JP6788632B2 - スイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチ装置に関する。

従来の技術として、指紋データを読み取り、読み取られた指紋データを、予め登録された指紋データと照合して、その照合結果にもとづいて個人認証を行う指紋認証センサが、複数の押圧スイッチの少なくとも１つに設けられ、制御部では、指紋認証センサが設けられた押圧スイッチが押圧されて、そのときに発信される押圧信号を検出したときに、照合を行う、入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

押圧スイッチは、キートップと、キートップと所定の間隔を置いて配置された基板と、を有している。また指紋認証センサは、端子部がキートップの下面側に設けられ、基板側には端子部と高さ方向にて対向する位置に電極が設けられている。入力装置は、この端子部と電極とが接触することで接続されて、照合が行なわれる。

特開２００６−１５５４５５号公報

このような入力装置の中には、キートップに配置された指紋認証センサと、認証を行う電子部品を有する基板と、をケーブルで接続するものが知られている。このような入力装置は、キートップの移動に応じて何度もケーブルが屈曲するのでケーブルの耐久性が低い問題がある。

従って本発明の目的は、ケーブルの耐久性を向上させることができるスイッチ装置を提供することにある。

本発明の一態様は、本体と、操作面に開口を有すると共に操作面になされたプッシュ操作によって本体側に移動する操作ボタンと、本体に取り付けられ、開口の奥に露出すると共に操作ボタンになされたプッシュ操作によってユーザの操作指と接触して生体情報を読み取る読取面を有する生体情報センサと、を備えたスイッチ装置を提供する。

本発明によれば、ケーブルの耐久性を向上させることができる。

図１（ａ）は、実施の形態に係るスイッチ装置の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、スイッチ装置の一例を示す正面図である。 図２（ａ）は、実施の形態に係るスイッチ装置のプッシュ操作前の断面の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、プッシュ操作後の断面の一例を示す概略図であり、図２（ｃ）は、スイッチ装置のブロック図の一例である。 図３は、実施の形態に係るスイッチ装置の動作の一例を示すフローチャートである。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係るスイッチ装置は、本体と、操作面に開口を有すると共に操作面になされたプッシュ操作によって本体側に移動する操作ボタンと、本体に取り付けられ、開口の奥に露出すると共に操作ボタンになされたプッシュ操作によってユーザの操作指と接触して生体情報を読み取る読取面を有する生体情報センサと、を備えて概略構成されている。

このスイッチ装置は、操作ボタンではなく本体側に生体情報センサが配置されるので、操作ボタンに生体情報センサが配置される場合と比べて、生体情報センサと基板とを電気的に接続するケーブルがプッシュ操作によって何度も屈曲することなく、ケーブルの耐久性を向上させることができる。

[実施の形態]
（スイッチ装置１の概要）
図１（ａ）は、実施の形態に係るスイッチ装置の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、スイッチ装置の一例を示す正面図である。図２（ａ）は、実施の形態に係るスイッチ装置のプッシュ操作前の断面の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、プッシュ操作後の断面の一例を示す概略図であり、図２（ｃ）は、スイッチ装置のブロック図の一例である。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、スイッチ装置１を模式的に図示しており、ベゼル１２などは省略している。なお以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図２（ｃ）では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。

スイッチ装置１は、一例として、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、車両の駆動装置の始動や車両の電源の遷移などを指示するスタートスイッチであるがこれに限定されない。

このスイッチ装置１は、例えば、運転席に着座するユーザの前方、ステアリング、及び運転席と助手席の間に位置するフロアコンソールなどに配置されている。このスイッチ装置１は、操作面１４０になされたプッシュ操作（オン操作）により、車両の駆動装置の始動、又は始動準備を車両に指示し、その後になされたプッシュ操作（オフ操作）により、駆動装置の停止を指示することができる。

具体的には、駆動装置が内燃機関（エンジン）である場合、シフト装置やブレーキ装置の操作条件が満足された状態でなされたプッシュ操作によりエンジンが始動する。また駆動装置がモータである場合、上記の操作条件が満足された状態でなされたプッシュ操作によりモータに電流を供給する始動準備が行われる。さらに駆動装置がエンジンとモータのハイブリッドである場合、上記の操作条件が満足された状態でなされたプッシュ操作により、始動時に優先される駆動装置に対応して始動又は始動準備が行われる。このオン操作の後に行われたオフ操作によって、駆動装置の停止が指示される。

