(57)【要約】【課題】操作装置の前面において周囲からの近接方向、座標検出が可能な電極形状、電極配置を備えた操作装置を提供する。【解決手段】操作装置１は、装着対象機器の周囲に配置され、第１の方向に複数の検出電極が配置された第１検出電極１００と、第１の方向と交差する第２の方向に複数の検出電極が配置された第２検出電極２００と、第１検出電極１００及び第２検出電極２００により挟まれて配置され、第１検出電極１００と第２検出電極２００を絶縁して一体化する絶縁層としてのベースフィルム５０と、を有し、第１検出電極１００、第２検出電極２００、及びベースフィルム５０から構成されたセンサパネル１０は、装着対象機器の周囲に配置される形状で装着される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着対象機器の周囲に配置され、第１の方向に複数の検出電極が配置された第１検出電極と、
前記第１の方向と交差する第２の方向に複数の検出電極が配置された第２検出電極と、
前記第１検出電極及び前記第２検出電極により挟まれて配置され、前記第１検出電極と前記第２検出電極を絶縁して一体化する絶縁層と、を有し、
前記第１検出電極、第２検出電極、及び前記絶縁層から構成されたセンサパネルは、装着対象機器の周囲に配置される形状で装着されることを特徴とする操作装置。
【請求項２】
前記センサパネルは、ループ形状とされて前記装着対象機器の周囲に配置されることを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
【請求項３】
前記センサパネルは、前記第１検出電極及び前記第２検出電極による相互容量方式の検出センサであることを特徴とする請求項１又は２に記載の操作装置。
【請求項４】
前記第１検出電極及び前記第２検出電極は、透明電極であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、制御対象を覆う透光保護カバーに設けられた透明電極と、この透明電極の対接地容量の変化を検出して検出信号を出力して制御手段を駆動する検出回路とを備えた静電容量式スイッチが提案されている。このような静電容量式スイッチを備えた操作装置（車両用計器）として、車両運行情報を表示する表示部と、表示部の前面に配置されて表示部を保護する透光保護カバーと、透光保護カバーの表示部と対応する位置に配置された透明電極を含み、透明電極の対接地容量の変化を検出して検出信号を出力する静電容量式スイッチと、静電容量式スイッチからの検出信号に基づいて表示部の表示を制御する制御部とを備えたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の操作装置によれば、透明保護パネルの裏側に設置された透明電極は、指などの被検知物体が透明保護パネルに近接するに従い増加する静電容量を検知して静電容量検出回路に出力する。これにより、透明電極の対接地容量の変化を検知する静電容量式のスイッチを用い、これを透光保護カバーに設置することによって、透光保護カバーに押圧などの応力を加えることなく操作を行うことができる。また、スイッチ部が外部から見えず意匠性を向上させることができると共に、スイッチ部の小型化を実現することができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８０８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の操作装置は、透明電極により手指等の近接検知ができ、これに基づいて操作装置の操作、例えば、表示の更新、照明のオンオフ等が可能になる。しかし、透明電極は、装置本体の一部に装着される構成であって、電極配置位置が限られ、周囲からの近接方向、座標検出が必要な場合に対応できないという問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、操作装置の前面において周囲からの近接方向、座標検出が可能な電極形状、電極配置を備えた操作装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］上記目的を達成するため、装着対象機器の周囲に配置され、第１の方向に複数の検出電極が配置された第１検出電極と、前記第１の方向と交差する第２の方向に複数の検出電極が配置された第２検出電極と、前記第１検出電極及び前記第２検出電極により挟まれて配置され、前記第１検出電極と前記第２検出電極を絶縁して一体化する絶縁層と、を有し、前記第１検出電極、第２検出電極、及び前記絶縁層から構成されたセンサパネルは、装着対象機器の周囲に配置される形状で装着されることを特徴とする操作装置を提供する。
【０００８】
［２］前記センサパネルは、ループ形状とされて前記装着対象機器の周囲に配置されることを特徴とする上記［１］に記載の操作装置であってもよい。
【０００９】
［３］また、前記センサパネルは、前記第１検出電極及び前記第２検出電極による相互容量方式の検出センサであることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の操作装置であってもよい。
【００１０】
