JPH07280671A - 静電容量式力センサー - Google Patents
静電容量式力センサーInfo
- Publication number
- JPH07280671A JPH07280671A JP6069609A JP6960994A JPH07280671A JP H07280671 A JPH07280671 A JP H07280671A JP 6069609 A JP6069609 A JP 6069609A JP 6960994 A JP6960994 A JP 6960994A JP H07280671 A JPH07280671 A JP H07280671A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- electrode portion
- hole
- force sensor
- substrate
- Prior art date
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ディスプレイに表示されるカーソルの操作部
として使用する場合に、優れた操作感を有する静電容量
式センサーを提供すること。 【構成】 孔10を有する上基板1と、前記孔10より
も小径の操作軸3を上面に配設してある下基板2とを具
備しており、前記操作軸3を孔10から貫通突出させる
と共にバネBにより上方に付勢し、前記上・下基板1,
2の対向する面のうち、一方側に電極部Cを、他方側に
電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−を、設けると共
に前記電極Cと電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−
との間に小間隙を形成させてある。
として使用する場合に、優れた操作感を有する静電容量
式センサーを提供すること。 【構成】 孔10を有する上基板1と、前記孔10より
も小径の操作軸3を上面に配設してある下基板2とを具
備しており、前記操作軸3を孔10から貫通突出させる
と共にバネBにより上方に付勢し、前記上・下基板1,
2の対向する面のうち、一方側に電極部Cを、他方側に
電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−を、設けると共
に前記電極Cと電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−
との間に小間隙を形成させてある。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はセンサー、特に、静電
容量式力センサーに関するものである。
容量式力センサーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】静電容量式力センサーとしては、例え
ば、図5に示すようなものがある。
ば、図5に示すようなものがある。
【0003】このセンサーは、同図に示すように、中央
部にダイヤフラム部90を有し且つ前記ダイヤフラム部
90の中央に操作軸91を有した起歪体9aと、前記起
歪体9aに取付けられた基体9bとを具備し、前記起歪
体9aと基体9b相互間に空室Kを形成させると共にそ
の空室K内において、起歪体9a側に図6に示す電極部
Cが、基体9b側に図7に示す電極部Cx+,Cx−,
Cy+,Cy−がそれぞれ取付けられた構成としてあ
る。尚、前記基体9bの下面側には電子装置92を取付
けてあり、またこの電子装置92の周りを包囲するよう
にして環状板9cを配置させてある。
部にダイヤフラム部90を有し且つ前記ダイヤフラム部
90の中央に操作軸91を有した起歪体9aと、前記起
歪体9aに取付けられた基体9bとを具備し、前記起歪
体9aと基体9b相互間に空室Kを形成させると共にそ
の空室K内において、起歪体9a側に図6に示す電極部
Cが、基体9b側に図7に示す電極部Cx+,Cx−,
Cy+,Cy−がそれぞれ取付けられた構成としてあ
る。尚、前記基体9bの下面側には電子装置92を取付
けてあり、またこの電子装置92の周りを包囲するよう
にして環状板9cを配置させてある。
【0004】上記した電子装置92は、電極板1,2相
互間のギャップGの変化に伴う電極部Cと電極部Cx
+相互間,電極部Cと電極部Cx−相互間,電極部
Cと電極部Cy+相互間,電極部Cと電極部Cy−相
互間における静電容量の変化を例えば電圧の変化に変換
するものとしてある。
互間のギャップGの変化に伴う電極部Cと電極部Cx
+相互間,電極部Cと電極部Cx−相互間,電極部
Cと電極部Cy+相互間,電極部Cと電極部Cy−相
互間における静電容量の変化を例えば電圧の変化に変換
するものとしてある。
【0005】この静電容量式力センサーは上記の如く構
成であるから、操作軸91に作用する大きさ及び方向を
それに対応する正負の電圧値に変換でき、この機能を利
用すれば、技術的にはディスプレイに表示されるカーソ
ルの操作部(所謂ジョイスティック)として使用でき
る。
成であるから、操作軸91に作用する大きさ及び方向を
それに対応する正負の電圧値に変換でき、この機能を利
用すれば、技術的にはディスプレイに表示されるカーソ
ルの操作部(所謂ジョイスティック)として使用でき
る。
【0006】しかしながら、このセンサーは、操作軸9
1に力を加えてダイヤフラム部90を変形させる形式の
