(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ前記各スイッチの操作部下方に振動発生手段が設けられたスイッチマトリックスと、前記振動発生手段を選択的に振動させ、かつ前記操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段と、ディスプレイ上にメニュー画面を表示させ、かつ前記スイッチマトリックス制御手段より入力される動作情報を基に前記ディスプレイ上に表示されたメニュー画面の該当個所の表示を変化させる全体制御手段とを有し、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、前記舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、前記舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、前記舌片部と合致する位置に孔が形成された絶縁層と、前記絶縁層の孔の上方に上部金属配線を位置させて前記絶縁層上に積層された弾性層と、前記弾性層の前記舌片部と合致する位置に設けられた操作部とを具備したことを特徴とするスイッチ装置。
【請求項２】
車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ前記各スイッチの操作部下方に振動発生手段が設けられたスイッチマトリックスと、前記振動発生手段を選択的に振動させ、かつ前記操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段と、ディスプレイ上にメニュー画面を表示させ、かつ前記スイッチマトリックス制御手段より入力される動作情報を基に前記ディスプレイ上に表示されたメニュー画面の該当個所の表示を変化させる全体制御手段とを有し、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、前記舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、前記舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、感圧性ゴムより成る感圧層と、前記舌片部の上方に上部金属配線を位置させて前記感圧層上に積層された表面保護層と、前記表面保護層の前記舌片部と合致する位置に設けられた操作部とを具備したことを特徴とするスイッチ装置。
【請求項３】
車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ前記各スイッチの操作部下方に振動発生手段が設けられたスイッチマトリックスと、前記振動発生手段を選択的に振動させ、かつ前記操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段と、ディスプレイ上にメニュー画面を表示させ、かつ前記スイッチマトリックス制御手段より入力される動作情報を基に前記ディスプレイ上に表示されたメニュー画面の該当個所の表示を変化させる全体制御手段と、前記スイッチマトリックスを操作する手を撮影する画像取得手段と、前記画像取得手段が撮影した画像と前記全体制御手段の出力を合成して前記ディスプレイ上に表示する画像合成手段とを有し、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、前記舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、前記舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、前記舌片部と合致する位置に孔が形成された絶縁層と、前記絶縁層の孔の上方に上部金属配線を位置させて前記絶縁層上に積層された弾性層と、前記弾性層の前記舌片部と合致する位置に設けられた操作部とを具備したことを特徴とするスイッチ装置。
【請求項４】
車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ前記各スイッチの操作部下方に振動発生手段が設けられたスイッチマトリックスと、前記振動発生手段を選択的に振動させ、かつ前記操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段と、ディスプレイ上にメニュー画面を表示させ、かつ前記スイッチマトリックス制御手段より入力される動作情報を基に前記ディスプレイ上に表示されたメニュー画面の該当個所の表示を変化させる全体制御手段と、前記スイッチマトリックスを操作する手を撮影する画像取得手段と、前記画像取得手段が撮影した画像と前記全体制御手段の出力を合成して前記ディスプレイ上に表示する画像合成手段とを有し、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、前記舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、前記舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、感圧性ゴムより成る感圧層と、前記舌片部の上方に上部金属配線を位置させて前記感圧層上に積層された表面保護層と、前記表面保護層の前記舌片部と合致する位置に設けられた操作部とを具備したことを特徴とするスイッチ装置。
【請求項５】
車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ前記各スイッチの操作部下方に振動発生手段がそれぞれ設けられたスイッチマトリックスと、前記複数の振動発生手段を選択的に振動させる振動制御部と、前記操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段とからなり、かつ前記複数の振動発生手段のうち、操作可能な前記操作部に対応する部分のみを振動させて、振動している前記操作部が操作された際、操作された操作階層が最下位層でない場合、次の階層へ操作部を移動して操作部の再選択を行うと共に、操作された操作階層が最下位層の場合、その操作部の操作内容を前記車載機器等へ動作信号として送るように構成し、且つ、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、前記舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、前記舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、前記舌片部と合致する位置に孔が形成された絶縁層と、前記絶縁層の孔の上方に上部金属配線を位置させて前記絶縁層上に積層された弾性層と、前記弾性層の前記舌片部と合致する位置に設けられた操作部とを具備したことを特徴とするスイッチ装置。
