(57)【要約】【課題】各種振動が車両に入力される場合であっても良好な操作性を確保すること。【解決手段】本発明による車両用入力装置は、移動操作されることにより位置情報を入力できる可動操作部材４４と、可動操作部材の移動操作に対して物理的な反力を発生できる反力発生機構５０と、操作ボタンを表すボタン表示Ｆ１〜Ｆ１１を表示した画面上で、前記位置情報に基づいてボタン表示に対するポインタＰ又はカーソルＣの相対的な位置を変化させる表示制御手段７８と、ボタン表示の位置にポインタＰ又はカーソルＣが引き込まれるような引き込み力が、前記可動操作部材に作用するように、前記反力発生機構を制御する反力制御手段７２Ａ〜７２Ｄと、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2007302213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動操作されることにより位置情報を入力できる可動操作部材と、
可動操作部材の移動操作に対して物理的な反力を発生できる反力発生機構と、
操作ボタンを表すボタン表示を表示した画面上で、前記入力される位置情報に基づいてボタン表示に対するポインタ又はカーソルの相対的な位置を変化させる表示制御手段と、
ボタン表示の位置にポインタ又はカーソルが引き込まれるような引き込み力が、前記可動操作部材に作用するように、前記反力発生機構を制御する反力制御手段と、を備えることを特徴とする、車両用入力装置。
【請求項２】
前記表示装置が複数のボタンに対応して複数のボタン表示を表示する請求項１に記載の車両用入力装置において、
ポインタ又はカーソルの移動先のボタン表示を予測する移動先予測手段を備え、
前記反力制御手段は、前記移動先予測手段の予測結果に基づいて、移動先のボタン表示以外のボタン表示に対する引き込み力が小さく又はゼロにする、請求項１に記載の車両用入力装置。
【請求項３】
前記移動先予測手段は、カメラで撮影したユーザの顔部の画像に基づいて画像認識されるユーザの視線、及び、ポインタ移動手段に対するユーザの操作態様、のうちの少なくとも何れか一方に基づいて、ポインタ又はカーソルの移動先のボタン表示を予測する、請求項１又は２に記載の車両用入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポインタ又はカーソルの位置を所望のボタン表示の位置に合わせて各種操作を行う車両用入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両内に設けた複数の被制御機器と、操作可能なジョイスティックを有し、その操作に応じた指令信号を出力するジョイスティック操作スイッチと、このジョイスティック操作スイッチの操作を案内するための表示を行う表示手段と、上記複数の被制御機器のいずれかを選択するための案内画面を上記表示手段に表示させ、上記ジョイスティック操作スイッチからの指令信号に基づき、上記複数の被制御機器のいずれかを選択後、選択された被制御機器を制御するための案内画面を上記表示手段に表示させ、上記ジョイスティック操作スイッチからの指令信号に基づき、上記選択された被制御機器を制御する制御手段を備えた車載用リモートコントロール装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０５−２２１２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の従来技術のように、表示装置上のポインタ又はカーソルの位置を所望のボタン表示の位置に合わせて各種操作を行う車両用入力装置においては、車両に入力される各種振動に起因して、ポインタ又はカーソルの位置をボタン表示に合わせるのが困難であり、操作性が良好でないという問題点がある。
【０００４】
そこで、本発明は、各種振動が車両に入力される場合であっても良好な操作性を確保することができる車両用入力装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、第１の発明に係る車両用入力装置は、移動操作されることにより位置情報を入力できる可動操作部材と、
可動操作部材の移動操作に対して物理的な反力を発生できる反力発生機構と、
操作ボタンを表すボタン表示を表示した画面上で、前記入力される位置情報に基づいてボタン表示に対するポインタ又はカーソルの相対的な位置を変化させる表示制御手段と、
ボタン表示の位置にポインタ又はカーソルが引き込まれるような引き込み力が、前記可動操作部材に作用するように、前記反力発生機構を制御する反力制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明に係る車両用入力装置において、
前記表示装置が複数のボタンに対応して複数のボタン表示を表示する場合において、
ポインタ又はカーソルの移動先のボタン表示を予測する移動先予測手段を備え、
