JP2019185427A - タッチパネル用スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】意匠制約やコストアップすることなく、専用電極を用いることなく、静電容量式のタッチパネル上もしくはその近傍で使える、小ピッチな機械的に操作できるようにする。
【解決手段】スイッチ装置１４には、ユーザによる回転部１８や押圧部２７に対する機械的な操作に応じて寄生容量発生電極１９と各検出電極２３，２４，３１との間を電気的に接続／切断する電極間スイッチ２１，２２、２９が設けられ、各検出電極２３，２４，３１をタッチパネル１２上に固定するようにした。これにより、ユーザによる回転部１８に対する回転操作や押圧部２７に対する押圧操作などの小ピッチな機械的に操作を検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、タッチパネル用スイッチ装置に関する。

タッチパネルは凹凸がなく、操作者は手探りでスイッチに対応した表示部の位置を確認することができない。そのため、画面を目視しないブラインド操作には不向きである。特に、車両などの運転中において、タッチパネルを目視することは、安全上の問題があり、機械式スイッチの要望が高い。

国際公開２０１６／１７０９０８号公報

しかし、昨今の大画面表示器の普及に伴い、機械式スイッチを配置する車内スペースが不足しつつある。さらに、画面表示と連携したスイッチとして設ける場合、画面上もしくは画面のすぐ近くにスイッチを配置したいニーズがある。

例えば、インストルメントパネルの中央部に配置されたセンターインフォメーションディスプレイ上にエアコン温度設定、ラジオチューニング、オーディオ音量設定などのメニューを表示し、機械式ダイアルスイッチで所望のメニューの選択を行う場合がある。ダイアルスイッチを設定表示の近くに配置することで、操作者には直感的で分かりやすいユーザインターフェイスを提供できる。

ブラインド操作を支援する従来技術として、タッチパネル操作に応じた振動フィードバックによる触覚呈示が提案されているが、機械式スイッチの操作と比較して、手探りで画面上に表示されたスイッチを操作するには問題も多い。また、画面上に機械式ダイアルスイッチなどを配置して有線でスイッチと制御基板とを接続する場合、見栄え、意匠制約、製品コストアップなどの問題がある。

また、静電容量式タッチパネルのタッチ操作に伴う静電容量値の変化を用いた機械式スイッチも提案されているが、タッチに伴う測定値の変化量が微小である。そのため、通常、タッチ検出は、静電容量値もしくはそれと相関がある電流値などの検出に用いる項目の測定値と、その基準値の差分を用いて、タッチを検出しているが（特許文献１参照）、タッチ位置以外の位置の検出値が大きくなるゴーストの問題がある。

このような課題を解決するには、タッチパネルに機械式スイッチ専用に設けた電極を必要とするが、機械式スイッチの位置に合わせた専用のタッチパネルを用意するためコストが高くなり、高分解能が得られないなどの問題がある。また、電極がタッチパネル上を動く構成では、電極とタッチパネルとの間の異物が入り込む問題もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、意匠制約やコストアップすることなく、専用電極を用いることなく、静電容量式のタッチパネル上もしくはその近傍で使える、小ピッチな機械的に操作できるタッチパネル用スイッチ装置を提供することにある。

請求項１の発明によれば、ユーザが操作部（１８）を機械的に操作すると、電極間スイッチ（２１，２２、２９）は、寄生容量発生電極（１９）と各検出電極（２３，２４，３１）との間を電気的に接続／切断するので、それに伴って各検出電極（２３，２４，３１）の静電容量が変化し、タッチセンサＩＣ（１３）は各検出電極に相当する位置のＯＮ／ＯＦＦを検出する（以下、「検出電極がＯＮする」、「検出電極がＯＦＦする」と表記する）。ここで、各検出電極（２３，２４，３１）はタッチパネル（１２）上に位置決めされているので、ユーザによる回転部（１８）に対する回転操作や押圧部（２７）に対する押圧操作によって電極間スイッチがＯＮまたはＯＦＦできるようにすれば、静電容量の変化を検出することで、これらの機械的な操作を検出することができる。

第１実施形態におけるスイッチ装置の断面図 検出電極のＯＮ状態を示すスイッチ装置の断面図 車室内の前方部を示す図 システムを概略的に示すブロック図 スイッチ装置の斜視図 固定部の平面図 固定部の底面図 回転部の底面図 電極間スイッチ及び検出電極のＯＮ／ＯＦＦの遷移を示す図 ＲＡＷ値とＤＩＦＦ値の時間変動を示す図 ＲＡＷ値とベースライン値の時間変動を示す図 ディスプレイＥＣＵの動作を示すフローチャート 第２実施形態における固定部の平面図 固定部の底面図 Ａ相〜Ｃ相検出電極のＯＮ／ＯＦＦの遷移を示す図 第３実施形態における要部の構成を示す模式図 第４実施形態におけるＡ相〜Ｄ相検出電極のＯＮ／ＯＦＦの遷移を示す図 第５実施形態におけるスイッチ装置を模式的に示す断面図 ユーザの手指が回転部を把持した状態のスイッチ装置を模式的に示す断面図 第６実施形態におけるスイッチ装置を模式的に示す断面図 センターインフォメンションディスプレイ上に配置されたスイッチ装置を示す正面図 その他の実施形態におけるセンターインフォメンションディスプレイ上に配置されたスイッチ装置を示す正面図（その１） センターインフォメンションディスプレイ上に配置されたスイッチ装置を示す正面図（その２） スライドスイッチを示す平面図 検出電極の配置を示す図 揺動スイッチを示す平面図

