(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作子の押圧に応じて変形し、前記変形による静電容量の変化を検出する感圧センサと、
当該感圧センサの少なくとも一部を覆い、前記感圧センサと前記操作子との接近に伴う容量結合による、前記感圧センサの静電容量の変化を遮る遮断体と、
入力操作面を有し、当該入力操作面に対する前記操作子の押圧位置を検出するタッチパネルと、
を備え、
前記遮断体は、グランドに接続された導電体であり、
当該導電体は、前記操作子と前記感圧センサとの前記容量結合による、前記感圧センサの静電容量の変化を遮り、
前記感圧センサは、前記タッチパネルの前記入力操作面に対する前記押圧位置に応じて変形し、
前記感圧センサは、前記遮断体を用いて前記感圧センサ近傍の前記操作子による前記感圧センサの誤検出を防止しながら、前記変形による静電容量の変化を検出し、
前記感圧センサは、第１の弾性体を含み、
前記遮断体は、前記第１の弾性体と一体化して、前記操作子の押圧に応じて前記第１の弾性体と共に変形する第２の弾性体を含み、
前記遮断体は、前記タッチパネルの周縁部のみに設けられることを特徴とする、センサ装置。
【請求項２】
操作子の押圧に応じて変形し、前記変形による静電容量の変化を検出する感圧センサと、
当該感圧センサの少なくとも一部を覆い、前記感圧センサと前記操作子との接近に伴う容量結合による、前記感圧センサの静電容量の変化を遮る遮断体と、
入力操作面を有し、当該入力操作面に対する前記操作子の押圧位置を検出するタッチパネルと、
を備え、
前記遮断体は、グランドに接続された導電体であり、
当該導電体は、前記操作子と前記感圧センサとの前記容量結合による、前記感圧センサの静電容量の変化を遮り、
前記感圧センサは、前記タッチパネルの前記入力操作面に対する前記押圧位置に応じて変形し、
前記感圧センサは、前記遮断体を用いて前記感圧センサ近傍の前記操作子による前記感圧センサの誤検出を防止しながら、前記変形による静電容量の変化を検出し、
前記遮断体は、前記タッチパネルの周縁部のみに設けられることを特徴とする、センサ装置。
【請求項３】
前記遮断体は、前記入力操作面側及び前記入力操作面に対して垂直な面側から前記感圧センサを覆う、請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記遮断体は、前記入力操作面側から前記感圧センサを覆う第１の遮断体と、前記入力操作面に対して垂直な面側から前記感圧センサを覆う第２の遮断体と、を含み、
前記第１の遮断体及び前記第２の遮断体は、物理的に分離されており、
前記第１の遮断体は、前記変形に応じて移動可能である、請求項３に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記第１の遮断体は、薄膜である、請求項４に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記第２の遮断体は、前記感圧センサの面のうち、前記タッチパネル側と反対側の面を覆う、請求項４に記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記第２の遮断体の先端部分は、前記入力操作面の位置よりも高く形成される、請求項４に記載のセンサ装置。
【請求項８】
操作子の押圧に応じて変形し、前記変形による静電容量の変化を検出する感圧センサと、
当該感圧センサの少なくとも一部を覆い、前記感圧センサと前記操作子との接近に伴う容量結合による前記感圧センサの静電容量の変化を遮る遮断体と、
入力操作面を有し、当該入力操作面に対する前記操作子の押圧位置を検出するタッチパネルと、
前記感圧センサにより検出された押圧力に基づいて、前記操作子の操作に応じた情報を処理するコントローラと、
を備え、
前記遮断体は、グランドに接続された導電体であり、
当該導電体は、前記操作子と前記感圧センサとの前記容量結合による、前記感圧センサの静電容量の変化を遮り、
前記感圧センサは、前記タッチパネルの前記入力操作面に対する前記押圧位置に応じて変形し、
前記感圧センサは、前記遮断体を用いて前記感圧センサ近傍の前記操作子による前記感圧センサの誤検出を防止しながら、前記変形による静電容量の変化を検出し、
前記感圧センサは、第１の弾性体を含み、
前記遮断体は、前記第１の弾性体と一体化して、前記操作子の押圧に応じて前記第１の弾性体と共に変形する第２の弾性体を含み、
前記遮断体は、前記タッチパネルの周縁部のみに設けられることを特徴とする、情報処理装置。
【請求項９】
操作子の押圧に応じて変形し、前記変形による静電容量の変化を検出する感圧センサと、
当該感圧センサの少なくとも一部を覆い、前記感圧センサと前記操作子との接近に伴う容量結合による前記感圧センサの静電容量の変化を遮る遮断体と、
入力操作面を有し、当該入力操作面に対する前記操作子の押圧位置を検出するタッチパネルと、
前記感圧センサにより検出された押圧力に基づいて、前記操作子の操作に応じた情報を処理するコントローラと、
を備え、
前記遮断体は、グランドに接続された導電体であり、
当該導電体は、前記操作子と前記感圧センサとの前記容量結合による、前記感圧センサの静電容量の変化を遮り、
前記感圧センサは、前記タッチパネルの前記入力操作面に対する前記押圧位置に応じて変形し、
前記感圧センサは、前記遮断体を用いて前記感圧センサ近傍の前記操作子による前記感圧センサの誤検出を防止しながら、前記変形による静電容量の変化を検出し、
