CN108431745A - 操作装置 - Google Patents

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Abstract

操作装置(1)具有：开关列(20)，配置有操作开关(21、22、23、24)；静电检测传感器(第一静电检测传感器(12)、第一静电检测传感器(14))，配置于开关列(20)的上侧或者下侧，检测操作者的手指等检测对象物接近的二维坐标值；以及控制部(300)，具备判断部，该判断部基于静电检测传感器的检测结果，来判断检测对象物接近了开关列(20)的任意操作开关。

Description

操作装置
技术领域
本发明涉及操作装置。
背景技术
提出有一种静电电容式开关，具备：透明电极，设置于覆盖控制对象的透光保护罩；和检测电路，检测该透明电极的对地电容的变化并输出检测信号来驱动控制单元。作为具备这样的静电电容式开关的操作装置(车辆用仪器)，已知有具备如下部件的装置：显示部，显示车辆运行信息；透光保护罩，配置于显示部的前面而保护显示部；静电电容式开关，包含配置于透光保护罩的与显示部对应的位置的透明电极，检测透明电极的对地电容的变化并输出检测信号；以及控制部，基于来自静电电容式开关的检测信号来控制显示部的显示(参照专利文献1)。
根据专利文献1的操作装置，设置于透明保护面板的里侧的透明电极检测随着手指等被检测物体接近透明保护面板而增加的静电电容并输出至静电电容检测电路。由此，通过使用检测透明电极的对地电容的变化的静电电容式的开关，并将其设置于透光保护罩，从而能够不用对透光保护罩施加按压等应力就进行操作。另外，从外部看不见开关部而能够提高设计性，并且能够实现开关部的小型化。
专利文献1:日本特开2007－80808号公报
专利文献1的操作装置能够通过透明电极检测手指等的接近，并能够基于此来进行操作装置的操作，例如，显示的更新、照明的点亮/关闭等。但是，由于上述操作装置的透明电极(静电电容式的开关)配置于显示部的正上方，所以有检测从显示部周围的手指等的接近、坐标检测变得困难的可能性。特别是在将上述操作装置用于车辆等的情况下，由于显示部的设置面积受到限制，所以检测从显示部周围的手指等的接近、坐标检测变得困难的可能性较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具备能够检测从开关列的周围的手指等的接近的静电检测传感器的操作装置。
[1]本发明的一个实施方式的操作装置具有：开关列，配置有操作开关；静电检测传感器，配置于上述开关列的上侧或者下侧，对检测对象物接近的二维坐标值进行检测；以及控制部，具备判断部，该判断部基于上述静电检测传感器的检测结果，来判断上述检测对象物接近了上述开关列的任意操作开关。
[2]也可以是[1]所记载的操作装置，其中，上述控制部根据由上述静电检测传感器检测的二维坐标值的随时间变化，来判断上述检测对象物接近了上述开关列的任意操作开关。
[3]另外，也可以是[1]或[2]所记载的操作装置，其中，上述静电检测传感器作为第一静电检测传感器和第二静电检测传感器配置于上述开关列的上侧以及下侧，上述控制部基于上述第一静电检测传感器和第二静电检测传感器的检测结果，来判断上述检测对象物接近了上述开关列的任意操作开关。
[4]另外，也可以是[1]～[3]中的任意一项所记载的操作装置，其中，上述静电检测传感器是互电容方式的检测传感器。
[5]也可以是[1]～[4]中的任意一项所记载的操作装置，上述静电检测传感器形成在配置有上述开关列的区域外。
[6]也可以是[1]～[5]中的任意一项所记载的操作装置，上述静电检测传感器具有超过上述开关列的沿着长边方向的宽度的宽度。
根据本发明的一个实施方式，能够提供具备能够检测从开关列的周围的手指等的接近的静电检测传感器的操作装置。
附图说明
图1A是表示本发明的第一实施方式的操作装置的结构的框图。
图1B是表示本发明的第一实施方式的操作装置的传感器面板的俯视图。
图2是表示本发明的第一实施方式的操作装置的第一检测电极、第二检测电极、绝缘层的分解立体图。
图3A是表示第一检测电极的布线图案的俯视图。
图3B是表示第二检测电极的布线图案的俯视图。
