(57)【要約】【課題】タッチ検出とスイッチ動作を簡単な構成で実現する。【解決手段】本体ケース２の開口部２ａに押圧操作可能なノブ３を設け、その下面側に円形状をなす皿ばね５を配置する。プリント配線基板４に配線パターン４ａを設けて皿ばね５をはんだ付けしている。配線パターン４ａの中央部にスイッチの固定接点としての配線パターン４ｂを設けている。皿ばね５は、ノブ３に接触する人体の手指と共にコンデンサを形成し、その容量の変化をもって接触状態を検出する。ノブ３が押圧操作されると、皿ばね５が変形して配線パターン４ｂと接触してスイッチ動作が行われる。【選択図】図１
2007173167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料からなるスイッチ操作部材と、
このスイッチ操作部材の押圧操作により弾性変形されるように設けられた第１の接点部材と、
この第１の接点部材が弾性変形したときに電気的に接触する第２の接点部材と、
前記スイッチ操作部材に接触する人体と前記第１の接点部材との間で形成される静電容量の大きさに基づいて第１の操作状態を検出する第１の検出手段と、
前記スイッチ操作部材の押圧操作で前記第１の接点部材と前記第２の接点部材とが電気的に接触する第２の操作状態を検出する第２の検出手段とを備えたことを特徴とする静電検出機能付スイッチ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の静電検出機能付スイッチ装置において、
前記第１の電極部材は、皿ばね接点であることを特徴とする静電検出機能付スイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ操作部材の操作時に静電容量の変化を検知する機能を備えた静電検出用電極を有する静電検出機能付スイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量の変化を検知する機能を備えたスイッチ装置としては、例えば特許文献１に示されるようなものがある。このものは、容量素子用電極と変位電極とから構成される容量素子と、接点電極およびスイッチ用電極から構成されるドーム型スイッチとから構成されるもので、操作ボタンの変位量を容量素子で検出し、操作ボタンを押圧操作することでドーム型スイッチがオン動作するように構成されたものである。
【特許文献１】特開２００４−０４５２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１に示されるスイッチ装置では、例えば、静電検出機能の一つとして、スイッチ操作部に接触したことを検出するタッチ検出機能を持たせたい場合がある。しかし、上記スイッチ装置においては、タッチ検出用の電極を備えていないのでその機能を設けることは難しく、また、上記構成のものでは部品点数や構成が複雑になることからコスト的に使用することが難しい。
【０００４】
タッチ検出機能を備えたスイッチ装置は、人間の手指などがスイッチ操作部材に触れると、タッチ検出用電極との間で形成されるコンデンサの静電容量が変化するのを検出回路により検出する構成である。これによって、使用者が直接スイッチ操作部材を見ることができない場合でも、スイッチ操作部材に触れていることを表示装置などに表示させることで認識することができ、スイッチ装置が複数個設けられている場合には、どのスイッチ装置の操作部材に触れているかが表示装置によって認識でき、目的とするスイッチ装置の操作を行うことができるというものである。
【０００５】
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、簡単且つ安価な構成でタッチ検出機能を静電検出機能として備えた静電検出機能付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】
【０００６】
本発明の静電検出機能付スイッチ装置は、絶縁材料からなるスイッチ操作部材と、このスイッチ操作部材の押圧操作により弾性変形されるように設けられた第１の接点部材と、この第１の接点部材が弾性変形したときに電気的に接触する第２の接点部材と、前記スイッチ操作部材に接触する人体と前記第１の接点部材との間で形成される静電容量の大きさに基づいて第１の操作状態を検出する第１の検出手段と、前記スイッチ操作部材の押圧操作で前記第１の接点部材と前記第２の接点部材とが電気的に接触する第２の操作状態を検出する第２の検出手段とを備えたところに特徴を有する。
【０００７】
また、上記構成において、第１の電極部材として、皿ばね接点を用いることができる。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成によれば、第２の操作状態を検出するための第１および第２の接点部材のうちの第１の接点部材を、人体との間で形成される静電容量の大きさに基づいて検出する第１の操作状態の対向電極として用いるので、構成が簡単になり安価にタッチ検出機能を設けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１はスイッチ装置１の概略的構成の縦断側面図を示している。本体ケース２は、開口部２ａが形成されており、この開口部２ａに扁平な矩形状をなす樹脂製のノブ３が押圧操作可能な状態に配設されている。
【００１０】
本体ケース２の下面側にはプリント配線基板４が配設されており、これにはノブ３の下面側に接触するように静電検出用電極として機能する第１の接点部材である皿ばね５が配設されている。皿ばね５は円形ドーム状をなす金属製の材料からなるもので、プリント配線基板４に形成された環状の配線パターン４ａにはんだ付けされている。プリント配線基板４の配線パターン４ａの中心位置には第２の接点部材としての配線パターン４ｂが形成されている。
【００１１】
上記した皿ばね５は、常にはノブ３を図１中上方に付勢しており、図示の状態に保持している。ノブ３が押圧操作（図中矢印Ａ方向へ移動操作）されると、図２に示すように、皿ばね５が変形してその中央部が配線パターン４ｂと電気的に接触する状態となり、スイッチがオンした状態となる。
【００１２】
