KR101734796B1 - 압력 검출 장치, 압력 검출 장치의 제어 방법, 및 프로그램 - Google Patents

압력 검출 장치, 압력 검출 장치의 제어 방법, 및 프로그램 Download PDF

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Abstract

[과제] 압력 센서에 있어서 가압력을 양호한 정밀도로 측정 가능하게 한다.
[해결 수단] 압력 검출 장치 (1) 에서는, 압력 센서 (3) 는, 부여된 하중에 따른 압전 신호를 발생시키는 압전 시트 (21) 를 갖는다. 터치 검출부 (7) 는, 압력 센서 (3) 로의 접촉을 검출한다. 취득부 (45) 는, 압전 신호에 기초하는 압전 출력을 취득한다. 변화율 산출부 (49) 는, 터치 검출부 (7) 가 압력 센서 (3) 로의 접촉을 검출하는 터치 검출 시각보다 전의 임의의 시간 범위에 취득된 압전 출력의 시간에 대한 변화율을 산출한다. 가압력 산출부 (47) 는, 변화율을 산출하는 데에 사용하는 시간 범위의 종료 시각보다 후에 취득된 압전 출력을 변화율을 사용하여 보정함으로써, 가압력을 산출한다.

Description

압력 검출 장치, 압력 검출 장치의 제어 방법, 및 프로그램{PRESSURE DETECTION DEVICE, METHOD FOR CONTROLLING PRESSURE DETECTION DEVICE, AND PROGRAM}
본 발명은, 부여된 하중에 따른 압전 신호를 발생시키는 압전 시트를 사용한, 압력 검출 장치, 압력 검출 장치의 제어 방법, 및 프로그램에 관한 것이다.
예를 들어 터치 패널로의 가압량을 검출하기 위하여, 압전 시트를 사용한 압력 센서가 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 투명 감압층과, 1 쌍의 투명 도전막층으로 이루어지는 투명 압전 센서가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2004-125571호
특허문헌 1 에 개시된 바와 같은 압전 시트를 사용한 압력 센서에 있어서는, 온도 변화가 발생했을 때에, 초전성 혹은 열응력 등이 원인으로 압전 시트에 전하가 발생하여, 직선적으로 증가 또는 감소하는 압전 신호가 출력되는 경우가 있다. 이 출력을 「드리프트 노이즈」라고 한다. 이 결과, 본래의 압전 신호에 드리프트 노이즈가 중첩되어, 정확한 가압 측정이 곤란해진다.
「초전성」이란, 온도 변화가 일어났을 때에 PVDF 등의 압전 시트가 전하를 발생시키는 성질이다. 본 명세서에 있어서, 「열응력」이란, 압력 검출기나 터치 패널에 온도 변화가 생김으로써 발생하는 압전 시트의 내부 응력을 말한다. 요컨대, 열응력은 지지 기판 등에 압전 시트가 배치되어 있는 경우에 압전 시트의 열팽창이나 열수축이 지지 기판이나 터치 패널에 의해 방해됨으로써 발생하는 응력이나, 압전 시트가 면 내에 온도 분포가 있을 때에 발생하는 응력, 나아가서는 압전 시트 내의 불균일성에 의해 발생하는 응력 등이다.
본 발명의 과제는, 압력 센서에 있어서 가압력을 양호한 정밀도로 측정 가능하게 하는 것에 있다.
이하에, 과제를 해결하기 위한 수단으로서 복수의 양태를 설명한다. 이들 양태는 필요에 따라 임의로 조합할 수 있다.
본 발명의 일 견지에 관련된 압력 검출 장치는, 압력 센서와, 터치 검출부와, 취득부와, 변화율 산출부와, 가압력 산출부를 갖고 있다.
압력 센서는, 부여된 하중에 따른 압전 신호를 발생시키는 압전 시트를 갖는다.
터치 검출부는, 압력 센서로의 접촉을 검출한다.
취득부는, 압전 신호에 기초하는 압전 출력을 취득한다.
변화율 산출부는, 터치 검출부가 압력 센서로의 접촉을 검출하는 터치 검출 시각보다 전의 임의의 시간 범위에 취득된 압전 출력의 시간에 대한 변화율을 산출한다.
