(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作子によって操作される入力操作面を含み、第１の静電容量を有する第１の容量素子と、
前記第１の容量素子に配置され、前記第１の静電容量よりも大きい第２の静電容量を形成する第１及び第２の電極を有する第２の容量素子と、
前記第１の電極に近接して配置される第３の電極を有し、前記第３の電極を接地電位に接続し前記第１の電極と前記第３の電極とを静電的に結合させることで、前記第２の静電容量を当該第２の静電容量よりも小さい第３の静電容量に変換する接地回路と、
前記第１の静電容量の変化に基づいて前記第１の容量素子から出力される、前記入力操作面に対する前記操作子の接触位置を検出するための第１の信号と、前記第３の静電容量の変化に基づいて前記第２の容量素子から出力される、前記入力操作面に対する前記操作子の押圧力を検出するための第２の信号とを処理する信号処理回路と
を具備するセンサ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ装置であって、
前記第１の容量素子は、第１の方向に延在する複数本の第１の検出電極と、前記第１の方向と交差する第２の方向に延在し、前記第１の検出電極と対向することで前記第１の静電容量を有する容量素子を形成する複数本の第２の検出電極とを有し、
前記接地回路は、前記第１及び第２の検出電極のいずれか一方を前記接地電位に接続することで前記第３の電極を形成するスイッチ回路部を含む
センサ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のセンサ装置であって、
前記スイッチ回路部は、
前記信号処理回路に対する前記第１の信号の入力を遮断する第１の状態を有する第１のスイッチと、
前記第１のスイッチが前記第１の状態のときに、前記信号処理回路に対する前記第２の信号の入力を許容する第２の状態を有する第２のスイッチとを含む
センサ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のセンサ装置であって、
前記第１のスイッチは、前記第１の状態のとき、前記第１及び第２の検出電極のいずれか一方を前記接地電位に接続する
センサ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のセンサ装置であって、
前記第１の容量素子を収容する筐体をさらに具備し、
前記第１の電極は前記第１の容量素子に固定され、前記第２の電極は前記筐体に固定される
センサ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサ装置であって、
前記第１の電極は、前記第１の容量素子の周囲に配置されている
センサ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のセンサ装置であって、
前記第２の容量素子は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置された弾性部材をさらに有する
センサ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のセンサ装置であって、
前記入力操作面に画像を表示させる表示素子をさらに具備する
センサ装置。
【請求項９】
操作子によって操作される入力操作面を含み、第１の静電容量を有する第１の容量素子と、
前記第１の容量素子に配置され、前記第１の静電容量よりも大きい第２の静電容量を形成する第１及び第２の電極を有する第２の容量素子と、
前記第１の電極に近接して配置される第３の電極を有し、前記第３の電極を接地電位に接続し前記第１の電極と前記第３の電極とを静電的に結合させることで、前記第２の静電容量を当該第２の静電容量よりも小さい第３の静電容量に変換する接地回路と、
前記第１の静電容量の変化に基づいて前記第１の容量素子から出力される、前記入力操作面に対する前記操作子の接触位置を検出するための第１の信号と、前記第３の静電容量の変化に基づいて前記第２の容量素子から出力される、前記入力操作面に対する前記操作子の押圧力を検出するための第２の信号とを処理する信号処理回路と、
前記入力操作面に画像を表示させる表示素子と
を具備する情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力操作面に対する操作子の接触位置と押圧力を検出するセンサ装置及びこれを備えた情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話に代表される携帯型の情報処理装置の多機能化が進められており、筐体に設けられた表示部をユーザインターフェースとして機能させる構成が提案されている。例えば特許文献１には、表示部に対する入力操作位置を検出するタッチパネルと、入力操作力を検出する押圧検知センサとを備えた電子機器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１３４４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、構成の簡素化および開発コストの低減を図るため、複数種類のセンサからの出力信号を共通の回路で処理できることが好ましい。例えば、操作位置を検出する検出素子と操作力を検出する検出素子をともに静電容量式の容量素子で構成することで、これら複数の容量素子からの出力信号を処理する回路を共通化することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、上記２つの容量素子の静電容量が大きく相違する場合、各素子から出力される信号の出力レンジも大きく相違するため、共通の回路で各素子の信号を処理することが困難となる。従ってこの場合、使用される容量素子の構成に制限が生じたり、検出精度の低下を招いたりする等の不都合がある。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、静電容量の異なる複数の容量素子の出力を共通の回路で検出することが可能なセンサ装置及び情報処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るセンサ装置は、第１の容量素子と、第２の容量素子と、接地回路と、信号処理回路とを具備する。
上記第１の容量素子は、第１の静電容量を有する。
上記第２の容量素子は、上記第１の静電容量よりも大きい第２の静電容量を形成する第１及び第２の電極を有する。
上記接地回路は、上記第１の電極に近接して配置される第３の電極を有し、上記第３の電極を接地電位に接続することで上記第２の静電容量を当該第２の静電容量よりも小さい第３の静電容量に変換する。
上記信号処理回路は、上記第１の静電容量の変化に基づいて上記第１の容量素子から出力される第１の信号と、上記第３の静電容量の変化に基づいて上記第２の容量素子から出力される第２の信号とを処理する。
