JP2017157075A

JP2017157075A - Operation detection device

Info

Publication number: JP2017157075A
Application number: JP2016040973A
Authority: JP
Inventors: 健司鳴海; Kenji Narumi; 妻鹿　晋; Susumu Mega; 晋妻鹿; 英貴野村; Hidetaka Nomura
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2017-09-07

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an operation detection device which enables three-dimensional operation detection with a small number of electrodes.SOLUTION: An operation detection device includes: a three-dimensional operation knob unit 10; A-part electrodes (eto e) that are arranged at the front side of the operation knob unit 10 and are a plurality of first electrodes arranged in a circumferential direction of the operation knob unit 10; a B-part electrode (eB), a C-part electrode (eC) and a D-part electrode (eD) that are arranged in the circumferential direction of the operation knob unit 10 and are second electrodes arranged in order from the first electrodes to a depth side; and a control unit 20 that acquires information on a rotation direction of the operation knob unit 10 due to a variation in an electrostatic capacitance of the A-part electrodes (eto e), and detects which electrode is operated due to the variation in the electrostatic capacitance of each of the B-part electrode (eB), the C-part electrode (eC) and the D-part electrode (eD).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、操作検出装置に関する。 The present invention relates to an operation detection device.

従来の技術として、複数の操作対象への入力に対応し、操作が直感的に分かりやすく、かつ、手のひらなどが誤作動の原因となり難い静電容量式センサを用いた操作検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この操作検出装置は、対をなす電極からなる検知部を複数備え、複数の検知部は立体的に配置され、かつ、特定の平面に投影したとき、内包する１点を位置基準点として共有する複数の相似多角形又は同心円の周上に配置されている。操作検出装置は、対をなす電極間の静電容量の変化により操作者の指を検知して出力を発生する。 As a conventional technique, an operation detection device using a capacitive sensor that supports input to a plurality of operation objects, makes the operation intuitively easy to understand, and is unlikely to cause a malfunction due to a palm or the like is known. (For example, refer to Patent Document 1). This operation detection device includes a plurality of detection units each including a pair of electrodes, and the plurality of detection units are arranged in a three-dimensional manner and share one point included as a position reference point when projected onto a specific plane. It arrange | positions on the periphery of several similar polygon or a concentric circle. The operation detection device detects an operator's finger based on a change in capacitance between the pair of electrodes, and generates an output.

この操作検出装置では、操作者が入力操作のために検知対象となる指先を電極近傍におくと、その指先と立体構造物の接触面の中心における接平面とその法線は、接平面と法線で示される。このように半球状の立体構造物に検知電極を設けた場合、各電極近傍での接平面及び法線の方向は各々異なり、その違いは操作者の指先の感覚で容易に認識できる。従って、操作者は手元を見なくとも指先の感覚から、入力装置上の指先の絶対位置をおおよそ類推でき、ひいては入力信号も類推できるとされている。 In this operation detection device, when an operator places a fingertip to be detected for input operation in the vicinity of an electrode, the tangent plane at the center of the contact surface between the fingertip and the three-dimensional structure and its normal line are the same as the tangent plane and the normal line. Indicated by a line. When the detection electrodes are provided on the hemispherical three-dimensional structure in this way, the directions of the tangent plane and the normal line in the vicinity of each electrode are different, and the difference can be easily recognized by the sense of the fingertip of the operator. Therefore, the operator can roughly estimate the absolute position of the fingertip on the input device from the sense of the fingertip without looking at the hand, and thus can also estimate the input signal.

特開２０１０−１８２２０１号公報JP 2010-182201 A

特許文献１の操作検出装置に示されるように、半球状の立体構造物に検知電極を設ける場合は、同心円の周上に複数の検知部を配置する必要があり、また、その複数の検知部を立体的に配置する必要がある。このため、上記説明したような従来の操作検出装置で立体的な操作検出を行なう場合には、配置する電極数が大幅に増加してしまうという問題があった。 As shown in the operation detection device of Patent Document 1, when providing a detection electrode on a hemispherical three-dimensional structure, it is necessary to arrange a plurality of detection units on the circumference of a concentric circle, and the plurality of detection units Must be arranged three-dimensionally. For this reason, when the three-dimensional operation detection is performed by the conventional operation detection device as described above, there is a problem that the number of electrodes to be arranged is greatly increased.

従って、本発明の目的は、少ない電極数で立体的な操作検出を可能とする操作検出装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an operation detection device that enables three-dimensional operation detection with a small number of electrodes.

［１］上記目的を達成するため、立体形状の操作ノブ部と、前記操作ノブ部の一番手前側に配置され、前記操作ノブ部の周方向に沿って複数配置される第１電極と、前記操作ノブ部の周方向に沿って配置された電極が、前記第１電極から奥側に順次配置される第２電極と、前記第１電極の静電容量の変化により前記操作ノブ部の回転方向に関する情報を取得し、また、前記第２電極のそれぞれの電極の静電容量の変化によりどの電極が操作されたかの検出を行なう制御部と、を有することを特徴とする操作検出装置を提供する。 [1] In order to achieve the above object, a three-dimensional operation knob portion, a first electrode arranged on the foremost side of the operation knob portion, and arranged in a plurality along the circumferential direction of the operation knob portion, The electrodes arranged along the circumferential direction of the operation knob portion include a second electrode sequentially arranged from the first electrode to the back side, and a rotation direction of the operation knob portion due to a change in capacitance of the first electrode. And a control unit that detects which electrode is operated by a change in capacitance of each of the second electrodes.

