JP2011170659A - センサ装置及び情報処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】センサ装置は、第1の容量素子50と、第2の容量素子と、弾性体機構とを具備する。第1の容量素子50は、操作子によって操作される入力操作面を有し、第1の静電容量を有する。第2の容量素子は、第2の静電容量を形成する第1の電極61及び第2の電極66を有する。弾性体機構は、入力操作面に対する操作子による押圧によって、第2の静電容量を押圧前の第2の静電容量よりも小さく変換させる。
【選択図】図4
Description
上記第1の容量素子は、操作子によって操作される入力操作面を有し、第1の静電容量を有する。
上記第2の容量素子は、第2の静電容量を形成する第1及び第2の電極を有する。
上記弾性体機構は、上記入力操作面に対する上記操作子による押圧によって、上記第2の静電容量を押圧前の第2の静電容量よりも小さく変換させる。
このような構成によれば、押圧により、弾性部材が収縮し、第1の電極及び第2の電極と、接地された導体との距離は小さくなる。これにより、第1及び第2の電極と導体との間の静電結合が大きくなり、第1の電極と第2の電極との間の静電容量(第2の静電容量)は押圧前よりも小さく変換される。
このような構成によれば、第1の容量素子によって、入力操作位置を、操作子の近接または接触による第1の静電容量の減少によって検出することができる。これにより、第1の静電容量及び第2の静電容量はともに入力操作によって小さく変換される。従って、第2の容量素子における検出を、第1の容量素子と共通の検出回路で検出可能となり、回路設計を単純化することが可能となる。
このような構成によれば、第1の容量素子から出力される第1の信号の処理と第2の容量素子から出力される第2の信号の処理を共通の処理回路にて行うことができ、回路構成を単純化することができる。
上記弾性部材は、厚み方向に沿ってそれぞれ配置された対向する第1面及び第2面を有し、上記第1面に上記第1の電極、上記第2面に前記第2の電極が設けられる。
このような構成によれば、押圧により弾性部材が伸張して第1の電極と第2の電極との間の距離は大きくなるので、第1の電極と第2の電極とにより形成される第2の静電容量は、押圧前の第2の静電容量よりも小さく変換される。
このような構成によれば、押圧により弾性部材が幅方向に伸張し、第1の電極と第2の電極との間の距離は大きくなるので、第1の電極と第2の電極とにより形成される第2の静電容量は、押圧前の第2の静電容量よりも小さく変換される。
上記第1の容量素子は、操作子によって操作される入力操作面を有し、第1の静電容量を有する。
上記第2の容量素子は、第2の静電容量を形成する第1及び第2の電極を有する。
上記弾性体機構は、上記入力操作面に対する上記操作子による押圧によって、上記第2の静電容量を押圧前の第2静電容量よりも小さく変換させる。
上記表示素子は、上記入力操作面に画像を表示させる。
上記弾性部材は、対向する第1面及び第2面を有する、誘電材料からなる。
上記第1及び第2の電極は、上記第1面に設けられ、互いに離間して配置され、静電容量を形成する。
上記接地電極は、上記第2面に設けられる。
[全体構成]
図1は、本発明の一実施形態に係るセンサ装置を備えた情報処理装置の概略断面図である。図2は、図1に示す情報処理装置の筐体の図示を省略した概略分解斜視図である。図3は、図2の部分拡大図であり、タッチパネルの分解斜視図に相当する。図2では、図面を見やすくするためにタッチパネルの電極構造を一部省略し、図3にてタッチパネルの詳細な電極構造を示した。図4は、図1の円Aで囲まれた領域の拡大図である。図5は、図1に示す情報処理装置に組み込まれる感圧センサの動作原理を説明するための図である。図面において、構造をわかりやすくするために、各構造を実際とは異なる縮尺で図示し、また配線数なども実際とは異なる数で図示している。
タッチパネル50は、入力操作面51のxy座標を検出する、投影型静電容量方式の一つである相互キャパシタンス検出方式を用いた入力デバイスである。相互キャパシタンス検出方式のタッチパネル50においては、電極間の静電容量の変化を検出することにより、タッチパネルの入力操作面の使用者の指が触れた位置、さらにはこの位置の変化を検出するようになされている。
図1〜図4に示すように、感圧センサ60は、タッチパネル50と筐体70との間に配置された、誘電材料からなる弾性部材としての弾性体62、駆動電極61、受信電極66及び接地電極63とを備える。
次に、本実施形態における感圧センサ60の動作原理について図5を用いて説明する。本実施形態の感圧センサ60においては、駆動電極61及び受信電極66、弾性体62、接地電極63の積層方向に加わる押圧力に応じて静電容量が変化する。図5(a)に示すように、押圧力が加わっていない状態では、駆動電極61と受信電極66間で電界110が形成され、駆動電極61と受信電極66とが静電的に結合している。そして、指によって押圧力が加わると、図5(b)に示すように、感圧センサ60を構成する弾性体62はその厚みdがd´に減少するように歪み、この歪みによって、駆動電極61及び受信電極66と、接地電極63との距離が小さくなる。これにより、駆動電極61及び受信電極66によって形成された電界の一部が、より低い電位である接地電極63と結合される。その結果、駆動電極61と受信電極66によって形成される電界111は、押圧前の電界110よりも弱くなり、駆動電極61と受信電極66との間の静電容量が減少する。このように、入力操作面に対する操作子による押圧によって、第2の静電容量を押圧前の第2の静電容量よりも小さく変換、言い換えると減少させることができる。
