(57)【要約】【課題】力の方向と大きさを高い精度で検出することが可能な検出装置、電子機器及びロボットを提供する。【解決手段】基準点の周りに配置される圧力センサーと、圧力センサーが配置された検出領域を有する第１基板と、力が加えられるに基準点と重なる位置に重心が位置するとともに、力が加えられることよって基準点から重心が移動し、頂部が検出領域に当接した状態で弾性変形する弾性体突起が配置された第２基板と備え、第１基板において基準点は、第１の基準線上に配置され、第１の基準線は、検出領域を不均等に分割する位置に配置される。【選択図】図１
2013148527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
力を検出する検出装置であって、
基準点の周りに配置される圧力センサーと、前記圧力センサーが配置された検出領域を有する第１基板と、
前記力が加えられる前に前記基準点と重なる位置に重心が位置するとともに、前記力が加えられることよって前記基準点から前記重心が移動し、頂部が前記検出領域に当接した状態で弾性変形する弾性体突起が配置された第２基板と、
を備え、
前記基準点は、前記第１基板における第１の基準線上に配置され、
前記第１の基準線は、前記検出領域を不均等に分割する位置に配置されること、
を特徴とする検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検出装置であって、
前記第１基板に前記第１の基準線と直交する第２の基準線を備え、
前記第２の基準線は、前記検出領域を均等に分割する位置に配置されること、
を特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の検出装置を備えること、
を特徴とする電子機器。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の検出装置を備えること、
を特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置、電子機器及びロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
力を検出する複数の領域のそれぞれに、複数の圧力センサー又は圧力スイッチと、その領域に対応して弾性体とを配置し、弾性体に力を加えることで弾性体が弾性変形（変形及び変位）することを利用して、その領域に作用する力を検出する検出装置が特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８７５０２号公報
【特許文献２】特許第４３６４１４６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１及び特許文献２に記載のいずれの検出装置も、力を検出する領域（以下、「検出領域」と称する。）に対して、水平方向の力を誤検出しやすいという課題があった。例えば、水平方向に大きな力が加えられ弾性体（弾性体突起）が大きく変位した場合には、隣接する検出領域に弾性体がはみ出して、その検出領域に弾性体の頂部が当接し、隣接する検出領域において、加えられた力と逆方向の力として誤って検出されるという課題があった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、検出装置に加えられる力の方向と大きさとを高い精度で検出することが可能な検出装置、電子機器及びロボット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】
【０００６】
本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
（適用例１）本適用例に係る検出装置は、基準点の周りに配置される圧力センサーと、圧力センサーが配置された検出領域を有する第１基板と、力が加えられる基準点と重なる位置に重心が位置するとともに、力が加えられることよって基準点から重心が移動し、頂部が検出領域に当接した状態で弾性変形する弾性体突起が配置された第２基板とを備え、基準点は、第１基板における第１の基準線上に配置され、第１の基準線は、検出領域を不均等に分割する位置に配置されることを特徴とする。
【０００８】
このような検出装置によれば、検出装置に加えられた力に応じて弾性体突起は、検出領域に当接した状態で弾性変形が生じる。検出領域に配置される基準点は、検出領域において仮想的に配置される第１の基準線は、検出装置に加えられる特定の力の方向と直交して配置される。また、検出領域は、第１の基準線中心として不均等に分割されて配置されている。換言すると、第１基準線を挟んで両側の検出領域の大きさは異なるように配置されている。このため、第１の基準線と加えられる力の特定方向とが直交する点は、配置される検出領域の大きさによって検出領域面内で異なる位置となる。よって、基準点は、検出領域の中心から偏心させた位置に配置される。本実施形態の検出装置の基準点は、検出装置に加えられた力が検出領域に作用する特定の方向と反対の方向に位置する。また、力が加えられる特定の方向が一定の場合には、弾性体突起が弾性変形する方向も一定であるため、その弾性変形する方向に検出領域が広く、換言すると大きく配置されている。
【０００９】
よって、検出領域は、加えられた力が作用する特定の方向に広く（大きく）配置され、他の方向には、狭く（小さく）配置される。従って、検出領域は、その検出領域の全体を小さく、換言すると検出領域を構成する圧力センサーの配置個数を少なくすることができる。また、この様な検出装置は、検出領域に配置される圧力センサーの個数が少ないため、圧力センサーで検出された力の圧力値を演算処理するデーター数が少なく、検出された力の圧力値を高速に演算処理することができる。
【００１０】
また、弾性体突起は、検出領域の中心から偏心させた基準点に対応して配置される。弾性体突起は、検出装置に大きな力が加えられた場合でも、その弾性変形が対応する検出領域内で収束する。よって、この様な検出装置は、弾性変形する弾性体突起が隣接する検出領域にはみ出すことを抑制することができる。従って、この様な検出装置は、大きな力が検出装置に加えられた場合でも、力の方向と大きさとを誤検出されることを抑制することができる。
【００１１】
（適用例２）上記適用例に係る検出装置において、第１基板に第１の基準線と直交する第２の基準線を備え、第２の基準線は、検出領域を均等に分割する位置に配置されること、ことが好ましい。
【００１２】
このような検出装置によれば、検出装置に加えられた力に応じて弾性体突起は、検出領域に当接した状態で弾性変形する。検出領域に配置される基準点は、検出領域において仮想的に配置される第１の基準線と、その第１の基準線と第２の基準線とが直交する位置に配置される。また、検出領域は、第１の基準線を中心として不均等に分割されて配置されている。他方、第２の基準線を中心として検出領域１３は、均等に分割されて配置されている。
【００１３】
よって、基準点は、検出領域の中心から第２の基準線と平行な方向に偏心させた位置、即ち、検出装置に加えられた力が検出領域に作用する特定の方向と反対の方向に位置する。例えば、力が加えられる特定の方向が第２の基準線に平行して一定方向の場合、弾性体突起の弾性変形する方向も、第２の基準線と平行する方向に変形する。検出領域は、弾性体突起が弾性変形する方向、即ち、第２の基準線と平行する方向に大きく（広く）配置されている。このことで、例えば、第２の基準線と平行する方向の力が加えられる場合には、第１の基準線と平行する方向に配置される検出領域を小さく、換言すると検出領域を構成する圧力センサーの配置個数を適用例１の検出装置と比べてさらに少なくすることができる。また、検出装置は、圧力センサーの配置個数を少なくすることができるため、圧力センサーで検出された力の圧力値を演算処理するデーター数を抑制し、検出された力の演算処理を高速にすることができる。