［２］前記操作ノブ部の前記立体形状は、前記第２電極を指で操作する場合に、前記第１電極及び前記第２電極のいずれの電極にも近接又は接触する形状であることを特徴とする操作検出装置であってもよい。 [2] The three-dimensional shape of the operation knob portion is a shape that is close to or in contact with either the first electrode or the second electrode when the second electrode is operated with a finger. The operation detection apparatus may be used.

［３］また、前記立体形状は、前記奥側をすそ野とするドーム形状であることを特徴とする上記［１］に記載の操作検出装置であってもよい。 [3] The operation detection device according to [1], wherein the three-dimensional shape is a dome shape with the back side as a base.

本発明によれば、少ない電極数で立体的な操作検出を可能とする操作検出装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide an operation detection device that enables three-dimensional operation detection with a small number of electrodes.

図１は、本発明の実施の形態に係る操作検出装置の操作ノブ部の外観斜視図である。FIG. 1 is an external perspective view of an operation knob portion of an operation detection device according to an embodiment of the present invention. 図２は、本発明の実施の形態に係る操作検出装置の図１におけるＡ矢視図である。FIG. 2 is a view of the operation detection device according to the embodiment of the present invention as viewed in the direction of arrow A in FIG. 図３（ａ）、（ｂ）は、操作ノブ部に対する操作の例を示す図１におけるＡ矢視図である。FIGS. 3A and 3B are views taken along the arrow A in FIG. 1 showing an example of an operation on the operation knob portion. 図４は、本発明の実施の形態に係る操作検出装置の概略構成を示す構成ブロック図である。FIG. 4 is a configuration block diagram showing a schematic configuration of the operation detection apparatus according to the embodiment of the present invention. 図５は、本発明の実施の形態に係る操作検出装置の動作を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the operation detection apparatus according to the embodiment of the present invention. 図６（ａ）は、本発明の実施の形態に係る操作検出装置を車両に搭載される空調機器の操作検出装置として適用した場合の空調機器表示画面、図６（ｂ）は、操作ノブ部を操作している場合の斜視図である。FIG. 6A shows an air conditioner display screen when the operation detection apparatus according to the embodiment of the present invention is applied as an operation detection apparatus for an air conditioner mounted on a vehicle, and FIG. 6B shows an operation knob unit. It is a perspective view at the time of operating.

（本発明の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る操作検出装置の操作ノブ部の外観斜視図である。また、図２は、本発明の実施の形態に係る操作検出装置の図１におけるＡ矢視図である。図１、２に基づいて本実施の形態に係る操作検出装置の構成を以下に示す。 (Embodiment of the present invention)
FIG. 1 is an external perspective view of an operation knob portion of an operation detection device according to an embodiment of the present invention. Moreover, FIG. 2 is an A arrow view in FIG. 1 of the operation detection apparatus according to the embodiment of the present invention. The configuration of the operation detection device according to the present embodiment is shown below based on FIGS.

本実施の形態に係る操作検出装置１は、立体形状の操作ノブ部１０と、操作ノブ部１０の一番手前側（図２で示すＢ方向）に配置され、操作ノブ部１０の周方向に沿って複数配置される第１電極であるＡ部電極ｅＡ（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）と、操作ノブ部１０の周方向に沿って配置された電極が、第１電極から奥側（図２で示すＣ方向）に順次配置される第２電極であるＢ部電極（ｅＢ）、Ｃ部電極（ｅＣ）、Ｄ部電極（ｅＤ）と、Ａ部電極ｅＡ（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）の静電容量の変化により操作ノブ部１０の回転方向に関する情報を取得し、また、Ｂ部電極（ｅＢ）、Ｃ部電極（ｅＣ）、Ｄ部電極（ｅＤ）のそれぞれの電極の静電容量の変化によりどの電極が操作されたかの検出を行なう制御部２０と、を有して構成されている。 The operation detection device 1 according to the present embodiment is disposed on the operation knob portion 10 having a three-dimensional shape and the frontmost side (the B direction shown in FIG. 2) of the operation knob portion 10, and along the circumferential direction of the operation knob portion 10. A portion electrode eA (e _{A1 to} e _AN ) which is a plurality of first electrodes arranged in a plurality of positions, and an electrode arranged along the circumferential direction of the operation knob portion 10 from the first electrode to the back side (shown in FIG. 2) Capacitance of part B electrode (eB), part C electrode (eC), part D electrode (eD), and part A electrode eA (e _{A1 to} e _AN ), which are second electrodes sequentially arranged in the C direction) The information regarding the rotation direction of the operation knob unit 10 is acquired by the change in the position of the control knob 10, and the information on the capacitance of each of the B part electrode (eB), the C part electrode (eC), and the D part electrode (eD) And a control unit 20 that detects whether the electrode has been operated.

