JP7335778B2 - 位置検出装置及び情報処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、使用者（ユーザ）の指などの指示体によって指示された操作面上の指示位置を検出する位置検出装置、当該位置検出装置を搭載して構成した情報処理装置に関する。

従来から、圧電素子を利用して使用者による指示位置の入力を可能にする入力装置に関する発明がなされている。後に記す特許文献１には、操作シートの上側と左側とに直方体形状の複数の圧電素子を一列に設け、下側と右側には回転機構部を備えた入力動作機構部を設けて、操作シート上の押圧（押下）位置の検出を可能にするタッチパネル装置に関する発明が開示されている。また、後に記す特許文献２には、例えば、長方形状の入力板の四隅それぞれの下側に長方形の板状の圧電素子を設け、入力板上の押圧位置を圧電素子の出力信号に基づいて特定する座標読み取り装置に関する発明が開示されている。

これらの発明で用いられている圧電素子（piezoelectric element）は、圧電体に加えられた力を電圧に変換する圧電効果を利用した受動素子で、英語表記の読みからピエゾ素子とも呼ばれる。圧電素子の基本構成は、圧電体を２枚の電極で挟んだものであり、加えられた力（押圧力）に応じた電圧を出力する。圧電体には、天然物としては水晶などがあり、人工物としては、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸カリウム、酸化亜鉛などの種々の人工セラミックスがある。なお、チタン酸ジルコン酸鉛は、一般的には、ＰＺＴ（チタン・ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃）の略称）として知られ、今日使われている一般的な圧電セラミックスであり、種々の工業製品で利用されている。

特開２００３－１５８１４号公報 特開平８－３３９２５６号公報

上述した特許文献１、２に開示された発明は、圧電素子を利用し、機械的な構成を工夫することによって、複雑な電子回路を用いなくても、誤操作のおそれがなく、位置検出が高速な入力装置を実現する。しかし、機械的な構成は複雑にならざるを得ず、入力装置の薄型化や小型化を実現するのは難しい。

以上のことに鑑み、圧電素子のように、加えられた力に応じて電気的な変化を生じさせ、その変化に応じた出力が得られる素子を用いて位置検出装置、情報処理装置を構成しても、機械的な構成が複雑になることなく、薄型化や小型化を可能にすることを目的とする。

上記課題を解決するため、
使用者による操作を受け付ける操作面を構成する可撓性を有する平板状体の前記操作面とは反対側の面に対して設けられるセンサ部と、
前記センサ部からの出力信号に基づいて、前記操作面上の指示位置を検出する位置検出回路と
を備え、
前記センサ部は、押圧力に応じて出力信号を変化させる線状素子を、第１の方向に所定の間隔を空けて複数並べて形成した第１の層と、前記第１の方向と交差する第２の方向に所定の間隔を空けて複数並べて形成した第２の層とを、絶縁層を挟んで積層して構成されたものであり、
前記位置検出回路は、
前記操作面を複数の領域に分割し、当該複数の領域のそれぞれが押圧操作された場合の、前記第１の方向に並べられた複数の前記線状素子のそれぞれの出力信号の信号レベルの高さの順位と、前記第２の方向に並べられた複数の前記線状素子のそれぞれの出力信号の信号レベルの高さの順位とを、複数の前記領域ごとに対応付けたパターンテーブルと、
前記第１の方向に並べられた複数の前記線状素子のそれぞれからの実際の出力信号の信号レベルの順位と前記第２の方向に並べられた複数の前記線状素子のそれぞれからの実際の出力信号の信号レベルの順位とのパターンに基づいて、前記パターンテーブルを参照して、押圧操作された前記操作面上の前記領域を特定する指示位置検出部と
を備えることを特徴とする位置検出装置を提供する。

実施の形態の位置検出装置が用いられて構成されたタブレット端末（情報処理装置）の正面図と断面図である。 位置検出センサの構成例を説明するための図である。 位置検出センサを構成する線状素子の構成例を説明するための図である。 位置検出センサを構成する複数の線状素子からの出力信号の具体例について説明するための図である。 位置検出装置の構成例を説明するためのブロック図である。 操作面に対応する位置検出センサの分割領域と線状素子の位置関係の例を説明するための図である。 基準パターンメモリの格納データの例について説明するための図である。 実施の形態の位置検出装置を搭載して構成したこのタブレット端末の具体的な利用例を説明するための図である。 位置検出装置を用いた情報処理装置の他の例を説明するための図である。

