JP6311439B2 - 操作装置 - Google Patents

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Description

本発明は、静電容量式の操作装置に関する。
静電容量式の操作装置では、操作面を指先で接触操作すると、静電容量の変化が生じることに伴い接触操作が検知される。よって、指先を軽く触れるだけの快適な操作性が得られる。しかしその背反として、意図に反して手の一部が触れてしまった場合にも、接触操作が検知されてしまう。例えば、特許文献1に記載の如く、操作面の近傍にダイヤル(手動操作部)が配置されている場合、ダイヤルを回転操作する手の一部が操作面に触れてしまい、意図に反して接触操作が検知されることがある。
この問題に対し特許文献1では、ダイヤルから出力される信号が変化している時には、操作者の意思はダイヤル操作であって接触操作ではないとみなし、操作面への接触操作を無効にしている。これによれば、ダイヤル操作時に誤って操作面に触れてしまっても、接触操作に基づき各種装置が作動することを回避できる。
特開2013−256186号公報
しかしながら、上記特許文献1では、ダイヤルからの出力信号が変化している時に接触操作を無効にするため、操作者がダイヤルを摘んだだけでは無効にならず、回転操作されて初めて無効になる。そのため、回転操作するべくダイヤルを摘んだ時点で接触操作が検知されるおそれがあり、上記問題を十分に解消できない。
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、手動操作部を手動操作しようとする手の一部が誤って操作面に触れた場合に、その接触操作を無効にする確実性の向上を図った操作装置を提供することにある。
ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
開示される発明のひとつは、
操作者の指先により接触操作される操作面(10a、110a)を形成する操作プレート(10、110)と、
操作面に対向する位置に配置された電極(21、22、23、24、121)と、
指先と電極との間で生じる静電容量の変化量に基づき、接触操作の有無を判定する判定手段(51)と、
判定手段により接触操作が為されていると判定されたことを条件として、所定の指令信号を出力する出力手段(52)と、
操作プレートに設けられ、操作者により機械的に手動操作される手動操作部(30、130、110b)と、
手動操作部を操作する位置に操作者の手が存在する操作状態であることを検出する検出手段(25、125、126、127、5)と、
操作状態であることが検出手段により検出されている時には、出力手段による指令信号の出力を禁止する、または出力された指令信号を無効にする無効手段(54)と、
を備え、
検出手段は、
操作状態にある操作者の手に対向する位置に配置されたダミー電極(25、125、126、127)と、
操作者の手とダミー電極との間で生じる静電容量の変化量に基づき、操作状態であるか否かを判定するダミー用判定手段(53)と、
を有し、
ダミー電極および電極は、同一の絶縁シート(20a)に保持されていることを特徴とする。
この発明によれば、手動操作部を操作する位置に操作者の手が存在しているだけで、実際に手動操作が為されたか否かに拘らず接触操作が無効になる。よって、手動操作部を操作しようとする手の一部が誤って操作面に触れた場合に、その接触操作を無効にする確実性を向上できる。
本発明の第1実施形態にかかる操作装置の、車両搭載位置を示す斜視図。 図1に示す操作装置の正面図。 図2のIII−III線に沿う断面図。 操作面を接触操作した場合における、静電容量変化の一態様を示す図。 ダイヤルを回転操作した場合における、静電容量変化の一態様を示す図。 本発明の第2実施形態にかかる操作装置の正面図。
以下、本発明にかかる操作装置を、車両に搭載されたものに適用した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。
(第1実施形態)
