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加圧位置センサ,加圧位置検出方法,加圧位置検出装置および符号化織物 NEW

国内特許コード P190015862
整理番号 S2017-0764-N0
掲載日 2019年2月25日
出願番号 特願2017-104533
公開番号 特開2018-200210
出願日 平成29年5月26日(2017.5.26)
公開日 平成30年12月20日(2018.12.20)
発明者
  • 豊浦 正広
  • 寺田 貴雅
  • 佐藤 隆英
  • 茅 暁陽
出願人
  • 国立大学法人山梨大学
発明の名称 加圧位置センサ,加圧位置検出方法,加圧位置検出装置および符号化織物 NEW
発明の概要 【課題】加圧位置センサの出力チャネル数を可及的に少なくする。
【解決手段】加圧位置センサは,複数の単位領域をそれぞれ有する第1層,第2層および第3層がこの順序で,かつ各層の対応する単位領域が互いに対向する状態で重ねられる。各層の複数の単位領域にはそれぞれ導電部が設けられ,これらの導電部は各層ごとに1つの接続点に電気的に接続される。第1層の各単位領域の導電部と第2層の各単位領域の導電部との間に弾性を有する誘電体が設けられ,これによって単位領域ごとに第1の静電容量性素子が形成され,第1の静電容量性素子の初期状態における静電容量は単位領域ごとに異なる。第3層の各単位領域の導電部と第2層の各単位領域の導電部との間に弾性を有する誘電体が設けられ,これによって単位領域ごとに第2の静電容量性素子が形成され,第2の容量性素子の初期状態における静電容量はすべての単位領域において等しい。
【選択図】図20b
従来技術、競合技術の概要


シート状のさまざまな加圧位置センサが開発されている。



特許文献1には導電性織物およびそれを使用したタッチセンサ装置が記載されている。この導電性織物は,導電糸がそれぞれ織り込まれた導電上布と導電下布が,それぞれの導電糸が直交する配置で重ね合わされたものであり,上布と下布との導電糸間の加圧による静電容量の変化を検出する(加圧位置の検出)ために,下布の位置の異なる導電糸には相互に干渉しない周波数の異なる電圧が印加され,上布の位置の異なる導電糸の出力はマルチプレクサによって選択される。特許文献1では,周波数の異なる複数の電源,マルチプレクサ,上下布の各導電線への,または各導電線からの多数の接続線(多チャネル)が必要である。



特許文献2に記載の感圧シートは,円筒状弾性体の周面に形成された導電体層が誘電体層により被覆された感圧用線材を用い,これらをたて糸,よこ糸として編んだもので,たて糸とよこ糸の交点における静電容量の加圧による変化を検出する。加圧位置の検出のために,各交点をX,Y方向にスキャニングする。この感圧シートにおいてもX,Y方向に多数の引出線(チャネル)が必要である。



特許文献3はシート状センサ装置に関するもので,シート体に細径の同軸ケーブルを適当な間隔をあけて平行に縫い込んでセンサ本体を構成し,同軸ケーブルの内部導体と外部導体との間の加圧による静電容量の変化を検出する。複数の同軸ケーブルのうちの一つを同定するために,同軸ケーブルの出力がタイミング切替部によりスキャニングされる(切替えられる)。したがって,これも多チャネルの構成である。



特許文献4は引張変形検知布を開示している。この引張変形検知布は,多数の導電糸を含んで構成された織物を一方向に伸縮自在とし,その伸縮に伴って導電糸の隣接するもの同士の間隔が変化,それに応じて変化する導電糸間の静電容量の変化を測定するものである。これは織物の伸縮を検出するだけで位置を検出するものではない。

産業上の利用分野


この発明は,平面的な加圧位置センサであり,加圧された一次元位置または二次元位置を検出する加圧位置センサに関し,さらにこの加圧位置センサを用いた加圧位置検出方法および装置,ならびに前記加圧位置センサの構成要素としての符号化織物に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
複数の単位領域をそれぞれ有する第1層,第2層および第3層がこの順序で,かつ各層の対応する単位領域が互いに対向する状態で重ねられ,
各層の複数の単位領域にはそれぞれ導電部が設けられ,これらの導電部は各層ごとに1つの接続点に電気的に接続され,
第1層の各単位領域の導電部と第2層の各単位領域の導電部との間に弾性を有する誘電体が設けられ,これによって単位領域ごとに第1の静電容量性素子が形成され,第1の静電容量性素子の初期状態における静電容量は単位領域ごとに異なり,
第3層の各単位領域の導電部と第2層の各単位領域の導電部との間に弾性を有する誘電体が設けられ,これによって単位領域ごとに第2の静電容量性素子が形成され,第2の容量性素子の初期状態における静電容量はすべての単位領域において等しい,
加圧位置センサ。

【請求項2】
前記第1層,第2層および第3層がそれぞれ,平面状の絶縁体シートであり,前記絶縁体シート上に前記導電部として導電体パターンが形成されている,請求項1に記載の加圧位置センサ。

【請求項3】
前記第1層,第2層および第3層がそれぞれたて糸とよこ糸を交差させて組合せた織物であり,
たて糸およびよこ糸の少なくともいずれか一方が,各単位領域において少なくとも1本の,誘電体で被覆された導電線であり,
前記導電部は織物の少なくとも一方の面に現われる前記導電線の一部である,
請求項1に記載の加圧位置センサ。

【請求項4】
前記単位領域内において,たて糸とよこ糸が少なくとも1回交差する,請求項3に記載の加圧位置センサ。

【請求項5】
前記第1層,第2層および第3層が平面状の絶縁シートまたは絶縁糸による織物であり,
前記導電部は前記絶縁シートまたは織物に縫い込まれてその表または裏に現われる導電線の部分である,
請求項1に記載の加圧位置センサ。

【請求項6】
キャリブレーションモードにおいて,請求項1から5のいずれか一項に記載の加圧位置センサを用いてすべての,または代表的な単位領域について加圧力を変えて測定された第1の静電容量性素子の静電容量に関する第1の値およびの第2の静電容量性素子の静電容量に関する第2の値を参照データとして記憶しておき,
測定モードにおいて上記加圧位置センサを用いて測定された第1の値および第2の値と前記参照データとに基づいて少なくとも加圧された単位領域の位置を判定する,
加圧位置検出方法。

【請求項7】
測定モードにおいて測定された第1の値および第2の値と前記参照データとに基づいて加圧値を判定する,
請求項6に記載の加圧位置検出方法。

【請求項8】
請求項1から5のいずれか一項に記載の加圧位置センサ,
第1層の接続点と第2層の接続点との間の第1の静電容量を反映する第1の値を測定する第1の静電容量測定装置,
第3層の接続点と第2層の接続点との間の第2の静電容量を反映する第2の値を測定する第2の静電容量測定装置,および
測定された第1の値と第2の値とに基づいて,少なくとも加圧された単位領域の位置を表わす信号を出力する処理装置,
を備える加圧位置検出装置。

【請求項9】
前記処理装置はさらに加圧値を表わす信号を出力するものである,請求項10に記載の加圧位置検出装置。

【請求項10】
たて糸とよこ糸を交差させて構成され,複数の単位領域を有する織物であり,
たて糸およびよこ糸の少なくともいずれか一方が,各単位領域において少なくとも1本の,誘電体で被覆された導電線であり,
該織物の一方の面に現われる導電線の量が複数の単位領域ごとに異なる,
符号化織物。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2017104533thum.jpg
出願権利状態 公開
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