(57)【要約】【課題】操作部材に対する手指のタッチ検出を安定して行なうことができるタッチ検出機能付きスイッチ装置を提供する。【解決手段】ボディ１に手指で接触される操作ボタン３を移動可能に設け、ボディ１に操作ボタン３に対応して配線部７を有するプリント配線板４を設け、このプリント配線板４に操作ボタン３が押圧操作されることに基づいて動作するスイッチ６を設け、そして、プリント基板４に板状のタッチ検出用電極８を突設して、その突出基部８ａを配線部７に電気的に接続し、先端部８ｃを操作ボタン３の手指が接触する側の面近傍に位置させるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
手指で接触される操作部材と、
この操作部材に対応して配設され、配線部を有するプリント配線板と、
前記操作部材が操作されることに基づいて動作するスイッチ要素と、
前記プリント配線板に突設され、突出基部が前記配線部に電気的に接続され、先端部が前記操作部材の手指が接触する側の面近傍に位置する板状のタッチ検出用電極とを備えたことを特徴とするタッチ検出機能付きスイッチ装置。
【請求項２】
タッチ検出用電極の先端部は、操作部材の手指が接触する側の面を包囲するように形成されていることを特徴とする請求項１記載のタッチ検出機能付きスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作部材に手指が接触した際にこれを検出するためのタッチ検出用電極を有するタッチ検出機能付きスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、複数の選択部を画面に表示する表示装置の選択用のスイッチ装置としては、上記複数の選択部に対応して複数の操作部材としての操作ボタンを備え、使用者が選択した操作ボタンを手指にて押圧操作すると、操作ボタンの下側に配設されたスイッチ要素が動作して対応する選択部を表示状態にして選択決定するようにした構成が考えられている。
なお、本発明が解決しようとする課題に対応するような公知文献は発見できなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記したようなものにおいては、使用者は、スイッチ装置の操作ボタンを見て選択してから操作する必要がある。このため、使用者は、スイッチ装置の操作ボタンと表示装置の画面との両方を見る必要があり、操作性がよくないという問題がある。
そこで、このような問題に対処するため、発明者は次のようなものを考えた。それは、スイッチ装置の操作ボタンに手指が接触した際に、これを検出して、その操作ボタンに対応する選択部の表示状態を変化させるような構成とするものである。このような構成のものによれば、表示画面を見れば、手指が接触している操作ボタンの位置がわかるため、スイッチ装置の操作ボタンを見ずに、表示画面のみを見て操作することが可能となる。
【０００４】
これを実現させるためのタッチ検出機能付きスイッチ装置として、発明者は例えば図７に示す構成のもの（比較例）を考えた。図７は、このタッチ検出機能付きスイッチ装置の縦断面図である。操作部材を構成する操作ボタン１０１は、合成樹脂により下面が開口する矩形容器状をなすように形成されていて、その操作面部１０１ａの下面には、タッチ検出用電極１０２が設けられている。また、この操作ボタン１０１の周辺には、操作ボタン１０１の移動のための空間を挟んでボディ１０３が配置されている。
【０００５】
操作ボタン１０１の下方には、プリント配線板１０４が配置されており、このプリント配線板１０４には、プリント配線がなされている。上記タッチ検出用電極１０２は、弾性変形可能なフレキシブルプリント配線板（以下、ＦＰＣと称す）１０５を介してプリント配線板１０４の配線部１０６に後述するように電気的に接続される。このＦＰＣ１０５は、プラスチックシート間に銅製の配線部（いずれも図示せず）を挟み込んだような構造となっていて、操作ボタン１０１の操作面部１０１ａに配置される一端部側の上面部をタッチ検出用電極１０２としている。
【０００６】
ＦＰＣ１０５は、操作ボタン１０１の一方の側面部に形成された空間部１０１ｂに沿うように配置され、操作ボタン１０１の内部に内ケース１０１ｃが圧入されることで固定されている。そして、ＦＰＣ１０５の他端部側は、プリント配線板１０４の下面において配線部１０６に電気的に接続されている。
プリント配線板１０４において、操作ボタン１０１の他方の側面部１０１ｄの下方に対応する部位に位置して、スイッチ要素としてのスイッチ１０７が配設されている。この場合、操作ボタン１０１とプリント配線板１０４の部品装着面（上面）との間には、操作ボタン１０１の下方向への移動を許容する間隔が設定されている。