図1は、車両1に搭載されたインストルメントパネル(インパネ2)を室内側から見た斜視図である。インパネ2のうち車両左右方向の中央部分には、表示装置3および操作装置4、5が組み付けられている。
本実施形態では、操作装置4、5による操作対象を、車室内を空調する空調装置60(図2参照)としている。具体的には、空調装置60の風量設定、温度設定、自動制御の作動、および停止等が、操作装置4、5により操作される。なお、運転席6側の操作装置4と助手席7側の操作装置5とは、左右対称の形状である点で異なるものの、実質的には同一の構成であるため、以下の説明では助手席7側の操作装置5を主体に説明する。
図2および図3に示すように、操作装置5は、以下に説明する操作プレート10、電極シート20、ダイヤル30およびプリント配線板40を備えて構成されている。操作プレート10は、樹脂製の板部材であり、操作者に視認される装飾面10aを形成する。装飾面10aは、複数の操作面11、12、13、14を有している。これらの操作面11〜14には、操作対象の設定内容を表した文字や記号、図形等が印刷されている。
操作プレート10のうち装飾面10aの反対側の面には、電極シート20が貼り付けられている。電極シート20は、複数の電極21、22、23、24および後述するダミー電極25を有する。これらの電極21〜24およびダミー電極25は樹脂製の絶縁シート20aに保持されている。電極21〜24の各々は、対応する操作面11〜14の各々に、操作プレート10および絶縁シート20aを挟んで対向するように配置されている。
操作プレート10には、操作者(車両乗員)により回転操作されるダイヤル30が設けられている。操作面11〜14は操作者により接触操作されるものであるのに対し、ダイヤル30(手動操作部)は、操作者により機械的に手動操作される。回転体であるダイヤル30は、操作者の親指Faとそれ以外の指とで摘まれて回転操作されることを想定して構成されている。図3の例では、人差指Fbおよび中指Fcと、親指Faとでダイヤル30が摘まれている。ダイヤル30は円柱形状または円筒形状であり、ダイヤル30の回転中心線は装飾面10aに対して垂直である。
電極シート20に対して操作プレート10の反対側には、プリント配線板40が配置されている。プリント配線板40には、ダイヤル30の回転操作量および操作方向を検出する回転センサ40a、および複数の光源43、44が実装されている。複数の光源43、44は、対応する電極21〜24に対向するように配置されている。電極21〜24には、酸化インジウムスズ等の透明電極が採用されている。また、操作プレート10には、透光性を有する樹脂部材が採用されており、操作面11〜14のうち印刷されていない部分が、光源43、44により透過照明される。なお、装飾面10aのうち操作面11〜14以外の部分には、遮光性を有する塗料が印刷されている。
電極21〜24は、静電容量の変化に応じて生じた電圧変化を電気信号として出力する。電極21〜24から出力された電気信号(電極信号)は、プリント配線板40に実装されたマイクロコンピュータ(マイコン50)に入力される。マイコン50は、プログラムを記憶する記憶装置、および記憶されたプログラムにしたがって演算処理を実行する中央演算処理装置を備える。マイコン50は、各種の演算処理を実行することにより、以下に説明する判定手段51、出力手段52、ダミー用判定手段53、無効手段54として機能する(図2参照)。
判定手段51は、操作者の指先と電極21、24との間で生じる静電容量の変化量(静電検出値)に基づき、操作面11〜14が接触操作されたか否かを判定する。図4は、接触操作に伴い生じた静電検出値の変化の一態様を示す。この場合の静電検出値は、指先が操作面11に近づくにつれて上昇していき、指先が操作面11に接触した時点で最大値となる。その後、指先が操作面11から離れていくにつれて下降していく。マイコン50には、予め設定されている第1閾値TH1が記憶されている。判定手段51は、静電検出値が第1閾値TH1を超えて大きくなったか否かを判定し、第1閾値TH1を超えるような電極信号が電極21〜24から出力されている場合に、該当する電極21の操作面11が接触操作されていると判定する。さらに判定手段51は、静電検出値が第1閾値TH1を超えた状態が所定時間以上継続したことを条件として、接触操作されていると判定する。
