(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載用電子機器の操作入力に使用される入力装置であって、
車両内に設けられた表示装置の画面上での位置指示及び位置選択を行なうための操作部と、当該操作部による操作入力変位を検出する操作入力変位検出部とを備え、前記車両上にて複数の座席から操作可能な位置に設けられたポインティングデバイスと、
前記操作入力変位検出部の出力に基づいて前記ポインティングデバイスによる予め定められた基準座標系での指示位置を認識する基準座標系指示位置認識手段と、
前記画面上での現在指示位置出力による誘導を受けずに前記操作者が、前記基準座標系に予め定められたマスター軌跡を想定しつつ前記ポインティングデバイスを用いて描いたテスト操作軌跡の入力情報を、前記指示位置認識手段により前記基準座標系での前記マスター軌跡に対応する実操作軌跡情報として取得する実操作パターン操作軌跡情報取得手段と、
前記基準座標系指示位置認識手段による前記基準座標系での指示位置を、前記操作者が体感認識する仮想座標系での指示位置に変換するための座標変換規則を、前記基準座標系における前記マスター軌跡と前記テスト操作軌跡との対応関係に基づいて決定する座標変換規則決定手段と、
前記座標変換規則決定手段が決定した複数の前記座席にそれぞれ対応した前記座標変換規則を記憶する座標変換規則記憶手段と、
前記ポインティングデバイスが操作される座席を特定する座席特定手段を有し、前記座標変換規則記憶手段に記憶された複数の前記座標変換規則のうち、前記座席特定手段が特定した座席に対応する座標変換規則を選択する座標変換規則選択手段と、
前記テスト操作軌跡の入力後に前記操作者が前記ポインティングデバイスを用いて入力する前記基準座標系での指示位置座標を、前記座標変換規則選択手段が選択した前記座標変換規則に従い、前記仮想座標系での指示位置座標に変換する指示位置座標変換手段と、
変換後の前記指示位置座標を、前記表示装置の画面上の現在指示位置として設定する画面指示位置設定手段と、
を有してなることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記ポインティングデバイスは、前記車両の運転席及び助手席から操作可能な位置に設けられており、
前記座席特定手段は、前記ポインティングデバイスの運転席側と助手席側とに設けられた赤外線センサを有し、その赤外線センサにより運転席側のユーザーによる操作か助手席側のユーザーによる操作かを判定することで、前記ポインティングデバイスが操作される座席として運転席か助手席かを特定する請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記マスター軌跡に沿うテスト操作軌跡の入力を操作者に促す指示出力を行なうテスト操作入力指示出力手段が設けられている請求項１又は２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記テスト操作入力指示出力手段は、前記基準座標系での前記マスター軌跡の画像を前記表示装置の画面上に表示出力する請求項３記載の入力装置。
【請求項５】
前記座標変換規則決定手段は、前記テスト操作軌跡の入力が繰り返されるに伴い前記実操作パターン操作軌跡情報取得手段が反復して取得する実操作軌跡情報に基づいて前記座標変換規則を決定するものである請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項６】
前記座標変換規則決定手段は、前記実操作パターン操作軌跡情報取得手段が反復して取得する実操作軌跡情報に基づいて代表操作軌跡を決定し、前記マスター軌跡と当該代表操作軌跡との対応関係に基づいて座標変換規則を決定するものである請求項５記載の入力装置。
【請求項７】
前記ポインティングデバイスの前記操作部は二次元操作自由度を有するものであり、前記操作入力変位検出部は、当該操作部による二次元操作入力変位を検出するものである請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項８】
前記マスター軌跡は、前記基準座標上で互いに交差する第一基準方向と第二基準方向とを一義的に決定可能な形状に定められてなり、
前記座標変換規則決定手段は、前記実操作軌跡から前記第一基準方向に対応する第一参照方向と前記第二基準方向に対応する第二参照方向とを決定し、前記第一参照方向と前記第一基準方向及び前記第二参照方向と前記第二基準方向との各対応関係に基づいて前記座標変換規則を決定する請求項７に記載の入力装置。
【請求項９】
前記マスター軌跡は、前記基準座標上で互いに交差する第一基準線分と第二基準線分とを一義的に決定可能な形状に定められ、
前記座標変換規則決定手段は、これに対応する前記実操作軌跡から、前記第一基準線分に対応する第一参照線分と前記第二線分に対応する第二参照線分とを取得する線分取得手段と、前記第一基準線分及び前記第一参照線分と前記第二基準線分及び前記第二参照線分とを、それぞれ前記基準平面上で回転、平行移動及び拡大・縮小により重ね合わせるための一次変換規則を前記座標変換規則として決定する一次変換規則決定手段とを備える請求項８に記載の入力装置。
【請求項１０】
前記第一基準線分及び前記第二基準線分が各々交点にて第一セグメントと第二セグメントとに二分され、前記第一参照線分及び前記第二参照線分も各々交点にて第一セグメントと第二セグメントとに二分されるとともに、前記一次変換規則決定手段は、前記拡大・縮小の規則を、前記第一基準線分及び前記第一参照線分と前記第二基準線分及び前記第二参照線分とのそれぞれについて、各対応セグメントにて独立に決定する請求項９記載の入力装置。
【請求項１１】
前記第一基準線分及び前記第二基準線分が互いに直交する基準十字図形として定められ、
前記線分取得手段は前記第一参照線分と前記第二参照線分とを互いに直交する参照十字図形として取得するものであり、
