(57)【要約】【課題】簡易な構成で一直線上以外例えば円領域等の２次元平面のどの領域に押圧点があるかを検出可能な押圧位置検出装置を提供すること。【解決手段】片面に抵抗膜１５を形成した円盤状の可撓性のある絶縁体１０と、この絶縁体と対向させて隙間を設けて配置させた導電体２０と、を備え、抵抗膜１５にスリット１７（絶縁領域）を設けて電極対３ａ、３ｂを設け、導電体１５から出力電圧を得るようにすることで、簡易な構成で一直線上以外例えば円領域等の２次元平面のどの領域に押圧点があるかを検出可能な押圧位置検出装置を提供することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押圧位置を検出する押圧位置検出装置であって、
片面に抵抗膜を形成した所定形状の可撓性のある絶縁体と、
この絶縁体と対向させて隙間を設けて配置させた導電体と、を備え、
前記抵抗膜に、絶縁領域を設けて電極対を設け、
前記導電体から出力電圧を得るように構成した押圧位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の押圧位置検出装置において、
前記絶縁体、前記導電体は円盤状の形状であることを特徴とする押圧位置検出装置。
【請求項３】
押圧位置を検出する押圧位置検出装置であって、
片面に抵抗膜を形成した所定形状の可撓性のある第１の絶縁体と、
片面に抵抗膜を形成した所定形状の第２の絶縁体と、を備え、夫々の抵抗膜が対向するように配置し、
前記第１の絶縁体の抵抗膜上に、絶縁領域を設けて電極対を設け、
前記第２の絶縁体の抵抗膜上に、電極対を設けた押圧位置検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の押圧位置検出装置において、
前記第１の絶縁体、第２の絶縁体は円盤状の形状であり、
前記第２の絶縁体の抵抗膜上に設ける電極対は、円盤状の第２の絶縁体の中心部の円形状の第１の電極と、円盤状の第２の絶縁体の周縁部の輪状の第２の電極で成ることを特徴とする押圧位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面上におけるいずれの位置を押圧したかを示す信号を出力する押圧位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音楽分野においては、操作性の良い楽音コントローラを提供するために、平面位置検出センサを用いたものが多く提案されている。例えば、押圧点の位置を１次元の或る方向（Ｘ方向）に移動させた場合に、この押圧点に対応した直流電圧を出力する平面位置検出センサが提案されていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２６７６６３号公報（第３−４頁、第４図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の平面位置検出センサによれば、一直線上換言すれば１次元の押圧点位置に対応する信号しか得られない。このため、例えば円領域において極座標形式（ｒ、θ）の押圧位置情報を得る場合、中心角θ若しくは絶対値ｒのうちいずれかのみで足りる場合にも、Ｘ軸方向用センサとＹ軸方向用センサの２つを組み合わせた構成にする必要があり、更に座標変換のための演算処理が必要であるため構成が複雑になる等の問題があった。また、円領域内のみの押圧位置情報で足りる場合にも、この領域を包含する矩形のＸ軸方向用センサとＹ軸方向用センサが必要となり、矩形の頂点近傍等、無駄な部分が多くデザイン上の制約にもなっていた。
【０００５】
そこで、本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成で一直線上以外例えば円領域等の２次元平面のどの領域に押圧点があるかを検出可能な押圧位置検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、押圧位置を検出する押圧位置検出装置であって、
片面に抵抗膜を形成した所定形状の可撓性のある絶縁体と、