なお、以下の説明では、操作面11〜14と、各々の操作面11〜14に対応する電極21〜電極24とをまとめて、第1静電スイッチSW1、第2静電スイッチSW2、第3静電スイッチSW3、第4静電スイッチSW4と記載する。静電スイッチSW1〜SW4の各々に設定された第1閾値TH1は、全て同一の値に設定されている。すなわち、全ての静電スイッチSW1〜SW4は、同一の感度で接触操作が為されるように設定されている。
出力手段52は、判定手段51により接触操作が為されていると判定されたことを条件として、空調装置60へ所定の指令信号を出力する。なお、ダイヤル30の回転操作に伴い回転センサ40aから出力される電気信号(ダイヤル信号)は、電極信号とは別に、マイコン50から空調装置60へ常時出力される。
さて、通常、操作面11〜14を接触操作すれば図4の如く静電検出値が変化する。しかしながら、ダイヤル30を回転操作する際に、ダイヤル30を摘んでいる指(例えば親指Fa)が図3に例示する如く操作面13に近づいたり、接触したりすることがある。この場合、操作面13に対応する電極24により検出される静電検出値が、図5中の点線に例示するように第1閾値TH1を超える程に上昇する場合がある。その結果、判定手段51により接触操作が為されていると判定され、操作者の意図に反した内容で空調装置60が作動することが懸念される。
この懸念に対し本実施形態では、以下に説明する検出手段および無効手段54(図2参照)を備える。上記検出手段は、ダイヤル30を回転操作する位置に操作者の手が存在する回転操作状態であることを検出する。この検出手段は、図2に示すダミー電極25およびダミー用判定手段53により提供される。
ダミー電極25は、電極21〜24と同様にして絶縁シート20aに保持されており、回転操作状態にある操作者の手に対向する位置に配置されている。換言すれば、ダイヤル30の外周面のうち少なくとも一部分に対向する位置に、ダミー電極25は配置されている。ダミー電極25は、ダイヤル30の周囲の少なくとも下半分の領域、つまりダイヤル30の中心を通る水平線30L(図2参照)の少なくとも下側の領域に配置されている。
ダミー用判定手段53は、操作者の指先とダミー電極25との間で生じる静電容量の変化量(静電検出値)に基づき、上述した回転操作状態であるか否かを判定する。図5は、ダイヤル30の回転操作に伴い親指Faがダミー電極25および電極23に近づいた場合における、電極23およびダミー電極25による静電検出値の変化の一態様を示す。
図5中の実線に示すように、ダミー電極25による静電検出値は、ダイヤル30を摘む位置に親指Faが近づくにつれて上昇していき、親指Faがダイヤル30を摘んだ時点で最大値となる。その後、ダイヤル30を回転操作することに伴いダミー電極25と親指Faとの距離が脈動し、その結果、静電検出値も脈動する。マイコン50には、予め設定されている第2閾値TH2が記憶されている。ダミー用判定手段53は、静電検出値が第2閾値TH2を超えて大きくなったか否かを判定し、第2閾値TH2を超えるような電極信号がダミー電極25から出力されている場合に、ダイヤル30が指で摘まれた回転操作状態であると判定する。さらにダミー用判定手段53は、静電検出値が第2閾値TH2を超えた状態が所定時間以上継続したことを条件として、接触操作されていると判定する。
図5の例では、ダイヤル30を摘んだ時点で、静電検出値が第2閾値TH2を超えており、回転操作状態であると判定されることとなる。また、回転操作している最中も、脈動する静電検出値が第2閾値TH2を超えているため、回転操作状態であると判定される。なお、第2閾値TH2は第1閾値TH1よりも小さい値に設定されている。
図5中の点線に示すように、電極23による静電検出値は、ダイヤル30を摘む位置に親指Faが近づくにつれて上昇していく。そして、回転操作する手の一部が操作者の意図に反して操作面13に触れたり、例えばダイヤル30を摘む親指Faが操作面13に近接したりする場合がある。この場合には、第3静電スイッチSW3にかかる静電検出値が第1閾値TH1を超えてしまい、判定手段51は接触操作されていると誤検知する。