なお、図示した構成では、操作ボタン１０１が１個のみであるが、実際には、表示装置の複数の選択部と対応して操作ボタン１０１を含むユニットが複数個設けられている。そして、各スイッチ１０７は、例えばマイクロコンピュータからなる制御装置（図示せず）に接続される。
【０００７】
上記構成において、使用者の手指が操作ボタン１０１の上面の操作面部１０１ａに接触すると、手指がグランド側となってその手指とタッチ検出用電極１０２とによってコンデンサが形成され、これがＦＰＣ１０５を介してプリント配線板１０４の配線部１０６に接続され、プリント配線板１０４のタッチ検出回路の信号レベルが変化する。制御装置は、この信号レベルの変化により操作ボタン１０１への手指の接触を検出し、図示しない表示装置の画面において、その操作ボタン１０１に対応する選択部を表示状態にする。そして、その操作ボタン１０１が下方へ押圧操作され、この操作ボタン１０１の側面部１０１ｄによりスイッチ１０７が押圧操作されると、スイッチ１０７が動作して選択信号を出力して制御装置に与え、制御装置はスイッチ１０７に対応する選択部を固定的な表示状態にしてその選択部の選択を決定する。
【０００８】
しかしながら、上記した構成のタッチ検出機能付きスイッチ装置では、タッチ検出用電極１０２は、内ケース１０１ｃを操作ボタン１０１内に圧入することにより操作ボタン１０１内面に組立て固定されるので、組立て精度のばらつきにより操作ボタン１０１の操作
部１０１ａとタッチ検出用電極１０２との対向間隔にばらつきを生じ、このため、タッチ検出用電極１０２と手指とで構成されるコンデンサの静電容量が不安定になって、操作ボタン１０１に対する手指のタッチ検出が不安定になる問題がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、操作部材に対する手指のタッチ検出を安定して行なうことができるタッチ検出機能付きスイッチ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成するために、本発明のタッチ検出機能付きスイッチ装置は、手指で接触される操作部材と、この操作部材に対応して配設され、配線部を有するプリント配線板と、前記操作部材が操作されることに基づいて動作するスイッチ要素と、前記プリント配線板に突設され、突出基部が前記配線部に電気的に接続され、先端部が前記操作部材の手指が接触する側の面近傍に位置する板状のタッチ検出用電極とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、使用者の手指がタッチ検出用電極に接触すると、タッチ検出用電極が手指を介してグランドに接続されて、そのタッチ検出用電極と手指とにより安定した静電容量を有するコンデンサが構成され、プリント配線板の配線部側では、その安定した静電容量を検出することができ、操作部材へのタッチ操作を確実に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の第1の実施例について図１乃至図４を参照して説明する。
図１は、タッチ検出機能付きスイッチ装置の縦断面図である。この図１において、プラスチック製のボディ１は、一方の面たる下面が開口した矩形容器状をなしている。このボディ１には、ボタン収納孔部２が形成されており、このボタン収納孔部２は、上部が他の部位より小になされて両者の間に段部２ａが形成されている。そして、ボディ１のボタン収納孔部２には、操作部材としての操作ボタン３が所定方向（図1において上下方向）に移動可能に収納されている。操作ボタン３は、透光性を有するプラスチックで下面が開口する矩形容器状に形成され、上部は他の部位より小になされてこれらの小形部３ａと大形部３ｂとの間に段部３ｃが形成されている。
【００１３】
図１に示すように、操作ボタン３の下方には、操作ボタン３の下面に対応してプリント配線４が配置されており、これは、ボディ１の下面の開口部１ａに嵌め込み装着されている。このプリント配線板４には、所定のプリント配線がなされている。また、プリント配線板４の部品装着面（上面）には、絶縁材例えばゴム製の中空円錐状（杯を伏せた状態）をなす可撓体５が固定されており、その上部の受圧部５ａが操作ボタン３の下面の押圧部３ｄに下方から当接して上方に付勢するようになっている。これにより、操作ボタン３は上方に付勢されて、その段部３ｃがボディ１の段部２ａに当接し、小形部３ａの上部がボディ１の上面より若干突出した状態に保持される。そして、可撓体５の受圧部５ａの下面に可動接点６ａが設けられ、これと対向してプリント配線板４の部品装着面に固定接点６ｂ、６ｂが設けられ、以て、スイッチ要素たるスイッチ６が構成されている。
