(57)【要約】【課題】外力の向きを検出することができる外力検出装置の提供。【解決手段】外力検出装置１００は、外力検出素子１と、可動電極１６に交流電圧を印加する交流電源１７と、交流電圧印加時の固定電極１１〜１５からの応答信号を検出して、静電容量の変化を検出する電流検出器３と、電流検出器３の検出結果に基づいて外力の向きを推定する推定部４と、を備える。外力検出素子１は、固定電極１１〜１５と、固定電極１１〜１５に対して離間して設けられ、固定電極１１〜１５との間に電界を形成するための可動電極１６と、可動電極１６を弾性支持する弾性体１８と、を備え、外力の作用による可動電極１６と固定電極１１〜１５との相対位置の変化に応じて、可動電極１６と固定電極１１〜１５との間の静電容量が変化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固定電極と、
前記複数の固定電極に対して離間して設けられ、交流電圧の印加により前記複数の固定電極との間に電界を形成する可動電極と、
前記可動電極を弾性支持する弾性支持部と、を備え、
外力の作用による前記可動電極の前記複数の固定電極に対する位置変化に応じて、前記可動電極と前記複数の固定電極との間の静電容量が変化する外力検出素子。
【請求項２】
請求項１に記載の外力検出素子において、
前記可動電極にエレクトレットが形成されている外力検出素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の外力検出素子と、
前記可動電極に交流電圧を印加する交流電源と、
前記交流電圧印加時の前記複数の固定電極からの出力信号を検出して、前記静電容量の変化を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて少なくとも前記外力の向きを推定する推定部と、を備える外力検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の外力検出装置において、
前記推定部は前記外力の向きおよび大きさを推定する、外力検出装置。
【請求項５】
複数の固定電極と、
前記複数の固定電極に対して離間して設けられるエレクトレット部材と、
前記エレクトレット部材を弾性支持する弾性支持部と、を備え、
外力の作用により、前記エレクトレット部材の前記複数の固定電極に対する移動に応じた電流信号を出力する、外力検出素子。
【請求項６】
請求項５に記載の外力検出素子と、
前記複数の固定電極からの出力される電流信号を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて少なくとも前記外力の向きを推定する推定部と、を備える外力検出装置。
【請求項７】
請求項３，４および６のいずれか一項に記載の外力検出装置において、
前記検出部に対して前記複数の固定電極のいずれか一つを選択的に接続する接続切替部を備える、外力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外力検出素子及び外力検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルを指などで触れると、その触れた箇所を特定することができる。複数あるタッチパネルの検出方式の一つとして、例えば、特許文献１に記載の静電容量型のタッチパネルが知られている。
【０００３】
静電容量型のタッチパネルを指などで触れると、その触れた箇所近傍の電極に関する静電容量が変化する。この静電容量の変化を検出することで、その触れた箇所を特定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／０１０６７６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、タッチパネルは、指で触れた箇所を検出することはできても、指で押す力などの外力の向きを検出することはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によると、外力検出素子は、複数の固定電極と、前記複数の固定電極に対して離間して設けられ、交流電圧の印加により前記複数の固定電極との間に電界を形成する可動電極と、前記可動電極を弾性支持する弾性支持部と、を備え、外力の作用による前記可動電極の前記複数の固定電極に対する位置変化に応じて、前記可動電極と前記複数の固定電極との間の静電容量が変化する。
本発明の第２の態様によると、第１の態様の外力検出素子において、前記可動電極にエレクトレットが形成されている。
