入力装置
【課題】 特に、従来に比べて操作性を向上させた入力装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 本実施形態の入力装置は、指（操作体）により操作される操作表面３と、前記操作領域（操作表面３を含む）の下方側に配置され、前記操作体の操作位置を検知可能な静電容量センサ１０と、前記操作領域の下方側に配置された発光素子２２と受光素子２３とを有して構成され、前記発光素子から前記操作表面に向けて発せられた光（赤外線ＩＲ１）に基づく反射光ＩＲ２を前記受光素子２３で受光することにより、前記指Ｆの検知情報を取得することができる光検知センサ２０と、を有することを特徴とする。
【解決手段】 本実施形態の入力装置は、指（操作体）により操作される操作表面３と、前記操作領域（操作表面３を含む）の下方側に配置され、前記操作体の操作位置を検知可能な静電容量センサ１０と、前記操作領域の下方側に配置された発光素子２２と受光素子２３とを有して構成され、前記発光素子から前記操作表面に向けて発せられた光（赤外線ＩＲ１）に基づく反射光ＩＲ２を前記受光素子２３で受光することにより、前記指Ｆの検知情報を取得することができる光検知センサ２０と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量センサを有して操作領域での操作位置を検知可能とした入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には車載用入力装置に関する発明が開示されている。車載用入力装置には、操作面の裏面側に静電容量センサが配置され、操作面を指で操作したときに指の位置を静電容量変化に基づいて検知することが可能になる。
【０００３】
しかしながら、例えば、走行中に入力装置への操作を行ったとき、操作中に車体が揺れるなどして不意に指が操作面から離れると、静電容量センサが操作面から離れた指を検知できない問題があった。このように静電容量センサにて指が検知されなくなったとき、例えば途中までの入力状態がリセットされたり、入力が終了したと判断されたりしてしまうと、操作者としては、まだ操作途中との意識であるため、操作性に不満を覚える。従来では、操作を終了したから指が操作面上から無くなったのか、あるいは操作を終了していないが不意に指が操作面から離れただけなのか判別できず、すなわち操作面から指が離れたときの動作予測ができなかった。
【０００４】
また例えば手袋をした状態では、静電容量センサにて操作位置を検知できず、操作のために一旦、手袋を取る必要があるなど、操作者が操作性に煩わしさを感じることがあった。
【０００５】
特許文献２には、操作面を立体的に形成した入力装置が開示されているが、特許文献２の構造においても上記と同様の問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３１１３０６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８２２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、従来に比べて操作性を向上させた入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明における入力装置は、
操作体により操作される操作領域と、前記操作領域から下方側に配置され、前記操作体の操作位置を検知可能な静電容量センサと、
前記操作領域から下方側に配置された発光素子と受光素子とを有して構成され、前記発光素子から前記操作領域に向けて発せられた光に基づく反射光を前記受光素子で受光することにより、前記操作体の検知情報を取得することができる光検知センサと、を有することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、静電容量センサのみならず、光検知センサも用いることで、静電容量センサのみでは成し得ない検知情報を取得できる。そして本発明では、光検知センサの検知情報（操作体の操作位置の検知）を、静電容量センサの検知情報とともに用いたり、静電容量センサから検知情報が得られないような場合には、前記静電容量センサの検知情報に代えて用いることができ、これにより良好な操作性を得ることができ、また操作体の位置検知を高精度なものに出来る。例えば不意に操作体が操作領域から離れて静電容量センサでは操作体を検知できない状況でも、光検知センサにより検知することが可能である。よって操作体の検知範囲を、従来の静電容量センサのみを用いた構成に比べて広げることができ、良好な操作性を得ることができる。例えば上記のように不意に操作体が操作領域から離れてしまっても、光検知センサによる検知情報に基づいて、まだ操作中だとして操作中のモードを終了しないよう簡単に制御できる。また静電容量センサの検知情報に対して例えば光検知センサの検知情報を補完することで、操作体の高さ座標（Ｚ検知）を補正でき、操作体の位置検知を高精度なものに出来る。
【００１０】
本発明では、前記操作領域は接触、あるいは、近接操作、又は、前記接触及び近接操作を行う操作表面を有し、少なくとも前記発光素子は複数個、配置されており、前記光検知センサでは、前記操作体の前記操作表面から上方での操作位置が検知可能とされていることが好ましい。このように光検知センサでは操作体の操作表面から上方での操作位置の検知が可能であるため、例えば、静電容量センサによる操作体の検知が不能となる場合でも、光検知センサによる検知情報を用いることで、操作体の位置検知を適切に行うことが出来る。例えば手袋をしている場合、静電容量センサのみが組み込まれた従来構成では、一旦、手袋を外すことが必要であったが、本発明では、手袋をしたままでも光検知センサによる操作体の操作位置を検知でき、操作性の向上を図ることができる。
【００１１】
また本発明では、前記発光素子からの光及び前記反射光を透過可能な透光性シートと、前記透光性シートの片面あるいは両面に設けられた前記静電容量センサを構成する電極とを有し、表面が前記操作表面とされたパネル部を備え、前記パネル部の下方側に、基板上に配置された前記光検知センサが設けられていることが好ましい。これにより透光性シートを介して光検知センサでの発光・受光を適切に行うことができ、静電容量センサと光検知センサの双方を適切に配置できる。
【００１２】
また本発明では、前記発光素子からの光及び前記反射光を透過可能な透光性樹脂層が前記透光性シートに重ねて成形されていることが好ましい。
【００１３】
また本発明では、前記発光素子からの光及び前記反射光を透過可能な加飾印刷層が前記透光性シートに重ねて形成されていることが好ましい。加飾印刷層を設けることで、操作表面に色々な表示を照光させることができる。
【００１４】
また本発明では、前記静電容量センサを構成する電極は、前記透光性シートに印刷形成されたものであることが好ましい。これにより、平面状態の透光性シートに前記電極を印刷した状態から適切に立体フォーミングすることができる。
【００１５】
また本発明では、前記電極は、導電印刷層と、前記導電印刷層よりも低抵抗のメッキ層との積層構造で形成されることが好ましい。これにより電極抵抗の低減を図ることができる。
【００１６】
また本発明では、前記操作表面は、平面部と、前記平面部と連続的に形成された凸部、あるいは前記平面部と連続的に形成された凹部、又は前記凸部及び前記凹部と、を有し、前記静電容量センサは、前記操作表面の下方側にて、前記平面部から前記凸部、あるいは前記凹部、又は前記凸部及び前記凹部の起伏に沿って形成されている構成にできる。これにより操作体により平面部を操作したときのみならず凸部あるいは凹部を操作体により操作したときの操作位置を適切に検知することができる。
【００１７】
また本発明では、前記操作表面への操作に対する検知限界距離は、前記光検知センサのほうが、前記静電容量センサに比べて長いことが好ましい。これにより、前記静電容量センサの前記検知限界距離を越えた位置に前記操作体があるときの前記操作体の動作検知を、前記光検知センサの検知情報に基づいて行うことができる。
【００１８】
また本発明では、前記光検知センサからの検知情報により、前記操作表面に所定の情報を表示することが好ましい。例えば、前記操作表面から離れた位置にある前記操作体が前記操作表面に所定距離近づいたことを前記光検知センサにより検知した際、前記操作表面に所定の情報を表示することができる。操作体をまだ操作表面に触れていない段階で情報を表示させることができ、また操作体が操作表面から離れても情報表示を継続させることができ、操作性を向上させることができる。
【００１９】