前記反力制御手段は、前記移動先予測手段の予測結果に基づいて、移動先のボタン表示以外のボタン表示に対する引き込み力が小さく又はゼロにすることを特徴とする。これにより、一のボタン表示から目標のボタン表示にポインタ又はカーソルを移動させたいときに、目標のボタン表示以外のボタン表示からの引き込み力により、当該移動操作が阻害されるのを防止することができる。尚、引き込み力を小さく又はゼロにするボタン表示は、経路周辺のボタン表示だけであってもよい。
【０００７】
第３の発明は、第１又は２の発明に係る車両用入力装置において、
前記移動先予測手段は、カメラで撮影したユーザの顔部の画像に基づいて画像認識されるユーザの視線、及び、ポインタ移動手段に対するユーザの操作態様、のうちの少なくとも何れか一方に基づいて、ポインタ又はカーソルの移動先のボタン表示を予測することを特徴とする。これにより、ユーザの意図するポインタ又はカーソルの移動先のボタン表示を精度良く予測することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、各種振動が車両に入力される場合であっても良好な操作性を確保することができる車両用入力装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を幾つかの実施例に分けて行う。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明による実施例１に係る車両用入力装置１０Ａの主要構成を概念的に示す図である。図１に示すように、本実施例の車両用入力装置１０Ａは、反力操作デバイス４０、ディスプレイ１４、及び、処理装置７０Ａを備える。
【００１１】
反力操作デバイス４０及びディスプレイ１４は、車室内の物理的に離れた位置に別々に配置される。反力操作デバイス４０及びディスプレイ１４は、図１に示すように、例えばマイクロコンピューターからなる処理装置７０Ａに接続される。反力操作デバイス４０及びディスプレイ１４は、無線通信回線を介して、処理装置７０Ａに接続されてもよい。処理装置７０Ａには、例えばオーディオ機器やナビゲーション装置、エアコン等、反力操作デバイス４０により操作される車載機器１６が接続される。
【００１２】
ディスプレイ１４は、液晶ディスプレイ等で構成され、ユーザが見やすい位置、好ましくは、運転者が運転中の視野を大きく変えることなく見ることができるような位置に配置される。例えば、ディスプレイ１４は、インストルメントパネル上面の中央部に配置されてよいし、また、メーター内に配置されてもよい。
【００１３】
反力操作デバイス４０は、ユーザが操作しやすい位置、好ましくは、運転者が手を伸ばすだけで操作できるような位置に配置される。例えば、反力操作デバイス４０は、センターコンソール部に配置されてよいし、また、インストルメントパネルに配置されてもよい。
【００１４】
図２は、反力操作デバイス４０の主要構成の一例を概略図である。図２に示す反力操作デバイス４０は、ジョイスティック型のデバイスであり、本体ケース４２と、ユーザ（操作者）により把持される可動操作部材４４を備える。可動操作部材４４は、本体ケース４２に対して前後左右及び斜めの２次元領域内で移動操作可能（揺動可能）に構成される。可動操作部材４４の動き（移動操作）は、回転角センサ（ロータリーエンコーダー）４６Ｘ、４６Ｙ（図４参照）等で検出され、位置入力信号として処理装置７０Ａに入力される。可動操作部材４４は、スティック状の部材からなり、その頂部に操作スイッチ４５を有する。操作スイッチ４５は、例えば可動操作部材４４を把持した手の親指により押して操作されるのに好適なものであってよい。操作スイッチ４５に対する操作は、例えば電気的又は光学的に検出され、操作信号として処理装置７０Ａに入力される。
【００１５】
反力操作デバイス４０は、可動操作部材４４の移動操作に対して物理的な反力を発生できる反力発生機構５０を備える。
【００１６】
図３は、反力発生機構５０の一例を示す概略図である。図３では、反力発生機構５０の基本原理の一例を示すため、本体ケース４２内部の構造を上面視により概略的に示している。また、以下では、説明の都合上、Ｘ軸方向が車両左右方向に対応し、Ｙ軸方向が車両前後方向に対応するものとする。
【００１７】
反力発生機構５０は、図３に示すように、Ｘ軸まわりの回転反力を付与する正逆回転可能な第１モータ５４と、Ｙ軸まわりの回転反力を付与する正逆回転可能な第２モータ５２とを備える。第１モータ５４及び第２モータ５２は、本体ケース４２に対して例えばボルト等により固定される。
【００１８】
第１モータ５４の出力軸には、ギア機構５５、５９を介して、Ｘ軸部材４５が接続される。Ｘ軸部材４５は、本体ケース４２に対してＸ軸まわりに回転可能に例えばベアリングを介して支持される。Ｘ軸部材４５には、回転フレーム４６が固定支持される。Ｘ軸部材４５は、可動操作部材４４に直接的には接続されない。また、回転フレーム４６は、本体ケース４２に直接的には接続されない。
【００１９】