【請求項６】
車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ前記各スイッチの操作部下方に振動発生手段がそれぞれ設けられたスイッチマトリックスと、前記複数の振動発生手段を選択的に振動させる振動制御部と、前記操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段とからなり、かつ前記複数の振動発生手段のうち、操作可能な前記操作部に対応する部分のみを振動させて、振動している前記操作部が操作された際、操作された操作階層が最下位層でない場合、次の階層へ操作部を移動して操作部の再選択を行うと共に、操作された操作階層が最下位層の場合、その操作部の操作内容を前記車載機器等へ動作信号として送るように構成し、且つ、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、前記舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、前記舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、感圧性ゴムよりなる感圧層と、前記舌片部の上方に上部金属配線を位置させて前記感圧層上に積層された表面保護層と、前記表面保護層の前記舌片部と合致する位置に設けられた操作部とを具備したことを特徴とするスイッチ装置。
【請求項７】
車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ前記各スイッチの操作部下方に振動発生手段がそれぞれ設けられたスイッチマトリックスと、前記複数の振動発生手段を選択的に振動させる振動制御部と、前記操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段とからなり、かつ有効な操作部が軽く押圧された場合、前記振動制御部が前記振動発生手段を駆動して、振動とともに音声で操作部の機能を案内し、また有効でない操作部が押圧された場合は、操作不可を音声で案内すると共に、振動している前記操作部がさらに強く押圧された場合、その操作部の操作内容を前記車載機器等へ動作信号として送ることを特徴とするスイッチ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のスイッチ装置であって、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、前記舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、前記舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、前記舌片部と合致する位置に孔が形成された絶縁層と、前記絶縁層の孔の上方に上部金属配線を位置させて前記絶縁層上に積層された弾性層と、前記弾性層の前記舌片部と合致する位置に設けられた操作部とを具備したことを特徴とするスイッチ装置。
【請求項９】
請求項７に記載のスイッチ装置であって、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、前記舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、前記舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、感圧性ゴムよりなる感圧層と、前記舌片部の上方に上部金属配線を位置させて前記感圧層上に積層された表面保護層と、前記表面保護層の前記舌片部と合致する位置に設けられた操作部とを具備したことを特徴とするスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディスプレイに表示されたメニューと、操作部より受ける手の感触によって視覚的及び触覚的にスイッチの操作が可能なスイッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動車等の車両に搭載された各種機器を操作したり、券売機やキャッシュディスペンサ（ＣＤ）を操作する場合、各機器に設けられた複数のスイッチボタンにより操作するが、操作を誤ると各機器を目的通りに動作させることができない。
【０００３】
このためこの種の機器に使用するスイッチ装置には、機器の知識がない者でも、容易かつ正確に操作できる構造のものが必要であることから、従来から誤操作を防止したり、操作を容易にする目的で各種のスイッチ装置が提案され、また実用化されている。
【０００４】
例えば特開平９−１０６３１９号公報には、パネル状のレイアウトパターンに複数の操作部を設け、これら操作部の近傍に点字を設けると共に、操作部と対応する部分に振動子を設けて、各振動子を操作ステップに応じて選択的に振動させることにより、視覚障害者でも容易に操作できる対面式自動操作装置が記載されている。
【０００５】
また特開２０００−３３５３３０号公報には、ディスプレイ上に表示されたメニュー上のスイッチに合せて、メニューから離れた位置にあるスイッチマトリックスの凸の状態をプログラマブルに制御することにより、手の感触によりスイッチの位置が検知できると同時に、スイッチの操作状況をカメラで撮影して、スイッチを操作する手の形をディスプレイ上にスーパーインポーズ表示するようにした車載用スイッチ操作装置が記載されている。
【０００６】
さらに実公平７−３２２４１号公報には、運転席の近傍に設置したパネルスイッチの操作面を反射面を利用して運転席前方の視点領域を投影することにより、運転者は視点領域に表示された表示パターンを見ることによりパネルスイッチが操作できるようにした車両用操作スイッチが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし特開平９−１０６３１９号公報に記載のスイッチ装置のように、レイアウトパターンに設けられた複数の操作部毎に棒状の振動子を突出させ、かつこれら振動手を圧電素子により振動させるようにしたものでは、振動しない振動子も突出状態にあるため、振動している振動子を手探りで検知するためには、多くの振動子に触って振動している振動子を探さなければならず、目的とする操作部に達するのに時間がかかって操作性が悪いなどの問題がある。
【０００８】
また特開２０００−３３５３３０号公報に記載のスイッチ装置では、スイッチパネルに設けられたスイッチを操作する場合、スイッチを電磁ソレノイドなどの駆動手段で操作可能位置まで突出させる必要がある。
【０００９】
