JP2006277651A - 位置検出装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 位置検出精度を向上させることが可能な位置検出装置を提供すること。
【解決手段】 基板(10)と、一端側に弾性表面波の送信部が設けられたスタイラス(12)と、基板の一方面を複数の領域に分け、当該各領域に設けられる受信ユニット(14,16)と、を含み、各受信ユニットは、第1方向に沿って配列された複数の反射器(21,31)からなる第1反射器群(20,30)と、スタイラスから発信されて基板を伝搬し、第1反射器群によって進行方向が略90度変更された弾性表面波を受信する第1受信素子(24,34)と、第2方向に沿って配列された複数の反射器(23,33)からなる第2反射器群(22,32)と、スタイラスから発信されて基板を伝搬し、第2反射器群によって進行方向が略90度変更された弾性表面波を受信する第2受信素子(25,35)と、を含んで構成される位置検出装置である。
【選択図】 図1
【解決手段】 基板(10)と、一端側に弾性表面波の送信部が設けられたスタイラス(12)と、基板の一方面を複数の領域に分け、当該各領域に設けられる受信ユニット(14,16)と、を含み、各受信ユニットは、第1方向に沿って配列された複数の反射器(21,31)からなる第1反射器群(20,30)と、スタイラスから発信されて基板を伝搬し、第1反射器群によって進行方向が略90度変更された弾性表面波を受信する第1受信素子(24,34)と、第2方向に沿って配列された複数の反射器(23,33)からなる第2反射器群(22,32)と、スタイラスから発信されて基板を伝搬し、第2反射器群によって進行方向が略90度変更された弾性表面波を受信する第2受信素子(25,35)と、を含んで構成される位置検出装置である。
【選択図】 図1
Description
本発明は、弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)素子を利用して位置検出を行う位置検出装置と当該位置検出装置を備える電子機器に関する。
弾性表面波デバイス(SAWデバイス)とは、圧電材料を利用し、高周波信号を弾性表面波に変換し、再度高周波信号に変換する過程において特定の周波数が選び出される現象を利用した素子である。このようなSAWデバイスは、通信機器、センサ、タッチパネル等の種々の分野で利用されている。例えば、特開昭61−239322号公報(特許文献1)には、弾性波素子を用いてタッチパネル等の構成要素たる位置検出装置を構成した従来例が開示されている。当該特許文献1に代表される従来例の位置検出装置は、パネル表面上の隅に配置された送信用素子と、パネル外枠部に設けられ、送信用素子から発信されてパネル外枠部を伝播する弾性表面波の進行方向を90度変換する反射器と、前述のパネル外枠と対向する他方のパネル外枠部に設けられ、パネルを横断して伝播した弾性表面波の進行方向を90度変換する反射器と、パネル表面上の隅に配置され、弾性表面波を検出する受信用素子と、を備える。そして、パネル上の任意点がスタイラスなどの入力手段を用いて指示された場合には、パネルを横断する弾性表面波に減衰が生じるため、受信用素子によって検出される信号波形に基づいて減衰の有無を検出することにより、接触された任意点の座標位置が検出される
ところで、上述した従来の位置検出装置では、一方のパネル外枠部を進行する弾性表面波の進路を90度変換してパネルを横断させ、更にその進路を90度変換して他方のパネル外枠部を進行させるという構造が採られているので、弾性表面波の伝播距離が長くなる。このため、伝播中に弾性表面波が減衰して検出感度が低下しやすくなり、位置検出の精度が低下するという不都合がある。また、弾性表面波の伝播距離が長いとその分だけ伝播経路上に塵やパネル表面の傷などの誤検出の要因が発生しやすく、この面からも位置検出の精度が低下するという不都合がある。
そこで、本発明は、位置検出精度を向上させることが可能な位置検出装置を提供することを目的とする。
