(57)【要約】【課題】圧電体からの信号を処理する回路数の増加を抑える位置検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】保護層５、ストライプ電極６、圧電体７、単一電極８、クッション９、基材１０、マルチプレクサ１１、演算増幅回路１２で構成される位置検出装置であって、圧電体７で発生した電圧を複数のパッド１３が連結されたストライプ電極６を介して、検出するようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体から成る感圧層と、連結部を有した複数のストライプ電極から成る前記感圧層の一方の面に形成される第１の電極層と、単一電極から成る前記感圧層の他方の面に形成された第２の電極層と、を有する位置検出装置。
【請求項２】
前記複数のストライプ電極が千鳥配置される請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記第１の電極層または第２の電極層のいずれかの表層に保護層を有する請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記第１の電極層または第２の電極層のいずれかの表層にクッションを有し、さらに前記クッションの電極との非接触面に基材を有する請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記ストライプ電極両端の電位差を検出することにより、指または専用ペンで押した位置を特定する請求項１に記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子黒板、携帯電話、タブレットＰＣ、デジタルサイネージ、その他の位置検出装置として、タッチパネルの利用が急増している。タッチパネルの方式として、抵抗膜方式、静電容量方式、赤外線方式、その他、さまざまな方式提案されている。その中の１つとして、圧電体を使用した位置検出装置がある（例えば、特許文献１参照）。これは、多数の圧電体が配列された感圧基板からなる。圧電体は機械的圧力に応じて電圧を出力する特性があり、圧電体１つに対して１つの金属配線が接続されている。
【０００３】
各圧電体に接続される金属配線上を伝達する信号は演算増幅回路などに入力され、出力電圧が数値化される。この出力電圧を解析することにより、タッチされた位置と機械的圧力を知ることができる。検出精度を向上させるには、圧電体が高密度に配置されなければならない。しかしながら単層での配線の引き回しには限界があるので、特許文献１においては配線を引き回すための層を多層化することにより、圧電体の高密度な配置を実現している。
【０００４】
通常、各圧電体に接続される金属配線上を伝達する信号は、マルチプレクサ（スイッチ）などにより順次切替えられ、演算増幅回路などに入力され、出力電圧が数値化される。すなわち、複数の圧電体で１つの演算増幅回路をタイムシェアリングすることにより回路数を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０１−１２１９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、演算増幅回路が１つの圧電体に要する処理時間は、その回路で用いられる動作クロック周波数や各素子の遅延速度により決まる。１つの演算増幅回路を共用する圧電体の数が増えると、１つの圧電体からの信号を処理する時間の間隔が長くなってしまう。これではせっかく圧電体を高密度化しても、検出精度が逆に落ちてしまうことになる。したがって、１つの演算増幅回路を共用できる圧電体の数には限りがある。その結果、上記の従来構成では、圧電体の配置が高密度になるほど、それらの信号を処理するための演算増幅回路は増加してしまう、という課題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、圧電体からの信号を処理する回路数の増加を抑える位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、圧電体から成る感圧層と、連結部を有した複数のストライプ電極から成る前記感圧層の一方の面に形成される第１の電極層と、単一電極から成る前記感圧層の他方の面に形成された第２の電極層と、を有するものである。この構成によれば、いずれか１つのストライプ電極にタッチされたとしても、そのストライプ電極間においてタイムシェアリングを行うことなくタッチ検出される。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成を有する本発明の位置検出装置によれば、いずれか１つのストライプ電極にタッチされたとしても、そのストライプ電極間においてタイムシェアリングを行うことなくタッチ検出されるので、圧電体からの信号を処理する回路数の増加を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例における位置検出装置の使用例を示した斜視図