【０００８】
上記センサ装置において、接地回路は、第１の電極に近接する第３の電極を接地電位に接続することで、第１の電極と第３の電極とを静電的に結合する。このとき、第１及び第２の電極間の静電容量（第３の静電容量）は、第３の電極が接地電位に接続されていない場合の静電容量（第２の静電容量）に比べて小さくなる。従って、第２の容量素子が第１の容量素子と比較して大きな静電容量を有している場合であっても、上記接地回路によって第２の容量素子の静電容量を小さくできる。これにより、共通の信号処理回路によって、静電容量の異なる２つの容量素子の出力を検出することが可能となる。
【０００９】
上記第３の静電容量は、第１の静電容量に近い値であるほど、第１の静電容量との差を小さくすることができる。第３の静電容量と第１の静電容量との差は特に限定されないが、信号処理回路の調整の範囲内であればよい。
【００１０】
上記第３の静電容量は、第１の電極と第３の電極との間の静電容量の大きさによって決定される。したがって、第１の電極と第３の電極との間の距離を含む、両電極間の相対的位置関係によって、第３の静電容量を所望の値に設定することが可能となる。また、第３の電極は、単一の電極だけに限られず、複数の電極で構成されてもよい。
【００１１】
上記信号処理回路の構成は特に限定されず、各容量素子の構成や検出原理等に応じて適宜の構成が採用可能である。例えば、容量素子に印加される交流電流（高周波、パルス波を含む）の出力変化に基づいて、容量素子の容量変化を検出するようにしてもよい。信号処理回路は、単独の処理回路で構成される場合に限られず、複数の回路で構成されてもよい。また、信号処理回路は、アナログ回路でもよいし、デジタル回路でもよいし、これらの組み合わせであってもよい。
【００１２】
上記第１の容量素子は、操作子によって操作される入力操作面を有してもよい。この場合、上記第１の信号は、上記入力操作面に対する上記操作子の接触位置を検出するための信号を含んでもよいし、上記第２の信号は、上記入力操作面に対する上記操作子の押圧力を検出するための信号を含んでもよい。
上記のように、各容量素子で検出すべき操作子の操作態様を異ならせることで、操作子を用いた三次元的な入力操作を高精度に検出することが可能となる。
【００１３】
上記第１の容量素子は、第１の方向に延在する複数本の第１の検出電極と、上記第１の方向と交差する第２の方向に延在し上記第１の検出電極と対向する複数本の第２の検出電極とを有してもよい。第１及び第２の検出電極は、各々が交差する複数の領域に上記第１の静電容量を有する容量素子を形成する。これにより、第１の容量素子によって、入力操作面に対する操作子の接触あるいは近接位置を検出することが可能となる。
【００１４】
この場合、上記接地回路は、スイッチ回路部を含んでもよい。上記スイッチ回路部は、上記第１及び第２の検出電極のいずれか一方を上記接地電位に接続することで、上記第３の電極を形成する。
この構成により、第１の容量素子の一部の電極を上記第３の電極として機能させることができる。また、第１の容量素子と接地回路との間で構成の一部を共通化することができるため、センサ装置の小型化および構成の簡素化を図ることが可能となる。
【００１５】
上記スイッチ回路部は、第１のスイッチと、第２のスイッチとを含んでもよい。上記第１のスイッチは、上記信号処理回路に対する上記第１の信号の入力を遮断する第１の状態を有する。上記第２のスイッチは、上記第１のスイッチが上記第１の状態のときに、上記信号処理回路に対する上記第２の信号の入力を許容する第２の状態を有する。
上記第１及び第２のスイッチは、信号処理回路に対する第１及び第２の信号の入力を切り替える。これにより、単一の信号処理回路によって、第１の信号についての信号処理と第２の信号についての信号処理とが可能となる。
【００１６】
上記第１のスイッチは、上記第１の状態のとき、上記第１及び第２の検出電極のいずれか一方を上記接地電位に接続してもよい。
これにより、上記接地回路による第２の静電容量から第３の静電容量への変換と、この第３の静電容量の変化に基づく第２の容量素子からの出力信号（第２の信号）の処理とを同期させることができる。
【００１７】
上記センサ装置は、上記第１の容量素子を収容する筐体をさらに具備してもよい。この場合、上記第１の電極は上記第１の容量素子に固定され、上記第２の電極は上記筐体に固定される。
これにより、筐体に対する第１の容量素子の相対位置変化を上記第１及び第２の電極間の静電容量の変化として検出することができる。
【００１８】
この場合、上記第１の電極は、上記第１の容量素子の周囲に配置されることで、第２の容量素子によって、筐体に対する第１の容量素子の相対位置変化を高精度に検出することができる。
【００１９】
また、上記第２の容量素子は、上記第１の電極と第２の電極との間に配置された弾性部材をさらに有してもよい。これにより、入力操作面に対する押圧力を当該弾性部材によって弾性的に支持することができる。
【００２０】
上記センサ装置は、上記入力操作面に画像を表示させる表示素子をさらに具備してもよい。
上記画像は、ユーザによって選択操作されるアイコンであってもよいし、ユーザによる入力操作に基づいて表示される画像であってもよい。上記構成により、入力操作面をＧＵＩ（Graphic User Interface）として機能させることが可能となる。
【００２１】
本発明の一形態に係る情報処理装置は、第１の容量素子と、第２の容量素子と、接地回路と、信号処理回路と、表示素子とを具備する。
上記第１の容量素子は、操作子によって操作される入力操作面を含み、第１の静電容量を有する。
上記第２の容量素子は、上記第１の静電容量よりも大きい第２の静電容量を形成する第１及び第２の電極を有する。
上記接地回路は、上記第１の電極に近接して配置される第３の電極を有し、上記第３の電極を接地電位に接続することで上記第２の静電容量を当該第２の静電容量よりも小さい第３の静電容量に変換する。
上記信号処理回路は、第１の信号と第２の信号とを処理する。上記第１の信号は、上記第１の静電容量の変化に基づいて上記第１の容量素子から出力され、上記入力操作面に対する上記操作子の接触位置を検出するための信号である。上記第２の信号は、上記第３の静電容量の変化に基づいて上記第２の容量素子から出力され、上記入力操作面に対する上記操作子の押圧力を検出するための信号である。
上記表示素子は、上記入力操作面に画像を表示させる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、共通の信号処理回路によって、静電容量の異なる複数の容量素子を共通の回路で処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るセンサ装置を備えた情報処理装置の概略断面図である。
【図２】上記情報処理装置の筐体の図示を省略した概略分解斜視図である。
【図３】上記情報処理装置の要部の拡大図である。
【図４】図１の円Ａで囲まれた領域の拡大図である。