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１から図１２を参照しながら説明する。
図３に示すように、車室内において運転席１及び助手席２の前方となる部位にはインストルメントパネル３が設けられている。インストルメントパネル３の中央部には、センターインフォメンションディスプレイ（以下、ＣＩＤと称する）４が設けられている。

図４に示すように、映像信号発生器５は、ホストコンピュータとして機能するディスプレイＥＣＵ６からの指令に応じて所定の映像信号をＣＩＤ４に出力する。ＣＩＤ４は、映像信号発生器５からの映像信号を受信することにより所定の映像を表示する。具体的には、ＣＩＤ４は、車両の現在地及び進行方向を周辺の道路地図と重ねて表示するナビゲーション画面を表示したり、オーディオ操作画面を表示したり、ユーザが各種の指示入力や設定を行なうためのメニュー選択画面や各種のメッセージ等を表示したりする。

ディスプレイＥＣＵ６は、ナビゲーションＥＣＵ７、オーディオＥＣＵ８、エアコンＥＣＵ９等の各種ＥＣＵと車内ネットワーク１０を介して互いに接続されており、それらのＥＣＵ７〜９との間で情報を送受信する。

ＣＩＤ４は、例えばフルカラー液晶からなるディスプレイ１１上に静電容量式タッチパネル（以下、タッチパネルと称する）１２を搭載して構成されている。タッチパネル１２には静電容量式タッチセンサＩＣ（以下、タッチセンサＩＣと称する）１３が接続されている。タッチセンサＩＣ１３は、タッチパネル１２に対するタッチ位置を相互容量方式により検出し、その位置情報をディスプレイＥＣＵ６に出力する。タッチセンサＩＣ１３は、タッチ位置が１カ所の場合は当該タッチ位置を示す位置情報を出力し、タッチ位置が複数個所の場合は当該複数個所のタッチ位置を示す位置情報を出力する。

ディスプレイＥＣＵ６は、タッチセンサＩＣ１３からの位置情報に基づいてユーザが要求した処理を特定し、処理対象となるＥＣＵ７〜９に処理を指令する。各ＥＣＵ７〜９は、ディスプレイＥＣＵ６からの指令に応じてナビゲーション処理、オーディオ処理、エアコン処理を実行する。

ＣＩＤ４の表面にはスイッチ装置１４が設けられている（図３参照）。このスイッチ装置１４は、タッチパネル１２に表示されるモードを切り替えたりメニューなどを選択したりするものである。

スイッチ装置１４は、ダイアルスイッチ１５とボタンスイッチ１６とから構成されており、ダイアルスイッチ１５及びボタンスイッチ１６に対する機械的な操作を示す信号をタッチパネル１２に出力する。

図５に示すように、ダイアルスイッチ１５とボタンスイッチ１６とは一体に構成されており、まず、ダイアルスイッチ１５について説明する。
ダイアルスイッチ１５は、樹脂からなる固定部１７に樹脂からなる回転部１８（操作部に相当）を回転可能に装着して構成されている。

図１に示すように、固定部１７の上端周縁部にはフランジ形状の係止部１７ａが形成されており、その係止部１７ａに回転部１８の下端周縁部に形成された爪部１８ａが係止されている。これにより、回転部１８が固定部１７に対して相対的に回転操作可能となっている。爪部１８ａは回転部１８の下端周縁部の全体にわたって形成してもよいし、間欠的に複数個形成しても良い。

固定部１７には例えば円盤状の寄生容量発生電極１９が埋設されている。この寄生容量発生電極１９は例えば銅箔や銅板の導電材料から形成されており、樹脂により外部から絶縁されることで寄生容量が発生している。

図６に示すように、固定部１７の上端面には２個の回路接点２１ａ，２２ａが設けられており、各回路接点２１ａ，２２ａと寄生容量発生電極１９とが電気的に接続されている。この回路接点２１ａ，２２ａは、基端部が固定部１７に固定されており、先端部が図示下方に揺動変形可能となっている。固定部１７の上端面において回路接点２１ａ，２２ａに対向して回路接点２１ｂ，２２ｂが設けられている。

図７に示すように、固定部１７の底面のタッチパネル１２と接触する部位にはＡ相検出電極２３とＢ相検出電極２４とが設けられており、それらのＡ相・Ｂ相検出電極２３，２４が回路接点２１ｂ，２２ｂとそれぞれ電気的に接続されている。

図６に示すように、回路接点２１ａと、Ａ相検出電極２３と接続された回路接点２１ｂとによりＡ相電極間スイッチ２１が構成されている。また、回路接点２２ａと、Ｂ相検出電極２４と接続された回路接点２２ｂとによりＢ相電極間スイッチ２２が構成されている。図１に示すように、回路接点２１ａ，２２ａと回路接点２１ｂ，２２ｂとが切断した状態ではＡ相・Ｂ相検出電極２３，２４がＯＦＦしている。

