JP2008087566A - 情報入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングホイールのグリップの形状を変えることなく、誤動作を少なくさせることができる情報入力装置を提供する。
【解決手段】ステアリングホイールのグリップ表面に配置され、人体の接触を検知するための複数の電極を有する受付手段１１０と、複数の電極の静電容量の値又は変化を測定し、複数の電極の静電容量の値又は変化に基づき、制御情報を出力する制御する制御手段１１１とを備え、受付手段は、人体の接触により制御情報の出力を不能とする第１領域と、人体の接触により制御情報の出力を可能とする第２領域とを有し、ステアリングホイールの円弧方向のグリップ表面において第２領域が第１領域により挟まれるよう配列され、制御手段は、第２領域の電極の静電容量の値、又は変化量、あるいは変化速度が所定の閾値を超え、第１領域の電極の静電容量の値、又は変化量、あるいは変化速度が所定の閾値を超えない場合に制御情報を出力する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、自動車の車載機器をステアリングホイール上で操作する情報入力装置に関する。

ハードウェアの技術の発展とともに、自動車の分野において、空調設備、映像音楽再生記録器、カーナビゲーション機器などの車載機器が多様化、複雑化してきた。それに伴って、自動車の運転手（ドライバ）がそれらの機器を操作する負担も多くなってきた。多くの場合、車載機器の操作パネルは、運転手席と助手席の間のパネルに位置しているため、運転手がそれらを安全に操作するには、運転を停止し、視線を車載機器に向け、ハンドルから手を離し、運転の姿勢を崩してスイッチやボリュームのつまみを回すなどの作業が必要である。これらの負担により、例えば赤信号中にパネルを操作していて突然青信号に変わった場合や、突然他の車から追突された場合などに、運転姿勢へすぐに戻ることができず、安全性確保の妨げとなっていた。

これに対し、運転手の車載機器の操作負担を低減するため、入力装置に様々な改良と工夫が考案されてきている。それらの典型的な例が、入力インターフェースをステアリングホイールの一部に配置したものである。古くは、下記の特許文献１に記載された静電容量によるセンサをステアリングホイールに取り付けたものがある。また、図１３（ａ）に示すように、ステアリングホイールの真ん中部分１３３とグリップ１３１との付け根にスイッチ１３２を配置したものがある。また、図１３（ｂ）に示すように、ステアリングホイールの背後の部分に突起状のスイッチ１３５を設けたものがある。

また、図１３（ｃ）に示すように、スイッチの代わりにタッチパッドを配置する構造のものが提案されている（下記の特許文献２を参照）。また、図１３（ｄ）に示すように、ステアリングホイールのグリップ１３７上に、光反射センサによる小型の皿状のタッチパッド１３８が配置されているものがある（下記の特許文献３を参照）。また、図１４（ａ）に示すように、ステアリングホイールの円形の軸の表面全体に、運転手の手による接触センサ（機能面）１４０が配置され、手がどの位置で握られているかの判断ができるようになっているものがある（下記の特許文献３を参照）。また、図１４（ｂ）に示すように、運転手がステアリングホイールを握っているかをセンシングできるものがある（下記の特許文献４を参照）。とりわけ、図１３（ｄ）、図１４（ａ）、（ｂ）の例では、インターフェースがステアリングホイールのグリップの円軸の表面に配置されているため、運転手はステアリングホイールを握った運転姿勢により近い状態で、車載機器を操作できるという点で、予期せぬ事態に対し安全性を高めることができる。
実用新案出願公開 昭６４−５１５６４号公報 特開２００５−９６５１９号公報（図６） 特開２００５−２３１６２２号公報（図１Ａ、図４） 特表２００５−５３７９９２号公報（図１）

しかしながら、運転の際にステアリングホイールを握るため、図１４（ａ）、（ｂ）では誤って車載機器を操作してしまう危険性がある。一方で、図１３（ｄ）に示す例では、誤って操作しないような対策として、センサ部分の皿状のタッチパッド１３８が窪んだ凹部分に配置されるなどの工夫がされている。そのため、上述した従来例の入力インターフェースの中でも、図１３（ｄ）の例はハンドルを握りながらでも誤操作を少なくし、運転姿勢に近い状態で操作できるという利点がある。しかし、ステアリングホイールのグリップの形の一部を皿状に変形させる必要があり、そのため運転中の障害となり、また、多少の誤操作は減ったとしても、それでも誤って皿の部分に指が接触して運転中に誤動作させてしまう可能性がある。

本発明は、上記問題を解決するためのものであり、ステアリングホイールのグリップの形状を変えることなく、誤動作を少なくさせることができる情報入力装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、車両のステアリングホイールのグリップ表面に配置され、人体の接触を検知するための複数の電極を有する受付手段と、前記受付手段の前記複数の電極の静電容量の値又はその変化を測定し、測定された前記複数の電極の前記静電容量の値又はその変化に基づいて、前記車両の車載機器を制御するための制御情報を出力する制御手段とを備える情報入力装置であって、前記受付手段は、前記電極を備え、前記人体の接触により前記制御情報の出力を不能とする２つ以上の第１領域と、前記電極を備え、前記人体の接触により前記制御情報の出力を可能とする１つ以上の第２領域とを有し、前記ステアリングホイールの円弧方向の前記グリップ表面において前記第２領域が前記第１領域によって挟まれるように配列され、前記制御手段は、前記第２領域の前記電極の前記静電容量の値、又はその変化量、あるいは変化速度が所定の閾値を超え、かつ前記第１領域の前記電極の前記静電容量の値、又はその変化量、あるいは変化速度が前記所定の閾値を超えないと判断した場合に、前記制御情報を前記車載機器に出力するよう構成された情報入力装置が提供される。この構成により、ステアリングホイールのグリップの形状を変えることなく、誤動作を少なくさせることができる。なお、上述した接触を検知するということは、実際に触れたことを検知する以外に近接（接近）を検知することも含む。また、人体とは主に運転手の手（指）を言う。以下、同様である。