图4是表示本发明的第一实施方式的操作装置在动作中手指接近的情况下的传感器面板上的静电电容分布的例子的俯视图。
图5A是表示本发明的第一实施方式的操作装置的传感器面板的变形例的俯视图。
图5B是表示本发明的第一实施方式的操作装置的传感器面板的其他变形例的俯视图。
图6A是表示本发明的第二实施方式的操作装置的传感器面板的俯视图。
图6B所示表示接近的手指朝向操作开关移动的状态的俯视图。
图7是表示本发明的第三实施方式的操作装置的传感器面板的俯视图。
具体实施方式
(本发明的第一实施方式)
图1A是表示本发明的第一实施方式的操作装置的结构的框图，图1B是表示本发明的第一实施方式的操作装置的传感器面板的俯视图。图2是表示本发明的第一实施方式的操作装置的第一检测电极、第二检测电极、绝缘层的分解立体图。另外，图3A是表示第一检测电极的布线图案的俯视图，图3B是表示第二检测电极的布线图案的俯视图。
(操作装置1的结构)
本申请发明的操作装置1具有：开关列20，配置有多个操作开关(21、22、23、24)；静电检测传感器(第一静电检测传感器12、第二静电检测传感器14)，配置于开关列20的上侧或者下侧，检测操作者的手指等检测对象物接近的二维坐标值；以及控制部300，具备判断部，该判断部基于静电检测传感器的检测结果，来判断检测对象物接近了开关列20的任意操作开关。
操作开关(21、22、23、24)并列配置构成开关列20。第一静电检测传感器12、第二静电检测传感器14配置在开关列20的两侧(在图2的纸面上，为上侧和下侧)。该第一静电检测传感器12、第二静电检测传感器14能够检测图2的纸面内的二维坐标值。另外，能够检测操作者的手指等检测对象物接近的二维坐标值、和该坐标下的静电电容值或者与其相当的电压值等。
在图1A、图2中，控制传感器面板10的控制部300具备驱动Y电极部210(第二检测电极200)的驱动部310和从X电极部110(第一检测电极100)读出静电电容的读出部320。
驱动部310构成为将基于从控制部300输出的驱动信号S1的周期性的电流依次电压供给至Y电极部210(第二检测电极200)。
读出部320构成为在一个Y电极部210(第二检测电极200)被驱动的期间，依次切换与X电极部110(第一检测电极100)的连接来读出静电电容。读出部320构成为具有阈值330，对读出的静电电容和阈值330进行比较来进行接近检测，并输出包含接近检测点的坐标的信息的检测点信息S2亦即坐标(X，Y)。作为一个例子，该检测点的坐标的计算通过加权平均来进行。
(控制部300)
控制部300例如是由CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、作为半导体存储器的RAM(Random Access Memory：随机存储器)以及ROM(Read Only Memory：只读存储器)等构成的微型计算机。如上述那样，控制部300为了电极驱动向驱动部310输出驱动信号S1，并且获取检测点的检测点信息S2亦即坐标(X，Y)。
另外，控制部300经由LIN、CAN等车载LAN400，与空调装置510、音频装置520等连接。
实施方式的操作装置中的传感器面板10通过互电容方式获取检测点的检测点信息S2亦即坐标(X，Y)。互电容方式是如下的方式：在Y电极部210(第二检测电极200)与X电极部110(第一检测电极100)的各交点位置产生的互电容因使手指等接近而发生变化。通过依次驱动Y电极部210(第二检测电极200)和X电极部110(第一检测电极100)来检测该变化，从而检测接近位置或触摸位置。
(基膜50)
如图2、图3A所示，基膜50为在其上形成有第一检测电极100和第二检测电极200的基座，作为在厚度方向上以大致一定的间隔保持第一检测电极100和第二检测电极200并使其绝缘的绝缘层发挥作用。基膜50是在以薄片状的绝缘体的厚度(一般而言，厚度为12μm～50μm左右)形成的基膜50的两侧，通过导电材料形成有第一检测电极100和第二检测电极200的柔性印刷电路基板FPC(Flexible printed circuits)。从第一检测电极100和第二检测电极200引出的布线部120、220与读出部320、驱动部310电连接。此外，基膜50例如是聚酰亚胺等树脂，具有规定的介电常数，作为在被后述的第一检测电极100和第二检测电极200夹持的状态下，在第一检测电极100和第二检测电极200的各交点具有规定的静电电容的电容器发挥作用。
