特許 7234848 車両用入力装置及びオーバーヘッドコンソール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-28

(45)【発行日】2023-03-08

(54)【発明の名称】車両用入力装置及びオーバーヘッドコンソール

(51)【国際特許分類】

   B60R 16/02 20060101AFI20230301BHJP

   G06F 3/042 20060101ALI20230301BHJP

   G06F 3/01 20060101ALI20230301BHJP

【ＦＩ】

B60R16/02 630Z

G06F3/042 481

G06F3/01 570

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019143104

(22)【出願日】2019-08-02

(65)【公開番号】P2021024399

(43)【公開日】2021-02-22

【審査請求日】2021-07-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000241463

【氏名又は名称】豊田合成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】野々川 貴志

【審査官】森本 康正

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１３７３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２３７３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００２／０１５９２７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１２８９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０８８７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３０２２２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｒ １／００－９９／００

Ｇ０６Ｆ ３／００－ ３／０４８９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の室内の天井に取り付けられた、前記車両に搭載された機器を操作するための車両用入力装置であって、
前記車両の車幅方向と一致するように交互に一列に並ぶ複数の赤外線エミッターと複数の赤外線レシーバーを有して構成され、面状の検知領域を形成して物体の平面方向の位置を検知する非接触センサーを備え、
前記車両の水平面に対する前記検知領域の角度が－１０°以上、１０°以下の範囲内にある、
車両用入力装置。

【請求項2】

前記車両の室内の前記検知領域の真上に位置する面が、前記車両の水平面に対して傾斜している、
請求項１に記載の車両用入力装置。

【請求項3】

前記車両の室内の前記検知領域の真上に位置する面と前記検知領域とのなす角度が５°以上２０°以下の範囲内にある、
請求項２に記載の車両用入力装置。

【請求項4】

前記車両の車幅方向の前記検知領域の長さよりも、前記車幅方向に直交する方向の前記検知領域の長さが短い、
請求項１～３のいずれか１項に記載の車両用入力装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の車両用入力装置を備えた、
オーバーヘッドコンソール。

【請求項6】

筐体の表面の、前記検知領域の真上に位置する領域内に、前記機器の操作表示情報を含む、
請求項５に記載のオーバーヘッドコンソール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用入力装置及びオーバーヘッドコンソールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の車両用入力装置として、乗員のジェスチャーによる操作を非接触で検出する、照明装置などを操作する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には、発光部から赤外線を発光し、運転者の手で反射された反射光を受光部で受光する、赤外線式の非接触スイッチである手かざしスイッチが開示されている。この手かざしスイッチは、車室内の天井に設けられるオーバーヘッドモジュールに組み込まれており、運転者が頭上に手をかざすことにより、マップランプなどの機器の動作を制御することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第４６２２２８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の手かざしスイッチによれば、入力のための手かざし操作以外の乗員の動きの検知を抑制するような構成を有しないため、例えば、伸びなどのストレッチをした際に、入力操作を意図していない乗員の動作を検知し、機器の意図しない動作を生じさせるおそれがある。

【0006】

本発明の目的は、上記の問題を解決するため、車室内の天井に取り付けられる、非接触センサーを備えた車両用入力装置であって、入力操作を意図していない乗員の動作の検知を抑えた車両用入力装置、及びその車両用入力装置を備えたオーバーヘッドコンソール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、上記目的を達成するために、下記［１］～［５］の車両用入力装置、［６］、［７］のオーバーヘッドコンソールを提供する。