図８に示すように、回転部１８の裏面には山部２５が一定ピッチで同心円上に形成されており、それらの山部２５の回転軌跡上に回路接点２１ａ，２２ａが位置している。図２に示すように、回転部１８の回転に伴って山部２５が移動すると、山部２５により回路接点２１ａ，２２ａが押圧される。これにより、回路接点２１ａ，２２ａと回路接点２１ｂ，２２ｂとが電気的に接続することでＡ相・Ｂ相検出電極２３，２４がそれぞれＯＮする。

尚、図５に示すように、回転部１８の外周にはユーザが回転部１８を把持し易いように窪み部１８ｂが形成されている。また、回転部１８には図示しない節度機構により１ピッチ（１ノッチ）毎に節度が付与されており、ユーザは回転部１８を１ピッチだけ回転操作したことを認識可能となっている。
以上のようにしてダイアルスイッチ１５が構成されている。

次にボタンスイッチ１６について説明する。図１に示すように、回転部１８の中央部には貫通孔２６が形成されており、その貫通孔２６に押圧部２７（操作部に相当）が装着されている。具体的には、貫通孔２６の図示下側開口部の周縁部には段部２６ａが形成されており、その段部に押圧部２７の図示下端部に形成されたフランジ部２７ａが係止されることで回転部１８に対して押圧部２７の抜け止めが図られている。

押圧部２７の底面には軸部２７ｂが一体形成されており、その軸部２７ｂが固定部１７の上面に形成された穴部１７ｂに挿入されている。軸部２７ｂにはコイルバネ２８が巻装されており、押圧部２７をコイルバネ２８の付勢力に抗して図示下方へ相対的に押圧操作可能となっている。尚、図示しない回転規制機構により軸部２７ｂは回転規制された形態で穴部１７ｂに挿入されており、固定部１７に対して押圧部２７の回転が規制されている。

軸部２７ｂの下部には回路接点２９ａが設けられており、軸部２７ｂが降下すると回路接点２９ａが回路接点２９ｂに電気的に接続する。この回路接点２９ａは固定部１７に設けられた寄生容量発生電極１９と電気的に接続されている。

固定部１７の底面の中央には押圧検出電極３１が設けられている（図７参照）。固定部１７の穴部１７ｂの底面には回路接点２９ｂが設けられており、その回路接点２９ｂと押圧検出電極３１とが電気的に接続されている。回路接点２９ａと回路接点２９ｂとにより押圧電極間スイッチ２９が構成されている。

図２に示すように、押圧部２７が押圧操作された状態では、回路接点２９ａと回路接点２９ｂとが電気的に接続することで押圧電極間スイッチ２９、ひいては押圧検出電極３１がＯＮする。
以上のようにしてボタンスイッチ１６が構成されている。

上記構成のスイッチ装置１４は、各検出電極２３，２４，３１がタッチパネル１２上に位置決め状態となるように、固定部１７の底面が例えば接着剤により密着状態でタッチパネル１２上に固定されている。

以上のような構成により、各検出電極間スイッチ２１，２２，２９がＯＦＦしている状態では、各検出電極２３，２４，３１のみがタッチパネル１２に接触している状態となる。一方、各電極間スイッチ２１，２２，２９がＯＮしている状態では、各検出電極２３，２４，３１を介して寄生容量発生電極１９がタッチパネル１２に接触している状態となる。

各検出電極２３，２４，３１のみがタッチパネル１２に接触している状態では、各検出電極２３，２４，３１の寄生容量によりタッチセンサＩＣ１３が検出する静電容量が僅かに上昇するものの、その大きさは無視できる程度である。

一方、各検出電極２３，２４，３１を介して寄生容量発生電極１９がタッチパネル１２に接触している状態では、寄生容量発生電極１９の寄生容量によりタッチセンサＩＣ１３が検出する静電容量は大きく上昇する。従って、タッチセンサＩＣ１３は、検出電極の静電容量が上昇することに基づいて各検出電極２３，２４，３１のＯＮ状態を検出可能となる。

タッチセンサＩＣ１３は、検出電極２３，２４，３１の内の複数が同時にＯＮした場合であっても、相互容量方式によりＯＮしている複数の検出電極２３，２４，３１の位置を検出可能である。同様に、いずれかの検出電極２３，２４，３１がＯＮしている場合にタッチパネル１２に対してタッチ操作が行われた場合であっても、ＯＮしている検出電極２３，２４，３１の位置、及びタッチ操作された位置の両方を検出可能である。

図９に示すように、Ａ相電極間スイッチ２１及びＢ相電極間スイッチ２２は、ダイアルスイッチ１５の１ピッチに対応した回転角を３６０°とすると、ＯＮする位相差が９０°となる関係で配置されている。つまり、回転部１８の回転方向に応じて一方の検出電極がＯＮしてから９０°遅れて他方の検出電極がＯＮする関係にある。この関係は、回転部１８の回転方向にかかわらず同じである。

図４に示すディスプレイＥＣＵ６は、タッチセンサＩＣ１３から入力した検出位置に基づいて、ダイアルスイッチ１５の回転検出処理やボタンスイッチ１６の押圧検出処理を行う。つまり、タッチパネル１２上におけるＡ相・Ｂ相検出電極２３，２４の位置は予め記憶されていることから、その記憶位置とタッチセンサＩＣ１３から入力した位置情報とを比較することでＯＮした検出電極２３，２４，３１を判定することができる。

