特許 7530875 プッシュスイッチ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-31

(45)【発行日】2024-08-08

(54)【発明の名称】プッシュスイッチ装置

(51)【国際特許分類】

   H01H 13/00 20060101AFI20240801BHJP

   G06F 3/02 20060101ALI20240801BHJP

   H01H 35/00 20060101ALN20240801BHJP

【ＦＩ】

H01H13/00 A

G06F3/02 D

H01H35/00 V

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021121867

(22)【出願日】2021-07-26

(65)【公開番号】P2023017535

(43)【公開日】2023-02-07

【審査請求日】2024-02-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000003551

【氏名又は名称】株式会社東海理化電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安藤 正紀

【審査官】内田 勝久

(56)【参考文献】

【文献】特開昭４８－１０５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１５３５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１６４９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１９２４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平６－２８９９６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ １３／００ － １３／８８

Ｈ０１Ｈ ３５／００

Ｇ０６Ｆ ３／０２ － ３／０２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プッシュ操作がなされる操作パネルと、
前記操作パネルの位置を測定する測定部と、
前記プッシュ操作の開始を判定するためのオンしきい値を有し、前記測定部が測定した位置に基づく変位量が前記オンしきい値以上となって前記プッシュ操作の開始が判定された後、前記操作パネルの最大変位量に基づいて前記プッシュ操作の終了を判定するためのオフしきい値を定める判定部と、
を備えたプッシュスイッチ装置。

【請求項2】

前記判定部は、０より大きく、１より小さい設定値を前記最大変位量に乗算して前記オフしきい値を定める、
請求項１に記載のプッシュスイッチ装置。

【請求項3】

前記判定部は、前記最大変位量に基づいて算出した前記オフしきい値が前記オンしきい値以上である場合、前記オンしきい値より小さい前記オフしきい値となるように前記設定値を変更する、
請求項２に記載のプッシュスイッチ装置。

【請求項4】

前記判定部は、前記変位量が前記オンしきい値を超えるたびに前記オフしきい値を定め、定めた前記オフしきい値が予め定められた回数、予め定められた許容範囲の値である場合、次回から前回定めた前記オフしきい値を用いて前記プッシュ操作の終了を判定し、予め定められた条件を満たす場合、再度前記最大変位量から前記オフしきい値を定める、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプッシュスイッチ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プッシュスイッチ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の技術として、押圧操作される操作部と、操作部の押圧操作を検出する検出部と、を備えた触聴覚呈示装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

この触聴覚呈示装置の検出部は、押圧操作がなされていない操作部の基準の高さと、押圧操作後の高さと、に基づく操作部の変位量を検出する。触聴覚呈示装置は、この変位量に基づいて押圧操作を判定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－１４４４６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の触聴覚呈示装置は、押圧操作が終了したにも関わらず、操作部が押圧操作前の基準の高さに戻りきれない場合、押圧操作が継続していると誤判定する可能性がある。

【0006】

従って本発明の目的は、誤判定を抑制することができる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】

本発明の一態様は、プッシュ操作がなされる操作パネルと、操作パネルの位置を測定する測定部と、プッシュ操作の開始を判定するためのオンしきい値を有し、測定部が測定した位置に基づく変位量がオンしきい値以上となってプッシュ操作の開始が判定された後、操作パネルの最大変位量に基づいてプッシュ操作の終了を判定するためのオフしきい値を定める判定部と、を備えたプッシュスイッチ装置を提供する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、誤判定を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１（ａ）は、実施の形態に係るプッシュスイッチ装置の一例を示す上面図であり、図１（ｂ）は、プッシュスイッチ装置のブロック図の一例である。

【図2】図２（ａ）は、実施の形態に係るプッシュ操作前のプッシュスイッチ装置を図１（ａ）のＡ-Ａ線で切断した断面を矢印方向から見た断面図の一例であり、図２（ｂ）は、プッシュ操作後のプッシュスイッチ装置の断面図の一例である