【0008】

［１］車両の室内の天井に取り付けられた、前記車両に搭載された機器を操作するための車両用入力装置であって、面状の検知領域を有する非接触センサーを備え、前記車両の水平面に対する前記検知領域の角度が－１０°以上、１０°以下の範囲内にある、車両用入力装置。
［２］前記車両の室内の前記検知領域の真上に位置する面が、前記車両の水平面に対して傾斜している、上記［１］に記載の車両用入力装置。
［３］前記車両の室内の前記検知領域の真上に位置する面と前記検知領域とのなす角度が５°以上２０°以下の範囲内にある、上記［２］に記載の車両用入力装置。
［４］前記車両の車幅方向の前記検知領域の長さよりも、前記車幅方向に直交する方向の前記検知領域の長さが短い、上記［１］～［３］のいずれか１項に記載の車両用入力装置。
［５］前記非接触センサーが、前記検知領域の幅方向に沿って交互に一列に並ぶ複数の赤外線エミッターと複数の赤外線レシーバーを有する、上記［１］～［４］のいずれか１項に記載の車両用入力装置。
［６］上記［１］～［５］のいずれか１項に記載の車両用入力装置を備えた、オーバーヘッドコンソール。
［７］筐体の表面の、前記検知領域の真上に位置する領域内に、前記機器の操作表示情報を含む、上記［６］に記載のオーバーヘッドコンソール。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、車室内の天井に取り付けられる、非接触センサーを備えた車両用入力装置であって、入力操作を意図していない乗員の動作の検知を抑えた車両用入力装置、及びその車両用入力装置を備えたオーバーヘッドコンソールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る車両用入力装置を含むオーバーヘッドコンソールの一部の平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の切断線Ａ－Ａにおいて切断されたオーバーヘッドコンソールの垂直断面図である。

【図2】図２は、オーバーヘッドコンソールを下方から見た斜視図である。

【図3】図３は、車両の室内における車両用入力装置の設置位置を概略的に示す図である。

【図4】図４は、非接触センサーの構造例を模式的に示す斜視図である。

【図5】図５は、車両の室内における検知領域の位置及び大きさを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

〔実施の形態〕
（車両用入力装置の構成）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る車両用入力装置１０を含むオーバーヘッドコンソール１の一部の平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の切断線Ａ－Ａにおいて切断されたオーバーヘッドコンソール１の垂直断面図である。図２は、オーバーヘッドコンソール１を下方から見た斜視図である。図３は、車両５０の室内における車両用入力装置１０の設置位置を概略的に示す図である。

【0012】

車両用入力装置１０は、車両５０の室内の天井５１に設置された、照明、空調などの機器を操作するための車両用入力装置である。例えば、車両用入力装置１０への入力により、照明機器のオン・オフ、明るさ調節、調色、空調機器のオン・オフ、温度調節、風量調節を行うことができる。

【0013】

本実施の形態においては、本発明の典型例として、車両用入力装置１０がオーバーヘッドコンソール１の一部として設けられる形態について説明する。しかしながら、車両用入力装置１０の設置形態は、これに限定されるものではない。

【0014】

オーバーヘッドコンソール１は、図１（ａ）、（ｂ）に示されるように、車両用入力装置１０と、照明機器としてのマップランプ２０を備える。車両用入力装置１０とマップランプ２０は、オーバーヘッドコンソール１の意匠性の低下を抑えるため、オーバーヘッドコンソール１の筐体３０の内側に設けられることが好ましい。

【0015】

車両用入力装置１０は、面状の検知領域Ｒを有する非接触センサー１１と、非接触センサー１１を収容する収容部１２とを備える。検知領域Ｒは、オーバーヘッドコンソール１の外側に形成され、操作者の指などの物体を検知領域Ｒ内に進入させることにより、入力操作を行うことができる。

【0016】

非接触センサー１１は、面状の検知領域Ｒが車両５０の水平面に対して平行に近くなるように設置される。また、非接触センサー１１は、典型的には、検知領域Ｒが非接触センサー１１から車両５０の後方に向かって形成され、検知領域Ｒの幅方向Ｄ_１が車両５０の車幅方向とほぼ一致するように設置される。検知領域Ｒの車両５０内における位置や大きさの具体例については後述する。

【0017】

図４は、非接触センサー１１の構造例を模式的に示す斜視図である。非接触センサー１１は、筐体１１１と、筐体１１１に収容された、検知領域Ｒの幅方向Ｄ_１に沿って交互に一列に並ぶ複数の赤外線エミッター１１２と複数の赤外線レシーバー１１３と、筐体１１１の開口部に設けられた赤外線を透過するレンズ１１４と、を備える。