第1の態様の本発明は、弾性表面波を用いて位置検出を行う位置検出装置であって、基板と、一端側に弾性表面波を生成する送信部が設けられており、当該一端側により上記基板の一方面上の一点を指定するために用いられるスタイラスと、上記基板の一方面を複数の領域に分け、当該領域のそれぞれ毎に設けられた複数の受信ユニットと、を含み、上記受信ユニットのそれぞれは、第1方向に沿って配列され、かつ当該第1方向と略45度の角度をなす主面を有する複数の反射器からなり、上記基板の一方面側に設けられる第1反射器群と、上記基板の一方面側であって上記第1反射器群の配列方向に沿った一端側に配置され、上記スタイラスの上記送信部によって生成されて上記基板の一方面側を伝搬し、上記第1反射器群によって進行方向が略90度変更された上記弾性表面波を受信する第1受信素子と、上記第1方向と略直交する第2方向に沿って配列され、かつ当該第2方向と略45度の角度をなす主面を有する複数の反射器からなり、上記基板の一方面側に設けられる第2反射器群と、上記基板の一方面側であって上記第2反射器群の配列方向に沿った一端側に配置され、上記スタイラスの上記送信部によって生成されて上記基板の一方面側を伝搬し、上記第2反射器群によって進行方向が略90度変更された上記弾性表面波を受信する第2受信素子と、を含んで構成されている位置検出装置である。
かかる構成によれば、スタイラス側で弾性表面波を発信するようにし、弾性表面波の伝播経路が短くなるように構成しているので、位置検出精度を向上させることが可能となる。特に、上記構成によれば、同心円上に進行する弾性表面波のうち、スタイラスによる指定位置から第1方向又は第2方向に対して直交する方向に進行する成分を選択的に受信することが可能となるので、位置座標の特定精度をより向上させることが可能となる。また、基板上を複数の領域に分け、各領域に受信ユニットを設けていることからも弾性表面波の伝播経路の大幅な短縮が可能となり、位置検出精度を向上させることができる。かかる利点は、位置検出の対象となる領域の面積が大きくなった場合に特に効果的である。
好ましくは、上記スタイラスは、当該スタイラスの一端側が上記基板に接触したことを検出する圧力センサを更に備え、上記送信部は、上記圧力センサによって上記接触が検出されたときに上記弾性表面波を生成する。
これにより、必要なときにだけ送信部による弾性表面波の生成が行われるようにできるので、スタイラス側の省電力化を図ることができる。また、後述するように、スタイラスの接触時点から各受信素子によって弾性表面波が受信されるまでの時間に基づいて位置座標を判定する場合においては、圧力センサの出力を利用することにより、他の複雑な信号処理等を行わなくてもスタイラスの接触時点を容易に特定することが可能となる。
好ましくは、上記圧力センサによって上記接触が検出された時刻T0、上記第1受信素子が上記弾性表面波を受信した時刻Tx、上記第2受信素子が上記弾性表面波を受信した時刻Ty、をそれぞれ検出し、時間(Tx−T0)の長さに基づいて上記第1方向の位置座標を判定し、時間(Ty−T0)の長さに基づいて上記第2方向の位置座標を判定する座標判定手段を更に備える。
スタイラスの接触時点から弾性表面波が受信されるまでの時間を利用することにより、位置座標を容易に求めることができる。
好ましくは、上記第1受信素子の周辺であって上記第1受信素子と上記第1反射器群との相互間を除く位置と、上記第2受信素子の周囲であって少なくとも当該第1受信素子と上記第1反射器群との間を除く位置と、のそれぞれに設けられ、上記弾性表面波を吸収する機能を有する吸収材を更に備える。
これにより、第1反射器群又は第2反射器群を経由していない不要な弾性表面波が第1受信素子又は第2受信素子に受信されること(誤検出)をより確実に回避することが可能となる。
第2の態様の本発明は、上述した第1の態様の本発明にかかる位置検出装置を備える電子機器である。ここで「電子機器」とは、電子回路等を用いて一定の機能を実現する機器一般をいい、その構成には特に限定がないが、例えば、パーソナルコンピュータ、PDA(携帯型情報端末)、電子手帳など各種機器が挙げられる。
これにより、検出精度の良好な位置検出装置を備える電子機器が得られる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、一実施形態の位置検出装置の構成を説明する模式平面図である。また、図2は、図1に示す位置検出装置のII−II線方向における断面図である。また、図3は、本実施形態の位置検出装置に用いられるスタイラスの構造を説明する模式図である。図1及び図2に示すように、位置検出装置1は、基板10の表面(接触表面)に弾性表面波を伝搬させ、当該基板10の表面にスタイラス12の一端側を接触させたときの弾性表面波の状態変化を用いて位置検出を行うものであり、基板10の一方面を複数の領域に分け、当該領域のそれぞれ毎に設けられる複数の受信ユニット14、16を含んで構成されている。図1に示すように本実施形態では、基板10の一方面が仮想線Mを境界として2分割されており、図中上側に示す領域(以下「上側領域」という。)に受信ユニット14、下側に示す領域(以下「下側領域」という。)に受信ユニット16がそれぞれ設けられている。