また、本発明の情報入力装置において、前記第２領域の前記電極が複数の電極から構成される場合、前記制御手段が、前記第２領域の前記複数の電極のうちの所定の電極の前記静電容量の値、又はその変化量、あるいは変化速度が所定の閾値を超え、かつ前記第１領域の前記電極の前記静電容量の値、又はその変化量、あるいは変化速度が前記所定の閾値を超えないと判断した場合に、前記制御情報を前記車載機器に出力することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、細かい情報入力が可能となる。

また、本発明によれば、車両のステアリングホイールのグリップ表面に配置され、人体の接触を検知するために用いられる光源及び前記光源によって照射された前記人体からの反射光を受信する光反射受信器を複数有する受付手段と、前記受付手段の前記複数の光反射受信器における前記反射光の強度の値又はその変化を測定し、測定された前記複数の光反射受信器の前記反射光の強度の値又はその変化に基づいて、前記車両の車載機器を制御するための制御情報を出力する制御手段とを備える情報入力装置であって、前記受付手段は、前記光反射受信器を備え、前記人体の接触により前記制御情報の出力を不能とする２つ以上の第１領域と、前記電極を備え、前記人体の接触により前記制御情報の出力を可能とする１つ以上の第２領域とを有し、前記ステアリングホイールの円弧方向の前記グリップ表面において前記第２領域が前記第１領域によって挟まれるように配列され、前記制御手段は、前記第２領域の前記光反射受信器の前記反射光の強度の値、又はその変化量、あるいは変化速度が所定の閾値を超え、かつ前記第１領域の前記光反射受信器の前記反射光の強度の値、又はその変化量、あるいは変化速度が前記所定の閾値を超えないと判断した場合に、前記制御情報を前記車載機器に出力するよう構成された情報入力装置が提供される。この構成により、ステアリングホイールのグリップの形状を変えることなく、誤動作を少なくさせることができる。

また、本発明によれば、車両のステアリングホイールのグリップ表面に配置され、人体の接触を検知するための複数の抵抗検知器を有する受付手段と、前記受付手段の前記複数の抵抗検知器の抵抗の値又はその変化を測定し、測定された前記複数の抵抗検知器の前記抵抗の値又はその変化に基づいて、前記車両の車載機器を制御するための制御情報を出力する制御手段とを備える情報入力装置であって、前記受付手段は、前記抵抗検知器を備え、前記人体の接触により前記制御情報の出力を不能とする２つ以上の第１領域と、前記電極を備え、前記人体の接触により前記制御情報の出力を可能とする１つ以上の第２領域とを有し、前記ステアリングホイールの円弧方向の前記グリップ表面において前記第２領域が前記第１領域によって挟まれるように配列され、前記制御手段は、前記第２領域の前記抵抗検知器の前記抵抗の値、又はその変化量、あるいは変化速度が所定の閾値を超え、かつ前記第１領域の前記抵抗検知器の前記抵抗の値、又はその変化量、あるいは変化速度が前記所定の閾値を超えないと判断した場合に、前記制御情報を前記車載機器に出力するよう構成された情報入力装置が提供される。この構成により、ステアリングホイールのグリップの形状を変えることなく、誤動作を少なくさせることができる。

また、本発明によれば、車両のステアリングホイールのグリップ表面に配置され、人体の接触を検知するために用いられる超音波発生器及び前記超音波発生器によって照射された前記人体からの反射波を受信する反射波受信器を複数有する受付手段と、前記受付手段の前記複数の反射波受信器における前記反射波の強度の値又はその変化を測定し、測定された前記複数の反射波受信器の前記反射波の強度の値又はその変化に基づいて、前記車両の車載機器を制御するための制御情報を出力する制御手段とを備える情報入力装置であって、前記受付手段は、前記反射波受信器を備え、前記人体の接触により前記制御情報の出力を不能とする２つ以上の第１領域と、前記電極を備え、前記人体の接触により前記制御情報の出力を可能とする１つ以上の第２領域とを有し、前記ステアリングホイールの円弧方向の前記グリップ表面において前記第２領域が前記第１領域によって挟まれるように配列され、前記制御手段は、前記第２領域の前記反射波受信器の前記反射波の強度の値、又はその変化量、あるいは変化速度が所定の閾値を超え、かつ前記第１領域の前記反射波受信器の前記反射波の強度の値、又はその変化量、あるいは変化速度が前記所定の閾値を超えないと判断した場合に、前記制御情報を前記車載機器に出力するよう構成された情報入力装置が提供される。この構成により、ステアリングホイールのグリップの形状を変えることなく、誤動作を少なくさせることができる。

また、本発明の情報入力装置において、前記受付手段が配置された前記ステアリングホイールの円弧方向の長さが５ｃｍ以下であることは、本発明の好ましい態様である。この構成により、誤動作を低減させることができる。

本発明の情報入力装置は、上記構成を有し、ステアリングホイールのグリップの形状を変えることなく、誤動作を少なくさせることができる。すなわち、運転者が運転姿勢に近い状態で入力操作でき、不用意に手がステアリングホイールに触れても誤動作しない情報入力装置を提供する。これにより、運転しようとしてハンドルを握っても誤作動しなくなる。

