(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気装置用操作デバイスであって、
少なくとも１つの弾性的に取り付けられた操作要素（１２、２８）と、
対要素（１４、４０）であって、前記少なくとも１つの操作要素（１２、２８）が作動時に前記対要素に対して可動であり、これにより移動方向において見たとき、距離変化を生じさせる、対要素（１４、４０）と、
少なくとも１つのコンデンサ（３８）であって、第一コンデンサ電極（３４）を有する第一キャリア体（２０）、及び撓みバーとして設計され、第二コンデンサ電極（３６）を有する弾性的に可撓性の第二キャリア体（２２）を備える、少なくとも１つのコンデンサ（３８）と、
評価部（４２）であって、前記第一及び第二コンデンサ電極（３４、３６）に接続され、前記少なくとも１つの操作要素（１２、２８）の作動時に、前記少なくとも１つのコンデンサ（３８）のキャパシタンス及び／又はキャパシタンス変化を判定する評価部（４２）と
を備え、
前記２つのキャリア体（２０、２２）及び前記２つのコンデンサ電極（３４、３６）は、前記操作要素（１２、２８）の移動方向において見たとき、互いに重なり合っており、
前記コンデンサ（３８）は前記少なくとも１つの操作要素（１２、２８）に保持され、前記操作要素の作動時に、前記操作要素とともに移動可能であり、前記２つのキャリア体（２０、２２）は第一端（２４、２６）によって前記少なくとも１つの操作要素（１２、２８）に固定され、それぞれ前記第一端（２４、２６）の反対に第二端（３０、３２）を有し、前記第二キャリア体（２２）は前記対要素（１４、４０）と動作接続しており、前記少なくとも１つの操作要素（１２、２８）の作動時に、前記弾性的に可撓性の第二キャリア体（２２）の前記第二端（３２）が前記第一キャリア体（２０）の前記第二端（３０）から離れるように移動し、
又は
前記コンデンサ（３８）は前記対要素（１４、４０）に保持され、前記２つのキャリア体（２０、２２）は前記第一端（２４、２６）によって前記対要素（１４、４０）に固定され、それぞれ前記第一端（２４、２６）の反対に第二端（３０、３２）を有し、前記第二キャリア体（２２）は前記少なくとも１つの操作要素（１２、２８）と動作接続しており、前記少なくとも１つの操作要素（１２、２８）の作動時に、とりわけ、前記第二キャリア体（２２）の前記第二端（３２）が前記第一キャリア体（２０）の前記第二端（３０）から離れるように移動し、
前記少なくとも１つの操作要素（１２、２８）の作動時に、前記弾性的に可撓性の第二キャリア体（２２）の前記第二端（３２）は、前記第一キャリア体（２０）から離れる方向へ偏位を被り、その結果、前記第一及び第二コンデンサ電極（３４、３６）間の距離を生じさせ及び／又は拡張させる電気装置用操作デバイス。
【請求項２】
前記少なくとも１つの操作要素（１２、２８）の作動について触覚による確認を生成するために、前記少なくとも１つの操作要素（１２、２８）に対して作用するフィードバック部（４４）を備え、前記フィードバック部（４４）は、前記少なくとも１つの操作要素（１２、２８）の作動時に、前記コンデンサ（３８）が被るキャパシタンス量に従って又は前記コンデンサ（３８）が被るキャパシタンス変化の程度に従って制御されるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の操作デバイス。
【請求項３】
前記少なくとも１つの操作要素（１２、２８）は複数のシンボルを含む複数の操作フィールドを備え、静電容量式タッチセンサ構成部（４６）により、前記評価部（４２）において、例えば手の指によって実行されて前記少なくとも１つの操作要素（１２、２８）が作動している間、前記複数の操作フィールドのうちのどの１つが接触されているのかを検出可能であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の操作デバイス。
【請求項４】