本発明の第３の態様によると、外力検出装置は、第１または２の態様の外力検出素子と、前記可動電極に交流電圧を印加する交流電源と、前記交流電圧印加時の前記複数の固定電極からの出力信号を検出して、前記静電容量の変化を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて少なくとも前記外力の向きを推定する推定部と、を備える。
本発明の第４の態様によると、第３の態様の外力検出装置において、前記推定部は前記外力の向きおよび大きさを推定する。
本発明の第５の態様によると、外力検出素子は、複数の固定電極と、前記複数の固定電極に対して離間して設けられるエレクトレット部材と、前記エレクトレット部材を弾性支持する弾性支持部と、を備え、外力の作用により、前記エレクトレット部材の前記複数の固定電極に対する移動に応じた電流信号を出力する。
本発明の第６の態様によると、外力検出装置は、第５の態様の外力検出素子と、前記複数の固定電極からの出力される電流信号を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて少なくとも前記外力の向きを推定する推定部と、を備える。
本発明の第７の態様によると、第３，４および６のいずれか一の態様の外力検出装置において、前記検出部に対して前記複数の固定電極のいずれか一つを選択的に接続する接続切替部を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、外力の向きを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施の形態による外力検出装置を示す図。
【図２】外力検出素子を示す図。
【図３】スイッチ回路を説明する図。
【図４】外力検出原理を説明する図。
【図５】変形例１を示す図。
【図６】変形例２を示す図。
【図７】変形例３を示す図。
【図８】変形例４を示す図。
【図９】変形例５を示す図。
【図１０】変形例６を示す図。
【図１１】遅延回路の動作を説明する図。
【図１２】第２の実施の形態を説明する図。
【図１３】第３の実施の形態を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
―第１の実施の形態―
図１は、本発明の第１の実施の形態による外力検出装置１００を示したものである。外力検出装置１００は、外力検出素子１と、電流検出器３と、推定部４とを備えている。
【００１０】
外力検出素子１は、固定電極１１、１２、１３、１４、１５と、可動電極１６と、これらを埋設する弾性体１８と、可動電極１６の電位を変化させるための交流電源１７と、を備えている。固定電極１１〜１５は、金属などの導電性材料で作製されている。可動電極１６は、本実施形態では、金属などの導電性材料で作製されている。後述するように、可動電極１６には、静電容量の変化を検出するために交流電源１７が接続される。交流電源１７により可動電極１６に電圧が印加されることにより、可動電極１６と固定電極１１〜１５との間に電界が生じる。この電界は、可動電極１６の位置が変化することによって変化する。すなわち、静電容量が変化する。
【００１１】
電流検出器３は、固定電極１１〜１５から出力された電流を切り替えるスイッチ回路（マルチプレクサ、または、ロータリースイッチ）２と、可動電極１６に交流電圧を印加する交流電源１７と、スイッチ回路２を介して得られた固定電極１１〜１５からの交流信号を電圧に変換するＩ−Ｖ変換回路部３１とを備えている。各固定電極１１〜１５は、配線１１１、１２１、１３１、１４１、１５１によりスイッチ回路２と接続されている。スイッチ回路２は、所定の周期で順番に、配線１１１、１２１、１３１、１４１、１５１とＩ−Ｖ変換回路部３１との接続を切り替える。
【００１２】
電流検出器３は、交流電源１７により交流電圧を可動電極１６に印加し、固定電極１１〜１５から得られる交流信号をＩ−Ｖ変換回路部３１により検出する。スイッチ回路２により選択され出力された交流信号は可動電極１６と固定電極１１〜１５との間の静電容量に応じて変化するので、Ｉ−Ｖ変換回路部３１からは、静電容量に応じた電圧信号が出力される。なお、Ｉ−Ｖ変換回路部３１の代わりに、周知の自動平衡ブリッジ法により静電容量を検出する回路を用いても良い。静電容量を検出するための回路としては種々の方式が知られているので、説明は省略する。
【００１３】
推定部４は、電流検出器３からの信号に基づいて、可動電極１６がどのように移動したかを推定する。すなわち、外力検出素子１に作用した外力を推定する。
【００１４】
図２を用いて、外力検出素子１の詳細構造について説明する。図２（ａ）は、外力検出素子１を電極面に垂直な方向から見たものである。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２（ｂ）においては、簡単のため、配線の表記を省略した。
【００１５】