以下、本発明の実施の形態に係る情報入力装置について説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る情報入力装置を搭載したステアリングホイールの一例を示す図である。図１（ｂ）は本発明の実施の形態に係る情報入力装置を搭載した他のステアリングホイールの一例を示す図である。図２（ａ）は本発明の実施の形態における情報入力インターフェースの一例の拡大図を示す図である。図２（ｂ）は本発明の実施の形態における他の情報入力インターフェースの一例の拡大図を示す図である。図３（ａ）は本発明の実施の形態における運転手が座席に座りステアリングホイールを握った様子を示す図である。図３（ｂ）は本発明の実施の形態における情報入力インターフェースの有効に機能する範囲の一例を示す図である。

図４（ａ）は本発明の実施の形態における情報入力インターフェースを備えたステアリングホイールを握って運転をしている際の状態の一例を示す図である。図４（ｂ）は本発明の実施の形態における情報入力インターフェースを備えたステアリングホイールを使って情報入力をしている時の状態の一例を示す図である。図５は本発明の実施の形態におけるステアリングホイールの表面に巻かれる電極群の一例を示す図である。図６（ａ）は本発明の実施の形態におけるステアリングホイールのグリップに対して垂直な面から見た、排他領域における電極群の配置の一例を示す図である。図６（ｂ）は本発明の実施の形態におけるステアリングホイールのグリップに対して垂直な面から見た、入力領域における電極群の配置の一例を示す図である。

図７（ａ）は本発明の実施の形態におけるステアリングホイールのグリップに対して垂直な面から見た、入力領域における電極群の配置とそれを操作する手の指の配置の一例を示す図である。図７（ｂ）は本発明の実施の形態におけるステアリングホイールのグリップに対して垂直な面から見た、入力領域における電極群の配置とそれを操作する手の指の他の配置の一例を示す図である。図８は本発明の実施の形態における入力領域への操作によって所望の項目を選択する際の一覧リストの一例を示す図である。図９は本発明の実施の形態における電極セグメントでの静電容量の変化量の測定から、制御情報（信号）の発信をするか否かを判断するまでの処理フローの一例を示すフローチャートである。図１０は本発明の実施の形態における測定された各電極セグメントにおける静電容量の変化量を調製した値の一例を示す図である。図１１は本発明の実施の形態に係る情報入力装置の構成の一例を示す構成図である。図１２（ａ）は本発明の実施の形態における他の情報入力インターフェースの一例の拡大図を示す図である。図１２（ｂ）は本発明の実施の形態における図１２（ａ）の拡大図に運転手の手が配置された状態を示す図である。

まず、本発明の実施の形態に係る情報入力装置の一例について説明する。図１は本発明の実施の形態に係る情報入力装置を搭載したステアリングホイールの一例を示す図である。図１に示すように、運転手からの情報が入力される情報入力インターフェース（上述した受信手段に相当し、インターフェース部とも言う）１１は、ステアリングホイールのグリップ１０の円柱表面に、運転手から見て右上の配置されている。もちろん、図１（ｂ）に示すように、左上の位置に配置することも、左右両方に配置することも可能である。そのインターフェース部１１は、例えば３つの電極群（単に、電極とも言う）からなり、図１（ａ）に示すように、排他領域（上述した第１領域に相当）としての電極群１２、電極群１４と入力領域（上述した第２領域に相当）としての電極群１３からなる。

また、図１（ｂ）に示すグリップ１８上には、左手用のインターフェースとして、排他領域としての電極群１５、電極群１７と、入力領域としての電極群１６が配置され、右手用のインターフェースとして、排他領域としての電極群１３、電極群１５と、入力領域としての電極群１４が配置されている。当然、これらの電極群は、他の電極群と絶縁されて配置され、運転者の指が接近した場合、電極群の静電容量の変化量をそれぞれ独立して測定できるよう配線されている。なお、ここでの静電容量は電極と人体（指）との間（対空間、対アース間）の静電容量であってもよく、また複数の電極間における静電容量であってもよい。また、以下の説明では静電容量の変化量に基づいて制御情報を出力するようにしているが、変化量に限られるものではなく、静電容量の値や変化速度に基づいて制御情報を出力するようにしてもよい。

ここで言う入力領域とは、その領域内の電極（電極セグメント、単にセグメントとも言う）に対して指などの接触、接近、若しくは近接により、静電容量の変化量が計算による閾値を超えた場合、回路を通じて入力の情報（入力信号であって上述した制御情報に相当）が不図示の車載機器に発信される領域を言う。また、ここで言う排他領域とは、その領域内の電極に対して指などの接触、接近、若しくは近接により、静電容量の変化量が計算による閾値を超えた場合、回路を通じて入力領域内の電極からの入力信号の発信を停止させる領域を言う。なお、閾値については後述する。

これらの電極群とステアリングホイール全体は、デザイン性や、外見上の見栄えの良さ、滑り防止などの理由で薄い膜の材質の絶縁体で覆うことができる。なお、上述した電極に対する接触、接近、若しくは近接とは、電極に直接指が触れた場合、若しくは電極を覆う絶縁体の薄い膜に指が触れた場合などを言う。また、ここで言う指には親指が含まれる。

これらの電極群を構成する情報入力インターフェースの例の拡大図を図２（ａ）、（ｂ）に示す。まず、図２（ａ）では、ステアリングホイールのグリップ２０上に、入力領域を示す領域Ｂを構成する電極群２２と、排他領域を示す領域Ａ、Ｃを構成する電極群２１、電極群２３が配置され、領域Ｂの電極群２２は、ステアリングホイールのグリップ２０の円弧方向に沿ったグリップ２０の軸上の表面上で、領域Ａの電極群２１と領域Ｃの電極群２３によって挟まれて配置されていなければならない。すなわち、円弧方向に沿って、排他領域（領域Ａ）−入力領域（領域Ｂ）−排他領域（領域Ｃ）という順番に配置されることを言う。