前記遮断体は、前記タッチパネルの周縁部のみに設けられることを特徴とする、情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ装置及び情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、タッチパネルを含むセンサ装置を備えた携帯電話やカーナビゲーション等の各種の情報処理装置が市場に流通している。上記タッチパネルの操作には、抵抗膜式、電磁誘導式、静電容量式等の様々な方式が採用されている。例えば、特許文献１では、静電容量式のタッチパネルが採用されている。このような技術によれば、指やタッチペン等の操作子によるタッチパネルへの接触により、上記操作子の位置を検出することができる。
【０００３】
上記のタッチパネルは、操作子の位置を検出するものであるため、パネルを押す強さを判断することができず、それにより実現可能な操作は限定される。これに対して、タッチパネルに対する押圧により静電容量を変化させる感圧センサが設けられた情報処理装置も開発されている。この装置によれば、操作者がタッチパネルに加えた圧力の変化を、感圧センサの静電容量の変化として検出することにより、位置に加えて圧力（押し込み強さ）の変化による多様な操作が実現可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２３６９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記感圧センサでは、操作者の指等の操作子の接近によっても、上記感圧センサと上記操作子との容量結合に基づいて、検出する静電容量が変化する場合がある。このとき、タッチパネルを押圧する圧力は変化していないため、この静電容量値の変化は誤検出となり、感圧センサは誤った圧力値を出力してしまう。その結果、タッチパネルや感圧センサを用いて、操作者の指等による入力操作を検知し、これに応じた処理を実行する際、感圧センサの誤検出により情報処理装置に誤動作が発生するおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、指等の操作子の接近に伴う当該操作子との容量結合によるセンサ装置の静電容量の変化を遮断することが可能な、新規かつ改良された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】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、操作子の押圧に応じて変形し、上記変形による静電容量の変化を検出する感圧センサと、当該感圧センサの少なくとも一部を覆い、上記感圧センサと上記操作子との接近に伴う容量結合による、上記感圧センサの静電容量の変化を遮る遮断体と、を備える、センサ装置が提供される。
【０００８】
上記センサ装置によれば、上記遮断体は、グランドに接続された導電体であり、当該導電体は、上記操作子と上記感圧センサとの容量結合による上記感圧センサの静電容量の変化を遮ってもよい。
【０００９】
上記センサ装置によれば、入力操作面を有し、当該入力操作面に対する上記操作子の押圧位置を検出するタッチパネルを更に備え、上記感圧センサは、上記タッチパネルの上記入力操作面に対する上記押圧位置に応じて変形し、上記感圧センサは、上記遮断体を用いて上記感圧センサ近傍の上記操作子による上記感圧センサの誤検出を防止しながら、上記変形による静電容量の変化を検出してもよい。
【００１０】
上記センサ装置によれば、上記遮断体は、上記入力操作面側及び上記入力操作面に対して垂直な面側から上記感圧センサを覆ってもよい。
【００１１】
上記センサ装置によれば、上記遮断体は、上記入力操作面側から上記感圧センサを覆う第１の遮断体と、上記入力操作面に対して垂直な面側から上記感圧センサを覆う第２の遮断体と、を含み、上記第１の遮断体及び上記第２の遮断体は、物理的に分離されており、上記第１の遮断体は、上記変形に応じて移動可能であってもよい。
【００１２】
上記センサ装置によれば、上記第１の遮断体は、薄膜であってもよい。
【００１３】
上記センサ装置によれば、上記第２の遮断体は、上記感圧センサの面のうち、上記タッチパネル側と反対側の面を覆ってもよい。
【００１４】
上記センサ装置によれば、上記第２の遮断体の先端部分は、上記入力操作面の位置よりも高く形成されてもよい。
【００１５】
上記センサ装置によれば、上記感圧センサは、第１の弾性体を含み、上記遮断体は、上記第１の弾性体と一体化して、上記操作子の押圧に応じて上記第１の弾性体と共に変形する第２の弾性体を含んでもよい。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、操作子の押圧に応じて変形し、上記変形による静電容量の変化を検出する感圧センサと、当該感圧センサの少なくとも一部を覆い、上記感圧センサと上記操作子との接近に伴う容量結合による上記感圧センサの静電容量の変化を遮る遮断体と、上記感圧センサにより検出された上記押圧力に基づいて、上記操作子の操作に応じた情報を処理するコントローラと、を備える、情報処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、指等の操作子の接近に伴う当該操作子との容量結合によるセンサ装置の静電容量の変化を遮断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の各実施形態に係るセンサ装置を設けたモバイル装置を説明するための図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るセンサ装置について説明するための断面図及び平面図である。
【図３】同実施形態に係るセンサ装置に指が接近した状態を示したセンサ装置の断面図である。