以下、Ａ相検出電極２３とＢ相検出電極２４との位相差を用いて回転部１８の回転方向を検出する方法について説明する。
ユーザが回転部１８を手で掴んで回転操作すると、図９に示すように、Ａ相電極間スイッチ２１及びＢ相電極間スイッチ２２が位相差を伴ってＯＮ／ＯＦＦする。

１ピッチ（位相３６０度）内におけるＡ相・Ｂ相検出電極２３，２４の状態は、ＯＮ状態の期間は１８０度、ＯＦＦ状態の期間は１８０度である。Ａ相電極間スイッチ２１とＢ相電極間スイッチ２２のＯＮ／ＯＦＦタイミングの位相差は９０度である。

タッチセンサＩＣ１３は、Ａ相検出電極２３がＯＮ状態になると、Ａ相検出電極２３に相当する位置をタッチされた場合と同様に検出する。Ｂ相検出電極２４に相当する位置の検出も同様である。従って、一般的な相対位置検出用エンコーダの動作と同様な原理によりＡ相・Ｂ相検出電極２３，２４のＯＮ／ＯＦＦ状態を確定することで回転部１８の相対的動作を検出することができる。

図９に示すように、Ａ相・Ｂ相検出電極２３，２４のＯＮ／ＯＦＦ状態を確定するには、Ａ相・Ｂ相検出電極２３，２４に対してベースラインを決める必要がある。つまり、タッチパネル１２が検出する検出電極２３，２４の静電容量は固定したものではなく、タッチパネル１２の周囲環境やタッチパネル１２への異物の付着状態などにより変動する。

このため、このベースラインはＡ相・Ｂ相検出電極２３，２４のＯＦＦ状態における静電容量の平均値で確定しており、そのためには、Ａ相・Ｂ相検出電極２３，２４は一度ＯＦＦ状態になる必要がある。一度ＯＦＦ状態になった以降、回転検出を開始することが可能となる。検出電極２３，２４が一度ＯＦＦ状態になったかを判定するには、ＯＦＦ→ＯＮ時における静電容量の上昇したこと、またはＯＮ→ＯＦＦ時における静電容量の下降したことを検出すれば良い。

タッチセンサＩＣ１３が検出するＡ相・Ｂ相検出電極２３，２４の静電容量をＲＡＷ値と呼ぶ。寄生容量発生電極１９によるＲＡＷ値の相対変化量はＲＡＷ値の絶対値と比べて微小なため、ディスプレイＥＣＵ６は、図１０に示すように、検出電極がＯＦＦにおけるＲＡＷ値の平均値などを基準として、その基準値からの差異でＡ相・Ｂ相検出電極２３，２４の電極状態を判定する。

以下、基準値をベースライン値と呼び、基準値からの差異をＤＩＦＦ値と呼ぶ。尚、図１０では、静電容量の変化を実際に検出した静電容量とは異なる波形で示していると共に、ＤＩＦＦ値を実際よりも拡大して示している。

ディスプレイＥＣＵ６は、実際のシステムの起動時は、図１１に示すように、ベースライン値として検出電極２３，２４の測定静電容量であるＲＡＷ値をセットする。例えばＡ相検出電極２３がＯＮしている場合、回転部１８が回転してＡ相電極間スイッチ２１がＯＦＦすると、ベースライン値は速やかに最小ＲＡＷ値に調整される。

ベースライン値は検出電極がＯＦＦにおけるＲＡＷ値の平均値などを表すため、ノイズ影響を考慮の上、静電容量値であるＲＡＷ値の最小値となるように調整する。すなわち、ベースライン値＞ＲＡＷ値の場合、図１１に示すように、速やかにベースライン値＝ＲＡＷ値に調整する。このようにベースライン値＞ＲＡＷ値となる場合としては、システムの起動時にＡ相検出電極２３などがＯＮしており、その後ＯＦＦする場合や、周囲温度が変化してタッチセンサＩＣ１３の特性が変化した場合や、タッチパネル１２上に付着した水滴が蒸発することで検出電極の静電容量が低下する場合などを想定している。

尚、起動直後などにおいて速やかにスイッチ状態を検出できるようにするために、ＤＩＦＦ値がマイナスでも、ＲＡＷ値−ベースライン値が上昇した場合は、ＯＮ判定するロジックとしても良い。

Ａ相・Ｂ相検出電極２３，２４がＯＦＦした後は、Ａ相・Ｂ相検出電極２３，２４がＯＦＦ→ＯＮに遷移したら、ＤＩＦＦ値を用いてＡ相・Ｂ相検出電極２３，２４のＯＮ状態を検出可能となる。尚、Ａ相・Ｂ相検出電極２３，２４のＲＡＷ値の変化の大きさを用いて、Ａ相・Ｂ相検出電極２３，２４のＯＮ／ＯＦＦを検出しても良い。
一方、押圧電極間スイッチ２９については、通常時はＯＦＦしていることから、上述したような調整を行う必要はない。

