JP2012138232A - スイッチ装置および車室用照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易に誤判定を防止でき得る静電容量式のスイッチ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】スイッチ装置は、電子機器に搭載され、手指の接触を感知して電子機器の動作を切り替えるタッチスイッチを二以上備える。各タッチスイッチは、前記電子機器の外面に露出するトッププレートに設けられユーザの手指の接触を受けるタッチ部と、前記タッチ部の背後に設けられる検出電極と、前記検出電極と基板との間に配される導通バーと、前記検出電極と手指との間の静電容量の変化に基づいて手指の接触を感知し当該感知結果に応じて前記電子機器の動作を切り替えるマイコン３０と、前記基板上に形成されるとともに前記導通バーとマイコンとを電気的に接続する金属パターン２８と、を備える。前記二以上のタッチスイッチは、それぞれの前記検出電極の面積および金属パターン２８の面積の和が、互いにほぼ等しい。
【選択図】図３

Description

本発明は、静電容量式のタッチスイッチを二以上備えたスイッチ装置および当該スイッチ装置が搭載された車室用照明装置に関する。

従来から、静電容量式のタッチスイッチが広く知られている。例えば、特許文献１には、静電容量式のタッチスイッチが搭載された車室用照明装置が開示されている。このタッチスイッチは、被覆材としての意匠板と、意匠板の裏側に設置された検知電極、光源の点灯状態を制御する制御回路などを備えている。制御回路は、通常、基板上に形成される金属パターンを介して検知電極と電気的に接続されており、この検知電極と人体との間の静電容量の変化に基づいて光源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。かかるタッチスイッチは、意匠板（照明レンズ）の一部をスイッチ操作面として利用できる。そして、これにより、照明装置のサイズを大きくすることなくスイッチ操作面（タッチ部）を広くとることができるという利点があり、近年多用されている。

特開２００７−２３０４５０号公報

ところで、こうしたタッチスイッチは、一つの電子機器に複数搭載されることがある。このように複数のタッチスイッチを搭載した場合、検出される静電容量の値が、タッチスイッチごとにばらつくという問題があった。すなわち、同じようにタッチ部に手指が接触したとしても、検出される静電容量の値がタッチスイッチごとに異なることがあった。これは、各検出電極（検知電極）とマイコン（制御回路）とを接続する金属パターンの面積が、タッチスイッチごとに異なっていたためである。すなわち、通常、各タッチスイッチにおいて、検出電極は、基板上に形成された金属パターンを介して、マイコンに電気的に接続されている。従来、この金属パターンの面積は、各タッチスイッチごとに異なっていることが多かった。このように各タッチスイッチごとに金属パターンの面積が異なる場合、得られる静電容量の値も異なることになる。これは、金属パターンが、検出電極の一部として作用するためである。ここで、周知のとおり、静電容量の値は電極の面積が大きいほど大きくなる。そのため、検出電極の一部として作用する金属パターンの面積がタッチスイッチごとに異なると、たとえ、検出電極の面積が等しくても、得られる静電容量の値がタッチスイッチごとに異なることになる。

このようにタッチスイッチごとに手指接触時における静電容量の値が異なると、次のような問題が生じる。この場合、手指が接触したと判断でき得る閾値の幅が広がることになり、単一の閾値を用いたのでは、誤判定が生じやすくなる。かかる誤判定を避けるためには、各タッチスイッチごとに異なる閾値を設置すればよいが、これは、事前調整の手間がかかり、また、制御が複雑化するという問題があった。つまり、従来、簡易に誤判定を防止でき得る静電容量式のスイッチ装置、および、当該スイッチ装置を搭載した車室用照明装置はなかった。

そこで、本発明では、簡易に誤判定を防止でき得る静電容量式のスイッチ装置、および、当該スイッチ装置を搭載した車室用照明装置を提供することを目的とする。

本発明のスイッチ装置は、電子機器に搭載され、手指の接触を感知して電子機器の動作を切り替えるタッチスイッチを二以上備えたスイッチ装置であって、各タッチスイッチは、前記電子機器の外面に露出するトッププレートに設けられ、ユーザの手指の接触を受けるタッチ部と、前記タッチ部の背後に設けられる検出電極と、前記検出電極と、前記トッププレートと離間して設けられた基板と、の間に配される導通バーと、前記基板上に設置され、前記検出電極と手指との間の静電容量の変化に基づいて手指の接触を感知し、当該感知結果に応じて前記電子機器の動作を切り替える演算部と、前記基板上に形成され、前記導通バーと演算部とを電気的に接続する金属パターンと、を備え、前記二以上のタッチスイッチは、それぞれの前記検出電極の面積および金属パターンの面積の和が、互いにほぼ等しい、ことを特徴とする。