ものであることから操作軸91の傾倒量が非常に小さ
く、カーソル操作部として使用した場合にはあまり操作
感がないという問題があった。
1に力を加えてダイヤフラム部90を変形させる形式の
ものであることから操作軸91の傾倒量が非常に小さ
く、カーソル操作部として使用した場合にはあまり操作
感がないという問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、ディスプレイに表示されるカーソルの操作部として
使用する場合に、優れた操作感を有する静電容量式力セ
ンサーを提供することを課題とする。
は、ディスプレイに表示されるカーソルの操作部として
使用する場合に、優れた操作感を有する静電容量式力セ
ンサーを提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決する為の手段】この発明の静電容量式力セ
ンサーは、孔10を有する上基板1と、前記孔10より
も小径の操作軸3を上面に配設してある下基板2とを具
備しており、前記操作軸3を孔10から貫通突出させる
と共にバネBにより上方に付勢し、前記上・下基板1,
2の対向する面のうち、一方側に電極部Cを、他方側に
電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−を、設けると共
に前記電極Cと電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−
との間に小間隙を形成させてある。
ンサーは、孔10を有する上基板1と、前記孔10より
も小径の操作軸3を上面に配設してある下基板2とを具
備しており、前記操作軸3を孔10から貫通突出させる
と共にバネBにより上方に付勢し、前記上・下基板1,
2の対向する面のうち、一方側に電極部Cを、他方側に
電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−を、設けると共
に前記電極Cと電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−
との間に小間隙を形成させてある。
【0009】また、この発明の静電容量式力センサー
は、孔10を有する上基板1と、前記孔10よりも小径
の操作軸3を上面に配設してある下基板2とを具備して
おり、前記操作軸3を孔10から貫通突出させると共に
バネBにより上方に付勢し、前記上・下基板1,2のう
ちの一方側を電極部Cとして機能する金属で構成すると
共に他方側に電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−を
設け、前記電極Cと電極部Cx+,Cx−,Cy+,C
y−との間に小間隙を形成させてある。
は、孔10を有する上基板1と、前記孔10よりも小径
の操作軸3を上面に配設してある下基板2とを具備して
おり、前記操作軸3を孔10から貫通突出させると共に
バネBにより上方に付勢し、前記上・下基板1,2のう
ちの一方側を電極部Cとして機能する金属で構成すると
共に他方側に電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−を
設け、前記電極Cと電極部Cx+,Cx−,Cy+,C
y−との間に小間隙を形成させてある。
【0010】なお、上記静電容量式力センサーに関し、
電極C又は電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−のう
ち、少なくともどちらか一方に絶縁塗料を塗布してある
こと又は絶縁材を挿入していることが好ましい。
電極C又は電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−のう
ち、少なくともどちらか一方に絶縁塗料を塗布してある
こと又は絶縁材を挿入していることが好ましい。
【0011】
【作用】この発明は次のように作用する。
【0012】上基板1の孔10から突出している操作軸
3を傾倒力を加えると、前記操作軸3はバネBの付勢力
に抗して傾倒することになり、このため従来の技術の欄
に記載したダイヤフラム部を変形させるセンサーと比較
すると、その傾倒量は大きなものとなる。また、バネB
の強さ(バネ係数)を変えることで力の検出感度を容易
に変えることができる。
3を傾倒力を加えると、前記操作軸3はバネBの付勢力
に抗して傾倒することになり、このため従来の技術の欄
に記載したダイヤフラム部を変形させるセンサーと比較
すると、その傾倒量は大きなものとなる。また、バネB
の強さ(バネ係数)を変えることで力の検出感度を容易
に変えることができる。
【0013】なお、この発明のセンサーでは、操作軸3
の上記傾倒に伴い上基板1に対して下基板2が姿勢変化
し、これら相互に形成された電極部Cと電極部Cx+,
Cx−,Cy+,Cy−は部分的に接近・離反すること
になり、従来の技術の欄に記載したセンサーと同様にデ
ィスプレイに表示されるカーソルの操作部として使用で
きる。
の上記傾倒に伴い上基板1に対して下基板2が姿勢変化
し、これら相互に形成された電極部Cと電極部Cx+,
Cx−,Cy+,Cy−は部分的に接近・離反すること
になり、従来の技術の欄に記載したセンサーと同様にデ
ィスプレイに表示されるカーソルの操作部として使用で
きる。
【0014】
【実施例】この発明の構成を実施例として示した図面に
従って説明する。
従って説明する。
