JP2014110194A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車載機器を操作するために車両のステアリングホイールに設けられる入力装置の操作を、容易化すること。
【解決手段】入力装置１は、導電性を有する第１の操作ノブ１１および第２の操作ノブ２１と、回路基板４１と、を備える。回路基板４１は、第１の電極５１および第２の電極６１を備え、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１とは、対向するように所定の距離をあけて配置され、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１とは、対向するように所定の距離をあけて配置される。回路基板４１には、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間に形成される静電容量と、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１との間に形成される静電容量と、を検出する検出部が設けられるとともに、検出部による検出結果に応じて第１の操作ノブ１１や第２の操作ノブ２１に対して行われた操作を判定するマイコンと、が設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力装置に関する。

近年、車両のステアリングホイールにスイッチを設け、このスイッチを操作することで、エアコンやオーディオの設定を行うことができる車両が増えている。そして、上述のエアコン用のスイッチやオーディオ用のスイッチ以外にも、音声入力用のスイッチや電話応対用のスイッチなどもステアリングホイールに搭載されており、ステアリングホイールに搭載されるスイッチの数は、増加傾向にある。

上述のスイッチとしては、従来のプッシュ式スイッチや、タッチパッド（例えば、特許文献１参照）が用いられる。特許文献１に示されている技術によれば、タッチパッドをステアリングホイールに設け、タッチパッドに対するジェスチャ入力により、ナビゲーション操作が可能である。

特開２００９−２９８２８５号公報

しかし、上述のようにスイッチの数が増加すると、ステアリングホイールに多くのスイッチが点在することになり、操作が複雑になってしまったり、操作の煩わしさを招いたりしてしまっていた。

そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、入力装置の操作を容易化することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の事項を提案している。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

（１） 本発明は、導電性を有する複数の操作ノブ（例えば、図１の第１の操作ノブ１１および第２の操作ノブ２１に相当）と、前記複数の操作ノブを押込み移動可能に収容する収容ケース（例えば、図２の第１の樹脂ケース３１および第２の樹脂ケース３４に相当）と、前記収容ケースに取り付けられ、押下操作力を加えられた前記操作ノブを初期位置（例えば、図２の第１の操作ノブ１１の位置や、図２の第２の操作ノブ２１の位置に相当）に復帰させる付勢部材（例えば、図２の第１のばね３５および第２のばね３６に相当）と、前記収容ケースに取り付けられた回路基板（例えば、図２の回路基板４１に相当）と、を備え、前記回路基板は、前記複数の操作ノブと対に設けられ、該複数の操作ノブのうち対に設けられたものと対向するように所定の距離をあけて配置された複数の電極（例えば、図２の第１の電極５１および第２の電極６１に相当）と、前記操作ノブと前記電極との間に形成される静電容量を検出する検出手段（例えば、図９の検出部４２１に相当）と、前記検出手段により検出された静電容量に応じて、前記複数の操作ノブに対して行われた操作を判定する操作判定手段（例えば、図９のマイコンＭＰＵに相当）と、を有することを特徴とする入力装置を提案している。

この発明によれば、導電性を有する複数の操作ノブと、これら複数の操作ノブと対に設けられた複数の電極と、を入力装置に設け、対に設けられた操作ノブと電極とは、対向するように所定の距離をあけて配置されるものとした。このため、対に設けられた操作ノブと電極との間には静電容量が形成され、操作ノブに人の指が接触したり、操作ノブを人の指が押下したりすると、上述の静電容量が変化する。
そこで、この静電容量を検出する検出手段と、検出された静電容量に応じて操作ノブに対して行われた操作を判定する操作判定手段と、を入力装置にさらに設けた。このため、操作ノブと電極との間に形成される静電容量により、どのような操作が操作ノブに対して行われたのかを判定することができるので、スイッチの数を増加させることなく多様な操作を受付けることができる。したがって、入力装置の操作を容易化できる。

また、この発明によれば、押下操作力を加えられた操作ノブを初期位置に復帰させる付勢部材を、入力装置に設けた。このため、押下操作を行っている人の指に、付勢部材による復帰力を加えて、人に操作感を与えることができる。

（２） 本発明は、（１）の入力装置について、前記操作判定手段は、人の指が前記操作ノブに接触する接触操作と、人の指が前記操作ノブを押下する押下操作と、前記複数の操作ノブ間で操作ノブ上を人の指がスライド移動するスライド操作と、の少なくともいずれかを判定することを特徴とする入力装置を提案している。

ここで、複数の操作ノブとして、第１の操作ノブおよび第２の操作ノブがあり、複数の電極として、第１の操作ノブと対に設けられた第１の電極と、第２の操作ノブと対に設けられた第２の電極と、があるものとする。すると、第１の操作ノブに対して接触操作が行われた場合には、第１の操作ノブと第１の電極との間に形成される静電容量が増加する。また、第１の操作ノブに対して押下操作が行われた場合には、第１の操作ノブと第１の電極との距離が小さくなるので、これらの間に形成される静電容量がさらに増加する。また、第１の操作ノブから第２の操作ノブに向かってスライド操作が行われた場合には、人の指のスライド移動に伴って、静電容量の増加する操作ノブと電極との組み合わせが、第１の操作ノブと第１の電極との組み合わせから、第２の操作ノブと第２の電極との組み合わせに変化する。
すなわち、接触操作が行われた場合と、押下操作が行われた場合と、スライド操作が行われた場合とでは、操作ノブと電極との間に形成される静電容量が異なる。