【００１４】
また、検出領域の中心から第２の基準線と平行する方向に偏心させた位置に基準点が位置し、その基準点に対応して弾性体突起が配置される。よって、検出装置に大きな力が加えられた場合でも、弾性体突起２２の弾性変形は、その対応する検出領域内で収束し、隣合う検出領域にはみ出すことを抑制することができる。
従って、検出された力に基づいて検出装置に加えられた力の方向と大きさとを高速に検出することができ、大きな力が検出装置に加えられた場合でも、力の方向と大きさとを誤検出されることを抑制した検出装置を実現することができる。
【００１５】
（適用例３）本適用例に係る電子機器は、上述の検出装置を備えることを特徴とする。
【００１６】
このような電子機器によれば、画面スクロールなど特定方向の操作が多く行われる。かかる操作のために加えられる力の方向と大きさとを検出する上述の検出装置を適用することで、操作性に優れた電子機器を提供することができる。
【００１７】
（適用例４）本適用例に係るロボットは、上述の検出装置を備えることを特徴とする。
【００１８】
このようなロボットによれば、ロボットに備えるロボットハンドに把持をした対象物に作用する重力Ｍｇによって、すべる方向など特定方向に力が頻繁に生じる。かかる力の方向と大きさとを高い精度で高速に検出することができる当該検出装置を適用することで、対象物の落下を抑制し、対象物を安定して把持することが出来るロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る検出装置の概略構成を示す分解斜視図。
【図２】第１実施形態に係る弾性体突起に加えられる力による弾性変形を示す断面図。
【図３】第１実施形態に係る弾性体突起に加えられる力による弾性変形を示す平面図。
【図４】第１実施形態に係る弾性体突起に加えられる力の計算例を示す図。
【図５】第２実施形態に係る弾性体突起に加えられる力の計算例を示す図。
【図６】第３実施形態に係る弾性体突起に加えられる力による弾性変形を示す平面図。
【図７】電子機器の一例である携帯電話機の概略構成を示す模式図。
【図８】電子機器の一例である携帯情報端末の概略構成を示す模式図。
【図９】ロボットの一例であるロボットハンドの概略構成を示す模式図。
【図１０】本発明の変形例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明をする。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載をしている。また、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各構成について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸が図１に示す第１基板１０に対して平行な方向に設定され、Ｚ軸が第１基板１０に対して直交する方向に設定されている。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る検出装置１の概略構成を示す分解斜視図である。図１において、符号Ｓは、検出領域１３を構成し、その検出領域１３に複数配置される圧力センサーを示している。なお、符号Ｓは、複数の圧力センサーＳの総称であり、説明において特に記載しない場合には複数の圧力センサーＳ１〜Ｓ９を示すものである。符号Ｐは、検出領域１３に対応して配置される弾性体突起２２の中心が位置する点である基準点を示している。
【００２２】
検出装置１は、基準点Ｐに加えられた力の方向と大きさとを検出する圧力センサー方式のタッチパッドであり、例えば、電子機器においてマウスの代わりのポインティングデバイスや押し釦の代わりのタッチスイッチとして用いられるものである。なお、「力」とは、基準点Ｐに外的に加えられる力、即ち、検出装置１に加えられる力で、例えば、タッチパッドを操作のために加えられる力である。また、圧力センサーの方式については特に限定されることなく、例えば、感圧導電方式や静電容量方式やフォトセンサー方式等を用いることができる。
【００２３】
（検出装置）
図１に示す様に、検出装置１は、検出領域１３に位置する基準点Ｐの周りに複数配置された圧力センサーＳを有する第１基板１０を備えている。また、基準点Ｐに対応して弾性体突起２２が配置された第２基板２０を備えている。なお、弾性体突起２２は、その弾性体突起２２に初期的に加えられる力、即ち、弾性体突起２２等の自重の重心が基準点Ｐと重なるように配置される。
【００２４】
検出装置１には、その検出装置１に加えられる力によって、弾性変形する弾性体突起２２を備えている。加えられた力は、弾性体突起２２の弾性変形に応じた力が複数の圧力センサーＳに作用する。作用した力は、圧力センサーＳで圧力値として検出される。作用した力として検出された圧力値のうち、任意に組み合わせられた圧力値の差分を演算し、その圧力値の差分に基づいて力が加えられた方向と大きさとを求める図示しない演算部を備えている。
【００２５】
第１基板１０は、例えば、ガラス、石英及びプラスチック等の材料で構成された第１基板本体１２と、第１基板本体１２に配置された検出領域１３と、その検出領域１３を構成する複数の圧力センサーＳと、圧力センサーＳを保護する保護基板１１（図１においては図示省略。）とで構成されている。保護基板１１は、検出領域１３と一体として配置されている。なお、以下の説明において特に記載しない限り、検出領域１３と弾性体突起２２との間には保護基板１１が存在するものとして説明をする。なお、複数配置される各圧力センサーＳは略等しい面積を有している。
【００２６】
検出領域１３は、第１の基準線５１を中心に不均等に分割されて配置されている。第１の基準線５１は、検出装置１に加えられる特定方向の力の方向と直交する様に配置されている。また、第１の基準線５１の線上には、基準点Ｐが配置されている。なお、説明の便宜のため、第１の基準線５１と、その第１の基準線５１の線上に配置される基準点Ｐで直交する仮想の線である第２の基準線５２を設定して検出装置１の説明をする。
【００２７】
また、検出領域１３は、基準点Ｐにおいて第１の基準線５１と直交する第２の基準線５２を中心として均等に分割されて配置されているよって、検出領域１３に配置される圧力センサーＳの個数も第１の基準線５１の両側には、不均等、換言すると、配置される圧力センサーの表面積の和が異なって配置されている。また、第２の基準線５２の両側に均等、換言すると、配置される圧力センサーの表面積の和が、ほぼ等しく配置されている。
【００２８】
図示しない演算部は、各圧力センサーＳで検出された力（圧力値）のうち、任意に組み合わされた圧力センサーＳで検出された力の差分を演算する。演算部は、検出された力の差分を演算することで、第２基板２０に配置された弾性体突起２２に加えられた力の大きさと方向とを求めることができる。なお、検出された力の差分の演算方法については後述する。
【００２９】