（操作ノブ部１０）
操作ノブ部１０は、図１、２に示すように、ベース３０上に、例えば、ドーム形状に形成されている。操作ノブ部１０は、樹脂、金属等により、ベース３０側が奥側のすそ野１０ａであるドーム形状で、操作ノブ部の先端部１０ｂが手前側とされる。この操作ノブ部１０は、手前側から手指を近づけて、掌がドーム形状を覆うように、把持操作する。この把持操作により、操作者の主に指先が、各電極、すなわち、Ａ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）、Ｂ部電極（ｅＢ）、Ｃ部電極（ｅＣ）、Ｄ部電極（ｅＤ）に接触または近接する。 (Operation knob 10)
As shown in FIGS. 1 and 2, the operation knob portion 10 is formed on the base 30 in, for example, a dome shape. The operation knob portion 10 is made of resin, metal or the like and has a dome shape in which the base 30 side is the back side 10a, and the front end portion 10b of the operation knob portion is on the near side. The operation knob unit 10 performs a grip operation so that a finger is brought closer from the front side so that the palm covers the dome shape. By this grasping operation, the fingertip of the operator mainly moves to each electrode, that is, the A part electrode (e _{A1 to} e _AN ), the B part electrode (eB), the C part electrode (eC), and the D part electrode (eD). Touch or approach.

なお、以下において、各電極への手指のタッチ操作は、各電極へ手指が接触する場合と、静電容量値の変化が検出できる程度に各電極へ手指が近接する場合を含むものとする。 In the following description, the finger touch operation on each electrode includes a case where the finger touches each electrode and a case where the finger approaches each electrode to such an extent that a change in capacitance value can be detected.

Ａ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）、Ｂ部電極（ｅＢ）、Ｃ部電極（ｅＣ）、Ｄ部電極（ｅＤ）は、絶縁された状態で、銅板、銅箔等により、ノブ本体１２の表面に形成される。各電極は、電極表面に所定の誘電率を有する樹脂等により表面層が形成されている。操作者が、各電極にタッチすると、操作者の手指が表面層を介して各電極との間にコンデンサを形成する。これにより、各電極へのタッチの有無を、その静電容量値の変化により判断することが可能となる。 The A part electrode (e _{A1 to} e _AN ), the B part electrode (eB), the C part electrode (eC), and the D part electrode (eD) are insulated from each other by the copper plate, copper foil, etc. Formed on the surface. Each electrode has a surface layer formed of a resin having a predetermined dielectric constant on the electrode surface. When the operator touches each electrode, the finger of the operator forms a capacitor between each electrode through the surface layer. Accordingly, it is possible to determine whether or not each electrode is touched based on a change in the capacitance value.

第１電極であるＡ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）は、図１、２に示すように、操作ノブ部１０の一番手前側に配置され、操作ノブ部１０の周方向に沿って複数配置されている。すなわち、Ｎ個の電極ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮが、操作ノブ部１０の周方向に沿って、それぞれ電気的に独立に配置されている。このＮ個のＡ部電極は、Ａ部電極が検出すべき操作ノブ部１０の周方向の分解能により設定される。例えば、３０°の回転方向の分解能を要する場合は、１２個のＡ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_Ａ１２）が操作ノブ部１０の周方向に沿って複数配置されることになる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the first electrode A part electrodes (e _{A1 to} e _AN ) are arranged on the foremost side of the operation knob part 10, and are arranged in a plurality along the circumferential direction of the operation knob part 10. Has been. In other words, the N electrodes e _{A1 to} e _AN are electrically arranged independently along the circumferential direction of the operation knob portion 10. The N A-part electrodes are set according to the resolution in the circumferential direction of the operation knob part 10 to be detected by the A-part electrodes. For example, when a resolution in the rotation direction of 30 ° is required, a plurality of 12 A-part electrodes (e _{A1 to} e _A12 ) are arranged along the circumferential direction of the operation knob part 10.

第２電極であるＢ部電極（ｅＢ）、Ｃ部電極（ｅＣ）、Ｄ部電極（ｅＤ）は、図１、２に示すように、第１電極であるＡ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）から奥側に向かって順次配置されている。Ｂ部電極（ｅＢ）、Ｃ部電極（ｅＣ）、Ｄ部電極（ｅＤ）は、それぞれ、操作ノブ部１０の周方向に沿って環状に形成された単一電極である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the B electrode (eB), the C electrode (eC), and the D electrode (eD) that are the second electrodes are the A electrodes (e _{A1 to} e _AN ) that are the first electrodes. ) From the back to the back. The B part electrode (eB), the C part electrode (eC), and the D part electrode (eD) are each a single electrode formed in an annular shape along the circumferential direction of the operation knob part 10.