スイッチ装置１は、例えば、図１（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、本体１０と、操作面１４０に開口１４２を有すると共に操作面１４０になされたプッシュ操作によって本体１０側に移動する操作ボタン１４と、本体１０に取り付けられ、開口１４２の奥に露出すると共に操作ボタン１４になされたプッシュ操作によってユーザの操作指９と接触して生体情報Ｓ_１を読み取る読取面２０を有する生体情報センサ２と、を備えて概略構成されている。

またスイッチ装置１は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、生体情報センサ２とケーブル４を介して電気的に接続され、読み取った生体情報Ｓ_１の認証を行う認証部としての制御部６と、本体１０に取り付けられると共に制御部６が設けられた基板３と、を備えている。

さらにスイッチ装置１は、例えば、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、操作ボタン１４の移動に基づいてプッシュ操作を検出するスイッチ部５を備えている。制御部６は、スイッチ部５がプッシュ操作を検出すると共に生体情報Ｓ_１の認証が成立した場合、車両の駆動装置の始動を指示する指示信号Ｓ_３を出力する。

具体的には、スイッチ装置１は、一例として、電子キーなどによる無線通信に基づく認証によってドアが開錠された後、車両のバッテリーから駆動電圧が供給され、生体情報センサ２による生体情報Ｓ_１の読み取りが行える状態となる。

そして車両は、プッシュ操作によってスイッチ部５がオン状態となると共に生体情報Ｓ_１の照合が成立した場合に出力される指示信号Ｓ_３に基づいて駆動装置の始動を行う。

（操作ボタン１４の構成）
操作ボタン１４は、例えば、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、円筒形状を有する本体１０に対して移動可能に配置されている。この本体１０の先端部には、ベゼル１２が取り付けられ、このベゼル１２の開口１２０内に操作ボタン１４の操作面１４０が露出している。

操作ボタン１４は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、裏面１４１が本体１０に配置されたスイッチ部５と接触し、プッシュ操作によってスイッチ部５の先端を押し込んでオン状態とするように構成されている。

操作ボタン１４には、開口１４２が形成され、その開口１４２の周囲がテーパー形状となっている。この開口１４２は、操作指９に応じた形状であると共に少なくとも操作ボタン１４を押し込める程度の形状を有している。本実施の形態の開口１４２は、一例として、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、操作指９の腹が嵌り込まない程度の大きさを有している。

（生体情報センサ２の構成）
生体情報センサ２は、例えば、図２（ａ）に示すように、操作ボタン１４の開口１４２に露出するように本体１０に配置されている。この開口１４２は、操作面１４０の中央に設けられている。また開口１４２は、例えば、矩形状を有しているが円形であっても良く、これに限定されない。さらに生体情報センサ２の読取面２０は、開口１４２の形状に応じた矩形状を有しているがこれに限定されない。

生体情報センサ２は、操作ボタン１４に対してプッシュ操作を行うユーザの操作指９の生体情報Ｓ_１を読み取るように構成されている。この生体情報Ｓ_１は、一例として、操作指９の指紋パターン及び静脈パターンの少なくとも一方のパターンの画像情報を含んでいる。

生体情報センサ２は、例えば、指紋パターンを読み取る場合、光学式、静電容量方式、電界強度測定方式、感圧式及び感熱式などのセンサによって概略構成される。

また生体情報センサ２は、例えば、静脈パターンを読み取る場合、照射した近赤外線の反射に基づいて静脈パターンを読み出すように概略構成される。

本実施の形態の生体情報センサ２は、一例として、指紋パターンを読み取る静電容量方式のセンサであるものとする。この生体情報センサ２は、読み取った指紋パターンを生体情報Ｓ_１として制御部６に出力する。

ここで読取面２０は、例えば、図１（ａ）、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、開口１４２の奥、言い換えるなら操作指９が操作面１４０に接触しただけでは操作指９と接触しない程度となる開口１４２の底に位置している。つまり読取面２０は、プッシュ操作を行って操作ボタン１４を押し込んだ先に位置している。そして読取面２０は、例えば、プッシュ操作が判定されるように操作ボタン１４をストロークさせた際、読取面２０と操作面１４０と面一になるように配置される。

