(57)【要約】【課題】  接触圧等の圧力分布の変化をリアルタイムに検出できるようにし、また、構成が簡単で、かつ少ない配線で圧力分布の変化を検出可能にし、信頼性の向上と、コストの低減を図ることができて、正確に情報を入手できるようにする。【解決手段】  シート面に沿うＸ方向及びＹ方向に抵抗を有するシートであって、シートの厚み方向と一致するＺ方向に抵抗を有すると共に厚み方向の押圧に対応してＺ方向の抵抗が変化する感圧抵抗シートを備え、感圧抵抗シートに電流を流して、接触圧と、Ｘ方向の接触位置又はＹ方向の接触位置の少なくとも一方の接触位置とを求めるようにした触覚センサを具備した圧力分布検出装置であって、  圧力分布を検出可能にすべく、前記触覚センサが所定範囲に亘って複数個設けられて前記一対の導電体が互いに離間して複数組具備され、前記Ｘ方向の抵抗又はＹ方向の抵抗の少なくとも一方に電流を流すための電極部の複数がそれぞれ共通に接続されている。【選択図】図１
2007322164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート面に沿うＸ方向及びＹ方向に抵抗を有するシートであって、シートの厚み方向と一致するＺ方向に抵抗を有すると共に厚み方向の押圧に対応してＺ方向の抵抗が変化する感圧抵抗シート（４）を備え、感圧抵抗シート（４）の周辺部に、前記Ｘ方向の抵抗又はＹ方向の抵抗の少なくとも一方に電流を流すための電極部（９，１０，１１，１２）が少なくとも一対設けられると共に、感圧抵抗シート（４）の表面に、前記Ｚ方向の抵抗に電流を流すための導電体（５，６）が少なくとも一対設けられて、感圧抵抗シート（４）に電流を流して、接触圧と、Ｘ方向の接触位置又はＹ方向の接触位置の少なくとも一方の接触位置とを求めるように構成されている触覚センサ（３）を具備した圧力分布検出装置であって、
圧力分布を検出可能にすべく、前記触覚センサ（３）が所定範囲に亘って複数個設けられて前記一対の導電体（５，６）が互いに離間して複数組具備され、前記Ｘ方向の抵抗又はＹ方向の抵抗の少なくとも一方に電流を流すための電極部（９，１０，１１，１２）の複数がそれぞれ共通に接続されていることを特徴とする圧力分布検出装置。
【請求項２】
シート面に沿うＸ方向及びＹ方向に抵抗を有するシートであって、シートの厚み方向と一致するＺ方向に抵抗を有すると共に厚み方向の押圧に対応してＺ方向の抵抗が変化する感圧抵抗シート（４）を備え、その感圧抵抗シート（４）の周辺部に、前記Ｘ方向の抵抗又はＹ方向の抵抗の少なくとも一方に電流を流すための電極部（９，１０，１１，１２）が少なくとも一対設けられると共に、感圧抵抗シート（４）の表面に、前記Ｚ方向の抵抗に電流を流すための導電体（５，６）が少なくとも一対設けられて、感圧抵抗シート（４）に電流を流して、接触圧と、Ｘ方向の接触位置又はＹ方向の接触位置の少なくとも一方の接触位置とを求めるように構成されている触覚センサ（３）を具備した圧力分布検出装置であって、
圧力分布を検出可能にすべく、１つの感圧抵抗シート（４）に前記一対の導電体（５，６）が互いに離間して複数組配置されていることを特徴とする圧力分布検出装置。
【請求項３】
前記複数組の一対の導電体（５，６）のうち一方の導電体同士は互いに接続され、感圧抵抗シート（４）のＺ方向の抵抗に対してＺ方向の一方側に向けてのみ電流が流れるように、複数組の一対の導電体（５，６）にそれぞれ電流制限素子（３５）が接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力分布検出装置。
【請求項４】
前記Ｚ方向の抵抗に電流を流すための一対の導電体（５，６）が、Ｘ方向及びＹ方向に並んで複数組設けられ、複数組の一対の導電体（５，６）のうち一方の導電体のＸ方向に並んだ導電体同士は互いに接続され、複数組の一対の導電体（５，６）のうち他方の導電体のＹ方向に並んだ導電体同士は互いに接続され、一対の導電体（５，６）間にＺ方向の一方側に向けてのみ電流が流れるように、複数組の一対の導電体（５，６）にそれぞれ電流制限素子（３７，３８）が接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力分布検出装置。
【請求項５】
前記Ｘ方向の抵抗に電流を流すための一対の電極部（９，１０）が、感圧抵抗シート（４）のＸ方向に対向する端部間にＸ方向に互いに対向してＹ方向に一列状に配置された複数の電極によりそれぞれ構成され、前記Ｙ方向の抵抗に電流を流すための一対の電極部（１１，１２）が、感圧抵抗シート（４）のＹ方向に対向する端部間にＹ方向に互いに対向してＸ方向に一列状に配置された複数の電極によりそれぞれ構成され、前記Ｘ方向に対向する複数の電極間にＸ方向に電流を流すと共に、前記Ｙ方向に対向する複数の電極間にＹ方向に電流を流して、Ｘ方向の接触位置又はＹ方向の接触位置を求めるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力分布検出装置。
【請求項６】
前記Ｘ方向に対向する複数の電極間にＸ方向の一方側のみに電流が流れるように、前記Ｘ方向に対向する複数の電極にそれぞれ電流制限素子（４５，４６）が接続され、前記Ｙ方向に対向する複数の電極間にＹ方向の一方側のみに電流が流れるように、前記Ｙ方向に対向する複数の電極にそれぞれ電流制限素子（４７，４８）が接続されていることを特徴とする請求項５に記載の圧力分布検出装置。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の圧力分布検出装置が装着された被制御装置（１３）と前記感圧抵抗シートに電位勾配を発生させる電源（１５）と前記電極部（９，１０，１１，１２）及び前記複数組の一対の導電体（５，６）の出力電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器（２５）とを備え、前記Ａ／Ｄ変換器（２５）からのデジタル信号を入力して、前記圧力分布検出装置への接触圧、接触位置に基ついて前記被制御装置（１３）を制御する制御部（２７）を備えることを特徴とする圧力分布検出装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触圧等の圧力分布を簡単な方法で検出する圧力分布検出装置及びその制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧力分布を検出する圧力分布検出装置は、Ｘ，Ｙマトリックス上に配置されたセンサもしくは、電極を走査して圧力分布を検出し、圧力の位置を算出していた（例えば特許文献１、特許文献２）。
【特許文献１】特開平１０−１７８６８８号公報
