JP2013025704A - Detection structure for external operation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばオーディオやナビゲーションシステム等の各種装置の操作パネルに適用することができる外部操作の検出構造体に係り、特に視認を要することなく操作可能とされた外部操作の検出構造体に関する。 The present invention relates to an external operation detection structure that can be applied to an operation panel of various devices such as an audio system and a navigation system, and more particularly to an external operation detection structure that can be operated without requiring visual recognition.
従来から、自動車のオーディオやナビゲーションシステム、エアコンディショナー等の装置では、作動をＯＮ／ＯＦＦしたりボリュームや温度等を調節するための外部操作の入力装置（インターフェース）が装備されている。特に近年では、かかる入力装置として、回転式や機械接点式の操作スイッチに代えて、手指による外部操作の検出センサを用いたタッチパネルの利用が検討されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, devices such as automobile audio, navigation systems, and air conditioners are equipped with an external operation input device (interface) for turning on / off the operation and adjusting volume, temperature, and the like. In particular, in recent years, as such an input device, use of a touch panel using a detection sensor for an external operation with a finger has been examined in place of a rotary or mechanical contact type operation switch.
かかるタッチパネルの如き外部操作の検出構造体では、一般に、センサ筐体に操作用の開口窓を設けて、この開口窓の形成部位に外部操作の検出センサが配設されている。そして、開口窓は、検出センサの表面を覆うシート状のインターフェース部材で覆蓋されており、このインターフェース部材を介して手指による外部操作が検出されるようになっている。 In such an external operation detection structure such as a touch panel, generally, an opening window for operation is provided in a sensor casing, and an external operation detection sensor is disposed at a portion where the opening window is formed. The opening window is covered with a sheet-like interface member that covers the surface of the detection sensor, and an external operation by a finger is detected through the interface member.
ところで、このようなタッチパネルでは、一般的に、インターフェース部材が平坦なガラス等で形成されており、手指による操作時にはインターフェース部材を目視で確認しながら操作する必要がある。 By the way, in such a touch panel, the interface member is generally formed of flat glass or the like, and it is necessary to operate the interface member while visually confirming the interface member.
そこで、例えば、特開平７−３１９６２３号公報（特許文献１）に開示されたタッチパネルでは、インターフェース部材（透明シート）のタッチ操作部分に所定の凸部を設けることで、指先の感覚によって目視を要することなく操作可能とされている。 Therefore, for example, in the touch panel disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-319623 (Patent Document 1), a predetermined convex portion is provided in the touch operation portion of the interface member (transparent sheet), so that visual observation is required according to the sense of the fingertip. It can be operated without any problems.
ところが、かかる凸部を設けたタッチパネルは、あくまでも操作領域内（パネル表面）の特定部分をタッチした場合に触覚で判別可能とすることが目的であることから、操作領域内のどの位置に触れているのかを、使用者が目視することなく把握することはできなかった。それ故、指先を操作領域に触れたまま移動させる操作方法が採用されている場合等には、指先が操作領域から外れて目的とする操作が実現されない等の不具合が生じるおそれがあり、目視によって触れている位置を確認する必要があった。 However, the touch panel provided with such a convex portion is intended to be able to discriminate by tactile sense only when a specific part in the operation area (panel surface) is touched. It was not possible for the user to grasp without visual inspection. Therefore, when an operation method is adopted in which the fingertip is moved while touching the operation area, there is a risk that the target operation will not be realized due to the fingertip being removed from the operation area. It was necessary to check the touched position.
本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、使用者が、目視を要することなく、指先の感覚によってタッチ位置を把握することができる、新規な構造の外部操作の検出構造体を提供することにある。 The present invention has been made in the background of the above-mentioned circumstances, and the solution is to have a novel structure that allows the user to grasp the touch position with the sense of the fingertip without requiring visual inspection. It is to provide a detection structure for an external operation.
本発明の第１の態様は、センサ筐体の開口窓の形成部位に外部操作の検出センサが配設されていると共に、該検出センサの表面を覆って該開口窓を覆蓋するシート状のインターフェース部材が配設された外部操作の検出構造体において、前記検出センサが外力作用による変形に伴う静電容量の変化に基づいて外力を検出する静電容量型センサとされており、該検出センサの裏面が前記センサ筐体のベース部によって支持されている一方、該検出センサの表面を覆う前記インターフェース部材が弾性材で形成されていると共に、該インターフェース部材には外部操作用の操作領域が設けられており、該操作領域の表面が凹状湾曲面で構成されていることを、特徴とする。 A first aspect of the present invention is a sheet-like interface in which an external operation detection sensor is disposed at a portion of the sensor housing where the opening window is formed, and the surface of the detection sensor is covered to cover the opening window. In the external operation detection structure in which the member is disposed, the detection sensor is a capacitance type sensor that detects an external force based on a change in capacitance caused by deformation due to an external force action. While the back surface is supported by the base portion of the sensor casing, the interface member that covers the surface of the detection sensor is formed of an elastic material, and the interface member is provided with an operation region for external operation. The surface of the operation area is formed of a concave curved surface.
