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CN101466569A - 车辆输入设备 - Google Patents

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CN101466569A
CN101466569A CNA2007800213078A CN200780021307A CN101466569A CN 101466569 A CN101466569 A CN 101466569A CN A2007800213078 A CNA2007800213078 A CN A2007800213078A CN 200780021307 A CN200780021307 A CN 200780021307A CN 101466569 A CN101466569 A CN 101466569A
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operating portion
intention
switch
vehicle input
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CNA2007800213078A
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河内和广
佐野博丈
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

车辆输入设备具有：操作部(150)，其布置在车辆乘客厢中；以及信号处理部(172)，用于处理通过所述操作部(150)输入的信号。该设备包括：可移动支撑机构，其支撑所述操作部(150)，以使所述操作部在远离操作者的远处位置和靠近所述操作者的近处位置之间移动；电动机(210)，用于产生驱动力来使所述操作部(150)移位；控制部(174)，用于控制所述电动机(210)；以及操作意图检测器(220)，用于检测操作者操作所述操作部(150)的意图。如果所述操作意图检测器(220)检测到所述操作者的操作意图，则所述控制部(174)控制所述电动机(210)来使所述操作部(150)移位到所述近处位置。

Description

车辆输入设备
技术领域
本发明涉及车辆输入设备，所述车辆输入设备具有布置在车厢中并可由操作者操作的操作部和用于处理通过操作部输入的信号的信号处理单元。
背景技术
传统上，已知一种车载导航设备，其特征在于包括一移动机构，所述移动机构用于将多个叠置的触摸面板显示设备移置为并排布置并且还用于将并排布置的显示设备移回原始的叠置储备位置(例如参见日本专利申请公布No.JP-A-2001-280979)。
然而，由车辆占有者(操作者)操作的操作部的布置位置被限制在操作者的手可及的范围内，这带来了布置自由度被减小的问题。例如，在日本专利申请公布No.JP-A-2001-280979中，显示设备可以在储备位置和展开位置之间的移动。但是，因为显示设备不在处于储备位置时使用，所以使用时显示设备的可移动程度实际上被限制为操作者的手的可及范围。此外，当操作部由远程操作控制器形成时，常常难以将多个开关整体上一体地布置在合适的位置上。
发明内容
本发明提供了一种车辆输入设备，其可以通过检测操作者的操作操作部的意图，在操作部不被使用时将操作部布置在期望的位置。
本发明的第一方面涉及一种车辆输入设备，其包括：操作部，其布置在车辆乘客厢中；信号处理装置，用于处理通过所述操作部输入的信号；可移动支撑机构，其支撑所述操作部，以使所述操作部在远离操作者的远处位置和靠近所述操作者的近处位置之间移动；驱动装置，用于产生驱动力来使所述操作部移位；控制装置，用于控制所述驱动装置；以及操作意图检测装置，用于检测操作者操作所述操作部的意图，其中，如果所述操作意图检测装置检测到所述操作者的操作意图，则所述控制装置控制所述驱动装置来使所述操作部移位到所述近处位置。
本发明的第二方面涉及如第一方面所述的车辆输入设备，其中如果所述操作意图检测装置持续至少预定时间段地检测到所述操作者的操作意图，则所述控制装置控制所述驱动装置来将所述操作部移位到所述近处位置。这可以避免错误判定的发生，其中，所述错误判定使得对操作者的操作意图的瞬时检测被判断为操作者的操作意图的检测。
本发明的第三方面涉及如第一或第二方面所述的车辆输入设备，其中如果在所述操作部处于所述近处位置时所述操作意图检测装置没有检测到所述操作者的操作意图，则所述控制装置控制所述驱动装置来将所述操作部移位到所述远处位置。这可以防止如果操作部被不必要地保留在近处位置时将发生的不利影响。
本发明的第四方面涉及如第一到第三方面中任一项所述的车辆输入设备，其中所述操作部包括设置在车辆仪表板上的触摸面板显示器的操作部。这可以在将触摸面板显示器布置在远处位置的同时，适当地保持触摸面板显示器的可操作性。
本发明的第五方面涉及如第四方面所述的车辆输入设备，其中所述操作意图检测装置包括设置在所述仪表板的前表面上的传感器，所述传感器检测接近或接触所述触摸面板显示器的物体，并且如果所述检测器检测到接近或接触所述触摸面板显示器的所述物体，则所述控制装置控制所述驱动装置来使所述操作部移位到所述近处位置。这可以以提高的准确性检测操作者的操作触摸面板显示器的意图。
本发明的第六方面涉及如第一到第五方面中任一项所述的车辆输入设备，其中所述操作部包含主操作构件和辅助操作构件，所述辅助操作构件较之所述主操作构件布置得更远离所述操作者，其中所述可移动支撑机构支撑所述操作部的所述辅助操作构件，以在所述远处位置和所述近处位置之间移动，其中所述操作意图检测装置检测操作者的操作所述操作部的所述辅助操作构件的意图，并且其中，如果所述操作意图检测装置检测到所述操作者的操作意图，则所述控制装置控制所述驱动装置来将所述操作部的所述辅助操作构件移位到所述近处位置。这保证了在保持主操作构件高的可操作性的同时提高辅助操作构件的可操作性。此外，如果通过允许辅助操作构件朝向操作者突出来实现近处位置并且如果通过回缩辅助操作构件来实现远处位置，则可以提高辅助操作构件的可操作性，并且还改善包括辅助操作构件在内的整个操作部的外观。