【図3】図３は、実施の形態に係るプッシュスイッチ装置に対してプッシュ操作が行われた際の操作パネルの変位量の時間変化の一例を示すグラフである。

【図4】図４は、実施の形態に係るプッシュスイッチ装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る操作装置は、プッシュ操作がなされる操作パネルと、操作パネルの位置を測定する測定部と、プッシュ操作の開始を判定するためのオンしきい値を有し、測定部が測定した位置に基づく変位量がオンしきい値以上となってプッシュ操作の開始が判定された後、操作パネルの最大変位量に基づいてプッシュ操作の終了を判定するためのオフしきい値を定める判定部と、を備えて概略構成されている。

【0011】

このプッシュスイッチ装置は、最大変位量に基づいてオフしきい値が定められるので、固定されたオフしきい値を備える場合と比べて、操作パネルが元の位置に戻らない場合であってもプッシュ操作のオフを判定することができ、誤判定を抑制することができる。

【0012】

[実施の形態]
（プッシュスイッチ装置１の概要）
図１（ａ）は、プッシュスイッチ装置の一例を示す上面図であり、図１（ｂ）は、プッシュスイッチ装置のブロック図の一例である。図２（ａ）は、プッシュ操作前のプッシュスイッチ装置を図１（ａ）のＡ-Ａ線で切断した断面を矢印方向から見た断面図の一例であり、図２（ｂ）は、プッシュ操作後のプッシュスイッチ装置の断面図の一例である。

【0013】

なお以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率や形状は、実際の比率や形状とは異なる場合がある。また図１（ｂ）では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。

【0014】

本実施の形態のプッシュスイッチ装置１は、一例として、車両に搭載され、車両の車載装置を操作対象としている。車載装置は、一例として、車両全体の設定や自動運転機能の制御を行う車両制御装置、車室内の温度を調整する空調装置、現在地の地図や目的地までの誘導を行うナビゲーション装置、画像を表示する表示装置、シートの位置や傾きなどを制御するシート装置、音楽や映像を再生する音楽及び映像再生装置などである。なおプッシュスイッチ装置１は、例えば、これらの車載装置に有線又は無線によって接続された携帯端末などを操作することも可能である。

【0015】

本実施の形態のプッシュスイッチ装置１は、一例として、車両のステアリングスイッチとして配置されている。

【0016】

プッシュスイッチ装置１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、プッシュ操作がなされる操作パネル２と、操作パネル２の位置を測定する測定部３と、プッシュ操作の開始を判定するためのオンしきい値Ｔｈ_ｏｎを有し、測定部３が測定した位置に基づく変位量がオンしきい値Ｔｈ_ｏｎ以上となってプッシュ操作の開始が判定された後、操作パネル２の最大変位量△Ｈ_ｍａｘに基づいてプッシュ操作の終了を判定するためのオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを定める制御部５と、を備えて概略構成されている。

【0017】

制御部５は、図１（ｂ）に示すように、オンしきい値Ｔｈ_ｏｎ、及び最大変位量の情報である最大変位量情報５０を格納している。

【0018】

（操作パネル２の構成）
操作パネル２は、一例として、ポリカーボネートなどの樹脂材料を用いて板形状に形成されている。操作パネル２は、操作がなされる操作面２０が正方形状を有しているが、円形状や長方形状、それらを組み合わせた形状などでも良く、限定されない。

【0019】

操作パネル２は、図２（ａ）に示すように、上面が開放された箱形状を有する筐体１０に配置されている。筐体１０は、一例として、図２（ａ）に示すように、凹部１１を有している。操作パネル２は、一例として、操作面２０を囲む端部２２がこの凹部１１に嵌め込まれ、その上にベゼル１２が配置されている。

【0020】

（測定部３の構成）
測定部３は、一例として、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、筐体１０の底面１００に配置されている。測定部３は、発光素子と受光素子を含んで構成されるフォトセンサである。測定部３は、発光素子から出力され、操作パネル２の裏面２１で反射した光を受光素子で受光することにより、操作パネル２までの距離を測定するように構成されている。なお測定部３は、例えば、レーザー光を用いた距離センサや超音波を用いた距離センサなどの距離を測定できるものであれば良い。