Ｙ軸部材４７は、回転フレーム４６に対してＹ軸まわりに回転可能に例えばベアリングを介して支持される。Ｙ軸部材４７には、可動操作部材４４が固定支持される。これにより、回転フレーム４６には、可動操作部材４４がＹ軸部材４７を介してＹ軸まわり回転可能に支持される。即ち、回転フレーム４６は、可動操作部材４４をＹ軸まわり回転可能に支持する。Ｙ軸部材４７は、ギア機構５３、５８を介して、第２モータ５２の出力軸に接続される。
【００２０】
以上の構成の反力発生機構５０によれば、第１モータ５４が通電されて回転すると、ギア機構５５、５９を介して、回転フレーム４６が本体ケース４２に対してＸ軸まわりに回転する。このとき、可動操作部材４４は、回転フレーム４６に支持されているので、回転フレーム４６と共に本体ケース４２に対してＸ軸まわりに回転する。一方、第２モータ５２が通電されて回転すると、ギア機構５３、５８を介して、可動操作部材４４が回転フレーム４６に対してＹ軸まわりに回転する。即ち、可動操作部材４４が本体ケース４２に対してＹ軸まわりに回転する。このようにして、可動操作部材４４は、本体ケース４２に対してＸ軸まわり及びＹ軸まわり並びにその組み合わせにより、第１モータ５４及び第２モータ５２の駆動に伴って２次元的に移動可能となる。換言すると、可動操作部材４４には、第１モータ５４及び第２モータ５２に対する通電及びその際の駆動電圧を制御することで、Ｘ軸及びＹ軸からなる２次元平面の任意の方向に任意の反力を付与することができる。例えば、可動操作部材４４のＸ軸まわりの操作であって、可動操作部材４４の前方向の操作に対して反力を付与する場合、第１モータ５４を時計方向に回転させる。この場合、ユーザは、可動操作部材４４が前方向に動かし難い感覚を持つだろう。このときの反力は、第１モータ５４の駆動時のデューティを調整することで制御されてよい。同様に、可動操作部材４４のＸ軸まわりの操作であって、可動操作部材４４の後方向の操作に対して反力を付与する場合、第１モータ５４を反時計方向に回転させる。ここで、注意すべきことは、反力は、必ずしも正に限られず負の値もとりうる。例えば、可動操作部材４４の前方向の操作に対して負の反力を付与する場合、第１モータ５４を反時計方向に回転させればよい。この場合、ユーザは、可動操作部材４４が前方向に勝手に動くような（引き込まれるような）感覚を持つだろう。
【００２１】
本実施例では、後に詳説するように、可動操作部材４４の反力を適切に制御することで、可動操作部材４４の操作性を高めることを可能とする。尚、このような反力発生機構５０に対する反力制御は、処理装置７０Ａより実現され、その制御態様の詳細については後に説明する。
【００２２】
図４は、本実施例の車両用入力装置１０Ａにおける処理装置７０Ａを中心とした主要構成を示す機能ブロック図である。処理装置７０Ａは、反力制御部７２Ａと、反力マップ記憶部７３と、位置入力信号処理部７４と、操作信号処理部７６と、表示制御部７８を備える。
【００２３】
反力制御部７２Ａ及び位置入力信号処理部７４には、第１モータ５４の回転角を検出する回転角センサ４６Ｘ、及び、第２モータ５２の回転角を検出する回転角センサ４６Ｙが接続される。反力制御部７２Ａには、制御対象として、第１モータ５４及び第２モータ５２が接続される。表示制御部７８には、ディスプレイ１４の他、例えばオーディオ機器等、反力操作デバイス４０により操作される車載機器１６が接続される。尚、回転角センサ４６Ｘは、第１モータ５４の回転角に代えて、Ｘ軸部材４５の回転角を検出するものであってもよい。同様に、回転角センサ４６Ｙは、第２モータ５２の回転角Ｙに代えて、Ｙ軸部材４７の回転角を検出するものであってもよい。
【００２４】
以下、図５以降を参照して、処理装置７０Ａの各部７２、７３、７４、７６、７８について説明する。
【００２５】
操作信号処理部７６は、反力操作デバイス４０の操作スイッチ４５を操作した際に生成される操作信号を検出して、表示制御部７８に出力する。位置入力信号処理部７４は、回転角センサ４６Ｘ及び回転角センサ４６Ｙの双方の出力信号を処理して、可動操作部材４４の動き（ユーザによる移動操作態様）を検出する。
【００２６】
表示制御部７８は、操作信号処理部７６を介して入力される操作信号に応じて（反力操作デバイス４０から入力される操作信号）に応じて、各種車載機器１６（例えばナビゲーション装置）やディスプレイ１４のボタン表示画像の切り替え等を制御する。また、表示制御部７８は、位置入力信号処理部７４を介して入力される位置入力信号に応じて（反力操作デバイス４０から入力される位置情報に応じて）、ディスプレイ１４上でのポインタＰ及びカーソルＣの位置を変化させる。
【００２７】