本実施形態の検出装置１の検出領域１３には、複数の圧力センサーＳが１つの検出領域１３当たり縦３行横３列に計９つ配置されている。検出領域１３において基準点Ｐの配置は、９つの圧力センサーＳの中心（検出領域１３の中心）から偏心した位置となっている。基準点Ｐを偏心させて配置する位置、換言すると、第１の基準線５１の両側の検出領域１３の広さは、弾性体突起２２に加えられる力と、弾性体突起２２の切断時伸び率Ｅとによって決定される。以下の説明においては、第１の基準線５１の両側に配置される検出領域１３の広さの比を、領域比Ｎと称し、説明をする。切断時伸び率Ｅとは、弾性体突起２２と、その基部となる第２基板本体２１とが、弾性体突起２２に加えられた力によって切断された時の弾性体突起２２の伸長、即ち伸びを百分率で表したものである。領域比Ｎは以下の式（１）で求められる。
【００３０】
【数１】
2013148527.tif 000003
【００３１】
弾性体突起２２の切断時伸び率が１５０％である場合には、上記式（１）より１：２．４の領域比Ｎとなり、この比率に基づいて第１の基準線５１が配置される位置を決定する。また、領域比率Ｎに基づき第１の基準線５１の配置と、その第１の基準線５１と第２の基準線５２が直交する基準点Ｐを決定する。即ち、弾性体突起２２に加えられる力が作用する特定方向の検出領域１３を当該領域比Ｎより広く確保すればよい。
【００３２】
第２基板２０は、第２基板本体２１と、第２基板本体２１に配置された複数の弾性体突起２２とで構成されている。第２基板本体２１は、加えられる力を受ける部分で、例えば、タッチパネル等の操作面である。第２基板本体２１は、例えば、ガラス、石英及びプラスチック等の材料で構成することもできるし、発泡ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂材料で構成することもできる。
本実施形態では、第２基板本体２１及び弾性体突起２２の形成材料として樹脂材料を用い、第２基板本体２１及び弾性体突起２２を金型で一体形成している。
【００３３】
第２基板本体２１上において複数の弾性体突起２２は、第１基板１０に配置される検出領域１３に対応して配置されている。弾性体突起２２の形状は半球形状を有するが、半球に限定されることは無く、円錐台もしくは角錐台の形状を有しても良い。詳細には、変形例を挙げて後述する。また、弾性体突起２２は、互いに離間して配置されている。このため、弾性体突起２２に力が加えられた時に、第２基板本体２１の面内に平行な方向の弾性変形を許容することができる。
【００３４】
弾性体突起２２の大きさは、加えられる力によって任意に設定することができる。本実施形態では、弾性体突起２２の直径は２．０ｍｍ程度、また、弾性体突起２２の高さは２．０ｍｍ程度になっている。弾性体突起２２の切断時伸び率Ｅは、前述の通り１５０％程度になっている。
【００３５】
（検出領域への力の伝搬）
図２は、弾性体突起２２を介して基準点Ｐに作用する力の方向と大きさとを検出する方法の説明図である。図２（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る弾性体突起２２に加えられる力によって弾性変形をする弾性体突起２２（検出装置１）を断面視した図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、図２（ａ）〜（ｃ）に対応した、第１実施形態に係る弾性体突起２２に加えられる力によって生じる弾性変形を示す平面図である。
【００３６】
図２（ａ）及び図３（ａ）は、弾性体突起２２が配置されている面とは反対側の面である第２基板本体２１の表面に力が加えられる前の状態、即ち、力の作用がない状態を示している。図２（ｂ）及び図３（ｂ）は、第２基板本体２１の表面に垂直方向（水平方向の力がない状態）の力が加えられた状態を示している。図２（ｃ）及び図３（ｃ）は、第２基板本体２１の表面に斜め方向（水平方向の力がある状態）の力が加えられた状態を示している。また、図２及び図３において、符号Ｇは弾性体突起２２に加えられている力の重心（圧力中心）を示している。
【００３７】
図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、第２基板２０の表面に力が加えられる前の弾性体突起２２は、対応する検出領域１３に配置される複数の圧力センサーに頂部２３が当接しているが、弾性体突起２２は弾性変形していない。
これにより、第１基板１０と第２基板２０との間の距離は一定に保たれる。この時、弾性体突起２２の重心Ｇは、基準点Ｐと重なる位置となる。この時の各圧力センサーＳで検出される圧力値、即ち、弾性体突起２２などの自重によって各圧力センサーＳに作用する力は、図示しない演算部に記憶されている。演算部に記憶された各圧力センサーＳの圧力値を基準として力の作用する方向や大きさが求められる。
【００３８】
図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、第２基板２０の表面に垂直方向の力が加えられた時には、弾性体突起２２は、対応する検出領域１３に配置される複数の圧力センサーＳに弾性体突起２２の頂部２３が当接した状態でＺ方向に圧縮（弾性）変形する。
これにより、第２基板２０が−Ｚ方向に撓み、第１基板１０と第２基板２０との間の距離は、力の作用がないときに比べて小さくなる。この時の頂部２３と当接する圧力センサーＳで検出される力（圧力値）は、力の作用がないときに比べて大きくなる。また、その検出される力の変化量は、頂部２３との当接する面積に応じた力（圧力値）となる。
【００３９】
図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように、第２基板２０の表面に斜め方向の力が加えられた時には、弾性体突起２２は、対応する検出領域１３に配置される複数の圧力センサーＳに、弾性体突起２２の頂部２３が当接した状態で斜めに傾いて弾性変形する。
これにより、第２基板２０が−Ｚ方向に撓み、第１基板１０と第２基板２０との間の距離は、力の作用がないときに比べて小さくなる。この時、弾性体突起２２の重心Ｇは基準点Ｐから＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向にずれる。
【００４０】
この場合、弾性体突起２２の頂部２３が検出領域１３に配置される複数の圧力センサーＳと当接する面積の割合は、基準点Ｐから−Ｘ方向に配置された部分と重なる面積よりも、＋Ｘ方向に配置された部分と重なる面積の割合が大きくなる。即ち、複数の圧力センサーＳと頂部２３とが当接する面積の割合は、基準点Ｐを通る第１の基準線５１を中心として、−Ｘ方向に配置された部分と重なる面積よりも、＋Ｘ方向及配置された部分と重なる面積の方が重なる面積の割合が大きくなる。
よって、頂部２３は、検出装置１に加えられた力の方向と大きさとに応じてその力を圧力センサーＳに伝搬することができる。従って、圧力センサーＳは、その伝搬された力に基づいて検出装置１に加えられた力の方向と大きさとを検出することができる。
【００４１】
（圧力センサーの配置及び圧力値の計算方法）
図４は、図３に対応した第１実施形態に係る弾性体突起２２に加えられる力が検出領域１３に作用する力の計算例を示す図である。図４（a）において、検出領域１３と、その検出領域１３を構成する圧力センサーＳの配置と、基準点Ｐとの配置を示している。本実施形態の検出装置１の検出領域１３には、縦３行×横３列の９つの圧力センサーＳ１〜Ｓ９が配置されている。本実施形態では、一の検出領域１３を構成する圧力センサーＳは、縦３行×横３列の９つで構成されているが、９つに限定されるものでなく多数配置しても良い。
