入力インターフェイス装置
【課題】荷重分布を検出可能で、柔軟で、製造コストを削減可能な入力インターフェイス装置を提供することを課題とする。
【解決手段】入力インターフェイス装置１は、エラストマーまたは伸縮性を有する布製の誘電体３０と、誘電体３０の表側に配置される金属箔製の表側電極１Ｘ〜８Ｘと、誘電体３０の裏側に配置される金属箔製の裏側電極１Ｙ〜８Ｙと、表側または裏側から見て表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとが重なる部分に配置される複数の検出部Ａ１１〜Ａ８８と、を備え、複数の検出部Ａ１１〜Ａ８８の荷重分布を検出する静電容量型のセンサ３と、センサ３を収容し、表裏方向に対して直交する面方向の、センサ３の伸びを規制する樹脂製の袋体４と、袋体４の表側に配置され、表側から入力される荷重をセンサ３に伝達するクッション体２と、を備える。
【解決手段】入力インターフェイス装置１は、エラストマーまたは伸縮性を有する布製の誘電体３０と、誘電体３０の表側に配置される金属箔製の表側電極１Ｘ〜８Ｘと、誘電体３０の裏側に配置される金属箔製の裏側電極１Ｙ〜８Ｙと、表側または裏側から見て表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとが重なる部分に配置される複数の検出部Ａ１１〜Ａ８８と、を備え、複数の検出部Ａ１１〜Ａ８８の荷重分布を検出する静電容量型のセンサ３と、センサ３を収容し、表裏方向に対して直交する面方向の、センサ３の伸びを規制する樹脂製の袋体４と、袋体４の表側に配置され、表側から入力される荷重をセンサ３に伝達するクッション体２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、体重を利用して操作するゲームコントローラーなどに用いられる、入力インターフェイス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、静電容量型のセンサが開示されている。センサの電極は、安価な金属箔製である。このため、センサの製造コストを削減することができる。特許文献２には、ゲームコントローラーが開示されている。同文献記載のゲームコントローラーには、表側から裏側に向かって、台と４つの荷重センサ（歪ゲージ式ロードセル）とが配置されている。操作者が台の上で動くと、各荷重センサの荷重値が変化する。この荷重変化に基づいて、ゲーム機はゲーム処理を行う。特許文献２のゲームコントローラーによると、台上の操作者の体重移動を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】２０００−１３１１６２号公報
【特許文献２】２００８−２６４１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２のゲームコントローラーによると、操作者の体重分布（足裏荷重分布）を検出するのは困難である。また、台は、プラスチック上層板−金属中層板−プラスチック下層板の三層構成である。このため、台は硬質である。したがって、操作時の反力により操作者に加わる衝撃が大きい。また、操作時に操作者が受ける違和感が大きい。
【０００５】
また、特許文献２のゲームコントローラーの機械的構成、電気的構成は複雑である。このため、製造コストが高くなりやすい。ここで、仮に、特許文献１のセンサを特許文献２のゲームコントローラーに転用すると、つまり静電容量型のセンサをゲームコントローラーに用いると、ゲームコントローラーの製造コストを削減できる可能性がある。ところが、金属箔の耐久性は低い。このため、例えば、操作者が台上で飛び跳ねる場合などに、金属箔が破断しやすい。
【０００６】
本発明の入力インターフェイス装置は、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、荷重分布を検出可能で、柔軟で、製造コストを削減可能な入力インターフェイス装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記課題を解決するため、本発明の入力インターフェイス装置は、エラストマーまたは伸縮性を有する布製の誘電体と、該誘電体の表側に配置される金属箔製の表側電極と、該誘電体の裏側に配置される金属箔製の裏側電極と、表側または裏側から見て該表側電極と該裏側電極とが重なる部分に配置される複数の検出部と、を備え、複数の該検出部の荷重分布を検出する静電容量型のセンサと、該センサを収容し、表裏方向に対して直交する面方向の、該センサの伸びを規制する樹脂製の袋体と、該袋体の表側に配置され、表側から入力される荷重を該センサに伝達するクッション体と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の入力インターフェイス装置の表側電極および裏側電極は、金属箔製である。このため、表側電極および裏側電極が共に導電性エラストマー製である場合と比較して、製造コストを削減することができる。
【０００９】
また、センサは樹脂製の袋体に収容されている。袋体は、面方向のセンサの伸びを規制することができる。このため、荷重が入力されても、センサは面方向に伸張しにくい。したがって、金属箔製であるにもかかわらず、表側電極および裏側電極の耐久性が高くなる。
【００１０】
また、本発明の入力インターフェイス装置の誘電体は、エラストマーまたは伸縮性を有する布製である。また、センサの表側には、柔軟なクッション体が配置されている。このため、上記特許文献２の台と比較して、本発明の入力インターフェイス装置は、柔軟である。したがって、入力時の反力により操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感（例えば、ごわごわ感など）を小さくすることができる。
【００１１】
また、本発明の入力インターフェイス装置によると、検出部の静電容量から、荷重を検出することができる。また、複数の検出部の静電容量の分布から、荷重分布を検出することができる。
【００１２】
（１−１）好ましくは、上記（１）の構成において、前記表側電極および前記裏側電極は、各々、帯状であり、複数の前記検出部は、表側または裏側から見て該表側電極と該裏側電極とが交差する部分に配置される構成とする方がよい。
【００１３】
本構成によると、表側電極、裏側電極は、共に帯状である。また、検出部は、表側電極と裏側電極との交差部分を利用して配置されている。このため、電極の配置数が少なくなる。また、検出部から静電容量を検出するための配線の配置数が少なくなる。
【００１４】
（１−２）好ましくは、上記（１−１）の構成において、前記表側電極および前記裏側電極は、各々、複数列並んで配列され、表側または裏側から見て複数の該表側電極と複数の該裏側電極とは、直交する構成とする方がよい。
【００１５】
本構成によると、複数の検出部を、センサの全面に分散させやすい。このため、センサ全面に占める、荷重分布検出可能な部分の面積を、大きくすることができる。また、センサ全面において、検出部の配置がばらつくのを抑制することができる。
【００１６】
（１−３）好ましくは、上記（１）の構成において、前記クッション体は、各々、表裏方向のばね定数が異なる、複数のクッション層を有する構成とする方がよい。表裏方向のばね定数が小さいほど、表裏方向において、クッション層が軟らかくなる。反対に、表裏方向のばね定数が大きいほど、表裏方向において、クッション層が硬くなる。本構成によると、表裏方向のばね定数の異なる複数のクッション層を組み合わせることにより、クッション体、延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を調整することができる。すなわち、入力時に操作者に加わる衝撃を調整することができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を調整することができる。
【００１７】
図１に、本構成の荷重とクッション層の圧縮量との関係を模式図で示す。なお、図１は、本構成の作用を説明するためのものである。図１のクッション層ａ、ｂの線の形状、傾き、線の数（クッション層の数）などは、本発明の入力インターフェイス装置を何等限定するものではない。
【００１８】
図１に示すように、クッション体は、クッション層ａとクッション層ｂとを備えている。クッション層ａの表裏方向のばね定数は、クッション層ｂの表裏方向のばね定数よりも小さい。このため、同じ荷重が入力される場合、クッション層ａの方が、クッション層ｂよりも、大きく圧縮される。図１に太線で示すように、傾き（圧縮量変化量／荷重変化量）が大きい区間が、操作者に加わる衝撃を効果的に吸収できる区間である。
【００１９】
荷重の小さな低荷重領域αにおいては、クッション層ａ、ｂ共に、傾きが大きい。このため、クッション層ａ、ｂ共に、衝撃を効果的に吸収することができる。ただし、クッション層ａの方が、クッション層ｂよりも、傾きが大きい。つまり、クッション層ａの方がクッション層ｂよりも圧縮されやすい。このため、衝撃の吸収には、主にクッション層ａが機能することになる。
【００２０】
これに対して、荷重の大きな高荷重領域βにおいては、クッション層ａが潰れきってしまい、荷重が変化しても圧縮量があまり変化しなくなる。つまり、傾きが小さくなる。一方、クッション層ｂは、高荷重領域βにおいても、傾きが大きいままである。このため、高荷重領域βにおいては、衝撃の吸収には、主にクッション層ｂが機能することになる。なお、表裏方向のばね定数の異なるクッション層が三層以上積層されている場合も同様である。
【００２１】
このように、本構成によると、クッション層ａだけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域αのみならず高荷重領域βまで、衝撃を吸収することができる。よって、本構成によると、操作者（男性、女性、大人、子供など）の体重、踏力などによらず、操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、操作者の体重、踏力などによらず、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。また、クッション層ｂだけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域αにおいて、操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【００２２】
（１−４）好ましくは、上記（１−３）の構成において、複数の前記クッション層は、各々、ＪＩＳ Ｋ ６７６７における２５％圧縮荷重が異なる構成とする方がよい。ＪＩＳ Ｋ ６７６７における２５％圧縮荷重（以下、適宜、「２５％圧縮荷重」と略称する。）が小さいほど、表裏方向および面方向（表裏方向に対して直交する方向）において、クッション層が軟らかくなる。反対に、２５％圧縮荷重が大きいほど、表裏方向および面方向において、クッション層が硬くなる。本構成によると、２５％圧縮荷重の異なる複数のクッション層を組み合わせることにより、クッション体、延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を調整することができる。すなわち、入力時に操作者に加わる衝撃を調整することができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を調整することができる。
【００２３】
（１−５）好ましくは、上記（１−３）の構成において、前記クッション層のＪＩＳ Ｋ ６７６７における２５％圧縮荷重は、２ｋＰａ以上７０ｋＰａ以下である構成とする方がよい。
【００２４】
２５％圧縮荷重を２ｋＰａ以上としたのは、２ｋＰａ未満の場合、過度に軟らかく瞬時に圧縮されるため、入力時に操作者に加わる衝撃が大きくなるからである。また、操作者が受ける違和感が大きくなるからである。
【００２５】
これに対して、２５％圧縮荷重が７０ｋＰａ超過の場合は、クッション層が過度に硬くなり、操作者に加わる衝撃が大きくなる。また、操作者が受ける違和感が大きくなる。
【００２６】
また、クッション層に荷重が入力されると、表側から裏側に荷重が伝達されるのに従って、徐々に荷重は面方向に分散してしまう。２５％圧縮荷重が７０ｋＰａ超過の場合、面方向のばね定数が過度に大きくなってしまう。このため、荷重が面方向に分散しやすくなる。このような理由から、２５％圧縮荷重を７０ｋＰａ以下とした。
【００２７】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記誘電体は、互いに接合されない複数の誘電層を有する構成とする方がよい。複数の誘電層は、表裏方向に積層されている。本構成によると、誘電体が単一の誘電層からなる場合と比較して、誘電体が変形しやすい。また、複数の誘電層が互いに接合されている場合と比較して、各誘電層が変形しやすい。
【００２８】
（２−１）好ましくは、上記（２）の構成において、複数の前記誘電層は、各々、表裏方向のばね定数が異なる構成とする方がよい。本構成によると、表裏方向のばね定数の異なる複数の誘電層を組み合わせることにより、誘電体、延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を調整することができる。すなわち、入力時に操作者に加わる衝撃を調整することができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を調整することができる。
【００２９】
以下、図１を援用して、本構成の作用を説明する。図１のクッション層ａ、ｂを誘電層ａ、ｂと置き換える。図１の縦軸の圧縮量を静電容量と置き換える。図１の誘電層ａ、ｂの線の形状、傾き、線の数（誘電層の数）などは、本発明の入力インターフェイス装置を何等限定するものではない。
【００３０】
図１に示すように、誘電体は、誘電層ａと誘電層ｂとを備えている。誘電層ａの表裏方向のばね定数は、誘電層ｂの表裏方向のばね定数よりも小さい。このため、同じ荷重が入力される場合、誘電層ａの方が、誘電層ｂよりも、大きく圧縮される。したがって、誘電層ａの方が、誘電層ｂよりも、静電容量の変化量が大きくなる。図１に太線で示すように、荷重に対して静電容量が略線形に推移する区間が、荷重を検出するために誘電層ａ、ｂを有効に利用できる区間である。
【００３１】
荷重の小さな低荷重領域αにおいては、誘電層ａ、ｂ共に、荷重に対して静電容量が略線形に推移する。このため、誘電層ａ、ｂ共に、荷重の検出に利用することができる。ただし、誘電層ａの方が誘電層ｂよりも傾き（静電容量変化量／荷重変化量）が大きい。つまり、誘電層ａの方が誘電層ｂよりも感度が高い。このため、荷重の検出には、主に誘電層ａが機能することになる。
【００３２】
これに対して、荷重の大きな高荷重領域βにおいては、誘電層ａが潰れきってしまい、荷重が変化しても静電容量があまり変化しなくなる。これに対して、誘電層ｂは、高荷重領域βにおいても、荷重に対して静電容量が略線形に推移する。このため、高荷重領域βにおいては、荷重の検出には、主に誘電層ｂが機能することになる。なお、表裏方向のばね定数の異なる誘電層が三層以上積層されている場合も同様である。
【００３３】
このように、本構成によると、誘電層ａだけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域αのみならず高荷重領域βまで、荷重を検出することができる。よって、本構成によると、荷重の測定レンジが広くなる。また、誘電層ｂだけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域αにおける感度を高くすることができる。