【図２】本発明の一実施例における位置検出装置の構成を示した斜視図
【図３】本発明の一実施例における位置検出装置のストライプ電極拡大図
【図４】本発明の一実施例における位置検出装置の断面図
【図５】本発明の一実施例における位置検出装置の断面図
【図６】本発明の一実施例における出力電圧波形図
【図７】本発明の一実施例における出力電圧波形図
【図８】本発明の一実施例における出力電圧波形図
【図９】本発明の一実施例における出力電圧波形図
【図１０】本発明の一実施例におけるフローチャート
【図１１】本発明の一実施例におけるフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の具体的な内容について実施例を用いて説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１〜図５は、位置検出装置を利用状況の一例と構造を示した図である。
【００１３】
図１は、１は電子黒板、２は位置検出装置であり、電子黒板１の前面が位置検出装置２となっている。３はプロジェクタ、４はノートパソコンである。ノートパソコン４の画面情報は、プロジェクタ３により、位置検出装置２に投影される。投影された情報を見て、位置検出装置２を指または専用ペンで押すことにより、投影された情報に文字や図形情報の追加、削除、アイコン操作を行う。電子黒板１は、一例であり、デジタルサイネージ機器、携帯端末、ノートパソコンなど、位置検出装置を組み込み可能な製品を含む。
【００１４】
図２は、位置検出装置２の基本構造と基本回路を示した図である。５は保護層、６は複数のパッドが連結されたストライプ電極、７は圧電体、８は単一電極、９はクッション、１０は基材、１１はスイッチ切替えのためのマルチプレクサ、１２は入力座標と押圧力を取得するための演算増幅回路である。指で保護層５表面を押圧すると、圧電体７で電圧が発生し、その電圧はストライプ電極６を通り、マルチプレクサ１１を経て、演算増幅回路１２により数値化される。ストライプ電極６と単一電極８の材質は、金属や透明なＩＴＯ、有機導電膜が適している。
【００１５】
図３は、ストライプ電極６の一部拡大図である。１３はパッド、１４は連結部であり、導体で形成されている。連結部１４の線幅は、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍが望ましい。パッド１３は連結部１４によって連結されている。パッド１３の形状は一例であり、例えば、円、三角形、多角形といった形状でもよい。パッド１３の面積が小さく、パターンを集積させるほど、位置検出装置２の位置検出解像度が高くなる。
【００１６】
図４は、位置検出装置２の断面図である。５は保護層、６はストライプ電極、７は圧電体、８は単一電極、９はクッション、１０は基材である。各層は、全層接着あるいは一部の層のみ接着でもよい。
【００１７】
図５は、位置検出装置２の断面図である。位置検出装置２を指で押すと、保護層５、ストライプ電極６、圧電体７、単一電極８、クッション９が変形する。このとき、圧電体７が変形し、ストライプ電極６と単一電極８間で電圧が発生する。クッション９は、硬度が小さく、反発力が大きい素材、例えばシリコン、ウレタンを使用することで高い電圧が発生することを確認している。クッション９の厚みは、０．５ｍｍ〜２ｍｍが望ましい。クッション９はシリコンやウレタンの単一素材に限らず、２種類以上のクッション素材を張り合わせたものでもよい。
【００１８】
図６は、位置検出装置２の基本回路図である。記号Ｐ点の左右の抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２はストライプ電極６の抵抗、そして記号Ｐ点は、指や専用ペンによる押圧点を示している。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２は高速スイッチング切替えを行うための、マルチプレクサ１１にそれぞれ接続されている。マルチプレクサ１１は、演算増幅回路１２に接続され、入力座標（Ｘ，Ｙ）と押圧力データを取得する。押したときに出力される出力電圧波形１５を説明すると、図３のストライプ電極６を、Ｘ方向の中央から左側を指で押した場合、Ｒ１＜Ｒ２となる。このとき、位置検出装置２から出力される電圧ピーク値は、Ｖ１＞Ｖ２となり、この電圧比によりＸ座標を知ることができる。
【００１９】