【００４２】
ここで第１の基準線５１と第２の基準線５２とが直交する点が基準点Ｐとなる。なお、第１の基準線５１と第２の基準線５２は、検出領域１３において基準点Ｐを決定する仮想の線であり、検出領域１３に現実に配置されている物（線）ではない。
【００４３】
本実施形態の検出装置１の検出領域１３において、第１の基準線５１は、その第１の基準線５１を中心に＋Ｘ方向および−Ｘ方向に不均等に分割された検出領域１３の配置となり、一方の方向の検出領域１３が広くなる配置となる位置を通る。なお、第１の基準線５１の両側に配置される検出領域１３の広さ、即ち、領域比Ｎは、前述の数式（１）によって求められた領域比Ｎに副って決められる。他方、第２の基準線５２は、その第２の基準線５２を中心に＋Ｙ方向および−Ｙ方向に均等に分割された検出領域１３の配置となる位置を通る。
【００４４】
図４（ｂ）は、第１の基準線５１と第２の基準線５２とによって、仮想的に区画される検出区画１３ａ〜１３ｄを示す図である。ここで、検出領域１３を構成する複数の圧力センサーＳの配置は、第１の基準線５１を中心に２つの検出区画１３ｃ，１３ｄに分けられる。検出区画１３ｃは、圧力センサーＳ１，Ｓ２，Ｓ３から構成される。また、検出区画１３ｄは、圧力センサーＳ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９から構成される。さらに、第２の基準線５２を中心として、２つの検出区画１３ａ，１３ｂに分けられる。換言すると、２つの検出区画１３ａ，１３ｂは、第２の基準線５２を中心に＋Ｙ方向と−Ｙ方向とに分けられる。検出区画１３ａは、圧力センサーＳ１，Ｓ４，Ｓ７および圧力センサーＳ２，Ｓ５，Ｓ８の第２の基準線５２を中心とする＋Ｙ方向側の半分から構成される。また、検出区画１３ｂは、圧力センサーＳ３，Ｓ６，Ｓ９および圧力センサーＳ２，Ｓ５，Ｓ８の第２の基準線５２を中心とする−Ｙ方向側の半分から構成される。
【００４５】
換言すると、第１の基準線５１を中心に分けられる検出区画１３ｄと１３ｃとは、その面積が異なる。また、検出区画１３ｃと１３ｄとに配置される圧力センサーＳの表面積の和も異なる。即ち、圧力センサーＳの個数も異なる。また、第２の基準線５２を中心に分けられる検出区画１３ａと１３ｂとは、その面積が等しい。また、検出区画１３ａと１３ｂとに配置される圧力センサーＳの表面積の和がほぼ等しい。即ち、圧力センサーＳの個数も等しい。
【００４６】
本実施形態の検出領域１３には、前述の通り縦３行横３列に計９個の圧力センサーＳが配置されている。ここで、各圧力センサーＳが検出する力（圧力値）をそれぞれＰｓ１〜Ｐｓ９とする。また、第１の基準線５１と各圧力センサーＳとの間の距離の面内方向成分のうちＸ方向成分をｘ１〜ｘ３とし、第２の基準線５２と各圧力センサーＳとの間の距離の面内方向成分のうちＹ方向成分をｙ１とすると、外力のＺ方向成分Ｆｚ（外力の垂直方向成分）は以下の式（２）で表される。
【００４７】
【数２】
2013148527.tif 000004
【００４８】
また、力のＸ方向成分Ｆｘは以下の式（３）で表される。
【００４９】
【数３】
2013148527.tif 000005
【００５０】
また、力のＹ方向成分Ｆｙ（力の面内方向成分のうちＹ方向に作用する分力の割合）は以下の式（４）で表される。
【００５１】
【数４】
2013148527.tif 000006
【００５２】
本実施形態では、弾性体突起２２（図２及び図３参照）が弾性変形することで９個の圧力センサーＳで検出される圧力値のうち、任意に組み合わされた圧力値の差分を演算し、その差分に基づいて第２基板本体２１に力が加えられた方向が求められる。
【００５３】
式（２）に示すように、力のＺ方向成分Ｆｚにおいては、９個の圧力センサーＳ１〜Ｓ９で検出された圧力値を加算した合力で求められる。ただし、力のＺ方向成分Ｆｚは、力のＸ方向成分Ｆｘ及び力のＹ方向成分Ｆｙに比べて検出値が大きく検出される傾向がある。このため、力のＺ方向成分Ｆｚの検出値を、力のＸ方向成分Ｆｘ及び力のＹ方向成分Ｆｙの検出値と揃えるには、弾性体突起２２の材質や形状によって決定される補正係数で検出値を適宜補正する必要がある。
【００５４】
式（３）に示すように、力のＸ方向成分Ｆｘにおいては、９個の圧力センサーＳ１〜Ｓ９で検出された圧力値のうち、相対的に＋Ｘ方向に配置された圧力センサーＳで検出された値が組み合わされるとともに、相対的に−Ｘ方向に配置された圧力センサーＳで検出された値が組み合わされる。このように、相対的に＋Ｘ方向に配置された圧力センサーＳの組み合わせによる圧力値と相対的に−Ｘ方向に配置された圧力センサーＳの組み合わせによる圧力値との差分に基づいて力のＸ方向成分が求められる。
【００５５】
式（４）に示すように、力のＹ方向成分Ｆｙにおいては、９個の圧力センサーＳ１〜Ｓ９で検出された圧力値のうち、相対的に＋Ｙ方向に配置された圧力センサーＳｉで検出された値が組み合わされるとともに、相対的に−Ｙ方向に配置された圧力センサーＳで検出された値が組み合わされる。このように、相対的に＋Ｙ方向に配置された圧力センサーＳの組み合わせによる圧力値と相対的に−Ｙ方向に配置された圧力センサーＳ１〜Ｓ９の組み合わせによる圧力値との差分に基づいて外力のＹ方向成分が求められる。
【００５６】
なお、外力の作用する方向の算出にあっては、９個の圧力センサーＳ１〜Ｓ９で検出された圧力値の算出結果の平均値で求める方法、あるいは９個の圧力センサーＳ１〜Ｓ９で検出された圧力値の算出結果のうちの最大値（例えば所定のしきい値よりも大きい検出値）により求める方法を用いることができる。
【００５７】
上述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
このような検出装置１によれば、検出装置１に加えられた力に応じて弾性体突起２２は、検出領域１３に当接した状態で弾性変形する。検出領域１３において検出装置１に加えられる特定の力の方向と直交して仮想的に配置される第１の基準線５１と、その第１の基準線５１の線上に基準点Ｐが配置される。
【００５８】
また、検出領域１３は、第１の基準線５１中心として不均等に分割されて配置されている。換言すると異なる大きさに検出領域１３が配置されている。このため、第１の基準線５１と第２の基準線５２が直交する点は、配置される検出領域１３の大きさによって検出領域１３面内で異なる位置となる。よって、基準点Ｐは、検出領域１３の中心から偏心させた位置に配置される。検出装置１の基準点は、検出装置１に加えられた力が検出領域１３に作用する特定の方向と反対の方向、即ち−Ｘ方向に位置する。また、力が加えられる特定の方向が一定の場合、弾性体突起２２の弾性変形する方向も一定であるため、その弾性変形する方向に検出領域１３が広く、換言すると検出領域１３に配置される圧力センサーＳの表面積の和と、個数とが大きく配置されている。
【００５９】
よって、検出領域１３は、加えられた力が作用する特定の方向に広く（大きく）配置され、他の方向には、狭く（小さく）配置される。従って、検出領域１３は、その検出領域１３を小さく、換言すると検出領域１３を構成する圧力センサーＳの配置個数を少なくすることができる。また、この様な検出装置１は、検出領域１３に配置される圧力センサーＳの個数が少ないため、圧力センサーＳで検出された力の圧力値を演算処理するデーター数が少なく、検出された力の圧力値を高速に演算処理することができる。
