JP5884571B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも回転操作可能な操作体を有する入力装置に関し、特に操作体の裏面側に操作者の接近または接触を検出する静電容量センサーを設けた入力装置に関する。

車両のセンターコンソールなどに設けられる入力装置として、基部材に対して回転操作可能な操作体を設けてなり、操作体は天面部を有する有底筒状に形成されてなり、操作体を構成する天面部の裏面側には、天面部に対する操作者の接近または接触を検出する静電容量センサーを設けて、操作体の回転操作と共に、操作体の天面部に対する操作者の接近または接触により入力をなすものが知られている。このような入力装置としては、例えば特許文献１に挙げるようなものがある。

特表２０１１−５２６３８５号公報

樹脂材からなる操作体に金属メッキを施すなどして、操作体の少なくとも一部の表面を金属の外観とすることで、入力装置の意匠性を高くすることができる。しかし、操作体に金属部分を形成すると、操作者がこの金属部分に触れることにより、静電容量センサーの動作に影響を与える。これは、導電性を有する金属部分とアース間の容量値が、極めて小さい状態から人体を介した状態に変化することに伴い、静電容量センサーの容量値にも影響を与えるためで、静電容量センサーの誤動作を招く可能性がある。

本来であれば操作体に形成した金属部分を常時接地しておくことにより回避することができるが、基部材に対して回転操作可能な操作体に形成された金属部分を、常時接地させることは困難である。このため、静電容量センサーを有する入力装置において、回転操作可能な操作体に金属部分を形成することができなかった。また、回転操作に限らず、静電容量センサーに対して移動自在な操作体であっても、同様の問題を生じる。

本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、操作により移動可能な操作体に金属部分を設けても、静電容量センサーに与える影響が小さく、誤動作を防止することのできる入力装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る入力装置は、操作者の接近または接触を検出する静電容量センサーと、該静電容量センサーに対し移動自在に支持される操作体とを有する入力装置において、
前記操作体は前記静電容量センサーを取り囲むように配置されると共に、前記操作体は表面に露出する導電性材料部を少なくとも一部に有し、前記静電容量センサーに対し移動不能な基部材は、前記導電性材料部と対向する容量結合部が設けられ、該容量結合部は接地され、
前記基部材に前記静電容量センサーが取付けられ、前記操作体は天面部及び側面部を有する有底筒状に形成されて、前記天面部と静電容量センサーとが対向し、
前記操作体の側面部に前記導電性材料部が形成され、前記側面部と基部材との間には隙間部が形成され、前記基部材には前記隙間部に面するように前記容量結合部が設けられることを特徴として構成されている。

さらに、本発明に係る入力装置は、前記基部材は筒状部を有し、該筒状部の外周面と前記側面部の内周面とが対向すると共に、前記筒状部の外周面に沿って前記容量結合部が設けられることを特徴として構成されている。

さらにまた、本発明に係る入力装置は、前記筒状部の外周面に沿ってフレキシブル基板が配設され、該フレキシブル基板に前記容量結合部が形成されることを特徴として構成されている。

そして、本発明に係る入力装置は、前記容量結合部は前記静電容量センサーの側面に沿って設けられることを特徴として構成されている。

本発明に係る入力装置によれば、操作体は表面に露出する導電性材料部を少なくとも一部に有し、静電容量センサーに対し移動不能な基部材には、導電性材料部と対向する容量結合部が設けられ、この容量結合部が接地されることにより、導電性材料部とグランドとの間に、導電性材料部と静電容量センサーとの間の容量値より十分に大きい容量結合を予めなしておくことが可能である。このことから、操作体に金属部分を設けても、静電容量センサーに与える容量変動の影響を小さくすることができ、静電容量センサーの誤動作を防止することができる。

また、本発明に係る入力装置は、静電容量センサーは基部材に取付けられ、操作体は天面部及び側面部を有する有底筒状に形成されて、天面部と静電容量センサーとが対向し、操作体の側面部に導電性材料部が形成され、側面部と基部材との間には隙間部が形成され、隙間部に容量結合部が設けられるものである。このことから、回転操作自在な操作体に金属部分を設けた場合に、回転移動に関わらず導電性材料部と容量結合部との対向した状態を維持でき、静電容量センサーに対する影響を確実に抑制することができる。

さらに、本発明に係る入力装置によれば、基部材は筒状部を有し、筒状部の外周面と側面部の内周面とが対向すると共に、筒状部の外周面に沿って容量結合部が設けられることにより、簡単な構成で導電性材料部と容量結合部との間の距離を小さくできて、両者の容量値を十分に確保することができる。