【図５】上記情報処理装置に組み込まれる感圧センサの動作原理を説明するための図である。
【図６】図５に示す感圧センサの特性の一例を示す図である。
【図７】上記情報処理装置に組み込まれたセンサ装置の一構成例を示す回路図である。
【図８】上記センサ装置の一構成例を示す要部の回路図である。
【図９】上記感圧センサの動作特性例を説明する図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るセンサ装置を概略的に示す分解斜視図である。
【図１１】図１０に示した各種電極の配置関係の変形例を説明する概略図である。
【図１２】図７に示したセンサ装置の他の構成例を示す回路図である。
【図１３】図１０に示したセンサ装置の構成の変形例を示す分解斜視図である。
【図１４】図４に示したセンサ装置の一部の構成の変形例を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
［全体構成］
図１は、本発明の一実施形態に係るセンサ装置を備えた情報処理装置の概略断面図である。図２は、図１に示す情報処理装置の筐体の図示を省略した概略分解斜視図である。図３は、図２の部分拡大図であり、タッチパネルの分解斜視図に相当する。図２では、図面を見やすくするためにタッチパネルの電極構造を一部省略し、図３にてタッチパネルの詳細な電極構造を示した。図４は、図１の円Ａで囲まれた領域の拡大図である。図５は、図１に示す情報処理装置に組み込まれる感圧センサの動作原理を説明するための図である。図６は、図５に示す感圧センサの特性の一例を示す図である。図面において、構造をわかりやすくするために、各構造を実際とは異なる縮尺で図示し、また配線数なども実際とは異なる数で図示している。
【００２６】
図１〜４に示すように、情報処理装置１は、トッププレート４０と、センサユニット１００と、表示素子としての液晶パネル３０と、液晶パネル３０に対して光を照射するバックライト２０と、これらを収容する筐体７０とを備える。情報処理装置１において、使用者側からみて、トッププレート４０、センサユニット１００、液晶パネル３０、バックライト２０はその順に配置される。センサユニット１００は、第１の容量素子としてのタッチパネル５０と、第２の容量素子としての感圧センサ６０とを備える。
【００２７】
トッププレート４０は、その下部に位置するタッチパネル５０の表面を保護するものであるが、トッププレート４０を省略した構成としてもよい。トッププレート４０には透明のガラス基板やフィルムなどを用いることができる。トッププレート４０の表面は、使用者による入力操作時に、指やタッチペン等の入力操作子が接触する入力操作面５１となる。以下、入力操作子として指を例にあげて説明する。
【００２８】
トッププレート４０とセンサユニット１００とは、接着層９１により接着固定されている。センサユニット１００は、平面矩形状のタッチパネル５０と、感圧センサ６０とを備え、両者は接着固定されている。本実施形態において、トッププレート４０は、タッチパネル５０の一部として構成される。
【００２９】
タッチパネル５０は、入力操作面５１と、これに対向する液晶パネル３０側に位置する第２の面５２とを有している。感圧センサ６０は、タッチパネル５０の周囲に配置されている。本実施形態では、感圧センサ６０は、タッチパネル５０の第２の面５２の額縁部の四隅にそれぞれ１つづつ、計４つ配置される。タッチパネル５０はトッププレート４０側、感圧センサ６０は液晶パネル３０側に位置するように配置される。液晶パネル３０は、タッチパネル５０の背面側に配置されている。本実施形態においては、入力操作面５１に操作子が近接あるいは接触（以下、「接触」と総称する。）することで、情報処理装置１に対する入力操作が行われる。
【００３０】
感圧センサ６０は、筐体７０に固定配置されている。感圧センサ６０は、弾性体６２と、これを挟み込むように配置された上部電極６１及び下部電極６３を備える。入力操作面５１と垂直な方向（図面ｚ軸方向）に入力操作面５１を押圧すると、感圧センサ６０の弾性体６２が縮小するように歪むとともに、この感圧センサ６０が接着固定されているトッププレート４０及びタッチパネル５０が押圧方向に移動する。このように、感圧センサ６０は、押圧によって、ｚ軸方向にその厚みが変位する構成となっている。そのため、指による押圧によって感圧センサ６０の変位分、タッチパネル５０は液晶パネル３０に近づくように移動するので、その移動分を考慮してセンサユニット１００と液晶パネル３０との間には空隙９５が設けられている。
【００３１】
［タッチパネル］
タッチパネル５０は、入力操作面５１のｘｙ座標を検出する静電容量方式の入力デバイスである。静電容量方式のタッチパネル５０においては、局所的に静電容量が変化した部位を検出することにより、タッチパネルの入力操作面の使用者の指が触れた位置、さらにはこの位置の変化を検出するようになされている。
【００３２】
図２及び図３に示すように、タッチパネル５０は、例えばＸ電極基板１５０、Ｙ電極基板２５０を順に積層し互いを接着層９３にて接着して構成される。Ｘ電極基板１５０及びＹ電極基板２５０はそれぞれ矩形状を有し、本実施形態では、Ｙ電極基板２５０はＸ電極基板１５０より小さい外形を有する。Ｘ電極基板１５０、Ｙ電極基板２５０それぞれに形成されるＸ方向検出電極１５３及びＹ方向検出電極２５２が互いに平面的に重なりあった領域が、ｘｙ平面の座標検出領域８０となる。感圧センサ６０は、タッチパネル５０のｘｙ平面の座標検出領域８０外の周縁領域（額縁部）に配置される。言い換えると、平面的に見て、Ｘ電極基板１５０のＹ電極基板２５０より突出した部分が額縁形状を有し、この突出した部分に感圧センサ６０が設けられる。
【００３３】
図２、図３において、Ｘ電極基板１５０、Ｙ電極基板２５０それぞれに形成される電極パターン等は、図面上、基板の裏面側に配置されるため、点線で図示している。
【００３４】
Ｘ電極基板１５０は、透明ポリイミド基板１５１と、該基板１５１上に形成されたＸ方向検出電極１５３と、上部電極６１と、Ｘ方向検出電極１５３に電気的に接続する配線１５４と、上部電極６１と電気的に接続する引出配線１５５とを有する。透明ポリイミド基板１５１以外に、ＰＥＴフィルム基板やガラス基板などを用いてもよい。
【００３５】
Ｘ方向検出電極１５３は、図上、Ｘ軸方向に延在するストライプ状の透明導電膜、例えばＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）で形成される。上部電極６１は、感圧センサ６０の一部を構成する。上部電極６１は、Ｘ方向検出電極１５３と同時形成され、ＩＴＯで形成される。上部電極６１は、座標検出領域８０外の矩形のタッチパネル５０の額縁上の四隅にそれぞれ１つづつ、計４つ配置される。４つの上部電極６１は、それぞれ電気的に独立している。配線１５４は、Ｘ方向検出電極１５３と図示しない回路基板とをＦＰＣ基板８１を介して電気的に接続するための配線である。引出配線１５５は、上部電極６１と図示しない回路基板とをＦＰＣ基板８１を介して電気的に接続するための配線である。配線１５４及び引出配線１５５は、例えばＡｇ（銀）などで印刷形成される。尚、上部電極６１を配線１５４及び引出配線１５５と同時形成し、Ａｇなどで印刷形成してもよい。