このような本発明の第１の態様に従う構造とされた外部操作の検出構造体において、インターフェース部材の操作領域の表面が凹状湾曲面で構成されていることによって、操作領域の表面の最深部（深さ寸法が最大となる部分）を目視することなく指先の感覚（触覚）によって特定することができる。特に、指先を操作領域の表面に接触させながら移動させる操作においては、操作領域の表面の最深部を通過する前後で指先に作用する力の大きさが変化することから、使用者は、操作領域の表面上で指先が触れている位置を、容易に把握することができる。それ故、操作領域を通視することなく、目的とする操作を容易に実行することができると共に、指先が操作領域の外に出てしまって目的とする操作入力ができなくなるといった不具合が回避される。 In the external operation detection structure having the structure according to the first aspect of the present invention, the surface of the operation region of the interface member is formed of a concave curved surface, so that the deepest portion ( It can be specified by the sensation (tactile sense) of the fingertip without visually observing the portion having the maximum depth dimension. In particular, in the operation of moving the fingertip while making contact with the surface of the operation area, the magnitude of the force acting on the fingertip changes before and after passing through the deepest part of the surface of the operation area. The position where the fingertip is touching on the surface of can be easily grasped. Therefore, it is possible to easily execute the target operation without looking through the operation area, and it is possible to avoid the problem that the fingertip is out of the operation area and the target operation input cannot be performed. The
また、検出センサとして静電容量型センサが採用されており、外力の作用による変形に基づいた静電容量の変化を捉えて操作入力が検出されるようになっていることから、例えばゴム膜等の弾性材からなるインターフェース部材を用いた外部操作の検出構造体が優れた操作入力の検出精度をもって一層容易に実現可能となる。しかも、上記の如き静電容量型センサを採用することで、インターフェース部材の操作領域における厚さの変化が、操作入力の検出精度に及ぼす影響を低減することができる。それ故、凹状湾曲面で構成された表面を有する操作領域を設けても、操作入力の位置による検出精度の違いが低減されて、優れた操作入力の検出精度が実現される。なお、操作入力による変形に基づく静電容量の変化を捉えて外部操作を検出する静電容量型の検出センサとしては、例えば特開２０１０−４３８８０号公報や特開２０１０−４３８８１号公報に記載のものが好適に採用され得る。 In addition, a capacitive sensor is employed as a detection sensor, and an operation input is detected by detecting a change in capacitance based on deformation due to the action of an external force. The external operation detection structure using the interface member made of the elastic material can be more easily realized with excellent operation input detection accuracy. Moreover, by adopting the capacitance type sensor as described above, it is possible to reduce the influence of the change in the thickness of the interface member in the operation region on the detection accuracy of the operation input. Therefore, even if an operation region having a surface constituted by a concave curved surface is provided, the difference in detection accuracy due to the position of the operation input is reduced, and excellent operation input detection accuracy is realized. In addition, as a capacitance type detection sensor that detects an external operation by detecting a change in capacitance based on deformation caused by an operation input, for example, as described in JP 2010-43880 A or JP 2010-43881 A. A thing can be employ | adopted suitably.
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載された外部操作の検出構造体において、前記インターフェース部材の前記操作領域に作用する外力に対して、該外力の作用位置における該操作領域の裏面の変位量が、前記ベース部の表面の変位量よりも大きくされているものである。 According to a second aspect of the present invention, in the external operation detection structure described in the first aspect, the external force acting on the operation region of the interface member is compared with the operation region at the position where the external force is applied. The displacement amount of the back surface is made larger than the displacement amount of the surface of the base portion.
第２の態様によれば、操作入力による外力が操作領域に及ぼされる際に、検出センサの表面に重ね合わされる操作領域の裏面が、検出センサの裏面を支持するベース部の表面よりも大きく変位するようになっていることで、検出センサが操作領域とベース部の間で狭圧されて、変形に基づく静電容量の変化が有効に生じる。その結果、操作入力を高精度に検出して、外部操作が目的とする制御を安定して実行することができる。 According to the second aspect, when an external force due to an operation input is exerted on the operation region, the back surface of the operation region superimposed on the surface of the detection sensor is displaced more than the surface of the base portion supporting the back surface of the detection sensor. By doing so, the detection sensor is narrowed between the operation region and the base portion, and a change in capacitance based on the deformation is effectively generated. As a result, the operation input can be detected with high accuracy, and the control intended by the external operation can be stably executed.
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載された外部操作の検出構造体において、前記検出センサと前記ベース部の間に緩衝受圧体が重ね合わされて配設されており、前記インターフェース部材の前記操作領域に作用する外力に対して、該外力の作用位置における該操作領域の裏面の変位量が該緩衝受圧体の表面の変位量よりも大きくされていると共に、該外力の作用位置における該緩衝受圧体の表面の変位量が該ベース部の表面の変位量よりも大きくされているものである。 According to a third aspect of the present invention, in the detection structure for an external operation described in the second aspect, a buffer pressure receiving body is disposed between the detection sensor and the base portion, and the interface is provided. With respect to the external force acting on the operation area of the member, the displacement amount of the back surface of the operation area at the position where the external force is applied is larger than the displacement amount of the surface of the buffer pressure receiving body, and the position where the external force is applied The amount of displacement of the surface of the buffer pressure-receiving body is larger than the amount of displacement of the surface of the base portion.