さらにまた、本発明に係る入力装置によれば、筒状部の外周面に沿ってフレキシブル基板が配設され、フレキシブル基板に容量結合部が形成されることにより、製造が容易であると共に、容量結合部を容易に設けることができる。

そして、本発明に係る入力装置によれば、容量結合部は静電容量センサーの側面に沿って設けられることにより、通常通り組み立てるだけで、容量結合部を導電性材料部に対向させることができ、静電容量センサーに対する影響を抑制することができる。

本実施形態における入力装置を備えたセンターコンソールの正面図である。 図１のＡ−Ａ断面のうち入力装置部分の拡大図である。 図１のＢ−Ｂ断面のうち入力装置部分の拡大図である。 操作体と基部材、静電容量センサー、フレキシブル基板、第１基板、第２基板及び回転支持部材の分解斜視図である。 静電容量センサーと導電性材料部及び容量結合部の位置関係を表した模式的な平面図である。

本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図１には、本実施形態における入力装置２を備えたセンターコンソール１の正面図を示している。センターコンソール１は、車両の運転席と助手席の間に配置され、表面には各種入力をなす入力装置２が配置されている。

本実施形態の入力装置２は、有底円筒状の操作体１０が車内に露出しており、操作体１０は周方向に沿って回転操作でき、また、センターコンソール１の表面に対し垂直方向に押圧操作することができると共に、操作体１０の天面部１０ａの表面に対する操作者の手指の接近または接触を、天面部１０ａの裏側に設けられる静電容量センサー１５によって検出することができるように構成されている。

図２には図１のＡ−Ａ断面のうち入力装置２部分の拡大図を、図３には図１のＢ−Ｂ断面のうち入力装置２部分の拡大図を、図４には操作体１０と基部材１１、静電容量センサー１５、フレキシブル基板２１、第１基板１６、第２基板１７及び回転支持部材１９の分解斜視図を、それぞれ示している。入力装置２は、車両に対して固定され静電容量センサー１５を支持する基部材１１と、基部材１１に対して回転移動可能となるように支持される操作体１０とを有して構成されている。すなわち、操作体１０は、静電容量センサー１５に対して回転移動可能な側を構成し、基部材１１は静電容量センサー１５に対して回転移動不能な側を構成している。ここで、基部材１１は図示しない手段で静電容量センサー１５を保持している。

静電容量センサー１５に対して回転移動不能な側を構成する基部材１１は、支持部１２と筒状部１３及び底面部１４の３部品からなっている。支持部１２は、上面側で静電容量センサー１５を支持しており、略リング状をなすように形成されている。筒状部１３は、略円柱状をなすように形成されており、その内周面の上端部に静電容量センサー１５が納められた状態となっている。

支持部１２の下面側には、第１基板１６が固定される。また、第１基板１６の下方には、第２基板１７が固定される。第１基板１６には、静電容量センサー１５を動作させるために必要な電気部品や、操作時に発光する発光体などが配置される。第２基板１７には、操作体１０の回転検出のための電気部品などが配置される。底面部１４は、第２基板１７の下面側を支持しており、略円盤状をなすように形成されている。

底面部１４の下部には、操作体１０と共に回転自在な回転支持部材１９が配置されている。回転支持部材１９は、車両に対して回転自在に支持されていると共に、操作体１０と嵌合固定されている。すなわち、回転支持部材１９は、静電容量センサー１５に対して回転移動可能な側を構成している。この回転支持部材１９には、上面に凸部１９ａが形成されている。凸部１９ａは回転支持部材１９の周方向に沿って複数が形成されている。

図２に示されているように、第２基板１７の下面側の２箇所には、断面凹状の回転検出部１８が設けられており、回転支持部材１９の凸部１９ａを回転検出部１８に挿入するように配置されている。回転検出部１８には、凹状の両内側面に光学センサーが配置されており、回転支持部材１９が操作体１０と共に回転し、凸部１９ａが回転検出部１８内を通過するのを検知することができる。回転支持部材１９の回転時に、凸部１９ａは異なるタイミングで各回転検出部１８を通過するように配置されており、検出信号の位相差から操作体１０の回転方向を判別することができる。また、凸部１９ａの通過数をカウントすることで、操作体１０の回転量を検出することができる。

