JP4984028B2 - 車載用電子機器操作装置 - Google Patents

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本発明は、車載用電子機器操作装置に関する。
特開平11−273506号公報 特開2000−67696号公報 特開2001−184969号公報 特開2005−209422号公報
自動車等の車両においては、搭載される電子機器、例えば空調装置やカーオーディオシステム、さらにはカーナビゲーションシステムを操作するための操作ユニットが、例えば車両インパネ部分に設けられる。操作ユニットには、車両の搭乗者が必要に応じて操作するための操作部が設けられる。このうち、空調装置の風量調整操作部、温度調整操作部あるいは吹き出し口選択操作部や、カーオーディオシステムの音量操作部などにダイアル式操作装置が多く採用されている(特許文献1〜3)。
近年、不測事態への備えを考慮して車両インパネ部の平坦化が進められており、例えば欧州などでは、該インパネ部に設けられる操作スイッチ類の許容突出高さが9.5mm以下となるよう、厳しい規制が敷かれている。他方、車両インパネ部の平坦化は、車両内装の意匠向上にも直接的に寄与する。操作スイッチ類の突出高さを減ずるには操作ストロークの小さいプッシュスイッチを採用することが有効であるが、プッシュスイッチのみのレイアウトでは意匠上の変化に乏しく、次々と移り変わるユーザーのデザイン志向に対応することは難しい。また、オーディオ装置の音量やエアコン設定温度などは、プッシュスイッチでは操作位置や操作量が直感的に把握しにくいこともあって、ダイアル操作部が要望されることも多い。しかし、ダイアル操作部は、外周面を指先で保持して回転操作するため、一定以上の突出高さが確保されていないと操作性が損なわれる問題がある。特許文献4には、車載用AV電子機器用の操作つまみを、手での押圧操作により突出/退避を切り替え可能なポップアップ式操作つまみとして構成した例が開示されている。
しかし、特許文献4のポップアップ操作つまみの構成では、つまみの突出/退避が手動式であり、操作後に退避位置に戻す押し込み操作を失念するなどの不具合も生じやすい。また、運転者などは、走行方向前方から目をそらさずに操作つまみ突出のための押圧操作を行なわなければならず、手探りでつまみ位置を探すのが面倒などの欠点もある。
本発明の課題は、操作が必要な場合にはダイアル操作部を速やかに突出位置へ移行することができ、逆に操作を行なわない場合は退避位置へ確実に戻すことができ、誤動作を防止する車載用電子機器操作装置を提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
車載用電子機器の操作を行うために車両内に取り付けて使用される車載用電子機器操作装置に係り、上記課題を達成するために、
車載用電子機器の操作を行なうために車両内に取り付けて使用される車載用電子機器操作装置であって、
装置前面を形成する筐体と、
前記装置前面に開口する形で前記筐体に形成された装着孔の内側に配置され、前記装置前面と交差する操作軸線周りに回転操作可能なダイアル操作部と、
前記装着孔内にて前記ダイアル操作部を、当該ダイアル操作部の外周面を操作者が手で把持して操作可能となる予め定められた高さだけ前記装置前面から突出した突出位置と、該突出位置よりも突出高さが減じられた退避位置との間で該ダイアル操作部を前記装着孔内にて進退駆動する進退駆動機構と、
接近物が前記ダイアル操作部に対し一定距離まで接近したときに、該接近物を非接触にて検知する接近物検知部と、
前記接近物が前記操作者の前記手であるかを識別する補助接近物識別部と、
前記接近物検知部が検知状態となり、前記補助接近物識別部が操作者の手だと識別した場合に、前記進退駆動機構によって前記ダイアル操作部を前記突出位置に前進駆動させ、前記接近物検知部が検知状態で前記補助接近物識別部が操作者の手を認識している間、前記ダイアル操作部を前記突出位置に保持し、前記接近物検知部が非検知状態となって所定時間が経過すると、前記進退駆動機構によって前記ダイアル操作部を前記退避位置に、前記前進駆動よりも小さい移動速度により後退駆動させ、後退駆動途中に前記接近物検知部が検知状態となると前記ダイアル操作部を前記突出位置に逆駆動させる進退駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
上記本発明の構成によると、操作のためにダイアル操作部に接近するユーザーの手を接近物として検知し、その検知結果に基づいて、筐体に形成された装着孔内でダイアル操作部が進退駆動されるので、操作が必要な場合にはダイアル操作部を速やかに突出位置へ移行することができ、逆に操作を行なわない場合は退避位置へ確実に戻すことができる。また補助接近物識別部を備えることから、接近物が操作者の手であるかを識別することができ、操作者の手以外が接近物検知部に接近した場合に、ダイアル操作部が誤駆動されることを防ぐことができる。
具体的には、補助接近物識別部は、操作者の手を撮影するカメラにて構成されているようにすることができる。この場合に、カメラによって撮影された画像から手であるかを識別することができる。
さらにカメラは、車両に搭載された防犯用の監視カメラと兼用され、該監視カメラによって撮影された画像に基づいて前記接近物検知部に接近する前記操作者手であるかを判定する画像識別手段を含むように構成することもできる。このように構成することにより、カメラをさらに増設することによるコストアップを防止することができる。
そして補助接近物識別部は、カメラで撮影された画像の形状から操作者の手であるかを判定する形状判定手段を有するように構成することができる。このように構成することにより、例えば、撮影された画像を回転、縮小又は拡大することにより、手の基準となるモデル画像との一致を判定して、手であるかを判定することができる。
さらに補助接近物識別部は、操作者の手の温度を検知する温度検知センサを有するように構成することもできる。温度検知センサを有することにより、体温付近の物体を検出すれば、手であることをより確実に判定することができる。