가압력 산출부는, 변화율을 산출하는 데에 사용하는 시간 범위의 종료 시각보다 후에 취득된 압전 출력을 변화율을 사용하여 보정함으로써, 가압력을 산출한다.
이 장치에서는, 가압력은, 보정 후의 압전 출력으로부터 산출된다. 이로써, 예를 들어 초전성의 영향에 의해 압전 출력이 예를 들어 직선적으로 증가 또는 감소하는 경우에, 상기 서술한 변화율을 사용하여, 터치 검출 시각 후에 취득된 압전 출력을 보정할 수 있다. 요컨대, 온도 변화에서 기인하는 압전 시트의 전하 발생의 변화의 영향을 없앨 수 있고, 그 결과, 가압력은 정확하게 측정된다.
가압력 산출부는, 압전 출력을 취득한 시각에 변화율을 곱함으로써 드리프트 노이즈량을 산출하고, 취득된 압전 출력에서 드리프트 노이즈량을 뺌으로써, 압전 출력을 보정해도 된다.
이 장치에서는, 상기 보정에 의해 정확한 가압력이 얻어진다.
변화율 산출부는, 변화율을 산출하는 데에 사용하는 시간 범위의 종료 시각을, 터치 검출 시각으로부터 소정 시간 전의 시각으로 해도 된다.
일반적으로, 터치 검출부에 의한 압력 센서로의 접촉을 검출하는 타이밍은, 실제로 예를 들어 손가락이 압력 센서에 닿은 시각으로부터 늦는 경우가 있다. 그러면, 터치 검출 시각보다 전이어도, 검출 지연 시간에 따라서는 가압에 기초하는 압전 출력의 변화가 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 상기 시간 범위의 종료 시각을 터치 검출 시각에 근접시키면, 시간 범위의 압전 출력의 변화는 완전한 직선은 되지 않는다. 요컨대, 취득되는 변화율의 정밀도가 근소하지만 떨어지므로, 보정의 정밀도가 저하된다. 그래서, 상기 시간 범위의 종료 시각을, 터치 검출 시각으로부터 소정 시간 전의 시각으로 함으로써, 상기 시간 범위에 있어서의 압전 출력의 변화는 직선에 근접한다. 이 결과, 변화율을 보다 정확하게 산출할 수 있다.
본 발명의 그 밖의 견지에 관련된 압력 검출 장치의 제어 방법은, 부여된 하중에 따른 압전 신호를 발생시키는 압전 시트를 갖는 압력 센서와, 압력 센서로의 접촉을 검출하는 터치 검출부와, 압전 신호에 기초하는 압전 출력을 취득하는 취득부를 구비한 압력 검출 장치의 제어 방법이다. 이 제어 방법은 하기의 스텝을 갖고 있다.
◎ 터치 검출부가 압력 센서로의 접촉을 검출하면, 터치 검출 시각보다 전의 임의의 시간 범위에 취득된 압전 출력의 시간에 대한 변화율을 산출하는 변화율 산출 스텝
◎ 변화율을 산출하는 데에 사용하는 시간 범위의 종료 시각보다 후에 취득된 압전 출력을 변화율을 사용하여 보정함으로써, 가압력을 산출하는 가압력 산출 스텝
이 방법에서는, 가압력은 보정 후의 압전 출력을 사용하여 산출된다. 이로써, 예를 들어 초전성의 영향에 의해 압전 출력이 예를 들어 직선적으로 증가 또는 감소하는 경우에, 상기 서술한 변화율을 사용하여, 터치 검출 시각 후에 취득된 압전 출력을 보정할 수 있다. 요컨대, 온도 변화에서 기인하는 압전 시트의 전하 발생의 변화의 영향을 없앨 수 있고, 그 결과, 가압력은 정확하게 측정된다.
가압력 산출 스텝은, 압전 출력을 취득하는 시각에 변화율을 곱함으로써 드리프트 노이즈량을 산출하는 드리프트 노이즈량 산출 스텝과, 취득된 압전 출력에서 드리프트 노이즈량을 뺌으로써 보정을 실시하는 드리프트 노이즈량 감산 스텝을 갖고 있어도 된다.