図２（ａ）に示すように、弾性体１８は、固定電極１１〜１５や可動電極１６を埋設し、さらに、固定電極１１〜１５や可動電極１６に接続される配線１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１の一部も埋設している。弾性体１８は、弾性および絶縁性を備える材料（例えば、ゴムなどの絶縁性のエラストマー）で作製される。なお、図２では、弾性体１８を円盤状としたが、これに限定されない。弾性体１８を以上のような構成とすることで、固定電極１１〜１５と可動電極１６との衝突を防止したり、固定電極１１〜１５と可動電極１６との電気的な短絡を防止したりすることができる。
【００１６】
固定電極１１〜１５は、同一平面上に互いに離間して配置されている。固定電極１１〜１５は、固定電極１１の周囲を囲むように配置されている。
【００１７】
図２（ｂ）に示すように、可動電極１６は、固定電極１１の垂直方向（図示上下方向）であって固定電極１１から離間した位置に、弾性体１８によって、弾性支持されている。可動電極１６は、外力を受けていない状態では、当該位置に位置している。図２（ｂ）に示すように、可動電極１６は、扁球を短軸方向に二等分した形状を有し、その曲面側を固定電極１１〜１５に対向させている。弾性体１８の外力検出面１８ａに外力が作用すると、弾性体１８が変形する。弾性体１８の変形の結果、埋設されている可動電極１６が移動して、可動電極１６と固定電極１１〜１５との相対位置が変化する。可動電極１６の移動方向としては、矢印ｈで示した水平方向（図示左右方向）や、矢印ｖで示した垂直方向（図示上下方向）や、矢印ｈ及び矢印ｖの組み合わせである斜め方向などが含まれる。
【００１８】
図３は、図１に示したスイッチ回路２の変形例を示した図である。図３に示すスイッチ回路２Ａは、遅延回路２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅと、オンオフ回路２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅと、スイッチング信号発生回路２３と、を備えることにより、マルチプレクサとしての機能を果たしている。
【００１９】
ここで、図１１を用いて、スイッチ回路２の切り替え動作について説明する。各遅延回路２１Ａ〜２１Ｅは、スイッチングのためのトリガ信号がスイッチング信号発生回路２３から入力されると、それぞれ異なる遅延時間が経過した後に対応するオンオフ回路２２Ａ〜２２Ｅを閉じる。
【００２０】
図１１は、遅延回路２１Ａ〜２１Ｅの動作を説明するタイミングチャートである。High状態（上側の位置）ではオンオフ回路２２Ａ〜２２Ｅがオンとなり、Low状態（下側の位置）ではオンオフ回路２２Ａ〜２２Ｅがオフとなる。時刻ｔ１に、スイッチングのためのトリガ信号が、スイッチング信号発生回路２３から各遅延回路２１Ａ〜２１Ｅに向けて送信される。遅延回路２１Ａは、時刻ｔ１からｔａ秒後にオンオフ回路２２Ａをオンにする。さらに、遅延回路２１Ａは、オンオフ回路２２ＡをオンにしてからＴｓ秒後にオフにする。外力検出装置１００は、このオンオフ回路２２Ａがオンになっている時間（Ｔｓ秒間）にオンオフ回路２２Ａを流通する電流を電流検出器３で検出する。
【００２１】
同様に、遅延回路２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅにも、時刻ｔ１にトリガ信号がスイッチング信号発生回路２３から入力される。遅延回路２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅは、トリガ信号が入力された時刻ｔ１からｔｂ、ｔｃ、ｔｄ、ｔｅ秒経過した後（ただし、ｔａ＜ｔｂ＜ｔｃ＜ｔｄ＜ｔｅ）に、対応するオンオフ回路２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅをオンにする。さらに、遅延回路２１Ｂ〜２１Ｅは、オンオフ回路２２Ｂ〜２２ＥをオンにしてからＴｓ秒後にオフにする。外力検出装置１００は、これらのオンオフ回路２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅがオンになっている時間（Ｔｓ秒間）にオンオフ回路２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅを流通する電流を電流検出器３で検出する。
【００２２】
このように、スイッチ回路２に、遅延回路２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅを用いることで、所定の周期で順番に、配線１１１、１２１、１３１、１４１、１５１と電流検出器３との接続を切り替えることができる。その結果、配線１１１、１２１、１３１、１４１、１５１毎に電流検出器３や推定部４を設ける必要がない。なお、本実施形態では、スイッチ回路２の一例として、遅延回路を用いるものを示したが、本発明はこれに限定されない。
