JP7018581B2 - 変位検出装置及びこれを備える操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダイヤル及びシフトレバー等の操作体の変位を検出するための変位検出装置及び該変位検出装置を備える操作装置に関する。

例えば、自動車の内装のエアコンパネルやステアリングホイールには、回転式のダイヤル等の操作体が設けられている。このような操作体のユーザによる操作を検出するため、従来は変位検出装置としてポテンショメータが用いられている。ポテンショメータは、操作体の変位に伴って回転する摺動子が、一続きの抵抗体に接触しながら移動する。従って、操作体の位置に応じた抵抗値が定まり、抵抗値に応じた検出値が得られる。

また、操作検出装置として、プリント基板上にパターン化された複数の接点に、操作体と共に変位する導電性の可動ブラシを接触させた構成のものも用いられている（例えば、特許文献１参照）。このタイプの場合、操作体の位置に応じて可動ブラシが接触するプリント基板上の接点が定まるため、当該接点に応じた検出値が得られる。

特開２０００－１９５３７４号公報

しかしながら、上記ポテンショメータを用いる場合、内蔵されている抵抗体の抵抗値は必ずしも個体ごとに均一ではない。つまり、抵抗体の任意の２点間の抵抗値は、個体ごとに多少のバラつきが生じ得る。そのため、操作体の変位検出にポテンショメータを用いるには、各操作体にポテンショメータを組み込んだ状態で、各操作位置と検出値とをマッチングさせるための補正が必要となる。

また、特許文献１に記載された構成の場合、可動ブラシとプリント基板とが接触するため、両者に経年使用による摩耗が生じる。更に、摩耗した箇所に錆びが発生する可能性があり、その場合、検出値が変化して操作位置の正確な検出が実現できなくなってしまう可能性がある。

そこで本発明は、個体のバラつきに起因する補正の手間を省くことができ、経年使用による接触箇所の摩耗を回避することのできる変位検出装置及び操作装置を提供することを目的とする。

本発明に係る変位検出装置は、操作体の変位を検出する変位検出装置であって、操作体の変位に伴って移動する導電性の可動被検知体と、可動被検知体に対して非接触に近接配置された導電性の固定検知体と、を備え、固定検知体は、端子間の静電容量を取得する静電容量検出素子のグランド端子に接続されるグランド検知体と、静電容量検出素子の第１入力端子に接続される第１検知体と、静電容量検出素子の第２入力端子に接続される第２検知体と、を少なくとも有し、可動被検知体は、グランド検知体に対向配置されると共に可動被検知体の移動範囲内においてグランド検知体との対向距離が一定に維持されるグランド被検知体と、第１検知体に対向配置されると共に可動被検知体の移動に伴って第１検知体との対向距離が所定の第１パターンで変化する第１被検知体と、第２検知体に対向配置されと共に可動被検知体の移動に伴って第２検知体との対向距離が第１パターンとは異なる所定の第２パターンで変化する第２被検知体と、を少なくとも有し、かつ、グランド被検知体と第１被検知体と第２被検知体とは互いに電気的に接続されており、 静電容量検出素子にて取得される可動被検知体と固定検知体との間の静電容量に基づき操作体の変位を検出する。

このような構成とした場合、可動被検知体と固定検知体とが非接触であるため、接触箇所の摩耗という問題が生じるのを回避することができる。また、操作体の位置に応じて取得される静電容量の取得パターンによって操作体の変位を検出する構成であるため、個体のバラつきに起因する補正が不要となる。

また、操作体は回転変位が可能であり、可動被検知体は、操作体の回転変位に伴って所定の軸心回りに回転可能に支持されており、グランド被検知体は、軸心を中心とする径が全周にわたって同一である導電性の円筒被検知周面を有し、第１被検知体は、軸心を中心とする径が同一である導電性の第１被検知周面を、軸心を中心とする周方向に間欠的に複数有し、第２被検知体は、軸心を中心とする径が同一である導電性の第２被検知周面を、軸心を中心とする周方向に、第１被検知周面とは位置をずらして間欠的に複数有していてもよい。