以下、図を参照しながら、この発明の位置検出装置、情報処理装置の一実施の形態について説明する。以下に説明する実施の形態においては、この発明による位置検出装置を、画面サイズ（対角線長）が例えば８インチ～１２インチ程度の大きさの表示素子が搭載された、いわゆるタブレット端末に適用した場合を例にして説明する。なお、画面サイズは、一例であり、この発明による位置検出装置は、画面サイズが８インチよりも小さい表示素子を備えたタブレット端末にも、また、画面サイズが１２インチよりも大きい表示素子を備えたタブレット端末にも適用可能である。また、この発明による位置検出装置を適用して構成したタブレット端末などの情報処理装置が、この発明による情報処理装置となる。

［タブレット装置（情報処理装置）の構成例］
図１は、この実施の形態の位置検出装置が用いられて構成されたこの発明によるタブレット端末（情報処理装置）の一実施の形態を説明するための図である。具体的に、図１（Ａ）は、当該タブレット端末の正面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の矢印Ａ－Ａで示した位置で切断した場合の断面図（図１（Ｂ））である。図１（Ａ）に示すように、この実施の形態のタブレット端末の外観正面は、既存のタブレット端末と同様に、フロントパネル４Ｂの内側が大きな開口部となっており、この開口部を通じて、表示素子としての電子ペーパー２Ａの表示画面が観視可能になっている。

電子ペーパー２Ａは、紙の長所とされる視認性や携帯性を保った表示媒体のうち、表示内容を電気的に書き換えられるもの全般を意味する。電子ペーパーの表示方式にも、電気泳動方式、電子粉粒体方式など種々の方式のものがあるが、ＬＣＤや有機ＥＬディスプレイに比べて薄型で安価なものである。電子ペーパー２Ａの表示画面もまた、ＬＣＤや有機ＥＬディスプレイの場合と同様に、１枚の平らな板状（平板状体）になっており、この表示画面上が使用者の指などの指示体により指示操作（押圧操作）が行われる操作面となる。電子ペーパー２Ａは薄型であるため、可撓性を備え、例えば、使用者の指などで軽く押圧すると、その押圧位置を中心として若干押し込まれて撓み、押圧を解除すれば自然と元の状態に復帰する。

この電子ペーパー２Ａの操作面（使用者の指などにより押圧操作がされる面（前面））とは反対側の面（背面）に対して、電子ペーパー２Ａの操作面の全面に対応するように位置検出センサ１Ａが設けられる。電子ペーパー２Ａは、上述したように可撓性を備えたものであるので、電子ペーパー２Ａの操作面に対して交差する方向に加えられた押圧力は、そのまま位置検出センサ１Ａに加わるようにされる。

この位置検出センサ１Ａの下側には、若干の空隙（隙間）を空けて、種々の電子回路が搭載されたいわゆるマザーボードが設けられている。当該マザーボードには、図１（Ａ）において点線で囲んで示したように、位置検出回路１Ｂや表示制御回路２Ｂが設けられている。位置検出回路１Ｂは、位置検出センサ１Ａからの出力信号の供給を受けて、電子ペーパー２Ａの操作面上の指示位置を検出するものである。表示制御回路２Ｂは、電子ペーパー２Ａの表示制御を行うものである。更に、マザーボードには、図示しないが、位置検出回路１Ｂからの検出出力に応じて種々の処理を実行したり、また、表示制御回路２Ｂに対して処理を指示したりするメイン処理回路なども構成されている。

この実施の形態においては、位置検出センサ１Ａと位置検出回路１Ｂとによって位置検出装置１が構成され、電子ペーパー２Ａと表示制御回路２Ｂとによって表示装置が構成されている。なお、位置検出センサ１Ａとマザーボード３との間には、上述したように、若干の空隙が設けられている。すなわち、この実施の形態のタブレット端末は、図１（Ｂ）のＡ－Ａ断面図に示すように、筐体４Ａの内側底面上に位置検出回路１Ｂや表示制御回路２Ｂやメイン処理回路などの種々の回路が構成されたマザーボード３が設けられている。その上に若干の空隙５を空けて位置検出センサ１Ａが設けられ、その上に電子ペーパー２Ａが設けられ、これらがフロントパネル４Ｂにより筐体４Ａ内に封入される。

