特開 2024-24784 操作パネル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024024784

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】操作パネル

(51)【国際特許分類】

   H01H 36/00 20060101AFI20240216BHJP

   G06F 3/041 20060101ALI20240216BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20240216BHJP

【ＦＩ】

H01H36/00 J

G06F3/041 500

G06F3/044 124

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022127663

(22)【出願日】2022-08-10

(71)【出願人】

【識別番号】000004765

【氏名又は名称】マレリ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】薛 銘

(72)【発明者】

【氏名】近藤 大輔

(72)【発明者】

【氏名】村上 亮

(72)【発明者】

【氏名】岡部 夏希

(72)【発明者】

【氏名】太齋 友磨

【テーマコード（参考）】

5G046

【Ｆターム（参考）】

5G046AA02

5G046AB02

5G046AC21

5G046AD02

(57)【要約】

【課題】指の大きさ又は指の触れ方に影響されず、指の接触開始点の取得精度の向上を可能とする。
【解決手段】操作パネル２は、パネル部材３と、パネル部材３に設けられ、使用者によって押圧操作されるスイッチ部としてのスイッチ４と、を備える。操作パネル２は、使用者の指Ｆとスイッチ４との位置関係に応じて変化する静電容量を検出するセンサ部としてのタッチ位置センサ６と、タッチ位置センサ６で検出した静電容量が入力される制御部としてのコントローラＣと、を備える。コントローラＣは、入力される静電容量の変化波形５０に現れる変曲点５６に基づいて使用者の指Ｆがスイッチ４に接触した接触開始点を決定する。そして、コントローラＣは、接触開始点から静電容量が更に増加して所定値を超えた場合にスイッチ４が操作されている操作状態であると判定する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

操作パネルであって、
パネル部材と、
前記パネル部材に設けられ、使用者によって押圧操作されるスイッチ部と、
使用者の指と前記スイッチ部との位置関係に応じて変化する静電容量を検出するセンサ部と、
前記センサ部で検出した静電容量が入力される制御部と、を備え、
前記制御部は、
入力される静電容量の変化波形に現れる変曲点に基づいて使用者の指が前記スイッチ部に接触した接触開始点を決定し、
前記接触開始点から静電容量が更に増加して所定値を超えた場合に前記スイッチ部が操作されている操作状態であると判定する、
操作パネル。

【請求項2】

請求項１に記載された操作パネルであって、
前記制御部は、入力される静電容量の変化量を時間で一階微分した値が減少に転じた場合に前記変曲点が現れたと判定する、
操作パネル。

【請求項3】

請求項１に記載された操作パネルであって、
前記制御部は、入力される静電容量の変化量を時間で一階微分した値が正の値であって、前記変化量を時間で二階微分した値が０以下の場合に前記変曲点が現れたと判定する、
操作パネル。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載された操作パネルであって、
前記所定値は、前記接触開始点で得られる静電容量に所定係数を乗算することによって設定される、
操作パネル。

【請求項5】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載された操作パネルであって、
前記制御部は、入力される静電容量から使用者の指と前記スイッチ部との接触面積を演算し、前記接触面積が所定閾値を超えた場合に静電容量が前記所定値を超えたと判定する、
操作パネル。

【請求項6】

請求項５に記載された操作パネルであって、
前記所定閾値は、前記接触開始点で得られる前記接触面積に所定係数を乗算することによって設定される、
操作パネル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、操作パネルに関するものである。

【背景技術】

【0002】

非特許文献１には、人が指で対象箇所を押す場合、年齢又は性別に関係なく、指先の力に伴って、指と対象箇所との接触面積が指数関数的に変化することが記載されている。これにより、指と対象箇所との接触面積は、指が所定の力を発揮するまで所定の倍率で増加し、接触面積が所定の倍率で増加することは、五本の指のいずれにおいても同様であるとされている。

【0003】

そこで、本願の発明者は、接触面積の増加率から使用者の操作パネルのスイッチ部の操作状態を判断しようと考え、指がスイッチ部に接触した接触開始点の接触面積を基準値とし、接触面積が基準値の所定倍になった場合に操作状態であると判断する方法を案出した。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】川合悟・小林久幸・中村秀夫著 「指先の力発揮に伴う皮膚接触面積の変化」 帝塚山短期大学紀要 人文・社会科学編・自然科学編３１ ２１３＿ａ－２０４＿ａ，１９９４－０３－０１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、指とスイッチ部との接触面積は、スイッチ部を操作する指の大きさ又は指のどの部分で操作するか等の触れ方によって大きく異なる。このため、指とスイッチ部との接触面積に基づいて、指の接触開始点を正確に特定することは困難であった。

