(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質感計測用のＭＥＭＳセンサであって、
透光性弾性部材と、
前記透光性弾性部材に埋め込まれた少なくとも１つの検知素子と、
物体を照射する光源と、
を有し、
前記検知素子は、
半導体層上に絶縁層を介して設けられた２つの端子と、
前記半導体層に端部が接続され、前記透光性弾性部材に対する前記物体の接触に応じて変形するカンチレバーと、
前記カンチレバー上に設けられ、前記２つの端子に各端部が接続されたひずみゲージと、を備え、前記２つの端子間の直流抵抗の変化に基づき接触力を検知し、前記２つの端子間の交流インピーダンス変化に基づき、前記物体からの反射スペクトルを検知する、ＭＥＭＳセンサ。
【請求項２】
前記光源は、異なる波長特性の光を切り替えて照射し、
前記２つの端子間の交流インピーダンス変化に基づき前記各波長特性についての反射光の強度を検知することで、前記物体の反射スペクトルを検知する、
請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項３】
前記検知素子を複数有し、
前記複数の検知素子は、前記物体との間にそれぞれ異なる透過波長特性を有する波長フィルタをさらに設け、
前記複数の検知素子それぞれの前記波長フィルタの透過波長特性と、前記複数の検知素子それぞれの前記２つの端子間の交流インピーダンス変化との組み合わせに基づき前記物体の反射スペクトルを検知する、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項４】
前記複数の検知素子は各々異なる方向を向いている、請求項３に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項５】
前記物体がＭＥＭＳセンサに接して停止した後に、前記２つの端子間の直流抵抗の変化に基づき物体の温度を検知する請求項１から４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質感計測用のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な工業製品の設計において、触り心地や高級感等の付加価値を与えるための手段の一つとして、質感（テクスチャ）が重要視されるようになってきている。従来、質感は一般的に官能試験を用いて評価されてきたが、定量性や再現性の面で問題があった。
【０００３】
そこで、物体の質感として、視覚的な質感及び触覚的な質感を合わせた様々な物理量を計測し、人間が感じる質感と結びつける手法が提案されている（例えば特許文献１等）。また、画像計測と感触計測とを別々の装置で計測し、質感の情報として記録する手法が提案されている（例えば特許文献２等）。一方、本発明者らは、近接計測及び触覚計測を同時に検出できる単一のＭＥＭＳセンサを開発し（例えば特許文献３等）、触覚センシングによる質感計測の手法も提案している（例えば特許文献４等）。さらに、物体の質感として、人間が物体に触った際に冷たく感じる感覚や温もりを感じる感覚、すなわち冷温覚が重要であることが、近年の研究により明らかになってきている（例えば非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−４５２５８号公報
【特許文献２】特開平８−４３１５０号公報
【特許文献３】特開２０１５−８７１２９号公報
【特許文献４】特開２０１３−６１２０１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】X. Chen, Fei Shao, Cathy Barnes, Tom Childs, Brian Henson: "Exploring Relationships between Touch Perception and Surface Physical Properties", Int. J. Design, 2009年, Vol. 3, pp. 67-76
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
人間が感じる物体の質感は、視覚的な質感（視覚情報）と触覚的な質感（触感）とが複合したものであるが、特許文献１、２等に記載の従来の技術では、これらを別々に計測する手法が用いられている。例えば、視覚的な質感は、色や表面反射に起因するので画像撮影により取得し、触感は、表面粗さや硬さ、摩擦係数等の様々な計測により取得し、これら取得された情報を処理装置において変換して質感と対応付けている。しかし、多種類の計測器が必要であり、装置の小型化や生産性の面で問題があった。また、本発明者らが提案した特許文献３、４等に記載の手法は、触感を計測するものであり、より複合的な質感を計測するためには、視覚的な質感や冷温覚の質感を評価する手法を付加する必要があった。