スタイラス12は、図3に示すように、一端側に弾性表面波を生成する送信部18が設けられており、当該一端側により上述した基板10の一方面上の任意点A又はBを指定するために用いられる。本実施形態のスタイラス12は、当該スタイラス12の一端側が基板10に接触したことを検出する圧力センサ19を内蔵しており、当該圧力センサ19によって接触が検出されたときに、送信部18によって弾性表面波が生成されるように構成されている。
受信ユニット14は、第1反射器群20、第2反射器群22、第1受信素子24、第2受信素子25、吸収材26、27を含んで構成されている。
第1反射器群20は、第1方向(図示のX方向)に沿って配列され、かつ当該第1方向と略45度の角度をなす主面を有する複数の反射器21からなり、基板10の上側領域に設けられている。
第2反射器群22は、第1方向と略直交する第2方向(図示のY方向)に沿って配列され、かつ当該第2方向と略45度の角度をなす主面を有する複数の反射器23からなり、基板10の上側領域に設けられている。
第1受信素子24は、基板10の一方面側であって第1反射器群20の配列方向に沿った一端側に配置され、スタイラス12の送信部18によって生成されて基板10の一方面側を伝搬し、第1反射器群20によって進行方向が略90度変更された弾性表面波Wを受信し、検出信号を出力する。
第2受信素子25は、基板10の一方面側であって第2反射器群22の配列方向に沿った一端側に配置され、スタイラス12の送信部18によって生成されて基板10の一方面側を伝搬し、第2反射器群22によって進行方向が略90度変更された弾性表面波Wを受信し、検出信号を出力する。
吸収材26は、弾性表面波を吸収する機能を有し、第1受信素子24の周辺であって第1受信素子24と第1反射器群20との相互間を除く位置、換言すれば、第1反射器群20から到達した弾性表面波を阻害せずに、当該第1反射器群20以外から到達する弾性表面波を遮蔽可能な位置に設けられて、不要な弾性表面波が第1受信素子24に受信されることを防止する。このような吸収材26は、例えばゴム、樹脂材料などを用いて形成される。
吸収材27は、弾性表面波を吸収する機能を有し、第2受信素子25の周辺であって第2受信素子25と第2反射器群22との相互間を除く位置、換言すれば、第2反射器群22から到達した弾性表面波を阻害せずに、当該第2反射器群22以外から到達する弾性表面波を遮蔽可能な位置に設けられて、不要な弾性表面波が第2受信素子25に受信されることを防止する。このような吸収材27は、例えばゴム、樹脂材料などを用いて形成される。
受信ユニット16は、第1反射器群30、第2反射器群32、第1受信素子34、第2受信素子35、吸収材36、37を含んで構成されている。
第1反射器群30は、第1方向(図示のX方向)に沿って配列され、かつ当該第1方向と略45度の角度をなす主面を有する複数の反射器31からなり、基板10の下側領域に設けられている。
第2反射器群32は、第1方向と略直交する第2方向(図示のY方向)に沿って配列され、かつ当該第2方向と略45度の角度をなす主面を有する複数の反射器33からなり、基板10の下側領域に設けられている。
第1受信素子34は、基板10の一方面側であって第1反射器群30の配列方向に沿った一端側に配置され、スタイラス12の送信部18によって生成されて基板10の一方面側を伝搬し、第1反射器群30によって進行方向が略90度変更された弾性表面波Wを受信し、検出信号を出力する。
第2受信素子35は、基板10の一方面側であって第2反射器群32の配列方向に沿った一端側に配置され、スタイラス12の送信部18によって生成されて基板10の一方面側を伝搬し、第2反射器群32によって進行方向が略90度変更された弾性表面波Wを受信し、検出信号を出力する。
吸収材36は、弾性表面波を吸収する機能を有し、第1受信素子34の周辺であって第1受信素子34と第1反射器群30との相互間を除く位置、換言すれば、第1反射器群30から到達した弾性表面波を阻害せずに、当該第1反射器群30以外から到達する弾性表面波を遮蔽可能な位置に設けられて、不要な弾性表面波が第1受信素子34に受信されることを防止する。このような吸収材36は、例えばゴム、樹脂材料などを用いて形成される。
吸収材37は、弾性表面波を吸収する機能を有し、第2受信素子35の周辺であって第2受信素子35と第2反射器群32との相互間を除く位置、換言すれば、第2反射器群32から到達した弾性表面波を阻害せずに、当該第2反射器群32以外から到達する弾性表面波を遮蔽可能な位置に設けられて、不要な弾性表面波が第2受信素子35に受信されることを防止する。このような吸収材37は、例えばゴム、樹脂材料などを用いて形成される。
