JP3900122B2

JP3900122B2 - 非接触式情報入力装置

Info

Publication number: JP3900122B2
Application number: JP2003282397A
Authority: JP
Inventors: 康弘福山; 裕一猪狩; 正樹廣田; 正文辻; 誠岩島; 最実太田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2023-07-30
Also published as: JP2005047412A

Description

本発明は、機器操作等に関する情報を非接触で入力する装置に関する。

近年の自動車の車室内には、カー・ナビゲーション、オーディオ装置、ＴＶ、ビデオ装置、携帯電話、エア・コンディショナーなど数多くの情報機器、電装機器が設置される。また、それらの様々な機器の操作パネルを全て用意するのは困難であるので、１つの表示部に複数の機器の状態を示し、操作部を共有するようになっている。さらには、表示されたメニュー画面に対し、リモート・コントロール装置を使って操作する機器もある。
このように、近年、車載機器の種類が増えるとともに、運転者が行う操作の種類は飛躍的に増大している。そして車載機器の操作の種類が増えることにより、運転中においても運転者の視線が車載機器に移ることが考えられるが、このように運転者の視線が車両前方から逸れることは運転の安全上好ましくない。
以上のことから、運転者が視線を動かすことなく操作入力できる装置が要求されるようになっており、形状や動きによるジェスチャによって操作入力することのできる、いわゆる非接触式情報入力装置が提案されている。
例えば、下記特許文献１によると、手の形状や動きを捉えるための手段として、小型ＣＣＤカメラなどを用いて手を撮像し、その画像を解析することで形状を検出することを可能としている。上記の装置においては、物体に赤外光を照射し、これと同期した動作をするイメージセンサを用いて、物体反射光のみを画像として取り出す装置を用いている。

特開２００１−２１６０６９号公報

上記従来例に記載のような非接触式情報入力装置においては、一般的に、手の形状を検出するための撮像装置を設置するために車室内に空間的領域を必要とする。しかし、多数の車載機器が設置される車室内、特にダッシュボード付近においては、上記のような撮像装置を設置する場所を設けることは容易でなく、また、運転者が手をかざして手の形状を入力する際の使い勝手のよい位置であることが必要とされ、かつ、車室内のデザイン的にも影響の少ない位置であることが望まれるので、その設置場所の設定はかなり困難であった。
本発明は上記のごとき問題を解決するためになされたものであり、運転者の使い勝手がよく、しかも他の車載機器の設置場所に影響を及ぼさないように設置することの出来る非接触式情報入力装置を提供することを目的とする。

操作者の手を含めた所定の検出領域の画像を撮像し、前記手の形状および動きを検出するジェスチャ検出手段を備え、ジェスチャ検出手段の検出結果に基づいて、操作者が手の形状や動きで指示した特定の操作を判別し、その結果に基づいて車載機器への操作を実行する機能を備えた非接触式情報入力装置であって、前記ジェスチャ検出手段は、車両用イグニッションキーの鍵体における差し込み部とは反対側の鍵体頭部に取り付けられ、差し込み方向とは反対方向の所定の検出領域を撮像することを特徴とする。

本発明によれば、車両用イグニッションキーの鍵体にジェスチャ検出手段を設けたことにより、車両用イグニッションキーを差し込む空間を用いて、非接触式情報入力装置を実現することができる。そして車両用イグニッションキーの鍵体を差し込む位置、すなわち車両用イグニッションキーが設置されている場所は、運転者が容易に手の届く場所であるから、運転中においても運転者が手を差し出すことが容易なため、使い勝手がよく、運転中の安全を損なうことなく操作入力を行うことができる。また、従来から用いられている鍵体に取り付けているので、新たな設置場所を設ける必要がなく、したがって他の車載機器の設置場所に影響を及ぼさないように設置することが出来る。さらに、変更する部分は、車両用イグニッションキーのみなので、車室内デザインに対する影響もほとんどない。

（実施例１）
図１は本発明における一実施例を概念的な機能ブロックで示した図である。
図１において、ジェスチャ検出手段１は、運転者（操作者）の手によるジェスチャを検出するものである。そして、操作入力処理手段２は、ジェスチャ検出手段１の検出結果より、運転者が手の形状や動きで指示した特定の操作を判別し、車載機器の動作を決定する。操作実行手段３は操作入力処理手段２によって決定された操作を実行する。
ここで、本発明におけるジェスチャとは、例えば手の形状（例えば、じゃんけんの「グー、チョキ、パー」や、「何本の指が立っているか」等、手によって表現できる様々な形状）から表現されるものと、手の動きから表現されるものである。
また、操作入力処理手段２における「操作」とは、例えばエア・コンディショナーの作動、停止、風量の設定、温度設定等のように、運転者が車載機器に対して行う操作を意味する。