【００３４】
（２−２）好ましくは、上記（２−１）の構成において、複数の前記誘電層は、各々、ＪＩＳ Ｋ ６７６７における２５％圧縮荷重が異なる構成とする方がよい。
【００３５】
２５％圧縮荷重が小さいほど、表裏方向および面方向において、誘電層が軟らかくなる。反対に、２５％圧縮荷重が大きいほど、表裏方向および面方向において、誘電層が硬くなる。本構成によると、２５％圧縮荷重の異なる複数の誘電層を組み合わせることにより、誘電体、延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を調整することができる。すなわち、入力時に操作者に加わる衝撃を調整することができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を調整することができる。
【００３６】
（２−３）好ましくは、上記（２−２）の構成において、複数の前記誘電層は、前記２５％圧縮荷重の小さい順と、表側から裏側に向かう方向と、が対応するように積層される構成とする方がよい。
【００３７】
誘電体（複数の誘電層を含む）に着目しても、誘電層単層に着目しても、荷重が入力されると、表側から裏側に荷重が伝達されるのに従って、徐々に荷重は面方向に分散してしまう。
【００３８】
このため、例えば、単一の検出部に荷重が入力された場合であっても、当該検出部の静電容量のみならず、当該検出部に隣接する他の検出部の静電容量も変化してしまう場合がある。この場合、荷重が入力された検出部に着目すると、他の検出部に荷重が分散する分、静電容量の変化量が小さくなる。このため、実際の荷重に対して、見かけの検出荷重が小さくなってしまう。また、荷重が入力された面積に着目すると、実際の荷重入力面積に対して、見かけの検出面積が広くなってしまう。このように、複数の誘電層が積層される場合、検出荷重の観点からも、検出面積の観点からも、共に感度が低下するおそれがある。
【００３９】
そこで、本発明者は、誘電層の２５％圧縮荷重に着目した。すなわち、誘電層の２５％圧縮荷重が小さいほど、荷重は面方向に分散しにくくなる。反対に、誘電層の２５％圧縮荷重が大きいほど、荷重は面方向に分散しやすくなる。この特性に着目して、発明者は、２５％圧縮荷重が小さい順に、表側から裏側に向かう方向に、誘電層を積層させた。すなわち、最も２５％圧縮荷重が小さい誘電層を最表側に、最も２５％圧縮荷重が大きい誘電層を最裏側に、それぞれ配置した。
【００４０】
本構成によると、２５％圧縮荷重が大きい順に、表側から裏側に向かう方向に、誘電層を積層させた場合と比較して、荷重が入力された検出部に着目すると、他の検出部に荷重が分散しにくい。このため、実際の荷重に対して、見かけの検出荷重が小さくなりにくい。また、荷重が入力された面積に着目すると、実際の荷重入力面積に対して、見かけの検出面積が広くなりにくい。このように、本構成によると、検出荷重の観点からも、検出面積の観点からも、共に感度が低下しにくい。
【００４１】
（２−４）好ましくは、上記（２−２）の構成において、前記誘電層のＪＩＳ Ｋ ６７６７における２５％圧縮荷重は、１．５ｋＰａ以上４５ｋＰａ以下である構成とする方がよい。
【００４２】
２５％圧縮荷重を１．５ｋＰａ以上としたのは、１．５ｋＰａ未満の場合、体重の重い操作者に対して誘電層が潰れきってしまい、静電容量の変化が小さく感度が低くなってしまうからである。
【００４３】
２５％圧縮荷重を４５ｋＰａ以下としたのは、４５ｋＰａ超過の場合、体重の軽い操作者に対して誘電層が潰れにくく、静電容量の変化量が小さく感度が低くなってしまうからである。
【００４４】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記表側電極を形成する前記金属箔、前記裏側電極を形成する前記金属箔は、各々、アルミニウム箔である構成とする方がよい。本構成によると、表側電極、裏側電極、延いては入力インターフェイス装置の製造コストを削減することができる。
【００４５】
（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記袋体を形成する樹脂は、ポリエチレンである構成とする方がよい。本構成によると、袋体、延いては入力インターフェイス装置の製造コストを削減することができる。また、本構成によると、袋体が軟らかい。このため、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【００４６】
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記センサと前記袋体と前記クッション体とは、互いに接合されない構成とする方がよい。本構成によると、センサの変形が、袋体やクッション体により、規制されにくい。
【００４７】
（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記センサは、前記表側電極と樹脂製の表側基層とがラミネート加工により積層される表側ラミネートフィルムと、前記裏側電極と樹脂製の裏側基層とがラミネート加工により積層される裏側ラミネートフィルムと、を備える構成とする方がよい。
【００４８】
本構成によると、表側基層により表側電極を保護することができる。また、裏側基層により裏側電極を保護することができる。このため、表側電極、裏側電極の耐久性が高くなる。また、市販のラミネートフィルム（例えば、樹脂フィルムをラミネートした金属箔）を、表側ラミネートフィルム、裏側ラミネートフィルムとして用いることができる。このため、表側ラミネートフィルム、裏側ラミネートフィルム、延いては入力インターフェイス装置の製造コストを削減することができる。
【００４９】
（７）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記表側電極と前記誘電体と前記裏側電極とは、ラミネート加工により積層される構成とする方がよい。本構成によると、表側電極と裏側電極との位置関係がずれにくい。また、所望の位置に、精確に、検出部を配置することができる。また、上記（６）の構成と比較して、樹脂製の表側基層、裏側基層は不要である。このため、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。また、表側基層、裏側基層が不要な分、入力インターフェイス装置の上下方向厚さが薄くなる。
【００５０】
（８）好ましくは、上記（１）ないし（７）のいずれかの構成において、前記クッション体は、発泡体、繊維の立体編物、ゲルエラストマーのうち、少なくとも一つを含んで形成される構成とする方がよい。なお、ゲルエラストマーとは、ゲル状のエラストマーをいう。ゲルエラストマーには、製造過程で発泡させたものも含まれる。本構成によると、入力時に操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によると、荷重分布を検出可能で、柔軟で、製造コストを削減可能な入力インターフェイス装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】荷重とクッション層の圧縮量との関係を示す模式図である。
【図２】第一実施形態の入力インターフェイス装置の分解斜視図である。
【図３】同入力インターフェイス装置のセンサと袋体との分解斜視図である。
【図４】同入力インターフェイス装置の上面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ方向断面図である。
【図６】誘電層に荷重が加わる場合の模式図である。
【図７】（ａ）は、図５の誘電体に対して、各誘電層の配置を表裏逆にした誘電体に、荷重が加わる場合の模式図である。（ｂ）は、図５の誘電体に荷重が加わる場合の模式図である。
【図８】第二実施形態の入力インターフェイス装置の前後方向断面図である。
【図９】圧縮量と荷重（入力値）との関係を示すグラフである。
【図１０】荷重（入力値）と静電容量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、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する。
【００５４】
＜＜第一実施形態＞＞
以下、本実施形態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する。
【００５５】
＜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。図２に、本実施形態の入力インターフェイス装置の分解斜視図を示す。図３に、同入力インターフェイス装置のセンサと袋体との分解斜視図を示す。なお、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙを省略して示す。また、誘電層３０４を透過して示す。図４に、同入力インターフェイス装置の上面図を示す。なお、クッション体２、袋体４、誘電体３０を透過して示す。また、検出部Ａ１１〜Ａ８８にハッチングを施す。図５に、図４のＶ−Ｖ方向断面図を示す。なお、上下方向厚さを強調して示す。検出部Ａ１１〜Ａ８８の符号「Ａ○△」中、「○」は、表側電極１Ｘ〜８Ｘに対応している。「△」は、裏側電極１Ｙ〜８Ｙに対応している。
【００５６】
図２〜図５に示すように、入力インターフェイス装置１は、クッション体２とセンサ３と袋体４とを備えている。入力インターフェイス装置１は、全体として、上下方向厚さの薄い、シート状を呈している。入力インターフェイス装置１は、ゲーム機（図略）を操作するための、ゲームコントローラーである。操作者は、例えば、入力インターフェイス装置１に乗り降りしたり、入力インターフェイス装置１上で足裏９０の位置を変えたり、入力インターフェイス装置１上で飛び跳ねたりすることにより、ゲーム機を操作する。
【００５７】
クッション体２は、表側クッション層２０と裏側クッション層２１とを備えている。表側クッション層２０は、ウレタン発泡体製であって、正方形シート状を呈している。表側クッション層２０の上下方向（表裏方向）厚さは、５ｍｍである。表側クッション層２０の２５％圧縮荷重は、３ｋＰａである。操作者の体重や踏力（つまり荷重）は、表側クッション層２０の上側から、入力インターフェイス装置１に加えられる。裏側クッション層２１は、表側クッション層２０の下側に積層されている。裏側クッション層２１は、ウレタン発泡体製であって、正方形シート状を呈している。裏側クッション層２１の上下方向厚さは、５ｍｍである。裏側クッション層２１の２５％圧縮荷重は、３０ｋＰａである。裏側クッション層２１の方が、表側クッション層２０よりも、２５％圧縮荷重が大きい。すなわち、裏側クッション層２１の方が、表側クッション層２０よりも、表裏方向および面方向（水平方向）のばね定数が大きい。
【００５８】
センサ３は、後述する袋体４の上壁を介して、クッション体２の下側に積層されている。センサ３は、誘電体３０と、表側電極１Ｘ〜８Ｘと、裏側電極１Ｙ〜８Ｙと、表側配線１ｘ〜８ｘと、裏側配線１ｙ〜８ｙと、検出部Ａ１１〜Ａ８８と、演算装置（図略）とを備えている。
【００５９】
誘電体３０は、表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの間に、介装されている。誘電体は、５枚の誘電層３００〜３０４を備えている。誘電層３００〜３０４は、各々、ウレタン発泡体製であって、正方形シート状を呈している。表裏方向に隣り合う誘電層３００〜３０４同士は、互いに接合されていない。
【００６０】
誘電層３００の２５％圧縮荷重は２．５ｋＰａ、誘電層３０１の２５％圧縮荷重は３．５ｋＰａ、誘電層３０２の２５％圧縮荷重は６ｋＰａ、誘電層３０３の２５％圧縮荷重は１０ｋＰａ、誘電層３０４の２５％圧縮荷重は２０ｋＰａである。このため、誘電体３０における表裏方向および面方向のばね定数は、上から下に向かって、段階的に大きくなる。
【００６１】
表側電極１Ｘ〜８Ｘは、誘電層３００の上面（表面）に、合計８本配置されている。表側電極１Ｘ〜８Ｘと誘電層３００とは、ラミネート加工により積層されている。表側電極１Ｘ〜８Ｘは、各々、アルミニウム箔製である。表側電極１Ｘ〜８Ｘは、各々、左右方向に長い帯状を呈している。表側電極１Ｘ〜８Ｘは、前後方向に所定間隔ごとに離間して、互いに略平行になるように、配置されている。表側配線１ｘ〜８ｘは、合計８本配置されている。表側配線１ｘ〜８ｘは、各々、表側電極１Ｘ〜８Ｘと、演算装置とを、連結している。
【００６２】
裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、誘電層３０４の下面（裏面）に、合計８本配置されている。裏側電極１Ｙ〜８Ｙと誘電層３０４とは、ラミネート加工により積層されている。裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、各々、アルミニウム箔製である。裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、各々、前後方向に長い帯状を呈している。裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、左右方向に所定間隔ごとに離間して、互いに略平行になるように、配置されている。表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとは、上側または下側から見て、直交している。裏側配線１ｙ〜８ｙは、合計８本配置されている。裏側配線１ｙ〜８ｙは、各々、裏側電極１Ｙ〜８Ｙと、演算装置とを、連結している。
【００６３】
検出部Ａ１１〜Ａ８８は、図４にハッチングで示すように、表側電極１Ｘ〜８Ｘと、裏側電極１Ｙ〜８Ｙとが、上側または下側から見て、交差する部分（重複する部分）に配置されている。検出部Ａ１１〜Ａ８８は、センサ３の略全面に亘って、略等間隔に格子状に配置されている。検出部Ａ１１〜Ａ８８は、各々、表側電極１Ｘ〜８Ｘの一部と、裏側電極１Ｙ〜８Ｙの一部と、誘電体３０の一部とを備えている。
【００６４】
演算装置は、電源回路と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）とを備えている。
【００６５】
袋体４は、ポリエチレン製であって、正方形状を呈している。袋体４の左辺には、開口４０が開設されている。図２に示すように、センサ３は、袋体４の内部に収容されている。袋体４の開口４０からは、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙが導出されている。袋体４内部におけるセンサ３の遊動代は小さい。このため、袋体４内部において、センサ３はがたつきにくい。
【００６６】
＜入力インターフェイス装置の製造方法＞
次に、本実施形態の入力インターフェイス装置１の製造方法について説明する。本実施形態の入力インターフェイス装置１の製造方法は、センサ製造工程と、クッション体製造工程と、合体工程とを有している。
【００６７】
センサ製造工程においては、まず、５枚のウレタン発泡体製のシートを用意する。次に、５枚のシートのうち、２枚のシートとアルミニウム箔とを、ラミネート加工により積層させる。当該２枚のシートが、表側電極１Ｘ〜８Ｘ付きの誘電層３００、裏側電極１Ｙ〜８Ｙ付きの誘電層３０４になる。残りの３枚のシートが、誘電層３０１〜３０３になる。それから、表側電極１Ｘ〜８Ｘに表側配線１ｘ〜８ｘを接続する。また、裏側電極１Ｙ〜８Ｙに裏側配線１ｙ〜８ｙを接続する。