図７は、横方向のジェスチャー入力を行った場合の、出力電圧波形１５を説明した図である。図７の左の出力波形１５はストライプ電極６のＣＨ２Ｌからの出力電圧Ｖ１、図７右の出力波形１５はストライプ電極６のＣＨ２Ｒからの出力電圧Ｖ２を示している。ストライブ電極６のＣＨ２ＬとＣＨ２Ｒとの間において、指をＣＨ２Ｌ側から右方向へ移動させた場合、出力電圧波形１５は、図７のＶ１とＶ２のように出力される。この時間変化対応したＶ１とＶ２の出力電圧を比較することによりＸ座標、マルチプレクサＣＨ位置によりＹ座標、電圧の大きさにより押圧力を知ることができる。
【００２０】
図８は、縦方向のジェスチャー入力を行った場合の、出力電圧波形１５を説明した図である。この場合、Ｖ１に示すようにストライプ電極６のＣＨ１ＬからＣＨ５Ｌの電圧が出力され、また、Ｖ２に示すようにストライプ電極６のＣＨ１ＲからＣＨ５Ｒの電圧が出力される。したがって、ストライブ電極６のＣＨ１とＣＨ５の間において、指をＣＨ１からＣＨ５へ縦方向に移動させた場合、出力電圧波形１５は、Ｖ１とＶ２のように出力されるので、この時間変化対応したＶ１とＶ２の出力電圧を比較することによりＸ座標、マルチプレクサＣＨ位置によりＹ座標、電圧の大きさにより押圧力を知ることができる。
【００２１】
図９は、斜方向のジェスチャー入力を行った場合の、出力電圧波形１５を説明した図である。この場合、Ｖ１グラフに示すようにストライプ電極６のＣＨ１ＬからＣＨ５Ｌの電圧が出力され、また、Ｖ２に示すようにストライプ電極６のグラフＣＨ１ＲからＣＨ５Ｒの電圧が出力される。したがって、ストライブ電極６のＣＨ１とＣＨ５間において、指をＣＨ１からＣＨ５間で斜方向に移動させた場合、出力電圧波形１５は、Ｖ１とＶ２のように出力されるので、この時間変化対応したＶ１とＶ２の出力電圧を比較することによりＸ座標、マルチプレクサＣＨ位置によりＹ座標、電圧の大きさにより押圧力を知ることができる。
【００２２】
図１０は、位置検出装置２へのジェスチャー入力の検出フローチャートの一例である。標準入力モードとは、電子黒板１の位置検出装置２に専用ペン入力を行った場合である。
【００２３】
タッチがされているか確認されると（Ｓ１０１）、マルチプレクサによる電圧が検出され（Ｓ１０２）、入力座標（Ｘ，Ｙ）の取得、押圧力の取得が行われる（Ｓ１０３）。次にパターン判別が行われ、（Ｓ１０４）、最後に、パターンがプロジェクタ３により、位置検出装置２の画面に投影される（Ｓ１０５）。
【００２４】
図１１は、図１０のパターン判別（Ｓ１０４）の詳細を記載したフローチャートである。マルチプレクサからの出力電圧がＣＨ（ｎ）Ｌ＞０，ＣＨ（ｎ）Ｒ＞０で（Ｓ２０１）、次の出力電圧がＣＨ（ｎ）Ｌ＞０，ＣＨ（ｎ）Ｒ＞０の場合（Ｓ２０２）、入力パターンは横方向入力である（Ｓ２０６）。このときＣＨ（ｎ）Ｌ＝０，ＣＨ（ｎ）Ｒ＝０かつＣＨ（ｎ＋１）Ｌ＞０，ＣＨ（ｎ＋１）Ｒ＞０であれば、入力パターンは斜方向入力である（Ｓ２０７）。また、ＣＨ（ｎ）Ｌ＝０，ＣＨ（ｎ）Ｒ＝０かつＣＨ（ｎ＋１）Ｌ＝０，ＣＨ（ｎ＋１）Ｒ＝０，ＣＨ（ｎ＋２）Ｌ＞０，ＣＨ（ｎ＋２）Ｒ＞０であれば、入力パターンは縦方向入力である（Ｓ２０８）。Ｓ２０２からＳ２０４まで分岐がすべて“ＮＯ”だった場合、入力パターンは、点入力（Ｓ２０５）となる。
【００２５】
以上のように本実施例１によれば、上記の構成により１つのストライプ電極上にある複数のパッド１３のいずれかにタッチされたとしても、その複数のパッド１３間においてタイムシェアリングを行うことなくタッチ検出されるので、圧電体からの信号を処理する回路数の増加を抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明にかかる位置検出装置は、複数のパッドからの信号をタイムシェアリングすることなく処理することができるので、圧電体からの信号を処理する回路数の増加を抑えることができることから、例えば、電子黒板、デジタルサイネージ機器、携帯端末、ノートパソコンなどへの利用が可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１    電子黒板
２    位置検出装置
３    プロジェクタ
４    ノートパソコン
５    保護層
６    ストライプ電極
７    圧電体
８    単一電極
９    クッション
１０    基材
１１    マルチプレクサ
１２    演算増幅回路
１３    パッド
１４    連結部
１５    出力電圧波形
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2011210081.tif 000011
【図１０】
2011210081.tif 000012
【図１１】
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