JP4302543B2 - スイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の押圧領域を有するスイッチ装置に関する。

従来から、指などが接触したことを検出する各種方式のタッチセンサが知られている。例えば、静電容量の変化によって人体の接触を検知するタッチセンサが知られている（特許文献１参照。）。このタッチセンサでは、検知領域としての電極に人体が接触したときに発振回路の発振状態が変化することを検出して人体の接触を検知している。なお、他の方式としては、圧電素子の抵抗変化を利用したものや、歪みゲージを用いたものなどが知られている。

図６は、これらのタッチセンサを用いた従来のスイッチ装置の具体例を示す図である。図６に示すスイッチ装置１００は、５つの操作領域１０１〜１０５を有しており、その下部に３つの検知領域１１１〜１１３が配置されている。操作領域１０１は、検知領域１１１の中央部にその全体が重なるように配置されており、操作領域１０１が利用者の指で押圧されたときに検知領域１１１のみが利用者の指の接触を検知する。操作領域１０２は、検知領域１１１、１１２の両方の端部に全体が重なるように配置されており、操作領域１０２が利用者の指で押圧されたときに２つの検知領域１１１、１１２の両方が利用者の指の接触を検知する。操作領域１０３は、検知領域１１２の中央部にその全体が重なるように配置されており、操作領域１０３が利用者の指で押圧されたときに検知領域１１２のみが利用者の指の接触を検知する。操作領域１０４は、検知領域１１２、１１３の両方の端部に全体が重なるように配置されており、操作領域１０４が利用者の指で押圧されたときに２つの検知領域１１２、１１３の両方が利用者の指の接触を検知する。操作領域１０５は、検知領域１１３の中央部にその全体が重なるように配置されており、操作領域１０５が利用者の指で押圧されたときに検知領域１１３のみが利用者の指の接触を検知する。

このように、隣接する２つの検知領域の境界部にも操作領域を配置することにより、少ない検知領域の数以上の操作領域、すなわち多くのスイッチボタンを有するスイッチ装置を実現することが可能になり、部品点数の低減によるコストダウンを図ることができる。
特開２００１−３１３５５８号公報（第３−４頁、図１−５）

ところで、上述した従来のスイッチ装置１００では、２つの検知領域の境界部に配置された操作領域を指で押圧したときにこれら２つの検知領域によって同時に押圧状態が検知されることで、この操作領域が押圧されたことが検出されるようになっているため、各検知領域の大きさや隣接間隔を適切に設定しないと、５つのスイッチボタン（操作領域）を同じ大きさに設定することができず、スイッチボタンの配置に制限があるという問題があった。例えば、利用者の指の幅以上の幅を有するボタンスイッチを、２つの検知領域の境界部に設けられた操作領域で実現することは難しい。このため、利用者の指の幅以上の複数のボタンスイッチを等間隔にこれよりも少ない数の検知領域を用いて実現することはできないことになる。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、少ない数の検知領域で多くの数のスイッチボタンを実現することができ、スイッチボタンの配置や大きさの制約を少なくすることができるスイッチ装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明のスイッチ装置は、配列方向に沿って単一領域と混在領域とが同じ幅になるように配列された複数の検知領域と、複数の検知領域のそれぞれに対する接触の有無を検知する複数のタッチセンサと、単一領域と混在領域のそれぞれに対応して設けられた複数の操作領域とを備えている。複数の検知領域のいずれかが対応する単一領域と２つ以上が対応する混在領域のそれぞれが同じ幅になるように配列されているため、検知領域の配置や大きさを工夫することなく同じ大きさの操作領域（スイッチボタン）を容易に実現することができ、検知領域の配置や大きさの制約を減らすことができる。また、単一領域のみならず混在領域にも操作領域を対応させることで、操作領域の数に対して検知領域の数を減らすことができる。

また、上述した複数のタッチセンサのそれぞれによる検知の有無の組み合わせに応じて、複数の操作領域のいずれが操作されたかを判定する操作領域判定手段をさらに備えることが望ましい。これにより、操作領域の数よりも少ない数のタッチセンサの出力に基づいて、操作された一つの操作領域を判別することが容易となる。

また、上述した操作領域判定手段は、プログラムを実行することにより判定を行う制御部であることが望ましい。これにより、一つの操作領域の判別を回路を追加することなく行うことができる。特に、最近の各種装置は、プログラムを実行するプロセッサからなる制御部を備えるものが多いため、この制御部に操作領域の判別処理を行わせることにより、判別のために構成が複雑になることを防止することができる。