【００６８】
クッション体製造工程においては、表側クッション層２０と裏側クッション層２１とを、互いに接合しないで積層させる。すなわち、クッション体２を作製する。
【００６９】
合体工程においては、まず、センサ製造工程で作製したセンサ３を、袋体４の中に入れる。この際、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙを、開口４０から外部に導出する。次いで、開口４０のうち、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙが配置されていない部分を封止する。最後に、袋体４の上に、クッション体２を載置する。このようにして、本実施形態の入力インターフェイス装置１が完成する。
【００７０】
＜入力インターフェイス装置の動き＞
次に、本実施形態の入力インターフェイス装置１の動きについて説明する。センサ３の演算装置の電源回路は、各検出部Ａ１１〜Ａ８８に、走査的に順番に電圧を印加している。ＲＯＭには、予め、検出部Ａ１１〜Ａ８８における静電容量と荷重との対応を示すマップが、格納されている。ＲＡＭには、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙから入力される静電容量に関連する電気量が一時的に格納される。ＣＰＵは、ＲＡＭに格納された電気量から、各検出部Ａ１１〜Ａ８８の静電容量を算出する。そして、静電容量から、各検出部Ａ１１〜Ａ８８の荷重を算出する。
【００７１】
例えば、図４に示すように、操作者が入力インターフェイス装置１に足裏９０を乗せる場合、足裏９０の踏力が加わる部分に配置されている検出部Ａ１１〜Ａ８８の、電極間距離（表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの間の距離）が小さくなる。このため、静電容量が大きくなる。演算部は、この静電容量から、足裏９０の位置、足裏９０における荷重分布、操作者の重心位置、操作者の体重などを算出する。また、演算部は、この静電容量から、足裏９０の位置変化、足裏９０における荷重分布変化、操作者の重心位置変化などを算出する。
【００７２】
＜作用効果＞
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。表側電極１Ｘ〜８Ｘおよび裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、アルミニウム箔製である。このため、表側電極１Ｘ〜８Ｘおよび裏側電極１Ｙ〜８Ｙが共に導電性エラストマー製である場合と比較して、製造コストを削減することができる。
【００７３】
また、センサ３は、ポリエチレン製の袋体４に収容されている。袋体４は、面方向のセンサ３の伸びを規制することができる。このため、荷重が入力されても、センサ３は面方向に伸張しにくい。したがって、アルミニウム箔製であるにもかかわらず、表側電極１Ｘ〜８Ｘおよび裏側電極１Ｙ〜８Ｙの耐久性が高くなる。また、表側電極１Ｘ〜８Ｘが誘電層３００に、裏側電極１Ｙ〜８Ｙが誘電層３０４に、各々、直接接合されているにもかかわらず、表側電極１Ｘ〜８Ｘおよび裏側電極１Ｙ〜８Ｙの耐久性が高くなる。
【００７４】
センサ３は、エラストマー製の誘電体３０を備えている。このため、センサ３は柔軟である。また、クッション体２は、ウレタン発泡体製である。このため、クッション体２は柔軟である。よって、本実施形態の入力インターフェイス装置１は、柔軟である。したがって、入力時の反力により操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感（例えば、ごわごわ感など）を小さくすることができる。また、ウレタン発泡体製のクッション体２は安価である。このため、入力インターフェイス装置１の製造コストを削減することができる。
【００７５】
また、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、検出部Ａ１１〜Ａ８８の静電容量から、荷重を検出することができる。また、複数の検出部Ａ１１〜Ａ８８の静電容量の分布から、荷重分布を検出することができる。
【００７６】
また、クッション体２は、２５％圧縮荷重が小さい表側クッション層２０と、２５％圧縮荷重が大きい裏側クッション層２１と、が積層されることにより、形成されている。低荷重領域の荷重に対しては主に表側クッション層２０が、高荷重領域の荷重に対しては主に裏側クッション層２１が、それぞれ機能する。このため、２５％圧縮荷重が小さい表側クッション層２０だけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域のみならず高荷重領域まで、衝撃を吸収することができる。よって、操作者（男性、女性、大人、子供など）の体重、踏力などによらず、操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、操作者の体重、踏力などによらず、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。また、裏側クッション層２１だけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域において、操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【００７７】
また、表側クッション層２０の方が、裏側クッション層２１よりも、２５％圧縮荷重が小さい。このため、操作者は、荷重を入力する際、軟らかい表側クッション層２０に乗ることになる。したがって、入力時に操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【００７８】
また、表側クッション層２０の２５％圧縮荷重は、３ｋＰａである。また、裏側クッション層２１の２５％圧縮荷重は、３０ｋＰａである。このため、操作者が受ける違和感が小さくなる。また、表側から裏側に荷重が伝達される際、荷重が面方向に分散しにくい。
【００７９】
また、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、共に帯状である。並びに、検出部Ａ１１〜Ａ８８は、表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの交差部分を利用して配置されている。このため、電極および配線の配置数が少なくなる。すなわち、検出部Ａ１１〜Ａ８８は、合計６４個配置されている。ここで、検出部Ａ１１〜Ａ８８ごとに電極を配置すると、表側電極が６４個、裏側電極が６４個、それぞれ必要になる。また、検出部Ａ１１〜Ａ８８ごとに配線を配置すると、表側配線が６４本、裏側配線が６４本、それぞれ必要になる。これに対して、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、６４個の検出部Ａ１１〜Ａ８８を確保するのに、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙを合計１６本（＝８本＋８本）配置するだけで済む。このため、電極の配置数が少なくなる。また、６４個の検出部Ａ１１〜Ａ８８を確保するのに、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙを合計１６本（＝８本＋８本）配置するだけで済む。このため、配線の配置数が少なくなる。また、検出部Ａ１１〜Ａ８８は、センサ３の全面に分散している。したがって、センサ３全面に占める、荷重検出可能な部分の面積を、大きくすることができる。
【００８０】
また、袋体４はポリエチレン製である。このため、袋体４、延いては入力インターフェイス装置１の製造コストを削減することができる。また、袋体４は柔軟である。このため、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【００８１】
また、センサ３と袋体４とクッション体２とは、互いに接合されていない。このため、荷重が入力される際のセンサ３の変形が、袋体４やクッション体２により、規制されにくい。
【００８２】
また、表側電極１Ｘ〜８Ｘと誘電層３００、誘電層３０４と裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、各々、ラミネート加工により積層されている。このため、表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの位置関係がずれにくい。また、所望の位置に、精確に、検出部Ａ１１〜Ａ８８を配置することができる。また、後述する第二実施形態のように、樹脂製の表側基層、裏側基層は不要である。このため、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。また、表側基層、裏側基層が不要な分、入力インターフェイス装置１の上下方向厚さが薄くなる。
【００８３】
また、クッション体２は、ウレタン発泡体製である。このため、入力時に操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【００８４】
また、センサ３の誘電体３０は、互いに２５％圧縮荷重が異なる、誘電層３００〜３０４が積層されることにより、形成されている。このため、２５％圧縮荷重が小さい誘電層３００だけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域のみならず高荷重領域まで、荷重を検出することができる。よって、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、荷重の測定レンジが広くなる。また、２５％圧縮荷重が高い誘電層３０４だけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域における感度を高くすることができる。
【００８５】
また、誘電層３００の２５％圧縮荷重は、２．５ｋＰａ、誘電層３０１の２５％圧縮荷重は、３．５ｋＰａ、誘電層３０２の２５％圧縮荷重は、６ｋＰａ、誘電層３０３の２５％圧縮荷重は、１０ｋＰａ、誘電層３０４の２５％圧縮荷重は、２０ｋＰａである。このため、操作者が受ける違和感が小さくなる。
【００８６】
また、５つの誘電層３００〜３０４は、互いに接合されていない。以下、この誘電層配置パターンの効果について、模式図を用いて説明する。なお、以下の説明においては、誘電層が前後方向に伸張する場合について説明するが、誘電層が左右方向に伸張する場合についても同様である。図６に、誘電層に荷重が加わる場合の模式図を示す。
【００８７】
図６に誇張して示すように、誘電層３００に上側から荷重が加わると、誘電層３００は、上下方向に圧縮されながら、下側に膨らむように湾曲する。ここで、誘電層３００の上下方向厚さをＴ、誘電層３００の上面の前後方向長さをＬ１、誘電層３００の下面の前後方向長さをＬ２、誘電層３００の下面の曲率半径をＲ、中心角をθとすると、Ｌ２＝２πＲ×θ／３６０となる。また、Ｌ１＝２π（Ｒ−Ｔ）×θ／３６０となる。よって、上面を基準にした場合の下面の伸張量をΔＬとすると、ΔＬ＝Ｌ２−Ｌ１＝２πＴ×θ／３６０となる。このように、誘電層３００の上下方向厚さＴが大きいほど、下面の伸張量ΔＬが大きくなる。なお、他の誘電層３０１〜３０４についても同様に、上下方向厚さＴが大きいほど、下面の伸張量ΔＬが大きくなる。
【００８８】
ここで、図３に示すように、最下層の誘電層３０４の下面には、裏側電極１Ｙ〜８Ｙが積層されている。裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、アルミニウム箔製である。このため、誘電層３０４と比較して、前後方向に伸張しにくい。したがって、伸張量ΔＬが大きいと、言い換えると誘電層３０４の上下方向厚さＴが大きいと、裏側電極１Ｙ〜８Ｙに不具合（ひび割れ、断線など）が発生しやすくなる。
【００８９】
仮に、誘電体３０が単層の誘電層からなる場合、誘電層の上下方向厚さＴは大きくなる。このため、裏側電極１Ｙ〜８Ｙに不具合が発生しやすくなる。また、５つの誘電層３００〜３０４が互いに接合されている場合も、誘電体３０が単層の誘電層からなる場合と同様に、誘電層（この場合は誘電体３０）の上下方向厚さＴは大きくなる。このため、やはり裏側電極１Ｙ〜８Ｙに不具合が発生しやすくなる。
【００９０】
これに対して、５つの誘電層３００〜３０４が互いに接合されていない場合、誘電層３００〜３０４の上下方向厚さＴが小さくなる。このため、下面の伸張量ΔＬが小さくなる。したがって、裏側電極１Ｙ〜８Ｙに不具合が発生しにくくなる。
【００９１】
また、誘電層３００〜３０４は、２５％圧縮荷重の小さい順に、上側から下側に向かって、積層されている。以下、この誘電層配置パターンの効果について、模式図を用いて説明する。なお、以下の説明においては、前後方向に隣接する検出部Ａ２８〜Ａ６８を例示するが、左右方向に隣接する検出部についても同様である。
【００９２】
図７（ａ）に、図５の誘電体に対して、各誘電層の配置を表裏逆にした誘電体に、荷重が加わる場合の模式図を示す。図７（ｂ）に、図５の誘電体に荷重が加わる場合の模式図を示す。なお、荷重の伝達経路を太線で示す。
【００９３】
図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、誘電層３００は、面方向ばね３００ａと表裏方向ばね３００ｂとを備えている。誘電層３０１は、面方向ばね３０１ａと表裏方向ばね３０１ｂとを備えている。誘電層３０２は、面方向ばね３０２ａと表裏方向ばね３０２ｂとを備えている。誘電層３０３は、面方向ばね３０３ａと表裏方向ばね３０３ｂとを備えている。誘電層３０４は、面方向ばね３０４ａと表裏方向ばね３０４ｂとを備えている。
【００９４】
面方向ばね３００ａ〜３０４ａを、２５％圧縮荷重が小さい順（つまり面方向（水平方向）のばね定数が小さい順）に並べると、３００ａ＜３０１ａ＜３０２ａ＜３０３ａ＜３０４ａとなる。
【００９５】
まず、図５の誘電体に対して、各誘電層の配置を表裏逆にした誘電体に、荷重が加わる場合について説明する。図７（ａ）に白抜き矢印で示すように、検出部Ａ４８に荷重が加わる場合、誘電層３０４の表裏方向ばね３０４ｂが圧縮される。ここで、誘電層３０４の面方向ばね３０４ａの面方向のばね定数は、比較的大きい。このため、検出部Ａ４８の表裏方向ばね３０４ｂに荷重が加わると、４つの面方向ばね３０４ａを介して、４つの表裏方向ばね３０４ｂに、荷重が分散しやすい。したがって、検出部Ａ４８の表裏方向ばね３０４ｂに荷重が加わると、検出部Ａ２８、Ａ３８、Ａ５８、Ａ６８の表裏方向ばね３０４ｂにも荷重が加わりやすい。よって、５つの表裏方向ばね３０４ｂが、全体的に圧縮されやすい。このように、誘電層３００〜３０４を、表側から裏側に向かって、面方向ばね３００ａ〜３０４ａの面方向のばね定数が大きい順に並べると、荷重が入力された検出部Ａ４８と共に、荷重が入力されていない検出部Ａ２８、Ａ３８、Ａ５８、Ａ６８が圧縮されやすくなる。つまり、検出部Ａ４８のみならず、検出部Ａ２８、Ａ３８、Ａ５８、Ａ６８の静電容量が変化しやすくなる。
【００９６】
よって、荷重が入力された検出部数に着目すると、実際に荷重が入力された検出部数＝１に対して、見かけの検出部数＝５と誤認されやすい。すなわち、表側から裏側に荷重が伝達される際に、荷重伝達面積が変化しやすい。また、荷重が入力された検出部Ａ４８に着目すると、他の検出部Ａ２８、Ａ３８、Ａ５８、Ａ６８に荷重が分散しやすいため、実際の荷重に対して、見かけの検出荷重が小さくなりやすい。このように、誘電層３００〜３０４を、表側から裏側に向かって、２５％圧縮荷重が大きい順に並べると、検出面積の観点からも、検出荷重の観点からも、感度が低下しやすくなる。