これにより、シンプルな構成によって、本発明に係る変位検出装置を実現することができる。

また、操作体は、操作体の回転中心線に直交する方向への押圧操作に応じて往復変位が可能であり、可動被検知体は、操作体の往復変位に伴って軸心に対する直交方向へ往復動可能に支持されており、固定検知体が有するグランド検知体、第１検知体、及び第２検知体は、何れも直交方向へ延びる長寸の棒状を成し、可動被検知体の往復動範囲において可動被検知体に対向して位置していてもよい。

これにより、回転及び押圧の両方の操作が可能な操作体について、押圧状態のいかんにかかわらず、回転変位を検出することができる。

更に、本発明に係る操作装置は、上述した何れかに記載の変位検出装置と、操作体と、を備え、更に、操作体への操作に対して、所定の変位量ごとに節度感を付与すると共に操作体を保持する節度機構を備え、可動被検知体と固定検知体との間の静電容量の取得パターンが、操作体に対する所定の変位量の整数分の一の変位量ごとに変化するよう、対向距離に関する第１パターン及び第２パターンは設定されている。

このような構成とすることにより、節度感が付与されるタイミングに連動して、変位検出装置での静電容量の取得パターンが変化する構成の操作装置を実現することができる。

本発明によれば、個体のバラつきに起因する補正の手間を省くことができ、経年使用による接触箇所の摩耗を回避することのできる変位検出装置及び操作装置を提供することができる。

図１は、実施の形態に係る変位検出装置を備える操作装置の外観を示す斜視図である。 図２は、図１の操作装置の分解斜視図である。 図３は、変位検出装置の拡大斜視図である。 図４は、静電ＩＣにて検出される信号パターンを示す模式図である。

以下、実施の形態に係る変位検出装置について、図面を参照しつつ説明する。なお、ここでは回転及び押圧（プッシュ）の操作が可能な操作体の変位を検出する構成を例として説明し、参照図面では、押圧方向を上下方向として各方向を図示する。

［操作装置］
図１は、操作装置の外観を示す斜視図であり、図２は、図１の操作装置の分解斜視図である。図１及び図２に示すように、操作装置１は、基板１０、スイッチ支持体２０、ホルダー３０、操作ダイヤル（操作体）４０、シャフト５０、変位検出装置６０、節度機構７０、及び静電ＩＣ（静電容量検出素子）８０を備えている。

基板１０は平坦な板状部材であり、例えばその上面には静電容量を検出する静電ＩＣ８０が搭載されている。静電ＩＣ８０は、複数の入力端子及び出力端子を有し（図示せず）、そのうち１の入力端子は、グランドに接続されるグランド端子となっている。そして、グランド端子と他のいずれかの入力端子の夫々に導体が接続されると、これらの導体間の静電容量が出力端子から出力される。

基板１０の上面にはスイッチ支持体２０が取り付けられている。このスイッチ支持体２０は平坦な板状部材であり、その上面の離隔した左右の２か所にはプッシュスイッチ２１が取り付けられている。本開示においてプッシュスイッチ２１は、一例として、２つの接点がラバー体によって上下に離れて支持されたラバースイッチを採用している。従って、プッシュスイッチ２１をラバー体の弾性に抗して下方へ押圧すると、ラバー体が上下に収縮変形して２接点がオンとなり、押圧力を解除すると弾性によりラバー体が伸長変形して２接点はオフとなる。なお、プッシュスイッチ２１の個数は１つでもよく、３つ以上でもよい。

スイッチ支持体２０の上方にはホルダー３０が配設されている。ホルダー３０は、上部が開放された直方体のボックス状を成し、内部空間３１を有している。ホルダー３０は左右に長寸を成し、その左端下面と右端下面とに上述した２つのプッシュスイッチ２１が夫々下方から当接するようにして配置されている。従って、ホルダー３０が下方へ押圧されると、これに伴って２つのプッシュスイッチ２１はオフからオンへと切り替わり、押圧を解除するとオンからオフへと切り替わる。

なお、図示が煩雑になるため省いたが、ホルダー３０を、スイッチ支持体２０あるいは基板１０に対して上下動可能に支持するケース（図示せず）を別途備えることとしてもよい。

ホルダー３０の内部空間３１には、主として操作ダイヤル４０及びシャフト５０が収容されている。操作ダイヤル４０は軸心（回転中心線）Ａを左右方向へ向けた円柱状を成し、その外周面は、滑り止めのエンボス加工等が施された操作面４１となっている。また、操作ダイヤル４０の軸心位置には貫通孔４２が形成されており、該貫通孔４２にシャフト５０が挿通されている。