この場合、位置検出センサ１Ａと電子ペーパー２Ａとは、図１（Ｂ）に示したように、筐体４Ａの内壁（内側側面）から内側に向かって突出したストッパー４Ｃに固定されると共に、ストッパー４Ｃとフロントパネル４Ｂとによって挟持される。ストッパー４Ｃは、筐体４Ａの上端側、下端側、左端側、右端側の内壁（内側側面）に設けられている。すなわち、ストッパー４Ｃは、筐体４Ａの内壁を開口部に沿って１周するように設けられている。このようなストッパー４Ｃに固定されることにより、電子ペーパー２Ａと位置検出センサ１Ａとは、当該タブレット端末の筐体４Ａ内において、四方（上下左右）にピンと張られた状態が維持できるようになっている。また、マザーボード３も、筐体４Ａの底面とストッパー４Ｃとによって固定され、筐体４Ａ内においてがたつくことがないようになっている。

このような構成により、電子ペーパー２Ａの表示画面（操作面）上が使用者により押圧された場合には、空隙５が存在することにより、電子ペーパー２Ａと位置検出センサ１Ａとを筐体４Ａの内側に向かって押し込むようにすることができる。これにより、電子ペーパー２Ａの操作面上に加えられた押圧力が、大きく抑制されることなく（大きなロスなく）、直接に位置検出センサ１Ａに伝わるようになっている。

［位置検出センサ１Ａの構成例］
図２は、位置検出センサ１Ａの構成例を説明するための図である。図２（Ａ）に示すように、位置検出センサ１Ａは、Ｘ軸方向に所定の間隔を空けて線状素子Ｘ１～Ｘ５を並べると共に、Ｙ軸方向に所定の間隔を空けて線状素子Ｙ１～Ｙ５を並べることにより構成している。この場合、線状素子Ｘ１～Ｘ５は、図２（Ａ）に示したように、Ｙ軸方向に延伸されることにより所定の長さを有するようにされたものである。また、線状素子Ｙ１～Ｙ５は、図２（Ａ）に示したように、Ｘ軸方向に延伸されることにより長さを有するようにされたものである。この実施の形態では、図２（Ａ）に示したように、交差する方向であるＸ軸方向とＹ軸方向とのそれぞれに５本ずつの線状素子を配置することにより、格子状の位置検出センサ１Ａを構成している。

図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の矢印ａ側から見た場合の位置検出センサ１Ａの断面図であり、図２（Ｃ）は、図２（Ａ）の矢印ｂ側から見た場合の位置検出センサ１Ａの断面図である。この実施の形態の位置検出センサ１Ａは、図２（Ｂ）に示すように、絶縁層１Ｚの上側において、Ｘ軸方向に線状素子Ｘ１～Ｘ５が配列されている。また、図２（Ｃ）に示すように、絶縁層１Ｚの下側において、Ｙ軸方向に線状素子Ｙ１～Ｙ５が配列されている。このように、絶縁層１Ｚを挟むことにより、Ｘ軸方向の線状素子Ｘ１～Ｘ５とＹ軸方向の線状素子Ｙ１～Ｙ５とが、電気的に干渉することがないようにしている。

［線状素子の構成例］
図３は、位置検出センサ１Ａを構成する線状素子Ｘ１～Ｘ５、Ｙ１～Ｙ５の構成例を説明するための図である。この実施の形態において、位置検出センサ１Ａを構成する線状素子は、線状圧電素子（線状に形成された圧電素子）である。例えば、図３（Ａ）に示すように、細長く引き伸ばされた圧電体ＰＥ１の上面を、細長く引き伸ばされた上面導体Ｅｒ１で覆う。更に、当該圧電体ＰＥ１の下面を、細長く引き伸ばされた下面導体Ｅｒ２で覆う。これにより積層構造の線状圧電素子が構成できる。また、図３（Ｂ）に示すように、細長く引き伸ばされた線状の中心導体ＩＥｒの外側側面全体に接するようにパイプ状の圧電体ＰＥ２を設ける。更に、当該パイプ状の圧電体ＰＥ２の外側側面全体に接するようにパイプ状の外側導体ＯＥｒを設ける。これにより、同軸ケーブル状の線状圧電素子が構成できる。

このように、細長く延伸された圧電体を挟むようにして導体（電極）を設けることにより、糸や紐のように長く引き伸ばすようにした線状圧電素子を構成できる。なお、ここでは、圧電体を導体で挟むことにより３層構造の線状圧電素子の構成例を説明したが、これに限るものではない。例えば、導体→圧電体→導体→圧電体→導体というように、導体と圧電体とを交互に設けるようにした５層構造以上の線状圧電素子を構成することもできる。また、圧電体としては、種々のものがあるが、この実施の形態においては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電セラミックスが用いられる。