【００９７】
次に、図５の誘電体に荷重が加わる場合について説明する。図７（ｂ）に白抜き矢印で示すように、検出部Ａ４８に荷重が加わる場合、誘電層３００の表裏方向ばね３００ｂが圧縮される。ここで、誘電層３００の面方向ばね３００ａの面方向のばね定数は、比較的小さい。このため、検出部Ａ４８の表裏方向ばね３００ｂに荷重が加わっても、４つの面方向ばね３００ａを介して、４つの表裏方向ばね３００ｂに、荷重が分散しにくい。したがって、検出部Ａ４８の表裏方向ばね３００ｂに荷重が加わっても、検出部Ａ２８、Ａ３８、Ａ５８、Ａ６８の表裏方向ばね３００ｂに荷重が加わりにくい。よって、検出部Ａ４８の表裏方向ばね３００ｂが、集中的に圧縮されやすい。このように、誘電層３００〜３０４を、表側から裏側に向かって、面方向ばね３００ａ〜３０４ａの面方向のばね定数が小さい順に並べると、荷重が入力された検出部Ａ４８だけが圧縮されやすくなる。つまり、検出部Ａ４８の静電容量だけが変化しやすくなる。
【００９８】
よって、荷重が入力された検出部数に着目すると、実際に荷重が入力された検出部数＝１に対して、見かけの検出部数＝１と認識されやすい。すなわち、表側から裏側に荷重が伝達される際に、荷重伝達面積が変化しにくい。また、荷重が入力された検出部Ａ４８に着目すると、他の検出部Ａ２８、Ａ３８、Ａ５８、Ａ６８に荷重が分散しにくいため、実際の荷重に対して、見かけの検出荷重が小さくなりにくい。このように、誘電層３００〜３０４を、表側から裏側に向かって、２５％圧縮荷重が小さい順に並べると、検出面積の観点からも、検出荷重の観点からも、感度が低下しにくくなる。
【００９９】
以上説明したように、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、誘電層３００〜３０４が、表側から裏側に向かって、２５％圧縮荷重が小さい順に並べられている。このため、センサ３の表側にクッション体２が配置されているにもかかわらず、つまりセンサ３到達前の段階において荷重が面方向に分散しやすいにもかかわらず、検出面積の観点からも、検出荷重の観点からも、感度が低下しにくい。
【０１００】
＜＜第二実施形態＞＞
本実施形態と第一実施形態との相違点は、入力インターフェイス装置に、表側ラミネートフィルム、裏側ラミネートフィルムが配置されている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
【０１０１】
図８に、本実施形態の入力インターフェイス装置の前後方向断面図を示す。なお、図５と対応する部位については同じ符号で示す。図８に示すように、入力インターフェイス装置１のセンサ３は、表側ラミネートフィルム３１と、裏側ラミネートフィルム３２と、を備えている。
【０１０２】
表側ラミネートフィルム３１は、袋体４の上壁と誘電層３００との間に配置されている。表側ラミネートフィルム３１は、表側基層３１０と表側電極１Ｘ〜８Ｘとを備えている。表側基層３１０は、ポリエチレンテレフタレート製であって、正方形シート状を呈している。表側基層３１０の上下方向厚さは、５０μｍである。表側電極１Ｘ〜８Ｘは、表側基層３１０の下面に配置されている。表側基層３１０と表側電極１Ｘ〜８Ｘとは、ラミネート加工により積層されている。表側基層３１０と袋体４とは、接合されていない。
【０１０３】
裏側ラミネートフィルム３２は、袋体４の下壁と誘電層３０４との間に配置されている。裏側ラミネートフィルム３２は、裏側基層３２０と裏側電極１Ｙ〜８Ｙとを備えている。裏側基層３２０は、ポリエチレンテレフタレート製であって、正方形シート状を呈している。裏側基層３２０の上下方向厚さは、５０μｍである。裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、裏側基層３２０の上面に配置されている。裏側基層３２０と裏側電極１Ｙ〜８Ｙとは、ラミネート加工により積層されている。裏側基層３２０と袋体４とは、接合されていない。
【０１０４】
本実施形態の入力インターフェイス装置１は、構成が共通する部分に関しては、第一実施形態の入力インターフェイス装置と同様の作用効果を有する。また、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、表側基層３１０により表側電極１Ｘ〜８Ｘを保護することができる。また、裏側基層３２０により裏側電極１Ｙ〜８Ｙを保護することができる。このため、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙの耐久性が高くなる。また、市販のラミネートフィルム（例えば、樹脂フィルムをラミネートした金属箔）を、表側ラミネートフィルム３１、裏側ラミネートフィルム３２として用いることができる。このため、表側ラミネートフィルム３１、裏側ラミネートフィルム３２、延いては入力インターフェイス装置１の製造コストを削減することができる。
【０１０５】
＜＜その他＞＞
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。
【０１０６】
誘電体３０に用いられるエラストマーの材質は特に限定しない。エラストマーは、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴムから選ばれる一種以上を含んでいてもよい。こうすると、誘電体３０の比誘電率が高くなる。このため、静電容量を大きくすることができる。
【０１０７】
誘電体３０は、伸縮性を有する布製でもよい。この場合、誘電体３０に荷重が加わると、布を構成する繊維間の隙間が潰されて、布の厚さは小さくなる。つまり、誘電体３０の厚さが小さくなる。これにより、表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの間の距離は小さくなる。その結果、表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの間の静電容量（検出部Ａ１１〜Ａ８８の静電容量）が大きくなり、荷重が検出される。
【０１０８】
布は、伸縮性を有するものであれば、織布、編み布、不織布のいずれであってもよい。布を使用することにより、伸縮柔軟性に優れた薄膜状のセンサ３を、比較的低コストに実現することができる。また、布を構成する繊維間には隙間がある。このため、小さな荷重で押圧された場合でも、隙間が潰れることにより、布の厚さは変化しやすい。したがって、センサ３は、高い検出感度を有し、応答性に優れる。
【０１０９】
表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙに用いられる金属箔は特に限定しない。例えば、鉛箔、銅箔、アルミニウム箔などを用いてもよい。表側基層３１０、裏側基層３２０の材質は、特に限定しない。例えば、ポリアミド、ポリエチレンなどを用いてもよい。また、金属箔（電極）の両面に基層が積層されたラミネートも使用可能である。
【０１１０】
クッション体２の材質は、特に限定しない。発泡体の場合は、ポリエチレン発泡体、ポリスチレン発泡体を用いてもよい。繊維の立体編物の場合は、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などの繊維を使って立体的に編んだものや、短繊維を立体的に布に熱融着させたものを用いてもよい。
【０１１１】
また、クッション体２の材質として、ゲルエラストマーを用いてもよい。ゲルエラストマーは、非常に柔軟である。加えて、応力−歪み曲線におけるヒステリシスが小さい。このため、元の形状への復元が速い。したがって、一つの入力動作に要する時間が短くて済む。また、ゲルエラストマーのタック力は大きい。このため、クッション体２と、センサ３を入れた袋体４とを積層させるだけで、両部材を貼着することができる。この場合、クッション体２が弾性変形しても、センサ３の位置ずれは少ない。また、クッション体２の弾性変形に対するセンサ３の追従性も、良好である。
【０１１２】
クッション体２用のゲルエラストマーとしては、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を用いてもよい。こうすると、所望の軟らかさ、復元性を有するクッション体２を作製しやすい。
【０１１３】
ここで、オイル成分が配合された熱可塑性エラストマーとしては、全体質量を１００質量％とした場合に、オイル成分が７０質量％以上含有されているものが望ましい。熱可塑性エラストマーとしては、Ａ−Ｂ−Ａの三部構造を有するものが望ましい。ここで、Ａは剛直性ポリマー（ポリスチレン、官能基ポリマー等）、Ｂはエラストマー性ポリマー（ポリブチレン、ポリエチレン、ポリ（エチレン／プロピレン）、ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）、水素化ポリ（イソプレン、ブタジエン、イソプレン−ブタジエン）、ポリ（エチレン／ブチレン＋エチレン／プロピレン））である。なかでも、超高分子のポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）−ポリスチレン構造をもつものが好適である。また、オイル成分としては、パラフィン性白ミネラルオイル、パラフィン、イソパラフィン、ナフテンオイル、ポリブチレン、ポリプロピレン、ポリテルペン、ポリ−β−ピネン、水素化ポリブタン、ポリブタン（ポリブタンポリマーの一端にエポキシド基を有する）等が挙げられる。
【０１１４】
また、クッション体２を、軸方向が表裏方向である複数の柱部と、空間部と、により構成してもよい。こうすると、柱部の寸法、配置密度などにより、クッション体２の表裏方向のばね定数を調整することができる。このように、材質ではなく、構造を工夫することにより、クッション体２の表裏方向のばね定数を調整してもよい。
【０１１５】
表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙ、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙの形状、位置、配置数などは特に限定しない。例えば、表側電極および裏側電極のうち、一方を、同心円状に配置してもよい。並びに、他方を、一方と同心の放射状に配置してもよい。この場合であっても、表側または裏側から見て、表側電極と裏側電極とを略直交させることができる。また、入力インターフェイス装置１の形状は特に限定しない。長方形、多角形、楕円形、円形などであってもよい。クッション体２、誘電体３０の層数は、特に限定しない。単層であってもよい。また、三層以上であってもよい。
【０１１６】
上記実施形態においては、足裏９０により、入力インターフェイス装置１に命令を入力した。しかしながら、体の各部位（頭、掌、膝、肘、臀部など）により、命令を入力してもよい。
【０１１７】
上記実施形態においては、表側クッション層２０と裏側クッション層２１、誘電層３００〜３０４、クッション体２とセンサ３を、各々、接合しなかった。しかしながら、これらの部材は、弾性を有する接着剤で接着してもよい。
【０１１８】
上記第二実施形態においては、表側電極１Ｘ〜８Ｘと誘電層３００とを直接接触させた。並びに、裏側電極１Ｙ〜８Ｙと誘電層３０４とを直接接触させた。しかしながら、電極と誘電体との間に保護層を介装してもよい。こうすると、電極と誘電体との直接接触による摩耗を、防止することができる。なお、保護層の材質としては、ウレタン、シリコーンなどが挙げられる。
【０１１９】
また、クッション体２と、センサ３を入れた袋体４とを、フィルムや布でカバーしたり、別の袋体に収容してもよい。こうすると、クッション体２やセンサ３の腐食を抑制することができる。また、外観上の見栄えが良くなる。
【実施例１】
【０１２０】
以下、本発明の入力インターフェイス装置に対して行った荷重測定実験について、図２〜図５を援用しながら説明する。
【０１２１】
＜＜サンプル＞＞
実施例１のサンプルと、第一実施形態の入力インターフェイス装置１と、の相違点は、クッション体２、誘電体３０が、各々、単層からなる点である。クッション体２の上下方向厚さは、１０ｍｍである。
【０１２２】
参考例１（従来技術ではない）のサンプルと、第一実施形態の入力インターフェイス装置１と、の相違点は、袋体４が配置されていない点である。また、クッション体２、誘電体３０が、各々、単層からなる点である。クッション体２の上下方向厚さは、１０ｍｍである。
【０１２３】
＜＜実験方法および実験結果＞＞
荷重測定実験は、各サンプル（実施例１、参考例１）に荷重を加えた場合の、上下方向厚さの圧縮量を測定することにより行った。図９に、圧縮量と荷重（入力値）との関係をグラフで示す。実施例１を●で、参考例１を○で、それぞれ示す。図９に示すように、曲線の傾き（荷重変化量／圧縮量変化量）は、実施例１、参考例１でほぼ一致していた。このことから、袋体４を有無は、曲線の傾きに影響を及ぼさないことが判った。
【実施例２】
【０１２４】
実施例１のサンプルに対して行った荷重測定実験について説明する。図１０に、荷重（入力値）と静電容量との関係をグラフで示す。図１０に示すように、荷重が大きくなるのに従って、静電容量は大きくなった。このことから、実施例１の静電容量から、荷重（出力値）を算出することが可能であることが判った。
【符号の説明】
【０１２５】
１：入力インターフェイス装置、１Ｘ〜８Ｘ：表側電極、１Ｙ〜８Ｙ：裏側電極、１ｘ〜８ｘ：表側配線、１ｙ〜８ｙ：裏側配線、２：クッション体、３：センサ、４：袋体。
２０：表側クッション層、２１：裏側クッション層、３０：誘電体、３１：表側ラミネートフィルム、３２：裏側ラミネートフィルム、４０：開口、９０：足裏。
３００〜３０４：誘電層、３１０：表側基層、３２０：裏側基層。
Ａ１１〜Ａ８８：検出部、ａ：クッション層（誘電層）、ｂ：クッション層（誘電層）、α：低荷重領域、β：高荷重領域。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、体重を利用して操作するゲームコントローラーなどに用いられる、入力インターフェイス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、静電容量型のセンサが開示されている。センサの電極は、安価な金属箔製である。このため、センサの製造コストを削減することができる。特許文献２には、ゲームコントローラーが開示されている。同文献記載のゲームコントローラーには、表側から裏側に向かって、台と４つの荷重センサ（歪ゲージ式ロードセル）とが配置されている。操作者が台の上で動くと、各荷重センサの荷重値が変化する。この荷重変化に基づいて、ゲーム機はゲーム処理を行う。特許文献２のゲームコントローラーによると、台上の操作者の体重移動を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】２０００−１３１１６２号公報
【特許文献２】２００８−２６４１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２のゲームコントローラーによると、操作者の体重分布（足裏荷重分布）を検出するのは困難である。また、台は、プラスチック上層板−金属中層板−プラスチック下層板の三層構成である。このため、台は硬質である。したがって、操作時の反力により操作者に加わる衝撃が大きい。また、操作時に操作者が受ける違和感が大きい。