前記一次変換規則決定手段は、前記参照十字図形の交点を前記基準十字図形の交点に重ね合わせるための平行移動規則を決定し、次いで前記参照十字図形と前記基準十字図形との対応する線分同士を回転移動により重ね合わせる回転移動規則を決定し、その後、各対応セグメント同士を、前記交点を移動させずに該交点と反対側のセグメント端点同士を一致させる形で拡大・縮小規則を決定するものである請求項１０記載の入力装置。
【請求項１２】
前記第一基準線分及び前記第二基準線分が、前記表示装置の前記画面における水平方向の中央に定められた垂直基準線と、垂直方向の中央に定められた水平基準線とに一致するように定められている請求項８ないし請求項１１のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項１３】
前記基準十字図形が前記マスター軌跡として定められている請求項１１又は請求項１２に記載の入力装置。
【請求項１４】
前記マスター軌跡は前記基準十字図形に外接する円又は楕円として定められている請求項１１又は請求項１２に記載の入力装置。
【請求項１５】
前記座標変換規則記憶手段には、複数のユーザーにそれぞれ対応した前記座標変換規則が記憶されてなり、
前記座標変換規則選択手段は、前記入力装置のユーザーを特定するユーザー特定手段を有し、特定されたユーザーに対応する座標変換規則を選択するものである請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に接続されるマウスやトラックボール等のポインティングデバイスを用いて、電子機器の動作を操作したり、表示装置の画面上において、その操作方向に対応してポインタ等を移動させたりする入力装置がある。これらの入力装置は、ユーザーによって操作されることにより、その操作方向に対応した座標を電子機器に出力するものである。
【０００３】
このような入力装置を電子機器に接続して、電子機器の入力装置として利用する場合に、ユーザーのイメージする方向と電子機器に設定された方向とが一致せず、ユーザーが思った方向へポインタ等を移動させたり、電子機器を操作したりすることができないことが発生する。
【０００４】
例えば、特許文献１では、運転者により操作される操作レバーを備えた運転装置が開示されている。これによれば、操作レバーを前後左右に操作することで、車両の操舵、アクセル操作、及びブレーキ操作を行うことができ、さらに、車体に傾動可能に支持された操作レバーの操作に応じて車両制御の目標値の種類を切り替える事を可能としている。
【特許文献１】特開２００２−３３７７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、操作レバーの操作方法(所定の方向への操作)と目標値の関連は予め設定されており、また”所定の方向”に関しては車体に組みつけられた状態で既に決定しており、例えば、”左右の操作”に対し、異なる機能(例えば、舵角、操舵速度)を割り付けることは可能であるが、あらかじめ設定された左右の操作とユーザーがイメージする左右の操作に食い違いが生じることが起こり得る。この場合、ユーザーはあらかじめ設定された左右の操作を強いられ、車体への操作レバーの取り付け状態やユーザーの体型等により、不自然な姿勢で操作をしなくてはならない場合が発生することになる。
【０００６】
近年、車両には様々な車載機器が搭載されており、これらの車載機器を操作するための入力装置が車両のインストルメントパネル等に設けられることがある。車載機器等の電子機器を上記のような入力装置により操作する場合には、ユーザーは運転席等の所定の位置に着座しており、入力装置は予め定められた位置に組み込まれているため、ユーザーと入力装置との位置関係は、必ずしも最適に設定されているわけではなく、ユーザーの不自然な姿勢による入力により、特にユーザーが想定した入力を行えないことが発生しやすい。
【０００７】
本発明の課題は、車載用電子機器の操作入力に使用される入力装置において、ユーザーのイメージする方向と電子機器側で設定された方向とが一致せずに、ユーザーが所望の入力を行うことができないという問題点を解決することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
車載用電子機器の操作入力に使用される入力装置に係り、上記課題を解決するために、
車両内に設けられた表示装置の画面上での位置指示及び位置選択を行なうための操作部と、当該操作部による操作入力変位を検出する操作入力変位検出部とを備えたポインティングデバイスと、
操作入力変位検出部の出力に基づいてポインティングデバイスによる予め定められた基準座標系での指示位置を認識する基準座標系指示位置認識手段と、
画面上での現在指示位置出力による誘導を受けずに操作者が、基準座標系に予め定められたマスター軌跡を想定しつつポインティングデバイスを用いて描いたテスト操作軌跡の入力情報を、基準座標系指示位置認識手段により基準座標系でのマスター軌跡に対応する実操作軌跡情報として取得する実操作パターン操作軌跡情報取得手段と、
基準座標系指示位置認識手段による基準座標系での指示位置を、操作者が体感認識する仮想座標系での指示位置に変換するための座標変換規則を、基準座標系におけるマスター軌跡とテスト操作軌跡との対応関係に基づいて決定する座標変換規則決定手段と、
テスト操作軌跡の入力後に操作者がポインティングデバイスを用いて入力する基準座標系での指示位置座標を、決定された座標変換規則に従い、仮想座標系での指示位置座標に変換する指示位置座標変換手段と、
変換後の指示位置座標を、表示装置の画面上の現在指示位置として設定する画面指示位置設定手段と、