ディスプレイＥＣＵ６は、図１２に示すように、ＲＡＷ値がベースライン値を上回ったかを判定している（Ｓ１）。このＲＡＷ値は、検出電極２３，２４，３１の位置に対応したＲＡＷ値、ベースライン値は、検出電極２３，２４，３１の位置に対応したベースライン値である。ＲＡＷ値がベースライン値を上回った場合は（Ｓ１：ＹＥＳ）、Ａ相・Ｂ相検出電極２３，２４のＯＦＦからＯＮの遷移やＯＦＦ、ＯＮ状態に応じて回転操作が行われたか（Ｓ２：ＮＯ）、押圧検出電極３１がＯＦＦからＯＮの遷移、つまり押圧操作が行われたかを判定する（Ｓ３：ＮＯ）

ユーザが回転部１８を把持して回転操作すると、上述したように回転方向に応じてＡ相・Ｂ相検出電極が順にＯＮするので、タッチセンサＩＣ１３からＡ相・Ｂ相検出電極２３，２４に対応したＲＡＷ値を示すタッチ信号が出力される。

ディスプレイＥＣＵ６は、タッチセンサＩＣ１３からのタッチ信号に基づいて回転操作が行われたと判定し（Ｓ２：ＹＥＳ）、回転検出処理を実行する。つまり、回転方向及び回転量を判別する回転検出処理を行い（Ｓ４）、現在のモード（ナビゲーションモード、オーディオモード、エアコンモードなど）を変更したり、モードに応じて表示されるボタンを選択したりする（Ｓ５）。

ユーザが選択されたボタンを確定するために押圧部２７を押圧操作すると、上述したように押圧操作に応じて押圧検出電極３１がＯＮするので、タッチセンサＩＣ１３から押圧検出電極３１に対応したＲＡＷ値を示すタッチ信号が出力される。

ディスプレイＥＣＵ６は、タッチセンサＩＣ１３からのタッチ信号に基づいて押圧検出電極３１がＯＮ、つまり押圧操作が行われたと判定し（Ｓ３：ＹＥＳ）、押圧検出処理を実行する。つまり、選択されたボタンを確定し（Ｓ６）、対象ＥＣＵに処理を通知する（Ｓ７）。
各ＥＣＵ７〜９は、ディスプレイＥＣＵ６からの指令に応じてナビゲーション処理を実行したり、オーディオ処理を実行したり、エアコン処理を実行したりする。

このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
スイッチ装置１４には、ユーザによる回転部１８や押圧部２７に対する機械的な操作に応じて寄生容量発生電極１９と各検出電極２３，２４，３１との間を電気的に接続／切断する電極間スイッチ２１，２２、２９が設けられ、各検出電極２３，２４，３１はタッチパネル１２上に固定するようにした。これにより、ユーザによる回転部１８に対する回転操作や押圧部２７に対する押圧操作などの小ピッチな機械的な操作を検出することができる。

検出電極２３，２４は、一の検出電極がＯＮ／ＯＦＦする１ピッチ中に他の検出電極が所定の位相差でＯＮ／ＯＦＦするように設けられているので、ユーザによる回転部１８に対する回転操作を検出することができる。
スイッチ装置１４はタッチパネル１２上に密着して固定されているので、スイッチ装置１４とタッチパネル１２との間への異物の進入を防止することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について図１３〜１５を参照して説明する。この第２実施形態は、Ａ相・Ｂ相に加えてＣ相を設けたことを特徴とする。

第１実施形態では、Ａ相・Ｂ相を用いてスイッチ装置１４に対する回転操作を検出する構成について説明したが、上述したように有効なＤＩＦＦ値を得るにはベースライン値を求める必要がある。有効なベースライン値は、各検出電極２３，２４のＯＦＦ→ＯＮまたはＯＮ→ＯＦＦの遷移が発生した後でないと、求めることができない問題がある。

これを解決するために、図１３及び図１４に示すように、Ａ相・Ｂ相・Ｃ相の３つの検出電極２３，２４，３２及びこれらの検出電極２３，２４，３２をＯＮ／ＯＦＦする電極間スイッチ２１，２２，３３を用いる方法を提供する。この場合、１ピッチ（位相３６０度）内における各検出電極２３，２４，３２の状態は、ＯＮ状態の期間は１２０度、ＯＦＦ状態の期間は２４０度である。

図１５に示すように、回転部１８を１ピッチ操作した時は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相においてＯＦＦ→ＯＮまたはＯＮ→ＯＦＦの遷移は、同時に２個以上の相で発生する。すなわち、１ピッチ操作したら、少なくとも２相分の有効なＤＩＦＦを得ることができ、２相分の検出電極２３，２４，３２の状態を判定できる。これにより、ＯＮする検出電極の組合せから、回転部１８に対する右周りまたは左周りの回転操作を検出することができる。Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のすべてのＯＦＦ→ＯＮまたはＯＮ→ＯＦＦの変化のタイミングにおいてピッチを検出することができる。

例えば、「Ａ相ＯＮ→ＯＦＦかつＢ相ＯＦＦ→ＯＮ」または「Ｂ相ＯＮ→ＯＦＦかつＣ相ＯＦＦ→ＯＮ」または「Ｃ相ＯＮ→ＯＦＦかつＡ相ＯＦＦ→ＯＮ」で右周りのピッチを検出できる。

一方、「Ａ相ＯＦＦ→ＯＮかつＢ相ＯＮ→ＯＦＦ」または「Ｂ相ＯＦＦ→ＯＮかつＣ相ＯＮ→ＯＦＦ」または「Ｃ相ＯＦＦ→ＯＮかつＡ相ＯＮ→ＯＦＦ」で左周りのピッチを検出することができる。

