CN107636436B

CN107636436B - 按压传感器以及电子设备

Info

Publication number: CN107636436B
Application number: CN201680033295.XA
Authority: CN
Inventors: 河村秀树
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-06-11
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2020-02-28
Anticipated expiration: 2036-06-01
Also published as: JP6288374B2; CN107636436A; US10352786B2; JPWO2016199626A1; WO2016199626A1; US20180045586A1

Abstract

按压传感器具备：按压部，通过按压而变形；压电传感器，产生与按压部的变形量对应的检测电压；第一电流电压转换电路，将对压电传感器的电容的充放电电流转换为电压信号并输出；变形量检测部，求出第一电流电压转换电路的输出电压的积分值，并检测该积分值作为按压部的变形量；微小振动检测部，根据第一电流电压转换电路的输出电压的微小变动状态的有无来检测按压部的微小振动的有无；以及积分复位处理部，根据未检测出微小振动来将积分值复位。

Description

按压传感器以及电子设备

技术领域

本发明涉及检测通过手指等进行的操作时的按压力的按压传感器、以及具备该按压传感器的电子设备。

背景技术

以往，作为能够检测通过手指等进行的操作时的按压力(按下量)的触摸式输入装置所利用的传感器，设计了各种传感器。例如，在专利文献1示出了一种具备输出与按下操作面时的位移量对应的按下信号的压电传感器、和对按下信号与基准电位之差进行积分并根据积分结果输出按下量检测信号的按下量计算部的按下量检测传感器。

另外，专利文献2示出了一种基于在压电元件产生的信号，根据按压力的大小来检测按压状态的传感器。

专利文献1：国际公开第2014/050683号

专利文献2：日本特开平5－253037号公报

为了使用压电传感器作为按压传感器，需要对在压电元件产生的信号进行积分来再现按压曲线。然而，由于电路的温度漂移、AD转换误差、设置于传感器的粘合剂的塑性变形等，会产生积分误差。因此，有随着时间经过，积分值偏离实际的按压力的趋势。

在专利文献1所示的传感器中，由于构成为检测操作面未被触摸的状态来对积分值进行复位，所以能够避免上述偏离的问题。但是，由于需要检测对操作面的接触的接触检测传感器，所以传感器的结构复杂化。另外，在分别独立地进行用于按压力检测的信号处理和接触检测传感器的信号处理的情况下，由于需要用于对通过接触检测传感器检测的操作面的触摸有无的状态进行通信的新的处理，所以运算处理负荷增加。

发明内容

鉴于此，本发明的第一目的在于，提供一种不使传感器的结构复杂化而避免了伴随积分处理的累积误差的问题的按压传感器以及具备该按压传感器的电子设备。

另外，如专利文献2所示，在基于在压电元件产生的检测信号，根据按压力的大小是否超过规定的阈值来检测按压状态的方法中，即使有指尖等的接触，检测信号也并不一定为阈值以上。由于在压电元件产生的信号是按压力的微分成分，所以不能够检测以恒定按压力进行按压的状态、按压力缓慢地变化那样的状态。

鉴于此，本发明的第二目的在于，提供一种即使在以稳定的按压力进行按压的状态、按压力缓慢地变化的状态下也能够检测到该按压状态的按压传感器以及具备该按压传感器的电子设备。

(1)本发明的按压传感器的特征在于，具备：

按压部，通过按压而变形；

压电传感器，产生与上述按压部的变形量对应的检测电压；

第一电流电压转换电路，将对上述压电传感器的电容的充放电电流转换为电压信号并输出；

变形量检测部，求出上述第一电流电压转换电路的输出电压的积分值，并检测该积分值作为上述按压部的变形量；

微小振动检测部，根据上述第一电流电压转换电路的输出电压的微小变动状态的有无来检测上述按压部的微小振动的有无；以及

积分复位处理部，根据未检测出上述微小振动将上述积分值复位。

未检测出微小振动、即从检测出微小振动的状态移至未检测出微小振动的状态是没有了人的无意识抖动等所引起的振动的情况，是解除了人的按压的时刻。通过上述积分复位处理部，在从检测出微小振动的状态移至未检测出微小振动的状态时，变形量计算部的积分值被复位。由此，可消除电路的温度漂移、AD转换误差、设置于传感器的粘合剂的塑性变形等所引起的积分误差的累积。并且，能够不使传感器的结构复杂化，而避免伴随积分处理的累积误差的问题。

(2)在上述(1)中，优选上述微小振动检测部是根据由上述变形量计算部计算出的上述按压部的变形量是否超过规定的阈值来进行检测的单元。由此，由于能够利用按压部的变形量与阈值的简单的大小的比较来检测微小振动的有无，所以能够以少的运算负荷或者简单的信号处理电路来检测微小振动。