そこで、この発明によれば、（１）の入力装置において、操作判定手段は、接触操作と押下操作とスライド操作とのうち少なくともいずれかを判定するものとした。このため、操作ノブと電極との間に形成される静電容量により、接触操作と押下操作とスライド操作とのうち少なくともいずれかを判定できる。

（３） 本発明は、（１）または（２）の入力装置について、前記操作ノブと前記電極とが対向する領域の面積は、当該電極のうち当該操作ノブと対向する面の面積に等しく、前記操作ノブの外周表面は、導電性部材で構成されることを特徴とする入力装置を提案している。

この発明によれば、（１）または（２）の入力装置において、操作ノブと電極とが対向する領域の面積を、電極のうち操作ノブと対向する面の面積に等しくすることとした。このため、操作ノブのうち人の指が接する面の形状に関係なく、操作ノブと電極とが対向する領域の面積を確保することができ、操作ノブと電極との間で静電容量を安定して形成させることができる。

また、この発明によれば、（１）または（２）の入力装置において、操作ノブの外周表面を導電性部材で構成することとした。このため、操作ノブの内部を非導電性部材で構成しても、操作ノブと電極との間で静電容量を形成させることができるので、操作ノブの製造を容易化したり、操作ノブの製造コストを低減したりすることができる。

（４） 本発明は、（１）〜（３）のいずれかの入力装置について、前記操作ノブのうち前記付勢部材との接触部分は、非導電性部材で構成されることを特徴とする入力装置を提案している。

この発明によれば、（１）〜（３）のいずれかの入力装置において、操作ノブのうち付勢部材と接触する部分を、非導電性部材で構成することとした。
このため、付勢部材が導電性を有している場合であっても、付勢部材と操作ノブとの間に静電容量が形成されてしまうのを防止できる。これによれば、操作ノブと電極との間に形成される静電容量が、付勢部材と操作ノブとの間に形成される静電容量によって変化してしまうのを防止できる。
また、付勢部材が導電性を有している場合であっても、操作ノブの電位が、この操作ノブに付勢部材が接触することによって変動してしまうのを防止できる。これによれば、操作ノブと電極との間に形成される静電容量が、操作ノブに付勢部材が接触することによって変化してしまうのも防止できる。
以上によれば、操作ノブと電極との間に形成される静電容量を、操作ノブに対して行われた操作に応じて的確に検出することができるので、操作ノブに対して行われた操作の誤判定を防止できる。

（５） 本発明は、（１）〜（４）のいずれかの入力装置について、前記収容ケースは、前記複数の操作ノブを隔てる仕切板（例えば、図２の仕切板３２に相当）を有し、前記操作ノブが押込み位置（例えば、図７の第１の操作ノブ１１の位置に相当）にあるときには、前記仕切板の上面は、該操作ノブの上面よりも高い位置に位置することを特徴とする入力装置を提案している。

この発明によれば、（１）〜（４）のいずれかの入力装置において、複数の操作ノブを隔てる仕切板を設け、操作ノブが押込み位置にあるときには、仕切板の上面が操作ノブの上面よりも高い位置に位置することとした。このため、仕切板の高さにより、１本の指で複数の操作ノブを同時に押下することが困難になる。したがって、複数の操作ノブが同時に押下操作されてしまうのを抑制できる。

（６） 本発明は、（１）〜（５）のいずれかの入力装置について、前記操作ノブと接触可能に設けられ、該操作ノブに加えられる押下操作力に応じて、該操作ノブを初期位置（例えば、図２の第１の操作ノブ１１の位置に相当）と押込み位置（例えば、図７の第１の操作ノブ１１の位置に相当）との間でスライドさせる移動用ガイド機構（例えば、図２のガイド３３に相当）を備えることを特徴とする入力装置を提案している。

この発明によれば、（１）〜（５）のいずれかの入力装置において、操作ノブと接触可能に移動用ガイド機構を設け、この移動用ガイド機構により、操作ノブに加えられる押下操作力に応じて操作ノブを初期位置と押込み位置との間でスライドさせることとした。このため、操作ノブに加えられる押下操作力に応じて、操作ノブを初期位置と押込み位置との間でバランスよくスライドさせることができる。

本発明によれば、操作ノブと電極との間に形成される静電容量により、どのような操作が操作ノブに対して行われたのかを判定することができるので、スイッチの数を増加させることなく多様な操作を受付けることができる。このため、入力装置の操作を容易化できる。

本発明の第１実施形態に係る入力装置の正面図である。 図１の入力装置のＡ−Ａ断面図である。 接触操作または押下操作が行われた例を示す図である。 接触操作または押下操作が行われた例を示す図である。 スライド操作が行われた例を示す図である。 接触操作が行われた例を示す図である。 押下操作が行われた例を示す図である。 スライド操作が行われた例を示す図である。 制御回路の回路図である。 非接触時における制御回路のタイミングチャートである。 接触操作時における制御回路のタイミングチャートである。 押下操作時における制御回路のタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係る入力装置の正面図である。 図１３の入力装置のＢ−Ｂ断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は、適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組み合わせを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