この問題に対し本実施形態では無効手段54を備える。無効手段54は、ダミー用判定手段53により回転操作状態であると判定されている時には、出力手段52による指令信号を空調装置60へ出力することを禁止する。本実施形態では、全ての静電スイッチSW1〜SW4について、無効手段54により無効化され得るように設定されている。
以上により、本実施形態によれば、回転操作状態であることが検出されている時には、空調装置60への指令信号の出力が禁止される。そのため、ダイヤル30が実際に回転していなくても、ダイヤル30を摘んだだけで静電スイッチSW1〜SW4の接触操作が無効になる。よって、回転操作する前のダイヤル30を摘んだ時点において、静電スイッチSW1〜SW4の接触操作が検知されることを回避できる。
さらに本実施形態によれば、静電スイッチSW1〜SW4の電極21〜24とダミー電極25とは、同一の絶縁シート20aに保持されている。そのため、ダミー電極25専用の絶縁シートを不要にできるので、検出手段を備えることによる部品点数増大を抑制できる。
ここで、静電スイッチSW1〜SW4の場合には操作面11〜14に接触していることの検知が要求されるのに対し、ダミー電極25の場合には、ダイヤル30を摘んでいる手が装飾面10aに接触しているとは限らないので、接触していない場合であっても検知することが要求される。この点に着目した本実施形態では、回転操作状態の判定に用いる第2閾値TH2は、静電スイッチSW1〜SW4の接触操作の判定に用いる第1閾値TH1よりも小さい値に設定されている。そのため、回転操作状態の検知が接触操作に比べて高感度になるので、回転操作状態の検知を見逃す懸念を低減できる。
ここで、運転席6または助手席7に着座した状態で操作者がダイヤル30を摘む場合、ダイヤル30周囲の下半分の領域に親指Faが位置する蓋然性が高い。この点に着目した本実施形態では、上記下半分の領域にダミー電極25が配置されている。よって、回転操作状態の検知を見逃す懸念を低減できる。
さらに本実施形態によれば、ダミー電極25は、ダイヤル30の周囲に沿って延びる形状であり、かつ、均一の幅で延びる形状である。そのため、ダミー電極25の部位によって回転操作状態を検知する感度にムラが生じることを抑制できる。
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、操作者により機械的に手動操作される手動操作部が、回転操作されるダイヤル30である。これに対し、図6に示す本実施形態では、操作者により機械的に手動操作される手動操作部が、以下に詳述する押釦スイッチ130および挿入口110bである。
図6に示す操作装置が備える操作プレート110は、操作者に視認される装飾面10aを形成し、その装飾面110aは、図2と同様にして複数の操作面111を有している。操作プレート10の裏側には図3と同様の電極シート(図示せず)が配置されており、この電極シートは複数の電極121を有する。図6中の符号SWは、操作面111とその操作面111に対応する電極121とをまとめて表現している。
装飾面110aには、複数の静電スイッチSWが配置される静電スイッチ領域が設定されている。装飾面110aのうち静電スイッチ領域の上側部分には、押釦スイッチ130が設けられている。この押釦スイッチ130は、ハザードランプの点滅作動を指令する押釦式のスイッチであり、操作者により機械的に手動操作される手動操作部を提供する。押釦スイッチ130は、操作者の指で押動操作されることを想定して構成されている。押動操作される方向は装飾面10aに対して垂直である。
また、装飾面110aのうち押釦スイッチ130の上側部分には、記憶媒体としてのディスクを挿入する挿入口110bが設けられている。ディスクに記憶される情報の具体例としては、ナビゲーション装置で用いられる地図情報や、オーディオ装置で用いられる楽曲情報等が挙げられる。