また、上述した操作領域判定手段は、組み合わせに応じて複数の操作領域のそれぞれに対応する操作の有無を出力する論理回路であることが望ましい。これにより、処理負担を増加させることなく確実かつ迅速に、操作された一つの操作領域を判別することが可能になる。

また、上述した複数の検知領域の配列方向に対して垂直な向きに着目したときに、単一領域では一つの検知領域が配置され、混在領域では二つの検知領域が配置されることが望ましい。これにより、複数の検知領域の中の一つあるいは二つによる検知状態を観察することで、確実に各操作領域の操作状態を検出することが可能になる。

また、上述した複数の検知領域の配列方向に対して垂直な向きに着目したときに、単一領域および混在領域の幅は、操作を行う利用者の指が接触する幅よりも狭いことが望ましい。これにより、利用者が各操作領域を指で操作したときに、一つあるいは二つの検知領域による検知が確実に行われるようになるため、操作された各操作領域の検出精度を上げることが可能になる。

以下、本発明のスイッチ装置を適用した一実施形態の受信機について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、一実施形態の受信機の全体構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の受信機は、ＦＥ（フロントエンド）部１０、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１２、ＩＦ（中間周波）増幅器１４、音声復調部１６、アンプ１８、スピーカ２０、制御部２２、表示部２４、操作部２６を含んで構成されている。

ＦＥ部１０は、アンテナを介して受信した信号の中から所望の受信周波数成分を抽出するとともにこの抽出した信号に対して周波数変換を行う。ＢＰＦ１２は、ＦＥ部１０から出力される周波数変換後の信号から所定の周波数成分のみを抽出して中間周波信号を出力する。ＩＦ増幅器１４は、ＢＰＦ１２から出力される所定周波数の中間周波信号を増幅する。音声復調部１６は、ＩＦ増幅器１４から出力される中間周波信号に対して所定の復調処理を行うことにより音声信号を出力する。例えば、ＦＭ放送波を受信する場合であれば、音声復調部１６は、中間周波信号に対して検波処理を行ってコンポジット信号を生成し、このコンポジット信号に基づいてステレオ復調処理を行ってＬ信号とＲ信号に分離する処理を行う。アンプ１８は、音声復調部１６から出力される音声信号を増幅してスピーカ２０から出力する。

制御部２２は、所定のプログラムを実行するプロセッサによって容易に実現可能であり、ＦＥ部１０における同調周波数の設定指示を行うことにより受信機の全体を制御する。この制御部２２は、受信機の制御を行う際に必要な各種のデータを一時的に格納するメモリ２８を有している。例えば、最大で７つの放送波の受信周波数をメモリ２８に記憶するプリセット操作が可能であり、所定の操作を行うことにより直接的にこれらのプリセットされた放送波を指定することができるようになっている。

表示部２４は、受信中の放送波の周波数や利用者による操作状況を表示するものであり、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）によって構成されている。操作部２６は、本発明のスイッチ装置として機能しており、利用者からの操作指示を入力するための各種の操作キーを備える。例えば、プリセットされた７つの放送波を指定するためにプリセットキーが備わっている。

図２は、操作部２６の一部の構成を示す図であり、プリセットキーに対応するスイッチ装置としての構成が示されている。図２に示すように、７つの操作領域（スイッチボタン）を有するプリセットキー４０に対応する構成として、４つの検知領域としての電極５０、５２、５４、５６と、各電極に接続された４つのタッチセンサ６０、６２、６４、６６とが含まれている。４つの電極５０〜５６は、配列方向に沿って単一領域と混在領域とが同じ幅になるように配置されており、これらの単一領域と混在領域のそれぞれに対応してプリセットキー４０の７つの操作領域が設けられている。４つの電極５０〜５６の配列方向に対して垂直な向きに着目したときに、単一領域では一つの電極が配置され、混在領域では二つの電極が配置されている。また、４つの電極５０〜５６の配列方向に対して垂直な向きに着目したときに、単一領域および混在領域の幅は、操作を行う利用者の指が接触する幅よりも狭くなるように設定されている。

また、タッチセンサ６０は、電極５０に接続されており、利用者が電極５０に指で触れたことを静電容量の変化によって検出する。同様に、タッチセンサ６２は、電極５２に接続されており、利用者が電極５２に指で触れたことを静電容量の変化によって検出する。タッチセンサ６４は、電極５４に接続されており、利用者が電極５４に指で触れたことを静電容量の変化によって検出する。タッチセンサ６６は、電極５６に接続されており、利用者が電極５６に指で触れたことを静電容量の変化によって検出する。