この絶縁体と対向させて隙間を設けて配置させた導電体と、を備え、
前記抵抗膜に、絶縁領域を設けて電極対を設け、
前記導電体から出力電圧を得るように構成した。
【０００７】
また、この押圧位置検出装置において、前記絶縁体、前記導電体は円盤状の形状であることを特徴とするようにすることができる。
【０００８】
また、本発明の他の態様によれば、押圧位置を検出する押圧位置検出装置であって、
片面に抵抗膜を形成した所定形状の可撓性のある第１の絶縁体と、
片面に抵抗膜を形成した所定形状の第２の絶縁体と、を備え、夫々の抵抗膜が対向するように配置し、
前記第１の絶縁体の抵抗膜上に、絶縁領域を設けて電極対を設け、
前記第２の絶縁体の抵抗膜上に、絶縁領域を設けて電極対を設けた押圧位置検出装置が提供される。
【０００９】
そして、この押圧位置検出装置において、前記第１の絶縁体、第２の絶縁体は円盤状の形状であり、前記第２の絶縁体の抵抗膜上に設ける電極対は、円盤状の第２の絶縁体の中心部の円形状の第１の電極と、円盤状の第２の絶縁体の周縁部の輪状の第２の電極で成ることを特徴とする構成とすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
（構成）
図１は第１の実施形態の押圧位置検出装置の平面図（但し、理解の容易化のため最上面の絶縁体１０は不図示）、図２は図１のＸ方向に見たこの押圧位置検出装置の側面図である。
【００１２】
薄肉の円盤状で可撓性のある絶縁体１０の下面全域にはカーボン等を用いた抵抗膜１５が形成されている。また、１対の平面視縦長の電極３ａ、３ｂが抵抗膜１５と絶縁体１０との間に設けられていて、夫々の電極３ａ、３ｂは抵抗膜１５と導通状態にある。そして、電極３ａ、３ｂの間には、絶縁領域としての平面視縦長のスリット１７が形成されて両電極３ａ、３ｂの絶縁状態を確保している。そして、電極３ａ、３ｂ間には電線４ａ、４ｂを介して電源１により所定の電圧（Ｖｉｎ）が印加されている。
【００１３】
また、抵抗膜１５が形成された絶縁体１０の円形状よりも若干径の小さな、同じく極薄肉の円盤状の導電体２０が、絶縁体１０と隙間を設けた状態で対向配置されている。なお、この隙間を維持しながら絶縁体１０の押圧を可能にするために、例えば極めて薄肉で小面積の弾性体を、押圧対象位置以外の場所であって、絶縁体１０と導電体２０との間に設ける等すれば良い。
【００１４】
さらに、導電体２０には電圧を出力するための出力端子２が接続されている。そして、図２にＰＳで示すように押圧ＰＳを加えると、押圧点Ｐに対応する抵抗膜１５の部分が、対向されている導電体２０に接触して出力端子２から押圧位置に応じた電圧が出力されるように構成されている。
【００１５】
（作用）
図３を参照して作用を説明する。電源１からの電圧Ｖｉｎを電極３ａ、３ｂ間に印加すると（電極３ａが接地点側）、抵抗膜１５が或る電圧分布が形成されるが、この電圧分布は、円盤状の抵抗膜１５の中心点から放射状の等電位線が伸びるような分布となる。そして、等電位線が示す電圧は電極３ａ近傍が最も小さく０（Ｖ）、電極３ｂ近傍が最も大きくＶｉｎ（Ｖ）となり、図３では時計方向に等電位線が示す電圧が高くなるように電位分布が形成される。
【００１６】
このように、図３に示すように０（Ｖ）の等電位線の位置からの周方向θの位置に応じて、抵抗膜１５の電圧が変化する。図３では多数ある等電位線の内で、０（Ｖ）からＶｉｎ（Ｖ）まで「０．１Ｖｉｎ」ずつ変化したものを記載している。したがって、絶縁体１０の或る位置で押圧すると、その押圧点に対応した抵抗膜１５の電圧が導電体１５に印加され出力端子２から出力される。即ち、図３は、絶縁体の押圧位置と出力電圧との関係を示したものとなっている。
【００１７】
かくして、片面に抵抗膜１５を形成した円盤状の可撓性のある絶縁体１０と、この絶縁体１０と対向させて隙間を設けて配置させた導電体２０と、を備え、抵抗膜１５にスリット１７（絶縁領域）を設けて電極対３ａ、３ｂを設け、導電体１５から出力電圧を得るようにすることで、簡易な構成で一直線上以外例えば円領域等の２次元平面のどの領域に押圧点があるかを検出可能な押圧位置検出装置を提供することができる。
