JP2015122188A - 操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出対象物の検出精度を向上させる操作装置を提供する。
【解決手段】操作装置１は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、検出対象物により操作面２４になされた操作を検出する複数の検出電極としての複数のメイン電極と、メイン電極よりも操作面２４側であって、一つのメイン電極に対向するように複数を一組として配置され、それぞれが検出対象物と静電結合を行うと共にメイン電極と静電結合を行う複数の導電部材としての複数のサブ電極と、を備えて概略構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、操作装置に関する。

従来の技術として、絶縁層の一方面側に配置される複数のセンサ電極と、各センサ電極にそれぞれ連結された複数の配線部と、絶縁層の他方面側において、各センサ電極と対向する位置にそれぞれ配置された複数の補助電極と、を備え、隣接するセンサ電極間の領域に、隣接する補助電極間の境界が配置されている、タッチスイッチが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このタッチスイッチは、センサ電極の間に隙間が形成されたり、配線部が配置されたりして、検出感度が低下する検出感度低下領域が大きくなったとしても、補助電極間の境界をこの検出感度低下領域に配置することで、検出感度低下領域が低減され、検出感度が低下することを防止できる。

特開２０１２−１２９１７１号公報

しかし、従来のタッチスイッチは、補助電極の境界に指が位置する場合、指と、当該境界を介して隣り合う補助電極のそれぞれと、が静電結合を行うため、一つの補助電極上方から当該境界にかけて操作が行われると、検出される静電容量の変化量が当該境界付近で急激に変化し、検出精度が低下する問題がある。

従って、本発明の目的は、検出対象物の検出精度を向上させる操作装置を提供することにある。

本発明の一態様は、検出対象物により操作面になされた操作を検出する複数の検出電極と、検出電極よりも操作面側であって、一つの検出電極に対向するように複数を一組として配置され、それぞれが検出対象物と静電結合を行うと共に検出電極と静電結合を行う複数の導電部材と、を備えた操作装置を提供する。

本発明によれば、検出対象物の検出精度を向上させることができる。

図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作装置が搭載された車両内部の概略図であり、（ｂ）は、操作装置の周辺を拡大した拡大図である。 図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作装置の上面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）に示すII（ｂ）-II（ｂ）線で操作装置を切断した断面を矢印方向から見た断面図であり、（ｃ）は、操作装置のブロック図である。 図３（ａ）は、第２の実施の形態に係る操作装置の上面図であり、（ｂ）は、シミュレーションによって得られた指位置と静電容量の変化量とのグラフである。 図４（ａ）は、第２の実施の形態に係る操作装置の概略図であり、（ｂ）は、比較例１に係る操作装置の概略図であり、（ｃ）は、比較例２に係る操作装置の概略図である。 図５（ａ）は、第２の実施の形態に係る操作装置、及び比較例２の静電容量の変化量と実際の指位置の関係のグラフであり、（ｂ）は、算出された算出指位置と実際の指位置の関係を示すグラフである。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る操作装置は、検出対象物により操作面になされた操作を検出する複数の検出電極と、検出電極よりも操作面側であって、一つの検出電極に対向するように複数を一組として配置され、それぞれが検出対象物と静電結合を行うと共に検出電極と静電結合を行う複数の導電部材と、を備えて概略構成されている。

この操作装置は、一つの検出電極に対向して配置された複数の導電部材から構成される一組の導電部材を有するので、検出電極の境界を通過するような操作がなされた際、検出される静電容量の変化量が、導電部材が検出電極と同等の大きさを持つ場合と比べて、滑らかになるので、検出対象物の検出精度を向上させることができる。なお、この静電容量の変化量とは、例えば、検出対象物の非検出状態における検出値を基準とした変化量である。

[第１の実施の形態]
（操作装置１の構成）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作装置が搭載された車両内部の概略図であり、（ｂ）は、操作装置の周辺を拡大した拡大図である。図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作装置の上面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）に示すII（ｂ）-II（ｂ）線で操作装置を切断した断面を矢印方向から見た断面図であり、（ｃ）は、操作装置のブロック図である。図２（ｂ）では、基体１０及び加飾フィルム１６の断面を示す斜線は、図を見やすくするため省略している。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。

操作装置１は、静電容量式のタッチセンサである。操作装置１は、検出対象物と検出電極との間に生じる静電容量の変化量を監視することにより、検出電極に対する検出対象物の接近又は接触を検出するものである。