本发明的第七方面涉及如第六方面所述的车辆输入设备，其中所述操作意图检测装置包括布置在所述主操作构件的内侧、处于所述主操作构件和所述辅助操作构件之间的光电传感器，所述光电传感器用于检测阻断所述主操作构件的所述内侧的空间的物体，并且如果所述光电传感器检测到所述物体，则所述控制装置控制所述驱动装置来将所述操作部的所述辅助操作构件移位到所述近处位置。这可以以提高的准确性检测操作者的操作辅助操作构件的意图。
本发明的第八方面涉及如第六方面所述的车辆输入设备，其中所述操作意图检测装置包括设置在所述主操作构件中的接触检测传感器，所述接触检测传感器用于检测与所述主操作构件接触的物体，并且其中，如果所述接触检测传感器检测到所述物体，则所述控制装置控制所述驱动装置来将所述操作部的所述辅助操作构件移位到所述近处位置。
本发明的第九方面涉及如第六方面所述的车辆输入设备，其中如果持续至少预定的时间段没有检测到所述辅助操作构件的输入操作，同时所述操作部的所述辅助操作构件保持在所述近处位置的话，则所述控制装置控制所述驱动装置来将所述操作部的所述辅助操作构件移位到所述远处位置。这可以防止如果操作部被不必要地保留在近处位置时将发生的不利影响。
本发明的第十方面涉及如第六方面所述的车辆输入设备，其中所述操作者意图检测装置适用于通过对所述操作者的口述命令的语音识别处理判定所述操作者的操作意图，所述控制装置基于所述语音识别处理，控制所述驱动装置来将所述操作部的所述辅助操作构件移位到所述近处位置。
本发明的第十一方面涉及一种车辆输入设备，包括：操作部，其布置在车辆乘客厢中并且在多个操作开关中具有至少一个可移动操作开关；可移动支撑机构，用于支撑所述操作部的所述可移动操作开关，以在远离操作者的远处位置和靠近所述操作者的近处位置之间的移动；驱动装置，用于产生驱动力来移位所述操作部的所述可移动操作开关；控制装置，用于控制所述驱动装置；以及操作意图检测装置，用于检测操作者操作所述操作部的所述可移动操作开关的意图，其中，如果所述操作意图检测装置检测到所述操作者的操作意图，则所述控制装置控制所述驱动装置来将所述操作部的所述可移动操作开关移位到所述近处位置。
本发明的第十二方面涉及如第十一方面所述的车辆输入设备，其中如果所述操作意图检测装置没有检测到所述操作者的操作意图，同时所述可移动操作开关处于所述近处位置的话，则所述控制装置控制所述驱动装置来将所述可移动操作开关移位到所述远处位置。
本发明的第十三方面涉及如第十一或第十二方面所述的车辆输入设备，其中所述操作部包括远程控制器。
本发明的第十四方面涉及如第十一到第十三方面中任一项所述的车辆输入设备，其中所述多个操作开关包含以左右和前后两个轴操作的操纵杆手柄，并且所述操作意图检测装置包括布置在所述可移动操作开关和所述操纵杆手柄之间的至少一个光电传感器，所述至少一个光电传感器用于检测接近或接触所述操作意图检测装置的物体。
本发明的第十五方面涉及如第十一到第十四方面中任一项所述的车辆输入设备，其中所述操作意图检测装置包括设置在所述多个操作开口中的至少一个中的电容传感器，当所述操作者的手接近或接触设置有所述电容传感器的相应操作开关时，所述控制装置基于所述电容传感器的输出信号控制所述驱动装置来将所述可移动操作开关移位到所述近处位置。
附图说明
结合附图，通过以下对优选实施例的说明，本发明的上述及其他目的和特征将变得清楚，其中：
图1是示出了根据本发明第一实施例的车辆输入设备的主要构造的功能框图；
图2是示出了本发明的车辆输入设备被安装在机动车上的示例性状况的透视图；
图3是示出了操作菜单图像的一个实例的视图；
图4A是示意性地示出了触摸面板显示器被置于远处位置的状况的视图，图4B是示意性地示出了触摸面板显示器被置于近处位置的状况的视图；
图5是示出了由操作设备控制ECU的电动机控制部和输入信号处理部执行的主要过程流程的流程图；
图6是示出了红外传感器的布局图的一个实例的视图；
图7是示出了触摸面板显示器的另一个的布局图的视图；
图8是示出了根据本发明第二实施例的车辆输入设备的主要构造的功能框图；
图9是示出了操作菜单图像的一个实例的视图；
图10是示出了操作部的一个实施例的顶视图；
图11A和11B是示出了操纵杆手柄的侧视透视图；
图12是示出了操作者的手相对于操作部采取的基本操作姿势的顶视图；
图13A是示意性地示出了操作开关6被置于远处位置的状况的视图，图13B是示意性地示出了操作开关6被置于近处位置的状况的视图；以及
图14A和14B是示出了第二实施例的修改例的视图。
具体实施方式
下面将参考附图描述用于实现本发明的各种实施例。
图1是示出了根据本发明第一实施例的车辆输入设备的主要构造的功能框图。图2是示出了本发明的车辆输入设备被安装在机动车上的示例性状况的透视图。
如图1所示，本实施例的车辆输入设备包括操作部150、显示器140和操作设备控制ECU 170。
操作部150被设置在触摸面板显示器200的显示器140上。换言之，操作部150和显示器140两者都由可以具有一般结构的触摸面板显示器200来实现。如图2所示，触摸面板显示器200被布置在仪表板上。触摸面板显示器200被构造为其可以在远离操作者的远处位置(由图2中的实线表示)和靠近操作者的近处位置(由图2中的虚线表示)之间移位。对于上述的详细描述将在下面给出。