【０００７】
従って、上記のような問題に鑑みてなされた本発明の目的は、質感計測を単一のＭＥＭＳセンサで行う技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のＭＥＭＳセンサは、質感計測用のＭＥＭＳセンサであって、透光性弾性部材と、前記透光性弾性部材に埋め込まれた少なくとも１つの検知素子と、物体を照射する光源と、を有し、前記検知素子が、半導体層上に絶縁層を介して設けられた２つの端子と、前記半導体層に端部が接続され、前記透光性弾性部材に対する前記物体の接触に応じて変形するカンチレバーと、前記カンチレバー上に設けられ、前記２つの端子に各端部が接続されたひずみゲージと、を備え、前記２つの端子間の直流抵抗の変化に基づき接触力を検知し、前記２つの端子間の交流インピーダンス変化に基づき、前記物体からの反射スペクトルを検知することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のＭＥＭＳセンサは、前記光源が、異なる波長特性の光を切り替えて照射し、前記２つの端子間の交流インピーダンス変化に基づき前記各波長特性についての反射光の強度を検知することで、前記物体の反射スペクトルを検知することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のＭＥＭＳセンサは、前記検知素子を複数有し、前記複数の検知素子が、前記物体との間にそれぞれ異なる透過波長特性を有する波長フィルタをさらに設け、前記複数の検知素子それぞれの前記波長フィルタの透過波長特性と、前記複数の検知素子それぞれの前記２つの端子間の交流インピーダンス変化との組み合わせに基づき前記物体の反射スペクトルを検知することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のＭＥＭＳセンサは、前記複数の検知素子が各々異なる方向を向いていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のＭＥＭＳセンサは、前記物体がＭＥＭＳセンサに接して停止した後に、前記２つの端子間の直流抵抗の変化に基づき物体の温度を検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明におけるＭＥＭＳセンサによれば、質感計測を単一のセンサで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳセンサの構造を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳセンサの写真である。
【図３】本発明の一実施形態に係る検知素子の構造を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る検知素子の配置を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る検知素子の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る検知素子の波長フィルタの色、入射光の色、インピーダンス変化率の対応関係を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る検知素子の等価回路図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳセンサを用いた多軸接触力と反射光の照度とに対する出力の測定結果を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳセンサの冷温覚計測系の構成例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳセンサの温度降下に対する直流抵抗の変化率及びインピーダンスの変化率の測定結果を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳセンサへの対象物接触後のインピーダンスの変化率の時間変化の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００１６】
［センサの構造］
図１は本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳセンサの構造を示す図である。本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１は、質感計測用であって、センサチップ２と、厚膜の透光性弾性部材層３と、透光性弾性部材４と、少なくとも１つの検知素子５と、光源６とを備える。なお、光源６は、ＭＥＭＳセンサ１から独立していてもよい。図１では検知素子５を３つ備える構造を示し、以下本実施形態では、検知素子５が３つである場合について説明する。なお検知素子５は、各々異なる方向を向いていることを特徴とする。また、検知素子５が検知対象とする物体は図１の上方から透光性弾性部材４に接触する。
