CN102374843A - 几何形状传感器和信息输入装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及几何形状传感器和信息输入装置，该几何形状传感器包括：检测表面，其包括多个聚合物传感元件并且被构造成检测外部物体，所述聚合物传感元件沿着一个或多个方向并排布置，并且每个聚合物传感元件根据变形而产生电压；和检测部分，其根据从检测表面中的每个聚合物传感元件所获得的电压，来检测外部物体的与检测表面接触的区域的表面几何形状。

Description

几何形状传感器和信息输入装置
技术领域
本发明涉及几何形状传感器，所述几何形状传感器使用聚合物传感元件来检测外部物体的表面几何形状，并且本发明涉及使用该几何形状传感器的信息输入装置。
背景技术
已经提出了使用聚合物传感元件的各种传感器，所述聚合物传感元件响应于变形而产生电压或电动势。例如，参考日本未审查专利申请公开No.2005-39995。在这样的传感器当中，几何形状传感器检测外部物体的表面几何形状，所述几何形状传感器通常具有如下构造：通过由聚合物传感元件构造的单张板来构成几何形状传感器的检测表面；并且多个检测电极布置在该板上。如此构造的几何形状传感器基于从每个检测电极获得的电压，来检测外部物体的表面几何形状。
发明内容
发明人发现，因为通过由聚合物传感元件构造的单张板来构成几何形状传感器的检测表面，所以具有上述的构造的几何形状传感器的不利之处在于：机械柔性低，并且因此检测表面(或聚合物检测元件)很难根据外部物体的表面几何形状而变形或者遵循该表面几何形状。结果，例如，限制了可检测到的变形量，使得很难处理来自于具有曲面几何形状(例如，球面)的外部物体的变形。因此，会存在未适当的检测表面几何形状的情况。
为了解决所述不利之处，例如，考虑可以切割上述单张板以提供多个开口的方法，以提高检测表面或聚合物传感元件的变形性能。例如，可以切割单张板以提供网状构造的开口。但是，即使采用上述方法，可检测到得变形量仍然不足。此外，因为该方法中的开口成为瓶颈，所以该方法使得很难实现更高的清晰度和更细小的检测点尺寸。
因此，目前可获得的方法很难适当的检测外部物体的表面几何形状，需要可以改善该难点的设计。
期望提供能够适当的检测外部物体的表面几何形状的几何形状传感器和信息输入装置。
根据本发明的实施例的几何形状传感器包括：检测表面，其包括多个聚合物传感元件并且被构造成检测外部物体，所述聚合物传感元件沿着一个或多个方向并排布置，并且每个聚合物传感元件根据变形而产生电压；和检测部分，其根据从检测表面中的每个聚合物传感元件所获得的电压，来检测外部物体的与检测表面接触的区域的表面几何形状。
根据本发明的实施例的信息输入装置包括几何形状传感器。该几何形状传感器包括：检测表面，其包括多个聚合物传感元件并且被构造成检测外部物体，所述聚合物传感元件沿着一个或多个方向并排布置，并且每个聚合物传感元件根据变形而产生电压；和检测部分，其根据从检测表面中的每个聚合物传感元件所获得的电压，来检测外部物体的与检测表面接触的区域的表面几何形状。
在根据本发明的实施例几何形状传感器和信息输入装置中，根据从每个聚合物传感元件获得电压来检测外部物体的与检测表面接触的区域的表面几何形状，所述聚合物检测元件在检测表面上沿着一个或多个方向并排布置。因此，与由聚合物传感元件构造的单张板来构成检测表面的情况相比，机械柔性提高了，从而使得检测表面(聚合物传感元件)更容易根据外部物体的表面几何形状而变形或者遵循该表面几何形状，并使得可检测到的变形量的范围增大(可检测到的变形量的上限增大)。此外，例如，在聚合物传感元件沿着多个方向布置的一个实施例中，在聚合物传感元件彼此交叉的部分(检测点)，在变形时聚合物传感元件能够相互滑动。因此，抑制了变形时应力的产生。
