位にあたる第１のスポーク部２２ａに配置されている。
【００１４】
図２は、操作部３の概略の構成例をその周辺部と共に示す断面図である。操作部３は、ステアリング２の第１のスポーク部２２ａに埋め込まれたケース部材３１と、ケース部材３１の底部に配置された弾性体３２と、弾性体３２に一方の側面が接触するように配置された押圧力検出部としてのシート状の圧電素子３３と、一端部が圧電素子３３の他方の側面に接触する受圧部材３４とから概略構成されている。
【００１５】
受圧部材３４の一端部には圧電素子３３を押圧する押圧面３４ｂが形成されている。また、受圧部材３４の他端部はケース部材３１の開口部３１ａから突出し、この他端部には、運転者の押込操作による押圧力を受ける受圧面３４ａが形成されている。
【００１６】
そして、操作部３は、運転者が受圧面３４ａをケース部材３１側に向かって押圧操作すると、圧電素子３３が受圧部材３４の押圧面３４ｂによって弾性体３２に押し付けられて弾性的に変形し、押圧力に応じた強度の電気信号を圧電素子３３の両端部に設けられた引き出し電極３３１,３３２から出力するように構成されている。
【００１７】
ケース部材３１は、ステアリングホイール２０の回転力を本体部２１に伝達する金属製のベース部材２２０に固定されている。受圧部材３４は、ベース部材２２０を覆う合成樹脂製の被覆体２２１に形成された開口部２２１ａから、受圧面３４ａが運転者に対向して外部に露出するように配置されている。
【００１８】
また、ベース部材２２０には、ケース部材３１に隣接して、振動強度検出部としての振動ピックアップ４が固定されている。振動ピックアップ４は、受圧部材３４の受圧面３４ａの押圧方向（受圧面３４ａに垂直な方向）の振動を検出する向きに配置されている。振動ピックアップ４の検出方式としては、例えば圧電式や動電式、あるいはピエゾ抵抗式等の方式を採用することができる。
【００１９】
また、ステアリング２の内部には、ベース部材２２０に固定されて、操作部３及び振動ピックアップ４からの信号を処理する信号処理回路５が設けられている。操作部３、振動ピックアップ４、及び信号処理回路５は、入力装置１１を構成する。
【００２０】
図３（ａ）は、入力装置１１の概略の構成例を示すブロック図である。入力装置１１は、操作部３、振動ピックアップ４、及び信号処理回路５を備え、出力値を表示装置１０に送信するように構成されている。
【００２１】
信号処理回路５は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタル信号処理プロセッサ）５０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等からなる記憶部５１と、第１の信号増幅器（ＡＭＰ）５２と、第１のＡ／Ｄ変換器５３と、第２の信号増幅器（ＡＭＰ）５４と、第２のＡ／Ｄ変換器５５と、送信回路５６とを備えて構成されている。ＤＳＰ５０は、記憶部５１に記憶されたプログラムに従って動作することにより、圧電素子３３によって検出した押圧力を補正する補正手段として機能する。
【００２２】
第１の信号増幅器５２は、操作部３の圧電素子３３が出力する信号を増幅する。第１のＡ／Ｄ変換器５３は、第１の信号増幅器５２で増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、受圧面３４ａに作用する押圧力の検出値としてＤＳＰ５０に出力する。
【００２３】
第２の信号増幅器５４は、振動ピックアップ４が出力する信号を増幅する。第２のＡ／Ｄ変換器５５は、第２の信号増幅器５４で増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、車両１の振動強度の検出値としてＤＳＰ５０に出力する。
【００２４】
送信回路５６は、ＤＳＰ５０から出力された押圧力検出補正値を表示装置１０に適した通信データ、ＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＩＮ（Local Interconnect Network）、車載ネットワーク上のデータ、もしくはシリアルデータに変換し、表示装置１０に送信する。
【００２５】
図３（ｂ）は、ＤＳＰ５０が補正手段として実行する処理内容の一例を示すブロック図である。この例では、ＬＭＳ（Least Mean Square：最小二乗法）による適応型ノイズ抑制方式を用いた場合について説明する。
【００２６】