【００６０】
また、弾性体突起２２は、検出領域１３の中心から偏心させた基準点Ｐに対応して配置されているため、検出装置１に大きな力が加えられた場合でも、その弾性変形が対応する検出領域１３内で収束する。よって、この様な検出装置１は、弾性変形する弾性体突起２２が隣接する検出領域１３にはみ出すことを抑制することができる。従って、この様な検出装置１は、大きな力が検出装置に加えられた場合でも、力の方向と大きさとを誤検出されることを抑制することができる。
【００６１】
（第２実施形態）
第２実施形態にかかる検出装置１について説明をする。
図５は、第２実施形態に係る弾性体突起２２に加えられる力が検出領域１３に作用する力の計算例を示す図である。本実施形態は、図５に示す検出領域１３を平面視した場合に、斜め方向の特定の力、例えば、基準点Ｐから圧力センサーＳ９の方向に作用する力が検出装置１に加えられている場合について説明をする。
【００６２】
図５に示す検出装置１は、図１に示した検出装置１に対応し、検出領域１３に仮想的に配置される第１の基準線５１と第２の基準線５２の配置と、その第１の基準線５１と第２の基準線５２とが直交する点、即ち、基準点Ｐとの配置が第１実施形態の検出装置１と異なる。
その他の構成および検出方法は同じであるため、相違点を詳説し、同様の要素には同じ符号を付して、説明は省略または簡略とする。
【００６３】
（圧力センサーの配置及び圧力値の計算方法）
本実施形態の検出装置１の検出領域１３には、縦３行×横３列の９つの圧力センサーＳ１〜Ｓ９が配置されている。本実施形態では、一の検出領域１３を構成する圧力センサーＳは、縦３行×横３列の９つで構成されているが、９つに限定されるものでなく多数配置しても良い。
【００６４】
図５（ａ）に示す本実施形態の検出装置１の検出領域１３において、第１の基準線５１は、その第１の基準線５１を中心に＋Ｘ方向および−Ｘ方向に均等に分割された検出領域１３の配置となる位置を通る。また、第２の基準線５２は、その第２の基準線５２を中心に＋Ｙ方向および−Ｙ方向に不均等に分割された検出領域１３の配置となる位置を通る。換言すると、第２の基準線５２を中心に＋Ｙ方向と−Ｙ方向では、それぞれの検出領域１３に配置される圧力センサーＳの表面積の和、即ち個数が異なる。
本実施形態においては、基準点Ｐから＋Ｘ方向と−Ｙ方向（圧力センサーＳ９の方向）とに作用する力が検出装置１に加えられる。よって、基準点Ｐは、検出装置１に特定の方向の力が加えられる方向と反対の方向に配置される様に配置し、力が作用する検出領域１３の領域比Ｎを決定する。本実施形態の領域比Ｎは第１実施形態で説明をした式（１）によって求められる。
【００６５】
図５（ｂ）は、第１の基準線５１と第２の基準線５２とによって、仮想的に区画される検出区画１３ａ〜１３ｄを示す図である。検出装置１に加えられる力が作用する特定の方向に配置される検出領域１３（検出区画１３ａ〜１３ｄ）を数式（１）で求められる領域比Ｎに基づき広く、即ち、力が作用する特定の方向に検出領域１３を構成する圧力センサーＳを多く配置する。換言すると、力の作用する特定の方向の検出領域１３を構成する圧力センサーＳの表面積の和を大きくする。
ここで検出領域１３を構成する複数の圧力センサーＳの配置は、第１の基準線５１を中心に２つの検出区画１３ｃ，１３ｄに分けられる。換言すると、２つの検出区画１３ｃ，１３ｄは、第１の基準線５１を中心に＋Ｘ方向と−Ｘ方向とに分けられる。検出区画１３ｃは、圧力センサーＳ１，Ｓ２，Ｓ３から構成される。また、検出区画１３ｄは、圧力センサーＳ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９から構成される。
【００６６】
さらに、検出領域１３は、第２の基準線５２を中心として、２つの検出区画１３ａ，１３ｂに分けられる。換言すると、２つの検出区画１３ａ，１３ｂは、第２の基準線５２を中心に＋Ｙ方向と−Ｙ方向とに分けられる。例えば本実施形態の場合の検出区画１３ａは、圧力センサーＳ１，Ｓ４，Ｓ７から構成される。また、検出区画１３ｂは、圧力センサーＳ２，Ｓ５，Ｓ８と、Ｓ３，Ｓ６，Ｓ９とから構成される。
【００６７】
この様な基準点Ｐと、検出区画１３ａ〜１３ｄの配置の場合には、検出区画１３ｄの方向から加えられる力は、検出区画１３ｃの方向に作用する。検出装置１に加えられる力は、弾性体突起２２（図５において図示省略）が検出区画１３ｃの方向に弾性変形し、検出領域１３に配置された圧力センサーＳに力を伝搬する。この時、基準点Ｐは、検出領域１３の中心から偏心した位置、即ち、検出区画１３ｄの方向に偏心している。よって、検出装置１に加えられた力によって弾性変形する弾性体突起２２が、隣合う検出領域１３にはみ出すことを抑制している。
【００６８】
本実施形態の検出領域１３には、前述の通り縦３行横３列に計９個の圧力センサーＳが配置されている。ここで、第１実施形態と同様に、各圧力センサーＳが検出する力（圧力値）をそれぞれＰｓ１〜Ｐｓ９とする。また、第１の基準線５１と各圧力センサーＳとの間の距離の面内方向成分のうちＸ方向成分をｘ１〜ｘ３とし、第２の基準線５２と各圧力センサーＳとの間の距離の面内方向成分のうちＹ方向成分をｙ１〜ｙ３とすると、外力のＺ方向成分Ｆｚ（外力の垂直方向成分）は第１実施形態で説明をした式（２）で表される。
【００６９】
また、力のＸ方向成分Ｆｘ（力の面内方向成分のうちＸ方向に作用する分力の割合）は第１実施形態で説明をした式（３）で表される。
【００７０】
また、力のＹ方向成分Ｆｙ（力の面内方向成分のうちＹ方向に作用する分力の割合）は以下の式（５）で表される。
【００７１】
【数５】
2013148527.tif 000007
【００７２】
本実施形態では、９個の圧力センサーＳで検出される力によって弾性体突起２２（図２及び図３参照）が弾性変形することで変化する圧力値のうち、任意に組み合わされた圧力値の差分を演算し、その差分に基づいて検出装置１（第２基板本体２１）に力が加えられた方向が求められる。
【００７３】
基準点Ｐの配置は前述の配置に限定されること無く、検出装置１に加えられる特定の方向の力の方向によって適宜変更しても良い。例えば、第２の基準線５２を中心に＋Ｙ方向の検出領域１３（検出区画１３ａ）が広く、−Ｙ方向の検出領域１３（検出区画１３ｂ）が狭く、また、第１の基準線５１を中心に＋Ｘ方向の検出領域１３（検出区画１３ｄ）が広く、−Ｘ方向に検出領域１３（検出区画１３ｃ）が狭くても良い。換言すると、第２の基準線５２を中心に＋Ｙ方向の検出領域１３（検出区画１３ａ）に配置される圧力センサーＳの表面積の和が大きく、即ち、個数が多く、−Ｙ方向の検出領域１３（検出区画１３ｂ）に配置される圧力センサーＳの表面積の和が小さく、即ち、個数が少なく配置しても良い。また、第１の基準線５１を中心に＋Ｘ方向の検出領域１３（検出区画１３ｄ）に配置される圧力センサーＳの表面積の和が大きく、−Ｘ方向に検出領域１３（検出区画１３ｃ）に配置される圧力センサーＳの表面積の和が小さくても良い。
【００７４】
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
このような検出装置１によれば、検出装置１に加えられた特定の方向の力に応じて弾性体突起２２は検出領域１３に当接した状態で弾性変形が生じる。検出領域１３において仮想的に配置される第１の基準線５１と、その第１の基準線５１と第２の基準線５２とが直交する位置に基準点Ｐが配置される。
