(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】第１基準線を挟む第１検査区画及び第２検査区画を有する検査領域において、第１検査区画に第１圧力センサーが配置され、第２検査区画に第２圧力センサーが配置された第１基板と、力が加えられる前に第１基準線上の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によって基準点から重心が移動し、頂部が検査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、第１圧力センサーの個々の表面積は、第２圧力センサーの個々の表面積と比して小さい、もしくは、第１圧力センサーの個数は、第２圧力センサーの個数と比して多いこととする。【選択図】図１
2013145125.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、
第１基準線を挟む第１検査区画及び第２検査区画を有する検査領域において、前記第１検査区画に第１圧力センサーが配置され、前記第２検査区画に第２圧力センサーが配置された第１基板と、
前記力が加えられる前に前記第１基準線上の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によって前記基準点から前記重心が移動し、頂部が前記検査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、
前記第１圧力センサーの個々の表面積は、前記第２圧力センサーの個々の表面積と比して小さい、もしくは、前記第１圧力センサーの個数は、前記第２圧力センサーの個数と比して多いこと、
を特徴とする検出装置。
【請求項２】
力を検出する検出装置であって、
第１基準線及び前記第１基準線と交差する第２基準線により区画された第１検査区画、第２検査区画、第３検査区画、第４検査区画を有する検査領域において、前記第１検査区画に第１圧力センサーが配置され、前記第２検査区画に第２圧力センサーが配置され、前記第３検査区画に第３圧力センサーが配置され、前記第４検査区画に第４圧力センサーが配置された第１基板と、
前記力が加えられる前に前記第１基準線及び第２基準線上の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によって前記基準点から前記重心が移動し、頂部が前記検査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、
前記第１圧力センサーの個々の表面積は、前記第２圧力センサーの表面積と比して小さく、且つ、前記第３圧力センサーの個々の表面積と比して小さいこと、
を特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検出装置であって、
前記第４圧力センサーの個々の表面積は、前記第２圧力センサーの表面積と比して小さく、且つ、前記第３圧力センサーの個々の表面積と比して小さいこと、
を特徴とする検出装置。
【請求項４】
力を検出する検出装置であって、
第１基準線及び前記第１基準線と交差する第２基準線により区画された第１検査区画、第２検査区画、第３検査区画、第４検査区画を有する検査領域において、前記第１検査区画に第１圧力センサーが配置され、前記第２検査区画に第２圧力センサーが配置され、前記第３検査区画に第３圧力センサーが配置され、前記第４検査区画に第４圧力センサーが配置された第１基板と、
前記力が加えられる前に前記第１基準線及び第２基準線上の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によって前記基準点から前記重心が移動し、頂部が前記検査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、
前記第１圧力センサーの個数は、前記第２圧力センサーの個数と比して多く、且つ、前記第３圧力センサーの個数と比して多いこと、
を特徴とする検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の検出装置であって、
前記第４圧力センサーの個数は、前記第２圧力センサーの個数と比して多く、且つ、前記第３圧力センサーの個数と比して多いこと、
を特徴とする検出装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の検出装置を備えること、
を特徴とするロボット。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の検出装置を備えること、
を特徴とする電子機器。
【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、「検査領域」と称す。）に配置されている圧力センサーが少ないため、高精度の検出が困難という課題があった。これを解決するために、検査領域に実装する圧力センサーの配置密度（配置個数）を増加させることが検討されるが、この場合、圧力センサーの個数が増加することで、これら圧力センサーで検出される圧力値を伝送する配線の増加や、検出される圧力値を処理する演算部の演算速度の遅延が生じるという課題があった。換言すると、高分解能の検出と、容易な検出装置の構成で検出される圧力値を高速に処理することとを両立することができない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高速に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、第１基準線を挟む第１検査区画及び第２検査区画を有する検査領域において、第１検査区画に第１圧力センサーが配置され、第２検査区画に第２圧力センサーが配置された第１基板と、力が加えられる前に第１基準線上の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によって基準点から重心が移動し、頂部が検査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、第１圧力センサーの個々の表面積は、第２圧力センサーの個々の表面積と比して小さい、もしくは、第１圧力センサーの個数は、第２圧力センサーの個数と比して多いことを特徴とする。
【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、その頂部が検査領域に当接した状態で弾性変形が生じる。弾性体突起が当接する検査領域には、複数の検査区画を配置し、構成されている。検査領域には、第１基準線を挟む第１検査区画及び第２検査区画を有する。第１検査区画及び第２検査区画には、それぞれに対応して第１圧力センサー及び第２圧力センサーが配置される。
第１検査区画に配置される第１圧力センサーの表面積は、第２検査区画に配置される第２圧力センサーの個々の表面積と比して小さい。もしくは、第１検査区画に配置される第１圧力センサーの個数は、第２検査区画に配置される第２圧力センサーの個数と比して多く配置される。第１検査区画及び第２検査区画に配置される第１圧力センサー及び第２圧力センサーの個数、または表面積は、検出装置に加えられる力によって異なる。