操作设备控制ECU 170主要由微型计算机来构造。即，操作设备控制ECU 170包括用于根据给定的执行程序执行各种处理任务的CPU，用于存储执行程序、图像数据、操作结果等的存储器(例如，ROM、RAM、EEPROM等)，计时器、计数器、输入-输出接口等。CPU、存储器和输入-输出接口通过数据总线彼此连接。操作设备控制ECU 170的下述的各个部分172和174的功能通过依次被CPU执行的程序来实现。
如图1所示，操作设备控制ECU 170包括输入信号处理部172和电动机控制部174。
操作设备控制ECU 170的电动机控制部174控制电动机210，由此控制触摸面板显示器200在近处位置和远处位置之间的移动。对于上述的详细描述将在下面给出。
红外传感器220被连接到电动机控制部174。红外传感器220是反射型传感器，其从发射部发射红外光并在其接收部检测由物体反射的光。红外传感器220产生对应于所检测的目标物体的信号。
如可从图2所见的，红外传感器220被安装在仪表板的正表面上。红外传感器220具有检测区，所述检测区以使得红外传感器220检测靠近触摸面板显示器200的物体(操作者的手或操作机构)的方式被设置。在图2所示的实例中，红外传感器220被置于仪表板的正面中心部分低于触摸面板显示器200的安装位置并且与触摸面板显示器200的垂直中心线大致对齐的位置上。红外传感器220的光轴(红外光发射方向)斜向上方地定向，以覆盖触摸面板显示器200的高度范围。
在图2所示的实例中，紧邻红外传感器220以横排布置充当用于屏幕操作的达到手段的多个操作开关151。操作开关151是在触摸面板显示器200的操作部150的操作之前被操作的一类开关。操作开关151可以例如为调出车辆导航系统中的目的地选择用菜单选项图像的开关或者是调用空调系统中的各种选择的执行用选项图像的开关。在图2所示的实例中，红外传感器220被布置在操作开关151的横排的中心附近。
由操作开关151的操控产生的操作信号和由对触摸面板显示器200的操作部150的操作产生的操作信号(位置信息)经由没有在图中示出的柔性印刷电路馈送到操作设备控制ECU 170的输入信号处理部172。操作设备控制ECU 170的输入信号处理部172以使得各种车载设备能够根据对于操作开关151的操作信号和对于操作部150的操作信号(位置信息)执行其功能(包括在显示器140中将一个操作菜单转换为另一个的功能)的方式控制所述车载设备。换言之，当接收到来自操作部150的各种操作信号时，操作设备控制ECU 170的输入信号处理部172执行转换显示在显示器140上的图像的任务(产生下述的各种操作选项的操作菜单图像的任务)或其它任务，并且同时，将对应于各种操作信号的信号发送到其它的控制ECU(例如，车辆导航ECU、音频ECU、空调器ECU等)。响应于来自操作设备控制ECU 170的信号，其它的控制ECU以使得车载设备可以根据各种操作信号执行其功能的方式控制车载设备(例如，车辆导航系统、音频系统、空调器等)。
操作设备控制ECU 170的输入信号处理部172例如可以是导航设备的一部分(包括图形处理器)，在此情况下，下面提及的操作菜单图像以及地图图像被显示在显示器140上。
在操作设备控制ECU 170的输入信号处理部172的控制下，用于帮助操作者操作操作部150的操作菜单图像可以被显示在显示器140上，如图3所示。操作菜单图像示出了操作部150中的操作开关(触摸开关)的排列、位置和功能。操作菜单图像告知操作者由操作部150的操作执行的各种功能以及将被操作来实现上述各种功能的各个操作开关的位置。
在图3所示的实例中，操作菜单图像包含象征操作部150的8个操作开关的图标F1-F8。注视显示器140的操作者将知道操作开关在操作部150中被布置成前后两排这一事实，并且通过阅读书写在各个图标F1-F8中的字母知道通过相应的操作开关的操作所执行的功能。举具体的实例来说，操作者将了解点击布置在对应于带有字母“MAIL”的图标F3的位置处的操作开关(即操作部150的布置在前排的左数第三个的操作开关)将允许编写和发送邮件。
可以准备多种操作菜单图像，并且可以根据操作部150的操作状态进行操作菜单图像彼此地适当转换。在此情况下，操作部150中的操作开关的功能随着操作菜单图像的转换而改变。利用此构造，在操作部150中可以设置大量的用于车载设备的操作开关，从而确保高效地集中操作开关。例如，操作部150可以设置不仅有用于邮件、电话和周围设施指南(neighboring institution guiding)的车辆信息通信设备的操作用的而且还有空调设备、音频设备等的多样化操作用(在图3中没有示出)的多种操作开关。
图4是图2所示的车辆输入设备的示意性放大侧视剖视图。图4A示出了触摸面板显示器200被置于远处位置的状况，图4B示出了触摸面板显示器200被置于近处位置的状况。
如图4所示，本实施例的车辆输入设备包括用于可移动支撑触摸面板显示器200的可移动支撑机构230和用于产生驱动力以移位触摸面板显示器200的电动机210。
可移动支撑机构230包括：一对可移动轨道232，其固定地支持触摸面板显示器200的横向相对的底部部分；以及小齿轮234，其与形成在可移动轨道232之一上的齿条啮合。小齿轮234与电动机210的输出轴连接，并且通过电动机210的旋转来旋转。电动机210被固定地支撑在仪表板内，而可移动轨道232以相对于仪表板沿车辆纵向移动的方式被支撑。当电动机210旋转时，其旋转运动通过小齿轮234和齿条被转换为可移动轨道232的直线运动。如果可移动轨道232靠近操作者地移动，则触摸面板显示器200随之朝向近处位置移位，如图4B所示。另一方面，如果可移动轨道232远离操作者地移动，则触摸面板显示器200随之朝向远处位置移位，如图4A所示。可以针对可移动轨道232中的每一个单独地设置电动机210，或者可以由两个可移动轨道232共享一个电动机210。
如上所述，根据本实施例，可以使得触摸面板显示器200处于最佳位置，这是因为触摸面板显示器200被构造成在远离操作者的远处位置和靠近操作者的近处位置之间移动。