電極５０は、プリセットキー４０に含まれる操作領域「１」の全体と、操作領域「２」の対角線によって区分される一方の三角形領域とに対応する形状を有している。電極５２は、操作領域「２」の対角線によって区分される他方の三角形領域と、操作領域「３」の全体と、操作領域「４」の対角線によって区分される一方の三角形領域とに対応する形状を有している。電極５４は、操作領域「４」の対角線によって区分される他方の三角形領域と、操作領域「５」の全体と、操作領域「６」の対角線によって区分される一方の三角形領域とに対応する形状を有している。電極５６は、操作領域「６」の対角線によって区分される他方の三角形領域と、操作領域「７」の全体とに対応する形状を有している。

プリセットキー４０に含まれる操作領域「１」に利用者が指で触れると、電極５０に対応するタッチセンサ６０のみがこの接触を検知する。また、操作領域「２」に利用者が指で触れると、電極５０に対応するタッチセンサ６０と電極５２に対応するタッチセンサ６２の両方がこの接触を検知する。操作領域「３」に利用者が指で触れると、電極５２に対応するタッチセンサ６２のみがこの接触を検知する。操作領域「４」に利用者が指で触れると、電極５２に対応するタッチセンサ６２と電極５４に対応するタッチセンサ６４の両方がこの接触を検知する。操作領域「５」に利用者が指で触れると、電極５４に対応するタッチセンサ６４のみがこの接触を検知する。操作領域「６」に利用者が指で触れると、電極５４に対応するタッチセンサ６４と電極５６に対応するタッチセンサ６６の両方がこの接触を検知する。操作領域「７」に利用者が指で触れると、電極５６に対応するタッチセンサ６６のみがこの接触を検知する。このように、プリセットキー４０の異なる操作領域に利用者が触れると、４つのタッチセンサ６０〜６６のいずれか一つが、あるいは異なる組み合わせの２つが同時にこの接触を検知するため、操作領域判定手段としても動作する制御部２２は、これらの検知結果に基づいてどの操作領域が操作されたかを判定することができる。

なお、上記の説明では、プログラムを実行することにより動作する制御部２２が、４つのタッチセンサ６０〜６６の検知結果に基づいて、プリセットキー４０のいずれの操作領域が操作されたかを判定したが、この判定を専用の論理回路を用いて行うようにしてもよい。

図３は、４つのタッチセンサ６０〜６６の各出力Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（これらは検知したときに“１”、それ以外のときに“０”となる）を用いてプリセットキー４０の操作された操作領域を判定する論理回路を示す図である。この回路は、４つのタッチセンサ６０〜６６の各出力Ａ〜Ｄが組み合わされて入力される７つのアンド回路７１〜７７を備えている。７つのアンド回路７１〜７７の各出力Ｑ１〜Ｑ７と、４つのタッチセンサ６０〜６６から出力される各出力Ａ〜Ｄとの関係をブール代数を用いて表すと以下のようになる。

Ｑ１＝Ａ・Ｂ’
Ｑ２＝Ａ・Ｂ
Ｑ３＝Ａ’・Ｂ・Ｃ’
Ｑ４＝Ｂ・Ｃ
Ｑ５＝Ｂ’・Ｃ・Ｄ’
Ｑ６＝Ｃ・Ｄ
Ｑ７＝Ｃ’・Ｄ
プリセットキー４０の操作領域「１」〜「７」のいずれかに利用者の指が触れると、７つのアンド回路７１〜７７の各出力Ｑ１〜Ｑ７のいずれかが選択的に“１”になる。なお、制御部２２において、上述したブール代数を用いた７つの式を周期的に計算したときに、Ｑ１〜Ｑ７のいずれかの値が“１”となったときに、対応する操作領域「１」〜「７」が操作されたことを検出するようにしてもよい。

このように、本実施形態の操作部２６では、複数の検知領域としての複数の電極５０〜５６のいずれかが対応する単一領域と２つが対応する混在領域のそれぞれが同じ幅になるように配列されているため、各電極の配置や大きさを工夫することなく同じ大きさの操作領域を容易に実現することができ、電極の配置や大きさの制約を減らすことができる。また、単一領域のみならず混在領域にも操作領域を対応させることで、操作領域の数に対して電極の数を減らすことができる。

また、４つのタッチセンサ６０〜６６のそれぞれによる検知の有無の組み合わせに応じて、７つの操作領域「１」〜「７」のいずれが操作されたかを操作領域判定手段としての制御部２２によって判定することにより、操作領域の数よりも少ない数のタッチセンサの出力に基づいて、操作された一つの操作領域を判別することが容易となる。