(3)在上述(1)或者(2)中，优选上述变形量检测部由将上述第一电流电压转换电路的输出电压转换为数字值的AD转换器、和对被上述AD转换器转换后的数字值进行积分的运算部构成。根据该构成，与利用积分电路进行积分的构成相比，还能够应对长时间的按压操作，能够降低电路常数的误差所引起的按压力的检测误差。

(4)在上述(1)或者(2)中，优选还具备对与上述第一电流电压转换电路的输出电压的变化率相当的电流进行电流电压转换的第二电流电压转换电路，上述变形量检测部由将上述第一电流电压转换电路的输出电压转换为数字值的AD转换器、和对被上述AD转换器转换后的数字值进行二阶积分运算的运算部构成。根据该构成，通过构成二级放大电路、和上述第二电流电压转换电路的二阶微分的作用，使得微小的振动的检测灵敏度提高。

(5)在上述(4)中，优选上述运算部具备在检测为一阶积分值的变化量或者变化率小于规定值时将一阶积分值复位的一阶积分复位处理部。由此，不仅是二阶积分值的复位，一阶积分值的误差的累积也每次都被消除，能够抑制二阶积分值的误差的累积。

(6)本发明的按压传感器的特征在于，具备：

按压部，通过按压而变形；

压力传感器，产生与上述按压部的变形量对应的检测信号；

变形量检测部，根据上述压力传感器的检测信号检测变形量；以及

微小振动检测部，根据上述压力传感器的检测信号的微小变动状态的有无来检测上述按压部的微小振动的有无。

在上述微小振动检测部检测到上述按压部的微小振动状态时，由于该状态是通过人体的稳定的按压状态，所以通过上述构成，能够进行人体的按压特有的处理。另外，由于通过微小振动的检测来检测人体的操作的有无，所以即便是按压力弱的状态下的以稳定的按压力进行按压的状态、按压力缓慢地变化的状态，也能够检测人体的操作的有无。

(7)本发明的电子设备具备上述(1)～(6)中任意一个按压传感器，还具备根据上述微小振动检测部的检测结果来进行规定的控制的控制部。通过该构成，构成区分通过人体进行的按压和其它的按压来进行规定的处理的电子设备。

(8)在上述(7)中，优选上述控制部根据上述微小振动的有无和上述变形量检测部的检测结果，进行规定的控制。由此，能够构成根据指尖等的按下操作的状态来执行规定的处理的电子设备。

根据本发明的按压传感器，能够不利用按压传感器以外的特别的传感器而得到避免了伴随积分处理的累积误差的问题的按压传感器以及具备该按压传感器的电子设备。另外，由于根据微小振动的检测来检测通过人体进行的操作的有无，所以能够得到即便是按压力弱的状态下的以稳定的按压力进行按压的状态、按压力缓慢地变化的状态，也能够检测到该按压状态的按压传感器以及具备该按压传感器的电子设备。

附图说明

图1是第一实施方式所涉及的按压传感器101以及根据其输出进行规定的控制的控制部200的电路图。

图2是第一实施方式所涉及的按压传感器101的压电传感器1以及模拟电路2的电路图。

图3是图2中的各部的概略电压波形图。

图4(A)是将二阶积分后的数据列表示为时间波形的图。图4(B)是将比较例的按压传感器的二阶积分后的数据列表示为时间波形的图。

图5是表示图1所示的按压传感器101中的运算部4的处理内容的流程图。

图6是在时刻t1开始按压部的按压，在时刻t2～t3保持其按压力，并在时刻t4解除按压的例子。

图7是在时刻t1开始按压部的按压，在时刻t2～t3保持其按压力，并在时刻t4解除按压的例子。

图8是在时刻t1开始按压部的按压，在时刻t2～t3保持其按压力，在时刻t3～t4的期间减弱按压力，到时刻t5为止保持其按压力，并在时刻t5～t6逐渐解除按压力的例子。

图9是在时刻t1开始按压部的按压，在时刻t2～t3其按压力稳定，在时刻t3减弱按压力，并在时刻t4解除按压力的例子。

图10是第二实施方式所涉及的按压传感器的压电传感器1以及模拟电路2的电路图。

图11是图10中的各部的概略电压波形图。

图12是将比较例的按压传感器的一阶积分后的数据列表示为时间波形的图。

图13是表示第二实施方式所涉及的按压传感器中的运算部的处理内容的流程图。

图14是在时刻t1开始按压部的按压，在时刻t2～t3保持其按压力，在时刻t3～t4的期间减弱按压力，到时刻t5为止保持其按压力，并在时刻t5～t6逐渐解除按压力的例子。