第３の態様によれば、操作入力による外力がインターフェース部材の操作領域に及ぼされる際に、検出センサの表面に重ね合わされる操作領域の裏面が、検出センサの裏面を支持する緩衝受圧体の表面よりも大きく変位することによって、検出センサが操作領域と緩衝受圧体との間で狭圧される。それ故、検出センサにおいて変形に基づく静電容量の変化が有効に生じて、操作入力が高精度に検出されることから、外部操作に応じた制御が安定して実行される。 According to the third aspect, when the external force due to the operation input is exerted on the operation region of the interface member, the back surface of the operation region superimposed on the surface of the detection sensor is the surface of the buffer pressure receiving body that supports the back surface of the detection sensor. When the displacement is larger than that, the detection sensor is narrowed between the operation region and the buffer pressure receiving body. Therefore, the change in capacitance based on the deformation is effectively generated in the detection sensor, and the operation input is detected with high accuracy, so that the control according to the external operation is stably executed.
しかも、外力の作用時に、緩衝受圧体の圧縮方向での縮み変形がベース部の撓み変形に比して支配的に生じることで、ベース部の撓み量が低減される。それ故、例えば、ベース部が、検出センサの電気回路を構成する電気部品が実装された電子基板によって構成されている場合等にも、ベース部の変形による電気回路の損傷等が回避されて、耐久性が確保される。 Moreover, when the external force is applied, the deformation in the compression direction of the buffer pressure receiving body is predominantly generated as compared with the bending deformation of the base portion, thereby reducing the amount of bending of the base portion. Therefore, for example, even when the base part is configured by an electronic board on which electrical components constituting the electrical circuit of the detection sensor are mounted, damage to the electrical circuit due to deformation of the base part is avoided, Durability is ensured.
本発明の第４の態様は、第１〜第３の何れか１つの態様に記載された外部操作の検出構造体において、前記インターフェース部材における前記操作領域の表面が凹状湾曲面で構成されていると共に、該操作領域の裏面が平面で構成されて前記検出センサに重ね合わされているものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the external operation detection structure described in any one of the first to third aspects, the surface of the operation region of the interface member is configured by a concave curved surface. At the same time, the back surface of the operation area is a flat surface and is superimposed on the detection sensor.
第４の態様によれば、操作領域の表面が凹状湾曲面で構成されることによって、指先で接触位置を把握することが可能とされると共に、操作領域の裏面が平面で構成されることによって、平坦な形状の検出センサの表面に対して操作領域の裏面が略密着状態で重ね合わされ得る。それ故、一般的な平面状の検出センサが、表面が凹状湾曲面を有するインターフェース部材と組み合わせて採用されていても、インターフェース部材の操作領域と検出センサが密着状態とされることで、操作領域に入力された外力が検出センサに効率的に及ぼされて、外部操作を優れた検出精度で検出することができる。 According to the fourth aspect, by configuring the surface of the operation region with a concave curved surface, it is possible to grasp the contact position with the fingertip, and by configuring the back surface of the operation region with a flat surface. In addition, the back surface of the operation region can be superimposed on the surface of the detection sensor having a flat shape in a substantially tight contact state. Therefore, even if a general planar detection sensor is employed in combination with an interface member having a concave curved surface, the operation region of the interface member and the detection sensor are brought into close contact with each other, The external force input to is efficiently exerted on the detection sensor, and the external operation can be detected with excellent detection accuracy.
しかも、検出センサが、表面側からの外力の作用による変形に伴った静電容量の変化に基づいて外部操作を検出することから、操作領域の表面と裏面の形状が異なることによる厚さの変化は、検出精度に殆ど影響せず、高精度な検出が実現される。 In addition, since the detection sensor detects an external operation based on a change in capacitance due to deformation caused by the action of an external force from the front side, the change in thickness due to the difference in the shape of the front and back surfaces of the operation region Does not substantially affect the detection accuracy, and highly accurate detection is realized.