前記操作要素（１２、２８）又は前記対要素（１４、４０）において、偏位要素（４０）は、前記第二キャリア体（２２）を前記偏位要素（４０）に当接させ、特に、前記第二キャリア体の前記第二端（３２）のところで当接させて配設されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の操作デバイス。
【請求項５】
前記第二キャリア体（２２）の前記第二端（３２）は前記第一キャリア体（２０）の前記第二端（３０）を越えて延在することを特徴とする請求項４に記載の操作デバイス。
【請求項６】
前記第一キャリア体（２０）の開口を介した前記偏位要素（４０）は前記第二キャリア体（２２）と当接しつつ動作接続していることを特徴とする請求項４に記載の操作デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に車両部品用に設けられる電気装置又はシステム用操作デバイスに関する。
【０００２】
本出願は２０１３年１２月１０日出願の独国特許出願第１０２０１３２２５４３６．９号の優先権を主張する。独国特許出願第１０２０１３２２５４３６．９号の内容はこの参照により本ＰＣＴ出願明細書の内容に含まれる。
【背景技術】
【０００３】
非常に様々に設計された操作要素を備える操作デバイスが一般に知られている。特に自動車分野では、キーの形態の操作要素が使用されるという操作コンセプトが確立されている。最近では、作動時にその表面ができる限りユーザに気づかれないように移動するキー型の操作要素を設計することがますます要求されている。従って、できる限り小さい移動ストロークを実現しつつも、なお移動ストロークを検出可能にすることが望まれている。そしてたどった経路（ｚｕｒｕｅｃｋｇｅｌｅｇｔｅｎ  Ｗｅｇ）に基づいてそれぞれの操作要素が正しく作動されたかどうかを判定することができ、そうすることで操作要素に割り当てられているそのデバイス又はシステムの機能が実行されることになる。
【０００４】
そのようなシステムにおいて、その弾性（剛性）が既知であれば、操作要素のその静止位置からの変位／移動が検出されると、作動力を把握することが可能になる。システムの剛性が高い場合には、変位は比較的小さい（これが最終的に意図されている場合さえある）。従って、小さい変位を正確に測定する方法を見つけるという課題が生じる。
【０００５】
独国特許出願公開第１０２０１１０８９６９３（Ａ）号明細書には、押し下げ動作に応答して、回路基板に組み込まれた切れた部分のない撓みバーが変形する操作デバイスが記載されている。回路基板に堅固に接続されておらず従って自由であるその撓みバーの端に、この撓みバーはコンデンサ電極を備え、このコンデンサ電極は、撓みバーの自由端の方向を向いて堅固な回路基板エリアに配設され、従って自由端に対して側方に配設された更なるコンデンサ電極と一緒に、コンデンサを形成する。このコンデンサのキャパシタンス変化が操作要素の作動の検出に用いられる。
【０００６】
独国特許出願公開第１０２０１３１００６４９（Ａ）号明細書は、操作要素のタッチ（接触）という触覚によるフィードバックを備えたタッチ型操作要素を開示する。この文献では、堅固な電極表面が変位してキャパシタンスが変化することになるコンデンサが提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１１０８９６９３（Ａ）号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２０１３１００６４９（Ａ）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って本発明は、操作要素の移動ストロークができる限り小さいにもかかわらず、この操作要素の移動ストロークを信頼性高く把握することができる電気装置用又はシステム用、特に車両部品用操作デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、電気装置又はシステム用、特に車両部品用操作デバイスを提供する。当該操作デバイスは、
少なくとも１つの弾性的に取り付けられた操作要素と、
対要素であって、上記少なくとも１つの操作要素が作動時に上記対要素に対して可動であり、これにより、すなわち移動方向において見たとき、距離を変化させる、対要素と、