基部材１１を構成する筒状部１３は、その内部に静電容量センサー１５及び第１基板１６を納めると共に、下面側に第２基板１７が配置される。そして、筒状部１３の外周面１３ａと静電容量センサー１５を取り囲むように、操作体１０が配置される。

操作体１０は、天面部１０ａと、筒状を構成する側面部１０ｂとを有している。側面部１０ｂには、操作者が回転操作しやすいように複数の凹凸が円周方向に沿って形成されている。本実施形態では、天面部１０ａと側面部１０ｂは別部品によって構成されている。ただし、これらは一体であってもよい。側面部１０ｂの内周面１０ｄと筒状部１３の外周面１３ａとの間は、全周に渡って離隔した隙間部２５を形成している。

操作体１０は、樹脂材によって形成されているが、側面部１０ｂの表面には金属のメッキが施されている。金属のメッキは、側面部１０ｂの外周面１０ｃと内周面１０ｄの全面に渡って形成されており、静電容量センサー１５に対して回転移動可能な側である操作体１０において、表面に露出する導電性材料部２０を構成する。

基部材１１と操作体１０の間に形成された隙間部２５のうち、操作体１０の内周面１０ｄと対向する筒状部１３の外周面１３ａには、導電性材料部２０と容量結合する容量結合部２２が周方向に沿って設けられる。容量結合部２２は、柔軟性を有して変形自在なフレキシブル基板２１上の導電パターンとして形成されており、静電容量センサー１５に対して回転移動不能な側に操作体１０の導電性材料部２０と近接対向して配置される。また、容量結合部２２は、筒状部１３の全周に亘って設けられているから、操作体１０の回転移動に関わらず、導電性材料部２０と一定の距離を持って対向する。また、容量結合部は導電パターンでなくとも、導電性材料部２０と容量結合可能なものであれば良い。

図４に示すように、フレキシブル基板２１は、筒状部１３の外周面１３ａに沿うようにリング状をなす巻回部２１ａと、巻回部２１ａの一端部から第２基板１７側に向かって伸びる延出部２１ｂとを有している。そして、巻回部２１ａから延出部２１ｂまで連続する導電パターンからなる容量結合部２２が表面に形成されている。

図３には、フレキシブル基板２１の延出部２１ｂが表れている。延出部２１ｂは、筒状部１３の外周面１３ａから第２基板１７の下面側に引き出され、端部は底面部１４に対して挿入固定されている。延出部２１ｂの容量結合部２２は、第２基板１７のグランド端子に接触して導通しており、入力装置２において接地された状態となっている。

静電容量センサー１５は、近接対向する２つの電極を一組として、互いに直交する二方向に沿ってそれぞれ複数組の電極が配置されてなるものであって、操作者の手指が静電容量センサー１５の表面に接近または近接することにより変化する電極間の静電容量を検出することにより、操作の有無及び操作箇所を検知することのできるものである。

ここで、静電容量センサー１５の近傍に被接地の導電性物質が存在した場合、この導電性物質は極めて小さな浮遊容量でグランドと結合しているが、操作者が導電性物質に触れることにより、導電性物質とグランドとの間の容量値が、人体を介した状態に変化し、この容量値の変化が静電容量センサー１５における容量変化も引き起こす。これによって静電容量センサー１５が操作を誤検出する可能性がある。導電性物質とグランドとの間に、導電性物質と静電容量センサー１５との間の容量値より十分に大きい容量結合を予めなしておくことにより、操作者が導電性物質に触れた際の静電容量センサー１５における容量変化を抑制することができる。

本実施形態では、操作体１０の表面に形成された導電性材料部２０が静電容量センサー１５の近傍に存在する導電性物質に相当し、これに操作者が触れることにより、静電容量センサー１５における容量変化を生じる。そこで、導電性材料部２０と容量結合する容量結合部２２を基部材１１に設け、これを接地している。図５には、静電容量センサー１５と導電性材料部２０及び容量結合部２２の位置関係を表した模式的な平面図を示している。

図５において、Ｘ１〜Ｘ８は、図中Ｘ方向に沿って配置された電極を表しており、Ｙ１〜Ｙ６は、図中Ｙ方向に沿って配置された電極を表している。このように、容量値を検出する電極は、静電容量センサー１５の表面において格子状をなすように配列されている。

導電性材料部２０と最も近い静電容量センサー１５の電極はＸ１であり、これと導電性材料部２０との距離はＬ１である。一方、容量結合部２２は、導電性材料部２０が形成される操作体１０の内周面１０ｄと近接対向する筒状部１３の外周面１３ａに形成されており、導電性材料部２０との距離はＬ１より小さいＬ２である。