본 발명의 또 다른 견지에 관련된 프로그램은, 컴퓨터의 기억부에 저장되고, 상기의 압력 검출 장치의 제어 방법을 컴퓨터에 실행시킨다.
본 발명에 관련된 압력 검출 장치에서는, 압전 시트에 대한 가압을 적절히 검출함으로써, 압전 시트에 대한 가압력을 양호한 정밀도로 측정할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 압력 검출 장치의 개략도이다.
도 2 는 변화율 산출 및 가압력 산출 제어를 설명하기 위한 플로 차트이다.
도 3 은 보정 전후의 압전 출력을 나타내기 위한 그래프이다.
(1) 압력 검출 장치의 전체 구조
먼저, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 압력 검출 장치 (1) 의 전체 구조에 대해 도 1 을 사용하여 설명한다. 도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 압력 검출 장치의 개략도이다.
압력 검출 장치 (1) 는, 가압 하중을 측정하는 기능과, 압력 센서로의 접촉을 검출하는 기능을 갖고 있다.
압력 검출 장치 (1) 는, 주로, 압력 센서 (3) 와, 적분 회로 (5) 와, 터치 검출부 (7) 와, 마이크로 컴퓨터 (9) 를 갖는다.
압력 센서 (3) 는, 압전 시트 (21) 와 터치 패널 (23) 을 갖는다. 압전 시트 (21) 는, 부여된 하중에 따른 압전 신호를 발생시킨다.
적분 회로 (5) 는, 압전 시트 (21) 로부터의 출력되는 전하의 총량을 전압 신호로 변환하는, 요컨대 압전 신호를 적분하여 출력한다. 출력되는 전압 신호를 이하 「압전 출력」이라고 한다. 이로써, 압전 시트 (21) 의 가압력의 변화량에서 기인하여 발생하는 미소한 압전 신호로부터, 압전 시트 (21) 의 가압력을 양호한 정밀도로 측정할 수 있다. 적분 회로 (5) 는, 압전 시트에 접속된 입력부를 갖는 연산 증폭기 (25) 와 입력부에 일단이 접속되는 커패시턴스 (27) 를 갖는다.
터치 검출부 (7) 는 압력 센서 (3) 의 터치 패널 (23) 로의 접촉을 검출한다. 터치 패널 (23) 은, 압전 시트 (21) 와 적층되어 있고, 구체적으로는 터치 검출 전극 (도시하지 않음) 을 갖고 있다.
마이크로 컴퓨터 (9) 는 도시하지 않지만, 기판과, 기판에 탑재된 CPU, RAM, ROM, 그 밖의 전자 부품을 갖는다. 마이크로 컴퓨터 (9) 는, 주로, 제어부 (31) 와 AD 변환부 (39) 를 갖고 있다.
제어부 (31) 는, CPU 및 메모리로 이루어지는 컴퓨터의 하드웨어와 소프트웨어에 기초하여, 다른 장치를 제어하기 위한 장치이다.
AD 변환부 (39) 는, 적분 회로로부터 출력되는 아날로그 전압 신호를 디지털 전압 신호로 변환한다.
상기의 각 구성의 기능은, 이후에 더욱 상세하게 설명한다.
(2) 압전 시트
압전 시트 (21) 는, 시트상의 부재로서, 양면에 기준 전극 (도시하지 않음) 및 압전 검출 전극 (도시하지 않음) 이 형성되어 있다. 그 결과, 검출 전극 (도시하지 않음) 과 기준 전극 (도시하지 않음) 사이에는, 압전 시트 (21) 에 부여된 하중에 따른 압전 신호가 발생한다.
압전 시트 (21) 를 구성하는 재료로는, 세라믹 압전 재료, 불화물 중합체 또는 그 공중합체, 카이랄리티를 갖는 고분자 재료 등을 들 수 있다. 세라믹 압전 재료로는, 티탄산바륨, 티탄산납, 티탄산지르콘산납, 니오브산칼륨, 니오브산리튬, 탄탈산리튬 등을 들 수 있다. 불화물 중합체 또는 그 공중합체로는, 폴리불화비닐리덴, 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌 공중합체 등을 들 수 있다. 카이랄리티를 갖는 고분자 재료로는, L 형 폴리락트산이나, R 형 폴리락트산 등을 들 수 있다.