また補助接近物識別部は、車両の座席に備えられた着座センサを含むように構成してもよい。このように構成すれば、操作者が着座していることも合わせて判定条件とされるため、より確実に操作者の手であるかを判定することができる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図1は、本発明の一適用対象であるエアコン操作ユニットUの正面外観の一例を示すものである。この車内操作ユニットUは、車両のインパネ部に設けられた右座席用エアコン吹き出し口(図示せず)と左座席用エアコン吹き出し口(図示せず)との各吹き出し制御を独立して行なうためのためのものである。該エアコン操作ユニットUは、右側エアコン温度設定ユニット1(R)及び左側エアコン温度設定ユニット1(L)が左右に振り分けて配置されている。いずれのユニットも、ダイアル操作部2を有する本発明の車載用電子機器操作装置1として各々構成されており、各ダイアル操作部2は、対応する座席側のエアコン吹き出し口の設定温度調整を行なうための温度設定ダイアルとされてなる。また、右側エアコン温度設定ユニット1(R)及び左側エアコン温度設定ユニット1(L)の間には、設定温度調整以外のエアコン調整操作を行なうための操作パネル部4が配置されている。
操作パネル部4はタッチパネルにより構成され、吹き出し風量の切り替え設定部をなすソフトボタン4B及び吹き出し口切り替え設定部をなすソフトボタン4Eが形成されている。また、このほか、左右の温度設定ユニット1(L),1(R)の連動モード選択ボタン4A、オートモード選択ボタン4C、A/Cオン/オフボタン4D、デフモード選択ボタン4F、内気/外気切り替えボタン4Gも同様のソフトボタンとして形成されている。また、操作パネル部4の背後には、各ソフトボタンに対応した位置に、LEDからなるボタン指示用発光部8が個別に配置されている。また、同様にLEDからなる風量及び吹き出しモードの表示用発光部9も配置されている。
右側エアコン温度設定ユニット1(R)及び左側エアコン温度設定ユニット1(L)を構成する車載用電子機器操作装置は全く同一の構造を有しており、以下、その一方で代表させて「車載用電子機器操作装置1」と称する。該車載用電子機器操作装置1は、装置前面FFを形成する筐体201と、装置前面FFに開口する形で筐体201に形成された装着孔201hの内側に配置され、装置前面FFと交差する操作軸線OA周りに回転操作可能なダイアル操作部2とを有する。図2に示すように、装着孔201h内にてダイアル操作部2を、当該ダイアル操作部2の外周面を操作者が手で把持して操作可能となる予め定められた高さだけ装置前面FFから突出した突出位置VPと、該突出位置VPよりも突出高さが減じられた退避位置QPとの間で該ダイアル操作部2を装着孔201h内にて進退駆動する進退駆動機構42(図4A)が設けられている。
また、ダイアル操作部2への接近物を検知する接近物検知部15を有し、接近物検知部15の検知状態と後述するカメラ150の画像に基づいて、進退駆動機構42によるダイアル操作部2の進退駆動制御が行なわれる(進退駆動制御手段:マイコン102(図7))。右側エアコン温度設定ユニット1(R)はダイアル操作部2の右側に隣接する形で接近物検知部15が配置され、左側エアコン温度設定ユニット1(L)はダイアル操作部2の左側に隣接する形で接近物検知部15が配置されている。
接近物検知部15は、操作のためにダイアル操作部2に接近するユーザーの手を接近物として検知する。そして、図2に示すように、その検知結果とカメラ150の画像に基づいて、筐体201に形成された装着孔201h内でダイアル操作部2が進退駆動されるので、操作が必要な場合にはダイアル操作部2を速やかに突出位置VPへ移行することができ、逆に操作を行なわない場合は退避位置QPへ確実に戻すことができる。
ダイアル操作部2は、本実施形態では、退避位置QPにおいても僅かに突出しているが、インパネ領域を非操作時においてなるべく平坦化する観点から、この突出量は3mm以下(望ましくは1mm以下)とするのがよい。また、退避位置QPにおいて、ダイアル操作部2の前端面を装置前面FFと面一かそれよりも奥に引っ込んだ位置に設定することも可能である。
接近物検知部15は、接近物がダイアル操作部2に対し一定距離まで接近したときに、該接近物を非接触にて検知するものとされている。退避位置QPに引っ込んでいたダイアル操作部2が、ユーザーが手を近づけただけで突出し、演出効果にも優れる。本実施形態では、接近物検知部15を装置前面FF上にてダイアル操作部2に隣接配置されており、ユーザーの手の接近を非接触にて確実に検出することができる。
接近物検知部15は、具体的には図3に示すように、反射式光学センサにて構成されている。反射式光学センサとしては、赤外線を検知プローブとして使用する赤外反射センサが使用されており、可視外乱光等による誤動作防止効果が高められている。図3の構成においては、基板15Sに、赤外線発光用のLED15Lと、掌Hによるその反射光を検知するための受光素子(ここでは、フォトダイオード)15Pが、LED駆動回路15D及び受光回路15Mとともに実装されている。基板15S上に隣接配置されたLED15Lと受光素子15Pとは筐体15aにより覆われており、LED15Lからのプローブ光と受光素子15Pへの反射光は、筐体15aに形成されたウィンドウ15wにてカバー15bを介して出入りする。なお、接近物検知部は、静電容量式センサにて構成することも可能である。
さらに図1に示すように、エアコン操作ユニットUは、接近物が操作者の手であるかを識別する補助接近物識別部を構成するカメラ150が接続されている。カメラ150は、図19に示すように、車両の天井部にダイアル操作部2への接近物を撮影するカメラとして備えられ、該カメラ150の撮影画像に基づいて接近物が手であるかの判定を行なうものとして構成されている。或いは、車両に搭載され、車内を監視する防犯用の監視カメラを補助接近物識別部として兼用してもよい。この場合、カメラ150で撮影された画像は、セキュリティ用ECU151からマイコン102に送信される(図6参照)。そして、マイコン102によって一部の画像が抽出され、マイコン102に記憶された手のモデル画像との一致度から、カメラ150で撮影された画像が手であるかを判定する。