【0015】この実施例は、この発明の静電容量式力セ
ンサーをキーボードに施してカーソル操作部を構成させ
たものであり、図1に示すように、キーベース板50に
形成した開口部51からセンサーの下基板2をアルミ板
52と対向させるべく挿入し、この状態でセンサーの上
基板1を前記キーベース板50にビス止めするようにし
てセンサー全体をキーボードに取付けている。
ンサーをキーボードに施してカーソル操作部を構成させ
たものであり、図1に示すように、キーベース板50に
形成した開口部51からセンサーの下基板2をアルミ板
52と対向させるべく挿入し、この状態でセンサーの上
基板1を前記キーベース板50にビス止めするようにし
てセンサー全体をキーボードに取付けている。
【0016】上記静電容量式力センサーは、図1に示す
ように基本的には、上基板1と、これの下方に位置する
下基板2と、前記下基板2の上面に形成された操作軸3
と、前記上基板1に取付けられた電子装置4とから構成
されている。
ように基本的には、上基板1と、これの下方に位置する
下基板2と、前記下基板2の上面に形成された操作軸3
と、前記上基板1に取付けられた電子装置4とから構成
されている。
【0017】上基板1は、図1や図2に示すように、P
CB(Print Circuit Board )製の板材で構成された略
T字状のもので、後述する軸主体30が遊挿できる大き
さの孔10を形成してあると共に、その下面には電子装
置4を配置させてある。また、この上基板1における下
基板2との対向面には、図3や図4に示すような形状の
電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−を設けてあると
共にこの電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−の配設
域と孔20との間に前記電極部よりも厚い円環状のスペ
ーサ11を配設してあり、操作軸3に外力が作用してい
ない状態において、電極部Cx+,Cx−,Cy+,C
y−と下基板2とが接触しないようにしてある。尚、こ
の実施例では前記電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy
−に電圧を加えるようにしてあり、図4に示すように結
線ともどもエッチング又はスクリーン印刷により形成し
てある。
CB(Print Circuit Board )製の板材で構成された略
T字状のもので、後述する軸主体30が遊挿できる大き
さの孔10を形成してあると共に、その下面には電子装
置4を配置させてある。また、この上基板1における下
基板2との対向面には、図3や図4に示すような形状の
電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−を設けてあると
共にこの電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy−の配設
域と孔20との間に前記電極部よりも厚い円環状のスペ
ーサ11を配設してあり、操作軸3に外力が作用してい
ない状態において、電極部Cx+,Cx−,Cy+,C
y−と下基板2とが接触しないようにしてある。尚、こ
の実施例では前記電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy
−に電圧を加えるようにしてあり、図4に示すように結
線ともどもエッチング又はスクリーン印刷により形成し
てある。
【0018】下基板2は、図1や図3に示すように、導
電性を有する金属製の円形板により構成されており、そ
の上面中央には操作軸3を構成する軸主体30(上部域
を雄ネジ部30aとしている)を突設してある。尚、こ
の下基板2には電極部は形成されていないが、この下基
板2自体が電極部として機能する。
電性を有する金属製の円形板により構成されており、そ
の上面中央には操作軸3を構成する軸主体30(上部域
を雄ネジ部30aとしている)を突設してある。尚、こ
の下基板2には電極部は形成されていないが、この下基
板2自体が電極部として機能する。
【0019】操作軸3は、図1や図2に示すように、上
記軸主体30と、中空部31aを有し且つ前記軸主体3
0の雄ネジ部30aに螺着される樹脂製の太軸31と、
前記軸主体30に外挿される態様で中空部31a内に配
設された金属製の座金32及び圧縮コイルバネ33とか
ら構成されている。
記軸主体30と、中空部31aを有し且つ前記軸主体3
0の雄ネジ部30aに螺着される樹脂製の太軸31と、
前記軸主体30に外挿される態様で中空部31a内に配
設された金属製の座金32及び圧縮コイルバネ33とか
ら構成されている。
【0020】尚、上記圧縮コイルバネ33の下端部は上
基板1の上面に形成されたGND(接地)用電極12と
電気的接続状態となっており、下基板2は、GND用電
極12→圧縮コイルバネ33→座金32→軸主体30の
経路で接地状態ならしめてある。
基板1の上面に形成されたGND(接地)用電極12と
電気的接続状態となっており、下基板2は、GND用電
極12→圧縮コイルバネ33→座金32→軸主体30の
経路で接地状態ならしめてある。
【0021】電子装置4は、電極部Cと電極部Cx+
相互間,電極部Cと電極部Cx−相互間,電極部C
と電極部Cy+相互間,電極部Cと電極部Cy−相互
間,における静電容量の変化をそれぞれ電圧Vx+,V
x−,Vy+,Vy−に変換するものとしてあり、X−