図５は、ディスプレイ１４上で表示されるボタン表示画像の一例を示す図である。ディスプレイ１４上には、処理装置７０Ａによる制御下で、図５に示すように、反力操作デバイス４０に対するユーザの操作を支援するボタン表示画像が表示される。即ち、ボタン表示画像は、反力操作デバイス４０により操作される各ボタンを表す各ボタン表示Ｆ１〜Ｆ１１を含む。各ボタンには、それぞれのボタンに対する操作により実現される機能が割り当てられる。例えば、ボタン表示Ｆ１〜Ｆ１１で表されるボタンは、例えばオーディオ機器、エアコン、無線通信機能を含む各種音声機能システムを操作するためのボタンであってよい。例えばオーディオ機器の場合、ボタン表示Ｆ８〜Ｆ１１で表されるボタンは、例えば、所望の再生メディアを検索するためのシーク（ｓｅｅｋ）ボタン、再生出力を増加又は減少させるためのボタン、及び、モードボタンである。尚、ボタン表示Ｆ１〜Ｆ９は、当該ボタンにより実現される機能を表す図柄や文字（例えば、“メール”ボタン表示Ｆ３）を含んでよい。
【００２８】
ディスプレイ１４上には、図５に示すように、ボタン表示画像上に、ポインタＰ及びカーソルＣが重畳表示されている。ポインタＰは、ディスプレイ１４上における反力操作デバイス４０の仮想的な位置を指し示す役割をする。ポインタＰは、反力操作デバイス４０から入力される位置入力信号に基づいて、移動される。本例では、ポインタＰは、ユーザによる反力操作デバイス４０に対する２次元的な移動操作に連動して、ボタン表示画像上を２次元で移動される。即ち、ユーザは、反力操作デバイス４０を移動操作して、ポインタＰの位置を２次元的に自由に移動させることができる。
【００２９】
カーソルＣは、現在のポインタＰの位置で操作可能なボタンを指し示す役割をする。図５に示すカーソルＣは、ボタン表示Ｆ３に位置し、“メール”ボタンが反力操作デバイス４０により操作可能であることを示す。カーソルＣは、ポインタＰの動きに連動して動き、例えばポインタＰがボタン表示Ｆ４の位置まで移動されると、それに伴ってカーソルＣの位置がボタン表示Ｆ３からボタン表示Ｆ４に移動される。
【００３０】
例えば、図２に示す状態で、ユーザが反力操作デバイス４０の操作スイッチ４５を操作した場合には、それに応答して、表示制御部７８は、ディスプレイ１４上のボタン表示画像を、図２に示すものからメール専用のボタン表示画像（図示せず）へと切替える。ボタン表示画像には、メールのアドレスや送信指令等を入力するための同様のボタンを複数含んでよい。このように、ボタン表示画像は、多数用意されてよく、それぞれ、異なるボタン表示の配列を有してよい。
【００３１】
また、例えば、図２に示す状態で、ユーザが出力中の音楽の音量を下げたいと思うと、ポインタＰの位置（及びカーソルＣの位置）を、ボタン表示Ｆ１０へと移動させるべく、反力操作デバイス４０の可動操作部材４４を斜め右手前方向に移動させることになるだろう。その際に入力される位置入力信号に応答して、表示制御部７８は、ポインタＰ及びカーソルＣの位置を移動させる。ポインタＰがボタン表示Ｆ１０付近に移動されると、カーソルＣがボタン表示Ｆ１０の位置に来るので、ユーザは、現時点で反力操作デバイス４０の操作スイッチ４５を操作すれば、音楽の音量を下げることができることを理解する。この際、ユーザが反力操作デバイス４０の操作スイッチ４５を操作した場合には、表示制御部７８は、オーディオ装置に対して音量を下げるように指示を出力する。尚、表示制御部７８は、ユーザによる操作スイッチ４５の操作毎に、音量を一定幅ずつ下げていくこととしてよい。
【００３２】
反力マップ記憶部７３には、ボタン表示画像の各座標点にポインタＰが存在するときに反力操作デバイス４０の可動操作部材４４に発生させるべき反力を定義した反力マップが格納されている。反力マップは、ボタン表示画像毎に用意される。反力マップにおいて、ボタン表示画像の各座標点に対応して可動操作部材４４に発生させるべき反力は、図２に示したようなボタン表示Ｆ８〜Ｆ１１にポインタＰが引き込まれるように、その大きさ及び方向が定義される。これについて図６を参照して説明する。
【００３３】
図６は、反力マップにより定義されるボタン表示画像上における反力の分布態様を模式的に示す図である。可動操作部材４４に発生させるべき反力は、図６にて黒丸で示すように、仮想的に、各ボタン表示Ｆ８〜Ｆ１１に吸引力発生源（アトラクタ）を配置したときに各座標点に作用する吸引力に対応するものであってよい。即ち、吸引力発生源からあたかもポインタＰが吸引力を受けているかのような態様で、可動操作部材４４に反力を発生させる。
【００３４】
図７は、より視覚的に表現した反力の分布態様を示す図であり、図７（Ａ）は、２つのボタン表示に対する吸引力の作用態様を視覚的に示す平面図であり、図７（Ｂ）は、可動操作部材４４での反力の作用態様を視覚的に示す図である。
【００３５】
図７（Ａ）に示すように、各ボタン表示まわりには当該各ボタン表示を中心としてポインタＰを引き込む吸引力が分布されている。図７（Ａ）には、ポインタＰの位置が白丸で示されている。ここでは、このポインタＰの位置から図の左方向にポインタＰの位置を移動させる際（可動操作部材４４を左方向に移動させる際）に可動操作部材４４に発生する反力について説明する。
【００３６】