图15是在时刻t1开始按压部的按压，在时刻t2～t3保持其按压力，并在时刻t4解除按压的例子。

图16是表示第三实施方式所涉及的按压传感器中的运算部的处理内容的流程图。

图17是第四实施方式所涉及的电子书写工具301的立体图。

图18是图17所示的电子书写工具301的剖视图。

图19是压电传感器1的局部剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图并列举几个具体的例子，来示出用于实施本发明的多个方式。在各图中对同一位置附加同一附图标记。考虑到要点的说明或者理解的容易性，为了方便分开示出实施方式，但能够进行不同的实施方式所示的构成的部分置换或者组合。在第二实施方式以后省略与第一实施方式共同的事项的记述，而仅对不同的点进行说明。特别是对于相同的构成所带来的相同作用效果，并不在每个实施方式中依次提及。

《第一实施方式》

在第一实施方式中，示出伴随二阶微分以及二阶积分的按压传感器。

图1是第一实施方式所涉及的按压传感器101以及根据其输出进行规定的控制的控制部200的电路图。按压传感器101具备压电传感器1、模拟电路2、AD转换器3以及运算部4。压电传感器1产生与按压部的变形量对应的检测电压。模拟电路2通过对压电传感器1的检测电压进行后述的信号处理来输出电压信号。AD转换器3以规定取样周期将模拟电路2的输出电压转换为数字值。运算部4基于由AD转换器3转换后的数字值，进行后述的运算，从而检测按压部的变形量以及按压部的微小振动的有无。控制部200根据由运算部4检测出的按压部的变形量以及微小振动的有无检测，来进行后述的规定的控制。

图2是第一实施方式所涉及的按压传感器101的压电传感器1以及模拟电路2的电路图。图3是图2中的各部的概略电压波形图。模拟电路2具备第一电流电压转换电路10、和第二电流电压转换电路20。另外，在本实施方式中，还具备电源电路PS、和基准电位产生电路30。

压电传感器1是将按压所引起的位移转换为电压的元件，等效而言如图1所示，通过电压源VS、和与其串联连接的电容C1来表示。此外，压电传感器1也能够通过电流源、和与其并联连接的电容表示。对等效而言均相同。

电源电路PS产生恒定电源电压。基准电位产生电路30包含电容C30、C31以及电阻R31、R32，生成电源电路PS产生的电源电压的1/2的电压。

如以下所述那样，第一电流电压转换电路10将对压电传感器1的电容C1的充放电电流转换为电压信号并输出电压信号。第一电流电压转换电路10包含运算放大器OA1、反馈电阻R10、以及补偿电容C10。反馈电阻R10以及补偿电容C10分别连接在运算放大器OA1的输出端与反转输入端之间。在运算放大器OA1的非反转输入端输入有基准电位产生电路30产生的基准电位，在反转输入端与地之间连接有压电传感器1。

在图2中的P1点由于压电传感器的压电效应而出现与按压力成比例的电压。根据该P1点的电压而压电传感器1自身的电容C1的充放电电流is变化。该充放电电流is流过反馈电阻R10。若将反馈电阻R10的电阻值表示为Rf，将P2点的电压表示为V2，并将基准电位表示为Vm，则V2＝Vm－Rf·is的关系成立。即，在P2点出现对压电传感器1的电容C1的充放电电流的比例电压信号。

对上述压电传感器1的电容C1的充放电电流相当于P1点的电压的变化量(微分)。此外，补偿电容C10为了使电流电压转换的频率特性具有低通滤波特性而设置。由此，抑制对于阶跃响应的过冲。

如以下所述那样，第二电流电压转换电路20对与第一电流电压转换电路10的输出电压的变化率相当的电流进行电流电压转换而输出电压信号。第二电流电压转换电路20包含电容C21、电阻R21、运算放大器OA2、反馈电阻R20、以及补偿电容C20。反馈电阻R20以及补偿电容C20分别连接在运算放大器OA2的输出端与反转输入端之间。在运算放大器OA2的非反转输入端输入有基准电位，在反转输入端与P2点之间插入有电容C21以及电阻R21的串联电路。

第一电流电压转换电路10的输出信号的低频成分被上述电容C21截止。P2点的电压被运算放大器OA2放大，在P3点产生电压信号，但由于P2点的电压变化所带来的电容C21的充放电电流流过反馈电阻R20，所以P3点的电压相当于P2点的电压的变化量(微分)。

由上述第一电流电压转换电路10和第二电流电压转换电路20构成二级放大电路。

在图3中，电压V1表示上述P1点的电压，电压V2表示上述P2点的电压，电压V3表示上述P3点的电压。图3的例子是在时刻t1开始按压部的按压，在时刻t2～t3保持其按压力，并在时刻t4解除按压的例子。P1点的电压V1相当于上述按压力的随着时间经过的曲线(按压曲线：pressing profile)。P2点的电压V2相当于V1的微分波形，P3点的电压V3相当于电压V2的微分波形。即，模拟电路2的输出波形成为接近按压曲线的二阶微分的波形。如后述那样，通过对该模拟电路2的输出电压信号进行二阶积分来得到与按压曲线接近的数据列(data sequence)。