【０００５】
また、特許文献２のゲームコントローラーの機械的構成、電気的構成は複雑である。このため、製造コストが高くなりやすい。ここで、仮に、特許文献１のセンサを特許文献２のゲームコントローラーに転用すると、つまり静電容量型のセンサをゲームコントローラーに用いると、ゲームコントローラーの製造コストを削減できる可能性がある。ところが、金属箔の耐久性は低い。このため、例えば、操作者が台上で飛び跳ねる場合などに、金属箔が破断しやすい。
【０００６】
本発明の入力インターフェイス装置は、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、荷重分布を検出可能で、柔軟で、製造コストを削減可能な入力インターフェイス装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記課題を解決するため、本発明の入力インターフェイス装置は、エラストマーまたは伸縮性を有する布製の誘電体と、該誘電体の表側に配置される金属箔製の表側電極と、該誘電体の裏側に配置される金属箔製の裏側電極と、表側または裏側から見て該表側電極と該裏側電極とが重なる部分に配置される複数の検出部と、を備え、複数の該検出部の荷重分布を検出する静電容量型のセンサと、該センサを収容し、表裏方向に対して直交する面方向の、該センサの伸びを規制する樹脂製の袋体と、該袋体の表側に配置され、表側から入力される荷重を該センサに伝達するクッション体と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の入力インターフェイス装置の表側電極および裏側電極は、金属箔製である。このため、表側電極および裏側電極が共に導電性エラストマー製である場合と比較して、製造コストを削減することができる。
【０００９】
また、センサは樹脂製の袋体に収容されている。袋体は、面方向のセンサの伸びを規制することができる。このため、荷重が入力されても、センサは面方向に伸張しにくい。したがって、金属箔製であるにもかかわらず、表側電極および裏側電極の耐久性が高くなる。
【００１０】
また、本発明の入力インターフェイス装置の誘電体は、エラストマーまたは伸縮性を有する布製である。また、センサの表側には、柔軟なクッション体が配置されている。このため、上記特許文献２の台と比較して、本発明の入力インターフェイス装置は、柔軟である。したがって、入力時の反力により操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感（例えば、ごわごわ感など）を小さくすることができる。
【００１１】
また、本発明の入力インターフェイス装置によると、検出部の静電容量から、荷重を検出することができる。また、複数の検出部の静電容量の分布から、荷重分布を検出することができる。
【００１２】
（１−１）好ましくは、上記（１）の構成において、前記表側電極および前記裏側電極は、各々、帯状であり、複数の前記検出部は、表側または裏側から見て該表側電極と該裏側電極とが交差する部分に配置される構成とする方がよい。
【００１３】
本構成によると、表側電極、裏側電極は、共に帯状である。また、検出部は、表側電極と裏側電極との交差部分を利用して配置されている。このため、電極の配置数が少なくなる。また、検出部から静電容量を検出するための配線の配置数が少なくなる。
【００１４】
（１−２）好ましくは、上記（１−１）の構成において、前記表側電極および前記裏側電極は、各々、複数列並んで配列され、表側または裏側から見て複数の該表側電極と複数の該裏側電極とは、直交する構成とする方がよい。
【００１５】
本構成によると、複数の検出部を、センサの全面に分散させやすい。このため、センサ全面に占める、荷重分布検出可能な部分の面積を、大きくすることができる。また、センサ全面において、検出部の配置がばらつくのを抑制することができる。
【００１６】
（１−３）好ましくは、上記（１）の構成において、前記クッション体は、各々、表裏方向のばね定数が異なる、複数のクッション層を有する構成とする方がよい。表裏方向のばね定数が小さいほど、表裏方向において、クッション層が軟らかくなる。反対に、表裏方向のばね定数が大きいほど、表裏方向において、クッション層が硬くなる。本構成によると、表裏方向のばね定数の異なる複数のクッション層を組み合わせることにより、クッション体、延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を調整することができる。すなわち、入力時に操作者に加わる衝撃を調整することができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を調整することができる。
【００１７】
図１に、本構成の荷重とクッション層の圧縮量との関係を模式図で示す。なお、図１は、本構成の作用を説明するためのものである。図１のクッション層ａ、ｂの線の形状、傾き、線の数（クッション層の数）などは、本発明の入力インターフェイス装置を何等限定するものではない。
【００１８】
図１に示すように、クッション体は、クッション層ａとクッション層ｂとを備えている。クッション層ａの表裏方向のばね定数は、クッション層ｂの表裏方向のばね定数よりも小さい。このため、同じ荷重が入力される場合、クッション層ａの方が、クッション層ｂよりも、大きく圧縮される。図１に太線で示すように、傾き（圧縮量変化量／荷重変化量）が大きい区間が、操作者に加わる衝撃を効果的に吸収できる区間である。
【００１９】
荷重の小さな低荷重領域αにおいては、クッション層ａ、ｂ共に、傾きが大きい。このため、クッション層ａ、ｂ共に、衝撃を効果的に吸収することができる。ただし、クッション層ａの方が、クッション層ｂよりも、傾きが大きい。つまり、クッション層ａの方がクッション層ｂよりも圧縮されやすい。このため、衝撃の吸収には、主にクッション層ａが機能することになる。
【００２０】
これに対して、荷重の大きな高荷重領域βにおいては、クッション層ａが潰れきってしまい、荷重が変化しても圧縮量があまり変化しなくなる。つまり、傾きが小さくなる。一方、クッション層ｂは、高荷重領域βにおいても、傾きが大きいままである。このため、高荷重領域βにおいては、衝撃の吸収には、主にクッション層ｂが機能することになる。なお、表裏方向のばね定数の異なるクッション層が三層以上積層されている場合も同様である。
【００２１】
このように、本構成によると、クッション層ａだけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域αのみならず高荷重領域βまで、衝撃を吸収することができる。よって、本構成によると、操作者（男性、女性、大人、子供など）の体重、踏力などによらず、操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、操作者の体重、踏力などによらず、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。また、クッション層ｂだけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域αにおいて、操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【００２２】
（１−４）好ましくは、上記（１−３）の構成において、複数の前記クッション層は、各々、ＪＩＳ Ｋ ６７６７における２５％圧縮荷重が異なる構成とする方がよい。ＪＩＳ Ｋ ６７６７における２５％圧縮荷重（以下、適宜、「２５％圧縮荷重」と略称する。）が小さいほど、表裏方向および面方向（表裏方向に対して直交する方向）において、クッション層が軟らかくなる。反対に、２５％圧縮荷重が大きいほど、表裏方向および面方向において、クッション層が硬くなる。本構成によると、２５％圧縮荷重の異なる複数のクッション層を組み合わせることにより、クッション体、延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を調整することができる。すなわち、入力時に操作者に加わる衝撃を調整することができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を調整することができる。
【００２３】
（１−５）好ましくは、上記（１−３）の構成において、前記クッション層のＪＩＳ Ｋ ６７６７における２５％圧縮荷重は、２ｋＰａ以上７０ｋＰａ以下である構成とする方がよい。
【００２４】
２５％圧縮荷重を２ｋＰａ以上としたのは、２ｋＰａ未満の場合、過度に軟らかく瞬時に圧縮されるため、入力時に操作者に加わる衝撃が大きくなるからである。また、操作者が受ける違和感が大きくなるからである。
【００２５】
これに対して、２５％圧縮荷重が７０ｋＰａ超過の場合は、クッション層が過度に硬くなり、操作者に加わる衝撃が大きくなる。また、操作者が受ける違和感が大きくなる。
【００２６】
また、クッション層に荷重が入力されると、表側から裏側に荷重が伝達されるのに従って、徐々に荷重は面方向に分散してしまう。２５％圧縮荷重が７０ｋＰａ超過の場合、面方向のばね定数が過度に大きくなってしまう。このため、荷重が面方向に分散しやすくなる。このような理由から、２５％圧縮荷重を７０ｋＰａ以下とした。
【００２７】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記誘電体は、互いに接合されない複数の誘電層を有する構成とする方がよい。複数の誘電層は、表裏方向に積層されている。本構成によると、誘電体が単一の誘電層からなる場合と比較して、誘電体が変形しやすい。また、複数の誘電層が互いに接合されている場合と比較して、各誘電層が変形しやすい。
【００２８】
（２−１）好ましくは、上記（２）の構成において、複数の前記誘電層は、各々、表裏方向のばね定数が異なる構成とする方がよい。本構成によると、表裏方向のばね定数の異なる複数の誘電層を組み合わせることにより、誘電体、延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を調整することができる。すなわち、入力時に操作者に加わる衝撃を調整することができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を調整することができる。
【００２９】
以下、図１を援用して、本構成の作用を説明する。図１のクッション層ａ、ｂを誘電層ａ、ｂと置き換える。図１の縦軸の圧縮量を静電容量と置き換える。図１の誘電層ａ、ｂの線の形状、傾き、線の数（誘電層の数）などは、本発明の入力インターフェイス装置を何等限定するものではない。
【００３０】
図１に示すように、誘電体は、誘電層ａと誘電層ｂとを備えている。誘電層ａの表裏方向のばね定数は、誘電層ｂの表裏方向のばね定数よりも小さい。このため、同じ荷重が入力される場合、誘電層ａの方が、誘電層ｂよりも、大きく圧縮される。したがって、誘電層ａの方が、誘電層ｂよりも、静電容量の変化量が大きくなる。図１に太線で示すように、荷重に対して静電容量が略線形に推移する区間が、荷重を検出するために誘電層ａ、ｂを有効に利用できる区間である。
【００３１】
荷重の小さな低荷重領域αにおいては、誘電層ａ、ｂ共に、荷重に対して静電容量が略線形に推移する。このため、誘電層ａ、ｂ共に、荷重の検出に利用することができる。ただし、誘電層ａの方が誘電層ｂよりも傾き（静電容量変化量／荷重変化量）が大きい。つまり、誘電層ａの方が誘電層ｂよりも感度が高い。このため、荷重の検出には、主に誘電層ａが機能することになる。
【００３２】
これに対して、荷重の大きな高荷重領域βにおいては、誘電層ａが潰れきってしまい、荷重が変化しても静電容量があまり変化しなくなる。これに対して、誘電層ｂは、高荷重領域βにおいても、荷重に対して静電容量が略線形に推移する。このため、高荷重領域βにおいては、荷重の検出には、主に誘電層ｂが機能することになる。なお、表裏方向のばね定数の異なる誘電層が三層以上積層されている場合も同様である。
【００３３】
このように、本構成によると、誘電層ａだけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域αのみならず高荷重領域βまで、荷重を検出することができる。よって、本構成によると、荷重の測定レンジが広くなる。また、誘電層ｂだけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域αにおける感度を高くすることができる。
【００３４】
（２−２）好ましくは、上記（２−１）の構成において、複数の前記誘電層は、各々、ＪＩＳ Ｋ ６７６７における２５％圧縮荷重が異なる構成とする方がよい。
【００３５】
２５％圧縮荷重が小さいほど、表裏方向および面方向において、誘電層が軟らかくなる。反対に、２５％圧縮荷重が大きいほど、表裏方向および面方向において、誘電層が硬くなる。本構成によると、２５％圧縮荷重の異なる複数の誘電層を組み合わせることにより、誘電体、延いては入力インターフェイス装置の柔軟性を調整することができる。すなわち、入力時に操作者に加わる衝撃を調整することができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を調整することができる。
【００３６】
（２−３）好ましくは、上記（２−２）の構成において、複数の前記誘電層は、前記２５％圧縮荷重の小さい順と、表側から裏側に向かう方向と、が対応するように積層される構成とする方がよい。
【００３７】
誘電体（複数の誘電層を含む）に着目しても、誘電層単層に着目しても、荷重が入力されると、表側から裏側に荷重が伝達されるのに従って、徐々に荷重は面方向に分散してしまう。
【００３８】
このため、例えば、単一の検出部に荷重が入力された場合であっても、当該検出部の静電容量のみならず、当該検出部に隣接する他の検出部の静電容量も変化してしまう場合がある。この場合、荷重が入力された検出部に着目すると、他の検出部に荷重が分散する分、静電容量の変化量が小さくなる。このため、実際の荷重に対して、見かけの検出荷重が小さくなってしまう。また、荷重が入力された面積に着目すると、実際の荷重入力面積に対して、見かけの検出面積が広くなってしまう。このように、複数の誘電層が積層される場合、検出荷重の観点からも、検出面積の観点からも、共に感度が低下するおそれがある。
【００３９】
そこで、本発明者は、誘電層の２５％圧縮荷重に着目した。すなわち、誘電層の２５％圧縮荷重が小さいほど、荷重は面方向に分散しにくくなる。反対に、誘電層の２５％圧縮荷重が大きいほど、荷重は面方向に分散しやすくなる。この特性に着目して、発明者は、２５％圧縮荷重が小さい順に、表側から裏側に向かう方向に、誘電層を積層させた。すなわち、最も２５％圧縮荷重が小さい誘電層を最表側に、最も２５％圧縮荷重が大きい誘電層を最裏側に、それぞれ配置した。
【００４０】
本構成によると、２５％圧縮荷重が大きい順に、表側から裏側に向かう方向に、誘電層を積層させた場合と比較して、荷重が入力された検出部に着目すると、他の検出部に荷重が分散しにくい。このため、実際の荷重に対して、見かけの検出荷重が小さくなりにくい。また、荷重が入力された面積に着目すると、実際の荷重入力面積に対して、見かけの検出面積が広くなりにくい。このように、本構成によると、検出荷重の観点からも、検出面積の観点からも、共に感度が低下しにくい。
【００４１】