＜第１実施形態＞
［入力装置１の構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係る入力装置１の正面図である。入力装置１は、車載機器を操作するためのものであり、車両のステアリングホイールに設けられる。この入力装置１は、第１の操作ノブ１１および第２の操作ノブ２１を備える。

なお、入力装置１が設けられるステアリングホイールの位置は、ステアリングホイールの表面であることが好ましいが、これに限らず、例えばステアリングホイールの裏面であってもよい。また、入力装置１が設けられるステアリングホイールの位置は、ステアリングホイールを把持した状態で運転者が操作可能な位置であることが好ましい。

図２は、図１中Ａ−Ａにおける入力装置１の断面図である。入力装置１は、上述の第１の操作ノブ１１および第２の操作ノブ２１に加えて、第１の樹脂ケース３１、仕切板３２、ガイド３３、第２の樹脂ケース３４、第１のばね３５、第２のばね３６、回路基板４１、第１の電極５１、および第２の電極６１を備える。

第１の操作ノブ１１および第２の操作ノブ２１は、それぞれ、運転者が触れることの可能な上壁と、上壁に対して所定の間隔を空けて略水平に設けられた下壁と、上壁と下壁とを連結する連結壁と、からなる略コ字状に形成され、側面の凹形状内部を除く外周表面を、導電性部材で被覆されている。なお、側面の凹形状内部も導電性部材で被覆した構成としてもよい。

第１の樹脂ケース３１は、第１の操作ノブ１１および第２の操作ノブ２１を図２中下方に押込み移動可能に収容する。第１の操作ノブ１１には、コイルばねで構成される第１のばね３５の上端が接触可能となっており、第２の操作ノブ２１には、コイルばねで構成される第２のばね３６の上端が接触可能となっている。第１のばね３５の下端および第２のばね３６には、第２の樹脂ケース３４が取り付けられる。

第１のばね３５は、押下操作力を加えられた第１の操作ノブ１１を、図２に示した初期位置に復帰させる。第２のばね３６は、押下操作力を加えられた第２の操作ノブ２１を、図２に示した初期位置に復帰させる。なお、第１の操作ノブ１１のうち第１のばね３５との接触部分と、第２の操作ノブ２１のうち第２のばね３６との接触部分とは、非導電性部材で被覆される。

仕切板３２は、第１の樹脂ケース３１に設けられ、第１の操作ノブ１１と第２の操作ノブ２１とを隔てる。仕切板３２の上面は、初期位置に位置する第１の操作ノブ１１の上面と、初期位置に位置する第２の操作ノブ２１の上面と、略同一平面状に位置する。このため、図７を用いて後述するように、第１の操作ノブ１１に対して押下操作が行われて、第１の操作ノブ１１が押込み位置に位置するときには、仕切板３２の上面は、第１の操作ノブ１１の上面よりも高い位置に位置することになる。第２の操作ノブ２１についても第１の操作ノブ１１と同様に、第２の操作ノブ２１に対して押下操作が行われて、第２の操作ノブ２１が押込み位置に位置するときには、仕切板３２の上面は、第２の操作ノブ２１の上面よりも高い位置に位置することになる。

ガイド３３は、第１の樹脂ケース３１に設けられる。ガイド３３には、図２中上下方向に溝が２つ形成されており、一方の溝には、第１の操作ノブ１１の一部が摺動可能に入り込み、他方の溝には、第２の操作ノブ２１の一部が摺動可能に入り込む。第１の操作ノブ１１は、第１の操作ノブ１１に加えられる押下操作力と、第１の操作ノブ１１に加えられる第１のばね３５による復帰力と、に応じて、ガイドに形成されている一方の溝に沿って、初期位置と押込み位置との間でスライドする。第２の操作ノブ２１についても第１の操作ノブ１１と同様に、第２の操作ノブ２１に加えられる押下操作力と、第２の操作ノブ２１に加えられる第２のばね３６による復帰力と、に応じて、ガイドに形成されている他方の溝に沿って、初期位置と押込み位置との間でスライドする。

第２の樹脂ケース３４は、第１の樹脂ケース３１に取り付けられる。この第２の樹脂ケース３４には、回路基板４１と、第１のばね３５および第２のばね３６と、が取り付けられる。

回路基板４１には、図９を用いて後述する制御回路４２が設けられるとともに、第１の電極５１および第２の電極６１が設けられる。

第１の電極５１は、回路基板４１のうち第１の操作ノブ１１の下壁と対向する位置に設けられ、第１の操作ノブ１１の下壁の外周表面積は、第１の電極５１の上面の面積、すなわち第１の電極５１のうち第１の操作ノブ１１の下壁と対向する面の面積以上となっている。このため、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１とが対向する領域の面積は、第１の電極５１の上面の面積、すなわち第１の電極５１のうち第１の操作ノブ１１の下壁と対向する面の面積に等しい。第２の電極６１についても第１の電極５１と同様に、回路基板４１のうち第２の操作ノブ２１の下壁と対向する位置に設けられ、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１とが対向する領域の面積は、第２の電極６１の上面の面積、すなわち第２の電極６１のうち第２の操作ノブ２１の下壁と対向する面の面積に等しい。

なお、第１の操作ノブ１１は、上述のように図２中上下方向にスライドするが、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間には絶えず所定の距離以上の間隔が確保され、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１とは接触しないものとする。第２の操作ノブ２１についても第１の操作ノブ１１と同様に、上述のように図２中上下方向にスライドするが、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１との間には絶えず所定の距離以上の間隔が確保され、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１とは接触しないものとする。このため、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間と、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１との間とには、静電容量が形成される。