また本発明では、前記光検知センサの前記操作体に対する検知情報を、前記静電容量センサによる前記操作体の位置検知の際に補完的に用いることができる。静電容量センサからの検知情報をメインで使用するが、静電容量センサからの検知情報が得られない場合や、座標補正（特に高さ方向の座標）を行う場合に光検知センサによる検知情報を用いるようにできる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の入力装置によれば、従来に比べて操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施形態の入力装置を構成するパネル部の斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す操作表面の凸部及びその下方側に位置する光検知センサを透視して示した部分平面図である。
【図３】図３は、図１に示すパネル部を組み込んだ本実施形態における入力装置の縦断面図である。
【図４】図４は、図２と異なった光検知センサの配置を説明するための部分平面図である。
【図５】図５は、本実施形態における入力装置のブロック図である。
【図６】図６は、指（操作体）が入力装置に近づいたときの動作検知を行い、その動作検知に基づいて操作表面に操作表示を照光させた状態を示す説明図であり、図６（ａ）は、入力装置及び指の側面図（模式図）、図６（ｂ）は、無表示の操作表面に操作表示が照光した状態への切り替わりを説明するための平面図である。
【図７】図７（ａ）は、指（操作体）にて操作表面を操作している状態を示す側面図（模式図）であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の操作状態から不意に指が離れた状態を示す側面図（模式図）である。
【図８】図８は、本実施形態における入力装置の操作の一例を示す模式図である。
【図９】図９は、図１とは別の実施形態の入力装置を構成するパネル部の斜視図である。
【図１０】図１０は、図９に示すパネル部を組み込んだ入力装置の縦断面図である。
【図１１】図１１は、パネル部の一例を示す部分断面図である。
【図１２】図１２は、パネル部の一例を示す部分断面図である。
【図１３】図１３は、パネル部の一例を示す部分断面図である。
【図１４】図１４は、パネル部の一例を示す部分断面図である。
【図１５】図１５は、パネル部の一例を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本実施形態の入力装置を構成するパネル部の斜視図、図２は、図１に示す操作表面の凸部及びその下方側に位置する光検知センサを透視して示した部分平面図、図３は、図１に示すパネル部を組み込んだ本実施形態における入力装置の縦断面図である。
【００２３】
図１，図３に示す入力装置１は、車載用として用いられ、例えば図１に示す入力装置１のパネル部２は、センターコンソールにて操作表面３が露出した状態で配置されている。したがって運転席や助手席から人が指（操作体）などにて操作表面３を操作することができる。例えば、本実施形態の入力装置１によりカーナビゲーション装置における表示画面内の各種操作を遠隔操作することができる。
【００２４】
図１，図３に示すように入力装置１を構成するパネル部２は、操作表面３を備え、操作表面３は、平面部５と、平面部５と連続的に形成された凸部６とを有して構成される。平面部５と凸部６とは一体化されている。パネル部２は図３に示すようにほぼ一定厚で立体フォーミングされており、凸部６の裏面側には凸空間が広がっている。
【００２５】
ここで本実施形態では、操作表面３と操作領域１ａとが存在する。操作表面３は指Ｆ等の操作体による接触、あるいは近接操作、又は、前記接触及び前記近接操作を行うことが可能な表面を指す。よって下記、明細書内で「操作表面３上」という表現をする場合、操作表面３への接触のみならず表面への近接状態も含まれる。一方、操作領域１ａには、操作表面３から上方に離れた中空検知（前記近接操作よりも更に上方に離れた位置での検知）が可能な領域を含む。したがって操作領域１ａには、操作表面３と、操作表面３から上方に離れた空間領域も含まれる。
【００２６】
なお図１では、操作表面３が平面部５と凸部６とで構成されるが、例えば平面部５と凹部とで構成されてもよいし、あるいは、平面部５と凸部６及び凹部とで構成されてもよい。このとき、平面部５と凹部、平面部５と凸部とは連続低に形成されている。また、平面部が凸部、凹部ほどではない程度の曲率を有していてもよい。
【００２７】
図３に示すように、パネル部２は透光性シート８を備える。透光性シート８は、例えばポリカーボネート（ＰＣ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートで形成される。なお本実施形態において「透光性」とは、少なくとも光検知センサ２０から発せられる光を透過することである。後述するように光検知センサ２０から発せられる光が赤外線であれば赤外線を透過することが必要である。それ以外に可視光線も透過する構成とすることで、操作表面３に色々な表示を行うことができるが（後記）、光検知センサ２０から発せられる光以外も透過可能な材質とするか否かは使用形態等による。
【００２８】
図１，図３に示すように、透光性シート８の表面（上面）及び裏面（下面）の両面に静電容量センサ１０を構成する第１電極１１と第２電極１２とが交差するように形成されている。ここで、透光性シート８の表面（上面）とは図３に示すＺ１側の面を指し、透光性シート８の裏面（下面）とはＺ２側の面を指す。図１に示すように複数本の第１電極１１はＹ方向に延出し、各第１電極１１がＸ方向に間隔を空けて配置されている。一方、複数本の第２電極１２はＸ方向に延出し、各第２電極１２がＹ方向に間隔を空けて配置されている。
【００２９】
また図１，図３の構成以外にも、操作表面に対する操作を検出することができればよく、例えば操作表面が所定の厚さを有しており、このような操作表面にインモールド形成等の手法を用いて静電容量センサを埋設してもよい。
【００３０】
図１，図３に示すように、透光性シート８は、立体的に成形されており、透光性シート８の表面側の平坦部から凸部への起伏に沿って各第１電極１１が形成されており、透光性シート８の裏面側の平坦部から凸部への起伏に沿って各第２電極１２が形成されている。このように透光性シート８の起伏に沿って各電極１１、１２を形成することで、操作表面３の平面部５のみならず凸部６の上面６ａや側面６ｂを操作したときでも操作位置を適切に検知することが可能である。
【００３１】
図３に示すように、透光性シート８の表面側に透光性樹脂層１５が前記透光性シート８に重ねて成形されている。透光性樹脂層１５は例えばインサート成形（射出成形）により形成できる。このように透光性樹脂層１５を透光性シート８に重ねて成形することで、パネル部２の強度を保つことができ、また第１電極１１を保護でき、第１電極１１間の間隔を埋めて操作表面３の平坦性（ここでいう平坦性とは平坦部５や凸部６の上面６ａにおける各面の平坦性を指す）を向上させることができる。また透光性シート８と透光性樹脂層１５とを重ねて成形することで、後述する光検知センサ２０による発光・受光を適切に行うことができる。
【００３２】
また図３に示すように、透光性樹脂層１５の表面や第２電極１２の露出面にＵＶ又は自己治癒塗装等による被膜２１が形成されていることが好適である。
【００３３】
図３に示すように、パネル部２の下方（Ｚ２）には基板４が配置されており、基板４上に光検知センサ２０が設けられている。光検知センサ２０は、発光素子２２と受光素子２３とを有して構成される。発光素子２２は例えば赤外線発光ダイオードであり、受光素子２３は、赤外線フォトダイオードである。図２及び図３に示すように、受光素子２３は、パネル部２の凸部６の略中央下に一つ配置されており、発光素子２２は、受光素子２３からＸ方向の両側及びＹ方向の両側に夫々、配置されている。図２に示す実施形態の発光素子２２は、平面視にて凸部６の枠内に配置されるが、図４に示すように、凸部６の外側、すなわち操作表面３を構成する平面部５下に配置されてもよい。また図２に示すように４つの発光素子２２を配置してもよいし、図４に示すように、発光素子２２の数を２つとしてもよい。本実施形態では発光素子２２及び受光素子２３の数を限定するものでないが、少なくとも発光素子２２を複数個配置することで、指（操作体）Ｆの操作表面３上での操作位置（平面座標）を検知することが可能である。特に図２に示すように、発光素子２２をＸ方向及びＹ方向に夫々、複数個配置することで、指ＦのＸ座標及びＹ座標を光検知センサ２０で知ることが可能である。また図２における光検知センサ２０の配置は、凸部６の上面６ａを指（操作体）Ｆで操作する際の位置検知に適したものである。平面部５上での指Ｆの操作位置の検知を光検知センサ２０でも適切に行う場合には、図４のように、平面部５の下方位置にも発光素子２２を配置することが好ましいが、発光素子２２の配置は、操作表面３の形態や、使用用途、光検知センサ２０による検知が最も必要とされる領域等によってその都度、設計変更することができる。
【００３４】
図２，図３，図４に示すように、発光素子２２と受光素子２３との間には、遮蔽板２５が配置されている。遮蔽板２５を配置することで、光検知センサ２０による検知精度を向上させることができる。
【００３５】