このように構成することにより、接近物検知部15に検知された接近物がユーザーの手でないと判定された場合には、ダイアル操作部2の進退駆動を行わないようにすることができる。つまり、接近物検知部15で検知された接近物がユーザーの手であると判定された場合にダイアル操作部2を駆動させることにより、手以外の、例えば、荷物等が接近物検知部15で検知された場合にダイアル操作部2が誤作動することを防止することができる。マイコン102は、画像識別手段、形状判定手段を構成する。
マイコン102によって機能実現される進退駆動制御手段は、接近物検知部15が接近物の検知状態となっており、さらにカメラ150にて撮影された画像により接近物が操作者の手であると判定された場合にダイアル操作部2が突出位置VPとなり、同じく非検知状態となっている場合に退避位置QPとなるように、進退駆動機構42を駆動制御する。ユーザーが操作のために手を近づけて検知状態となった場合にダイアル操作部2が一時的に突出し、手を遠ざけて非検知状態となった場合はダイアル操作部2が自動的に退避位置QPに引っ込むので、従来の手動式ポップアップ操作つまみのごとき退避位置QPへの戻し忘れを生ずる心配がない。また、操作時のみダイアル操作部2が突出するので、通常時は筐体201前面ひいてはインパネ部の平坦性を問題なく確保できる。
具体的には、接近物検知部15により接近物の検知が継続され、カメラ150によって撮影された画像により接近物が手であると判定されている間は、該ダイアル操作部2は突出位置VPに保持される。つまり、ユーザーが操作のために手を近づけている間はダイアル操作部2が常時突出位置VPに保持され、多少時間のかかる微妙な操作を行なっている場合等においても、ダイアル操作部2が不用意に引っ込む心配がなく、落ち着いて操作継続が可能である。
また、接近物検知部15が接近物の検知状態から非検知状態に移行した場合、予め定められた時間経過すれば、突出位置VPにあるダイアル操作部2が退避位置QPへ後退するようになっている。例えば、ダイアル操作部2を操作後、一端手を引っ込めようとしたが、思い直して再操作のためにすぐまた手を近づけた場合などにおいて、ダイアル操作部2が直ちには後退せず、スムーズな操作が可能となる。
また、車両のイグニッションスイッチIGSW(図8)がオン状態であってダイアル操作部2が突出位置VPにある場合は、イグニッションスイッチがオフ状態へ移行するに伴い、該ダイアル操作部2を退避位置QPへ後退させるものとすることができる。この構成では、車両のエンジンを停止させるためにイグニッションスイッチをオフにしたとき、突出していたダイアル操作部2が後退位置に自動的に収納されるので、ダイアル操作部2の戻し忘れなどの不具合が生じない。図7に示すように、マイコン(ECU)102は車内通信用のシリアル通信バスSBに通信インターフェースI/Fを介して接続されており、他のECUからの制御信号を通信取得できるようになっている。例えばエンジンECUからはイグニッション信号IGも受信可能であり、このイグニッション信号IGの内容からにイグニッションスイッチのオン/オフ状態を知ることができる。
図2に戻り、ダイアル操作部2は、突出位置VPに向けて前進するときの移動速度よりも退避位置QPに向けて後退するときの移動速度が小さくなるように進退駆動制御される。これにより、手を近づけたときはダイアル操作部2が素早く突出してユーザーによる操作にいち早く対応することができ、手を遠ざけたときは、それよりもゆっくりとダイアル操作部2が後退することで、ユーザーが思い直して再度手を近づけたときは、直ぐに突出位置VPに戻すことができる。
次に、ダイアル操作部2の前端面には、操作変位検知部100の検知内容に基づいて、ダイアル操作部2の操作角度位置に対応した操作制御パラメータ値を表示する表示部3が設けられている。これにより、ダイアル操作部2の操作状態ひいてはこれに対応する制御設定状態をより容易に把握することができる。本実施形態では、ダイアル操作部2は車両用エアコンの温度調整用ダイアルであり、表示部3には車両用エアコンの設定温度が表示される。ダイアル操作部2を回転させればエアコン設定温度が変更され、操作を止めた位置の設定温度が何℃であるかを表示温度から直ちに把握することができる。
接近物検知部15が接近物を検知した状態では、図1の表示部3の表示出力光量を第一の光量に設定され、接近物検知部15が接近物の検知状態から非検知状態に移行することを条件に、表示出力光量を第一の光量よりも減じられた第二の光量に切り替えられる(表示出力光量調整手段)。この機能も、図7のマイコン102により実現される。このように構成すると、操作のために手を近づけることにより、ダイアル操作部2が突出するだけでなく表示部3の明るさも増すので、さらに斬新な演出効果が期待できる。また、操作対象となる制御パラメータの現在の値の把握もより確実に行なうことができる。例えば、接近物検知状態における第一の光量を100%として、第二の光量は30%〜70%(例えば50%)に減光した状態に設定可能である。
本実施形態では、表示部は液晶表示パネル3であり、表示出力光量はそのバックライトの光量とされる。しかし、表示部は、発光ダイオードディスプレイや有機又は無機のエレクトロルミネセンスディスプレイなど、自発光型の表示パネルにて構成することも可能である。この場合は、表示出力光量は各ピクセルの発光光量にて直接的に制御される。