【００３６】
Ｙ電極基板２５０は、透明ポリイミド基板２５１と、該基板２５１上に形成されたＹ方向検出電極２５２と、Ｙ方向検出電極２５２に電気的に接続する配線２５４とを有する。透明ポリイミド基板２５１以外に、ＰＥＴフィルム基板やガラス基板などを用いてもよい。
【００３７】
Ｙ方向検出電極２５２は、図上、ｙ軸方向に延在するストライプ状の透明導電膜、例えばＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）で形成される。配線２５４は、Ｙ方向検出電極２５２と図示しない回路基板とをＦＰＣ基板８２を介して電気的に接続するための配線である。配線２５４は、例えばＡｇ（銀）などで印刷形成される。回路基板は、例えばバックライト２０の液晶パネル３０が配置される側とは反対の面側に配置される。
【００３８】
このように、タッチパネル５０は、直交する二軸の方向に検出用の電極パターンが設けられた構成となっている。タッチパネル５０の検出出力（第１の信号）は、図示しない回路基板上に設けられている検出回路に入力され、二軸平面での位置、すなわちＸＹ座標の特定が行われる。各Ｘ方向検出電極１５３及びＹ方向検出電極２５２には所定電圧がかけられ、Ｘ方向検出電極１５３とＹ方向検出電極２５２との間には電荷が形成される。指による接触によりその電荷が変化し、Ｘ方向検出電極、Ｙ方向検出電極それぞれに流れる電流が変化する。この変化を検出することによってＸＹ座標が特定でき、指の位置が検出される。尚、トッププレート４０が設けられない場合は、Ｘ電極基板１５０の電極パターンが配置されない側の面が入力操作面となる。
【００３９】
［感圧センサ］
図１〜図４に示すように、感圧センサ６０は、タッチパネル５０と筐体７０との間に配置された誘電材料からなる弾性体６２と、これを挟み込むように配置された上部電極６１及び下部電極６３とを備える。感圧センサ６０はさらに、弾性体６２と上部電極６１とを接着固定する接着層６５と、弾性体６２と下部電極６３とを接着固定する接着層６４とを備える。本実施形態においては、４つの各感圧センサ６０を構成する弾性体が連結して１つの枠状の弾性体６２を構成し、４つの感圧センサ６０で１つの弾性体６２を共有している。また、４つの各感圧センサ６０を構成する下部電極が連結して１つの枠状の下部電極６３を構成し、４つの感圧センサ６０で１つの下部電極６３を共有している。尚、上部電極６１も下部電極６３と同様に枠状に形成されてもよい。
【００４０】
弾性体６２は、例えば、残留ひずみが少なく、復元率（復元速度）が高い材料が用いられる。この種の材料としては、例えばシリコーンゴム、ウレタン系ゴムを用いることができる。本実施形態では、弾性体６２として、株式会社イノアックコーポレーション製「ポロン」（商標）が用いられている。
【００４１】
弾性体６２は、例えば１０％程度変位すればよく、例えば厚み０．５ｍｍの弾性体６２を用いる場合、５０μｍ程度変位すればよい。本実施形態において、弾性体６２はタッチパネル５０の額縁に対応して額縁状（環状）に設けられている。弾性体６２を額縁状に設けることにより、情報処理装置１の状態で、タッチパネル５０と筐体７０との間、詳細にはタッチパネル５０と液晶パネル３０との間の空隙９５に外部からのゴミなどが侵入することを防止できる。このように額縁状の弾性体６２に、外部からのゴミの侵入を防止するシール機能を持たせることができる。従って、外部からのゴミ侵入による表示特性への影響がない。
【００４２】
上述したように、上部電極６１は、タッチパネル５０上に、Ｘ方向検出電極１５３または配線１５４と同時形成されている。これにより、上部電極６１を別工程で形成する必要がない。また、感圧センサ６０の一部を構成する上部電極６１と、タッチパネル５０に形成されるＸ透明電極パターンや配線を同一基板上に形成できるので、これら電極等を一括して同じＦＰＣ基板８１にて配線することができる。
【００４３】
下部電極６３は、筐体７０上に例えば導電ペーストを印刷して形成される。下部電極６３には、例えば銀ペーストを用いることができる。下部電極６３は、弾性体６２と同様にタッチパネル５０の額縁部に対応して額縁状（環状）に配置される。下部電極６３はＦＰＣ基板８３を介して電気的に図示しない回路基板と電気的に接続される。下部電極６３を、複数の感圧センサ６０で共有することにより、下部電極６３の配線を単純化させることができる。
【００４４】
［感圧センサの動作原理］
次に、本実施形態における感圧センサ６０の動作原理について図５及び図６を用いて説明する。本実施形態の感圧センサ６０は、感圧センサ６０の上部電極６１、弾性体６２及び下部電極６３の積層方向に指９６によって加わる押圧力に応じて静電容量が変化する。図５（ｂ）に示すように、指９６によって押圧力が加わると、感圧センサ６０を構成する弾性体６２はその厚みが減少するようにひずみ、上部電極６１と下部電極６３との間の静電容量が減少する。
【００４５】
このように、弾性体６２の変位による電極６１、６３間の静電容量変化を利用して感圧機能を実現している。図６に示すように、感圧センサ６０は、静電容量変化率が、押し込み力、すなわち感圧センサ６０に加わる押圧力にほぼ比例するリニアな特性を有している。本実施形態においては、下部電極６３に矩形のパルスを加え、上部電極から得られる信号（第２の信号）が、図示しない回路基板に設けられている演算回路に入力され、電極６１、６３間の静電容量変化を検出することができる。そして、電極６１、６３間の静電容量変化から、入力操作面５１への押圧による入力決定操作がなされたことを判定することができる。
【００４６】
感圧センサ６０の静電容量変化に基く入力操作面５１への押圧力は、後述する演算回路７を含む判定ユニットによって判定される。上記判定ユニットは、情報処理装置１の制御部の一部として構成することができる。判定ユニットは、タッチパネル５０の四隅位置に配置された各感圧センサ６０で検出された静電容量変化に基づいて、上記押圧力を判定する。判定ユニットは、後述するように、各感圧センサ６０の静電容量変化の合算値に基づいて、上記押圧力を判定してもよい。これにより、入力操作面への押圧位置に依存しない高精度な押圧力検出が可能となる。この場合、判定ユニットは、例えば、上記静電容量変化の合算値から押圧力を判定してもよいし、上記合算値を感圧センサの数で除算することで得られる平均値から押圧力を判定してもよい。
【００４７】
センサユニット１００においては、入力操作面５１に指９６が触れることにより、タッチパネル５０によってｘｙ平面の座標位置が検出される。そして、入力操作面５１を指９６で押すことにより、感圧センサ６０によってｘｙ平面と垂直な方向（ｚ軸方向）に向かって加わる押圧力が検出され、入力決定が判定される。これにより、単に指９６が入力操作面５１に間接的に触れているだけでは、決定とは判定されないので、誤入力を減少させることができる。更に、指９６が入力操作面５１に触れた状態で入力操作面５１上を移動させることができるので操作性がよい。