を有してなることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、ポインティングデバイスをユーザーが操作することにより、基準座標系指示位置認識手段により、基準座標系での指示位置が認識される。そして、実操作パターン操作軌跡情報取得手段により、ユーザーがマスター軌跡を想定しつつ描いたテスト操作軌跡の入力情報を実操作軌跡情報として取得し、座標変換規則決定手段により、マスター軌跡とテスト操作軌跡との対応関係から座標変換規則を決定することができる。
【００１０】
つまり、ユーザーがポインティングデバイスを操作した場合に、ユーザーの操作癖等により、ユーザーが思っている方向と基準座標系での方向がずれを生じることがあるが、座標変換規則決定手段により、マスター軌跡とテスト操作軌跡情報とを比較して、ずれを修正する方向で座標変換規則を作成することができる。
【００１１】
そして指示位置座標変換手段により、テスト操作軌跡の入力後に、ユーザーがポインティングデバイスを用いて入力する指示位置座標をユーザーが体感認識する仮想座標系での指示位置座標に変換して、画面指示位置設定手段により、表示画面上の現在指示位置として設定することができる。つまり、座標変換規則に従って、ユーザーの入力する指示位置座標を変換することにより、ユーザーの操作癖等によるずれを修正しユーザーの想定している位置として画面上での位置指示及び位置選択を行うことができる。
【００１２】
本発明の入力装置は、マスター軌跡に沿うテスト操作軌跡の入力を操作者に促す指示出力を行なうテスト操作入力指示出力手段が設けられている構成とすることができる。具体的には、テスト操作入力指示出力手段は、基準座標系でのマスター軌跡の画像を表示装置の画面上に表示出力する構成とすることができる。ユーザーは画面上の表示出力に従ってテスト操作軌跡を入力する。又は、音声にて出力するように構成してもよい。このように構成すれば、ユーザーは、テスト操作軌跡を入力すること、またどのようなテスト操作軌跡を入力すればよいかを容易に把握することができる。
【００１３】
座標変換規則決定手段は、テスト操作軌跡の入力が繰り返されるに伴い実操作パターン操作軌跡情報取得手段が反復して取得する実操作軌跡情報に基づいて座標変換規則を決定するものとして構成することができる。つまり、繰り返されたテスト操作軌跡からの実操作軌跡情報に基づいて座標変換規則を決定するため、ユーザーの入力のずれを、より的確に修正することができる。
【００１４】
より具体的には、座標変換規則決定手段は、実操作パターン操作軌跡情報取得手段が反復して取得する実操作軌跡情報に基づいて代表操作軌跡を決定し、マスター軌跡と当該代表操作軌跡との対応関係に基づいて座標変換規則を決定する構成とすることができる。例えば、ユーザーによるテスト操作軌跡を最小二乗法等により代表操作軌跡を決定することができる。このようにして作成された座標変換規則に従い、ユーザーの入力する指示位置座標を変換することにより、ユーザーの操作癖等によるずれを修正しユーザーの想定している位置として画面上での位置指示及び位置選択を行うことができる。
【００１５】
ポインティングデバイスの操作部は二次元操作自由度を有するものであり、操作入力変位検出部は、当該操作部による二次元操作入力変位を検出するものである構成とすることができる。このように二次元操作自由度を有する構成とすることにより、様々な車載用電子機器の入力装置として利用することができる。
【００１６】
なお、ポインティングデバイスの操作部は一次元操作自由度を有するものとして構成しても、ユーザーの操作癖等によるずれを修正しユーザーの想定している位置として画面上での位置指示及び位置選択を行うものとすることができる。
【００１７】
マスター軌跡は、基準座標上で互いに交差する第一基準方向と第二基準方向とを一義的に決定可能な形状に定められてなり、
座標変換規則決定手段は、実操作軌跡から第一基準方向に対応する第一参照方向と第二基準方向に対応する第二参照方向とを決定し、第一参照方向と第一基準方向及び第二参照方向と第二基準方向との各対応関係に基づいて座標変換規則を決定するように構成することができる。
【００１８】
第一基準方向と第二基準方向との２方向のそれぞれに対応する第一参照方向と第二参照方向とを決定して、それぞれの方向に対する対応関係から座標変換規則を決定するため、より的確にユーザーの想定している位置として画面上での位置指示及び位置選択を行うものとすることができる。
【００１９】
さらにマスター軌跡は、基準座標上で互いに交差する第一基準線分と第二基準線分とを一義的に決定可能な形状に定められ、
座標変換規則決定手段は、これに対応する実操作軌跡から、第一基準線分に対応する第一参照線分と第二線分に対応する第二参照線分とを取得する線分取得手段と、第一基準線分及び第一参照線分と第二基準線分及び第二参照線分とを、それぞれ基準平面上で回転、平行移動及び拡大・縮小により重ね合わせるための一次変換規則を記座標変換規則として決定する一次変換規則決定手段とを備えるように構成することができる。
【００２０】
線分取得手段により第一基準線分と第二基準線分とのそれぞれに対応する第一参照線分と第二参照線分とを取得し、一次変換規則決定手段によりそれぞれの線分に対する対応関係から一次変換規則を見出して座標変換規則を決定することができる。このため、この座標変換規則によりユーザーの入力する指示位置座標を変換することにより、より的確にユーザーの想定している位置として画面上での位置指示及び位置選択を行うものとすることができる。
【００２１】
さらに第一基準線分及び第二基準線分が各々交点にて第一セグメントと第二セグメントとに二分され、第一参照線分及び第二参照線分も各々交点にて第一セグメントと第二セグメントとに二分されるとともに、一次変換規則決定手段は、拡大・縮小の規則を、第一基準線分及び第一参照線分と第二基準線分及び第二参照線分とのそれぞれについて、各対応セグメントにて独立に決定するようにすることができる。
【００２２】