電極シートは、複数の電極121および以下に説明するダミー電極125、126、127を有する。これらの電極121およびダミー電極125、126、127は同一の絶縁シート20aに保持されている。本実施形態に係る検出手段は、押釦スイッチ130を押動操作する位置に操作者の手が存在する押動操作状態であることを検出する。さらに検出手段は、挿入口110bへの挿入操作を行う位置に操作者の手が存在する挿入操作状態であることを検出する。この検出手段は、図6に示すダミー電極125、126、127および後述するダミー用判定手段により提供される。
第1のダミー電極125は、押動操作状態にある操作者の手に対向する位置に配置されている。換言すれば、押釦スイッチ130の周囲のうち少なくとも一部分に対向する位置に、第1のダミー電極125は配置されている。具体的には、押釦スイッチ130の周囲のうち押釦スイッチ130と静電スイッチ領域との間の領域に、第1のダミー電極125は配置されている。
第2のダミー電極126および第3のダミー電極127は、挿入操作状態にある操作者の手に対向する位置に配置されている。換言すれば、挿入口110bの周囲のうち少なくとも一部分に対向する位置に、第2および第3のダミー電極126、127は配置されている。具体的には、挿入口110bの周囲のうち挿入口110bと押釦スイッチ130との間の領域に、第2のダミー電極126は配置されている。また、挿入口110bの周囲のうち挿入口110bの上側部分に、第3のダミー電極127は配置されている。
本実施形態に係るダミー用判定手段は、操作者の指先と第1のダミー電極125との間で生じる静電容量の変化量(静電検出値)に基づき、上述した押動操作状態であるか否かを判定する。さらにダミー用判定手段は、第2のダミー電極126または第3のダミー電極127と、操作者の指先との間で生じる静電容量の変化量(静電検出値)に基づき、上述した挿入操作状態であるか否かを判定する。
本実施形態に係る無効手段は、ダミー用判定手段により押動操作状態または挿入操作状態であると判定されている時には、出力手段による指令信号を空調装置等の外部装置へ出力することを禁止する。本実施形態では、全ての静電スイッチSWについて、無効手段により無効化され得るように設定されている。
以上により、本実施形態によれば、押動操作状態であることが検出されている時には、外部装置への指令信号の出力が禁止される。そのため、押釦スイッチ130が実際に押し動かされていなくても、押釦スイッチ130に触れただけで静電スイッチSWの接触操作が無効になる。よって、押動操作する前の押釦スイッチ130に触れた時点において、静電スイッチSWの接触操作が検知されることを回避できる。
また、本実施形態によれば、挿入操作状態であることが検出されている時には、外部装置への指令信号の出力が禁止される。そのため、ディスクが実際に挿入口110bへ挿入されていなくても、ディスクを持つ手を挿入口110bに近づけただけで静電スイッチSWの接触操作が無効になる。よって、挿入操作する前の挿入口110bに手を近づけた時点において、静電スイッチSWの接触操作が検知されることを回避できる。
(他の実施形態)
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
上記各実施形態では、回動操作状態、押動操作状態および挿入操作状態を検出する検出手段は、ダミー電極25、125、126、127による静電容量変化の検知で実現されている。これに対し、各種の操作状態を光センサ(検出手段)で検出するようにしてもよい。
上記各実施形態では、操作装置4、5による操作対象を空調装置60としているが、空調装置60以外の装置、例えばナビゲーション装置やオーディオ装置等を、操作装置4、5による操作対象としてもよい。
上記各実施形態では、検出手段により操作状態が検出された場合には、全ての静電スイッチSW1〜SW4、SWを無効にしている。これに対し、上記操作状態が検出された場合に、誤操作される可能性の高い一部のスイッチを無効にするようにしてもよい。例えば図2において、操作状態が検出された場合に、ダイヤル30の下方に位置する静電スイッチSW3、SW4については無効にし、ダイヤル30の上方に位置する静電スイッチSW1、SW2については有効な状態を継続させてもよい。