また本実施の形態では、この操作装置１は、一例として、車両５に搭載された空調装置及びカーナビゲーション装置等の電子機器の操作を行うことが可能となるように構成されている。本実施の形態における操作装置１は、一例として、空調装置の操作が可能となるように構成されている。なお、本実施の形態では、図１（ｂ）に示すように、検出対象物は、指を含む手７であるものとするが、後述するサブ電極との間に静電容量が形成されるものであれば、これに限定されない。

図１（ａ）に示す車両５のセンターコンソール５０には、表示装置６が配置されている。この表示装置６の表示画面６０には、図１（ｂ）に示すように、空調装置の動作状況が確認できる表示画像６１が表示されている。操作者は、操作装置１の操作部２０を手７で摘まみ、図１（ｂ）の紙面の時計回り（矢印Ａ方向）及び反時計回り（矢印Ｂ方向）に手７を回転させることにより、選択されている機能の設定値等を変更することが可能となる。なお、本実施の形態の操作装置１の操作部２０は、一例として、回転せず、後述する検出電極により、手７の操作方向及び操作量を判定するように構成されている。

操作装置１は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、検出対象物により操作面２４になされた操作を検出する複数の検出電極としての複数のメイン電極と、メイン電極よりも操作面２４側であって、一つのメイン電極に対向するように複数を一組として配置され、それぞれが検出対象物と静電結合を行うと共にメイン電極と静電結合を行う複数の導電部材としての複数のサブ電極と、を備えて概略構成されている。

本実施の形態の複数のメイン電極とは、一例として、図２（ａ）に示すように、第１のメイン電極１２１〜第１２のメイン電極１３２である。また複数のサブ電極とは、一例として、図２（ａ）に示すように、第１のサブ電極１４１〜第３６のサブ電極１７６である。

上述の一組のサブ電極とは、例えば、第１のメイン電極１２１に対向する三つのサブ電極、すなわち、第１のサブ電極１４１〜第３のサブ電極１４３であり、他の第２のメイン電極１２２〜第１２のメイン電極１３２のそれぞれに三つのサブ電極で構成される一組のサブ電極が対応している。

本実施の形態では、第１のサブ電極１４１〜第３６のサブ電極１７６は、対応するメイン電極を実質的に等しく三分割した形状を有している。

ここで、メイン電極に対向する一組のサブ電極の後述する投影先の平面４１の写像の総面積は、例えば、対向するメイン電極の平面４１の写像の面積と実質的に同じか、又は当該面積よりも所定の範囲内で小さい方が好ましい。

なお、メイン電極及びサブ電極の数は、上記に限定されず、操作装置１の仕様に応じて任意である。また、一つのメイン電極に対応する一組のサブ電極の数は、三つに限定されず、操作装置１の仕様に応じて任意である。

操作装置１は、図２（ｃ）に示すように、第１のメイン電極１２１〜第１２のメイン電極１３２が、それぞれの配線を介して制御部３と電気的に接続されている。図２（ｂ）では、第１のメイン電極１２１の配線１２１ａ、及び第７のメイン電極１２７の配線１２７ａが図示されている。

このメイン電極と接続される配線は、一例として、その端部の幅がメイン電極の幅よりも小さく、また、配線上に検出対象物が位置しても検出精度に影響を与えない程度の面積を有するものとする。

また、操作装置１は、図２（ｂ）に示すように、基体１０と、基体１０の第１の面１０ａに沿って取り付けられた加飾フィルム１６と、を備えて概略構成されている。以下では、まず、基体１０と加飾フィルム１６の構成について説明する。

（基体１０の構成）
基体１０は、例えば、樹脂等を用いて形成される。基体１０は、少なくとも一部が操作面２４に応じた曲面形状を有する第１の面１０ａと、第１の面１０ａの裏面である第２の面１０ｂと、を有する。

また基体１０は、図２（ｂ）に示すように、操作部２０及びガイド部２２の外側の領域に対応する基部１００と、操作部２０に対応して第１の面１０ａから突出するように形成された突出部１０１と、ガイド部２２に対応して第１の面１０ａに設けられ、突出部１０１の周囲に形成された凹形状に窪んだ溝である凹部１０２と、を備えている。

基部１００は、一例として、図２（ｂ）に示すように、第１の面１０ａ及び第２の面１０ｂが、実質的に平行となっている。なお、第１の面１０ａ及び第２の面１０ｂは、平行に限定されず、一例として、センターコンソール５０の形状に合わせて非平行であっても良い。

突出部１０１は、図２（ｂ）の紙面上側から下側に向かって半径が連続的に大きくなるような円柱形状を有している。従ってこの突出部１０１の側面１０１ａは、図２（ｂ）の紙面上側から下側に向かって半径が連続的に大きくなる曲面形状を有している。