【特許文献２】特公平７−５８２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の場合、圧力のかかっているすべての位置をＸ，Ｙ走査するため、必要な情報である圧力の重心位置や圧力の面積、平均圧力を算出するのに時間を有していた。たとえば、分解能１ｍｍの５０Ｘ５０ｍｍのセンサを１００ＭＨｚで走査しても１素子あたり２５μｓｅｃかかることになる。さらに、これらの走査線（５０Ｘ５０）に対する配線（２５００本）は、大きなセンサになればなるほど膨大な配線となっていて、応用の妨げになっていた。
本発明は、上記問題点に鑑み、接触圧等の圧力分布の変化をリアルタイムに検出できるようにし、また、構成が簡単で、かつ少ない配線で圧力分布の変化を検出可能にし、信頼性の向上と、コストの低減を図ることができて、正確に情報を入手できるようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、シート面に沿うＸ方向及びＹ方向に抵抗を有するシートであって、シートの厚み方向と一致するＺ方向に抵抗を有すると共に厚み方向の押圧に対応してＺ方向の抵抗が変化する感圧抵抗シートを備え、感圧抵抗シートの周辺部に、前記Ｘ方向の抵抗又はＹ方向の抵抗の少なくとも一方に電流を流すための電極部が少なくとも一対設けられると共に、感圧抵抗シートの表面に、前記Ｚ方向の抵抗に電流を流すための導電体が少なくとも一対設けられて、感圧抵抗シートに電流を流して、接触圧と、Ｘ方向の接触位置又はＹ方向の接触位置の少なくとも一方の接触位置とを求めるように構成されている触覚センサを具備した圧力分布検出装置であって、
圧力分布を検出可能にすべく、前記触覚センサが所定範囲に亘って複数個設けられて前記一対の導電体が互いに離間して複数組具備され、前記Ｘ方向の抵抗又はＹ方向の抵抗の少なくとも一方に電流を流すための電極部の複数がそれぞれ共通に接続されている点にある。
【０００５】
また、本発明の他の技術的手段は、シート面に沿うＸ方向及びＹ方向に抵抗を有するシートであって、シートの厚み方向と一致するＺ方向に抵抗を有すると共に厚み方向の押圧に対応してＺ方向の抵抗が変化する感圧抵抗シートを備え、その感圧抵抗シートの周辺部に、前記Ｘ方向の抵抗又はＹ方向の抵抗の少なくとも一方に電流を流すための電極部が少なくとも一対設けられると共に、感圧抵抗シートの表面に、前記Ｚ方向の抵抗に電流を流すための導電体が少なくとも一対設けられて、感圧抵抗シートに電流を流して、接触圧と、Ｘ方向の接触位置又はＹ方向の接触位置の少なくとも一方の接触位置とを求めるように構成されている触覚センサを具備した圧力分布検出装置であって、
圧力分布を検出可能にすべく、１つの感圧抵抗シートに前記一対の導電体が互いに離間して複数組が配置されている点にある。
【０００６】
また、本発明の他の技術的手段は、前記複数組の一対の導電体のうち一方の導電体同士は互いに接続され、感圧抵抗シートのＺ方向の抵抗に対してＺ方向の一方側に向けてのみ電流が流れるように、複数組の一対の導電体にそれぞれ電流制限素子が接続されている点にある。
また、本発明の他の技術的手段は、Ｚ方向の抵抗に電流を流すための一対の導電体が、Ｘ方向及びＹ方向に並んで複数組設けられ、複数組の一対の導電体のうち一方の導電体のＸ方向に並んだ導電体同士は互いに接続され、複数組の一対の導電体のうち他方の導電体のＹ方向に並んだ導電体同士は互いに接続され、一対の導電体間にＺ方向の一方側に向けてのみ電流が流れるように、複数組の一対の導電体にそれぞれ電流制限素子が接続されている点にある。
【０００７】
また、本発明の他の技術的手段は、前記Ｘ方向の抵抗に電流を流すための一対の電極部が、感圧抵抗シートのＸ方向に対向する端部間にＸ方向に互いに対向してＹ方向に一列状に配置された複数の電極によりそれぞれ構成され、前記Ｙ方向の抵抗に電流を流すための一対の電極部が、感圧抵抗シートのＹ方向に対向する端部間にＹ方向に互いに対向してＸ方向に一列状に配置された複数の電極によりそれぞれ構成され、前記Ｘ方向に対向する複数の電極間にＸ方向に電流を流すと共に、前記Ｙ方向に対向する複数の電極間にＹ方向に電流を流して、Ｘ方向の接触位置又はＹ方向の接触位置を求めるように構成されている点にある。
【０００８】
また、本発明の他の技術的手段は、前記Ｘ方向に対向する複数の電極間にＸ方向の一方側のみに電流が流れるように、前記Ｘ方向に対向する複数の電極にそれぞれ電流制限素子が接続され、前記Ｙ方向に対向する複数の電極間にＹ方向の一方側のみに電流が流れるように、前記Ｙ方向に対向する複数の電極にそれぞれ電流制限素子が接続されている点にある。
また、本発明の他の技術的手段は、圧力分布検出装置が装着された被制御装置と前記感圧抵抗シートに電位勾配を発生させる電源と前記電極部及び前記複数組の一対の導電体の出力電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器とを備え、前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタル信号を入力して、前記圧力分布検出装置への接触圧、接触位置に基ついて前記被制御装置を制御する制御部を備える圧力分布検出装置の制御装置である点にある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、接触等による押圧に対する圧力分布及び圧力分布の変化をリアルタイムに検出することができる。
また、同一平面内でアナログ式座標検出装置とアナログ接触圧検出センサにより実現しているので、従来のデジタル的なＸ，Ｙマトリックスセンサに比較して、構成が簡単で、かつ少ない配線で検出が可能になり、信頼性の向上とコストを低減することができ、また、正確に情報を入手できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、接触圧等の押圧力の圧力分布を簡単な方法で検出する圧力分布検出装置の構成を示し、圧力分布検出装置１は触覚センサ３を具備し、触覚センサ３は所定範囲に亘って複数個（図例では３個）設けられ、これにより、圧力分布検出装置１には後述する一対の導電体５，６が互いに離間して複数組具備され、複数個の触覚センサ３（３−１，３−２，３−３）によって所定範囲に亘って圧力分布を検出できるようになっている。
なお、複数個の触覚センサ３のうちのいずれか１つを特定するために、必要に応じて、１番目の触覚センサ３を触覚センサ３−１と表示し、２番目の触覚センサ３を触覚センサ３−２と表示し、３番目の触覚センサ３を触覚センサ２−３と表示する。
【００１１】
次に、触覚センサ３の構造について、詳細に説明する。図２は、図１で示した複数の触覚センサ３のうちの１つを示したものである。図３は触覚センサ３を上面図と側面図とで模式的に表示したものである。図２及び図３において、前記触覚センサ３は、感圧抵抗シート４と、感圧抵抗シート４をその厚み方向の両側から挟むように配置した一対の導電性フィルム（導電体）５，６とを備える。