なお本実施形態では、透光性シート８、透光性樹脂層１５及び被膜２１には、赤外線を透過可能な材質が選択される。
【００３６】
図１に示すパネル部２の接続部２８は、図３に示すように、基板４の裏面側でＩＣ（制御部）３０と電気的に接続された状態にされている。接続部２８には各第１電極１１及び各第２電極１２からの配線が引き延ばされ、ＩＣ３０と接続する端子部を構成している。なお図１では接続部２８を一つとしたが、第１電極１１用、及び第２電極１２用に夫々、接続部を分けて形成してもよい。
【００３７】
図５に示すように、ＩＣ（制御部）３０には静電容量センサ１０及び光検知センサ２０が夫々接続されている。静電容量センサ１０では、指（操作体）Ｆが操作表面３上を操作したとき静電容量変化に基づいて指Ｆの操作位置を検知でき、その検知信号Ｓ１が、ＩＣ３０に送られる。
【００３８】
一方、光検知センサ２０では、図３に示すように、指（操作体）Ｆが操作表面３上、あるいは操作表面３から離れた上方に位置すると、発光素子２２から発光した赤外線ＩＲ１がパネル部２と基板４間の空間２７内を伝播するとともに、透光性シート８、透光性樹脂層１５及び被膜２１を透過して指Ｆで反射し、その反射光ＩＲ２を受光素子２３で受光することで、指Ｆを検知することができ、その検知信号Ｓ２がＩＣ３０に送られる。
【００３９】
静電容量センサ１０からの検知信号Ｓ１は指Ｆが操作表面３上にあるとき、あるいは、指Ｆが操作表面３から若干、離れた操作領域１ａ内でも得ることが出来る。しかしながら図６（ａ）のように、指Ｆ１が、入力装置１（図６（ａ）では入力装置を簡略化して示している）からかなり離れた操作領域１ａにあると静電容量センサ１０では指Ｆ１の存在を検知することが困難となり、また指Ｆ１が図６（ａ）に示すＦ１→Ｆ２→Ｆ３の順に入力装置１に近づいていることも静電容量センサ１０では検知できない。
【００４０】
一方、本実施形態における光検知センサ２０では、指Ｆ１が操作表面３ａから静電容量センサ１０では検知が困難なほど上方に離れた状態にあっても発光素子２２からの赤外線を反射でき、その反射光が受光素子２３に受光できる位置に指Ｆがあれば（すなわち本実施形態でいう操作領域１ａ内に指Ｆがあれば）、指Ｆ１の存在を検知することができ、また指ＦがＦ１→Ｆ２→Ｆ３の順に入力装置１に近づいたことを光検知センサ２０の検知信号Ｓ２により知ることが可能である。したがって例えば図６（ｂ）の左図にあるように、指Ｆが入力装置１の操作表面３の凸部６の上方にない場合には無表示であるが、図６（ａ）に示すように指Ｆが操作領域１ａ内にあり、Ｆ１→Ｆ２→Ｆ３のように入力装置１に近づいたこと、あるいは、指ＦがＦ３の位置にまで入力装置１に近づいたことを光検知センサ２０により検知したときは、ＩＣ（制御部）３０にて指Ｆがその後、操作表面３上にて操作を開始すると動作検知（予測）して、まだ指Ｆが操作表面３に達していない中空の段階で、例えば図５に示すバックライト３５を点灯させて図６（ｂ）の右図に示すように、凸部６の上面６ａに所定の操作表示３６を照光させることができる。なお図６（ｂ）にでは、例えば、後述する加飾印刷層（赤外線は透過するが可視光は遮断される印刷層）がパネル部内に形成され、バックライト３５を点灯させたときに前記加飾印刷層のない操作表示３６の部分だけに光が透過するようにしておくことで、操作表示３６を適切に照光させることができる。あるいは、液晶ディスプレイなどを配置して操作表面３に表示される画像が切り換えられるようにすることも可能である。
【００４１】
また本実施形態では図７（ａ）に示すように、入力装置１（図７では入力装置を簡略化して示している）の操作表面３上にて指Ｆを操作させているとき、静電容量センサ１０からの検知信号Ｓ１により指Ｆの操作位置を知ることができる。
【００４２】
例えば操作表面３の凸部６の上面６ａや側面６ｂに対して図８の矢印Ｂ〜Ｄに示すような操作を行うことができ、その際の指Ｆの操作位置を静電容量センサ１０により知ることができる。なお図８では図示していないが、凸部６の周囲に広がる平坦部５の下方側にも静電容量センサ１０が配置されているから（図１参照）、平坦部５における指Ｆの操作位置も静電容量センサ１０からの検知信号Ｓ１により求めることが出来る。
【００４３】
本実施形態では、図７（ａ）の操作状態から図７（ｂ）ように、指Ｆが入力装置１の操作表面３から離れ、その離れた距離が静電容量センサ１０では検知不能なほど大きくなると、静電容量センサ１０から検知信号Ｓ１がＩＣ３０に送信されなくなるが、指Ｆが光検知センサ２０では検知可能な操作領域１ａ内にあれば、前記光検知センサ２０により指Ｆの検知情報を得ることが出来る。このように操作表面３への操作に対する検知限界距離は、光検知センサ２０のほうが、静電容量センサ１０に比べて長い。ここで光検知センサ２０からは少なくとも、指Ｆと操作表面３間の距離を知ることができ、すなわち指Ｆの高さ方向（Ｚ）の位置を知ることが可能である。
【００４４】
したがってＩＣ３０では、光検知センサ２０からの検知信号Ｓ２に基づいて、指Ｆがまだ動作範囲内にあると判断し、静電容量センサ１０から検知信号Ｓ１が送信されない状態でも、それまでの入力やカーナビゲーション装置の画面に表示されているモードを終了させずに維持するよう簡単に制御することが出来る。
【００４５】
例えば走行中に図８等の操作を行っているとき、振動により、指Ｆが操作表面３から図７（ｂ）のように不意に離れてしまうことがあるが、操作者としてはまだ操作途中との意識であるため指Ｆが光検知センサ２０により検知できるとともに、指Ｆが所定距離内にあると判断されれば、それまでの操作を継続させることで良好な操作性を得ることが可能になる。
【００４６】
また、上記したように光検知センサ２０からの検知信号Ｓ２により、指Ｆの操作表面３からの距離を知ることができる。一方、静電容量センサ１０からの検知信号Ｓ１では、指Ｆの操作表面３からの距離を知ることができないか、あるいは正確な距離を得ることが出来ない。よって静電容量センサ１０からの検知信号Ｓ１に光検知センサ２０からの検知信号Ｓ２を補完することで、指Ｆの操作座標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を補正でき、指Ｆの位置検知を高精度なものに出来る。
【００４７】
また図２に示したように、複数の発光素子２２を用い、各発光素子２２から順番に赤外線を発光し、夫々の反射光を受光素子２３で受光したときの各ＩＲ強度に基づいて指Ｆの操作表面３内での操作位置（Ｘ，Ｙ）を知ることができる。ＩＣ３０では、静電容量センサ１０及び光検知センサ２０の双方から検知信号Ｓ１，Ｓ２を受けたとき、例えば、静電容量センサ１０からの検知信号Ｓ１に基づいて指Ｆの操作位置（Ｘ，Ｙ）を決定する。ただしかかる場合も、光検知センサ２０の検知信号Ｓ２を補完的に用い、指Ｆの高さ方向（Ｚ）の座標を得ることができる。また、例えば手袋をして操作した場合など、静電容量センサ１０では指Ｆの操作位置を検知できない場合、光検知センサ２０の検知信号Ｓ２に基づいて、指Ｆの操作位置（Ｘ，Ｙ）を決定することが可能である。静電容量センサ１０のみが組み込まれた従来構造では、一旦、手袋を外す必要があったが、本実施形態では、手袋をしたままでも光検知センサ２０による指Ｆの操作位置を検知でき、したがって操作性の向上を図ることができる。
【００４８】
図９は、図１とは別の実施形態の入力装置を構成するパネル部の斜視図、図１０は、図９に示すパネル部を組み込んだ入力装置の縦断面図である。
なお図９，図１０において図１，図３と同じ部分については同じ符号を付した。
【００４９】
図９，図１０に示す入力装置４０では、透光性シート８の裏面（下面）側にのみ静電容量センサ４１を構成する複数の電極４２が形成されている。図９に示すように、例えば電極４２は略楕円形状で各電極４２のＸ方向の両側に細い配線部４３が引き延ばされている。Ｙ方向にて隣り合う配線部４３に接続された各電極４２はＹ方向にて向き合わないようにＸ方向にずれて配置されている。
【００５０】
図１０に示すように、透光性シート８の裏面側に透光性樹脂層１５が重ねて成形されている。図１０では塗装による被膜２１を操作表面３に設けていないが設けることも可能である。また図１０に示すように光検知センサ２０の構成は図１と同様である。
【００５１】
図９，図１０に示す静電容量センサ４１の構成であっても、指Ｆに近い電極４２との間で静電容量結合が生じ、静電容量変化に基づいて、検知信号Ｓ１を得ることが出来る。
静電容量センサの構成は図１，図１０以外のものであってもよい。
【００５２】
また、全ての実施形態に共通して、静電容量センサ又は光検知センサを用いて操作を検知する際、操作者の指及び手腕に関しても検知を行うことで、操作が運転席側又は助手席側のいずれから行われているかを認識することも可能である。特に光検知センサは静電容量センサよりも検知限界距離が長いことから好適である。運転席側又は助手席側のいずれからの操作に応じて、車載機器の操作項目が異なる場合に、操作者が意図することなく判断が行われることから、操作性の向上を図ることができる。
【００５３】