【００１４】
しかして、図１に示すように、プリント配線板４の部品装着面には、配線部７が設けられているとともに、タッチ検出用電極８が突設されている。このタッチ検出用電極８は、
図２に示すように、導電材例えば銅製で矩形板状をなし，その突出基部８ａに下方に突出する接続片８ｂが形成されていて、この接続片８ｂが配線部７を貫通してその配線部７にプリント配線板4の半田付け面（下面）において半田付けされている。そして、このタッチ検出用電極８において、中間部は操作ボタン３の一側面たる左側面に沿って延び、先端部８ｃの端面が操作ボタン３の小形部３ａの上面（手指が接触する側の面）に近接して位置しかつこれより僅かに上方に突出するようになっている。
【００１５】
上記した構成では、操作ボタン３が１個のみであるが、実際には、タッチ検出機能付きスイッチ装置の上面図を示す図３のように、図示しない表示装置の複数の選択部と対応して操作ボタン３を含むユニットが複数個例えば２個設けられている。そして、各スイッチ６は、例えばマイクロコンピュータからなる制御装置（図示せず）に接続される。なお、ボディ１の下面の開口部１ａには、これを閉塞するカバー９が嵌め込み装着されている。
【００１６】
次に、このタッチ検出機能付きスイッチ装置のタッチ検出回路１０について、図４を参照して説明する。このタッチ検出回路１０は、一般的な静電容量検出回路であり、高周波信号を出力する発振部１１（一方の端子がグランドに接続されている。）、負荷抵抗１２、高周波信号の検波及び平滑を行なう検波部１３及びオペアンプ１４を備えて構成されている。
【００１７】
発振部１１の出力端子（他方の端子）には、負荷抵抗１２及び配線部７を介してタッチ検出用電極８が接続されている。検波部１３は、ダイオード及びコンデンサなどからなり、発振部１１からの高周波信号が負荷抵抗１２を介して入力される。また、検波部１３の出力は、オペアンプ１４を介して増幅及びオフセットされた信号Ｖｏｕｔとして制御装置に入力される。なお、発振部１１、負荷抵抗１２、検波部１３及びオペアンプ１４は、パッケージ化された静電容量検出ＩＣ１５として構成されている。
【００１８】
次に、本実施例の作用につき説明する。
使用者の手指が操作ボタン３における小形部３ａの上面近傍たるタッチ検出用電極８の先端部８ｃに接近すると、使用者の手指はグランドに接続された状態になっているので、タッチ検出用電極８と使用者の手指とで可変のコンデンサＣ（図４参照）が構成される。このような状態において、使用者の手指がタッチ検出用電極８の先端部８ｃの上面に接触すると、コンデンサＣの静電容量の変化はほとんどなくなる。これにより、プリント配線板４の配線部７は、タッチ検出用電極８及び手指から構成されるコンデンサＣを介してグランドに接続されることになる。従って、発振部１１から出力された高周波信号は、負荷抵抗１２の抵抗値とコンデンサＣのインピーダンスとで分圧されて検波部１３に入力される。
【００１９】
その結果、タッチ検出用電極８に手指が触れていない状態と比べて、検波部１３に入力される高周波信号のレベルが小さくなるため、検波部１３及びオペアンプ１４を介して出力される信号Ｖｏｕｔのレベルも小さくなる。制御装置は、この信号Ｖｏｕｔのレベルの変化によりタッチ検出用電極８（操作ボタン３）への手指の接触を検出し、図示しない表示装置の画面において、その操作ボタン３に対応する選択部を暫定的な表示状態にする。
その後、使用者によって操作ボタン３が下方へ押圧操作され、操作ボタン３の押圧部３ｄによりスイッチ６が押圧操作されると、スイッチ６は動作（オン）してオン信号を選択信号として制御装置に与えるようになり、制御装置は、操作ボタン３に対応する選択部を固定的な表示状態に変化させ、その選択部の選択を決定する。
【００２０】
このように本実施例によれば、プリント配線板４に配線部７を設けるとともに板状のタッチ検出用電極８を突設して、その突出基部８ａを配線部７に電気的に接続し、かつ、タッチ検出用電極８の先端部８ｃを操作ボタン３の上面近傍に位置させるようにした。従って、タッチ検出用電極８をプリント配線板４に突設するだけ、タッチ検出用電極８に対する手指の接触位置関係を一定にすることができ、そして、使用者がタッチ検出用電極８に手指を接触させるだけでタッチ検出用電極８と手指とにより安定したコンデンサＣを構成することができるので、タッチ検出用電極８に対するタッチ検出即ち等価的には操作ボタン３に対するタッチ検出を確実に行なうことができる。