感圧抵抗シート４は、シート面に沿うＸ方向及びＹ方向に抵抗を有するシートであって、シートの厚み方向と一致するＺ方向に抵抗を有すると共に、厚み方向に感圧性を有し、厚み方向の押圧に対応してＺ方向の抵抗が変化するようになっている。本実施の形態では、感圧抵抗シート４を、例えばポリエチレンにカーボンを混入させて１０の４乗から１０の８乗程度の表面抵抗を有するシートで構成している。
【００１２】
１０の４乗から１０の８乗程度の表面抵抗を有するシートは、通常市販されているカーボン入りの１００μｍの厚みのポリエチレンフィルムで半導体ＩＣや電子部品を搭載した基板を静電気から保護するための導電袋等に良く使われ、一般的に入手可能なものである。実施例では、１０の４乗から１０の８乗程度の表面抵抗を有するシートを使用したが、さまざまな用途で使われる感圧抵抗シートの形状は異なるから、電極間の抵抗も大きく異なる。実際の制御回路では、電極間の抵抗と感圧抵抗が制御手段やスイッチ手段の入力として、回路入力インピーダンスに影響しないよう最適に抵抗を設定することが望ましい。従って、さまざまな用途に合わせて、数キロオームから数十メガオームの表面抵抗まで使用することができる。しかし、これ以上の表面抵抗値では、Ｘ方向又はＹ方向の抵抗値が大きくなり、接触座標の検出が困難になり、また、これ以下の表面抵抗では、感圧特性が不十分で検出に支障がでる場合がある。
【００１３】
感圧抵抗シート４の周辺部に、Ｘ方向に電流を流すための一対の第１電極部９、１０と、Ｙ方向に電流を流すための一対の第２電極部１１，１２とが設けられ、例えば、一対の第１電極部９、１０は感圧抵抗シート４のＸ方向の抵抗に電流を流すための電極部とされ、一対の第２電極部９、１０は感圧抵抗シート４のＹ方向の抵抗に電流を流すための電極部とされている。
そして、感圧抵抗シート４は方形状に形成され、この感圧抵抗シート４の４隅部に、第１電極Ａと第２電極Ｂと第３電極Ｃと第４電極Ｄとがそれぞれ設けられ、前記一方の第１電極部９が、第１電極Ａと第３電極Ｃとで構成され、他方の第１電極部１０が、第２電極Ｂと第４電極Ｄとで構成され、前記一方の第２電極部１１が、第１電極Ａと第２電極Ｂとで構成され、他方の第２電極部１２が、第３電極Ｃと第４電極Ｄとで構成されている。前記第１電極Ａ、第２電極Ｂ、第３電極Ｃ及び第４電極Ｄは、例えば感圧抵抗シート４に銅箔を装着することにより構成されている。
【００１４】
前記一対の導電性フィルム５，６は、感圧抵抗シート４の厚み方向に対応する一対の各表面にそれぞれ設けられ、例えば、感圧抵抗シート４のＺ方向の抵抗に電流を流すための導電体（第３電極部）とされている。導電性フィルム５，６は、感圧抵抗シート４に向かっている面が導電性を有しているフィルムであり、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）表面にアルミが蒸着されたアルミＰＥＴで構成してもよいし、ＰＩ（Ｐｏｌｙ  Ｉｍｉｄｅ）に導電膜を張ったＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）等で構成してもよい。この一対の導電性フィルム５，６は、感圧抵抗シート４に対応してそれぞれ方形状に形成され、導電性フィルム５，６は感圧抵抗シート４にＺ方向に電流を流すための一対の第３電極部とされている。なお、一対の導電性フィルム５，６を一対の第３電極部とする場合、一対の導電性フィルム５，６に電源等からの配線を直接接続するようにしてもよいし、一対の導電性フィルム５，６に例えば銅箔を装着してなる電極を設け、この電極に電源等からの配線を接続するようにしてもよい。
【００１５】
なお、導電性フィルム５，６を、複数個の触覚センサ３のうちのいずれの導電性フィルム５かを特定するために、必要に応じて、１番目の触覚センサ３（触覚センサ３−１）の導電性フィルム５を、導電性フィルム５−１と表示し、２番目の触覚センサ３（触覚センサ３−２）の導電性フィルム５を、導電性フィルム５−２と表示し、３番目の触覚センサ３（触覚センサ３−３）の導電性フィルム５を、導電性フィルム５−３と表示する。また、導電性フィルム６を、複数個の触覚センサ３のうちのいずれの導電性フィルム６かを特定するために、必要に応じて、１番目の触覚センサ３（触覚センサ３−１）の導電性フィルム６を、導電性フィルム６−１と表示し、２番目の触覚センサ３（触覚センサ３−２）の導電性フィルム６を、導電性フィルム６−２と表示し、３番目の触覚センサ３（触覚センサ３−３）の導電性フィルム６を、導電性フィルム６−３と表示する。
【００１６】
次に、感圧抵抗シート４を利用して、接触圧（感圧）検出と接触位置（位置座標）検出を行う原理について説明する。
感圧抵抗シート４は、厚み方向の押力に対して抵抗の変化を示し、たとえば、直径４ｍｍの面積に１Ｎ（ニュートン）の荷重を感圧抵抗シート４にかけると、数十キロオームの抵抗を有していたものが、１００Ｎの荷重では、数十オームの抵抗になる。これと同等の機能を有するものに、よく知られている感圧導電性ゴムがある。感圧導電性ゴムは、シリコーンゴムと金属またはカーボン粒子とを組み合わせた複合材料で、圧力の刺激に応じて絶縁状態から導電状態へと抵抗変化を示す加圧導電性ゴムであり、加圧することによって、内部の金属粒子が接触するために導電性を有するものであり、厚み方向の機能に関しては、上記カーボンを混入させた本発明に使われる感圧抵抗シート４と同様である。しかし、感圧導電性ゴムは、液晶ガラスパネル上の電極と外部に接続するＦＦＣケーブルを接続するために、シリコーンゴムフィルムの厚さ方向に金属粒子を配列させた異方導電性コネクタとしても使用されてきたように、絶縁性能の高いゴムと導電性の高い金属粒子により構成されているから、厚み方向への加圧に対しては、導電性を有するが、加圧周辺以外のＸ，Ｙ平面に対しては、高い絶縁性能があり、従来は、前述したようにＸＹ座標位置を検出するために、他の部品と組み合わせて実施されてきた。
【００１７】
一方、本発明に使用されるカーボンを混入させたポリエチレンフィルム製の感圧抵抗シート４は、従来の感圧導電性ゴムに比較して、Ｘ，Ｙ平面でも所定の抵抗性を有するものである。従って、Ｘ，Ｙ平面でも所定の抵抗値が得られれば、感圧抵抗シート４としてゴムを基材に使用することも、また他の感圧材料を使用することに問題はない。
感圧抵抗シート４は、２枚の導電性フィルム５，６の導電面を接してはさまれているが、その間には、スペーサを介しており、押圧がかからないとき、２枚の導電性フィルム５，６間は絶縁、もしくは、感圧抵抗シート４の厚み方向（Ｚ方向）の抵抗値と比較して、２倍以上大きい抵抗を有するように設計することが望ましい。
【００１８】
スペーサとして、数ミクロンから数１０ミクロン厚のフィルムスペーサを左右両端に入れて間隙を作ってもよいし、タッチパネルや液晶のパネルに用いられる数ミクロンから数１０ミクロンの球状の樹脂ビーズのマイクロスペーサを用いて間隙をつくってもよい。導電性フイルム５，６を押すことによって、その押圧位置で導電性フィルム５，６の導電面と感圧抵抗シート４が接触するように作られている。マイクロスペーサによって間隙を確保するとき、マイクロスペーサの分布密度によって、押圧に対する圧力検知開始感度が変わる。密度が大きいと、押圧が大きくなければ、感圧抵抗シート４と接触しない。また、密度が小さいと、少しの押圧で検知することができるので、用途に応じてマイクロスペーサの密度を選ぶことができる。もちろんこれらは、導電性フィルム５，６の厚み、剛性によっても影響されるので、圧力検出開始感度は、これら導電性フィルム５，６とマイクロスペーサの条件で決定する必要がある。