【0006】

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、指の大きさ又は指の触れ方に影響されず、指の接触開始点の取得精度の向上を可能とすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のある態様の操作パネルは、パネル部材と、前記パネル部材に設けられ、使用者によって押圧操作されるスイッチ部と、使用者の指と前記スイッチ部との位置関係に応じて変化する静電容量を検出するセンサ部と、前記センサ部で検出した静電容量が入力される制御部と、を備え、前記制御部は、入力される静電容量の変化波形に現れる変曲点に基づいて使用者の指が前記スイッチ部に接触した接触開始点を決定し、前記接触開始点から静電容量が更に増加して所定値を超えた場合に前記スイッチ部が操作されている操作状態であると判定する。

【発明の効果】

【0008】

上記態様において、使用者の指とスイッチ部との位置関係に応じて変化する静電容量は、指がスイッチ部から離れている間は、指からスイッチ部までの距離に反比例して変化する。このため、指がスイッチ部に近づくに従って静電容量の増加率が大きくなる。

【0009】

一方、使用者の指とスイッチ部との位置関係に応じて変化する静電容量は、指がスイッチ部に接触している間は、指とスイッチ部との接触面積に比例して変化する。また、指とスイッチ部との接触面積は、スイッチ部を押す指の押圧力に比例して大きくなる。

【0010】

このため、センサ部から制御部に入力される静電容量の変化波形には、指がスイッチ部に近づくまで領域と、指がスイッチ部に接触してスイッチ部に押圧力を加える領域との間に変曲点が生ずる。

【0011】

そこで、制御部は、静電容量の変化波形に現れる変曲点に基づいて使用者の指がスイッチ部に接触した接触開始点を決定する。このため、操作する指の大きさ又は指の触れ方に影響されることなく、指の接触開始点の取得精度の向上が可能となる。

【0012】

そして、制御部は、操作する指の大きさ又は指の触れ方の影響を受けずに決定された接触開始点を基準とするとともに、この接触開始点から静電容量が更に増加して所定値を超えた場合にスイッチ部が操作されている操作状態であると判定する。このため、正確性に欠ける接触開始点の静電容量を基準値とし、この基準値からの静電容量の増加量に基づいてスイッチ部が操作されたと判定する場合と比較して、指の大きさや触れ方に関わらず、スイッチ部の操作を正確に検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る操作パネルが適用される車両用内装部品の構成を示す斜視図である。

【図2】図２は、操作パネルの分解斜視図である。

【図3】図３は、タッチ位置センサの構成について説明する断面図である。

【図4】図４は、指でスイッチ部を操作する際の静電容量の変化と、一階微分波形と、二階微分波形とを示す図である。

【図5】図５は、スイッチ判定制御に関するフローチャートである。

【図6】図６は、変形例に係る操作パネルのスイッチ判定制御に関するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る操作パネル２、及び操作パネル２が適用される車両用内装部品としてのインストルメントパネル１について説明する。

【0015】

まず、図１を参照して、インストルメントパネル１について説明する。図１は、インストルメントパネル１の構成を示す斜視図である。

【0016】

図１に示すように、インストルメントパネル１は、操作パネル２を有する。インストルメントパネル１は、車両の車室内に設けられる。インストルメントパネル１は、運転席の正面を含む車室の前方に設けられる。インストルメントパネル１には、自動車の情報を示す計器類（図示省略）が配置される。

【0017】

次に、図２から図３を参照して、操作パネル２について説明する。

【0018】

図２は、操作パネル２の分解斜視図である。図３は、タッチ位置センサ６の構成について説明する断面図である。

【0019】

図２に示すように、操作パネル２は、パネル部材３と、センサモジュール５と、本体部８と、を備える。

【0020】

パネル部材３は、少なくとも一部が曲面状である自由曲面状に形成される。パネル部材３は、車両の車室内に露出する。パネル部材３は、スイッチ部としてのスイッチ４を有する。

【0021】

スイッチ４は、パネル部材３の一部として設けられる。スイッチ４は、使用者によって押圧操作される。スイッチ４は、空調装置（エアコンディショナ）を操作するための第１スイッチ４ａ～第１０スイッチ４ｊを有する。

【0022】

第１スイッチ４ａと第２スイッチ４ｂと第９スイッチ４ｉと第１０スイッチ４ｊとは、空調装置の温度を調節するためのスイッチである。第３スイッチ４ｃは、リアデフォッガのＯＮ／ＯＦＦを切り換えるためのスイッチである。第４スイッチ４ｄは、フロントデフロスタのＯＮ／ＯＦＦを切り換えるためのスイッチである。第５スイッチ４ｅと第６スイッチ４ｆとは、空調装置の風量を調節するためのスイッチである。第７スイッチ４ｇは、オートモードのＯＮ／ＯＦＦを切り換えるためのスイッチである。第８スイッチ４ｈは、内外気の切り換えをするためのスイッチである。