（ドーム形状について）
図３（ａ）、（ｂ）は、操作ノブ部に対する操作の例を示す図１におけるＡ矢視図である。図３（ａ）は、操作者が、手指１００、特に、親指１０１と人差し指１０２で、Ｃ部電極（ｅＣ）をタッチしながら、操作ノブ部１０の周方向に沿って回転操作をしている図である。Ｃ部電極（ｅＣ）へのタッチ操作により、操作ノブ部１０の奥行情報の検出を行なうことができる。同時に、操作者の手指１００がＡ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）に近接するので、操作ノブ部１０の周方向の回転情報の検出が分解能３６０°/Ｎで可能である。 (About the dome shape)
FIGS. 3A and 3B are views taken along the arrow A in FIG. 1 showing an example of an operation on the operation knob portion. In FIG. 3A, the operator performs a rotation operation along the circumferential direction of the operation knob portion 10 while touching the C portion electrode (eC) with the finger 100, particularly the thumb 101 and the index finger 102. FIG. Depth information of the operation knob portion 10 can be detected by a touch operation on the C portion electrode (eC). At the same time, since the operator's finger 100 is close to the A part electrode (e _{A1 to} e _AN ), the rotation information in the circumferential direction of the operation knob part 10 can be detected with a resolution of 360 ° / N.

また、図３（ｂ）は、操作者が、手指１００、特に、親指１０１と人差し指１０２で、Ｄ部電極（ｅＤ）をタッチしながら、操作ノブ部１０の周方向に沿って回転操作をしている図である。Ｄ部電極（ｅＤ）へのタッチ操作により、操作ノブ部１０の奥行情報の検出を行なうことができる。同時に、操作者の手指１００がＡ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）に近接するので、操作ノブ部１０の周方向の回転情報の検出が分解能３６０°/Ｎで可能である。 FIG. 3B shows that the operator rotates the operation knob 10 along the circumferential direction of the operation knob 10 while touching the D electrode (eD) with the fingers 100, particularly the thumb 101 and the index finger 102. It is a figure. The depth information of the operation knob unit 10 can be detected by a touch operation on the D unit electrode (eD). At the same time, since the operator's finger 100 is close to the A part electrode (e _{A1 to} e _AN ), the rotation information in the circumferential direction of the operation knob part 10 can be detected with a resolution of 360 ° / N.

操作ノブ部１０は、上記示したように、第２電極であるＢ部電極（ｅＢ）、Ｃ部電極（ｅＣ）、Ｄ部電極（ｅＤ）のいずれの電極にタッチしたかの判断により操作ノブ部１０の奥行情報の検出を行なうことができると共に、第１電極であるＡ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）は、操作者の手指１００がＡ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）に近接するので、操作ノブ部１０の周方向の回転情報の検出が可能である。 As described above, the operation knob unit 10 is operated by determining which one of the B electrode (eB), the C electrode (eC), and the D electrode (eD) as the second electrode is touched. it is possible to detect the depth information of the parts 10, a-electrode is a first electrode _{_(e} A1 _~e _aN), the operator's fingers 100 are close to the a-electrode _{_(e} A1 _~e _aN) Therefore, the rotation information in the circumferential direction of the operation knob portion 10 can be detected.

操作ノブ部１０は、上記説明したように、第２電極であるＢ部電極（ｅＢ）、Ｃ部電極（ｅＣ）、Ｄ部電極（ｅＤ）のいずれの電極にタッチする場合でも、操作者の手指１００が第１電極であるＡ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）に近接または接触するような形状に形成されている。本実施の形態では、このような形状の一例として、図１、２に示すような、アーチの頂点を中心として水平に回転させたドーム形状としている。 As described above, the operation knob unit 10 can be operated by the operator regardless of whether the second electrode, ie, the B part electrode (eB), the C part electrode (eC), or the D part electrode (eD) is touched. The finger 100 is formed in a shape such that it is close to or in contact with the A electrode (e _{A1 to} e _AN ) that is the first electrode. In the present embodiment, as an example of such a shape, a dome shape that is rotated horizontally around the vertex of the arch as shown in FIGS.

なお、操作ノブ部１０の形状は種々の形状が可能であり、第２電極であるＢ部電極（ｅＢ）、Ｃ部電極（ｅＣ）、Ｄ部電極（ｅＤ）のいずれかの電極にタッチする場合に、操作者の手指１００が第１電極であるＡ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）に近接または接触するような形状であれば、本発明に適用可能である。例えば、円錐状、稜線が円弧又はその組合せの錐体状の立体形状等である。 The operation knob portion 10 can have various shapes, and touch any one of the B electrode (eB), the C electrode (eC), and the D electrode (eD) as the second electrode. In this case, any shape can be applied to the present invention as long as the operator's finger 100 is in a shape that is close to or in contact with the A electrode (e _{A1 to} e _AN ) that is the first electrode. For example, a conical shape, a cone-shaped three-dimensional shape in which the ridgeline is a circular arc or a combination thereof, and the like.