次に、図３を参照して電気的構成について述べる。プリント配線基板４には、図３に示すような等価回路で示される検出回路６が設けられている。検出回路６は、第１の検出手段としてのタッチ検出回路７および第２の検出手段としてのスイッチ回路８から構成されている。タッチ検出回路７においては、所定周波数の検出用信号を出力する信号源９が、負荷抵抗１０を介して皿ばね５に接続されると共に、検波回路１１に接続されている。図３中、皿ばね５に相当する部分は太線で示している。検波回路１１は、信号源９からの信号を検波平滑処理して出力するもので、オペアンプ１２を介して図示しない制御回路に接続されている。
【００１３】
上記構成において、皿ばね５は、前述のようにノブ３の下面に接触するように配設されており、ノブ３の上面に人体の手指などが近接或いは接触すると、人体を介して容量性結合が形成され、コンデンサ１３として機能する。そして、タッチ検出回路７においては、後述するようにしてノブ３に手指が触れたことをコンデンサ１３の容量値の変化として検出するようになっている。
【００１４】
次に、スイッチ回路８においては、例えば５Ｖの直流電源Ｖｃから負荷抵抗１４及びダイオード１５を順方向に介して皿ばね５に接続されている。皿ばね５は、スイッチ１６を構成する可動接点として機能し、同じくプリント配線基板４の配線パターン４ｂはスイッチ１６を構成する固定接点として機能している。負荷抵抗１４とダイオード１５との共通接続点が出力端子Ｐとして図示しない制御回路に接続されている。
【００１５】
次に、上記構成の作用について説明する。
まず、ノブ３に人体の手指が触れていない状態においては、スイッチ１６はオフ状態であり、コンデンサ１３は非常に小さい容量値となっている。この状態では、タッチ検出回路７においては、信号源９から出力されている信号は負荷抵抗１０を介してほぼそのまま検波回路１１に入力されるようになり、信号の振幅はそのまま維持された状態で整流され、平滑処理される。この結果、ノブ３に手指が接触していない状態では、これに対応した電圧信号がオペアンプ１２から出力される。また、スイッチ回路８においては、スイッチ１６がオフであることから、出力端子Ｐには直流電源Ｖｃの電源電圧５Ｖがほぼそのまま出力されるので、制御回路においてはこれをオフ状態として検出することができる。
【００１６】
次に、ノブ３に手指が接触した状態つまり第１の操作状態では、まだスイッチ１６はオフ状態のままであるが、コンデンサ１３は、皿ばね５に人体が近接することで容量が大きくなるように変化している。この状態では、タッチ検出回路７においては、信号源９からの信号はコンデンサ１３を介して流れるようになるので、検波回路１１に入力される信号の電圧は前述の状態よりも小さくなる。この結果、オペアンプ１２から出力される電圧信号は前述の状態に比べてレベルが低くなり、この電圧レベルを閾値と比較することでノブ３を手指が接触している第１の操作状態を検出することができる。
【００１７】
さらに、ノブ３が押圧操作されたときつまり第２の操作状態では、スイッチ１６を構成する皿ばね５が図２に示したように変形してプリント配線基板４の配線パターン４ｂと接触するようになり、電気的に導通した状態つまりオン状態となる。この結果、スイッチ回路８においては、スイッチ１６が導通状態となることで、ダイオード１５を介して電流が流れるようになり、出力端子Ｐの端子電圧がダイオード１５の順方向電圧降下分（例えば０．７Ｖ）程度となり、この出力電圧が制御回路により検出され、オン状態すなわち第２の操作状態を検出することができる。
【００１８】
これにより、使用時に使用者がノブ３を直接見ることができない場所に配置されている場合でも、手指が接触することをタッチ検出回路７で検知してその状態を別の表示装置により視認できるように表示し、使用者が確認した上でノブ３を押圧操作してスイッチ動作を行わせることができる。複数のスイッチ装置１を並べて設ける構成においては、どのスイッチ装置１を選択するかを直接見ることなく認識することができるので、さらにその効果を高めることができるようになる。
【００１９】
したがって、車両のハンドル（ステアリングホイール）などに上記構成のスイッチ装置１を複数設ける構成とするなどの場合に、次の効果を得ることができる。すなわち、例えばインストルメンタルパネルやダッシュボード上などに表示装置を設け、複数のスイッチ装置１のうちの現在タッチしているものをタッチ検出機能により検出した信号に基づいて表示させるように構成することで、使用者が運転中であっても、操作したいスイッチ装置１を見るためにハンドルを見る必要がなくなり、安全性を確保しながら操作性を高めたものとすることができる。
【００２０】
このような本実施形態によれば、皿ばね５を、コンデンサ１３の一方の電極およびスイッチ１６の可動接点として兼用する構成としたので、部品点数を減らして簡単な構成としながらタッチ検出及びスイッチ動作を行わせる構成とすることができる。
【００２１】
本発明は、上記実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
皿ばね５に代えて、他のばね部材を用いる構成としても良い。また形状も円形に限らず矩形状など容量値の変化を検出するためのコンデンサ１３の一方の電極とすることができれば、適宜の形状に設定することができる。さらに、皿ばね５のように構成することに限らず、一方側で支持するばね部材を用いることもできる。
検出回路６のタッチ検出回路７は、これに限らず、直流電源を用いる構成としても良いし、ブリッジ型の検出回路を採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略的な縦断側面図
【図２】ノブの押圧操作状態で示す図１相当図
【図３】等価回路図
【符号の説明】
【００２３】
図面中、１はスイッチ装置、３はノブ（スイッチ操作部材）、４はプリント配線基板、５は皿ばね（第１の接点部材）、６は検出回路、７はタッチ検出回路（第１の検出手段）、８はスイッチ回路（第２の検出手段）、９は信号源、１１は検波回路、１３はコンデンサ、１６はスイッチである。
【図１】
2007173167.tif 000003
【図２】
2007173167.tif 000004
【図３】
2007173167.tif 000005