［接触操作および押下操作］
図３は、運転者が第１の操作ノブ１１に対して接触操作または押下操作を行っている例を示す図であり、図４は、運転者が第２の操作ノブ２１に対して接触操作または押下操作を行っている例を示す図である。

接触操作とは、図６に示すように、第１の操作ノブ１１または第２の操作ノブ２１を運転者が指で触れることである。なお、図６は、第１の操作ノブ１１に対して接触操作が行われている例を示している。

一方、押下操作とは、図７に示すように、第１の操作ノブ１１または第２の操作ノブ２１を運転者が指で押下して、第１の操作ノブ１１または第２の操作ノブ２１を押込むことである。なお、図７は、第１の操作ノブ１１に対して押下操作が行われている例を示している。

まず、接触操作について、以下に詳述する。第１の操作ノブ１１に対して接触操作が行われると、第１の操作ノブ１１に指が接触する。人体は仮想グラウンドに接地されているため、指が第１の操作ノブ１１に接触すると、指と第１の操作ノブ１１との間に静電容量が形成される。すると、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１とが容量性結合によって電気的に接続され、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間に形成される静電容量が増加する。第２の操作ノブ２１についても第１の操作ノブ１１と同様に、接触操作が行われると、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１との間に形成される静電容量が増加する。これら静電容量の変化を監視することで、接触操作が行われたことを検出できる。

次に、押下操作について、以下に詳述する。第１の操作ノブ１１に対して押下操作が行われると、第１の操作ノブ１１が押込まれ、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との距離が小さくなる。すると、以下の式（１）に示すように、接触操作時と比べて、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間に形成される静電容量が増加する。第２の操作ノブ２１についても第１の操作ノブ１１と同様に、押下操作が行われると、接触操作時と比べて、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１との間に形成される静電容量が増加する。これら静電容量の変化を監視することで、押下操作が行われたことを検出できる。

なお、式（１）において、Ｃは、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間に形成される静電容量を示す。また、εは、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間の誘電率を示す。また、Ｓは、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１とが対向する領域の面積を示す。また、ｄは、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間の距離を示す。

［スライド操作］
図５は、第２の操作ノブ２１から第１の操作ノブ１１に向かってスライド操作を運転者が行った例を示す図である。スライド操作とは、第１の操作ノブ１１および第２の操作ノブ２１に運転者の指が予め定められた時間内に連続接触すること、すなわち図８に示すように、第１の操作ノブ１１または第２の操作ノブ２１のうち一方から他方に向かって、操作ノブ上を運転者が指をスライドさせることである。なお、図８は、第２の操作ノブ２１から第１の操作ノブ１１に向かってスライド操作が行われている例を示している。

スライド操作について、以下に詳述する。第２の操作ノブ２１から第１の操作ノブ１１に向かってスライド操作が行われると、第２の操作ノブ２１に指が接触している状態から、第１の操作ノブ１１に指が接触している状態に遷移する。第２の操作ノブ２１に指が接触している状態では、上述のように第２の操作ノブ２１と第２の電極６１との間に形成される静電容量が増加し、第１の操作ノブ１１に指が接触している状態では、上述のように第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間に形成される静電容量が増加する。そして、指の接触する対象が第２の操作ノブ２１から第１の操作ノブ１１に遷移するタイミングでは、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１との間に形成される静電容量が減少し、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間に形成される静電容量が増加する。

そこで、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１との間に形成される静電容量が減少してから、予め定められた時間内に、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間に形成される静電容量が増加したことを検出した場合に、第２の操作ノブ２１から第１の操作ノブ１１に向かってスライド操作が行われたと判定する。また、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間に形成される静電容量が減少してから、予め定められた時間内に、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１との間に形成される静電容量が増加したことを検出した場合に、第１の操作ノブ１１から第２の操作ノブ２１に向かってスライド操作が行われたと判定する。以上より、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間に形成される静電容量と、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１との間に形成される静電容量と、のうち一方が減少してから予め定められた時間内に他方が増加した場合に、第１の操作ノブ１１または第２の操作ノブ２１のうち一方から他方に向かってスライド操作が行われたことを検出できる。

［制御回路４２の構成］
図９は、回路基板４１に形成される制御回路４２の回路図である。制御回路４２は、接触操作、押下操作、およびスライド操作を検出し、検出結果を出力する。

制御回路４２は、抵抗Ｒ１１、Ｒ２１と、検出部４２１と、マイコンＭＰＵと、を備える。検出部４２１は、積分回路ＩＮＴ１１、ＩＮＴ２１と、比較器ＣＭＰ１１、ＣＭＰ２１と、抵抗Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ２２、Ｒ２３と、を備える。

第１の電極５１には、抵抗Ｒ１１を介してマイコンＭＰＵが接続されるとともに、比較器ＣＭＰ１１の非反転入力端子が接続される。比較器ＣＭＰ１１の反転入力端子には、抵抗Ｒ１２を介して直流電源ＶＣＣが接続されるとともに、抵抗Ｒ１３を介して基準電位源ＧＮＤが接続される。比較器ＣＭＰ１１の出力端子には、積分回路ＩＮＴ１１を介してマイコンＭＰＵが接続される。