【００１９】
さて、このように構成された触覚センサ３を使って、入力情報を検出する基本動作を説明すると、接触圧を検出する接触圧検出手段として、導電性フィルム５、感圧抵抗シート４、導電性フィルム６を使う。導電性フィルム６の導電面と感圧抵抗シート４が接する面を触覚センサ領域とし、導電性フィルム５と導電性フィルム６が対峙した導電面と感圧抵抗シート４に接する面を触覚圧力センサ領域とする。従って、必ずしも導電性フィルム６の導電面積と導電性フィルム５の導電面積は同じものでなくてもよい。この一対の導電性フィルム５，６（一対の第３電極部）間に一定電流を流す。前述したように、導電性フィルム６を加圧することによって感圧抵抗シート４に圧力が加わり、Ｚ方向の抵抗値が変化する。よって、一対の導電性フィルム５，６に流れる電流を一定にすれば、導電性フィルム５，６（第３電極部）間の電圧Ｖｚから加圧力（接触圧）を求めることができる。即ち、導電性フィルム５から電流を流し、導電性フィルム６から電流を取り出すときに、導電性フィルム５の電圧Ｖ５と導電性フィルム６の電圧Ｖ６との差（組み合わせ）から接触圧を求めることができる。
【００２０】
次に、接触位置（接触によるＸ、Ｙ座標）を検出する検出手段について説明する。感圧抵抗シート４の第１電極Ａ及び第３電極Ｃ（第１電極部９）に、電圧Ｖｘ０を加え、第２電極Ｂ及び第４電極Ｄ（第１電極部１０）をＧＮＤとする。図４は点接蝕した場合の感圧抵抗シート４の等価回路を示しており、図４に示すように、導電性フィルム６のある座標位置を押さえると、導電性フィルム６の導電面は、感圧抵抗シート４に接触する。接触位置を第２電極Ｂ及び第４電極Ｄ（第１電極部１０）の位置からＸ方向にＸ１の距離の点Ｓが接触されたとすれば、導電性フィルム６（第３電極部）の電圧Ｖｚｘは、
Ｖｚｘ＝Ｘ１／（Ｘ１＋Ｘ２）＊  Ｖｘ０
となる。
【００２１】
ここで、Ｘ２は、第１電極Ａ及び第３電極Ｃ（第１電極部９）の位置から接触点ＳまでのＸ方向の距離である。
従って、一対の第１電極部９，１０間に電圧Ｖｘ０を印加して感圧抵抗シート４にＸ方向の電流を流したときに、一方の第１電極部９と、一方の導電性フィルム６との間の電圧Ｖｚｘを検出し、この検出した電圧Ｖｚｘと前記印可電圧Ｖｘ０との関係からＸ方向の接触位置を求めることができる。即ち、第１電極部９から電流を流し、第１電極部１０から電流を取り出したときに、第１電極部９の電圧Ｖ９と、第１電極部１０の電圧Ｖ１０との差（組み合わせ）と、一方の第１電極部９の電圧Ｖ９と一方の導電性フィルム６の電圧Ｖ６との差（組み合わせ）とからＸ方向の接触位置を求めることができる。
【００２２】
同様に、第１電極Ａ及び第２電極Ｂ（第２電極部１１）に、電圧Ｖｙ０を加え、第３電極Ｃ及び第４電極Ｄ（第２電極部１２）をＧＮＤとすると、
Ｖｚｙ＝  Ｙ１／（Ｙ１＋Ｙ２）＊  Ｖｙ０
となる。
ここで、Ｙ１は、第３電極Ｃ及び第２電極Ｄ（第２電極部１２）の位置から接触点ＳまでのＹ方向の距離であり、Ｙ２は、第１電極Ａ及び第２電極Ｂ（第２電極部１１）の位置から接触点ＳまでのＹ方向の距離である。
【００２３】
従って、一対の第２電極部１１，１２間に電圧Ｖｙ０を印加して感圧抵抗シート４にＹ方向の電流を流したときに、一方の第２電極部１１と、一方の導電性フィルム６との間の電圧Ｖｚｙを検出し、この検出した電圧Ｖｚｙと前記印可電圧Ｖｙ０との関係からＹ方向の接触位置を求めることができる。即ち、第２電極部１１から電流を流し、第２電極部１２から電流を取り出したときに、第２電極部１１の電圧Ｖ１１と、第２電極部１２の電圧Ｖ１２との差（組み合わせ）と、一方の第２電極部１１の電圧Ｖ１１と一方の導電性フィルム６の電圧Ｖ６との差（組み合わせ）とからＹ方向の接触位置を求めることができる。
【００２４】
また、接触位置の導電性フィルム６から感圧抵抗シート４の電極部に電流を流し、感圧抵抗シート４に配置された各電極部に流れる電流で検出するようにしても位置座標検出を求めることもできる。このとき、４隅に流れだす電流値は接触点との距離に反比例した電流が流れる。
図５〜図７は面接蝕した場合の等価回路で、図５は面接触時のＸ方向及びＹ方向の抵抗の等価回路を示し、図６は面接触時におけるＹ方向の抵抗を省略してＸ方向の抵抗のみを取り出した場合の等価回路を示し、図７は面接触時におけるＸ方向の抵抗を省略してＹ方向の抵抗のみを取り出した場合の等価回路を示している。図５〜図７に示すように、図４の場合と同様に接触座標はＶｚｘ／Ｖｘ０の比、Ｖｚｙ／Ｖｙ０の比で求めることができる。電圧Ｖｚｘは、感圧抵抗Ｒｘ４と感圧抵抗Ｒｘ５の比率に対応した電圧であり、電圧
Ｖｚｙは、感圧抵抗Ｒｙ４と感圧抵抗Ｒｙ５の比率に対応した電圧であるから、導電性フ
ィルム６で検出される電圧Ｖ６は、接触面積の中心ではなく、押圧の圧力分布に比例した位置の電圧が出力されることになる。特に本発明では、同一平面内での位置座標と圧力情報を取り込むことができるので、正確に検出することができる。
【００２５】
通常、接触面に面積を持っているときは、接触圧力情報のない接触座標位置の検出には、誤差が生じる。従来（例えば特許第３０５５４４８号）では、その解決のために接触面の大小による変化から正確な接触座標を求めているが、接触圧の分布情報が取り込まれていないために、たとえば、接触面の一端で接触圧が大きい場合など圧力情報が取り込まれていない接触した面積で補正を行うと、逆に接触の中心位置の誤差が大きくなる可能性がある。本発明では、１枚の感圧抵抗シート４により、同一平面内で押圧の分布に応じた比率で接触位置のＸ，Ｙ座標を求めているので、より正確にＸ，Ｙ座標を求めることができる利点がある。
【００２６】
前述では、圧力検出や座標検出時の電極構成が同じで、かつ制御方法も同じ方式にして、制御部２７を共通に使って、スイッチ手段１６により切り替えて、圧力検出し、Ｘ方向とＹ方向とを別々にして座標検出したが、接触位置の導電性フィルム６から感圧抵抗シート４の電極部９，１０，１１，１２（電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に電流を流し、導電体５から電流を取り出すことによって、圧力検出を、感圧抵抗シート４に配置された各電極部９，１０，１１，１２（電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に流れる電流で検出する制御方法で、一度にＸ方向、Ｙ方向の位置座標を検出することもできる。
【００２７】
