(57)【要約】【課題】圧力が小さい範囲における圧力検出の分解能を向上可能な感圧導電性材料を用いた感圧導電センサー及び圧力算出方法を提供すること。【解決手段】ユーザーのクリック動作により、電極上に感圧導電性材料を設けた感圧導電センサー部から出力されるピーク電圧の最小値を検出する（Ｓ５０１）。ついで、上述のピーク電圧の最小値および予め記憶された感圧導電性材料の上限特性曲線のデータに基づいて、ピーク電圧の最大値を算出する（Ｓ５０２）。次に、上述の最小値および最大値に基づいて、切り替え閾値を算出する（Ｓ５０３）。そして、この切り替え閾値と感圧導電センサー部の出力電圧とを比較し（Ｓ５０４）、比較結果に基づいて、予め記憶された複数のＦ−Ｒ特性曲線のうちのいずれかを選択する（Ｓ５０５）。最後に、選択されたＦ−Ｒ特性曲線に基づいて、感圧導電センサー部から出力される出力電圧から圧力を算出する（Ｓ５０６）。【選択図】図５
2010191824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極上に感圧導電性材料を設けた感圧導電センサー部と、
ユーザーのクリック動作により、前記感圧導電センサー部から出力される出力電圧のピークのうちの最小値および最大値に基づいて、予め定めた切り替え閾値を算出する切り替え閾値算出部と、
前記切り替え閾値と前記感圧導電センサー部の出力電圧とを比較する比較部と、
前記比較部による比較結果に基づいて、前記感圧導電性材料の予め記憶された複数のＦ−Ｒ特性曲線のうちのいずれかを選択する選択部と、
前記選択部で選択されたＦ−Ｒ特性曲線および前記感圧導電センサー部の出力電圧に基づいて、前記感圧導電性材料に荷重される圧力を算出する圧力算出部と
を備えることを特徴とする感圧導電センサー。
【請求項２】
前記クリック動作を、前記感圧導電性材料に荷重される圧力の単位時間当たりの変化が予め定めたクリック判定閾値より大きいか否かにより判定するクリック判定部と、
前記予め定めたクリック判定閾値より大きいと判定された場合に、前記感圧導電センサー部の出力電圧および予め定めた収束判定閾値に基づいて、前記ピークの最小値を算出する最小ピーク電圧検出部と
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の感圧導電センサー。
【請求項３】
ユーザーのクリック動作により、電極上に感圧導電性材料を設けた感圧導電センサー部から出力される出力電圧のピークの最小値を検出する最小ピーク電圧検出ステップと、
前記最小ピーク出力電圧および前記感圧導電性材料の予め記憶されたＦ−Ｒ特性曲線に基づいて、前記感圧導電センサー部から出力される出力電圧のピークの最大値を算出する最大ピーク電圧算出ステップと、
前記最小ピーク出力電圧および前記最大ピーク出力電圧に基づいて、予め定めた切り替え閾値を算出する切り替え閾値算出ステップと、
前記切り替え閾値と前記感圧導電センサー部の出力電圧とを比較する比較ステップと、
前記比較ステップによる比較結果に基づいて、前記感圧導電性材料の予め記憶された複数のＦ−Ｒ特性曲線のうちのいずれかを選択する選択ステップと、
前記選択ステップで選択されたＦ−Ｒ特性曲線に基づいて、前記感圧導電センサー部の出力電圧から圧力を算出する圧力算出ステップと
を含むことを特徴とする圧力算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感圧導電センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
ゲームコントローラや情報端末の入力装置として、図１２及び１３に示す特許文献１の力感知ポインティングデバイスが知られている。この力感知ポインティングデバイスは、従来の歪ゲージを用いたデバイスが抱える高価であること、設置が難しいこと等の問題に対処するものである。この入力デバイスでは、アクチュエータ２０に加えられた力が、半導体層５４に伝えられ、その圧力により下部電極５６の２つの電極間に抵抗値変化が生じる。その抵抗値変化から、入力された力の方向および大きさが検出される。アクチュエータの上端４２に指先で加えられた左右上下の力がモニター上のカーソル等を左右上下に移動させる。半導体層５４には、圧力により抵抗値が変化する感圧導電性材料が使われ、感圧ゴム、感圧インク等が知られている。これらは高分子媒体やエラストマー媒体中に導電性金属粒子、カーボン微粒子等を混入した構成のもので、圧力により体積圧縮が生じて媒体中の金属粒子が接触し、低抵抗の通路が発生するメカニズムを利用している。圧力が大きいほど抵抗値が下がるが、その圧力−抵抗値特性は製造方法にも依存する。圧力センサーとして利用する場合には、この変化する抵抗値（実際には、それに関わる電圧または電流値）から対応する入力圧力を検出する。