図１１から図１５は、夫々、パネル部の部分断面図を示す一例である。なお図１１〜図１５において同じ符号の層は同じ部分を示している。
【００５４】
図１１では、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートによる透光性シート５０の裏面（下面）に加飾印刷層５１が形成され、さらに静電容量センサ５２を構成する電極５３が形成されている。また、透光性シート５０の一方の面に加飾印刷層５１を形成し他方の面に電極５３を形成することもできる。
【００５５】
さらに図１１では、透光性シート５０の裏面側に透光性樹脂層５４が重ねて成形されている。
【００５６】
図１１では図９と同様に、透光性シート５０の片面のみに静電容量センサ５２を構成する電極５３が形成される構成に適している。
【００５７】
パネル部の製造方法について説明する。まず透光性シート５０に加飾印刷層（シンボル印刷層）５１をスクリーン印刷やデジタル印刷等により形成する。続いて、透光性シート５０に前記電極５３を構成する導電印刷層５５をスクリーン印刷する。なお導電印刷層５５にはポリピロール（ＰＰＹ）等を用いるとよい。続いて、立体フォーミング（真空圧空成形）を行い、操作表面３に平坦部５と凸部６を形成する。さらに導電印刷層５５に重ねてメッキ層５６を電解メッキあるいは無電解メッキにより形成する。メッキ層５６の電気抵抗率は導電印刷層５５よりも低い。これにより、導電印刷層５５とメッキ層５６との積層構造からなる電極５３の低抵抗化を図ることができる。
【００５８】
なお上記のように電極（導電印刷層５５）を印刷形成したことで、適切に立体フォーミングすることが可能であり、図１１に示すように、立体形状に沿って電極を引き回すことができる。したがって操作表面３の平坦部５のみならず凸部６の上面６ａや側面６ｂを操作したときでも、その操作位置を静電容量センサにより適切に検知することが可能である。なお図１２以降では電極が一層構造で図示されているが図１１と同様に２層構造とすることが好適である。
【００５９】
上記により形成されたパネル部６０の外形をプレスによりトリミングし、さらに、透光性樹脂層５４をインサート成形する。最後に、ＵＶ又は自己治癒塗装等による被膜（図１１には図示しない）を形成する。被膜の形成は必要に応じて行われる。
【００６０】
ここで、透光性シート５０、透光性樹脂層５４、加飾印刷層５１は、いずれも赤外線を透過する材質である。赤外線は光検知センサ２０による発光・受光で使用されるものであり、赤外線以外の波長の光を光検知センサ２０で使用する場合は、その光の波長を透過する材質で透光性シート５０、透光性樹脂層５４、加飾印刷層５１を形成することが必要である。一方、可視光線は、加飾印刷層５１では透過しないが、透光性シート５０及び透光性樹脂層５４では透過する。例えば図６（ｂ）で説明したように、バックライトが点灯していない状態では図６（ｂ）の右側の無表示状態であるが、バックライトが点灯すると、光が透光性シート５０及び透光性樹脂層５４を透過する。加飾印刷層５１がある部分では光が透過せず、加飾印刷層５１と同層であって、操作表示３６に模られた光透過部から透過されて、操作表面から見ると操作表示３６の部分だけを照光させることができる。
加飾印刷層５１の平面形状を変えることで、操作表面３での表示を変更できる。
【００６１】
図１２では、透光性シート６１の両面に静電容量センサを構成する電極６２，６３を形成している。図１２では、透光性シート６１の裏面側に形成した電極６３の露出面を保護すべく塗装による被膜６４を形成している。製造方法については上記した図１１に準拠する。
【００６２】
また図１２では、操作表面３全体を平面で形成している。すなわち立体フォーミングを行っていない。このように操作表面３全体が平面であってもよい。図１３、図１４についても同様である。
【００６３】
図１３では、透光性シート６１に部分的に貫通孔６１ａを形成した後に、金型を用いて透光性樹脂層６５を成形する際に、金型のキャビティ側に樹脂を充填後、貫通孔６１ａを介して金型のコア側に樹脂を流し込むことで図１３に示すように透光性シート６１の表裏面に透光性樹脂層６５を成形できる。符号６６は、押切り部である。なおパネル部全体の製造方法については上記した図１１に準拠する。
【００６４】
あるいは図１４に示すように、透光性樹脂層６７，６８を二色成形することも出来る。なおパネル部全体の製造方法については上記した図１１に準拠する。
【００６５】
図１５では、第１の透光性シート７０に例えば、Ｘ方向に間隔を空けて配置された第１電極１１（図１参照）を形成し、第２の透光性シート７１に例えば、加飾印刷層５１及びＹ方向に間隔を空けて配置された第２電極１２（図１参照）を形成し、第１の透光性シート７０側の第１電極１１と第２の透光性シート７１側の第２電極１２とを対向させた状態で、第１の透光性シート７０と第２の透光性シート７１との間に透光性樹脂層７２を成形している。なおパネル部全体の製造方法については上記した図１１に準拠する。
【００６６】
上記では、本実施形態の入力装置を車載用として説明したが、車載用に限定されるものでない。ただし車載用の入力装置に特に適している。
【符号の説明】
【００６７】
Ｆ、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３ 指
Ｓ１、Ｓ２ 検知信号
１ 入力装置
２、６０ パネル部
３ 操作表面
４ 基板
５ 平面部
６ 凸部
８、５０，６１、７０、７１ 透光性シート
１０、４１、５２ 静電容量センサ
１１、１２、４２、５３，６２、６３ 電極
１５、５４、６５ 透光性樹脂層
２０ 光検知センサ
２１、６４ 被膜
２２ 発光素子
２３ 受光素子
３０ ＩＣ
３６ 操作表示
５１ 加飾印刷層
５５ 導電印刷層
５６ メッキ層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量センサを有して操作領域での操作位置を検知可能とした入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には車載用入力装置に関する発明が開示されている。車載用入力装置には、操作面の裏面側に静電容量センサが配置され、操作面を指で操作したときに指の位置を静電容量変化に基づいて検知することが可能になる。
【０００３】
しかしながら、例えば、走行中に入力装置への操作を行ったとき、操作中に車体が揺れるなどして不意に指が操作面から離れると、静電容量センサが操作面から離れた指を検知できない問題があった。このように静電容量センサにて指が検知されなくなったとき、例えば途中までの入力状態がリセットされたり、入力が終了したと判断されたりしてしまうと、操作者としては、まだ操作途中との意識であるため、操作性に不満を覚える。従来では、操作を終了したから指が操作面上から無くなったのか、あるいは操作を終了していないが不意に指が操作面から離れただけなのか判別できず、すなわち操作面から指が離れたときの動作予測ができなかった。
【０００４】
また例えば手袋をした状態では、静電容量センサにて操作位置を検知できず、操作のために一旦、手袋を取る必要があるなど、操作者が操作性に煩わしさを感じることがあった。
【０００５】
特許文献２には、操作面を立体的に形成した入力装置が開示されているが、特許文献２の構造においても上記と同様の問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３１１３０６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８２２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、従来に比べて操作性を向上させた入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明における入力装置は、
操作体により操作される操作領域と、前記操作領域から下方側に配置され、前記操作体の操作位置を検知可能な静電容量センサと、
前記操作領域から下方側に配置された発光素子と受光素子とを有して構成され、前記発光素子から前記操作領域に向けて発せられた光に基づく反射光を前記受光素子で受光することにより、前記操作体の検知情報を取得することができる光検知センサと、を有することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、静電容量センサのみならず、光検知センサも用いることで、静電容量センサのみでは成し得ない検知情報を取得できる。そして本発明では、光検知センサの検知情報（操作体の操作位置の検知）を、静電容量センサの検知情報とともに用いたり、静電容量センサから検知情報が得られないような場合には、前記静電容量センサの検知情報に代えて用いることができ、これにより良好な操作性を得ることができ、また操作体の位置検知を高精度なものに出来る。例えば不意に操作体が操作領域から離れて静電容量センサでは操作体を検知できない状況でも、光検知センサにより検知することが可能である。よって操作体の検知範囲を、従来の静電容量センサのみを用いた構成に比べて広げることができ、良好な操作性を得ることができる。例えば上記のように不意に操作体が操作領域から離れてしまっても、光検知センサによる検知情報に基づいて、まだ操作中だとして操作中のモードを終了しないよう簡単に制御できる。また静電容量センサの検知情報に対して例えば光検知センサの検知情報を補完することで、操作体の高さ座標（Ｚ検知）を補正でき、操作体の位置検知を高精度なものに出来る。