また、表示部3の表示出力光量が第一の光量に設定にされている場合において、接近物検知部15が接近物を検知している間は、該表示出力光量が第一の光量に保持される。これにより、ダイアル操作部2の操作中における制御パラメータの変化状況がより視認しやすくなり、操作をより確実に行なうことができる。他方、図17に示すように、表示部3の表示出力光量が第一の光量(100%)に設定にされている場合において、接近物検知部15が接近物の検知状態から非検知状態に移行してから予め定められた時間(x秒)経過した場合には、表示出力光量が第一の光量(100%)よりも減じられた第二の光量(50%)に切り替えられる。これにより、非操作時には表示出力光量が減ずるのでユーザーへの目の刺激も小さく、落ち着いた室内雰囲気を保つことができる。この場合、表示出力光量調整手段102は、第一の光量(100%)から第二の光量(50%)に表示出力光量を漸減(つまり、フェードアウト)させることができる。これにより表示部3の急激な光量切り替えに伴うちらつき感がなく、ユーザーへの目の刺激を和らげることができる。本実施形態では、第一の光量(100%)から第二の光量(50%)までy秒かけてリニアに減光を行なっている。
次に、図4A及び図4Bに示すように、ダイアル操作部2は、該ダイアル操作部2を操作軸線OA周りに相対回転可能に支持する支持基体29と、当該支持基体29に取り付けられるとともにダイアル操作部2に加えられる回転操作変位を検知する操作変位検知部100とが一体の操作ユニット2Uを形成するものとして構成されている。進退駆動機構42は、ダイアル操作部2を該操作ユニット2Uの形で一体的に進退駆動する。これにより、ダイアル操作部2の進退ストロークが操作変位検知に影響しなくなり、検知系のハードウェア構成を大幅に単純化することができる。
進退駆動機構42は、ダイアル操作部2の操作軸線OA周りに回転可能に配置された回転部材20と、該回転部材20を回転駆動する回転駆動部40と、回転部材20の回転変位を操作ユニット2Uに対し進退変位に変換して伝達する変位変換伝達機構HCとを備える。回転駆動部40はモータであり、変位変換伝達機構HCの介在によりこれを問題なく操作ユニット2Uの進退変位とて伝達することができる。
ダイアル操作部2は筒状の操作本体部10を備える一方、支持基体29は、ダイアル操作部2の本体部の内側に同心的に挿通される中空の支持本体部33を有する。この構成により、操作本体部10の内部空間を利用して周辺回路部分などを有効に配置することができる。操作変位検知部100は支持本体部33の後端部外側にて操作本体部10の後端面に対向する位置に設けされている。操作変位検知部100が操作本体部10と平面投影において互いに重なる形となり、省スペース化に寄与する。操作本体部10は、前端側を構成する第一部分10aと、後端側を構成する、該第一部分10aよりも径大の第二部分10bとを有する。第一部分10aには外周面には、手で保持して操作するときの滑り止め用のセレーションが刻まれたカバー12が外挿され、その後端側のフランジ13が第一部分10aと第二部分10bとの間に形成された段部に当て止めされている。
次に、支持本体部33の後端面には、回路基板90が一体化されている。当該回路基板90の外周縁は支持本体部33の外周面よりもラジアル方向外向きに延出し、当該延出部分90eに操作変位検知部100が設けられている。支持本体部33の後端面に回路基板90を重ね配置する形になるので省スペース化に寄与する。また、回路基板90の外周縁を外向きに延出させてそこに操作変位検知部100を設けることで、操作本体部10の内周面を支持本体部33の外周面に対し、相対回転摺動を許容した形で可及的に近づけることが可能となり、これも省スペース化に寄与している。
操作本体部10の後端面周方向には付勢凸部10cの列が周方向に一定間隔で形成されている。操作変位検知部100は、ダイアル操作部2の正逆各方向の回転操作に伴なう各付勢凸部10cの通過により、対応する向きへの付勢/解除を断続的に繰り返す双方向検知スイッチ100にて構成されている。この構成によると、付勢凸部10cによる双方向検知スイッチ100のパルス状の検知波形により操作変位を容易に把握でき、かつ、スライド抵抗等よりも双方向検知スイッチ100の占有スペースが小さいため、省スペース化に寄与する。
操作本体部10の操作軸線OAに関する半径方向外側には、支持本体部33と連結される非回転の進退駆動ベース部30が設けされている。回転部材20は筒状に構成され、該進退駆動ベース部30の半径方向外側に配置されている。変位変換伝達機構HCは、該筒状の回転部材20の壁部内周面に開口するらせん状のカム溝21と、進退駆動ベース部30から半径方向外向きに突出する形で設けられ、カム溝21に係合するカムフォロワ31とからなるらせんカムにて構成されている。これにより、操作本体部10の外側に進退駆動用の筒状の回転部材20を半径方向に近接して配置でき、かつ、簡単なカム機構により双方向進退駆動機構42を実現できるので、コスト低廉化と小形化との双方を一挙に実現することができる。カム溝21とこれに係合するカムフォロワ31との組は、ダイアル操作部2の周方向に複数組(本実施形態では3組)設けられており、各カム溝21の前端側には、対応するカムフォロワ31を導入するために、回転部材20の前端面に至る導入溝21aが形成されている。
進退駆動ベース部30は、操作本体部10を取り囲む筒状に形成されるとともに、自身の後端部と支持本体部33の後端部とを連結する環状の連結底部32を有してなり、回路基板90上の双方向検知スイッチ100のスイッチ付勢部82,83が、連結底部32に形成された貫通孔32h内に、操作本体部10の後端面に形成された付勢凸部10c列に望む形で露出してなる。
操作本体部10の後端面において該操作本体部10の回転周方向には、付勢凸部10c列とは別の位置保持凹部10d列が形成されている。また、連結底部32上にて該位置保持凹部10d列と対向する位置には、操作軸線OA回りの位置が固定され、かつ自身の先端にて操作本体部10の回転に伴い位置保持凹部10d上を相対摺動する補助摺動部材36が設けられている。そして、補助摺動部材36の先端に形成された位置保持凸部36dが位置保持凹部10d列のいずれかの凹部と嵌合することにより、操作本体部10の対応する操作角度位置が保持される。また、当該状態にて回転操作を加えることにより、位置保持凸部36dが位置保持凹部10dの回転方向における対応縁を弾性的に乗り越える形で操作角度位置から離脱する。補助摺動部材36の基端側は、連結底部32に形成された収容凹部35内に付勢用のコイルばね(図示せず)とともに収容されている。また、筒状の進退駆動ベース部30の前端部内周面には、操作本体部10の外周面上の対応位置に形成された係合溝11内にはまり込む抜け止め爪部37が形成されている。