次に、上述したタッチパネル50及び感圧センサ60からそれぞれ出力される第1及び第2の信号の生成及び処理を実行する信号処理回路について説明する。図6は、信号処理回路101の一構成例を示す概略構成図、図7は、信号処理回路101の一部を構成する検出回路の一構成例を示す回路図である。また、センサユニット100及び信号処理回路101により、センサ装置10が構成される。
次に、本実施形態の情報処理装置1の一動作例について説明する。
図8は、本発明の他の実施形態による情報処理装置の概略断面図である。第1実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、主に異なる構成について説明する。第1実施形態においては、図1上、感圧センサはタッチパネルの下方に設けられ、感圧センサの上部がタッチパネルに固定され、下部が筐体に固定されていた。これに対し、本実施形態においては、図8に示すように、感圧センサ1060はタッチパネル1050の上方に設けられ、感圧センサ1060の上部が筐体、下部がタッチパネル1050に固定されている。尚、各構成を接着固定する接着層については図示を省略した。
図9は、本発明の更に他の実施形態による情報処理装置の概略断面図である。第1実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、主に異なる構成について説明する。本実施形態は、第1実施形態と比較して、感圧センサ2060の構成が異なる点でのみ相違する。
2a〜2d、153…X方向検出電極
3a〜3d、252…Y方向検出電極
4…信号発生回路
10…センサ装置
30…液晶パネル
50…タッチパネル
51…入力操作面
60…感圧センサ
61、1061、2061…駆動電極
62、1062、2062…弾性体
62a、1062a、2062a…第1の面
62b、1062b、2062b…第2の面
63…接地電極
66、1066、2066…受信電極
70…筐体
96…指
Claims (10)
- 操作子によって操作される入力操作面を有し、第1の静電容量を有する第1の容量素子と、
第2の静電容量を形成する第1及び第2の電極を有する第2の容量素子と、
前記入力操作面に対する前記操作子による押圧によって、前記第2の静電容量を押圧前の第2の静電容量よりも小さく変換させる弾性体機構と
を具備するセンサ装置。 - 請求項1記載のセンサ装置であって、
前記弾性体機構は、
厚み方向に沿ってそれぞれ配置された対向する第1面及び第2面を有し、前記第1面に前記第1及び第2の電極が設けられ、前記押圧によって厚み方向に収縮する弾性部材と、
前記第2面に設けられ接地された導体と
を有するセンサ装置。 - 請求項2記載のセンサ装置であって、
前記第1の容量素子は、前記入力操作面に対する前記操作子の近接または接触により、前記第1の静電容量を減少させる
センサ装置。 - 請求項2記載のセンサ装置であって、
前記第2の容量素子は、前記第1の電極と前記第2の電極との組を複数組有する
センサ装置。 - 請求項3記載のセンサ装置であって、
前記第1の静電容量の変化に基づいて前記第1の容量素子から出力される第1の信号と、前記第2の静電容量の変化に基づいて前記第2の容量素子から出力される第2の信号とを処理する信号処理回路を更に具備する
センサ装置。 - 請求項5に記載のセンサ装置であって、
前記第1の信号は、前記入力操作面に対する前記操作子の近接または接触位置を検出するための信号を含み、
前記第2の信号は、前記入力操作面に対する前記操作子の押圧力を検出するための信号を含む
センサ装置。 - 請求項1記載のセンサ装置であって、
前記第1の容量素子を収容する筐体を更に具備し、
前記弾性体機構は、厚み方向に沿ってそれぞれ配置された対向する第1面及び第2面を有し、前記第1面に前記第1の電極、前記第2面に前記第2の電極が設けられた弾性部材を有し、
前記第1の電極は前記筐体に固定され、前記第2の電極は前記入力操作面に固定され、
前記入力操作面に対する前記操作子による押圧によって、前記弾性部材は、その厚み方向に伸長する
センサ装置。 - 請求項1記載のセンサ装置であって、
前記弾性体機構は、
幅方向に沿ってそれぞれ配置された対向する第1面及び第2面を有し、前記第1面に前記第1の電極、前記第2面に前記第2の電極が設けられ、前記押圧によって幅方向に伸長する弾性部材
を有するセンサ装置。 - 操作子によって操作される入力操作面を有し、第1の静電容量を有する第1の容量素子と、
第2の静電容量を形成する第1及び第2の電極を有する第2の容量素子と、
前記入力操作面に対する前記操作子による押圧によって、前記第2の静電容量を押圧前の第2の静電容量よりも小さく変換させる弾性体機構と、
前記入力操作面に画像を表示させる表示素子と
を具備する情報処理装置。 - 対向する第1面及び第2面を有する、誘電材料からなる弾性部材と、
前記第1面に設けられ、互いに離間して配置され、静電容量を形成する第1及び第2の電極と、
前記第2面に設けられた接地電極と
を具備するセンサ装置。
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