図4は、上述した図1等に示した位置検出装置1に用いて好適な座標判定手段の構成例を説明するブロック図である。図4に示す例の座標判定手段は、受信部40、41、増幅部42、検波部44及びCPU46を含んで構成されている。第1受信素子24及び第1受信素子34のそれぞれから出力される検出信号(X方向に対応)が受信部40により受信され、第2受信素子25及び第3受信素子35のそれぞれから出力される検出信号(Y方向に対応)が受信部41により受信され、これらの受信信号が増幅部42によって信号増幅がなされた後に検波部44によって検波される。検波信号は検波部44においてデジタル信号に変換された後にCPU46に入力される。また、CPU46には、スタイラス12に内蔵された圧力センサ19による検出信号もデジタル信号に変換され、入力される。
図5及び図6は、検波信号の例を示す図である。X方向に関しては、スタイラス12からの弾性表面波は、当該スタイラス12と近い位置にある受信ユニット16に含まれる第1受信素子34によって先に受信され、これに遅れて、当該スタイラス12と遠い位置にある受信ユニット14に含まれる第1受信素子24によって受信されるので、CPU46には図5に示すような合成信号が入力される。このとき、CPU46は、圧力センサ19によってスタイラス12の基板10への接触が検出された時刻T0、第1受信素子34が弾性表面波を受信した時刻Tx、のそれぞれに基づいて時間ΔTx=(Tx−T0)を算出し、この時間ΔTxの長さに基づいて、スタイラス12により指示された1点のX方向(第1方向)の位置座標を判定する。ここで、時刻Txは、図5に示すように、検出信号の検出強度が所定のしきい値を超えた時点をもって定められる。また、Y方向に関しては、スタイラス12からの弾性表面波は、受信ユニット16に含まれる第2受信素子35によって受信されるので、CPU46には図6に示すような検出信号が入力される。このとき、CPU46は、圧力センサ19によってスタイラス12の基板10への接触が検出された時刻T0、第2受信素子35が弾性表面波を受信した時刻Ty、のそれぞれに基づいて時間ΔTy=(Ty−T0)を算出し、この時間ΔTyの長さに基づいて、スタイラス12により指示された1点のY方向(第2方向)の位置座標を判定する。ここで、時刻Tyについても、検出信号の検出強度が所定のしきい値を超えた時点をもって定められる。
図7は、上述した位置検出装置を含んで構成されるタッチパネル装置を備える電子機器の一例を示す斜視図である。図7では、電子機器の一例として電子手帳の概略斜視図が示されている。図7に示す電子手帳500は、タッチパネル装置付きの表示部501を備えており、スタイラス502を表示部501の任意位置に接触させることによって各種の入力指示を行うことが可能に構成されている。上述した本実施形態にかかる位置検出装置は、これらのような電子機器に組み込まれるタッチパネル装置の構成要素として用いることができる。
このように本実施形態によれば、スタイラス12側で弾性表面波を発信するようにし、弾性表面波の伝播経路が短くなるように構成しているので、位置検出精度を向上させることが可能となる。特に、同心円上に進行する弾性表面波のうち、スタイラス12による指定位置Cから第1方向(X方向)又は第2方向(Y方向)に対して直交する方向に進行する成分を選択的に受信することが可能となるので、位置座標の特定精度をより向上させることが可能となる。また、基板10の一方面上を複数の領域に分け、各領域に受信ユニット14、16をそれぞれ設けていることからも弾性表面波の伝播経路の大幅な短縮が可能となり、位置検出精度を向上させることができる。かかる利点は、位置検出の対象となる領域の面積が大きくなった場合に特に効果的である。
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。
例えば、上述した実施形態では、基板10の一方面を2つの領域に分けて当該領域のそれぞれ毎に受信ユニットを設けていたが、基板10の一方面を2以上の複数領域に分割してもよい。
図8は、基板の一方面を2以上の複数領域に分割する場合の位置検出装置の構成例を示す模式平面図である。図8に示す例の位置検出装置1aは、基板10aの一方面が仮想線Mを境界として4つの領域に分けられており、当該各領域に受信ユニット14a、14b、16a、16bが設けられている。位置検出の対象領域の面積がより大きい場合においては、このように基板の一方面をより多くの領域に分けて各領域に受信ユニットを設けることが好ましい。
1…位置検出装置、10…基板、12…スタイラス、14、16…受信ユニット、18…送信部、19…圧力センサ、20、30…第1反射器群、22、32…第2反射器群、21、23、31、33…反射器、24、34…第1受信素子、25、35…第2受信素子、26、27、36、37…吸収材
Claims (5)