【０００３】
特許文献２は、このような入力装置でクリック機能を付加する方法を明らかにしている。図１４を参照してその方法を説明する。ＦＳＲ＃１〜ＦＳＲ＃４は、感圧導電性材料で、図１２及び図１３と同様のメカニズムによりそれぞれの抵抗値が変化する。入力装置としてモニター上のカーソルを左右または上下に移動する場合は、水平方向または垂直方向に対応する感圧導電性材料の組の抵抗値が特定の変化を示す。例えば、水平方向および垂直方向には、（ＦＳＲ＃１，ＦＳＲ＃３）および（ＦＳＲ＃２，ＦＳＲ＃４）の組がそれぞれ対応する。入力装置として、アプリケーションソフト中でオプションを選択するためには、クリック動作または選択動作を行う。この際には、アクチュエータ上部の端部を“トン”と叩く力入力操作を行う。これによりＦＳＲ＃１〜ＦＳＲ＃４のうち、３つ以上がある閾値を超える抵抗値変化を出力すると、クリック動作または選択操作が行われたとシステムソフト側が判断する。また、カーソルを一方向に動かしながらクリック動作または選択動作を行う場合は、１つのＦＳＲが、抵抗値の変化を示しながらある一定の時間の間にある閾値を超える抵抗値変化を示す。この際にもシステムソフト側はクリック動作または選択動作が発生したと判断する。
【０００４】
これらの入力デバイスに用いられる感圧導電性材料の特性は、特許文献１及び２では特に触れられていないが、一般的に、感圧導電性材料を用いる場合、その加えた力に対する抵抗値の変化特性、所謂、Ｆ−Ｒ特性が製品毎にばらつくこと、ヒステリシスがありＦ−Ｒ特性が履歴に依存すること、繰り返しの圧縮変形に対する耐久性等に問題があることが知られている。
【０００５】
特許文献３では、非導電性エラストマー中に粒径がナノメーターサイズの導電性フィラーを分散させて感圧導電性材料の特性の改善を図っている。図１５は、特許文献３の実施例のＦ−Ｒ特性図であり、改良された再現性を示している。エラストマー媒体を用いた感圧導電性材料（以下「感圧導電性エラストマー」と呼ぶ。）を上下の金属電極で挟み、電極間に負荷（圧力）をかけたときの電極間の抵抗値変化を１回目から１０回目まで繰り返し測定している。荷重が比較的短時間に繰り返されると、徐々に抵抗値が小さい方向に移っていく。最初の数回の荷重負荷ではＦ−Ｒ特性の変化は大きいが、１０回程度繰り返すと、１つのＦ−Ｒ特性曲線に収束し、これ以降の荷重繰り返しに対して再現性よく同じＦ−Ｒ特性曲線を示している。
【０００６】
繰り返し荷重をかけた後に一定時間、除荷した状態で放置し、再度Ｆ−Ｒ特性を測定すると、図１５で、最初の数回目の測定と類似の高い抵抗値の特性を示すことが多い。つまり、連続して荷重を繰り返すような使い方をした場合には、Ｆ−Ｒ特性は１つの特性に収束するが、除荷した状態が続くと、高抵抗値を示す最初のＦ−Ｒ特性の状態に復帰する傾向がある。どの程度、初期の高抵抗Ｆ−Ｒ特性に復帰するかは放置時間にも依存する。
【０００７】
特許文献４では、ロボットハンド用の把持、組立作業用に導電性ゴムセンサを使う場合の出力値の補正の仕方が説明されている。事前に一定の荷重で導電性ゴムセンサの出力特性データを取得してその感度係数を利用する方法や、温度特性を測定しておき、その温度補正係数を利用して連続測定したセンサー出力を補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表平９−５０７３１５号公報
【特許文献２】米国特許第６０８４５７２号明細書
【特許文献３】特開２００７−２２０４８１号公報