また、前記実施の形態では、ＸＹ座標位置を求めるものであったが、用途によっては、センサの電極構成を簡単にして、Ｘ座標のみ、Ｙ座標のみを求める構成であってもよい。要するに、シート面に沿う方向に抵抗を有するシートであって、シートの厚み方向に抵抗を有すると共に厚み方向の押圧に対応して厚み方向の抵抗が変化する感圧抵抗シート４を備え、感圧抵抗シート４への接触圧、接触位置、接触長さのうち少なくとも２つを求めるべく、感圧抵抗シート４に、そのシート面に沿う方向及び／又は厚み方向に電流を流すようにすればよい。
【００２８】
図８は、図１に示す圧力分布検出装置１をロボット（被制御装置）１３の足裏に使用した場合の実施の形態を示し、圧力分布検出装置１の複数の触覚センサ３を、ロボット１３の足の裏に対応して装着している。これら複数の触覚センサ３を有する圧力分布検出装置１により、圧力の大きさ、及び圧力の重心位置をミリメータ以下の精度で、複数箇所に亘ってリアルタイムに求めることができる。
次に、本発明の圧力分布検出装置１を使用したロボット１３の制御について詳細に説明する。
【００２９】
図９において、１５は定電流電源、１６はアナログのマルチプレクサを利用して構成したスイッチ手段で、切り替えスイッチＳＷ１と切り替えスイッチＳＷ２と切り替えスイッチＳＷ３と切り替えスイッチＳＷ４とを備え、スイッチ手段１６は、触覚センサ３と後述する制御手段２４との間に介在されている。切り替えスイッチＳＷ１は、互いに連動して動く一対の可動接点１８，１９を有し、定電流電源１５を導電性フィルム５，６側に接続するか電極Ａ，Ｄ側に接続するかを切り替えるようになっている。切り替えスイッチＳＷ２は、電極Ｂを電極Ｄ又は電極Ａに接続する可動接点２１と、電極Ｃを電極Ａ又は電極Ｄに接続する可動接点２２とを有し、電流を電極Ａ，Ｃ（第１電極部９）から電極Ｂ，Ｄ（第１電極部１０）に流すか、電流を電極Ａ，Ｂ（第２電極部１１）から電極Ｃ，Ｄ（第１電極部１２）へ流すかを切り替えるようになっている。
【００３０】
切り替えスイッチＳＷ３は、導電性フィルム５−１、導電性フィルム５−２又は導電性フィルム５−３を、後述するＡ／Ｄ変換器２５に選択的に接続する可動接点３１を有し、導電性フィルム５−１、導電性フィルム５−２又は導電性フィルム５−３のいずれをＡ／Ｄ変換器２５に接続するかを切り替えるようになっている。切り替えスイッチＳＷ４は、導電性フィルム６−１、導電性フィルム６−２又は導電性フィルム６−３を、切り替えスイッチＳＷ１を介して定電流電源１５に選択的に接続する可動接点３２を有し、導電性フィルム５−１、導電性フィルム５−２又は導電性フィルム５−３のいずれを切り替えスイッチＳＷ１を介して定電流電源１５に接続するかを切り替えるようになっている。
【００３１】
２３はスイッチ切り替え回路で、切り替えスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４を連動して切り替え動作させる。２４は制御手段で、Ａ／Ｄ変換器２５と、ＣＰＵとメモリとを有する制御部２７と、モータ駆動回路２８とを有している。３０はＣＰＵ等により構成した外部制御器である。３３はロボット１３の駆動モータで、図８に示すようにロボット１３の足の膝部分や足首部分に取り付けられ、駆動モータ３３の駆動により、ロボット１３の下脚部を前後揺動させたり、足を足首部分で前後揺動させるようになっている。
複数の触覚センサ３のうちから検出動作する触覚センサ３を選択する場合、切り替えスイッチＳＷ３の可動接点３１を、導電性フィルム５−１、導電性フィルム５−２、導電性フィルム５−３へと順次倒すと共に、これに連動して切り替えスイッチＳＷ４の可動接点３２を、導電性フィルム６−１、導電性フィルム６−２、導電性フィルム６−３へと順次倒せばよく、可動接点３１を導電性フィルム５−１側に倒し、可動接点３２を導電性フィルム６−１側に倒すことによって、触覚センサ３−１を検出動作可能とし、可動接点３１を導電性フィルム５−２側に倒し、可動接点３２を導電性フィルム６−２側に倒すことによって、触覚センサ３−２を検出動作可能とし、可動接点３１を導電性フィルム５−３側に倒し、可動接点３２を導電性フィルム６−３側に倒すことによって、触覚センサ３−３を検出動作可能とすることができる。
【００３２】
そして、検出動作可能となった各触覚センサ３の制御は、まず、切り替えスイッチＳＷ１の可動接点１８，１９を導電性フィルム５，６側に倒して、定電流電源１５から導電性フィルム５，６に電流が流れるように設定する。通常、触覚センサ３に接触していないとき、スペーサ等によって導電性フィルム５，６間は絶縁されているので、導電性フィルム５，６間に電流を流すと、導電性フィルム５，６間に定電流電源１５で設定される最大電圧Ｖｍａｘが発生する。そして、触覚センサ３に接触することによって、導電性フィルム５，６は感圧抵抗シート４を介して接続され、導電性フィルム５，６間に電圧Ｖｚが発生する。この電圧Ｖｚが所定の電圧以下になったときから、以下に述べる検出を開始する。
〔接触圧の検出〕
触覚センサ３への接触による押圧が増加するのに応じて、感圧抵抗シート４の抵抗が減少し、導電性フィルム５，６間の電圧Ｖｚは変化するから、電圧Ｖｚが所定の電圧Ｖｚ０以下になったときから、所定時間後、導電性フィルム６から電流を取り出すときに、導電性フィルム５の電圧Ｖ５と導電性フィルム６の電圧Ｖ６との差（組み合わせ）から接触圧を示す電圧Ｖｚを検出し、制御手段２４のＡ／Ｄ変換器２５で変換したデータを制御部２７に格納する。
〔接触座標の検出〕
次に、切り替えスイッチＳＷ１の可動接点１８，１９を電極Ａ，Ｄ側に倒して、電極Ａ，Ｄ側に定電流電源１５を接続する。この際、定電流電源１５から電極Ａ，Ｃ（第１電極部９）と電極Ｂ，Ｄ（第１電極部１０）との間に定電流を流すように、切り替えスイッチＳＷ２は、その可動接点２１が電極Ｄ側に倒れて電極Ｂと電極Ｄとを接続すると共に、可動接点２２が電極Ａ側に倒れて電極Ａと電極Ｃとを接続した状態になっており、第１電極部９から電流を流し、第１電極部１０から電流を取り出したときに、第１電極部９の電圧Ｖ９と、第１電極部１０の電圧Ｖ１０との差（組み合わせ）である、第１電極部９，１０間の電圧Ｖ０ｘを制御手段２４に入力し、ＡＤ変換器２５で変換してそのデータを制御部２７に格納する。
【００３３】
このとき、電流は感圧抵抗シート４をＸ方向に流れ、一方の第１電極部９の電圧Ｖ１０と一方の導電性フィルム６の電圧Ｖ６との差（組み合わせ）とから、導電性フィルム５と電極Ｂ，Ｄ（第１電極部１０）との間の電圧Ｖｚxを検出して、同様に制御手段２４のＡＤ変換器２５で変換してそのデータを制御部２７に格納する。Ｘ方向の接触位置を示す接触位置のＸ座標はＶｚx／Ｖ０xであるから、制御部２７で計算し、Ｘ座標を求める。