【００１０】
本発明では、前記操作領域は接触、あるいは、近接操作、又は、前記接触及び近接操作を行う操作表面を有し、少なくとも前記発光素子は複数個、配置されており、前記光検知センサでは、前記操作体の前記操作表面から上方での操作位置が検知可能とされていることが好ましい。このように光検知センサでは操作体の操作表面から上方での操作位置の検知が可能であるため、例えば、静電容量センサによる操作体の検知が不能となる場合でも、光検知センサによる検知情報を用いることで、操作体の位置検知を適切に行うことが出来る。例えば手袋をしている場合、静電容量センサのみが組み込まれた従来構成では、一旦、手袋を外すことが必要であったが、本発明では、手袋をしたままでも光検知センサによる操作体の操作位置を検知でき、操作性の向上を図ることができる。
【００１１】
また本発明では、前記発光素子からの光及び前記反射光を透過可能な透光性シートと、前記透光性シートの片面あるいは両面に設けられた前記静電容量センサを構成する電極とを有し、表面が前記操作表面とされたパネル部を備え、前記パネル部の下方側に、基板上に配置された前記光検知センサが設けられていることが好ましい。これにより透光性シートを介して光検知センサでの発光・受光を適切に行うことができ、静電容量センサと光検知センサの双方を適切に配置できる。
【００１２】
また本発明では、前記発光素子からの光及び前記反射光を透過可能な透光性樹脂層が前記透光性シートに重ねて成形されていることが好ましい。
【００１３】
また本発明では、前記発光素子からの光及び前記反射光を透過可能な加飾印刷層が前記透光性シートに重ねて形成されていることが好ましい。加飾印刷層を設けることで、操作表面に色々な表示を照光させることができる。
【００１４】
また本発明では、前記静電容量センサを構成する電極は、前記透光性シートに印刷形成されたものであることが好ましい。これにより、平面状態の透光性シートに前記電極を印刷した状態から適切に立体フォーミングすることができる。
【００１５】
また本発明では、前記電極は、導電印刷層と、前記導電印刷層よりも低抵抗のメッキ層との積層構造で形成されることが好ましい。これにより電極抵抗の低減を図ることができる。
【００１６】
また本発明では、前記操作表面は、平面部と、前記平面部と連続的に形成された凸部、あるいは前記平面部と連続的に形成された凹部、又は前記凸部及び前記凹部と、を有し、前記静電容量センサは、前記操作表面の下方側にて、前記平面部から前記凸部、あるいは前記凹部、又は前記凸部及び前記凹部の起伏に沿って形成されている構成にできる。これにより操作体により平面部を操作したときのみならず凸部あるいは凹部を操作体により操作したときの操作位置を適切に検知することができる。
【００１７】
また本発明では、前記操作表面への操作に対する検知限界距離は、前記光検知センサのほうが、前記静電容量センサに比べて長いことが好ましい。これにより、前記静電容量センサの前記検知限界距離を越えた位置に前記操作体があるときの前記操作体の動作検知を、前記光検知センサの検知情報に基づいて行うことができる。
【００１８】
また本発明では、前記光検知センサからの検知情報により、前記操作表面に所定の情報を表示することが好ましい。例えば、前記操作表面から離れた位置にある前記操作体が前記操作表面に所定距離近づいたことを前記光検知センサにより検知した際、前記操作表面に所定の情報を表示することができる。操作体をまだ操作表面に触れていない段階で情報を表示させることができ、また操作体が操作表面から離れても情報表示を継続させることができ、操作性を向上させることができる。
【００１９】
また本発明では、前記光検知センサの前記操作体に対する検知情報を、前記静電容量センサによる前記操作体の位置検知の際に補完的に用いることができる。静電容量センサからの検知情報をメインで使用するが、静電容量センサからの検知情報が得られない場合や、座標補正（特に高さ方向の座標）を行う場合に光検知センサによる検知情報を用いるようにできる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の入力装置によれば、従来に比べて操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施形態の入力装置を構成するパネル部の斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す操作表面の凸部及びその下方側に位置する光検知センサを透視して示した部分平面図である。
【図３】図３は、図１に示すパネル部を組み込んだ本実施形態における入力装置の縦断面図である。
【図４】図４は、図２と異なった光検知センサの配置を説明するための部分平面図である。
【図５】図５は、本実施形態における入力装置のブロック図である。
【図６】図６は、指（操作体）が入力装置に近づいたときの動作検知を行い、その動作検知に基づいて操作表面に操作表示を照光させた状態を示す説明図であり、図６（ａ）は、入力装置及び指の側面図（模式図）、図６（ｂ）は、無表示の操作表面に操作表示が照光した状態への切り替わりを説明するための平面図である。
【図７】図７（ａ）は、指（操作体）にて操作表面を操作している状態を示す側面図（模式図）であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の操作状態から不意に指が離れた状態を示す側面図（模式図）である。
【図８】図８は、本実施形態における入力装置の操作の一例を示す模式図である。
【図９】図９は、図１とは別の実施形態の入力装置を構成するパネル部の斜視図である。
【図１０】図１０は、図９に示すパネル部を組み込んだ入力装置の縦断面図である。
【図１１】図１１は、パネル部の一例を示す部分断面図である。
【図１２】図１２は、パネル部の一例を示す部分断面図である。
【図１３】図１３は、パネル部の一例を示す部分断面図である。
【図１４】図１４は、パネル部の一例を示す部分断面図である。
【図１５】図１５は、パネル部の一例を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本実施形態の入力装置を構成するパネル部の斜視図、図２は、図１に示す操作表面の凸部及びその下方側に位置する光検知センサを透視して示した部分平面図、図３は、図１に示すパネル部を組み込んだ本実施形態における入力装置の縦断面図である。
【００２３】
図１，図３に示す入力装置１は、車載用として用いられ、例えば図１に示す入力装置１のパネル部２は、センターコンソールにて操作表面３が露出した状態で配置されている。したがって運転席や助手席から人が指（操作体）などにて操作表面３を操作することができる。例えば、本実施形態の入力装置１によりカーナビゲーション装置における表示画面内の各種操作を遠隔操作することができる。
【００２４】
図１，図３に示すように入力装置１を構成するパネル部２は、操作表面３を備え、操作表面３は、平面部５と、平面部５と連続的に形成された凸部６とを有して構成される。平面部５と凸部６とは一体化されている。パネル部２は図３に示すようにほぼ一定厚で立体フォーミングされており、凸部６の裏面側には凸空間が広がっている。
【００２５】
ここで本実施形態では、操作表面３と操作領域１ａとが存在する。操作表面３は指Ｆ等の操作体による接触、あるいは近接操作、又は、前記接触及び前記近接操作を行うことが可能な表面を指す。よって下記、明細書内で「操作表面３上」という表現をする場合、操作表面３への接触のみならず表面への近接状態も含まれる。一方、操作領域１ａには、操作表面３から上方に離れた中空検知（前記近接操作よりも更に上方に離れた位置での検知）が可能な領域を含む。したがって操作領域１ａには、操作表面３と、操作表面３から上方に離れた空間領域も含まれる。
【００２６】
なお図１では、操作表面３が平面部５と凸部６とで構成されるが、例えば平面部５と凹部とで構成されてもよいし、あるいは、平面部５と凸部６及び凹部とで構成されてもよい。このとき、平面部５と凹部、平面部５と凸部とは連続低に形成されている。また、平面部が凸部、凹部ほどではない程度の曲率を有していてもよい。
【００２７】
図３に示すように、パネル部２は透光性シート８を備える。透光性シート８は、例えばポリカーボネート（ＰＣ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートで形成される。なお本実施形態において「透光性」とは、少なくとも光検知センサ２０から発せられる光を透過することである。後述するように光検知センサ２０から発せられる光が赤外線であれば赤外線を透過することが必要である。それ以外に可視光線も透過する構成とすることで、操作表面３に色々な表示を行うことができるが（後記）、光検知センサ２０から発せられる光以外も透過可能な材質とするか否かは使用形態等による。
