JP2008204812A - 操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作性の悪化を抑止しつつ耐久性及び信頼性の向上を図ることができる操作装置を提供する。
【解決手段】意匠パネル２に設けられた操作部３は、操作者の指による非押圧状態での操作時に該指と当接する凸状面、及びその凸状面の周縁に設けられ、該指の押圧状態での操作時に凸状面と共に該指と当接する凹状面とを有する凹凸状部４によって構成されている。そして、その凹凸状部４における非操作面には検知電極７が密接配置され、検知回路１１は、凹凸状部４に対する指の接触状態に基づいて、操作部３に対する非押圧状態での操作態様及び押圧状態での操作態様を区別して検知する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば車両室内に配設される無接点式のタッチスイッチとして適用される操作装置に関するものである。

一般に、例えば車両に搭載されるエアーコンディショナ装置やオーディオ装置などの各種電装品は、室内に配設された操作装置の操作によって制御される。従来、この種の操作装置は、押しボタンスイッチやダイヤルスイッチ等の有接点スイッチによって構成されている。しかしながら、こうした有接点スイッチは、経年劣化に起因して接点不良が生じるおそれがある。

そこで近年では、例えば特許文献１，２に示されるように、静電容量方式等を用いた無接点式の操作装置が種々提案されている。
この種の操作装置では、操作部に設けられた検知電極と人体との間に生じるコンデンサ成分の有無に基づいて、該操作部に対する操作有無を電気的に検知することが可能となるため、操作部を可動機構とせず且つ有接点を用いなくても、操作の有無を検知可能となる。よって、経年劣化に起因する操作部の接点不良等が生じず、高い耐久性を得ることができる。また、有接点スイッチにおいては操作部を可動機構とする必要があるものの、静電容量方式の操作装置においては操作部を可動機構とする必要がないため、高級感のある外観を実現可能となる。
特開２００７−２７０３４号公報 特開２００５−６３７７３号公報

ところが、こうした従来の静電容量方式の操作装置では、操作部に対する接触の有無によって対応する制御対象が制御されるため、例えばブラインドタッチで操作した場合などには、目的と異なる操作部に触れてしまって意図しない制御が行われてしまうおそれがある。また、こうした意図しない制御を抑止するために、予め設定された接触時間（例えば１秒）にわたって操作部への接触が検知された場合にのみ、対応する制御対象を制御させるようにすることが考えられるが、操作時間が長くなって操作性が悪くなってしまう。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、操作性の悪化を抑止しつつ耐久性及び信頼性の向上を図ることができる操作装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、操作者の指による非押圧状態での操作時に該指と当接する凸状面、及びその凸状面の周縁に設けられ、該指の押圧状態での操作時に前記凸状面と共に該指と当接する凹状面とを有する操作部と、その操作部に設けられ、前記凸状面及び前記凹状面に対する人体の接触状態に基づいて、該操作部に対する非押圧状態での操作態様及び押圧状態での操作態様を区別して検知する検知手段とを備えることを要旨とする。

上記構成によると、操作部は凸状面と凹状面とからなるため、非押圧状態での操作態様において人体は主として凸状面のみに接触し、押圧状態での操作態様において人体は主として凸状面及び凹状面の両方に接触する。このため、検知手段は、その接触状態に基づいて非押圧状態での操作態様及び押圧状態での操作態様を区別して検知可能となる。それゆえ、それら操作態様に応じた制御対象の制御が可能となり、例えばブラインドタッチで操作部が操作された場合に目的と異なる操作部が触れられてしまった場合であっても、意図しない制御が行われてしまうのを防止可能となる。しかも、接触時間を設定する必要がないため、操作性の悪化も抑制可能となる。また、接点不良も生じないため、高い耐久性も確保可能となる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の操作装置において、前記操作部は誘電体によって構成された意匠パネルの一部に形成された凹凸状部によって構成され、前記検知手段は、該操作部の非操作面側において前記凹凸状部に密接配置された検知部位を備えていることを要旨とする。

上記構成によると、検知部位は凹凸状部の非操作面側に密接配置されるため、例えば静電容量式検知センサや、操作部に対する圧力変化を検知する圧電素子等によって検知部位を構成した場合に、その検知精度を高めることが可能となる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の操作装置において、前記操作部は誘電体によって構成された意匠パネルの一部に形成された凹凸状部によって構成され、前記検知手段は、該操作部の非操作面側において前記凹凸状部に配置された検知電極と、その検知電極と前記凹凸状部に触れる人体との間に生じる静電容量の変化を検知する検知回路とを備える静電容量式検知センサであることを要旨とする。