次に、切り替えスイッチＳＷ２の可動接点２１を電極Ａ側に倒して電極Ａと電極Ｂとを接続すると共に、可動接点２２を電極Ｄ側に倒して電極Ｃと電極Ｄとを接続し、電極Ａ，Ｂ（第２電極部１１）と電極Ｃ，Ｄ（第２電極部１２）との間に電流を流せば、電流は感圧抵抗シート４をＹ方向に流れ、同様に接触位置のＹ座標も、第２電極部１１から電流を流し、第２電極部１２から電流を取り出したときに、第２電極部１１の電圧Ｖ１１と、第２電極部１２の電圧Ｖ１２との差（組み合わせ）と、一方の第２電極部１１の電圧Ｖ１１と一方の導電性フィルム６の電圧Ｖ６との差（組み合わせ）とから、Ｙ方向の接触位置を求すＶｚｙ／Ｖ０ｙを制御部２７で計算し、そのデータをメモリに格納する。
〔外部ＣＰＵへの転送とモータ制御〕
次に、制御部２７のメモリに格納されたデータは、外部制御器３０に転送されると同時に、外部制御器３０からモータ駆動の指示があるまで、制御部２７は、再度触覚センサ３の接触圧の検出、接触座標の検出の制御を実施するとともに、その変動が最小になるように各駆動モータ３３を駆動制御する。そして、一対の第１電極部９、１０間及び一対の第２電極部１１，１２間の電圧が所定の値以上になり、かつ一対の導電体５，６間の電圧が所定の値以上になったときに、前記制御部２７による求めたデータの値を保持する制御を停止する。
【００３４】
そして、上記の如く検出動作する触覚センサ３を、第１触覚センサ３−１、第２触覚センサ３−２、第３触覚センサ３−３と順次切り替えることにより、複数の触覚センサ３について、接触圧の検出、接触座標の検出等を行って、複数の触覚センサ３が配置されている所定範囲に亘って圧力分布を検出する。
上記実施の形態によれば、複数の触覚センサ３が配置されている所定範囲において、各触覚センサ３のＸＹ座標の位置にどれぐらい接触圧がかかっているかを、正確かつ迅速に検出でき、その入力情報に応じて、ロボット１３の各指の駆動モータ３３を動作させて、精密にかつ正確に状況に応じてフィードバックすることができる。たとえば、２足歩行時、バランスを崩したような場合、足の一部分の接触圧の変化が検出できるため、細かな制御によりロボット１３のバランスを保つ用途に利用することも可能となる。
【００３５】
即ち、従来のマトリックス電極を持った分布型触覚センサは、マトリックス電極の交点の点圧力の集合体であったため、大面積化には多くのマトリックス電極を必要とし、処理速度の低下や配線の多さが欠点であったが、本実施形態では、触覚センサ３の持つ圧力重心位置を検出する機能とマトリックス電極を面上にすることによる相乗効果により、大面積の圧力分布を簡単かつ迅速に検出できる。
また、従来のマトリックス電極を持った分布型触覚センサの、マトリックス電極の交点を面状に構成したとき、面にかかる圧力の総和しか検出できず、圧力分布の精度を著しく悪くしていたのに対して、本実施形態では、マトリックス電極の交点の面では、触覚センサ３の重心位置検出機能により、隣接する面圧を結ぶ近似式を正確に計算することができ、荷重等の圧力分布をより高精度に検出することができる。
【００３６】
図１０は他の実施形態を示し、感圧抵抗シート４の周辺部に、前記Ｘ方向の抵抗又はＹ方向の抵抗に電流を流すための電極部９，１０，１１，１２が設けられ、共通の感圧抵抗シート４の表面に、Ｚ方向の抵抗に電流を流すための一対の導電体５，６が、複数組（図例では４組）設けられ、これにより、感圧抵抗シート４と複数組の一対の導電性フィルム（導電体）５，６とを備える触覚センサ３が所定範囲に亘って構成され、１つの感圧抵抗シート４に前記Ｚ方向の抵抗に電流を流すための一対の導電体５，６が互いに離間して複数組が配置され、感圧抵抗シート４に電流を流して、接触圧とＸ方向の接触位置とＹ方向の接触位置とを、一対の導電体５，６毎に順次求め、これにより、接触圧とＸ方向の接触位置とＹ方向の接触位置とを複数組の一対の導電体５，６に対応して複数ずつ求めて、圧力分布を検出するように構成されている。その他の点は前記実施の形態の場合と同様の構成であり、この場合の圧力分布検出装置１の制御装置は、前記図９の場合と略同様に構成にすればよく、前記実施の形態の場合と同様に、触覚センサ３が配置されている所定範囲において、触覚センサ３のＸＹ座標の位置にどれぐらいの接触圧がかかっているかを、触覚センサ３の複数箇所で正確かつ迅速に検出できる。
【００３７】
図１１は他の実施の形態を示し、前記複数組（４組）の一対の導電性フィルム（導電体）５，６のうち一方の導電性フィルム６同士は互いに接続され、感圧抵抗シート４のＺ方向の抵抗に対してＺ方向の一方側（Ｚ方向のプラス側又はマイナス側）に向けてのみ電流が流れるように、複数組の一対の導電性フィルム５，６の導電性フィルム６側にそれぞれダイオード（電流制限素子）３５が接続されている。その他の点は前記図１０の実施の形態の場合と同様の構成であり、前記実施の形態の場合と同様に、触覚センサ３が配置されている所定範囲において、触覚センサ３のＸＹ座標の位置にどれぐらい接触圧がかかっているかを、触覚センサ３の複数箇所で正確かつ迅速に検出できる。また、本実施形態の場合、一方の導電性フィルム６同士は互いに接続され、一対の導電性フィルム５，６にそれぞれダイオード３５が接続されているので、前記図９に示す圧力分布検出装置１を制御するための切り替えスイッチＳＷ４を省略できると共に、複数の導電性フィルム６を切り替えスイッチＳＷ４に接続するための配線を１本にすることができ、圧力分布検出装置１及びその制御装置の構成をより簡単化することができるし、圧力分布検出装置１の制御もより簡単になる。
【００３８】
なお、前記図１１の実施の形態では、複数組の一対の導電性フィルム５，６の導電性フィルム６側にそれぞれダイオード３５が接続されているが、これに代え、複数組の一対の導電性フィルム５，６の導電性フィルム５側にそれぞれダイオード３５を接続して、感圧抵抗シート４のＺ方向の抵抗に対してＺ方向の一方側に向けてのみ電流が流れるように構成してもよい。
図１２は他の実施の形態を示し、共通の感圧抵抗シート４の表面に、Ｚ方向の抵抗に電流を流すための一対の導電性フィルム５，６が、Ｘ方向及びＹ方向に並んで複数組（４組）ずつ設けられて、所定範囲に亘る接触センサ３が構成されている。複数組の一対の導電性フィルム５，６のうち一方の導電性フィルム６のＸ方向に並んだ導電性フィルム６同士は互いに接続されている。複数組の一対の導電性フィルム５，６のうち他方の導電性フィルム５のＹ方向に並んだ導電性フィルム５同士は互いに接続されている。
【００３９】
Ｘ方向に並んだ導電性フィルム６同士はそれぞれダイオード（電流制限素子）３７を介して接続されて、１本の配線により前記図９に示す切り替えスイッチＳＷ４の３個の固定接点の１つにそれぞれ接続されている。また、Ｙ方向に並んだ導電性フィルム５同士は、それぞれダイオード（電流制限素子）３８を介して接続されて、１本の配線により前記図９に示す切り替えスイッチＳＷ３の３個の固定接点の１つにそれぞれ接続されている。而して、複数組（９組）の各一対の導電性フィルム５，６間にＺ方向の一方側に向けてのみ電流が流れるように、複数組の一対の導電性フィルム５，６にそれぞれダイオード３７，３８が接続されている。その他の点は前記図１〜図９の実施の形態、図１０の実施の形態及び図１１の実施の形態の場合と同様の構成であり、前記実施の形態の場合と同様に、触覚センサ３が配置されている所定範囲において、ＸＹ座標の位置にどれぐらい接触圧がかかっているかを、複数組の一対の導電性フィルム５，６に対向する複数箇所で正確かつ迅速に検出できる。また、本実施形態の場合、接触圧等を検出する箇所の個数の割に、触覚センサ３の各一対の導電性フィルム５，６に接続するための配線が非常に少なくなり、この点から圧力分布検出装置１全体の構成をより簡単化することができるし、圧力分布検出装置１の制御もより簡単になる。