凹部１０２は、溝の内面であって曲面形状を有する凹面１０２ａを備え、ガイド部２２を形成するために設けられている。

上述の第１の面１０ａとは、突出部１０１の側面１０１ａ、及び凹部１０２の凹面１０２ａを含んだ面である。

この第１の面１０ａ側には、図２（ｂ）に示すように、第１のサブ電極１４１〜第３６のサブ電極１７６が設けられている。また、第２の面１０ｂ側には、第１のメイン電極１２１〜第１２のメイン電極１３２が設けられている。

（加飾フィルム１６の構成）
加飾フィルム１６は、一例として、熱可塑性樹脂フィルム等を用いて形成されている。加飾フィルム１６は、例えば、フィルムインサート成形により基体１０と一体とされる。

このフィルムインサート成形とは、予め意匠が印刷された熱可塑性樹脂フィルムを金型に挿入し、加熱により流動化した樹脂材料を金型に流し込み、この樹脂材料を固化させることにより、熱可塑性樹脂フィルムと樹脂材料とを一体化した成形物を生成する方法である。従って基体１０は、このフィルムインサート成形により形成される。

この加飾フィルム１６は、例えば、操作者の指が接触する表面１６ａと、基体１０側であり、表面１６ａの裏面である裏面１６ｂと、を有している。加飾フィルム１６は、一例として、意匠、及び第１のサブ電極１４１〜第３６のサブ電極１７６が印刷により裏面１６ｂに形成された状態で金型に挿入され、基体１０と一体とされる。なお、意匠は、表面１６ａ及び裏面１６ｂの少なくとも一方の面に形成される。また、加飾フィルム１６は、その表面１６ａに保護シート等が取り付けられていても良い。本実施の形態では、操作者の手７が接触する面は、加飾フィルム１６の表面１６ａであるものとする。

また、加飾フィルム１６は、図１（ｂ）、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、基体１０の突出部１０１の側面１０１ａに対応する側面２４ａと、凹面１０２ａに対応する凹面２４ｂと、により操作面２４が形成されている。

（第１のメイン電極１２１〜第１２のメイン電極１３２の構成）
第１のメイン電極１２１〜第１２のメイン電極１３２は、図２（ａ）の上面図において一点鎖線で示すように、扇形状を有し、円の周方向に沿って、言い換えるなら、操作方向に等間隔に配置されている。この操作方向とは、図１（ｂ）に示す矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向である。

この第１のメイン電極１２１〜第１２のメイン電極１３２は、基体１０の第２の面１０ｂ側に形成される。この第１のメイン電極１２１〜第１２のメイン電極１３２は、一例として、金、銀、銅等の金属材料、又はこれらの合金材料を含んで形成される。

これらのメイン電極と電気的に接続される配線は、メイン電極と同様に形成される。第１のメイン電極１２１〜第１２のメイン電極１３２は、例えば、基体１０の第２の面１０ｂに直接形成されても良いし、第１のメイン電極１２１〜第１２のメイン電極１３２が形成された基板上に基体１０が配置されても良く、これらに限定されない。

第１のメイン電極１２１〜第１２のメイン電極１３２は、図２（ｃ）に示すように、それぞれが配線を介して制御部３に電気的に接続されている。第１のメイン電極１２１は、第１の検出信号を出力するように構成されている。同様に、第２のメイン電極１２２〜第１２のメイン電極１３２は、第２の検出信号〜第１２の検出信号を出力するように構成されている。

この検出信号は、検出対象物である手７が操作面２４に接近又は接触した際に、手７と手７に近いサブ電極との間に、静電結合による静電容量が発生すると共に、当該サブ電極と当該サブ電極の下方に位置するメイン電極との間にも、静電結合による静電容量が発生することにより、当該メイン電極から出力される信号である。

（第１のサブ電極１４１〜第３６のサブ電極１７６の構成）
第１のサブ電極１４１〜第３６のサブ電極１７６は、操作方向に並べられた第１のメイン電極１２１〜第１２のメイン電極１３２と同じ方向に並べて配置される。またサブ電極は、メイン電極に近い面積となる数がメイン電極に対向して配置される。さらに第１のサブ電極１４１〜第３６のサブ電極１７６は、同形状を有する。

具体的には、第１のサブ電極１４１〜第３６のサブ電極１７６は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、一つのメイン電極を均等に三分割したような形状を有して、三分割された三つのサブ電極が一組のサブ電極として一つのメイン電極と対向している。なお、分割の数は、三つに限定されない。

この一組のサブ電極は、操作面２４に基づいた形状を有している。具体的には、サブ電極は、基体１０の側面１０１ａ、及び側面１０１ａと続く凹面１０２ａに基づいた形状を有している。また第１のサブ電極１４１〜第３６のサブ電極１７６は、突出部１０１を中心として放射状に配置されている。

