JPS62204325A - 接触入力形位置・形状センサ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、接触物体の接触位置ならびに接触形状をメツ
シュ状スイッチ回路網のオン・オフ情報として検知する
接触式方形位置・形状センサーに関する。

〔従来技術とその問題点〕

歯科医療分野における歯のかみ合わせ２人間工学分野に
おける人体と物との接触状態など複雑な形状の物体の接
触形状または接触部の位置関係を電気信号に変換して図
形化または信号化したいという要望がある。ところで、
これに類した装置として手書き文字や手描き線図等をデ
ィジタル信号に変換する接触入力形位置センサーがワー
ドプロセッサーや図形処理装置の入力装置として実用化
されている。

第９図は従来技術の一例を示す接触入力形位置センサー
の要部の斜視図である。図において、１け可とう性を有
する絶縁基板４に相互に間隔をおいて平行に被着された
可とう性を有する複数の平行電極１Ａ、１Ｂ、１０等か
らなる第１の平行電極群、２は絶縁基板５側に第１の平
行電極群１に直交する方向に被着された平行電極２Ａ　
、　２Ｂ　。

２０等からなる第２の平行電極群であシ、第１゜第２の
平行電極群１，２に密着してスイッチ要素としてのシー
ト状の感圧導電ゴム６が介装されることによ多接触人力
形位置センサーが構成されている。したがって、平行電
極ｉＡ、ｉＢ、１Ｃそれぞれと２Ａ、２Ｂ、２Ｃそれぞ
れとの間に電流を供給する電源および電流検知回路を接
続するとともに、ペンシル状の押圧器具を用いて絶縁基
板４の表面を例えば入力しようとする文字の筆順に基づ
いて押圧すれば、第１の平行電極群１人、１Ｂ、ｉＣと
第２の平行電極群２Ａ、２Ｂ、２Ｃの交点部分の感圧導
電ゴム３が順次導電状態となるととくよシ、接触入力位
置を互いに導通状態に；ｂる平行電極組２例えば（ＩＡ
、２Ａ）（ＩＢ、２Ｂ）等により特定できる電気信号（
オン・オフ信号）に変換することができる。

第１０図は第９図における接触入力の変換作用を説明す
るための等価回路図であシ、平行電極１Ａ、　１Ｂ、ｉ
Ｃと２Ａ、２Ｂ、２Ｃの交点部分における感圧導電ゴム
３の部分スイッチ要素を８１ないしＳ９で表わして網目
状等価回路としたものである。図において、第９図に示
すＬ字状の筆順１００に基づいてスイッチ要素にＳ３．
Ｓ２．ｓｌ　、８４．Ｓ７の順で接触入力を加えたと仮
定すると、平行電極群１，２間は（ＩＡ、２Ｇ）（ＩＡ
、２Ｂ）（ＩＡ、２Ａ）（ＩＢ、２Ａ）（ＩＣ２２人）
の平行電極組が順次導通常態となシ、接触入力を上記平
行電極の組合せで識別し得るオン信号に変換することが
できる。ところで、前記部分スイッチ要素８３，８２，
８１．８４．８７に同時に接触入力を加えてＬ字形状を
認識させようと゛した場合、前述の組合せに基づくオン
信号が出力されると同時に、接触入力のある３個のスイ
ッチ要素８４，８１．３２を通る平行導体１Ｂ、２Ｂ間
の廻夛込み導電路が形成されて接触入力の無いスイッチ
要素Ｓ５にあたかも接触入力が有る（平行導体組ＩＢ、
２Ｂの導通）が如き誤認が生ずる。また同様に、Ｓ６に
対してはＳ４．ｓｌ、Ｓ３によって、Ｓ８に対してはＳ
７．ｓｌ　、Ｓ２によって、Ｓ９に対してはＳ７．ｓｌ
　、Ｓ３からなる廻シ込み導電路によってそれぞれ誤ま
ったオン信号が出力されるので、結局Ｓ１ないし＄９全
体に接触入力が加えられたと等価なオン信号が出力され
ることになる。また、部分スイッチ要素Ｓの数がさらに
多い場合についても同様である。したがって、第９図の
ように構成された位置センサーを用いて接触物体の形状
を検知することは不可能なのが実情であシ、接触物体の
接触位置ならびに形状を検知し得る接触入力形センサー
の開発が望まれている。