【0018】

赤外線エミッター１１２はレンズ１１４を通して赤外線Ｉを外部へ照射し、赤外線Ｉの集合体である検知領域Ｒを形成する。複数の赤外線エミッター１１２が一列に並んでいるため、図３に示されるような略矩形状の面状の検知領域Ｒが形成される。ここで、赤外線エミッター１１２の発する赤外線Ｉは、例えば、可視光よりも長く、電波よりも短い範囲内の波長を有する電磁波である。

【0019】

操作者の指などの物体を検知領域Ｒ内に進入させると、物体により赤外線Ｉが反射され、反射された赤外線Ｉを赤外線レシーバー１１３が受光することにより、物体が検知領域Ｒ内に進入したことが検知される。

【0020】

また、非接触センサー１１は、検知領域Ｒ内の物体の位置を検知することができる。このため、例えば、検知領域Ｒ内の物体の検知位置に応じて車両５０の搭載機器を操作することもできる。例えば、検知領域Ｒ内の所定の範囲に操作者が指を進入させたときにマップランプ２０をオン・オフさせることができる。

【0021】

検知領域Ｒ内の幅方向Ｄ_１の物体の位置は、一列に並んだ複数の赤外線レシーバー１１３のうちの、物体により反射された赤外線Ｉを受光する赤外線レシーバー１１３の位置に基づいて得られる。検知領域Ｒの奥行方向Ｄ_２の物体の位置は、物体により反射された赤外線Ｉが赤外線エミッター１１２から発せられて赤外線レシーバー１１３に到達するまでの時間に基づいて得られる。

【0022】

また、非接触センサー１１は、検知領域Ｒ内に複数の物体が進入したときに、これら複数の物体のそれぞれの位置を検知することもできる。このため、例えば、操作者が検知領域Ｒ内に進入させる指の本数に応じて車両５０の搭載機器を操作することもできる（マルチタッチ）。

【0023】

また、非接触センサー１１は、検知した検知領域Ｒ内の物体の位置の経時変化から、検知領域Ｒ内の物体の動きを検知することもできる。このため、非接触センサー１１は、操作者の指によるジェスチャーなどを検知することができ、非接触センサー１１が検知するジェスチャーの種類に応じて車両５０の搭載機器を操作することもできる。

【0024】

非接触センサー１１による物体の動きの検知は、例えば、テンプレートマッチングにより実施される。この場合、検知した検知領域Ｒ内の物体の座標の軌跡を２次元の画像に変換して、車両５０の搭載機器の操作内容とそれぞれ紐付けられた複数のテンプレート画像の中から最も類似するものを検出し、その検出されたテンプレート画像に紐付けられた機器の操作を実施する。

【0025】

ジェスチャーの種類としては、例えば、検知領域Ｒ内の幅方向Ｄ_１又は奥行方向Ｄ_２に沿った直線運動や、検知領域Ｒ内の回転運動などがある。例えば、マップランプ２０を操作するための入力装置として車両用入力装置１０を用いる場合は、検知領域Ｒ内において幅方向Ｄ_１に沿って指を動かすことにより明るさを調節し、奥行方向Ｄ_２に沿って指を動かすことにより発光色を変更することができる。また、例えば、検知領域Ｒ内において幅方向Ｄ_１に沿って指を動かすことにより制御対象の機器（照明機器、空調機器など）を選択し、奥行方向Ｄ_２に沿って指を動かすことにより選択した機器を操作することもできる。

【0026】

上述のように、検知領域Ｒが面状であるため、操作者の指などの物体の平面方向の位置（２次元の座標）を検知することができ、さらには、複数の物体のそれぞれの平面方向の位置や、物体の平面内の動きを検知することができる。また、検知領域Ｒが面状であるため、検知領域が３次元に広がる場合と比べてジェスチャー操作の感覚をつかみやすく、操作対象の機器の操作者の意図しない動作が生じにくい。