少なくとも１つのコンデンサであって、第一コンデンサ電極を有する第一キャリア体、及び撓みバーとして設計され、上記第一コンデンサ電極の向かいにある第二コンデンサ電極を有する弾性的に可撓性の第二キャリア体を備える、少なくとも１つのコンデンサと、
評価部であって、上記第一及び第二コンデンサ電極に接続され、上記少なくとも１つの操作要素の作動時に、上記少なくとも１つのコンデンサのキャパシタンス及び／又はキャパシタンス変化を判定する評価部と
を備え、
上記コンデンサは上記少なくとも１つの操作要素に保持され、上記操作要素の作動時に、上記操作要素とともに移動可能であり、上記２つのキャリア体は第一端によって上記少なくとも１つの操作要素に固定され、上記第二キャリア体は上記第一端の反対の第二端で上記対要素と動作接続しており、上記少なくとも１つの操作要素の作動時に、上記弾性的に可撓性の第二キャリア体の上記第二端が上記第一キャリア体から離れるように移動が行われ（例えば図１を参照。図１では、上記第一キャリア体と上記弾性的に可撓性の第二キャリア体の上記第一端とは上記少なくとも１つの操作要素に固定され、上記第一キャリア体と上記弾性的に可撓性の第二キャリア体の第一端とは上記少なくとも１つの操作要素と共に移動し、上記弾性的に可撓性の第二キャリア体の上記第一端の反対の上記第二キャリア体の上記第二端は上記対要素に配設され、それぞれは上記少なくとも１つの操作要素の作動時に上記対要素に支持／保持され、上記少なくとも１つの操作要素の作動時に上記第１キャリア体から離れるように移動する）、
又は
上記コンデンサは上記対要素に保持され、上記２つのキャリア体は上記第一端によって上記対要素に固定され、上記第二キャリア体は上記第一端の反対の上記第二端で上記少なくとも１つの操作要素と動作接続しており、上記少なくとも１つの操作要素の作動時に、上記第二キャリア体の上記第二端が上記第一キャリア体の上記第二端から離れるように移動が行われ（例えば図４を参照。図４では、上記第一キャリア体は上記対要素に保持され、上記少なくとも１つの操作要素は上記第一キャリア体に対して可動であり、上記弾性的に可撓性の第二キャリア体はその第一端において上記対要素によって保持され、上記第一端の反対にあるその第二端において上記少なくとも１つの操作要素と動作接続し、上記弾性的に可撓性の第二キャリア体の上記第二端は上記少なくとも１つの操作要素の作動時に上記第一キャリア体から離れるように移動が行われる）、
上記少なくとも１つの操作要素の作動時に、上記弾性的に可撓性の第二キャリア体の上記第二端は、上記第一キャリア体から離れる方向へ偏位を被り、その結果、上記第一及び第二コンデンサ電極間の距離を生じさせ及び／又は拡張させる。
【００１０】
本発明の操作デバイスによって実現されることになるアプローチは上記操作要素の変位を静電容量的に判定することにあり、コンデンサのキャパシタンス変化は弾性的な電極を用いて計測的に検出される。本発明の特別な特徴は、操作要素の静止位置からの移動の際に、コンデンサがそのキャパシタンスを高い値から低い値へと変化させることにある。従って、操作要素が作動されるとき、コンデンサは「広がる」ことになる。
【００１１】
本発明によれば、上記操作デバイスは、少なくとも１つの弾性的に支持された操作要素を備える。通常の場合、この操作要素はキー体として設計され、直動的（ｔｒａｎｓｌａｔｏｒｉｓｃｈ）に移動することができる。しかしながら、上記操作要素の偏位も本発明のコンセプトを使用することによって計測的に検出可能である。この操作要素は作動時には対要素の方向に移動することになり、また上記操作要素に作動力が加えられなくなると、その操作要素は上記対要素から再び元に戻ることになる。
【００１２】
上記操作要素と上記対要素との間には、第一キャリア体及び第二キャリア体を備えるコンデンサが移動経路内に配設されており、各キャリア体はコンデンサ電極（以下、それぞれ第一コンデンサ電極及び第二コンデンサ電極という）を含む。第一キャリア体は堅固に設計されているのに対して、第二キャリア体は撓みバーの形で形成されており、従って弾性的に可撓性である。これら２つのコンデンサ電極は互いに向かい合って配設されている。