この第１のサブ電極１４１〜第３６のサブ電極１７６は、図２（ａ）の上面視において、操作部２０の中心に向かって先細った扇形状を有している。図２（ａ）に示す二点鎖線は、後述する平面４１にサブ電極を投影して得られた写像の外周を示している。また図２（ａ）に示す一点鎖線は、平面４１にメイン電極を投影して得られた写像の外周を示している。なお、図２（ｂ）では、この平面４１が分かり易いように第２の面１０ｂから離して図示されているが、第２の面１０ｂと平面４１とが平行である場合、平面４１は第２の面１０ｂに一致させても良い。

また操作装置１は、例えば、メイン電極と、このメイン電極に対向する一組のサブ電極と、が最も接近している点を結んだ直線４０を法線とする平面４１に、法線の方向から一組のサブ電極を投影して得られた写像が、平面４１にメイン電極を法線の方向から投影して得られる写像に含まれるように構成されることが好ましい。なお、本実施の形態における一組のサブ電極は、操作部２０の中央方向に検出領域を広げる理由から、メイン電極の写像の外側に長く形成されている。

ここで、サブ電極が配置されていない操作装置において、操作者が操作面２４に手７を接触させた場合、メイン電極だけで検出するには、手７からメイン電極までの距離が離れているため、感度を上げなければならず、操作面２４外の操作を誤検出する可能性がある。

しかし、本実施の形態の操作装置１は、サブ電極がメイン電極よりも操作面２４の近くに形成されているため、手７の接触により手７とサブ電極との間に静電容量が形成され、当該静電容量に基づいてサブ電極とメイン電極との間に静電容量が形成される。従って、操作装置１は、メイン電極と手７までの距離よりも、サブ電極と手７までの距離が短いので、誤検出を抑制しつつ検出精度を向上させることが可能となる。

また、一例として、指の検出が分割された３つのサブ電極により行われる場合、指の移動を検出するサブ電極は、指の位置に関わらずほぼ３つとなる。つまり、指の検出に関わるサブ電極の総面積は、指の位置に関わらず、分割された３つのサブ電極の総面積にほぼ等しい。

上述のことから、例えば、指が一のメイン電極から隣接する二のメイン電極に移動する場合、一のメイン電極から出力される静電容量の変化量は、滑らかに減少し、二のメイン電極から出力される静電容量の変化量は、滑らかに増加する。

一方、サブ電極が分割されていない場合、つまりサブ電極の面積がメイン電極の面積とほぼ等しい場合、指の位置がサブ電極の中央近傍では、１つのサブ電極で検出され、サブ電極の境界近傍では、２つのサブ電極で検出される。よって、指の検出に関わるサブ電極の総面積は、中央近傍では１つのサブ電極、つまりメイン電極の面積とほぼ等しく、境界近傍では、２つのメイン電極の面積にほぼ等しくなる。

以上のことから、サブ電極が分割されない場合は、中央近傍と境界近傍とでは、指の検出に関わるサブ電極の面積が大きく異なることに基づいて、静電容量の変化量が大きく変化する位置が存在する。しかし、本実施の形態では、サブ電極が分割されているので、指の位置に関わらず、指の検出に関わるサブ電極の総面積の変化が小さい。その結果、静電容量の変化量は、サブ電極が分割されない場合と比べて、滑らかに変化する。

さらに、検出対象物がメイン電極の中央近傍、すなわち、サブ電極の中央近傍から境界に向かって移動する場合、境界近傍は、上述のように静電容量の変化量が急激に変化するものの、中央近傍は、主に一つのサブ電極と静電結合する期間があるため、容量の変化に乏しく、検出対象物の位置の検出精度が低下してしまう。

一方、操作装置１は、境界１２０の近傍においても静電容量の変化量の変化が滑らかであるので、検出精度を向上させることが可能となる。

第１のサブ電極１４１〜第３６のサブ電極１７６は、上述の熱可塑性樹脂フィルムに印刷により形成されている。第１のサブ電極１４１〜第３６のサブ電極１７６は、一例として、フィルムに印刷により形成される場合、導電性を有する金属を含有したポリアセチレン及びポリチオフェン等の導電性高分子を用いて形成される。この導電性を有する金属は、一例として、銀である。

第１のサブ電極１４１〜第３６のサブ電極１７６は、それぞれが他の導電体と電気的に接続されることなく、独立している。従って、第１のメイン電極１２１〜第１２のメイン電極１３２は、制御部３と電気的に接続されるが、第１のサブ電極１４１〜第３６のサブ電極１７６は、制御部３とは電気的に接続されていない。