【００４８】
［信号処理回路］
次に、上述したタッチパネル５０及び感圧センサ６０からそれぞれ出力される第１及び第２の信号の生成及び処理を実行する信号処理回路について説明する。図７は、信号処理回路１０１の一構成例を示す概略構成図、図８は、信号処理回路１０１の一部を構成する検出回路の一構成例を示す回路図である。また、センサユニット１００及び信号処理回路１０１により、本実施形態に係るセンサ装置１０が構成される。
【００４９】
図７に示すように、センサ装置１０は、Ｘ方向検出電極２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄとＹ方向検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄとを有するタッチパネル５０と、上部電極６１と下部電極６３とを有する感圧センサ６０と、信号発生回路４と、第１のスイッチ回路５０１と、第２のスイッチ回路５０２、検出回路６と、演算回路７とを有する。Ｘ方向検出電極２ａ〜２ｄ及びＹ方向検出電極３ａ〜３ｄはそれぞれ、上述の検出電極１５３、２５２に対応しており、図７では説明を分かり易くするため、それぞれ４本ずつ示している。
【００５０】
Ｘ方向検出電極２ａ〜２ｄとＹ方向検出電極３ａ〜３ｄとは、Ｚ方向から見ればそれぞれが入力操作面５１上において交差するように配置され、互いに接触しない。これにより、Ｘ方向検出電極２ａ〜２ｄとＹ方向検出電極３ａ〜３ｄとが交差する複数の箇所には、両検出電極２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｄが対向する第１のコンデンサＣ１がそれぞれ形成される。タッチパネル５０は、第１のスイッチ回路５０１と第２のスイッチ回路５０２との間に接続される。
【００５１】
感圧センサ６０は、上部電極６１と下部電極６３とにより第２のコンデンサＣ２を形成する。感圧センサ６０は、第１のスイッチ回路５０１と第２のスイッチ回路５０２との間に接続される。
【００５２】
信号発生回路４は、スイッチ回路５０１に接続され、スイッチ回路５０１を介してＹ方向検出電極３ａ〜３ｄに供給される入力信号を発生する。本実施形態において、信号発生回路４はパルス状の入力信号を発生するが、入力信号はパルス以外にも正弦波等の他の周期的信号であってもよい。
【００５３】
第１のスイッチ回路５０１は、Ｙ方向検出電極３ａ〜３ｄ及び感圧センサ６０の下部電極６３のそれぞれに接続され、信号発生回路４において発生された信号を、対応するＹ方向検出電極３ａ〜３ｄ及び下部電極６３へ供給する複数のスイッチＳ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃ、Ｓ１ｄ及びＳ１ｅを有する。スイッチ回路５０１は、スイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｅを開閉することにより、信号発生回路４をＹ方向検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ及び下部電極６３のいずれかひとつと接続する。スイッチ回路５０１は、スイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｅを所定のタイミングで順次切り替える。ここでは、検出電極３ａ、検出電極３ｂ、検出電極３ｃ、検出電極３ｄ、下部電極６３の順でスイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｅが切り替えられる。これにより、タッチパネル５０を構成する個々の第１のコンデンサＣ１と、感圧センサ６０を構成する第２のコンデンサＣ２とに対して順次、信号発生回路４からの入力信号が周期的に供給されることになる。
【００５４】
また、第１のスイッチ回路５０１は、接地電位（ＧＮＤ）９０と接続されている。第１のスイッチ回路５０１は、スイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｄを介してＹ方向検出電極３ａ〜３ｄを接地電位（ＧＮＤ）９０へ接続可能に構成されている。本実施形態では、図８に示すように、スイッチＳ１ｅがオン状態のとき、各Ｙ方向検出電極３ａ〜３ｄが接地電位９０へ接続される。
【００５５】
第２のスイッチ回路５０２は、Ｘ方向検出電極２ａ〜２ｄ及び感圧センサ６０の上部電極６１のそれぞれに接続され、コンデンサＣ１、Ｃ２を介して供給される電気信号を検出回路６へ出力する複数のスイッチＳ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃ、Ｓ２ｄ（以上、第１のスイッチ）及びＳ２ｅ（第２のスイッチ）を有する。スイッチ回路５０２は、スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｅを開閉することにより、Ｘ方向検出電極２ａ〜２ｄ及び上部電極６１のいずれかひとつを検出回路６と接続する。スイッチ回路５０２は、スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｅを所定のタイミングで順次切り替える。ここではスイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｄのいずれかがオン操作されたとき、スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｄのいずれかがオン操作される。また、スイッチＳ１ｅがオン操作されたときは、スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｄはオフとされ、スイッチＳ２ｅはオン操作される。以上のようにして、タッチパネル５０を構成する各コンデンサＣ１と、感圧センサ６０を構成するコンデンサＣ２からの出力信号とが順次、検出回路６へ周期的に供給される。
【００５６】
次に、検出回路６の構成について説明する。図８は、検出回路６の一構成例を示す回路図である。なお、検出回路６の構成は、以下に説明するものに限られない。
【００５７】
検出回路６は、Ｎチャネル型ＦＥＴ（Field effect transistor）であるＦＥＴ２１及びＦＥＴ２２、参照用コンデンサＣｘを有する。ＦＥＴ２１のソースは接地され、ゲート及びドレインはスイッチ回路５０２を介してＸ方向検出電極２ａ〜２ｄに接続されている。ＦＥＴ２１のゲートはさらにＦＥＴ２２のゲートと接続されている。ＦＥＴ２２のソースは接地され、ドレインは参照用コンデンサＣｘを介して電源端子（Ｖdd）２４に接続されている。ＦＥＴ２２のドレインはさらに演算回路７に接続されている。上記構成の検出回路６において、ＦＥＴ２１及びＦＥＴ２２によりカレントミラー回路が構成される。即ち、ＦＥＴ２１のドレイン−ソース電流に比例した電流がＦＥＴ２２のドレイン−ソース間を流れる。