第２の電極６１には、抵抗Ｒ２１を介してマイコンＭＰＵが接続されるとともに、比較器ＣＭＰ２１の非反転入力端子が接続される。比較器ＣＭＰ２１の反転入力端子には、抵抗Ｒ２２を介して直流電源ＶＣＣが接続されるとともに、抵抗Ｒ２３を介して基準電位源ＧＮＤが接続される。比較器ＣＭＰ２１の出力端子には、積分回路ＩＮＴ２１を介してマイコンＭＰＵが接続される。

［制御回路４２の動作］
以上の構成を備える制御回路４２は、検出部４２１により、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間に形成される静電容量と、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１との間に形成される静電容量と、を検出する。また、制御回路４２は、マイコンＭＰＵにより、検出部４２１により検出された静電容量に応じて、第１の操作ノブ１１や第２の操作ノブ２１に対して行われた操作を判定する。

具体的には、マイコンＭＰＵは、方形波（矩形波）を出力する。この方形波は、抵抗Ｒ１１を介して第１の電極５１に伝達されるとともに、抵抗Ｒ２１を介して第２の電極６１に伝達される。ただし、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間に形成される静電容量と、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１との間に形成される静電容量とにより、上述の方形波の波形は歪み、第１の電極５１の電圧と、第２の電極６１の電圧とは、立ち下がりおよび立ち上がりが遅れた鋸波（後述の図１０では、便宜上、三角波としている）になる。

比較器ＣＭＰ１１は、第１の電極５１の電圧と、直流電源ＶＣＣの電源電圧を抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１３とで抵抗分割した値と、を比較する。そして、第１の電極５１の電圧が上述の抵抗分割した値以上であれば、Ｈレベル電圧を出力し、第１の電極５１の電圧が上述の抵抗分割した値未満であれば、Ｌレベル電圧を出力する。積分回路ＩＮＴ１１は、比較器ＣＭＰ１１の出力を、現在の１ミリ秒前から現在までリアルタイムで積分し、積分結果をマイコンＭＰＵに出力する。
また、比較器ＣＭＰ２１および積分回路ＩＮＴ２１は、それぞれ、比較器ＣＭＰ１１および積分回路ＩＮＴ１１と同様に動作する。

マイコンＭＰＵは、積分回路ＩＮＴ１１の出力結果と、積分回路ＩＮＴ２１の出力結果と、に基づいて、接触操作や押下操作やスライド操作が行われたか否かを検出する。

（非接触時）
図１０は、時刻ｔ１〜ｔ９において、第１の操作ノブ１１に対して接触操作も押下操作もスライド操作も行われていない場合、すなわち第１の操作ノブ１１に運転者の指が触れていない場合における、制御回路４２のタイミングチャートである。Ｖ_５１は、第１の電極５１の電圧を示し、Ｖ_{ＣＭＰ１１}は、比較器ＣＭＰ１１の出力電圧を示し、Ｖ_{ＩＮＴ１１}は、積分回路ＩＮＴ１１の出力電圧を示す。また、時刻ｔ９は、現在の時刻を示し、時刻ｔ１は、現在の１ミリ秒前の時刻を示す。

第１の電極５１の電圧Ｖ_５１は、マイコンＭＰＵから出力される方形波に応じて変化し、時刻ｔ２〜ｔ３と、時刻ｔ４〜ｔ５と、時刻ｔ６〜ｔ７と、時刻ｔ８〜ｔ９とでは、閾値電圧Ｖｒｅｆ以上となっている。ここで、閾値電圧Ｖｒｅｆは、図９の比較器ＣＭＰ１１の反転入力端子に印加される電圧であり、直流電源ＶＣＣの電源電圧を抵抗Ｒ１２、Ｒ１３で抵抗分割したもののことである。

このため、比較器ＣＭＰ１１の出力電圧Ｖ_{ＣＭＰ１１}は、時刻ｔ２〜ｔ３と、時刻ｔ４〜ｔ５と、時刻ｔ６〜ｔ７と、時刻ｔ８〜ｔ９とでは、Ｈレベル電圧ＶＨとなり、他の期間では、Ｌレベル電圧ＶＬとなる。また、積分回路ＩＮＴ１１の出力電圧Ｖ_{ＩＮＴ１１}は、時間が経過するに従って増加し、時刻ｔ９では、閾値電圧Ｖ１より大きくなっている。

そこで、マイコンＭＰＵは、積分回路ＩＮＴ１１の出力電圧Ｖ_{ＩＮＴ１１}が閾値電圧Ｖ１より大きい場合に、第１の操作ノブ１１に運転者の指が触れていないものと判定する。
また、マイコンＭＰＵは、第２の操作ノブ２１についても第１の操作ノブ１１と同様に、積分回路ＩＮＴ２１の出力電圧Ｖ_{ＩＮＴ２１}が閾値電圧Ｖ１より大きい場合に、第２の操作ノブ２１に運転者の指が触れていないものと判定する。

（接触操作時）
図１１は、時刻ｔ１１〜ｔ１９において、第１の操作ノブ１１に対して接触操作が行われた場合における、制御回路４２のタイミングチャートである。なお、時刻ｔ１９は、現在の時刻を示し、時刻ｔ１１は、現在の１ミリ秒前の時刻を示す。