（制御部２０）
図４は、本発明の実施の形態に係る操作検出装置の概略構成を示す構成ブロック図である。制御部２０は、例えば、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。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。また、制御部２０は、信号の入出力処理のためのインターフェース部等を有する。 (Control unit 20)
FIG. 4 is a configuration block diagram showing a schematic configuration of the operation detection apparatus according to the embodiment of the present invention. The control unit 20 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) that performs operations and processing on acquired data according to a program, a RAM (Random Access Memory) that is a semiconductor memory, a ROM (Read Only Memory), and the like. It is a computer. For example, the RAM is used as a storage area for temporarily storing calculation results and the like. The control unit 20 includes an interface unit for signal input / output processing.

図４に示すように、Ａ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）、Ｂ部電極（ｅＢ）、Ｃ部電極（ｅＣ）、Ｄ部電極（ｅＤ）は、それぞれ制御部２０に接続されている。Ａ部電極の各電極ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮから検出信号Ｓ_ｅ１〜Ｓ_ｅＮが制御部２０にＮチャンネルで入力される。また、Ｂ部電極（ｅＢ）、Ｃ部電極（ｅＣ）、Ｄ部電極（ｅＤ）のそれぞれの検出信号Ｓ_Ｂ、Ｓ_Ｃ、Ｓ_Ｄが制御部２０に入力される。 As shown in FIG. 4, the A part electrode (e _{A1 to} e _AN ), the B part electrode (eB), the C part electrode (eC), and the D part electrode (eD) are each connected to the control unit 20. Detection signals S _{e1 to} S _eN are input to the control unit 20 through N channels from the electrodes e _{A1 to} e _AN of the A part electrode. Further, B-electrode (eB), C unit electrode (eC), the respective detection signals _S B of the D portion electrode _(eD), S _C, is _{S D} inputted to the control unit 20.

また、制御部２０には、制御対象である制御機器が接続されている。本実施の形態では、制御機器として空調機器５０を考える。なお、制御部２０には、種々の制御機器を接続することが可能であり、また、車両ＬＡＮ等を介して接続することが可能である。 The control unit 20 is connected to a control device that is a control target. In the present embodiment, an air conditioner 50 is considered as a control device. Note that various control devices can be connected to the control unit 20 and can be connected via a vehicle LAN or the like.

（静電容量検出動作）
操作者が各電極、Ａ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）、Ｂ部電極（ｅＢ）、Ｃ部電極（ｅＣ）、Ｄ部電極（ｅＤ）にタッチすると、操作者と手指との間にコンデンサが形成される。すなわち、それぞれの電極は、例えば、操作者がタッチしていない状態では、タッチセンサ出力（静電容量値）は、ほぼゼロ（ただし、寄生容量はある）であり、操作者の手指がタッチした状態では、静電容量値が増加する。制御部２０は、各電極へ、所定の周期で電圧を印加するチャージ動作を行なうと共に、所定の周期で各電極の電圧をサンプリングする。これらの動作により、各電極の静電容量値を随時算出する。各電極へのタッチの有無は、制御部２０により、各電極の出力値（静電容量値）が所定の閾値を超えたかどうかを判定することにより判断することができる。なお、各電極の出力値（静電容量値）は、静電容量値、静電容量に対応した電圧値、あるいは、これらアナログ値をカウンタにより積算して量子化したデジタル値として出力される。 (Capacitance detection operation)
When the operator touches each electrode, the A part electrode (e _{A1 to} e _AN ), the B part electrode (eB), the C part electrode (eC), and the D part electrode (eD), a capacitor is placed between the operator and the finger. Is formed. That is, for example, when the operator does not touch the electrodes, the touch sensor output (capacitance value) is almost zero (but there is parasitic capacitance), and the fingers of the operator touched. In the state, the capacitance value increases. The control unit 20 performs a charging operation of applying a voltage to each electrode at a predetermined cycle, and samples the voltage of each electrode at a predetermined cycle. Through these operations, the capacitance value of each electrode is calculated as needed. The presence or absence of a touch on each electrode can be determined by determining whether or not the output value (capacitance value) of each electrode exceeds a predetermined threshold by the control unit 20. The output value (capacitance value) of each electrode is output as a capacitance value, a voltage value corresponding to the capacitance, or a digital value obtained by integrating and quantizing these analog values with a counter.

制御部２０には、図４に示すように、Ａ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）から静電容量値に基づく検出信号Ｓ_ｅ１〜Ｓ_ｅＮが入力される。制御部２０は、例えば、検出信号Ｓ_ｅ１〜Ｓ_ｅＮの中で、タッチ有りと判断された電極の中で、最も検出値の高い電極の回転方向、回転角の変化を判断することにより、Ａ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）へのタッチ位置変化を検出することができる。また、２本指のタッチに対応した検出を行ない、それらの２つの検出信号の回転角の変化を判断することにより、操作ノブ部１０の周方向に沿うピンチ操作（ピンチイン、ピンチアウト）の検出も可能である。すなわち、制御部２０は、Ａ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）の静電容量の変化により操作ノブ部１０の回転方向に関する情報を取得して周方向の回転情報の検出を行なうことが可能となる。 As shown in FIG. 4, detection signals S _{e1 to} S _eN based on the capacitance values are input to the control unit 20 from the A part electrodes (e _{A1 to} e _AN ). The control unit 20 determines, for example, the change in the rotation direction and the rotation angle of the electrode having the highest detection value among the electrodes determined to be touched in the detection signals S _{e1 to} S _eN. It is possible to detect a change in the touch position on the partial electrodes (e _A1 to e _AN ). Also, detection corresponding to the touch of two fingers is performed, and a change in the rotation angle of these two detection signals is determined, thereby detecting a pinch operation (pinch-in, pinch-out) along the circumferential direction of the operation knob unit 10. Is also possible. In other words, the control unit 20 can acquire information related to the rotation direction of the operation knob unit 10 based on a change in the capacitance of the A-part electrodes (e _{A1 to} e _AN ) and detect rotation information in the circumferential direction. Become.