根据本发明的实施例的几何形状传感器和信息输入装置，根据从每个聚合物传感元件获得的电压，检测外部物体的与检测表面接触的区域的表面几何形状，所述聚合物传感元件在检测表面上沿着一个或多个方向并排布置。这使得能够增大可检测到的变形量的范围。因此，能够适当的检测外部物体的表面几何形状。此外，例如，可以调整每个聚合物传感元件的形状(例如，聚合物传感元件的沿着排列方向的宽度)，从而使得能够容易的实现更高的清晰度和更细小的检测点尺寸。
应当注意，上述概要描述和下面的详细描述都是示例性的，都是要提供对要求包括的本发明的进一步说明。
附图说明
附图用来提供对本发明进一步的理解，附图结合于本说明书中并组成说明书的一部分。附图示出了实施例，并且附图与说明书一起用于说明本发明的原则。
图1示出了根据本发明的第一实施例的几何形状传感器的示意性构造。
图2是示出了图1中所示的几何形状传感器的一部分的放大横截面图。
图3是示出了图1和图2中所示的聚合物传感元件的详细构造的横截面图。
图4A到4C是用于示出聚合物传感元件的基本操作的示意性横截面图。
图5示出了根据第一比较示例的使用聚合物传感元件的几何形状传感器的示意性构造。
图6示出了根据第二比较示例的使用聚合物传感元件的几何形状传感器的示意性构造。
图7A和7B是用于描述图1中所示的几何形状传感器的操作的示意图。
图8A和8B分别示出了根据第一修改形式和第二修改形式的几何形状传感器的示意性构造。
图9A和9B分别示出了根据第三修改形式和第四修改形式的几何形状传感器的示意性构造。
图10示出了根据本发明的第二实施例的几何形状传感器的示意性构造。
图11是示出图10中所示的几何形状传感器的一部分的放大透视图。
图12A和12B分别示出了根据第五修改形式和第六修改形式的几何形状传感器的示意性构造。
图13A和13B分别示出了根据第七修改形式和第八修改形式的几何形状传感器的示意性构造。
图14示出了根据第一应用示例的信息输入装置的示意性构造。
图15示出了图14中所示的电路部分的详细构造的示例。
图16示意性的示出了使用图14中所示的信息输入装置的示例。
图17是示出了图14中所示的信息输入装置的操作等的示例的流程图。
图18是示出了根据第二应用示例的信息输入装置的操作等的示例的流程图。
具体实施方式
下面，将参考附图详细描述本发明的一些实施例。将以下列顺序进行说明：
1.第一实施例(聚合物传感元件布置在X轴和Y轴方向上，并且不交织)
2.第一实施例的修改形式
第一修改形式(聚合物传感元件只布置在X轴方向上)
第二修改形式(聚合物传感元件只布置在Y轴方向上)
第三修改形式(聚合物传感元件布置成在检测表面的内区域比在检测表面的外区域更稀疏，并且不交织)
第四修改形式(聚合物传感元件在检测表面的内区域具有比在检测表面的外区域更细的宽度，并且不交织)
3.第二实施例(聚合物传感元件布置在X轴和Y轴方向上，并且交织(平纹编织构造))
4.第二实施例的修改形式
第五修改形式(聚合物传感元件布置成在检测表面的内区域比在检测表面的外区域更稀疏，并且交织)
第六修改形式(聚合物传感元件在检测表面的内区域具有比在检测表面的外区域更细的宽度，并且交织)
第七修改形式(斜纹编织构造)
第八修改形式(缎纹编织构造)
5.应用示例(信息输入装置的应用示例)
6.可选修改形式
(第一实施例)
(几何形状传感器1的构造)
图1示出了根据本发明的第一实施例的几何形状传感器(几何形状传感器1)的示意性构造。图2是示出了沿着图1中的线II-II所取的几何形状传感器1的一部分的放大横截面图。如将在下面详细描述的，几何形状传感器1是能够根据变形来检测外部物体的表面几何形状的传感器，所述变形例如是由从外部物体施加的力所引起的检测表面10的曲率和挠度(X-Y平面中的变形)。在本实施例中，尽管未示出，几何形状传感器1检测外部物体的X轴、Y轴和Z轴方向上的三维几何形状。更具体的，几何形状传感器1检测外部物体的与检测表面10接触的区域的表面几何形状。