〔発明の目的〕

本発明は前述の状況に鑑みてなされたもので、接触物体
の接触位置ならびに接触形状を検知してオン・オフ電気
信号に変換できる接触入力位置・形状センサーを提供す
ることを目的とする。

〔発明の要点〕 本発明は、合成樹脂フィルム等の可とう性を有する２枚
の基材の互いに対向する面側に互いに直行する方向に被
着された第１の平行電極群および第２の平行電極群と、
両平行電極間に介装された接触入力による圧縮力を受け
た部分が局部的に電気的導通状態となる感圧スイッチ要
素および薄膜状の整流要素の直列体とにより薄い積層体
からなるヤンサーを構成したことにより、接触入力の位
置は圧縮力を受けて導通状態となった部分スイッチ要素
とこれに対応する部分の薄膜状の整流要素を順方向に通
るオン信号により第１．第２の平行電極の組合せにより
特定できるとともに、同時に接触入力を受けて導通状態
となった部分スイッチ要素を径由する廻シ込み導電路は
整流要素によって逆方向電流が阻止されることにより遮
断され、接触入力を同時に受けた部分のみがオン信号を
発することにより、接触入力を同時に受けた部分のみの
形状を電気信号に変換できるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明−５を実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例センサーを示す斜視断面図、第
２図は第１図におけるＡ−Ａ方向の側断（８）図であシ
、いずれも積看方向の寸法を誇張して示したものである
。図において、１１は合成樹脂フィルム等の可とう性を
有する基材の一万の面側に相互に間隔をおいて平行に被
着または蒸着された薄膜状の複数の平行電極１１Ａ、１
１Ｂ、１１０等からなる第１の平行電極群、１２は基材
１５の表面に平行電極１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ等に直交
する方向に被着または蒸着された薄膜状の複数の平行電
極１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ’ｌ嘉らなる第２の平行電極
群、１３はシート状の異方感圧導電ゴムからなるスイッ
チ要素、１６は例えばアモルファスシリコン整流皮膜等
の薄膜状の整流要素であり、例えばアモルファスシリコ
ン整流皮膜からなる整流要素１６は、ポリイミドフィル
ム等の耐熱性フィルムからなる基材１５の表面にステン
レス鋼等の蒸着膜からなる第２の平行電極群を形成し、
さらにその上にアモルファスシリコン整流皮膜を形成す
ることにより、第３図に示す整流特性線図においてＢ点
における順方向電圧１ｖ以下の整流皮膜を得ることがで
きる。また、異方感圧導電ゴム１３としては、軟磁性金
属粉末を混合した素材に直流磁界を加え、金属粉末をシ
ートの厚み方向に配列させた厚み方向の圧力収縮性に富
んだゴム弾性体からな）、第４図に抵抗−圧縮率特性の
一例を示すように、低圧縮状態では厚み方向にも面方向
にも高い絶縁抵抗を有する絶縁体であ飢厚み方向に所定
レベル以上の圧縮力を加えた状態では圧縮力が加わった
部分のみの厚み方向の抵抗値が図に示すように急激に低
下して導通状態となる異方性のスイッチ要素としての機
能を有す為導電ゴムシートが用いられる。また、１１Ｘ
、１２Ｘは第１．第２の平行電極群それぞれに設けられ
た端子部であシ、整流素子１６の順方向に電圧を加える
電源回路および導通状態となった平行電極組を弁別する
検知回路を端子部１１Ｘ、１２Ｘ間に接続することによ
り、接触入力を電気信号に変換するよう構成される。