図３を用いて説明したように構成される線状圧電素子（線状素子）を、図２に示した位置検出センサ１Ａの線状素子Ｘ１～Ｘ５、線状素子Ｙ１～Ｙ５として用いた場合、掛けられる押圧力に応じた電圧が各線状圧電素子から得られる。すなわち、線状圧電素子に押圧力がかけられた場合、圧電体を挟む導体（電極）間の電位差が大きくなり、この電位差に応じた電圧が出力電圧として検出できる。図４は、位置検出センサ１Ａを構成する線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５からの出力電圧レベル（出力信号レベル）と、線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５からの出力電圧レベル（出力信号レベル）の具体例について説明するための図である。

図４では、図２に示した位置検出センサ１Ａ上の指ｆｇが示す位置が押圧された場合の線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５からの出力信号レベルと、線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５とからの出力信号レベルを示している。図２に示したように、指ｆｇが示す押圧位置は、線状圧電素子Ｘ２と線状圧電素子Ｙ１との交点近傍であって、やや線状圧電素子Ｘ１と線状圧電素子Ｙ２との側に拠った位置である。

基本的には、押圧位置に近い線状圧電素子からの出力信号レベルが高く、押圧位置から離れた位置にある線状圧電導体ほど、その出力信号レベルは低くなる。従って、図２の指ｆｇが示す位置が押圧された場合のＸ軸方向に配列された線状圧電素子からの出力信号レベルは、図４（Ａ）に示すように、線状圧電素子Ｘ２→Ｘ１→Ｘ３→Ｘ４→Ｘ５の順に出力信号レベルは低くなっていく。また、図２の指ｆｇが示す位置が押圧された場合のＹ軸方向に配列された線状圧電素子からの出力信号レベルは、図４（Ｂ）に示すように、線状圧電素子Ｙ１→Ｙ２→Ｙ３→Ｙ４→Ｙ５の順に出力信号レベルは低くなっていく。

このように、押圧位置に近い線状圧電素子からの出力信号レベルが高くなるという特徴から、Ｘ軸方向に配列された線状圧電素子とＹ軸方向に配列された線状圧電素子とのそれぞれからの出力信号レベルから、指示位置（押圧位置）を特定できる。従って、図４（Ａ）、（Ｂ）に示した出力信号レベルから、電子ペーパー２Ａの操作面上の指示位置は、線状圧電素子Ｘ２と線状圧電素子Ｙ１の交点近傍であり、線状圧電素子Ｘ１側であって、かつ、線状圧電素子Ｙ２側の位置であると特定できる。

［位置検出装置の構成例］
図５は、位置検出装置１の構成例を説明するためのブロック図である。この実施の形態の位置検出装置１は、位置検出センサ１Ａと位置検出回路１Ｂとから構成される。位置検出センサ１Ａは、図２、図３を用いて説明したように、線状素子としての線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５が、Ｘ軸方向に配列され、線状素子としての線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５がＹ軸方向に配列されて構成された部分である。

位置検出回路１Ｂは、図５に示すように、選択回路１０１、信号レベル検出部１０２、信号レベルメモリ１０３、指示位置検出部１０４、基準パターンメモリ１０５、制御部１０６から構成される。制御部１０６は、図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性メモリなどがバスを通じて接続されて構成されたマイクロプロセッサである。制御部１０６は、位置検出回路１Ｂを構成する各部が必要とするタイミング信号を供給するなど、位置検出回路１Ｂを構成する各部を制御する機能を実現する。

選択回路１０１には、図５に示すように、Ｘ軸方向の線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５とＹ軸方向の線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５とのそれぞれが接続される。選択回路１０１は、制御部１０６からのタイミング信号に基づいて、信号レベル検出部１０２に接続する線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５、Ｙ１～Ｙ５を順次に切り替える。

信号レベル検出部１０２は、これに接続された線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５、Ｙ１～Ｙ５に生じている電圧を検出し、検出した電圧をデジタル信号に変換して、信号レベルメモリ１０３に記録する。この実施の形態において、信号レベルメモリ１０３は、線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５と線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５とのそれぞれに対応した少なくとも１０個の記憶領域を備えている。すなわち、線状圧電素子Ｘ１の信号レベルは、線状圧電素子Ｘ１用の記憶領域に格納され、線状圧電素子Ｘ２の信号レベルは、線状圧電素子Ｘ２用の記憶領域に格納されるというように、各線状圧電素子と各記憶領域とは１対１で対応するようになっている。