【図４】同実施形態の変形例に係るセンサ装置について説明するための断面図及び平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るセンサ装置について説明するための断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るセンサ装置について説明するための断面図である。
【図７】同実施形態の変形例に係るセンサ装置について説明するための断面図である。
【図８】関連技術に係るセンサ装置を説明するための断面図及び平面図である。
【図９】関連技術に係るセンサ装置に指が接近した状態を示したセンサ装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．関連技術に係るセンサ装置について
２．本発明の各実施形態に係るセンサ装置が適用される情報処理装置について
３．第１の実施形態
４．第２の実施形態
５．第３の実施形態
【００２１】
＜１．関連技術に係るセンサ装置について＞
まず、図８及び図９を参照して、関連技術に係るセンサ装置１０の問題点について説明する。図８は、関連技術に係るセンサ装置１０の断面図及び平面図である。図９は、関連技術に係るセンサ装置１０に指５０、５２、５４が接近した状態を示したセンサ装置１０の断面図である。
【００２２】
ここで、図８及び図９に示すＸ方向とは、ベース部材１６に感圧センサ１１、タッチパネル１２、及びトッププレート１５が積層される厚み方向と垂直な方向を指す。また、図８及び図９に示すＹ方向とは、ベース部材１６に感圧センサ１１、タッチパネル１２、及びトッププレート１５が積層される厚み方向と垂直な方向であり、上記Ｘ方向と直交する方向を指す。また、図８及び図９に示すＺ方向とは、ＸＹ面に垂直な方向を指す。なお、後述する図２〜図７における、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向も図８及び図９に示すＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向と同一である。
【００２３】
また、感圧センサと容量結合を生じさせるものとしては、指やタッチペン等の操作子や金属製の物体等が挙げられるが、以下では、指５０、５２、５４を主に例に挙げて説明する。
【００２４】
まず、図８を参照しながら、センサ装置１０の構成について説明する。図８（ａ）は、センサ装置１０を図８（ｂ）に示す３−３線で切断した断面図である。また、図８（ｂ）は、センサ装置１０の表面をＺ軸正方向から見た平面図である。また、図８（ｃ）は、図８（ａ）に示す感圧センサ１１を拡大した断面図である。図８（ａ）に示すように、センサ装置１０は、ベース部材１６と、感圧センサ１１と、静電容量式のタッチパネル１２と、トッププレート１５とを有する。
【００２５】
感圧センサ１１は、ベース部材１６上に配置される。図８（ｂ）に示すように、感圧センサ１１は、略長方形の枠体に形成される。また、図８（ｃ）に示すように、感圧センサ１１は、２つの電極２２と、弾性体２４とを含む。弾性体２４は、Ｚ方向に並んだ２つの電極２２に挟み込まれている。弾性体２４は、指５０等の操作子のＺ軸負方向の圧力によって、収縮する。感圧センサ１１は、弾性体２４が収縮して、２つの電極２２間の距離が変化することにより変化する、静電容量を電流又は電圧の変化として検出する。弾性体２４としては、ゴム弾性体またはスポンジ材等が挙げられる。ゴムの材質としては、例えば、ウレタンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。
【００２６】
タッチパネル１２は、感圧センサ１１の直上に形成される。タッチパネル１２は、指５０の接触する面を入力操作面とする静電容量式であり、入力操作面への指５０の接触により、入力操作面に構成された電極の静電容量の変化を検出することで、指５０のＸＹ方向における位置を検出する。また、Ｚ方向において、タッチパネル１２及びベース部材１６の間には、表示パネル（図示せず）が形成される。操作者は、表示パネルに表示される内容に応じて、ＸＹ面において指５０をタッチパネル１２の所定の位置に接触させる。タッチパネル１２は、例えば、ポリイミド基板や、ＰＥＴフィルム基板や、ガラス基板等を有する。
【００２７】
トッププレート１５は、タッチパネル１２上に形成される。トッププレート１５は、タッチパネル１２を保護するという機能を担い、例えば、タッチパネル１２の擦傷の発生等を防ぐ。指５０は、トッププレート１５を介してタッチパネル１２を押圧する。トッププレート１５は、例えば、ガラス基板や、樹脂基板等を有する。
【００２８】
コントローラ１７は、前述したように感圧センサ１１及びタッチパネル１２に接続される。コントローラ１７は、感圧センサ１１及びタッチパネル１２の検出値に応じて、センサ装置１０が設けられたモバイル装置の所定の入力操作を制御する。コントローラ１７は、感圧センサ１１が検知した静電容量に基づき、操作子の押圧力を算出する。
【００２９】
しかしながら、指５０がタッチパネル１２を押圧する際、指５０の接近によっても、感圧センサ１１の静電容量に変化が生じる。かかる点について、図９を参照しながら説明する。図９（ａ）は、指５０、５２、５４がセンサ装置１０に接近した状態を示す。図９（ｂ）は、指５０がセンサ装置１０に接近する前の状態を示す。図９（ｃ）は、指５０がセンサ装置１０に接近した状態を拡大した断面図である。
【００３０】