【0027】

車両用入力装置１０の動作は、例えば、車両５０に搭載されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）などの制御部により制御される。車両用入力装置１０の非接触センサー１１が検知領域Ｒ内への物体の進入を検知すると、それを入力信号として制御部が受け取り、マップランプ２０などの車載機器の動作を制御する。

【0028】

非接触センサー１１は、少なくとも一本の指の進入を検知できる程度の分解能を有する。また、複数の物体の位置を検知する場合や物体の動きを検知する場合は、それらを検知できる程度の分解能を有する。

【0029】

マップランプ２０は、マップランプ２０の光源としてのＬＥＤ等の発光素子２１と、発光素子２１から発せられる光を取り出すための孔２３を有する、発光素子２１を覆うカバー２２とを備える。

【0030】

本実施の形態においては、図１（ａ）、（ｂ）に示されるように、検知領域Ｒの真上の領域にマップランプ２０が位置する。このため、マップランプ２０を操作するための入力装置として車両用入力装置１０を用いる場合、乗員が検知領域Ｒの位置を認識しやすい。すなわち、検知領域Ｒの真上の領域に、車両用入力装置１０の操作対象の車載機器の少なくとも一部が位置していることが好ましい。

【0031】

また、検知領域Ｒの位置を視覚的に認識しやすくするため、筐体３０の表面の、検知領域Ｒの真上に位置する領域内に、図１（ａ）に示されるような、車両用入力装置１０の操作対象の車載機器の操作表示情報３１を含んでもよい。操作表示情報３１は、シンボルや文字で構成され、車載機器の操作内容に応じた情報を有することができる。

【0032】

（検知領域の位置及び大きさ）
車両用入力装置１０は、入力操作を意図していない乗員の動作の検知を抑えるための、検知領域Ｒの車両５０内における位置や大きさに特徴を有する。以下、検知領域Ｒの位置や大きさについて説明する。

【0033】

図５は、車両５０の室内における検知領域Ｒの位置及び大きさを示す模式図である。図５は、車両５０の天井５１とフロントウィンドウ５２を含む部分の車長方向の断面を示し、図５中の矢印Ｖは車両５０の鉛直方向を示し、矢印Ｈは車両５０の水平面内の車長方向に平行な方向を示している。

【0034】

上述のように、非接触センサー１１は、面状の検知領域Ｒが車両５０の水平面に対して平行に近くなるように設置される。具体的には、前記車両の水平面に対する検知領域Ｒの角度が－１０°以上、１０°以下の範囲内にあり、－５°以上、５°以下の範囲内にあることが好ましく、－２°以上、２°以下の範囲内にあることがより好ましい。

【0035】

検知領域Ｒが車両５０の水平面に対して平行に近いため、物体を天井５１の近くにまで移動させなければ非接触センサー１１に検知されることがない。このため、入力操作を意図していない乗員の動作が検知されることを抑制し、車両用入力装置１０の操作対象の車載機器の意図しない動作を抑制することができる。

【0036】

検知領域Ｒが車両５０の水平面に対して大きく上側に向いている場合は、検知領域Ｒが天井に近づきすぎて、車両用入力装置１０への入力が困難になるおそれがある。また、検知領域Ｒが車両５０の水平面に対して大きく下側に向いている場合は、検知領域Ｒが乗員に近づきすぎて、伸びなどの、入力操作を意図していない乗員の動作を検知しやすくなる。

【0037】

また、検知領域Ｒが車両５０の水平面に対して平行に近くなるように、非接触センサー１１を設置することを容易にするため、車両５０の室内の検知領域Ｒの真上に位置する面が、車両５０の水平面に対して傾斜していることが好ましい。