【0023】

図２に示すように、センサモジュール５は、センサシート５ａと、タッチ位置センサ６と、を有する。

【0024】

図３に示すように、センサシート５ａは、制御部としての基板部１１（コントローラＣ）に接続される。センサシート５ａは、タッチ位置センサ６と基板部１１とを電気的に接続する。

【0025】

制御部を構成するコントローラＣは、プロセッサとしてのＣＰＵで構成される。コントローラＣは、例えば基板部１１に設けられたメモリ（図示省略）から読み出したプログラムに従って動作することで、後述するスイッチ判定制御を行う。

【0026】

タッチ位置センサ６は、パネル部材３の裏面に臨んで、センサシート５ａ上に設けられる。タッチ位置センサ６は、各スイッチ４に対応して設けられる。タッチ位置センサ６は、各スイッチ４に使用者の指Ｆが触れたことを検知する。即ち、第１～第１０スイッチ４ａ～４ｊに対応する位置には、第１～第１０タッチ位置センサ６ａ～６ｊが各々設けられる。

【0027】

図３に示すように、タッチ位置センサ６は、パネル部材３の裏面に、各スイッチ４に対応して設けられる。タッチ位置センサ６は、静電容量式近接センサである。タッチ位置センサ６は、センサシート５ａ上に配置された板状の電極４０を有する。

【0028】

タッチ位置センサ６は、例えば１０［ｍｓ］の周期で、静電容量（静電容量値）を測定する。タッチ位置センサ６は、使用者の指Ｆとスイッチ部であるスイッチ４との位置関係に応じて変化する静電容量を検出する。

【0029】

使用者の指Ｆがスイッチ４に近づくと、使用者の指Ｆからスイッチ４までの距離に応じてタッチ位置センサ６によって測定される静電容量が変化する。また、使用者の指Ｆがスイッチ４に接触した状態では、使用者の指Ｆの接触面積に応じてタッチ位置センサ６によって測定される静電容量が変化する。

【0030】

タッチ位置センサ６によって検出された静電容量は、コントローラＣ（基板部１１）に電気信号として送信される。コントローラＣ（基板部１１）は、タッチ位置センサ６から送信された電気信号に基づいて、使用者の指Ｆがどのスイッチ４に触れたかを判定する。

【0031】

図２に示すように、本体部８は、ベース部９と、照明部１０と、基板部１１と、ケース部１２と、振動発生デバイスとしての一対のソレノイド１３と、を有する。

【0032】

ベース部９は、車体に取り付けられる。ベース部９には、照明部１０を埋め込むための複数の貫通孔が形成される。

【0033】

照明部１０は、光を通す透明な部材である。照明部１０は、第１～第１０スイッチ４ａ～４ｊの各々に対応して複数設けられる。照明部１０は、第１～第１０スイッチ４ａ～４ｊを裏面から照射する光を透過させる。

【0034】

基板部１１は、ベース部９とケース部１２との間に設けられる。基板部１１には、タッチ位置センサ６からの電気信号が入力される。基板部１１は、コントローラＣに、入力された電気信号に応じた電気信号を出力する。基板部１１には、照明部１０を各々照射する複数の発光部（図示省略）が実装される。発光部は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）によって構成される。

【0035】

ケース部１２は、ベース部９の裏側に挿入されるとともに、車体に取り付けられる。ケース部１２は、ソレノイド１３の一端を保持する。

【0036】

図２に示すように、ソレノイド１３は、パネル部材３の裏面側に配置される。ソレノイド１３は、スイッチ４が操作された際に、パネル部材３を振動させることによって、使用者の指Ｆに触感を発生させる。ソレノイド１３は、コイル（図示省略）と可動鉄心（図示省略）と、を有する。

【0037】

ソレノイド１３は、コイルに通電されると、可動鉄心をパネル部材３に向けて変位させる。一方、ソレノイド１３は、コイルへの通電が停止されると、可動鉄心をパネル部材３から離間させる。これにより、ソレノイド１３は、パネル部材３に振動を発生させる。

【0038】

ソレノイド１３の一端はケース部１２によって保持される。よって、可動鉄心の変位によって発生する振動を、パネル部材３に確実に伝達することができる。

【0039】

このように構成された操作パネル２では、使用者の指Ｆとスイッチ４との位置関係に応じて、タッチ位置センサ６によって測定される静電容量が変化する。コントローラＣは、この静電容量の変化に基づき、スイッチ４が操作状態であるか、非操作状態であるかを判定する。