【0021】

測定部３は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、プッシュ操作前の操作パネル２の裏面２１までの距離、及びプッシュ操作によって撓んだ裏面２１までの距離を測定するように構成されている。

【0022】

変形例として、操作パネル２がプッシュ操作によって撓むのではなく、凹部１１に弾性部材を介して配置され、底面１００に向かって平行に移動するように構成された場合、測定部３は、底面１００に配置されても良いし、筐体１０の側面部１０１に配置されても良い。

【0023】

測定部３は、操作パネル２の裏面２１までの距離を測定し、測定した距離の情報を含む距離情報Ｓ_１を生成して制御部５に出力する。

【0024】

測定部３は、測定の基準となる基準面３０を有している。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、一例として、基準面３０を測定部３の上面として図示しているがこれに限定されない。測定部３は、基準面３０から操作パネル２の裏面２１までの距離を測定する。

【0025】

なお測定部３は、基準面３０から操作パネル２の裏面２１までの距離を距離情報Ｓ_１として出力しても良いし、基準面３０からプッシュ操作がなされていない状態の操作パネル２の裏面２１までの距離Ｈ_１を基準とした変位量△Ｈを距離情報Ｓ_１として出力しても良い。本実施の形態の測定部３は、一例として、操作パネル２までの距離を周期的に測定し、距離の情報として距離情報Ｓ_１を出力するものとする。

【0026】

（制御部５の構成）
図３は、プッシュ操作が行われた際の操作パネルの変位量の時間変化の一例を示すグラフである。Ｈ_ｍａｘは、最大変位量である。Ｔｈ_ｏｆｆは、プッシュ操作の終了を判定するためのオフしきい値である。図３は、横軸が時間ｔ、縦軸が変位量△Ｈである。図３の矢印は、オフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆが△Ｈ_ｍａｘから定められることを示している。

【0027】

図３に示す時間ｔ_１は、プッシュ操作が開始された時間である。時間ｔ_２は、変位量△Ｈがオンしきい値Ｔｈ_ｏｎ以上となった時間である。時間ｔ_３は、変位量△Ｈが最大変位量△Ｈ_ｍａｘとなった時間である。時間ｔ_４は、最大変位量△Ｈ_ｍａｘから変位量△Ｈが減少し始めた時間である。時間ｔ_５は、変位量△Ｈがオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆ以下となった時間である。時間ｔ_６は、操作パネル２が基準の距離Ｈ_１に戻り切れなくて距離Ｈ_４（＜Ｈ_１）の位置で止まった時間である。時間ｔ_７は、再度プッシュ操作が行われて操作パネル２が撓み始めた時間である。

【0028】

図３に示す距離Ｈ_１は、正常な状態の操作パネル２までの距離である。距離Ｈ_２は、プッシュ操作がなされている際に測定された距離Ｈ_２である。距離Ｈ_３は、最大変位量△Ｈ_ｍａｘとなる距離である。距離Ｈ_４は、距離Ｈ_１に戻り切れなかった際の距離である。距離Ｈ_５は、距離Ｈ_４から撓み始めた際に測定された距離である。

【0029】

図３に示す「操作」は、ユーザの操作を示し、「離し」が操作パネル２から操作指９が離れている状態を示し、「押下」が操作パネル２に操作指９が接触して押し下げている状態を示している。「判定」は、制御部５が行う判定を示し、「オフ判定」がスイッチのオフを判定した状態を示し、「オン判定」がスイッチのオンを判定した状態を示している。

【0030】

制御部５は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部５が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。また制御部５は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて動作を行う。

【0031】

制御部５は、プッシュ操作前の基準となる距離Ｈ_１からの変位量△Ｈを算出するように構成されている。制御部５は、例えば、図３に示すように、変位量△Ｈが変化する場合、プッシュ操作が開始される時間ｔ_１より前に測定された距離Ｈ_１と、時間ｔ_１より後に測定された距離Ｈ_２と、に基づいて変位量△Ｈ（＝Ｈ_１－Ｈ_２）を算出する。