本発明によれば、インターフェース部材の操作領域の表面が凹状湾曲面で構成されていることにより、指先で操作領域に対して操作入力をする際に、操作領域における指先の当接位置を指先の触覚によって把握することができる。それ故、操作時に操作領域を注視する必要がなく、目的とする操作を簡単に実行することができる。 According to the present invention, since the surface of the operation region of the interface member is formed of a concave curved surface, when the operation input is performed on the operation region with the fingertip, the contact position of the fingertip in the operation region is determined. It can be grasped by touch. Therefore, it is not necessary to pay attention to the operation area during the operation, and the target operation can be easily executed.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
先ず、図１〜図３には、本発明の１実施形態としての外部操作の検出構造体１０が示されている。この検出構造体１０は、例えば自動車のエアコンディショナーやオーディオ装置等の制御対象物たる車載装置に対して制御信号を入力するためのものである。
First, FIG. 1 to FIG. 3 show a
より詳細には、本実施形態の検出構造体１０は、センサ筐体１２を備えており、このセンサ筐体１２に対して、外部操作を検出する検出センサ１４の裏面に緩衝受圧体１６を重ね合わせて構成された積層体１８が組み付けられている。また、検出センサ１４の表側（図３中の下側）は、インターフェース部材２０で覆われている。そして、これらインターフェース部材２０や緩衝受圧体１６が、検出センサ１４に重ね合わされるようにして、検出センサ１４と共にセンサ筐体１２に組み付けられることによって、検出構造体１０が構成されている。
More specifically, the
センサ筐体１２は、カバー部材２２と、カバー部材２２に固定されるベース部としての基板２４とを含んで構成されている。カバー部材２２は、合成樹脂や金属等で形成された硬質の部材であって、中央に開口窓２６を有する枠体形状とされており、特に本実施形態では矩形の開口窓２６を有する矩形枠体形状とされている。また、開口窓２６の外周枠部分は、所定厚さで周方向に延びており、カバー部材２２の厚さ方向（図２中の上下方向）に延びる内周面２８の表裏両端からそれぞれ略直角に外周側に向かって広がるカバー表面３０およびカバー裏面３２を備えている。
The
なお、かかるカバー裏面３２には、内周面２８側の端縁部において裏側に突出する係止突起３４が、開口窓２６の周方向に延びて一体形成されている。また、カバー部材２２の裏側には、図４に示されているように、開口窓２６よりも外周側に位置して、ビスやボルト３６等を固定するための固定部３８が、厚肉のブロック形状をもって複数個（本実施形態では４個）一体形成されている。
The cover back
また、カバー部材２２には、基板２４が取り付けられている。基板２４は、合成樹脂等で形成された硬質の部材であって、本実施形態では略平板形状とされており、外周部分に基板固定部４０を備えている（図４参照）。特に本実施形態では、かかる基板２４として、後述する検出センサ１４への給電用及び検出用の電気回路を構成する回路基板が採用されている。即ち、基板２４の表面には複数の電気部品が実装されていると共に、必要な通電路が形成されて、電気回路が構成されている。
A
そして、基板２４がカバー部材２２に対して裏面側から嵌め込まれており、開口窓２６の外周縁部にまで張り出した基板固定部４０が、カバー部材２２の固定部３８に重ね合わされている。これにより、固定部３８に取り付けられるビスやボルト３６、溶着ピン、接着等の固定手段を利用して、基板２４がカバー部材２２の裏面に対して固着されて、センサ筐体１２が構成されている。
The
このセンサ筐体１２は、例えば自動車のセンターパネルやコンソールパネル、或いはステアリングスイッチパネル等の支持部材（図示せず）の表面に対して嵌め込みや係止，ボルト等の適当な固定手段によって装着されることとなる。なお、センサ筐体１２は、そのような支持部材と一体形成されていても良い。
The
このようなセンサ筐体１２に組み付けられている検出センサ１４は、制御対象物たる車載装置に応じた操作部が前面に設けられたものであり、例えばエアコンディショナーであれば、オン／オフ操作部の他、温度調節操作部や風量操作部等を設けることができ、オーディオ装置であれば、オン／オフ操作部の他、音量調節操作部や高音／低音調節操作部、左右音量バランス操作部等を設けることができる。
The
また、かかる検出センサ１４は、その操作部の構造として、外部からの手指による積極的な押圧力によって操作入力を検出するものが採用され、特に特開２０１０−４３８８０号公報や特開２０１０−４３８８１号公報に記載の如き、弾性変形可能な誘電層の表裏に一対の電極を弾性変形可能な導電膜で形成した構造の静電容量型センサが好適に採用される。本実施形態の検出センサ１４は、外力作用により後述するインターフェース部材２０が弾性変形し、それに伴う静電容量の変化に基づいて外力を検出する静電容量型センサとされている。
In addition, as the structure of the operation unit, such a
このような静電容量型センサでは、一対の電極を含む全体が弾性変形可能とされていることから、操作力が圧縮力として作用する場合等の変形にも対応することが可能である。また、インターフェース部材２０等の他部材を介して操作力が及ぼされる等の理由で操作する指先等と検出センサ１４の検出面との距離が離れている場合でも、押圧力が及ぼされる限り有効な検出結果を得ることができる。