【００４０】
図１３は他の実施形態を示し、前記図１〜図９等の実施形態における触覚センサ３の感圧抵抗シート４に設けた一対の電極部９，１０の構成を変更したものであり、Ｘ方向の抵抗に電流を流すための一対の電極部９，１０が、感圧抵抗シート４のＸ方向に対向する端部間にＸ方向に互いに対向してＹ方向に一列状に配置された複数の電極Ａ１，Ｂ１によりそれぞれ構成され、Ｙ方向の抵抗に電流を流すための一対の電極部１１，１２が、感圧抵抗シート４のＹ方向に対向する端部間にＹ方向に互いに対向してＸ方向に一列状に配置された複数の電極Ｃ１，Ｄ１によりそれぞれ構成され、前記Ｘ方向に対向する複数の電極Ａ１，Ｂ１間にＸ方向に電流を流すと共に、前記Ｙ方向に対向する複数の電極Ｃ１，Ｄ１間にＹ方向に電流を流して、Ｘ方向の接触位置又はＹ方向の接触位置を求めるように複数の触覚センサ３がそれぞれ構成されている。
【００４１】
また、Ｘ方向に対向する複数の電極Ａ１，Ｂ１間にＸ方向の一方側（Ｘ方向のプラス側又はマイナス側）のみに電流が流れるように、Ｘ方向に対向する複数の電極Ａ１，Ｂ１にそれぞれダイオード（電流制限素子）４５，４６が接続され、Ｙ方向に対向する複数の電極Ｃ１，Ｄ１間にＹ方向の一方側（Ｙ方向のプラス側又はマイナス側）のみに電流が流れるように、Ｙ方向に対向する複数の電極Ｃ１，Ｄ１にそれぞれダイオード（電流制限素子）４７，４８が接続されている。
なお、感圧抵抗シート４の電極部９，１０，１１，１２を図１３に示すように構成した場合でも、前記図１〜図９の実施の形態の場合と同様に、複数の各触覚センサ３に対応して感圧抵抗シート４を複数個設け、各感圧抵抗シート４表面に、Ｚ方向の抵抗に電流を流すための導電性フィルム５，６を一対ずつ設けて、複数の触覚センサ３を構成するようにしてもよいし、前記図１０の実施の形態、図１１の実施の形態又は図１２の実施の形態の場合と同様に、感圧抵抗シート４を共通のものとし、共通の感圧抵抗シート４の表面に、Ｚ方向の抵抗に電流を流すための一対の導電性フィルム５，６を、複数の触覚センサ３に対応して複数組ずつ設けるようにしてもよい。
【００４２】
また、感圧抵抗シート４の電極部９，１０，１１，１２を図１３に示すように構成した場合において、例えば前記図１〜図９の実施の形態の場合と同様に、圧力分布を検出可能にすべく、複数（３個）の触覚センサ３を所定範囲に亘って複数個配置した場合には、圧力分布検出装置１の制御装置を、図１４に示すように、前記図９における電極Ａ，Ｄへの配線を省略した構成すればよい。
なお、前記実施の形態では、スイッチ手段１６により、導電性フィルム５，６に電流を流し、圧力検出を行う場合と、電極部９，１０，１１，１２に電流を流し、接触座標を求める場合とで制御を切り替えてきたが、圧力検出及び接触座標を求める方法は、前記実施の形態の場合に限定されず、例えば、導電性フィルム６に電源１５を接続して、図１５に示すように、導電性フィルム６から電流を流し、感圧抵抗シート４の電極部９，１０，１１，１２と、接触位置の導電性フィルム５とから電流を同時に取り出すことによって、導電性フィルム５の電圧Ｖ５と導電性フィルム６電圧Ｖ６とから圧力検出し、導電性フィルム６の電圧Ｖ６及び電極Ａ，Ｃの電圧ＶＡ，ＶＣから、式〔（Ｖ６−ＶＡ）／（Ｖ６−ＶＣ）〕を用いて、Ｘ方向の接触位置を求めると共に、導電性フィルム６の電圧Ｖ６及び電極Ｂ，Ｄの電圧ＶＢ，ＶＤから、式〔（Ｖ６−ＶＢ）／（Ｖ６−ＶＤ）〕を用いて、Ｙ方向の接触位置を求めるようにしてもよい。従って、各電極部９，１０，１１，１２（各電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の電圧と導電性フィルム５，６の電圧を組み合わせることによって、スイッチ手段を必要とせず、圧力検出、位置座標検出、接触長さを求めることもできる。
【００４３】
また、前記実施の形態では、原理をわかりやすく説明するために直流の定電流源を印加しているが、定電圧源と抵抗を利用し、簡易な定電流源を実現してもよい。また所定の周波数成分の信号のみを取り出すことによってノイズ成分を低減する方法のために交流電源を用いることも可能である。
なお、前記実施の形態では、感圧抵抗シート４は方形状に形成されているが、感圧抵抗シート４の形状はこれに限定されず、円形その他の形状にすることも可能である。また、感圧抵抗シート４の形状に対応して、一対の導電性フィルム５，６を円形その他の形状にするようにしてもよい。また、感圧抵抗シート４の４隅部に、第１電極Ａと第２電極Ｂと第３電極Ｃと第４電極Ｄとをそれぞれ設け、これら電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄによって、第１電極部９と第１電極部１０と第２電極部１１と第２電極部１２とを構成する場合でも、感圧抵抗シート４は方形状限定されず、例えば感圧抵抗シート４の４辺が弓形に凹んだ四角形状や、４辺が弓形に膨出した形状その他の形状のものであってもよい。
【００４４】
また、前記実施に形態では、感圧抵抗シート４の表面に設けたＺ方向の抵抗に電流を流すための導電体として、感圧抵抗シート４を厚み方向の両側から挟むように配置した一対の導電性フィルム５，６を使用しているが、これに代え、感圧抵抗シート４を両側から挟む一対の導電体を、薄い銅板その他で構成するようにしてもよい。また、感圧抵抗シート４のＺ方向の抵抗に電流を流すための導電体を、感圧抵抗シート４の厚み方向両側の表面に３個以上設けるようにしてもよい。