先ず、図７（Ａ）に示すポインタＰの位置では、可動操作部材４４には、第２モータ５２の作動により、ポインタＰがボタン表示Ｆ２の方向に引き込まれるような反力、即ち左方向の引き込まれる力が作用する。従って、この場合、ユーザによる操作時に可動操作部材４４が左方向に力を受け、ポインタＰのボタン表示Ｆ２（右側のボタン表示）への引き込みが実現される。尚、この際、ユーザが可動操作部材４４を右方向に動かさそうとすると、当該引き込み力を反力として受け、比較的大きな操作力が必要となる。
【００３７】
ポインタＰがボタン表示Ｆ２に引き込まれると、ポインタＰがボタン表示Ｆ２内に存在する限り、可動操作部材４４には反力が作用されない。即ち、可動操作部材４４は、カーソルＣの位置がボタン表示Ｆ２から変化しない範囲で、反力発生機構５０により発生する反力は最小値（例えばゼロ）にされる。尚、この場合でも、可動操作部材４４の機械的な支持構造により発生する機械的な反力は存在する。
【００３８】
更にユーザが可動操作部材４４を左に動かし、ポインタＰの位置がボタン表示Ｆ２の左側端部付近に来ると、可動操作部材４４にはボタン表示Ｆ２に引き込まれる力（右方向の力）が作用する。この引き込み力に抗してユーザが可動操作部材４４を左に動かし、ポインタＰの位置がボタン表示Ｆ２とボタン表示Ｆ１の間の中点を越えてボタン表示Ｆ１側に来ると、可動操作部材４４にはボタン表示Ｆ１に引き込まれる力（左方向の力）が作用する。これにより、ユーザは、当該引き込み力の作用により、可動操作部材４４の更なる左方向の移動操作が促進（補助）される。この引き込み力は、図７に示すように、ポインタＰの位置がボタン表示Ｆ１内に来ると、最小値に低減される。
【００３９】
このように本実施例によれば、ポインタＰの位置が、ボタン表示のある位置、即ち、ボタン表示に係るボタンの操作ができる位置まで引き込まれるように、可動操作部材４４に作用する反力が制御される。これにより、ユーザは、ポインタＰの位置とボタン表示の位置とを目視に頼って合わせる必要がなくなり（例えば微妙な位置ずれを補正する操作が不要となり）、可動操作部材４４の操作性が向上する。また、ユーザは、手を介して伝達される可動操作部材４４に対する反力を感じ取ることで、容易に（例えば、ディスプレイ１４上のボタン表示画像を見なくても）現在ボタン操作可能な位置にあることを把握することができる。また、ボタン表示に引き込まれるような力を増減させることで、可動操作部材４４の操作に節度感を与えることができる。
【００４０】
更に、本実施例によれば、上述の如く、一旦、ポインタＰの位置がボタン表示に引き込まれると、当該ボタン表示から脱出できないような引き込み力が作用するので、例えば車両の振動等により可動操作部材４４に比較的小さい非人為的な力が作用した場合であっても、カーソルＣの位置が当該ボタン表示から変化せず、当該ボタン表示に係るボタンの操作が可能な状態が維持される。これにより、例えば路面の凹凸等により操作者の手を介して振動が可動操作部材４４に伝わった場合でも、ポインタＰの位置がボタン表示の位置から容易には逸脱せず、操作者は通常通り入力操作を継続することができる。
【実施例２】
【００４１】
実施例２は、ポインタＰ（又はカーソルＣ）の移動先のボタン表示を予測する移動先予測部を有する点が、上述の実施例１と主に異なる。以下、上述の実施例１と同一の構成については同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【００４２】
図８は、本実施例の車両用入力装置１０Ｂにおける処理装置７０Ｂを中心とした主要構成を示す機能ブロック図である。処理装置７０Ｂは、反力制御部７２Ｂと、反力マップ記憶部７３と、位置入力信号処理部７４と、移動先予測部７５Ｂと、操作信号処理部７６と、表示制御部７８を備える。移動先予測部７５Ｂには、位置入力信号処理部７４が接続される。
【００４３】
移動先予測部７５Ｂは、位置入力信号処理部７４を介して入力される位置入力信号（反力操作デバイス４０から入力される位置情報）に基づいて、操作者が可動操作部材４４を移動操作する際の移動先のボタン表示を予測・推定する。例えば、移動先予測部７５Ｂは、可動操作部材４４の初動時の移動ベクトル（特に、現在の表示ボタンの領域内から脱出する際のポインタＰの移動ベクトル）を、当該初動時の位置入力信号に基づいて算出し、当該算出した移動ベクトルの始点を現在のボタン表示の位置（例えば中心位置）に置いたときに当該移動ベクトルの方向に存在するボタン表示を、移動先のボタン表示として推定してよい。移動先予測部７５Ｂは、推定した移動先のボタン表示を、反力制御部７２Ｂに通知する。尚、移動先予測部７５Ｂは、振動等の影響を排除するため、所定大きさ以上の移動ベクトルが算出された場合にのみ、移動先のボタン表示を推定することとしてよい。
【００４４】
図９は、本実施例の反力制御部７２Ｂにより実現される主要処理の流れを示すフローチャートである。
【００４５】
ステップ１００では、反力制御部７２Ｂは、移動先予測部７５Ｂによって移動先のボタン表示が予測されたか否かを判定する。即ち、操作者が意図するカーソルＣの移動先のボタン表示が予測されたか否かを判定する。移動先予測部７５Ｂによって移動先のボタン表示が予測されない場合には、ステップ１１０に進み、それ以外の場合には、ステップ１２０に進む。