【００１３】
この操作要素の作動時に、上記第二キャリア体は一層偏位することになる。これによって２つのコンデンサ電極間の距離が大きくなることになるが、上記操作要素の静止状態ではこの距離はできる限り小さい必要がある。従って特に上記操作要素の静止状態では、このコンデンサは比較的高い静電容量を有するが、この静電容量は特に上記操作要素がごく僅かに動かされただけでも比較的急速に減少することになる。このコンデンサの静電容量の比較的大きい低下を、前記操作要素の作動、そして前記操作要素の変位の経路、ひいては（システムの剛性が既知であれば）作動力を検出するために信頼性高く使用することができる。
【００１４】
設計及びその公差が理由で、電極間（電極間では、通常、空気のギャップを生じることになり、空気のギャップが生じるとコンデンサのキャパシタンスが低下する）で最小距離を維持する必要がある場合、本発明は一方の側、つまり開いている側だけでそのような最小距離を維持する必要しかないという点で有利である。反対側ではこの空気のギャップは省略することができるので、コンデンサのキャパシタンスは高くなることになる。
【００１５】
本発明の操作デバイスの上記コンセプトは、第一形態によれば、例えば、上記第一キャリア体が上記操作要素に対して不動に保持されかつ上記少なくとも１つの操作要素が上記第二キャリア体に対して移動可能であり、またこの弾性的に可撓性の第二キャリア体がその第一端によって上記操作要素に保持され、この第一端と反対側のその第二端では、上記操作要素の作動時に起こる上記弾性的に可撓性の第二キャリア体の移動の際にも上記対要素と動作接続していることによって実現することができる。この形態では、上記第一キャリア体と上記弾性的に可撓性の第二キャリア体の上記第一端とが上記少なくとも１つの操作要素に固定されており、そのため、当該操作要素の作動時に、その両者は操作要素と共に移動することになる。この配置構成では、上記弾性的に可撓性の第二キャリア体の第二端は上記対要素に当接している。これら２つのキャリア体は互いに重なり合って置かれており、上記弾性的に可撓性の第二キャリア体が上記操作要素と上記第一キャリア体との間に配設されている。従って上記操作要素が移動させられるほど、上記第二キャリア体はさらに偏位させられることとなる。
【００１６】
本発明の操作デバイスの第二変更態様において、上記第一キャリア体と上記弾性的に可撓性の第二キャリア体の上記第一端とは上記対要素に保持される態様が提供される。上記弾性的に可撓性の第二キャリア体の上記第二端は上記少なくとも１つの操作要素が作動されたとき、上記少なくとも１つの操作要素と動作接続している。この変更態様において、上記２つのキャリア体はこの実施形態においても互いに重なり合って置かれるが、しかし上記対要素において保持される。上記弾性的に可撓性の第二キャリア体の上記第二端は、作動時における上記作動要素の移動方向に対して、上記第一キャリア体の後方に配設され、さらにその第二端を上記操作要素に当接して配設する。この実施形態においても、上記操作要素の作動時には、上記第二キャリア体が一層偏位されることとなる。
【００１７】
このように、本発明の両方の態様については、上記少なくとも１つの操作要素の作動時に、上記第一及び第二コンデンサ電極の間に距離が生じ、及び／又はその距離が拡張される一方で、上記弾性的に可撓性の第二キャリア体の上記第二端が上記第一キャリア体から離れる方向への偏位を被ることが成り立つ。ここで、上記第一及び第二コンデンサ電極に接続された評価部によって、上記少なくとも１つの操作要素の作動時に、上記少なくとも１つのコンデンサのキャパシタンス及び／又はキャパシタンス変化を判定することが可能である。
【００１８】