【００５８】
コンデンサＣ１及びＣ２は、共通の入力信号に対して、各々の静電容量の大きさによって異なる大きさの電流信号を出力する。検出回路６は、コンデンサＣ１及びＣ２から出力される電流の変化に基づいて、コンデンサＣ１及びＣ２の静電容量の変化に応じた検出信号（Ｖout）を演算回路７へ出力する。
【００５９】
演算回路７は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等で構成されている。演算回路７は、検出回路６からの出力信号を演算し、タッチパネル５０を構成する各々のコンデンサＣ１の静電容量の変化に基づいて、入力操作面５１に対する指９６の操作位置を特定する。演算回路７はこの特定された操作位置（ｘｙ座標値）を図示しない操作対象機器に出力する。
【００６０】
検出回路６においては、参照用コンデンサＣｘは電源端子２４によって充電され、その充電電圧（Ｖout）が演算回路７に出力される。第２のスイッチ回路５０２からタッチパネル５０又は感圧センサ６０の出力信号（第１、第２の信号）が検出回路６へ供給されると、当該電流はカレントミラー回路で増幅されて参照用コンデンサＣｘに充電される。これにより、参照用コンデンサＣｘの検出側端子の電位が徐々に上昇し、演算回路７への出力電圧（Ｖout）が徐々に低下する。出力電圧（Ｖout）の低下率は、検出回路６へ入力される電流の大きさによって異なる。演算回路７は、電圧Ｖoutの出力値や当該出力値の低下率（時間変化率）等に基づき、コンデンサＣ１、Ｃ２の静電容量の変化を検出する。
【００６１】
例えば、タッチパネル５０を構成するコンデンサＣ１に関しては、入力操作面５１に指９６が接触するときとしないときとで、当該指の直下付近に位置するコンデンサＣ１の静電容量が異なる。すなわち、指９６は大地（グラウンド）とみなすことができるため、指９６と近接する検出電極は当該指と静電的に結合することで、当該検出電極とこれに対向する検出電極との間の静電容量は減少する。したがって、指が近接しないときに比べ、指が近接したときの方がコンデンサＣ１の静電容量は小さくなる。その結果、信号発生回路４と検出回路６とを結ぶ回路のインピーダンスが増加し、検出回路６へ供給される電流が小さくなる。これにより、検出回路６から演算回路７へ供給される出力電圧（Ｖout）の低下が緩やかになることで、演算回路７において当該コンデンサＣ１の静電容量の減少が検出される。演算回路７は、タッチパネル５０を構成する全てのコンデンサＣ１について、上述した静電容量の変化を個々に検出する。
【００６２】
一方、感圧センサ６０を構成するコンデンサＣ２に関しては、入力操作面５１が押圧されたときと押圧されないときとで静電容量が異なる。すなわち、入力操作面５１に押圧力が印加されないときに比べ、押圧力が印加されときの方が、上部電極６１と下部電極６３との間の距離が短くなるため、コンデンサＣ２の静電容量は大きくなる。その結果、信号発生回路４と検出回路６とを結ぶ回路のインピーダンスが減少し、検出回路６へ供給される電流が大きくなる。これにより、検出回路６から演算回路７へ供給される出力電圧（Ｖout）の低下が急激になることで、演算回路７において当該コンデンサＣ２の静電容量の増加が検出される。
【００６３】
また、入力操作面５１に対する押圧力の大きさに応じてコンデンサＣ２の静電容量も連続的に変化する。その結果、検出回路６へ入力される電流量もコンデンサＣ２の静電容量の変化に応じて変化するため、演算回路７において入力操作面５１に対する押圧力を検出することが可能となる。
【００６４】
［接地回路］
本実施形態のセンサ装置１０は、入力操作面５１に指９６が接触又は押圧していないときのタッチパネル５０及び感圧センサ６０の静電容量（初期容量）と、指９６が接触あるいは押圧したときのこれらの静電容量との差に基づいて、入力操作を検出する。タッチパネル５０及び感圧センサ６０の初期容量がそれぞれ異なると、タッチパネル５０から検出回路６へ出力される信号の出力レンジと、感圧センサ６０から検出回路６へ出力される信号の出力レンジとが大きく相違する。この場合、検出回路６において共通の参照用コンデンサＣｘを用いることが困難となり、タッチパネル５０用と感圧センサ６０用とで異なる容量値を有する参照用コンデンサを用意する必要が生じる。
【００６５】
特に、感圧センサ６０を構成するコンデンサＣ２は、タッチパネルを構成する個々のコンデンサＣ１に比べて、電極の対向面積が大きい。このため、コンデンサＣ２の静電容量（第２の静電容量）はコンデンサＣ１の静電容量（第１の静電容量）よりも大きくなる傾向にあり、上述した問題が顕著となる。
【００６６】
このような問題を解消するため、本実施形態のセンサ装置１０は、タッチパネル５０の初期容量と感圧センサ６０の初期容量との差を緩和する接地回路９を備えている。
【００６７】
本実施形態の接地回路９は、タッチパネル５０のＹ方向検出電極３ａ〜３ｄと、これらＹ方向検出電極３ａ〜３ｄを接地電位９０へ接続するスイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｄとを含む。上述のように、第１のスイッチ回路５０１は、信号発生回路４から感圧センサ６０へ入力信号を印加する際、スイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｄは接地電位９０側へ切り替えられ、Ｙ方向検出電極３ａ〜３ｄは接地電位に接続された接地電極（第３の電極）として機能する。
【００６８】
一方、感圧センサ６０の下部電極６３は図４に示したようにＹ方向検出電極２５２（３ａ〜３ｄ）に近接して配置されているため、下部電極６３は、接地電位に接続されたＹ方向検出電極３ａ〜３ｄと静電的に結合しやすい。その結果、感圧センサ６０の下部電極６３と上部電極６１との間に形成されるコンデンサＣ２の静電容量は、Ｙ方向検出電極３ａ〜３ｄが接地電位に接続されることで、Ｙ方向検出電極３ａ〜３ｄが接地電位に接続されない場合に比べて小さい静電容量（第３の静電容量）に変換される。これにより、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２の間の容量差が小さくなり、検出回路６において共通の参照用コンデンサＣｘを用いた容量検出が実現可能となる。
【００６９】
コンデンサＣ２の静電容量の変換量は、下部電極６３とＹ方向検出電極３ａ〜３ｄとの間の距離等に応じて適宜調整することが可能である。また、本実施形態では、全てのＹ方向検出電極３ａ〜３ｄを接地電位に接続したが、これらのうち一部の電極あるいは、下部電極６３に最も近接する電極のみ接地電位に接続することで、コンデンサＣ２の静電容量を変換してもよい。さらに、Ｙ方向検出電極３ａ〜３ｄを接地電極として機能させる場合に代えて、Ｘ方向検出電極２ａ〜２ｄを接地電極として機能させることで、コンデンサＣ２の静電容量を変換してもよい。この場合、感圧センサ６０への入力信号の印加時に、Ｘ方向検出電極２ａ〜２ｄが接地電位に接続されるように、第２のスイッチ回路５０２を構成することができる。