【特許文献４】特開２００３−２３６７８６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】計測自動制御学会論文集、Ｖｏｌ．２４、Ｎｏ．７、６６２／６６９（１９８８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した感圧導電性材料のＦ−Ｒ特性の問題をさらに説明するため、図１に、感圧導電性エラストマーのＦ−Ｒ特性の一例を示す。様々な荷重、除荷、及び放置を行ってＦ−Ｒ特性を測定し、それらを１つにしたものである。縦軸および横軸はそれぞれ抵抗値および圧力であり、リニア表示となっている。最も抵抗値が高いＦ−Ｒ特性と最も抵抗が小さいＦ−Ｒ特性の特性曲線の傾向は異なっているが、その中間のＦ−Ｒ特性の特性曲線は上下の特性曲線の中間的な特性で推移している。図２では、縦軸を抵抗値ではなく、測定で直接得られる電圧としている。この測定では、図１２の例と同様に、感圧導電性エラストマーの上面に圧力がかかり、その下面側に抵抗変化を検出する電極を設けている。図２で用いる電圧は、図３に示す構成により測定することができ、感圧導電性エラストマー１と固定抵抗２との分圧出力電圧Ｖｏｕｔで、圧力がかかって抵抗値が小さくなると出力電圧は小さくなる。図１及び２から分かるように、感圧導電性エラストマーは加えられる圧力が大きくなると抵抗値のばらつきが小さくなり、圧力が小さいと荷重履歴に依存したばらつきが大きく現れる傾向をもっている。なお、本明細書で用いる「Ｆ−Ｒ特性」という用語には、感圧導電性材料に加えられた圧力と、図３に示す構成またはその同等物により測定した電圧との関係も含まれるものとする。
【００１１】
感圧導電性材料の理想的なＦ−Ｒ特性は、横軸の圧力方向にも縦軸の電圧（または抵抗）方向にも１つの細い直線で、利用状況や履歴により特性曲線が上下に動かないものである。非特許文献１には、感圧導電性エラストマーのＦ−Ｒ特性について、圧力および抵抗値の両方をＬｏｇ表示にしたときにおおよそ線形近似ができることが述べられているが、図１及び２に示したＦ−Ｒ特性を、たとえば０．１ＭＰａ以下等の圧力が小さい範囲を含めて１つの直線で表現することは応用上、精度がよくない。
【００１２】
ここで、感圧導電性材料を用いた力感知ポインティングデバイスによるクリック動作の判定についてさらに検討する。クリック動作が行われる場面として、次のようなものが考えられる。ある短い時間の間にカーソルを上下左右に連続的に動かした後、カーソルを止めてオプション選択、クリック動作を行い、アプリケーションの局面を変える。しばらく時間をおいた後に、再度カーソルを上下左右に動かす。こうした場面において、クリック動作やカーソルを動かさない時間の長短はアプリケーションソフトに依存して様々である。入力デバイスに用いられる感圧導電性材料のＦ−Ｒ特性は、これらの使用状況に応じて、収束状態（図１及び図２の一番下の状態）、初期状態（図１及び図２の一番上の状態）、およびそれらの中間状態の間を遷移することになる。したがって、クリック動作に対応する感圧導電性材料の出力電圧が安定せず誤差が大きくなってしまう。
【００１３】
感圧導電性材料の出力電圧の誤差が大きくなると、クリック動作が行われたか否かの判定を精度よく行うことが困難になる。図１４の例で、クリック動作の判定に、例えば出力電圧レベルとして閾値としてＶｔｈ＝０．５Ｖを設定し、ＦＳＲ＃１〜ＦＳＲ＃４のうちの３つが閾値Ｖｔｈより小さな出力電圧になったときにクリックが起こったと設定される場合を考える。図２のＦ−Ｒ曲線を例にとると、感圧導電性エラストマーが最も抵抗が小さい状態にあるときは０．０８ＭＰａの圧力で出力電圧が０．５Ｖとなり、これ以上の圧力でクリックと判定されるが、もし、感圧導電性エラストマーが最も抵抗値の高い状態にあるときは０．１４ＭＰａの圧力が加わらないと出力電圧が閾値Ｖｔｈの０．５Ｖとならない。感圧導電性エラストマーの抵抗値が低い状態の１．７５倍の圧力をかけないとクリックと判定されないということになる。入力デバイスの利用者は、同じ指先圧力（力）で入力デバイスをクリックしたときに、クリック動作と判定されるのが当然と考えるが、Ｆ−Ｒ特性の状態が変化して抵抗の高い状態にあると、再度、強めに押すことで認識されるようになる。一定の出力電圧に対する圧力の分解能が低いことが問題である。
【００１４】
また、アプリケーションにより、利用者に一定範囲の圧力入力を求め、それが達成されたときに、アプリケーションの展開局面を変えるものもある。大きな圧力の範囲、例えば０．２ＭＰａのときの出力電圧の分解能（縦軸方向の幅）は０．１Ｖ程度であるが、０．０５ＭＰａでは約０．７Ｖと大きい。小さな圧力（〜０．０４ＭＰａ）から大きな圧力（〜０．１ＭＰａ以上）での抵抗値変化による出力電圧の変化の幅は、約１．６Ｖであるから、圧力が低い範囲では全電圧変化幅の半分の分解能ということになる。