このためスイッチの数が多いと、各スイッチ毎に設けた駆動手段によりスイッチ装置が大型になるため、設置するのに多くのスペースを必要とすると共に、スイッチ装置が高価になるなどの問題がある。
【００１０】
さらにスイッチを操作するためには、適度のストロークと反発力が必要であるため、各スイッチ毎に駆動手段を設けたスイッチ装置の場合、ストロークと反発力の調整に多くの時間を必要とすることから、スイッチ装置の組立てや調整に多くの工数を必要とするなどの問題もある。
【００１１】
一方実公平７−３２２４１号公報に記載のスイッチ装置では、操作を必要としないスイッチも視点領域に投影されるため、スイッチの数が多い場合、前方の視界とスイッチ表示が重複して混乱を招くなどの問題がある。
【００１２】
本発明はかかる従来の問題点を改善するためになされたもので、操作が必要なスイッチを視覚的及び触覚的に検知できるスイッチ装置を提供して、操作性の向上を図ることを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ各スイッチの操作部下方に振動発生手段が設けられたスイッチマトリックスと、振動発生手段を選択的に振動させ、かつ操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段と、ディスプレイ上にメニュー画面を表示させ、かつスイッチマトリックス制御手段より入力される動作情報を基にディスプレイ上に表示されたメニュー画面の該当個所の表示を変化させる全体制御手段とを有し、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、舌片部と合致する位置に孔が形成された絶縁層と、絶縁層の孔の上方に上部金属配線を位置させて絶縁層上に積層された弾性層と、弾性層の舌片部と合致する位置に設けられた操作部とを具備して構成したものである。
【００１４】
前記構成により、平面的に設けられた操作部を手探りすることにより、振動の加えられた操作部を触感的に検出することができるため、スイッチマトリックスを見ずに目的とするスイッチを操作することができ、これによって車載機器等のスイッチ装置に採用することにより、安全運転を確保しつつ車載機器等の操作が可能になり、また操作が可能なスイッチの操作部を駆動手段により出没させる必要がないため、電磁ソレノイド等の駆動手段を各操作部毎に設ける必要がなく、これによって多数のスイッチが設けられたスイッチ装置であっても、小型化及び低価格化が図れるようになり、更にスイッチの数が多いスイッチ装置であっても容易に製造することができる上、操作部のストローク調整や反発力の調整を必要としないため、組立や調整に要する工数の大幅な削減が図れるようになり、更にまた積層構造を採用したことにより、スイッチマトリックスを薄型に構成でき、これによってスペースの少ない場所にも容易に設置することができる上、スイッチ数の増減が容易なため、システムを設計する際、種々の機器に柔軟に対応することができると共に、振動発生手段に印加する電圧や周波数、波形等のパラメータを変えることにより、触感的な表現力を増すこともできる。
【００１５】
前記目的を達成するため請求項２に記載の発明は、車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ各スイッチの操作部下方に振動発生手段が設けられたスイッチマトリックスと、振動発生手段を選択的に振動させ、かつ操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段と、ディスプレイ上にメニュー画面を表示させ、かつスイッチマトリックス制御手段より入力される動作情報を基にディスプレイ上に表示されたメニュー画面の該当個所の表示を変化させる全体制御手段とを有し、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、感圧性ゴムより成る感圧層と、舌片部の上方に上部金属配線を位置させて感圧層上に積層された表面保護層と、表面保護層の舌片部と合致する位置に設けられた操作部とを具備して構成したものである。
【００１６】
前記構成により、平面的に設けられた操作部を手探りすることにより、振動の加えられた操作部を触感的に検出することができるため、スイッチマトリックスを見ずに目的とするスイッチを操作することができ、これによって車載機器等のスイッチ装置に採用することにより、安全運転を確保しつつ車載機器等の操作が可能になり、また操作が可能なスイッチの操作部を駆動手段により出没させる必要がないため、電磁ソレノイド等の駆動手段を各操作部毎に設ける必要がなく、これによって多数のスイッチが設けられたスイッチ装置であっても、小型化及び低価格化が図れると共に、ディスプレイ上に表示されたメニューに重ねて表示される手の画像を見ることにより、ディスプレイ上で操作しているスイッチが確認できるため、表示されたメニューの選択や、目的とするスイッチの操作を容易かつ確実に行えるようになり、更にスイッチの数が多いスイッチ装置であっても容易に製造することができる上、操作部のストローク調整や反発力の調整を必要としないため、組立や調整に要する工数の大幅な削減が図れるようになり、更にまた積層構造を採用したことにより、スイッチマトリックスを薄型に構成でき、これによってスペースの少ない場所にも容易に設置することができる上、スイッチ数の増減が容易なため、システムを設計する際、種々の機器に柔軟に対応することができると共に、振動発生手段に印加する電圧や周波数、波形等のパラメータを変えることにより、触感的な表現力を増すこともでき、その上感圧性ゴムよりなる感圧層を採用することにより、孔の開いた絶縁層や弾性層を省略することができるため、スイッチマトリックスの構造を簡素化することができる。
【００１７】
前記目的を達成するため請求項３に記載の発明は、車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ各スイッチの操作部下方に振動発生手段が設けられたスイッチマトリックスと、振動発生手段を選択的に振動させ、かつ操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段と、ディスプレイ上にメニュー画面を表示させ、かつスイッチマトリックス制御手段より入力される動作情報を基にディスプレイ上に表示されたメニュー画面の該当個所の表示を変化させる全体制御手段と、スイッチマトリックスを操作する手を撮影する画像取得手段と、画像取得手段が撮影した画像と全体制御手段の出力を合成してディスプレイ上に表示する画像合成手段とを有し、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、舌片部と合致する位置に孔が形成された絶縁層と、絶縁層の孔の上方に上部金属配線を位置させて絶縁層上に積層された弾性層と、弾性層の舌片部と合致する位置に設けられた操作部とを具備して構成している。