【００７０】
本発明者らは、所定の電極面積及び電極間距離を有するコンデンサＣ10を感圧センサ６０に用いて、接地電極の有無によるコンデンサＣ10の静電容量の変化を測定した。測定条件は、Ｘ方向及びＹ方向検出電極のいずれをも接地電位に接続しないとき（ケース１）、Ｘ方向検出電極のみを接地電位に接続したとき（ケース２）、及び、Ｙ方向検出電極のみを接地電位に接続したとき（ケース３）とした。測定の結果、ケース１では１５．５［ｐＦ］、ケース２では１３．０［ｐＦ］、ケース３では９．７［ｐＦ］となり、接地電極の有無、接地電極の場所等に応じて、感圧センサ６０の静電容量が大きく変化することが確認された。
【００７１】
また、コンデンサＣ10とは異なる他のコンデンサＣ20を感圧センサ６０として用い、上記ケース１（接地電極なし）及びケース３（接地電極あり）の場合各々について、コンデンサＣ20の電極間距離とその静電容量及び静電容量の変化率との関係を測定した。その測定結果を図９（Ａ）、（Ｂ）に示す。図９（Ａ）に示すように、接地電極があるときとないときとで、コンデンサＣ20の初期容量は異なり、電極間距離の減少に対応して静電容量が増加することがわかる。しかしながら、静電容量の変化率で見ると、図９（Ｂ）に示すように、接地電極があるときの方がないときと比べて、容量の変化率は大きくなる。すなわち、初期容量値が低いほど、電極間距離の変化に対して静電容量の変化率が高いことを示している。以上のように、接地電極を用いて感圧センサの静電容量を低下させることにより、感圧センサの容量変化率が大きくなり、その結果、感圧センサの容量変化を高精度に検出することが可能となる。
【００７２】
接地電極によって変換されたコンデンサＣ２の静電容量は、コンデンサＣ１の静電容量と同一の値とされることが理想であるが、これに限らず、コンデンサＣ１の静電容量に近い値であればよい。すなわち、コンデンサＣ１の静電容量とコンデンサＣ２の変換後の静電容量との差が、検出回路６の参照用コンデンサＣｘの調整の範囲内にありさえすればよい。
【００７３】
以上のようにして、信号処理回路１０１が構成される。信号処理回路１０１は、単独の処理回路で構成されてもよいし、複数の回路で構成されてもよい。また、信号処理回路１０１は、アナログ回路で構成されてもよいし、デジタル回路で構成されてもよいし、これらを組み合わせて構成されてもよい。
【００７４】
［情報処理装置の動作］
次に、本実施形態の情報処理装置１の一動作例について説明する。
【００７５】
情報処理装置１が入力操作面５１に対する情報の入力待機状態にあるとき、信号発生回路４で発生した入力信号は、第１のスイッチ回路５０１を介して、タッチパネル５０のＹ方向検出電極３ａ〜３ｄ及び感圧センサ６０の下部電極６３へ順次印加される。入力操作面５１は、液晶パネル３０の画像が表示されることで、ＧＵＩとして機能する。表示画像は、ユーザによって選択操作されるアイコンであってもよいし、ユーザによる入力操作に基づいて表示される画像であってもよい。
【００７６】
入力信号がＹ方向検出電極３ａ〜３ｄへ順に入力されている間、各コンデンサＣ１から出力される電流信号が第２のスイッチ回路５０２を介して検出回路６へ順次供給される。コンデンサＣ１の走査方法は特に限定されず、例えば、スイッチＳ１ａがオン状態（Ｙ方向電極３ａへの信号入力状態）のとき、スイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｄが所定の計測周期で順次切り替えられる。次に、スイッチＳ１ｂがオン状態にされ、再びスイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｄの切り替えられる。以後、スイッチＳ１ｃ及びスイッチＳ１ｄについても同様な制御が行われる。これにより、各コンデンサＣ１に対して点順次的に入力信号が印加され、各コンデンサＣ１からの出力信号が検出回路６へ点順次的に供給される。
【００７７】
スイッチＳ１ｄに対するオン操作が終了した後、スイッチＳ１ｅがオン状態とされ、感圧センサ６０の下部電極６３へ入力信号が印加される。スイッチＳ１ｅのオン操作に同期して、スイッチ回路５０１の他のスイッチＳ１ａ〜Ｓ１ｄは接地電位９０へ接続され、スイッチ回路５０２のスイッチＳ２ａ〜Ｓ２ｄはオフ状態に、また、スイッチＳ２ｅはオン状態とされる。これにより、すべてのＹ方向検出電極３ａ〜３ｄが接地電極に切り替えられるとともに、この接地電極との静電結合によって静電容量が変換されたコンデンサＣ２からの出力電流が検出回路６へ供給される。
【００７８】
以上の動作が繰り返されることで、１つの信号処理回路１０１により、タッチパネル５０を構成する各コンデンサＣ１の出力と、感圧センサ６０を構成するコンデンサＣ２の出力とが検出回路６へ交互に供給される。検出回路６は、コンデンサＣ１及びＣ２の静電容量に応じた電圧（Ｖout）を演算回路７へ順次出力する。
【００７９】
演算回路７は、検出回路６の出力電圧（Ｖout）に基づいて、コンデンサＣ１及びＣ２の静電容量の変化を監視する。入力操作面５１に指９６が接触していないとき、検出回路から出力される各コンデンサＣ１の静電容量及びコンデンサＣ２の静電容量は一定である。一方、入力操作面５１に指９６が接触したとき、その接触位置近傍のコンデンサＣ１の静電容量が減少する。演算回路７は、検出回路６を介して、当該コンデンサＣ１の静電容量の減少を電気的に検出することで、入力操作面５１上の操作位置を特定する。
【００８０】
また、入力操作面５１に対する指９６による押圧操作が伴うと、コンデンサＣ２の静電容量が押圧量に応じて増加する。演算回路７は、検出回路６を介して、当該コンデンサＣ２の静電容量の増加を電気的に検出することで、入力操作面５１に対する押圧操作力を特定する。感圧センサ６０は、タッチパネル５０の周囲に配置されているので、筐体７０に対するタッチパネル５０の相対位置変化を高精度に検出することができる。また、タッチパネル５０は感圧センサ６０を介して筐体７０に設置されているため、入力操作面５１に対する押圧力を感圧センサ６０によって弾性的に支持することが可能となり、操作感の向上を図ることが可能となる。
【００８１】
以上のように、本実施形態の情報処理装置１によれば、感圧センサ６０を構成するコンデンサＣ２の静電容量をそれよりも小さな静電容量に変換する接地回路９を備えているので、検出回路６の参照用コンデンサＣｘの容量に合わせた出力レンジを有する信号を検出回路６へ供給することが可能となる。これにより、入力操作面５１に対する三次元的な入力操作を高精度に検出することが可能となる。
【００８２】
また、本実施形態によれば、第２のスイッチ回路５０２を備えているので、タッチパネル５０用の検出回路を感圧センサ６０用の検出回路として兼用することができる。これにより、静電容量の異なる２種の容量素子からの出力信号を共通の回路で処理することが可能となり、信号処理回路１０１の構成の簡素化および開発コストの低減を図ることができる。