X方向の操作軸3の傾倒量が〔(Vx+)−(Vx
−)〕に、Y−Y方向の操作軸3の傾倒量が〔(Vy
+)−(Vy−)〕に、それぞれ変換されると共にこれ
ら電圧の大きさによりディスプレイに表示されたカーソ
ルの移動速度と方向が決定されるようにしてある。
相互間,電極部Cと電極部Cx−相互間,電極部C
と電極部Cy+相互間,電極部Cと電極部Cy−相互
間,における静電容量の変化をそれぞれ電圧Vx+,V
x−,Vy+,Vy−に変換するものとしてあり、X−
X方向の操作軸3の傾倒量が〔(Vx+)−(Vx
−)〕に、Y−Y方向の操作軸3の傾倒量が〔(Vy
+)−(Vy−)〕に、それぞれ変換されると共にこれ
ら電圧の大きさによりディスプレイに表示されたカーソ
ルの移動速度と方向が決定されるようにしてある。
【0022】また、上記アルミ板52には、図1や図2
に示すように、軸主体30の中心線上に上方に突出する
脹らみ部52aを形成してあり、この脹らみ部52aは
これの頂部と下基板2の下面相互間に小間隙が形成され
る高さに設定してある。
に示すように、軸主体30の中心線上に上方に突出する
脹らみ部52aを形成してあり、この脹らみ部52aは
これの頂部と下基板2の下面相互間に小間隙が形成され
る高さに設定してある。
【0023】この実施例のカーソル操作部は上記構成と
してあるから、指で太軸31の上端を押さえると圧縮コ
イルバネ33の付勢力に抗して下基板2の下面が脹らみ
部52aと当接することとなり、この状態で操作軸3に
傾倒力を加えると、下基板2の姿勢が図1の状態から図
2の状態に変化する。したがって、作用の欄に記載した
如く、従来の技術の欄に記載したダイヤフラム部を変形
させるセンサーと比較してその傾倒量を大きなものとな
り、優れた操作感を有することとなる。
してあるから、指で太軸31の上端を押さえると圧縮コ
イルバネ33の付勢力に抗して下基板2の下面が脹らみ
部52aと当接することとなり、この状態で操作軸3に
傾倒力を加えると、下基板2の姿勢が図1の状態から図
2の状態に変化する。したがって、作用の欄に記載した
如く、従来の技術の欄に記載したダイヤフラム部を変形
させるセンサーと比較してその傾倒量を大きなものとな
り、優れた操作感を有することとなる。
【0024】尚、上記実施例では、下基板2を導電性を
有する金属で構成したが、これに限定されることなく、
下基板2を硬質合成樹脂で構成させるようにしてもよ
く、この場合には下基板2の上面に電極部Cを形成すれ
ばよい。
有する金属で構成したが、これに限定されることなく、
下基板2を硬質合成樹脂で構成させるようにしてもよ
く、この場合には下基板2の上面に電極部Cを形成すれ
ばよい。
【0025】また、上記実施例にかえて、上基板1側に
電極部Cを形成し、下基板2側に電極部Cx+,Cx
−,Cy+,Cy−を形成するようにしてもよい。
電極部Cを形成し、下基板2側に電極部Cx+,Cx
−,Cy+,Cy−を形成するようにしてもよい。
【0026】そして、上記実施例の電極部の形成方法に
かえて、上・下基板1,2に金属板をインサートモール
ディングして電極部を形成してもよく、また、プリント
基板の製法により電極部を形成するようにしてもよい。
かえて、上・下基板1,2に金属板をインサートモール
ディングして電極部を形成してもよく、また、プリント
基板の製法により電極部を形成するようにしてもよい。
【0027】他方、上記実施例の静電容量式力センサー
に関し、電極C又は電極部Cx+,Cx−,Cy+,C
y−のうち、少なくともどちらか一方に絶縁塗料を塗布
してあることが好ましい。
に関し、電極C又は電極部Cx+,Cx−,Cy+,C
y−のうち、少なくともどちらか一方に絶縁塗料を塗布
してあることが好ましい。
【0028】
【発明の効果】上記作用の欄に記載した内容から、ディ
スプレイに表示されるカーソルの操作部として使用する
場合に、優れた操作感を有する静電容量式力センサーを
提供できた。
スプレイに表示されるカーソルの操作部として使用する
場合に、優れた操作感を有する静電容量式力センサーを
提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の静電容量式力センサーをキ
ーボードに取付けた状態を示す断面図。
ーボードに取付けた状態を示す断面図。
【図2】前記静電容量式力センサーの操作軸を傾倒させ
た状態を示す断面図。
た状態を示す断面図。
【図3】前記静電容量式力センサーを斜め下方から見た
分解斜視図。
分解斜視図。
【図4】前記静電容量式力センサーの上基板に形成した
電極部を示す図。
電極部を示す図。
【図5】先行技術の静電容量式力センサーの断面図。
【図6】先行技術の静電容量式力センサーにおける起歪
体側の電極部の平面図。
体側の電極部の平面図。
【図7】先行技術の静電容量式力センサーにおける基体
側の電極部の平面図。
側の電極部の平面図。
B バネ C 電極部 Cx+ 電極部 Cx− 電極部 Cy+ 電極部 Cy− 電極部 1 上基板 2 下基板 3 操作軸 10 孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中津川 順道 埼玉県上尾市菅谷4丁目73番地 株式会社 ワコー内 (72)発明者 岡田 和廣 埼玉県上尾市菅谷4丁目73番地 株式会社 ワコー内
Claims (3)
- 【請求項1】 孔(10)を有する上基板(1)と、前
記孔(10)よりも小径の操作軸(3)を上面に配設し