シャフト５０は、操作ダイヤル４０よりも軸心方向の寸法が長い棒状を成している。シャフト５０の左側端部の近傍には、周面から径方向へ突出した係止突起部５１が設けられており、右側端部には係止切欠部５２が形成されている。このようなシャフト５０を操作ダイヤル４０の貫通孔４２に挿通すると、シャフト５０の係止突起部５１が操作ダイヤル４０の貫通孔４２の左側開口近傍に形成された軸心方向のスリット溝（図示せず）と係合する。その結果、操作ダイヤル４０とシャフト５０とは一体化される。

シャフト５０の左側端部には、節度山７１が取り付けられている。節度山７１はシャフト５０の軸心Ａと同軸状の円柱状を成し、その外周面には複数の凹部７２が周方向に形成されている。

このような操作ダイヤル４０、シャフト５０、及び節度山７１は、互いに一体化された状態（便宜上、ダイヤル組立体という）で、ホルダー３０の内部空間３１に収容されている。ホルダー３０は、収容されたダイヤル組立体を回転可能に支持する３つの軸受部３２～３４を有している。

このうち軸受部３２は、シャフト５０において操作ダイヤル４０の左側へ突出した部分を下方から枢支し、より具体的には、操作ダイヤル４０と節度山７１との間の部分を枢支する。軸受部３３は、シャフト５０において操作ダイヤル４０の右側へ突出した部分を、操作ダイヤル４０の近傍にて下方から枢支する。軸受部３４は、シャフト５０において操作ダイヤル４０の右側へ突出した部分をその右端近傍にて下方から枢支する。

なお、軸受部３２は、ホルダー３０の左壁部に上方に開いた切欠きとして形成されている。軸受部３３は、内部空間３１の左右の中央付近に立設された板片において上方に開いた切欠きとして形成されている。軸受部３４は、ホルダー３０の右壁部に上方に開いた切欠きとして形成されている。

ホルダー３０の左壁部の更に左側には、小スペースを有する収容体３５が設けられており、この小スペースには、金属板を屈曲して形成された節度バネ７３が収容されている。上述したダイヤル組立体がホルダー３０に収容されると、軸受部３２の左側に位置する節度山７１もこの収容体３５の小スペースに配置される。そして、節度バネ７３が有し、軸心Ａに近接する方向へ付勢された弾性片７４が、節度山７１の凹部７２に係合する。これらの節度山７１と節度バネ７３により、節度機構７０が構成されている。

なお、凹部７２は節度山７１の周方向に一定間隔で形成されている。従って、この節度機構７０は、ユーザによって操作ダイヤル４０が軸心Ａ回りに回転操作されると、所定の回転角度ごとにユーザに節度感（例えば、クリック感）を付与する。また、操作ダイヤル４０の回転方向において、節度機構７０により節度感が付与される位置は、操作ダイヤル４０から手を離した状態で操作ダイヤル４０が静止する保持位置となる。

［変位検出装置］
続いて、操作装置１に備えられた変位検出装置６０について説明する。図１及び図２に示すように、変位検出装置６０は、操作ダイヤル４０の変位に伴って移動する導電性の可動被検知体９１と、可動被検知体９１に対して非接触に近接配置された導電性の固定検知体６１とを備えている。本開示の例では、固定検知体６１は可動被検知体９１の後方近傍に配置されている。

可動被検知体９１は、シャフト５０の右端部に設けられている。シャフト５０の右端部は、ホルダー３０の軸受部３４の更に右側（ホルダー３０の右外方）に突出しており、この右端部には上述した係止切欠部５２が形成されている。一方、可動被検知体９１は概略円柱状を成し、その軸心位置には、シャフト５０の右端部と整合する形状の係止孔９２が貫通して形成されている（後述の図３も参照）。そして、係止切欠部５２が係止孔９２に内嵌することで、シャフト５０の右端部に可動被検知体９１が固定的に取り付けられている。

図３は、変位検出装置６０の拡大斜視図である。但し、この図３では説明の便宜から、可動被検知体９１と固定検知体６１とを図１に示す組み立て後の状態よりも前後方向に離して配置した状態を示している。