これにより、図４を用いて説明したように、線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５と線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５とのそれぞれからの出力信号レベルを、信号レベルメモリ１０３に格納されたデータに基づいて、適切に把握できる。指示位置検出部１０４は、信号レベルメモリ１０３の格納データと、基準パターンメモリのパターンデータとに基づいて、操作面上の使用者による指示位置を検出する処理を行う。図６は、電子ペーパー２Ａの操作面に対応する位置検出センサ１Ａに対して設けるようにされる分割領域と線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５、線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５の位置関係の例を説明するための図である。

図２を用いて説明し、また、図６にも示すように、この実施の形態の位置検出センサ１Ａは、Ｘ軸方向に線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５を配置し、Ｙ軸方向に線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５を配置して格子状に構成したものである。この実施の形態では、図６に示すように、Ｘ軸方向に配置した線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５とＹ軸方向に配置した線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５との交点のそれぞれを中心とする、２５個の四角形状の分割領域を設けた場合の例を示している。上述したように、指示位置近傍の線状圧電素子からの出力信号レベルは高くなり、指示位置から離れた線状圧電素子ほど出力信号レベルは低くなる。

このため、左上端部の分割領域Ｒ１上が押圧操作された場合には、線状圧電素子Ｘ１と線状圧電素子Ｙ１との出力信号レベルが一番高くなり、押圧位置から離れた位置にある線状圧電素子の出力信号レベルは低くなる。同様に、分割領域Ｒ２が押圧操作された場合には、線状圧電素子Ｘ２と線状圧電素子Ｙ１との出力信号レベルが一番高くなり、押圧位置から離れた位置にある線状圧電素子の出力信号レベルは低くなる。なお、分割領域Ｒ２上が押圧操作された場合には、線状圧電素子Ｘ１と線状圧電素子Ｘ３が押圧位置からほぼ同等の距離となる場合があり、これらの線状圧電素子Ｘ１、Ｘ３の出力信号レベルは同程度となる場合がある。

このように、指示位置（押圧位置）に応じた線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５と線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５との出力信号レベルに基づき、線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５からと線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５からの出力信号レベルの高さの度合は特定できる。すなわち、押圧力などに応じて、各線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５、Ｙ１～Ｙ５からの出力信号レベルはまちまちである。しかし、各線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５、Ｙ１～Ｙ５からの出力信号レベルに基づき、の線状圧電素子からのものが強く、どの線状圧電素子からのものが弱いのかといった、出力信号レベルの高さの順位付けは可能である。そこで、図６に示した分割領域Ｒ１～Ｒ２５ごとに、それらの分割領域が押圧位置となった場合の線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５と線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５とからの出力信号レベルの高さの順位を示す情報を、基準パターンメモリ１０５に予め記憶させておくようにする。

図７は、基準パターンメモリ１０５の格納データの例について説明するための図である。基準パターンメモリ１０５には、線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５と線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５とからの出力信号レベルの高さの順位と、当該順位のパターンのときに押圧操作された分割領域とを対応付けたデータが格納されている。逆に言えば、基準パターンメモリ１０５には、図６に示した分割領域Ｒ１～Ｒ２５ごとに、押圧操作された場合の線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５と線状圧電素子Ｙ１～Ｙと５からの出力信号レベルの高さの順位を対応付けたデータが格納されている。

図７において、最上段の文字Ｘ１～Ｘ５、文字Ｙ１～Ｙ５は、それより下の情報が、対応する線状圧電素子に関する情報であることを示す見出しであり、文字Ｒは、それより下の情報が、分割領域を特定する情報であることを示す見出しである。図７において、最上段（１番目）のパターンデータは、線状圧電素子Ｘ１と線状圧電素子Ｙ１の出力信号レベルが一番高く、線状圧電素子Ｘ１、Ｙ１から離れた位置にある線状圧電素子からの出力信号レベルが低くなるパターンを有している。この場合には、押圧位置は分割領域Ｒ１であると特定できる。