好適な態様では、前記二以上のタッチスイッチは、それぞれの検出電極の面積が互いにほぼ等しく、かつ、それぞれの金属パターンの面積の和が互いにほぼ等しい。

他の本発明である車室用照明装置は、車室内を照明する車室用照明装置であって、二以上の光源と、前記光源ごとに設けられ、手指の接触を感知して対応する光源の動作を切り替える二以上のタッチスイッチと、を備え、各タッチスイッチは、前記車室内照明装置の外面に露出する照明レンズに設けられ、対応する光源の光を透過させるとともにユーザの手指の接触を受ける透光部と、前記透光部の背後に設けられる検出電極と、前記検出電極と、前記照明レンズと離間して設けられた基板と、の間に配される導通バーと、前記基板上に設置され、前記検出電極と手指との間の静電容量の変化に基づいて手指の接触を感知し、当該感知結果に応じて前記電子機器の動作を切り替える演算部と、前記基板上に形成され、前記導通バーと演算部とを電気的に接続する金属パターンと、を備え、前記二以上のタッチスイッチは、それぞれの前記検出電極の面積および金属パターンの面積の和が、互いにほぼ等しい、ことを特徴とする。

本発明によれば、二以上のタッチスイッチそれぞれの前記検出電極の面積および金属パターンの面積の和が、互いにほぼ等しいため各タッチスイッチごとの静電容量のバラつきを低減できる。その結果、簡易な制御であっても、誤判定を防止でき得る。

本発明の実施形態である車室用照明装置の斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 車室用照明装置で用いられる基板の概略上面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である車室用照明装置１０を車室内側から見た斜視図である。また、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図である。また、図３は、当該車室用照明装置１０で用いられる基板２４の概略上面図である。

車室用照明装置１０は、車室の天井に組みつけられ、車室内を照明する。この車室用照明装置１０は、小物の収容を受け付ける収容部１２と、車室内を照明する照明部１４と、に大別される。収容部１２は、略箱状の収容空間が開閉自在の蓋体により覆われている。

照明部１４は、実際に車室内を照明するもので、左右の座席それぞれを照明するマップランプと、車室中央を照明するドームランプと、が設けられている。この照明部１４には、各ランプのＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチ装置が一体的に組み込まれている。スイッチ装置には、静電容量の変化に基づいて照明レンズ１６へのユーザの手指を検知する静電容量式のタッチスイッチが三つ搭載されている。以下では、このスイッチ装置に特に関与する部分を中心に説明する。

照明部１４の車室内側の面には、トッププレートとして機能する照明レンズ１６が設けられている。この照明レンズ１６は、三つの領域に区分され、各領域ごとに透光部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ（以下、特に区別しない場合は添字アルファベットを省略し「透光部１８」という。他部材においても同じ）が形成されている。透光部１８は、光源からの光を透過して車室内に導く部位である。また、この透光部１８は、照明をＯＮ／ＯＦＦさせる際に、ユーザの手指が接触するタッチ部としても機能する。すなわち、ユーザは、左側マップランプをＯＮ／ＯＦＦしたい場合には、当該左側マップランプに対応する透光部１８ａに手指を接触させる。当該照明装置に一体的に組み込まれたスイッチ装置は、この手指の接触を検知し、対応する光源をＯＮ／ＯＦＦさせる。

照明レンズ１６から間隔をあけた位置には、基板２４が配置されている（図２参照）。この基板２４には各ランプに対応する光源（図示せず）や、手指の接触を検知するためのマイコン３０（図３参照）などが配置されている。また、基板２４上には、電気配線として機能する金属パターン２８が形成されている。

各透光部１８の裏面、すなわち、基板２４との対向面には、検出電極１９が設けられている。検出電極１９は、導電性を備えるとともに、光源からの光を照明レンズ１６に通過させるものである。具体的には、検出電極１９は、透明の導電性材料を印刷、塗装、蒸着、またはスパッタリングなどによって透光部１８の裏面に薄膜状に形成される。あるいは、検出電極１９は、不透明の導電性材料を、透光部１８の裏面に、格子状に形成することで形成される。

この検出電極１９は、各ランプごと（各タッチ部ごと）に設けられている。互いに隣接する二つの検出電極１９の間には、絶縁体が配され、これら検出電極１９は互いに絶縁されている。なお絶縁体としては、専用の部材を別途設けてもよいし、照明レンズ１６や、電極を挟んで照明レンズ１６とは反対側に設けられたプレート２１などの一部を検出電極１９側に突出させたものを絶縁体として用いてもよい。