【００２３】
次に、外力検出素子１の検出動作について図４を用いて説明する。図４は、本実施形態における、外力の検出原理について説明するための図である。図４（ａ）は、外力検出素子１に外力が作用していない状態を模式的に示している。図４（ｂ）は、外力検出素子１に図示右向きの外力Ｆ１が作用した状態を模式的に示している。いずれの場合も、固定電極として固定電極１２，１５を示した。また、図４（ｃ）は、外力検出素子１に図示下向きの外力Ｆ２が作用した状態を模式的に示しており、固定電極として固定電極１１，１２，１５を示した。
【００２４】
図４（ａ）のように外力が作用していない状態では、可動電極１６と固定電極１２との間の静電容量をＣａ１とし、可動電極１６と固定電極１５との間の静電容量をＣｂ１とする。このとき、交流電圧の周波数をｆとすると静電容量Ｃの容量リアクタンスは１／２πｆＣなので、静電容量Ｃが大きいほど流れる電流は大きくなる。
【００２５】
一方、図４（ｂ）に示すように、指５０によって、外力検出面１８ａに右向きの外力Ｆ１が作用すると、図４（ｂ）のように弾性体１８が変形して可動電極１６が図示右向きに移動し、固定電極１２，１５と可動電極１６との距離が変化する。その結果、可動電極１６が遠ざかる固定電極１２の場合には、可動電極１６と固定電極１２との間の静電容量がＣａ２（＜Ｃａ１）に減少する。固定電極１２からの交流信号は静電容量の変化に応じて変化し、その交流信号の変化は電流検出器３において検出される。
【００２６】
逆に、可動電極１６が近づく固定電極１５の場合には、可動電極１６と固定電極１５との間の静電容量がＣｂ２（＞Ｃｂ１）に増加する。固定電極１５からの交流信号は静電容量の変化に応じて変化し、その交流信号の変化は電流検出器３において検出される。
【００２７】
図１の推定部４は、電流検出器３から出力される検出信号（電圧信号）から、可動電極１６と固定電極１２との間の静電容量が小さくなり、可動電極１６と固定電極１５との間の静電容量が大きくなったと判断し、可動電極１６が図示右向きに移動したと推定する。さらに、推定部４は、静電容量の変化量と弾性体１８の弾性係数や寸法や形状等やその他の設計事項を考慮することによって、可動電極１６の右向きの変位を推定し、外力Ｆ１の向き及び大きさを推定する。
【００２８】
図４（ｃ）に示すように、指５０によって、外力検出面１８ａに下向きの外力Ｆ２が作用すると、可動電極１６が固定電極１１の方向へ移動する。その結果、可動電極１６と固定電極１１との間の静電容量が増加する。なお、可動電極１６と固定電極１２および１５との間の静電容量も僅かに変化するが、可動電極１６に対して固定電極１２，１５の配置が左右対称なので変化量は等しいと考えることができる。そして、それぞれの静電容量に応じた交流信号がＩ−Ｖ変換回路部３１に入力される。
【００２９】
推定部４（図１参照）は、電流検出器３からの検出信号に基づいて上述のような静電容量の変化を推定し、図４（ｃ）に示すような外力Ｆ２が作用したと推定する。この場合も、静電容量の変化量と弾性体１８の弾性係数や寸法や形状等やその他の設計事項を考慮して、可動電極１６の下向きの変位を推定し、外力Ｆ２の向き及び大きさを推定する。
【００３０】
なお、図４では、固定電極１１、１２，１５を例に説明した、その他の固定電極１３，１４（図１参照）についても同様である。なお、可動電極１６に対して配置する固定電極の数を多くするほど、外力や可動電極１６の位置変化をより正確に推定することが可能となる。
【００３１】
上述したように、第１の実施の形態では、外力検出素子１は、複数の固定電極１１〜１５と、固定電極１１〜１５に対して離間して設けられ、固定電極１１〜１５との間に電界を形成するための可動電極１６と、固定電極１１〜１５に対して可動電極１６を弾性支持する弾性支持部である弾性体１８と、を備える。外力検出素子１は、外力の作用による可動電極１６と固定電極１１〜１５との相対位置の変化に応じて、可動電極１６と固定電極１１〜１５との間の静電容量が変化するので、その静電容量の変化に基づいて、少なくとも外力の向きを検出することが可能となる。
【００３２】
例えば、図１に示すように、外力検出素子１に対して、スイッチ回路２，交流電源１７，Ｉ−Ｖ変換回路部３１を備える電流検出器３と推定部４とを設けて、外力検出装置１００とする。外力検出装置１００は、外力検出素子１と、可動電極１６には交流電源１７により交流電圧が印加され、そのときの固定電極１１〜１５からの応答信号（出力信号）をＩ−Ｖ変換回路部３１に入力して静電容量の変化を検出する。そして、Ｉ−Ｖ変換回路部３１の検出結果に基づき、推定部４において外力の向きを推定する。
【００３３】