また、制御部２０には、図４に示すように、Ｂ部電極（ｅＢ）、Ｃ部電極（ｅＣ）、Ｄ部電極（ｅＤ）から静電容量値に基づく検出信号Ｓ_Ｂ、Ｓ_Ｃ、Ｓ_Ｄが入力される。制御部２０は、例えば、検出信号Ｓ_Ｂ、Ｓ_Ｃ、Ｓ_Ｄの中で、タッチ有りと判断された電極の中で、最も検出値の高い電極がタッチされたものと判断することができる。すなわち、制御部２０は、Ｂ部電極（ｅＢ）、Ｃ部電極（ｅＣ）、Ｄ部電極（ｅＤ）のそれぞれの電極の静電容量の変化によりどの電極が操作されたかの検出を行ない、これにより、操作ノブ部の奥行情報の検出を行なうことが可能となる。 Further, as shown in FIG. 4, the control unit 20 receives detection signals S _B , S _C , based on capacitance values from the B part electrode (eB), the C part electrode (eC), and the D part electrode (eD). _SD is input. For example, the control unit 20 can determine that the electrode having the highest detection value is touched among the electrodes determined to be touched in the detection signals S _B , S _C , and _SD . That is, the control unit 20 detects which electrode is operated by the change in capacitance of each of the B part electrode (eB), the C part electrode (eC), and the D part electrode (eD). Thus, it becomes possible to detect the depth information of the operation knob portion.

上記説明したタッチ検出は、前述したように、各電極へ手指が近接する場合の検出を含むものである。このため、制御部２０は、タッチ検出感度を上げて検出動作を行なう。図３（ａ）、（ｂ）に示したように、手指１００と電極との間に隙間がある場合でも、タッチ検出が可能となるように設定されている。 As described above, the touch detection described above includes detection when a finger approaches each electrode. For this reason, the control unit 20 performs the detection operation with increased touch detection sensitivity. As shown in FIGS. 3A and 3B, the touch detection is set even when there is a gap between the finger 100 and the electrode.

（操作検出装置の動作）
図５は、本発明の実施の形態に係る操作検出装置の動作を示すフローチャートである。また、図６（ａ）は、本発明の実施の形態に係る操作検出装置を車両に搭載される空調機器の操作検出装置として適用した場合の空調機器表示画面、図６（ｂ）は、操作ノブ部を操作している場合の斜視図である。 (Operation of the operation detection device)
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the operation detection apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 6A shows an air conditioner display screen when the operation detection apparatus according to the embodiment of the present invention is applied as an operation detection apparatus for an air conditioner mounted on a vehicle, and FIG. It is a perspective view at the time of operating the knob part.

図６（ａ）は、制御対象である空調機器５０の表示画面５１であり、操作検出装置１の図６（ｂ）で示す動作により、操作ノブ部１０の回転操作及び奥行方向への操作を行ない、表示画面５１上のマーク、記号等を選択し、レベル、数値等を変化させる動作を行なう。以下に、図５、６に基づいて操作検出装置の動作を説明する。 FIG. 6A is a display screen 51 of the air conditioner 50 that is a control target. By the operation shown in FIG. 6B of the operation detection device 1, the operation knob unit 10 is rotated and operated in the depth direction. Then, a mark, a symbol, or the like on the display screen 51 is selected, and an operation for changing the level, numerical value, or the like is performed. Below, operation | movement of an operation detection apparatus is demonstrated based on FIG.

操作検出装置１の動作がスタートすると、制御部２０は、Ｂ部電極（ｅＢ）にタッチしたかどうかを判断する（Ｓｔｅｐ１）。Ｂ部電極（ｅＢ）にタッチしたと判断する場合はＳｔｅｐ２へ進み（Ｓｔｅｐ１：Ｙｅｓ）、タッチしていないと判断する場合はＳｔｅｐ４へ進む（Ｓｔｅｐ１：Ｎｏ）。 When the operation of the operation detection device 1 starts, the control unit 20 determines whether or not the B-part electrode (eB) has been touched (Step 1). If it is determined that the B-part electrode (eB) has been touched, the process proceeds to Step 2 (Step 1: Yes), and if it is determined that it has not been touched, the process proceeds to Step 4 (Step 1: No).

制御部２０は、Ａ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）のタッチ位置変化を検出する（Ｓｔｅｐ２）。 The control unit 20 detects a change in the touch position of the A part electrode (e _{A1 to} e _AN ) (Step 2).