【００２８】
図１，図３に示すように、透光性シート８の表面（上面）及び裏面（下面）の両面に静電容量センサ１０を構成する第１電極１１と第２電極１２とが交差するように形成されている。ここで、透光性シート８の表面（上面）とは図３に示すＺ１側の面を指し、透光性シート８の裏面（下面）とはＺ２側の面を指す。図１に示すように複数本の第１電極１１はＹ方向に延出し、各第１電極１１がＸ方向に間隔を空けて配置されている。一方、複数本の第２電極１２はＸ方向に延出し、各第２電極１２がＹ方向に間隔を空けて配置されている。
【００２９】
また図１，図３の構成以外にも、操作表面に対する操作を検出することができればよく、例えば操作表面が所定の厚さを有しており、このような操作表面にインモールド形成等の手法を用いて静電容量センサを埋設してもよい。
【００３０】
図１，図３に示すように、透光性シート８は、立体的に成形されており、透光性シート８の表面側の平坦部から凸部への起伏に沿って各第１電極１１が形成されており、透光性シート８の裏面側の平坦部から凸部への起伏に沿って各第２電極１２が形成されている。このように透光性シート８の起伏に沿って各電極１１、１２を形成することで、操作表面３の平面部５のみならず凸部６の上面６ａや側面６ｂを操作したときでも操作位置を適切に検知することが可能である。
【００３１】
図３に示すように、透光性シート８の表面側に透光性樹脂層１５が前記透光性シート８に重ねて成形されている。透光性樹脂層１５は例えばインサート成形（射出成形）により形成できる。このように透光性樹脂層１５を透光性シート８に重ねて成形することで、パネル部２の強度を保つことができ、また第１電極１１を保護でき、第１電極１１間の間隔を埋めて操作表面３の平坦性（ここでいう平坦性とは平坦部５や凸部６の上面６ａにおける各面の平坦性を指す）を向上させることができる。また透光性シート８と透光性樹脂層１５とを重ねて成形することで、後述する光検知センサ２０による発光・受光を適切に行うことができる。
【００３２】
また図３に示すように、透光性樹脂層１５の表面や第２電極１２の露出面にＵＶ又は自己治癒塗装等による被膜２１が形成されていることが好適である。
【００３３】
図３に示すように、パネル部２の下方（Ｚ２）には基板４が配置されており、基板４上に光検知センサ２０が設けられている。光検知センサ２０は、発光素子２２と受光素子２３とを有して構成される。発光素子２２は例えば赤外線発光ダイオードであり、受光素子２３は、赤外線フォトダイオードである。図２及び図３に示すように、受光素子２３は、パネル部２の凸部６の略中央下に一つ配置されており、発光素子２２は、受光素子２３からＸ方向の両側及びＹ方向の両側に夫々、配置されている。図２に示す実施形態の発光素子２２は、平面視にて凸部６の枠内に配置されるが、図４に示すように、凸部６の外側、すなわち操作表面３を構成する平面部５下に配置されてもよい。また図２に示すように４つの発光素子２２を配置してもよいし、図４に示すように、発光素子２２の数を２つとしてもよい。本実施形態では発光素子２２及び受光素子２３の数を限定するものでないが、少なくとも発光素子２２を複数個配置することで、指（操作体）Ｆの操作表面３上での操作位置（平面座標）を検知することが可能である。特に図２に示すように、発光素子２２をＸ方向及びＹ方向に夫々、複数個配置することで、指ＦのＸ座標及びＹ座標を光検知センサ２０で知ることが可能である。また図２における光検知センサ２０の配置は、凸部６の上面６ａを指（操作体）Ｆで操作する際の位置検知に適したものである。平面部５上での指Ｆの操作位置の検知を光検知センサ２０でも適切に行う場合には、図４のように、平面部５の下方位置にも発光素子２２を配置することが好ましいが、発光素子２２の配置は、操作表面３の形態や、使用用途、光検知センサ２０による検知が最も必要とされる領域等によってその都度、設計変更することができる。
【００３４】
図２，図３，図４に示すように、発光素子２２と受光素子２３との間には、遮蔽板２５が配置されている。遮蔽板２５を配置することで、光検知センサ２０による検知精度を向上させることができる。
【００３５】
なお本実施形態では、透光性シート８、透光性樹脂層１５及び被膜２１には、赤外線を透過可能な材質が選択される。
【００３６】
図１に示すパネル部２の接続部２８は、図３に示すように、基板４の裏面側でＩＣ（制御部）３０と電気的に接続された状態にされている。接続部２８には各第１電極１１及び各第２電極１２からの配線が引き延ばされ、ＩＣ３０と接続する端子部を構成している。なお図１では接続部２８を一つとしたが、第１電極１１用、及び第２電極１２用に夫々、接続部を分けて形成してもよい。
【００３７】
図５に示すように、ＩＣ（制御部）３０には静電容量センサ１０及び光検知センサ２０が夫々接続されている。静電容量センサ１０では、指（操作体）Ｆが操作表面３上を操作したとき静電容量変化に基づいて指Ｆの操作位置を検知でき、その検知信号Ｓ１が、ＩＣ３０に送られる。
【００３８】
一方、光検知センサ２０では、図３に示すように、指（操作体）Ｆが操作表面３上、あるいは操作表面３から離れた上方に位置すると、発光素子２２から発光した赤外線ＩＲ１がパネル部２と基板４間の空間２７内を伝播するとともに、透光性シート８、透光性樹脂層１５及び被膜２１を透過して指Ｆで反射し、その反射光ＩＲ２を受光素子２３で受光することで、指Ｆを検知することができ、その検知信号Ｓ２がＩＣ３０に送られる。
【００３９】
静電容量センサ１０からの検知信号Ｓ１は指Ｆが操作表面３上にあるとき、あるいは、指Ｆが操作表面３から若干、離れた操作領域１ａ内でも得ることが出来る。しかしながら図６（ａ）のように、指Ｆ１が、入力装置１（図６（ａ）では入力装置を簡略化して示している）からかなり離れた操作領域１ａにあると静電容量センサ１０では指Ｆ１の存在を検知することが困難となり、また指Ｆ１が図６（ａ）に示すＦ１→Ｆ２→Ｆ３の順に入力装置１に近づいていることも静電容量センサ１０では検知できない。
【００４０】
一方、本実施形態における光検知センサ２０では、指Ｆ１が操作表面３ａから静電容量センサ１０では検知が困難なほど上方に離れた状態にあっても発光素子２２からの赤外線を反射でき、その反射光が受光素子２３に受光できる位置に指Ｆがあれば（すなわち本実施形態でいう操作領域１ａ内に指Ｆがあれば）、指Ｆ１の存在を検知することができ、また指ＦがＦ１→Ｆ２→Ｆ３の順に入力装置１に近づいたことを光検知センサ２０の検知信号Ｓ２により知ることが可能である。したがって例えば図６（ｂ）の左図にあるように、指Ｆが入力装置１の操作表面３の凸部６の上方にない場合には無表示であるが、図６（ａ）に示すように指Ｆが操作領域１ａ内にあり、Ｆ１→Ｆ２→Ｆ３のように入力装置１に近づいたこと、あるいは、指ＦがＦ３の位置にまで入力装置１に近づいたことを光検知センサ２０により検知したときは、ＩＣ（制御部）３０にて指Ｆがその後、操作表面３上にて操作を開始すると動作検知（予測）して、まだ指Ｆが操作表面３に達していない中空の段階で、例えば図５に示すバックライト３５を点灯させて図６（ｂ）の右図に示すように、凸部６の上面６ａに所定の操作表示３６を照光させることができる。なお図６（ｂ）にでは、例えば、後述する加飾印刷層（赤外線は透過するが可視光は遮断される印刷層）がパネル部内に形成され、バックライト３５を点灯させたときに前記加飾印刷層のない操作表示３６の部分だけに光が透過するようにしておくことで、操作表示３６を適切に照光させることができる。あるいは、液晶ディスプレイなどを配置して操作表面３に表示される画像が切り換えられるようにすることも可能である。
【００４１】
また本実施形態では図７（ａ）に示すように、入力装置１（図７では入力装置を簡略化して示している）の操作表面３上にて指Ｆを操作させているとき、静電容量センサ１０からの検知信号Ｓ１により指Ｆの操作位置を知ることができる。
【００４２】
例えば操作表面３の凸部６の上面６ａや側面６ｂに対して図８の矢印Ｂ〜Ｄに示すような操作を行うことができ、その際の指Ｆの操作位置を静電容量センサ１０により知ることができる。なお図８では図示していないが、凸部６の周囲に広がる平坦部５の下方側にも静電容量センサ１０が配置されているから（図１参照）、平坦部５における指Ｆの操作位置も静電容量センサ１０からの検知信号Ｓ１により求めることが出来る。
【００４３】
本実施形態では、図７（ａ）の操作状態から図７（ｂ）ように、指Ｆが入力装置１の操作表面３から離れ、その離れた距離が静電容量センサ１０では検知不能なほど大きくなると、静電容量センサ１０から検知信号Ｓ１がＩＣ３０に送信されなくなるが、指Ｆが光検知センサ２０では検知可能な操作領域１ａ内にあれば、前記光検知センサ２０により指Ｆの検知情報を得ることが出来る。このように操作表面３への操作に対する検知限界距離は、光検知センサ２０のほうが、静電容量センサ１０に比べて長い。ここで光検知センサ２０からは少なくとも、指Ｆと操作表面３間の距離を知ることができ、すなわち指Ｆの高さ方向（Ｚ）の位置を知ることが可能である。