てある下基板(2)とを具備しており、前記操作軸
(3)を孔(10)から貫通突出させると共にバネ
(B)により上方に付勢し、前記上・下基板(1)
(2)の対向する面のうち、一方側に電極部(C)を、
他方側に電極部(Cx+)(Cx−)(Cy+)(Cy
−)を、設けると共に前記電極部(C)と電極部(Cx
+)(Cx−)(Cy+)(Cy−)との間に小間隙を
形成させてあることを特徴とする静電容量式力センサ
ー。 - 【請求項2】 孔(10)を有する上基板(1)と、前
記孔(10)よりも小径の操作軸(3)を上面に配設し
てある下基板(2)とを具備しており、前記操作軸
(3)を孔(10)から貫通突出させると共にバネ
(B)により上方に付勢し、前記上・下基板(1)
(2)のうちの一方側を電極部(C)として機能する金
属で構成すると共に他方側に電極部(Cx+)(Cx
−)(Cy+)(Cy−)を設け、前記電極部(C)と
電極部(Cx+)(Cx−)(Cy+)(Cy−)との
間に小間隙を形成させてあることを特徴とする静電容量
式力センサー。 - 【請求項3】 電極(C)又は電極部(Cx+)(Cx
−)(Cy+)(Cy−)のうち、少なくともどちらか
一方に絶縁塗料を塗布してあることを特徴とする請求項
1又は2記載の静伝容量式力センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06960994A JP3275120B2 (ja) | 1994-04-07 | 1994-04-07 | 静電容量式力センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06960994A JP3275120B2 (ja) | 1994-04-07 | 1994-04-07 | 静電容量式力センサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07280671A true JPH07280671A (ja) | 1995-10-27 |
| JP3275120B2 JP3275120B2 (ja) | 2002-04-15 |
Family
ID=13407773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06960994A Expired - Fee Related JP3275120B2 (ja) | 1994-04-07 | 1994-04-07 | 静電容量式力センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3275120B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008541034A (ja) * | 2005-05-04 | 2008-11-20 | コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク | 剛性ステムを有する力測定デバイス |
| WO2013062817A1 (en) * | 2011-10-25 | 2013-05-02 | Synaptics Incorporated | Input device with force sensing |
| US9024907B2 (en) | 2009-04-03 | 2015-05-05 | Synaptics Incorporated | Input device with capacitive force sensor and method for constructing the same |
| US9057653B2 (en) | 2010-05-11 | 2015-06-16 | Synaptics Incorporated | Input device with force sensing |
| JP2016167343A (ja) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | アルプス電気株式会社 | 操作入力装置 |
| US9557857B2 (en) | 2011-04-26 | 2017-01-31 | Synaptics Incorporated | Input device with force sensing and haptic response |
| US9748952B2 (en) | 2011-09-21 | 2017-08-29 | Synaptics Incorporated | Input device with integrated deformable electrode structure for force sensing |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4719538A (en) | 1986-12-02 | 1988-01-12 | Cox John D | Force responsive capacitive transducer |
-
1994
- 1994-04-07 JP JP06960994A patent/JP3275120B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
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