次に、回転駆動部40の回転駆動力は、回転部材20に対し周方向に一体形成されたギア部22を介して該回転部材20に伝達される。これにより、回転駆動部40の回転駆動力を回転部材20に対しギア伝達により確実に伝達することができる。また、半径の比較的大きい回転部材20の周方向にギア部22を設けることで、高速回転する回転駆動部40の回転数を減速しつつ回転部材20に伝えることができ、適正な進退駆動速度を得ることができる。ギア部22は回転部材20の外周面後端部に形成され、回転駆動部40が回転部材20の外側に隣接配置されている。回転駆動部40は出力軸が回転操作軸線OAと平行となるように配置されている。本実施形態では、回転駆動部40がギアドモータにて構成され、出力軸に取り付けられた小ギア41が回転部材20側の大ギア(ギア部)22にかみ合っている。
なお、図18(左:突出位置、右:退避位置)に示すように、ギア部22を回転部材20の内周面後端部に形成し、回転駆動部(ギアドモータ)40を支持本体部33の内側に配置する構成も可能である。回転駆動部40は出力軸が回転操作軸線OAと平行となるように配置されている。回路基板90には、ダイアル操作ユニット2Uの進退に伴い、回転駆動部40の該ダイアル操作ユニット2Uに対する相対移動を許容する貫通孔90hが形成されている。回転駆動部40(モータ)が支持本体部33内に収容される形となり、一層の省スペース化を図ることができる。
図4Bに戻り、支持本体部33の内部には、ダイアル操作ユニット2Uの突出位置VPと退避位置QPとに対応した進退駆動限界位置を検出する限界位置検出部79が設けられている。支持本体部33の内部スペースを利用して、進退駆動の両限界位置を規制する限界位置検出部79を配置できるので、省スペース化に寄与する。具体的には、突出位置VPと退避位置QPとに対応した1対のスイッチ付勢部82,83が、操作軸線OA方向に進退駆動される支持本体部33の内部にて該操作軸線OA方向の位置が固定に設けられている。また、支持本体部33の内壁面上には、各スイッチ付勢部82,83により双方向に付勢可能な双方向スイッチ101が、該支持本体部33と一体的に進退可能に取り付けられている。スイッチ付勢部82,83は、回路基板90を操作軸線OA方向に貫通して支持本体部33内に延びる基体81上に形成されている。回転駆動部40は、限界位置検出に伴いサーボ機構により停止制御される。
なお、回転駆動部40をステッピングモータで構成し、入力パルス数で限界位置制御するように構成すれば、上記の限界位置検出部79は省略することも可能である。
次に、支持本体部33の先端面には、表示部としての表示パネル3(及びその駆動のためのLCD基板110)が非回転に設けられ、操作本体部10の先端面には表示パネル3の表示内容を透視するための透明保護体(レンズ)14が設けられている。これにより、操作ユニット2Uに取り付けられた表示パネル3を衝撃力等から効果的に保護することができる。空筒状に形成された支持本体部33の先端面側には、表示パネル3の駆動基板70が取り付けられている。前述のごとく、表示パネル3は液晶パネルであり、駆動基板70の該液晶パネルに面する側の主表面に該液晶パネルのバックライト光源71が設けられている。これにより、回転操作されるダイアル操作部2の前端面に取り付けられた液晶パネルを、バックライトにより効果的に発光させることができる。
支持本体部33の前端面には開口34hが形成され、基板70の裏面側の実装部品が該開口34h内に配置されている。基板70は、支持本体部33の先端部34と、反対側の押さえブロック10tとの間で挟みつけた形で保持されており、裏面側から押さえブロック10tに対してボルト72によりねじ止めされている。
図5に示すように、上記の操作ユニット2Uは、外周面に回転駆動部(モータ)40が一体化された筒状の取り付け支持枠50の内側に回転部材20とともに同心的にはめ込まれ、取り付け支持枠50の後端に形成されたフランジ51に、押さえリング60を嵌着する形で組み立てられる。そして、取り付け支持枠50に取り付けられたブラケット52により車両側に取り付けられる。
図6は、エアコン操作ユニットUの電気的構成の概略を示すブロック図である。操作変位検知部100からの回転操作変位を示すパルス信号と、接近物検知部(手かざしセンサ)15の入力検知信号はマイコン102に入力される。また、車室内監視カメラ150の画像信号は、セキュリティ用ECU151からマイコン102に入力される。さらに操作パネル部4をなすタッチパネルの操作接触信号は、タッチパネル基板119を介してシリアル信号の形でマイコン102に入力される。また、ボタン指示用発光部8及び表示用発光部9を構成するLEDはLEDドライバ109に接続され、該LEDドライバ109には、点灯(及び輝度)制御のためのPWM信号がマイコン102から入力される。設定温度表示を行なう液晶(LCD)パネル3はLCDドライバ110に接続され、LCDドライバ110には表示温度情報がシリアル出力にてマイコン102から入力される。回転駆動部40をなすモータはモータドライバ113に接続され、該モータドライバ113にマイコン102からのモータ制御信号が入力される。
図7は、マイコン102が搭載される主基板114と、その周辺部分の電気的構成の詳細を示すブロック図である。マイコン102は、入出力部I/O、CPU,ROM、RAM及びフラッシュメモリ等の不揮発性メモリが内部バスで接続されたハードウェア構成を有し、通信インターフェースI/Fを介してシリアル通信バスSBにつながっている。操作ユニット2Uの制御プログラムは、固定コンポーネントがROMに、バージョンアップなど書換えの可能性があるコンポーネントが不揮発性メモリに格納されている。