【0040】

次に、図４を参照して、使用者の指Ｆ及びスイッチ４の位置関係と、タッチ位置センサ６で検出される静電容量との関係について説明する。図４は、指Ｆでスイッチ部であるスイッチ４を操作する際の静電容量の変化と、一階微分波形６０と、二階微分波形６２とを示す図である。

【0041】

図４に示すように、タッチ位置センサ６で検出される静電容量は、次の（式１）で示される。

【0042】

静電容量＝ε（Ｓ／ｄ） ・・・ （式１）

【0043】

この（式１）において、εは、タッチ位置センサ６を覆うパネル部材３の誘電率を示す。Ｓは、使用者の指Ｆとパネル部材３のスイッチ４との接触面積を示す。ｄは、使用者の指Ｆからパネル部材３のスイッチ４に設けられたタッチ位置センサ６の電極４０までの距離（以下：指Ｆからスイッチ４までの距離ｄとして説明する）を示す。

【0044】

指Ｆがスイッチ４から離れている状態において、静電容量は、指Ｆからスイッチ４までの距離ｄに反比例して変化する。このため、静電容量は、指Ｆがスイッチ４に近づくに従って大きくなるとともに増加率が増大する。

【0045】

一方、指Ｆがスイッチ４に接触した状態において、静電容量は、指Ｆとスイッチ４との接触面積Ｓに比例して変化する。指Ｆとスイッチ４との接触面積Ｓは、スイッチ４を押す力で指Ｆがつぶれることによって大きくなる。この接触面積Ｓは、スイッチ４を押す指Ｆの押圧力に比例して大きくなる。

【0046】

使用者が指Ｆでスイッチ４を押す動作において、時間的に変化する静電容量の変化波形５０には、指Ｆがスイッチ４に接触する直前までの領域５２と、スイッチ４に接触した指Ｆでスイッチ４に押圧力を加える領域５４との間に変曲点５６が生ずる。

【0047】

また、図４には、変化波形５０に対応する一階微分波形６０と二階微分波形６２とが示されている。一階微分波形６０は、タッチ位置センサ６で検出される静電容量の変化量を時間で一階微分した値の変化を示す。二階微分波形６２は、タッチ位置センサ６で検出される静電容量の変化量を時間で二階微分した値の変化を示す。

【0048】

一階微分波形６０は、変化波形５０の変曲点５６において極大となり、変曲点５６を境として減少に転じる。このため、タッチ位置センサ６で検出される静電容量の変化量を時間で一階微分した値が減少に転じた場合に変曲点５６が現れたと判定することができる。

【0049】

また、二階微分波形６２は、一階微分波形６０の極大値又は極小値で「０」となる。このため、タッチ位置センサ６で検出される静電容量の変化量を時間で一階微分した値が正の値であって、静電容量の変化量を時間で二階微分した値が「０」以下の場合に変曲点５６が現れたと判定することができる。

【0050】

ここで、変化波形５０は、タッチ位置センサ６によって所定の周期（例えば１０［ｍｓ］の周期）で測定された静電容量の測定値に基づいて求められる関数（式）で表される。この関数を得る際に用いられる手法としては、例えば、最小二乗法、測定値の平均化、又は差分スキームが挙げられる。

【0051】

次に、図５に示すフローチャートを参照して、スイッチ４の操作状態の判定に係る制御（以下では、「スイッチ判定制御」ともいう。）について説明する。図５は、スイッチ判定制御に関するフローチャートである。

【0052】

始めに、フローチャートで使用される記号について説明する。

【0053】

Ｔｎは、タッチ位置センサ６によって所定の周期で測定された静電容量に基づいて演算されたＤｉｆｆ値である。

【0054】

Ｄｉｆｆ値は「Ｄｉｆｆ値＝Ｒａｗｃｏｕｎｔ値 － Ｂａｓｅｌｉｎｅ値」の関係を有する。

【0055】

Ｒａｗｃｏｕｎｔ値は、タッチ位置センサ６から得られる静電容量（静電容量値）を示す。Ｒａｗｃｏｕｎｔ値は、指Ｆがスイッチ４に接触して静電容量が増えるに従って大きくなる値である。Ｂａｓｅｌｉｎｅ値は、指Ｆがスイッチ４に接触していない場合のＲａｗｃｏｕｎｔ値の平均値を示す。Ｂａｓｅｌｉｎｅ値は、Ｄｉｆｆ値を取得するための基準値となる。

【0056】

Ｔｎは、所定の周期（例えば１０［ｍｓ］の周期）で変化する。フローチャートの各ステップに示されたＴｎは、当該ステップが実行される際に測定された静電容量に基づいて演算されたＤｉｆｆ値を示す。