압전 시트 (21) 는 모노모르프여도 되고, 바이모르프여도 된다.
(3) 전극
압전 검출 전극 (도시하지 않음), 기준 전극 (도시하지 않음), 및 터치 검출 전극 (도시하지 않음) 은, 도전성을 갖는 재료에 의해 구성할 수 있다. 도전성을 갖는 재료로는, 인듐-주석 산화물 (Indium-Tin-Oxide, ITO), 주석-아연 산화물 (Tin-Zinc-Oxide, TZO) 등과 같은 투명 도전 산화물, 폴리에틸렌디옥시티오펜 (Polyethylenedioxythiophene, PEDOT) 등의 도전성 고분자 등을 사용할 수 있다. 이 경우, 상기의 전극은 증착이나 스크린 인쇄 등을 사용하여 형성할 수 있다.
또, 도전성을 갖는 재료로서 구리, 은 등의 도전성의 금속을 사용해도 된다. 이 경우, 상기의 전극은, 증착에 의해 형성해도 되고, 구리 페이스트, 은 페이스트 등의 금속 페이스트를 사용하여 형성해도 된다.
또한, 도전성을 갖는 재료로서, 바인더 중에, 카본 나노 튜브, 금속 입자, 금속 나노 파이버 등의 도전 재료가 분산된 것을 사용해도 된다.
(4) 터치 검출부
터치 검출부 (7) 는, 압력 센서 (3) 로의 접촉을 검출하는 장치이다. 이 실시형태에서는, 터치 패널 (23) 의 터치 검출 전극 (도시하지 않음) 은, 압전 시트 (21) 의 압전 검출 전극 (도시하지 않음) 과는 전기적으로 절연되도록 형성되어 있다. 이로써, 터치 검출부 (7) 는, 사용자의 손가락 등의 접촉 대상물이 압력 센서 (3) 의 주면에 접촉했을 때에 발생하는 터치 검출 신호를, 터치 검출 전극 (도시하지 않음) 을 통하여 검출할 수 있다. 또한, 터치 패널 (23) 은 유리 커버 또는 수지제 커버를 포함하고 있다.
이 압력 센서 (3) 에서는, 접촉 대상물이 압력 센서 (3) 의 주면에 접촉했을 때에 터치 검출 전극 (도시하지 않음) 의 자기 용량 또는 상호 용량이 변화하고, 그 변화가 터치 검출부 (7) 에서 검출된다 (정전 용량 방식). 정전 용량 방식을 사용함으로써, 터치 검출부 (7) 는, 사용자의 손가락이 압력 센서 (3) 를 가압하는 힘이 약한 경우여도, 확실하게 손가락과 압력 센서 (3) 의 접촉을 검출할 수 있다.
또한, 터치 검출부 (7) 로는, 정전 용량 방식의 터치 패널 등에 사용되고 있는, 공지된 정전 용량 측정 장치를 사용할 수 있다.
(5) 적분 회로
적분 회로 (5) 는 2 개의 입력을 갖고 있다. 1 개의 입력은 압전 시트 (21) 의 압전 검출 전극 (도시하지 않음) 과 접속되고, 다른 1 개의 입력은 기준 전극 (도시하지 않음) 에 접속되어 있다.
연산 증폭기 (25) 는 2 개의 입력을 갖고 있다. 연산 증폭기 (25) 의 「―」를 부여한 반전 입력 단자로부터의 입력은, 압전 시트 (21) 에 형성된 압전 검출 전극 (도시하지 않음) 에 접속되어 있다. 한편, 연산 증폭기 (25) 의 「＋」를 부여한 비반전 입력 단자로부터의 입력은, 압전 시트 (21) 에 형성된 기준 전극 (도시하지 않음) 및 그라운드 전위에 접속되어 있다. 이 경우, 압전 검출 전극 (도시하지 않음) 과 기준 전극 (도시하지 않음) 사이에 정 (正) 의 전위차를 가진 압전 신호가 입력되면, 연산 증폭기 (25) 로부터 부 (負) 의 전위차를 갖는 증폭된 압전 신호가 출력된다 (반전 증폭).