指５０がセンサ装置１０に接近することにより、感圧センサ１１の静電容量は変化する。これは、指５０がセンサ装置１０に接近することにより、指５０とセンサ装置１０（感圧センサ１１０の電極）との間に容量結合が生じて、感圧センサ１１の静電容量に変化を及ぼすためである。感圧センサ１１の静電容量が変化してしまうのは、上方からの指の接近に限られない。例えば、図９（ａ）に示すように、指５２がセンサ装置１０の側面から接近する場合や、指５４がセンサ装置１０の下方から接近する場合にも、感圧センサ１１の静電容量が変わる。
【００３１】
そうすると、感圧センサ１１は押圧力として検出したい静電容量の変化を誤検出してしまう可能性がある。よって、以下では、静電容量の変化を精度良く検出するために、指の接近による静電容量の変化を遮断する、本実施形態に係るセンサ装置について説明する。
【００３２】
＜２．本発明の各実施形態に係るセンサ装置が適用される情報処理装置について＞
次に、図１を参照して、本発明の各実施形態に係るセンサ装置を設けた情報処理装置について、携帯電話１０００を例にして説明する。図１は、同実施形態に係るセンサ装置を設けた携帯電話１０００を説明するための図である。
【００３３】
図１に示した携帯電話１０００は、センサ装置１００（センサ装置２００又はセンサ装置３００でもよい。以下、図１を参照して説明する記載について同じである。）を用いて形成される。センサ装置１００は、主に、感圧センサ１１０と、タッチパネル１２０とを有する。
【００３４】
操作者は、指５０をタッチパネル１２０に接触させて、押圧することで携帯電話１０００に対して入力操作を行う。上述したように、携帯電話１０００では、タッチパネル１２０によって指５０の位置を検出する。更に、携帯電話１０００では、感圧センサ１１０が、２つの電極に挟まれた弾性体の伸縮による２つの電極間の距離の変化に基づいて、静電容量の変化を指５０の押圧力として検出する。このように、携帯電話１では、タッチパネル１２０に対する指５０の接触位置と、指５０の押圧力とに応じて入力操作を制御する。
【００３５】
また、センサ装置１００が設けられる情報処理装置としては、本実施形態では携帯電話１０００を例に挙げているが、センサ装置１００の用途は特に限定されず、例えば、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）などの携帯型通信装置、携帯型の映像／音楽再生装置、携帯型ゲーム機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）やノート型ＰＣなどのコンピュータなど、様々な機器に適用することができる。なお、センサ装置１００には、タッチパネル１２０がない場合も考えられる。
【００３６】
＜３．第１の実施形態＞
続いて、図２〜図３を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係るセンサ装置について詳細に説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係るセンサ装置について説明するための断面図及び平面図である。図３は、同実施形態に係るセンサ装置に指が接近した状態を示したセンサ装置の断面図である。センサ装置は、例えば、モバイル装置に設けられる。
【００３７】
まず、図２を参照しながら、センサ装置１００の構成について説明する。図２（ａ）は、センサ装置１００を図２（ｂ）に示す１−１線で切断した断面図である。また、図２（ｂ）はセンサ装置１００の表面をＺ軸正方向から見た場合の平面図である。また、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示す感圧センサ１１０を拡大した断面図である。図２（ａ）に示すように、センサ装置１００は、ベース部材１６０と、感圧センサ１１０と、静電容量式のタッチパネル１２０と、トッププレート１５０と、導電性筐体１３０と、導電性蒸着膜１４０とを有する。図２（ｃ）に示すように、感圧センサ１１０は、２つの電極１１２と、弾性体１１４とを含む。
【００３８】
図２（ａ）に示すように、センサ装置１００は、ベース部材１６０に設置されている。センサ装置１００が設けられる携帯電話１０００は、図３のテーブル６０等に置かれている場合が多い。ベース部材１６０は、例えば、樹脂基板等から形成される。
【００３９】
導電性筐体１３０は、導電性物質から形成され、遮断体等から形成されている。導電性筐体１３０は、中央部にタッチパネル１２０の外形に合わせた溝形状を有する金属筐体である。導電性筐体１３０は、ベース部材１６０に嵌め込まれている。導電性筐体１３０は、センサ装置１００に側面側から接近する指と感圧センサ１１０との間に容量結合が生じることを遮断する。また、導電性筐体１３０には凸部１３２が形成されている。凸部１３２は、ＸＹ面に突出し、感圧センサ１１０、タッチパネル１２０、導電性蒸着膜１４０、及びトッププレート１５０を支える役割を担う。また、凸部１３２は、Ｚ軸負方向（下面側）からの指のセンサ装置１００への接近に対して、その指と感圧センサ１１０との間に容量結合が生じることを遮断する。
【００４０】
導電性筐体１３０は、感圧センサ１１０と指との間に容量結合が生じることを遮断するために、グランドに接続される。導電性筐体１３０は、導電性を有する材質であればよく、例えば、アルミニウム、導電性ゴム、導電性カーボン等を主成分として有する。
【００４１】
トッププレート１５０の下面には、蒸着により形成された薄膜の金属面が構成されている。また、図２（ｂ）に示すように、感圧センサ１１０が略長方形の枠状であるのと同様に、導電性蒸着膜１４０を枠状とすることにより、導電性蒸着膜１４０によって感圧センサ１１０の上面が覆われる。また、タッチパネル１２０の周縁部以外には、導電性蒸着膜１４０が存在しないため、タッチパネル１２０の位置検出に影響を与えない。
【００４２】