几何形状传感器1具有多个(m个)聚合物传感元件11、多个(n个)聚合物传感元件12、电压检测部分13和14、和计算部分15，其中“m”是等于或大于2的整数，“n”是等于或大于2的整数。在一个实施例中，电压检测部分13和14、与计算部分15对应于“检测部分”的示例。
每个聚合物传感元件11和12根据由从外部物体施加的力所引起的变形，产生电压或电动势，并且每个聚合物传感元件11和12具有带状(或矩形)薄膜结构。聚合物传感元件11和12各自都根据变形的变形量和变形方向(例如，曲率和挠度)，来产生电压或电动势。例如，m个聚合物传感元件11在检测表面10上沿着X轴方向以基本相同的间隔并排布置，并且分别相应于Z轴方向上的变形而产生电压Vx1、Vx2、...、和Vxm。另一方面，n个聚合物传感元件12在检测表面10上沿着Y轴方向以基本相同的间隔并排布置，并且分别相应于Z轴方向上的变形而产生电压Vy1、Vy2、...、和Vym。也就是说，聚合物传感元件11和12在检测表面10上沿着彼此正交的两个方向(在本实施例中是X轴和Y轴方向)并排布置。同时，如图2中“P0”所表示的，例如，每个聚合物传感元件11和12的表面可以被之后描述的保护膜40所覆盖。采用这种构造，聚合物传感元件11的位置和聚合物传感元件12的位置彼此不固定，并且在聚合物传感元件11和聚合物传感元件12彼此交叉的部分(检测点)，在变形时聚合物传感元件11和聚合物传感元件12能够相互滑动。将在后面参考图3到4C描述聚合物传感元件11和12中的每一个的详细构造。
电压检测部分13检测每个聚合物传感元件11中产生的电压Vx(即，电压Vx1到Vxm)，以沿着X轴方向和Z轴方向检测外部物体的二维几何形状(即，Z-X平面上的二维几何形状)。另一方面，电压检测部分14检测每个聚合物传感元件12中产生的电压Vy(即，电压Vy1到Vym)，以沿着Y轴方向和Z轴方向检测外部物体的二维几何形状(即，Y-Z平面上的二维几何形状)。
计算部分15根据电压检测部分13中检测到的电压Vx(电压Vx1到Vxm)和电压检测部分14中检测到的电压Vy(电压Vy1到Vym)，获得(计算)上述外部物体的表面几何形状，并且计算部分15将如此获得的表面几何形状输出作为检测数据Dout。也就是说，计算部分15根据在检测表面10上从聚合物传感元件11和12获得的电压Vx和Vy，检测外部物体的与检测表面10接触的区域的表面几何形状。将在下面参考图7A和7B描述表面几何形状的检测方法。
(聚合物传感元件11和12的详细构造)
现在将参考图2和3描述上述聚合物传感元件11和12中的每一个的详细构造。图3示出了聚合物传感元件11和12中的每一个的横截面构造。
如图3所示，聚合物传感元件11和12中的每一个都具有堆叠结构，在所述堆叠结构中一对电极膜42A和42B连接到离子导电高分子化合物膜41(在下文中简称为“高分子化合物膜41”)的两个表面上。也就是说，聚合物传感元件11和12中的每一个都具有一对电极膜42A、42B和高分子化合物膜41，该高分子化合物膜41插入在所述电极膜42A和42B之间。同时，如图2和3所示，聚合物传感元件11和12中的每一个的两个表面可以被保护膜40覆盖。保护膜40具有绝缘特性，并且所述保护膜40由具有高弹性的材料构成。高弹性材料可以是聚氨酯、聚对二甲苯或其他适合的材料。在可选实施例中，在某些情况下可以不提供保护膜40。同时，在另一实施例中，代替保护膜40，检测表面10作为一个整体可以被具有柔性的膜覆盖。具有柔性的膜可以是硅橡胶或其他适合的材料。
用阳离子物质浸渍高分子化合物膜41。如这里所使用的，术语“阳离子物质”指包括阳离子和极性溶液的物质，或者指包括液体阳离子的物质。例如，包括阳离子和极性溶液的物质可以是阳离子溶解在极性溶液中的物质。例如，液体阳离子可以是构造离子液体的阳离子。例如，包括液体阳离子的物质可以是离子液体。
例如，构成高分子化合物膜41的材料可以是离子交换树脂，所述离子交换树脂具有氟树脂或碳氢化合物体系作为骨架(skeleton)。例如，离子交换树脂可以是阴离子交换树脂、阳离子交换树脂或阴离子-阳离子交换树脂。在这些树脂当中，阳离子交换树脂是优选的，尽管不是绝对必要的。