【００１８】
前記構成により、平面的に設けられた操作部を手探りすることにより、振動の加えられた操作部を触感的に検出することができるため、スイッチマトリックスを見ずに目的とするスイッチを操作することができ、これによって車載機器等のスイッチ装置に採用することにより、安全運転を確保しつつ車載機器等の操作が可能になり、また操作が可能なスイッチの操作部を駆動手段により出没させる必要がないため、電磁ソレノイド等の駆動手段を各操作部毎に設ける必要がなく、これによって多数のスイッチが設けられたスイッチ装置であっても、小型化及び低価格化が図れると共に、ディスプレイ上に表示されたメニューに重ねて表示される手の画像を見ることにより、ディスプレイ上で操作しているスイッチが確認できるため、表示されたメニューの選択や、目的とするスイッチの操作を容易かつ確実に行えるようになり、更に、スイッチの数が多いスイッチ装置であっても容易に製造することができる上、操作部のストローク調整や反発力の調整を必要としないため、組立や調整に要する工数の大幅な削減が図れるようになり、更にまた積層構造を採用したことにより、スイッチマトリックスを薄型に構成でき、これによってスペースの少ない場所にも容易に設置することができる上、スイッチ数の増減が容易なため、システムを設計する際、種々の機器に柔軟に対応することができると共に、振動発生手段に印加する電圧や周波数、波形等のパラメータを変えることにより、触感的な表現力を増すこともできる。
【００１９】
前記目的を達成するため請求項４に記載の発明は、車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ各スイッチの操作部下方に振動発生手段が設けられたスイッチマトリックスと、振動発生手段を選択的に振動させ、かつ操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段と、ディスプレイ上にメニュー画面を表示させ、かつスイッチマトリックス制御手段より入力される動作情報を基にディスプレイ上に表示されたメニュー画面の該当個所の表示を変化させる全体制御手段と、スイッチマトリックスを操作する手を撮影する画像取得手段と、画像取得手段が撮影した画像と全体制御手段の出力を合成してディスプレイ上に表示する画像合成手段とを有し、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、感圧性ゴムより成る感圧層と、舌片部の上方に上部金属配線を位置させて感圧層上に積層された表面保護層と、表面保護層の舌片部と合致する位置に設けられた操作部とを具備したものである。
【００２０】
前記構成により、平面的に設けられた操作部を手探りすることにより、振動の加えられた操作部を触感的に検出することができるため、スイッチマトリックスを見ずに目的とするスイッチを操作することができ、これによって車載機器等のスイッチ装置に採用することにより、安全運転を確保しつつ車載機器等の操作が可能になり、また操作が可能なスイッチの操作部を駆動手段により出没させる必要がないため、電磁ソレノイド等の駆動手段を各操作部毎に設ける必要がなく、これによって多数のスイッチが設けられたスイッチ装置であっても、小型化及び低価格化が図れると共に、ディスプレイ上に表示されたメニューに重ねて表示される手の画像を見ることにより、ディスプレイ上で操作しているスイッチが確認できるため、表示されたメニューの選択や、目的とするスイッチの操作を容易かつ確実に行えるようになり、更にスイッチの数が多いスイッチ装置であっても容易に製造することができる上、操作部のストローク調整や反発力の調整を必要としないため、組立や調整に要する工数の大幅な削減が図れるようになり、更にまた積層構造を採用したことにより、スイッチマトリックスを薄型に構成でき、これによってスペースの少ない場所にも容易に設置することができる上、スイッチ数の増減が容易なため、システムを設計する際、種々の機器に柔軟に対応することができると共に、振動発生手段に印加する電圧や周波数、波形等のパラメータを変えることにより、触感的な表現力を増すこともできる。
【００２１】
前記目的を達成するため請求項５に記載の発明は、車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ各スイッチの操作部下方に振動発生手段がそれぞれ設けられたスイッチマトリックスと、複数の振動発生手段を選択的に振動させる振動制御部と、操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段とからなり、かつ複数の振動発生手段のうち、操作可能な操作部に対応する部分のみを振動させて、振動している操作部が操作された際、操作された操作階層が最下位層でない場合、次の階層へ操作部を移動して操作部の再選択を行うと共に、操作された操作階層が最下位層の場合、その操作部の操作内容を前記車載機器等へ動作信号として送るように構成し、且つ、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、舌片部と合致する位置に孔が形成された絶縁層と、絶縁層の孔の上方に上部金属配線を位置させて絶縁層上に積層された弾性層と、弾性層の舌片部と合致する位置に設けられた操作部とを具備するようにしたものである。
【００２２】
前記構成により、平面的に設けられた操作部を手探りすることにより、振動の加えられた操作部を触感的に検出することができるため、スイッチマトリックスを見ずに目的とするスイッチを操作することができ、これによって車載機器等のスイッチ装置に採用することにより、安全運転を確保しつつ車載機器等の操作が可能になると共に、操作部の操作階層を多段にして操作部により階層を順次選択し、最終階層が選択されたときに操作部の操作内容を実行するようにしたことにより、多数のスイッチが設けられたスイッチ装置であっても、小型化及び低価格化が図れるようになり、またスイッチの数が多いスイッチ装置であっても容易に製造することができる上、操作部のストローク調整や反発力の調整を必要としないため、組立や調整に要する工数の大幅な削減が図れるようになり、更にまた積層構造を採用したことにより、スイッチマトリックスを薄型に構成でき、これによってスペースの少ない場所にも容易に設置することができる上、スイッチ数の増減が容易なため、システムを設計する際、種々の機器に柔軟に対応することができると共に、振動発生手段に印加する電圧や周波数、波形等のパラメータを変えることにより、触感的な表現力を増すこともできる。
【００２３】