【0057】

ｔｎは、タッチ位置センサ６から静電容量を周期的に取得するサイクルタイミングを示す。Ｔｎ’は、Ｄｉｆｆ値Ｔｎの変化量を時間で一階微分した値を示す。Ｔｎ”は、Ｄｉｆｆ値Ｔｎの変化量を時間で二階微分した値を示す。

【0058】

次に、スイッチ判定制御について説明する。

【0059】

コントローラＣは、メモリから読み込んだスイッチ判定プログラムに従って動作すると、メインルーチンからスイッチ判定制御処理を呼び出してスイッチ判定制御処理を実行する。

【0060】

スイッチ判定制御処理において、コントローラＣは、Ｄｉｆｆ値Ｔｎの変化量を時間で一階微分した値Ｔｎ’（ｔｎ）と、Ｄｉｆｆ値Ｔｎの変化量を時間で二階微分した値Ｔｎ”（ｔ_ｎ）とを演算する（ステップＳ１０）。

【0061】

具体的に説明すると、コントローラＣは、所定期間での時間（ｔ_ｎ－ｔ_ｎ－１）内に得られた静電容量の変化量｛Ｔｎ（ｔ_ｎ）－Ｔｎ（ｔ_ｎ－１）｝を、時間（ｔ_ｎ－ｔ_ｎ－１）で除算して、Ｄｉｆｆ値Ｔｎの変化量を時間で一階微分した値Ｔｎ’（ｔ_ｎ）を求める。

【0062】

また、コントローラＣは、一階微分して得た値Ｔｎ’（ｔ_ｎ）の変化量｛Ｔｎ’（ｔ_ｎ）－Ｔｎ’（ｔ_ｎ－１）｝を、時間（ｔ_ｎ－ｔ_ｎ－１）で除算して、Ｄｉｆｆ値Ｔｎの変化量を時間で二階微分した値Ｔｎ”（ｔ_ｎ）を求める。

【0063】

そして、コントローラＣは、変化波形５０を一階微分した値Ｔｎ’（ｔ_ｎ）が「０」よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、一階微分した値Ｔｎ’（ｔ_ｎ）が「０」以下と判断した場合、コントローラＣは、一階微分した値Ｔｎ’（ｔｎ）が「０」を超えるまでステップＳ１０及びステップＳ１２を繰り返す。なお、コントローラＣは、この間も新たなＴｎ，Ｔｎ’,Ｔｎ”を常に読み込んでいる。

【0064】

ステップＳ１２において、一階微分して得た値Ｔｎ’（ｔ_ｎ）が「０」を超えている場合、静電容量が増加しており、指Ｆがスイッチ４に近づいている。このため、コントローラＣは、二階微分して得た値Ｔｎ”（ｔ_ｎ）が「０」以下か否かを判断する（ステップＳ１４）。

【0065】

ステップＳ１４において、二階微分して得た値Ｔｎ”（ｔ_ｎ）が「０」を超えている場合、コントローラＣは、二階微分して得た値Ｔｎ”（ｔ_ｎ）が「０」以下になるまで、ステップＳ１０からステップＳ１４を繰り返す。なお、この間も同様に、コントローラＣは、新たなＴｎ，Ｔｎ’,Ｔｎ”を常に読み込んでいる。

【0066】

ステップＳ１４において、二階微分して得た値Ｔｎ”（ｔ_ｎ）が「０」以下と判断した場合、二階微分波形６２は「０」を通過しており、変化波形５０に変曲点５６が現れたと判定することができる。この変曲点５６に基づいて指Ｆがスイッチ４に接触したと判断できるので、この点を接触開始点として決定する。

【0067】

このように、コントローラＣは、変化波形５０の値を示すＤｉｆｆ値Ｔｎの時間的な変化から変曲点５６を求め、この変曲点５６に基づいて使用者の指Ｆがスイッチ４に接触した接触開始点を決定する。

【0068】

ここで、本実施形態では、二階微分して得た値Ｔｎ”（ｔ_ｎ）と比較する比較値が「０」の場合について説明するが、本実施形態は、比較値を「０」に限定するものではない。例えば、二階微分して得た値Ｔｎ”（ｔ_ｎ）と比較する比較値は、一定の幅を有するようにしてもよい。また、比較値は、「０」よりも正側又は負側に所定量ずらした値であってもよい。

【0069】

そして、コントローラＣは、接触開始点の最新のＤｉｆｆ値Ｔｎを基準値Ｔ１とし（ステップＳ１６）、この基準値Ｔ１に所定係数αを乗算してオン閾値Ｔｏｎを設定する（ステップＳ１８）。基準値Ｔ１に乗算する所定係数αは、例えば、１．４が挙げられる。