阳离子交换树脂可以是带有酸基的材料，该酸基例如但不限于磺酸基和羧基。该材料可以是具有酸基的聚乙烯、具有酸基的聚苯乙烯、具有酸基的氟树脂或其他适合的材料。在这些材料当中，具有磺酸基或羧酸基的氟树脂是优选的，Nafion(注册商标，可从特拉华州Wilmington的DuPont购得)是特别优选的，尽管不是绝对必要的。
优选的但并非绝对必要的，高分子化合物膜41中浸渍的阳离子物质是包括金属离子和水的材料、包括有机阳离子和水的材料、或离子液体。金属离子可以是轻金属离子，所述轻金属离子例如但不限于钠离子(Na+)、钾离子(K+)、锂离子(Li+)、和镁离子(Mg2+)。例如，有机阳离子可以是烷基铵离子(alkylammonium ion)。阳离子作为水合物存在于高分子化合物膜41中。因此，当包括阳离子和水的阳离子物质被浸渍在高分子化合物膜41中时，优选的但并非绝对必要的，聚合物传感元件11和12分别作为一个整体被密封，以抑制水的蒸发。
离子液体有时可以称作室温熔融盐，并且离子液体包括阳离子与阴离子，该阳离子和该阴离子具有阻燃特性和低挥发性。在离子液体中，构成离子液体的阳离子具有比阴离子更大的离子半径。离子液体可以是化合物，该化合物例如但不限于咪唑(imidazolium)环系化合物、吡啶(pyridinium)环系化合物和脂肪族系化合物。
具体来说，优选的但并非绝对必要的，阳离子物质是离子液体。一个原因在于离子液体的挥发性低，因而聚合物传感元件11和12在高温环境或真空中有利的起作用。
电极膜42A和42B中的每一个都包括一种或多种导电材料。优选的但并非绝对必要的，电极膜42A和42B中的每一个是导电材料粉末通过导电聚合物相互结合的膜，因为这能增加电极膜42A和42B的柔性。尽管并非绝对必要的，导电材料粉末优选是碳粉末，因为碳粉末导电性高并且比表面积高，从而获得大量的变形。尽管并非绝对必要的，碳粉末优选是科琴碳黑(KetjenBlack，注册商标)。尽管并非绝对必要的，导电聚合物优选是与上述的构成高分子化合物膜41的材料相似的材料。
例如，可以通过将涂层材料施涂到高分子聚合物膜41的表面来形成电极膜42A和42B，所述涂层材料具有分散在分散介质中的导电材料粉末和导电聚合物。可选的，包括导电材料粉末和导电聚合物的膜状构件可以被压力结合到高分子化合物膜41的两侧。
电极膜42A和42B中的每一个都可以具有多层结构。在电极膜42A和42B各自具有多层结构的一个实施例中，优选的但并非绝对必要的，电极膜42A和42B各自具有层叠构造，所述层叠构造以从高分子聚合物膜41一侧的顺序包括：导电材料粉末通过导电聚合物相互结合的层、和金属层。一个原因是，这能够使得在电极膜42A和42B中的每一个的面内方向上电位接近更均匀的值，并且能够实现更好的变形性能。构成金属层的材料可以是贵金属，所述贵金属例如但不限于金和铂。金属层的厚度是可选择的，尽管优选的但并非绝对必要的，金属膜是连续膜从而使得在电极膜42A和42B中的每一个上电位变得均匀。形成金属膜的方法可以是电镀方法、气相沉积方法、溅射方法或其他适合的方法。
在包括阳离子和极性溶剂的物质用作聚合物传感元件11和12中的每一个中的阳离子物质的一个实施例中，高分子化合物膜41中几乎不包括阴离子。
采用这种构造，如之后将更加详细描述的，当在聚合物传感元件11和12中的每一个中、在与膜平面正交的方向上(在本实施例中是在Z轴方向上)高分子化合物膜41变形(例如弯曲或挠曲)时，在电极膜42A和电极膜42B之间产生电压(电动势)。应当注意，高分子化合物膜41的包括宽度和长度在内的尺寸是可选择的，并且可以根据预计或预定的高分子化合物膜41的变形量(或位移量)按照需要来设置该尺寸。
(聚合物传感元件11和12的基本操作)
现在将参考图4A到4C描述具有上述构造的聚合物传感元件11和12的基本操作。图4A到4C是示意性的示出了聚合物传感元件11和12的基本操作的横截面图。