【００１７】
センサチップ２は、サイズが５×５ｍｍ2であり、当該センサチップ２は厚膜の透光性弾性部材層３により覆われている。好適には当該透光性弾性部材層３の厚さは４０μｍである。また好適には透光性弾性部材層３は、透明のエラストマ（例えば、ポリジメチルシロキサン、ＰＤＭＳ）により構成される。
【００１８】
透光性弾性部材４は、透光性弾性部材層３上に設けられている。好適には図１に示すように透光性弾性部材４は円柱形状であり、高さ２ｍｍ以下で底面の直径が２ｍｍ以下である。好適には円の直径は１．６ｍｍであり、高さは１．５ｍｍである。また好適には透光性弾性部材４は、透明のエラストマ（ＰＤＭＳ）により構成される。なお、透光性弾性部材層３と透光性弾性部材４は、同一材料で一体的に形成されてもよい。
【００１９】
検知素子５は、透光性弾性部材層３及び透光性弾性部材４に埋め込まれ、検知対象とする物体の視覚計測及び触覚計測を行う。なお、透光性弾性部材層３及び透光性弾性部材４は一体的に形成されるので、以下、単に、検知素子５は透光性弾性部材４に埋め込まれると表現する。図２は、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳセンサの写真である。
【００２０】
光源６は、検知素子５が検知対象とする物体に光を照射し、物体から反射する反射光の少なくとも一部が検知素子５に照射される。好適には、光源６は、発光ダイオード（ＬＥＤ）により構成される。
【００２１】
図３に、検知素子５の構造を示す。検知素子５は、半導体基板５０と、第一絶縁層５１と、半導体層５２と、第二絶縁層５３と、端子５４Ａ及び端子５４Ｂと、カンチレバー５５と、ひずみゲージ５６と、応力層５７とを備える。また、検知素子５は、後述する波長フィルタ５８を備えてもよい。検知素子５は、表面ＭＥＭＳプロセスにより作製する。
【００２２】
半導体基板５０は、好適にはケイ素（Ｓｉ）により構成する。半導体基板５０上には第一絶縁層５１が設けられる。好適には第一絶縁層５１は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）により構成する。半導体層５２は第一絶縁層５１上に設けられる。好適には半導体層５２はケイ素（Ｓｉ）により構成する。半導体層５２上には第二絶縁層５３が設けられる。好適には第二絶縁層５３は、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）により構成する。
【００２３】
端子５４Ａ及び端子５４Ｂは、第二絶縁層５３上に設けられる。すなわち端子５４Ａ及び端子５４Ｂは、半導体層５２上に第二絶縁層５３を介して設けられる。好適には端子５４Ａ及び端子５４Ｂは、金（Ａｕ）により構成する。検知素子５が波長フィルタ５８を備える場合には、波長フィルタ５８は、端子５４Ａ及び端子５４Ｂの上に端子５４Ａ及び端子５４Ｂを覆うようにして設けられる。
【００２４】
カンチレバー５５は、半導体層５２にその端部が接続される。ここで透光性弾性部材４に物体が接触した場合、接触力により透光性弾性部材４が変形する。そして透光性弾性部材４が変形した場合、カンチレバー５５が変形する。すなわち、カンチレバー５５は、透光性弾性部材４に対する物体の接触に応じて変形する。カンチレバー５５にはひずみゲージ５６が設けられる。ひずみゲージ５６の端部は、それぞれ端子５４Ａ及び端子５４Ｂに接続される。好適にはひずみゲージ５６は、厚さ５０ｎｍのジグザグパターンのニクロム（ＮｉＣｒ）抵抗により構成する。またカンチレバー５５には応力層５７が成膜・パターニングされ、図３に示すように応力層５７により、カンチレバー５５が、半導体基板５０に対して上方向に傾斜される。好適には応力層５７は厚さ２００ｎｍのクロム（Ｃｒ）により構成する。
【００２５】
［触覚の検知原理］
垂直圧力および剪断力（３軸力）がＭＥＭＳセンサ１の透光性弾性部材４に加わると、カンチレバー５５の変形によりひずみゲージ５６の抵抗値が変化する。すなわち端子５４Ａ及び端子５４Ｂ間の直流抵抗の変化に基づき接触力を検知することができる。ここで変形が微小である場合、抵抗変化ΔR/Rは、印加された３軸力Fi(i=x,y,z)の線形結合で表現することができる（数式（１））。
【数１】
0006721900.tif 000002
【００２６】