そのため、生体情報センサ２は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、操作ボタン１４ではなく本体１０側の取付部１７に取り付けられ、本体１０と一体となっている。従ってユーザがプッシュ操作を行うことにより、操作ボタン１４が本体１０側に移動して操作指９と読取面２０との距離が縮まった結果、操作指９と読取面２０とが接触する。

読取面２０は、例えば、認証に必要な操作指９の腹の指紋パターンを読み取れるだけの大きさを有している。この認証に必要な指紋パターンとは、例えば、認証の精度として十分な特徴点の数を含む指紋パターンである。

（基板３の構成）
基板３は、例えば、リジッド基板である。この基板３は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、２つの取付部１６によって本体１０に取り付けられている。また基板３には、制御部６が設けられている。そして基板３は、生体情報センサ２とケーブル４を介して接続され、生体情報Ｓ_１が制御部６に入力するようにコネクタ、電子部品、配線などが設けられている。

ケーブル４は、柔軟性を有するフラットケーブルである。このケーブル４は、互いに本体１０に取り付けられている生体情報センサ２と基板３とを結ぶので、プッシュ操作の有無によって長さが変化しない。従ってケーブル４は、プッシュ操作の度に屈曲することがなく、プッシュ操作の度に屈曲するケーブルと比較して、耐久性が高い。

（スイッチ部５の構成）
スイッチ部５は、プッシュ操作に基づく操作ボタン１４の変位によってオン状態となるスイッチであり、プッシュ操作による荷重がなくなるとオフ状態となるように構成されている。

このスイッチ部５は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、本体１０の取付部１８に取り付けられている。スイッチ部５は、プッシュ操作がなされていない場合、操作ボタン１４の裏面１４１と接触している。

このスイッチ部５は、オン状態となると、スイッチ信号Ｓ_２を制御部６に出力するように構成されている。制御部６は、このスイッチ信号Ｓ_２が入力すると、プッシュ操作がなされたと判定する。

なお変形例としてスイッチ部５は、複数のスイッチを備えても良い。その場合、スイッチ装置１は、複数のスイッチのオン状態の組み合わせによってプッシュ操作を判定するように構成される。

（制御部６の構成）
制御部６は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭやＲＡＭには、例えば、制御部６が動作するためのプログラムと、登録生体情報６０と、認証しきい値６１と、が格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。

制御部６は、一例として、ケーブル４を介して生体情報センサ２から取得した生体情報Ｓ_１に基づくユーザの指紋パターンの特徴点と、登録生体情報６０に登録された登録者の指紋パターンの特徴点と、の類似度が認証しきい値６１以上である場合、ユーザが登録者であると判定する。

この特徴点とは、一例として、中心点、分岐点、端点及び三角州などの点である。中心点とは、指紋パターンの中心となる点である。分岐点とは、指紋の隆線が分岐している点である。端点とは、隆線が切れている点である。三角州とは、三方向から隆線が集まった点である。なお制御部６は、特徴点の位置、特徴点間の距離などに基づいて類似度を算出する。

制御部６は、生体情報Ｓ_１及び登録生体情報６０の指紋パターンの特徴点を照合し、一致する特徴点の数に応じて類似度を判定し、ユーザが登録者であるか否かを判定する。

制御部６は、一例として、登録生体情報６０に基づく登録者Ａ〜登録者Ｃの指紋パターンの特徴点がそれぞれ５０箇所であり、ユーザの指紋パターンの特徴点との一致点が、登録者Ａが４０箇所、登録者Ｂが２０箇所、登録者Ｃが３３箇所である場合、登録者Ａとの類似度が８０（％）、登録者Ｂとの類似度が４０（％）、及び登録者Ｃとの類似度が６６（％）と算出する。制御部６は、一例として、認証しきい値６１が７０（％）である場合、ユーザが登録者Ａであると判定する。

制御部６は、例えば、ユーザが登録者であると判定すると共に、スイッチ部５から出力されたスイッチ信号Ｓ_２が入力してオン状態であると判定すると、駆動装置の始動を指示する指示信号Ｓ_３を生成して車両側の制御部などに出力する。

以下に本実施の形態のスイッチ装置１の動作の一例について図３のフローチャートに従って説明する。

（動作）
スイッチ装置１の制御部６は、ステップ１の「Ｙｅｓ」が成立する、つまりスイッチ部５から出力されたスイッチ信号Ｓ_２が入力すると、プッシュ操作がなされたと判定する（Ｓｔｅｐ１：Ｙｅｓ）。