検出装置に特定方向の力が加えられる頻度が高い場合、その特定方向に配置される第１検査区画または第２検査区画に配置される第１圧力センサーまたは第２圧力センサーは、その表面積を小さく、または個数が多く配置される。換言すると、検出装置に加えられる力が作用する方向に配置される第１検査区画または第２検査区画の第１圧力センサーまたは第２圧力センサーは、その配置密度を高めて配置されている。
第２基板に配置される弾性体突起は、検出装置に加えられる力が作用する方向に弾性変形するため、第１圧力センサーまたは第２圧力センサーの配置密度を高めた第１検査区画または第２検査区画から構成される検査領域と当接することができる。また、弾性突起は、力が加えられる前には、第１基準線上の基準点と重なる位置にその重心が位置する。さらに、弾性体突起は、力が加えられることによって、基準点からその重心が移動し、弾性体突起の頂部が検査領域に当接することで検出装置に加えられる力を検査領域に作用させる。
従って、検出装置は、加えられた力を第１圧力センサーまたは第２圧力センサーの配置密度を高めた第１検査区画または第２検査区画に作用させることで、その力を高分解能に検出することができる。換言すると、その力を高精度に検出をすることができる。
【０００９】
さらに、検査領域に配置される圧力センサーは、特定の方向、例えば、検出装置に加えられる力が作用する第１検査区画または第２検査区画に配置される第１圧力センサーまたは第２の圧力センサーの表面積を小さく、または個数を多く配置し、他方の第１圧力センサーまたは第２の圧力センサーの表面積を大きくまたは個数を少なく配置する。このことによって、検査領域に配置される第１圧力センサー及び第２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、第１圧力センサー及び第２圧力センサーで検出された力である圧力値を演算処理するデーター数を少なくすることで、高速に検出された力の演算処理をすることができる。従って、検出装置は、加えられる力を高分解能に検出することができ、かつ、高速にその力を検出することを実現することができる。
【００１０】
（適用例２）本適用例に係る検出装置は、第１基準線及び第１基準線と交差する第２基準線により区画された第１検査区画、第２検査区画、第３検査区画、第４検査区画を有する検査領域において、第１検査区画に第１圧力センサーが配置され、第２検査区画に第２圧力センサーが配置され、第３検査区画に第３圧力センサーが配置され、第４検査区画に第４圧力センサーが配置された第１基板と、力が加えられる前に第１基準線及び第２基準線上の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によって基準点から重心が移動し、頂部が検査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、第１圧力センサーの個々の表面積は、第２圧力センサーの表面積と比して小さく、且つ、第３圧力センサーの個々の表面積と比して小さいこと、を特徴とする。
【００１１】
（適用例３）上記適用例に係る検出装置において、第４圧力センサーの個々の表面積は、前記第２圧力センサーの表面積と比して小さく、且つ、第３圧力センサーの個々の表面積と比して小さいことを特徴とする。
【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、その頂部が検査領域に当接した状態で弾性変形が生じる。弾性体突起が当接する検査領域は、複数の検査区画を配置し、構成されている。第１基板に配置された検査領域には、第１基準線と、第１基準線と交差する第２基準線とによって区画された第１検査区画、第２検査区画、第３検査区画、第４検査区画を有する。第１検査区画、第２検査区画、第３検査区画、第４検査区画には、それぞれに対応して第１圧力センサー、第２圧力センサー、第３圧力センサー、第４圧力センサーが配置される。
第１圧力センサーの個々の表面積は、第２圧力センサーの個々の表面積と比して小さい。また、第１圧力センサーの個々の表面積は、第３圧力センサーの個々の表面積と比して表面積が小さい。
さらに、第４圧力センサーの個々の表面積は、第２圧力センサーの個々の表面積と比して小さい。また、第４圧力センサーの個々の表面積は、第３圧力センサーの個々の表面積と比して小さい。
検出装置に特定方向の力が加えられる頻度が多い場合、その特定方向に配置される第１検査区画または第３検出区画または第４検出区画に配置される第１圧力センサーまたは第３圧力センサーまたは第４圧力センサーは、その表面積を小さくして配置される。即ち、検出装置に加えられる力が作用する方向に配置される検査区画の圧力センサーの表面積を小さくし、圧力センサーの配置密度を高める。
第２基板に配置される弾性体突起は、検出装置に加えられる力が作用する方向に弾性変形するため、圧力センサーの配置密度を高めた検査区画から構成される検査領域と当接することができる。また、力が加えられる前の弾性体突起は、第１基準線上と第２基準線とが交わる点である基準点と重なる位置にその重心が位置する。さらに、弾性体突起は、力が加えられることによって、基準点からその重心が移動し、その頂部が検査領域に当接することで検出装置に加えられる力を検査領域に作用させる。
従って、検出装置に加えられた力を圧力センサーの配置密度を高めた検査区画に作用させることで、その力を高分解能に検出することができる。換言すると、その力を高精度に検出をすることができる。
【００１３】
（適用例４）本適用例に係る検出装置は、第１基準線及び第１基準線と交差する第２基準線により区画された第１検査区画、第２検査区画、第３検査区画、第４検査区画を有する検査領域において、第１検査区画に第１圧力センサーが配置され、第２検査区画に第２圧力センサーが配置され、第３検査区画に第３圧力センサーが配置され、第４検査区画に第４圧力センサーが配置された第１基板と、力が加えられる前に第１基準線及び第２基準線上の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によって基準点から重心が移動し、頂部が検査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、第１圧力センサーの個数は、第２圧力センサーの個数と比して多く、且つ、第３圧力センサーの個数と比して多いことを特徴とする。
【００１４】
（適用例５）上記適用例に係る検出装置において、第４圧力センサーの個数は、第２圧力センサーの個数と比して多く、且つ、第３圧力センサーの個数と比して多いことを特徴とする。
【００１５】
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、その頂部が検査領域に当接した状態で弾性変形が生じる。弾性体突起が当接する検査領域は、複数の検査区画を配置し、構成されている。第１基板に配置された検査領域には、第１基準線と、第１基準線と交差する第２基準線とにより区画された第１検査区画、第２検査区画、第３検査区画、第４検査区画を有する。第１検査区画、第２検査区画、第３検査区画、第４検査区画には、それぞれに対応して第１圧力センサー、第２圧力センサー、第３圧力センサー、第４圧力センサーが配置される。