また、プログラムを実行することにより判定を行う制御部２２を操作領域判定手段として用いることにより、一つの操作領域の判別を特別な回路を追加することなく行うことができる。特に、最近の受信機では、プログラムを実行するプロセッサからなる制御部２２を備えるものが多いため、この制御部２２に操作領域の判別処理を行わせることにより、判別のために構成が複雑になることを防止することができる。

また、論理回路を用いて操作領域判定手段を実現した場合には、制御部２２の処理負担を増加させることなく確実かつ迅速に、操作された一つの操作領域を判別することが可能になる。

また、４つの電極５０〜５６の配列方向に対して垂直な向きに着目したときに、単一領域では一つの電極が配置され、混在領域では二つの電極が配置されているため、４つの電極５０〜５６の中の一つあるいは二つによる検知状態を観察することで、確実に各操作領域の操作状態を検出することが可能になる。

また、４つの電極５０〜５６の配列方向に対して垂直な向きに着目したときに、単一領域および混在領域の幅は、操作を行う利用者の指が接触する幅よりも狭くなるように設定されているため、利用者が各操作領域を指で操作したときに、一つあるいは二つの電極による検知が確実に行われるようになり、操作された各操作領域の検出精度を上げることが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、受信機に用いられる操作部２６に本発明を適用したが、受信機以外の装置に用いられる操作部に本発明を適用することができる。

また、上述した実施形態では、電極５０等を用いて利用者による接触を検出する静電式のタッチセンサを用いたが、利用者の指等が触れたことが検知できればよいことから、電極の代わりに歪みゲージや圧電素子を用いたタッチセンサを利用してもよい。

また、上述した実施形態では、プリセットキー４０の操作領域「２」、「４」、「６」のそれぞれに、互いに三角形形状を有する２つの電極を対応させたが、これら２つの電極の形状は、適宜変更することができる。図４および図５は、電極形状の変形例を示す図である。これらの図に示すように、２つの電極１５０、１５２の形状は、利用者が指で同時に触れることができる形状であればどのような形状を有していてもよい。

また、上述した実施形態では、４つの電極５０〜５６を直線状に一列に並べたが、円環状に一周させたり、非直線状（例えば波形）に一列に並べるようにしてもよい。

一実施形態の受信機の全体構成を示す図である。 操作部の一部の構成を示す図である。 ４つのタッチセンサの各出力を用いてプリセットキーの操作された操作領域を判定する回路を示す図である。 電極形状の変形例を示す図である。 電極形状の変形例を示す図である。 タッチセンサを用いた従来のスイッチ装置の具体例を示す図である。

符号の説明

１０ ＦＥ（フロントエンド）部
１２ ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）
１４ ＩＦ（中間周波）増幅器
１６ 音声復調部
１８ アンプ
２０ スピーカ
２２ 制御部
２４ 表示部
２６ 操作部
２８ メモリ
４０ プリセットキー
５０、５２、５４、５６ 電極
６０、６２、６４、６６ タッチセンサ

Claims (5)

1. 一列に配列された複数の検知領域と、
   前記複数の検知領域のそれぞれに対する接触の有無を検知する複数のタッチセンサと、
   前記複数の検知領域の配列方向に対して垂直な向きに着目し、一つの前記検知領域が配置された領域を単一領域、二つの前記検知領域が配置された領域を混在領域としたときに、配列方向に沿って前記単一領域と前記混在領域とが同じ幅になるように設定され、前記単一領域と前記混在領域のそれぞれに対応して設けられた複数の操作領域と、
   を備えることを特徴とするスイッチ装置。
2. 請求項１において、
   前記複数のタッチセンサのそれぞれによる検知の有無の組み合わせに応じて、前記複数の操作領域のいずれが操作されたかを判定する操作領域判定手段をさらに備えることを特徴とするスイッチ装置。
3. 請求項２において、
   前記操作領域判定手段は、プログラムを実行することにより前記判定を行う制御部であることを特徴とするスイッチ装置。
4. 請求項２において、
   前記操作領域判定手段は、前記組み合わせに応じて前記複数の操作領域のそれぞれに対応する操作の有無を出力する論理回路であることを特徴とするスイッチ装置。
5. 請求項１において、
   前記複数の検知領域の配列方向に対して垂直な向きに着目したときに、前記単一領域および前記混在領域の幅は、操作を行う利用者の指が接触する幅よりも狭いことを特徴とするスイッチ装置。
   

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