図３に示すように固定検知体６１は、グランド検知体６３、第１検知体６４、及び第２検知体６５を有している。これらは何れも上下方向へ延びる長寸の棒状を成しており、本開示では何れも上下に長寸の角柱状を成している。また、これらは左から右へと第１検知体６４、グランド検知体６３、及び第２検知体６５の順にほぼ等間隔で配置され、夫々の基部で一体化されて基板１０上に取り付けられている。

固定検知体６１が有するグランド検知体６３は、静電ＩＣ８０が有するグランド端子８３に導線を介して接続され、第１検知体６４は、静電ＩＣの第１入力端子８４に導線を介して接続され、第２検知体６５は、静電ＩＣの第２入力端子８５に導線を介して接続されている。

図３に示すように、可動被検知体９１は、互いに電気的に接続されたグランド被検知体９３、第１被検知体９４、及び第２被検知体９５を有している。このうちグランド被検知体９３は、上述したグランド検知体６３に対向配置されると共に、可動被検知体９１の移動範囲内においてグランド検知体６３との対向距離が一定に維持されるように構成されている。

第１被検知体９４は、上述した第１検知体６４に対向配置されると共に、可動被検知体９１の回転移動に伴って第１検知体６４との対向距離が所定の第１パターンで変化するよう構成されている。第２被検知体９５は、上述した第２検知体６５に対向配置されと共に、可動被検知体９１の回転移動に伴って第２検知体６５との対向距離が第１パターンとは異なる所定の第２パターンで変化するよう構成されている。

可動被検知体９１の構成について更に詳述する。図３に示すように、グランド被検知体９３は、軸心Ａを中心とする導電性材料で形成された円柱状を成しており、その軸心Ａを中心とする径が全周にわたって同一である円筒被検知周面９３ａを有している。なお、本開示の例では、グランド被検知体９３の軸心Ａの位置に、上述した係止孔９２が貫通して形成されている。

また、本開示ではグランド被検知体９３が導電性材料であるものを例示したが、これに限られない。例えば、グランド被検知体９３が軸心Ａ回りに回転したときにグランド検知体６３と対向する部分（グランド被検知体９３の外周面）が少なくとも導電性を有していればよく、当該部分のみを蒸着等により金属膜で形成してもよい。

第１被検知体９４は、軸心Ａを中心とする径が同一である導電性の第１被検知周面９４ａを複数有している。この第１被検知周面９４ａは、軸心Ａを中心とする円筒周面の周方向の一部（周方向寸法：Ｗ１１，中心角：θ１１）に相当する面形状を成し、第１被検知体９４は、このような第１被検知周面９４ａを、軸心Ａを中心とする周方向に間欠的に複数有している。本開示では、グランド被検知体９３の左側面から左方向へ突出した矩形状の突出部９４ｂが、軸心Ａを中心とする周方向に、所定の隙間９４ｃ（周方向寸法：Ｗ１２，中心角：θ１２）を空けて等間隔で設けられており、この突出部９４ｂの径方向の外面が上記の第１被検知周面９４ａとなっている。

なお、本開示において突出部９４ｂは周方向に６つ設けられている。従って、第１被検知周面９４ａも周方向に等間隔で６つ設けられており、かつ、隣り合う第１被検知周面９４ａの間の隙間９４ｃは第１被検知周面９４ａの周方向寸法と同一になっている（Ｗ１１＝Ｗ１２，θ１１＝θ１２＝π／６［ｒａｄ］）。よって、第１被検知体９４が軸心Ａ回りにπ／６［ｒａｄ］回転するたびに、第１検知体６４に対して第１被検知周面９４ａと隙間９４ｃとが交互に対向する。このように、第１被検知体９４は、軸心Ａ回りに回転するのに伴って、第１検知体６４との対向距離が所定の第１パターンで変化することとなる。