如图2、图3A所示，基膜50形成为环形。即，基膜50为外形为矩形(长方形、正方形等)且中心部具有中心孔区域52的缺少中心部的形状。该环形与朝向安装的对象设备的配置、尺寸的限制对应地决定。根据该基膜50的形状，来决定后述的第一检测电极100和第二检测电极200的形状。
(第一检测电极100)
第一检测电极100在基膜50上由导电材料形成，在第一方向上配置有多个检测电极，根据形成于与第二检测电极200的交点的静电电容值的变化，来检测第一方向的坐标。如图2、图3A、图3B所示，若取相互交叉的第一方向亦即X方向和第二方向亦即Y方向，则第一检测电极100在X方向上等间隔地形成多个电极，能够检测X方向上的坐标。
第一检测电极100使用ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)等透明电极。此外，根据设置位置，也能够使用铜箔等导电材料。
如图2、图3A所示，第一检测电极100由根据基膜50的矩形形状形成的X电极部110和用于从X电极部110向控制部布线的布线部120构成。如图2、图3A所示，从X电极部110中的基膜50的下部131、右部132、左部133，保持原样向下方布线。另一方面，上部134暂时向上方布线，并经由右部132、左部133的各自的侧部向下方布线。由此，也能够与基膜50的具有中心孔区域52的配置、尺寸的限制对应。此外，上述示出的布线方法能够根据基膜50的配置、尺寸的限制等来变更。
(第二检测电极200)
第二检测电极200在基膜50上由导电材料形成，在第一方向上配置有多个检测电极，根据形成于与第一检测电极100的交点的静电电容值的变化，来检测第二方向的坐标。如图2、图3A、图3B所示，若取相互交叉的第一方向亦即X方向和第二方向亦即Y方向，则第二检测电极200在Y方向上等间隔地形成多个电极，能够检测Y方向的坐标。
第二检测电极200使用ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)等透明电极。此外，根据设置位置，也能够使用铜箔等导电材料。
如图2、图3B所示，第二检测电极200由根据基膜50的矩形形状形成的Y电极部210和用于从Y电极部210向控制部布线的布线部220构成。如图2、图3B所示，从Y电极部210中的基膜50的下部231、右部232，经由右部232的侧部向下方布线。另外，左部233、上部234经由左部233的侧部向下方布线。由此，也能够与基膜50的具有中心孔区域52的配置、尺寸的限制对应。此外，上述示出的布线方法能够根据基膜50的配置、尺寸的限制等来变更。
(第一实施方式的应用例)
如图1B所示，将本实施方式的操作装置应用于车载用的空调装置。图4是表示本发明的第一实施方式的操作装置在动作中手指接近的情况下的传感器面板上的静电电容分布的例子的俯视图。
如图4所示，传感器面板10例如安装在用于操作搭载于车辆的空调装置510的操作装置的前面。如图2～4所示，如上所述，传感器面板10是层叠第一检测电极100、第二检测电极200以及基膜50而一体化后的面板状。在该传感器面板10的基膜50的中心孔区域52，配置有上述的开关列20(操作开关21、22、23、24)。传感器面板10在操作者有意使手指500接近该操作装置的前面的情况下，能够作为X、Y的坐标值以及该坐标下的静电电容值(与静电电容值对应的电压等输出值)检测该手指500的接近位置。由此，能够判断想要操作哪个操作开关21、22、23、24，即，操作者的操作意图。
(检测动作)
控制部300通过判断部进行检测动作，该判断部将以下所示的处理作为算法。首先，控制部300检测超过了阈值330的第一检测电极100、第二检测电极200上的X、Y上的静电电容值的计数值。即，若手指500从下方接近传感器面板10，则如图4所示，例如，得到接近操作开关22的区域的静电电容值的计数值的分布。超过了该阈值330的静电电容值的计数值的分布是根据指尖的接近操作而形成的。