【００１５】
なお、特許文献４のロボットハンドの分野は、一般的に扱う圧力の範囲が、クリック動作等のヒューマンインターフェイス用入力デバイスからみると大きな圧力の範囲であり、図１及び２を参照して説明してきたように感圧導電性材料の特性ばらつきが小さい範囲である。また、荷重や除荷といった操作は、ロボットハンドの場合よりも高速かつ多様であり、感圧導電性材料の履歴による感度特性補正は難しい。このため、ロボットハンドの分野とは異なる種類の感度補正が必要である。
【００１６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、０．１ＭＰａ以下等の圧力が小さい範囲における圧力検出の分解能を向上させることのできる、感圧導電性材料を用いた感圧導電センサー及び圧力算出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、電極上に感圧導電性材料を設けた感圧導電センサー部と、ユーザーのクリック動作により、前記感圧導電センサー部から出力される出力電圧のピークの最小値および最大値に基づいて、予め定めた数式に従い切り替え閾値を算出する切り替え閾値算出部と、前記切り替え閾値と前記感圧導電センサー部の出力電圧とを比較する比較部と、前記比較部による比較結果に基づいて、前記感圧導電性材料の予め記憶された複数のＦ−Ｒ特性曲線のうちのいずれかを選択する選択部と、前記選択部で選択されたＦ−Ｒ特性曲線および前記感圧導電センサー部の出力電圧に基づいて、前記感圧導電性材料に荷重される圧力を算出する圧力算出部とを備えることを特徴とする感圧導電センサーである。
【００１８】
また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記クリック動作を、前記感圧導電性材料に荷重される圧力の単位時間当たりの変化が予め定めたクリック判定閾値より大きいか否かにより判定するクリック判定部と、前記予め定めたクリック判定閾値より大きいと判定された場合に、前記感圧導電センサー部の出力電圧および予め定めた収束判定閾値に基づいて、前記ピークの最小値を算出する最小ピーク電圧検出部とをさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の第３の態様は、ユーザーのクリック動作により、電極上に感圧導電性材料を設けた感圧導電センサー部から出力される出力電圧のピークの最小値を検出する最小ピーク電圧検出ステップと、前記最小ピーク出力電圧および前記感圧導電性材料の予め記憶されたＦ−Ｒ特性曲線に基づいて、前記感圧導電センサー部から出力される出力電圧のピークの最大値を算出する最大ピーク電圧算出ステップと、前記最小ピーク出力電圧および前記最大ピーク出力電圧に基づいて、予め定めた数式に従い切り替え閾値を算出する切り替え閾値算出ステップと、前記切り替え閾値と前記感圧導電センサー部の出力電圧とを比較する比較ステップと、前記比較ステップによる比較結果に基づいて、前記感圧導電性材料の予め記憶された複数のＦ−Ｒ特性曲線のうちのいずれかを選択する選択ステップと、前記選択ステップで選択されたＦ−Ｒ特性曲線に基づいて、前記感圧導電センサー部の出力電圧から圧力を算出する圧力算出ステップとを含むことを特徴とする圧力算出方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の感圧導電センサー及び圧力算出方法によれば、ユーザーのクリック動作に応じて予め定めた数式に従い切り替え閾値を算出し、この切り替え閾値に基づいて感圧導電性材料の予め記憶された複数のＦ−Ｒ特性曲線のうちのいずれかを適宜選択することにより、０．１ＭＰａ以下等の圧力が小さい範囲における圧力検出の分解能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】感圧導電性エラストマーのＦ−Ｒ特性の一例を示す図である。
【図２】図１において、縦軸を測定で直接得られる電圧とした図である。
【図３】感圧導電センサー部の出力電圧を測定するための構成を示す図である。
【図４】感圧導電性材料のＦ−Ｒ特性曲線を説明するための模式図である。
【図５】本発明の圧力算出方法を示す流れ図である。