制御部２０は、制御信号Ｓにより、Ｓｔｅｐ１で判断したＢ部電極（ｅＢ）に対応する風量マーク５２を選択する。また、制御部２０は、Ｓｔｅｐ２で判断したＡ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）のタッチ位置変化に対応して、風量マーク５２の風量バー５２ａの本数表示を変化させる。これにより、風量の調整を行なう（Ｓｔｅｐ３）。 Based on the control signal S, the control unit 20 selects the air volume mark 52 corresponding to the B-part electrode (eB) determined in Step 1. Further, the control unit 20 changes the display of the number of the air volume bars 52a of the air volume mark 52 in response to the touch position change of the A part electrode (e _{A1 to} e _AN ) determined in Step 2. Thereby, the air volume is adjusted (Step 3).

上記示した風量の調整の後、Ｓｔｅｐ１へ戻って、割込み信号が入力されるまで、操作検出装置の動作を繰り返し実行する。 After the adjustment of the air volume shown above, the process returns to Step 1 and the operation of the operation detection device is repeatedly executed until an interrupt signal is input.

制御部２０は、Ｃ部電極（ｅＣ）にタッチしたかどうかを判断する（Ｓｔｅｐ４）。Ｃ部電極（ｅＣ）にタッチしたと判断する場合はＳｔｅｐ５へ進み（Ｓｔｅｐ４：Ｙｅｓ）、タッチしていないと判断する場合はＳｔｅｐ７へ進む（Ｓｔｅｐ４：Ｎｏ）。 The control unit 20 determines whether or not the C unit electrode (eC) has been touched (Step 4). If it is determined that the C-part electrode (eC) has been touched, the process proceeds to Step 5 (Step 4: Yes), and if it is determined that it has not been touched, the process proceeds to Step 7 (Step 4: No).

制御部２０は、Ａ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）のタッチ位置変化を検出する（Ｓｔｅｐ５）。 The control unit 20 detects a change in the touch position of the A unit electrode (e _{A1 to} e _AN ) (Step 5).

制御部２０は、制御信号Ｓにより、Ｓｔｅｐ４で判断したＣ部電極（ｅＣ）に対応する温度表示５４を選択する。また、制御部２０は、Ｓｔｅｐ５で判断したＡ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）のタッチ位置変化に対応して、温度表示５４の数字５４ａを変化させる。これにより、温度の調整を行なう（Ｓｔｅｐ６）。 Based on the control signal S, the control unit 20 selects the temperature display 54 corresponding to the C unit electrode (eC) determined in Step 4. In addition, the control unit 20 changes the number 54a of the temperature display 54 in response to the change in the touch position of the A unit electrode (e _{A1 to} e _AN ) determined in Step 5. Thereby, the temperature is adjusted (Step 6).

上記示した温度の調整の後、Ｓｔｅｐ１へ戻って、割込み信号が入力されるまで、操作検出装置の動作を繰り返し実行する。 After the temperature adjustment described above, the process returns to Step 1 and the operation detection device is repeatedly executed until an interrupt signal is input.

制御部２０は、Ｄ部電極（ｅＤ）にタッチしたかどうかを判断する（Ｓｔｅｐ７）。Ｄ部電極（ｅＤ）にタッチしたと判断する場合はＳｔｅｐ８へ進み（Ｓｔｅｐ７：Ｙｅｓ）、タッチしていないと判断する場合はＳｔｅｐ１へ戻る（Ｓｔｅｐ７：Ｎｏ）。 The control unit 20 determines whether or not the D unit electrode (eD) has been touched (Step 7). When it is determined that the D-part electrode (eD) has been touched, the process proceeds to Step 8 (Step 7: Yes), and when it is determined that it has not been touched, the process returns to Step 1 (Step 7: No).

制御部２０は、Ａ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）のタッチ位置変化を検出する（Ｓｔｅｐ８）。 The control unit 20 detects a change in the touch position of the A unit electrode (e _{A1 to} e _AN ) (Step 8).

制御部２０は、制御信号Ｓにより、Ｓｔｅｐ７で判断したＤ部電極（ｅＤ）に対応する風向きマーク５６を選択する。また、制御部２０は、Ｓｔｅｐ８で判断したＡ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）のタッチ位置変化に対応して、特定の風向きマーク５６ａ〜５６ｄをハイライト表示させる。これにより、風向きの調整を行なう（Ｓｔｅｐ９）。 Based on the control signal S, the control unit 20 selects the wind direction mark 56 corresponding to the D unit electrode (eD) determined in Step 7. Further, the control unit 20 highlights the specific wind direction marks 56a to 56d in response to the touch position change of the A unit electrode (e _{A1 to} e _AN ) determined in Step 8. Thereby, the wind direction is adjusted (Step 9).

上記示した風向きの調整の後、Ｓｔｅｐ１へ戻って、割込み信号が入力されるまで、操作検出装置の動作を繰り返し実行する。 After adjusting the wind direction as described above, the process returns to Step 1 and the operation of the operation detection device is repeatedly executed until an interrupt signal is input.