図２は、本発明における一実施例の構成を示すブロック図であり、図１を具体化した非接触式情報入力装置１４の構成例である。
図２において、遠赤外線センサ１１が図１のジェスチャ検出手段１に、コントロールユニット１２（マイクロコンピュータと制御用プログラム）が操作入力手段２に、車載機器１３および操作用アクチュエータ（図示せず）が操作実行手段３にそれぞれ相当する。上記遠赤外線センサ１１は、所定の検出領域の温度分布に応じて発せられる遠赤外線を検出するものである。なお、コントロールユニット１２における運転者の手の形状の検出、判別は通常の画像処理手法を用いて行う。

図３は、本発明における遠赤外線センサ１１の一例を示す斜視図である。
図３に示すような遠赤外線センサ１１の内部には、半導体プロセスによって作製されたチップ（図示せず）が設けられる。チップは、外部電気回路との入出力（駆動電源、制御信号等）を行うために、複数の金属端子２２とワイヤで電気的に接続されている。このチップ上には２次元アレイ状に配せられた遠赤外線検出素子（図示せず）が設けられている。そして所定の検出領域からの遠赤外線がレンズ２１によって、２次元アレイ状に配せられた遠赤外線検出素子に結像され、所定の検出領域の温度分布を取得することができる。

ここで、本発明における２次元アレイ状に配せられた遠赤外線検出素子の個々の素子は、例えばサーモパイルである。サーモパイルは自身の温度と、所定の検出領域内の被検出体（運転者の手等）の温度差に応じた電圧を出力する。そしてコントロールユニット１２より電気的な制御信号を与えることで、各遠赤外線検出素子であるサーモパイルの出力電圧を取り出すことができ、所定の検出内の温度分布を電気的に取得することができる。したがって、運転者の手によるジェスチャは、遠赤外線センサ１１によって温度分布として検出できる。

なお、ジェスチャ検出手段１は、遠赤外線センサ１１だけでなく、可視光や近赤外線を検出するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサでも構成できる。しかし、可視光で検出するセンサであれば夜間は可視光照明が必要であり、近赤外線で検知するセンサであれば近赤外線照明の被写体からの反射を検出するため昼夜を問わず照明が必要である。それに対して、ジェスチャ検出手段１を遠赤外線センサ１１とすることで、所定の検出領域を温度分布として撮像できるため、昼夜において照明の必要がなく、ジェスチャを検出することができる。このように検出用の照明の必要がないことから、照明を設ける資金的コストと、照明の駆動回路等を設置するための場所的コストを低減できるとともに、検出用照明に必要な電力を無くすことができる等の利点がある。
なお、この場合の「遠赤外線」とは、照明することなしに物体から放射された赤外線をセンサで検出できる範囲のものであればよい。

図４は、本発明における遠赤外線センサ付イグニッションキー鍵体３１の斜視図である。
イグニッションキー鍵体は車両のイグニッションキーに差し込んでエンジンを作動させるものであり、本発明による遠赤外線センサ付イグニッションキー鍵体３１は、一般的な車両用イグニッションキー鍵体に置き換わるものである。

遠赤外線センサ付イグニッションキー鍵体３１は、遠赤外線センサ１１、遠赤外線センサ１１の駆動に必要な回路を内蔵する樹脂グリップ３３、および主たる鍵の役割を持つキー差し込み部３２からなる。なお、遠赤外線センサ１１および内蔵回路は非常に小型に形成出来るので、イグニッションキー鍵体３１に搭載可能である。

遠赤外線センサ付イグニッションキー鍵体３１に設けた遠赤外線センサ１１への電源供給は、金属であるキー差し込み部３２から与えても良いし、図５のイグニッションキーホール４５やその近辺から電磁誘導的に与えても良い。コントロールユニット１２からの制御信号と赤外線センサ１１は、無線通信により入出力しても良いし、キー差し込み部３２に電気的導通部と絶縁部を設け、導通部から入出力しても良い。