图4(A)是将上述二阶积分后的数据列表示为时间波形的图。图4(B)是将比较例的按压传感器的二阶积分后的数据列表示为时间波形的图。这里，示出积分误差的累积结果。根据本实施方式，通过二阶积分求出的按压曲线成为图3所示的近似于梯形形状的形状。与此相对，若有积分误差的累积，则如图4(B)所示，按压曲线随着时间经过，逐渐偏离实际的按压曲线。

图5是表示图1所示的按压传感器101中的运算部4的处理内容的流程图。在图5中各变量的意思如以下那样。

A：AD转换结果的值

Ar：对AD转换值进行积分时的基准值

Amax：AD转换值的规定时间下的最大值

Amin：AD转换值的规定时间下的最小值

Appth：用于微小振动有无检测的阈值

B：一阶积分值

Br：对一阶积分值B进行积分时的基准值

Bmax：一阶积分值的规定时间下的最大值

Bmin：一阶积分值的规定时间下的最小值

Bppth：用于一阶积分值的稳定化检测的阈值

C：二阶积分值

如图5所示，首先对一阶积分值B以及二阶积分值C进行复位(S1)。另外，通过对计时器进行复位，来使计时器从初始值开始计时(S2)。接着，将AD转换结果代入变量A(S3)。然后，通过将AD转换值A和其基准值Ar的差值与变量B相加来更新一阶积分值B(S4)。另外，通过将一阶积分值B和其基准值Br的差值与变量C相加来更新二阶积分值C，并输出该二阶积分值C(S5→S6)。反复上述的处理直至经过规定时间(规定数据数量)(S7→S3→……)。

若经过规定时间，则判定是否在该规定时间内(对于规定数据数量)AD转换值的最大值与最小值之差(Amax－Amin)小于阈值Appth(S8)。若并非(Amax－Amin)＜Appth，则判定是否在规定时间内(对于规定数据数量)一阶积分值B的最大值与最小值之差(Bmax－Bmin)小于阈值Bppth(S9)。若并非(Bmax－Bmin)＜Bppth，则返回到步骤S2以后的处理(S9→S2→……)。

在步骤S9中，若(Bmax－Bmin)＜Bppth，则对一阶积分值B进行复位(S9→S10)。执行该步骤S9、S10的单元是本发明所涉及的“一阶积分复位处理部”的例子。

另外，在步骤S8中，若(Amax－Amin)＜Appth，即不是微小振动状态，则对二阶积分值C进行复位(S8→S11)。执行该步骤S8、S11的单元是本发明所涉及的“积分复位处理部”的例子。

这样，通过与未检测出微小振动对应地将二阶积分值C复位，能够消除二阶积分的累积误差。另外，在本实施方式中，通过与一阶积分值B的稳定化对应地将一阶积分值B复位，也能够消除一阶积分的累积误差。

接下来，示出伴随微小振动的实际的按压操作时的动作的例子。图6～图9是表示模拟电路2的输出电压波形以及积分运算结果的电压波形的图。

图6是在时刻t1开始按压部的按压，在时刻t2～t3保持其按压力，并在时刻t4解除按压的例子。在图6中，电压V4是模拟电路2的输出电压V3的一阶积分值(对电压V3的与基准线的差值进行累计后的值)，并将该一阶积分值表示为电压波形。另外，电压V5是模拟电路2的输出电压V3的二阶积分值(对电压V4的与基准线的差值进行累计后的值)，并将该二阶积分值表示为电压波形。该二阶积分值再现了按压力的随着时间经过的曲线(按压曲线)。

根据图6可知，模拟电路的输出电压V3在按压中微小变动，在放开(separated)时没有微小变动。若按压力的变化率变小，则一阶积分值V4的变化率变小。若在时刻t2′一阶积分值V4的变化率比规定的阈值小，则一阶积分值V4被复位(图5中的步骤S9→S10)。由此，二阶积分值V5不发散(diverge)。

在图6的例子中，由于在时刻t4以后(按压解除后)，二阶积分值V5返回到0(基准线)，所以二阶积分值V5不被复位。

图7是在时刻t1开始按压部的按压，在时刻t2～t3保持其按压力，并在时刻t4解除按压的例子。在该例子中，当在很用力地按压之后在时刻t3突然解除按压时，超过模拟电路2的工作范围，而输出电压V3饱和。因此，在按压解除后，二阶积分值V5产生大的误差。但是，在时刻t5，检测为没有了电压V3的微小变动，二阶积分值V5被复位(图5中的步骤S8→S11)。