【0038】

本実施の形態においては、車両用入力装置１０がオーバーヘッドコンソール１の一部として設けられており、非接触センサー１１は、図５に示されるように、天井５１の前側（フロントウィンドウ５２側）の傾斜した領域に設置される。このため、車両５０の室内の検知領域Ｒの真上に位置する面であるオーバーヘッドコンソール１の筐体３０の表面が、車両５０の水平面に対して傾斜している。その結果、検知領域Ｒが車両５０の水平面に対して平行に近くなるように、非接触センサー１１を設置することが容易になっている。

【0039】

また、車両５０の室内の検知領域Ｒの真上に位置する面と検知領域Ｒとのなす角度が５°以上２０°以下の範囲内にあることが好ましい。この角度が５°に満たない場合、検知領域Ｒが天井に近づきすぎて、車両用入力装置１０への入力が困難になるおそれがある。また、この角度が２０°を超える場合、検知領域Ｒが乗員に近づきすぎて、伸びなどの、入力操作を意図していない乗員の動作を検知しやすくなる。

【0040】

本実施の形態では、車両５０の室内の検知領域Ｒの真上に位置する面であるオーバーヘッドコンソール１の筐体３０の表面と検知領域Ｒとのなす角度θ（図５参照）が５°以上２０°以下の範囲内にあることが好ましい。

【0041】

また、車両５０の車幅方向の検知領域Ｒの長さよりも、車幅方向に直交する方向の検知領域Ｒの長さが短いことが好ましい。これによって、車両５０の車長方向の検知領域Ｒの長さが抑えられ、入力操作を意図していない乗員の動作が検知されることを抑制することができる。例えば、車幅方向に直交する方向の検知領域Ｒの長さは、車両５０の車幅方向の検知領域Ｒの長さの４５％以上、６５％以下の範囲内に設定される。

【0042】

本実施の形態では、検知領域Ｒの幅方向Ｄ_１が車両５０の車幅方向にほぼ一致するように非接触センサー１１が設置されており、検知領域Ｒの幅方向Ｄ１の長さＬ_１が車両５０の車幅方向の検知領域Ｒの長さにほぼ一致し、検知領域Ｒの奥行方向Ｄ_２の長さＬ_２が車幅方向に直交する方向の検知領域Ｒの長さにほぼ一致する。

【0043】

検知領域Ｒの幅方向Ｄ１の長さＬ_１は、車両用入力装置１０の形態によるが、例えば、４０ｍｍ以上、３５０ｍｍ以下の範囲内にある。車両用入力装置１０がオーバーヘッドコンソール１の筐体３０内に設置される場合には、検知領域Ｒの幅方向Ｄ１の長さＬ_１は、筐体３０の幅の４５％以上、６５％以下の範囲内にあることが好ましい。

【0044】

なお、検知領域Ｒの幅方向Ｄ１の長さＬ_１は、非接触センサー１１に含まれる赤外線エミッター１１２と赤外線レシーバー１１３の設置範囲により調整することができる。図４に示される構成においては、一列に並ぶ赤外線エミッター１１２と赤外線レシーバー１１３の数が多いほど、検知領域Ｒの幅方向Ｄ１の長さＬ_１が大きくなる。

【0045】

また、検知領域Ｒの奥行方向Ｄ_２の長さＬ_２は、非接触センサー１１の応答時間（赤外線エミッター１１２から発せられ、物体で反射した赤外線Ｉを赤外線レシーバー１１３が受光するまでの時間）の閾値や、赤外線レシーバー１１３に受光される赤外線Ｉの強度の閾値の設定により調整することができる。

【0046】

（実施の形態の効果）
上記の本発明の実施の形態によれば、非接触センサー１１の検知領域Ｒの位置などを所定の範囲に制限することにより、入力操作を意図していない乗員の動作の検知を抑え、車両用入力装置１０の操作対象の車載機器の意図しない動作を抑制することができる。

【0047】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、発明の主旨を逸脱しない範囲内において上記実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。

【0048】

また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

【符号の説明】

【0049】

１ オーバーヘッドコンソール
１０ 車両用入力装置
１１ 非接触センサー
２０ マップランプ
３０ 筐体
５０ 車両
５１ 天井

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】