In such a capacitive sensor, since the whole including the pair of electrodes can be elastically deformed, it is possible to cope with deformation such as when the operating force acts as a compressive force. Further, even when the distance between the fingertip and the like to be operated and the detection surface of the
そして、本実施形態の検出センサ１４は、かかる静電容量型センサにより表面上の適切な部位に操作力の検出部位（センサ部位）が設定されており、全体としてシート形状をもって形成されている。特に本実施形態では、センサ筐体１２の開口窓２６よりも一回り小さな外周形状（平面矩形状）のシート状とされた検出センサ１４が採用されている。
The
また、検出センサ１４の裏面には、緩衝受圧体１６が重ね合わされており、緩衝受圧体１６によって薄肉シート形状の検出センサ１４が平面形状に保持されている。この緩衝受圧体１６は、弾性変形可能な材料であってより好ましくは圧縮変形可能な材料で形成される。このような緩衝受圧体１６を採用することにより、手指による外部操作力の作用時に、検出センサ１４に対して厚さ方向の圧縮変形を生ぜしめるのに十分な反力を及ぼすことを可能としつつ、ある程度の弾性変形を許容することで操作感の向上が図られ得る。具体的には、検出センサ１４の厚さ方向の圧縮変形よりも硬い圧縮変形特性を有する弾性発泡材料等によって形成された緩衝受圧体１６が好適であり、より好ましくは緩衝受圧体１６の材質としてウレタンフォーム等が採用される。
In addition, a buffer
このように緩衝受圧体１６の表面に検出センサ１４を重ね合わせて支持せしめた積層体１８は、センサ筐体１２の開口窓２６内に配設されており、緩衝受圧体１６の裏面が基板２４に重ね合わされて支持されている。かかる組付状態下、積層体１８を構成する検出センサ１４の表面には、インターフェース部材２０が重ね合わされて組み付けられている。
The
インターフェース部材２０は、センサ筐体１２の開口窓２６を全体に亘って覆い得る大きさの矩形シート状とされて、ゴムやエラストマー等の弾性材で形成されており、外力で変形可能で且つ弾性による復元機能を備えている。具体的には、耐久性や操作感等を考慮して、シリコーンゴム等が好適に採用される。また、インターフェース部材２０の裏面は、略平坦面とされており、外部操作力の検出部位が設けられた検出センサ１４の表面に対して密接状態で重ね合わされている。これにより、検出センサ１４の検出部位への操作力の入力が、インターフェース部材２０を介して行われるようになっている。
The
また、インターフェース部材２０の外周縁部には、シール部分４４が一体形成されている。かかるシール部分４４は、インターフェース部材２０の外周部分に沿って形成されて裏面に突出する周壁構造の外周壁部４６を有している。外周壁部４６は、センサ筐体１２の開口窓２６に入り込んで、検出センサ１４とセンサ筐体１２との間に配設されている。また、この外周壁部４６の表側端部と裏側端部には、それぞれ外周側に広がって延び出す表側シール突部４８と裏側シール突部５０とが、一体形成されている。これら表側シール突部４８と裏側シール突部５０は、外周壁部４６の両端から互いに対向位置して略平行に広がっており、外周壁部４６を底壁とし且つ表裏のシール突部４８，５０を両側壁として、外周面に開口して周方向の全周に亘って連続して延びる周溝５２が形成されている。なお、裏側シール突部５０の突出先端部分が略球頭形の断面形状をもって厚肉とされており、もって、裏側シール突部５０には、外周端縁部を周方向に延びる係止頭部５３が一体形成されている。また、表側シール突部４８の表面は、外周端部に向かって次第にカバー部材２２の表面に近づく傾斜面とされて、表側シール突部４８が外周端部に向かって次第に薄肉とされており、手指等の引っ掛かりに起因する表側シール突部４８の捲れ上がりと、それに伴うシール性能の低下が防止されている。
A
そして、インターフェース部材２０は、そのシール部分４４がセンサ筐体１２の開口窓２６の開口周縁部に対して嵌着され、必要に応じて接着等されることによって組み付けられている。即ち、かかる組付状態下では、センサ筐体１２の開口窓２６の開口周縁部が、インターフェース部材２０のシール部分４４の周溝５２に対して嵌め入れられている。そして、シール部分４４の外周壁部４６は、センサ筐体１２の開口窓２６の内周面２８に重ね合わされており、好適には密接状態で重ね合わされている。また、シール部分４４の表側シール突部４８は、センサ筐体１２の開口窓２６の開口周縁部における表面に対して密接状態で重ね合わされている。一方、シール部分４４の裏側シール突部５０は、センサ筐体１２の開口窓２６の開口周縁部における裏面に対して密接状態で重ね合わされている。
And the
なお、センサ筐体１２の開口窓２６の開口周縁部の表裏面は、何れも、略平坦面とされて、表裏のシール突部４８，５０が略全体に亘って密着されるようになっていることが望ましい。また、センサ筐体１２の開口窓２６の開口周縁部における表裏面間の厚さ寸法に比して、インターフェース部材２０のシール部分４４における表裏のシール突部４８，５０の対向面間距離が僅かに小さくされることにより、シール部分４４の弾性に基づいて、表裏のシール突部４８，５０が開口窓２６の開口周縁部の表裏両面に対して押し付けられて密接状態に保持されるようにすることが望ましい。更にまた、シール部分４４における表裏のシール突部４８，５０の対向面間距離を、外周側（突出先端側）に行くに従って次第に小さくなるように傾斜させることにより、これらシール突部４８，５０における開口窓２６の開口周縁部の表裏両面に対する密接力がより安定して発揮されるようにしても良い。
The front and back surfaces of the opening peripheral edge of the opening