可移动支撑机构230不限于在此实施例中使用的齿条-小齿轮机构，而是可以由其它齿轮机构或者利用例如X型臂、线缆等的机构来实现。类似地，用于产生驱动力以移位触摸面板显示器200的驱动单元不限于电动机210，而是可以由诸如螺线管等的其它致动器来实现。
在此，触摸面板显示器200的远处位置被设置到其中操作者的视线在驾驶过程中发生小的改变的位置。这是因为需要强调触摸面板显示器200作为显示器140的功能。因此，触摸面板显示器200的远处位置可以被设置在其中在通常驾驶姿势下操作者的手不能达到触摸面板显示器200的范围内。最终而言，可以将触摸面板显示器200的远处位置设置到操作者的手可及的范围之外的位置。而且，在图4所示的实施例中，触摸面板显示器200的远处位置较之通常可用位置更朝前并更靠近风挡，如在图4A中可见的。
另一方面，触摸面板显示器200的近处位置被设置在其中操作者的手可以达到触摸面板显示器200的范围内，由此尽可能地提高可操作性。这是因为需要强调触摸面板显示器200作为操作部150的功能。而且，在图4所示的实施例中，触摸面板显示器200的近处位置明显地从风挡的下端朝向车辆的后侧偏移，如在图4B中可见的。
此外，由于触摸面板显示器200的移位行程(可移动轨道232的移动范围)在设计整体性和与其它车载部件的位置关系方面受到限制，因此在适当考虑这样的限制的情况下并从可操作性和操作者的视线改变的角度，适当地选择触摸面板显示器200的近处位置和远处位置。
图5是示出了由操作设备控制ECU的电动机控制部174和执行的主要过程流程的流程图。
在步骤S100，电动机控制部174判定是否检测到操作者的操作触摸面板显示器200的操作部150的意图。可以基于红外传感器220中的物体检测结果来判定操作者的操作意图的检测结果。在此情况下，如果操作者的手靠近触摸面板显示器200的操作部150或者操作开关151，如图4B中的双点划线所示，则红外传感器220检测到操作者的手，并且将其认为是操作者的操作意图。一旦以这样的方式检测到了操作者的操作意图，流程进行到步骤S110。
在步骤S110，电动机控制部174控制电动机210，以将触摸面板显示器200移位到近处位置。在通常条件下，触摸面板显示器200被朝向远处位置移位并且保留在远处位置。即，远处位置充当触摸面板显示器200的缺省位置。
在步骤S120，对是否满足终止条件进行判定，并且触摸面板显示器200被保持在近处位置直至终止条件被满足(在步骤S120中为“是”)。例如，终止条件可以指触摸面板显示器200在至少预定的时间段内(例如数秒)仍然没有被触摸或操作。或者，终止条件可以指在红外传感器220没有检测到物体之后过去了预定的时间段(例如数秒)。在此情况下，如果在操作者的手通过终止对已经移动到近处位置的触摸面板显示器200的操作而被从触摸面板显示器200撤回之后过去了预定的时间段，则终止条件被满足并且流程进行到步骤S130。
在步骤S130，电动机控制部174控制电动机210，以将触摸面板显示器200移位到远处位置。换言之，电动机控制部174控制电动机210，以将触摸面板显示器200返回到初始备用位置。
如上所述，根据本实施例，可以根据操作者的操作意图将触摸面板显示器200移位到最优位置。即，当将检测到操作者的操作意图时，触摸面板显示器200可以被移位到近处位置，从而提高触摸面板显示器200的操作部150的可操作性。当没有检测到操作者的操作意图时，触摸面板显示器200可以被移位到远处位置，从而在操作者当驾驶时查看触摸面板显示器200的显示器140时减小操作者的视线改变。
此外，根据本实施例，因为触摸面板显示器200通常保持在远处位置，并且仅仅当检测到操作者的操作意图时被移位到近处位置，所以操作者可以无需远程操作控制器，否则的话，将需要该远程操作控制器来远程控制触摸面板显示器200的显示器140。这可以节省成本。一般来说，对于远程控制器和触摸面板的可操作性而言，在触摸面板中可以同时进行“选择”和“确定”，因此使得操作者可以直观地操作触摸面板。相反，在远程控制器中，通过独立的操作进行“选择”和“确定”。因此，在可操作性方面，基于根本的原理，触摸面板优于远程控制器。因此，根据本实施例，因为即使在显示器140被置于远处位置时也不需要远程操作控制器，所以可以提高触摸面板显示器200的可操作性。但是，本发明并不排除设置单独的远程操作控制器。当然，可以额外地设置远程操作控制器，以保证例如从后排座的操作便利性或者满足操作者偏好的多样性。
此外，根据本实施例，因为如果操作者操作或者视图操作操作开关151，触摸面板显示器200被从远处位置移位到近处位置，所以操作者可以自然地从对操作开关151的操作转到对移位到近处位置的触摸面板显示器200的操作部150的操作。此外，可以当然想到，不依赖于操作开关151而可操作的触摸开关可以被设置在触摸面板显示器200的操作部150上。在此情况下，就像前面的情形，如果操作者试图操作触摸面板显示器200的操作部150上的触摸开关，触摸面板显示器200被从远处位置移位到近处位置。因此，操作者能够在不必过度改变其姿势的情况下执行对触摸开关的操作。
在本实施例中，如果持续至少预定的时间段地检测到操作者的操作意图，则电动机控制部174可以将触摸面板显示器200移位到近处位置。具体地，如果红外传感器220持续至少预定的时间段地检测到操作者的手，则电动机控制部174将触摸面板显示器200移位到近处位置。这是为了消除噪声，否则的话，当在操作者的手无操作意图地移动的过程中被红外传感器220瞬时地检测到时，将产生该噪声。这还基于如下的事实，即在操作者具有明确的操作意图的情况下，操作者的手将被可靠地检测预定的时间段或更长。预定的时间段可以是从约0.5秒到1秒的范围内的值。通过以此方式消除噪声，可以提高的对操作者的操作意图的检测的准确性。