図４に示すように、検知素子５は、各々異なる方向を向いている。そのため各検知素子５のカンチレバー５５も、各々異なる方向を向いている。そのため予めそれぞれの方向に対する感度kxを測定しておくことにより、各検知素子５のひずみゲージ５６の抵抗変化から３軸力の検出が可能となる。検知素子５の配置は、図４のように各検知素子５のカンチレバー５５が向かい合うようにしても、図１のように各検知素子５のカンチレバー５５が外側を向くようにしても良く、検知素子５が各々異なる方向を向いていれば良い。なお本実施形態では、検知素子５が３つの場合を説明するが、仮に検知素子５が３つ未満の場合（例えば検知素子５が１つの場合）でも、所定方向の力の検出が可能となる。
【００２７】
［視覚情報の検知原理］
図５に検知素子５の断面構造を示す。図５は、図３の検知素子５を端子５４Ａ及び端子５４Ｂを通り、半導体基板５０に対して垂直な面で切った断面図である。光源６から光が物体に照射されると、物体からの反射光が透光性弾性部材４を透過して検知素子５に照射される。そして、物体からの反射光が照射されることで、半導体層５２の抵抗値及び空乏層容量が半導体の光導電効果により変化する。
【００２８】
図５では断面図上に等価回路を示している。半導体層５２、端子５４Ａ、及び第二絶縁層５３は、キャパシタ５３１、５３２を構成する。半導体層５２の抵抗値は可変抵抗５２１に相当する。半導体層５２の空乏層容量は各々可変キャパシタ５２２、５２３に相当する。そして物体からの反射光による端子５４Ａ及び端子５４Ｂ間の交流インピーダンス変化を検出することにより、物体からの反射光の強度を検知することができる。これにより、物体に照射される光の強度と、物体から反射される反射光強度とから、物体の反射率を算出することができ、物体の視覚情報としての光沢を評価することができる。
【００２９】
本実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１を用いて、以下の第１の構成又は第２の構成により、物体の視覚情報としての反射スペクトル（色）を検知することも可能である。
【００３０】
物体の視覚情報としての反射スペクトルを検知する第１の構成は、以下のとおりである。まず、光源６として、異なる波長特性の光を切り替えて照射することができる光源を用いる。光源６から物体に対して、所定の波長特性の光を照射する。端子５４Ａ及び端子５４Ｂ間の交流インピーダンス変化を検出することで、物体から反射する反射光の強度を検知する。光源６から照射される光の波長特性を順次切り替えて、それぞれの波長特性についての反射光の強度を検知することで、物体の反射光の波長分布、すなわち反射スペクトルを検知することができる。
【００３１】
また、物体の視覚情報としての反射スペクトルを検知する第２の構成は、以下のとおりである。まず、検知素子５を複数個備え、検知素子５それぞれと物体との間に図３に示すように波長フィルタ５８を設ける。ここで、波長フィルタ５８は、検知素子５毎に異なる透過波長特性（色）を有するものを用いる。光源６から物体に光を照射すると、物体からの反射光が各波長フィルタ５８を通過して各検知素子５に照射され、各検知素子５は端子５４Ａ及び端子５４Ｂ間の交流インピーダンス変化を検出する。予め、検知素子５に照射した異なる波長分布を持つ光毎の、波長フィルタ５８の波長特性と、端子５４Ａ及び端子５４Ｂ間の交流インピーダンス変化との組み合わせを計測しておくことで、各検知素子５に設けられた波長フィルタ５８の波長特性と、各検知素子５に照射された反射光による端子間の交流インピーダンス変化との組み合わせに基づいて、物体の反射光の波長分布、すなわち反射スペクトルを検知することができる。
【００３２】
上述した第２の構成において、予め計測する検知素子５に照射した異なる波長分布を持つ光毎の、波長フィルタ５８の波長特性と、端子５４Ａ及び端子５４Ｂ間の交流インピーダンス変化との組み合わせは、例えば以下のようにして得ることができる。すなわち、既知の光強度を有するそれぞれ異なる色（赤、緑、青、白）の光を、それぞれ異なる色（赤、緑、青等）の波長フィルタ５８を設けた複数の検知素子５に入射し、それによる交流インピーダンス変化率を測定する。測定結果を図６に示す。このように得た対応関係を参照することで、波長フィルタ５８毎のインピーダンス変化率が得られ、検知素子５への入射光の色、すなわち物体の反射光の色を決定することができる。
【００３３】
［触覚・視覚情報の分離に係る原理］
図７に端子５４Ａ（端子Ａ）及び端子５４Ｂ（端子Ｂ）間の等価回路を示す。図７に示すように、ＡＢ間の等価回路は、直流特性を与えるひずみゲージ５６による可変抵抗５６１と、交流特性を与える半導体層５２の空乏層容量（可変キャパシタ５２２及び可変キャパシタ５２３）および可変抵抗５２１と、第二絶縁層５３に対応するキャパシタ５３１、５３２を含む回路の並列回路で表現される。
【００３４】