また、図７において２番目のパターンデータは、線状圧電素子Ｘ２と線状圧電素子Ｙ１の出力信号レベルが一番高く、線状圧電素子Ｘ２、Ｙ１から離れた位置にある線状圧電素子からの出力信号レベルが低くなるパターンを有している。この場合には、押圧位置は分割領域Ｒ２であると特定できる。このように、基準パターンメモリ１０５には、各分割領域Ｒ１～Ｒ２５のそれぞれが押圧操作された場合における、線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５、線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５の出力信号レベルの順位を示す情報が、各分割領域に対応付けられて予め記憶保持されている。

指示位置検出部１０４は、信号レベルメモリ１０３に取り込まれた線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５と線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５との出力信号レベルに基づいて、線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５と線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５との出力信号レベルの高さの順位を把握する。指示位置検出部１０４は、把握した線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５と線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５との出力信号レベルの高さの順位に基づいて、基準パターンメモリ１０５の格納データを参照する。これにより、指示位置検出部１０４は、指示位置（押圧位置）が、分割領域Ｒ１～Ｒ２５のどこなのかを正確に特定することができる。

指示位置検出部１０４は、検出結果を制御部１０６に通知する。制御部１０６は、指示位置検出部１０４からの検出結果に基づいて、指示位置を示す分割領域はどこかを示す指示位置信号ＰＪを形成し、これをメイン処理回路に供給する。これにより、メイン処理回路では、使用者によって指示され位置に応じた処理を実行することができる。

このような位置検出装置１を搭載したタブレット端末は、例えば、小学生用の電子教科書（電子ブック）や幼児用の電子絵本などに適用して好適である。もちろん、一般ユーザの使用する電子ブックにも応用できる。図８は、実施の形態の位置検出装置を搭載して構成したこの実施の形態のタブレット端末の具体的な利用例について説明するための図である。図８に示すタブレット端末は、例えば、小学生用の電子教科書適用した場合を示している。

図８に示すように、電子ペーパー２Ａの表示画面２Ｄの上端側には、終了アイコンｉ１、メニューアイコンｉ２、調整アイコンｉ３を表示している。また、表示画面２Ｄの左辺側中央には左矢印アイコンｉ４を表示し、右辺側中央には右矢印アイコンｉ５を表示している。これらのそれぞれのアイコンｉ１～ｉ５のそれぞれは、図６を用いて説明した分割領域に対応するように表示している。すなわち、終了アイコンｉ１は分割領域Ｒ１に、メニューアイコンｉ２は分割領域Ｒ３に、調整アイコンｉ３は分割領域Ｒ５に表示している。また、左矢印アイコンｉ４は分割領域Ｒ１１に表示し、右矢印アイコンｉ５は分割領域Ｒ１５に表示している。なお、図８には示していないが、各アイコンｉ１～ｉ５の表示以外には、教科書のページに対応する文字、絵、図形などの情報が、表示画面２Ｄに表示されている。

この例のタブレット端末では、図６、図７を用いて説明したように、どのアイコンが表示されている位置を押圧操作したとしても、その指示位置を適切に検出し、検出結果をメイン処理回路に通知できる。これにより、終了アイコンｉ１が選択されたときには、現在の表示情報をクリアし、初期画面の表示に戻るように処理することができる。また、メニューアイコンｉ２が選択されたときには、その時点において実行可能な処理、例えば、別の資料情報の表示、問題に対する回答を入力するためのページの表示など、種々の処理を実行することができる。

また、調整アイコンｉ３が選択されたときには、調整メニュ―を表示し、例えば、文字の表示の濃さの調整、文字の大きさの調整など、可能な調整処理を行うことができる。また、左矢印アイコンｉ４が選択されたときには、左に位置するページへのページ送り（ページめくり）を行うことができ、右矢印アイコンｉ５が選択されたときには、右に位置するページへのページ送り（ページめくり）を行うことができる。

このように、操作が簡単で、使用者による操作を適切に検出できる小学生用の電子教科書として用いて好適なタブレット端末を実現できる。また、もう少し、アイコンの内容を簡単かつ分かり易いように、文字を使用しない絵により構成したアイコンを用い、幼児が直感的に操作可能にすることにより、幼児の電子絵本を収録したタブレット装置を実現できる。もちろん、一般ユーザの使用する電子ブックにも応用できる。

また、電子ブック以外にも、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）機能や近距離無線通信機能を搭載すれば、幼稚園、小学校、中学校、高校、大学といった学校において使用する教育用端末としての情報処理装置も実現できる。当該教育用端末では、教師端末より問題を送信して表示するようにし、この問題に対する解答を選択させて、選択結果を教師端末に返信するといったことが可能になる。