ＯＦＦ→ＯＮ検出は、ＤＩＦＦ値がＯＮ検出閾値を越えた場合またはＲＡＷ値が上昇したことに基づいて判定する。
尚、１２０度ごとの３位相の経過により１ピッチとしたが、特定の相の変化のみ用いて１ピッチとしても良い。

このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
Ａ相、Ｂ相のみの場合、Ａ相およびＢ相の変化で１ピッチを検出しようとすると、最初の１ピッチは、変化した相とは別の相の状態がＯＮかＯＦＦか判定できないため、取りこぼすことになる。取りこぼさないようにするにはＡ相またはＢ相のいずれか１つの相の変化のタイミングで１ピッチを検出する必要がある。すなわち４倍速の検出方式では最初の１ピッチの取りこぼしが発生し、取りこぼしを防ぐためには、１倍速または２倍速の検出方式にする必要がある。

１倍速の検出方式とは、Ａ相またはＢ相のいずれか１つの相における立上りまたは立下りのいずれか１つのタイミングで１ピッチを検出する検出方式である。２倍速の検出方式とは、Ａ相またはＢ相のいずれか１つの相の変化（立上り及び立下り）のタイミングで１ピッチを検出する検出方式である。４倍速の検出方式とは、Ａ相及びＢ相の変化（立上り及び立下り）のタイミングで１ピッチを検出する検出方式である。

検出電極２３，２４，３２がＯＮ／ＯＦＦする１ピッチ中に複数の電極スイッチがＯＮ／ＯＦＦするように構成したので、最初の１ピッチから回転部１８に対する回転操作を検出できる。

（第３実施形態）
第３実施形態について図１６を参照して説明する。この第３実施形態は、電極間スイッチとして、回転部１８の回転方向に応じてＡ相検出電極２３及びＢ相検出電極２４の一方に対してのみＯＮ／ＯＦＦする１回路２接点のスイッチを用いたことを特徴とする。

図１６に模式的に示すように、寄生容量発生電極１９と接続された共通接点３４ｘと、Ａ相検出電極２３と接続されたＡ接点３４ａ、Ｂ相検出電極２４と接続されたＢ接点３４ｂとからなる１回路２接点タイプの電極間スイッチ３４が設けられている。この場合、回転部１８の回転に応じて山部２５が移動すると、その山部２５により共通接点３４ｘが揺動してＡ接点３４ａ及びＢ接点３４ｂのいずれかに電気的に接続／切断することでＡ相・Ｂ相検出電極２３，２４がＯＮ／ＯＦＦする。

具体的には、回転部１８が時計回り方向に回転すると、１ピッチごとにＡ接点３４ａのみがＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦする。一方、回転部１８が反時計回り方向に回転すると、１ピッチごとにＢ接点３４ｂのみがＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦする。

タッチパネル１２は、Ａ相検出電極２３がＯＦＦ→ＯＮしたら回転部１８が時計回り方向に１ピッチ動いたと判定し、それに応じた処理を行う。一方、Ｂ相検出電極２４に相当する位置がＯＦＦ→ＯＮしたら回転部１８が半時計回り方向に１ピッチ動いたと判定し、それに応じた処理を行う。

このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
第１実施形態で説明したようにＡ相・Ｂ相検出電極２３，２４のＯＮ／ＯＦＦの位相差を用いて回転方向を検出する場合、各電極間スイッチのＯＮ／ＯＦＦタイミングでの高い検出精度が必要となるが、回転方向によってＯＮする接点が切り替わる１回路２接点タイプのスイッチを採用することで、ＯＮ／ＯＦＦタイミングを検出するために必要となる精度の低減を図ることができる。

（第４実施形態）
第４実施形態について図１７を参照して説明する。この第４実施形態は、スイッチ装置１４の回転検出の分解能を高めることを特徴とする。

第１実施形態のようにＡ相検出電極２３とＢ相検出電極２４との間に９０度の位相差を設ける方法において、分解能を向上するために１ピッチに対応する回転部１８の回転角を小さく設定すると、回転部１８の回転速度が同じあってもＡ相電極間スイッチ２１及びＢ相電極間スイッチ２２のＯＮ／ＯＦＦの切替わりが早くなり、静電容量の検出スキャンが追い付かない問題が発生する。

そこで、Ａ相検出電極２３とＢ相検出電極２４に加えて、１ピッチに対応する回転角が第１実施形態よりも大きくなるように配置された検出電極、例えば２ピッチの回転角に対応するように図示しないＣ相検出電極及びＤ相検出電極を追加して配置する。この場合、図１７に示すように、Ｃ相検出電極及びＤ相検出電極は７２０度ごとに３６０度の間だけＯＮ、次の３６０度の間だけＯＦＦするように設定することから、Ｃ相検出電極とＤ相検出電極との位相差を１８０度に設定する。

このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
一の検出電極スイッチがＯＮ／ＯＦＦする１ピッチ中に他の検出電極が所定の位相差でＯＮ／ＯＦＦすると共に、１ピッチが異なるようにグループ化されているので、高速回転時は、１ピッチに対応する回転角が小さいＡ相検出電極２３及びＢ相検出電極２４を用いず、２ピッチの回転角に対応したＣ相検出電極及びＤ相検出電極の検出状態に切り替えることで、分解能を向上しながらＯＮ／ＯＦＦの誤検出を防止できる。