また、第１の基準線５１を中心として両側に不均等に分割された検出領域１３が配置されている。換言すると異なる大きさに検出領域１３が配置されている。このため、このため、第１の基準線５１と第２の基準線５２とが直交する点は、第１の基準線５１で分割される検出領域１３の大きさによって異なる。よって、基準点Ｐは、検出領域１３の中心から偏心させた位置、即ち、検出装置１に加えられた力が検出領域１３に作用する方向と反対の方向に位置する。また、力が加えられる特定の方向が一定の場合、弾性体突起２２の弾性変形する方向も一定であるため、その弾性変形する方向に検出領域１３が広く配置されている。
【００７５】
よって、基準点Ｐは、検出領域１３の中心から偏心させた位置に配置される。本実施形態の検出装置１の基準点Ｐは、検出装置１に加えられた力が検出領域１３に作用する特定の方向と反対の方向に位置する。また、力が加えられる特定の方向が一定の場合、弾性体突起２２の弾性変形する方向も一定であるため、その弾性変形する方向に検出領域１３が広く、換言すると検出領域１３に配置される圧力センサーＳの表面積の和と、個数とが大きく配置されている。
【００７６】
よって、検出領域１３は、加えられた力が作用する特定の方向に広く（大きく）配置され、他の方向には、狭く（小さく）配置される。従って、検出領域１３を小さく、換言すると検出領域１３を構成する圧力センサーＳの配置個数は、従来の検出装置１と比べて少なくすることができる。また、この様な検出装置１は、検出領域１３に配置される圧力センサーＳの個数が少ないため、圧力センサーＳで検出された力の圧力値を演算処理するデーター数が少なく、検出された力の圧力値を高速に演算処理することができる。
【００７７】
また、検出領域１３の中心から斜め方向に偏心させた位置に基準点Ｐが位置し、その基準点Ｐに対応して弾性体突起２２が配置される。よって、基準点Ｐから＋Ｘ方向と−Ｙ方向（圧力センサーＳ９の方向）との２方向に作用する力を小さい検出領域１３（少ない圧力センサーＳ）で検出することができる。さらに、例えば、平面視する検出領域１３に対して斜めの方向から検出装置１に大きな力が加えられた場合でも弾性体突起２２の弾性変形は、その対応する検出領域１３内で収束し、隣接する検出領域１３にはみ出すことを抑制する事ができる。
従って、検出された力に基づいて検出装置１に加えられた力の方向と大きさとを高速に検出することができ、大きな力が検出装置１に加えられた場合にも力の方向と大きさとを誤検出されることを抑制した検出装置１を実現することができる。
【００７８】
（第３実施形態）
第３実施形態にかかる検出装置２について説明をする。
図６は、第３実施形態に係る検出装置２において、弾性体突起２２に加えられた力によって、その弾性体突起２２に生じた弾性変形を示す平面図である。詳しくは、検出領域１３を構成する圧力センサーＳと、その圧力センサーＳの配置と、弾性体突起２２と、その弾性体突起２２が配置される基準点Ｐを示すものである。また、検出装置２の検出領域１３には仮想的に、基準点Ｐを通る第１の基準線５１と、基準点Ｐにおいて第１の基準線５１と直交する第２の基準線５２が配置されている。なお、図６に示す検出装置２は、図１に示した検出装置１に対応し、第２の基準線５２の両側に分割して配置される検出領域１３の広さ、即ち、圧力センサーＳの配置が第１実施形態の検出装置１と異なる。
【００７９】
検出装置２は、第２の基準線５２を中心とする両側に分割して配置される検出領域１３と、その検出領域１３に配置される圧力センサーＳの表面積の和と、配置される個数とは等しい。また、第１の基準線５１を中心とする両側に分割して配置される検出領域１３と、その検出領域１３に配置される圧力センサーＳの表面積の和と、配置される個数とは異なる。その他の構成および検出方法は同じであるため、相違点を詳説し、同様の要素には同じ符号を付して、説明は省略または簡略とする。
【００８０】
（検出装置）
検出装置２は、第１実施形態の検出装置１と同様に、検出領域１３に位置する基準点Ｐの周りに複数配置された圧力センサーＳを有する第１基板１０を備えている。また、基準点Ｐに対応して弾性体突起２２が配置された第２基板２０（図６においては図示省略）を備えている。
【００８１】
検出装置２は、第２基板２０に配置された弾性体突起２２に力が加えられることで、その弾性体突起２２が弾性変形する。その弾性体突起２２の弾性変形に応じた力が複数の圧力センサーＳに作用する。作用した力は、圧力センサーＳで圧力値として検出される。検出された圧力値のうち、任意に組み合わせられた圧力値の差分を演算し、その圧力値の差分に基づいて力が加えられた方向と大きさとを演算する演算部（不図示）を備えている。
【００８２】
第１基板１０には、第１実施形態の検出装置１と同様に、第１基板本体１２と、第１基板本体１２に配置された検出領域１３と、その検出領域１３を構成する複数の圧力センサーＳと、圧力センサーＳを保護する保護基板１１とで構成されている。
【００８３】
検出装置２の検出領域１３は、第１実施形態と同様に、第１の基準線５１の両側と、第１の基準線５１と直交する第２の基準線５２の両側に分割されて配置されている。例えば、検出領域１３は、第１の基準線５１の両側に配置され、その検出領域１３の面積が不均等に分割されている。また、第２の基準線５２を中心に配置され、その検出領域１３の面積は均等に分割されている。即ち、検出領域１３を構成する圧力センサーＳが配置される個数も異なる。なお、第１の基準線５１と第２の基準線５２とが直交する点が基準点Ｐとなる。
【００８４】
各圧力センサーＳで検出された力（圧力値）のうち任意に組み合わされた圧力センサーＳで検出された力の差分を演算する。検出された力の差分を演算することで、第２基板２０に配置された弾性体突起２２に加えられた力の大きさと方向とを求めることができる。なお、検出された力（圧力値）の差分の演算方法については第１実施形態と同様のため説明を省略する。
【００８５】
第２基板２０は、第１実施形態と同様に、第２基板本体２１と、第２基板本体２１に配置された複数の弾性体突起２２とで構成されている。
第２基板本体２１上において、複数の弾性体突起２２は、第１基板１０に形成される検出領域１３に対応して配置されている。なお、弾性体突起２２の大きさは、第１実施形態と同様に、加えられる力によって任意に設定することができる。
【００８６】
検出装置２において第１基板１０に配置される検出領域１３には、複数の圧力センサーＳが検出領域１３当たり縦２行横３列に計６つ配置されている。検出領域１３において基準点Ｐは、６つの圧力センサーＳの中心（検出領域１３の中心）から偏心した位置となっている。基準点Ｐを偏心させる位置、換言すると、第１の基準線５１の両側に分割される検出領域１３の広さ、換言すると領域比Ｎは、弾性体突起２２に加えられる力と、弾性体突起２２の切断時伸び率Ｅとによって決定される。
【００８７】
ここで、検出装置２に力が加えられる特定の方向が一定方向の場合、力が加えられない方向に検出領域１３を配置することを要しない場合もある。即ち、力が加えられる方向に検出領域１３を配置し、その他の方向には検出領域１３を配置しなくても弾性体突起２２に加えられた力の大きさと方向とを検出することができる。
そこで、例えば、図６に示す検出装置２の検出領域１３の様に、基準点Ｐから＋Ｘ方向に力が加えられることを前提とした基準点Ｐの配置と、第１の基準線５１の両側に分割して配置される検出領域１３の面積（領域比Ｎ）を示すものである。