ＤＳＰ５０は、第２のＡ／Ｄ変換器５５の出力値（振動強度の検出値）に基づいて、車両１の振動が第１のＡ／Ｄ変換器５３の出力値（押圧力の検出値）に与える影響を減じるように、第１のＡ／Ｄ変換器５３の出力値を補正する。即ち、第１のＡ／Ｄ変換器５３からＤＳＰ５０に入力される押圧力の検出値は、運転者が意図して入力した押圧力の成分の他に、車両１の振動に起因するノイズ成分を含むので、このノイズ成分を除去するように第１のＡ／Ｄ変換器５３の出力値を補正する。
【００２７】
図３（ｂ）に示すように、振動強度の検出値は、ＬＭＳブロック５０１及びＦＩＲフィルタ（Finite Impulse Response Filter：有限インパルス応答フィルタ）５０２に入力される。また、押圧力の検出値は遅延ブロック５０４に入力される。遅延ブロック５０４は、ＦＩＲフィルタ５０２の応答遅れに対応する時間分の遅延を生じさせる。ＦＩＲフィルタ５０２の出力値は、減算器５０３に入力され、遅延ブロック５０４の出力値から減算される。減算器５０３の出力値は、押圧力検出補正値として送信回路５６に出力されると共に、ＬＭＳブロック５０１に入力される。
【００２８】
ＬＭＳブロック５０１は、減算器５０３の出力値の二乗和が最小となるように、ＦＩＲフィルタ５０２のフィルタ係数を動的に調整する。ＦＩＲフィルタ５０２は、与えられたフィルタ係数に基づいて、振動強度の検出値に対して有限インパルス応答によるフィルタリングを行う。
【００２９】
前述のように、第１のＡ／Ｄ変換器５３からＤＳＰ５０に入力される押圧力の検出値は、運転者が意図して入力した押圧力の成分とノイズ成分とが混合されたものであるので、この押圧力の検出値から減算器５０３によってＦＩＲフィルタ５０２の出力値を減算すると、ノイズ成分が減少し、信号レベルが小さくなり、ノイズ成分が最小になる。このように、ＤＳＰ５０による補正処理が行われる。
【００３０】
図４は、ＤＳＰ５０による補正処理結果の例を示す図であり、（ａ）は操作部３の出力信号波形を、（ｂ）は振動ピックアップ４の出力信号波形を、（ｃ）は信号処理回路５の出力信号のレベルを表す波形を、それぞれ示す。
【００３１】
例えば、車両１が路面を走行しているときに運転者が操作部３の受圧部材３４の受圧面３４ａを押圧すると、路面の凹凸に起因する振動やエンジンの振動等の影響により、図４（ａ）に示すように、運転者の押圧操作による押圧力の成分の他に、車両１の振動による成分が混合された出力信号が操作部３から出力される。
【００３２】
一方、振動ピックアップ４は、図４（ｂ）に示すように、車両１の振動を検出して振動強度に応じたレベルの出力信号を出力する。
【００３３】
信号処理回路５は、操作部３による押圧力の検出値から、ＦＩＲフィルタ５０２を通過した振動強度の検出値を減算することにより車両１の振動による成分を減少させ、図４（ｃ）に示すように、運転者が意図した押圧力の成分を抽出し、表示装置１０に送信する。
【００３４】
表示装置１０は、信号処理回路５から受信した信号のレベルに応じて、例えば表示画面１０ａに表示された地図の縮尺を変更したり、あるいは表示画面１０ａに表示された複数の選択項目のうちの１つを選択するためのカーソルを移動させる等の処理を行う。
【００３５】
（実施の形態の効果）
以上説明したように、本実施の形態に係る入力装置によれば、運転者の押圧力に応じて連続的にレベルが変化する信号を出力することができるので、オン又はオフの信号のみを出力するスイッチに比べ、押込操作に対応して出力される信号の情報量を増大させることができる。従って、運転者は、例えば表示装置１０の表示内容に対して、多段階の設定を単純な操作で行うことが可能となる。
【００３６】
また、ＤＳＰ５０は、振動ピックアップ４によって検出した振動に基づいて、押圧力の検出値を補正するので、車両１の振動の影響を低減し、ユーザの押圧操作による押圧力に応じた信号を、精度良く出力することができる。
【００３７】
また、振動ピックアップ４は、操作部３と共通の部材に固定されているので、操作部３が受ける振動との相関が強い振動を検出することができ、さらに押圧力の検出値の精度を向上させることができる。
【００３８】
また、操作部３は、運転者がステアリングホイール２０を把持しながら操作することが可能な位置に固定されているので、例えば砂利道走行等の振動が激しい状況で操作部３を操作する場合でも、路面から車輪への入力によって操舵角が変化してしまうことを抑制できる。
【００３９】