第１検査区画に配置される第１圧力センサーの個数は、第２検査区画に配置される第２圧力センサーの個数と比して多く配置される。また、第１検査区画に配置される第１圧力センサーの個数は、第３検査区画に配置される第３圧力センサーの個数と比して多く配置される。
さらに、第４検査区画に配置される第４圧力センサーの個数は、第２検査区画に配置される第２圧力センサーの個数と比して多く配置される。また、第４検査区画に配置される第４圧力センサーの個数は、第３圧力センサーの個数と比して多く配置される。
検出装置に特定方向の力が加えられる頻度が多い場合、その特定方向に配置される第１検査区画または第２検査区画または第３検出区画または第４検出区画に配置される第１圧力センサーまたは第２圧力センサーまたは第３圧力センサーまたは第４圧力センサーは、その個数が多く配置される。
即ち、検出装置に加えられる力が作用する方向に配置される検査区画の圧力センサーの個数を多く配置し、圧力センサーの配置密度を高める。
第２基板に配置される弾性体突起は、検出装置に加えられる力が作用する方向に弾性変形するため、圧力センサーの配置密度を高めた検査区画が配置される検査領域と当接することができる。また、力が加えられる前の弾性体突起は、第１基準線上と第２基準線とが交わる点である基準点と重なる位置にその重心が位置する。さらに、弾性体突起は、力が加えられることによって、基準点からその重心が移動し、弾性体突起の頂部が検査領域に当接することで検出装置に加えられる力を検査領域に作用させる。
従って、検出装置に加えられた力を圧力センサーの配置密度を高めた検査区画に作用させることで、その力を高分解能に検出することができる。換言すると、その力を高精度に検出をすることができる。
【００１６】
（適用例６）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。
【００１７】
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によって、重力が作用する方向など一定方向の力が頻繁に生じる。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できるロボットを提供することができる。
【００１８】
（適用例７）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。
【００１９】
このような電子機器によれば、画面スクロールなど電子機器に有するタッチパッドによって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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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実施形態に係る検査領域及び圧力センサーの配置を示す図。
【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断面図。
【図４】第１実施形態に係る弾性体突起に加えられる力による弾性変形を示す平面図。
【図５】第１実施形態に係る検査領域に作用する力の計算例を示す図。
【図６】第２実施形態に係る検出装置の検査領域の配置を示す模式図。
【図７】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８】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９】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】
【００２１】
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。
【００２２】
（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、検査領域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Ｓを示すものである。符号Ｐは、検査領域１３に対応して配置される弾性体突起２２の中心が位置する基準点を示している。
【００２３】
検出装置１は、基準点Ｐに対応して配置された弾性体突起２２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る。タッチパッドは、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。また、検出装置１は、ロボットの一例であるロボットハンドと、そのロボットハンドで把持をする対象物との間で生じる触覚を検出するものである。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。
【００２４】
（検出装置）
図１に示す様に、検出装置１は、基準点Ｐの周りに複数配置される圧力センサーＳを有する検査領域１３が配置された第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へ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。
【００２５】
検出装置１に加えられた力は、弾性体突起２２の弾性変形に応じた力として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。検出装置１は、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。
【００２６】
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に配置された検査領域１３と、その検査領域１３に配置され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。図３を参照。）とで構成されている。検査領域１３には、複数の検査区画１３ａ〜１３ｄ（図２参照）が配置されている。なお、以下の説明において特に記載しない限り、検査領域１３は、複数の検査区画１３ａ〜１３ｄを含むものとして説明をする。
保護基板１１は、圧力センサーＳと一対で配置されている。なお、以下の説明において特に記載しない限り、検査領域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。また、弾性体突起２２が検査領域１３と当接する場合には、この保護基板１１を介して当接するものとして説明をする。
【００２７】
また、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、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。
【００２８】