（２−４）好ましくは、上記（２−２）の構成において、前記誘電層のＪＩＳ Ｋ ６７６７における２５％圧縮荷重は、１．５ｋＰａ以上４５ｋＰａ以下である構成とする方がよい。
【００４２】
２５％圧縮荷重を１．５ｋＰａ以上としたのは、１．５ｋＰａ未満の場合、体重の重い操作者に対して誘電層が潰れきってしまい、静電容量の変化が小さく感度が低くなってしまうからである。
【００４３】
２５％圧縮荷重を４５ｋＰａ以下としたのは、４５ｋＰａ超過の場合、体重の軽い操作者に対して誘電層が潰れにくく、静電容量の変化量が小さく感度が低くなってしまうからである。
【００４４】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記表側電極を形成する前記金属箔、前記裏側電極を形成する前記金属箔は、各々、アルミニウム箔である構成とする方がよい。本構成によると、表側電極、裏側電極、延いては入力インターフェイス装置の製造コストを削減することができる。
【００４５】
（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記袋体を形成する樹脂は、ポリエチレンである構成とする方がよい。本構成によると、袋体、延いては入力インターフェイス装置の製造コストを削減することができる。また、本構成によると、袋体が軟らかい。このため、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【００４６】
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記センサと前記袋体と前記クッション体とは、互いに接合されない構成とする方がよい。本構成によると、センサの変形が、袋体やクッション体により、規制されにくい。
【００４７】
（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記センサは、前記表側電極と樹脂製の表側基層とがラミネート加工により積層される表側ラミネートフィルムと、前記裏側電極と樹脂製の裏側基層とがラミネート加工により積層される裏側ラミネートフィルムと、を備える構成とする方がよい。
【００４８】
本構成によると、表側基層により表側電極を保護することができる。また、裏側基層により裏側電極を保護することができる。このため、表側電極、裏側電極の耐久性が高くなる。また、市販のラミネートフィルム（例えば、樹脂フィルムをラミネートした金属箔）を、表側ラミネートフィルム、裏側ラミネートフィルムとして用いることができる。このため、表側ラミネートフィルム、裏側ラミネートフィルム、延いては入力インターフェイス装置の製造コストを削減することができる。
【００４９】
（７）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記表側電極と前記誘電体と前記裏側電極とは、ラミネート加工により積層される構成とする方がよい。本構成によると、表側電極と裏側電極との位置関係がずれにくい。また、所望の位置に、精確に、検出部を配置することができる。また、上記（６）の構成と比較して、樹脂製の表側基層、裏側基層は不要である。このため、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。また、表側基層、裏側基層が不要な分、入力インターフェイス装置の上下方向厚さが薄くなる。
【００５０】
（８）好ましくは、上記（１）ないし（７）のいずれかの構成において、前記クッション体は、発泡体、繊維の立体編物、ゲルエラストマーのうち、少なくとも一つを含んで形成される構成とする方がよい。なお、ゲルエラストマーとは、ゲル状のエラストマーをいう。ゲルエラストマーには、製造過程で発泡させたものも含まれる。本構成によると、入力時に操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によると、荷重分布を検出可能で、柔軟で、製造コストを削減可能な入力インターフェイス装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】荷重とクッション層の圧縮量との関係を示す模式図である。
【図２】第一実施形態の入力インターフェイス装置の分解斜視図である。
【図３】同入力インターフェイス装置のセンサと袋体との分解斜視図である。
【図４】同入力インターフェイス装置の上面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ方向断面図である。
【図６】誘電層に荷重が加わる場合の模式図である。
【図７】（ａ）は、図５の誘電体に対して、各誘電層の配置を表裏逆にした誘電体に、荷重が加わる場合の模式図である。（ｂ）は、図５の誘電体に荷重が加わる場合の模式図である。
【図８】第二実施形態の入力インターフェイス装置の前後方向断面図である。
【図９】圧縮量と荷重（入力値）との関係を示すグラフである。
【図１０】荷重（入力値）と静電容量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、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する。
【００５４】
＜＜第一実施形態＞＞
以下、本実施形態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する。
【００５５】
＜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。図２に、本実施形態の入力インターフェイス装置の分解斜視図を示す。図３に、同入力インターフェイス装置のセンサと袋体との分解斜視図を示す。なお、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙを省略して示す。また、誘電層３０４を透過して示す。図４に、同入力インターフェイス装置の上面図を示す。なお、クッション体２、袋体４、誘電体３０を透過して示す。また、検出部Ａ１１〜Ａ８８にハッチングを施す。図５に、図４のＶ−Ｖ方向断面図を示す。なお、上下方向厚さを強調して示す。検出部Ａ１１〜Ａ８８の符号「Ａ○△」中、「○」は、表側電極１Ｘ〜８Ｘに対応している。「△」は、裏側電極１Ｙ〜８Ｙに対応している。
【００５６】
図２〜図５に示すように、入力インターフェイス装置１は、クッション体２とセンサ３と袋体４とを備えている。入力インターフェイス装置１は、全体として、上下方向厚さの薄い、シート状を呈している。入力インターフェイス装置１は、ゲーム機（図略）を操作するための、ゲームコントローラーである。操作者は、例えば、入力インターフェイス装置１に乗り降りしたり、入力インターフェイス装置１上で足裏９０の位置を変えたり、入力インターフェイス装置１上で飛び跳ねたりすることにより、ゲーム機を操作する。
【００５７】
クッション体２は、表側クッション層２０と裏側クッション層２１とを備えている。表側クッション層２０は、ウレタン発泡体製であって、正方形シート状を呈している。表側クッション層２０の上下方向（表裏方向）厚さは、５ｍｍである。表側クッション層２０の２５％圧縮荷重は、３ｋＰａである。操作者の体重や踏力（つまり荷重）は、表側クッション層２０の上側から、入力インターフェイス装置１に加えられる。裏側クッション層２１は、表側クッション層２０の下側に積層されている。裏側クッション層２１は、ウレタン発泡体製であって、正方形シート状を呈している。裏側クッション層２１の上下方向厚さは、５ｍｍである。裏側クッション層２１の２５％圧縮荷重は、３０ｋＰａである。裏側クッション層２１の方が、表側クッション層２０よりも、２５％圧縮荷重が大きい。すなわち、裏側クッション層２１の方が、表側クッション層２０よりも、表裏方向および面方向（水平方向）のばね定数が大きい。
【００５８】
センサ３は、後述する袋体４の上壁を介して、クッション体２の下側に積層されている。センサ３は、誘電体３０と、表側電極１Ｘ〜８Ｘと、裏側電極１Ｙ〜８Ｙと、表側配線１ｘ〜８ｘと、裏側配線１ｙ〜８ｙと、検出部Ａ１１〜Ａ８８と、演算装置（図略）とを備えている。
【００５９】
誘電体３０は、表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの間に、介装されている。誘電体は、５枚の誘電層３００〜３０４を備えている。誘電層３００〜３０４は、各々、ウレタン発泡体製であって、正方形シート状を呈している。表裏方向に隣り合う誘電層３００〜３０４同士は、互いに接合されていない。
【００６０】
誘電層３００の２５％圧縮荷重は２．５ｋＰａ、誘電層３０１の２５％圧縮荷重は３．５ｋＰａ、誘電層３０２の２５％圧縮荷重は６ｋＰａ、誘電層３０３の２５％圧縮荷重は１０ｋＰａ、誘電層３０４の２５％圧縮荷重は２０ｋＰａである。このため、誘電体３０における表裏方向および面方向のばね定数は、上から下に向かって、段階的に大きくなる。
【００６１】
表側電極１Ｘ〜８Ｘは、誘電層３００の上面（表面）に、合計８本配置されている。表側電極１Ｘ〜８Ｘと誘電層３００とは、ラミネート加工により積層されている。表側電極１Ｘ〜８Ｘは、各々、アルミニウム箔製である。表側電極１Ｘ〜８Ｘは、各々、左右方向に長い帯状を呈している。表側電極１Ｘ〜８Ｘは、前後方向に所定間隔ごとに離間して、互いに略平行になるように、配置されている。表側配線１ｘ〜８ｘは、合計８本配置されている。表側配線１ｘ〜８ｘは、各々、表側電極１Ｘ〜８Ｘと、演算装置とを、連結している。
【００６２】
裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、誘電層３０４の下面（裏面）に、合計８本配置されている。裏側電極１Ｙ〜８Ｙと誘電層３０４とは、ラミネート加工により積層されている。裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、各々、アルミニウム箔製である。裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、各々、前後方向に長い帯状を呈している。裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、左右方向に所定間隔ごとに離間して、互いに略平行になるように、配置されている。表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとは、上側または下側から見て、直交している。裏側配線１ｙ〜８ｙは、合計８本配置されている。裏側配線１ｙ〜８ｙは、各々、裏側電極１Ｙ〜８Ｙと、演算装置とを、連結している。
【００６３】
検出部Ａ１１〜Ａ８８は、図４にハッチングで示すように、表側電極１Ｘ〜８Ｘと、裏側電極１Ｙ〜８Ｙとが、上側または下側から見て、交差する部分（重複する部分）に配置されている。検出部Ａ１１〜Ａ８８は、センサ３の略全面に亘って、略等間隔に格子状に配置されている。検出部Ａ１１〜Ａ８８は、各々、表側電極１Ｘ〜８Ｘの一部と、裏側電極１Ｙ〜８Ｙの一部と、誘電体３０の一部とを備えている。
【００６４】
演算装置は、電源回路と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）とを備えている。
【００６５】
袋体４は、ポリエチレン製であって、正方形状を呈している。袋体４の左辺には、開口４０が開設されている。図２に示すように、センサ３は、袋体４の内部に収容されている。袋体４の開口４０からは、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙが導出されている。袋体４内部におけるセンサ３の遊動代は小さい。このため、袋体４内部において、センサ３はがたつきにくい。
【００６６】
＜入力インターフェイス装置の製造方法＞
次に、本実施形態の入力インターフェイス装置１の製造方法について説明する。本実施形態の入力インターフェイス装置１の製造方法は、センサ製造工程と、クッション体製造工程と、合体工程とを有している。
【００６７】
センサ製造工程においては、まず、５枚のウレタン発泡体製のシートを用意する。次に、５枚のシートのうち、２枚のシートとアルミニウム箔とを、ラミネート加工により積層させる。当該２枚のシートが、表側電極１Ｘ〜８Ｘ付きの誘電層３００、裏側電極１Ｙ〜８Ｙ付きの誘電層３０４になる。残りの３枚のシートが、誘電層３０１〜３０３になる。それから、表側電極１Ｘ〜８Ｘに表側配線１ｘ〜８ｘを接続する。また、裏側電極１Ｙ〜８Ｙに裏側配線１ｙ〜８ｙを接続する。
【００６８】
クッション体製造工程においては、表側クッション層２０と裏側クッション層２１とを、互いに接合しないで積層させる。すなわち、クッション体２を作製する。
【００６９】
合体工程においては、まず、センサ製造工程で作製したセンサ３を、袋体４の中に入れる。この際、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙを、開口４０から外部に導出する。次いで、開口４０のうち、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙが配置されていない部分を封止する。最後に、袋体４の上に、クッション体２を載置する。このようにして、本実施形態の入力インターフェイス装置１が完成する。
【００７０】
＜入力インターフェイス装置の動き＞
次に、本実施形態の入力インターフェイス装置１の動きについて説明する。センサ３の演算装置の電源回路は、各検出部Ａ１１〜Ａ８８に、走査的に順番に電圧を印加している。ＲＯＭには、予め、検出部Ａ１１〜Ａ８８における静電容量と荷重との対応を示すマップが、格納されている。ＲＡＭには、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙから入力される静電容量に関連する電気量が一時的に格納される。ＣＰＵは、ＲＡＭに格納された電気量から、各検出部Ａ１１〜Ａ８８の静電容量を算出する。そして、静電容量から、各検出部Ａ１１〜Ａ８８の荷重を算出する。
【００７１】
例えば、図４に示すように、操作者が入力インターフェイス装置１に足裏９０を乗せる場合、足裏９０の踏力が加わる部分に配置されている検出部Ａ１１〜Ａ８８の、電極間距離（表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの間の距離）が小さくなる。このため、静電容量が大きくなる。演算部は、この静電容量から、足裏９０の位置、足裏９０における荷重分布、操作者の重心位置、操作者の体重などを算出する。また、演算部は、この静電容量から、足裏９０の位置変化、足裏９０における荷重分布変化、操作者の重心位置変化などを算出する。
【００７２】
＜作用効果＞
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。表側電極１Ｘ〜８Ｘおよび裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、アルミニウム箔製である。このため、表側電極１Ｘ〜８Ｘおよび裏側電極１Ｙ〜８Ｙが共に導電性エラストマー製である場合と比較して、製造コストを削減することができる。
【００７３】
また、センサ３は、ポリエチレン製の袋体４に収容されている。袋体４は、面方向のセンサ３の伸びを規制することができる。このため、荷重が入力されても、センサ３は面方向に伸張しにくい。したがって、アルミニウム箔製であるにもかかわらず、表側電極１Ｘ〜８Ｘおよび裏側電極１Ｙ〜８Ｙの耐久性が高くなる。また、表側電極１Ｘ〜８Ｘが誘電層３００に、裏側電極１Ｙ〜８Ｙが誘電層３０４に、各々、直接接合されているにもかかわらず、表側電極１Ｘ〜８Ｘおよび裏側電極１Ｙ〜８Ｙの耐久性が高くなる。