【0032】

制御部５は、周期的に変位量△Ｈを算出し、増加する変位量△Ｈを更新しながら最大変位量情報５０を記憶する。なお変形例として制御部５は、変位量△Ｈがオンしきい値Ｔｈ_ｏｎ以上となった後に算出された変位量△Ｈを最大変位量△Ｈ_ｍａｘとして更新しても良い。

【0033】

制御部５は、最大変位量△Ｈ_ｍａｘに基づいてオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを定める。具体的には、制御部５は、０より大きく、１より小さい設定値を最大変位量△Ｈ_ｍａｘに乗算してオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを定める。この設定値をα（０＜α＜１）とすると、制御部５は、以下の式を用いてオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを定める。
オフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆ＝最大変位量△Ｈ_ｍａｘ×設定値α
図３に示すオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆは、一例として、設定値αを０.５として算出しているがこれに限定されない。

【0034】

なお変形例として制御部５は、予め定められた設定値αに限定されず関数や変数を乗算しても良い。

【0035】

ここで他の変形例として設定値αの値や操作パネル２の材質、大きさや厚みなどによっては、上述の式で算出したオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆがオンしきい値Ｔｈ_ｏｎより大きくなる可能性がある。そこで制御部５は、最大変位量△Ｈ_ｍａｘに基づいて算出したオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆがオンしきい値Ｔｈ_ｏｎ以上である場合、オンしきい値Ｔｈ_ｏｎより小さいオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆとなるように設定値αを変更する。

【0036】

具体的には、制御部５は、一例として、設定値αを０.５として上述の式に基づいて算出したオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆがオンしきい値Ｔｈ_ｏｎ以上となった場合、設定値αを０.４、０.３・・・と０.１刻みで下げ、オンしきい値Ｔｈ_ｏｎより小さくなったオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを用いてプッシュ操作の終了を判定する。なお設定値αは、０.１刻みに限定されず、０.０５などであっても良く、またこれに限定されない。

【0037】

また他の変形例として制御部５は、操作パネル２の基準の距離Ｈ_１の何割以上のオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆになるように設定値αを変更しても良い。この場合、一例として、オフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆが基準の距離Ｈ_１の５割以上となるように設定された場合、制御部５は、上述の式に基づいて算出したオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆが距離Ｈ_１の５割より小さくなった場合、設定値αを変えながら距離Ｈ_１の５割以上となるオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを定める。

【0038】

さらに他の変形例として制御部５は、変位量△Ｈがオンしきい値Ｔｈ_ｏｎを超えるたびにオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを定め、定めたオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆが予め定められた回数、予め定められた許容範囲の値である場合、次回から前回定めたオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを用いてプッシュ操作の終了を判定し、予め定められた条件を満たす場合、再度最大変位量△Ｈ_ｍａｘからオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを定める。

【0039】

この許容範囲の値とは、算出されたオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆが同一とみなせる値を有する場合である。また制御部５は、予め定められた回数同じオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを使用した場合、一例として、予め定められた条件が満たされたとして再度最大変位量△Ｈ_ｍａｘからオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを定める。また制御部５は、車両の電源が投入された場合、一例として、予め定められた条件が満たされたとして前回算出したオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを用いず、再度最大変位量△Ｈ_ｍａｘからオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを定める。

【0040】

以下に本実施の形態のプッシュスイッチ装置１の動作の一例について図４のフローチャートに従って説明する。

【0041】

（動作）
プッシュスイッチ装置１の制御部５は、電源が投入されると、測定部３から周期的に距離情報Ｓ_１を取得し、変位量△Ｈを算出する（Ｓｔｅｐ１）。制御部５は、図３に示すように、変位量△Ｈがオンしきい値Ｔｈ_ｏｎより小さい期間、オフ判定を行う。

【0042】

制御部５は、変位量△Ｈがオンしきい値Ｔｈ_ｏｎ以上となった場合（Ｓｔｅｐ２：Ｙｅｓ）、プッシュ操作が開始されたと判定し、オンを示す操作情報Ｓ_２を生成して操作対象に出力する（Ｓｔｅｐ３）。