【0070】

次に、コントローラＣは、最新のＤｉｆｆ値Ｔｎがオン閾値Ｔｏｎを超えるまで待機する（ステップＳ２０）。なお、この間も同様に、コントローラＣは、新たなＴｎ，Ｔｎ’,Ｔｎ”を常に読み込んでいる。ステップＳ２０において、最新のＤｉｆｆ値Ｔｎがオン閾値Ｔｏｎを超えた場合、コントローラＣは、スイッチ４が操作状態であると判定して（ステップＳ２２）、メインルーチンに戻る。なお、スイッチ４が操作状態である旨は、例えばメモリに確保された操作状態フラグに記憶され、他のルーチンで利用される。

【0071】

これにより、コントローラＣは、接触開始点から静電容量が更に増加して所定値であるオン閾値Ｔｏｎを超えた場合、スイッチ４の押圧力が所定値を超えおり、スイッチ４が操作されている操作状態であると判定する。

【0072】

なお、本実施形態では、指Ｆでスイッチ４を押す際の押圧力が、一例として４．５Ｎに達した際に操作状態と判断している。

【0073】

ここで、指Ｆの腹、側面、又は指先のどの部位でスイッチ４を押した場合であっても、Ｄｉｆｆ値Ｔｎが接触開始点のＤｉｆｆ値Ｔｎの１．４倍以上になったとき、スイッチ４の押圧力が４．５Ｎ以上になることが知られている。このため、ステップＳ１８において、基準値Ｔ１に乗算する所定係数αは、１．４以上とすることが望ましい。

【0074】

（作用及び効果）
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

【0075】

操作パネル２は、パネル部材３と、パネル部材３に設けられ、使用者によって押圧操作されるスイッチ部としてのスイッチ４と、を備える。操作パネル２は、使用者の指Ｆとスイッチ４との位置関係に応じて変化する静電容量を検出するセンサ部としてのタッチ位置センサ６と、タッチ位置センサ６で検出した静電容量（Ｄｉｆｆ値Ｔｎ）が入力される制御部としてのコントローラＣと、を備える。コントローラＣは、入力される静電容量（Ｄｉｆｆ値Ｔｎ）の変化波形５０に現れる変曲点５６に基づいて使用者の指Ｆがスイッチ４に接触した接触開始点を決定する。そして、コントローラＣは、接触開始点から静電容量（Ｄｉｆｆ値Ｔｎ）が更に増加して所定値（オン閾値Ｔｏｎ）を超えた場合にスイッチ４が操作されている操作状態であると判定する。

【0076】

この構成の操作パネル２において、タッチ位置センサ６からコントローラＣに入力される静電容量の変化波形５０には、指Ｆがスイッチ４に近づくまで領域５２と、指Ｆがスイッチ４に接触してスイッチ４に押圧力を加える領域５４との間に変曲点５６が生ずる。

【0077】

このため、コントローラＣは、変化波形５０の値を示すＤｉｆｆ値Ｔｎの時間的な変化から変曲点５６を求め、この変曲点５６に基づいて使用者の指Ｆがスイッチ４に接触した接触開始点を決定する。これにより、操作する指Ｆの大きさ又は指Ｆの触れ方に影響されることなく、指Ｆの接触開始点の取得精度の向上が可能となる。

【0078】

また、コントローラＣは、操作する指Ｆの大きさ又は指Ｆの触れ方の影響を受けることなく、決定された接触開始点の静電容量に応じたＤｉｆｆ値Ｔｎを基準値とする。そして、コントローラＣは、この基準値のＤｉｆｆ値Ｔｎが更に増加して所定値としてのオン閾値Ｔｏｎを超えた場合にスイッチ４が操作されている操作状態であると判定する。

【0079】

このため、正確性に欠ける接触開始点の静電容量を基準値とし、この基準値からの静電容量の増加量に基づいてスイッチ４が操作されたと判定する場合と比較して、指Ｆの大きさや触れ方に関わらず、スイッチ４の操作を正確に検出することが可能となる。

【0080】

操作パネル２において、制御部としてのコントローラＣは、入力される静電容量（Ｄｉｆｆ値Ｔｎ）の変化量を時間で一階微分した値が正の値であって、変化量を時間で二階微分した値が「０」以下の場合に変曲点５６が現れたと判定する。

【0081】

この構成によれば、静電容量（Ｄｉｆｆ値Ｔｎ）の変化量を時間で一階微分して得た値及び二階微分して得た値を用いることで、変化波形５０に現れる変曲点５６の特定が可能となる。これにより、コントローラＣの演算処理による変曲点５６の判定が容易となる。