一方、図２（ｂ）では、図２（ａ）に相当する入力領域を示す領域Ｂに２つの電極群（電極群２４、２６）が配置され、それらの電極群の間は絶縁部２５によって絶縁され、絶縁部２５は絶縁されたグリップ２０の材質と同様の材質で構成されている。この場合、運転手は排他領域の電極群２１、２３を触れずに電極群２４や電極群２６を摘む、回転させるなどすることによって、より複雑な不図示の車載機器の操作をすることができる。なお、絶縁部２５を上述した排他領域として構成するようにしてもよい。

上述したような配置にする理由は、運転手がステアリングホイールを握る際の腕や手（手の甲）の位置と大いに関係している。図３（ａ）に示すように、運転手が座席に座り、ステアリングホイールを握った場合を考える。この場合、本発明が提案するような「排他領域−入力領域−排他領域」と配列された情報入力インターフェースをステアリングホイール４０の円弧方向に沿って配置しておけば、図４（ａ）の入力領域４２の円弧の円周の長さが手の甲や指の幅より小さい限り、入力領域４２を触ったとしても排他領域４３若しくは排他領域４４も同時に触るということになる。

これにより、手４１が入力領域４２に接触しても排他領域４３、４４にも接触するため情報入力の処理が起動しない。このことは、運転中に運転姿勢でステアリングホイールを握っている時は、不図示の車載機器の情報入力インターフェースが誤作動で起動して欲しくないということに則するものである。なお、本発明では、図２（ａ）に示す領域Ｂの長さ（ステアリングホイールの円弧のうちの領域Ｂが配置された部分の長さ）又は電極群２２の長さ（ステアリングホイールの円弧のうちの電極群２２が配置された部分の長さ）を５ｃｍ以下、図２（ｂ）に示す電極群２４、２６と絶縁部２５を合わせた長さ（ステアリングホイールの円弧のうちの入力領域が配置された部分の長さ）を５ｃｍ以下とすることが望ましい。ただし、５ｃｍ以下でなくても実施は可能である。以上述べた原理は、本発明の提案する情報入力インターフェースが図１（ｂ）に示すような左上にある場合も同様に適用できる。

さらに、本発明が提案する図２（ａ）、（ｂ）に示した例を発展させたグリップ上の電極の配置として図１２（ａ）、（ｂ）に示すようなものが考えられる。図１２（ａ）は各電極群の配置を示す図である。図１２（ｂ）は図１２（ａ）の電極群の上に実際に運転手の手１２６が置かれ、不図示の車載機器を操作しようとしている場合の状態を示す図である。上述した図２（ａ）、（ｂ）で示した例と似たような構成で、図１２（ａ）、（ｂ）の例でも同様に、グリップ２０上に領域Ａ（排他領域）の電極群２１と、領域Ｃ（排他領域）の電極群２３がある。領域Ｂには、入力領域の電極群１２０と電極群１２２（電極群１２０以外の領域Ｂに描かれている四角形状のものすべて）が配置されている。この例では、領域Ｂの入力領域の電極群１２０、１２２以外の部分は、領域Ａや領域Ｃのような排他領域の電極群１２１で構成されている。もちろん、各電極群はグリップ２０表面上に絶縁されて配置されている。

図１２（ｂ）に示すように、不図示の車載機器を操作しようとしている運転手の手１２６の親指１２３と中指１２５は、入力領域の電極群１２２に触れている。人差し指１２４は入力領域の電極群１２０に触れている。それらの指以外の手の部分は、排他領域の電極群１２１には触れていない。電極群が静電容量センサとして物体近接をセンシングした場合、それぞれの排他領域の電極群と入力領域の電極群による静電容量変化が起こり、それらの変化の比、特異点抽出などから運転手の手１２６の配置が図１２（ｂ）のようになった状態かどうかを特定できる。この状態で、入力領域の電極群１２２上を親指１２３や中指１２５がスライドすることで、指の動きを検知し不図示の車載機器の操作を可能とさせる。

次に、運転手が情報入力インターフェースを用いて不図示の車載機器を操作したいという意図がある場合の操作について図４（ｂ）を用いて説明する。不図示の車載機器を操作する場合、例えばステアリングホイール４０のグリップ上の、入力領域４２のみを親指と人差し指などで摘むなどする。このようにすることによって、排他領域４３と排他領域４４のどちらにも手４１（指）は大きく触れない。そのため、排他領域４３や排他領域４４での静電容量の変化量は閾値を超えない程度の小さなものであるが、入力領域４２では静電容量の変化量が閾値を超えた大きな値となるため、運転手が触ったという情報（信号）が不図示の車載機器を制御する不図示の回路へ送られる。

本発明の構成によれば、運転手が運転のためにグリップを握っているのか、情報入力のためにグリップに接触しているのかを判別することができ、後者の状態の特異性を高めることで誤動作の少ない、安全な情報入力装置として機能する。

また、図４（ｂ）に示すステアリングホイール４０を親指と人差し指で摘むという姿勢は、指の動きの変化のみで、すぐに図４（ａ）のようなステアリングホイール４０を握るという運転姿勢に戻ることができるため、万が一、車両機器の操作中に追突されるなどの事故が起きても運転手は素早く行動でき、危険を回避することができる。

ここで、図３（ａ）に示す状態でステアリングホイールを旋回させ、情報入力インターフェースが下部、すなわち運転手の膝の真上付近に位置した場合、上述の状況とは違い、指はステアリングホイールの円弧に対し略垂直となって情報入力インターフェースに触れることになる。この場合、入力領域３２にのみに中指などが偶然触れる可能性があり、運転中にもかかわらず情報入力インターフェースを誤動作させるという可能性がある。