第一基準線分及び第二基準線分が各々交点にて第一セグメントと第二セグメントとに二分されるため、２次元座標系を４つのエリアに分割して、それぞれのエリアについて、異なった座標変換を行うことができる。このようにすることにより、より的確にユーザーの想定している位置として画面上での位置指示及び位置選択を行うものとすることができる。
【００２３】
より具体的には、第一基準線分及び第二基準線分が互いに直交する基準十字図形として定められ、
線分取得手段は第一参照線分と第二参照線分とを互いに直交する参照十字図形として取得するものであり、
一次変換規則決定手段は、参照十字図形の交点を基準十字図形の交点に重ね合わせるための平行移動規則を決定し、次いで参照十字図形と基準十字図形との対応する線分同士を回転移動により重ね合わせる回転移動規則を決定し、その後、各対応セグメント同士を、交点を移動させずに該交点と反対側のセグメント端点同士を一致させる形で拡大・縮小規則を決定するように構成することができる。また第一基準線分及び第二基準線分が、表示装置の画面における水平方向の中央に定められた垂直基準線と、垂直方向の中央に定められた水平基準線とに一致するように定められている。
【００２４】
このように構成することにより、より的確にユーザーの想定している位置として画面上での位置指示及び位置選択を行うものとすることができる。
【００２５】
基準十字図形をマスター軌跡として定めることができる。十字図形は、上記のように第一基準線分と第二基準線分とが直交して形成されており、このような図形を基準として用いることにより、２次元における座標を一義的に規定することができる。
【００２６】
或いはマスター軌跡は基準十字図形に外接する円又は楕円として定めることもできる。円又は楕円をマスター軌跡として、ユーザーがテスト操作軌跡を入力すると、ユーザーは、真円を描かずに楕円を描くことになる。このため、ユーザーの描いたテスト操作軌跡を楕円として近似し、楕円の長軸と短軸とを第一基準線分と第二基準線分にすることにより、上記と同様に基準十字図形から座標変換規則を決定することができる。
【００２７】
さらに本発明の入力装置は、座標変換規則決定手段が決定した複数の座標変換規則を記憶する座標変換規則記憶手段と、
記憶された複数の座標変換規則のいずれかを選択する座標変換規則選択手段とを備え、
指示位置座標変換手段は、基準座標系での指示位置座標を、選択された座標変換規則に従い仮想座標系での指示位置座標に変換するように構成することができる。
【００２８】
上記構成によれば、複数の座標変換規則を記憶することができるため、状況に合わせて座標変換規則を選択し、選択された座標変換規則に従い仮想座標系での指示位置座標に変換することができる。
【００２９】
座標変換規則記憶手段には、複数のユーザーにそれぞれ対応した座標変換規則が記憶されてなり、
座標変換規則選択手段は、入力装置のユーザーを特定するユーザー特定手段を有し、特定されたユーザーに対応する座標変換規則を選択するものとして構成することができる。
【００３０】
上記構成によれば、ユーザーによって入力装置を操作する姿勢や操作癖等が異なるため、ユーザーごとに座標変換規則を作成して記憶することができ、ユーザーは、自分用の座標変換規則を利用することができる。
【００３１】
ポインティングデバイスが車両上にて複数の座席から操作可能な位置に設けられてなり、
座標変換規則記憶手段には、複数の座席にそれぞれ対応した座標変換規則が記憶されてなり、
座標変換規則選択手段は、ポインティングデバイスが操作される座標を特定する座席特定手段を有し、特定された座席に対応する座席変換規則を選択するものとして構成することができる。
【００３２】
例えば、入力装置を運転席から操作する場合と助手席から操作する場合では、ユーザーの姿勢等が異なる。このため、座席に対応した座標変換規則が記憶されていることにより、的確な座標変換を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、一実施形態に係る入力装置１の電気的ブロック図の概略を示す図である。入力装置１は、車両に搭載された表示装置６の画面に対応した位置を指定するポインティングデバイスとして構成された、車両のインストルメントパネル等に取り付けられたハプティックデバイス（触覚装置）２と、これを制御するコントローラ１０と、を備える。ハプティックデバイス２は、ユーザーにより操作されるトラックボール部（操作部）２１を有しており、コントローラ１０は、操作されている方向に抗する操作反力をトラックボール部２１に付加するようモータ３１，３２を制御する。以下、各々の詳細について説明する。
【００３４】
まず、ハプティックデバイス２について説明する。ハプティックデバイス２は、筐体２８がトラックボール部２１の操作面２１ａを露出させた状態でこれを保持している。図２は、ハプティックデバイス２の外観の概略を示す図である。ハプティックデバイス２は、表示装置６の画面に対応した位置を指示するためのトラックボール部２１の他に、その位置に対応付けられた操作を選択するための決定スイッチ２０１と、元の画面に戻すための戻りスイッチ２０２とを外面に有している。
【００３５】
トラックボール部２１は、球面状の操作面２１ａを有しており、その裏側からは支柱２４が延出し、収納部２７に差し込まれている。支柱２４の途中には球状部２２が形成され、収納部２７に設けられている軸受２３でこれを支持することにより、支柱２４は収納部２７に対して揺動自在に支承されている。
【００３６】
このように構成されることで、トラックボール部２１は、ユーザーが接触する接触面である操作面２１ａに沿った方向に可動とされており、ユーザーが自身の手（指先）とトラックボール部２１との摩擦力を利用して操作を行うタッチ操作式とされている。
【００３７】
また、トラックボール部２１は、操作面２１ａに沿った半球状の可動域とされ、その範囲内で自在に動かすことができる。すなわち、ユーザーは、自身の手（指先）が操作面２１ａに接触した箇所から、その接触面の面内方向のいずれの方向（３６０度）にも動かすことができる（可動域の端部を除く）。