【００４６】
ステップ１１０では、反力制御部７２Ｂは、通常の反力制御を行う。通常の反力制御とは、上述の実施例１と同様の反力制御態様であり、反力マップ記憶部７３からの反力マップ（各ボタン表示にアトラクタが存在する反力マップ）に基づいて、可動操作部材４４に作用させるべき反力を決定し、反力発生機構５０を介して当該反力を可動操作部材４４に作用させる（図６参照）。
【００４７】
ステップ１２０では、反力制御部７２Ｂは、移動先予測部７５Ｂによって予測された移動先のボタン表示へのポインタＰの移動（可動操作部材４４の移動操作）を容易化・支援するために、移動支援用反力制御を行う。具体的には、反力制御部７２Ｂは、予測された移動先のボタン表示以外のボタン表示（特にポインタＰの予測される経路周辺の他のボタン表示）に、ポインタＰが引き込まれないように反力制御する。例えば、反力制御部７２Ｂは、予測された移動先のボタン表示以外のボタン表示からの吸引力をゼロ又は極小値に変更し、予測された移動先のボタン表示からの吸引力が最も作用するように反力制御する。この移動支援用反力制御は、ポインタＰが何らかのボタン表示内に引き込まれるまで（ステップ１３０のＹＥＳ判定まで）、継続的に実行される。ここで、何らかのボタン表示とし、移動先のボタン表示としない理由は、必ずしも予測がユーザの意図に合致していない場合もあるからであり、その場合に、予測に係るボタン表示への移動支援用反力制御を継続することは有用でないからである。
【００４８】
図１０は、上記のステップ１２０において実行される移動支援用反力制御の説明図である。ここでは、図１０に示すように、現在、ポインタＰ及びカーソルＣの位置がボタン表示Ｆ１にあり、ユーザがボタン表示Ｆ１０へとポインタＰ及びカーソルＣの位置を移動させようとした場合を想定する。
【００４９】
この場合、反力制御部７２Ｂは、図１０にて黒丸により概念的に示すように、ボタン表示Ｆ１０にのみアトラクタ（吸引力発生源）を仮想的に設定して、その他のボタン表示（特に、経路周辺のボタン表示Ｆ２、Ｆ５、Ｆ６等）への引き込み力が作用しないように反力制御する。これにより、図１０にて実線で示すように、操作者は、即ち他のボタン表示への引き込み力を受けることなく、可動操作部材４４をスムーズに動かすことができる。これにより、ポインタＰが意図通りの直線的な経路で、ボタン表示Ｆ１０付近まで移動し、カーソルＣの位置をボタン表示Ｆ１０に移動させることができる。尚、この場合、ボタン表示Ｆ１０からの吸引力の作用範囲を広げ、比較的遠い位置からでもボタン表示Ｆ１０への引き込みが実現されるようにしてもよい。
【００５０】
一方、図１０とは対照的に、通常の反力制御時と同様に全てのボタン表示Ｆ１〜Ｆ１１に引き込み力を発生させる反力マップを用いる場合には、図１１に示すように、可動操作部材４４を動かしてポインタＰが、経路周辺のボタン表示Ｆ２、Ｆ５、Ｆ６等に近づくと、それらのボタン表示からの吸引力により可動操作部材４４に力が作用して、ポインタＰを所望のボタン表示Ｆ１０付近まで直線的に移動させることが困難である。例えば、図１１に実線にて示すように、経路途中でポインタＰがボタン表示Ｆ２に引き込まれてしまう場合もありうる。
【００５１】
このように、本実施例によれば、操作者が意図する移動先のボタン表示が予測された場合には、当該ボタン表示以外のボタン表示からの吸引力の作用が抑制ないし禁止されるので、操作者は、意図通りの動きで可動操作部材４４を操作でき（それに伴い意図通りの動きでポインタＰを移動させることができ）、可動操作部材４４の操作性が向上する。
【００５２】
尚、本実施例において、移動先予測部７５Ｂは、振動等の影響を排除するため、予め可動操作部材４４（又は本体ケース４２）の固有振動数を考慮して、位置入力信号に重畳されうる振動成分をフィルタリングしてもよい。
【実施例３】
【００５３】
実施例３は、上述の実施例２の改良例であり、ノイズキャンセル機能を有する点が上述の実施例２と主に異なる。以下、上述の実施例１、２と同一の構成については同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【００５４】
図１２は、本実施例の車両用入力装置１０Ｃにおける処理装置７０Ｃを中心とした主要構成を示す機能ブロック図である。処理装置７０Ｃは、反力制御部７２Ｃと、反力マップ記憶部７３と、位置入力信号処理部７４と、移動先予測部７５Ｃと、操作信号処理部７６と、ノイズ除去信号生成部７７と、表示制御部７８を備える。ノイズ除去信号生成部７７は、移動先予測部７５Ｃに位置入力信号処理部７４と共に接続される。
【００５５】
ノイズ除去信号生成部７７は、可動操作部材４４（又は本体ケース４２）に加わる振動と逆位相の振動を擬似したノイズ除去信号を生成し、移動先予測部７５Ｃに供給する。可動操作部材４４に加わる信号は、例えば加速度センサ等に基づいて検出されてもよい。ノイズ除去信号生成部７７により発生されるノイズ除去信号は、位置入力信号処理部７４からの処理された位置入力信号と同期して移動先予測部７５Ｃに入力される。