上記各実施形態では、静電スイッチの接触操作により指令信号を外部装置へ出力することを、操作状態が検出された場合に禁止させている。これに対し、操作状態が検出された場合であっても指令信号の出力を許可し、その場合には無効指令信号をマイコン50が外部装置に出力するようにしてもよい。この無効指令信号は、指令信号を無効にするように外部装置へ指令する信号である。外部装置は、指令信号とともに無効指令信号を受信した場合、指令信号を無効にして、指令信号が出力されなかったものとみなす。
上記各実施形態では、静電スイッチSW1〜SW4、SWを構成する電極21〜24、121とダミー電極25、125、126、127とは、同一の絶縁シート20aに保持されている。これに対し、電極21〜24、121を保持する絶縁シート20aとは別の絶縁シートに、ダミー電極25、125、126、127を保持させてもよい。
上記各実施形態では、検出手段により操作状態が検出されている時に静電スイッチが接触操作を検知した場合には、接触操作の開始タイミングに拘らず、指令信号の出力を禁止して無効にさせている。これに対し、接触操作の開始タイミングが操作状態の検出開始タイミングより早かった場合には、指令信号の出力を許可するようにしてもよい。
図1に示す実施形態では、本発明に係る操作装置を、車両に搭載された操作装置に適用させているが、本発明は車載操作装置に限定されるものではない。すなわち、静電スイッチおよび手動操作部を備えた操作装置であれば、車両以外に搭載されたものにも本発明は適用可能である。
10、110…操作プレート、11、12、13、14、111…操作面、21、22、23、24、121…電極、2、125、126、127…ダミー電極(検出手段)、30…ダイヤル(手動操作部)、51…判定手段、52…出力手段、53…ダミー用判定手段(検出手段)、54…無効手段、130…押釦スイッチ(手動操作部)、110b…挿入口(手動操作部)。

Claims (3)

  1. 操作者の指先により接触操作される操作面(11、12、13、14、111)を形成する操作プレート(10、110)と、
    前記操作面に対向する位置に配置された電極(21、22、23、24、121)と、
    前記指先と前記電極との間で生じる静電容量の変化量に基づき、前記接触操作の有無を判定する判定手段(51)と、
    前記判定手段により前記接触操作が為されていると判定されたことを条件として、所定の指令信号を出力する出力手段(52)と、
    前記操作プレートに設けられ、前記操作者により機械的に手動操作される手動操作部(30、130、110b)と、
    前記手動操作部を操作する位置に前記操作者の手が存在する操作状態であることを検出する検出手段(25、125、126、127、5)と、
    前記操作状態であることが前記検出手段により検出されている時には、前記出力手段による前記指令信号の出力を禁止する、または出力された前記指令信号を無効にする無効手段(54)と、
    を備え、
    前記検出手段は、
    前記操作状態にある前記操作者の手に対向する位置に配置されたダミー電極(25、125、126、127)と、
    前記操作者の手と前記ダミー電極との間で生じる静電容量の変化量に基づき、前記操作状態であるか否かを判定するダミー用判定手段(53)と、
    を有し、
    前記ダミー電極および前記電極は、同一の絶縁シート(20a)に保持されていることを特徴とする操作装置。
  2. 前記判定手段は、静電容量の変化量が第1閾値(TH1)よりも大きくなった場合に前記接触操作が為されていると判定し、
    前記ダミー用判定手段は、静電容量の変化量が第2閾値(TH2)よりも大きくなった場合に前記操作状態であると判定し、
    前記第2閾値は前記第1閾値よりも小さい値に設定されていることを特徴とする請求項に記載の操作装置。
  3. 車両のインストルメントパネル(2)に搭載された操作装置であって、
    前記手動操作部は、前記操作者に回転操作される回転体であり、
    前記ダミー電極は、前記回転体の周囲の下半分の領域に配置されていることを特徴とする請求項またはに記載の操作装置。
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