また、前記実施の形態では、導電性フィルム５から電流を流し、導電性フィルム６から電流を取り出すときに、導電性フィルム５の電圧Ｖ５と導電性フィルム６の電圧Ｖ６との差（組み合わせ）から接触圧を求め、第１電極部９から電流を流し、第１電極部１０から電流を取り出したときに、第１電極部９の電圧Ｖ９と、第１電極部１０の電圧Ｖ１０との差（組み合わせ）と、一方の第１電極部９の電圧Ｖ９と一方の導電性フィルム６の電圧Ｖ６との差（組み合わせ）とからＸ方向の接触位置を求め、また、第２電極部１１から電流を流し、第２電極部１２から電流を取り出したときに、第２電極部１１の電圧Ｖ１１と、第２電極部１２の電圧Ｖ１２との差（組み合わせ）と、一方の第２電極部１１の電圧Ｖ１１と一方の導電性フィルム６の電圧Ｖ６との差（組み合わせ）とからＹ方向の接触位置を求めているが、接触圧、Ｘ方向の接触位置、Ｙ方向の接触位置の求め方はこれらに限定されず、例えば、前記実施の場合とは逆に、導電性フィルム６から電流を流し、導電性フィルム５から電流を取り出すときに、導電性フィルム６の電圧Ｖ６と導電性フィルム５の電圧Ｖ５との差（組み合わせ）から接触圧を求めるようにしてもよいことは勿論であるし、また、第１電極部１０から電流を流し、第１電極部９から電流を取り出したときに、第１電極部１０の電圧Ｖ１０と、第１電極部９の電圧Ｖ９との差（組み合わせ）と、第１電極部１０の電圧Ｖ１０と導電性フィルム５の電圧Ｖ５との差（組み合わせ）とからＸ方向の接触位置を求めるようにしてもよいことは勿論であるし、また、第２電極部１２から電流を流し、第２電極部１１から電流を取り出したときに、第２電極部１２の電圧Ｖ１２と、第２電極部１１の電圧Ｖ１１との差（組み合わせ）と、第２電極部１２の電圧Ｖ１２と導電性フィルム５の電圧Ｖ５との差（組み合わせ）とからＹ方向の接触位置を求めるようにしてもよいことは勿論である。また、図１５の実施の形態の場合、導電性フィルム６から電流を流し、感圧抵抗シート４の電極部９，１０，１１，１２と、接触位置の導電性フィルム５とから電流を同時に取り出すことによって、圧力検出し、接触座標位置を求めるようにしているが、これに代え、導電性フィルム５から電流を流し、感圧抵抗シート４の電極部９，１０，１１，１２と、導電性フィルム６とから電流を同時に取り出すことによって、圧力検出し、接触座標位置を求めるようにしてもよい。さらに、Ｘ方向の接触位置とＹ方向の接触位置との両方の接触位置を検出する必要は必ずしもなく、いずれか一方の接触位置を検出すればよいことから、接触圧、接触位置の求め方は、要するに、電極部９，１０，１１，１２及び導電体５，６のいずれか１つから電流を流し、残りの電極部９，１０，１１，１２又は導電体５，６から電流を取り出すときに、前記少なくとも一対の電極部９，１０，１１，１２の電圧Ｖ９，Ｖ１０，Ｖ１１，Ｖ１２と、前記少なくとも一対の導電体５，６の電圧Ｖ５，Ｖ６との組み合わせから、接触圧と、Ｘ方向の接触位置又はＹ方向の接触位置の少なくとも一方の接触位置とを求めるようにすればよい。
【００４５】
また、前記実施の形態では、接触圧を求める接触圧検出をなし、Ｘ方向の接触位置を求める接触位置検出をなし、Ｙ方向の接触位置を求める接触位置検出をなしているが、必ずしもこれらの検出を全部なす必要はなく、必要に応じて、１又は複数種の検出を省略することができ、例えば、接触圧を求める接触圧検出とＸ方向の接触位置を求める接触位置検出との２つをなすようにしてもよいし、接触圧を求める接触圧検出とＹ方向の接触位置を求める接触位置検出との２つをなすようにしてもよい。
また、前記実施の形態では、感圧抵抗シート４の４隅部に、第１電極Ａと第２電極Ｂと第３電極Ｃと第４電極Ｄとをそれぞれ設け、これら電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにより、感圧抵抗シート４にＸ方向に電流を流すための一対の第１電極部９，１０と、感圧抵抗シート４にＹ方向に電流を流すための一対の第２電極部１１，１２とを構成しているが、感圧抵抗シート４にＸ方向に電流を流すための一対の第１電極部９，１０及び感圧抵抗シート４にＹ方向に電流を流すための一対の第２電極部１１，１２はこのような構成のものに限定されず、例えば、一対の第１電極部９，１０又は一対の第２電極部１１，１２を、それぞれ１個又は３個以上のドット電極により構成するようにすることも可能である。また、前記実施の形態では、第１電極部９，１０及び第２電極部１１，１２の構造として、従来タッチパネルの検出方法に用いられる５線式制御方法と同様にしているが、電極構造を変えることにより、５線式以上の７線式、８線式の制御方法をとることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
ロボット用圧力分布検出装置やいすやベッドにかかる圧力分布を検出して制御する装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施の形態を示す圧力分布検出装置の構成図である。
【図２】同触覚センサの分解斜視図である。
【図３】同触覚センサの接触圧検出の一例を示す概念図である。
【図４】同触覚センサへの点接触時の感圧抵抗シートの等価回路である。
【図５】同触覚センサへの面接触時の感圧抵抗シートの等価回路である。
【図６】同触覚センサへの面接触時の感圧抵抗シートのＸ方向の等価回路である。
【図７】同触覚センサへの面接触時の感圧抵抗シートのＹ方向の等価回路である。
【図８】同圧力分布検出装置の制御装置の回路図である。
【図９】同圧力分布検出装置をロボットに使用した例を示す斜視図である。
【図１０】他の実施形態を示す圧力分布検出装置の構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。
【図１１】他の実施形態を示す圧力分布検出装置の構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。
【図１２】他の実施形態を示す圧力分布検出装置の構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。
【図１３】他の実施形態を示す感圧抵抗シートの電極部分の構成図である。
【図１４】同圧力分布検出装置の制御装置の回路図である。
【図１５】圧力検出等の他の方法を示すための感圧抵抗シートの等価回路である。
【符号の説明】
【００４８】
１    圧力分布検出装置
３    触覚センサ
４    感圧抵抗シート
５    導電性フィルム（導電体）
６    導電性フィルム（導電体）
９    第１電極部
１０    第１電極部
１１    第２電極部
１２    第２電極部
２７    制御部
３５    ダイオード
３７    ダイオード
３８    ダイオード
４５    ダイオード
４６    ダイオード
４７    ダイオード
４８    ダイオード
Ａ１    電極
Ｂ１    電極
Ｃ１    電極
Ｄ１    電極
【図１】
2007322164.tif 000003
【図２】
2007322164.tif 000004
【図３】
2007322164.tif 000005
【図４】
2007322164.tif 000006
【図５】
2007322164.tif 000007
【図６】
2007322164.tif 000008
【図７】
2007322164.tif 000009
【図８】
2007322164.tif 000010
【図９】
2007322164.tif 000011
【図１０】
2007322164.tif 000012
【図１１】
2007322164.tif 000013
【図１２】
2007322164.tif 000014
【図１３】
2007322164.tif 000015
【図１４】
2007322164.tif 000016
【図１５】
2007322164.tif 000017