此外，在本实施例中，可以安装两个或者更多红外传感器220，以提高可靠性。例如，如图6所示，两个红外传感器220可以以一对一的方式对应于触摸面板显示器200的横向两端(在操作开关151的行的两端)的位置上。在此情况下，当操作者的手被两个红外传感器220都检测到时，可以认为检测到了操作者的操作意图。如前面的情形，在两个红外传感器220都持续至少预定的时间段地检测到操作者的手情况下，触摸面板显示器200也可以被允许移动到近处位置。在图6所示的实例中，两个红外传感器220也可以以如下方式排列：其光轴可以在触摸面板显示器200的基本横向中心处彼此相交。
此外，在本实施例中，可以使用诸如基于可视光线的光电传感器、透射型光电传感器和回归反射型光电传感器的其它种类的传感器来代替红外传感器220，或者与红外传感器220一起使用。
此外，在本实施例中，作为应付红外传感器220中的问题等的发生的故障保护，可以保证即使在红外传感器220不能检测操作者的操作意图的情况下，电动机控制部174判断操作者的操作意图已经被检测到并且将触摸面板显示器200移位到近处位置，只要确实检测到对触摸面板显示器200的操作部150或操作开关151的触摸或操作。
而且，在本实施例中，可以基于来自操作者的其它输入而不是由红外传感器220进行的检测或者基于来自操作者的其它输入连同由红外传感器220进行的检测，判定是否存在操作者的操作意图。例如，可以通过操作者的语音命令的语音识别处理判断操作者的操作意图。在此情况下，电动机控制部174可以被构造来响应于操作者的具有例如“移动到近处位置”或“开始操作”的意思的语音命令将触摸面板显示器200移位到近处位置。类似地，如果设置室内摄像机，那么可以基于针对由摄像机获取的图像的图像识别结果，判定是否存在操作者的操作意图。在此情况下，电动机控制部174可以被构造来在图像识别出操作者的手时将触摸面板显示器200移位到近处位置。或者，在图像识别出操作者的特定姿势时，电动机控制部174可以将触摸面板显示器200移位到近处位置。
此外，在本实施例中，触摸面板显示器200可以安装在仪表板的顶部，如图7所示。换言之，与图2中的其中触摸面板显示器200被构造成安装在形成在仪表板的顶部上的罩下方的腔内的实例不同，触摸面板显示器200可以以暴露状态安装在仪表板的顶部，如图7所示。
图8是示出了根据本发明第二实施例的车辆输入设备的主要构造的功能框图。参考图8，本实施例的车辆输入设备包括充当远程操作控制器的操作部100和操作设备控制ECU 70。
操作设备控制ECU 70主要通过利用微型计算机来实现。即，操作设备控制ECU 70包括用于根据给定的操作程序执行各种处理任务的CPU，用于存储操作程序、图像数据、操作结果等的存储器(例如ROM、RAM、EEPROM等)，定时器，计数器，输入-输出接口等。CPU、存储器和输入-输出接口通过数据总线彼此连接。操作设备控制ECU 70的下述的各个部分72和74的功能通过依次被CPU执行的程序来实现。
如图8所示，操作设备控制ECU 70包括输入信号处理部72和电动机控制部74。
操作设备控制ECU 70的输入信号处理部72执行与操作部100的有线或无线通信。当接收到来自操作部100的各种操作信号时，操作设备控制ECU 70的输入信号处理部72转换显示在显示部分40上的图像(产生下述的各种操作选项的操作菜单图像)或其它任务，并且同时，将对应于各种操作信号的信号发送到其它的控制ECU(例如，车辆导航ECU、音频ECU、空调器ECU等)。响应于来自操作设备控制ECU 170的信号，其它的控制ECU以使得车载设备可以根据各种操作信号执行其功能的方式控制车载设备(例如，车辆导航系统、音频系统、空调器等)。
操作设备控制ECU 70的电动机控制部74用于控制电动机76，从而控制操作开关6在近处位置和远处位置之间的运动。关于这方面的详细描述将在后面提供。
光电传感器80被连接到电动机控制部74。光电传感器80是反射型传感器，其从发射部发射红外光或可见光光线并在其接收部检测由物体反射的光或光线。光电传感器80产生对应于目标检测物体的信号。
显示部分40可以由液晶显示器等来构成，并且被布置在操作者容易看到的位置上，即在操作者在驾驶时不用过度地改变他或她的视野的情况下就可以看到显示部分40的位置上。例如，显示部分40可以布置在仪表板的上表面的中央部分，布置在仪表板的前表面的中央部分，或者布置在计量表中。此外，可以看到在第二实施例中显示部分40不是触摸面板显示器，所以可以在其不是触摸面板显示器的情况下布置显示部分40而不考虑可操作性。
在操作设备控制ECU 70的控制下，用于帮助操作者操作操作部100的操作菜单图像被显示在显示部分40上，如图9所示。操作菜单图像示出了表示可通过操作部100中进行的操作所执行的功能的操作开关的图标。基于来自操作部100的操作信号，操作设备控制ECU 70突显出当前选择的选项按钮(在此实例中“空调器”)。于是，操作者(驾驶员座位占据者或前排乘客座位占据者)可以容易地确定当前选择的选项按钮。操作部100和显示部分40被分开地布置在车厢中物理上分离的位置上。操作者在看着显示部分40的同时操作操作部100，这常常被称为“盲操作”。
图10是示出了操作部100的一个实施例的顶视图。图11是示出了操纵杆手柄2的侧视立体透视图。图12是示出了操作者的左手被置于操作部100上时的基本操作姿势的顶视图。
在图10所示的实例中，操作部100包括壳体1，作为主要操作部件的操纵杆手柄(操作手柄)2，操作开关3和4，作为辅助操作部件的操作开关5和6，以及转盘开关7。操作部100是基本两侧对称的。壳体1、操纵杆手柄2和操作开关3-6被操作来实现例如车辆巡航系统、音频系统、空调器等的各种功能。操作部100被安装在车辆占据者看来容易操作的位置，诸如在图中没有示出的车辆中央部分(例如，中央控制台)。