それに対する改善策として、図３（ｂ）に示すように、ステアリングホイール３０の旋回による回転角が所定の角度範囲内である場合にのみ情報入力インターフェースの機能を有効とさせるよう制限することにより誤動作を防ぐことができる。例えば、運転手側から見て右手用の情報入力インターフェースの場合、時計の１０時方向から右回りに４時の方向までの１８０度の範囲内に情報入力インターフェースが位置している場合にのみ、制御情報（信号）を発信できるように制限を設ける。これにより誤動作の防止となる。

ここで、上述した閾値とは、静電容量の変化量に対する単なる定数、固定数に限定されず、手の接触、接近、若しくは近接による排他領域と入力領域での電極群のそれぞれで測定された複数の静電容量の変化量から計算される相対値、規格化された値、相関値、該当する電極の面積で割った値、それらを入力値としたニューラルネットワークによる出力に対する判別の閾値を含むものである。

次に、上述したステアリングホイールの表面に巻かれる電極群について図５を用いて説明する。上述したように、電極群は、排他領域を示す領域Ａ、入力領域を示す領域Ｂ、排他領域を示す領域Ｃと分かれて順番に配置されているが、特に、領域Ｂの電極群を図５に示すような細かい電気的に絶縁されたセグメントに分けることで、更に細かい情報入力の設定をすることができる。さらに、図４（ｂ）に示した、運転手が情報入力を意図している場合の手（指）の配置の特異性を更に高めることができる。それについて詳しく述べる。

ステアリングホイールのグリップの円弧に対して略垂直に切った面（断面）から見た、表面の電極の配置の簡易図を図６（ａ）、（ｂ）に示す。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、グリップのコア６２、６４の外側（周囲）に電極６１、６３がそれぞれ配置されている。図６（ａ）は領域Ａ又は領域Ｃにおける断面を示し、図６（ｂ）は領域Ｂにおける断面を示している。図５、図６（ｂ）から分かるように、領域Ｂの電極は、この例では電気的に絶縁した８つの電極と配線とからなる。図６（ｂ）に示すように、それぞれの電極をＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８と呼ぶことにする。

図７（ａ）、（ｂ）は、図４（ｂ）に示すような、運転手が情報入力インターフェースを使用しようと意図した場合の手（指）の配置を示すものであり、入力領域（領域Ｂ）のみを親指と人差し指で摘んでいる様子を示している。なお、図７（ａ）、（ｂ）にはそれぞれグリップのコア７２、７４及び電極７１、７３がそれぞれ示されている。図７（ａ）の例は、親指と人差し指が入力領域のＢ１とＢ５とに接触している場合を示している。実際は、セグメント同士の間に指が入り込む（位置する）など、その静電容量の変化に大きくばらつきはあるが、各静電容量の変化の比や分布から主として指がどのセグメント（電極）に接触しているか判断することができる。

電極を８つのセグメントに区切った例では、制御情報（信号）が不図示の車載機器へ送信される条件として、円周に配置されたＢ１からＢ８までの電極のうち、ある電極（例えば、Ｂ１）と、グリップの断面の中心に対してその電極（例えば、Ｂ１）と対称の位置にある反対側の電極（例えば、Ｂ５）のみが接触されている場合に情報の発信を行うという、より厳しい条件を設けている。それにより、情報入力状態における指の配置の特異性が高まり、運転状態での情報入力インターフェースの誤作動の確率を下げることができる。さらに、この円周に配置された８つの電極により、静電容量の変化による近接センサデバイスが、タッチ式ジョグダイヤルとしても使用できるよう設定が可能である。

図７（ｂ）の例では、親指と人差し指が電極Ｂ８とＢ４に接触している場合を示している。これは、図７（ａ）に示す状態から親指と人差し指をＢ８とＢ４の電極の位置に移動させたものであり、これにより、近接をセンシングした電極は、Ｂ１からＢ８及びＢ５からＢ４へ変化することで、擬似的な方向性をもつ回転情報となって、不図示の車載機器にその情報が送信される。これは、映像音楽再生機器やカーナビで、例えば図８に示すようにカーソルを上下移動させて一覧リストの中から所望の項目を選択したり、音楽のボリュームを変更したりする操作などで有用であり、容易かつ直感的に行うことができる。

ここで、上述した電極での静電容量の変化量の測定から、制御情報（信号）の発信をするか否かを判断するまでの処理フローについて図９を用いて説明する。まず、各電極における静電容量の変化量を測定する（Ｓ９０１）。測定された各電極における静電容量の変化量の詳細については後述する。領域Ｂのいずれかの電極の測定値が閾値を超えたか否かを判断する（Ｓ９０２）。領域Ｂのいずれかの電極の測定値が閾値を超えた場合、測定値が測定された時刻に対応する領域Ａの測定値が閾値を超えていないか否かを判断する（Ｓ９０３）。領域Ａの測定値が閾値を超えていない場合、測定値が測定された時刻に対応する領域Ｃの測定値が閾値を超えていないか否かを判断する（Ｓ９０４）。

領域Ｃの測定値が閾値を超えていない場合、閾値を超えた領域Ｂの該当する電極とグリップの断面の中心に対して対称の位置にある電極の該当する時刻における測定値が閾値を超えているか否かを判断する（Ｓ９０５）。すなわち、これは２つの指（例えば、親指と人差し指）でグリップ表面の電極を摘んだ状態か否かを判断することである。

測定値が閾値を超えている場合、閾値を超えた領域Ｂの電極に隣り合う電極の情報が所定の記憶領域に記録されているか否かを判断する（Ｓ９０６）。これは、例えば上述した図７（ａ）から図７（ｂ）への動き（ジョグダイヤルのような操作）をセンシングすることである。すなわち、過去に指に近接していた領域Ｂにおける電極と現在接触している電極との位置関係を判断している。