上述した実施形態では、導電性材料により可動電極１６を形成したが、誘電体材料を用いた可動電極１６としても良い。誘電体材料には配線１６１を接続するための電極が形成されている。
【００３４】
以下、上記の実施形態の変形例について説明する。なお、上記の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００３５】
―変形例１―
図５は、変形例１を説明するための図である。なお、簡単のため、弾性体１８の記載は省略した。本変形例の外力検出装置１００Ａでは、図３に示したスイッチ回路２を用いる代わりに、固定電極１１〜１５の全てにＩ−Ｖ変換回路部３１をそれぞれ設けるようにした。この場合、Ｉ−Ｖ変換回路部３１の数は増加するが、固定電極１１〜１５のそれぞれの電流を同時に検出することができる。
【００３６】
―変形例２―
図６は、変形例２を説明するための図である。なお、簡単のため、弾性体１８の記載は省略した。本変形例の外力検出装置１００Ｂは、図１に示す外力検出素子１を複数備える。図６の外力検出装置１００Ｂは、一例として、外力検出素子１を４つ有する。図６では、可動電極１６の電位を変化させる交流電源１７は共通化されている。スイッチ回路２Ｂは、図３に示すスイッチ回路２と同様に複数の遅延回路およびオンオフ回路を有しており、４つの外力検出素子１の各固定電極とＩ−Ｖ変換回路部３１との接続を順に切り替える。
【００３７】
このように、外力検出素子１の数を増やすことで、以上の実施形態の作用効果に加えて、以下のような作用効果を奏する。
（１）外力検出素子１の数を増やすことにより、外力検出面を大面積化することができ、広い領域において外力を検出することが可能となる。
（２）一方、外力検出素子１の大きさを小さくして多数配置することで、外力検出素子１の密度が上がり、外力検出の細密化を図ることができる。
【００３８】
―変形例３―
図７は、変形例３を説明するための図である。図７（ａ）は、変形例３の外力検出素子１の平面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図７（ｂ）に示すように、変形例３の弾性体１８Ａは中空構造となっており、中空領域には天井面１８１と、天井面１８１に対向している底面１８２とが形成されている。可動電極１６は天井面１８１に設けられ、固定電極１１〜１５は底面１８２に設けられている。
【００３９】
変形例３では、中空構造の弾性体１８Ａとしたことにより、外力に対して弾性体１８Ａが変形しやすくなる。その結果、図２に示した外力検出素子１に比べて、検出感度が向上する。
【００４０】
―変形例４―
図８は、変形例４を説明するための図である。図８（ａ）は外力検出素子１の平面図である。また、図８（ｂ）は図８（ａ）のＣ−Ｃ断面図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【００４１】
変形例４の弾性体１８Ｂは、上板１８４と、下板１８５と、下板１８５に対して上板を弾性支持する複数の支柱１８３と、を備える。可動電極１６は上板１８４の下面１８４ａに設けられ、固定電極１１〜１５は下板１８５の上面１８５ａに設けられている。変形例４の場合も、変形例の場合と同様に弾性体１８Ｂが変形しやすく、検出感度が向上する。
【００４２】
―変形例５―
図９は、変形例５を説明するための図である。図９（ａ）は外力検出素子１の平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。変形例５の外力検出素子１は、可動電極１６Ａが図２に示した外力検出素子１と異なっており、その他の構造は図２に示した外力検出素子１と同様である。可動電極１６Ａは扁球状であって、２つの可動電極１６を、互いの平面部分を対向するように配置して一体化したものと同様の形状となっている。変形例５の可動電極１６Ａであっても、上述した実施形態と同様の効果を奏する。
【００４３】
―変形例６―
図１０は、変形例６を説明するための図である。図１０（ａ）は外力検出素子１の平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。変形例６の可動電極１６Ｂは、円盤状の形状を有しているが、上述した実施形態と同様の効果を奏する。
【００４４】
―第２の実施の形態―
図１２は、本発明の第２の実施の形態の外力検出装置１００Ｃを示す図である。なお、図１２では、簡単のために弾性体１８の記載は省略した。第２の実施の形態では、第１の実施の形態で用いた交流電源１７（図１参照）は不要であり、かつ、第１の実施の形態に記載した可動電極１６に代えて、エレクトレット化された可動部材１６Ｃを使用した。可動部材１６Ｃは、誘電体で作製されており、コロナ放電等によって帯電されている。誘電体には、例えば、テフロン（登録商標）、サイトップ（登録商標）、二酸化ケイ素、イットリア安定化ジルコニア、水酸アパタイト等を用いることができる。第２の実施の形態では、交流電源を用いていないので、静的位置検出（すなわち、可動部材１６Ｃが静止しているときの位置検出）は不可能となるが、可動部材１６Ｃの加速的動きに応じた信号がスイッチ回路２から出力される。