入出力部I/Oには以下のものが接続されている(「L,R」は左右のユニット2にそれぞれ設けられていることを示す)。
・タッチパネル基板119:タッチパネル4が接続される(信号電圧変換回路103,104を介して接続されている)。
・LEDドライバ106,107(L,R):前述の発光部8,9をなすLEDが接続される。
・スイッチ基板90:回転変位検出部をなす双方向スイッチ100が接続される。
・LEDドライバ基板70(L,R):バックライト用のLED71が接続される。
・LCDドライバ基板110(L,R):液晶パネル3が接続される。
・センサ基板112(L,R)(インターフェース111を介して接続されている):接近物検知部(手かざしセンサ)15が接続されている。
・モータドライバ基板113:回転駆動部40を構成するDCモータ40(L,R)と、限界位置検出部79を構成する双方向スイッチ101(L,R)が接続されている。
以上説明したエアコン操作ユニットUの信号入出力系統を、図8にまとめて示している。
図9は、モータドライバ113の回路構成の一例を示すブロック図であり、信号用電源回路43、モータ制御用のマイコン43及びモータースイッチング駆動用のHブリッジ回路(構成は周知)を搭載している。マイコン43には、左右のユニットのそれぞれに対して、前進信号(正回転)及び後退信号(逆回転)が主基板114(マイコン102)から独立に入力される。マイコン43は、これを受けて指示された回転方向に対応するトランジスタ駆動信号を生成し、Hブリッジ回路41に入力する。Hブリッジ回路41はこれを受けてモータ40に駆動電流を出力する。これにより、図2に示すように、操作ユニット2は前進又は後退駆動されるが、移動限界に到達して図4Bに示すスイッチ付勢部82,83が双方向スイッチ101を付勢すると、その付勢信号がマイコン42に入力される。マイコン42はこれを受け、トランジスタ駆動信号の出力を停止する。これにより、モータ40の回転が停止し、操作ユニット2も前進又は後退の移動を停止する。
以上説明した車載用電子機器操作装置1(L,R)を含む上記エアコン操作ユニットUは、その概略動作をまとめると以下のようになる。すなわち、自動車のイグニッションスイッチをオンにすると、図1において、特定のLEDを点灯させたりフラッシングさせたりするなどのウェルカム動作が行なわれたあと、左右のダイアル操作部2は、いずれも退避位置にて進退動作のためのスタンバイ状態となる。また、このスタンバイ状態において、液晶パネル3のバックライト、ボタン指示用発光部8ならびに表示用発光部9からなる発光系は、減光された第二の光量に設定される。この状態で、ダイアル操作部2のいずれかにユーザーの手が接近すると、接近物検知部15がこれを検知し、さらにカメラ150によって撮影された画像から接近物が手であると判定された場合には、対応するダイアル操作部1を突出位置に前進駆動する。このとき、上記発光系は第二の光量に輝度が増じられる。ダイアル操作部2が突出することで、温度調整のための回転操作を容易に行なうことができる。また、操作によりダイアル操作部2の角度位置が変化すると、それに対応した設定温度変化を受けて、液晶パネル3の設定温度表示内容も変更される。操作終了後、ダイアル操作部2から手を離すと接近物検知部15は非検知状態となる。ダイアル操作部2は、この非検知状態となった後、一定時間が経過すれば後退駆動され退避位置に戻る。このとき、発光系は、ダイアル操作部2の後退移動とともに第一の光量から徐々に減光して、スタンバイ状態の第二の光量となる。なお、ダイアル操作部2の後退途中に、接近物検知部15が再び手の接近を検出した場合は、ダイアル操作部2は直ちに突出位置へ逆駆動され、発光系も第一の光量に復帰する。他方、ダイアル操作部2が突出位置にあるか、あるいは突出位置へ向けて移動中にイグニッションスイッチがオフになったときは、ダイアル操作部2は退避位置に強制的に戻され、動作停止する(また、発光系は消灯する)。
以下、エアコン操作ユニットUの動作制御処理の一例を、フローチャートを用いて説明する。図10は主制御ルーチンを示すもので、S1で各プログラムモジュールの初期化を行い、以降、S2〜S9の処理を周期的に繰り返し、状態監視と状態に応じた制御処理が実行される。S2では操作パネル(タッチパネル)4上でのスイッチ(ソフトボタン)入力信号の状態(つまり、どのボタンが押されたか)を判定する。図11はその詳細を示すもので、S22でタッチパネル付勢状態を示すシリアル信号を取得し、S23でその内容を解析し、S24で現在タッチ付勢されているスイッチがどれであるか(番号)を特定する。
図10に戻り、次にS3では、前回と同じスイッチがタッチ付勢されているかどうかを判定する。付勢されている場合は、そのスイッチのタッチ付勢が行なわれている前提でS4のA/Cパネル制御処理に進む。押されていない場合はS5に進み、一定時間以上のタッチ付勢(連続押し)がありと判定された場合に、前回とは別のスイッチが新たにタッチ付勢された前提でS4のA/Cパネル制御処理に進む。一方、S5において連続押しなしと判定された場合は、どのスイッチもタッチ付勢されていないと判定し、S4をスキップする。
図12はA/Cパネル制御処理の詳細を示すものである。各ソフトボタンのタッチ付勢に対応する処理は、図1に示すオートスイッチとA/Cスイッチとの付勢状況に応じて変化する。オートスイッチが付勢されてオートモードになっていれば、エアミックスダンパー(図示せず)による温風/冷風の混合比と、ファン回転数による風量とが設定温度に応じて自動制御される。この場合、ユーザーが変更できる操作は吹き出し口の選択のみである。また、オートスイッチが付勢解除されてマニュアルモードになっていれば、ユーザーは風量の設定を自由に変更できるようになる。他方、A/Cスイッチがオフになっている場合はエバポレータがオフになり、エアコンは送風のみを行なう送風モードとなる。このようにスイッチ付勢状況に応じてモードが変化するので、図12のS41では現在のモードがどれになっているかを判定し、S42〜S44で、タッチ付勢されたスイッチ番号による状態管理処理を、モード毎に個別に行なう。そして、新たにスイッチ付勢が行なわれると、S45でそのスイッチ番号に対応した状態遷移処理がなされ、S46〜S48では、付勢されたスイッチ番号に対応したLED8,9の点灯制御が行なわれる。