隣り合う電極の情報（例えば、Ｂ２という情報）が所定の記憶領域に記録されている場合、現時点の電極と情報として記録された電極との位置関係に基づく信号を出力する（Ｓ９０７）。すなわち、例えば、電極Ｂ１からＢ８への変化、Ｂ５からＢ４への変化など、グリップの表面上の隣接する電極間での変化であると判断された場合、その回転方向と回転移動角度などの情報（上述した制御情報に相当）を不図示の車載機器に送信する。これにより、擬似的にジョグダイヤル的な連続入力機能を持たせることができる。なお、Ｓ９０６において、閾値を超えた領域Ｂの電極に隣り合う電極の情報が所定の記憶領域に記録されていない場合、所定の記憶領域に閾値を超えた領域Ｂの電極の情報を記録する（Ｓ９０８）。また、Ｓ９０２〜Ｓ９０５において、それぞれ「ＮＯ」と判断されるとＳ９０２に戻る。

なお、上述した判断の基準となる閾値は、単に定数に限定されず、領域Ｂの静電容量の変化値に対する領域Ａ、Ｃにおける変化量との比、相対値なども含む。そうすることで、指が領域の境に接触した場合、電極の応答におけるノイズや、接触した時と非接触になった時での静電容量値のヒステリーシス特性などの誤差を考慮することができる。

次に、上述した図９のＳ９０１において測定された各電極における静電容量の変化量を調製した値を図１０に示す。図１０に示すように、上から（ａ）から（ｊ）まで各電極に対するグラフがあり、順に、（ａ）は領域Ａにおける電極に対するグラフ、（ｂ）は領域Ｃにおける電極に対するグラフ、（ｃ）は領域ＢのＢ１電極に対するグラフ、（ｄ）は領域ＢのＢ２電極に対するグラフ、（ｅ）は領域ＢのＢ３電極に対するグラフ、（ｆ）は領域ＢのＢ４電極に対するグラフ、（ｇ）は領域ＢのＢ５電極に対するグラフ、（ｈ）は領域ＢのＢ６電極に対するグラフ、（ｉ）は領域ＢのＢ７電極に対するグラフ、（ｊ）は領域ＢのＢ８電極に対するグラフを示している。グラフは、横軸が測定の時間、縦軸が測定によって得られた電極の静電容量の変化量を調整した値である。ここで調整された値とは、規格化された値、相対値、ニューラルネットワークでの判別のための値などである。なお、電極の静電容量の変化量を調整せずにそのまま用いるようにしてもよい。

ここでは、簡単な例として、電極に指の接触などが起きた際には計算された値が通常よりも上がり閾値に達するとする。また、図１０の（ｋ）は、これらの観測値を計算して得られた値から、不図示の車載機器に最終的に制御情報（信号）が出力されるかどうかを示している。

図１０の例では、まず、図１０の（ａ）、（ｂ）の領域（排他領域）Ａ、Ｃでの指の接触などがないかどうかを見ると分かりやすい。領域Ａ、Ｃを運転手が握った場合、すなわち、図１０の（ａ）、（ｂ）の縦軸において値が上がり閾値を超えた場合は、図１０の（ｋ）のグラフに示すように、情報入力インターフェースは排他期間となり何も処理はされない。これは、運転手がグリップを握って運転を行っている状態である。

図１０の（ｋ）の横軸の時刻ｔ１以後は、排他領域から運転手の手が離れ、まだ何も行われていないが、時刻ｔ２からｔ３にかけて入力領域を示す領域Ｂにおいてジョグダイヤル的な操作がされていることが分かる。すなわち、まずＢ１とＢ５に指が接触し、次にＢ４とＢ８に指が接触し、次にＢ３とＢ７に指が接触し、次にＢ２とＢ６に指が接触している。情報入力インターフェースは、これらの回転方向と移動量を不図示の車載機器に伝えることで、運転手が連続的に操作を行うことができる。時刻ｔ３の時点で、領域Ｃに指が接触しているため、情報入力は再び停止状態となる。

更なる工夫として、入力領域のみが接触された場合でも、入力領域に接触し排他領域に接触しないという状態が一定の間、例えば０．８秒の時間が経過しなければ機能しないという設定をすることもできる。これにより、運転手が運転しようとしてステアリングホイールを握るとき、一瞬だけ手が図４（ｂ）のような状態になってしまった場合であっても不図示の車載機器操作の情報入力の誤動作を防ぐことができる。

また、別の工夫としては、排他領域の電極も電気的に絶縁された複数のセグメントに分けることで、排他領域の電極群での静電容量の変化量と、入力領域の電極群の静電容量の変化量との分布や相関から、入力と排他性を計算させ、運転手が運転をしようとして握っているのか、情報入力インターフェースを操作しようとしているのか、より厳密に判断することも可能である。

その他に、情報入力インターフェースで入力する場合、始めのメニュー画面起動には、入力領域をタップ、例えば２回、トントンと指で接触してからのみ、擦る、摘むなどの操作ができるようにするなど、入力の仕方を発展させることができる。さらに、本発明の利点は、車載機器の操作という行為を介して、運転手に対してステアリングホイールに手を常に当てておくという習慣を積極的に促すことで、運転手の安全姿勢を促進させるという効果もある。