【００１８】
なお、本実施形態では抵抗膜１５、絶縁体１０を平面視円形の形状としたが、図７（ａ）、（ｂ）に示すように抵抗膜１５を平面視半円形状としたり、平面視扇形としたりすることや、更には平面視楕円とすることも可能である。これらの形状であっても等電位線は中心点から放射状に形成されるため、同様に周方向の押圧位置を検出することが可能になる。また、これを発展させて抵抗膜１５を例えば円錐、球等の立体的に構成しても本発明を適用可能である。
【００１９】
そして、周方向の押圧位置に応じた検出電圧が得られるため、例えば、各種のおもちゃや楽器の演奏手段としての応用が可能である。例えば、「ド、レ、ミ、ファ、ソ、ラ、シ、ド」の８音を、円を中心点から放射状に８つの領域に分割したと想定した各分割領域に対応付けしておき、いずれの領域を押圧操作したかで対応する音出力を行うこと等が挙げられるがこれは応用の一例にすぎない。
【００２０】
（第２の実施形態）
（構成）
図４は第２の実施形態の押圧位置検出装置の側面図、図５（ａ）は、図４におけるＹ１方向に抵抗膜１５０側を見た図面、図５（ｂ）は図４におけるＹ２方向に抵抗膜１５１側を見た図面である。
【００２１】
図４、図５（ｂ）を参照すれば分かるように、薄肉の円盤状の絶縁体１０１の上面には抵抗膜１５１が形成されている。また、この抵抗膜１５１の中心部には平面視円形の電極１３１ａが形成されると共に、その周縁部には輪状の電極１３１ｂが形成されていて、電極１３１ａ、１３１ｂの夫々には電線１４１ａ、１４１ｂが接続されている（図５では電線は不図示）。
【００２２】
また、図４、図５（ａ）を参照すれば分かるように、薄肉の円盤状の絶縁体１００の下面には抵抗膜１５０が形成されている。また、この抵抗膜１５０には、中心部から絶縁領域としての平面視細長のスリット１６０が形成され、そのスリット１６０を挟むように平面視細長の電極１３０ａ、１３０ｂ（図４では不図示）が形成されている。なお、電極１３０ａ、１３０ｂの夫々には電線１４０ａ、１４１ｂ（不図示）が接続されている（図５では電線は不図示）。そして、抵抗膜１５０と抵抗膜１５１とは、不押圧時に互いに他の電極が抵抗膜や電極に接触しないように隙間を設けて配置されている。なお、この隙間を維持しながら絶縁体１００の押圧を可能にするために、例えば極めて薄肉で小面積の弾性体を、押圧対象位置以外の場所であって、抵抗膜１５０と抵抗膜１５１との間に設ける等すれば良い。
【００２３】
図６は、制御系の構成図である。スイッチング部３００は、「端子Ｅ１と端子Ａ１、端子Ｅ２と端子Ａ２、端子Ｅ３と端子Ｃ１、端子Ｅ４と端子Ｃ２」を一度に接続させる第１のモードと、「端子Ｅ１と端子Ｂ１、端子Ｅ２と端子Ｂ２、端子Ｅ３と端子Ｄ１、端子Ｅ４と端子Ｄ２」を一度に接続させる第２のモードとを交互に切替可能になっている。この第１のモードにおいては、電線１４０ａ、１４０ｂを介して電極１３０ａ、１３０ｂに電源２００からの電圧Ｖｉｎが印加され、端子Ｃ１、Ｃ２からは、周方向の押圧位置に対応する出力が得られる。一方、第２のモードにおいては、電線１４１ａ、１４１ｂを介して電極１３１ａ、１３１ｂに電源２００からの電圧Ｖｉｎが印加され、端子Ｂ１、Ｂ２からは、半径方向（中心点からの距離）の押圧位置に対応する出力が得られる。
【００２４】
（動作）
次に動作を説明する。先ず、スイッチング部３００が第１のモードに切り替わると、「端子Ｅ１と端子Ａ１、端子Ｅ２と端子Ａ２、端子Ｅ３と端子Ｃ１、端子Ｅ４と端子Ｃ２」を一度に接続させる。この結果、電線１４０ａ、１４０ｂを介して電極１３０ａ、１３０ｂに電源２００からの電圧Ｖｉｎが印加される。したがって、抵抗膜１５０の電位分布は先に図３にて説明したようになり、押圧点Ｐに対応する、抵抗膜１５０の位置の電圧、即ち、周方向の押圧位置に対応する出力が端子Ｃ１、Ｃ２から得られる。これは抵抗膜１５０と抵抗膜１５１とが導通して、抵抗膜１５０の押圧点に対応する位置の電圧が端子Ｃ１、Ｃ２から得られるためである。
【００２５】