【００４４】
したがってＩＣ３０では、光検知センサ２０からの検知信号Ｓ２に基づいて、指Ｆがまだ動作範囲内にあると判断し、静電容量センサ１０から検知信号Ｓ１が送信されない状態でも、それまでの入力やカーナビゲーション装置の画面に表示されているモードを終了させずに維持するよう簡単に制御することが出来る。
【００４５】
例えば走行中に図８等の操作を行っているとき、振動により、指Ｆが操作表面３から図７（ｂ）のように不意に離れてしまうことがあるが、操作者としてはまだ操作途中との意識であるため指Ｆが光検知センサ２０により検知できるとともに、指Ｆが所定距離内にあると判断されれば、それまでの操作を継続させることで良好な操作性を得ることが可能になる。
【００４６】
また、上記したように光検知センサ２０からの検知信号Ｓ２により、指Ｆの操作表面３からの距離を知ることができる。一方、静電容量センサ１０からの検知信号Ｓ１では、指Ｆの操作表面３からの距離を知ることができないか、あるいは正確な距離を得ることが出来ない。よって静電容量センサ１０からの検知信号Ｓ１に光検知センサ２０からの検知信号Ｓ２を補完することで、指Ｆの操作座標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を補正でき、指Ｆの位置検知を高精度なものに出来る。
【００４７】
また図２に示したように、複数の発光素子２２を用い、各発光素子２２から順番に赤外線を発光し、夫々の反射光を受光素子２３で受光したときの各ＩＲ強度に基づいて指Ｆの操作表面３内での操作位置（Ｘ，Ｙ）を知ることができる。ＩＣ３０では、静電容量センサ１０及び光検知センサ２０の双方から検知信号Ｓ１，Ｓ２を受けたとき、例えば、静電容量センサ１０からの検知信号Ｓ１に基づいて指Ｆの操作位置（Ｘ，Ｙ）を決定する。ただしかかる場合も、光検知センサ２０の検知信号Ｓ２を補完的に用い、指Ｆの高さ方向（Ｚ）の座標を得ることができる。また、例えば手袋をして操作した場合など、静電容量センサ１０では指Ｆの操作位置を検知できない場合、光検知センサ２０の検知信号Ｓ２に基づいて、指Ｆの操作位置（Ｘ，Ｙ）を決定することが可能である。静電容量センサ１０のみが組み込まれた従来構造では、一旦、手袋を外す必要があったが、本実施形態では、手袋をしたままでも光検知センサ２０による指Ｆの操作位置を検知でき、したがって操作性の向上を図ることができる。
【００４８】
図９は、図１とは別の実施形態の入力装置を構成するパネル部の斜視図、図１０は、図９に示すパネル部を組み込んだ入力装置の縦断面図である。
なお図９，図１０において図１，図３と同じ部分については同じ符号を付した。
【００４９】
図９，図１０に示す入力装置４０では、透光性シート８の裏面（下面）側にのみ静電容量センサ４１を構成する複数の電極４２が形成されている。図９に示すように、例えば電極４２は略楕円形状で各電極４２のＸ方向の両側に細い配線部４３が引き延ばされている。Ｙ方向にて隣り合う配線部４３に接続された各電極４２はＹ方向にて向き合わないようにＸ方向にずれて配置されている。
【００５０】
図１０に示すように、透光性シート８の裏面側に透光性樹脂層１５が重ねて成形されている。図１０では塗装による被膜２１を操作表面３に設けていないが設けることも可能である。また図１０に示すように光検知センサ２０の構成は図１と同様である。
【００５１】
図９，図１０に示す静電容量センサ４１の構成であっても、指Ｆに近い電極４２との間で静電容量結合が生じ、静電容量変化に基づいて、検知信号Ｓ１を得ることが出来る。
静電容量センサの構成は図１，図１０以外のものであってもよい。
【００５２】
また、全ての実施形態に共通して、静電容量センサ又は光検知センサを用いて操作を検知する際、操作者の指及び手腕に関しても検知を行うことで、操作が運転席側又は助手席側のいずれから行われているかを認識することも可能である。特に光検知センサは静電容量センサよりも検知限界距離が長いことから好適である。運転席側又は助手席側のいずれからの操作に応じて、車載機器の操作項目が異なる場合に、操作者が意図することなく判断が行われることから、操作性の向上を図ることができる。
【００５３】
図１１から図１５は、夫々、パネル部の部分断面図を示す一例である。なお図１１〜図１５において同じ符号の層は同じ部分を示している。
【００５４】
図１１では、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートによる透光性シート５０の裏面（下面）に加飾印刷層５１が形成され、さらに静電容量センサ５２を構成する電極５３が形成されている。また、透光性シート５０の一方の面に加飾印刷層５１を形成し他方の面に電極５３を形成することもできる。
【００５５】
さらに図１１では、透光性シート５０の裏面側に透光性樹脂層５４が重ねて成形されている。
【００５６】
図１１では図９と同様に、透光性シート５０の片面のみに静電容量センサ５２を構成する電極５３が形成される構成に適している。
【００５７】
パネル部の製造方法について説明する。まず透光性シート５０に加飾印刷層（シンボル印刷層）５１をスクリーン印刷やデジタル印刷等により形成する。続いて、透光性シート５０に前記電極５３を構成する導電印刷層５５をスクリーン印刷する。なお導電印刷層５５にはポリピロール（ＰＰＹ）等を用いるとよい。続いて、立体フォーミング（真空圧空成形）を行い、操作表面３に平坦部５と凸部６を形成する。さらに導電印刷層５５に重ねてメッキ層５６を電解メッキあるいは無電解メッキにより形成する。メッキ層５６の電気抵抗率は導電印刷層５５よりも低い。これにより、導電印刷層５５とメッキ層５６との積層構造からなる電極５３の低抵抗化を図ることができる。
【００５８】
なお上記のように電極（導電印刷層５５）を印刷形成したことで、適切に立体フォーミングすることが可能であり、図１１に示すように、立体形状に沿って電極を引き回すことができる。したがって操作表面３の平坦部５のみならず凸部６の上面６ａや側面６ｂを操作したときでも、その操作位置を静電容量センサにより適切に検知することが可能である。なお図１２以降では電極が一層構造で図示されているが図１１と同様に２層構造とすることが好適である。
【００５９】
上記により形成されたパネル部６０の外形をプレスによりトリミングし、さらに、透光性樹脂層５４をインサート成形する。最後に、ＵＶ又は自己治癒塗装等による被膜（図１１には図示しない）を形成する。被膜の形成は必要に応じて行われる。
【００６０】
ここで、透光性シート５０、透光性樹脂層５４、加飾印刷層５１は、いずれも赤外線を透過する材質である。赤外線は光検知センサ２０による発光・受光で使用されるものであり、赤外線以外の波長の光を光検知センサ２０で使用する場合は、その光の波長を透過する材質で透光性シート５０、透光性樹脂層５４、加飾印刷層５１を形成することが必要である。一方、可視光線は、加飾印刷層５１では透過しないが、透光性シート５０及び透光性樹脂層５４では透過する。例えば図６（ｂ）で説明したように、バックライトが点灯していない状態では図６（ｂ）の右側の無表示状態であるが、バックライトが点灯すると、光が透光性シート５０及び透光性樹脂層５４を透過する。加飾印刷層５１がある部分では光が透過せず、加飾印刷層５１と同層であって、操作表示３６に模られた光透過部から透過されて、操作表面から見ると操作表示３６の部分だけを照光させることができる。
加飾印刷層５１の平面形状を変えることで、操作表面３での表示を変更できる。
【００６１】
図１２では、透光性シート６１の両面に静電容量センサを構成する電極６２，６３を形成している。図１２では、透光性シート６１の裏面側に形成した電極６３の露出面を保護すべく塗装による被膜６４を形成している。製造方法については上記した図１１に準拠する。
【００６２】
また図１２では、操作表面３全体を平面で形成している。すなわち立体フォーミングを行っていない。このように操作表面３全体が平面であってもよい。図１３、図１４についても同様である。
【００６３】
図１３では、透光性シート６１に部分的に貫通孔６１ａを形成した後に、金型を用いて透光性樹脂層６５を成形する際に、金型のキャビティ側に樹脂を充填後、貫通孔６１ａを介して金型のコア側に樹脂を流し込むことで図１３に示すように透光性シート６１の表裏面に透光性樹脂層６５を成形できる。符号６６は、押切り部である。なおパネル部全体の製造方法については上記した図１１に準拠する。
【００６４】
あるいは図１４に示すように、透光性樹脂層６７，６８を二色成形することも出来る。なおパネル部全体の製造方法については上記した図１１に準拠する。
【００６５】