如图10所示，壳体1构成操作部100的外表面(设计表面)，并且包括用于在操作过程中稳定地支撑操作者的手掌的手掌支承部分12。如将在下面阐述的，手掌支承部分12位于允许各个手指分享开关操作角色的位置，并且具有形成为凸球形状的外表面。
操纵杆手柄2被布置成较之处于壳体1的中央部分处的手掌支承部分12更靠前。如图12所示，操纵杆手柄2在手掌被放置在手掌支承部分12上的状况下由食指和中指操作。操纵杆手柄2是可伸缩操作部件，其可以被二维地操作(相对于左右和前后两个轴)，如图12中的箭头所示。例如，操纵杆手柄2被球轴承以可旋转方式支撑在壳体1内，以相对于壳体1旋转。用于检测操纵杆手柄2的旋转量的旋转编码器(没有示出)被设置在发生旋转的地方。操纵杆手柄2的围绕左右轴的旋转量和围绕前后轴的旋转量由旋转编码器检测，并馈送到操作设备控制ECU 70的输入信号处理部72。
操纵杆手柄2可以被操作来例如改变显示部分40中的选项按钮的选择。参考图9所示的显示部分40的显示图像，如果操作者向右倾斜操纵杆手柄2，则与此对应的操作信号被输入到操作设备控制ECU 70的输入信号处理部72。响应于如此输入的操作信号，输入信号处理部72将当前按钮选择从“空调器”按钮改变到“音频”按钮。类似地，如果操作者朝向近处位置(在图中沿向后方向)倾斜操纵杆手柄2，则与此对应的操作信号被输入到操作设备控制ECU 70的输入信号处理部72。响应于如此输入的操作信号，输入信号处理部72将当前按钮选择从“空调器”按钮改变到“巡航”按钮。而且，如果操作者斜向右后方向倾斜操纵杆手柄2，则与此对应的操作信号被输入到操作设备控制ECU 70的输入信号处理部72。响应于如此输入的操作信号，输入信号处理部72将当前按钮选择从“空调器”按钮改变到“车辆信息”按钮。
如图10和11所示，操纵杆手柄2包括：凸起部分20，其可以被置于左手的食指和中指之间；凹入部分21和22，其用于容纳食指和中指。凸起部分20和凹入部分21和22的相对的侧翼表面23和24沿手指的纵向延伸，使得其便于在预定长度上与两个手指(与手指的第一节部分)的侧部和底部接触。
操作开关5和6可以例如是电接触开关，并且被布置在操纵杆手柄2的前方(参见图10中所示的箭头指示)。下面将提供对于操作开关5和6的详细描述。
如图10中可见的，光电传感器80被设置在操作开关6和操纵杆手柄2之间。光电传感器80具有检测区域，所述检测区域被设置成使得光电传感器80检测朝向操作开关6移动的物体(操作者的手或者操作机构)。在图示的实施例中，光电传感器80具有基本向上定向的光轴(光发射方向)。
转盘开关7是较之操纵杆手柄2的凸起部分20更向前布置的开关，并且用于设置具有多个可选水平的项目的水平，例如增大或减小显示在显示部分40上的地图的尺寸或控制音频系统的音量。地图可以通过向前(朝向图中的顶部)转动转盘开关7而被放大，并可以通过向后(朝向图中的底部)转动转盘开关7而被缩小。操作者可以通过在向前方向(朝向图中的顶部)上稍微伸展置于凹入部分21中的食指或位于凹入部分22中的中指来操作转盘开关7。
操作开关3可以例如是电接触开关，并且被布置在操纵杆手柄2的右侧。类似地，操作开关4可以例如是电接触开关，并且被布置在操纵杆手柄2的左侧。操作开关3和4可以以基本两侧对称的关系布置在操作部100中。如图12所示，操作开关3和4的布置位置和范围可以保证在操纵杆手柄2被置于食指和中指之间的情况下手掌放置在手掌支承部分12上时，操作者的拇指和小指自然地放置。
鉴于如下事实，即当使用操纵杆手柄2时，操作开关3和4在手掌被置于手掌支承部分12上时可以由拇指和小指操作而不用改变操作者的手的位置，因此频繁使用的功能被指派给操作开关3和4。不像食指和中指，在通常的开关操作中不使用拇指和小指。但是，在本实施例中，通过采用允许将拇指和小指用于开关操作的开关布置，可以提高开关的多功能性和可操作性两者。
“决定作出”开关的功能可以被分配给操作开关3，而将“返回”开关的功能分配给操作开关4。在此情况下，如图12所示，坐在驾驶员座位上的操作者可以通过在左手的手掌被置于手掌支承部分12上时利用左手拇指操作右操作开关3，来实现“决定作出”开关的功能。“返回”开关的功能可以通过利用左手小指操作左操作开关4来实现。“决定作出”开关是用于确定或最后确定可以通过输入操纵杆手柄2的方向操作而改变的“当前选择的选项按钮”的选择的开关。“返回”开关是用于取消由“决定作出”开关所非本意地确定的选项开关的选择或图像的转接转换并用于允许操作者再次作出选择的开关。
图13A和13B是沿图12的线A-A所取的剖视图。图13A示出了操作开关6被置于远处位置的状况，图13B示出了操作开关6被置于近处位置的状况。虽然下面的描述针对操作开关6的构造，但是相同的描述适用于操作开关5，除非另有说明。
如图13A和13B所示，本实施例的车辆输入设备包括用于可移动支撑操作开关6的可移动支撑机构和用于产生移位操作开关6的驱动力的电动机76。
可移动支撑机构包括：可移动支撑臂82，其被固定地固接到操作开关6的底面；以及小齿轮84，其与形成在可移动支撑臂82上的齿条啮合。小齿轮84与电动机76的输出轴连接，并且通过电动机76的旋转来旋转。电动机76被固定地支撑在壳体1上，而可移动支撑臂82以可以沿车辆纵向歪斜地在上下方向上移动的方式被支撑在壳体1上。当电动机76旋转时，其旋转运动通过小齿轮84和可移动支撑臂82的齿条被转换为可移动支撑臂82的直线运动。如果可移动支撑臂82靠近操作者地移动(斜向上地移动)，则操作开关6随之朝向近处位置移位，由此进入突出状态，如图13B所示。另一方面，如果可移动支撑臂82远离操作者地移动(斜向下地移动)，则操作开关6随之朝向远处位置移位，并且进入回缩状态，如图13A所示。