此外，在图7的例子中，由于在时刻t4′一阶积分值V4的变化率比规定的阈值小，所以在该时刻一阶积分值V4被复位。

图8是在时刻t1开始按压部的按压，在时刻t2～t3保持其按压力，在时刻t3～t4的期间减弱按压力，到时刻t5为止保持其按压力，并在时刻t5～t6逐渐解除按压力的例子。在该例子中，在时刻t2′、t6′一阶积分值V4的变化率比规定的阈值小，而一阶积分值V4被复位。在该例子中，由于在时刻t6以后(按压解除后)，二阶积分值V5返回到0(基准线)，所以二阶积分值V5不被复位。

图9是在时刻t1开始按压部的按压，在时刻t2～t3其按压力稳定，在时刻t3减弱按压力，并在时刻t4解除按压力的例子。在该例子中，在时刻t5检测为没有了电压V3的微小变动，而二阶积分值V5被复位。另外，在时刻t2′、t4′，一阶积分值V4的变化率比规定的阈值小，而一阶积分值V4被复位。

《第二实施方式》

在第二实施方式中，示出伴随一阶微分以及一阶积分的按压传感器。

图10是第二实施方式所涉及的按压传感器的压电传感器1以及模拟电路2的电路图。图11是图10中的各部的概略电压波形图。模拟电路2具备第一电流电压转换电路10。另外，在本实施方式中，还具备电源电路PS、和基准电位产生电路30。压电传感器1以及基准电位产生电路30的构成与第一实施方式中图2所示的构成相同。另外，若以框图示出按压传感器整体的构成，则如图1所示。

第一电流电压转换电路10包含运算放大器OA1、反馈电阻R10、以及补偿电容C10。反馈电阻R10以及补偿电容C10分别连接在运算放大器OA1的输出端与反转输入端之间。在运算放大器OA1的反转输入端与基准电位之间连接有电阻R11。在运算放大器OA1的非反转输入端与地之间连接有压电传感器1。另外，在运算放大器OA1的非反转输入端与地之间分别连接有电容C11以及电阻R12。

第一电流电压转换电路10通过运算放大器OA1、反馈电阻R10、补偿电容C10、以及电阻R11构成非反转放大电路。电容C11是压电传感器1的输出电压的充电(平滑)用电容器，电阻R12是电容C11的电荷放电用电阻。

在图10中的P1点由于压电传感器的压电效应而出现与按压力成比例的电压。根据该P1点的电压而压电传感器1自身的电容C1的充放电量is变化。该充放电电流is流过电阻R10。

在压电传感器1的压电常数大、后级的放大电路的增益小即可时，也可以如本实施方式那样仅设置一级的放大电路。由此，模拟电路2的输出电压成为接近按压曲线的一阶微分的波形。

在图11中，电压V1表示上述P1点的电压，电压V2表示上述P2点的电压。图11的例子是在时刻t1开始按压部的按压，在时刻t2～t3保持其按压力，并在时刻t4解除按压的例子。P1点的电压V1相当于按压曲线。P2点的电压V2相当于V1的微分波形。即，模拟电路2的输出波形成为接近按压曲线的一阶微分的波形。如后述那样，通过对该模拟电路2的输出电压信号进行一阶积分来得到接近按压曲线的数据列。

图12是将比较例的按压传感器的一阶积分后的数据列表示为时间波形的图。这里，表示了积分误差的累积结果。根据本实施方式，通过一阶积分求出的按压曲线成为与图11所示的梯形形状近似的形状。与此相对，若有积分误差的累积，则按压曲线随着时间经过而逐渐偏离实际的按压曲线。

图13是表示第二实施方式所涉及的按压传感器中的运算部的处理内容的流程图。在图13中各变量的意思如以下那样。

A：AD转换结果的值

Ar：对AD转换值进行积分时的基准值

Amax：AD转换值的规定时间下的最大值

Amin：AD转换值的规定时间下的最小值

Appth1：用于微小振动有无检测的阈值

Appth2：用于微小振动有无检测的阈值

ΔAth：用于检测是AD转换值的变化小的状态的阈值

B：一阶积分值

ΔBth：用于检测是一阶积分值小的状态的阈值

如图13所示，首先对一阶积分值B进行复位(S1)。另外，通过对计时器进行复位，使计时器从初始值开始计时(S2)。接着，将AD转换结果代入变量A(S3)。判定是否AD转换值A与其基准值Ar的差值小于阈值ΔAth，若(A－Ar)≥ΔAth，则通过将AD转换值A和其基准值Ar的差值与变量B相加来更新一阶积分值B(S4→S5)。然后，输出该一阶积分值B(S6)。反复上述的处理直至经过规定时间(规定数据数量)(S7→S3→……)。