【００３８】
トラックボール部２１の操作面２１ａは、軸受２３に指示されている球状部２２を中心とする球面とされている。また、操作面２１ａの中央部には、ユーザーに中心位置を知らせるための突起部２９が設けられている。
【００３９】
収納部２７には、トラックボール部２１が操作されている方向（操作方向）を検出するオプティカルイメージセンサ（操作入力変位検出部）４１が設置されている。オプティカルイメージセンサ４１は、図示しない光源とともに収納部２７内の底面に実装されている。他方、トラックボール部２１から延出する支柱２４の下端には、軸受２３に支持されている球状部２２を中心とする球面状の端面２５ａを有する下端部２５が設けられており、この端面２５ａには、所定の検出パターンが形成されている。
【００４０】
操作方向の検出には、光源から光を照射し、下端部２５の端面２５ａに形成された検出パターンの像を導光管２６を介してオプティカルイメージセンサ４１に導くことにより、支柱２４の揺動方向と揺動量（揺動角度）、すなわちＸ−Ｙ直交座標におけるトラックボール部２１の操作量を検出することができるようになっている。オプティカルイメージセンサ４１により検出された位置検出信号は、コントローラ１０に対してフィードバックされる。なお、操作方向検出手段としては、直交するＸ軸，Ｙ軸にそれぞれ設けられたフォトエンコーダ等を適用することもできる。
【００４１】
ポインティングデバイスであるハプティックデバイス２の操作部であるトラックボール部２１は、二次元操作自由度を有するものであり、操作入力変位検出部であるオプティカルイメージセンサ４１は、当該操作部による二次元操作入力変位を検出するものである。
【００４２】
収納部２７には、トラックボール部２１に対して操作が許容される方向に沿って力を付加することが可能なアクチュエータとしてのモータ３１，３２も設置されている。モータ３１，３２は、直交するＸ軸，Ｙ軸に対してそれぞれ設けられており、支柱２４と図示しないシャフトを介して接続され、その回転運動を軸線方向に沿った直線運動に変換して支柱２４に伝えることで、トラックボール部２１に対して力を与える。このモータ３１，３２は、コントローラ１０からの駆動信号に基づき、トラックボール部２１に対して操作方向に抗する操作反力を付加するように動作する。
【００４３】
次にコントローラ１０について説明する。コントローラ１０は、ハプティックデバイス２の制御を司るコントローラＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００を備える。コントローラＥＣＵ１００は、ＣＰＵ１０１，ＲＯＭ１０２，ＲＡＭ１０３，入力ポート１０９，出力ポート１０８がバス１０５を介して接続されたマイクロプロセッサからなる。また、車内ネットワークを構築するシリアル通信バス９とコントローラＥＣＵ１００内部のバス１０５とは、シリアル通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０６を介して接続されている。ＲＯＭ１０２は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム及びそれに必要なデータを記憶している。具体的には、座標変換規則を作成するための座標変換規則作成プログラム１０２ａ、座標変換規則に基づいて座標を変換するための座標変換プログラム１０２ｂを記憶する。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１がプログラムを実行する際に作業領域として利用される。さらに、座標変換規則作成プログラム１０２ａによって作成された座標変換規則を記憶する記憶部１０４が備えられている。
【００４４】
また、コントローラ１０は、オプティカルイメージセンサ４１からフィードバックされる位置検出信号をディジタル変換して入力ポート１０９に入力するＡ／Ｄ変換回路４５も備える。また、コントローラ１０は、オプティカルイメージセンサ４１からフィードバックされた位置検出信号を基にコントローラＥＣＵ１００で演算され、出力ポート１０８から出力された制御信号に基づいてハプティックデバイス２に内蔵されたモータ３１，３２を駆動するドライバ回路３５も備える。
【００４５】
コントローラ１０は、オプティカルイメージセンサ４１からフィードバックされる位置検出信号によってトラックボール部２１が操作されている方向を検知すると、その操作方向に抗する操作反力を付加するようにモータ３１，３２を駆動する。
【００４６】
シリアル通信バス９には、車両のインストルメントパネル６１に配された表示装置６が接続されており、コントローラ１０は、オプティカルイメージセンサ４１からフィードバックされる位置検出信号や決定スイッチ２０１の押下検出信号を表示装置６へ送信する。表示装置６は、位置検出信号や押下検出信号を受信すると、トラックボール部２１の操作方向に対応付けて画面に表示されている各種操作を実行するための処理を行う。このように、入力装置１は、表示装置６の画面に対応した位置を指定するポインティングデバイスとして機能する。
【００４７】
以上のように、ユーザーがハプティックデバイス２を操作することによる位置指示は、コントローラＥＣＵ１００にて処理され、表示装置６の画面上にてその指示位置が表示される。ユーザーがハプティックデバイス２を操作した場合に、ユーザーの操作癖等により、ユーザーが思っている方向と表示装置６における基準座標系での方向とにずれを生じることがあるが、コントローラＥＣＵ１００は、後述するようにマスター軌跡とテスト操作軌跡情報とを比較して、ずれを修正する方向で座標変換規則を作成するものである。そして、ユーザーがハプティックデバイス２を用いて入力する指示位置座標をユーザーが体感認識する仮想座標系での指示位置座標に変換して、表示装置６に表示位置を出力する。したがって、コントローラＥＣＵ１００（以下、制御部ともいう）は、基準座標系指示位置認識手段、実操作パターン操作軌跡情報取得手段、座標変換規則決定手段、指示位置座標変換手段、画面指示位置設定手段を構成する。