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、ロボットに備える把持物を把持するロボットハンドの把持面や、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。
【００２９】
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に配置される検査領域１３の基準点Ｐ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。
【００３０】
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の平面視での直径は２．０ｍｍ程度、また、弾性体突起２２の高さ（Ｚ方向）は２．０ｍｍ程度になっている。
【００３１】
（圧力センサーの配置）
図２は、図１に対応した第１実施形態に係る検査領域１３及び圧力センサーＳの配置を示す図である。
【００３２】
検査領域１３には、仮想的に第１基準線５１が配置されている。また、検査領域１３には、本実施形態の説明の便宜のため第１基準線５１と直交する第２基準線５２が仮想的に配置されているものとして説明をする。本実施形態において基準点Ｐは、第１基準線５１と第２基準線５２とが直交する点となっているが、第１基準線５１と第２基準線５２とは、検査領域１３を複数の検査区画１３ａ〜１３ｄに分割する線で有り、必ずしも基準点Ｐを通る必要はない。
【００３３】
検査区画１３ａ〜１３ｄは、前述した第１基準線５１を挟む両側に配置されている。詳しくは、第１基準線５１と第２基準線５２とで区画される検査領域１３の配置は、基準点Ｐから−Ｘ方向に延在する第２基準線５２を挟む両側に２つの検査区画１３ａ，１３ｂに分けられる。換言すると、２つの検査区画１３ａ，１３ｂは、第２基準線５２を挟む＋Ｙ方向と−Ｙ方向とに分けられる。検査区画１３ａには、圧力センサーＳ１が配置されている。また、検査区画１３ｂは、圧力センサーＳ２が配置されている。検査区画１３ａ及び検査区画１３ｂは、第２検査区画に相当する。また、圧力センサーＳ１及び圧力センサーＳ２は、第２圧力センサーに相当する。
【００３４】
さらに、基準点Ｐから＋Ｘ方向に延在する第２基準線５２を挟む両側に２つの検査区画１３ｃ，１３ｄに分けられる。換言すると、２つの検査区画１３ｃ，１３ｄは、第２基準線５２を挟む＋Ｙ方向と−Ｙ方向とに分けられる。
検査区画１３ｃには、圧力センサーＳ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ８が配置される。また、検査区画１３ｄには、圧力センサーＳ５，Ｓ６，Ｓ９，Ｓ１０が配置される。検査区画１３ｃ及び検査区画１３ｄは、第１検査区画に相当する。また、圧力センサーＳ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ８及び圧力センサーＳ５，Ｓ６，Ｓ９，Ｓ１０は、第１圧力センサーに相当する。
【００３５】
検出装置１の検査領域１３に配置される圧力センサーＳは、検査領域１３をＺ方向から平面視する表面積が、その圧力センサーＳが配置される検査区画１３ａ〜１３ｄによって異なる。換言すると、第１検査区画の第１圧力センサー及び第２検査区画の第２圧力センサーによって異なる。
検出装置１は、検査領域１３の基準点Ｐに対応して弾性体突起２２が配置されている。検出装置１に加えられた力は、第２基板２０を介して弾性体突起２２に加えられる。例えば、＋Ｘ方向の力が加えられる場合は、弾性体突起２２にも同じ方向の力、即ち基準点Ｐから＋Ｘ方向の力が加えられる。詳細には、図３及び図４を用いて後述するが、この時、弾性体突起２２は、＋Ｘ方向に弾性変形する。弾性体突起２２の頂部２３は、加えられた力によって弾性変形して検査領域１３に配置された圧力センサーＳと当接する。弾性体突起２２に加えられた力は、弾性体突起２２の頂部２３が当接する検査領域１３に配置された圧力センサーＳによって、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。
【００３６】
このことから、検出装置１は、力の加えられる方向、即ち、弾性体突起２２が弾性変形することで検査領域１３に作用する力の方向に圧力センサーＳを高密度に配置することで、検出装置１に加えられる力の大きさと方向とを高精度に検出することができる。換言すると、検出装置１に加えられる力の方向の検査区画１３ａ〜１３ｄに配置される圧力センサーＳの配置は、１つ当たりの圧力センサーＳの表面積を小さくし、配置数を多くすることで、加えられる力の大きさと方向とを高精度に検出することが可能である。また、換言すると高分解能に検出することが可能である。
【００３７】
そこで、本実施形態の検出装置１は、基準点Ｐから＋Ｘ方向に加えられる力を高精度かつ高速に検出ができる様に基準点Ｐ、即ち、第２基準線５２から＋Ｘ方向の第１検査区画に相当する検査区画１３ｃおよび１３ｄに配置される圧力センサーＳ３〜Ｓ１０の面積を小さくして、その個数を増している。また、第１検査区画に相当する検査区画１３ｃと１３ｄとは、第２検査区画に相当する検査区画１３ａと１３ｂよりも圧力センサーＳの配置密度が高い。
【００３８】
検査区画１３ａ〜１３ｄは、それぞれ均等な面積であり、配置される圧力センサーＳの表面積と、その圧力センサーＳの個数との積、若しくは配置される圧力センサーＳの面積の総和は、いずれの検査区画１３ａ〜１３ｄにおいてもほぼ等しい関係となる。例えば、検査区画１３ｃに配置される４つの圧力センサーＳ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ８の面積の総和と、検査区画１３ａに配置される１つの圧力センサーＳ１の面積はほぼ等しい。即ち、圧力センサーＳの表面積は、隣合う圧力センサーＳとの隙間を除くと、検査区画１３ｃと１３ａとの間でほぼ等しい。
【００３９】
従って、検出装置１に加えられる力を高分解能、換言すると高精度に検出することは、高分解能に検出が求められる方向の検査区画１３ａ〜１３ｄに配置される圧力センサーＳの表面積を小さくして、圧力センサーＳを多数配置することで実現できる。また、検査区画１３ａ〜１３ｄに配置される圧力センサーＳの配置密度を調整することで、検出装置１に加えられる力の検出精度、換言すると分解能を調整することができる。
【００４０】
（検査領域への力の伝搬）
図３は、検出装置１に加えられる力が弾性体突起２２を介して基準点Ｐに作用する方向と大きさとを検出する方法の説明図である。図３（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を断面視した図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、図３（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。
【００４１】