図１５では、第１の透光性シート７０に例えば、Ｘ方向に間隔を空けて配置された第１電極１１（図１参照）を形成し、第２の透光性シート７１に例えば、加飾印刷層５１及びＹ方向に間隔を空けて配置された第２電極１２（図１参照）を形成し、第１の透光性シート７０側の第１電極１１と第２の透光性シート７１側の第２電極１２とを対向させた状態で、第１の透光性シート７０と第２の透光性シート７１との間に透光性樹脂層７２を成形している。なおパネル部全体の製造方法については上記した図１１に準拠する。
【００６６】
上記では、本実施形態の入力装置を車載用として説明したが、車載用に限定されるものでない。ただし車載用の入力装置に特に適している。
【符号の説明】
【００６７】
Ｆ、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３ 指
Ｓ１、Ｓ２ 検知信号
１ 入力装置
２、６０ パネル部
３ 操作表面
４ 基板
５ 平面部
６ 凸部
８、５０，６１、７０、７１ 透光性シート
１０、４１、５２ 静電容量センサ
１１、１２、４２、５３，６２、６３ 電極
１５、５４、６５ 透光性樹脂層
２０ 光検知センサ
２１、６４ 被膜
２２ 発光素子
２３ 受光素子
３０ ＩＣ
３６ 操作表示
５１ 加飾印刷層
５５ 導電印刷層
５６ メッキ層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作体により操作される操作領域と、前記操作領域から下方側に配置され、前記操作体の操作位置を検知可能な静電容量センサと、
前記操作領域から下方側に配置された発光素子と受光素子とを有して構成され、前記発光素子から前記操作領域に向けて発せられた光に基づく反射光を前記受光素子で受光することにより、前記操作体の検知情報を取得することができる光検知センサと、を有することを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記操作領域は接触、あるいは、近接操作、又は、前記接触及び前記近接操作を行う操作表面を有し、少なくとも前記発光素子は複数個、配置されており、前記光検知センサでは、前記操作体の前記操作表面から上方での操作位置が検知可能とされている請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記発光素子からの光及び前記反射光を透過可能な透光性シートと、前記透光性シートの片面あるいは両面に設けられた前記静電容量センサを構成する電極とを有し、表面が前記操作表面とされたパネル部を備え、前記パネル部の下方側に、基板上に配置された前記光検知センサが設けられている請求項２記載の入力装置。
【請求項４】
前記発光素子からの光及び前記反射光を透過可能な透光性樹脂層が前記透光性シートに重ねて成形されている請求項３記載の入力装置。
【請求項５】
前記発光素子からの光及び前記反射光を透過可能な加飾印刷層が前記透光性シートに重ねて形成されている請求項３又は４に記載の入力装置。
【請求項６】
前記静電容量センサを構成する電極は、前記透光性シートに印刷形成されたものである請求項３ないし５のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項７】
前記電極は、導電印刷層と、前記導電印刷層よりも低抵抗のメッキ層との積層構造で形成される請求項６記載の入力装置。
【請求項８】
前記操作表面は、平面部と、前記平面部と連続的に形成された凸部、あるいは前記平面部と連続的に形成された凹部、又は前記凸部及び前記凹部と、を有し、前記静電容量センサは、前記操作表面の下方側にて、前記平面部から前記凸部、あるいは前記凹部、又は前記凸部及び前記凹部の起伏に沿って形成されている請求項２ないし７のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項９】
前記操作表面への操作に対する検知限界距離は、前記光検知センサのほうが、前記静電容量センサに比べて長い請求項２ないし８のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項１０】
前記静電容量センサの前記検知限界距離を越えた位置に前記操作体があるときの前記操作体の動作検知が前記光検知センサの検知結果に基づいて行われる請求項９記載の入力装置。
【請求項１１】
前記光検知センサからの検知情報により、前記操作表面に所定の情報を表示する請求項２ないし１０のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項１２】
前記操作表面から離れた位置にある前記操作体が前記操作表面に所定距離近づいたことを前記光検知センサにより検知した際、前記操作表面に所定の情報を表示する請求項１１記載の入力装置。
【請求項１３】
前記光検知センサの前記操作体に対する検知情報は、前記静電容量センサによる前記操作体の位置検知の際に補完的に用いられる請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項１】
操作体により操作される操作領域と、前記操作領域から下方側に配置され、前記操作体の操作位置を検知可能な静電容量センサと、
前記操作領域から下方側に配置された発光素子と受光素子とを有して構成され、前記発光素子から前記操作領域に向けて発せられた光に基づく反射光を前記受光素子で受光することにより、前記操作体の検知情報を取得することができる光検知センサと、を有することを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記操作領域は接触、あるいは、近接操作、又は、前記接触及び前記近接操作を行う操作表面を有し、少なくとも前記発光素子は複数個、配置されており、前記光検知センサでは、前記操作体の前記操作表面から上方での操作位置が検知可能とされている請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記発光素子からの光及び前記反射光を透過可能な透光性シートと、前記透光性シートの片面あるいは両面に設けられた前記静電容量センサを構成する電極とを有し、表面が前記操作表面とされたパネル部を備え、前記パネル部の下方側に、基板上に配置された前記光検知センサが設けられている請求項２記載の入力装置。
【請求項４】
前記発光素子からの光及び前記反射光を透過可能な透光性樹脂層が前記透光性シートに重ねて成形されている請求項３記載の入力装置。
【請求項５】
前記発光素子からの光及び前記反射光を透過可能な加飾印刷層が前記透光性シートに重ねて形成されている請求項３又は４に記載の入力装置。
【請求項６】
前記静電容量センサを構成する電極は、前記透光性シートに印刷形成されたものである請求項３ないし５のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項７】
前記電極は、導電印刷層と、前記導電印刷層よりも低抵抗のメッキ層との積層構造で形成される請求項６記載の入力装置。
【請求項８】
前記操作表面は、平面部と、前記平面部と連続的に形成された凸部、あるいは前記平面部と連続的に形成された凹部、又は前記凸部及び前記凹部と、を有し、前記静電容量センサは、前記操作表面の下方側にて、前記平面部から前記凸部、あるいは前記凹部、又は前記凸部及び前記凹部の起伏に沿って形成されている請求項２ないし７のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項９】
前記操作表面への操作に対する検知限界距離は、前記光検知センサのほうが、前記静電容量センサに比べて長い請求項２ないし８のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項１０】
前記静電容量センサの前記検知限界距離を越えた位置に前記操作体があるときの前記操作体の動作検知が前記光検知センサの検知結果に基づいて行われる請求項９記載の入力装置。
【請求項１１】
前記光検知センサからの検知情報により、前記操作表面に所定の情報を表示する請求項２ないし１０のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項１２】
前記操作表面から離れた位置にある前記操作体が前記操作表面に所定距離近づいたことを前記光検知センサにより検知した際、前記操作表面に所定の情報を表示する請求項１１記載の入力装置。
【請求項１３】
前記光検知センサの前記操作体に対する検知情報は、前記静電容量センサによる前記操作体の位置検知の際に補完的に用いられる請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−５８１１７（Ｐ２０１３−５８１１７Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９６７５５（Ｐ２０１１−１９６７５５）
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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