第１のサブ電極１４１〜第３６のサブ電極１７６と電気的に接続する配線が形成されないのは、主に、次の理由による。加飾フィルム１６にサブ電極と制御部３とを接続する複数の配線が形成されると、配線が表面に近くなり、表面に配線に基づく段差が生じて意匠が良くない。

また他の理由としては、加飾フィルム１６の表面１６ａが、操作装置１の表面であるため、サブ電極の複数の配線が配置された領域に手が接近又は接触すると、配線と手との間に静電容量が発生し、手を誤検出する可能性がある。従って、第１のサブ電極１４１〜第３６のサブ電極１７６は、制御部３と電気的に接続されず、電気的に独立している。

（制御部３の構成）
制御部３は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部３が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。本実施の形態の操作装置１は、一例として、制御部３を備えず、電気的に接続された制御部３に検出信号を出力する構成を採用している。なお、操作装置１は、制御部３を備えた構成であっても良い。

制御部３は、図２（ｃ）に示すように、しきい値３０を有している。制御部３は、取得した第１の検出信号〜第１２の検出信号のそれぞれの静電容量の変化量としきい値３０とを比較し、操作面２４になされた操作を判定している。制御部３は、一例として、予め定められた周期に基づいて第１のメイン電極１２１の第１の検出信号〜第１２のメイン電極１３２の第１２の検出信号の順番で、静電容量に基づく検出信号を読み出すものとする。

以下に、本実施の形態に係る操作装置１の動作について各図を参照しながら説明する。

（動作）
操作者が、操作部２０を手７で把持した状態で、図１（ｂ）の時計回りに回転させた場合について説明する。

操作装置１の制御部３は、車両５の電源が投入された後、予め定められた周期に基づいて第１のメイン電極１２１の第１の検出信号〜第１２のメイン電極１３２の第１２の検出信号の順番で、これらの読み出しを行う。この第１の検出信号〜第１２の検出信号は、手７とサブ電極との静電結合、サブ電極とメイン電極との静電結合に基づく静電容量に応じた信号である。

次に制御部３は、読み出した第１の検出信号〜第１２の検出信号ごとに静電容量の変化量と、しきい値３０と比較する。制御部３は、一例として、手７を検出したメイン電極を記憶する。

次に制御部３は、次の周期の第１の検出信号〜第１２の検出信号の読み出しを行う。制御部３は、読み出した第１の検出信号から順番に、変化量としきい値３０と比較する。制御部３は、一例として、手７を検出したメイン電極を記憶する。

次に制御部３は、記憶された手７が検出されたメイン電極に基づいて手７の回転方向、及び操作量を算出する。一例として、制御部３は、手７が検出された最初の周期である第１の周期において、手７を検出したメイン電極の中から基準となるメイン電極を定め、第１の周期に続く第２の周期において、手７が検出された、当該基準としたメイン電極に近いメイン電極が、基準としたメイン電極から見てどの方向に位置するのかを判定して回転方向を定める。また制御部３は、一例として、第２の周期で手７を検出した、基準としたメイン電極に近いメイン電極と、基準としたメイン電極と、の距離に基づいて操作量を定めている。なお、回転方向と操作量との算出方法は、上記の例に限定されない。

次に制御部３は、算出した回転方向及び操作量に基づいて操作情報を生成し、操作装置１が電気的に接続された電子機器に出力する。

（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る操作装置１は、検出対象物の検出精度を向上させることができる。具体的には、操作装置１は、一つのメイン電極に対向して配置された一組のサブ電極を有するので、メイン電極の境界１２０を通過するような操作がなされた際、検出される静電容量の変化量が、サブ電極がメイン電極と同等の大きさを持つ場合と比べて、滑らかになるので、検出対象物の検出精度を向上させることができる。

また操作装置１は、指の移動による静電容量の変化量が、指の位置に関わらず滑らかなので、サブ電極とメイン電極との面積が同等の場合と比べて、指の位置の検出が容易となる。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では、サブ電極が分割された操作装置１ａ、サブ電極を持たない操作装置１ｂ、及びサブ電極が非分割である操作装置１ｃのシミュレーション結果について説明する。

図３（ａ）は、第２の実施の形態に係る操作装置の上面図であり、（ｂ）は、シミュレーションによって得られた指位置と静電容量とのグラフである。図４（ａ）は、第２の実施の形態に係る操作装置の概略図であり、（ｂ）は、比較例１に係る操作装置の概略図であり、（ｃ）は、比較例２に係る操作装置の概略図である。図５（ａ）は、第２の実施の形態に係る操作装置、及び比較例２の静電容量の変化量と実際の指位置の関係のグラフであり、（ｂ）は、算出された算出指位置と実際の指位置の関係を示すグラフである。