可以针对操作开关5和6中的每一个单独地设置电动机76，或者可以由两个操作开关5和6共享一个电动机76。在后一种情形中，齿条-小齿轮机构可以通过允许与可移动支撑臂82的相同结构的可移动支撑臂与电动机76的输出轴啮合，而被用于操作开关5。
操作设备控制ECU 70的电动机控制部74基于光电传感器80的输出结果控制电动机76，从而控制操作开关6在近处位置和远处位置之间的运动。此控制方法可以与图5所示并在上面针对第一实施例所述的控制方法基本相同。具体地，基于来自光电传感器80的周期性输出，电动机控制部74判定操作者是否意图操作操作开关6。在此情况下，如果操作者的手靠近操作开关6，如图13B中的双点划线所示，则光电传感器80检测到操作者的手，并且将其认为是操作者的操作意图。一旦以这样的方式检测到了操作者的操作意图，电动机控制部74控制电动机76，以将操作开关6移位到近处位置。通常，操作开关6保留在远处位置上(回缩状态)。即，远处位置充当操作开关6的缺省位置。一旦操作开关6被移位到近处位置，电动机控制部74通过监控来自光电传感器80的周期输出或者操作信号的发生情形，判定预定的终止条件是否被满足。电动机控制部74将操作开关6保持在近处位置，直至终止条件被满足。例如，终止条件可以指操作开关6在至少预定的时间段内(例如数秒)没有被触摸或操作。在此情况下，如果在操作开关6被移动到近处位置之后在至少预定的时间段内操作开关6没有被操作，则终止条件被满足。如果终止条件被满足，电动机控制部74控制电动机76，以将操作开关6移位到远处位置。换言之，电动机控制部74控制电动机76，使得操作开关6返回到初始备用位置。
如上所述，根据本实施例，可以根据操作者的操作意图使得操作开关6处于最佳位置。换句话说，因为在检测到操作者的操作意图的情况下，操作开关6被移动到近处位置，所以操作者能够操作操作开关6而不必过度地改变他的或她的目前正在操作操纵杆手柄2的手的位置。这提高被布置得远离操作者的操作开关6的可操作性。在没有检测到操作意图的情况下，操作开关6被移位到远处位置，这有助于保持操纵杆手柄2的可操作性不受影响。这也改善了操作部100的外观。
因为操作开关5和6的可操作性可以被提高，所以即使被置于远处位置，如上所述，也可以将诸如“启动”功能、“地图”功能等的频繁使用的功能分配给操作开关5和6。换句话说，用于获得访问多层次菜单的较低级别的开关(操作开关)的功能可以被分配给操作开关5和6。
本实施例特别适用于多个开关2，3，4，5，6和7被集中地布置在其中的远程操作控制器(如在操作部100中)。其原因在于，远程操作控制器难以将其全部的开关布置在合适的位置，因此不可避免地要将某些开关(在本实施例中操作开关5和6)布置在难以操作的位置。
在本实施例中，优选的是，如果持续至少预定的时间段地检测到操作者的操作意图，则电动机控制部74可以将操作开关6移位到近处位置。具体地，当光电传感器80持续至少预定的时间段地检测到操作者的手时，电动机控制部74将操作开关6移位到近处位置。这消除了噪声，否则的话，当在操作者的手无操作意图地移动的过程中被光电传感器80瞬时地检测到时，将产生该噪声。这还基于如下的事实，即如果操作者意图操作操作部，则操作者的手将被可靠地检测预定的时间段。预定的时间段可以是例如从约0.5秒到1秒的范围内的值。通过以此方式消除噪声，可以提高的对操作者的操作意图的检测的准确性。
此外，在本实施例中，可以安装两个或者更多光电传感器80，以提高可靠性。为了节省成本，当单个光电传感器80可以共用于操作开关5和6。此外，在本实施例中，可以使用诸如透射型光电传感器和回归反射型光电传感器等的其它种类的传感器来代替光电传感器80。
而且，在本实施例中，可以基于来自操作者的其它输入而不是由光电传感器80进行的检测或者基于来自操作者的其它输入连同由光电传感器80进行的检测，判定是否存在操作者的操作意图。例如，如前所述，可以通过操作者的语音的语音识别处理或者基于操作者姿势的图像识别结果，评估操作者的操作意图。
图14A和14B是示出了第二实施例的修改例的视图，并且对应于图12中的沿线A-A所取的剖视图。图14示出了操作开关6处于远处位置的布置，图14B示出了操作开关6处于近处位置的布置。在此修改例中，如图14A和14B所示，电容传感器90可以被设置在操纵杆手柄2中来代替光电传感器80或除了光电传感器80之外还在操纵杆手柄2中设置电容传感器90。在此情况下，在操作者的手接触或者靠近操纵杆手柄2时(如图14A所示)，基于电容传感器90的输出信号，电动机控制部74可以判定操作者意图操作操作开关5和6，然后将操作开关5和6移位到近处位置。
虽然已经针对优选实施例详细描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，本发明不限于前述的实施例，而是可以在不偏离权利要求书中所限定的本发明的范围的情况下进行各种变化和修改。
例如，不像前述的其中触摸面板显示器200等被布置成远处位置和近处位置两级的实施例，触摸面板显示器200等可以被布置成三级或者更多级。此外，远处位置和近处位置可以由操作者调节。
根据上述的本发明，提供了一种车辆输入设备，其可以通过检测操作者的操作操作部的意图，在操作部不被使用时将操作部布置在期望的位置。
虽然已经针对某些优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将清楚，可以在不偏离所附的权利要求书中所限定的本发明的精神和范围的情况下进行各种变化和修改。

Claims (17)

1.一种车辆输入设备，包括：
操作部，其布置在车辆乘客厢中；
信号处理装置，用于处理通过所述操作部输入的信号；
可移动支撑机构，其支撑所述操作部，以使所述操作部在远离操作者的远处位置和靠近所述操作者的近处位置之间移动；
驱动装置，用于产生驱动力来使所述操作部移位；
控制装置，用于控制所述驱动装置；以及
操作意图检测装置，用于检测操作者操作所述操作部的意图，