【００５６】
移動先予測部７５Ｃは、ノイズ除去信号に基づいて、位置入力信号に重畳されうる振動成分を除去し、当該ノイズ除去された位置入力信号に基づいて、操作者が可動操作部材４４を移動操作する際の移動先のボタン表示を推定する。移動先のボタン表示の推定方法及び推定結果を利用した反力制御部７２Ｃによる移動支援用反力制御は、上述の実施例２と同様であってよい。
【００５７】
このように、本実施例３によれば、可動操作部材４４に加わりうる車両特有の振動の影響を受けることなく、精度良く操作者の意図する移動先のボタン表示を予測することができる。
【実施例４】
【００５８】
実施例４は、ポインタＰ（又はカーソルＣ）の移動先のボタン表示を予測する移動先予測部を有する点が、上述の実施例１と主に異なり、移動先予測部による予測方法が上述の実施例２と主に異なる。以下、上述の実施例１と同一の構成については同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【００５９】
図１３は、本発明による実施例４に係る車両用入力装置１０Ｄの主要構成を概念的に示す図である。図１３に示すように、本実施例の車両用入力装置１０Ｄは、反力操作デバイス４０、ディスプレイ１４、カメラ１８、及び、処理装置７０Ｄを備える。
【００６０】
カメラ１８は、例えばカラー又は赤外線感応ＣＣＤ（charge-coupled device）センサアレイを備えるカメラである。例えば運転者の前面（例えば顔部を前方から）を捕捉可能なように、車両の適切な箇所に設けられる。例えば、カメラ１８は、車両のバックミラーや、インストルメントパネルのダッシュボードやステアリングコラム等の適切な箇所に設置される。カメラ１８は、リアルタイムに運転者の画像を取得し、所定のフレーム周期（例えば３０fps)のストリーム形式で処理装置７０Ｄに供給するものであってよい。
【００６１】
図１４は、本実施例の車両用入力装置１０Ｄにおける処理装置７０Ｄを中心とした主要構成を示す機能ブロック図である。処理装置７０Ｄは、反力制御部７２Ｄと、反力マップ記憶部７３と、位置入力信号処理部７４と、移動先予測部７５Ｄと、操作信号処理部７６と、表示制御部７８と、視線検出部７９を備える。視線検出部７９には、カメラ１８が接続される。
【００６２】
視線検出部７９は、カメラ１８により取得された各画像に対する画像処理により、運転者の視線の向きを認識し、運転者の視線の向きに関する情報を生成する。例えば、視線検出部７９は、先ず、カメラ１８により取得された画像から、顔の目の付近の代表的なポイント（特徴点）を抽出する。この特徴抽出方法は、適切な任意の方法であってよく、例えばActive Appearance Model（AAM）をベースにした技術が用いられてよい。次いで、適切なエッジ検出アルゴリズム（例えばSobelのエッジ検出アルゴリズム）を適用して、目周辺の特徴の境界を抽出する。次いで、視線検出部７９は、上述の如く抽出される目周辺のエッジ及び特徴点を用いて、図１５に示すように、眼球の輪郭線を抽出し、目の輪郭内における眼球の位置に基づいて、運転者の視線の向きを検出してよい。尚、眼球の位置は個人差があるため、各ユーザに対して予め試験等により各視線に対応した基準画像を取得しておき、当該基準画像との比較により運転者の視線の向きを検出してもよい。視線検出部７９により検出される視線情報は、移動先予測部７５Ｄに供給される。
【００６３】
移動先予測部７５Ｄは、視線検出部７９から供給される視線情報に基づいて、操作者が可動操作部材４４を移動操作する際の移動先のボタン表示を推定する。例えば、移動先予測部７５Ｄは、視線を表すベクトルを導出し、当該導出した視線ベクトルの方向に存在するディスプレイ１４上の位置にあるボタン表示を、移動先のボタン表示として推定してよい。即ち、操作者の視線の先のボタン表示（操作者の現に見ているボタン表示）を、移動先のボタン表示として推定してよい。移動先予測部７５Ｄは、推定した移動先のボタン表示を、反力制御部７２Ｄに通知する。移動先のボタン表示の推定結果を利用した反力制御部７２Ｄによる移動支援用反力制御は、上述の実施例２と同様であってよい。
【００６４】
このように、本実施例によれば、上述の実施例２と同様、操作者が意図する移動先のボタン表示が予測された場合には、当該ボタン表示以外のボタン表示からの吸引力の作用が抑制ないし禁止されるので、操作者は、意図通りの動きで可動操作部材４４を操作でき（それに伴い意図通りの動きでポインタＰを移動させることができ）、可動操作部材４４の操作性が向上する。
【００６５】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００６６】