第１の電極５１の電圧Ｖ_５１は、図１０に示した非接触時と同様に、マイコンＭＰＵから出力される方形波に応じて変化する。しかし、接触操作が行われたことにより、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間に形成される静電容量が、図１０に示した非接触時と比べて上述のように増加する。このため、図１０に示した非接触時における第１の電極５１の電圧Ｖ_５１の最大値をＶａとすると、接触操作時における第１の電極５１の電圧Ｖ_５１の最大値は、Ｖａよりも低いＶｂとなる。

このため、比較器ＣＭＰ１１の出力電圧Ｖ_{ＣＭＰ１１}がＨレベル電圧ＶＨである期間は、図１０に示した非接触時と比べて、短くなる。したがって、現在の積分回路ＩＮＴ１１の出力電圧Ｖ_{ＩＮＴ１１}は、図１０に示した非接触時と比べて低く、閾値電圧Ｖ２より大きくかつ閾値電圧Ｖ１以下となっている。

そこで、マイコンＭＰＵは、積分回路ＩＮＴ１１の出力電圧Ｖ_{ＩＮＴ１１}が閾値電圧Ｖ２より大きくかつ閾値電圧Ｖ１以下である場合に、第１の操作ノブ１１に対して接触操作が行われているものと判定する。
また、マイコンＭＰＵは、第２の操作ノブ２１についても第１の操作ノブ１１と同様に、積分回路ＩＮＴ２１の出力電圧Ｖ_{ＩＮＴ２１}が閾値電圧Ｖ２より大きくかつ閾値電圧Ｖ１以下である場合に、第２の操作ノブ２１に対して接触操作が行われているものと判定する。

（押下操作時）
図１２は、時刻ｔ２１〜ｔ２９において、第１の操作ノブ１１に対して押下操作が行われた場合における、制御回路４２のタイミングチャートである。なお、時刻ｔ２９は、現在の時刻を示し、時刻ｔ２１は、現在の１ミリ秒前の時刻を示す。

第１の電極５１の電圧Ｖ_５１は、図１１に示した接触操作時と同様に、マイコンＭＰＵから出力される方形波に応じて変化する。しかし、押下操作が行われたことにより、図１１に示した接触操作時と比べて、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との距離が小さくなり、これらの間に形成される静電容量が上述のように増加する。このため、接触操作時における第１の電極５１の電圧Ｖ_５１の最大値は、Ｖｂよりも低いＶｃとなる。

このため、比較器ＣＭＰ１１の出力電圧Ｖ_{ＣＭＰ１１}がＨレベル電圧ＶＨである期間は、図１１に示した接触操作時と比べて、短くなる。したがって、現在の積分回路ＩＮＴ１１の出力電圧Ｖ_{ＩＮＴ１１}は、図１１に示した接触操作時と比べて低く、閾値電圧Ｖ２となっている。

そこで、マイコンＭＰＵは、積分回路ＩＮＴ１１の出力電圧Ｖ_{ＩＮＴ１１}が閾値電圧Ｖ２以下である場合に、第１の操作ノブ１１に対して押下操作が行われているものと判定する。
また、マイコンＭＰＵは、第２の操作ノブ２１についても第１の操作ノブ１１と同様に、積分回路ＩＮＴ２１の出力電圧Ｖ_{ＩＮＴ２１}が閾値電圧Ｖ２以下である場合に、第２の操作ノブ２１に対して押下操作が行われているものと判定する。

（スライド操作）
マイコンＭＰＵは、積分回路ＩＮＴ１１の出力電圧Ｖ_{ＩＮＴ１１}が、閾値電圧Ｖ２より大きくかつ閾値電圧Ｖ１以下である状態から、閾値電圧Ｖ１より大きい状態に遷移したタイミングを起点とする。そして、この起点としたタイミングから所定時間内に、積分回路ＩＮＴ２１の出力電圧Ｖ_{ＩＮＴ２１}が、閾値電圧Ｖ１より大きい状態から、閾値電圧Ｖ２より大きくかつ閾値電圧Ｖ１以下である状態に遷移した場合に、第１の操作ノブ１１から第２の操作ノブ２１に向かってスライド操作が行われたものと判定する。
また、マイコンＭＰＵは、積分回路ＩＮＴ２１の出力電圧Ｖ_{ＩＮＴ２１}が、閾値電圧Ｖ２より大きくかつ閾値電圧Ｖ１以下である状態から、閾値電圧Ｖ１より大きい状態に遷移したタイミングを起点とする。そして、この起点としたタイミングから所定時間内に、積分回路ＩＮＴ１１の出力電圧Ｖ_{ＩＮＴ１１}が、閾値電圧Ｖ１より大きい状態から、閾値電圧Ｖ２より大きくかつ閾値電圧Ｖ１以下である状態に遷移した場合に、第２の操作ノブ２１から第１の操作ノブ１１に向かってスライド操作が行われたものと判定する。