図３（ａ）及び図４（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３（ｂ）及び図４（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３（ｃ）及び図４（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３及び図４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。
【００４２】
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、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、対応する検査領域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と平面視で重なる位置となる。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。
【００４３】
第２基板２０の表面に垂直方向（Ｚ方向）の力が加えられた弾性体突起２２は、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、対応する検査領域１３に配置される複数の圧力センサーＳに頂部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（圧力値）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。
【００４４】
第２基板２０の表面に斜め方向の力が加えられた弾性体突起２２は、図３（ｃ）及び図４（ｃ）に示すように、対応する検査領域１３に配置される複数の圧力センサーＳに頂部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。
【００４５】
この場合、弾性体突起２２の頂部２３が検査領域１３の複数の検査区画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と当接する面積の割合は、基準点Ｐを通る第１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。また、検出装置１に力が加えられる＋Ｘ方向は、その方向に配置される第１検査区画に相当する検査区画１３ｃ，１３ｄに作用する力に対して高分解能となっている。また、検出装置１に力が加えられる＋Ｘ方向とは反対の方向である−Ｘ方向は、その方向に配置される第２検査区画に相当する検査区画１３ａ，１３ｂに作用する力に対して低分解能で圧力センサーＳの配置も少ない。よって、圧力センサーＳで検出された力である圧力値を演算処理するデーター数を抑制することができる。
【００４６】
（計算例）
図５は、弾性体突起２２に加えられる力が検査領域１３に配置される圧力センサーＳに作用する時の計算例を示す図である。
ここで、各圧力センサーＳ１〜Ｓ１０が検出する力（圧力値）をそれぞれＰｓ１〜Ｐｓ１０とする。また、第２基準線５２と、圧力センサーＳ４，Ｓ５，Ｓ８，Ｓ９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。また、第２基準線５２と、圧力センサーＳ３，Ｓ７，Ｓ６，Ｓ１０との間の距離の面内方向成分のうちＹ方向成分をＹ２とする。また、第２基準線５２と、圧力センサーＳ１，Ｓ２との間の距離の面内方向成分のうちＹ方向成分をＹ３とする。
さらに、第１基準線５１と、圧力センサーＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６（Ｓ３〜Ｓ６）との間の距離の面内方向成分のうちＸ方向成分をＸ１とする。また、圧力センサーＳ３〜６の中心と、それぞれの圧力センサーＳ３〜Ｓ６の＋Ｘ方向側に配置される圧力センサーＳ７，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１０との間の距離の面内方向成分のうちＸ方向成分をＸ２とする。また、第１基準線５１と圧力センサーＳ１，Ｓ２との間の距離の面内方向成分のうちＸ方向成分をＸ３とする。
この時の力のＺ方向成分Ｆｚ（外力の垂直方向成分）は、以下の式（１）で表される。
【００４７】
【数１】
2013145125.tif 000003
【００４８】
また、力のＸ方向成分Ｆｘは、以下の式（２）で表される。
【００４９】
【数２】
2013145125.tif 000004
【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）は、以下の式（３）で表される。
【００５１】
【数３】
2013145125.tif 000005
【００５２】
本実施形態の検出装置１は、弾性体突起２２（図３及び図４参照）が弾性変形することで１０個の圧力センサーＳ１〜Ｓ１０で検出される圧力値のうち、任意に組み合わせられる検出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に加えられた力の大きさと方向とが求められる。
【００５３】
式（１）に示すように、力のＺ方向成分Ｆｚは、１０個の圧力センサーＳ１〜Ｓ１０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、式（２）で求められる力のＸ方向成分Ｆｘ、及び式（３）で求められる力の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αとβを式（２）と式（３）とに加える。補正係数αは、Ｘ方向成分の力Ｆｘを求める式（２）に加える。また、補正係数βは、Ｙ方向成分の力Ｆｙを求める式（３）に加える。Ｘ方向成分の力ＦｘとＹ方向成分の力Ｆｙとは、補正係数αとβとを加えることで、Ｚ方向のみ力を加えた時にゼロになる様にすることができる。
【００５４】
式（２）に示すように、力のＸ方向成分Ｆｘにおいては、１０個の圧力センサーＳ１〜Ｓ１０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（３）に示すように、力のＹ方向成分Ｆｙにおいては、１０個の圧力センサーＳ１〜Ｓ１０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〜Ｓ１０の組み合わせによる圧力値との差分に基づいて力のＹ方向成分が求められる。
【００５６】
力の作用する方向の算出は、１０個の圧力センサーＳ１〜Ｓ１０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１０個の圧力センサーＳ１〜Ｓ１０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。
本実施形態に係る検出装置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、検査領域１３に当接した状態で弾性変形が生じる。弾性体突起２２が当接する検査領域１３には、複数の検査区画１３ａ〜１３ｄが配置されている。第１検査区画及び第２検査区画に相当する検査区画１３ａ〜１３ｄは、第１基準線５１を挟む両側に配置されている。検査区画１３ａ〜１３ｄに配置される第１圧力センサー及び第２圧力センサーに相当する圧力センサーＳの表面積又は圧力センサーＳの個数は、第１基準線５１を挟む両側で異なる。