前記目的を達成するため請求項６に記載の発明は、車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ各スイッチの操作部下方に振動発生手段がそれぞれ設けられたスイッチマトリックスと、複数の振動発生手段を選択的に振動させる振動制御部と、操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段とからなり、かつ複数の振動発生手段のうち、操作可能な操作部に対応する部分のみを振動させて、振動している操作部が操作された際、操作された操作階層が最下位層でない場合、次の階層へ操作部を移動して操作部の再選択を行うと共に、操作された操作階層が最下位層の場合、その操作部の操作内容を車載機器等へ動作信号として送るように構成し、且つ、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、感圧性ゴムより成る感圧層と、舌片部の上方に上部金属配線を位置させて感圧層上に積層された表面保護層と、表面保護層の舌片部と合致する位置に設けられた操作部とを具備したものである。
【００２４】
前記構成により、平面的に設けられた操作部を手探りすることにより、振動の加えられた操作部を触感的に検出することができるため、スイッチマトリックスを見ずに目的とするスイッチを操作することができ、これによって車載機器等のスイッチ装置に採用することにより、安全運転を確保しつつ車載機器等の操作が可能になると共に、操作部の操作階層を多段にして操作部により階層を順次選択し、最終階層が選択されたときに操作部の操作内容を実行するようにしたことにより、多数のスイッチが設けられたスイッチ装置であっても、小型化及び低価格化が図れるようになり、スイッチの数が多いスイッチ装置であっても容易に製造することができる上、操作部のストローク調整や反発力の調整を必要としないため、組立や調整に要する工数の大幅な削減が図れるようになり、また積層構造を採用したことにより、スイッチマトリックスを薄型に構成でき、これによってスペースの少ない場所にも容易に設置することができる上、スイッチ数の増減が容易なため、システムを設計する際、種々の機器に柔軟に対応することができると共に、振動発生手段に印加する電圧や周波数、波形等のパラメータを変えることにより、触感的な表現力を増すこともでき、さらに感圧性ゴムよりなる感圧層を採用することにより、孔の開いた絶縁層や弾性層を省略することができるため、スイッチマトリックスの構造を簡素化することができる。
【００２５】
前記目的を達成するために請求項７に記載の発明は、車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ各スイッチの操作部下方に振動発生手段がそれぞれ設けられたスイッチマトリックスと、複数の振動発生手段を選択的に振動させる振動制御部と、操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段とからなり、かつ有効な操作部が軽く押圧された場合、振動制御部が振動発生手段を駆動して、振動とともに音声で操作部の機能を案内し、また有効でない操作部が押圧された場合は、操作不可を音声で案内すると共に、振動している操作部がさらに強く押圧された場合、その操作部の操作内容を車載機器等へ動作信号として送るようにしたものである。
【００２６】
前記構成により、有効な操作部を軽く押圧した場合、振動と音声で操作部の機能を案内し、また有効でない操作部を押圧した場合は、操作不可を音声やビープ音等で案内することができるため、スイッチマトリックスを見ずに目的とするスイッチを操作することができ、これによって車載機器等のスイッチ装置に採用することにより、安全運転を確保しつつ車載機器等の操作が可能になる。
【００２７】
前記目的を達成するため請求項８に記載の発明は、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、舌片部と合致する位置に孔が形成された絶縁層と、絶縁層の孔の上方に上部金属配線を位置させて絶縁層上に積層された弾性層と、弾性層の舌片部と合致する位置に設けられた操作部とから構成したものである。
【００２８】
前記構成により、スイッチの数が多いスイッチ装置であっても容易に製造することができる上、操作部のストローク調整や反発力の調整を必要としないため、組立や調整に要する工数の大幅な削減が図れるようになり、また積層構造を採用したことにより、スイッチマトリックスを薄型に構成でき、これによってスペースの少ない場所にも容易に設置することができる上、スイッチ数の増減が容易なため、システムを設計する際、種々の機器に柔軟に対応することができると共に、振動発生手段に印加する電圧や周波数、波形等のパラメータを変えることにより、触感的な表現力を増すこともできる。
【００２９】
前記目的を達成するため請求項９に記載の発明は、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、感圧ゴムよりなる感圧層と、舌片部の上方に上部金属配線を位置させて感圧層上に積層された表面保護層と、表面保護層の舌片部と合致する位置に設けられた操作部とから構成したものである。
【００３０】
前記構成により、スイッチの数が多いスイッチ装置であっても容易に製造することができる上、操作部のストローク調整や反発力の調整を必要としないため、組立や調整に要する工数の大幅な削減が図れるようになり、また積層構造を採用したことにより、スイッチマトリックスを薄型に構成でき、これによってスペースの少ない場所にも容易に設置することができる上、スイッチ数の増減が容易なため、システムを設計する際、種々の機器に柔軟に対応することができると共に、振動発生手段に印加する電圧や周波数、波形等のパラメータを変えることにより、触感的な表現力を増すこともでき、さらに感圧性ゴムよりなる感圧層を採用することにより、孔の開いた絶縁層や弾性層を省略することができるため、スイッチマトリックスの構造を簡素化することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。図１はスイッチ装置の全体的な構成図、図２はスイッチマトリックスの構成図、図３はスイッチマトリックスの拡大断面図、図４はスイッチマトリックスの変形例を示す断面図、図５はスイッチマトリックスの製造工程を示す説明図、図６はスイッチ装置の作用を示すフローチャートである。
【００３２】
スイッチ装置は図１に示すように、スイッチマトリックス１と、スイッチマトリックス１を制御するスイッチマトリックス制御手段２と、スイッチ装置全体を制御する全体制御手段３と、全体制御手段３より出力される情報を、ビデオカメラ等の画像取得手段５より出力される画像情報と合成してディスプレイ６上に表示する画像合成手段４とより構成されている。