図５は、本発明における遠赤外線センサ付イグニッションキー鍵体３１の取り付け位置を説明するための斜視図であり、車室内のダッシュボードとステアリングホイール近傍部を示す。
一般的な車両の運転席の場合、運転者側にステアリングホイール４２があり、運転者から見てステアリングホイール４２の奥側にイグニッションキーホール４５や方向指示器操作レバー４３が備えられている。多くの車種では、方向指示器操作レバー４３は運転動作を円滑にする観点から、概ねステアリングホイールの２時３０分方向に突き出している。そして、イグニッションキーホール４５周辺には、車両用イグニッションキー鍵体３１を差し込むために、空間が設けられている。

図５に示す例では、方向指示器操作レバー４３は２時３０分方向に突き出しており、運転者の脚とジェスチャする運転者の手が干渉しないように配慮すると、非接触式情報入力装置１４（遠赤外線センサ）に操作入力できる遠赤外線検出領域４１は、２時３０分方向から５時方向の間とすることができる。遠赤外線センサ付イグニッションキー鍵体３１に設けた遠赤外線センサ１１は、この遠赤外線検出領域４１を検出できるように設計しておく。

上記の遠赤外線検出検出領域４１は、ステアリングホイール４２の近傍であり、その領域へ運転者が手を差し出すことは運転中においても容易であり、運転中の安全を損なうことなく操作入力を行うことができる。

また、車両用イグニッションキー鍵体３１に遠赤外線センサ１１を設けたことで、ダッシュボード等に設置場所を必要としないので、他の車載機器との場所的干渉を避けられ、非接触式情報入力装置１４の設置を容易にすることができる。さらには、車室内デザイン変更を車両用イグニッションキーのみに留めることができる。

一般的に車両用イグニッションキー鍵体には裏表があり、その裏表に関係なくどちらからでも差し込みが可能である。したがって遠赤外線センサ１１の取り付け位置を、例えば樹脂グリップ３３の側面などにすると、キー差し込み部３２の差込方向に依存し、遠赤外線センサ１１が運転者の方を向いたり向かなかったりする。そのため、本発明においては、図４に示したように、イグニッションキー鍵体へ遠赤外線センサ１１を取り付ける場合は、キー差し込み部３２とは反対側の鍵体頭部に取り付け、キー差し込み方向とは反対側の遠赤外線検出領域４１を撮像するようにした。これによって、キー差し込み部３２の差込方向に依存することなく、図５のように赤外線センサ１１を常に運転者の手の方向に向けることが可能になる。

また、遠赤外線センサ１１の撮像する遠赤外線検出領域４１（図５の２時３０分方向から５時方向の範囲）には、少なくともステアリングホイール４２の一部が入るように遠赤外線センサ付イグニッションキー鍵体３１を設置することが望ましい。このように遠赤外線検出領域４１にステアリングホイール４２の一部を入れることで、画像処理上においてステアリングホイール４２を基準位置とすることが出来る。その基準位置からの運転者の手のはみだし方を検出することができるので、運転者がジェスチャによって非接触式情報入力装置１４に操作入力しているか否かを判断することができる。

図６は、運転動作中とジェスチャ操作入力中とにおける遠赤外線センサ１１の撮像画像を示す図であり、（ａ）は運転動作中、（ｂ）はジェスチャ操作入力中を示す。
図６（ｂ）に示すように、運転者の手４４の手首より先が、基準位置（ステアリングホイール４２）から出ていれば、運転者がジェスチャ操作入力中であることにすると、図６（ａ）の上側に示すように運転者が方向指示器の操作中の場合や、図６（ａ）の下側に示すように操舵中の場合と、前記図６（ｂ）に示したジェスチャによる操作入力中との判断を行うことが可能となる。この判断により、運転動作による非接触式情報入力装置１４への誤入力を防止することができる。

また、ステアリングホイール４２を基準位置とすることによって、運転者は操作入力の位置を認識しやすい。そのため、運転者が非接触式情報入力装置１４の操作を覚えることが容易である。さらに、ステアリングホイール４２に手を置いた状態でも操作が可能となるので、安定した操作入力が出来るとともに、運転者の疲労を軽減できる。

以上説明したように、本実施例においては、車両用イグニッションキーの鍵体に遠赤外線センサ（ジェスチャ検出手段）を設けたことにより、車両用イグニッションキーを差し込む空間を用いて、非接触式情報入力装置を実現することができる。そして車両用イグニッションキーの鍵体を差し込む位置、すなわち車両用イグニッションキーが設置されている場所は、運転者が容易に手の届く場所であるから、運転中においても運転者が手を差し出すことが簡単なため、使い勝手がよく、運転中の安全を損なうことなく操作入力を行うことができる。また、従来から用いられている鍵体に取り付けているので、新たな設置場所を設ける必要がなく、したがって他の車載機器の設置場所に影響を及ぼさないように設置することが出来る。さらに、変更する部分は、車両用イグニッションキーのみなので、車室内デザインに対する影響もほとんどない。