【００８３】
さらに、本実施形態によれば、コンデンサＣ２の静電容量を変換するための接地電極として、タッチパネル５０を構成するＹ方向検出電極３ａ〜３ｄが用いられるため、センサ装置１０の小型化および構成の簡素化を図ることが可能となる。
【００８４】
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の他の実施形態によるセンサ装置の分解斜視図である。本実施形態のセンサ装置１０Ａは、タッチパネル５０を構成するＹ電極基板２５０の上に形成された、感圧センサ６０の静電容量をそれよりも小さな静電容量に変換するための接地電極９２（第３の電極）を備えている。図示の例では、接地電極９２は、上部電極６１に近接して、Ｙ方向検出電極２５２と平行にＹ電極基板２５０の両側方に各々配置されている。接地電極９２は、接地電位に常時接続されることで接地回路を形成している。
【００８５】
接地電極９２の構成は上述の例に限られず、感圧センサ６０の静電容量を、目的とする容量値に変換できる構成であればよい。例えば、接地電極９２は、Ｙ電極基板２５０の一側方にのみ形成されてもよいし、Ｙ電極基板の周囲に沿って環状に連続的あるいは間欠的に形成されてもよい。
【００８６】
本実施形態によれば、接地電極が常に接地電位に接続されているため、感圧センサ６０の出力検出時にタッチパネル５０のＹ方向検出電極２５２を接地電位に接続する必要がなくなる。これにより、図７に示した第１のスイッチ回路５０１の構成をより簡略化することが可能となる。
【００８７】
接地電極９２は、タッチパネル５０を構成する電極基板に形成される場合のみに限られず、例えば筐体７０に形成されてもよい。感圧センサ６０を構成する上部及び下部電極６１、６３と接地電極９２との配置例を図１１に概略的に示す。図１１（Ａ）は、上部及び下部電極６１、６３にそれぞれ隣接して接地電極９２が配置された例を示している。図１１（Ｂ）は、上部及び下部電極６１、６３をそれぞれ挟むように接地電極９２が配置された例を示している。図１１（Ｃ）は、上部電極６１に隣接して接地電極９２が配置された例を示しており、この構成は、図１０の構成に対応する。そして、図１１（Ｄ）は、下部電極６３に隣接して接地電極９２が配置された例を示している。以上の構成例では、接地電極９２は上部電極６１又は下部電極６３と同一の平面内に配置された例を説明しているが、これに限られず、接地電極９２は、上部及び下部電極６１、６３とは異なる平面上に配置されてもよい。
【００８８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００８９】
例えば以上の実施の形態では、タッチパネル５０及び感圧センサ６０に対して共通に検出回路６を設置した例を説明したが、これに限られない。例えば、検出回路は、図１２に示すようにタッチパネル５０のＸ方向検出電極２ａ〜２ｄ及び感圧センサ６０ごとに複数設置されてもよい。この場合、各検出回路６ａ〜６ｅは共通の構成の回路を用いることができるため、回路部品の共通化により装置コストの低減を図ることが可能となる。なお、図１２において図７と対応する部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００９０】
次に、図１３は、図１０のセンサ装置１０Ａの構成の変形例を示す概略分解斜視図である。図示するセンサ装置１０Ｂは、接地電極９２は、図１３に示すようにＸ電極基板１５０及びＹ電極基板２５０のそれぞれに配置されてもよい。接地電極９２の位置、形状、大きさ、範囲は特に限定されず、感圧センサ６０として要求される静電容量の大きさに応じて適宜設定される。
【００９１】
また、以上の実施形態では、図４に示したように感圧センサ６０をタッチパネル５０の直下に配置したが、これに限られない。図１４（Ａ）、（Ｂ）は、トッププレート４０の周縁部に、タッチパネル５０と離間して、感圧センサ６０を配置した構成例を示している。感圧センサ６０の上部電極６１は、トッププレート４０の下面に直接形成されている。図１４（Ｂ）に示した例は、上部電極６１と弾性体６２との間に絶縁層４１が形成された構成を示している。絶縁層４１は、Ｘ電極基板１５０を構成する樹脂基板であってもよい。
【００９２】
また、以上の実施形態においては、タッチパネル５０として、Ｘ方向検出電極２ａ〜２ｄとＹ方向検出電極３ａ〜３ｄとの間に形成されるコンデンサＣ１の静電容量の変化に基づいて、入力操作面５１上の接触位置を検出する方式を例に挙げて説明した。これに代えて、Ｘ方向検出電極と操作子（指）との間の静電容量変化と、Ｙ方向検出電極と操作子との間の静電容量変化をそれぞれ検出して操作子の入力操作位置を検出する方式のタッチパネルにも、本発明は適用可能である。
【００９３】
さらに、以上の実施形態では、第１の容量素子としてのタッチパネル５０と、第２の容量素子としての感圧センサ６０とを備えたセンサ装置を例に挙げて説明したが、これに限られず、静電容量の異なる２つ以上の容量素子を備えたセンサ装置に対して、本発明は適用可能である。すなわち、容量素子は、接触センサ（近接センサ）や圧力センサとしての機能だけでなく、測距センサや厚みセンサ、濃度計、加速度センサ等に用いることができる。従って、これら用途の異なる複数の容量素子を備えたセンサ装置全般に対し、本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１…情報処理装置
２ａ〜２ｄ、１５３…Ｘ方向検出電極
３ａ〜３ｄ、２５２…Ｙ方向検出電極
４…信号発生回路
６、６ａ〜６ｅ…検出回路
７…演算回路
９…接地回路
１０、１０Ａ、１０Ｂ…センサ装置
３０…液晶パネル
４０…トッププレート
５０…タッチパネル
５１…入力操作面
６０…感圧センサ
６１…上部電極
６２…弾性体
６３…下部電極
７０…筐体
９６…指
１００…センサユニット
１０１…信号処理回路
１５０…Ｘ電極基板
２５０…Ｙ電極基板
５０１、５０２…スイッチ回路
【図１】
0005526761.tif 000002
【図２】
0005526761.tif 000003
【図３】
0005526761.tif 000004
【図４】
0005526761.tif 000005
【図５】
0005526761.tif 000006
【図６】
0005526761.tif 000007
【図７】
0005526761.tif 000008
【図８】
0005526761.tif 000009
【図９】
0005526761.tif 000010
【図１０】
0005526761.tif 000011
【図１１】
0005526761.tif 000012
【図１２】
0005526761.tif 000013
【図１３】
0005526761.tif 000014
【図１４】
0005526761.tif 000015