【００３３】
スイッチマトリックス１は図２及び図３に示すように、縦横に所定の間隔で配列された後述する複数のスイッチ１６の操作部１６ａを有しており、各操作部１６ａの下側は図３に示すように多層構造となっている。
【００３４】
すなわちグランドとなる金属基板８は、金属板をコ字状に打ち抜くことにより、片持ち構造の舌片部８ａが各操作部１６ａ毎に形成されており、これら舌片部８ａの下面に、蒸着やスパッタリング、塗布などの手段で圧電材料を付着することにより、各操作部１６ａ毎に分離した島状の圧電体よりなる振動発生手段９が形成されている。
【００３５】
金属基板８の下面には、絶縁層１０を介して下部金属配線１１が形成されていて、各下部金属配線１１は各振動発生手段９にそれぞれ接続されており、これら下部金属配線１１を介して外部より各振動発生手段９に選択的に交流電圧（ＮＲＺ）を印加することにより、ＮＲＺが印加された振動発生手段９の上下面が伸縮して舌片部８ａを上下方向に振動させるようになっている。
【００３６】
また金属基板８の上面には、絶縁層１２及びグランドとなる導電層１３が順次積層され、導電層１３の上面には、絶縁シートよりなる絶縁層１４が積層されている。
【００３７】
絶縁層１４は、各操作部１６ａ毎に孔１４ａが開口されていて、これら孔１４ａの上側に上部金属配線１５が設けられており、これら上部金属配線１５と導電層１３の間でスイッチ１６が構成されている。
【００３８】
絶縁層１４の上面には、上部金属配線１５を覆うように、ゴムなどの弾性体よりなる弾性層１７が積層された表面保護層１８に、印刷などの手段で前記操作部１６ａが表示されている。
【００３９】
なお操作部１６ａを押圧すると、弾性層１７及び絶縁層１４が弾性変形して、絶縁層１４の孔１４ａ上に設けられた上部金属配線１５が孔１４ａを介して導電層１３に接触することによりスイッチ１６として機能するが、スイッチ１６の操作ストロークや反発力は、絶縁層１４の厚みｔを選択することにより任意に設定することができる。
【００４０】
一方図４はスイッチマトリックス１の変形例を示すもので、この変形例では、孔１４ａを開口した絶縁層１４の代わりに感圧性ゴム材料よりなる感圧層２０を設けることにより弾性層１７を省略したもので、この変形例では、操作部１６ａを押圧すると、押された部分の感圧層２０が圧縮されて、導電層１３と上部金属配線１５間の抵抗値が変化するので、予め両者間に電圧を印加しておくことにより、電流値の変化を検出することで、スイッチ１６としての機能が得られるようになる。
【００４１】
また図５はスイッチマトリックス１の製造工程を示すもので、次にこの製造工程を基にスイッチマトリックス１の製造方法を説明する。
【００４２】
まず所定の大きさの金属板を用意し、操作部１６ａと合致する部分をコ字形に打ち抜いて金属基板８を製作する。
【００４３】
次に金属基板８全体に圧電材料を塗布したら、振動発生手段９を形成する部分に透孔を有する圧電体パターンを金属基板８に重ねて露光した後現像することにより、金属基板８の舌片部８ａを除く部分に付着した圧電材料を除去して、舌片部８ａに所定形状の振動発生手段９を島状に形成する。
【００４４】
次に金属基板８全体に絶縁膜よりなる絶縁層１０,１２を形成したら、再び感光性材料を塗布した後、下部金属配線形状部分をパターンで覆って、露出した部分の絶縁層１０を露光し、下部金属配線形成部分以外の絶縁層１０を除去する。
【００４５】
その後金属基板８全体に、金属配線材料を塗布した後、下部金属配線パターンを重ねて露光し、絶縁層１０上に下部金属配線１１を形成したら、金属基板８上の絶縁層１２にグランドとなる導電層１３を形成した後、操作部１６ａと合致した位置に孔１４ａを開口した絶縁シートを重ねて絶縁層１４を形成する。
【００４６】
そしてこの絶縁層１４の上に上部金属配線パターンのプリントされたシートを重ねて上部金属配線１５を形成したら、弾性層１７及び表面保護層１８を順次積層し、最後に上下部金属配線１１，１５を外部へ引き出すことによりスイッチマトリックス１を完成するもので、得られたスイッチマトリックス１は図１に示すように、スイッチマトリックス制御手段２に接続して使用する。
【００４７】
マトリックス制御手段２は、全体制御手段３より送られる操作すべきスイッチ１６の操作部１６ａの位置情報を基に、スイッチマトリックス１の該当する振動発生手段９にＮＲＺを印加して、振動発生手段９の設けられた舌片部８ａにより操作部１６ａを振動させると同時に、各操作部１６ａのスイッチ１６からの出力をモニタして、予め所定された閾値と比較し、閾値を越えた場合スイッチ１６が操作されたものとして、動作信号を全体制御手段３へ出力するようになっている。
【００４８】
全体制御手段３は、予め設定されたシステムシーケンスに従ってメニュー画像を作成し、そのメニュー画像に基づいて操作に必要な位置情報をスイッチマトリックス制御手段２へ送ると共に、スイッチマトリックス制御手段２より得られたスイッチ動作情報を基に、ディスプレイ６上に表示されたメニュー画像に、操作されたスイッチ１６を色や形を変えるなどの手段で表示すると同時に、システムシーケンスに従って次の状態に推移させるようになっている。
【００４９】
また画像取得手段５は、スイッチマトリックス１の例えば上方に設置されていて、スイッチマトリックス１を操作する手の部分の画像のみを投影して画像合成手段４へ送るようになっているが、手で操作するスイッチマトリックス１は平面であることから、特定の色、例えば黒を表面色として、黒を除いた手の部分を画像として抽出し、画像合成手段４へ出力するようになっている。
【００５０】
画像合成手段４は、全体制御手段３により作成されたメニュー画像に、画像取得手段５より送られてくる画像をスーパーインポーズしてディスプレイ６上に表示するようになっている。
【００５１】
なお車載機器等を操作するスイッチ装置として使用する場合は、ディスプレイ６は運転席前方のインストルメントパネルに、またスイッチマトリックス１は運転席近傍のコンソールボックスに、そして画像取得手段５は天井等に設置すればよい。
【００５２】
次に前記構成されたスイッチ装置の作用を図６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５３】
全体制御手段３は、図６に示すフローチャートのステップＳ１でメニュー内容を決定したら、ステップＳ２でディスプレイにメニューを表示すると共に、ステップＳ２でディスプレイ６に表示されたメニューを実行するのに必要なスイッチ１６に該当する振動発生手段９にＮＲＺを印加して、振動発生手段９により舌片部８ａを振動させる。
【００５４】