また、ＤＳＰ５０による補正処理では、ＬＭＳブロック５０１により動的に調整されたフィルタ係数を用いてＦＩＲフィルタ５０２が動作し、押圧力の検出値を補正するので、車両１の走行状況に応じて精度良く補正処理を行うことができる。
【００４０】
［他の実施の形態］
以上、本発明に好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で例えば以下に示すような種々の変形が可能である。
【００４１】
上記実施の形態では、圧電素子３３に作用する力によって受圧部材３４への押圧力を検出するように操作部３を構成したが、これに限らず、他の方法によって押圧力を検出してもよい。例えば、受圧部材３４をバネによって運転者側に押し付け、運転者が受圧部材３４を押込操作した際の受圧部材３４の変位量によって押圧力を検出してもよい。
【００４２】
また、上記実施の形態では、操作部３をステアリング２の第１のスポーク部２２ａに設けたが、これに限らず、第２のスポーク部２２ｂ，第３のスポーク部２２ｃ，第４のスポーク部２２ｄの何れか１つ、又はこれらのうちの複数の部位の表側（運転者側）もしくは裏側に操作部３を設けてもよい。あるいは、本体部２１のステアリングパッド２１ａに操作部３を設けてもよい。またさらに、ステアリング２に限らず、車両１のコンソールパネルや表示装置１０の周辺部等、運転者又は同乗者が操作可能な位置に操作部３を設けてもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態では、振動ピックアップ４を操作部３と共通の部材（ベース部材２２０）に固定したが、これに限らず、振動ピックアップ４と操作部３とを異なる部材に固定してもよい。例えば、振動ピックアップ４は、ＤＳＰ５０等が実装されたプリント基板に実装してもよく、ステアリング２以外の車両１の振動を検知することが可能な部位に設けてもよい。
【００４４】
また、上記実施の形態では、車両１の振動強度を検出する振動強度検出部として振動ピックアップ４を用いたが、これに限らず、例えば音の大きさによって振動を検出するためのマイクロホンを用いてもよい。
【００４５】
また、上記実施の形態では、ＦＩＲフィルタ５０２のフィルタ係数をＬＭＳブロック５０１により調整するようにしたが、フィルタ係数は固定であってもよい。またさらに、他の適合フィルタ収束アルゴリズムを用いてもよい。
【００４６】
また、上記実施の形態では、ＦＩＲフィルタ５０２によってフィルタリング処理を行った振動強度の検出値を押圧力の検出値から減算するように補正手段を構成したが、これに限らず、振動強度の検出値に所定の係数を乗じた積を検出値から減算するようにして補正手段を構成してもよい。
【００４７】
また、上記実施の形態では、入力装置１１から表示装置１０に信号を出力するようにしたが、これに限らず、例えば車両１の空調装置に出力するようにしてもよい。この場合、受圧部材３４の受圧面３４ａに作用する押圧力に基づいて、空調装置の設定温度を変化させること等が可能となる。
【００４８】
また、ＬＭＳブロック５０１、ＦＩＲフィルタ５０２、及び減算器５０３は、ＤＳＰ５０の動作によって実現されるものに限らず、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアによって実現されるものでもよい。
【００４９】
また、信号処理回路５が出力する信号は、量子化されたデジタル信号であってもよく、アナログ信号であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１…車両、２…ステアリング、３…操作部、４…振動ピックアップ、５…信号処理回路、１０…表示装置、１０ａ…表示画面、１１…入力装置、２０…ステアリングホイール、２１…本体部、２１ａ…ステアリングパッド、２２ａ〜２２ｄ…第１〜第４のスポーク部、３１…ケース部材、３１ａ…開口部、３２…弾性体、３３…圧電素子、３４…受圧部材、３４ａ…受圧面、３４ｂ…押圧面、５１…記憶部、５２…第１の信号増幅器、５３…第１のＡ／Ｄ変換器、５４…第２の信号増幅器、５５…第２のＡ／Ｄ変換器、５６…送信回路、２２０…ベース部材、２２１…被覆体、２２１ａ…開口部、３３１，３３２…引き出し電極、５０１…ＬＭＳブロック、５０２…ＦＩＲフィルタ、５０３…減算器、５０４…遅延ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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