視覚計測及び触覚計測用のハイブリッド計測においては、第二絶縁層５３（キャパシタ５３１、５３２）が交流・直流のフィルタの役割を果たし、触覚計測と視覚計測とを切り替える。触覚計測の直流抵抗測定時には、第二絶縁層５３が絶縁層として振る舞うため、ひずみゲージ５６の抵抗変化のみを検出可能となる。一方、視覚計測の交流インピーダンス測定時には、第二絶縁層５３がキャパシタとして振る舞う。端子ＡＢ間の交流インピーダンスは、ひずみゲージ５６の抵抗変化と、半導体層５２の特性変化の両方の影響を受けるが、前者は後者と比較して充分小さい変化である。よって、交流インピーダンスから触覚情報と独立して視覚情報を検出可能である。
【００３５】
図８は、本実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１を用いて多軸接触力と反射光の照度とに対する出力を測定した結果を示す。ここで、多軸接触力については、検知素子５を図４に示すように互いに異なる方向に配置し、透光性弾性部材４に接触後の物体を水平及び垂直に移動（スキャン）することで、Ｘ軸方向のせん断力と出力値との関係、Ｙ軸方向のせん断力と出力値との関係及びＺ軸方向の垂直力と出力値との関係を得ることができる。図８に示すように、触覚情報である多軸接触力（せん断力及び垂直力）は、ひずみゲージ５６の抵抗変化として検出され、視覚情報である反射光（ＬＥＤ）の照度は、インピーダンス変化率として検出される。このように、ＭＥＭＳセンサ１は、視覚情報及び触覚情報それぞれに対して感度を持つことが分かる。
【００３６】
このように本実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１によれば、直流抵抗の測定により触覚情報を、交流インピーダンスの測定により視覚情報をそれぞれ別個に検出できるため、視覚計測及び触覚計測を単一のセンサで検出することができる。よって、本実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１によれば、視覚と触覚を含んだマルチモーダルな質感を一つのセンサで計測することが可能となる。
【００３７】
また本実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１によれば、検知素子５を各々異なる方向を向いているように設けているため、各検知素子５のひずみゲージ５６の抵抗変化から３軸力の検出が可能となる。
【００３８】
また本実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１は、透光性弾性部材４が高さ２ｍｍ以下で底面の直径が２ｍｍ以下の円柱形状としている。そのため３軸力の検出を精度よく行うことを可能とし、またセンサのサイズが極めて小さいため、視覚と触覚を誤検知する可能性を低減することができる。
【００３９】
［冷温覚情報の検知］
上述したように、本実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１は、ひずみゲージ５６の直流特性の変化による抵抗変化に基づいて触覚情報を検知するとともに、半導体層５２の交流特性の変化による交流インピーダンスの変化に基づいて視覚情報を検知することを可能としている。ところで、ひずみゲージ５６の直流特性や半導体層５２の交流特性は、温度変化にも依存して変化する。そこで、本実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１を用いて、以下のようにして冷温覚情報（温度）を検知することができる。
【００４０】
図９は、本実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１の冷温覚計測系の構成例を示す図である。図９に示すように、当該冷温覚計測系では、ヒータＨを用いて、ＭＥＭＳセンサ１を所定の温度、例えば人体の体温程度に保持する。その後、治具Ｊを介してＺ軸ステージＳに固定した対象物Ｏを、ＭＥＭＳセンサ１に接触させる。そして、対象物Ｏが接触した後のＭＥＭＳセンサ１の温度変化を、抵抗変化率又はインピーダンス変化率として測定することで、人間の皮膚から対象物Ｏへの（又は、対象物Ｏから人間の皮膚への）熱伝導を模擬し、冷温覚情報を検知することができる。
【００４１】
図１０は、本実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１を用いて、図９に示した冷温覚計測系において、ＭＥＭＳセンサ１の温度降下に対する端子５４Ａ及び端子５４Ｂ間の直流抵抗の変化率及び交流インピーダンスの変化率を測定した結果を示す図である。図１０に示すように、ＭＥＭＳセンサ１の温度が降下するのに従って、直流抵抗の変化率及び交流インピーダンスの変化率が共に増加し、温度依存性を示した。特に、半導体層の熱励起キャリア数は温度変化に敏感であるため、交流インピーダンス（半導体層の電気伝導性）の変化率は大きい。なお、対象物Ｏの温度が高く、ＭＥＭＳセンサ１の温度上昇が生じる場合は、温度が上昇するのに従って、直流抵抗及び交流インピーダンスが共に減少することは自明である。