- 弾性表面波を用いて位置検出を行う位置検出装置であって、
基板と、
一端側に弾性表面波を生成する送信部が設けられており、当該一端側により前記基板の一方面上の一点を指定するために用いられるスタイラスと、
前記基板の一方面を複数の領域に分け、当該領域のそれぞれ毎に設けられる複数の受信ユニットと、
を含み、
前記受信ユニットのそれぞれは、
第1方向に沿って配列され、かつ当該第1方向と略45度の角度をなす主面を有する複数の反射器からなり、前記基板の一方面側に設けられる第1反射器群と、
前記基板の一方面側であって前記第1反射器群の配列方向に沿った一端側に配置され、前記スタイラスの前記送信部によって生成されて前記基板の一方面側を伝搬し、前記第1反射器群によって進行方向が略90度変更された前記弾性表面波を受信する第1受信素子と、
前記第1方向と略直交する第2方向に沿って配列され、かつ当該第2方向と略45度の角度をなす主面を有する複数の反射器からなり、前記基板の一方面側に設けられる第2反射器群と、
前記基板の一方面側であって前記第2反射器群の配列方向に沿った一端側に配置され、前記スタイラスの前記送信部によって生成されて前記基板の一方面側を伝搬し、前記第2反射器群によって進行方向が略90度変更された前記弾性表面波を受信する第2受信素子と、
を含んで構成されている、位置検出装置。 - 前記スタイラスは、当該スタイラスの一端側が前記基板に接触したことを検出する圧力センサを更に備え、
前記送信部は、前記圧力センサによって前記接触が検出されたときに前記弾性表面波を生成する、請求項1に記載の位置検出装置。 - 前記圧力センサによって前記接触が検出された時刻T0、前記第1受信素子が前記弾性表面波を受信した時刻Tx、前記第2受信素子が前記弾性表面波を受信した時刻Ty、をそれぞれ検出し、時間(Tx−T0)の長さに基づいて前記第1方向の位置座標を判定し、時間(Ty−T0)の長さに基づいて前記第2方向の位置座標を判定する座標判定手段を更に備える、請求項2に記載の位置検出装置。
- 前記受信ユニットのそれぞれは、前記第1受信素子の周辺であって前記第1受信素子と前記第1反射器群との相互間を除く位置と、前記第2受信素子の周囲であって少なくとも当該第1受信素子と前記第1反射器群との間を除く位置と、のそれぞれに設けられ、前記弾性表面波を吸収する機能を有する吸収材を更に備える、請求項1に記載の位置検出装置。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載の位置検出装置を備える電子機器。
Priority Applications (1)
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JP2005099813A JP2006277651A (ja) | 2005-03-30 | 2005-03-30 | 位置検出装置及び電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2005099813A JP2006277651A (ja) | 2005-03-30 | 2005-03-30 | 位置検出装置及び電子機器 |
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JP2005099813A Pending JP2006277651A (ja) | 2005-03-30 | 2005-03-30 | 位置検出装置及び電子機器 |
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JP (1) | JP2006277651A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110688032A (zh) * | 2019-09-25 | 2020-01-14 | 京东方科技集团股份有限公司 | 触控装置、触控方法及电子设备 |
-
2005
- 2005-03-30 JP JP2005099813A patent/JP2006277651A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110688032A (zh) * | 2019-09-25 | 2020-01-14 | 京东方科技集团股份有限公司 | 触控装置、触控方法及电子设备 |
CN110688032B (zh) * | 2019-09-25 | 2023-04-07 | 京东方科技集团股份有限公司 | 触控装置、触控方法及电子设备 |
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