第５図は前述の実施例における接触入力の電気信号への
変換状態を示す等価回路図であシ、第１の平行電極群１
１Ａ、１１Ｂ、１１０等と第２の平行電極群１２Ａ、１
２Ｂ、１２Ｃ等との交点部分における部分スイッチ要素
を８１ないしＳ９で、交点部分における整流要素１６０
部分整流要素をＤｌないしＤ９で表わすことにより網目
状の等価回路に置きかえたものである。図において、第
１０図で示される従来技術におけると同様に、部分スイ
ッチ要素３５，８２．Ｓｉ　、ｓ４．ｓ７に同時に接触
入力を加えたと仮定すると、平行導体組（１１Ａ、１２
Ｇ）（１１Ａ、１２Ｂ）（１１Ａ、１２Ａ）（１１Ｂ、
１２Ａ）（１１０，１，２Ａ）が同時に部分整流要素の
順方向に導通状態となることにより、接触入力を上記平
行導体組に体応したオン信号に変換することができる。

一方接触入力が加わっていない部分スイッチ要素Ｓ５に
対しては、第１０図で示される従来技術においては接触
入力が加わっている部分スイッチ要素Ｓ４゜ｓｌ　、ｓ
２を径由する廻シ込み導電路を介して平行電極ＩＢ、２
Ｂ間に電流が流れ、Ｓ５に接触入力があったかの如きオ
ン信号により接触物体の形状を誤認するという問題を生
じたが、第５図で示される実施例の等価回路においては
、平行電極１２Ｂから８２．Ｄ２を順方向に通る電流は
、部分整流要素Ｄ１を逆方向に通って８１．Ｓ４．Ｄ４
および平行導体１１Ｅからなる廻シ込み導電路を形成し
なければならず、廻シ込み導電路に流れる電流が部分整
流要素Ｄ１で流通を阻止されることにより廻シ込み導電
路は遮断される。また８６ＩＳ８．Ｓ９に対しても廻シ
込み導電路の形成が阻止されるので、接触入力が加わっ
ていない部分ツイツチ素子８５，８６，８８．８９にあ
たかも接触入力が加わったかの如き誤認を生じさせるオ
ン信号の出力は回避され、接触物体の接触形状に相応し
た平行導体組にのみオン信号を出力することができる。

第６図は本発明の異なる実施例を示す斜視断面図、第７
図は第６図の側断面図であシ、アモルファスシリコン整
流皮膜１６の感圧スイッチ要素１３側の両平行電極群の
交点部分に、それぞれ薄膜状の中間電極１７ｆ：設けた
点が前述の実施例と異なっておシ、第５図における部分
スイッチ要素Ｓ１ないし８９等に加えられる接触入力面
積が小さい場合においても、整流要素１６の部分整流要
素Ｄ１ないしＤ９等の面積を蒸着電極１７の面積Ｋまで
拡張させることができるので、部分整流要素Ｄ１ないし
Ｄ９等の内部電圧降下が少く、シたがって接触入力の位
置および形状の弁別性能のよいセンサーを得ることがで
きる。

第８図は本発明のさらに異なる実施例を示す概略側断面
図であシ、感圧スイッチ要素２５を、第１の平行電極群
１１および薄膜状の中間電極１７からなる接触子と、固
接触子間に間隙２２を保持するよう基材１４側に被着さ
れた加圧収縮性およびゴム弾性に富んだ絶縁材からなる
間隔片２１とで構成した点が前述の各実施例と異なって
おシ、可とう性を有する基材１４に加えられる接触入力
に対応して間隔片が部分的に収縮し、感圧部に対応する
部分の第１の平行電極と中間電極１７とからなる接触子
が導電接触するととＫより、第５図に示す部分スイッチ
要素８１カいし８９等を開閉することができる。

なお、前述の各実施例においては、整流要素にアモルフ
ァスシリコン整流皮膜を用いた場合について説明したが
、整流要素を上述の整流皮膜に限定する必要はなく、沿
面方向の絶縁抵抗が高く平行電極相互の交点部分に部分
整流要素を形成し得る整流皮膜であれば適用することが
できる。

以上、各実施例のように構成された接触入力形位置・形
状センサーを用いて、例えば歯のかみ合わせ状態を図形
化しようとする場合、センサー１枚を口腔内に挿入して
歯み合わせるか、センサーと硬質の板とを組合わせたも
のを口腔内に挿入してかみ合わせるととＫよシ、かみ合
わせＫよる圧縮力が加わった部分の平行導体組が導通状
態となることによυ、導通状態となった平行導体組を検
知する外部回路を介してかみ合わせ状態をブラウン管デ
ィスプレイ装置等に表示することができる。