以上、一連の動作フローにより、操作検出装置の動作が実行される。 As described above, the operation of the operation detection device is executed by a series of operation flows.

（本発明の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る操作検出装置は、第１電極であるＡ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）により、操作ノブ部１０の周方向の回転情報の検出が可能である。また、第２電極であるＢ部電極（ｅＢ）、Ｃ部電極（ｅＣ）、Ｄ部電極（ｅＤ）により、操作ノブ部１０の奥行情報の検出が可能である。このように、回転情報及び奥行情報が検出でき、１つのノブ操作により多次元コンテンツを操作することができる。したがって、多次元コンテンツを操作する上で、本実施の形態に係る操作検出装置は、電極数を大幅に減らすことができ、ジェスチャ操作が可能な静電ノブを簡便に安価に構成することが可能になる。 (Effect of the embodiment of the present invention)
The operation detection apparatus according to the present embodiment can detect rotation information in the circumferential direction of the operation knob unit 10 by using the A-part electrodes (e _{A1 to} e _AN ) that are the first electrodes. Further, the depth information of the operation knob portion 10 can be detected by the B electrode (eB), the C electrode (eC), and the D electrode (eD) which are the second electrodes. In this way, rotation information and depth information can be detected, and multidimensional content can be operated by a single knob operation. Therefore, when operating multi-dimensional content, the operation detection device according to the present embodiment can greatly reduce the number of electrodes, and can easily and inexpensively configure an electrostatic knob capable of performing a gesture operation. become.

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、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。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is only an example and does not limit the invention which concerns on a claim. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the scope of the present invention.

本実施の形態では、操作ノブ部１０の奥行情報の検出を、第２電極であるＢ部電極（ｅＢ）、Ｃ部電極（ｅＣ）、Ｄ部電極（ｅＤ）の３本の電極で行なったが、検出可能な範囲で、電極数を増減することが可能である。 In the present embodiment, the depth information of the operation knob 10 is detected by the three electrodes of the second electrode, ie, the B electrode (eB), the C electrode (eC), and the D electrode (eD). However, it is possible to increase or decrease the number of electrodes within a detectable range.

本実施の形態では、操作ノブ部１０は、ベース３０に対して回転しないものとして説明したが、ベース３０に対して回転する場合でも対応可能である。第１電極であるＡ部電極（ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ）へのタッチ数、また、なぞり操作等を検出することにより、操作ノブ部１０の周方向の回転情報の検出が可能である。 In the present embodiment, the operation knob unit 10 has been described as not rotating with respect to the base 30, but the present invention can be applied even when rotating with respect to the base 30. The rotation information in the circumferential direction of the operation knob unit 10 can be detected by detecting the number of touches to the A electrode (e _A1 to e _AN ) that is the first electrode, the tracing operation, and the like.

また、これら実施の形態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。 In addition, not all the combinations of features described in these embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention. Furthermore, these embodiments are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１…操作検出装置
１０…操作ノブ部
１２…ノブ本体
２０…制御部
３０…ベース
５０…空調機器
５１…表示画面
５２…風量マーク
５２ａ…風量バー
５４…温度表示
５４ａ…数字
５６、５６ａ〜５６ｄ…風向きマーク
１００…手指
１０１…親指
１０２…人差し指
ｅＡ、ｅ_Ａ１〜ｅ_ＡＮ…Ａ部電極
ｅＢ…Ｂ部電極
ｅＣ…Ｃ部電極
ｅＤ…Ｄ部電極
Ｓ_ｅ１〜Ｓ_ｅＮ…検出信号
Ｓ_Ｂ、Ｓ_Ｃ、Ｓ_Ｄ…検出信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Operation detection apparatus 10 ... Operation knob part 12 ... Knob main body 20 ... Control part 30 ... Base 50 ... Air-conditioning equipment 51 ... Display screen 52 ... Air volume mark 52a ... Air volume bar 54 ... Temperature display 54a ... Number 56, 56a-56d ... wind direction mark 100 ... finger 101 ... thumb 102 ... forefinger _eA, _e A1 _~e _AN ... A unit electrode eB ... B unit electrode eC ... C unit electrode eD ... D unit electrode _S e1 to S _{eN ...} detection signal _S B, _{S C} , S _D ... Detection signal

Claims

Three-dimensional operation knob part,
A first electrode disposed on the foremost side of the operation knob portion, and a plurality of first electrodes disposed along a circumferential direction of the operation knob portion;
An electrode disposed along the circumferential direction of the operation knob portion, a second electrode sequentially disposed from the first electrode to the back side;
Information on the rotation direction of the operation knob portion is acquired from a change in capacitance of the first electrode, and detection of which electrode has been operated by a change in capacitance of each electrode of the second electrode is performed. A control unit;
An operation detection device comprising:

The three-dimensional shape of the operation knob portion is a shape that approaches or contacts either of the first electrode and the second electrode when the second electrode is operated with a finger. Item 4. The operation detection device according to Item 1.

The operation detection device according to claim 2, wherein the three-dimensional shape is a dome shape with the back side as a base.