［４］また、前記第１検出電極及び前記第２検出電極は、透明電極であることを特徴とする上記［１］から［３］のいずれか１に記載の操作装置であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、操作装置の前面において周囲からの近接方向、座標検出が可能な電極形状、電極配置を備えた操作装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る操作装置の第１検出電極、第２検出電極、絶縁層の分解斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、第１検出電極の配線パターンを示す平面図であり、図２（ｂ）は、第２検出電極の配線パターンを示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る操作装置のセンサパネルの構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る操作装置を車載用の空調機器に装着した場合の全体構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る操作装置を車載用の空調機器に装着した場合の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（本発明の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る操作装置の第１検出電極、第２検出電極、絶縁層の分解斜視図である。また、図２（ａ）は、第１検出電極の配線パターンを示す平面図であり、図２（ｂ）は、第２検出電極の配線パターンを示す平面図である。
【００１４】
本願発明に係る操作装置１は、装着対象機器の周囲に配置され、第１の方向に複数の検出電極が配置された第１検出電極１００と、第１の方向と交差する第２の方向に複数の検出電極が配置された第２検出電極２００と、第１検出電極１００及び第２検出電極２００により挟まれて配置され、第１検出電極１００と第２検出電極２００を絶縁して一体化する絶縁層としてのベースフィルム５０と、を有し、第１検出電極１００、第２検出電極２００、及びベースフィルム５０から構成されたセンサパネル１０は、装着対象機器の周囲に配置される形状で装着されるよう構成されている。
【００１５】
（ベースフィルム５０）
ベースフィルム５０は、第１検出電極１００及び第２検出電極２００がその上に形成されるベースとなるものであって、第１検出電極１００と第２検出電極２００を厚さ方向に略一定の間隔で保持して絶縁する絶縁層として機能する。ベースフィルム５０は、フィルム状の絶縁体である厚さｔ（一般的には、厚さ１２μｍから５０μｍ程度）で形成されたベースフィルム５０の両側に、第１検出電極１００と第２検出電極２００が導電材料により形成されたフレキシブルプリント基板ＦＰＣ（Flexible printed circuits）である。第１検出電極１００及び第２検出電極２００から引き出された配線部１２０、２２０は、読出部３２０、駆動部３１０に電気的に接続される。なお、ベースフィルム５０は、例えば、ポリイミド等の樹脂であり、所定の誘電率を有し、後述する第１検出電極１００と第２検出電極２００に挟まれた状態で、第１検出電極１００と第２検出電極２００の各交点において所定の静電容量を有するコンデンサとして機能する。
【００１６】
ベースフィルム５０は、図１、２等に示すように、ループ形状に形成されている。すなわち、ベースフィルム５０は、外形が矩形状（長方形、正方形等）であって、中心部に中心穴領域５２を有する中心部が抜けた形状とされている。このループ形状は、装着する対象機器への配置、サイズの制約に対応して決められる。このベースフィルム５０の形状に合わせて、後述する第１検出電極１００及び第２検出電極２００の形状が決まることになる。
【００１７】
（第１検出電極１００）
第１検出電極１００は、ベースフィルム５０の上に導電材料により形成され、第１の方向に複数の検出電極が配置され、第２検出電極２００との交点に形成される静電容量値の変化により、第１の方向の座標を検出するものである。図１、２に示すように、互いに交差する第１の方向であるＸ方向と第２の方向であるＹ方向をとると、第１検出電極１００は、Ｘ方向に等間隔に複数の電極が形成され、Ｘ方向の座標を検出することができる。
【００１８】
第１検出電極１００は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウム・スズ）等の透明電極を使用する。なお、設置位置により、銅箔等の導電材料も使用できる。
【００１９】
図１、２に示すように、第１検出電極１００は、ベースフィルム５０の矩形形状に従って形成されたＸ電極部１１０と、Ｘ電極部１１０から制御部へ配線するための配線部１２０から構成されている。図２に示すように、Ｘ電極部１１０のうち、ベースフィルム５０の下部１３１、右部１３２、左部１３３からは、そのまま下方向へ配線される。一方、上部１３４は、一旦上方向へ配線され、右部１３２、左部１３３のそれぞれ脇部を経由して下方向へ配線される。これにより、ベースフィルム５０の中心穴領域５２がある配置、サイズの制約にも対応が可能となる。なお、上記示した配線方法は、ベースフィルム５０の配置、サイズの制約等に応じて変更することが可能である。
【００２０】