如图4所示，控制部300根据静电电容值的计数值的分布，以接近点P为中心点(或重心)计算为检测坐标(X，Y)。
另一方面，各操作开关(21、22、23、24)的中心位置坐标分别为(Xa，Ya)、(Xb，Yb)、(Xc，Yc)、(Xd，Yd)，并存储在控制部300内的存储部。因此，控制部300通过计算检测坐标(X，Y)与各中心位置坐标(Xa，Ya)、(Xb，Yb)、(Xc，Yc)、(Xd，Yd)的距离，能够判断接近点P(X，Y)接近了哪个操作开关(21、22、23、24)。
上述的检测动作能够通过适当地设定控制部300对驱动部310、读出部320的驱动时间，来实时地判断进行接近操作的指尖的位置。由此，能够进行操作者想要操作哪个操作开关(21、22、23、24)的接近检测。
图4是操作者从下方使手指500接近操作开关的例子，但在操作者从上方使手指500接近操作开关的情况下，变为第二静电检测传感器14检测接近点P(X，Y)。因此，若是在开关列20的上侧或者下侧配置了静电检测传感器(第一静电检测传感器12、第二静电检测传感器14)的结构，不管手指500从哪个方向接近开关列20，都能够进行接近检测。
(变形例)
图5A、图5B是示有表示本发明的第一实施方式的操作装置的变形例的传感器面板的结构的俯视图。图5A是仅在开关列20(操作开关21、22、23、24)的下侧配置了静电检测传感器(第一静电检测传感器12)的例子。另外，图5B是仅在开关列20(操作开关21、22、23、24)的上侧配置了静电检测传感器(第二静电检测传感器14)的例子。例如，在车辆内的仪表板内配置传感器面板10的情况下等，有操作者决定从哪个方向使手指接近来进行操作的情况。在这样的情况下，如该变形例那样，也可以为仅在下侧、仅在上侧配置静电检测传感器的结构。
(第一实施方式的效果)
根据第一实施方式，在朝向各操作开关进行手指的接近操作的情况下，即便在操作开关内未配置电极，通过在操作开关周边配置能够检测位置、坐标的静电检测传感器，也能够进行接近检测。由此，能够提供在操作装置的前面具备能够进行从开关列的周围的接近的检测的静电检测传感器的操作装置。特别是，在应用于车辆的情况下，有操作开关排列在左右构成开关列的情况。另外，由于由驾驶座和副驾驶座操作的情况较多，所以在沿横向并列配置的开关列20的下侧、上侧配置静电检测传感器的本实施方式的结构有效。
(本发明的第二实施方式)
本发明的第二实施方式为控制部300根据由静电检测传感器检测的二维坐标值的随时间变化，来判断检测对象物接近了开关列的哪个操作开关的结构。
图6A是表示本发明的第二实施方式的操作装置的传感器面板的俯视图，图6B是表示接近的手指向操作开关移动的状态的俯视图。
第二实施方式检测由静电检测传感器检测的二维坐标值的随时间变化，并基于此来判断接近哪个操作开关。该判断方法考虑了各种方法，但以下，示出判断方法的一个例子。
(检测动作)
控制部300检测超过了阈值330的第一检测电极100、第二检测电极200上的X、Y上的静电电容值的计数值。即，若手指从下方接近传感器面板10，则如图6A所示，例如，得到接近操作开关23的区域的静电电容值的计数值的分布。超过了该阈值330的静电电容值的计数值的分布是根据指尖的接近操作而形成的。
如图6A所示，控制部300根据静电电容值的计数值的分布，以接近点P1为中心点(或重心)计算为检测坐标P1(X1，Y1)。
隔着一定的时间间隔，进行相同的检测动作。控制部300检测超过了阈值330的第一检测电极100、第二检测电极200上的X、Y上的静电电容值的计数值。即，若手指从下方接近传感器面板10，则如图6B所示，例如，得到接近操作开关22的区域的静电电容值的计数值的分布。超过了该阈值330的静电电容值的计数值的分布是根据指尖的接近操作形成的。
如图6B所示，控制部300根据静电电容值的计数值的分布，以接近点P2为中心点(或重心)计算为检测坐标P2(X2，Y2)。
如图6B所示，控制部300根据检测坐标P1(X1，Y1)和检测坐标P2(X2，Y2)，计算二维坐标上的直线L。即，根据检测坐标P1(X1，Y1)、P2(X2，Y2)，计算直线L的方向矢量，并能够根据该方向矢量和P1(X1，Y1)计算直线L。