図３（ｂ）は、縦軸が静電容量（ｐＦ）であり、横軸が指位置（ｍｍ）である。この指位置は、図３（ａ）に示す擬似指９の中心を原点とし、この原点から矢印Ｃ方向に第３のメイン電極１２３ｂの端部まで操作した際の指の位置を示している。また図３（ａ）では、点線で示す第１のメイン電極１２１ｂ（第２のメイン電極１２２ｂ及び第３のメイン電極１２３ｂ）、一点鎖線で示す平面１４ａ、及び実線で示す第１のサブ電極１４１ａ〜第３のサブ電極１４３ａ（第４のサブ電極１４３ａ〜第６のサブ電極１４６ａ、第７のサブ電極１４７ａ〜第９のサブ電極１４９ａ）が作る平面は、同じ大きさであるが、線が重なるため、少しずらして記載している。

図５（ａ）は、縦軸が静電容量の変化量であり、横軸が実際の指位置であり、第２のメイン電極１２２ｂの中央が原点である。図５（ａ）に示す実線（変化量曲線１２ｄ〜変化量曲線１２ｆ）は、第２の実施の形態の操作装置１ａの変化量を示し、点線（変化量曲線１２ａ〜変化量曲線１２ｃ）は、比較例２の操作装置１ｃの変化量を示している。図５（ｂ）は、縦軸が算出指位置であり、横軸が実際の指位置であり、第２のメイン電極１２２ｂの中央が原点である。図５（ｂ）に示す一点鎖線（理想直線１２ｇ）は、算出指位置と実際の指位置が一致する場合、つまり誤差がゼロの場合の直線であり、実線（分割時曲線１２ｉ）は、操作装置１ａを示し、点線（非分割時曲線１２ｈ）は、操作装置１ｃを示している。これらのグラフは、以下に記載するシミュレーションとは別に、操作方向とは直交する方向にシールドを設けて測定された関係を模式的に示したものである。

本実施の形態では、サブ電極が分割された操作装置１ａ、サブ電極を持たない操作装置１ｂ、及びサブ電極が非分割である操作装置１ｃに分けて、指を模した円筒形の擬似指９の検出についてシミュレーションを行っている。以下では、シミュレーションに用いた各操作装置の構成について説明する。なお、第２の実施の形態では、共通の構成を有する部分は、共通の符号を付している。

（操作装置１ａの構成）
操作装置１ａは、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、第１のメイン電極１２１ｂと対向する一組のサブ電極としての第１のサブ電極１４１ａ〜第３のサブ電極１４３ａ、第２のメイン電極１２２ｂと対向する一組のサブ電極としての第４のサブ電極１４４ａ〜第６のサブ電極１４６ａ、及び第３のメイン電極１２３ｂと対向する一組のサブ電極としての第７のサブ電極１４７ａ〜第９のサブ電極１４９ａを備えている。

また操作装置１ａは、第１のサブ電極１４１ａ〜第９のサブ電極１４９ａが、操作方向（矢印Ｃ方向）に並べられた第１のメイン電極１２１ｂ〜第３のメイン電極１２３ｂと同じ方向に並べて配置されている。

この第１のメイン電極１２１ｂ〜第３のメイン電極１２３ｂは、矩形状であり、さらに同一形状を有して等間隔に並べられている。この第１のメイン電極１２１ｂ〜第３のメイン電極１２３ｂは、例えば、第１の実施の形態におけるメイン電極と同様の材料及び方法により形成される。

また操作装置１ａは、図３（ａ）に示すように、メイン電極と、このメイン電極に対向する一組のサブ電極と、が最も接近している点を結んだ直線を法線とする平面に、法線の方向から一組のサブ電極を投影して得られた写像が、平面にメイン電極を法線の方向から投影して得られる写像に含まれるように構成されている。この操作装置１ａでは、図３（ａ）に示すように、メイン電極とサブ電極とが実質的に平行に配置されていることから、上記の最も接近している点を結んだ直線を法線とする平面は、平面１４ａである。従って操作装置１ａは、一組のサブ電極の平面１４ａに対する写像が、メイン電極の平面１４ａに対する写像に含まれるように構成されている。なお本実施の形態では、一組のサブ電極の平面１４ａに対する写像と、メイン電極の平面１４ａに対する写像とが、実質的に一致するように構成されている。