一方、スイッチング部３００が第２のモードに切り替わると、「端子Ｅ１と端子Ｂ１、端子Ｅ２と端子Ｂ２、端子Ｅ３と端子Ｄ１、端子Ｅ４と端子Ｄ２」を一度に接続させる。この結果、電線１４１ａ、１４１ｂを介して電極１３１ａ、１３１ｂに電源２００からの電圧Ｖｉｎが印加される。この結果、電線１４１ａ、１４１ｂを介して電極１３１ａ、１３１ｂに電源２００からの電圧Ｖｉｎが印加される。この結果、抵抗膜１５１の等電位線は同心円状に形成され、この場合には高い電位の等電位線がより中心位置側に形成される。即ち、電極１３１ｂ近傍では０（Ｖ）の電圧が、電極１３１ａ近傍ではＶｉｎ（Ｖ）となり、電極１３１ａ、１３１ｂ間の電圧は径方向に除々に変化する。
【００２６】
したがって、押圧点Ｐに対応する、抵抗膜１５１の位置の電圧、即ち、径方向の押圧位置に対応する出力が端子Ｂ１、Ｂ２から得られる。これは押圧動作によって、抵抗膜１５０と抵抗膜１５１とが導通して、抵抗膜１５１の押圧点に対応する位置の電圧が端子Ｂ１、Ｂ２から得られるためである。なお、電極１３１ａ又は１３１ｂの端を押圧した場合、電極１３０ａと１３０ｂが、電極１３１ａ又は１３１ｂを介して導通することがあるが、絶縁膜（不図示）を電極の表面に形成する等により両電極の接触によって導通することは防ぐことができる。
【００２７】
したがって、第２の実施形態によれば、片面に抵抗膜１５０を形成した円盤状（所定形状）の可撓性のある絶縁体１００（第１の絶縁体）と、片面に抵抗膜１５１を形成した円盤状（所定形状）の絶縁体１０１（第２の絶縁体）と、を備え、夫々の抵抗膜１５０、１５１が対向するように配置し、絶縁体１００（第１の絶縁体）の抵抗膜１５０上に、絶縁領域としてのスリット１６０を設けて電極対１３０ａ、１３０ｂを設け、絶縁体１０１（第２の絶縁体）の抵抗膜１５１上に、電極対１３１ａ、１３１ｂを設けることによって、径方向および周方向での押圧位置に対応する信号が得られることになる。
【００２８】
以上本発明の実施の形態について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で上記実施形態に種々の変形や変更を施すことが可能となる。例えば、図６のスイッチング部３００の構成を適宜変更したり、信号を得るための端子に増幅器等を接続するようにしても良い。また、第１の実施形態では、押圧操作対象となる絶縁体１０の形状に、導電体２０の形状を合わせていたが、導電体２０の全体的な形状は任意のものを採用しても良い。
【００２９】
また、第２の実施形態においても、押圧操作対象となる絶縁体１００の形状に、抵抗膜１５１（絶縁体１０１）の形状を合わせていたが、一方の抵抗膜の領域を他方の抵抗膜の領域がカバーする形状であれば、各抵抗膜（絶縁体）の形状は合わせなくても良い。さらに、図４においては、絶縁体１００側を押圧対象として説明してきたが、絶縁体１０１側を押圧対象としても良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、簡易な構成で一直線上以外例えば円領域等の２次元平面のどの領域に押圧点があるかを検出可能な押圧位置検出装置を提供することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の平面図である。
【図２】第１の実施形態の側面図である。
【図３】作用の説明図である。
【図４】第２の実施形態の側面図である。
【図５】Ｙ１方向およびＹ２方向に見た構造の説明図である。
【図６】位置検出動作を行うためのスイッチング部３００の構成図である。。
【図７】変形例の説明図である。
【符号の説明】
１  電源
２  出力端子
３ａ、３ｂ  電極
４ａ、４ｂ  電線
１０  絶縁体
１５  抵抗膜
１７  スリット
２０  導電体
１００  絶縁体
１０１  絶縁体
１３０ａ、１３０ｂ  電線
１３１ａ、１３１ｂ  電極
１４０ａ  電線
１４１ａ、１４１ｂ  電線
１５０  抵抗膜
１５１  抵抗膜
２００  電源
３００  スイッチング部
【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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