なお、第２の基準線５２を中心とする検出領域１３の領域比Ｎの決定方法は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。
【００８８】
図６を用いて、検出装置２における弾性体突起２２に加えられた力によって、その弾性体突起２２に生じる弾性変形について説明をする。図６（ａ）〜（ｃ）は、弾性体突起２２に加えられる力によって生じる弾性変形を示す平面図である。
【００８９】
図６（ａ）は、弾性体突起２２が配置されている面とは反対側の面である第２基板本体２１の表面に力が加えられる前の状態、即ち、力の作用がない状態を示している。図６（ｂ）は、第２基板本体２１の表面に垂直方向（水平方向の力がない状態）の力が加えられた状態を示している。図６（ｃ）は、第２基板本体２１の表面に斜め方向（水平方向の力がある状態）の力が加えられた状態を示している。また、図６（ａ）〜（ｃ）において、符号Ｇは弾性体突起２２に加えられている力の重心（圧力中心）を示している。
【００９０】
図６（ａ）に示すように、第２基板２０の表面に力が加えられる前の弾性体突起２２は、対応する検出領域１３に配置される複数の圧力センサーに頂部２３が当接しているが、弾性体突起２２は弾性変形していない。
これにより、第１基板１０と第２基板２０との間の距離は一定に保たれる。この時、弾性体突起２２の重心Ｇは、基準点Ｐと重なる位置となる。第１実施形態と同様に、この時の各圧力センサーＳで検出される圧力値は、図示しない演算部に記憶されている。演算部に記憶された各圧力センサーＳの圧力値を基準として力の作用する方向や大きさが求められる。
【００９１】
図６（ｂ）に示すように、第２基板２０の表面に垂直方向の力が加えられた時には、弾性体突起２２は、対応する検出領域１３に配置される複数の圧力センサーＳに、その頂部２３が当接した状態でＺ方向に圧縮（弾性）変形する。
これにより、第２基板２０が−Ｚ方向に撓み、第１基板１０と第２基板２０との間の距離が外力の作用がないときに比べて小さくなる。この時の頂部２３と当接する圧力センサーＳで検出される力（圧力値）は、力の作用がないときに比べて大きくなる。また、その検出される力の変化量は、頂部２３との当接する面積に応じた値となる。
【００９２】
図６（ｃ）に示すように、第２基板２０の表面に斜め方向の力が加えられた時には、弾性体突起２２は、対応する検出領域１３に配置される複数の圧力センサーＳに弾性体突起２２の頂部２３が当接した状態で斜めに傾いて弾性変形する。
これにより、第２基板２０が−Ｚ方向に撓み、第１基板１０と第２基板２０との間の距離は、力の作用がないときに比べて小さくなる。この時、弾性体突起２２の重心Ｇは基準点Ｐから＋Ｘ方向にずれる。
【００９３】
この場合、弾性体突起２２の頂部２３が複数の圧力センサーＳと当接する面積の割合は、基準点Ｐから−Ｘ方向に配置された部分と重なる面積よりも、＋Ｘ方向に配置された部分と重なる面積のほうが重なる面積の割合が大きくなる。即ち、基準点Ｐを通る第１の基準線５１から−Ｘ方向に配置された部分と重なる面積よりも＋Ｘ方向に配置された部分と重なる面積の方が重なる面積の割合が大きくなる。
【００９４】
ここで基準点Ｐは、第１の基準線５１と第２の基準線５２とが直交する点が基準点Ｐとなる。第１の基準線５１は、その第１の基準線５１を中心に＋Ｘ方向および−Ｘ方向に不均等に検出領域１３を分割する配置となり、一方の方向の検出領域１３が広くなる分割される配置となる位置を通る。なお、第１の基準線５１の両側に配置される検出領域１３の広さ、即ち、領域比は、第１実施形態で詳述した数式（１）によって求められた領域比Ｎによって決められる。他方、第２の基準線５２は、その第２の基準線５２を中心に＋Ｙ方向および−Ｙ方向に均等に検出領域１３を分割する配置となる位置を通る。
【００９５】
図６（ｄ）は、第１の基準線５１と第２の基準線５２とによって、仮想的に区画される検出区画１３ａ〜１３ｄを示す図である。ここで、検出領域１３を構成する複数の圧力センサーＳの配置は、第２の基準線５２を中心として、２つの検出区画１３ａ，１３ｂに分けられる。換言すると、２つの検出区画１３ａ，１３ｂは、第２の基準線５２を中心に＋Ｙ方向と−Ｙ方向とに分けられる。検出区画１３ａは、圧力センサーＳ１，Ｓ３，Ｓ５で構成される。また、検出区画１３ｂは、圧力センサーＳ２，Ｓ４，Ｓ６で構成される。
【００９６】
さらに、第１の基準線５１を中心に２つの検出区画１３ｃ，１３ｄに分けられる。換言すると、２つの検出区画１３ｃ，１３ｄは、第１の基準線５１を中心に＋Ｘ方向と−Ｘ方向とに分けられる。検出区画１３ｃは、圧力センサーＳ１，Ｓ２とから構成される。また、もう一つの検出区画１３ｄは、圧力センサーＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６から構成される。
【００９７】
換言すると、第２の基準線５２を中心に分けられる検出区画１３ａと１３ｂとは、その面積が等しい。また、検出区画１３ａと１３ｂとに配置される圧力センサーＳ１，Ｓ３，Ｓ４と、Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６とを組み合わせた表面積の和がほぼ等しい。即ち、圧力センサーＳの個数も等しい。また、第１の基準線５１を中心に分けられる検出区画１３ｄと１３ｃとは、その面積が異なる。また、検出区画１３ｃと１３ｄとに配置される圧力センサーＳ３〜Ｓ６と、Ｓ１，Ｓ２とを組み合わせた表面積の和も異なる。即ち、圧力センサーＳの個数も異なる。
【００９８】
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
このような検出装置２によれば、検出装置２に加えられた力に応じて弾性体突起２２は検出領域１３に当接した状態で、弾性変形が生じる。検出領域１３に配置される基準点Ｐの位置は、検出領域１３において仮想的に配置される第１の基準線５１と、その第１の基準線５１と第２の基準線５２とが直交する位置に配置される。
また、第１の基準線５１を中心として不均等に分割された検出領域１３が配置され、他方、第２の基準線５２を中心として均等に分割された検出領域１３が配置されている。
【００９９】
よって、基準点Ｐは、検出領域１３の中心から第２の基準線５２と平行な方向に偏心させた位置、即ち、検出装置２に加えられた力が検出領域１３に作用する方向と反対の方向（−Ｘ方向）に位置する。例えば、力が加えられる方向が第２の基準線５２に平行して一定方向の場合、弾性体突起２２の弾性変形する方向も第２の基準線５２と平行する。検出領域１３は、弾性体突起２２が弾性変形する方向、即ち、第２の基準線５２と平行する方向に広く配置されている。
【０１００】
このことで、例えば、第２の基準線５２と平行する方向の力が加えられる場合には、その力が作用しない方向となる第１の基準線５１と平行する方向に配置される検出領域１３を小さくすることができる。換言すると検出領域１３を構成する圧力センサーＳの配置個数を検出装置１と比べて、さらに少なくすることができる。また、圧力センサーＳの配置個数を少なくすることができるため、圧力センサーＳで検出された力の圧力値を演算処理するデーター数を抑制し、検出された力の演算処理を高速にすることができる。
【０１０１】
また、検出領域１３の中心から第２の基準線５２と平行する方向に偏心させた位置に基準点Ｐが位置し、その基準点Ｐに対応して弾性体突起２２が配置される。よって、検出装置２に大きな力が加えられた場合でも弾性体突起２２の弾性変形は、その検出領域１３内で収束し、隣接する検出領域１３にはみ出すことを抑制することができる。