【００７４】
センサ３は、エラストマー製の誘電体３０を備えている。このため、センサ３は柔軟である。また、クッション体２は、ウレタン発泡体製である。このため、クッション体２は柔軟である。よって、本実施形態の入力インターフェイス装置１は、柔軟である。したがって、入力時の反力により操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感（例えば、ごわごわ感など）を小さくすることができる。また、ウレタン発泡体製のクッション体２は安価である。このため、入力インターフェイス装置１の製造コストを削減することができる。
【００７５】
また、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、検出部Ａ１１〜Ａ８８の静電容量から、荷重を検出することができる。また、複数の検出部Ａ１１〜Ａ８８の静電容量の分布から、荷重分布を検出することができる。
【００７６】
また、クッション体２は、２５％圧縮荷重が小さい表側クッション層２０と、２５％圧縮荷重が大きい裏側クッション層２１と、が積層されることにより、形成されている。低荷重領域の荷重に対しては主に表側クッション層２０が、高荷重領域の荷重に対しては主に裏側クッション層２１が、それぞれ機能する。このため、２５％圧縮荷重が小さい表側クッション層２０だけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域のみならず高荷重領域まで、衝撃を吸収することができる。よって、操作者（男性、女性、大人、子供など）の体重、踏力などによらず、操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、操作者の体重、踏力などによらず、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。また、裏側クッション層２１だけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域において、操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【００７７】
また、表側クッション層２０の方が、裏側クッション層２１よりも、２５％圧縮荷重が小さい。このため、操作者は、荷重を入力する際、軟らかい表側クッション層２０に乗ることになる。したがって、入力時に操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【００７８】
また、表側クッション層２０の２５％圧縮荷重は、３ｋＰａである。また、裏側クッション層２１の２５％圧縮荷重は、３０ｋＰａである。このため、操作者が受ける違和感が小さくなる。また、表側から裏側に荷重が伝達される際、荷重が面方向に分散しにくい。
【００７９】
また、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、共に帯状である。並びに、検出部Ａ１１〜Ａ８８は、表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの交差部分を利用して配置されている。このため、電極および配線の配置数が少なくなる。すなわち、検出部Ａ１１〜Ａ８８は、合計６４個配置されている。ここで、検出部Ａ１１〜Ａ８８ごとに電極を配置すると、表側電極が６４個、裏側電極が６４個、それぞれ必要になる。また、検出部Ａ１１〜Ａ８８ごとに配線を配置すると、表側配線が６４本、裏側配線が６４本、それぞれ必要になる。これに対して、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、６４個の検出部Ａ１１〜Ａ８８を確保するのに、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙを合計１６本（＝８本＋８本）配置するだけで済む。このため、電極の配置数が少なくなる。また、６４個の検出部Ａ１１〜Ａ８８を確保するのに、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙを合計１６本（＝８本＋８本）配置するだけで済む。このため、配線の配置数が少なくなる。また、検出部Ａ１１〜Ａ８８は、センサ３の全面に分散している。したがって、センサ３全面に占める、荷重検出可能な部分の面積を、大きくすることができる。
【００８０】
また、袋体４はポリエチレン製である。このため、袋体４、延いては入力インターフェイス装置１の製造コストを削減することができる。また、袋体４は柔軟である。このため、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【００８１】
また、センサ３と袋体４とクッション体２とは、互いに接合されていない。このため、荷重が入力される際のセンサ３の変形が、袋体４やクッション体２により、規制されにくい。
【００８２】
また、表側電極１Ｘ〜８Ｘと誘電層３００、誘電層３０４と裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、各々、ラミネート加工により積層されている。このため、表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの位置関係がずれにくい。また、所望の位置に、精確に、検出部Ａ１１〜Ａ８８を配置することができる。また、後述する第二実施形態のように、樹脂製の表側基層、裏側基層は不要である。このため、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。また、表側基層、裏側基層が不要な分、入力インターフェイス装置１の上下方向厚さが薄くなる。
【００８３】
また、クッション体２は、ウレタン発泡体製である。このため、入力時に操作者に加わる衝撃を小さくすることができる。また、入力時に操作者が受ける違和感を小さくすることができる。
【００８４】
また、センサ３の誘電体３０は、互いに２５％圧縮荷重が異なる、誘電層３００〜３０４が積層されることにより、形成されている。このため、２５％圧縮荷重が小さい誘電層３００だけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域のみならず高荷重領域まで、荷重を検出することができる。よって、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、荷重の測定レンジが広くなる。また、２５％圧縮荷重が高い誘電層３０４だけを単体で配置する場合と比較して、低荷重領域における感度を高くすることができる。
【００８５】
また、誘電層３００の２５％圧縮荷重は、２．５ｋＰａ、誘電層３０１の２５％圧縮荷重は、３．５ｋＰａ、誘電層３０２の２５％圧縮荷重は、６ｋＰａ、誘電層３０３の２５％圧縮荷重は、１０ｋＰａ、誘電層３０４の２５％圧縮荷重は、２０ｋＰａである。このため、操作者が受ける違和感が小さくなる。
【００８６】
また、５つの誘電層３００〜３０４は、互いに接合されていない。以下、この誘電層配置パターンの効果について、模式図を用いて説明する。なお、以下の説明においては、誘電層が前後方向に伸張する場合について説明するが、誘電層が左右方向に伸張する場合についても同様である。図６に、誘電層に荷重が加わる場合の模式図を示す。
【００８７】
図６に誇張して示すように、誘電層３００に上側から荷重が加わると、誘電層３００は、上下方向に圧縮されながら、下側に膨らむように湾曲する。ここで、誘電層３００の上下方向厚さをＴ、誘電層３００の上面の前後方向長さをＬ１、誘電層３００の下面の前後方向長さをＬ２、誘電層３００の下面の曲率半径をＲ、中心角をθとすると、Ｌ２＝２πＲ×θ／３６０となる。また、Ｌ１＝２π（Ｒ−Ｔ）×θ／３６０となる。よって、上面を基準にした場合の下面の伸張量をΔＬとすると、ΔＬ＝Ｌ２−Ｌ１＝２πＴ×θ／３６０となる。このように、誘電層３００の上下方向厚さＴが大きいほど、下面の伸張量ΔＬが大きくなる。なお、他の誘電層３０１〜３０４についても同様に、上下方向厚さＴが大きいほど、下面の伸張量ΔＬが大きくなる。
【００８８】
ここで、図３に示すように、最下層の誘電層３０４の下面には、裏側電極１Ｙ〜８Ｙが積層されている。裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、アルミニウム箔製である。このため、誘電層３０４と比較して、前後方向に伸張しにくい。したがって、伸張量ΔＬが大きいと、言い換えると誘電層３０４の上下方向厚さＴが大きいと、裏側電極１Ｙ〜８Ｙに不具合（ひび割れ、断線など）が発生しやすくなる。
【００８９】
仮に、誘電体３０が単層の誘電層からなる場合、誘電層の上下方向厚さＴは大きくなる。このため、裏側電極１Ｙ〜８Ｙに不具合が発生しやすくなる。また、５つの誘電層３００〜３０４が互いに接合されている場合も、誘電体３０が単層の誘電層からなる場合と同様に、誘電層（この場合は誘電体３０）の上下方向厚さＴは大きくなる。このため、やはり裏側電極１Ｙ〜８Ｙに不具合が発生しやすくなる。
【００９０】
これに対して、５つの誘電層３００〜３０４が互いに接合されていない場合、誘電層３００〜３０４の上下方向厚さＴが小さくなる。このため、下面の伸張量ΔＬが小さくなる。したがって、裏側電極１Ｙ〜８Ｙに不具合が発生しにくくなる。
【００９１】
また、誘電層３００〜３０４は、２５％圧縮荷重の小さい順に、上側から下側に向かって、積層されている。以下、この誘電層配置パターンの効果について、模式図を用いて説明する。なお、以下の説明においては、前後方向に隣接する検出部Ａ２８〜Ａ６８を例示するが、左右方向に隣接する検出部についても同様である。
【００９２】
図７（ａ）に、図５の誘電体に対して、各誘電層の配置を表裏逆にした誘電体に、荷重が加わる場合の模式図を示す。図７（ｂ）に、図５の誘電体に荷重が加わる場合の模式図を示す。なお、荷重の伝達経路を太線で示す。
【００９３】
図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、誘電層３００は、面方向ばね３００ａと表裏方向ばね３００ｂとを備えている。誘電層３０１は、面方向ばね３０１ａと表裏方向ばね３０１ｂとを備えている。誘電層３０２は、面方向ばね３０２ａと表裏方向ばね３０２ｂとを備えている。誘電層３０３は、面方向ばね３０３ａと表裏方向ばね３０３ｂとを備えている。誘電層３０４は、面方向ばね３０４ａと表裏方向ばね３０４ｂとを備えている。
【００９４】
面方向ばね３００ａ〜３０４ａを、２５％圧縮荷重が小さい順（つまり面方向（水平方向）のばね定数が小さい順）に並べると、３００ａ＜３０１ａ＜３０２ａ＜３０３ａ＜３０４ａとなる。
【００９５】
まず、図５の誘電体に対して、各誘電層の配置を表裏逆にした誘電体に、荷重が加わる場合について説明する。図７（ａ）に白抜き矢印で示すように、検出部Ａ４８に荷重が加わる場合、誘電層３０４の表裏方向ばね３０４ｂが圧縮される。ここで、誘電層３０４の面方向ばね３０４ａの面方向のばね定数は、比較的大きい。このため、検出部Ａ４８の表裏方向ばね３０４ｂに荷重が加わると、４つの面方向ばね３０４ａを介して、４つの表裏方向ばね３０４ｂに、荷重が分散しやすい。したがって、検出部Ａ４８の表裏方向ばね３０４ｂに荷重が加わると、検出部Ａ２８、Ａ３８、Ａ５８、Ａ６８の表裏方向ばね３０４ｂにも荷重が加わりやすい。よって、５つの表裏方向ばね３０４ｂが、全体的に圧縮されやすい。このように、誘電層３００〜３０４を、表側から裏側に向かって、面方向ばね３００ａ〜３０４ａの面方向のばね定数が大きい順に並べると、荷重が入力された検出部Ａ４８と共に、荷重が入力されていない検出部Ａ２８、Ａ３８、Ａ５８、Ａ６８が圧縮されやすくなる。つまり、検出部Ａ４８のみならず、検出部Ａ２８、Ａ３８、Ａ５８、Ａ６８の静電容量が変化しやすくなる。
【００９６】
よって、荷重が入力された検出部数に着目すると、実際に荷重が入力された検出部数＝１に対して、見かけの検出部数＝５と誤認されやすい。すなわち、表側から裏側に荷重が伝達される際に、荷重伝達面積が変化しやすい。また、荷重が入力された検出部Ａ４８に着目すると、他の検出部Ａ２８、Ａ３８、Ａ５８、Ａ６８に荷重が分散しやすいため、実際の荷重に対して、見かけの検出荷重が小さくなりやすい。このように、誘電層３００〜３０４を、表側から裏側に向かって、２５％圧縮荷重が大きい順に並べると、検出面積の観点からも、検出荷重の観点からも、感度が低下しやすくなる。
【００９７】
次に、図５の誘電体に荷重が加わる場合について説明する。図７（ｂ）に白抜き矢印で示すように、検出部Ａ４８に荷重が加わる場合、誘電層３００の表裏方向ばね３００ｂが圧縮される。ここで、誘電層３００の面方向ばね３００ａの面方向のばね定数は、比較的小さい。このため、検出部Ａ４８の表裏方向ばね３００ｂに荷重が加わっても、４つの面方向ばね３００ａを介して、４つの表裏方向ばね３００ｂに、荷重が分散しにくい。したがって、検出部Ａ４８の表裏方向ばね３００ｂに荷重が加わっても、検出部Ａ２８、Ａ３８、Ａ５８、Ａ６８の表裏方向ばね３００ｂに荷重が加わりにくい。よって、検出部Ａ４８の表裏方向ばね３００ｂが、集中的に圧縮されやすい。このように、誘電層３００〜３０４を、表側から裏側に向かって、面方向ばね３００ａ〜３０４ａの面方向のばね定数が小さい順に並べると、荷重が入力された検出部Ａ４８だけが圧縮されやすくなる。つまり、検出部Ａ４８の静電容量だけが変化しやすくなる。
【００９８】
よって、荷重が入力された検出部数に着目すると、実際に荷重が入力された検出部数＝１に対して、見かけの検出部数＝１と認識されやすい。すなわち、表側から裏側に荷重が伝達される際に、荷重伝達面積が変化しにくい。また、荷重が入力された検出部Ａ４８に着目すると、他の検出部Ａ２８、Ａ３８、Ａ５８、Ａ６８に荷重が分散しにくいため、実際の荷重に対して、見かけの検出荷重が小さくなりにくい。このように、誘電層３００〜３０４を、表側から裏側に向かって、２５％圧縮荷重が小さい順に並べると、検出面積の観点からも、検出荷重の観点からも、感度が低下しにくくなる。
【００９９】
以上説明したように、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、誘電層３００〜３０４が、表側から裏側に向かって、２５％圧縮荷重が小さい順に並べられている。このため、センサ３の表側にクッション体２が配置されているにもかかわらず、つまりセンサ３到達前の段階において荷重が面方向に分散しやすいにもかかわらず、検出面積の観点からも、検出荷重の観点からも、感度が低下しにくい。
【０１００】
＜＜第二実施形態＞＞
本実施形態と第一実施形態との相違点は、入力インターフェイス装置に、表側ラミネートフィルム、裏側ラミネートフィルムが配置されている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
【０１０１】
図８に、本実施形態の入力インターフェイス装置の前後方向断面図を示す。なお、図５と対応する部位については同じ符号で示す。図８に示すように、入力インターフェイス装置１のセンサ３は、表側ラミネートフィルム３１と、裏側ラミネートフィルム３２と、を備えている。
【０１０２】