（第５実施形態）
第５実施形態について図１８及び図１９を参照して説明する。この第５実施形態は、人体の寄生容量を利用することを特徴とする。

上記第１から第４の各実施形態では、人体の寄生容量の影響を低減するため、寄生容量発生電極１９を外部から絶縁するための隔離壁として寄生容量発生電極１９から外部に至るまでの間に肉厚な樹脂層を設けた。
本実施形態では、図１８に模式的に示すように寄生容量発生電極１９を外部から隔離するための隔離壁の肉厚を小さくしたり、省略したりした。

図１９に示すように、ユーザが回転部１８を把持すると、把持した手指により寄生容量発生電極１９との結合が大きくなり寄生容量発生電極１９の寄生容量が大きくなる。回路接点２１ａ，２２ａのＯＮにおける検出電極２３，２４の寄生容量が上昇することでＤＩＦＦ値（ＲＡＷ値）が上昇する。これにより、ユーザが回転部１８を把持したことを検出することができる。

しかしながら、ユーザが回転部１８を掴んだ場合に回路接点２１ａ，２２ａのＯＮにおけるＡ相・Ｂ相検出電極２３，２４のＤＩＦＦ値が上昇することから、Ａ相・Ｂ相検出電極２３，２４がＯＮしたと誤検出してしまうことを防止する必要がある。

そこで、図１８に示すように寄生容量発生電極１９の寄生容量を検出する把持検出電極３５を設け、ユーザが回転部１８を把持した場合の把持検出電極３５のＤＩＦＦ値があらかじめ決めた閾値を上回った場合、もしくは把持検出電極３５の寄生容量を予め測定して閾値を設定し、把持検出電極３５の寄生容量が閾値を上回った場合は、ユーザが回転部１８を把持したと判定する。把持検出電極３５の増減に応じて、Ａ相・Ｂ相検出電極２３，２４のＤＩＦＦ値のＯＮ検出閾値を増減することで、Ａ相・Ｂ相検出電極２３，２４がＯＮしたと誤判定しないようにした。

このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
寄生容量発生電極１９は、回転部１８を機械的に操作するユーザの静電容量により寄生容量が高められように設けられているので、ユーザが回転部１８を掴んだことを検出可能としたり、寄生容量発生電極１９の面積の縮小化したりすることを期待できる。

（第６実施形態）
第６実施形態について図２０及び図２１を参照して説明する。この第６実施形態は、寄生容量発生電極がスイッチ装置１４の外部に設けられていることを特徴とする。

スイッチ装置１４の外形は小さいことが望ましいものの、寄生容量発生電極１９は面積が大きくなるほど寄生容量が大きくなるという事情から、スイッチ装置１４のサイズを小さくするには寄生容量発生電極の大きさが支障になる。

ところで、図２１に示すように、スイッチ装置１４をＣＩＤ４の端に設けたい場合があり、その場合は、スイッチ装置１４の底面の一部を画面の外に重ねることが可能である。そこで、その重なり部に金属部３５（寄生容量発生電極に相当）を設け、図２０に示すように、金属部３５に電極３６を介して回路接点２１ａ，２２ａを接続する。これにより、寄生容量発生電極１９を省略することができる。

金属部３５への接続は、金属部３５に直流的に接続する必要はなく、交流的な接続（ＡＣカップリング）でも良い。金属部３５の代わりに、電位が安定している電源（ＧＮＤなど）や筐体グランドでも良い。

金属部３５との間は意匠、防腐食などのために樹脂シートなどを設けるようにしても良い。この時、接続するための電極サイズは樹脂シートの厚みで決まる。樹脂シートを薄くすることができれば、電極サイズを小さくすることができる。

このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
寄生容量発生電極として機能する金属部３５はスイッチ装置１４の外部に設けられているので、寄生容量発生電極として機能する部材の寄生容量を大幅に高めることができ、ユーザによる操作部に対する機械的な操作を確実に検出することができる。

（その他の実施形態）
スイッチ装置として、ダイアルスイッチ１５のみを設けたり、ボタンスイッチ１６のみを設けたりしても良い。

スイッチ装置１４の配置位置としてはタッチパネル１２上に限定されず、各検出電極２３，２４，３１がタッチパネル１２上に位置すれば、図２２に示すようにタッチパネル１２の外周縁上となるように配置しても良い。

図２３に示すように、タッチパネル１２の外方となる部位にスイッチ装置１４を配置し、各検出電極２３，２４，３１をタッチパネル１２上に延設するようにしても良い。
ＣＩＤ４上に複数のスイッチ装置１４を配置するようにしても良い。
回転部１８を押圧操作可能領域に設けることで、押圧部２７を省略するようにしても良い。

スイッチ装置１４として、図２４に示すようなスライドスイッチに適用しても良い。スライドスイッチではスライド部３７（操作部に相当）の絶対位置を検出する必要があることから、操作時のタッチに伴い静電容量が増大する構造を備えた絶対位置に対応した検出電極を設け、ＯＦＦ→ＯＮした電極位置を絶対位置とするように構成する。