上記構成によると、検知手段は、検知電極と凹凸状部に触れる人体との間に生じる静電容量の変化を検知することにより、操作部に対する操作態様を認識可能となる。この静電容量は、検知電極までの人体の距離と凹凸状部に対する接触面積に応じて変化する。このため、非押圧状態での操作態様にあっては、凹凸状部に対する人体の接触面積が小さく、また検知電極と人体との間の距離が長い。これに対し、押圧状態での操作態様にあっては、凹凸状部に対する人体の接触面積が大きく、また検知電極と人体との間の距離が短い。よって、非押圧状態と押圧状態とでは、検知手段によって検知される静電容量が大きく変化する。それゆえ、異なる操作態様を検知手段によって確実に区別して検知可能となる。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の操作装置において、前記検知手段によって検知された各操作態様に応じて、それぞれ異なる制御を行う制御手段を備えることを要旨とする。

上記構成によると、非押圧状態での操作態様と、押圧状態での操作態様とで、それぞれ異なる制御が行われるため、一つの操作部によって複数の制御を行わせるための操作が可能となる。

以上詳述したように、本発明によれば、操作性の悪化を抑止しつつ耐久性及び信頼性の向上を図ることができる。

以下、本発明を車両に搭載される各種アクセサリ機器を操作するための操作装置として具体化した一実施形態を図１及び図２に基づき詳細に説明する。
図１に示すように、操作装置１は、例えば車両室内におけるドアアームレストに配設され、該ドアアームレストの表装材となる意匠パネル２と、その意匠パネル２に設けられた複数（本実施形態では６個）の操作部３とを備えている。

意匠パネル２は誘電体によって構成された板状物からなり、操作部３は、その意匠パネル２の表面に形成された凹凸状部４によって構成されている。詳しくは、図２に併せ示すように、意匠パネル２における操作部３の形成箇所には、横長状の環状をなす凹部５が凹設され、その凹部５によって囲まれた部位が一対の凸部６として形成され、これら凹部５及び凸部６によって凹凸状部４が構成されている。このため、該意匠パネル２における操作面（意匠面）には、凹状面と凸状面とが形成された状態となっており、凸部６の頂部は意匠パネル２とほぼ同高となっている。また、図２に示すように、意匠パネル２において凹部５及び凸部６はほぼ均一の肉厚で構成されており、非操作面（裏面）においても凹凸状面が形成された状態となっている。なお、意匠パネル２の操作面側における各操作部３の近傍には、操作対象を示す印字が施されている。このため、操作者は、各操作部３が何を操作するものであるかを容易に認識することができる。ちなみに、本実施形態において各操作部３は、制御対象としてエアーコンディショナ機器及びオーディオ機器を操作するための操作部として具体化されている。

図１（ｂ）に示す凹部５の幅Ｗ１、凸部６の幅Ｗ２及び深さは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、操作者の指（人体）の非押圧状態における接触時に該指が凸部６の頂部部位のみに当接し、該指の押圧状態における接触時に該指が凹部５の奥部にまで当接する寸法となるように設定されている。ちなみに、本実施形態において凹部５は、意匠パネル２の肉厚よりもやや薄い深さに設定されている。

意匠パネル２における裏面には、検知手段を構成する検知電極７が設けられている。図１（ｂ）に示すように、この検知電極７は、各操作部３における一対の凸部６の形成箇所にそれぞれ設けられており、１つの操作部３に対して２箇所で検知可能となっている。すなわち、操作部３の左方の凸部６が操作された場合と、右方の凸部６が操作された場合とで、それぞれ個別に検知可能となっている。また、この検知電極７は、凹凸状部４に沿って湾曲して構成されており、該意匠パネル２の裏面に密接配置されている。

こうした検知電極７は検知回路１１に電気的に接続され、該検知電極７及び検知回路１１によって検知手段が構成されている。また、検知回路１１には、該検知回路１１からの検知信号に基づいて対応する各種制御対象の制御を行う制御手段としての制御部１２が電気的に接続されている。