表側ラミネートフィルム３１は、袋体４の上壁と誘電層３００との間に配置されている。表側ラミネートフィルム３１は、表側基層３１０と表側電極１Ｘ〜８Ｘとを備えている。表側基層３１０は、ポリエチレンテレフタレート製であって、正方形シート状を呈している。表側基層３１０の上下方向厚さは、５０μｍである。表側電極１Ｘ〜８Ｘは、表側基層３１０の下面に配置されている。表側基層３１０と表側電極１Ｘ〜８Ｘとは、ラミネート加工により積層されている。表側基層３１０と袋体４とは、接合されていない。
【０１０３】
裏側ラミネートフィルム３２は、袋体４の下壁と誘電層３０４との間に配置されている。裏側ラミネートフィルム３２は、裏側基層３２０と裏側電極１Ｙ〜８Ｙとを備えている。裏側基層３２０は、ポリエチレンテレフタレート製であって、正方形シート状を呈している。裏側基層３２０の上下方向厚さは、５０μｍである。裏側電極１Ｙ〜８Ｙは、裏側基層３２０の上面に配置されている。裏側基層３２０と裏側電極１Ｙ〜８Ｙとは、ラミネート加工により積層されている。裏側基層３２０と袋体４とは、接合されていない。
【０１０４】
本実施形態の入力インターフェイス装置１は、構成が共通する部分に関しては、第一実施形態の入力インターフェイス装置と同様の作用効果を有する。また、本実施形態の入力インターフェイス装置１によると、表側基層３１０により表側電極１Ｘ〜８Ｘを保護することができる。また、裏側基層３２０により裏側電極１Ｙ〜８Ｙを保護することができる。このため、表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙの耐久性が高くなる。また、市販のラミネートフィルム（例えば、樹脂フィルムをラミネートした金属箔）を、表側ラミネートフィルム３１、裏側ラミネートフィルム３２として用いることができる。このため、表側ラミネートフィルム３１、裏側ラミネートフィルム３２、延いては入力インターフェイス装置１の製造コストを削減することができる。
【０１０５】
＜＜その他＞＞
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。
【０１０６】
誘電体３０に用いられるエラストマーの材質は特に限定しない。エラストマーは、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴムから選ばれる一種以上を含んでいてもよい。こうすると、誘電体３０の比誘電率が高くなる。このため、静電容量を大きくすることができる。
【０１０７】
誘電体３０は、伸縮性を有する布製でもよい。この場合、誘電体３０に荷重が加わると、布を構成する繊維間の隙間が潰されて、布の厚さは小さくなる。つまり、誘電体３０の厚さが小さくなる。これにより、表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの間の距離は小さくなる。その結果、表側電極１Ｘ〜８Ｘと裏側電極１Ｙ〜８Ｙとの間の静電容量（検出部Ａ１１〜Ａ８８の静電容量）が大きくなり、荷重が検出される。
【０１０８】
布は、伸縮性を有するものであれば、織布、編み布、不織布のいずれであってもよい。布を使用することにより、伸縮柔軟性に優れた薄膜状のセンサ３を、比較的低コストに実現することができる。また、布を構成する繊維間には隙間がある。このため、小さな荷重で押圧された場合でも、隙間が潰れることにより、布の厚さは変化しやすい。したがって、センサ３は、高い検出感度を有し、応答性に優れる。
【０１０９】
表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙに用いられる金属箔は特に限定しない。例えば、鉛箔、銅箔、アルミニウム箔などを用いてもよい。表側基層３１０、裏側基層３２０の材質は、特に限定しない。例えば、ポリアミド、ポリエチレンなどを用いてもよい。また、金属箔（電極）の両面に基層が積層されたラミネートも使用可能である。
【０１１０】
クッション体２の材質は、特に限定しない。発泡体の場合は、ポリエチレン発泡体、ポリスチレン発泡体を用いてもよい。繊維の立体編物の場合は、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などの繊維を使って立体的に編んだものや、短繊維を立体的に布に熱融着させたものを用いてもよい。
【０１１１】
また、クッション体２の材質として、ゲルエラストマーを用いてもよい。ゲルエラストマーは、非常に柔軟である。加えて、応力−歪み曲線におけるヒステリシスが小さい。このため、元の形状への復元が速い。したがって、一つの入力動作に要する時間が短くて済む。また、ゲルエラストマーのタック力は大きい。このため、クッション体２と、センサ３を入れた袋体４とを積層させるだけで、両部材を貼着することができる。この場合、クッション体２が弾性変形しても、センサ３の位置ずれは少ない。また、クッション体２の弾性変形に対するセンサ３の追従性も、良好である。
【０１１２】
クッション体２用のゲルエラストマーとしては、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を用いてもよい。こうすると、所望の軟らかさ、復元性を有するクッション体２を作製しやすい。
【０１１３】
ここで、オイル成分が配合された熱可塑性エラストマーとしては、全体質量を１００質量％とした場合に、オイル成分が７０質量％以上含有されているものが望ましい。熱可塑性エラストマーとしては、Ａ−Ｂ−Ａの三部構造を有するものが望ましい。ここで、Ａは剛直性ポリマー（ポリスチレン、官能基ポリマー等）、Ｂはエラストマー性ポリマー（ポリブチレン、ポリエチレン、ポリ（エチレン／プロピレン）、ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）、水素化ポリ（イソプレン、ブタジエン、イソプレン−ブタジエン）、ポリ（エチレン／ブチレン＋エチレン／プロピレン））である。なかでも、超高分子のポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）−ポリスチレン構造をもつものが好適である。また、オイル成分としては、パラフィン性白ミネラルオイル、パラフィン、イソパラフィン、ナフテンオイル、ポリブチレン、ポリプロピレン、ポリテルペン、ポリ−β−ピネン、水素化ポリブタン、ポリブタン（ポリブタンポリマーの一端にエポキシド基を有する）等が挙げられる。
【０１１４】
また、クッション体２を、軸方向が表裏方向である複数の柱部と、空間部と、により構成してもよい。こうすると、柱部の寸法、配置密度などにより、クッション体２の表裏方向のばね定数を調整することができる。このように、材質ではなく、構造を工夫することにより、クッション体２の表裏方向のばね定数を調整してもよい。
【０１１５】
表側電極１Ｘ〜８Ｘ、裏側電極１Ｙ〜８Ｙ、表側配線１ｘ〜８ｘ、裏側配線１ｙ〜８ｙの形状、位置、配置数などは特に限定しない。例えば、表側電極および裏側電極のうち、一方を、同心円状に配置してもよい。並びに、他方を、一方と同心の放射状に配置してもよい。この場合であっても、表側または裏側から見て、表側電極と裏側電極とを略直交させることができる。また、入力インターフェイス装置１の形状は特に限定しない。長方形、多角形、楕円形、円形などであってもよい。クッション体２、誘電体３０の層数は、特に限定しない。単層であってもよい。また、三層以上であってもよい。
【０１１６】
上記実施形態においては、足裏９０により、入力インターフェイス装置１に命令を入力した。しかしながら、体の各部位（頭、掌、膝、肘、臀部など）により、命令を入力してもよい。
【０１１７】
上記実施形態においては、表側クッション層２０と裏側クッション層２１、誘電層３００〜３０４、クッション体２とセンサ３を、各々、接合しなかった。しかしながら、これらの部材は、弾性を有する接着剤で接着してもよい。
【０１１８】
上記第二実施形態においては、表側電極１Ｘ〜８Ｘと誘電層３００とを直接接触させた。並びに、裏側電極１Ｙ〜８Ｙと誘電層３０４とを直接接触させた。しかしながら、電極と誘電体との間に保護層を介装してもよい。こうすると、電極と誘電体との直接接触による摩耗を、防止することができる。なお、保護層の材質としては、ウレタン、シリコーンなどが挙げられる。
【０１１９】
また、クッション体２と、センサ３を入れた袋体４とを、フィルムや布でカバーしたり、別の袋体に収容してもよい。こうすると、クッション体２やセンサ３の腐食を抑制することができる。また、外観上の見栄えが良くなる。
【実施例１】
【０１２０】
以下、本発明の入力インターフェイス装置に対して行った荷重測定実験について、図２〜図５を援用しながら説明する。
【０１２１】
＜＜サンプル＞＞
実施例１のサンプルと、第一実施形態の入力インターフェイス装置１と、の相違点は、クッション体２、誘電体３０が、各々、単層からなる点である。クッション体２の上下方向厚さは、１０ｍｍである。
【０１２２】
参考例１（従来技術ではない）のサンプルと、第一実施形態の入力インターフェイス装置１と、の相違点は、袋体４が配置されていない点である。また、クッション体２、誘電体３０が、各々、単層からなる点である。クッション体２の上下方向厚さは、１０ｍｍである。
【０１２３】
＜＜実験方法および実験結果＞＞
荷重測定実験は、各サンプル（実施例１、参考例１）に荷重を加えた場合の、上下方向厚さの圧縮量を測定することにより行った。図９に、圧縮量と荷重（入力値）との関係をグラフで示す。実施例１を●で、参考例１を○で、それぞれ示す。図９に示すように、曲線の傾き（荷重変化量／圧縮量変化量）は、実施例１、参考例１でほぼ一致していた。このことから、袋体４を有無は、曲線の傾きに影響を及ぼさないことが判った。
【実施例２】
【０１２４】
実施例１のサンプルに対して行った荷重測定実験について説明する。図１０に、荷重（入力値）と静電容量との関係をグラフで示す。図１０に示すように、荷重が大きくなるのに従って、静電容量は大きくなった。このことから、実施例１の静電容量から、荷重（出力値）を算出することが可能であることが判った。
【符号の説明】
【０１２５】
１：入力インターフェイス装置、１Ｘ〜８Ｘ：表側電極、１Ｙ〜８Ｙ：裏側電極、１ｘ〜８ｘ：表側配線、１ｙ〜８ｙ：裏側配線、２：クッション体、３：センサ、４：袋体。
２０：表側クッション層、２１：裏側クッション層、３０：誘電体、３１：表側ラミネートフィルム、３２：裏側ラミネートフィルム、４０：開口、９０：足裏。
３００〜３０４：誘電層、３１０：表側基層、３２０：裏側基層。
Ａ１１〜Ａ８８：検出部、ａ：クッション層（誘電層）、ｂ：クッション層（誘電層）、α：低荷重領域、β：高荷重領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマーまたは伸縮性を有する布製の誘電体と、該誘電体の表側に配置される金属箔製の表側電極と、該誘電体の裏側に配置される金属箔製の裏側電極と、表側または裏側から見て該表側電極と該裏側電極とが重なる部分に配置される複数の検出部と、を備え、複数の該検出部の荷重分布を検出する静電容量型のセンサと、
該センサを収容し、表裏方向に対して直交する面方向の、該センサの伸びを規制する樹脂製の袋体と、
該袋体の表側に配置され、表側から入力される荷重を該センサに伝達するクッション体と、
を備えるシート状の入力インターフェイス装置。
【請求項２】
前記誘電体は、互いに接合されない複数の誘電層を有する請求項１に記載の入力インターフェイス装置。
【請求項３】
前記表側電極を形成する前記金属箔、前記裏側電極を形成する前記金属箔は、各々、アルミニウム箔である請求項１または請求項２に記載の入力インターフェイス装置。
【請求項４】
前記袋体を形成する樹脂は、ポリエチレンである請求項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。
【請求項５】
前記センサと前記袋体と前記クッション体とは、互いに接合されない請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の入力インターフェイス装置。
【請求項６】
前記センサは、
前記表側電極と樹脂製の表側基層とがラミネート加工により積層される表側ラミネートフィルムと、
前記裏側電極と樹脂製の裏側基層とがラミネート加工により積層される裏側ラミネートフィルムと、
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。
【請求項７】
前記表側電極と前記誘電体と前記裏側電極とは、ラミネート加工により積層される請求項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。
【請求項８】
前記クッション体は、発泡体、繊維の立体編物、ゲルエラストマーのうち、少なくとも一つを含んで形成される請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の入力インターフェイス装置。
【請求項１】
エラストマーまたは伸縮性を有する布製の誘電体と、該誘電体の表側に配置される金属箔製の表側電極と、該誘電体の裏側に配置される金属箔製の裏側電極と、表側または裏側から見て該表側電極と該裏側電極とが重なる部分に配置される複数の検出部と、を備え、複数の該検出部の荷重分布を検出する静電容量型のセンサと、
該センサを収容し、表裏方向に対して直交する面方向の、該センサの伸びを規制する樹脂製の袋体と、
該袋体の表側に配置され、表側から入力される荷重を該センサに伝達するクッション体と、
を備えるシート状の入力インターフェイス装置。
【請求項２】
前記誘電体は、互いに接合されない複数の誘電層を有する請求項１に記載の入力インターフェイス装置。
【請求項３】
前記表側電極を形成する前記金属箔、前記裏側電極を形成する前記金属箔は、各々、アルミニウム箔である請求項１または請求項２に記載の入力インターフェイス装置。
【請求項４】
前記袋体を形成する樹脂は、ポリエチレンである請求項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。
【請求項５】
前記センサと前記袋体と前記クッション体とは、互いに接合されない請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の入力インターフェイス装置。
【請求項６】
前記センサは、
前記表側電極と樹脂製の表側基層とがラミネート加工により積層される表側ラミネートフィルムと、
前記裏側電極と樹脂製の裏側基層とがラミネート加工により積層される裏側ラミネートフィルムと、
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。
【請求項７】
前記表側電極と前記誘電体と前記裏側電極とは、ラミネート加工により積層される請求項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。
【請求項８】
前記クッション体は、発泡体、繊維の立体編物、ゲルエラストマーのうち、少なくとも一つを含んで形成される請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の入力インターフェイス装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１３４５８（Ｐ２０１２−１３４５８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４８３１７（Ｐ２０１０−１４８３１７）
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
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