【００４８】
図２にハプティックデバイス２をユーザーが操作する様子を示す。ユーザーは、ハプティックデバイス２の操作面２１ａに手を添えて前後、左右等にトラックボール部２１を操作することができる。トラックボール部２１は二次元操作自由度を有する。これにより、表示装置６の画面上での位置指示及び位置選択を行うことができる。
【００４９】
図３に本発明の入力装置１の設置例を示す。入力装置１は、車両のインストルメントパネル６１の前面に備えられたナビゲーション装置６２の入力装置として、ナビゲーション装置６２の近傍に備えられており、入力装置１のハプティックデバイス２は、運転席及び助手席から操作可能となっている。ただし、運転席側からは、左手側に、助手席からは右手側に設けられており、ユーザーの操作姿勢は対称となるため、それぞれの席ごと（又はそれぞれのユーザーごと）に座標を変換するための座標変換規則を生成して記憶部１０４に記憶しており、その座標変換規則に基づいて入力を変換して表示するように構成されている。
【００５０】
このような入力装置１のハプティックデバイス２を操作することにより、図４に示すように、ナビゲーション装置６２の表示装置６の画面上で位置指示を行うことができる。つまり、図５のように画面上に表示された選択部６３を選択して所望の動作を行わせることができるものである。このとき、ユーザーのハプティックデバイス２の操作による位置指示は、座標変換規則に従って変換された位置として画面上に表示される。したがって、ユーザーの入力する位置指示が表示装置６上の位置とずれを生じていても、座標変換規則に従った位置として表示されるため、ユーザーの想定する位置として表示されるものである。
【００５１】
図５に入力装置１の機能ブロック図を示す。入力装置１は、座標変換ルール（座標変換規則）を作成するためのテスト操作モードと、座標変換ルールに従い、ユーザーの入力する指示位置座標を変換して表示する通常操作モードとに分けられる。
【００５２】
テスト操作モードにおいては、マスター軌跡情報記憶部５６（記憶部１０４に対応）に記憶されたマスター軌跡情報を出力部５７（表示装置６又は音声出力部７に対応）に出力してユーザーに対してテスト操作軌跡の入力を促す。そして、ユーザーがハプティックデバイス２を操作することによる実操作軌跡情報とマスター軌跡情報とが、座標変換ルール作成部５５（制御部、つまりコントローラＥＣＵ１００に対応）に入力され、座標変換ルールが作成される。作成された座標変換ルールは、座標変換ルール記憶部５３（記憶部１０４に対応）に記憶される。
【００５３】
通常操作モードにおいては、ユーザーがハプティックデバイス２を操作することによる基準座標系の座標データが座標変換部５２に入力される。座標変換部５２は、座標変換ルール記憶部５３に記憶された座標変換規則である座標変換ルール（複数の座標変換ルールが記憶されており、操作しているユーザーに対応する座標変換ルールを用いる）によって、基準座標系の座標データを仮想座標データに変換して、表示処理部５４に送信する。表示処理部５４は、表示装置６に構成されており、ユーザーの入力する指示位置座標を変換することにより、ユーザーの操作癖等によるずれを修正しユーザーの想定している位置として画面上での位置指示及び位置選択を行うことができる。
【００５４】
図６を用いて、ハプティックデバイス２による車載機器（ナビゲーション装置６２）の操作処理を説明する。まず、車載機器の電源がオンとされると、制御部（コントローラＥＣＵ）１００は、座標変換ルールの作成が必要であるかを判断する（Ｓ１）。座標変換ルールが既に作成されており、新たな作成の必要がない場合（Ｓ１：ＮＯ）には、Ｓ３に進む。座標変換ルールの作成が必要であれば（Ｓ１：ＹＥＳ）、制御部１００は、座標変換ルール作成をユーザーに対し報知し座標変換ルール作成処理を行う（Ｓ２）。又は、図１４（ａ）に示すように、表示装置６の画面上に選択画面を表示し、ユーザーがハプティックデバイス２を操作して、新たな座標変換ルール作成を選択できるように構成しておくこともできる。
【００５５】
図７を用いて、Ｓ２における座標変換ルール作成処理について説明する。座標変換ルール作成部５５は、マスター軌跡情報記憶部５６にマスター軌跡情報を指示する（Ｓ１１）。座標変換ルール作成部５５が、マスター軌跡情報記憶部５６にマスター軌跡情報を指示することにより、マスター軌跡情報記憶部５６からマスター軌跡情報が出力部５７に出力される（Ｓ１２）。つまり、マスター軌跡に沿うテスト操作軌跡の入力をユーザー（操作者）に促す指示出力を行なう。
【００５６】
マスター軌跡としては、基準座標上で互いに交差する第一基準線分と第二基準線分とを一義的に決定可能な形状に定められたものを使用することができる。具体的には、図８に示すように、第一基準線分及び第二基準線分が互いに直交する基準十字図形を使用することができる。第一基準線分及び第二基準線分が各々交点にて第一セグメントと第二セグメントとに二分されている。なお、基準十字図形の第一基準線分の両端点及び第二基準線分の両端点は、ハプティックデバイス２のトラックボール部２１の前後、左右方向の両端点に対応する。
【００５７】
マスター軌跡の出力は、例えば、音声出力部７によって、「ノブを上下に数回その度左右に数回操作してください」と音声出力される。または、図８に示すようなマスター軌跡を表示装置６の画面上に表示するようにしてもよい。つまり、基準座標系でのマスター軌跡の画像を表示装置６の画面上に表示出力するようにしてもよい。ただし、ユーザーの操作癖から座標変換ルールを作成するため、マスター軌跡を表示した場合は、ユーザーが表示をトレースすることを防ぐために、ユーザーが操作する前に、表示を消去するようにする。
【００５８】