연산 증폭기 (25) 는, 연산 증폭기 (25) 의 2 개의 입력에 대한 신호가 근소한 전하에 의한 것인 경우여도, 신호의 유무를 판별 가능한 정도의 신호를 출력할 수 있다. 그 때문에, 연산 증폭기 (25) 에 압전 신호를 입력함으로써, 미소한 압전 신호로부터, 양호한 정밀도로 압전 시트 (21) 에 작용하는 가압력을 측정할 수 있게 된다.
커패시턴스 (27) 는, 그 일단이 「―」를 부여한 연산 증폭기 (25) 의 입력에 접속되어 있다. 또, 커패시턴스 (27) 의 타단이 연산 증폭기 (25) 의 출력에 접속되어 있다.
이와 같이 하여, 압전 시트 (21) 의 가압력의 변화량에서 기인하여 발생하는 전압 신호를 적분하여, 연산 증폭기 (25) 로부터 증폭된 압전 신호를 출력할 수 있다.
또한, 연산 증폭기 (25) 로는, 공지된 연산 증폭기를 사용할 수 있다. 또, 커패시턴스 (27) 로는, 필름 콘덴서, 세라믹 콘덴서 등의 콘덴서를 사용할 수 있다. 커패시턴스 (27) 로서 사용하는 콘덴서의 용량은, 압전 신호의 강도 등에 따라, 적절히 결정할 수 있다.
(6) 마이크로 컴퓨터
마이크로 컴퓨터 (9) 는, CPU (Central Processing Unit), 기억부, 및 압전 센서를 구동시키기 위한 인터페이스 등을 구비하고 있다. 또한, 마이크로 컴퓨터 대신에, 커스텀 IC 등에 의해 1 개의 IC 에 마이크로 컴퓨터의 기능이 집약되어 있어도 된다.
제어부 (31) 는, 터치 검출부 (7) 의 검출 결과에 따라, 다른 장치의 동작을 제어한다. 그 때문에, 제어부 (31) 는, 터치 검출부 (7) 와 AD 변환부 (39) 에 접속되어 있다. 제어부 (31) 는, 터치 검출부 (7) 가 터치 검출 신호의 검출에 기초하여 출력하는 신호 (터치 신호) 가 입력됨으로써, 터치 검출부 (7) 가 터치 검출 신호를 검출한 것을 파악할 수 있다.
제어부 (31) 는, 취득부 (45) 와, 기억부 (47) 와, 변화율 산출부 (49) 와, 가압력 산출부 (51) 를 갖고 있다.
취득부 (45) 는, 압전 신호에 기초하는 압전 출력을 취득한다. 구체적으로는, 압전 출력은 상시 취득되고, 그 후, 기억부 (47) 에 송신되고, 또, 가압력 산출부 (51) 에도 송신된다.
기억부 (47) 는, 취득된 압전 출력을 시간 단위로 저장한다.
변화율 산출부 (49) 는, 터치 검출부 (7) 가 압력 센서 (3) 로의 접촉을 검출하면, 터치 검출 시각보다 전에 취득된 압전 출력의 시간에 대한 변화율을 산출한다. 구체적으로는, 변화율 산출부 (49) 는, 기억부 (47) 로부터 특정의 시간 범위 내의 압전 출력을 판독 출력하여, 상기 서술한 변화율을 산출한다.
가압력 산출부 (51) 는, 취득된 압전 출력을 상기 서술한 변화율을 사용하여 보정함으로써, 가압력을 산출한다. 구체적으로는, 가압력 산출부 (51) 는, 취득부 (45) 로부터 송신되어 온 압전 출력을 취득한 시각에 상기 서술한 변화율을 곱함으로써 드리프트 노이즈량을 산출하고, 또한, 취득된 압전 출력에서 드리프트 노이즈량을 뺌으로써, 압전 출력의 보정을 실시한다. 이로써, 예를 들어 초전성에 의한 전하의 영향이 가압력 데이터로부터 제거된다.
(7) 제어 동작
도 2 및 도 3 을 사용하여, 제어부 (31) 에 의한 가압력 산출 제어를 설명한다. 도 2 는, 변화율 산출 및 가압력 산출 제어를 설명하기 위한 플로 차트이다. 도 3 은, 보정 전후의 압전 출력을 나타내기 위한 그래프이다.