【図６】算出した切り替え閾値を用いたＦ−Ｒ特性曲線の選択を説明するための図である。
【図７】本発明の感圧導電センサーの実施形態を示す図である。
【図８】Ｆ−Ｒ特性曲線を折れ線近似した場合の変換方法を説明するための図である。
【図９】最小クリック圧力検出部の構成を示す図である。
【図１０】コントローラ部の構成および動作を説明するための図である。
【図１１】データ保持部の一例を示す図である。
【図１２】特許文献１の力感知ポインティングデバイスを示す図である。
【図１３】特許文献１の力感知ポインティングデバイスを示す図である。
【図１４】特許文献２の入力装置を示す図である。
【図１５】特許文献３の実施例のＦ−Ｒ特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２３】
（圧力算出方法）  
本発明の圧力算出方法は、電極上に感圧導電性材料を設けた感圧導電センサー部から出力される出力電圧に対して後述する処理を施すことにより、感圧導電センサー部に加えられた圧力を算出する。まず、圧力算出に必要な感圧導電性材料のＦ−Ｒ特性曲線の決定について説明し、次いで、それらのＦ−Ｒ特性曲線を用いた圧力算出の手順を説明する。
【００２４】
感圧導電性材料のＦ−Ｒ特性曲線の決定 
感圧導電性材料を数ｍｍ角のサイズに切って実際に感圧導電センサー部において用いる形態（例えば、２ｍｍ角のチップ）とし、図３に示した構成により感圧導電センサー部の出力電圧を測定する。感圧導電センサー部の上面（感圧導電性材料の電極と対向する面）から測定圧力の範囲で荷重および除荷を繰り返し、収束傾向が得られるまで行う。
【００２５】
最も抵抗値が高い状態のＦ−Ｒ特性曲線を「上限特性曲線」、最も抵抗が小さい状態のＦ−Ｒ特性曲線を「下限特性曲線」と呼ぶと、最初に荷重をかけたときのＦ−Ｒ特性が抵抗値の最も高い傾向を示し、このときに得られる曲線が上限特性曲線である。収束傾向が得られたときが最も抵抗値が低い特性を示し、このときに得られる曲線が下限特性曲線となる。荷重および除荷を繰り返したあと、感圧導電センサー部を約１週間、除荷した状態で放置し、その後にＦ−Ｒ特性を再び測定して、最初に求めた上限特性曲線と一致することを確認するのが望ましい。図４は、感圧導電性材料のＦ−Ｒ特性曲線を説明するための模式図であるが、ＦＲｕｐが上限特性曲線、ＦＲｂｏｔが下限特性曲線を示している。なお、感圧導電性材料のＦ−Ｒ特性は、添加する導電粒子の形状、特性や、溶媒の熱処理法、温度管理などの製造法に依存するので、一定の製造単位でＦ−Ｒ特性の上限特性および下限特性を決定することが望ましい。感圧導電性材料にも依存するが、５回から１０回程度の荷重を経ると、上限特性曲線から下限特性曲線までの圧力範囲をほぼ記録することのできる可能性が高い。
【００２６】
図４をさらに参照して、中間特性曲線の決定について説明する。図４の例では、０．０４ＭＰａから０．２ＭＰａまでの範囲で実測した上限特性曲線ＦＲｕｐおよび下限特性曲線ＦＲｂｏｔから、３つの中間特性曲線、すなわち上限特性曲線ＦＲｕｐと下限特性曲線ＦＲｂｏｔの中間の特性を有する曲線ＦＲｍｉｄ、上限特性曲線ＦＲｕｐと曲線ＦＲｍｉｄの中間の特定を有する曲線ＦＲ１、および、曲線ＦＲ１と下限特性曲線ＦＲｂｏｔの中間の特定を有する曲線ＦＲ２を作成する。これらの中間特性曲線は、それぞれ上下の特性曲線から中間値を補完することで作成することができる。ここでは、３つの中間特性曲線を利用する、実装の容易な場合を説明するが、中間特性曲線の種類はアプリケーションの種類に応じて増やすことが可能である。
【００２７】
なお、これらの特性曲線は、その関数形をパラメータフィッティングから決定してもよいが、実装上は演算の簡素化のために数点の折れ線近似が適している。図４では、中間特性曲線ＦＲｍｉｄを４つのサンプル点で表現することを示している。特性曲線を表現するデータ（パラメータフィッティング又は折れ線近似により決定した関数形）は、レジスタ等のデータ保持部に記憶しておく。
【００２８】
Ｆ−Ｒ特性曲線を用いた圧力算出の手順 
まず、ステップＳ５０１で、ユーザーのクリック動作により、電極上に感圧導電性材料を設けた感圧導電センサー部から出力される出力電圧のピーク（以下「ピーク電圧」とも呼ぶ。）の最小値を検出する。
【００２９】