導電性蒸着膜１４０は、導電性物質から形成され、遮断体の一例である。導電性蒸着膜１４０は、図２（ａ）に示すように感圧センサ１１０上に形成され、感圧センサ１１０、タッチパネル１２０、及び導電性蒸着膜１４０の順に形成される。また、図示しないが、感圧センサ１１０、導電性蒸着膜１４０、タッチパネル１２０の順に形成されてもよい。本実施形態では、導電性蒸着膜１４０は、導電性筐体１３０と物理的に連結されていない。これにより、導電性蒸着膜１４０は、トッププレート１５０、タッチパネル１２０と共に上下に移動可能である。よって、指５０がタッチパネル１２０を押圧することで、感圧センサ１１０は収縮する。
【００４３】
導電性蒸着膜１４０は、導電性筐体１３０と同様に、感圧センサ１１０と指５０との間に容量結合が生じることを遮断するために、グランドに接続される。また、導電性蒸着膜１４０は、導電性筐体１３０と同様に、例えば、アルミニウム、導電性ゴム、導電性カーボン等を主成分として有する。導電性蒸着膜１４０は、導電性筐体１３０と同じ材質を主成分として有していてもよいし、異なる材質を主成分として有していてもよい。
【００４４】
図２（ｂ）に示すように、感圧センサ１１０は、略長方形の枠状である。弾性体１１４は、指の押圧により、トッププレート１５０（タッチパネル１２０）に圧力が加わることで変形（収縮）する。図２（ｃ）に示した弾性体１１４が収縮することで、２つの電極１１２間の距離が変化することにより、電極間の静電容量が変化する。感圧センサ１１０の静電容量は、コントローラ１７０に伝えられる。弾性体１１４としては、例えば、ゴム弾性体またはスポンジ材等が挙げられる。ゴムの材質としては、例えば、ウレタンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。
【００４５】
電極１１２の表面には、絶縁体１１６が形成される。絶縁体１１６としては、例えば、両面テープ等が挙げられる。
【００４６】
タッチパネル１２０は、感圧センサ１１０の直上に形成される。タッチパネル１２０は、静電容量式であり、指の接触する面に入力操作面を有する。入力操作面は、指のＸＹ面の接触位置を検出する。また、Ｚ方向において、タッチパネル１２０及びベース部材１６０の間には、表示パネル（図示せず）が形成される。操作者は、表示パネルに表示される内容に応じて、指をタッチパネル１２０の所定の位置に接触及び押圧させる。タッチパネル１２０は、ポリイミド基板や、ＰＥＴフィルム基板や、ガラス基板等を有する。
【００４７】
トッププレート１５０は、タッチパネル１２０上に形成される。トッププレート１５０は、タッチパネル１２０を保護するという機能を担い、例えば、タッチパネル１２０の擦傷の発生等を防ぐ。指は、トッププレート１５０を介してタッチパネル１２０を押圧する。トッププレート１５０は、例えば、ガラス基板や、樹脂基板等を有する。
【００４８】
コントローラ１７０は、感圧センサ１１０及びタッチパネル１２０に接続される。コントローラ１７０は、感圧センサ１１０により検出された静電容量の変化量から指の押し込み圧力の値を算出して、タッチパネル１２０により検出された静電容量の変化から接触位置を算出する
【００４９】
次に、図３を参照しながら、センサ装置１００に指が接近した状態について説明する。指５０が入力操作面側からセンサ装置１００に接近すると、図３（ｂ）の拡大図に示すように、指５０と感圧センサ１１０との間に容量結合が生じようとする。本実施形態におけるセンサ装置１００では、指５０と感圧センサ１１０との間に、導電性蒸着膜１４０が存在し、導電性蒸着膜１４０は、前述したようにグランドに接続されている。このために、導電性蒸着膜１４０は、感圧センサ１１０と指５０との間に容量結合が生じることを遮断する。すなわち、入力操作面側から指５０の接近があった場合に、感圧センサ１１０と指５０との間にグランド層が存在することにより、感圧センサ１１０と指５０との間に容量結合が生じない。その結果、感圧センサ１１０の静電容量は変化せず、感圧センサ１１０は、指５０等の操作子の押圧による静電容量の変化を精度良く検出することができる。
【００５０】
次に、図３（ａ）に示す指５２が、感圧センサ１１０の側面側からセンサ装置１００に接近する場合について説明する。指５２が感圧センサ１１０の側面側からセンサ装置１００に接近すると、上部側から指５０がセンサ装置１００に接近する場合と同様に、指５２と感圧センサ１１０との間に容量結合が生じようとする。本実施形態におけるセンサ装置１００では、指５２と感圧センサ１１０との間に、導電性筐体１３０が存在し、導電性筐体１３０は、上述したようにグランドに接続されている。このために、導電性筐体１３０は、感圧センサ１１０と指５２との間に容量結合が生じることを遮断する。その結果、感圧センサ１１０は、指５０等の操作子の押圧による静電容量に変化を精度良く検出することができる。
【００５１】
また、図３（ａ）に示すように、センサ装置１００が金属製テーブル６０上に置かれる場合であって、センサ装置１００のＺ方向の厚みが薄く、感圧センサ１１０と金属製テーブル６０との距離が近い場合、金属製テーブル６０と感圧センサ１１０との間に容量結合が生じる。また、センサ装置１００が金属製テーブル６０上に置かれていない場合であっても、感圧センサ１１０の下面側から指（図示せず）がセンサ装置１００に接触する場合、指と感圧センサ１１０との間に容量結合が生じることがある。本実施形態におけるセンサ装置１００では、金属製テーブル６０又は指と感圧センサ１１０との間に、導電性筐体１３０の凸部１３２が存在し、凸部１３２はグランドに接続されている。このために、凸部１３２は、感圧センサ１１０と金属製テーブル６０又は指との間に容量結合が生じることを遮断する。その結果、感圧センサ１１０は、静電容量の変化を精度良く検出することができる。このようなセンサ装置１００によれば、導電性筐体１３０、導電性蒸着膜１４０が設けられることにより、センサ装置１００による指５０、５２の押圧に応じた入力操作の制御を実現できる。また、センサ装置１００では、凸部１３２が設けられるために、感圧センサ１１０と、金属製テーブル６０や指等との間に容量結合が生じることを遮断することとなり、当該容量結合の懸念なく装置の薄型化が実現される。