도 3 은, 가압력 산출부 (51) 에 의한 보정 전후의 압전 출력을 나타내고 있다. 도면로부터 분명한 바와 같이, 보정 전의 압전 출력에는 초전성에 의한 전하 (드리프트 노이즈) 가 가압력에 의한 전하에 중첩되어 있고, 따라서 본래에는 0 인 압전 출력이 비스듬하게 하방으로 직선상으로 변화하고 있다.
도 2 의 스텝 S1 에서는, 제어부 (31) 는, 터치 검출부 (7) 로부터의 신호에 기초하여 터치 검출이 되었는지 여부를 판단한다. 터치 검출이 되면 (스텝 S1 에서 예, 도 3 의 터치 검출 (B)), 프로세스는 스텝 S2 로 이행된다.
스텝 S2 에서는, 제어부 (31) 의 변화율 산출부 (49) 는, 터치 검출 시각 (B) 의 시각 (t1) 보다 전의 시간 범위의 압전 출력의 데이터를 기억부 (47) 로부터 판독하고, 그것에 기초하여 터치 검출 (B) 의 시각 (t1) 보다 전의 압전 출력의 변화율을 산출한다. 이 실시형태에서는, 상기의 시간 범위의 개시 시각은, 예를 들어, 터치 검출 (B) 의 시각으로부터 소정 시간 전의 시각이다. 이 시각을 개시 시각 0 으로 하고, 터치 검출 (B) 의 시각은 개시 시각으로부터 카운트한 시각 (t1) 으로 표현된다.
스텝 S3 에서는, 제어부 (31) 는, 터치 검출부 (7) 로부터의 신호에 기초하여 터치 검출이 종료되었는지 여부를 판단한다. 터치 검출이 종료되면 (스텝 S3 에서 예, 터치 검출 종료 (C)) 프로세스는 스텝 S1 로 되돌아오고, 터치 검출이 종료되지 않으면 (스텝 S3 에서 아니오) 프로세스는 스텝 S4 로 이행된다.
스텝 S4 에서는, 가압력 산출부 (51) 가, 변화율을 산출하는 데에 사용하는 시간 범위의 종료 시각보다 후에 취득된 압전 출력을, 변화율 산출부 (49) 로부터의 변화율을 사용하여 보정함으로써 가압력을 산출한다. 구체적으로는, 가압력 산출부 (51) 는, 압전 출력의 취득 시각에 상기 서술한 변화율을 곱함으로써 드리프트 노이즈량을 산출한다 (드리프트 노이즈량 산출 스텝). 다음으로, 가압력 산출부 (51) 는, 취득된 압전 출력에서 드리프트 노이즈량을 뺌으로써, 압전 출력을 보정한다 (드리프트 노이즈량 감산 스텝). 그러한 계산은, 하기의 식을 사용하여 실시된다.
F(t) ∝ P(t) ― (dD/dt)t ― P(0)
또한, F(t) 는 시각 (t) 에서의 가압력이고, P(t) 는 시각 (t) 에서의 압전 출력이고, t 는 터치 개시 시각을 0 으로 한 경우의 시각이다.
스텝 S4 후, 프로세스는 스텝 S3 으로 되돌아온다. 요컨대, 터치 종료까지는 스텝 S4 가 반복하여 실행된다.
이와 같이 하여, 터치 인식 중에는, 산출된 드리프트 노이즈의 기울기 (dD/dt) 를 사용하여, 압전 출력을 보정함으로써, 가압력을 정확하게 산출할 수 있다. 이 결과, 도 3 에 나타내는 바와 같이 보정 후의 압전 출력이 얻어진다.
상기 서술한 바와 같이, 압력 검출 장치 (1) 에서는, 가압력은, 보정 후의 압전 출력을 사용하여 산출된다. 이로써, 온도 변화에서 기인하는 압전 시트의 전하 발생의 변화의 영향을 없앨 수 있고, 그 결과, 가압력은 정확하게 측정된다.