（第２検出電極２００）
第２検出電極２００は、ベースフィルム５０の上に導電材料により形成され、第１の方向に複数の検出電極が配置され、第１検出電極１００との交点に形成される静電容量値の変化により、第２の方向の座標を検出するものである。図１、２に示すように、互いに交差する第１の方向であるＸ方向と第２の方向であるＹ方向をとると、第２検出電極２００は、Ｙ方向に等間隔に複数の電極が形成され、Ｙ方向の座標を検出することができる。
【００２１】
第２検出電極２００は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウム・スズ）等の透明電極を使用する。なお、設置位置により、銅箔等の導電材料も使用できる。
【００２２】
図１、２に示すように、第２検出電極２００は、ベースフィルム５０の矩形形状に従って形成されたＹ電極部２１０と、Ｙ電極部２１０から制御部へ配線するための配線部２２０から構成されている。図２に示すように、Ｙ電極部２１０のうち、ベースフィルム５０の下部２３１、右部２３２からは、右部２３２の脇部を経由して下方向へ配線される。また、左部２３３、上部２３４は、左部２３３の脇部を経由して下方向へ配線される。これにより、ベースフィルム５０の中心穴領域５２がある配置、サイズの制約にも対応が可能となる。なお、上記示した配線方法は、ベースフィルム５０の配置、サイズの制約等に応じて変更することが可能である。
【００２３】
図３は、本発明の実施の形態に係る操作装置のセンサパネルの構成を示すブロック図である。センサパネル１０を制御する制御部３００は、図３に示すように、Ｙ電極部２１０（第２検出電極２００）を駆動する駆動部３１０と、Ｘ電極部１１０（第１検出電極１００）から静電容量を読み出す読出部３２０と、を備えている。
【００２４】
駆動部３１０は、制御部３００から出力される駆動信号Ｓ１に基づいた周期的な電流をＹ電極部２１０（第２検出電極２００）に、順番に電圧供給するように構成されている。
【００２５】
読出部３２０は、１つのＹ電極部２１０（第２検出電極２００）が駆動されている間に、Ｘ電極部１１０（第１検出電極１００）との接続を順番に切り替えて静電容量を読み出すように構成されている。読出部３２０は、閾値３３０を有し、読み出した静電容量と閾値３３０とを比較してタッチ検出を行ない、タッチ検出点の座標の情報を含む検出点情報Ｓ２である座標（Ｘ、Ｙ）を出力するように構成されている。この検出点の座標の算出は、一例として、加重平均により行われる。
【００２６】
（制御部３００）
制御部３００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。制御部３００は、上記したように、電極駆動のために駆動部３１０へ駆動信号Ｓ１を出力すると共に、検出点の検出点情報Ｓ２である座標（Ｘ、Ｙ）を取得する。
【００２７】
実施の形態に係る操作装置におけるセンサパネル１０は、相互容量方式により検出点の検出点情報Ｓ２である座標（Ｘ、Ｙ）を取得する。相互容量方式は、Ｙ電極部２１０（第２検出電極２００）とＸ電極部１１０（第１検出電極１００）の各交点位置に発生する相互容量が、手指等を近接させることにより変化する。この変化を、Ｙ電極部２１０（第２検出電極２００）とＸ電極部１１０（第１検出電極１００）を順次駆動して検出することにより、近接位置あるいはタッチ位置を検出する方式である。
【００２８】
（適用例）
図４は、本発明の実施の形態に係る操作装置を車載用の空調機器に装着した場合の全体構成を示すブロック図である。また、図５は、本発明の実施の形態に係る操作装置を車載用の空調機器に装着した場合の正面図である。
【００２９】
図４に示すように、センサパネル１０は、例えば、車両に搭載された空調装置５４０を操作するための車載機器である装着対象機器としての空調調整機器５００の前面部５０５に装着される。このセンサパネル１０は、操作者が操作意図をもって空調調整機器５００の前面部５０５に手指を近接させた場合に、その手指の近接位置をＸ、Ｙの座標値として検出するものである。
【００３０】
図４に示すように、センサパネル１０を構成するＸ電極部１１０（第１検出電極１００）、及びＹ電極部２１０（第２検出電極２００）は、制御部３００と接続されている。また、装着対象機器としての空調調整機器５００も制御部３００と接続されている。
【００３１】
一方、制御部３００は、車両ＬＡＮ（Local Area Network）５５０に接続されている。この車両ＬＡＮ５５０には、車両で使用される種々の車載機器が接続されており、空調調整機器５００により車両内のヒータコントロールを行なうための空調装置５４０も接続されている。
【００３２】
センサパネル１０は、前述したように、第１検出電極１００、第２検出電極２００、及びベースフィルム５０を積層して一体化したパネル状のものであり、図５に示すように、空調調整機器５００の前面部５０５に装着される。
【００３３】
図５に示すように、空調調整機器５００の前面部５０５には、例えば、運転席（Ｄ席）の温度設定をするための回転ノブ５１０、助手席（Ｐ席）の温度設定をするための回転ノブ５２０が設けられており、これらの回転ノブは、前面部５０５から突出している。また、空調調整機器５００の中央部付近には、設定温度、操作内容の表示等の表示を行なう表示部５３０が設けられている。