例えば、上述の実施例では、ポインタＰ及びカーソルＣの双方を用いて、現在の可動操作部材４４の位置（ディスプレイ１４上での仮想的な位置）を示しているが、何れか一方のみを用いることも可能である。
【００６７】
また、上述の実施例では、反力操作デバイス４０は、ジョイスティック型のデバイスであったが、それ自体の移動により位置信号を入力できるマウス型のデバイスであってもよい。
【００６８】
また、上述の実施例では、ボタン表示の周囲領域における吸引力は、各ボタン表示間で差異はないが、各ボタン表示間で吸引力の優劣を設定してもよい。例えば操作頻度や重要度の高いボタンに係るボタン表示に対しては、操作頻度の低いボタンに係るボタン表示によりも大きな吸引力を付与してもよい。また、吸引力の分布態様についても、上述の実施例に限定されること無く、例えば各ボタン表示の中心点を負電荷に見立て、ポインタＰを正電荷に見立てて、各座標点で当該正電荷に作用する静電引力を求め、当該静電引力が実現されるような反力制御を実行してもよい。
【００６９】
また、上述の実施例では、反力発生機構５０は、２つのモータ５４，５２を用いて実現しているが、他の形式のアクチュエータを用いてもよいし、流体圧や磁力等を用いて反力を発声させてもよい。
【００７０】
また、上述の実施例では、モータ５４，５２の回転トルクは、Ｙ軸部材４７及びＸ軸部材４５の回転（ひいては可動操作部材４４の移動操作に対する反力）へとギア機構５３，５８及び５５，５９を介して伝達されているが、ベルトやチェーン等を用いた機構を介して変換させてもよい。
【００７１】
また、実施例２又は３と実施例４とは、それぞれは違反するものではなく、それぞれを組み合わせて実現することも可能である。
【００７２】
また、上述の実施例において、可動操作部材４４に接触センサを設けて、可動操作部材４４に対する手の接触がある場合のみ、反力制御部７２Ａ〜７２Ｄがアクティブにされることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明による実施例１に係る車両用入力装置１０Ａの主要構成を概念的に示す図である。
【図２】反力操作デバイス４０の主要構成の一例を概略図である。
【図３】反力発生機構５０の一例を示す概略図である。
【図４】処理装置７０Ａを中心とした主要構成を示す機能ブロック図である。
【図５】ディスプレイ１４上で表示されるボタン表示画像の一例を示す図である。
【図６】ボタン表示画像上における反力の分布態様を模式的に示す図である。
【図７】図７（Ａ）は、２つのボタン表示に対する吸引力の作用態様を視覚的に示す平面図であり、図７（Ｂ）は、可動操作部材４４での反力の作用態様を視覚的に示す図である。
【図８】本実施例の車両用入力装置１０Ｂにおける処理装置７０Ｂを中心とした主要構成を示す機能ブロック図である。
【図９】本実施例の反力制御部７２Ｂにより実現される主要処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】ステップ１２０において実行される移動支援用反力制御の説明図である。
【図１１】本実施例に対する比較例として、移動支援用反力制御を行わない場合の操作態様を示す図である。
【図１２】本実施例の車両用入力装置１０Ｃにおける処理装置７０Ｃを中心とした主要構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】本発明による実施例４に係る車両用入力装置１０Ｄの主要構成を概念的に示す図である。
【図１４】本実施例の車両用入力装置１０Ｄにおける処理装置７０Ｄを中心とした主要構成を示す機能ブロック図である。
【図１５】視線検出方法の一例を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０Ａ〜１０Ｄ    車両用入力装置
１４    ディスプレイ
１８    カメラ
４０    反力操作デバイス
４４    可動操作部材
５０    反力発生機構
７０Ａ〜７０Ｄ    処理装置
７２Ａ〜７２Ｄ    反力制御部
７３    反力マップ記憶部
７４    位置入力信号処理部
７５Ｂ〜７５Ｄ    移動先予測部
７６    操作信号処理部
７８    表示制御部
７９    視線検出部
【図１】
2007302213.tif 000003
【図２】
2007302213.tif 000004
【図３】
2007302213.tif 000005
【図４】
2007302213.tif 000006
【図５】
2007302213.tif 000007
【図６】
2007302213.tif 000008
【図７】
2007302213.tif 000009
【図８】
2007302213.tif 000010
【図９】
2007302213.tif 000011
【図１０】
2007302213.tif 000012
【図１１】
2007302213.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2007302213.tif 000017