구체적인 실시형태로는, 압력 검출 장치 (1) 에서는, 가압력 산출부 (51) 는, 압전 출력을 취득하는 시각에 변화율을 곱함으로써 드리프트 노이즈량을 산출하고, 취득된 압전 출력에서 드리프트 노이즈량을 뺌으로써, 압전 출력을 보정하고 있다. 상기 보정에 의해, 정확한 가압력이 얻어진다. 단, 가압력은, 변화율을 산출하는 데에 사용하는 시간 범위의 종료 시각보다 후에 있어서 보정 후의 압전 출력을 사용하여 산출되면 되기 때문에, 보정 방법은 본 실시형태에 한정되지 않는다.
또한, 이 실시형태에서는, 변화율을 산출하는 데에 사용하는 시간 범위의 종료 시각을, 터치 검출 (B) 의 시각 (t1) 으로부터 소정 시간 전의 시각으로 하고 있다. 일반적으로, 터치 검출부 (7) 에 의한 압력 센서 (3) 로의 접촉을 검출하는 타이밍은, 실제로 예를 들어 손가락이 압력 센서 (3) 에 닿은 시각으로부터 지연되는 경우가 있다. 그러면, 터치 검출 (B) 시각 (t1) 보다 전이어도, 검출 지연 시간에 따라서는 가압에 기초하는 압전 출력의 변화가 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 상기 시간 범위의 종료 시각을 터치 검출 (B) 시각 (t1) 에 근접하면, 변화율 산출에 사용하는 시간 범위의 압전 출력의 변화는 완전한 직선이 되지는 않는다. 요컨대, 취득되는 변화율의 정밀도가 근소하지만 떨어지므로, 보정의 정밀도가 저하된다. 그래서, 변화율 산출에 사용하는 시간 범위의 종료 시각을, 터치 검출 (B) 의 시각 (t1) 으로부터 소정 시간 전의 시각으로 함으로써, 변화율 산출의 시간 범위에 있어서의 압전 출력의 변화는 직선에 근접한다. 이 결과, 변화율을 보다 정확하게 산출할 수 있다.
단, 압전 출력의 시간에 대한 변화율을 산출하는 시간 범위는, 터치 검출부 (7) 가 압력 센서 (3) 로의 접촉을 검출하는 터치 검출 (B) 의 시각 (t1) 보다 전의 임의의 시간 범위이면, 드리프트 노이즈의 보정은 가능하다.
(8) 다른 실시형태
이상, 본 발명의 일 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다. 특히, 본 명세서에 기재된 복수의 실시형태 및 변형예는 필요에 따라 임의로 조합 가능하다.
(a) 상기 실시형태에서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 변화율 산출 스텝 (스텝 S2) 은, 터치 검출 스텝 (스텝 S1) 의 직후에 실행되었다. 이로써, 터치 검출 직전의 드리프트 노이즈의 기울기를 얻을 수 있으므로, 터치 검출보다 후의 압전 출력을 정확하게 보정할 수 있다. 그러나, 변화율을 취득하기 위한 드리프트 노이즈의 기울기는, 터치 검출의 드리프트 노이즈의 기울기와 동일하거나 또는 관련이 있으면 되기 때문에, 변화율 산출 스텝의 타이밍은 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 변화율 산출 스텝은, 전회의 터치 검출 종료 후의 적당한 시각에 실시되어도 된다.
(b) 상기 실시형태에서는, 변화율 산출부 (49) 는, 변화율을 산출하는 데에 사용하는 시간 범위의 개시 시각을, 터치 검출부 (7) 가 압력 센서 (3) 로의 접촉을 검출한 터치 검출 (B) 의 시각으로부터 어느 시간 전의 시각으로 하고 있다. 구체적으로는, 터치 개시 (A) 에 대응하는 시각을, 변화율을 산출하는 데에 사용하는 시간 범위의 개시 시각 0 으로 하고 있다.
그러나, 변화율을 산출하는 데에 사용하는 시간 범위의 개시 시각은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 도 3 에 있어서의 터치 개시 (A) 의 시각의 전후여도 된다.
(c) 상기 실시형태에서는, 드리프트 노이즈의 기울기가 일정한 경우를 설명하였다. 그러나, 드리프트 노이즈의 기울기가 다소 변동하는 경우여도, 본 발명은 유효하게 적용 가능하다.
(d) 변화율의 산출에 사용하는 시간 범위는, 터치마다 변경해도 된다.