【００３４】
センサパネル１０は、上記したような突出した回転ノブ５１０、５２０や表示部５３０等の操作機能、表示機能を阻害しないように装着される必要がある。このため、センサパネル１０は、その中心部に中心穴領域５２を有する中心部が抜けた形状のループ形状に形成され、この中心穴領域５２が上記示した回転ノブ５１０、５２０や表示部５３０を囲むような態様で空調調整機器５００に装着される。このような構成により、装着する対象機器への配置、サイズの制約に対応することができる。
【００３５】
このような構成とされた空調調整機器５００は、操作者がセンサパネル１０に手指を近接させると、その手指の位置座標を検出することができる。この位置座標は、Ｘ電極部１１０（第１検出電極１００）とＹ電極部２１０（第２検出電極２００）が交差する座標の分解能で直接検出が可能である。また、加重平均等により、さらに高分解能の座標検出も可能である。また、駆動部３１０への駆動信号Ｓ１を高出力とすることにより、検出感度を高くすることも可能である。
【００３６】
このように検出された操作者の手指の位置座標は、例えば、手指の近接により照明を点灯させたりすることができる。回転ノブ５１０に近い位置での近接を検出した場合には、回転ノブ５１０自体の照明を点灯させ、また、回転ノブ５２０に近い位置での近接を検出した場合には、回転ノブ５２０自体の照明を点灯させること等が可能である。また、センサパネル１０の上部に近い位置での近接を検出した場合には、表示部５３０の照明を点灯させたりすることができる。
【００３７】
本実施の形態に係る操作装置における操作装置１、センサパネル１０は、操作者の手指の位置座標を高分解能、高感度で検出することができるので、従来の近接のみを検出していた場合に比較して、多くの操作機能を割り当てることが可能になる。
【００３８】
（本発明の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る操作装置１、センサパネル１０は、以下のような効果を有する。
（１）センサパネル１０は、その中心部に中心穴領域５２を有する中心部が抜けた形状のループ形状に形成され、この中心穴領域５２が上記示した回転ノブ５１０、５２０や表示部５３０を囲むような態様で空調調整機器５００に装着される。このような構成により、装着する対象機器への配置、サイズの制約に対応することができる。
（２）センサパネル１０は、絶縁層としてのベースフィルム５０を挟んで、第１検出電極１００（Ｘ電極部１１０）と第２検出電極２００（Ｙ電極部２１０）が層形成して構成されている。本発明の実施の形態では、基板を用いずに構成しているので、Ｘ電極部１１０とＹ電極部２１０とで基板を挟むことで検出距離に違いが発生する問題は生じず、高性能な位置検出が可能となる。
（３）空調調整機器５００は、操作者がセンサパネル１０に手指を近接させると、その手指の位置座標を検出することができる。この位置座標は、Ｘ電極部１１０（第１検出電極１００）とＹ電極部２１０（第２検出電極２００）が交差する座標の分解能で直接検出が可能である。したがって、操作装置１、センサパネル１０は、操作者の手指の位置座標を高分解能、高感度で検出することができるので、従来の近接のみを検出していた場合に比較して、多くの操作機能を割り当てることが可能になる。
（４）以上のような構成、効果により、操作装置の前面において周囲からの近接方向、座標検出が可能な電極形状、電極配置を備えた操作装置を提供することができる。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、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、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態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、これら実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、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。
【符号の説明】
【００４０】
１…操作装置
１０…センサパネル
５０…ベースフィルム
５２…中心穴領域
１００…第１検出電極
１１０…Ｘ電極部
１２０…配線部
１３１…下部
１３２…右部
１３３…左部
１３４…上部
２００…第２検出電極
２１０…Ｙ電極部
２２０…配線部
２３１…下部
２３２…右部
２３３…左部
２３４…上部
３００…制御部
３１０…駆動部
３２０…読出部
３３０…閾値
５００…空調調整機器
５５０…車両ＬＡＮ
Ｓ１…駆動信号
Ｓ２…検出点情報
【図１】
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【図２】
2017058719.tif 000004
【図３】
2017058719.tif 000005
【図４】
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【図５】
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