［実施の形態の効果］
上述した実施の形態の位置検出装置の場合には、線状圧電素子を格子状に配置するだけで、位置検出センサ１Ａを構成できる。この位置検出センサ１Ａを構成する各線状圧電素子を、位置検出回路の選択回路１０１に接続するだけで、位置検出装置１を構成できる。従って、圧電素子のように、加えられた力に応じて電気的な変化を生じさせ、その変化に応じた出力が得られる素子を用いて位置検出装置、情報処理装置を構成しても、機械的な構成が複雑になることがない。このため、構成が簡単で、薄型化、小型化した位置検出装置、情報処理装置が実現できる。

［変形例］
なお、上述した実施の形態では、表示素子として電子ペーパー２Ａを用いるようにしたが、これに限るものではない。表示素子としては、表示画面としても機能する操作面上を、使用者の指などの指示体で指示（押圧）した場合に、押圧方向に撓むことが可能ないわゆる可撓性を有する表示素子を用いる場合に、この発明を適用できる。例えば、フィルムタイプの表示素子を用いる場合に、この発明の位置検出装置は有効に機能する。

また、表示素子を備えない操作装置にも、この発明を適用できる。図９は、位置検出装置を用いた情報処理装置の他の例を説明するための図である。例えば、筐体６Ａは、上面が操作面であり、いわゆる蓋部となった物である。この操作面は、可撓性を有する素材、例えば、樹脂、布、フェルトといった素材で構成し、この操作面の背面に図９に示すように、この発明による位置検出センサ１Ａを設けて、位置検出装置１を構成する。この場合には、位置検出センサ１Ａは、筐体６Ａの内側面から内側に突出したストパー６Ｃに取り付けられ、四方にピンと張った状態が維持される。

また、位置検出回路１Ｂやメイン処理回路を設けたマザーボードを筐体６Ａ内に固定する。そして、操作面６Ｂ上に、固定的な操作ボタンを設けるようにしておくことにより、使用者の操作を受け付けて、当該操作に応じた処理を実行することができるようにされる。この場合には、例えば、種々の機器の遠隔操作装置（いわゆるリモコン）として機能する情報処理装置を構成できる。すなわち、この実施の形態の位置検出装置は、種々の機器の操作部を構成すする場合に用いて好適なものである。

また、上述した実施の形態では、Ｘ軸方向に５本の線状圧電素子Ｘ１～Ｘ５を設け、Ｙ軸方向に５本の線状圧電素子Ｙ１～Ｙ５を設けたが、これに限るものではない。操作面の大きさや操作面上に設定する分割領域の大きさに応じて、適宜の数の線状圧電素子を設けることができる。従って、操作面に設けるようにされる分割領域も、配置される線状圧電素子の配置の状況に応じて、種々の態様で設けることが可能である。

また、上述した実施の形態では、位置検出回路１Ｂは、図７を用いて説明した構成の基準パターンメモリ１０５を備えるものとして説明したが、これに限るものではない。信号レベルメモリ１０３には、位置検出センサ１Ａを構成する複数の線状圧電素子の出力信号レベルを示す情報が記録されている。このため、この出力信号レベルを示す情報を指示位置検出部１０４において解析し、操作面上のどこに出力信号レベルのピークが存在するのかなど、出力信号レベルの分布を求めることにより、指示位置（押圧位置）を特定するように構成することも可能である。

また、上述の実施の形態では、線状素子として線状に形成された圧電素子を用いるようにしたが、これに限るものではない。今後開発される素子を含め、加えられた力に応じて電気的な変化を生じさせ、その変化に応じた出力が得られる線状に構成可能な種々の素子を用いることができる。

また、上述した実施の形態では、指示体として使用者（ユーザ）の指を用いるものとして説明したが、これに限るものではない。スタイラスなどと呼ばれるペン形状の指示棒、鉛筆やボールペンなどの筆記具といった、電子ペーパー２の表示画面（操作面）を傷付けることが無い、種々のものを指示体として用いることができる。