(e) 본 실시형태는, 가압력을 정확하게 검출하는 다른 수법과 조합해도 된다.
(f) 상기 실시형태에 있어서의 압력 검출 장치에서는, 압력 센서의 터치 패널을 압전 시트에 겹쳐 배치했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 터치 패널의 터치 검출 전극을 형성하는 기재가 압전 시트를 겸하고 있어도 된다. 또, 상기 실시형태에서는, 정전 용량 방식에 의해 접촉 대상물의 압력 센서로의 접촉을 검출하고 있었다. 그러나, 접촉 대상물의 압력 센서로의 접촉의 검출 방법은, 정전 용량 방식에 한정되지 않는다. 정전 용량 방식 이외의 방법 (예를 들어, 저항막 방식, 광학 방식, 초음파 방식 등) 에 의해 접촉 대상물의 압력 센서로의 접촉을 검출해도 된다.
산업상 이용가능성
본 발명은, 부여된 하중에 따른 압전 신호를 발생시키는 압전 시트를 사용한, 압력 검출 장치에 널리 적용할 수 있다
1 : 압력 검출 장치
3 : 압력 센서
5 : 적분 회로
7 : 터치 검출부
9 : 마이크로 컴퓨터
21 : 압전 시트
23 : 터치 패널
25 : 연산 증폭기
27 : 커패시턴스
31 : 제어부
39 : AD 변환부
45 : 취득부
47 : 기억부
49 : 변화율 산출부
51 : 가압력 산출부

Claims (6)

  1. 부여된 하중에 따른 압전 신호를 발생시키는 압전 시트를 갖는 압력 센서와,
    상기 압력 센서로의 접촉을 검출하는 터치 검출부와,
    상기 압전 신호에 기초하는 압전 출력을 취득하는 취득부와,
    상기 터치 검출부가 상기 압력 센서로의 접촉을 검출하는 터치 검출 시각보다 전의 임의의 시간 범위에 취득된 압전 출력의 시간에 대한 변화율을 산출하는 변화율 산출부와,
    상기 변화율을 산출하는 데에 사용하는 시간 범위의 종료 시각보다 후에 취득된 압전 출력을 상기 변화율을 사용하여 보정함으로써, 가압력을 산출하는 가압력 산출부를 구비하는, 압력 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압력 산출부는, 상기 압전 출력을 취득한 시각에 상기 변화율을 곱함으로써 드리프트 노이즈량을 산출하고, 당해 시각에 취득된 상기 압전 출력으로부터 상기 드리프트 노이즈량을 줄임으로써 상기 보정을 실시하는, 압력 검출 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 변화율 산출부는, 상기 변화율을 산출하는 데에 사용하는 시간 범위의 종료 시각을, 상기 터치 검출 시각으로부터 소정 시간 전의 시각으로 하는, 압력 검출 장치.
  4. 부여된 하중에 따른 압전 신호를 발생시키는 압전 시트를 갖는 압력 센서와, 상기 압력 센서로의 접촉을 검출하는 터치 검출부와, 상기 압전 신호에 기초하는 압전 출력을 취득하는 취득부를 구비한 압력 검출 장치의 제어 방법으로서,
    상기 터치 검출부가 상기 압력 센서로의 접촉을 검출하면, 터치 검출 시각보다 전의 임의의 시간 범위에 취득된 압전 출력의 시간에 대한 변화율을 산출하는 변화율 산출 스텝과,
    상기 변화율을 산출하는 데에 사용하는 시간 범위의 종료 시각보다 후에 취득된 압전 출력을 상기 변화율을 사용하여 보정함으로써, 가압력을 산출하는 가압력 산출 스텝을 구비하는, 압력 검출 장치의 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가압력 산출 스텝은, 상기 압전 출력을 취득하는 시각에 상기 변화율을 곱함으로써 드리프트 노이즈량을 산출하는 드리프트 노이즈량 산출 스텝과, 당해 시각에 취득된 상기 압전 출력으로부터 상기 드리프트 노이즈량을 줄임으로써 상기 보정을 실시하는 드리프트 노이즈량 감산 스텝을 갖는, 압력 검출 장치의 제어 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 기재된 압력 검출 장치의 제어 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
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