この検出電極１９と基板２４との間には、導電性および弾性を備えた材料、例えば導電性ゴムなどからなる導通バー２０が組み付けられている。導通バー２０は、検出電極１９と基板２４上に形成された金属パターン２８とを電気的に接続する部材である。この導通バー２０は、基板２４と検出電極１９の間に圧縮されて配置されており、基板２４および検出電極１９の双方に当接している。なお、図２から明らかなとおり本実施形態では、右側マップランプ用の導通バー２０ａ、および、左側マップランプ用の導通バー２０ｃは一つずつ、ドームランプ用の導通バー２０ｂは二つ設けられている。

基板２４上には、この導通バー２０との接触点２６からマイコン３０までを電気的に接続する金属パターン２８が形成されている。図３は、この金属パターン２８とマイコン３０の構成を示すイメージ図である。なお、ここでは、説明を簡易化するためにスイッチ装置に特に関与する金属パターン２８ａ〜２８ｃのみを図示しているが、実際には、照明装置の駆動に関与する電気配線として機能する金属パターンが多数形成されている。

マイコン３０は、検出電極１９と手指との間の静電容量の変化を検知し、この静電容量の変化に応じて光源のＯＮ／ＯＦＦを制御する演算部である。すなわち、通常、人体は多くの水分を含んでおり、導電性がある。そのため、絶縁物である照明レンズ１６の裏面に配置された検出電極１９に人体の手指が近づくと、人体を通じて電流が流れる。人体と電極の間に電流が流れることにより静電容量が変化する。マイコン３０は、この静電容量の変化を検知し、当該変化に基づいて手指の接触を検知する。そして、検知された手指の接触に応じて光源のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

また、既述したとおり、基板２４上には、導通バー２０、ひいては検出電極１９とマイコン３０とを電気的に接続する金属パターン２８が形成されている。本実施形態では、三つのタッチスイッチが設けられているため、金属パターン２８も各タッチスイッチに対応して三つ設けられている。この三つの金属パターン２８は、他の金属パターンとの接触を避けるべく適宜、屈曲して、マイコン３０へと伸びている。

ここで、従来のタッチスイッチでは、この検出電極１９とマイコン３０とを電気的に接続する金属パターン２８の幅を、すべて等しくしていた。しかし、これら金属パターン２８の幅を一律にした場合、その長さによって、面積に差が生じていた。すなわち、幅が一律の場合、金属パターン２８の距離が長いほど、面積も大きくなる。その結果、タッチスイッチごとに金属パターン２８の面積が異なることになっていた。

タッチスイッチごとに金属パターン２８の面積が異なる場合、検出される静電容量にバラつきが生じるという問題があった。すなわち、既述したように、タッチスイッチでは、検出電極１９と人体との間に生じる静電容量の変化に基づき、手指の接触を検知している。このとき、検出される静電容量の値は、検出電極１９の面積に応じて変化することが知られている。そのため、本来であれば、検出電極１９の面積を等しくすれば、手指接触時に検知される静電容量の値は、いずれのタッチスイッチでも同じになる。しかしながら、実際には、検出電極１９だけでなく当該検出電極１９に接続された金属パターン２８も、検出電極１９の一部として作用する。

そのため、金属パターン２８の面積が大きいタッチスイッチの場合、検出される静電容量の値が大きくなり、金属パターン２８の面積が小さいタッチスイッチの場合、検出される静電容量の値が小さくなるというバラつきが生じていた。

かかるバラつきを吸収するため、従来では、手指が接触したと判断する静電容量の閾値の範囲を広くとったり、各タッチスイッチごとに異なる閾値を設定したりする必要があった。しかしながら、こうした閾値での調整は、制御が複雑になるばかりでなく、事前に静電容量の計測・閾値の調整などの手間が必要となり、結果として、製造コストの増加を招いていた。

本実施形態では、かかる問題を避けるために、検出電極１９の面積および基板２４上に形成される金属パターン２８の面積の和が全てのタッチスイッチでほぼ等しくなるように設定している。

すなわち、本実施形態では、右側マップランプ用のタッチスイッチ、左側マップランプ用のタッチスイッチ、および、ドームランプ用の三つのタッチスイッチが設けられており、各タッチスイッチごとに対応する検出電極１９、および、金属パターン２８が設けられている。換言すれば、本実施形態のスイッチ装置には、三つの検出電極１９ａ〜１９ｃと三つの金属パターン２８ａ〜２８ｃが設けられている。