次に、本発明の実施の形態に係る情報入力装置の構成について図１１を用いて説明する。図１１に示すように、情報入力装置は、受信手段１１０、制御手段１１１から構成されている。なお、情報入力装置の構成はこれに限られるものではなく、他の構成要素が含まれてもよい。受信手段１１０は、車両のステアリングホイールのグリップ表面に配置され、人体（例えば、指）の接触を検知するための複数の電極（図５を参照）を有するものである。また、受付手段１１０は、電極を備え、人体の接触により制御情報の出力を不能とする２つ以上の第１領域（排他領域に相当）と、電極を備え、人体の接触により制御情報の出力を可能とする１つ以上の第２領域（入力領域に相当）とを有し、ステアリングホイールの円弧方向のグリップ表面において第２領域が第１領域によって挟まれるように配列されている（図２（ａ）、（ｂ）を参照）。

制御手段１１１は、受付手段１１０の複数の電極の静電容量の値又はその変化（例えば、静電容量の変化量）を測定し、測定された複数の電極の静電容量の値又はその変化（例えば、静電容量の変化量）に基づいて、車両の不図示の車載機器を制御する制御情報を出力するものである。また、制御手段１１１は、第２領域の電極の静電容量の値、又はその変化量、あるいは変化速度（例えば、静電容量の変化量）が所定の閾値を超え、かつ第１領域の電極の静電容量の値、又はその変化量、あるいは変化速度（例えば、静電容量の変化量）が所定の閾値を超えないと判断した場合に、制御情報を不図示の車載機器に出力するものである。

なお、上述した説明では、静電容量の変化量に基づいて制御情報を出力するかを判断しているが、静電容量の変化量に基づくものに限られるものではない。例えば、一般的に用いられている光方式によるもの（具体的には、可視光若しくは赤外線による反射光の強度の値、又はその変化量、あるいは変化速度によるものであって、上述した光反射受信器における反射光の強度の値、又はその変化量、あるいは変化速度に基づくもの）、抵抗膜方式によるもの（具体的には、タッチすることによって通る電気の変化の値、又はその変化量、あるいは変化速度によるものであって、上述した抵抗検知器の抵抗の値、又はその変化量、あるいは変化速度に基づくもの）、超音波方式によるもの（具体的には、超音波の反射波の強度の値、又はその変化量、あるいは変化速度によるものであって、上述した反射波受信器における反射波の強度の値、又はその変化量、あるいは変化速度に基づくもの）などであっても本発明を実施することは可能である。

本発明に係る情報入力装置は、ステアリングホイールのグリップの形状を変えることなく、誤動作を少なくさせることができるため、自動車の車載機器をステアリングホイール上で操作する情報入力装置などに有用である。

（ａ）本発明の実施の形態に係る情報入力装置を搭載したステアリングホイールの一例を示す図である。（ｂ）本発明の実施の形態に係る情報入力装置を搭載した他のステアリングホイールの一例を示す図である。 （ａ）本発明の実施の形態における情報入力インターフェースの一例の拡大図を示す図である。（ｂ）本発明の実施の形態における他の情報入力インターフェースの一例の拡大図を示す図である。 （ａ）本発明の実施の形態における運転手が座席に座りステアリングホイールを握った様子を示す図である。（ｂ）本発明の実施の形態における情報入力インターフェースの有効に機能する範囲の一例を示す図である。 （ａ）本発明の実施の形態における情報入力インターフェースを備えたステアリングホイールを握って運転をしている際の状態の一例を示す図である。（ｂ）本発明の実施の形態における情報入力インターフェースを備えたステアリングホイールを使って情報入力をしている時の状態の一例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるステアリングホイールの表面に巻かれる電極群の一例を示す図である。 （ａ）本発明の実施の形態におけるステアリングホイールのグリップに対して垂直な面から見た、排他領域における電極群の配置の一例を示す図である。（ｂ）本発明の実施の形態におけるステアリングホイールのグリップに対して垂直な面から見た、入力領域における電極群の配置の一例を示す図である。 （ａ）本発明の実施の形態におけるステアリングホイールのグリップに対して垂直な面から見た、入力領域における電極群の配置とそれを操作する手の指の配置の一例を示す図である。（ｂ）本発明の実施の形態におけるステアリングホイールのグリップに対して垂直な面から見た、入力領域における電極群の配置とそれを操作する手の指の他の配置の一例を示す図である。 本発明の実施の形態における入力領域への操作によって所望の項目を選択する際の一覧リストの一例を示す図である。 本発明の実施の形態における電極セグメントでの静電容量の変化量の測定から、制御情報（信号）の発信をするか否かを判断するまでの処理フローの一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における測定された各電極セグメントにおける静電容量の変化量を調製した値の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る情報入力装置の構成の一例を示す構成図である。 （ａ）本発明の実施の形態における他の情報入力インターフェースの一例の拡大図を示す図である。（ｂ）本発明の実施の形態における図１２（ａ）の拡大図に運転手の手が配置された状態を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）従来のステアリングホイールに設けられた情報入力インターフェースを示す図 （ａ）従来のステアリングホイールに設けられた他の情報入力インターフェースを示す図（ｂ）従来のステアリングホイールに設けられた他の情報入力インターフェースを示す図

符号の説明

１０、１８、２０、１３１、１３４、１３７ グリップ
１１ 情報入力インターフェース（インターフェース部）
１２、１４、１５、１７、２１、２３、１２１ 排他領域の電極群
１３、１６、２２、２４、２６、１２０、１２２ 入力領域の電極群
２５ 絶縁部
３０、４０ ステアリングホイール
３１、３３、４３、４４ 排他領域
３２、４２ 入力領域
４１ 手
６１、６３、７１、７３ 電極
６２、６４、７２、７４ コア
１１０ 受信手段
１１１ 制御手段
１２３ 運転手の親指
１２４ 運転手の人差し指
１２５ 運転手の中指
１２６ 運転手の手
１３２ スイッチ
１３３、１３６ ステアリングホイールの真ん中部分
１３５ 突起状のスイッチ
１３８ 皿状のタッチパッド
１４０ 接触センサ（機能面）