【００５２】
上述したように、センサ装置１００では、指が感圧センサ１１０の上面側、側面側、及び下面側から接近した場合に、指と感圧センサ１１０との間に容量結合が生じることを遮断することができる。更に、図３に示す装置の構造においては、センサ装置１００の内側に対して指等が接近することは起こり得ないが、センサ装置１００の構造によっては内側への接近が起こり得る。この場合には、感圧センサ１１０の内側面の周囲に、同様にグランドに接続された金属面を配置することにより、圧力値の誤検出を防止することができる。
【００５３】
図１に示すように、携帯電話１０００を手で保持して操作する場合、Ａ部において指先で画面操作を行うため、指先がパネル表面から離れた際には、圧力値がゼロになることが望ましい。しかしながら、例えば、図８のように、タッチパネル１２の側面に遮断体を設けなかった場合には、Ｂ部において手が図１におけるトッププレート１５０の側面側に接触することとなり、感圧センサ１１０のセンサ値に影響を与える。これに対して、本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、導電性筐体１３０の先端部分の高さをトッププレート１５０の上面よりもｄｔ（＞０）だけ高く設定することにより、図１のような操作においてＢ部の手と感圧センサ１１０との間に容量結合が生じることは、導電性筐体１３０により遮断される。特に、図３（ｃ）の拡大図に示すように、上記段差ｄｔが存在するために、導電性筐体１３０が遮断部となって、物理的に指５２が感圧センサ１１０に接近しにくくなり、圧力値の誤検出を防止することができる。
【００５４】
以上、本実施形態に係るセンサ装置１００によれば、指等の操作子の接近による感圧センサ１１０の静電容量の変化を、導電性筐体１３０、導電性蒸着膜１４０により遮断することができる。
【００５５】
次に、図４を参照しながら、本発明の第１の実施形態の変形例に係るセンサ装置１０５について詳細に説明する。図４は、センサ装置１０５の表面をＺ軸正方向から見た場合の平面図である。図４に示すように、センサ装置１０５は、ベース部材１６０と、感圧センサ１１５と、タッチパネル１２０と、トッププレート１５０と、導電性筐体１３５と、導電性蒸着膜１４５とを含む。また、感圧センサ１１５は、２つの電極と弾性体とを含む。
【００５６】
図４に示すように、ベース部材１６０、タッチパネル１２０、及びトッププレート１５０については、第１の実施形態に係るベース部材１６０、タッチパネル１２０、及びトッププレート１５０と実質的に同一の構成である。従って、本発明の第１の実施形態の変形例では、センサ装置１０５の構成のうち、感圧センサ１１５、導電性筐体１３５、及び導電性蒸着膜１４５について中心に説明し、上記第１の実施形態と同様の構成についての説明は省略する。
【００５７】
感圧センサ１１５の形状は、略直方体である。図４に示すように、感圧センサ１１５は、ＸＹ平面に対して、センサ装置１０５の四隅に形成される。指の押圧位置に応じて、４つの感圧センサ１１５の夫々にかかる押圧力の比率は異なる。
【００５８】
導電性筐体１３５は、図４に示すように、四隅の感圧センサ１１５のＸ軸方向の側面及びＹ軸方向の側面を夫々覆うようにして形成される。図４に示す例では、導電性筐体１３５は、感圧センサ１１５の２側面を覆うようにして形成されるが、３側面又は４側面を覆うようにして形成されてもよい。また、導電性筐体１３５は、感圧センサ１１５の下面を覆うように形成されてもよい。導電性筐体１３５が感圧センサ１１５を覆う面が多くなるほど、指と感圧センサ１１５との間に容量結合が生じることを遮断する効果は得られやすくなるが、製造コストや装置の重量等とのバランスを考慮して、適宜調整可能である。このように、導電性筐体１３５の形状は、導電性筐体１３０の形状と異なるが、指と感圧センサ１１５との間に容量結合が生じることを遮断する点及び他の構成については、導電性筐体１３０と実質的に同一であるので、その説明は省略する。
【００５９】
導電性蒸着膜１４５は、四隅の感圧センサ１１５の上面を夫々覆うようにして形成される。このように、導電性蒸着膜１４５の形状は、導電性蒸着膜１４０の形状と異なるが、指と感圧センサ１１５との間に容量結合が生じることを遮断する点及び他の構成については、導電性蒸着膜１４０と実質的に同一であるので、その説明は省略する。
【００６０】
＜４．第２の実施形態＞
続いて、図５を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係るセンサ装置２００について詳細に説明する。図５は、センサ装置２００の断面図である。センサ装置２００は、ベース部材１６０と、感圧センサ２１０と、タッチパネル２２０と、トッププレート２５０と、導電性筐体１３０とを有する。また、感圧センサ１１０は、２つの電極と、弾性体とを含む。
【００６１】
図５に示すように、ベース部材１６０及びコントローラ１７０については、第１の実施形態に係るベース部材１６０及びコントローラ１７０と実質的に同一の構成である。また、トッププレート２５０についても、導電性筐体２３０及び感圧センサ２１０の構成上、ＸＺ方向においてタッチパネル２２０より小さく形成されるが、かかる点以外については、第１の実施形態に係るトッププレート１５０と実質的に同一の構成である。従って、本発明の第２の実施形態では、センサ装置２００の構成のうち、導電性筐体２３０、感圧センサ２１０、タッチパネル２２０について中心に説明し、上記第１の実施形態と同様の構成についての説明は省略する。