ユーザーによるハプティックデバイス２からの入力は、座標変換ルール作成部５５に入力され、マスター軌跡を想定しつつ描いたテスト操作軌跡の実操作軌跡情報として記録する（Ｓ１３）。テスト操作軌跡の入力操作が完了すれば（Ｓ１４：ＹＥＳ）、座標変換ルール作成部５５は、ユーザーによるハプティックデバイス２からのテスト操作軌跡の記録を停止する（Ｓ１５）。
【００５９】
座標変換ルール作成部５５は、座標変換ルール算出処理を行う（Ｓ１６）。座標変換ルール算出処理について、図９を用いて説明する。座標変換ルール作成部５５は、ユーザーの操作による軌跡からＸ’軸とＹ’軸を算出する（Ｓ２１）。具体的には、座標変換ルール作成部５５は、図１０（ａ）に示されているようなユーザーの操作によるＸ’方向の軌跡から、所定の数の点をサンプリング点として抽出する。そして、図１０（ｂ）に示すように、最小二乗法により、そのサンプリング点からＸ’軸を算出する。つまり反復して入力された実操作軌跡情報に基づいて代表操作軌跡を決定している。同様にして、Ｙ’方向の軌跡からＹ’軸を算出する。次に座標変換ルール作成部５５は、Ｘ’軸とＹ’軸の交点を原点Ｏ’として算出する（Ｓ２２）。これにより参照十字図形が決定される。
【００６０】
座標変換ルール作成部５５は、原点Ｏ’が原点Ｏに重なるように、参照十字図形を平行移動させ、平行移動量Ｔを記憶する（Ｓ２３）。次に、座標変換ルール作成部５５は、図１０（ｃ）に示すように、参照十字図形のＸ’軸とＹ’軸とが基準十字図形のＸ軸とＹ軸に一致するように、座標系を回転させ、その回転量Ｒを記憶する（Ｓ２４）。
【００６１】
続いて座標変換ルール作成部５５は、Ｘ’軸上の最大点ｘ１’がＸ軸上の最大点ｘ１に一致するように原点からの距離を拡大するＸ方向正領域拡大定数Ｍｘ１を求める。Ｍｘ１は、ｘ１／ｘ１’によって求められる。同様にして、座標変換ルール作成部は、Ｘ’軸上の最小点ｘ２’がＸ軸上の最小点ｘ２に一致するように原点からの距離を拡大するＸ方向負領域拡大定数Ｍｘ２を求める。Ｍｘ２は、ｘ２／ｘ２’によって求められる。
【００６２】
座標変換ルール作成部５５は、Ｘ方向正領域拡大定数Ｍｘ１、Ｘ方向負領域拡大定数Ｍｘ２と同様にして、Ｙ方向正領域拡大定数Ｍｙ１、Ｙ方向負領域拡大定数Ｍｙ２を求める（Ｓ２５）。座標変換ルール作成部５５は、拡大定数Ｍｘ１、Ｍｘ２、Ｍｙ１、Ｍｙ２を座標変換ルール記憶部５３に記憶する。
【００６３】
つまり、座標変換ルール作成部５５は、参照十字図形の交点を基準十字図形の交点に重ね合わせるための平行移動規則を決定し、次いで参照十字図形と基準十字図形との対応する線分同士を回転移動により重ね合わせる回転移動規則を決定し、その後、各対応セグメント同士を、交点を移動させずに該交点と反対側のセグメント端点同士を一致させる形で拡大・縮小規則を決定している。
【００６４】
言い換えると、座標変換ルール作成部５５は、第一基準線分（Ｘ軸）及び第一参照線分（Ｘ’軸）と第二基準線分（Ｙ軸）及び第二参照線分（Ｙ’軸）とを、それぞれ基準平面上で回転、平行移動及び拡大・縮小により重ね合わせるための一次変換規則を算出している。これは、表示装置６の画面における水平方向の中央に定められた垂直基準線と、垂直方向の中央に定められた水平基準線とに一致するように定められている。また第一基準線分（Ｘ軸）及び第二基準線分（Ｙ軸）が各々交点にて第一セグメント（正領域）と第二セグメント（負領域）とに二分され、第一参照線分（Ｘ’軸）及び第二参照線分（Ｙ’軸）も各々交点にて第一セグメント（正領域）と第二セグメント（負領域）とに二分されて、拡大・縮小の規則を、第一基準線分及び第一参照線分と第二基準線分及び第二参照線分とのそれぞれについて、各対応セグメントにて独立に決定している。座標変換ルール作成部５５は、線分取得手段、一次変換規則決定手段を構成する。
【００６５】
次に、通常操作モードにおける座標変換について説明する。図６に戻って、Ｓ３において、ユーザーによって自分用の座標変換ルールが選択されると（図１４参照）、座標変換部５２は、座標変換ルール記憶部５３に記憶された該当する座標変換ルールを取得する。ユーザーが、通常操作モード時に、ハプティックデバイス２を操作して、車載機器の表示画面上における位置指示部を移動させると、座標変換部５２は、その指示位置を取得する（Ｓ４）。ハプティックデバイス２の操作による軌跡を描く各座標点は、座標変換部５２において、基準座標系における座標からユーザーの体感認識する仮想座標系での指示位置となるように変換される（Ｓ５）。
【００６６】
具体的には、座標変換部５２は、座標変換ルール記憶部５３から座標変換ルールを呼び出し、ユーザーから入力された軌跡の各点について座標変換する。例えば、図１１（ａ）に示すようなｘ座標とｙ座標が共に正の領域（第一象限）に存在する点（Ａ１，Ｂ１）については、平行移動Ｔと回転Ｒを施され、図１１（ｂ）に示す位置へ移動される。次に点（Ａ１，Ｂ１）に対して、Ａ１にＸ方向正領域拡大定数Ｍｘ１、Ｂ１にＹ方向正領域拡大定数Ｍｙ１を乗じて、表示装置６における変換座標が図１１（ｃ）に示す位置として算出される。そして、その変換座標を表示装置６において表示し（Ｓ６）、ユーザーがハプティックデバイス２を操作している間は、Ｓ４〜Ｓ７を繰り返し、各点を変換して表示する。
【００６７】
例えば、図１１（ａ）に示すようなｘ座標とｙ座標が共に負の領域（第三象限）に存在する点（Ａ２，Ｂ２）についても、前述と同様に、平行移動、回転、拡大（Ｘ方向負領域拡大定数Ｍｘ２とＹ方向負領域拡大定数Ｍｙ２が乗じられる）が行われ、図１１（ｃ）に示す位置として表示装置６における変換座標が算出され、表示装置６において表示される。
【００６８】