第２被検知体９５は、第１被検知体９４と同様の構成になっている。すなわち第２被検知体９５は、軸心Ａを中心とする径が同一である導電性の第２被検知周面９５ａを複数有している。この第２被検知周面９５ａは、軸心Ａを中心とする円筒周面の周方向の一部（周方向寸法：Ｗ２１，中心角：θ２１）に相当する面形状を成し、第２被検知体９５は、このような第２被検知周面９５ａを、軸心Ａを中心とする周方向に間欠的に複数有している。本開示では、グランド被検知体９３の右側面から右方向へ突出した矩形状の突出部９５ｂが、軸心Ａを中心とする周方向に、所定の隙間９５ｃ（周方向寸法：Ｗ２２，中心角：θ２２）を空けて等間隔で設けられており、この突出部９５ｂの径方向の外面が上記の第２被検知周面９５ａとなっている。

また、本開示において突出部９５ｂは周方向に６つ設けられている。従って、第２被検知周面９５ａも周方向に等間隔で６つ設けられており、かつ、隣り合う第２被検知周面９５ａの間の隙間９５ｃは第２被検知周面９５ａの周方向寸法と同一になっている（Ｗ２１＝Ｗ２２，θ２１＝θ２２＝π／６［ｒａｄ］）。よって、第２被検知体９４が軸心Ａ回りにπ／６［ｒａｄ］回転するたびに、第２検知体６５に対して第２被検知周面９５ａと隙間９５ｃとが交互に対向する。このように、第２被検知体９５は、軸心Ａ回りに回転するのに伴って、第２検知体６５との対向距離が所定の第２パターンで変化することとなる。

ところで、第１被検知周面９４ａと第２被検知周面９５ａとは、軸心Ａ回りの位置がずれるようにして配置されている。具体的には本開示の第１被検知周面９４ａと第２被検知周面９５ａとは、互いに軸心Ａ回りの中心角π／１２［ｒａｄ］だけずれるようにして配置されている。このような位置ずれにより、固定検知体６１に対する第１被検知体９４と第２被検知体９５の各対向距離の変化パターンである第１パターンと第２パターンは、互いに異なっている。なお、位置ずれ量は上記の値に限定されず、当該位置ずれに基づく静電容量の変化を静電ＩＣ８０において検出できる範囲で、任意に選択することができる。

また、本開示では第１被検知体９４及び第２被検知体９５が導電性材料であるものを例示したが、これに限られない。例えば、第１被検知体９４が軸心Ａ回りに回転したときに第１検知体６４と対向する部分（つまり、第１被検知周面９４ａ）が少なくとも導電性を有していればよく、当該部分のみを蒸着等により金属膜で形成してもよい。第２被検知体９５についても同様に、例えば少なくとも第２被検知周面９５ａのみが導電性を有していればよい。

なお、本開示では第１被検知体９４として複数の突出部９４ｂが離隔した構成を例示したが、これに限られない。つまり、静電ＩＣ８０が、第１被検知周面９４ａとこれに隣接する部分（図３では隙間９４ｃ）とで静電容量の違いを検出できるのであれば、他の構成を採用してもよい。例えば、隣接する突出部９４ｂの間を絶縁体で埋めてもよいし、隣接する突出部９４ｂ同士を軸心Ａ寄りの部分で同一材料により接続してもよい。第２被検知体９５についても同様である。

更に、図３では、円筒被検知周面９３ａ、第１被検知周面９４ａ、及び第２被検知周面９５ａが互いに面一の面を形成する構成を例示しているが、これに限られない。例えば、各被検知周面９３ａ～９５ａの軸心Ａからの距離（径）が互いに一致していなくてもよい。

［静電容量の検出パターン］
次に、以上のような変位検出装置６０により、操作ダイヤル４０が操作されたときの変位を検出する態様について説明する。図４は、静電ＩＣ８０にて検出される信号パターンを示す模式図であり、操作ダイヤル４０の１回転分（２π［ｒａｄ］）に対応するパターンを示している。

操作ダイヤル４０が回転操作された場合、固定検知体６１のグランド検知体６３と可動被検知体９１のグランド被検知体９３との対向距離は不変であり、常時一定の距離だけ離れた状態を維持している。一方、第１検知体６４と第１被検知体９４との対向距離は、操作ダイヤル４０の軸心Ａ回りの位置（回転角度）によって異なり、第２検知体６５と第２被検知体９５との対向距離も、操作ダイヤル４０の軸心Ａ回りの位置（回転角度）によって異なる。

例えば図３に示す状態では、可動被検知体９１において図中にハッチングを付した長方形領域Ｂが、固定検知体６１と対向している。このとき、第１検知体６４に対しては、第１被検知体９４の第１被検知周面９４ａが対向しており、第２検知体６５に対しては、第２被検知体９５の隙間９５ｃが対向している。