図16に、その状態遷移の一例を示す。この実施形態では、イグニッションスイッチ(あるいはアクセサリスイッチ)がオフからオンに遷移したとき、通常制御に移行する前に、ユーザーで迎えのためのウェルカム動作が行われるようになっている(例えば、特定のLEDを点灯させたり、フラッシングさせたりするなど)。通常制御に移行下後は、オートモード、マニュアルモード及び送風モードのいずれにおいても温度設定用のダイアル操作部2の操作は受け付けられるようになっている。
図10に戻り、S6のPWM制御に進む。図13はその詳細を示すものである。この制御は、付勢操作があったスイッチに対応するボタン指示用発光部8、あるいは、その操作結果に応じた表示用発光部9の強調表示点灯を行なうための段階的な輝度上昇(又は減少)を伴う点灯制御であり、主制御ルーチンの1サイクルよりも輝度上昇あるいは輝度減少に要する時間が長く設定されている。S61では、そのサイクルで輝度変化の途中であるかどうかを判定し、途中でない場合はS67に進んでどのタイミングで輝度変化を開始するかを示す輝度変化開始時間を取得し、S68で輝度の上昇(ないし減少)の処理を開始する。一方、S61で輝度変化の途中であった場合は、既に取得している輝度変化開始時間からの経過時間を計算し、S63で輝度変化がまだ終了に至っていない場合は、経過時間に応じた輝度変化処理を継続する。他方、S63で輝度変化が終了している場合はS64に進み、通常時の輝度に復帰させる処理を行なう。
図10に戻り、S7のダイアル操作部2の制御に進む。図14はその詳細を示すもので、S70では接近物検知部15により接近物が検出されたかどうかを判定する。検出された場合には、S71に進み、カメラ150で撮影されセキュリティ用ECU151からマイコン102に入力される信号により接近物が手であるかを判定する。
接近物が手であるかの判定処理について図20、図21A及び図21Bを用いて説明する。図21Aは、防犯用の監視カメラ150にて撮影された車内の画像を示す。図21Aに示すようなカメラ150にて撮影された撮影画像は、セキュリティ用ECU151からマイコン102に送信される。マイコン102において、S91で撮影画像から一部の画像を抽出する。具体的には、図21Aに示すように接近物検知部15の近傍を抽出エリアとして、その抽出エリア内の画像を抽出する。抽出は、接近物検知部15において、接近物が検知された場合に行われる。抽出エリア外の画像は、接近物検知部15に近づいていないため抽出されない。そして抽出エリア内に輝度の高い領域が一定面積以上検出されれば操作者の手の画像が含まれている確率が高いので、当該高輝度の領域を切り出して操作者の手であるかの判定画像として用いる。
図21Bに示すように、S92で抽出された画像を回転し、続いてS93で拡大又は縮小を行う。S94で、マイコン102に予め記憶された手のモデル画像と、回転、拡大、縮小等の変換を行った撮影画像とを図21に示すように、重ね合わせ、サンプリング点を抽出して、撮影画像とモデル画像との一致度を判定する。所定の範囲内の一致度があれば、マイコン102は、撮影された接近物を操作者の手であると判定する。つまり監視カメラ150によって撮影された画像に基づいて接近物検知部15に接近する操作者の手であるかを判定する。なお、接近物が手であるかの判定処理は、セキュリティECU151にて行うように構成してもよい。
図14に戻り、接近物が手であるとの判定された場合はS72に進み、モータ(回転駆動部)40に前進(突出)方向の駆動指令信号を出力する。すると、S73でモータドライバ113はこれを受け、操作ユニット2Uを突出させる向きにモータ40を駆動する。
S70で接近物が検知されていない場合、又はS71で接近物が手でないと判定された場合はS74に進み、操作ユニット2Uが突出位置にあるかどうかを判定する(この判定は、双方向スイッチ101の付勢出力の有無により容易に実施できる)。突出位置にある場合、S75で、後退位置に戻すための待ち時間が経過したかどうかを判定し、経過していればS76に進んで、モータ(回転駆動部)40に後退(退避)方向の駆動指令信号を出力する。すると、S78でモータドライバ113はこれを受け、操作ユニット2Uを後退(退避(収納))させる向きにモータ40を駆動する。S73の前進時とS78の後退時とでは、後者のほうがモータ40の駆動速度が小さい。この速度制御は、モータドライバ113内のマイコン43が行なう。また、前述のごとく、図17に示すように、表示パネル3の光量(バックライトの点灯輝度)は、操作ユニット2Uの後退時に徐々に減光するように制御される。
他方、S75で待ち時間が経過していなければS77に進み、待ち時間の継続を行なう。また、S74で操作ユニット2Uが突出位置になければ何もせずに終了する。
図10に戻り、S8ではダイアル操作に伴う温度設定表示処理を行なう。図15はその詳細を示すもので、ダイアル操作部2を回転操作すると、操作角度に応じて双方向スイッチ100の断続的な付勢・解除が繰り返され、正逆の各操作方向に対応した独立したパルス信号が出力される。このパルス数を計数することで現在の角度位置を把握することができる。S81ではスイッチ100からのカウンタパルス入力があったかどうかを判定し、S82でそれが正方向のパルスであればカウンタをインクリメントし、表示パネル3に出力する表示温度を1パルス分(例えば0.5℃)だけ増加させる。また、逆方向のパルスであればカウンタをデクリメントし、表示温度を1パルス分(例えば0.5℃)だけ減少させる。S85では、そのないし減少した表示温度にて、表示パネル3の表示出力を更新する。なお、S81でカウンタパルス入力がない場合は何もせずに終了する。