このようにして、インターフェース部材２０がセンサ筐体１２の開口窓２６を密封するように組み付けられることにより、外部から水や砂塵等の異物が入り込んで検出センサ１４や電気回路を有する基板２４の表面に付着するのを防ぐことができる。しかも、インターフェース部材２０とセンサ筐体１２の間のシール構造は、シール部分４４の弾性力に加えて、カバー部材２２と基板２４の固定による裏側シール突部５０の狭圧を利用して、実現されている。それ故、目的とする防水性や防塵性がより高度に実現されると共に、仮に表側シール突部４８や外周壁部４６とカバー部材２２の重ね合わせ面間を通じて水等が侵入した場合でも、裏側シール突部５０によって開口窓２６の内部までの侵入が効果的に防止される。
In this way, the
かかる組付状態において、インターフェース部材２０の中央部分は、検出センサ１４における検出部位の設定領域に重ね合わされており、外部操作用の操作領域５４とされている。この操作領域５４は、図１に示されているように、平面視で略矩形とされており、その表面５６は、操作者が指先で押圧することで操作力を及ぼす入力面とされる。
In such an assembled state, the center portion of the
また、操作領域５４の表面５６は、全体に亘って凹状湾曲面で構成されている。この表面５６は、略球冠形状の凹面であって、外周縁から中央に向かって次第に深さ寸法が大きくなっており、中央が深さ寸法が最大となる（最も大きく凹んだ）最深部とされている。尤も、操作領域５４の表面５６は、凹状湾曲面であればよく、その最深部は操作領域５４の中央からずれた位置に設定されていても良い。なお、表面５６は、厳密には球冠形状ではなく、開口周縁部が同一平面上に位置する略矩枠状であることから、開口部の平面視における対角方向に近づくに従って次第に曲率半径が大きくなっている。更に、操作領域５４の表面５６の最深部は、必ずしも１点に特定されるものに限定されず、例えば、ある程度の長さをもった線状や面積を持った面状であっても良い。
Moreover, the
また、操作領域５４の裏面５８は、全体に亘って略平面で構成されており、インターフェース部材２０における操作領域５４は、その厚さが中央に行くに従って次第に薄肉とされている。更に、本実施形態では、操作領域５４の裏面５８に対して、適当なパターンで複数本の区画溝６０が形成されている。本実施形態では、かかる区画溝６０として、縦横各２本の格子状の直線溝形態をもって形成されている。これらの区画溝６０は、操作領域５４を更に複数の領域に区画するパターンとなっており、１つの領域に対する外部からの手指による押圧操作時に、他の領域にまで応力や歪みが伝達するのを軽減し得るようにされている。
Further, the
なお、インターフェース部材２０の表面の特定領域に限定的に操作領域５４が設定されている場合には、例えば図１〜３に示されているように、操作領域５４の外周縁部に沿って延びる突条６１や突起又は凹凸等を形成しても良い。これにより、操作領域５４の外縁を触覚で容易に確認することが可能となる。
In addition, when the operation area |
また、インターフェース部材２０には、中央部分の操作領域５４と外周縁部のシール部分４４との間を所定幅で周方向に広がる接続領域６２が設けられている。この接続領域６２には、操作領域５４よりも外周側で、且つ、外周壁部４６の形成部位よりも内周側の位置に、インターフェース部材２０の表面に開口して周方向に延びる凹溝６４が形成されており、かかる凹溝６４の形成部位においてインターフェース部材２０が薄肉で変形容易とされている。更に、本実施形態では、接続領域６２の裏面に開口して周方向に延びる裏側凹溝６６も形成されている。これら表裏の凹溝６４，６６が形成されていることで、操作領域５４とシール部分４４との間での変形や応力の伝達の軽減が図られている。
In addition, the
而して、緩衝受圧体１６の表面に検出センサ１４を重ね合わせて支持せしめた前述の積層体１８は、インターフェース部材２０のシール部分４４の外周壁部４６で囲まれた領域に収納された状態で配設されている。そして、基板２４がカバー部材２２に対して開口窓２６の裏面側の開口を覆蓋するように固定されることにより、インターフェース部材２０と基板２４との対向面間には、裏面を緩衝受圧体１６で支持された検出センサ１４が配設されて、センサ筐体１２の開口窓２６内に組み付けられている。
Thus, the above-described
かかる組付状態下、緩衝受圧体１６と検出センサ１４からなる積層体１８は、インターフェース部材２０と基板２４とに対して、それぞれ密接状態で重ね合わされている。ここにおいて、センサ筐体１２に組み付けられたインターフェース部材２０と基板２４との対向面間距離に比して、積層体１８の厚さ寸法が僅かに大きくなるように、緩衝受圧体１６の厚さ寸法が設定されていることが望ましく、それによって、検出センサ１４の検出面が操作領域５４の裏面５８に密着した重ね合わせ状態に保持されるようになっている。これにより、インターフェース部材２０の操作領域５４の表面５６に対する指先等による操作の外部入力が、インターフェース部材２０から検出センサ１４に対して効率的に及ぼされることとなる。特に本実施形態では、検出センサ１４の表面が平面とされていると共に、操作領域５４の裏面５８が平面とされていることから、それら検出センサ１４の表面と操作領域５４の裏面５８が略全体に亘って密着した重ね合わせ状態とされる。
Under such an assembled state, the
そして、使用者が指先等によって、インターフェース部材２０の操作領域５４の表面５６に対して、操作による外力（図２中の下向きに作用する押圧力）が及ぼされると、操作領域５４が図５の（ａ）に示されているように、撓み変形および圧縮変形して、その裏面５８が裏面側に向かって入力に応じた距離：ｄ1 だけ変位する。なお、操作領域５４の裏面５８の変位量：ｄ1 は、入力の大きさと、操作領域５４の撓み量と、操作領域５４の厚さ方向での圧縮による縮み量とに応じて、定まる。
When the user exerts an external force (pressing force acting downward in FIG. 2) on the
インターフェース部材２０に入力された外力は、インターフェース部材２０の操作領域５４の裏面５８に重ね合わされた検出センサ１４を介して、緩衝受圧体１６に伝達される。そして、緩衝受圧体１６が図５の（ｂ）に示されているように、撓み変形および圧縮変形して、その表面が裏面側に向かって入力の大きさに応じた距離：ｄ2 だけ変位する。なお、緩衝受圧体１６の表面の変位量：ｄ2 は、入力の大きさと、緩衝受圧体１６の撓み量と、緩衝受圧体１６の厚さ方向での圧縮による縮み量とに応じて、定まる。