本発明のさらなる有利な実施形態によれば、上記少なくとも１つの操作要素の作動について触覚による確認を生成するために、上記少なくとも１つの操作要素に対して作用するフィードバック部が提供でき、上記フィードバック部は、上記少なくとも１つの操作要素の作動時に、キャパシタンス量に従って、又は上記コンデンサが想定し、また被るキャパシタンス変化の程度に従って制御されるように構成されている。このフィードバックは音声によって又は視覚的に、あるいは音声及び視覚を任意に組み合わせて、はたまた所望される場合には触覚によるフィードバックを追加して組み合わせて与えられてもよい。触覚によるフィードバック部は例えばソレノイドとして実現可能である。この場合、ソレノイド電機子は上記操作要素に固定可能であり、ヨークを有するソレノイドコイルはハウジングに固定可能である。あるいはソレノイド電機子がハウジングに固定可能であり、ヨークを有するソレノイドコイルが上記操作要素に固定可能である。触覚によるフィードバック部はアンバランスウエイトモータ又は振動部としても実現可能である。
【００１９】
本発明の操作デバイスの操作要素の上記少なくとも１つの弾性的に支持された操作要素には、それぞれ１つのシンボルを有する複数の操作フィールドを配設することができる。上記操作要素を作動させるために例えば手の指によってどの操作フィールドが現在接触されているかにかかわりなく、上記操作要素は作動されることとなり、上記操作要素が上述のように移動し、本発明によって提供されるように容量的に検出されることとなる。しかしここで、上記操作要素が作動されるとき、手の指によってどの操作フィールドが作用されるかを検出するためには静電容量式タッチセンサ構成部の使用が有利であり、その評価は特に評価部において生成される。
【００２０】
本発明を２つの例示的実施形態により図面を参照して以下ではより詳細に説明する。個々の図面について以下で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第一例示実施形態に係る作動についての容量検出を用いた操作要素の可動支持部の構成を概略的に示す図。
【図２】操作要素が静止位置にある場合の図１に係る操作要素のコンセプトを示す部分図。
【図３】操作要素の作動時の場合の図１に係る操作要素のコンセプトを示す部分図。
【図４】第二例示実施形態に係る作動についての容量検出を用いた操作要素の可動支持部の構成を概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１には操作デバイス１０の第一例示実施形態を示す。この操作デバイス１０は弾性的に支持された操作要素１２を含む。この弾性的に支持された操作要素１２は、図１に１６で示されるように、作動力が操作要素１２に作用しているときに、対要素１４に向かう方向に移動可能であり、この作動力が取り除かれたときに、対要素１４から離れる方向に移動可能である。図１では操作要素１２の弾性支持部はばね１８によって概略的に表されている。
【００２３】
特に堅固な第一キャリア体２０及び弾性的に可撓性の第二キャリア体２２は重なり合う配置構成で操作要素１２に固定されている。この第一キャリア体２０は例えば回路基板であってよく、第二キャリア体２２はシートメタルの一片として形成されてよい。図１からわかるように、これら２つのキャリア体２０、２２は、それらの第一端２４、２６の領域で、凸部２８以外では板状の操作要素１２の凸部２８に固定されている。この凸部２８は対要素１４に向かう方向に配向している。２つのキャリア体２０、２２は、第一端２４の反対側に第二端３０、及び第一端２６の反対側に第二端３２をさらに含み、弾性的に可撓性の第二キャリア体２２の端３２は第一キャリア体２０の第二端３０を越えて延在する。
【００２４】
第一キャリア体２０の第二端３０の領域に、第一コンデンサ電極３４が配設されている。この第一コンデンサ電極の向かいに、第二キャリア体２２の一部分が位置し、この部分内に第二コンデンサ電極３６が形成されている。このようにしてコンデンサ３８が形成される（電極は電気絶縁されている）。
【００２５】