控制部300根据图6B所示的各操作开关(21、22、23、24)的中心位置坐标(Xa，Ya)、(Xb，Yb)、(Xc，Yc)、(Xd，Yd)，分别求出朝向直线L的垂线的距离。能够判断为手指接近该垂线的距离是最小的值的操作开关(21、22、23、24)。
通过反复执行上述的接近检测，能够实时地进行接近检测。
图6A、图6B是操作者从下方使手指接近操作开关的例子，但在操作者从上方使手指接近操作开关的情况下，变为第二静电检测传感器14检测接近点P1、P2。因此，若是在开关列20的上侧或者下侧配置了静电检测传感器(第一静电检测传感器12、第二静电检测传感器14)的结构，则不管手指从哪个方向接近开关列20，都能够进行接近检测。
(第二实施方式的效果)
根据第二实施方式，由于根据由静电检测传感器检测的二维坐标值的随时间变化，来判断检测对象物接近了开关列的任意操作开关，所以能够以第一实施方式以上的检测精度判断手指的接近。
(本发明的第三实施方式)
本发明的第三实施方式是将开关列排列为2层的结构。
图7是表示本发明的第三实施方式的操作装置的传感器面板的俯视图。上侧的开关列20(21、22、23、24)例如为车辆的空调装置的操作开关，下侧的开关列30(31、32、33、34)例如为车辆的音频设备的操作开关。
在2层开关列20、30的下侧配置有第一静电检测传感器12，在上侧配置有第二静电检测传感器14。与第一实施方式和第二实施方式相同，根据静电电容值的计数值的分布，来检测接近点P。或者，隔着一定的时间间隔来检测接近点P1、P2。由此，与第一实施方式和第二实施方式相同，能够实时地进行接近检测。
(第三实施方式的效果)
根据第三实施方式，即使是具有2层开关列20、30的结构，由于在上侧以及下侧配置有第一静电检测传感器12和第二静电检测传感器14，所以也能够高精度地进行手指的接近判断。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只不过是一个例子，并不对权利要求书所涉及的发明进行限定。这些新的实施方式能够以其他各种方式来实施，能够在不脱离本发明的主旨的范围内，进行各种省略、置换、变更等。另外，在这些实施方式中说明的特征的所有组合不一定都是用于解决发明的课题的方法所必需的。进一步，这些实施方式包含于发明的范围以及主旨，并且包含于权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。
附图标记说明
1…操作装置；10…传感器面板；12…第一静电检测传感器；14…第二静电检测传感器；20、30…开关列；21、22、23、24、31、32、33、34…操作开关；300…控制部。

Claims (6)

1.一种操作装置，具有：
开关列，配置有操作开关；
静电检测传感器，配置于上述开关列的上侧或者下侧，检测接近上述开关列的检测对象物的二维坐标值；以及
控制部，具备判断部，该判断部基于上述静电检测传感器的检测结果来判断上述检测对象物接近了上述开关列的任意操作开关。
2.根据权利要求1所述的操作装置，其中，
上述控制部根据由上述静电检测传感器检测的二维坐标值的随时间变化，来判断上述检测对象物接近了上述开关列的任意操作开关。
3.根据权利要求1或2所述的操作装置，其中，
上述静电检测传感器作为第一静电检测传感器和第二静电检测传感器配置于上述开关列的上侧以及下侧，
上述控制部基于上述第一静电检测传感器和第二静电检测传感器的检测结果，来判断上述检测对象物接近了上述开关列的任意操作开关。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的操作装置，其中，
上述静电检测传感器是互电容方式的检测传感器。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的操作装置，其中，
上述静电检测传感器形成在配置有上述开关列的区域外。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的操作装置，其中，
上述静电检测传感器具有的宽度超过上述开关列的沿着长边方向的宽度。
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