本実施形態では、この三つの検出電極１９ａ〜１９ｃを、その面積が全て等しくなるようにしている。また、三つの金属パターン２８ａ〜２８ｃについても、その面積が全て等しくなるようにしている。ここで、導通バー２０の接触点からマイコン３０までの金属パターン２８の距離は、各金属パターン２８ごとに異なっている。そのため本実施形態では、適宜、金属パターン２８の幅を調整し、三つの金属パターン２８それぞれの面積が互いに等しくなるようにしている。

かかる構成とすることにより、三つのタッチスイッチそれぞれにおいて電極として作用する導電体の面積が互いに等しくなる。これにより、各タッチスイッチで得られる静電容量の値を三つのタッチスイッチでほぼ等しくすることができる。そして、結果として、手指接触と判定する際の静電容量の閾値の値を、すべてのタッチスイッチで等しくすることができ、制御を簡易化できる。また、当該閾値の値に幅を持たせる必要がないため、誤検出も低減できる。

なお、本実施形態では、全てのタッチスイッチで、検出電極１９の面積を互いに等しく、かつ、金属パターン２８の面積を互いに等しくした。しかしながら、検出電極１９の面積と金属パターン２８の面積の和が、全てのタッチスイッチで互いに等しいのであれば、各タッチスイッチごとに検出電極１９の面積や金属パターン２８の面積を異ならせてもよい。すなわち、各タッチスイッチごとに検出電極１９の面積が異なる場合には、当該面積の差を吸収するべく、金属パターン２８の面積も各タッチスイッチごとに異ならせてもよい。

また、本実施形態では、タッチスイッチの個数を三つとしたが、二以上のタッチスイッチを搭載するスイッチ装置であれば、他のスイッチ装置にも適用できる。また、本実施形態では、車室用照明装置１０に組み込まれるスイッチ装置を例示したが、静電容量式のタッチスイッチを複数個、搭載するスイッチ装置であれば、他のスイッチ装置であってもよい。例えば、本発明は、車両内に搭載される空調装置に組み込まれるスイッチ装置などに適用されてもよい。

１０ 車室用照明装置、１２ 収容部、１４ 照明部、１６ 照明レンズ、１８ 透光部、１９ 検出電極、２０ 導通バー、２１ プレート、２４ 基板、２６ 接触点、２８ 金属パターン、３０ マイコン。

Claims (3)

1. 電子機器に搭載され、手指の接触を感知して電子機器の動作を切り替えるタッチスイッチを二以上備えたスイッチ装置であって、
   各タッチスイッチは、
   前記電子機器の外面に露出するトッププレートに設けられ、ユーザの手指の接触を受けるタッチ部と、
   前記タッチ部の背後に設けられる検出電極と、
   前記検出電極と、前記トッププレートと離間して設けられた基板と、の間に配される導通バーと、
   前記基板上に設置され、前記検出電極と手指との間の静電容量の変化に基づいて手指の接触を感知し、当該感知結果に応じて前記電子機器の動作を切り替える演算部と、
   前記基板上に形成され、前記導通バーと演算部とを電気的に接続する金属パターンと、
   を備え、
   前記二以上のタッチスイッチは、それぞれの前記検出電極の面積および金属パターンの面積の和が、互いにほぼ等しい、
   ことを特徴とするスイッチ装置。
2. 請求項１に記載のスイッチ装置であって、
   前記二以上のタッチスイッチは、それぞれの検出電極の面積が互いにほぼ等しく、かつ、それぞれの金属パターンの面積の和が互いにほぼ等しい、ことを特徴とするスイッチ装置。
3. 車室内を照明する車室用照明装置であって、
   二以上の光源と、
   前記光源ごとに設けられ、手指の接触を感知して対応する光源の動作を切り替える二以上のタッチスイッチと、
   を備え、
   各タッチスイッチは、
   前記車室内照明装置の外面に露出する照明レンズに設けられ、対応する光源の光を透過させるとともにユーザの手指の接触を受ける透光部と、
   前記透光部の背後に設けられる検出電極と、
   前記検出電極と、前記照明レンズと離間して設けられた基板と、の間に配される導通バーと、
   前記基板上に設置され、前記検出電極と手指との間の静電容量の変化に基づいて手指の接触を感知し、当該感知結果に応じて前記電子機器の動作を切り替える演算部と、
   前記基板上に形成され、前記導通バーと演算部とを電気的に接続する金属パターンと、
   を備え、
   前記二以上のタッチスイッチは、それぞれの前記検出電極の面積および金属パターンの面積の和が、互いにほぼ等しい、
   ことを特徴とする車室用照明装置。

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