【００５８】
即ち、検出装置１に加えられる力が作用する特定方向となる第１検査区画に相当する検査区画１３ｃ，１３ｄに配置される第１圧力センサーに相当する圧力センサーＳ３〜Ｓ１０は、その圧力センサーの面積を小さくし、個数を増して配置されている。換言すると、検出装置１に加えられる力が作用する方向となる検査区画１３ｃ、１３ｄに配置される圧力センサーＳは、配置密度を高めて配置されている。また、弾性体突起２２は、力が加えられる特定方向に弾性変形するため、圧力センサーＳの配置密度を高めた検査区画１３ｃ，１３ｄと当接することができる。従って、検出装置１に加えられた力は、圧力センサーＳの配置密度を高め検査区画１３ｃ，１３ｄへた伝搬させることができるため、その力の方向が特定方向に加えられる場合が多い検出装置１は、その力が加えられる特定方向に作用する力を高分解能、換言すると高精度に検出することができる。
【００５９】
さらに、検査区画１３ａ〜１３ｄに配置される圧力センサーＳは、検出装置１に加えられた力が作用する特定方向に位置する検査区画１３ｃ，１３ｄには配置密度を多く、その他の方向に位置する検査区画１３ｃ，１３ｄ、換言すると力が作用することが少ない方向には、配置密度を少なくすることで、検査領域１３に配置される圧力センサーＳの総個数を少なくすることができる。圧力センサーＳの総個数を少なくすることで、圧力センサーＳで検出された力である圧力値を演算処理するデーター数を少なくし、高速に検出された力の演算処理をすることができる。
従って、検出装置１に加えられる力が作用する特定方向に対して高分解能、換言すると高精度に検出することができ、かつ、容易な検出装置１の構成で高速にその力の方向と大きさとを検出することができる検出装置１を実現することができる。
【００６０】
（第２実施形態）
第２実施形態にかかる検出装置について説明をする。図６に示す本実施形態の検出装置２〜５は、上述した第１実施形態の検出装置１に加えられる力の方向に応じて、検査領域１３を構成する第１検査区画〜第４検査区画に相当する検査区画１３ａ〜１３ｄに配置される第１圧力センサー〜第４圧力センサーに相当する圧力センサーＳの大きさや、その圧力センサーＳの組み合わせたものである。本実施形態の検出装置２〜５は、第１実施形態の検出装置１と検査領域１３を構成する検査区画１３ａ〜１３ｄに配置される圧力センサーＳの配置が異なる。なお、その他の構成は第１実施形態で詳述をした検出装置１と同様であるため、同様の部分には同じ符号を付して説明は簡略又は省略とする。
【００６１】
図６は、検出装置１に加えられる力の方向と、検出装置１の用途に応じて検査区画１３ａ〜１３ｄに配置される圧力センサーＳの大きさや、その圧力センサーＳを組み合わせた本実施形態の検出装置２〜５について説明をする図である。図６において、基準点Ｐから＋Ｙ方向に第１基準線５１が延在する方向を０°（３６０°）とし、力が加えられる方向として説明する。また、基準点Ｐから−Ｙ方向に第１基準線５１が延在する方向を１８０°として図６（ａ）から（ｂ）に示す本実施形態の検出装置２〜５を説明する。
【００６２】
（検出装置２）
図６（ａ）に示す検出装置２の検査領域１３には、基準点Ｐを通る第１基準線５１から−Ｙ方向に第１検査区画に相当する検査区画１３ｂと１３ｄとが配置され、それぞれに表面積の等しい圧力センサーＳ２１が配置されている。他方、第１基準線５１から＋Ｙ方向に第２検区画に相当する検査区画１３ａと１３ｃとが配置され、その２つの検査区画１３ａ，１３ｃを跨ぐ１つの圧力センサーＳ２２が配置されている。なお、圧力センサーＳ２２は、圧力センサーＳ２１と比べて２倍の表面積を有する。
【００６３】
圧力センサーＳは、検出装置２に加えられた力によって弾性変形する弾性体突起２２（図６においては、図示省略）の頂部２３が当接することで加えられた力が作用し、その力を検出する。検出装置２は、検出装置１と同様に図示しない演算部で検出された力（圧力値）を比較して演算する。検出装置２に加えられた力の方向と大きさとは、頂部２３が当接した圧力センサーＳに作用した力を演算することで検出することができる。よって、検出装置２は、弾性体突起２２に加えられる力が第１基準線５１を挟む−Ｙ方向に配置される検査区画１３ｂ，１３ｄの方向、即ち９０°から１８０°のいずれかの方向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。また、第１基準線５１を挟む＋Ｙ方向に配置される検査区画１３ａ，１３ｃに作用する力の大きさを検出することができる。
【００６４】
（検出装置３）
図６（ｂ）に示す検出装置３は、第１基準線５１から−Ｘ方向、かつ、基準点Ｐから−Ｘ方向に延在する説明の便宜上図示する第２基準線５２の両側、即ち＋Ｙ方向、−Ｙ方向の両側には、第２検査区画に相当する検査区画１３ａと１３ｂとが配置され、それぞれに４個の圧力センサーＳ３２が配置されている。
他方、第１基準線５１を中心として＋Ｘ方向、かつ、基準点Ｐから＋Ｘ方向に延在する第２基準線５２の両側、即ち＋Ｙ方向、−Ｙ方向の両側に配置される第１検査区画に相当する検査区画１３ｃと１３ｄとが配置されそれぞれに１６個の圧力センサーＳ３１が配置されている。換言すると、第１基準線５１から＋Ｘ方向に配置される検査区画１３ｃ、１３ｄの方向、即ち０°から１８０°に配置される圧力センサーＳの密度は、第１基準線５１から−Ｘ方向に配置される検査区画１３ａ，１３ｂの方向、即ち１８０°から３６０°に配置される圧力センサーＳの密度より高く、圧力センサーＳの個数も多く配置されている。検出装置３は、検出装置１とは圧力センサーＳの配置密度（個数）が異なる。その他の点は同様である。
【００６５】
圧力センサーＳは、加えられた力によって弾性変形する弾性体突起２２の頂部２３が当接することで加えられた力が作用し、加えられた力の検出をする。
検出装置３は、検出装置１と同様に図示しない演算部で検出された力（圧力値）を比較して演算する。検出装置３に加えられた力の方向と大きさとは、検出された力を演算することで検出することができる。
よって、弾性体突起２２に加えられる力が第１基準線５１から＋Ｘ方向に配置される検査区画１３ｃ，１３ｄの方向、即ち０°から１８０°のいずれかの方向に加えられた力の大きさと方向は、第１基準線５１から−Ｘ方向に配置される検査区画１３ａ，１３ｂの方向、即ち、１８０°から３６０°のいずれかに加えられた力の大きさと方向と比べて高分解能、換言すると高精度に検出することができる。
【００６６】
（検出装置４）
図６（ｃ）に示す検出装置４の検査領域１３は、第１基準線５１から−Ｘ方向、かつ、基準点Ｐから−Ｘ方向に延在する第２基準線５２の＋Ｙ方向に配置される第２検査区画に相当する検査区画１３ａと、第１基準線５１から＋Ｘ方向、かつ、基準点Ｐから＋Ｘ方向に延在する第２基準線５２の−Ｙ方向に配置される第３検査区画に相当する検査区画１３ｄとのそれぞれに、１個の圧力センサーＳ４２が配置されている。