其中，如果所述操作意图检测装置检测到所述操作者的操作意图，则所述控制装置控制所述驱动装置来使所述操作部移位到所述近处位置。
2.如权利要求1所述的车辆输入设备，其中如果所述操作意图检测装置持续至少预定时间段地检测到所述操作者的操作意图，则所述控制装置控制所述驱动装置来将所述操作部移位到所述近处位置。
3.如权利要求1或2所述的车辆输入设备，其中如果在所述操作部处于所述近处位置时所述操作意图检测装置没有检测到所述操作者的操作意图，则所述控制装置控制所述驱动装置来将所述操作部移位到所述远处位置。
4.如权利要求1-3任意一项所述的车辆输入设备，其中所述操作部包括设置在车辆仪表板上的触摸面板显示器的操作部。
5.如权利要求4所述的车辆输入设备，其中所述操作意图检测装置包括设置在所述仪表板的前表面上的传感器，所述传感器检测接近或接触所述触摸面板显示器的物体，并且如果所述检测器检测到接近或接触所述触摸面板显示器的所述物体，则所述控制装置控制所述驱动装置来使所述操作部移位到所述近处位置。
6.如权利要求1-3任意一项所述的车辆输入设备，其中所述操作部包含主操作构件和辅助操作构件，所述辅助操作构件较之所述主操作构件布置得更远离所述操作者，其中所述可移动支撑机构支撑所述操作部的所述辅助操作构件，以在所述远处位置和所述近处位置之间移动，其中所述操作意图检测装置检测操作者的操作所述操作部的所述辅助操作构件的意图，并且其中，如果所述操作意图检测装置检测到所述操作者的操作意图，则所述控制装置控制所述驱动装置来将所述操作部的所述辅助操作构件移位到所述近处位置。
7.如权利要求6所述的车辆输入设备，其中所述操作意图检测装置包括布置在所述主操作构件的内侧、处于所述主操作构件和所述辅助操作构件之间的光电传感器，所述光电传感器用于检测阻断所述主操作构件的所述内侧的空间的物体，并且如果所述光电传感器检测到所述物体，则所述控制装置控制所述驱动装置来将所述操作部的所述辅助操作构件移位到所述近处位置。
8.如权利要求6所述的车辆输入设备，其中所述操作意图检测装置包括设置在所述主操作构件中的接触检测传感器，所述接触检测传感器用于检测与所述主操作构件接触的物体，并且其中，如果所述接触检测传感器检测到所述物体，则所述控制装置控制所述驱动装置来将所述操作部的所述辅助操作构件移位到所述近处位置。
9.如权利要求6所述的车辆输入设备，其中如果持续至少预定的时间段没有检测到所述辅助操作构件的输入操作，同时所述操作部的所述辅助操作构件保持在所述近处位置的话，则所述控制装置控制所述驱动装置来将所述操作部的所述辅助操作构件移位到所述远处位置。
10.如权利要求6所述的车辆输入设备，其中所述操作者意图检测装置适用于通过对所述操作者的口述命令的语音识别处理判定所述操作者的操作意图，所述控制装置基于所述语音识别处理，控制所述驱动装置来将所述操作部的所述辅助操作构件移位到所述近处位置。
11.一种车辆输入设备，包括：
操作部，其布置在车辆乘客厢中并且在多个操作开关中具有至少一个可移动操作开关；
可移动支撑机构，用于支撑所述操作部的所述可移动操作开关，以在远离操作者的远处位置和靠近所述操作者的近处位置之间的移动；
驱动装置，用于产生驱动力来移位所述操作部的所述可移动操作开关；
控制装置，用于控制所述驱动装置；以及
操作意图检测装置，用于检测操作者操作所述操作部的所述可移动操作开关的意图，
其中，如果所述操作意图检测装置检测到所述操作者的操作意图，则所述控制装置控制所述驱动装置来将所述操作部的所述可移动操作开关移位到所述近处位置。
12.如权利要求11所述的车辆输入设备，其中如果所述操作意图检测装置没有检测到所述操作者的操作意图，同时所述可移动操作开关处于所述近处位置的话，则所述控制装置控制所述驱动装置来将所述可移动操作开关移位到所述远处位置。
13.如权利要求11或12所述的车辆输入设备，其中所述操作部包括远程控制器。
14.如权利要求11-13任意一项所述的车辆输入设备，其中所述多个操作开关包含以左右和前后两个轴操作的操纵杆手柄，并且所述操作意图检测装置包括布置在所述可移动操作开关和所述操纵杆手柄之间的至少一个光电传感器，所述至少一个光电传感器用于检测接近或接触所述操作意图检测装置的物体。
15.如权利要求11-14任意一项所述的车辆输入设备，其中所述操作意图检测装置包括设置在所述多个操作开口中的至少一个中的电容传感器，当所述操作者的手接近或接触设置有所述电容传感器的相应操作开关时，所述控制装置基于所述电容传感器的输出信号控制所述驱动装置来将所述可移动操作开关移位到所述近处位置。
16.一种车辆输入设备，包括：
操作部，其布置在车辆乘客厢中；
信号处理设备，用于处理通过所述操作部输入的信号；
可移动支撑机构，其支撑所述操作部，以在远离操作者的远处位置和靠近所述操作者的近处位置之间的移动；
驱动设备，用于产生驱动力来移位所述操作部；
控制器，用于控制所述驱动设备；以及
操作意图检测器，用于检测操作者操作所述操作部的意图，
其中，如果所述操作意图检测器检测到所述操作者的操作意图，则所述控制器控制所述驱动设备来将所述操作部移位到所述近处位置。
17.一种车辆输入设备，包括：
操作部，其布置在车辆乘客厢中并且在多个操作开关中具有至少一个可移动操作开关；
可移动支撑机构，用于支撑所述操作部的所述可移动操作开关，以在远离操作者的远处位置和靠近所述操作者的近处位置之间的移动；
驱动设备，用于产生驱动力来移位所述操作部的所述可移动操作开关；
控制器，用于控制所述驱动设备；以及
操作意图检测器，用于检测操作者操作所述操作部的所述可移动操作开关的意图，
其中，如果所述操作意图检测器检测到所述操作者的操作意图，则所述控制器控制所述驱动设备来将所述操作部的所述可移动操作开关移位到所述近处位置。
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