【００４２】
図１１は、対象物Ｏとして、それぞれ銅、アクリル、木材を用いた場合の、対象物Ｏ接触後のＭＥＭＳセンサ１の交流インピーダンスの変化率の時間変化を測定した結果を示す図である。図１１に示すように、対象物Ｏの種類によって、ＭＥＭＳセンサ１の交流インピーダンスの変化率の時間変化が異なる結果となった。ここで、図１０に示したように、ＭＥＭＳセンサ１の交流インピーダンスの変化率は温度依存性を示すので、対象物Ｏの種類（熱伝導率や熱容量等の相違）による、ＭＥＭＳセンサ１の温度の時間変化を得ることができる。すなわち、端子５４Ａ及び端子５４Ｂ間の交流インピーダンスの時間変化に基づいて、ＭＥＭＳセンサ１の温度変化を検知することができ、結果的に、対象物Ｏの熱伝導率や熱容量、表面粗さなどに依存する冷温覚による質感の計測が可能となる。
【００４３】
なお、図１１には、ＭＥＭＳセンサ１の交流インピーダンスの変化率の時間変化を測定した結果を示したが、ＭＥＭＳセンサ１の直流抵抗の変化率及びその時間変化を測定することで、ＭＥＭＳセンサ１の温度変化を検知することもできる。しかしながら、直流抵抗は交流インピーダンスよりも変化率が小さいため、検知精度を高めるためには、交流インピーダンスの時間変化に基づいてＭＥＭＳセンサ１の温度変化を検知することがより好ましい。
【００４４】
［触覚・視覚情報と冷温覚情報の分離に係る原理］
前述したとおり、ＭＥＭＳセンサ１の交流インピーダンスは、物体からの反射光が照射されると半導体層の光導電効果により変化する。本発明のＭＥＭＳセンサ１は、交流インピーダンスの変化に基づいて物体からの反射光の強度変化を測定し、検知素子と物体の距離を検知することもできるが、物体（対象物Ｏ）が最接近して透光性弾性部材４に接すると、それ以上は距離が変化せず、反射光が一定となる。よって、物体（対象物Ｏ）がＭＥＭＳセンサ１（透光性弾性部材４）に接した後は、光導電効果が一定となり、その後の交流インピーダンスの変化は、温度変化による半導体層の熱励起キャリア数の変化にのみ依存することとなる。したがって、視覚情報と冷温覚情報の分離は、自動的に行われる。
【００４５】
また、ＭＥＭＳセンサ１の直流抵抗の変化率を測定することで、ＭＥＭＳセンサ１の温度変化を検知することもできるが、ＭＥＭＳセンサ１の直流抵抗（ひずみゲージ５６の直流特性）は、透光性弾性部材４に加わるせん断力と垂直力（押圧力）により変化する。したがって、ＭＥＭＳセンサ１の直流抵抗の変化率に基づいて温度変化を検知する場合は、せん断力と垂直力の影響を受けないよう、物体（対象物Ｏ）がＭＥＭＳセンサ１（透光性弾性部材４）に接した後は、物体を停止することが必要である。
【００４６】
このように、本実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１によれば、物体の熱伝導率や熱容量、表面粗さなどに依存する冷温覚による質感の計測が可能であるため、視覚及び触覚による質感に加えて、冷温覚計測による質感も単一のセンサで総合的に検出することができる。
【００４７】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各部材に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能である。
【００４８】
具体的には、ＭＥＭＳセンサ１は、２つの端子５４Ａ、５４Ｂ間の交流インピーダンス変化に基づき、物体からの反射スペクトルと物体の温度との両方を検知する構成には限定されず、これらの少なくとも一方を検知する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  ＭＥＭＳセンサ
２  センサチップ
３  透光性弾性部材層
４  透光性弾性部材
５  検知素子
６  光源
５０  半導体基板
５１  第一絶縁層
５２  半導体層
５３  第二絶縁層
５４Ａ、５４Ｂ  端子
５５  カンチレバー
５６  ひずみゲージ
５７  応力層
５８  波長フィルタ
５２１  可変抵抗
５２２、５２３  可変キャパシタ
５３１、５３２  キャパシタ
５６１  可変抵抗
Ｈ  ヒータ
Ｊ  治具
Ｏ  対象物（物体）
Ｓ  Ｚ軸ステージ
【図１】
0006721900.tif 000003
【図２】
0006721900.tif 000004
【図３】
0006721900.tif 000005
【図４】
0006721900.tif 000006
【図５】
0006721900.tif 000007
【図６】
0006721900.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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