アプリケーションの使用中はクリック動作が多用されるが、このクリック動作でユーザーが入力デバイスに加える力は、ばらつきはするがそのユーザーに特有な一定の力（圧力）にピークをもつことを見出した。本発明の圧力算出方法では、このユーザーのクリック圧力が一定になることを利用する。クリック動作による出力電圧は、カーソル移動の場合と異なり時間当たりの変化が大きいことから、単位時間当たりの圧力変化を観測することでクリック動作が起こったことを認識できる。圧力変化の観測には、出力電圧から圧力を算出することが必要であるが、アプリケーションの使用を開始した時は入力デバイスのそれまでの利用状況や除荷時間等が分からないため出力電圧−圧力の変換に用いるＦ−Ｒ特性曲線を中間特性曲線ＦＲｍｉｄ等に適宜予め定めておけばよい。クリック動作の繰り返しで荷重履歴が蓄積すると、やがて特性曲線は収束状態に遷移する。クリック動作が発生するたびにピーク電圧を前回の出力電圧と比較して、小さい方の値を記憶する。新しいピーク電圧と前回の出力電圧との差が予め定めた閾値より小さくなったとき、ピーク電圧が最小値となり収束状態に遷移したと判定することができる。レジスタ等のデータ保持部に記憶してある下限特性曲線ＦＲｂｏｔを表現するデータを用いて、このユーザーのクリック圧力を算出することができる。
【００３０】
ついで、ステップＳ５０２で、上述のピーク電圧の最小値および予め記憶された感圧導電性材料の上限特性曲線ＦＲｕｐのデータに基づいて、感圧導電センサー部から出力されるピーク電圧の最大値を算出する。
【００３１】
次に、ステップＳ５０３で、上述の最小値および最大値に基づいて、後述する切り替え閾値を算出する。
【００３２】
そして、ステップＳ５０４で、この切り替え閾値と感圧導電センサー部の出力電圧とを比較し、ステップＳ５０５で、比較結果に基づいて、予め記憶された複数のＦ−Ｒ特性曲線のうちのいずれかを選択する。
【００３３】
最後に、ステップＳ５０６で、選択されたＦ−Ｒ特性曲線に基づいて、感圧導電センサー部から出力される出力電圧から圧力を算出する。
【００３４】
このような手順により、一度Ｆ−Ｒ特性曲線の切り替え閾値が決定された後は、圧力および出力電圧の分解能が低い初期の状況から、分解能の向上した入力デバイスとして利用可能となる。上述した切り替え閾値の決定手順は、一度決定した後も使い勝手に応じて修正することが可能である。
【００３５】
ステップＳ５０３〜Ｓ５０５の詳細 
ここで、ステップＳ５０３で算出する切り替え閾値の一例を説明する。たとえば、数式（１）により表されるＶｔｈ１及びＶｔｈ２を切り替え閾値とすることができる。
【００３６】
【数１】
2010191824.tif 000003
【００３７】
ここで、ＶｂｏｔはステップＳ５０１で検出した最小値、ＶｔｏｐはステップＳ５０２で算出した最大値である。
【００３８】
図６は、算出した切り替え閾値を用いたＦ−Ｒ特性曲線の選択を説明するための図である。切り替え閾値Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２を求めた後は、クリック動作毎の感圧導電センサー部の出力電圧と比較することで適切な特性曲線に切り替える。例えば、出力電圧Ｖｏｕｔ＞Ｖｔｈ２の場合に中間特性曲線ＦＲ１、ｖｔｈ１＜Ｖｏｕt≦ｖｔｈ２の場合に中間特性曲線ＦＲｍｉｄ、Ｖｏｕｔ≦ｖｔｈ１の場合に中間特性曲線ＦＲ２を選択することができる。ただし、クリック圧力のばらつきがあるので、何度かのクリック圧力の平均値を切り替え閾値と比較することが好ましい。また、ピーク電圧の最大値Ｖｕｐ及びと最小値Ｖｂｏｔを決定する際には、極端に離れたデータを捨てる処理を行うことが望ましい。
【００３９】
短時間連続して入力デバイスを利用する場合は、最も抵抗値が低くなる下限特性曲線ＦＲｂｏｔを利用できるように、新たな切り替え閾値、例えば、Ｖｂｏｔ＋１／８＊（Ｖｕｐ−Ｖｂｏｔ）を設定して利用してもよい。
【００４０】
なお、切り替え閾値の定義と切り替える特性曲線の本数は、アプリケーションにより変更するのが望ましい。
【００４１】
（感圧導電センサー）  
図７を参照して、本発明の感圧導電センサーの実施形態を説明する。まず、データ保持部７０７について説明すると、ここには、圧力算出方法について上述したのと同様の方法で決定したＦ−Ｒ特性曲線を表現するデータ（パラメータフィッティング又は折れ線近似により決定した関数形）を記憶しておく。