若(A－Ar)＜ΔAth，则判定是否一阶积分值B小于阈值Bth，若小于阈值，则对一阶积分值B进行复位(S4→S8→S9)。

若经过规定时间，则判定是否在该规定时间内(对于规定数据数量)AD转换值的最大值与最小值之差(Amax－Amin)小于阈值Appth1(S7→S10)。若(Amax－Amin)＜Appth1、即不为微小振动状态，则对一阶积分值B进行复位(S10→S12)。执行该步骤S10、S12的单元是本发明所涉及的“积分复位处理部”的例子。

两个用于微小振动有无检测的阈值Appth1、Appth2处于以下的关系。

Appth1＜Appth2

Appth1与微小振动的下限对应，Appth2与微小振动的上限对应，若AD转换值的变动幅度收敛在Appth1～Appth2的范围内，则可视为微小振动状态、即以恒定按压力进行按压的状态，并输出表示该情况的信号(S10→S11→S13)。执行该步骤S10、S11的单元是本发明所涉及的“微小振动检测部”的例子。

这样，通过与未检测出(non-detection)微小振动对应地对一阶积分值B进行复位，能够消除一阶积分的累积误差。

在上述微小振动检测部检测到上述按压部的微小振动状态时，由于该状态是通过人体进行的稳定的按压状态，所以通过上述构成，能够进行人体的按压特有的处理。另外，由于通过微小振动的检测来对人体的操作的有无进行检测，所以即便是按压力弱的状态下的以稳定的按压力进行按压的状态、或者按压力缓慢地变化的状态，也能够检测人体的操作的有无。

接下来，示出伴随微小振动的实际的按压操作时的动作。图14、图15是表示模拟电路2的输出电压波形以及积分运算结果的电压波形的图。

图14是在时刻t1开始按压部的按压，在时刻t2～t3保持其按压力，在时刻t3～t4的期间减弱按压力，到时刻t5为止保持其按压力，并在时刻t5～t6逐渐解除按压力的例子。在图14中，电压V5是模拟电路2的输出电压V2的一阶积分值(对电压V2的与基准线的差值进行累计后的值)，并将其表示为电压波形。该一阶积分值再现了按压力的随着时间经过的曲线(按压曲线)。

根据图14可知，模拟电路的输出电压V2在按压中微小变动，在放开时稳定。在时刻t6，检测为没有了电压V2的微小变动，而一阶积分值V5被复位(图13中的步骤S10→S12)。

图15是在时刻t1开始按压部的按压，在时刻t2～t3保持其按压力，并在时刻t4解除按压的例子。在该例子中，当在很用力地按压之后在时刻t3～t4解除了按压时，超过模拟电路2的工作范围，而输出电压V2饱和。因此，在按压解除后，一阶积分值V5产生大的误差。但是，在时刻t5，检测为没有了电压V2的微小变动，而一阶积分值V5被复位(图13中的步骤S10→S12)。

此外，在图15的例子中，在时刻t4′一阶积分值V5的变化率比规定的阈值小，一阶积分值V5被复位(图13中的步骤S8→S9)。

《第三实施方式》

在第三实施方式中，示出根据稳定按压状态的有无以及按压力的大小划分来选择处理内容的例子。

图16是表示第三实施方式所涉及的按压传感器中的运算部的处理内容的流程图。图16所示的运算部的运算处理以外的构成与第一实施方式或者第二实施方式所示的按压传感器的构成相同。

例如在第二实施方式中如图13所示的运算部的处理内容是进行稳定按压状态的有无检测以及按压部的变形量的检测(按压力的大小的检测)的处理内容，但第三实施方式的图16所示的处理内容是根据上述稳定按压状态的有无以及按压力的大小划分来选择处理内容的例子。

在图16中，变量B是第二实施方式所示的一阶积分值，相当于按压力。变量Bth1、Bth2是用于划分变量B的大小的规定的阈值。

如图16所示，根据稳定按压状态的有无以及按压力的大小划分来进行以下的处理。

[状态1]例如是按压开始或者解除的过渡时，第一处理是与其对应的处理。[状态2]是比较强地按下，并且按压力变动的状态，第二处理是与其对应的处理。[状态3]是较轻地持续按压的状态，第三处理是与其对应的处理。[状态4]是很用力地持续按压的状态，第四处理是与其对应的处理。

例如，在利用按压操作进行地图的放大/缩小显示的应用中，若在稳定并较力地按下时，地图的显示倍率逐渐增大，在解除了按压时，停止该显示倍率的增大，则上述第四处理是显示倍率的放大的处理，上述第三处理是显示倍率的缩小的处理。第一处理、第二处理是其它的处理。