また、静電容量センサー１５の電極は、ごく細径に形成されているから、導電性材料部２０との対向面積Ｓ１は小さく、一方で容量結合部２２はフレキシブル基板２１の幅に合わせて形成されていて、導電性材料部２０との対向面積Ｓ２はＳ１より大きい。

互いに対向する電極同士の容量値Ｃは、容量値Ｃ＝εＳ／Ｌで表すことができる。つまり、両者の対向する面積Ｓに比例し、距離Ｌに反比例する。したがって、対向面積Ｓ２が大きく、距離Ｌ２が小さい導電性材料部２０と容量結合部２２との容量値Ｃ１は、対向面積Ｓ１が小さく、距離Ｌ１が大きい導電性材料部２０と静電容量センサー１５との容量値Ｃ２よりも大きくなる。

このように、表面に導電性材料部２０を備えた操作体１０を静電容量センサー１５に対して移動自在に設け、静電容量センサー１５に対し移動不能となる側である基部材１１には、操作体１０の移動に関わらず導電性材料部２０と対向する容量結合部２２が設けられる。この容量結合部２２が接地されていることにより、操作体１０に金属部分を設けても、静電容量センサー１５に与える容量変動の影響を小さくすることができ、静電容量センサー１５の誤動作を防止することができる。

本実施形態では、基部材１１に筒状部１３を設け、筒状部１３の外周面１３ａに容量結合部２２を設けるようにしているが、基部材１１に筒状部１３を有さない構成であってもよく、いずれにしても、静電容量センサーに対し移動不能な側と操作体に設けられる導電性材料部との間に隙間部を形成し、この隙間部に容量結合部を設けて、導電性材料部と対向させるように構成されていればよい。

また、本実施形態では、筒状部１３の外周面１３ａに容量結合部２２を設けているが、導電性材料部２０と容量結合部２２との容量値Ｃ１を導電性材料部２０と静電容量センサー１５との容量値Ｃ２に比べて十分大きく確保できるのであれば、静電容量センサー１５の側面か、第１基板１６または第２基板１７の側面に沿って容量結合部を設けるようにしてもよい。

操作体１０については、回転操作自在なものには限られず、スライドや揺動するものであってもよく、それらの場合であっても、静電容量センサーに対し移動不能な側に導電性材料部と対向する容量結合部を設けて、これを接地させることにより、静電容量センサーに対する影響を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。

１ センターコンソール
２ 入力装置
３ スイッチ
１０ 操作体
１０ａ 天面部
１０ｂ 側面部
１０ｃ 外周面
１０ｄ 内周面
１１ 基部材
１２ 支持部
１３ 筒状部
１３ａ 外周面
１４ 底面部
１５ 静電容量センサー
１６ 第１基板
１７ 第２基板
１８ 回転検出部
１９ 回転支持部材
１９ａ 凸部
２０ 導電性材料部
２１ フレキシブル基板
２１ａ 巻回部
２１ｂ 延出部
２２ 容量結合部
２５ 隙間部

Claims (4)

1. 操作者の接近または接触を検出する静電容量センサーと、該静電容量センサーに対し移動自在に支持される操作体とを有する入力装置において、
   前記操作体は前記静電容量センサーを取り囲むように配置されると共に、前記操作体は表面に露出する導電性材料部を少なくとも一部に有し、前記静電容量センサーに対し移動不能な基部材は、前記導電性材料部と対向する容量結合部が設けられ、該容量結合部は接地され、
   前記基部材に前記静電容量センサーが取付けられ、前記操作体は天面部及び側面部を有する有底筒状に形成されて、前記天面部と静電容量センサーとが対向し、
   前記操作体の側面部に前記導電性材料部が形成され、前記側面部と基部材との間には隙間部が形成され、前記基部材には前記隙間部に面するように前記容量結合部が設けられることを特徴とする入力装置。
2. 前記基部材は筒状部を有し、該筒状部の外周面と前記側面部の内周面とが対向すると共に、前記筒状部の外周面に沿って前記容量結合部が設けられることを特徴とする請求項１記載の入力装置。
3. 前記筒状部の外周面に沿ってフレキシブル基板が配設され、該フレキシブル基板に前記容量結合部が形成されることを特徴とする請求項２記載の入力装置。
4. 前記容量結合部は前記静電容量センサーの側面に沿って設けられることを特徴とする請求項１記載の入力装置。

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