【0082】

操作パネル２において、所定値としてのオン閾値Ｔｏｎは、接触開始点で得られる静電容量に所定係数αを乗算することによって設定される。

【0083】

この構成によれば、所定値としてのオン閾値Ｔｏｎを簡単に演算することができ、制御の負荷が大きくなることを抑制できる。

【0084】

また、スイッチ４の操作状態を判定するためのオン閾値Ｔｏｎは、接触開始点で得られる静電容量（Ｄｉｆｆ値Ｔｎ）に基づいて算出される。これにより、指Ｆの大きさや触れ方によって変動し得る接触開始点の静電容量に基づいて、オン閾値Ｔｏｎを定めることができるので、オン閾値Ｔｏｎを固定値とする場合と比較して、指Ｆの大きさや触れ方に応じた適切なオン閾値Ｔｏｎの設定が可能となる。

【0085】

なお、本実施形態では、静電容量の大きさに応じた最新のＤｉｆｆ値Ｔｎに基づいてスイッチ４の操作状態を判定する場合について説明したが、本実施形態は、これに限定されるものでない。例えば、静電容量と相関関係があり、静電容量の大きさに応じて変化する指Ｆとスイッチ４との接触面積に基づいて操作状態を判定してもよい。

【0086】

具体的に説明すると、コントローラＣは、前述のステップＳ１６で取得した最新のＤｉｆｆ値Ｔｎから使用者の指Ｆとスイッチ４との接触面積を演算し、演算した接触面積を基準値Ｔ１とする。なお、Ｄｉｆｆ値Ｔｎから接触面積を求めるための演算式は、予め実験などによって求めるものとする。

【0087】

そして、コントローラＣは、この基準値Ｔ１に所定係数αを乗算して所定閾値であるオン閾値Ｔｏｎを設定する（ステップＳ１８）。そして、コントローラＣは、最新のＤｉｆｆ値Ｔｎに基づいて演算した接触面積がオン閾値Ｔｏｎを超えた場合に（ステップＳ２０）、スイッチ４が操作状態であると判定する（ステップＳ２２）。

【0088】

この操作パネル２において、制御部としてのコントローラＣは、入力される静電容量から使用者の指Ｆとスイッチ部としてのスイッチ４との接触面積を演算する。そして、コントローラＣは、接触面積が所定閾値としてのオン閾値Ｔｏｎを超えた場合に静電容量（Ｄｉｆｆ値Ｔｎ）が所定値を超えたと判定する。

【0089】

このような構成においても、前述と同様の作用効果を得ることができる。

【0090】

この操作パネル２において、所定閾値としてのオン閾値Ｔｏｎは、接触開始点で得られる接触面積に所定係数αを乗算することによって設定される。

【0091】

この構成によれば、所定閾値としてのオン閾値Ｔｏｎを簡単に演算することができ、制御の負荷が大きくなることを抑制できる。

【0092】

また、スイッチ４の操作状態を判定するためのオン閾値Ｔｏｎは、接触開始点で得られる接触面積に基づいて算出される。これにより、指Ｆの大きさや触れ方によって変動し得る接触開始点の接触面積に基づいて、オン閾値Ｔｏｎを定めることができるので、オン閾値Ｔｏｎを固定値とする場合と比較して、指Ｆの大きさや触れ方に応じた適切なオン閾値Ｔｏｎの設定が可能となる。

【0093】

＜変形例＞
図６は、変形例に係る操作パネルのスイッチ判定制御に関するフローチャートである。

【0094】

変形例に係る操作パネル２は、前述した実施形態と比較して、制御部であるコントローラＣが実行するスイッチ判定制御処理が異なるので、ここでは前述したスイッチ判定制御処理と異なる部分を中心に説明する。

【0095】

コントローラＣは、スイッチ判定制御処理を実行すると、入力される静電容量（Ｄｉｆｆ値Ｔｎ）の変化量を時間で一階微分した値Ｔｎ’（ｔ_ｎ）を、前述と同様の方法で演算する（ステップＳＢ１０）。

【0096】

そして、コントローラＣは、直近の一階微分して得た値Ｔｎ’（ｔ_ｎ）からその直前に一階微分して得た値Ｔｎ’（ｔ_ｎ－１）を減算した減算値が「０」よりも小さいか否かを判断する（ステップＳＢ１２）。ステップＳＢ１２において、減算値が「０」以上の場合、減算値が「０」よりも小さくなるまで、ステップＳＢ１０及びステップＳＢ１２を繰り返す。なお、この間も同様に、コントローラＣは、新たなＴｎ，Ｔｎ’,Ｔｎ”を常に読み込んでいる。

【0097】

ステップＳＢ１２において、減算値が「０」よりも小さい場合、一階微分して得た値が減少に転じており、変化波形５０に変曲点５６が現れたと判定することができる。この変曲点５６に基づいて指Ｆがスイッチ４に接触したと判断できるので、この点を接触開始点として決定する。