検知回路１１は、検知電極７に発生する静電容量の変化を検知する静電容量式検知センサによって構成され、その静電容量の変化に基づいて凹凸状部４に対する指の接触状態を検知し、その検知結果を示す検知信号を制御部１２に出力する。詳しくは、非操作状態においては検知電極７と人体との間で静電容量は生じないため、検知回路１１は非操作状態である旨を認識可能となる。一方、図２（ａ）に示すように、指の非押圧状態における操作態様にあっては、指は凸部６の頂部部位と当接するため、検知電極７と指との間に静電容量が生じる、このため、検知回路１１は、その静電容量に基づいて操作状態である旨を認識可能となる。しかしながら、この状態にあっては、指は凸部６の頂部部位のみに当接しているため、検知電極７と指との間に生じる静電容量は小さい。これに対し、図２（ｂ）に示すように、矢印Ｆ方向から凹凸状部４に対して力が加わった状態、すなわち指の押圧状態における操作態様にあっては、指は凸部６に加えて凹部５の奥部とも当接した状態となる。このため、凹凸状部４に対する指の接触面積が非押圧状態に比べて大きく、また指と検知電極７との間の距離も短くなる。よって、検知電極７と指との間に生じる静電容量は、非押圧状態に比べて極めて大きくなる。それゆえ、検知回路１１は、該静電容量の変化に基づいて指の接触状態を確実に認識可能となる。すなわち、検知回路１１は、静電容量の変化が小さい場合には非押圧状態での操作態様であると認識し、静電容量の変化が大きい場合には押圧状態での操作態様であると認識することができる。なお、こうした検知回路１１は、各操作部３に対応して配設された各検知電極７に対応して個別に設けられている。

そして、制御部１２は、各検知回路１１からの検知信号に基づき、各操作部３に対する操作状態に基づいて対応する制御対象の動作を制御する。具体的には、制御部１２は、各検知回路１１のうちの何れかから非押圧状態での操作が行われたと判断した場合には何ら制御対象に対して制御信号を出力せず、各検知回路１１のうちの何れかから押圧状態での操作が行われたと判断した場合に、対応する制御対象に対して制御信号を出力する。より具体的には、例えば図１に示す最上段の操作部３の左方部位が押圧操作されたと判断すると、制御部１２は、エアーコンディショナ機器に対して制御信号を出力し、設定温度を下げさせる。このように、制御部１２は、操作部３が押圧操作された場合にのみ、対応する制御対象の制御を行うことが可能となる。

したがって、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）操作部３は凸部６と凹部５とからなるため、非押圧状態での操作態様において人体（指）は主として凸部６の頂部のみに接触し、押圧状態での操作態様において指は主として凸部６及び凹部５の両方に接触する。このため、検知電極７と指との間に生じる静電容量は、該操作態様に応じて大きく変化することとなり、検知回路１１は、その接触状態に基づいて非押圧状態での操作態様及び押圧状態での操作態様を区別して検知することができる。それゆえ、それら操作態様に応じた制御対象の制御が可能となり、例えばブラインドタッチで操作部３が操作された場合に目的と異なる操作部３が触れられてしまった場合であっても、意図しない制御が行われてしまうのを防止可能となる。しかも、制御可否を決定するための接触時間を設定する必要がないため、操作性の悪化も抑制することができる。また、無接点で操作を検知可能であるため接点不良も生じないことから、高い耐久性も確保することができる。

（２）検知回路１１は、検知電極７と凹凸状部４に触れる人体（指）との間に生じる静電容量の変化を検知することにより、操作部に対する操作態様を認識可能となる。この静電容量は、検知電極７までの人体の距離と凹凸状部４に対する指の接触面積に応じて変化する。このため、非押圧状態での操作態様にあっては、凹凸状部４に対する人体の接触面積が小さく、また検知電極７と人体との間の距離が長い。これに対し、押圧状態での操作態様にあっては、凹凸状部４に対する人体の接触面積が大きく、また検知電極７と人体との間の距離が短い。よって、非押圧状態と押圧状態とでは、検知回路１１によって検知される静電容量が大きく変化する。それゆえ、異なる操作態様を検知回路１１によって確実に区別して検知することができる。

（３）検知電極７は、凹凸状部４における非操作面側に密接配置されている。このため、検知回路１１は、検知電極７と凹凸状部４との間に空気層が存在する場合に比べて、操作態様の変化に伴う静電容量の変化を大きな変化として検知することができる。

（４）操作部３に可動機構を設けることなく複数種の操作態様を認識することができるため、操作部３の構造の容易化を図りつつ、美観に優れた操作装置１を構成することができる。

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 意匠パネル２における凹凸状部４の形成部位は、必ずしも均一の肉厚となっている必要はなく、例えば図３（ａ）に示すように、該凹凸状部４の非操作面が平面形状となっていてもよい。このようにすれば、意匠パネル２に対して検知電極７を容易に密接配置することができる。