ここで、本開示の静電ＩＣ８０は、２種類の静電容量を検出する。そのうちの１つとして、静電ＩＣ８０は、固定検知体６１のうちグランド検知体６３及び第１検知体６４が可動被検知体９１に対向する距離に基づいて静電容量を検出する。そして、この検出値と所定の閾値との大小関係から、第１検知体６４が第１被検知周面９４ａに対向している状態（ＯＮ状態）と、第１検知体６４が第１被検知周面９４ａに対向していない状態、つまり、隙間９４ｃに対向している状態（ＯＦＦ状態）と、を判別して出力する。よって以下では、固定検知体６１が第１被検知周面９４ａに対向しているか否かを判別する構成（グランド検知体６３、第１検知体６４、グランド被検知体９３、第１被検知体９４、及び静電ＩＣ８０等）を「第１検知部」と称する。

他の１つとして、静電ＩＣ８０は、固定検知体６１のうちグランド検知体６３及び第２検知体６５が可動被検知体９１に対向する距離に基づいて静電容量を検出する。そして、この検出値と所定の閾値との大小関係から、第２検知体６５が第２被検知周面９５ａに対向している状態（ＯＮ状態）と、第２検知体６５が第２被検知周面９５ａに対向していない状態、つまり、隙間９５ｃに対向している状態（ＯＦＦ状態）と、を判別して出力する。よって以下では、固定検知体６１が第２被検知周面９５ａに対向しているか否かを判別する構成（グランド検知体６３、第２検知体６５、グランド被検知体９３、第２被検知体９５、及び静電ＩＣ８０等）を「第２検知部」と称する。

従って、図３に示す状態では、第１検知体６４に第１被検知周面９４ａが対向しているため、第１検知部において静電ＩＣ８０はＯＮ状態を出力する。また、第２検知体６５に第２被検知周面９５ａが対向していない（隙間９５ｃが対向している）ため、第２検知部において静電ＩＣ８０はＯＦＦ状態を出力する。このとき静電ＩＣ８０から出力される信号パターンを、図４にて、保持位置Ｘ１での信号パターンＳ１として例示する。

また、例えば保持位置Ｘ１の状態から、軸心Ａに沿って右側からみて可動被検知体９１が時計回りにπ／１２［ｒａｄ］回転したとする。すると、固定検知部６１は第１被検知周面９４ａ及び第２被検知周面９５ａの何れにも対向した状態となる。従って、第１検知部及び第２検知部の何れでも、静電ＩＣ８０はＯＮ状態を出力する（図４の保持位置Ｘ２での信号パターンＳ２参照）。

更に可動被検知体９１が保持位置Ｘ２から時計回りにπ／１２［ｒａｄ］回転すると、固定検知部６１は第１被検知周面９４ａとは対向せず、第２被検知周面９５ａとは対向した状態となる。従って、第１検知部において静電ＩＣ８０はＯＦＦ状態を出力し、第２検知部において静電ＩＣ８０はＯＮ状態を出力する（図４の保持位置Ｘ３での信号パターンＳ３参照）。

更に可動被検知体９１が保持位置Ｘ３から時計回りにπ／１２［ｒａｄ］回転すると、固定検知部６１は第１被検知周面９４ａ及び第２被検知周面９５ａの何れにも対向しない状態となる。従って、第１検知部及び第２検知部の何れでも、静電ＩＣ８０はＯＦＦ状態を出力する（図４の保持位置Ｘ４での信号パターンＳ４参照）。

そして、更に可動被検知体９１が保持位置Ｘ４から時計回りにπ／１２［ｒａｄ］回転すると、固定検知部６１は第１被検知周面９４ａとは対向し、第２被検知周面９５ａとは対向しない状態となる。つまり、上述した保持位置Ｘ１と同じ状態（信号パターンＳ１）となる。以降、時計回りにπ／１２［ｒａｄ］回転させるたびに、出力される信号パターンはＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ１・・・と変化する。なお、操作ダイヤル４０を反時計回りに回転させたときは、上述したのと反対に信号パターンは変化する。