また、第１基準線５１から−Ｘ方向、かつ、基準点Ｐから−Ｘ方向に延在する第２基準線５２の−Ｙ方向に配置される第１検査区画に相当する検査区画１３ｂと、第１基準線５１から＋Ｘ方向、かつ、基準点Ｐから＋Ｘ方向に延在する第２基準線５２の＋Ｙ方向に配置される第４検査区画に相当する検査区画１３ｃとのそれぞれに、４個の圧力センサーＳ４１が配置されている。換言すると、基準点Ｐを中心に４５°方向と、２２５°方向とに位置する検査区画１３ｃ，１３ｄには、それぞれ圧力センサーＳ４１を４個配置し、基準点Ｐを中心に１２５°方向と３１５°方向とに位置する検査区画１３ｄ，１３ａには、それぞれ圧力センサーＳ４２を検査領域１３に１個配置されている。
【００６７】
検出装置４の検査領域１３に配置された圧力センサーＳは、加えられた力によって弾性変形する弾性体突起２２の頂部２３が当接することで加えられた力が作用し、加えられた力を検出する。検出装置４は、検出装置１と同様に図示しない演算部で検出された力（圧力値）を比較して演算する。検出装置３に加えられた力の方向と大きさとは、検出された力を演算することで検出することができる。検出装置４に加えられた力の方向と大きさとは、検出された力を演算することで検出することができる。
よって、検出装置４は、弾性体突起２２に加えられる力が第１基準線５１を中心として＋Ｘ方向、かつ第２基準線５２を中心として＋Ｙ方向に配置される検査区画１３ｃの方向、即ち０°から９０°に加えられた力は、他の方向と比べて高分解能、換言すると高精度に検出をすることができる。また、第１基準線５１を中心として−Ｘ方向、かつ、第２基準線５２を中心として−Ｙ方向に配置される検査区画１３ｂとの方向に、即ち１８０°から２７０°のいずれかの方向に加えられた力は、他の方向と比べて高分解能、換言すると高精度に検出をすることができる。
【００６８】
（検出装置５）
図６（ｄ）に示す検出装置５の検査領域１３は、第１基準線５１から−Ｘ方向、かつ、基準点Ｐから−Ｘ方向に延在する第２基準線５２の−Ｙ方向に配置される第１検査区画に相当する検査区画１３ｂに４個の圧力センサーＳ５１が配置されている。また、第２検査区画に相当する第１基準線５１から−Ｘ方向、かつ、基準点Ｐから−Ｘ方向に延在する第２基準線５２の＋Ｙ方向に配置される検査区画１３ａには圧力センサーＳ５２が配置されている。また、第２，第３検査区画に相当する第１基準線５１から＋Ｘ方向、かつ、基準点Ｐから＋Ｘ方向に延在する第２基準線５２の両側に配置される検査区画１２ｃ，１３ｄとには、それぞれ１個の圧力センサーＳ５２が配置されている。
検出装置５の検査領域１３に配置された圧力センサーＳは、加えられた力によって弾性変形する弾性体突起２２の頂部２３が当接することで作用した力を検出する。検出装置５は、検出装置１と同様に図示しない演算部で圧力センサーＳに弾性体突起２２が当接することで、検出された力（圧力値）を比較して演算する。加えられた力の方向と大きさとは、圧力センサーＳで検出された力を演算することで検出することができる。
よって、検出装置５に加えられる力は、第１基準線５１から−Ｘ方向、かつ、第２基準線５２から−Ｙ方向に配置される第１検査区画に相当する検査区画１３ｂの方向、即ち１８０°から２７０°の方向に加えられた力を、他の方向と比べて高分解能、換言すると高精度に検出をすることができる。
【００６９】
検出装置２〜５に配置される検査区画１３ａ〜１３ｄ及び圧力センサーＳは、上述した検出装置２〜５の配置に限定されること無く、検出装置２〜５に加えられる力の方向と、高分解能にその力を検出することを欲する方向とに合わせて圧力センサーＳの表面積と配置個数、換言すると圧力センサーＳの配置密度を適宜変更して良い。
【００７０】
上述した第２実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態に係る検出装置２〜５によれば、検出装置２〜５に加えられた力に応じて弾性体突起２２は、検査領域１３に当接した状態で弾性変形が生じる。検査領域１３を構成する圧力センサーＳの表面積及び圧力センサーＳの配置個数は、第２基準線５２を挟む両側、又は第１基準線５１を挟む両側で異なる。加えられる力の方向が一定方向の場合が多い検出装置２，３、並びに５は、その力が加えられる方向に作用する力を高精度に検出することができる。
また、検出装置４は、加えられる力の方向が基準点Ｐを中心にある特定の方向、例えば基準点Ｐから第１基準線５１が延在する方向の角度が０°と１８０°とした場合における、４５°の方向と、その反対の方向、即ち２２５°との一定方向に加えられる場合、基準点Ｐを中心にその力が加えられる両方向に作用する力を高精度に検出することができる。
【００７１】
よって、検出装置２〜５に加えられる力が作用する方向に位置する検査領域１３に配置される圧力センサーＳは、その圧力センサーＳの表面積と配置される個数が、力が加えられる方向とは異なる方向の検査領域１３と異なる。検出装置２〜５に力が加えられる方向の検査領域１３に配置される圧力センサーＳは、その圧力センサーＳの面積を小さくし、圧力センサーＳの配置される個数を増して配置されている。即ち、配置密度を高めて配置されている。
また、検出装置２〜５は、力が加えられる方向に弾性変形するため、圧力センサーＳの配置密度を高めた検査領域１３と当接することができ、加えられた力を圧力センサーＳに伝搬することができる。
【００７２】
また、検査領域１３に配置される圧力センサーＳは、検出装置２〜５に加えられた力が作用する方向には配置密度を多く、その他の方向、換言すると力が作用することが少ない方向には、配置密度を少なく配置することで、検査領域１３全体に配置される圧力センサーＳの個数を少なくすることができる。圧力センサーＳの配置を少なくすることで、圧力センサーＳで検出された力である圧力値を演算処理するデーター数を少なくし、高速に検出された力の演算処理することができる。
従って、その検出装置２〜５に加えられる力が作用する方向に応じて検査領域１３と圧力センサーＳを配置して、その力を高分解能、換言すると高精度に検出することができ、かつ、容易な検出装置２〜５の構成で高速にその力の方向と大きさとを検出することを実現することができる。
【００７３】
（ロボット）
図７は、上述の実施形態に係る検出装置１〜５のいずれかを適用したロボットの概略構成を示す模式図である。詳細にはロボットは、対象物３０１０を把持するロボットハンド３０００である。図７（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１〜５のいずれかを適用した把持部３００１を備えている。例えば、制御装置（不図示）によりアーム部３００２に駆動信号を送出すると、一対のアーム部３００２が開閉動作する。
【００７４】
図７（ｂ）に示すように、ロボットハンド３０００で丸棒等の対象物３０１０を把持する場合を考える。この時、把持部３００１には、対象物３０１０と把持部３００１とが当接する表面に垂直な方向の力、即ち対象物３０１０に対する重力Ｍｇが作用する方向の力が作用する。その作用する力は、ロボットハンド３０００の把持部３００１として上述した検出装置１〜５のいずれか備え、重力Ｍｇが作用する方向に圧力センサーＳ（図７においては不図示。）が高密度（多数）配置されているため、高精度、かつ高速に検出することができる。