図１からさらにわかるように、第二キャリア体２２の第二端３２は対要素１４の偏位要素４０に接して静止している。ここで操作要素１２が押さえつけられると、すなわち作動されると、第二キャリア体２２は、その第二端３２が偏位要素４０に当接しているため、ますます撓むことになる。このことは図２と図３との比較によって明らかである。図２には、操作要素１２がその静止位置にあるときのコンデンサ構成の状況が示されている。図３は、操作要素１２が押さえつけられ、従って作動されている場合を示す。これは作動ストロークｓを決める。偏位要素４０は必ずしも第二キャリア体２２の第二端３２に当接する必要はなく、別の位置で第二キャリア体に接触して偏位させてもよく、この目的のために、偏位要素４０は、第一キャリア体２０を貫通して切り取られた開口部等の中に延在して、第二キャリア体２２に当接してもよい。
【００２６】
ここでは、上記作動ストロークｓはコンデンサ３８のキャパシタンス変化に基づいて検出することができる。図２では、「Ａ」は、操作要素１２がその静止位置又は定位置にある状況での平均電極距離ｗｍｉｔｔｅｌ  ｎのレベルを示す。図３では、「Ｂ」は、操作要素１２が作動しているときに到達される平均コンデンサ−電極距離ｗｍｉｔｔｅｌ  ｂのレベルを示す。これら２つのレベル「Ａ」及び「Ｂ」の差はΔｗｍｉｔｔｅｌによって表される。Δｗｍｉｔｔｅｌはストロークｓよりも小さいことがわかるが、しかしながら本発明によればこのことは必ずしも必要ではない。
【００２７】
図１には、２つのコンデンサ電極３４、３６が評価部４２に電気接続されていることがさらに概略的に提示されている。この評価部４２では、操作要素１２が作動した際に、キャパシタンス及びキャパシタンス変化の検出が行われる。触覚によるフィードバックのために、対応するフィードバック部４４を設けてもよく、これは操作要素１２を振動させるための電気化学的な駆動部を備える。
【００２８】
図４には、図１による作動検出コンセプトとは逆のコンセプトが示されている。つまり、図４の対応する操作デバイス１０’では、コンデンサ３８ならびに相互に重なり合うキャリア体２０及び２２は、操作要素１２が作動されたとき、操作要素１２と一緒に移動しないことになる（弾性的に可撓性の第二キャリア体２２の撓みを除く）。なお、図４では、図１の操作デバイス１０の要素と構造的にも機能的にも同様のこれらの要素は図１〜図３と同じ参照番号で示されている。
【００２９】
このように、上記のことから明らかなように、本発明によれば、比較的簡単な手段、つまり回路基板、シートメタルの一片、及びキャパシタンス測定装置を用い、測定技術によって小さい変位を検出することが可能になる。この目的のためには、２つの要素すなわち「回路基板」及び「シートメタルの一片」のうちの一方を既知の剛性を持つ他方に対して変位させることができることが必要とされるだけである。
【００３０】
さらに、本発明によって可能となる力測定（又は力の判定）が、タッチ操作機能に関連して提供される。それゆえ、このタッチ操作機能に必要とされるハードウェア及びソフトウェアは上記力測定にも使用することができる。本発明によって提供されるアプローチを使用するときには、公知の静電容量式システムと比べて、たどられた経路に対するキャパシタンス変化はかなり大きく（これは本発明で利用する物理的原理のため成し遂げられる）、その結果、力判定の精度が高められる。
【００３１】
本発明の特徴としては、特に以下のものが挙げられる。これらは、個々に実現されてもよいし、任意の所望の組み合わせで実現されてもよい。
・経路測定にキャパシタンスの低下が用いられる。
・開始位置において、コンデンサの２つのプレート間の距離が小さい。
・下記の理由で強い静電容量変化が成し遂げられる。
・基板間の距離が広げられており、
・第二誘電体（上記実施形態では空気である）がコンデンサプレート間のギャップに入り込むことになる。
・一方のコンデンサプレートは弾性である。
・コンデンサプレート間の空気のギャップが弾性のコンデンサプレート、例えばメタルシートの撓みによって形成される。これにより、システム全体の力学的変位とコンデンサにおける実際の平均距離変化との間の力学的変換が行われる。
・構成部品の公差はコンデンサメタルシートの弾性によって埋め合わされる。この公差の埋め合わせによって、キーのストロークの遊びが回避されて、測定精度内で最小の移動を検出することが可能になる。
【００３２】