【００６２】
導電性筐体２３０は、導電性物質から形成され、遮断体の一例である。導電性筐体２３０は、枠状に形成される感圧センサ２１０の外周面を覆うようにベース部材１６０上に形成される。更に、導電性筐体２３０は、Ｚ軸正方向において感圧センサ２１０の上部を覆うように形成される。また、導電性筐体２３０は、枠状に形成される感圧センサ２１０の内周面も覆うようにして突起部２３４が形成されている。また、導電性筐体２３０は、ベース部材１６０とタッチパネル２２０との間に、凸部２３２が形成されている。このように、感圧センサ２１０が枠状に形成される場合、導電性筐体２３０も感圧センサ２１０の全体を覆うようにして枠状に形成される。また、感圧センサ２１０が、センサ装置２００の四隅にのみ形成される場合、導電性筐体２３０は四隅にのみ形成されてもよい。導電性筐体２３０の材質は、第１の実施形態に係る導電性筐体１３０と同様の材質であってよい。導電性筐体２３０は、センサ装置２００に接近する指と感圧センサ２１０との間に容量結合が生じることを遮断する。
【００６３】
感圧センサ２１０は、タッチパネル２２０の直上に形成される。第１の実施形態に係る感圧センサ１１０と同様に、感圧センサ２１０は、枠状に形成される。感圧センサ２１０では、弾性体は、指５０の押圧により、トッププレート２５０（タッチパネル２２０）に圧力が加わることで、変形（伸長）する。感圧センサ２１０の弾性体が変形（伸長）することで、２つの電極間の距離が変化することにより、感圧センサ２１０の電極間の静電容量が変化する。感圧センサ２１０の静電容量は、コントローラ１７０に伝えられる。また、感圧センサ２１０の弾性体としては、例えば、第１の実施形態に係る感圧センサ１１０と実質的に同一の弾性体が挙げられる。
【００６４】
タッチパネル２２０は、感圧センサ２１０と導電性筐体２３０の突起部２３４の間に形成される。上述したように、指５０がタッチパネル２２０を押圧することにより、感圧センサ２１０の弾性体が伸長すること以外は、タッチパネル２２０の構成は、第１の実施形態に係るタッチパネル１２０と実質的に同一であるので、その説明については省略する。また、Ｚ方向において、タッチパネル１２０及びベース部材１６０の間には、表示パネル（図示せず）が形成される。
【００６５】
センサ装置２００では、指５０等の操作子が、Ｚ軸負方向にトッププレート２５０を介してタッチパネル２２０を押圧することで、感圧センサ２１０に圧力がかかる。そして、感圧センサ２１０の弾性体が伸長して、感圧センサ２１０の２つの電極の距離が変化することにより、感圧センサ２１０の静電容量が変化する。センサ装置２００が検知した静電容量の変化により、コントローラ１７０は、操作子の押圧力を算出する。
【００６６】
また、センサ装置２００では、第１の実施形態に係るセンサ装置１００と同様に、指５０がセンサ装置２００に接近する場合に、感圧センサ２１０と指５０との間に容量結合が生じようとする。本実施形態に係るセンサ装置２００では、導電性筐体２３０が、感圧センサ２１０の上面側、外周面側、内周面側、及び下面側に存在し、グランドに接続されている。このために、導電性筐体２３０は、感圧センサ２１０と指５０との間に容量結合が生じることを遮断する。すなわち、感圧センサ２１０の上面側、外周面側、内周面側、及び下面側から指５０の接近があった場合に、感圧センサ２１０と指５０の間にグランド層が存在することにより、感圧センサ２１０と指５０との間に容量結合が生じない。その結果、感圧センサ２１０の静電容量に変化を与えることなく、感圧センサ２１０は、指５０の押圧による静電容量の変化を精度良く検出することができる。
【００６７】
第２の実施形態に係るセンサ装置２００では、導電性筐体２３０が感圧センサ２１０の上面側、外周面側、内周面側、及び下面側に存在するために、導電性蒸着膜を必ずしも必要とはしない。但し、センサ装置２００は、指と感圧センサ２１０との間に容量結合が生じることをより確実に遮断するために、導電性蒸着膜を有していてもよい。例えば、導電性蒸着膜は、感圧センサ２１０と導電性筐体２３０との間、又は、感圧センサ２１０とタッチパネル２２０との間に形成されてもよい。このように、センサ装置２００は、導電性蒸着面を有さない場合、センサ装置１００よりも低コスト且つ容易に作製することができる。
【００６８】
＜５．第３の実施形態＞
続いて、図６を参照しながら、本発明の第３の実施形態に係るセンサ装置３００について説明する。図６は、センサ装置３００を説明するための断面図である。センサ装置３００は、ベース部材３６０と、感圧センサ３１０と、タッチパネル１２０と、トッププレート１５０と、導電性ゴム３３０とを有する。また、感圧センサ３１０は、２つの電極３１２と、弾性体３１４とを含む。
【００６９】
図６に示すように、タッチパネル１２０及びトッププレート１５０については、第１の実施形態に係るタッチパネル１２０、トッププレート１５０と実質的に同一の構成である。また、ベース部材３６０についても、他の構成との関係上、第１の実施形態に係るベース部材１６０とは形状が異なるが、その他の構成については実質的に同一である。従って、本発明の第３の実施形態では、センサ装置３００の構成のうち、感圧センサ３１０、導電性ゴム３３０について中心に説明し、上記第１の実施形態と同様の構成についての説明は省略する。
【００７０】