ここで、シミュレーションでは、図３（ａ）に示すように、メイン電極の幅Ｗ_１を６．５ｍｍ、メイン電極の長さＬを１３ｍｍ、メイン電極間の間隔ｄ_１を０．５ｍｍ、サブ電極の幅Ｗ_２を２．１ｍｍ、サブ電極間の間隔ｄ_２を０．１ｍｍ、とした条件に基づいて行われている。指を模した擬似指９は、円柱形状で、その半径ｒを３．４ｍｍとしている。なお、擬似指９からメイン電極までの距離は、各操作装置において共通である。

また指位置の算出は、加重平均により行われる。すなわち、指位置は、例えば、第１のメイン電極１２１ｂ〜第３のメイン電極１２３ｂから取得された静電容量の変化量の総和により、座標値に基づく係数を乗算された静電容量の変化量の総和を除算することにより算出される。このシミュレーションでは、さらに、第２のメイン電極１２２ｂの中央が原点となるように、指位置が変換されている。

なお比較例１及び比較例２における、メイン電極の幅Ｗ_１、長さＬ、間隔ｄ_１、及び擬似指９の半径ｒは、本実施の形態の操作装置１ａに用いた値と同じ値としている。

（比較例１の操作装置１ｂの構成）
比較例１の操作装置１ｂは、図４（ｂ）に示すように、第１のメイン電極１２１ｂ〜第３のメイン電極１２３ｂが一方向に等間隔で並べられている。

（比較例２の操作装置１ｃの構成）
比較例２の操作装置１ｃは、図４（ｃ）に示すように、第１のメイン電極１２１ｂ〜第３のメイン電極１２３ｂが一方向に等間隔で並べられると共に、メイン電極と同じ形状を有する第１のサブ電極１４１ｃ〜第３のサブ電極１４３ｃが一方向に等間隔で並べられている。

第１のサブ電極１４１ｃは、第１のメイン電極１２１ｂと対向するように配置される。第２のサブ電極１４２ｃは、第２のメイン電極１２２ｂと対向するように配置される。第３のサブ電極１４３ｃは、第３のメイン電極１２３ｂと対向するように配置される。

（シミュレーションについて）
操作装置１ａにおいて、擬似指９は、第５のサブ電極１４５ａの中央の上方から第６のサブ電極１４６ａ〜第９のサブ電極１４９ａに向かって矢印Ｃ方向に移動し、その移動に伴って第２のメイン電極１２２ｂから出力される静電容量を指位置に応じて測定した曲線が、図３（ｂ）に太い実線で示す分割時曲線８ａである。

比較例１の操作装置１ｂにおいて、擬似指９は、第２のメイン電極１２２ｂの中央の上方から第３のメイン電極１２３ｂに向かって矢印Ｃ方向に移動し、その移動に伴って第２のメイン電極１２２ｂから出力される静電容量を指位置に応じて測定した曲線が、図３（ｂ）に点線で示す曲線８ｂである。

比較例２の操作装置１ｃにおいて、擬似指９は、第２のサブ電極１４２ｃの中央の上方から第３のサブ電極１４３ｃに向かって矢印Ｃ方向に移動し、その移動に伴って第２のメイン電極１２２ｂから出力される静電容量を指位置に応じて測定した曲線が、図３（ｂ）に細い実線で示す非分割時曲線８ｃである。

（シミュレーションの結果）
このシミュレーションの結果において、サブ電極を持たない操作装置１ｂは、得られる静電容量が他の操作装置と比べて、全体的に小さいことが分かる。

またサブ電極が非分割である操作装置１ｃは、第２のメイン電極１２２ｂの中央近傍、すなわち、図３（ｂ）の指位置０ｍｍから指位置２ｍｍの間で、静電容量が、ほぼ横ばいで静電容量の変化に乏しく、指位置の算出が困難なことが分かる。また、操作装置１ｃは、第２のメイン電極１２２ｂと第３のメイン電極１２３ｂの境界付近である、指位置２ｍｍから指位置４ｍｍの間で、静電容量の変化が他の領域よりも大きくなり、検出精度が低下していることが分かる。

一方、サブ電極が分割された操作装置１ａは、第２のメイン電極１２２ｂの中央近傍において、非分割時曲線８ｃと比較して静電容量の変化が得られ、また、第２のメイン電極１２２ｂと第３のメイン電極１２３ｂとの境界近傍においては、非分割時曲線８ｃと比較して、変化が滑らかであるので、検出精度が向上していることが分かる。