【0043】

図３では、ユーザが時間ｔ_１において操作パネル２を押し下げ始め、制御部５が時間ｔ_２においてオフ判定からオン判定に切り替えた場合を示している。このオン判定は、時間ｔ_２から時間ｔ_５の期間、行われる。

【0044】

制御部５は、測定部３が測定した距離から変位量△Ｈを算出し、最大変位量△Ｈ_ｍａｘとして最大変位量情報５０を更新する。制御部５は、増加する変位量△Ｈが減少に転じると、記憶された最大変位量△Ｈ_ｍａｘに基づいてオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを算出する（Ｓｔｅｐ４）。

【0045】

図３では、時間ｔ_３から時間ｔ_４まで最大変位量△Ｈ_ｍａｘ（＝Ｈ_１－Ｈ_３）が継続し、時間ｔ_４を過ぎてから変位量△Ｈが減少するので、制御部５は、時間ｔ_４を過ぎた後、最大変位量△Ｈ_ｍａｘに基づいてオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを算出する。

【0046】

制御部５は、変位量△Ｈが定めたオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆ以下となるか監視する。制御部５は、ステップ５の「Ｙｅｓ」が成立する、つまり変位量△Ｈがオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆ以下となった場合（Ｓｔｅｐ５：Ｙｅｓ）、プッシュ操作が終了したと判定し、オフを示す操作情報Ｓ_２を生成して操作対象に出力する（Ｓｔｅｐ６）。

【0047】

図３では、ユーザが時間ｔ_４において操作パネル２から操作指９を離すことで、操作パネル２が湾曲した状態から元の形状に復帰する時間ｔ_５において変位量△Ｈがオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆ以下となり、制御部５は、オン判定からオフ判定に切り替える。

【0048】

ここでステップ２において制御部５は、変位量△Ｈがオンしきい値Ｔｈ_ｏｎより小さい場合（Ｓｔｅｐ２：Ｎｏ）、ステップ１に進んで新たに変位量△Ｈを算出する。

【0049】

図３は、時間ｔ_６において操作パネル２が基準の距離Ｈ_１に戻らず、距離Ｈ_４に位置している状態を示している。制御部５は、この状態においても上述のステップを行い、最大変位量△Ｈ_ｍａｘに基づいてオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを算出する。

【0050】

例えば、図３に示すように、制御部５は、時間ｔ_７から変位量△Ｈ（＝Ｈ_４－Ｈ_５）を算出し、変位量△Ｈがオンしきい値Ｔｈ_ｏｎ以上となった場合、プッシュ操作の開始を判定し、その後の最大変位量△Ｈ_ｍａｘに基づいてオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを上述の式によって定める。

【0051】

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るプッシュスイッチ装置１は、誤判定を抑制することができる。具体的には、プッシュスイッチ装置１は、オフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆをオンしきい値Ｔｈ_ｏｎに対して一定のヒステリシスとして設定するのではなく、操作パネル２の最大変位量△Ｈ_ｍａｘに対するヒステリシスとしてオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを設定するので、操作パネル２が基準位置である距離Ｈ_１に戻らなくてもプッシュ操作の終了を判定することができる。従ってプッシュスイッチ装置１は、操作パネル２の戻り不良時のオン判定の継続によるチャタリングを抑制し、誤判定を抑制することができる。

【0052】

プッシュスイッチ装置１は、最大変位量△Ｈ_ｍａｘに基づいてオフしきい値Ｔｈ_ｏｆｆを定めるので、オフしきい値を固定する場合と比べて、経年変化によって操作パネル２の変形が生じたとしてもプッシュ操作の終了を判定することができ、オン判定の継続を抑制することができる。

【0053】

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、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及び変形例は、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、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例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、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、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】

【0054】

１…プッシュスイッチ装置、２…操作パネル、３…測定部、５…制御部、Ｔｈ_ｏｆｆ…オフしきい値、Ｔｈ_ｏｎ…オンしきい値、α…設定値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】