另外，若在稳定并用力地按下时，开始地图的显示倍率的增大，即使解除按压显示倍率的增大也继续，并在较轻地触摸时，停止该显示倍率的增大，则上述第四处理是显示倍率的放大开始的处理，上述第三处理是显示倍率的变更停止的处理。第一处理、第二处理是其它的处理。

根据本实施方式，由于根据微小振动的有无进行是否是通过人体的稳定操作的判别，所以例如即使在皮包中电子设备的按压部被某个物体按压，也不进行错误的动作。

《第四实施方式》

在第四实施方式中，示出具备按压传感器的电子设备的例子。

图17是第四实施方式所涉及的电子书写工具301的立体图。图18是图17所示的电子书写工具301的剖视图。图18是电子书写工具301中的安装了压电传感器1以及基板230的区域的剖视图。图19是压电传感器1的局部剖视图。

如图17所示，电子书写工具301具备压电传感器1以及壳体201。另外，如图18、图19所示，电路基板230以及压电传感器1以在电路基板230连接了压电传感器1的状态被设于壳体201内。

壳体201是圆筒状。壳体201由绝缘性材料构成。在壳体201的内部如图18所示设有基材203。如图17所示，在壳体201的长边方向(与圆周方向正交的方向)的一端设有尖端越来越细形状的前端部202。

此外，壳体201只要具有其变形能够传递到压电传感器1的程度的适度的弹性即可，也可以是金属。

如图19所示，压电传感器1具备具有挠性的基材226。在基材226粘合有第一电极224、压电膜221以及第二电极225的层叠体。第一电极224、压电膜221以及第二电极225的层叠体的端部被保护层250(coverlay)加强。在基材226形成有第三电极229，该第三电极229与第二电极225电连接。形成在基材226的多个电极与电路基板230连接。

压电传感器1如图18所示，被以弯曲为沿着壳体201的内壁面的圆周方向的状态安装。

压电膜221的材料是PLLA(L型聚乳酸)。PLLA是手性高分子，主链具有螺旋结构。PLLA单轴拉伸，若对分子进行取向则具有压电性。单轴拉伸的PLLA的压电常数在高分子中属于非常高的部类。

另外，PLLA通过基于拉伸等的分子的取向处理产生压电性，不需要如PVDF等其它聚合物、压电陶瓷那样进行极化处理。即，不属于铁电体的PLLA的压电性并不如PVDF、PZT等铁电体那样通过离子的极化来发现，而来自于作为分子的特征结构的螺旋结构。

因此，PLLA不产生在其它的强介电性的压电体中产生的焦电性(pyroelectricity)。并且，PVDF等随着时间经过可观察到压电常数的变动，根据情况有压电常数显著降低的情况，但PLLA的压电常数随着时间经过而极其稳定。

若在PLLA的拉伸方向取三轴，并将与三轴方向垂直的方向取为一轴以及二轴，则在PLLA存在d14的压电常数(切向压电常数：shear piezoelectric constant)。切出条纹状的压电膜221，以使一轴方向成为厚度方向，且相对于三轴方向(拉伸方向)成45°的角度的方向成为长边方向。由此，若压电膜221在长边方向伸缩，则压电膜221在厚度方向极化。

由于根据壳体201是否被用户保持，压电传感器1的变形量变化，所以据此能够检测用户是否保持壳体201。

此外，在以上所示的实施方式中，作为在使基材弯曲的状态下将其安装于壳体的电子设备的一个例子，示出了电子书写工具，但并不限定于此。在实施时，例如能够应用于鼠标、平板终端、智能手机、可佩戴终端(所谓的智能手表、智能眼镜、头戴式显示器等)电子设备。

例如，在这些电子设备的情况下，能够实施以下那样的控制。

可以在人体接触电子设备，且并未按压的情况下执行第一控制，在进行了按压的情况下执行第二控制，在人体未接触的情况下不执行第一控制以及第二控制。由此，能够抑制在未根据人的意图进行操作的情况下执行规定的控制。这里，“与人体接触的状态”包含直接接触的状态以及间接接触的状态，也可以是传递了人体的微小振动的状况。另外，未进行按压的状态包含较弱地按压的状态。即使在人体接触时没有按压的意图，也有较弱地进行了按压的可能性，包含该状态。

例如，在可佩戴终端中向人体的安装状态相当于“未按压的状态”。另外，“进行按压的状态”是以比未进行按压的状态强的按压力有意图地按压电子设备的状态。在本说明书中，对于“进行按压”或者“未进行按压”也是同样的意思。