Claims (6)

1. 車両のステアリングホイールのグリップ表面に配置され、人体の接触を検知するための複数の電極を有する受付手段と、
   前記受付手段の前記複数の電極の静電容量の値又はその変化を測定し、測定された前記複数の電極の前記静電容量の値又はその変化に基づいて、前記車両の車載機器を制御するための制御情報を出力する制御手段とを備える情報入力装置であって、
   前記受付手段は、前記電極を備え、前記人体の接触により前記制御情報の出力を不能とする２つ以上の第１領域と、前記電極を備え、前記人体の接触により前記制御情報の出力を可能とする１つ以上の第２領域とを有し、前記ステアリングホイールの円弧方向の前記グリップ表面において前記第２領域が前記第１領域によって挟まれるように配列され、
   前記制御手段は、前記第２領域の前記電極の前記静電容量の値、又はその変化量、あるいは変化速度が所定の閾値を超え、かつ前記第１領域の前記電極の前記静電容量の値、又はその変化量、あるいは変化速度が前記所定の閾値を超えないと判断した場合に、前記制御情報を前記車載機器に出力するよう構成された情報入力装置。
2. 前記第２領域の前記電極が複数の電極から構成される場合、
   前記制御手段は、前記第２領域の前記複数の電極のうちの所定の電極の前記静電容量の値、又はその変化量、あるいは変化速度が所定の閾値を超え、かつ前記第１領域の前記電極の前記静電容量の値、又はその変化量、あるいは変化速度が前記所定の閾値を超えないと判断した場合に、前記制御情報を前記車載機器に出力する請求項１に記載の情報入力装置。
3. 車両のステアリングホイールのグリップ表面に配置され、人体の接触を検知するために用いられる光源及び前記光源によって照射された前記人体からの反射光を受信する光反射受信器を複数有する受付手段と、
   前記受付手段の前記複数の光反射受信器における前記反射光の強度の値又はその変化を測定し、測定された前記複数の光反射受信器の前記反射光の強度の値又はその変化に基づいて、前記車両の車載機器を制御するための制御情報を出力する制御手段とを備える情報入力装置であって、
   前記受付手段は、前記光反射受信器を備え、前記人体の接触により前記制御情報の出力を不能とする２つ以上の第１領域と、前記電極を備え、前記人体の接触により前記制御情報の出力を可能とする１つ以上の第２領域とを有し、前記ステアリングホイールの円弧方向の前記グリップ表面において前記第２領域が前記第１領域によって挟まれるように配列され、
   前記制御手段は、前記第２領域の前記光反射受信器の前記反射光の強度の値、又はその変化量、あるいは変化速度が所定の閾値を超え、かつ前記第１領域の前記光反射受信器の前記反射光の強度の値、又はその変化量、あるいは変化速度が前記所定の閾値を超えないと判断した場合に、前記制御情報を前記車載機器に出力するよう構成された情報入力装置。
4. 車両のステアリングホイールのグリップ表面に配置され、人体の接触を検知するための複数の抵抗検知器を有する受付手段と、
   前記受付手段の前記複数の抵抗検知器の抵抗の値又はその変化を測定し、測定された前記複数の抵抗検知器の前記抵抗の値又はその変化に基づいて、前記車両の車載機器を制御するための制御情報を出力する制御手段とを備える情報入力装置であって、
   前記受付手段は、前記抵抗検知器を備え、前記人体の接触により前記制御情報の出力を不能とする２つ以上の第１領域と、前記電極を備え、前記人体の接触により前記制御情報の出力を可能とする１つ以上の第２領域とを有し、前記ステアリングホイールの円弧方向の前記グリップ表面において前記第２領域が前記第１領域によって挟まれるように配列され、
   前記制御手段は、前記第２領域の前記抵抗検知器の前記抵抗の値、又はその変化量、あるいは変化速度が所定の閾値を超え、かつ前記第１領域の前記抵抗検知器の前記抵抗の値、又はその変化量、あるいは変化速度が前記所定の閾値を超えないと判断した場合に、前記制御情報を前記車載機器に出力するよう構成された情報入力装置。
5. 車両のステアリングホイールのグリップ表面に配置され、人体の接触を検知するために用いられる超音波発生器及び前記超音波発生器によって照射された前記人体からの反射波を受信する反射波受信器を複数有する受付手段と、
   前記受付手段の前記複数の反射波受信器における前記反射波の強度の値又はその変化を測定し、測定された前記複数の反射波受信器の前記反射波の強度の値又はその変化に基づいて、前記車両の車載機器を制御するための制御情報を出力する制御手段とを備える情報入力装置であって、
   前記受付手段は、前記反射波受信器を備え、前記人体の接触により前記制御情報の出力を不能とする２つ以上の第１領域と、前記電極を備え、前記人体の接触により前記制御情報の出力を可能とする１つ以上の第２領域とを有し、前記ステアリングホイールの円弧方向の前記グリップ表面において前記第２領域が前記第１領域によって挟まれるように配列され、
   前記制御手段は、前記第２領域の前記反射波受信器の前記反射波の強度の値、又はその変化量、あるいは変化速度が所定の閾値を超え、かつ前記第１領域の前記反射波受信器の前記反射波の強度の値、又はその変化量、あるいは変化速度が前記所定の閾値を超えないと判断した場合に、前記制御情報を前記車載機器に出力するよう構成された情報入力装置。
6. 前記受付手段が配置された前記ステアリングホイールの円弧方向の長さが５ｃｍ以下である請求項１から５のいずれか１つに記載の情報入力装置。

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