以上の入力装置１によれば、以下の効果を奏することができる。

入力装置１は、外周表面を導電性部材で被覆されて導電性を有する第１の操作ノブ１１および第２の操作ノブ２１と、これら第１の操作ノブ１１および第２の操作ノブ２１と対に設けられた第１の電極５１および第２の電極６１と、を備える。そして、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１とは、対向するように間隔を空けて配置されるとともに、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１とは、対向するように間隔を空けて配置される。このため、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間と、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１との間とには、静電容量が形成され、第１の操作ノブ１１や第２の操作ノブ２１に運転者の指が接触したり、第１の操作ノブ１１や第２の操作ノブ２１を運転者の指が押下したりすると、これらの静電容量が変化する。
そこで、入力装置１は、これら静電容量を検出する検出部４２１と、検出された静電容量に応じて第１の操作ノブ１１や第２の操作ノブ２１に対して行われた操作を判定するマイコンＭＰＵと、をさらに備える。このため、どのような操作が第１の操作ノブ１１や第２の操作ノブ２１に対して行われたのかを、静電容量により判定することができるので、スイッチの数を増加させることなく、接触操作や押下操作やスライド操作を受付けることができる。したがって、入力装置１の操作を容易化できる。

また、入力装置１は、押下操作力を加えられた第１の操作ノブ１１を初期位置に復帰させる第１のばね３５と、押下操作力を加えられた第２の操作ノブ２１を初期位置に復帰させる第２のばね３６と、を備える。このため、押下操作を行っている運転者の指に、第１のばね３５や第２のばね３６による復帰力を加えて、運転者に操作感を与えることができる。

ここで、第１の電極５１や第２の電極６１が設けられる回路基板４１には、検出部４２１を形成する多数の素子およびマイコンＭＰＵや、これらを電気的に接続する配線などが設けられる。このため、第１の電極５１や第２の電極６１の大きさは、設計上、制限される。したがって、第１の電極５１や第２の電極６１の上面の面積は、静電容量を安定して形成させるために必要最低限の値、または、必要最低限の値に対して所定のマージンを取った値に設定される。
入力装置１では、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１とが対向する領域の面積が、第１の電極５１の上面の面積、すなわち第１の電極５１のうち第１の操作ノブ１１の下壁と対向する面の面積に等しい。これによれば、第１の操作ノブ１１の上面、すなわち第１の操作ノブ１１のうち運転者の指が接触する面の形状に関係なく、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１とが対向する領域の面積を、静電容量を安定して形成させるために必要な値だけ確保することができる。したがって、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間で静電容量を安定して形成させることができる。第２の操作ノブ２１についても第１の操作ノブ１１と同様に、第２の操作ノブ２１の上面の形状に関係なく、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１との間で静電容量を安定して形成させることができる。

また、入力装置１において、第１の操作ノブ１１のうち第１のばね３５との接触部分は、非導電性部材で構成される。
このため、第１のばね３５が導電性を有している場合であっても、第１のばね３５と第１の操作ノブ１１との間に静電容量が形成されてしまうのを防止できる。これによれば、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間に形成される静電容量が、第１のばね３５と第１の操作ノブ１１との間に形成される静電容量によって変化してしまうのを防止できる。
また、第１のばね３５が導電性を有している場合であっても、第１の操作ノブ１１の電位が、第１の操作ノブ１１に第１のばね３５が接触することによって変動してしまうのを防止できる。これによれば、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間に形成される静電容量が、第１の操作ノブ１１に第１のばね３５が接触することによって変化してしまうのを防止できる。
以上より、第１の操作ノブ１１と第１の電極５１との間に形成される静電容量を、第１の操作ノブ１１に対して行われた操作に応じて的確に検出することができる。また、第２の操作ノブ２１についても第１の操作ノブ１１と同様に、第２のばね３６との接触部分が非導電性部材で構成されるため、第２の操作ノブ２１と第２の電極６１との間に形成される静電容量を、第２の操作ノブ２１に対して行われた操作に応じて的確に検出することができる。このため、第１の操作ノブ１１や第２の操作ノブ２１に対して行われた操作の誤判定を防止できる。

また、入力装置１は、第１の操作ノブ１１と第２の操作ノブ２１とを隔てる仕切板３２を備える。そして、第１の操作ノブ１１が押込み位置に位置するときには、仕切板３２の上面は、第１の操作ノブ１１の上面よりも高い位置に位置することになり、第２の操作ノブ２１が押込み位置に位置するときには、仕切板３２の上面は、第２の操作ノブ２１の上面よりも高い位置に位置することになる。このため、仕切板３２の高さにより、１本の指で第１の操作ノブ１１と第２の操作ノブ２１とを同時に押下することが困難である。したがって、第１の操作ノブ１１および第２の操作ノブ２１が同時に押下操作されてしまうのを抑制できる。

また、入力装置１は、溝が設けられたガイド３３を備え、この溝に沿って第１の操作ノブ１１および第２の操作ノブ２１が初期位置と押込み位置との間でスライド可能である。このため、第１の操作ノブ１１や第２の操作ノブ２１に加えられる押下操作力と、第１のばね３５や第２のばね３６による復帰力と、に応じて、第１の操作ノブ１１および第２の操作ノブ２１を初期位置と押込み位置との間でバランスよくスムーズにスライドさせることができる。

＜第２実施形態＞
［入力装置１Ａの構成］
図１３は、本発明の第２実施形態に係る入力装置１Ａの正面図である。図１４は、図１３中Ｂ−Ｂにおける入力装置１Ａの断面図である。入力装置１Ａは、図１、２に示した本発明の第１実施形態に係る入力装置１とは、第１の操作ノブ１１の代わりに第１の操作ノブ１１Ａを備える点と、第２の操作ノブ２１の代わりに第２の操作ノブ２１Ａを備える点と、第１の樹脂ケース３１および第２の樹脂ケース３４の代わりに樹脂ケース３１Ａを備える点と、第１のばね３５の代わりに第１のばね３５Ａを備える点と、第２のばね３６の代わりに第２のばね３６Ａを備える点と、が異なる。なお、入力装置１Ａにおいて、入力装置１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