此外，检测人体的振动的传感器并不限定于压电传感器。能够利用可检测振动的各种振动传感器。

在第一控制中电子设备也可以从电源断开的状态切换至接通的状态。另外，在第二控制中也可以实施适合各个电子设备的控制。例如，在智能手机中也可以是图标的选择、画面的放大。并且，也可以是与第一控制和第二控制完全不同的控制。例如，也可以是在手电筒中利用第一控制发出弱的光，利用第二控制发出强的光那样的控制。另外，在智能手机中，也可以实施在第一控制中缓慢地放大画面，在第二控制中快速地放大画面等类似的一系列控制。

另外，也可以在人体接触，且并未按压的情况下执行第一控制，在人体不接触，并且静电电容变化的情况下不执行第一控制。由此，由于在人体非接触并且静电电容变化的状态下不执行规定的控制，所以能够抑制无意地执行规定的控制。例如，在智能手机等具备静电电容传感器的电子设备中，能够抑制在没有人体的接触的状态下使静电电容变化的物体接触了的情况下执行规定的控制。

另外，也可以在与人体接触的物体接触了按压部的情况下执行第一控制，在未与人体接触的物体接触了按压部的情况下不执行第一控制。由于即使在与人体接触的物体接触了按压部的情况下也经由物体传递人体的振动，所以也可以执行规定的控制。由于在不与人体接触的物体接触了按压部的情况下不会传递人体的振动，所以不执行规定的控制。由此，能够抑制执行没有意图的控制。

例如，在可佩戴终端的情况下，也可以根据微小振动的有无，判定其向人体的安装/非安装的状态，并切换电源的接通/断开。

另外，例如在智能手机、电子书中，也可以在显示器的端部配置本发明的按压传感器，并根据按压力改变翻页的速度。该情况下，也能够防止由于人体以外的操作而进行误动作的情况。

另外，例如在智能眼镜的情况下，也可以在眼镜的镜腿的部分配置本发明的按压传感器，进行音量调节、画面的快进/快退等。

在以上所示的实施方式中，示出了压电传感器1使用聚乳酸的压电膜221的例子，但并不限定于此。在实施时，能够利用PVDF等其它的压电膜、压电陶瓷等。但是，由于PVDF具有焦电性，所以有温度变化所引起的电荷产生也被累计这样的缺点，因此没有焦电性的PLLA更合适。

此外，在本发明所涉及的具备第一电流电压转换电路的按压传感器中需要压电传感器，但在使用产生与按压部的变形量对应的检测信号的压力传感器来检测按压部的微小振动状态的有无的情况下，除了压电传感器之外，只要是能够取出按压部的变形量作为电信号的传感器即可。也有本发明所涉及的“压力传感器”包含放大电路的情况。

最后，在上述的实施方式的说明中，全部的点都是例示，并不是限制的说明。对于本领域技术人员来说能够适当地变形以及变更。例如，能够进行不同的实施方式所示的构成的部分的置换或者组合。本发明的范围并不由上述的实施方式示出，而由技术方案示出。并且，本发明的范围包含与技术方案同等的意思以及范围内的全部变更。

附图标记说明

C10、C20…补偿电容，OA1、OA2…运算放大器，PS…电源电路，R10、R20…反馈电阻，VS…电压源，1…压电传感器，2…模拟电路，3…AD转换器，4…运算部，10…第一电流电压转换电路，20…第二电流电压转换电路，30…基准电位产生电路，101…按压传感器，200…控制部，201…壳体，202…前端部，203…基材，221…压电膜，224…第一电极，225…第二电极，226…基材，229…第三电极，230…电路基板，250…保护层，301…电子书写工具。

Claims

1.一种按压传感器，其特征在于，具备：

按压部，通过按压而变形；

压电传感器，产生与上述按压部的变形量对应的检测电压；

微小振动检测部，根据上述第一电流电压转换电路的输出电压的微小变动状态的有无来检测上述按压部的微小振动的有无；

积分复位处理部，根据未检测出上述微小振动来将上述积分值复位；以及

第二电流电压转换电路，对与上述第一电流电压转换电路的输出电压的变化率相当的电流进行电流电压转换，

上述变形量检测部由将上述第一电流电压转换电路的输出电压转换为数字值的AD转换器、和对由上述AD转换器转换后的数字值进行二阶积分运算的运算部构成。

2.根据权利要求1所述的按压传感器，其特征在于，

上述微小振动检测部是根据由上述变形量检测部计算出的上述按压部的变形量是否超过规定的阈值来进行检测的单元。

3.根据权利要求1所述的按压传感器，其特征在于，

上述运算部具备在检测为一阶积分值的变化量或者变化率小于规定值时，将一阶积分值复位的一阶积分复位处理部。

4.一种电子设备，其特征在于，

具备权利要求1～3中任意一项所述的按压传感器，

还具备根据上述微小振动检测部的检测结果来进行规定的控制的控制部。

5.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，

上述控制部根据上述微小振动的有无和上述变形量检测部的检测结果，进行规定的控制。