JP2011113386A - 入力インターフェイス装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 入力インターフェイス装置1を、荷重が入力される荷重入力面20U、20Dを有し該荷重により弾性変形するゲルエラストマー製の荷重伝達部2と、荷重伝達部2を介して該荷重が伝達され該荷重により出力する電気量が変化するセンサ素子3と、を備える入力部10と、センサ素子3から出力された該電気量の変化により、入力された荷重分布を電気信号として出力可能な演算部50と、を備えて構成する。
【選択図】 図1
Description
C=ε0εrS/d・・・(I)
[C:静電容量、ε0:真空中の誘電率、εr:誘電膜の比誘電率、S:電極面積、d:電極間距離]
例えば、本構成のセンサ素子が押圧されると、センサ薄膜(誘電膜)は圧縮され、その分だけ電極面に対して平行方向に伸長する。上記式(I)より、センサ薄膜の厚さ、すなわち電極間距離dが小さくなると、電極間の静電容量Cは大きくなる。
[入力インターフェイス装置の構成]
まず、本実施形態の入力インターフェイス装置の構成について説明する。本実施形態の入力インターフェイス装置1は、入力部10と、演算部50と、を備えている。図1に、入力インターフェイス装置1の入力部10の斜視図を示す。説明の便宜上、図1においては、保護カバーを一点鎖線で示す。また、フィルム部材を省略して示す。また、透過して見える部分については細線で示す。図2に、図1のII−II断面図を示す。説明の便宜上、図2においては、センサ素子から外部に延びる配線を、省略して示す。
次に、センサ素子3の構成について説明する。図3に、センサ素子3の上面透過図を示す。なお、図3においては、表側絶縁被覆層、裏側絶縁被覆層を省略して示す。また、裏側電極、裏側配線を細線で示す。また、検出部にハッチングを施して示す。図4に、図3のIV−IV断面図を示す。図3、図4に示すように、センサ素子3は、誘電膜30と、表側電極01X〜24Xと、裏側電極01Y〜16Yと、検出部A0101〜A2416と、表側配線01x〜24xと、裏側配線01y〜16yと、表側絶縁被覆層31と、裏側絶縁被覆層32と、表側配線用コネクタ33と、裏側配線用コネクタ34と、を備えている。なお、検出部の符合「A○○△△」中、上二桁の「○○」は、表側電極01X〜24Xに対応している。下二桁の「△△」は、裏側電極01Y〜16Yに対応している。
次に、演算部50の構成について説明する。前出図3に示すように、演算部50は、センサ素子3の表側配線用コネクタ33、裏側配線用コネクタ34と、各々、電気的に接続されている。
次に、入力部10の製造方法について説明する。まず、下側荷重伝達部2Dの上面に、フィルム部材41Dを配置する。次に、フィルム部材41Dの上面に、センサ素子3を配置する。この際、演算部50と接続される配線は、ケーブル51を介して、外側に導出しておく。続いて、センサ素子3の上面に、フィルム部材41Uを配置する。そして、上側荷重伝達部2Uを、下側荷重伝達部2Dに積層して、両者を一体化する。最後に、荷重伝達部2(上側荷重伝達部2U+下側荷重伝達部2D)の周囲を、保護カバー40で被覆する。この際、ケーブル51は、保護カバー40から外側に突出させておく。このようにして、入力部10を製造する。
次に、入力インターフェイス装置1の動きについて説明する。まず、操作者が入力を行う前に、検出部A0101〜A2416ごとに、静電容量Cを算出する。すなわち、検出部A0101から検出部A2416までを、あたかも走査するように、静電容量Cを算出する。算出された静電容量Cは、検出部A0101〜A2416ごとに、RAM54に格納される。
次に、本実施形態の入力インターフェイス装置1の作用効果について説明する。本実施形態の入力インターフェイス装置1によると、入力部10の荷重伝達部2は、ちょう度約62のゲルエラストマー製である。荷重伝達部2が非常に柔軟であるため、操作者9は、入力部10を掴んだり、揉んだり、傾けたりして、入力することができる。また、荷重伝達部2は復元性に優れる。このため、入力動作に対する荷重伝達部2の追従性は高い。また、荷重伝達部2に触れると、ゲルエラストマー特有の軟らかな触感が得られる。このため、入力時の違和感や負担が少ない。また、荷重伝達部2は、弾性変形しやすい。このため、例えば操作者9が、力の弱い高齢者や子供等でも、容易に入力することができる。また、荷重伝達部2は、大きく弾性変形できる。したがって、様々な動作により入力が可能である。また、荷重伝達部2を大きく弾性変形させて、荷重の変化を大きくすることにより、より正確な入力が可能となる。また、荷重伝達部2は、除荷後、速やかに元の形状に戻る。これにより、一つの入力動作に要する時間が短くて済む。つまり、連続して入力する場合において、次の動作までの待ち時間が少ない。
本実施形態の入力インターフェイス装置と、第一実施形態の入力インターフェイス装置と、の相違点は、センサ素子の構成である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