The external force input to the
そして、インターフェース部材２０の操作領域５４の裏面５８の変位量：ｄ1 が、緩衝受圧体１６の表面の変位量：ｄ2 に比して、大きくされている。これにより、操作領域５４と緩衝受圧体１６の間に配設された検出センサ１４には、それら操作領域５４の裏面５８の変位量：ｄ1 と緩衝受圧体１６の表面の変位量：ｄ2 との差（ｄ1 −ｄ2 ）に応じた厚さ方向での圧縮変形が生じる。その結果、検出センサ１４では、誘電層の厚さが小さくなって一対の電極膜が接近することで静電容量値が変化して、使用者の操作が検出センサ１４によって検出される。
The displacement amount d 1 of the
要するに、検出センサ１４の圧縮変形を効率的に生ぜしめるために、入力に対するインターフェース部材２０の操作領域５４の撓み量が、入力に対する緩衝受圧体１６の撓み量と厚さ方向での圧縮による縮み量との総和に比して、大きくされている。また、操作領域５４が緩衝受圧体１６に比して薄肉のゴム弾性体で形成されていることによって、入力された外力が、検出センサ１４に対して、広範囲に分散化することなく伝達されて、操作入力を効率的に検出することができる。
In short, in order to efficiently cause the compressive deformation of the
なお、インターフェース部材２０と基板２４との間に緩衝受圧体１６が配設されていることによって、図５の（ｃ）に示されている基板２４の表面の裏面側への変位量：ｄ3 が抑えられており、緩衝受圧体１６の表面の変位量：ｄ2 が基板２４の表面の裏面側への変位量：ｄ3 よりも大きくされている。即ち、緩衝受圧体１６がウレタンフォーム等で形成された弾性体とされていると共に、基板２４が合成樹脂等で形成された硬質材とされていることにより、インターフェース部材２０側（表側）からの入力に対して、緩衝受圧体１６の厚さ方向での圧縮変形が、基板２４の撓み変形に比して支配的に生じる。その結果、基板２４の撓み量（基板２４の表面の変位量：ｄ3 ）が抑えられることから、基板２４として電気回路を構成する回路基板が採用されている場合にも、断線等の不具合が回避されて、耐久性が確保される。
Note that by buffering the
また、使用者は、インターフェース部材２０の操作領域５４の表面５６を指先で触れてタッチ操作する際に、その中央を指先の触覚によって、目視を要することなく把握することができる。即ち、操作領域５４の表面５６が、中央を最深部とする凹状湾曲面で構成されていることにより、指先に対する操作領域５４の表面５６の当接部位や、指先を操作領域５４の表面５６に沿わせて移動させた場合の抵抗力の変化等によって、表面５６の傾斜方向を触覚で特定することができる。
In addition, when the user touches the
より具体的には、図６に示されているように、操作領域５４の表面５６に指先を当接させる場合に、指先が表面５６の最深部を外れた位置に当接する（図６中のＢ，Ｃ）と、指先が表面５６の最深部に当接する場合（図６中のＡ）に対して、指先における表面５６との当接部分が外周側にずれる。即ち、図６では、Ｂにおいて、指先における表面５６との当接部分が指の基端側（図６中、左側）にずれていると共に、Ｃにおいて、指先における表面５６との当接部分が指の先端側（図６中、右側）にずれている。これにより、指先における操作領域５４の表面５６との当接部分の変化によって、指先が操作領域５４内のどの位置において表面５６と接触しているのかを、目視することなく把握することができる。なお、図６中では指先が２点鎖線で示されており、Ａが操作領域５４の表面５６に対して最深部で接触した指先を、Ｂが操作領域５４の表面５６に対して最深部を指の基端側に外れた位置で接触した指先を、Ｃが操作領域５４の表面５６に対して最深部を指の先端側に外れた位置で接触した指先を、それぞれ示す。
More specifically, as shown in FIG. 6, when the fingertip is brought into contact with the
さらに、図６に示されているように、指先が操作領域５４の表面５６に対して最深部を外れた位置で当接している場合（図６中のＢ，Ｃ）には、当接による反力（ＦB ，ＦC ）の作用方向が、指先が表面５６の最深部に当接している場合（図６中のＡ）の当接反力（ＦA ）の作用方向に対して、中央側に傾斜する。それ故、指先を操作領域５４の表面５６に沿って図６中の右方から左方（ＣからＢへ）動かすと、特に操作領域５４の中央を通過した後のＡからＢへの移動時に指先に作用する抵抗力が変化（漸増）することから、操作領域５４の中央の位置を触覚によって把握することができる。
Further, as shown in FIG. 6, when the fingertip is in contact with the
このようにインターフェース部材２０を備えた検出構造体１０では、操作領域５４の表面５６に対する指先の当接位置が、指先の感覚によって、目視を要することなく把握される。それ故、使用者は、検出構造体１０の操作領域５４を注視することなく、目的とする操作を簡単に実行することができる。その結果、例えば、検出構造体１０が自動車のエアコンディショナーやオーディオ装置等の車載装置の制御に用いられる場合等において、周囲の状況を目視で確認しながら、指先だけで車載装置の制御を実行することが可能となる。加えて、手元を注視していなくても、指先が操作領域５４を外れた位置に移動した場合には、触覚によって速やかに感知されることから、操作領域５４の外で操作入力をしてしまって目的とする操作が実行されないといった不具合も回避される。
As described above, in the
また、インターフェース部材２０の操作領域５４の裏面５８は、略平坦面とされており、平板シート状の検出センサ１４の表面に対して、全体に亘って密着状態で重ね合わされている。それ故、使用者の操作入力によって操作領域５４に及ぼされる押圧力が検出センサ１４に効率的に伝達されて、使用者の操作に対する優れた検出精度が実現される。
Further, the