従って、操作ダイヤル４０が回転操作された場合、その結果得られる信号パターンの変化に基づき、操作ダイヤル４０の回転方向と、現時点の保持位置と、操作前後の回転変位量とが分かる。

例えば、信号パターンがＳ２からＳ３へと変化した場合、操作ダイヤル４０は軸心Ａに沿って右側から見た状態で時計回りに操作されたと判別できる。そして、現時点での位置は、信号パターンＳ３に対応する保持位置Ｘ３，Ｘ７，Ｘ１１，Ｘ１５，Ｘ１９，Ｘ２３の何れかに操作ダイヤル４０が位置すると判別できる。更に、信号パターンの変化（Ｓ２→Ｓ３）に基づき、π／１２［ｒａｄ］の変化があったことも判別できる。

また、信号パターンがＳ３からＳ２を経てＳ１へと変化した場合、操作ダイヤル４０は反時計回りに操作されたと判別できる。そして、現時点の位置は、信号パターンＳ１に対応する保持位置Ｘ１，Ｘ５，Ｘ９，Ｘ１３，Ｘ１７，Ｘ２１の何れかに操作ダイヤル４０が位置すると判別できる。更に、信号パターンの変化（Ｓ３→Ｓ２→Ｓ１）に基づき、π／６［ｒａｄ］の変化があったことも判別できる。

このように、本開示の操作装置１は、可動被検知体９１と固定検知体６１との間の静電容量の取得パターン（信号パターン）が、操作ダイヤル４０に対する所定の変位量（ここでは、π／１２［ｒａｄ］）ごとに変化するよう、対向距離に関する第１パターン及び第２パターンが設定されている。

更に、既に説明した節度機構７０は、上述した変位量（π／１２［ｒａｄ］）ごとに操作ダイヤル４０に節度感を付与するよう、節度山７１の凹部７２の個数及び位置が設定されている。つまり、本開示では、節度山７１の周方向に等間隔に２４個の凹部７２が形成されている。その結果、操作ダイヤル４０が操作されてその保持位置Ｘ１～Ｘ２４が変化するたびに、静電容量の取得パターン（信号パターン）が変化するようになっている。従って、ユーザが操作ダイヤル４０を回転操作すると、各保持位置Ｘ１～Ｘ２４にて操作感を感じることができ、且つ、変位検出装置６０は各保持位置Ｘ１～Ｘ２４に対応する信号パターンを取得する。

なお、上述した例では、操作ダイヤル２４の保持位置数と信号パターンの取得数とが同一である場合を説明したが、両者は同一でなくてもよい。例えば、操作ダイヤル２４の隣接する２つの保持位置の間において、両保持位置で取得される信号パターンとは異なる信号パターンを１又は複数取得できるよう、第１パターン及び第２パターンを設定してもよい。一般的に言えば、上記静電容量の取得パターン（信号パターン）が、操作ダイヤル４０に対する所定の変位量（つまり、隣接する保持位置間の変位量）に対して、その整数分の一の変位量ごとに変化するよう、第１パターン及び第２パターンを設定してもよい（整数分の一には「１」を含む）。この場合、隣接する保持位置間の中間位置にて操作ダイヤル４０が止まっている状態を検出できるなど、より確実な操作体の変位検出が可能である。

ところで、本開示の操作装置１は、操作ダイヤル４０を下方へ押圧操作してプッシュスイッチ２１をオン／オフ切り替え可能となっている。そして、このとき変位検知装置６０の可動被検知体９１も上下動する。しかしながら、固定検知体６１は可動被検知体９１の後方に位置している。更に、固定検知体６１が備える各検知体６３～６５は、上下方向に長寸であり、かつ、可動被検知体９１の上下動する全範囲において各被検知体９３～９５に対向して位置している。

従って、可動被検知体９１が上下動をした場合であっても、可動被検知体９１と固定検知体６１との距離関係は維持される（変更されない）。よって、本開示の変位検出装置６０は、操作ダイヤル４０の押圧操作にかかわらず、操作ダイヤル４０の回転操作に伴う変位（回転方向、現在位置、及び変位量）を検出することができる。