本実施形態の入力インターフェイス装置と、第一実施形態の入力インターフェイス装置と、の相違点は、入力部の形状である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
本実施形態の入力インターフェイス装置と、第一実施形態の入力インターフェイス装置と、の相違点は、入力部の形状である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
以上、本発明の入力インターフェイス装置の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
2:荷重伝達部 2D:下側荷重伝達部 2U:上側荷重伝達部
20、20D、20U:荷重入力面
3:センサ素子 30:誘電膜(センサ薄膜) 31:表側絶縁被覆層
32:裏側絶縁被覆層 33:表側配線用コネクタ 34:裏側配線用コネクタ
35:基板 36:素子本体(センサ薄膜) 37:コネクタ 38:配線
300:外周面
40:保護カバー(カバー層) 41D、41U:フィルム部材(中間層)
50:演算部 51:ケーブル 52:電源回路 53:CPU 54:RAM
55:ROM 56:出力部
60、61:芯部 600:外周面 610:外周面
9:操作者
01X〜24X:表側電極 01Y〜16Y:裏側電極 01x〜24x:表側配線
01y〜16y:裏側配線 A0101〜A2416:検出部
01a〜16a、01b〜16b、01c〜24c、01d〜24d:電極
Claims (12)
- 荷重が入力される荷重入力面を有し該荷重により弾性変形するゲルエラストマー製の荷重伝達部と、該荷重伝達部を介して該荷重が伝達され該荷重により出力する電気量が変化するセンサ素子と、を備える入力部と、
該センサ素子から出力された該電気量の変化により、入力された荷重分布を電気信号として出力可能な演算部と、
を備えることを特徴とする入力インターフェイス装置。 - 前記ゲルエラストマーのちょう度は、10以上110以下である請求項1に記載の入力インターフェイス装置。
- 前記ゲルエラストマーは、シリコーンゲル、ウレタンゲル、およびオイル成分が配合された熱可塑性エラストマーから選ばれる一種以上である請求項1または請求項2に記載の入力インターフェイス装置。
- 前記入力部は、さらに、前記荷重入力面を被覆する、伸縮性を有する布およびフィルムの少なくとも一方からなるカバー層を備える請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の入力インターフェイス装置。
- 前記ゲルエラストマーは、オイル成分が配合された熱可塑性エラストマーから選ばれる一種以上であり、
前記カバー層は、さらに耐油性を有する請求項4に記載の入力インターフェイス装置。 - 前記ゲルエラストマーは、オイル成分が配合された熱可塑性エラストマーから選ばれる一種以上であり、
前記入力部は、さらに、前記荷重伝達部と前記センサ素子との間に介装され、耐油性および伸縮性を有するフィルム製の中間層を備える請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の入力インターフェイス装置。 - 前記荷重伝達部は、該センサ素子の全体を包囲するように配置される請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の入力インターフェイス装置。
- 前記入力部は、さらに、弧状断面を有する凸状の芯部を備え、
前記センサ素子は、該芯部の弧状外周面を被覆し、
前記荷重伝達部は、前記荷重入力面が径方向外側を向くように、該センサ素子の外周面を被覆する請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の入力インターフェイス装置。 - 前記入力部は、さらに、棒状の芯部を備え、
前記センサ素子は、該芯部の外周面を被覆し、
前記荷重伝達部は、前記荷重入力面が径方向外側を向くように、該センサ素子の外周面を被覆する請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の入力インターフェイス装置。 - 前記センサ素子は、樹脂またはエラストマーを含むセンサ薄膜と、該センサ薄膜に接続される少なくとも一対の電極と、を有する請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の入力インターフェイス装置。
- 前記センサ薄膜は、さらに、導電性フィラーを含み、
前記荷重により該センサ薄膜が変形することで、該センサ薄膜の電気抵抗が変化する請求項10に記載の入力インターフェイス装置。 - 前記センサ薄膜は、前記エラストマーからなり、
一対の前記電極は、該センサ薄膜の表裏方向両側に配置され、
一対の該電極間の静電容量は、前記荷重により変化する請求項10に記載の入力インターフェイス装置。
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