従って、検出装置１と比べて、より少ない圧力センサーによって検出された力に基づいて検出装置２に加えられた力の方向と大きさとを高速に検出することができ、大きな力が検出装置２に加えられた場合にも力の方向と大きさとを誤検出されることを抑制した検出装置２を実現することができる。
【０１０２】
（電子機器）
図７は、上述した実施形態に係る検出装置１又は検出装置２を適用した携帯電話機１０００の概略構成を示す模式図である。携帯電話機１０００は、複数の操作ボタン１００３及びスクロールボタン１００２、並びに表示部としての検出装置１又は検出装置２を適用した液晶パネル１００１を備えている。スクロールボタン１００２を操作することによって、液晶パネル１００１に表示される画面がスクロールされる。液晶パネル１００１にはメニューボタン（図示省略）が表示される。例えば、メニューボタンを指で触れると電話帳が表示されたり、携帯電話機１０００の電話番号が表示されたりする。
【０１０３】
図８は、上述した実施形態に係る検出装置１又は検出装置２を適用した携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）２０００の概略構成を示す模式図である。携帯情報端末２０００は、複数の操作ボタン２００２及び電源スイッチ２００３、並びに表示部としての検出装置を適用した液晶パネル２００１を備えている。電源スイッチ２００３を操作すると、液晶パネル２００１にはメニューボタンが表示される。例えば、メニューボタン（図示省略）を指で触れると住所録が表示されたり、スケジュール帳が表示されたりする。
【０１０４】
このような電子機器によれば、画面スクロールなど一定方向の操作が多く行われる。かかる操作のために加えられる力の方向と大きさとを検出する上述の各実施形態に係る検出装置１及び検出装置２を適用することで、操作性に優れた電子機器を提供することができる。
【０１０５】
なお、電子機器としては、この他にも、例えばパーソナルコンピューター、ビデオカメラのモニター、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、デジタルスチールカメラ、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。これらの電子機器に対しても、上述の各実施形態に係る検出装置１及び検出装置２を適用させることができる。
【０１０６】
（ロボット）
図９は、上記各実施形態に係る検出装置１及び検出装置２を適用したロボットハンド３０００の概略構成を示す模式図である。図９（ａ）に示すように、ロボットハンド３０００は、本体部３００３及び一対のアーム部３００２、並びに検出装置１又は検出装置２を適用した把持部３００１を備えている。例えば、リモコン等の制御装置によりアーム部３００２に駆動信号を送信すると、一対のアーム部３００２が開閉動作する。
【０１０７】
図９（ｂ）に示すように、ロボットハンド３０００でコップ等の対象物３０１０を把持する場合を考える。このとき、対象物３０１０に作用する力は把持部３００１で圧力として検出される。ロボットハンド３０００は、把持部３００１として上述した検出装置１又は検出装置２を備えているので、対象物３０１０の表面（接触面）に垂直な方向の力と併せて重力Ｍｇですべる方向など一定方向に生じる力（すべり力の成分）を高精度に検出することが可能である。例えば、柔らかい物体を変形させたりすべりやすい物体を落としたりしないよう、対象物３０１０の質感に応じて力を加減しながら持つことができる。
【０１０８】
このようなロボットによれば、ロボットハンド３０００に把持をした対象物３０１０に作用する重力Ｍｇによって、すべる方向など一定方向に力が頻繁に生じる。かかる力の方向と大きさとを高い精度で高速に検出することができる上述の各実施形態にかかる検出装置１及び検出装置２を適用することで、対象物３０１０の落下を抑制し、対象物３０１０を安定して把持することが出来るロボット（ロボットハンド３０００）を提供することができる。
【０１０９】
（変形例）
なお、上述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更や改良等を加えて実施することが可能である。変形例を以下に述べる。
図１０は、検出装置１又は検出装置２に加えられた力を、その検出装置１又は検出装置２の第１基板１０に配置された検出領域１３に伝達する手段の変形例を示す図である。
【０１１０】
（変形例１）
図１０（ａ）に示す変形例１にかかる検出装置１又は検出装置２には、半球形状の弾性体突起２２ａを有する。その検出装置１又は検出装置２に加えられる力は、弾性体突起２２ａに加えられる。加えられた力は、弾性体突起２２ａの基部に伝搬され、その力は、基部と当接する検出領域１３に作用させることで、検出装置１又は検出装置２に加えられる力を検出することができる。
【０１１１】
（変形例２）
図１０（ｂ）に示す変形例２にかかる検出装置１又は検出装置２には、球形状の弾性体突起２２ｂを有する。その検出装置１又は検出装置２に加えられる力は、弾性体突起２２ｂに加えられる。加えられた力は、弾性体突起２２ｂの円弧に伝搬され、その力は、円弧と当接する検出領域１３に作用させることで、検出装置１又は検出装置２に加えられる力を検出することができる。
【０１１２】
（変形例３）
図１０（ｃ）に示す変形例３にかかる検出装置１又は検出装置２には、角柱若しくは円柱形状の弾性体突起２２ｃを有する。その検出装置１又は検出装置２に加えられる力は、弾性体突起２２ｃに加えられる。加えられた力は、弾性体突起２２ｃの底面に伝搬され、その力は、底面と当接する検出領域１３に作用させることで、検出装置１又は検出装置２に加えられる力を検出することができる。
【０１１３】
（変形例４）
図１０（ｄ）に示す変形例４にかかる検出装置１又は検出装置２には、硬質体３１を内包する弾性体３０を有する。その検出装置１又は検出装置２に加えられる力は、弾性体３０に加えられる。加えられた力は、硬質体３１に伝搬され、硬質体３１から弾性体３０に加えられた力の方向と同じ方向に作用する力を弾性体３０の底面に伝搬させる。その伝搬された力は、弾性体３０の底面と当接する検出領域１３に作用させることで、検出装置１又は検出装置２に加えられる力を検出することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１，２…検出装置、１０…第１基板、１１…保護基板、１２…第１基板本体、１３…検出領域、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ…検出区画、２０…第２基板、２１…第２基板本体、２２…弾性体突起、２２ａ…半球形状の弾性体突起、２２ｂ…球形状の弾性体突起、２２ｃ…円柱形状の弾性体突起、２３…頂部、３０…弾性体、３１…硬質体、５１…第１の基準線、５２…第２の基準線、１０００…携帯電話機、１００１…液晶パネル、１００２…スクロールボタン、１００３…操作ボタン、２０００…携帯情報端末、２００１…液晶パネル、２００２…操作ボタン、２００３…電源スイッチ、３０００…ロボットハンド、３００１…把持部、３００２…アーム部、３００３…本体部、３０１０…対象物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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