運転者はインストルメントパネル等に設置したディスプレイ６を見て、スイッチマトリックス１の操作しようとする操作部１６ａを指で触れながら探すことになるが、操作に必要な操作部１６ａには、ステップＳ５で振動発生手段９により振動が加えられているため、スイッチマトリックス１を見ることなく所望の操作部１６ａが探し出せると共に、スイッチマトリックス１を操作する手は、画像取得手段５で撮影されて、ステップＳ４で画像合成手段４により合成され、ディスプレイ６上に表示されるため、どの指がどの操作部１６ａを操作しているかをディスプレイ６上で確認することができる。
【００５５】
次にステップＳ６で所望とする操作部１６ａを押圧すると、ステップＳ７でスイッチ１６の動作が検出されて動作情報がスイッチマトリックス制御手段２へ送られ、スイッチマトリックス制御手段２はステップＳ８でスイッチ１６が動作されたと判定し、ステップＳ９で全体制御手段３へスイッチ１６が動作されたのを通知する。
【００５６】
全体制御手段３は、スイッチマトリックス制御手段２より入力された動作情報を基にステップＳ１１で、ディスプレイ６に表示されたメニュー画像の操作された個所に該当する操作部１６ａの色や形を変えることにより、操作結果を画像表示すると共に、ステップＳ１０でシステムシーケンスに従って次のメニューに進む。
【００５７】
以下前記動作を繰り返すことにより機器の操作を、スイッチマトリックス１を見ずに可能にするもので、車載機器を操作するスイッチ装置の場合、スイッチマトリックス１を見ずに車載機器の操作が行えるため、安全性が向上する。
【００５８】
なお前記実施の形態では、振動する操作部１６ａを指で触れながら探すことにより、スイッチマトリックス１を見ることなく所望の操作部１６ａが探し出せるようにしているが、操作部１６ａの操作階層を多段にし、かつ複数の振動発生手段９のうち、操作可能な操作部１６ａに対応する部分のみを振動させて、振動している操作部１６ａが操作された際、操作された操作階層が最下位層でない場合、次の階層へ操作部１６ａを移動して操作部１６ａの再選択を行うと共に、操作された操作階層が最下位層の場合、その操作内容を車載機器等へ動作信号として送ることにより、操作内容を実行するようにしてもよい。
【００５９】
また有効な操作部１６ａが軽く押圧された場合、振動制御部が振動発生手段９を駆動して、振動とともに音声で操作部１６ａの機能を案内し、また有効でない操作部１６ａが押圧された場合は、操作不可を音声やビープ音等で案内すると共に、振動している操作部１６ａがさらに強く押圧された場合、その操作部１６ａの操作内容を車載機器等へ動作信号として送ることにより、振動と音声で操作部１６ａの機能を案内し、また有効でない操作部１６ａを押圧した場合は、操作不可を音声やビープ音で案内することができるため、スイッチマトリックス１を見ずに目的とするスイッチを操作することができ、これによって車載機器等のスイッチ装置に採用することにより、安全運転を確保しつつ車載機器等の操作が可能になる。
【００６０】
なお図３に示すスイッチ１６は、オン、オフ動作を直接検出することが可能であるが、図４に示すスイッチ１６は感圧性ゴムよりなる感圧層２０の変形に伴う物性値の変化により動作を検出している。
【００６１】
このため圧電体９により舌片部８ａを振動させると、物性値の変化が出力値の変化に重畳されて出力されることになるが、振動発生手段９による振動の周波数は一定かつ既知であることから、この周波数成分をフィルタや積分回路等により除去することにより、何等支障なくスイッチ１６の動作を検出することが可能である。
【００６２】
また振動発生手段９に印加する電圧や周波数、波形等を各操作部１６ａ毎に変えることにより、どの操作部１６ａに触れたかが触覚的に検知できるため、操作性がさらに向上する。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１又は２に記載の発明によれば、車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ各スイッチの操作部下方に振動発生手段が設けられたスイッチマトリックスと、振動発生手段を選択的に振動させ、かつ操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段と、ディスプレイ上にメニュー画面を表示させ、かつスイッチマトリックス制御手段より入力される動作情報を基にディスプレイ上に表示されたメニュー画面の該当個所の表示を変化させる全体制御手段とから構成したことから、平面的に設けられた操作部を手探りすることにより、振動の加えられた操作部を触感的に検出することができるため、スイッチマトリックスを見ずに目的とするスイッチを操作することができ、これによって車載機器等のスイッチ装置に採用することにより、安全運転を確保しつつ車載機器等の操作が可能になる。
【００６４】
また操作が可能なスイッチの操作部を駆動手段により出没させる必要がないため、電磁ソレノイド等の駆動手段を各操作部毎に設ける必要がなく、これによって多数のスイッチが設けられたスイッチ装置であっても、小型化及び低価格化が図れるようになる。
【００６５】
請求項３又は４に記載の発明によれば、車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ各スイッチの操作部下方に振動発生手段が設けられたスイッチマトリックスと、振動発生手段を選択的に振動させ、かつ操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段と、ディスプレイ上にメニュー画面を表示させ、かつスイッチマトリックス制御手段より入力される動作情報を基にディスプレイ上に表示されたメニュー画面の該当個所の表示を変化させる全体制御手段と、スイッチマトリックスを操作する手を撮影する画像取得手段と、画像取得手段が撮影した画像と全体制御手段の出力を合成してディスプレイ上に表示する画像合成手段とから構成したことから、平面的に設けられた操作部を手探りすることにより、振動の加えられた操作部を触感的に検出することができるため、スイッチマトリックスを見ずに目的とするスイッチを操作することができ、これによって車載機器等のスイッチ装置に採用することにより、安全運転を確保しつつ車載機器等の操作が可能になる。
【００６６】
また操作が可能なスイッチの操作部を駆動手段により出没させる必要がないため、電磁ソレノイド等の駆動手段を各操作部毎に設ける必要がなく、これによって多数のスイッチが設けられたスイッチ装置であっても、小型化及び低価格化が図れると共に、ディスプレイ上に表示されたメニューに重ねて表示される手の画像を見ることにより、ディスプレイ上で操作しているスイッチが確認できるため、表示されたメニューの選択や、目的とするスイッチの操作を容易かつ確実に行えるようになる。
【００６７】