また制御部６は、プッシュ操作によって操作ボタン１４が押し込まれて操作指９が読取面２０に接触したことによって読み取られた生体情報Ｓ_１と登録生体情報６０とに基づいて類似度を算出する（Ｓｔｅｐ２）。そして制御部６は、算出した類似度が認証しきい値６１以上であった場合（Ｓｔｅｐ３：Ｙｅｓ）、認証が成立したと判定して駆動装置の始動を指示する指示信号Ｓ_３を出力し（Ｓｔｅｐ４）、認証を終了する。

ここでステップ３において制御部６は、認証が成立しない場合（Ｓｔｅｐ３：Ｎｏ）、認証不成立と判定し（Ｓｔｅｐ５）、認証を終了する。

なおスイッチ装置１は、駆動装置が駆動している状態でプッシュ操作が行われた場合、生体情報Ｓ_１の照合を行わず、スイッチ信号Ｓ_２が入力したことをトリガとして駆動装置を停止させる指示信号Ｓ_３を出力する。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るスイッチ装置１は、生体情報センサ２と基板３とを電気的に接続するケーブル４の耐久性を向上させることができる。このスイッチ装置１は、操作ボタン１４ではなく本体１０側に生体情報センサ２と基板３とが配置されるので、操作ボタンに生体情報センサが配置される場合と比べて、生体情報センサ２と基板３とを電気的に接続するケーブル４がプッシュ操作によって何度も屈曲することなく、ケーブル４の耐久性を向上させることができる。

スイッチ装置１は、生体情報センサが操作ボタンに配置された場合、プッシュ操作によるストロークを考慮したケーブルの長さが必要となるが、生体情報センサ２が本体１０に配置されているので、ストロークを考慮する必要がなく、ケーブル４を短くすることができる。そしてスイッチ装置１は、ケーブル４が短くなるので、ノイズの影響を受け難く、精度の高い生体情報Ｓ_１の送受信が行えて認証精度が向上する。

スイッチ装置１は、生体情報センサ２が、配置スペースが少ない操作ボタン１４ではなく配置スペースが多い本体１０に配置されるので、操作ボタンに配置される場合と比べて、小型化が容易となる。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、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及び変形例は、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、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例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、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、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。

１…スイッチ装置、２…生体情報センサ、３…基板、４…ケーブル、５…スイッチ部、６…制御部、９…操作指、１０…本体、１２…ベゼル、１４…操作ボタン、１６〜１８…取付部、２０…読取面、６０…登録生体情報、６１…認証しきい値、１２０…開口、１４０…操作面、１４１…裏面、１４２…開口

Claims (3)

1. 本体と、
   操作面に開口を有すると共に前記操作面になされたプッシュ操作によって前記本体側に移動する操作ボタンと、
   前記本体に取り付けられ、前記開口の奥に露出すると共に前記操作ボタンになされた前記プッシュ操作によってユーザの操作指と接触して生体情報を読み取る読取面を有する生体情報センサと、
   前記生体情報センサとケーブルを介して電気的に接続され、読み取った前記生体情報の認証を行う認証部と、
   前記本体に取り付けられると共に前記認証部が設けられた基板と、
   を備えたスイッチ装置。
2. 前記操作ボタンの移動に基づいて前記プッシュ操作を検出するスイッチ部を有し、
   前記認証部は、前記スイッチ部が前記プッシュ操作を検出すると共に前記生体情報の認証が成立した場合、車両の駆動装置の始動を指示する指示信号を出力する、
   請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 筒体を有する本体と、
   操作面に開口を有すると共に前記操作面になされたプッシュ操作によって前記筒体の軸方向に移動する操作ボタンと、
   前記筒体内部に取り付けられ、前記操作ボタンの移動に基づいて前記プッシュ操作を検出するスイッチ部と、
   前記本体に取り付けられ、前記開口の奥に露出すると共に前記操作ボタンになされた前記プッシュ操作によってユーザの操作指と接触して生体情報を読み取る読取面を有する生体情報センサと、
   前記筒体内部に取り付けられ、前記スイッチ部によって検出された前記プッシュ操作と、前記生体情報センサによって読み取られた前記生体情報と、に基づいて車両の駆動装置の始動を指示する指示信号を出力するか否かを判定する認証部と、
   を備えたスイッチ装置。

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