１…位置検出装置、１Ａ…位置検出センサ、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５…線状素子（線状圧電素子）、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５…線状素子（線状圧電素子）、１０１…選択回路、１０２…信号レベル検出部、１０３…信号レベルメモリ、１０４…指示位置検出部、１０５…基準パターンメモリ、１０６…制御部、２…表示装置、２Ａ…電子ペーパー、２Ｂ…表示制御回路、２Ｄ…表示画面、３、３Ａ…マザーボード、４Ａ、６Ａ…筐体、４Ｂ、６Ｂ…フロントパネル、４Ｃ、６Ｃ…ストッパー、５、５Ａ…空隙、１Ｂ…位置検出回路、Ｒ１～Ｒ２５…分割領域、ｉ１～ｉ５…アイコン、ＰＥ１、ＰＥ２…圧電体、Ｅｒ１…上側導体、Ｅｒ２…下側導体、ＩＥｒ…中心導体、ＯＥｒ…外側導体

Claims (7)

1. 使用者による操作を受け付ける操作面を構成する可撓性を有する平板状体の前記操作面とは反対側の面に対して設けられるセンサ部と、
   前記センサ部からの出力信号に基づいて、前記操作面上の指示位置を検出する位置検出回路と
   を備え、
   前記センサ部は、押圧力に応じて出力信号を変化させる線状素子を、第１の方向に所定の間隔を空けて複数並べて形成した第１の層と、前記第１の方向と交差する第２の方向に所定の間隔を空けて複数並べて形成した第２の層とを、絶縁層を挟んで積層して構成されたものであり、
   前記位置検出回路は、
   前記操作面を複数の領域に分割し、当該複数の領域のそれぞれが押圧操作された場合の、前記第１の方向に並べられた複数の前記線状素子のそれぞれの出力信号の信号レベルの高さの順位と、前記第２の方向に並べられた複数の前記線状素子のそれぞれの出力信号の信号レベルの高さの順位とを、複数の前記領域ごとに対応付けたパターンテーブルと、
   前記第１の方向に並べられた複数の前記線状素子のそれぞれからの実際の出力信号の信号レベルの順位と前記第２の方向に並べられた複数の前記線状素子のそれぞれからの実際の出力信号の信号レベルの順位とのパターンに基づいて、前記パターンテーブルを参照して、押圧操作された前記操作面上の前記領域を特定する指示位置検出部と
   を備えることを特徴とする位置検出装置。
2. 請求項１に記載の位置検出装置であって、
   前記線状素子は、線状の圧電体を線状の電極で挟んで構成した線状圧電素子であることを特徴とする位置検出装置。
3. 請求項１に記載の位置検出装置であって、
   前記線状素子は、線状の中心電極の側面を圧電体で覆い、前記圧電体の側面を外側電極で覆って構成した同軸ケーブル状の線状圧電素子であることを特徴とする位置検出装置。
4. 使用者による指示操作を受け付ける操作面を構成する可撓性を有する平板状体と、
   前記平板状体の前記操作面とは反対側の面に対して設けられるセンサ部と、
   前記センサ部からの出力信号に基づいて、前記操作面上の指示位置を検出する位置検出回路と
   を備え、
   前記センサ部は、押圧力に応じて出力信号を変化させる線状素子を、第１の方向に所定の間隔を空けて複数並べて形成した第１の層と、前記第１の方向と交差する第２の方向に所定の間隔を空けて複数並べて形成した第２の層とを、絶縁層を挟んで積層して構成されたものであり、
   前記位置検出回路は、
   前記操作面を複数の領域に分割し、当該複数の領域のそれぞれが押圧操作された場合の、前記第１の方向に並べられた複数の前記線状素子のそれぞれの出力信号の信号レベルの高さの順位と、前記第２の方向に並べられた複数の前記線状素子のそれぞれの出力信号の信号レベルの高さの順位とを、複数の前記領域ごとに対応付けたパターンテーブルと、
   前記第１の方向に並べられた複数の前記線状素子のそれぞれからの実際の出力信号の信号レベルの順位と前記第２の方向に並べられた複数の前記線状素子のそれぞれからの実際の出力信号の信号レベルの順位とのパターンに基づいて、前記パターンテーブルを参照して、押圧操作された前記操作面上の前記領域を特定する指示位置検出部と
   を備えることを特徴とする情報処理装置。
5. 請求項４に記載の情報処理装置であって、
   前記平板状体は、表示素子であり、
   前記表示素子に対する表示制御を行う表示制御部を備えることを特徴とする情報処理装置。
6. 請求項５に記載の情報処理装置であって、
   前記表示制御部は、前記操作面が複数に分割された前記領域に対応して、必要となるアイコンを表示させることを特徴とする情報処理装置。
7. 請求項５に記載の情報処理装置であって、
   前記表示素子は、電子ペーパーであることを特徴とする情報処理装置。

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