・ 例えば図３（ｂ）に示すように凸部６の頂部にさらに凹部２１を設けるなど、凹凸状部４の形状を変更してもよい。要は、凹凸状部４は、指の非押圧状態と押圧状態とで、接触面積及び指と検知電極７との間の距離が明確に変化するような形状となっていればよい。

・ 前記実施形態において、制御部１２は、非押圧状態で操作部３が操作された場合と、押圧状態で操作部３が操作された場合とで、それぞれ異なる制御を行うようになっていてもよい。例えば、意匠パネル２における操作印字部にＬＥＤ等の表示部を設け、操作部３が非押圧状態で操作された場合に、制御部１２は、その操作部３と対応する表示部のみを点灯させるようになっていてもよい。このようにすれば、操作者は、どの操作部３が選択されているかを容易に視認することができ、ユーザビリティが向上する。なお、表示部は操作印字部に必ずしも配設される必要はなく、例えばインストルメントパネル等に設けられてもよい。また、こうした表示部に限らず、音や振動などを発生する種々の報知手段によって実現されてもよい。

さらには、非押圧状態での操作態様において制御部１２は、必ずしも報知制御を行う必要はなく、別の制御を行うようになっていてもよい。このようにすれば、非押圧状態での操作態様と、押圧状態での操作態様とで、それぞれ異なる制御が行うことができるため、一つの操作部３によって複数の制御を行わせるための操作が可能となる。

・ 検知手段は、検知電極７及び検知回路１１からなる静電容量式検知センサに限らず、例えば抵抗膜式検知センサ、表面弾性波（ＳＡＷ）式検知センサ等、他の無接点式検知センサによって構成されてもよい。また検知手段は、例えば凹凸状部４に対する圧力変化を検知する圧電素子などによって構成された圧力センサ等によって構成されてもよい。なお、抵抗膜式検知センサ、表面弾性波（ＳＡＷ）式検知センサとした場合、検知電極７に相当するセンサ部位を、凹凸状部４における操作面側に設ける必要がある。

・ 検知電極７は、必ずしも凹凸状部４の非操作面側に密接配置されている必要はなく、若干の間隙を有して配置されていてもよい。
・ 操作装置１は、必ずしも車両に配設される車両用操作装置である必要はなく、例えばテレビのリモートコントローラ等、タッチスイッチ式の操作装置であれば何でも適用可能である。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
（１） 請求項３に記載の操作装置において、前記操作部に対する人体の接触有無を報知する報知手段を備え、前記制御手段は、前記操作部に対する非押圧状態での操作態様を検知した際に、その旨を前記報知手段によって報知させる報知制御を行うこと。この（１）に記載の技術的思想によれば、ユーザビリティの更なる向上を図ることができる。

（２） 上記（１）に記載の技術的思想において、前記報知手段は、前記操作部の近傍において操作面側から視認可能に設けられた表示部であること。

（ａ）は本発明の一実施形態の操作装置の外観を概略的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す平面図。 （ａ）は非押圧状態での操作態様を示す図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は押圧状態での操作態様を示す図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図。 （ａ），（ｂ）は他の実施形態の操作装置の概略構成を示す断面図。

符号の説明

１…操作装置、２…意匠パネル、３…操作部、４…凹凸状部、５…凹部、６…凸部、７…検知電極、１１…検知回路、１２…制御部。

Claims (4)

1. 操作者の指による非押圧状態での操作時に該指と当接する凸状面、及びその凸状面の周縁に設けられ、該指の押圧状態での操作時に前記凸状面と共に該指と当接する凹状面とを有する操作部と、
   その操作部に設けられ、前記凸状面及び前記凹状面に対する人体の接触状態に基づいて、該操作部に対する非押圧状態での操作態様及び押圧状態での操作態様を区別して検知する検知手段とを備えることを特徴とする操作装置。
2. 前記操作部は誘電体によって構成された意匠パネルの一部に形成された凹凸状部によって構成され、
   前記検知手段は、該操作部の非操作面側において前記凹凸状部に密接配置された検知部位を備えていることを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
3. 前記操作部は誘電体によって構成された意匠パネルの一部に形成された凹凸状部によって構成され、
   前記検知手段は、該操作部の非操作面側において前記凹凸状部に配置された検知電極と、その検知電極と前記凹凸状部に触れる人体との間に生じる静電容量の変化を検知する検知回路とを備える静電容量式検知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に記載の操作装置。
4. 前記検知手段によって検知された各操作態様に応じて、それぞれ異なる制御を行う制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の操作装置。

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