〔発明の効果〕

本発明は前述のように、可とう性を有する基材の対向面
に互いに直交する方向に形成された第１および第２の平
行電極群間に密接して、感圧スイッチ要素と薄膜状の整
流要素との直列体を介装して全体として可とう性を有す
る積層体からなるセンサーを形成するよう構成した。そ
の結果、第１゜第２の平行電極相互の交点部分に部分ス
イッチ要素と部分整流要素の直列体が形成され、接触入
力が加わった部分の部分スイッチ要素が導通状態になる
とともに、これに直列な部分整流要素が順方向に導通状
態とまることにより、接触入力位置を当該交点部分に対
応する平行導体組によって特定されるオン信号に変換す
ることが可能となシ、かつ同時接触入力位置の複数の部
分スイッチ要素を径由する廻シ込み電流は部分整流要素
の逆方向電流となることにより阻止されるので、従来の
接触入力位置センサーにおける同時接触入力に対する入
力位置の誤認問題は完全に排除され、接触物体の形状お
よび位置を精度よく検知できる接触入力形位置・形状セ
ンサーを提供することができ石。

また、センサーを可とう性を有する薄い８層体として形
成できるので、歯科医療分野における歯のかみ合わせな
ど精細な接触状況を電気信号図形として即座に可視化す
ることに貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す斜視断面図、第２図は第
１図におけるＡ−Ａ方向の側断面図、第５図は整流要素
の整流特性線図、第４図は異方感圧導電ゴムの感圧特性
線図、第５図は実施例における等価回路図、第６図は異
なる実施例を示す斜視断面図、第７図は異なる実施例に
おける側断面図、第８図はさらに異なる実施例を示す側
断面図、第９図は従来の接触入力形位置センサーを示す
斜視図、第１０図は第９図における等価回路図である。 １．１１・・・第１の平行電極群、２，１２・・・第２
の平行電極群、１１Ａ、ＩＩＢ、１１Ｃ，１２Ａ１２Ｂ
、１２Ｃ・・・平行電極、４，５，１４，１５・・・基
材、６，１６・・・感圧スイッチ要素（異方感圧導電コ
ム）、１６・・・整流要素（アモルファスシリコン整流
皮膜）、１７・・・中間電極、２１・・・間隔肱２２・
・・間隙、２３・・・感圧スイッチ要素（感圧スイッチ
）、Ｓ１々いしＳ９・・・部分スイッチ要素、Ｄ第１図 第２図 第３図　　　　　第４図 第５図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）可とう性を有する２枚の基材の互いに対向する面側
   に互いに直交する方向に被着された第１の平行電極群お
   よび第２の平行電極群と、一方の平行電極群側に密着形
   成された薄膜状の整流要素と、この整流要素と他方の平
   行電極群との間に配され接触入力により前記基材間に加
   えられる圧縮力を感知した部分が電気的導通状態となる
   感圧スイッチ要素との積層組立体からなることを特徴と
   する接触入力形位置・形状センサー。 ２）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、薄膜状
   の整流要素が一方の平行電極群の表面を含む一方の基材
   表面に形成されたアモルファスシリコン整流皮膜である
   ことを特徴とする接触入力形位置・形状センサー。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項記載のものにお
   いて、薄膜状の整流要素が感圧スイッチ要素側の面の第
   １の平行電極群と第２の平行電極群とが交鎖する部分に
   対応する位置それぞれに薄膜状の中間電極を備えたこと
   を特徴とする接触入力形位置・形状センサー。 ４）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、感圧ス
   イッチ要素が厚み方向に圧縮力を受けた部分が局部的に
   厚み方向に電気的導通状態となるシート状の異方感圧導
   電ゴムからなることを特徴とする接触入力形位置・形状
   センサー。 ５）特許請求の範囲第１項または第３項記載のものにお
   いて、感圧スイッチ要素が他方の平行電極群と薄膜状の
   複数の中間電極とからなる接触子と、常時は両接触子間
   に間隙を保持し、接触入力を感知した部分が局部的に収
   縮する弾力収縮性を有する間隔片とからなることを特徴
   とする接触入力形位置・形状センサー。