図10の主制御ルーチンは、ウォッチドッグタイマーの規定時間内に処理サイクルが終了しなければ、異常とみなして処理を途中で打ち切る。一方、処理サイクルが規定時間内に終了すればS9でウォッチドッグタイマーをリセットし、S2に戻って以下の処理を繰り返す。
図22に示すように、以上の実施例で説明した赤外反射センサ15とその検知回路150k、及び車室内監視カメラ150とセキュリティ用ECU151による操作者の手かざしの判定の他に、着座センサ152とその検知回路152kを備えるように構成してもよい。着座センサ152は、ユーザーが座席に着座したか否かを検出するもので、車両のシートに埋設される近接スイッチ等で構成することができる。例えば、着座センサ152によって、運転者(操作者)が運転席に着座している場合には、運転席側の赤外反射センサ15からの信号のみ判定するようにし、さらに車室内監視カメラ150によって接近物が手であるかを判定することにより、より確実に手かざしを判定して、他の接近物による誤作動を防止することができる。
さらに、着座センサ152の替わりに、又は着座センサ152と並んで温度センサ153とその検知回路153kを備えるように構成してもよい。温度センサ153は、車内に設置され、赤外線検出素子を有して接近物の表面温度を検出可能な非接触式センサである。これにより、接近物の温度が体温付近であると検出されることにより、手であると判定するようにすれば、より一層確実に手かざしを判定することができる。
本発明の適用対象の一つであるエアコン操作ユニットの一例を示す正面図。 本発明の車載用電子機器操作装置の作用説明図。 接近物検知部の一例を示す説明図。 操作ユニットの一例を示す側面図。 図4Aの要部断面図。 操作ユニットの分解斜視図。 エアコン操作ユニットの電気的構成の概略を示すブロック図。 主基板と、その周辺部分の電気的構成の詳細を示すブロック図。 エアコン操作ユニットの信号入出力系統図。 モータドライバの回路構成の一例を示すブロック図。 エアコン操作ユニットの主制御ルーチンの一例を示すフローチャート。 図10のスイッチ入力信号判定処理の詳細を示すフローチャート。 同じくA/Cパネル制御処理の詳細を示すフローチャート。 同じくLEDのPWM制御処理の詳細を示すフローチャート。 同じくダイアル操作部の制御処理の詳細を示すフローチャート。 同じく温度設定表示制御の詳細を示すフローチャート。 エアコン操作ユニットの制御処理の状態遷移図。 バックライトの点灯制御パターンの一例を示すタイミングチャート。 操作ユニットの変形例を作用とともに示す断面図。 カメラの設置例を示す模式図。 手の判定処理を示すフローチャート。 監視カメラの撮影する車内の映像を示す図。 撮影画像からの判定処理を説明する説明図。 着座センサや温度センサを備えた実施例を示す図。
符号の説明
1 車載用電子機器操作装置
2 ダイアル操作部
2U 操作ユニット
3 表示部
10 操作本体部
10c 付勢凸部
FF 装置前面
OA 操作軸線
VP 突出位置
QP 退避位置
15 接近物検知部
20 回転部材
21 カム溝
22 ギア部
30 進退駆動ベース部
31 カムフォロワ
29 支持基体
33 支持本体部
42 進退駆動機構
HC 変位変換伝達機構
70 駆動基板
71 バックライト光源
79 限界位置検出部
82,83 スイッチ付勢部
90 回路基板
100 操作変位検知部
102 マイコン(進退駆動制御手段、表示出力光量調整手段)
201 筐体
201h 装着孔

Claims (6)

  1. 車載用電子機器の操作を行なうために車両内に取り付けて使用される車載用電子機器操作装置であって、
    装置前面を形成する筐体と、
    前記装置前面に開口する形で前記筐体に形成された装着孔の内側に配置され、前記装置前面と交差する操作軸線周りに回転操作可能なダイアル操作部と、
    前記装着孔内にて前記ダイアル操作部を、当該ダイアル操作部の外周面を操作者が手で把持して操作可能となる予め定められた高さだけ前記装置前面から突出した突出位置と、該突出位置よりも突出高さが減じられた退避位置との間で該ダイアル操作部を前記装着孔内にて進退駆動する進退駆動機構と、
    接近物が前記ダイアル操作部に対し一定距離まで接近したときに、該接近物を非接触にて検知する接近物検知部と、
    前記接近物が前記操作者の前記手であるかを識別する補助接近物識別部と、
    前記接近物検知部が検知状態となり、前記補助接近物識別部が操作者の手だと識別した場合に、前記進退駆動機構によって前記ダイアル操作部を前記突出位置に前進駆動させ、前記接近物検知部が検知状態で前記補助接近物識別部が操作者の手を認識している間、前記ダイアル操作部を前記突出位置に保持し、前記接近物検知部が非検知状態となって所定時間が経過すると、前記進退駆動機構によって前記ダイアル操作部を前記退避位置に、前記前進駆動よりも小さい移動速度により後退駆動させ、後退駆動途中に前記接近物検知部が検知状態となると前記ダイアル操作部を前記突出位置に逆駆動させる進退駆動制御手段と、
    を備えたことを特徴とする車載用電子機器操作装置。
  2. 前記補助接近物識別部は、前記操作者の前記手を撮影するカメラにて構成されている請求項1記載の車載用電子機器操作装置。
  3. 前記カメラは、前記車両に搭載された防犯用の監視カメラと兼用され、該監視カメラによって撮影された画像に基づいて前記接近物検知部に接近する前記操作者の前記手であるかを判定する画像識別手段を含む請求項2記載の車載用電子機器操作装置。
  4. 前記補助接近物識別部は、撮影された画像の形状から前記操作者の前記手であるかを判定する形状判定手段を有する請求項2又は3記載の車載用電子機器操作装置。
  5. 前記補助接近物識別部は、前記操作者の前記手の温度を検知する温度検知センサを有する請求項1ないし4のいずれか1項記載の車載用電子機器操作装置。
  6. 前記補助接近物識別部は、前記車両の座席に備えられた着座センサを含む請求項1ないし5のいずれか1項に記載の車載用電子機器操作装置。
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