また、遠赤外線センサは、前記車両用イグニッションキーの鍵体における差し込み部とは反対側の鍵体頭部に取り付けられ、差し込み方向とは反対方向の所定の検出領域を撮像するようにしたので、鍵体の差込方向に依存することなく非接触式情報入力装置を実現できる。

また、遠赤外線センサが撮像する所定の検出領域には、ステアリングホイールの一部を含むようにしたので、画像処理上においてステアリングホイールを基準位置とすることができ、運転者がジェスチャにより操作入力中であるか否かを判断できるので、運転者の運転動作による非接触式情報入力装置への誤入力を防止できる。

また、ステアリングホイールが基準位置であることによって、運転者は操作入力の位置を認識しやすいため、操作を覚えることが容易になる。さらには、ステアリングホイールに手を置いた状態で操作が可能となるので、安定した操作入力ができるとともに、運転者の疲労を軽減できる。

また、ジェスチャ検出手段として遠赤外線センサを用いた場合には、所定の検出領域を温度分布として撮像できるため、昼夜において照明を必要とせずジェスチャ検出ができる。そして検出用の照明の必要がないことから、照明を設ける資金的コストと、照明の駆動回路等を設置するための場所的コストを低減できるとともに、検出用照明に必要な電力を無くすことができる。

さらに、イグニッションキーの鍵体に赤外線センサを設けたことにより、下記のような応用も考えられる。
１．運転者の体温を測定し、それによって体調を判別する機能を設けることが出来る。２．運転者の手の平の静脈等を検出し、それによって登録してある運転者か否かを判別する機能を設けることが出来る。

３．イグニッションキーの鍵体の両面にそれぞれ赤外線センサを設け、それぞれの方向における赤外線を検出することにより、例えば車室内の床側の温度と天井側の温度とを測定し、エア・コンディショナーの温度調節に利用することが出来る。

本発明における一実施例を概念的な機能ブロックで示した図。本発明における一実施例の構成を示すブロック図。本発明における遠赤外線センサ１１の一例を示す斜視図。本発明における遠赤外線センサ付イグニッションキー鍵体３１の斜視図。本発明における遠赤外線センサ付イグニッションキー鍵体３１の取り付け位置を説明するための斜視図。運転動作中とジェスチャ操作入力中とにおける遠赤外線センサ１１の撮像画像を示す図であり、（ａ）は運転動作中、（ｂ）はジェスチャ操作入力中を示す。

符号の説明

１：ジェスチャ検出手段２：操作入力処理手段
３：操作実行手段１１：赤外線センサ
１２：コントロールユニット１３：車載機器
１４：非接触式情報入力装置２１：レンズ
２２：金属端子３１：赤外線センサ付イグニッションキー鍵体
３２：キー差し込み部３３：樹脂グリップ
４１：赤外線検出領域４２：ステアリングホイール
４３：方向指示器操作レバー４４：運転者の手
４５：イグニッションキーホール

Claims

操作者の手を含めた所定の検出領域の画像を撮像し、前記手の形状および動きを検出するジェスチャ検出手段と、
前記ジェスチャ検出手段の検出結果に基づいて、操作者が手の形状や動きで指示した特定の操作を判別して選択する操作入力処理手段と、
前記操作入力処理手段の結果に基づいて車載機器への操作を実行する操作実行手段と、を備え、
前記ジェスチャ検出手段は、車両用イグニッションキーの鍵体における差し込み部とは反対側の鍵体頭部に取り付けられ、差し込み方向とは反対方向の所定の検出領域を撮像することを特徴とする非接触式情報入力装置。
前記ジェスチャ検出手段が撮像する所定の検出領域には、ステアリングホイールの一部を含み、撮像したステアリングホイールを画像処理上の基準位置として操作者がジェスチャにより操作入力中であるか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の非接触式情報入力装置。
前記ジェスチャ検出手段は、所定の検出領域の温度分布画像を取得する遠赤外線センサであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非接触式情報入力装置。
前記遠赤外線センサへの電力供給と信号送受信との少なくとも一方を無線方式で行うことを特徴とする請求項３に記載の非接触式情報入力装置。