しかし、このような構成では、多数の電極が必要となり、電極面積が増大する問題がある。すなわち、例えば３個の検出電極に対応して固定電極を直線上に３個配置し、スライド部３７に対するスライド操作に応じて可動電極が固定電極に順に電気的に接続することでＯＮした電極間スイッチの絶対位置を検出しようとする構成の場合、３カ所の絶対位置しか検出できない。

そこで、スライド部３７の操作位置に応じて複数の電極間スイッチのＯＮ／ＯＦＦを２進数で表すことができるように構成する。すなわち、図２５に示すように、スライド部３７に可動電極３８ａを設ける。一方、例えば３桁の２進数の「００１」、「０１０」、「０１１」、「１００」、「１０１」、「１１０」、「１１１」に対応して固定電極３８ｂを配置し、桁に対応した固定電極に共通した検出電極４０〜４２を設ける。

以上のような構成により、スライド部３８の移動に応じて可動電極３９ａが固定電極３９ｂに電気的に接続／切断することでＯＮ／ＯＦＦするので、３個の検出電極４０〜４２で７カ所の絶対位置を検出可能となり、少ない電極数であっても高分解能に絶対位置を検出可能となる。

また、起動時にベースラインを初期化した場合、ＯＮ時のＲＡＷ値の上昇で絶対位置を検出できるものの、スライド部３７が操作された状態では、起動時にいずれかの検出電極がＯＮしていることから、初期状態でスライドスイッチの絶対位置を検出できない問題がある。この点については、非操作状態でスライド部が「０００」に対応する位置に自動復帰するように構成すれば、すべての電極間スイッチが初期状態でＯＦＦとなるので、起動時にベースラインを初期化するにしても、その状態を初期状態として設定することで絶対位置を直ちに検出可能となる。

図２６に示すように、スイッチ装置１４として揺動スイッチに適用しても良い。揺動部４３に対する揺動操作方向に応じてＯＮする電極間スイッチを設けると共に、電極間スイッチと接続された検出電極４４〜４７を設け、検出電極４４〜４７がＯＮしたことを検出することで揺動部４３の操作方向を検出する。
スイッチ装置１４をＣＩＤ４以外のディスプレイ上に設けるようにしても良い。

本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１４はスイッチ装置、１２は静電容量式タッチパネル、１８は回転部（操作部）、１９は寄生容量発生電極、２７は押圧部（操作部）、２３，２４，３１は検出電極、２１，２２，２９，３３，３４は電極間スイッチ、３５は金属部（寄生容量発生電極）、３９は把持検出電極、４３は揺動部（操作部）である。

Claims (9)

1. 固定部（１７）と、
   前記固定部に対して相対移動可能な操作部（１８、２７）と、
   寄生容量発生電極（１９）と、
   前記固定部に設けられ、静電容量式タッチパネル（１２）上に位置決めされた状態で設けられる検出電極（２３，２４，３１）と、
   ユーザによる前記操作部に対する機械的な操作に応じて前記寄生容量発生電極と前記検出電極との間を電気的に接続／切断することで対応する前記検出電極をＯＮ／ＯＦＦする電極間スイッチ（２１，２２、２９、３３、３４）と、
   を備えたタッチパネル用スイッチ装置。
2. 前記検出電極は、２個設けられていると共に、一の検出電極がＯＮ／ＯＦＦする１ピッチ中に他の電極スイッチが所定の位相差でＯＮ／ＯＦＦするように設けられている請求項１に記載のタッチパネル用スイッチ装置。
3. 前記検出電極は、３個以上設けられていると共に、一の検出電極がＯＮ／ＯＦＦする１ピッチ中の位相において、少なくても１個以上の他の電極スイッチがＯＮ／ＯＦＦするように設けられている請求項１に記載のタッチパネル用スイッチ装置。
4. 前記電極間スイッチは、前記操作部の操作方向に応じて２つの接点の一方のみがＯＮ／ＯＦＦする１回路２接点タイプであり、
   前記検出電極は、前記電極間スイッチの各接点と電気的に接続されている請求項１に記載のタッチパネル用スイッチ装置。
5. 前記検出電極は、４個以上設けられていると共に、一の検出電極がＯＮ／ＯＦＦする１ピッチ中に他の検出電極が所定の位相差でＯＮ／ＯＦＦすると共に、１ピッチが異なるようにグループ化されている請求項１に記載のタッチパネル用スイッチ装置。
6. 前記寄生容量発生電極は、前記操作部を機械的に操作するユーザの静電容量により寄生容量が高められるように設けられ、
   前記寄生容量発生電極と接続され、前記タッチパネル上に位置決め状態で設けられる把持検出電極（３９）を備え、
   前記把持検出電極の寄生容量が上昇したタイミングで前記検出電極の寄生容量が上昇した場合は、ユーザが前記操作部を把持したと判断可能な請求項１から５のいずれか一項に記載のタッチパネル用スイッチ装置。
7. 前記寄生容量発生電極は、外部に設けられている請求項１から６のいずれか一項に記載のタッチパネル用スイッチ装置。
8. ユーザによる前記操作部に対する機械的な操作は回転操作である請求項１から７のいずれか一項に記載のタッチパネル用スイッチ装置。
9. ユーザによる前記操作部に対する機械的な操作は押圧操作である請求項１から７のいずれか一項に記載のタッチパネル用スイッチ装置。

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