【００２１】
この場合、前述したように、タッチ検出用電極８をプリント配線板４に突設するだけ、タッチ検出用電極８は手指に対する接触位置関係が一定になるように固定されるので、従来の内ケース１０１ｃのような固定手段を用いなくてもよく、構成が簡単になる。
【００２２】
図５及び図６は、本発明の第２の実施例であり、上記第１の実施例と同一部分には同一符号を付して示し、以下、異なる部分について説明する。
図５に示すように、操作ボタン３の小形部３ａの上面（手指が接触する側の面）は，左右の中央部が上方に若干突出する円弧面３ｅに形成されている。タッチ検出用電極８の先端部８ｃには、図６に示すように、操作ボタン３の円弧面３ｅを包囲するようにして矩形枠状の接触部８ｄが形成されている。
【００２３】
また、ボディ１の上面部には、その上面部を全体にわたって覆う透明或いは半透明の防水用のフィルム１６が装着されている。そして、フィルム１６の裏面には、各操作ボタン３に対応して導電材のスパッタリング或いはメッキ塗装により導電被膜１７が形成されている。この導電被膜１７は、操作ボタン３の円弧面３ｅ全体に接するとともに、周囲部がタッチ検出用電極８の接触部８ｄに接して電気的に接続されるようになっている。
【００２４】
しかして、使用者の手指がフィルム１６における導電被膜１７部分即ち操作ボタン３の接触部３ｅに対応する部分に接触すると、配線部７は、タッチ検出用電極８、矩形枠状の接触部８ｄ、導電被膜１７、フィルム１６及び手指を介してグランドに接続され、この間にコンデンサ（図４のコンデンサＣに対応する）が構成される。
この場合、フィルム１６及び導電被膜１７は、一定の厚み寸法を有しているので、タッチ検出用電極８とグランドとの間に形成されるコンデンサの静電容量は安定したものとなる。従って、この第２の実施例によっても、前記実施例同様に、操作ボタン３に対するタッチ検出を確実に行なうことができる。
【００２５】
以上の第２の実施例によれば、ボディ１の上面全体を防水用のフィルム１６により覆うようにしたので、ボディ１と操作ボタン３との間の隙間に水滴が浸入することを阻止することができ、タッチ検出用電極８及び手指で構成されるコンデンサの静電容量が水滴により変化することを防止することができる。この場合、タッチ検出用電極８の先端部８ｃに操作ボタン３の接触面３ｅを包囲する矩形枠状の接触部８ｄを設け、フィルム１６にその接触部８ｄと接する導電被膜１７を設けるようにしたので、使用者の手指がフィルム１６における操作ボタン３の接触面３ｅと対応するいかなる部分に接触しても、これを検出することができる。
【００２６】
なお、本発明は、上記しかつ図面に示す実施例に限定されず、次のような変形、拡張が可能である。
第２の実施例において、フィルム１６及び導電被膜１７は必要に応じて設ければよい。
上記実施例において、操作ボタン３は、下面を開口する矩形容器状に形成するようにしたが、例えば下面が開口する円形容器状に形成するようにしてもよい。
上記実施例では、操作ボタン３は、ボディ１に押圧操作されるように設けたが、スライド操作可能に設けるようにしてもよい。
【００２７】
上記実施例では、複数の選択部を有する表示装置を設け、スイッチ６の動作によりその選択部の選択を決定するようにしたが、例えば、単に複数の操作ボタンに対応する複数の表示部を有する表示装置を設けるようにしてもよい。
上記実施例では、タッチ検出機能付きスイッチ装置を上下方向に配置するようにしたが、例えば、左右方向に配置するようにしてもよく、若しくは、上下方向が逆でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施例を示すタッチ検出機能付きスイッチ装置の縦断面図
【図２】タッチ検出用電極の斜視図
【図３】タッチ検出機能付きスイッチ装置の上面図
【図４】タッチ検出回路の等価回路を示す図
【図５】本発明の第２の実施例を示す図１相当図
【図６】図２相当図
【図７】比較例を示す図１相当図
【符号の説明】
【００２９】
図面中、１はボディ、３は操作ボタン（操作部材）、４はプリント配線板、６はスイッチ（スイッチ要素）、７は配線部、８はタッチ検出用電極、８ａは突出基部、８ｃは先端部，８ｄは接触部、１０はタッチ検出回路、１６はフィルム、１７は導電被膜を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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