［その他の実施形態］
ところで、上記では、操作ダイヤル４０の押圧操作に伴い、可動被検知体９１のみが連動して上下動し、固定検知体６１は上下動しない構成を例示したが、これに限られない。例えば、固定検知体と静電ＩＣとをフレキシブルケーブルにより接続するなどして、操作ダイヤルの押圧操作に伴い可動被検知体及び固定検知体の何れもが連動して上下動するように構成してもよい。

更に、本開示に係る変位検出装置に関する技術思想は、回転式の操作体の回転変位を検出するのに適用できるだけでなく、他のタイプの操作体の変位を検出するのにも用いることができる。例えば、前後方向など１次元的に操作可能なレバー操作体、あるいは、前後及び左右など２次元的に操作可能なレバー操作体の変位を検出するのにも用いることが可能である。

本発明は、ダイヤル及びシフトレバー等の操作体の変位を検出するための変位検出装置及び該変位検出装置を備える操作装置に適用することができる。

１ 操作装置
４０ 操作ダイヤル（操作体）
６０ 変位検出装置
６１ 固定検知体
６３ グランド検知体
６４ 第１検知体
６５ 第２検知体
７０ 節度機構
９１ 可動被検知体
９３ グランド被検知体
９３ａ 円筒被検知周面
９４ 第１被検知体
９４ａ 第１被検知周面
９５ 第２被検知体
９５ａ 第２被検知周面

Claims (3)

1. 操作体の変位を検出する変位検出装置であって、
   前記操作体の変位に伴って移動する導電性の可動被検知体と、前記可動被検知体に対して非接触に近接配置された導電性の固定検知体と、を備え、
   前記固定検知体は、
   端子間の静電容量を取得する静電容量検出素子のグランド端子に接続されるグランド検知体と、前記静電容量検出素子の第１入力端子に接続される第１検知体と、前記静電容量検出素子の第２入力端子に接続される第２検知体と、を少なくとも有し、
   前記可動被検知体は、
   前記グランド検知体に対向配置されると共に前記可動被検知体の移動範囲内において前記グランド検知体との対向距離が一定に維持されるグランド被検知体と、前記第１検知体に対向配置されると共に前記可動被検知体の移動に伴って前記第１検知体との対向距離が所定の第１パターンで変化する第１被検知体と、前記第２検知体に対向配置されると共に前記可動被検知体の移動に伴って前記第２検知体との対向距離が前記第１パターンとは異なる所定の第２パターンで変化する第２被検知体と、を少なくとも有し、かつ、前記グランド被検知体と前記第１被検知体と前記第２被検知体とは互いに電気的に接続されており、
   前記操作体は回転変位が可能であり、
   前記可動被検知体は、前記操作体の回転変位に伴って所定の軸心回りに回転可能に支持されており、
   前記グランド被検知体は、前記軸心を中心とする径が全周にわたって同一である導電性の円筒被検知周面を有し、
   前記第１被検知体は、前記軸心を中心とする径が同一である導電性の第１被検知周面を、前記軸心を中心とする周方向に間欠的に複数有し、
   前記第２被検知体は、前記軸心を中心とする径が同一である導電性の第２被検知周面を、前記軸心を中心とする周方向に、前記第１被検知周面とは位置をずらして間欠的に複数有しており、
   前記静電容量検出素子にて取得される前記可動被検知体と前記固定検知体との間の静電容量に基づき前記操作体の変位を検出する、変位検出装置。
2. 前記操作体は、当該操作体の回転中心線に直交する方向への押圧操作に応じて往復変位が可能であり、
   前記可動被検知体は、前記操作体の往復変位に伴って前記軸心に対する直交方向へ往復動可能に支持されており、
   前記固定検知体が有する前記グランド検知体、前記第１検知体、及び前記第２検知体は、何れも前記直交方向へ延びる長寸の棒状を成し、前記可動被検知体の往復動範囲において前記可動被検知体に対向して位置している、
   請求項１に記載の変位検出装置。
3. 請求項１又は２に記載の変位検出装置と、前記操作体と、を備える操作装置であって、
   前記操作体への操作に対して、所定の変位量ごとに節度感を付与すると共に前記操作体を保持する節度機構を備え、
   前記可動被検知体と前記固定検知体との間の静電容量の取得パターンが、前記操作体に対する前記所定の変位量の整数分の一の変位量ごとに変化するよう、前記対向距離に関する前記第１パターン及び前記第２パターンは設定されている、
   操作装置。

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