【００４５】
エレクトレット化された可動部材１６Ｃを用いた場合、エレクトレットによって可動部材１６Ｃと各固定電極１１〜１５との間に電界が形成される。外力によって可動部材１６Ｃに加速度的な動きが生じると、各固定電極１１〜１５に蓄えられる電荷量が変化し、それによる電流が電流検出器３で検出される。その結果、外力検出素子１に外力が作用したか否かを検出することができる。
【００４６】
例えば、外力の作用により可動部材１６Ｃが加速度的に移動して固定電極１２に近づいた場合を考えると、固定電極１２および固定電極１５における電荷量の変化は加速度が大きいほど大きくなる。また、電荷量の変化により生じる電流の向きは、可動部材１６Ｃが近づく固定電極１２と可動部材１６Ｃが遠ざかる固定電極１５とでは逆向きになる。それらの電流を電流検出器３で検出することにより、推定部４は可動部材１６Ｃの移動方向（すなわち外力の方向）を推定することが可能である。
【００４７】
以上のように、第２の実施の形態では、複数の固定電極１１〜１５と、複数の固定電極１１〜１５に対して離間して設けられるエレクトレット部材である可動部材１６Ｃと、可動部材１６Ｃを弾性支持する弾性体１８と、を備え、外力が作用したときの固定電極１１〜１５に対する可動部材１６Ｃの加速度的移動に応じて発生する電流を、電流検出器３で検出する。各固定電極１１〜１５に蓄えられる電荷量は、可動電極１６Ｃの電圧（すなわちエレクトレット部材のエレクトレット電圧）が高いほど大きくなる。そのため、エレクトレット部材の電圧が高いほど可動部材１６Ｃの加速度的移動に伴う電流は大きくなり、検出感度が向上する。なお、第２の実施の形態では、エレクトレット部材により可動部材１６Ｃに電圧を与えたが、直流電源を用いて直流電圧を印加しても良い。この場合も、直流電圧が高いほど検出感度が向上する。
【００４８】
さらに、図１２に示す構成の場合、可動部材１６Ｃへの交流電圧の印加が不要となるので、コストの低減や省電力化を図ることができる。
【００４９】
なお、第２の実施の形態の外力検出装置１００Ｃに対しても、上述した変形例１〜６を適用することができる。
【００５０】
―第３の実施の形態―
図１３は、本発明の第３の実施の形態の外力検出装置１００Ｄを示す図である。外力検出装置１００Ｄは、図１に示した外力検出装置１００における可動電極１６を、エレクトレットが形成された可動電極（エレクトレット電極）１６Ｄに置き換えたものである。その他の構成については、図１の場合と同様である。可動電極１６Ｄには交流電源１７により交流電圧が印加されている。
【００５１】
第３の実施の形態では、固定電極１１〜１５に対して可動電極１６Ｄの位置が変化すると、第１の実施の形態の場合と同様に固定電極１１〜１５と可動電極１６Ｄとの間の静電容量が変化する。その結果、固定電極１１〜１５からの交流信号は可動電極１６Ｄの位置よって変化する。そのため、第１の実施の形態の場合と同様に、印加された交流信号の応答信号から可動電極１６Ｄの位置を推定することができる。
【００５２】
さらに、可動電極１６Ｄはエレクトレットが形成されているので、固定電極１１〜１５に対して可動電極１６Ｄが加速度的に移動すると、第２の実施の形態の場合と同様に加速度的移動に起因する電流が生じる。
【００５３】
以上のように、第３の実施の形態では、可動電極１６Ｄの位置や加速度的移動を検出することができるので、その検出結果から、可動電極１６Ｄの移動方向（すなわち外力の方向）を推定することができる。
【００５４】
なお、第３の実施の形態の外力検出装置１００Ｄに対しても、上述した変形例１〜６を適用することができる。
【００５５】
上記では、種々の実施形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１：外力検出素子
２：スイッチ回路
３：電流検出器
４：推定部
１１、１２、１３、１４、１５：固定電極
１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｄ：可動電極
１６Ｃ：可動部材
１７： 交流電源
１８：弾性体
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ：外力検出装置
Ｆ１、Ｆ２：外力
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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