【００４２】
感圧導電センサー７００は、電極上に感圧導電性材料を設けた感圧導電センサー部７０１と、感圧導電センサー部７０１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔが入力される圧力計算部７０３と、圧力計算部７０３から出力される圧力Ｐｏｕｔの時間変化ｄＰｏｕｔ／ｄｔを計算してクリック動作を判定し、クリック動作期間中のピーク電圧Ｖｃｌｉｃｋを出力するクリック判定部７０４と、クリック判定部７０４から出力されたピーク電圧Ｖｃｌｉｃｋの最小値を検出する最小ピーク電圧検出部７０５と、最小ピーク電圧検出部７０５から出力されるピーク電圧Ｖｃｌｉｃｋの最小値およびピーク電圧Ｖｃｌｉｃｋの最小値に収束したことを示すフラグＦＬｃｏｎｖ並びにデータ保持部７０７に予め記憶された感圧導電性材料の上限特性曲線ＦＲｕｐのデータに基づいて、ピーク電圧Ｖｃｌｉｃｋの最大値を算出し、ピーク電圧Ｖｃｌｉｃｋの最小値および最大値から切り替え閾値を算出するコントローラ部７０６とを備える。切り替え閾値については上述したのでここでは詳しく述べない。
【００４３】
切り替え閾値の決定後は、クリック判定部７０４から出力されるピーク電圧Ｖｃｌｉｃｋとコントローラ部７０６内に記憶された切り替え閾値とをコントローラ部７０６で比較して、感圧導電性材料の予め記憶された複数のＦ−Ｒ特性曲線のうちのいずれかを選択するための比較結果を表す選択信号Ｖｓｅｌを選択部７０８に出力する。選択部７０８で選択されたＦ−Ｒ特性曲線を表現するデータが圧力計算部７０３に入力され、このＦ−Ｒ特性曲線を用いて感圧導電センサー部７０１の出力電圧Ｖｏｕｔが圧力Ｐｏｕｔに変換される。
【００４４】
以下、圧力計算部７０３、クリック判定部７０４と、最小ピーク電圧検出部７０５、コントローラ部７０６及びデータ保持部７０７の詳細を説明する。なお、本実施形態では、機能別の回路で構成されたセンサーとして説明したが、多くの演算処理をマイクロコントローラを利用したプログラム処理とすることも可能であり、機能別の回路構成に限定する意図はないことに留意されたい。
【００４５】
圧力計算部７０３について 
出力電圧Ｖｏｕｔは、図３に示す構成により測定することのできる分圧出力電圧とすればよい。出力電圧Ｖｏｕｔは圧力計算部７０３に入力され、その時点で設定されているＦ−Ｒ特性曲線により電圧Ｖｏｕｔから圧力Ｐｏｕｔに変換が実施される。
【００４６】
図８を参照して、Ｆ−Ｒ特性曲線を折れ線近似した場合の変換方法を説明する。Ｆ−Ｒ特性曲線の折れ線近似である曲線ＦＲｉは、圧力計算部７０３は、その折れ線近似のデータを保持するレジスタを内部に有し、そのデータを用いて入力電圧Ｖｏｕｔに対する出力圧力Ｐｏｕｔを数式（２）により計算することができる。
【００４７】
【数２】
2010191824.tif 000004
【００４８】
この圧力Ｐｏｕｔは、そのままクリック判定部７０４とアプリケーションシステムへ出力される。
【００４９】
クリック判定部７０４について 
クリック判定部４は、圧力計算部７０３から出力される圧力Ｐの時間変化ｄＰｏｕｔ／ｄｔを計算してクリック動作を判定し、クリック動作期間中のピーク電圧Ｖｃｌｉｃｋを出力する。圧力の時間変化ｄＰｏｕｔ／ｄｔが、コントローラー７０６により指定される予め定めた閾値Ｖｔｈ−ｃｌ（「クリック判定閾値」とも呼ぶ。）より絶対値が大きい場合は、クリック動作が発生したと判定する。本実施形態の感圧導電センサーは、圧力変換の動作を数ｍｓｅｃから数１０ｍｓｅｃの周期で繰り返し、例えば１５０ｍｓｅｃの期間で０．０６ＭＰａ以上の圧力変化があった場合にクリック動作が生じたと判定する。閾値Ｖｔｈ−ｃｌは、０．４ＭＰａ／ｓｅｃとなる。
【００５０】
また、クリック動作の前後で、圧力の時間変化ｄＰｏｕｔ／ｄｔが符号を変える性質を利用して判定を行ってもよい。この判定は、圧力ではなく出力電圧を用いて行うこともできる。
【００５１】
最小ピーク電圧検出部７０５について 
図９を参照して、最小ピーク電圧検出部の構成を説明する。クリック判定部７０４から出力されたピーク電圧Ｖｃｌｉｃｋは、クリックレジスタ９０９に保持される。この値は、最小クリックデータレジスタ９１０に保持されているピーク電圧Ｖｃｌｉｃｋの最小値と比較器９１２で比較され、入力されたピーク電圧Ｖｃｌｉｃｋが小さい場合は、選択部９１４を経由して、最小クリックデータレジスタ９１０に記憶される。