請求項５又は６に記載の発明によれば、車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ各スイッチの操作部下方に振動発生手段がそれぞれ設けられたスイッチマトリックスと、複数の振動発生手段を選択的に振動させる振動制御部と、操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段とからなり、かつ複数の振動発生手段のうち、操作可能な操作部に対応する部分のみを振動させて、振動している操作部が操作された際、操作された操作階層が最下位層でない場合、次の階層へ操作部を移動して操作部の再選択を行うと共に、操作された操作階層が最下位層の場合、その操作内容を車載機器等へ動作信号として送るようにしたことから、平面的に設けられた操作部を手探りすることにより、振動の加えられた操作部を触感的に検出することができるため、スイッチマトリックスを見ずに目的とするスイッチを操作することができ、これによって車載機器等のスイッチ装置に採用することにより、安全運転を確保しつつ車載機器等の操作が可能になると共に、操作部の操作階層を多段にして操作部により階層を順次選択し、最終階層が選択されたときに操作部の操作内容を実行するようにしたことにより、多数のスイッチが設けられたスイッチ装置であっても、小型化及び低価格化が図れるようになる。
【００６８】
請求項７に記載の発明によれば、車載機器等を操作するスイッチ装置であって、複数のスイッチが配列され、かつ各スイッチの操作部下方に振動発生手段がそれぞれ設けられたスイッチマトリックスと、複数の振動発生手段を選択的に振動させる振動制御部と、操作部が操作されたことを検出するスイッチマトリックス制御手段とからなり、かつ有効な操作部が軽く押圧された場合、振動制御部が振動発生手段を駆動して、振動とともに音声で操作部の機能を案内し、また有効でない操作部が押圧された場合は、操作不可を音声で案内すると共に、振動している操作部がさらに強く押圧された場合、その操作部の操作内容を前記車載機器等へ動作信号として送るようにしたことから、有効な操作部を軽く押圧した場合、振動と音声で操作部の機能を案内し、また有効でない操作部を押圧した場合は、操作不可を音声やビープ音等で案内することができるため、スイッチマトリックスを見ずに目的とするスイッチを操作することができ、これによって車載機器等のスイッチ装置に採用することにより、安全運転を確保しつつ車載機器等の操作が可能になる。
【００６９】
請求項１、３、５又は８に記載の発明によれば、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、舌片部と合致する位置に孔が形成された絶縁層と、絶縁層の孔の上方に上部金属配線を位置させて絶縁層上に積層された弾性層と、弾性層の前記舌片部と合致する位置に設けられた操作部とから構成したことから、スイッチの数が多いスイッチ装置であっても容易に製造することができる上、操作部のストローク調整や反発力の調整を必要としないため、組立や調整に要する工数の大幅な削減が図れるようになる。
【００７０】
また積層構造を採用したことにより、スイッチマトリックスを薄型に構成でき、これによってスペースの少ない場所にも容易に設置することができる上、スイッチ数の増減が容易なため、システムを設計する際、種々の機器に柔軟に対応することができると共に、振動発生手段に印加する電圧や周波数、波形等のパラメータを変えることにより、触感的な表現力を増すこともできる。
【００７１】
請求項２、４、６又は９に記載の発明によれば、片持ち構造の舌片部が複数形成された金属基板と、舌片部に設けられた圧電体よりなる振動発生手段と、舌片部上に絶縁層を介して積層された導電層と、感圧ゴムよりなる感圧層と、舌片部の上方に上部金属配線を位置させて感圧層上に積層された表面保護層と、表面保護層の舌片部と合致する位置に設けられた操作部とから構成したことから、スイッチの数が多いスイッチ装置であっても容易に製造することができる上、操作部のストローク調整や反発力の調整を必要としないため、組立や調整に要する工数の大幅な削減が図れるようになる。
【００７２】
また積層構造を採用したことにより、スイッチマトリックスを薄型に構成でき、これによってスペースの少ない場所にも容易に設置することができる上、スイッチ数の増減が容易なため、システムを設計する際、種々の機器に柔軟に対応することができると共に、振動発生手段に印加する電圧や周波数、波形等のパラメータを変えることにより、触感的な表現力を増すこともできる。
【００７３】
さらに感圧ゴムよりなる感圧層を採用することにより、孔の開いた絶縁層や弾性層を省略することができるため、スイッチマトリックスの構造を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態になるスイッチ装置の構成図を示すブロック図である。
【図２】（イ）は本発明の実施の形態になるスイッチ装置を構成するスイッチマトリックスの上面図である。
（ロ）は本発明の実施の形態になるスイッチ装置を構成するスイッチマトリックスの下面図である。
（ハ）は本発明の実施の形態になるスイッチ装置を構成するスイッチマトリックスの断面図である。
【図３】本発明の実施の形態になるスイッチ装置のスイッチマトリックスを構成するスイッチの拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態になるスイッチ装置のスイッチマトリックスを構成するスイッチの変形例を示す拡大断面図である。
【図５】本発明の実施の形態になるスイッチ装置を構成するスイッチマトリックスの製造方法を示す工程図である。
【図６】本発明の実施の形態になるスイッチ装置の作用を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１      スイッチマトリックス
２      スイッチマトリックス制御手段
３      全体制御手段
４      画像合成手段
５      画像取得手段
６      ディスプレイ
８      金属基板
９      振動発生手段
１２      絶縁層
１３      導電層
１４      絶縁層
１４ａ    孔
１５      上部金属配線
１６      スイッチ
１６ａ    操作部
１８      表面保護層
２０      感圧層
【図１】
0004108378.tif 000002
【図２】
0004108378.tif 000003
【図３】
0004108378.tif 000004
【図４】
0004108378.tif 000005
【図５】
0004108378.tif 000006
【図６】
0004108378.tif 000007