【0098】

このように、コントローラＣは、変化波形５０の値を示すＤｉｆｆ値Ｔｎの時間的な変化から変曲点５６を求め、この変曲点５６に基づいて使用者の指Ｆがスイッチ４に接触した接触開始点を決定する。

【0099】

そして、コントローラＣは、接触開始点の最新のＤｉｆｆ値Ｔｎを基準値Ｔ１とし（ステップＢ１４）、この基準値Ｔ１に所定係数αを乗算してオン閾値Ｔｏｎを設定する（ステップＳＢ１６）。

【0100】

次に、コントローラＣは、最新のＤｉｆｆ値Ｔｎがオン閾値Ｔｏｎを超えるまで待機する（ステップＳＢ１８）。ステップＳＢ１８において、最新のＤｉｆｆ値Ｔｎがオン閾値Ｔｏｎを超えた場合、コントローラＣは、スイッチ４が操作状態であると判定して（ステップＳＢ２０）、メインルーチンに戻る。これにより、コントローラＣは、接触開始点から静電容量（Ｄｉｆｆ値Ｔｎ）が更に増加して所定値であるオン閾値Ｔｏｎを超えた場合にスイッチ４が操作されている操作状態であると判定する。

【0101】

（作用及び効果）
操作パネル２において、制御部としてのコントローラＣは、入力される静電容量（Ｄｉｆｆ値Ｔｎ）の変化量を時間で一階微分した値が減少に転じた場合に変曲点５６が現れたと判定する。

【0102】

この構成によれば、入力される静電容量（Ｄｉｆｆ値Ｔｎ）の変化量を時間で一階微分した値を用いることで、変化波形５０に変曲点５６が現れたと判定することができ、指Ｆがスイッチ４に接触した接触開始点を特定することができる。

【0103】

このため、入力される静電容量（Ｄｉｆｆ値Ｔｎ）の変化量を時間で一階微分して得た値と二階微分して得た値とを用いて接触開始点を特定する場合と比較して、演算処理を簡素化するとともに、演算速度の向上が可能となる。

【0104】

なお、本実施形態では、静電容量の大きさに応じた最新のＤｉｆｆ値Ｔｎに基づいてスイッチ４の操作状態を判定する場合について説明したが、本実施形態は、これに限定されるものでない。例えば、静電量と相関関係があり、静電容量の大きさに応じて変化する指Ｆとスイッチ４との接触面積に基づいて操作状態を判定してもよい。

【0105】

具体的に説明すると、コントローラＣは、前述のステップＳＢ１４で取得した最新のＤｉｆｆ値Ｔｎから使用者の指Ｆとスイッチ４との接触面積を演算し、演算した接触面積を基準値Ｔ１とする。なお、Ｄｉｆｆ値Ｔｎから接触面積を求めるための演算式は、予め実験などによって求めるものとする。

【0106】

そして、コントローラＣは、この基準値Ｔ１に所定係数αを乗算して所定閾値であるオン閾値Ｔｏｎを設定する（ステップＳＢ１６）。

【0107】

次に、コントローラＣは、最新のＤｉｆｆ値Ｔｎから演算した接触面積がオン閾値Ｔｏｎを超えた場合に（ステップＳＢ１８）、スイッチ４が操作状態であると判定する（ステップＳＢ２０）。

【0108】

この操作パネル２において、制御部としてのコントローラＣは、入力される静電容量から使用者の指Ｆとスイッチ部としてのスイッチ４との接触面積を演算し、接触面積が所定閾値を超えた場合に静電容量が所定値を超えたと判定する。

【0109】

このような構成においても、前述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0110】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0111】

上記実施形態では、スイッチ４を空調装置の操作のためのスイッチとする例を示した。しかしながら、スイッチ４としては、カーオーディオの操作のためのスイッチとしてもよいし、その他の操作のためのスイッチとしてもよい。

【0112】

上記実施形態では、スイッチ４を１０個設ける例を示した。しかしながら、スイッチ４の数は、この態様に限定されない。

【0113】

上記実施形態では、本発明をインストルメントパネル１に設けられた操作パネル２に適用する例を示した。しかしながら、本発明は、コンソールやアームレストに設けられた入力装置に適用できる。また、本発明は、各種装置に設けられた操作パネルに適用することができる。

【符号の説明】

【0114】

２ 操作パネル
３ パネル部材
４ スイッチ（スイッチ部）
６ タッチ位置センサ（センサ部）
１１ 基板部（コントローラＣ、制御部）
５０ 変化波形
５６ 変曲点
６０ 一階微分波形
６２ 二階微分波形
Ｆ 指

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】