【００５２】
収束判定閾値ｄＶｃは、コントローラ部７０６から入力してもよく、閾値レジスタ９１１に記憶されている。ピーク電圧Ｖｃｌｉｃｋと、それまでの最小クリックデータとの差分がこの収束閾値ｄＶｃより小さい場合は、クリック信号電圧レベルが収束したとして、この電圧信号Ｖｃｍｉｎ及び収束フラグ信号ＦＬｃｏｎｖをコントローラ部７０６に出力する。
【００５３】
コントローラ部７０６について 
図１０を参照してコントローラ部の構成および動作を説明する。最小ピーク電圧検出部７０５からの最小電圧信号Ｖｃｍｉｎ（＝Ｖｂｏｔ）とＦ−Ｒ折れ線データ保持部１０１５に記憶されている特性曲線ＦＲｂｏｔの折れ線データより、演算部１０１６でクリック圧力を補間計算する。次に、このクリック圧力に対する上限特性曲線ＦＲｕｐの電圧ＶｕｐをＦ−Ｒ折れ線データ保持部１０１５に記憶されている折れ線データより補間計算する。これらの電圧Ｖｕｐ及びＶｂｏｔを用いて、数式（１）により２つの切り替え閾値Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２を演算部１０１６で計算し、閾値保持部１０１７に記憶する。演算部１０１６は、算術演算回路（ＡＬＵ）及びレジスタを用いて構成できる。
【００５４】
閾値レジスタ１０１９は、最小ピーク電圧検出部７０５で収束判定に用いる閾値信号ｄＶｃを保持し、出力する。この閾値は、ユーザーのクリック圧力のばらつきとＦ−Ｒ特性曲線ＦＲｂｏｔの傾きを考慮して決定する。本実施例では数１０ｍＶ程度の設定が好ましい。
【００５５】
閾値レジスタ１０２０は、クリック判定部７０４でクリック動作判定のための圧力時間変化ｄＰ／ｄｔを検出するための閾値を保持する。事前のユーザー入力実験で決定する。
【００５６】
データ保持部７０７について 
図１１に、データ保持部の一例を示す。本実施形態ではＦ−Ｒ特性曲線全体をＦＲｕｐ、ＦＲｂｏｔ、ＦＲｍｉｄ、ＦＲ１及びＦＲ２の５つの特性曲線で近似する。さらに、これらの特性曲線を４点の折れ線近似している。そのために各折れ線毎に４つのデータレジスタを有するが、１つのデータレジスタ、例えば、レジスタ１１２１は、図８の１つの折れ線近似点のデータで、圧力データと対応する電圧データのペアからなる。
【００５７】
この折れ線近似データは圧力計算部７０３で用いられるが、すべての折れ線データが使われるわけではないので、選択部７０８で、コントローラ部７０６からの選択信号ｖｓｅｌにより１つが選択されて利用される。
【符号の説明】
【００５８】
７００  感圧導電センサー
７０１  感圧導電センサー部
７０３  圧力計算部
７０４  クリック判定部
７０５  最小ピーク電圧検出部
７０６  コントローラ部（「切り替え閾値算出部」及び「比較部」に対応）
７０７  データ保持部
７０８  選択部
９０９  クリックレジスタ
９１０  最小クリックデータレジスタ
９１１  閾値レジスタ
９１２  比較器
９１３  収束判定部
９１４  選択部
１０１５  ＦＲ折れ線データ保持部
１０１６  演算部
１０１７  閾値保持部
１０１８  比較器
１０１９、１０２０  閾値レジスタ
ＦＲｕｐ  上限特性曲線（「Ｆ−Ｒ特性曲線」に対応）
ＦＲｂｏｔ  下限特性曲線（「Ｆ−Ｒ特性曲線」に対応）
ＦＲｍｉｄ、ＦＲ１、ＦＲ２  中間特性曲線（「Ｆ−Ｒ特性曲線」に対応）
【図１】
2010191824.tif 000005
【図２】
2010191824.tif 000006
【図３】
2010191824.tif 000007
【図４】
2010191824.tif 000008
【図５】
2010191824.tif 000009
【図６】
2010191824.tif 000010
【図７】
2010191824.tif 000011
【図８】
2010191824.tif 000012
【図９】
2010191824.tif 000013
【図１０】
2010191824.tif 000014
【図１１】
2010191824.tif 000015
【図１２】
2010191824.tif 000016
【図１３】
2010191824.tif 000017
【図１４】
2010191824.tif 000018
【図１５】
2010191824.tif 000019