座標変換ルール記憶部５３には、複数のユーザーに対応した複数の座標変換ルールを記憶することができる。座標変換ルール作成部５５（座標変換規則決定手段）が決定した複数の座標変換規則を記憶する座標変換ルール記憶部５３（座標変換規則記憶手段）と、記憶された複数の座標変換規則のいずれかを選択する座標変換規則選択手段とを備えている。座標変換規則の選択は、ユーザーがハプティックデバイス２を操作することにより、表示装置６の画面上で対応する座標変換規則を選択することで行われる。例えば、図１２（ａ）に示すような参照十字図形が決定された場合には、平行移動、拡大により図１２（ｂ）のように変換され、さらに拡大されて図１２（ｃ）にように変換される。このような座標変換ルールに従って変換される点（Ａ３，Ｂ３）を例として示した。ユーザーは、自分の座標変換ルールを作成して保存しておくことができ、入力装置１を使用時に、自分の座標変換ルールを選択する。指示位置座標変換手段は、基準座標系での指示位置座標を、選択された座標変換規則に従い仮想座標系での指示位置座標に変換する。
【００６９】
さらにハプティックデバイス２は、複数の座席から操作可能な位置に設けられており（図３参照）、座標変換ルール記憶部５３（座標変換規則記憶手段）には、複数の座席にそれぞれ対応した座標変換規則が記憶されている。例えば、図１３（ａ）に示すような助手席のユーザーの参照十字図形が決定された場合には、点（Ａ４，Ｂ４）は、図１３（ｂ）、図１３（ｃ）に示すように変換されることになる。ハプティックデバイス２が操作される座標を特定する座席特定手段を有し、特定された座席に対応する座席変換規則を選択するように構成することもできる。これは、例えば図１４（ｂ）に示すように、座標変換規則の選択を、ユーザーがハプティックデバイス２を操作することにより、表示装置６の画面上で対応する座標変換規則を選択することで行うように構成することができる。
【００７０】
或いは、図１５に示すように、ハプティックデバイス２の運転席側と助手席側とに赤外線センサ６５を設け、赤外線センサ６５により、運転席側のユーザーによる操作か助手席側のユーザーによる操作かを判定するように構成してもよい。
【００７１】
図７のＳ１２においてマスター軌跡情報記憶部５６から、十字以外のマスター軌跡情報が出力される場合について、図１６を用いて説明する。マスター軌跡情報としては、円又は楕円を使用することもできる。この場合は、座標変換ルール作成部５５から、マスター軌跡情報記憶部５６へマスター軌跡情報を指示すると、マスター軌跡情報として円（又は楕円）が出力部５７に出力される。このとき、例えば、音声により、「ノブで数回円を描いてください」と音声出力される。または、図１６（ａ）に示すように、円のマスター軌跡を表示するようにしてもよい。ただし、ユーザーの操作癖から座標変換ルールを作成するため、マスター軌跡を表示した場合は、ユーザーがトレースしないように構成する。
【００７２】
図１６（ｂ）に示すように、ユーザーによってハプティックデバイス２から入力された軌跡は、座標変換ルール作成部５５に入力され、実操作軌跡情報として記録される。そして図１６（ｃ）に示すように、ユーザーの癖から楕円形に描かれた軌跡として近似し、その長軸と短軸を決定する。座標変換ルール作成部は、長軸と短軸を前述の参照十字図形のＸ’軸とＹ’軸とみなして、同様の平行移動、回転、拡大を行って、平行移動量Ｔ、回転量Ｒ、拡大定数Ｍｘ１、Ｍｘ２、Ｍｙ１、Ｍｙ２を座標変換ルール記憶部５６に記憶する。
【００７３】
なお上記実施例において、位置指示が２次元座標系の場合を説明したが、位置指示が１次元座標系であっても同様の変換を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】入力装置の電気的ブロック図。
【図２】ハプティックデバイスの操作を示す図。
【図３】入力装置の設置例を示す図。
【図４】表示装置における位置指示を示す図。
【図５】入力装置の機能ブロック図。
【図６】車載機器の操作処理を示すフローチャート。
【図７】座標変換ルール作成処理を示すフローチャート。
【図８】マスター軌跡を示す図。
【図９】座標変換ルール算出処理を示すフローチャート。
【図１０】座標変換ルールを示す図。
【図１１】座標変換について説明する図。
【図１２】他のユーザーの座標変換を説明する図。
【図１３】助手席のユーザーの座標変換を説明する図。
【図１４】座標変換ルール選択の表示例。
【図１５】赤外線センサを備える入力装置の例を示す図。
【図１６】円をマスター軌跡とした場合を説明する図。
【符号の説明】
【００７５】
１    入力装置
２    ハプティックデバイス（触覚装置）
６    表示装置
１０    コントローラ
２１    トラックボール部
２１ａ  操作面
２５    下端部
２８    筐体
４１    オプティカルイメージセンサ
５２    座標変換部
５３    座標変換ルール記憶部
５４    表示処理部
５５    座標変換ルール作成部
５６    マスター軌跡情報記憶部
５７    出力部
６１    インストルメントパネル
６２    ナビゲーション装置
６５    赤外線センサ
１００  コントローラＥＣＵ
１０１  ＣＰＵ
１０２  ＲＯＭ
１０３  ＲＡＭ
１０４  記憶部
【図１】
0004548614.tif 000002
【図２】
0004548614.tif 000003
【図３】
0004548614.tif 000004
【図４】
0004548614.tif 000005
【図５】
0004548614.tif 000006
【図６】
0004548614.tif 000007
【図７】
0004548614.tif 000008
【図８】
0004548614.tif 000009
【図９】
0004548614.tif 000010
【図１０】
0004548614.tif 000011
【図１１】
0004548614.tif 000012
【図１２】
0004548614.tif 000013
【図１３】
0004548614.tif 000014
【図１４】
0004548614.tif 000015
【図１５】
0004548614.tif 000016
【図１６】
0004548614.tif 000017