以下、極めて一般的にではあるが、本発明のアプローチの物理的／電気工学的原理を再度記載しておく。
【００３３】
（変位を計測的に検出すべき）ごくわずかしか変位しない操作要素が、別の構成要素、例えばケーシング又は上で記載されたように対要素に弾性的に接続される。この接続の剛性（図ではばね１８によって表される）は既知である。力／経路の関係、すなわち
Ｆ＝Ｄ×ｓ
（式中、Ｄは剛性を表し、ｓは経路を表す）に基づくと、加えられた力Ｆは変位Ｓを用いて算出できる。
【００３４】
経路測定用コンデンサは回路基板上に平坦なコンデンサプレート、例えば銅導通（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ）経路を含む。この回路基板上には、キャパシタンス測定用の電子機器も収容されている。第一コンデンサプレートに対する電気絶縁として、例えばシートメタルの一片が配設され、第二コンデンサプレートが形成される。このコンデンサのキャパシタンスは以下のとおり算出される。
Ｃ＝ε０×εｒ×Ａ／ｗ
式中、ε０は真空の誘電率を表し、εｒはギャップ内の材料（通常の場合は空気）の比誘電率を表し、Ａはコンデンサの表面積を表し、ｗはコンデンサプレート間の距離を表す。ここで、操作要素に力が加えられると、ばねの弾性変形を通して経路ｓがたどられる。このように、（上方に突出する作動用）ピンは銅導通経路を有する回路基板に対して、そしてシートメタルの一片に対して変位する。これにより、シートメタルの一片は銅導通経路から持ち上げられる。片側固定のクランプ取付けであるため、そのシートメタルの一片は対応した変形を被り、かつ撓みラインを形成する（図１〜図４を参照）。回路基板上の銅導通経路とシートメタルの一片との間のギャップはここで、シートメタルの一片上の部位に依存する高さを有する（図２及び図３を参照）。ここで変位前及び変位後の平均距離が検出されるとき、この距離は操作要素の変位ｓよりも短い。このように、撓みラインに起因して、変位ｓはコンデンサの平均距離ｗに変換される（図２及び図３を参照）。
【００３５】
経路ｓが増えるにつれ、当該コンデンサは更に一層広がる、すなわちシートメタルの一片は回路基板からさらに遠ざかるように撓むことになるため、作動力は回路基板に伝わらず、これにより回路基板は損傷から守られる。
【００３６】
上記経路測定が上記作動の方向に作用する触覚によるフィードバックと組み合わされれば、触覚によるフィードバックのために操作要素のさらなる経路がコンデンサを更に一層広げることになる（図１〜図４を参照）。
【００３７】
本発明によれば、コンデンサを「閉じ」、従ってキャパシタンスを増やして稼働するシステムとは対照的に、作動及び必要に応じてのフィードバックのため、従って「閉じ」るコンデンサの場合にあるような「調整幅（Ｖｏｒｈａｌｔ）」として設けられる作動経路は、設けられる必要がない。そのため静止位置におけるコンデンサのギャップを非常に小さく設計でき、これにより高出力のキャパシタンスが可能になる。
【００３８】
図１〜図４中の４６で、操作要素１２が作動されている時に、例えば手の指がどの部位に位置しているのかを検出することを可能にする静電容量式タッチセンサシステムが概略的に描かれている。
【符号の説明】
【００３９】
１０    操作デバイス
１０’  操作デバイス
１２    操作要素
１４    対要素
１６    作動力
１８    ばね
２０    キャリア体
２２    キャリア体
２４    第一キャリア体の第一端
２６    第二キャリア体の第一端
２８    凸部
３０    第一キャリア体の第二端
３２    第二キャリア体の第二端
３４    第一コンデンサ電極
３６    第二コンデンサ電極
３８    コンデンサ
４０    第二キャリア体のための偏位要素
４２    評価部
４４    フィードバック部
４６    タッチセンサ構成部
ｓ      作動ストローク
ｗ      距離
Ｆ      作動力
【図１】
0006433500.tif 000002
【図２−３】
0006433500.tif 000003
【図４】
0006433500.tif 000004