しかも、検出センサ１４が、誘電層の両面に電極を設けた静電容量型センサとされており、操作領域５４に作用する押圧力が、誘電層の圧縮変形（一対の電極の接近変位）による静電容量の変化として検出されるようになっている。それ故、インターフェース部材２０が誘電層として利用されて一方の電極が指先で構成されるタッチパネルに比して、指先と検出センサ１４との距離は、検出センサ１４による検出の精度に殆ど影響しない。従って、操作領域５４の表面５６が凹状湾曲面とされることによって、操作領域５４の厚さが径方向で次第に変化していても、検出センサ１４の検出精度が、操作領域５４の表面５６に対する指先の接触位置によってばらつくのを防ぐことができて、使用者の操作入力が高精度に検出される。
In addition, the
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、インターフェース部材２０の操作領域５４の形状や位置等は適宜に変更可能であり、例えば１つのインターフェース部材において複数の操作領域を形成することも可能であるし、操作領域の平面形状を略円形等にすることも可能である。更に、インターフェース部材の形状自体も、平面形状を略円形とする等、任意に設計可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited by the specific description. For example, the shape, position, and the like of the
また、操作領域５４の表面５６は、全体として凹状湾曲面で構成されていれば、部分的に凸部や凹部が設けられていても良く、これによって触覚による操作位置の把握がより容易に実現され得る。なお、このような凸部や凹部が設けられて操作領域５４の厚さが部分的に変化していても、上述の如く検出精度への悪影響は回避される。
Further, as long as the
また、インターフェース部材２０の外周端部に設けられたシール部分４４は必須ではなく、例えば、別体のシール部材が配設されることでインターフェース部材２０とカバー部材２２の間がシールされていても良い。
Further, the
また、インターフェース部材２０における応力や歪みの伝達を軽減する歪絶縁用の表裏の凹溝６４，６６は、必要に応じて採用されて、任意の形状で形成され得るものであり、形成する場合には複数の凹溝を形成しても良い。
Further, the front and
更にまた、本実施形態の緩衝受圧体１６は、インターフェース部材２０を介して入力される外部操作力により検出センサ１４に弾性変形を及ぼして静電容量変化による電気的検出を可能とするものであれば良く、例えば硬質の樹脂プレート等を採用することも可能であるし、省略されて検出センサ１４がセンサ筐体１２の基板２４に直接重ね合わされていても良い。なお、この場合には、基板２４がインターフェース部材２０の操作領域５４よりも硬質とされて、操作入力時に操作領域５４の裏面５８の変位量が基板２４の表面の変位量よりも大きくされることで、検出センサ１４において変形に伴う静電容量の変化が有効に生じて、外部操作が効果的に検出される。
Furthermore, the buffer
１０：検出構造体、１２：センサ筐体、１４：検出センサ、１６：緩衝受圧体、２０：インターフェース部材、２４：基板（ベース部）、２６：開口窓、５４：操作領域、５６：表面、５８：裏面 10: Detection structure, 12: Sensor housing, 14: Detection sensor, 16: Buffer pressure receiving body, 20: Interface member, 24: Substrate (base part), 26: Open window, 54: Operation area, 56: Surface, 58: Back side
Claims (4)
前記検出センサが外力作用による変形に伴う静電容量の変化に基づいて外力を検出する静電容量型センサとされており、該検出センサの裏面が前記センサ筐体のベース部によって支持されている一方、
該検出センサの表面を覆う前記インターフェース部材が弾性材で形成されていると共に、該インターフェース部材には外部操作用の操作領域が設けられており、該操作領域の表面が凹状湾曲面で構成されていることを特徴とする外部操作の検出構造体。 An external operation detection sensor is arranged at the opening window forming portion of the sensor casing, and an external operation detection sheet is provided that covers the surface of the detection sensor and covers the opening window. In the detection structure:
The detection sensor is a capacitance type sensor that detects an external force based on a change in capacitance caused by deformation caused by an external force action, and the back surface of the detection sensor is supported by a base portion of the sensor casing. on the other hand,
The interface member that covers the surface of the detection sensor is formed of an elastic material, the interface member is provided with an operation region for external operation, and the surface of the operation region is configured by a concave curved surface. An external operation detection structure characterized by comprising:
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