導電性ゴム３３０は、遮断体の一例である。導電性ゴム３３０は、略直方体の感圧センサ３１０の少なくとも一部を覆うようにして形成される。感圧センサ３１０及び導電性ゴム３３０全体として、略直方体形状に形成される。図６に示すように、導電性ゴム３３０は、感圧センサ３１０の全体を覆っていることが望ましい。感圧センサ３１０及び導電性ゴム３３０は、長方形の平面を有するベース部材３６０の四隅の上に、形成される。導電性ゴム３３０は、指５０の押圧に応じて、感圧センサ３１０の弾性体３１４と一体化して共に変形（収縮）する。また、上述した導電性ゴム３３０の代わりの遮断体として、押圧に応じて感圧センサ３１０の弾性体３１４と共に変形（収縮）する導電性カーボン等を用いてもよい。
【００７１】
感圧センサ３１０では、図６の拡大図に示すように、略直方体形状に形成されてもよいが、ベース部材３６０上に枠状に形成されてもよい。この場合、導電性ゴム３３０については、感圧センサ３１０全体を覆うように、筒状に形成される。
【００７２】
センサ装置３００では、指５０が、Ｚ軸負方向にトッププレート１５０を介してタッチパネル１２０を押圧することで、感圧センサ３１０に圧力がかかる。そして、弾性体３１４が導電性ゴム３３０と一体化して共に変形して、２つの電極３１２間の距離が変化することにより、感圧センサ３１０の電極間の静電容量が変化する。センサ装置３００が検知した静電容量の変化により、コントローラ１７０は、操作子の押圧力を算出する。
【００７３】
また、センサ装置３００では、第１の実施形態に係るセンサ装置１００と同様に、導電性ゴム３３０が、感圧センサ３１０の上面側、外周面側、内周面側、及び下面側からの指５０の接近に対して感圧センサ３１０と指５０との間に容量結合が生じることを遮断する。その結果、感圧センサ３１０の静電容量に変化を与えることなく、感圧センサ３１０は、指５０の押圧による静電容量の変化を精度良く検出することができる。
【００７４】
次に、図７を参照しながら、本発明の第３の実施形態の変形例に係るセンサ装置３０５について詳細に説明する。図７は、センサ装置３０５を説明するための断面図である。センサ装置３０５は、ベース部材１６０と、感圧センサ３１０と、導電性ゴム３３０とを備える。
【００７５】
図７に示すように、ベース部材１６０、ボタン３０７、感圧センサ３１０、導電性ゴム３３０、及びコントローラ１７０については、第３の実施形態に係るベース部材１６０、感圧センサ３１０、導電性ゴム３３０、及びコントローラ１７０と実質的に同一である。従って、本発明の第３の実施形態の変形例では、センサ装置３０５の構成のうち、ボタン３０７について中心に説明し、上記第３の実施形態と同様の構成についての説明は省略する。
【００７６】
ボタン３０７は、ベース部材１６０上に位置し、感圧センサ３１０及び導電性ゴム３３０を覆うようにして形成される。図７に示すように、ボタン３０７は、例えば、曲面に形成される。指５０が、ボタン３０７を押圧することで、感圧センサ３１０及び導電性ゴム３３０が収縮して、２つの電極３１２間の距離が変化することにより、感圧センサ３１５の静電容量が変化する。
【００７７】
センサ装置３０５によれば、感圧センサ３１０及び導電性ゴム３３０のみをセンサ装置３００から分離して、感圧センサ３１０及び導電性ゴム３３０をタッチパネル１２０が不要な他の装置に用いることができる。
【００７８】
また、センサ装置３０５によっても、第３の実施形態に係るセンサ装置３００と同様に、指５０等が接近してきた場合に、感圧センサ３１０と指５０との間に容量結合が生じることを遮断することができる。
【００７９】
センサ装置３０５は、例えば、携帯電話１０００に設けられる。この場合、操作者は、指５０等によってボタン３０７を押圧することで、所定の操作を行うことができる。
【００８０】
以上に説明した各実施形態によれば、例えば、図１のようにして、圧力センサを含むタッチパネルが設けられた携帯電話１０００を操作する際に、感圧センサ１１０周辺に操作者の手の一部が接近するような場合に、静電容量値の変化による誤った圧力値の出力を生じさせることなく、携帯電話１０００を操作することが可能である。また、導電性筐体の上面がタッチパネル１２０の上面よりも高く設定されていることにより、図１のような操作において、タッチパネル操作を行う指先以外の部分がタッチパネル１２０に接触し、圧力が検出されることを抑制することが可能である。更に、携帯電話１０００を、金属製テーブルに置いて操作する状況においても、感圧センサ１１０下面に金属製テーブルが接近することによる静電容量値の変化、及びそれによる誤った圧力値の出力を抑制することが可能である。
【００８１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００８２】
１００、１０５、２００、３００、３０５    センサ装置
１１０、１１５、２１０、３１０    感圧センサ
１１２、３１２    電極
１１４、３１４    弾性体
１１６    絶縁体
１２０、２２０    タッチパネル
１３０、１３５、２３０    導電性筐体
１３２、２３２凸部
１４０、１４５    導電性蒸着膜
１５０、２５０    トッププレート
１６０、３６０    ベース部材
１７０    コントローラ
３０７    ボタン
３３０    導電性ゴム
【図１】
0005446626.tif 000002
【図２】
0005446626.tif 000003
【図３】
0005446626.tif 000004
【図４】
0005446626.tif 000005
【図５】
0005446626.tif 000006
【図６】
0005446626.tif 000007
【図７】
0005446626.tif 000008
【図８】
0005446626.tif 000009
【図９】
0005446626.tif 000010