第１の操作ノブ１１Ａおよび第２の操作ノブ２１Ａは、それぞれ、運転者が触れることの可能な上壁と、上壁に対して所定の間隔を空けて略水平に設けられた下壁と、上壁と下壁とを連結する連結壁と、からなる略コ字状に形成され、側面の凹形状内部を除く外周表面を、導電性部材で被覆されている。これら第１の操作ノブ１１Ａおよび第２の操作ノブ２１Ａのそれぞれの上壁の一部には、図１３に示すように、鍔部が突出して形成される。

樹脂ケース３１Ａは、第１の操作ノブ１１Ａおよび第２の操作ノブ２１Ａを図１４中下方に押込み移動可能に収容する。第１の操作ノブ１１Ａの鍔部には、第１のばね３５Ａの上端が接触可能となっており、第２の操作ノブ２１Ａの鍔部には、第２のばね３６Ａの上端が接触可能となっている。第１のばね３５Ａの下端および第２のばね３６Ａには、樹脂ケース３１Ａが取り付けられる。

第１のばね３５Ａは、押下操作力を加えられた第１の操作ノブ１１Ａを、図１４に示した初期位置に復帰させる。第２のばね３６Ａは、押下操作力を加えられた第２の操作ノブ２１Ａを、図１４に示した初期位置に復帰させる。なお、第１の操作ノブ１１Ａのうち第１のばね３５Ａとの接触部分と、第２の操作ノブ２１Ａのうち第２のばね３６Ａとの接触部分とは、非導電性部材で被覆される。

以上の入力装置１Ａによれば、入力装置１が奏することのできる上述の効果に加えて、以下の効果を奏することができる。

入力装置１Ａでは、第１のばね３５Ａおよび第２のばね３６Ａは、回路基板４１には接触しない。このため、第１のばね３５Ａや第２のばね３６Ａから回路基板４１に応力がかかるのを防止できるので、第１の操作ノブ１１や第２の操作ノブ２１に対して行われた操作の誤判定をより的確に防止できる。

また、入力装置１Ａは、入力装置１が備えている第１の樹脂ケース３１および第２の樹脂ケース３４の代わりに、樹脂ケース３１Ａを備える。このため、入力装置１Ａは、入力装置１と比べて簡易な構成で、入力装置１と同様の効果を奏することができる。

以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計なども含まれる。

例えば、第１のばね３５、３５Ａや第２のばね３６、３６Ａは、コイルばねで構成されるものとしたが、これに限らず、例えば板ばねといったばねで構成してもよいし、ゴムといった弾性体で構成してもよい。

また、第１の操作ノブ１１、１１Ａおよび第２の操作ノブ２１、２１Ａは、略コ字状に形成されるものとしたが、これに限らず、操作ノブと電極とが対向する領域の面積を確保でき、これらの間に形成される静電容量を安定させることができればよい。

１、１Ａ；入力装置
１１、１１Ａ；第１の操作ノブ
２１、２１Ａ；第２の操作ノブ
３１；第１の樹脂ケース
３１Ａ；樹脂ケース
３２；仕切板
３３；ガイド
３４；第２の樹脂ケース
３５、３５Ａ；第１のばね
３６、３６Ａ；第２のばね
４１；回路基板
５１；第１の電極
５２；第２の電極
４２１；検出部
ＭＰＵ；マイコン

Claims (6)

1. 導電性を有する複数の操作ノブと、
   前記複数の操作ノブを押込み移動可能に収容する収容ケースと、
   前記収容ケースに取り付けられ、押下操作力を加えられた前記操作ノブを初期位置に復帰させる付勢部材と、
   前記収容ケースに取り付けられた回路基板と、を備え、
   前記回路基板は、
   前記複数の操作ノブと対に設けられ、該複数の操作ノブのうち対に設けられたものと対向するように所定の距離をあけて配置された複数の電極と、
   前記操作ノブと前記電極との間に形成される静電容量を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された静電容量に応じて、前記複数の操作ノブに対して行われた操作を判定する操作判定手段と、を有することを特徴とする入力装置。
2. 前記操作判定手段は、
   人の指が前記操作ノブに接触する接触操作と、
   人の指が前記操作ノブを押下する押下操作と、
   前記複数の操作ノブ間で操作ノブ上を人の指がスライド移動するスライド操作と、の少なくともいずれかを判定することを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 前記操作ノブと前記電極とが対向する領域の面積は、当該電極のうち当該操作ノブと対向する面の面積に等しく、
   前記操作ノブの外周表面は、導電性部材で構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の入力装置。
4. 前記操作ノブのうち前記付勢部材との接触部分は、非導電性部材で構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の入力装置。
5. 前記収容ケースは、前記複数の操作ノブを隔てる仕切板を有し、
   前記操作ノブが押込み位置にあるときには、前記仕切板の上面は、該操作ノブの上面よりも高い位置に位置することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の入力装置。
6. 前記操作ノブと接触可能に設けられ、該操作ノブに加えられる押下操作力に応じて、該操作ノブを初期位置と押込み位置との間でスライドさせる移動用ガイド機構を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の入力装置。

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