より具体的には、分割されていないサブ電極１４１ｃ〜サブ電極１４３ｃを有する場合、第１のメイン電極１２１ｂ〜第３のメイン電極１２３ｂから得られる静電容量の変化量は、図５（ａ）に変化量曲線１２ａ〜変化量曲線１２ｃで示すように、メイン電極の中央近傍で変化量の変化がほぼなく、メイン電極の境界近傍で急激に変化量が変化する。

従って、この変化量曲線１２ａ〜変化量曲線１２ｃに基づいて算出される算出指位置は、図５（ｂ）に示す非分割時曲線１２ｈのような、メイン電極の中央近傍でほぼ同じ指位置となると共に、メイン電極の境界近傍で急激に変化する指位置となり、実際の指位置と比べて差が大きい。

一方、分割された第１のサブ電極１４１ａ〜第９のサブ電極１４９ａを有する場合、第１のメイン電極１２１ｂ〜第３のメイン電極１２３ｂから得られる静電容量の変化量は、変化量曲線１２ｄ〜変化量曲線１２ｆで示すように、一のメイン電極の中央近傍から隣接する二のメイン電極の中央近傍まで滑らかに変化する。

従って、この変化量曲線１２ｄ〜変化量曲線１２ｆに基づいて算出される算出指位置は、図５（ｂ）に示す分割時曲線１２ｉのような、指の位置によらず、理想直線１２ｇに近い曲線となり、検出精度が、サブ電極を分割しない場合と比べて、向上していることが分かる。

ここで、図３（ａ）の上面視において、一組のサブ電極の総面積は、所定の範囲内でメイン電極の面積より小さいことが良く、具体的には、対向するメイン電極の面積の０％より大きく２５％以下の割合で小さいことが好ましく、０％より大きく１０％以下の割合で小さいことがより好ましい。

そこでサブ電極は、操作方向と交差する辺が、対向するメイン電極の対応する辺よりも短いことが好ましい。さらに操作方向に沿った辺は、対向するメイン電極の対応する辺よりも短いことが好ましい。なお、サブ電極は、少なくとも一方の辺をメイン電極の辺よりも短くする構成、また形状を変更する構成であっても良い。

また変形例として、操作装置が、二次元方向に操作可能である場合、上述のメイン電極とサブ電極とを組み合わせることにより、検出精度を向上させることが可能である。

さらに変形例として、サブ電極は、隣り合うメイン電極に跨って配置されても良い。

以上述べた少なくとも一つの実施の形態の操作装置によれば、検出対象物の検出精度を向上させることが可能となる。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１，１ａ〜１ｃ…操作装置、３…制御部、５…車両、６…表示装置、７…手、８ａ…分割時曲線、８ｂ…曲線、８ｃ…非分割時曲線、９…擬似指、１０…基体、１０ａ…第１の面、１０ｂ…第２の面、１２ａ〜１２ｆ…変化量曲線、１２ｇ…理想直線、１２ｈ…非分割時曲線、１２ｉ…分割時曲線、１６…加飾フィルム、１６ａ…表面、１６ｂ…裏面、２０…操作部、２２…ガイド部、２４…操作面、２４ａ…側面、２４ｂ…凹面、３０…しきい値、４０…直線、４１…平面、５０…センターコンソール、６０…表示画面、６１…表示画像、１００…基部、１０１…突出部、１０１ａ…側面、１０２…凹部、１０２ａ…凹面、１２０…境界、１２１〜１３２…第１のメイン電極〜第１２のメイン電極、１２１ａ…配線、１２１ｂ〜１２３ｂ…第１のメイン電極〜第３のメイン電極、１２７ａ…配線、１４１〜１７６…第１のサブ電極〜第３６のサブ電極、１４１ａ〜１４９ａ…第１のサブ電極〜第９のサブ電極、１４１ｃ〜１４３ｃ…第１のサブ電極〜第３のサブ電極

Claims (4)

1. 検出対象物により操作面になされた操作を検出する複数の検出電極と、
   前記検出電極よりも前記操作面側であって、一つの前記検出電極に対向するように複数を一組として配置され、それぞれが前記検出対象物と静電結合を行うと共に前記検出電極と静電結合を行う複数の導電部材と、
   を備えた操作装置。
2. 前記複数の導電部材は、操作方向に並べられた前記検出電極と同じ方向に並べて配置される、
   請求項１に記載の操作装置。
3. 前記検出電極と、この前記検出電極に対向する一組の前記導電部材と、が最も接近している点を結んだ直線を法線とする平面に、前記法線の方向から一組の前記導電部材を投影して得られた写像が、前記平面に前記検出電極を前記法線の方向から投影して得られる写像に含まれる、
   請求項１又は２に記載の操作装置。
4. 複数の前記導電部材は、同形状を有する、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の操作装置。

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