【００７５】
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、対象物３０１０が落下する方向など一定方向に力が頻繁に生じる。ロボットハンド３０００の把持部３００１は、その把持部３００１に検出装置１〜５のいずれかを備えることで、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。従って、上述の実施形態にかかる検出装置１〜５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。
【００７６】
（電子機器）
図８は、上述した実施形態に係る検出装置１〜５のいずれかを適用した電子機器の一例である携帯電話機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、並びに上述した検出装置１〜５のいずれかが適用されている表示部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、表示部１００１に表示される画面がスクロールされる。表示部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。
【００７７】
図９は、上述した実施形態に係る検出装置１〜５のいずれかを適用した電子機器の一例である携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）２０００の概略構成を示す模式図である。図９（ａ）に示す携帯情報端末２０００は、複数の操作ボタン２００２及びタッチパッド２００３、並びに上述した検出装置１〜５のいずれかが適用されている表示部２００１を備えている。例えば、図９（ｂ）は、検出装置１〜５をタッチパッド２００３に適用した模式図である。タッチパッド２００３は、搭載される携帯情報端末２０００の操作性から、−Ｙ方向、換言すると操作する指２０１０を手のひらの方向に引く動作をする力を高精度かつ、高速に検出をすることが求められる。検出装置１〜５をこの様なタッチパッド２００３に適用する場合は、第２基準線５２を中心とした−Ｙ方向に多くの圧力センサーＳを配置しているため、そのタッチパッド２００３を操作する指２０１０の動きを高精度に検出し、速い操作、即ち速い指２０１０の動きも検出することができるタッチパッド２００３を搭載した携帯情報端末２０００を提供することができる。
【００７８】
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ために、上述の実施形態に係る検出装置１〜５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。
【００７９】
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、上述の実施形態に係る検出装置１〜５を適用させることができる。
【００８０】
（変形例）
なお、本発明の実施形態は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。
【００８１】
図１０は、検出装置６〜９に加えられた力を、その検出装置６〜９の第１基板１０に配置された検査領域１３（圧力センサーＳ）に伝達する手段の変形例を示す図である。
【００８２】
（変形例１）
図１０（ａ）に示す変形例１にかかる検出装置６には、半球形状の弾性体突起２２ａを有し、配置されている。その検出装置６に加えられる力は、第２基板２０（図１０においては図示省略。）を介して、又は第２基板２０を介さず弾性体突起２２ａに加えられる。加えられた力は、その弾性体突起２２ａの基部に伝搬され、その力は、基部と当接する検査領域１３を介して作用させることで、検出装置６に加えられる力を検出することができる。
【００８３】
（変形例２）
図１０（ｂ）に示す変形例２にかかる検出装置７には、球形状の弾性体突起２２ｂを有し、配置されている。その検出装置７に加えられる力は、第２基板２０を介して弾性体突起２２ｂに、又は第２基板２０を介さず弾性体突起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、円弧と当接する検査領域１３に作用させることで、検出装置７に加えられる力を検出することができる。
【００８４】
（変形例３）
図１０（ｃ）に示す変形例３にかかる検出装置８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１〜５に加えられる力は、第２基板２０を介して弾性体突起２２ｃに、又は第２基板２０を介さず弾性体突起２２ｃ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、底面と当接する検査領域１３に作用させることで、検出装置８に加えられる力を検出することができる。
【００８５】
（変形例４）
図１０（ｄ）に示す変形例４にかかる検出装置９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１〜５に加えられる力は、第２基板２０を介して弾性体３０に、又は第２基板２０を介さず直接弾性体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として弾性体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査領域１３に作用させることで、検出装置９に加えられる力を検出することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１〜５…検出装置、１０…第１基板、１１…保護基板、１２…第１基板本体、１３…検査領域、１３ａ〜１３ｄ…検査区画、２０…第２基板、２１…第２基板本体、２２…弾性突起、２２ａ〜２２ｃ…弾性体突起、２３…頂部、３０…弾性体、３１…硬質体、５１…第１基準線、５２…第２基準線、１０００…携帯電話機、１００１…表示部、１００２…スクロールボタン、１００３…複数の操作ボタン、２０００…携帯情報端末、２００１…表示部、２００２…操作ボタン、２００３…タッチパッド、２０１０…指、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、Ｓ，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ５１，Ｓ５２…圧力センサー。
【図１】
2013145125.tif 000006
【図２】
2013145125.tif 000007
【図３】
2013145125.tif 000008
【図４】
2013145125.tif 000009
【図５】
2013145125.tif 000010
【図６】
2013145125.tif 000011
【図７】
2013145125.tif 000012
【図８】
2013145125.tif 000013
【図９】
2013145125.tif 000014
【図１０】
2013145125.tif 000015