首先，将描述高分子化合物膜41包括用作阳离子物质的阳离子和极性溶剂的一个实施例。
如图4A所示，当聚合物传感元件11和12中的每一个并没有被施加来自外部物体的力时，聚合物传感元件11和12中的每一个处于平面状态而未引起变形(例如，弯曲和挠曲)。从而，阳离子物质基本均匀的分散在高分子化合物膜41中。因此，在电极膜42A和电极膜42B之间没有产生电位差(即，电压Vx和Vy)，电压检测部分13和14所检测到的电压处于零伏特。
这里，如图4B和4C所示，当将来自外部物体的力施加到聚合物传感元件11和12中的每一个时，聚合物传感元件11和12中的每一个变形(例如，弯曲或挠曲)。
例如，如图4B所示，当聚合物传感元件11和12中的每一个在Z轴上的负向上变形(在电极膜42A一侧上变形)时，高分子化合物膜41的电极膜42A一侧的区域收缩，而高分子化合物膜41的电极膜42B一侧的区域膨胀。结果，在阳离子溶解在极性溶剂中的状态下，阳离子朝向高分子化合物膜41的电极膜42B一侧移动，从而在高分子化合物膜41的电极膜42B一侧上阳离子密集，而在高分子化合物膜41的电极膜42A一侧上阳离子稀疏。因此，在聚合物传感元件11和12中分别产生电压Vx和Vy(正极性电压+Vx和+Vy)，电压Vx和Vy各自的电位在电极膜42B一侧上比在电极膜42A一侧上高。
相反，如图4C所示，当聚合物传感元件11和12中的每一个在Z轴上的正向上变形(在电极膜42B  一侧上变形)时，高分子化合物膜41的电极膜42B一侧的区域收缩，而高分子化合物膜41的电极膜42A一侧的区域膨胀。结果，在阳离子溶解在极性溶剂中的状态下，阳离子朝向高分子化合物膜41的电极膜42A一侧移动，从而在高分子化合物膜41的电极膜42A一侧上阳离子密集，而在高分子化合物膜41的电极膜42B  一侧上阳离子稀疏。因此，在聚合物传感元件11和12中分别产生电压Vx和Vy(负极性电压-Vx和-Vy)，电压Vx和Vy各自的电位在电极膜42A一侧上比在电极膜42B一侧上高。
然后，将描述高分子化合物膜41包括用作阳离子物质的离子液体的一个实施例，所述离子液体包括液体阳离子。
同样的，如图4A所示，当聚合物传感元件11和12中的每一个并没有被施加来自外部物体的力时，聚合物传感元件11和12中的每一个处于平面状态而未引起变形(例如，弯曲和挠曲)。从而，离子液体基本均匀的分散在高分子化合物膜41中。因此，在电极膜42A和电极膜42B之间没有产生电位差(即，电压Vx和Vy)，电压检测部分13和14所检测到的电压处于零伏特。
因此，如图4B和4C所示，当将来自外部物体的力施加到聚合物传感元件11和12中的每一个时，聚合物传感元件11和12中的每一个变形(例如，弯曲或挠曲)。
例如，如图4B所示，当聚合物传感元件11和12中的每一个在Z轴上的负向上变形(在电极膜42A一侧上变形)时，高分子化合物膜41的电极膜42A一侧的区域收缩，而高分子化合物膜41的电极膜42B一侧的区域膨胀。结果，因为构成离子液体的阳离子的离子半径比阴离子的大，所以离子液体中的阳离子朝向高分子化合物膜41的电极膜42B一侧移动，而离子液体中的阴离子朝向高分子化合物膜41的电极膜42A一侧移动。因此，在聚合物传感元件11和12中分别产生电压Vx和Vy(正极性电压+Vx和+Vy)，电压Vx和Vy各自的电位在电极膜42B一侧上比在电极膜42A一侧上高。
相反，如图4C所示，当聚合物传感元件11和12中的每一个在Z轴上的正向上变形(在电极膜42B  一侧上变形)时，高分子化合物膜41的电极膜42B一侧的区域收缩，而高分子化合物膜41的电极膜42A一侧的区域膨胀。结果，由于与上述类似的原因，离子液体中的阳离子朝向高分子化合物膜41的电极膜42A一侧移动，而离子液体中的阴离子朝向高分子化合物膜41的电极膜42B一侧移动。因此，在聚合物传感元件11和12中分别产生电压Vx和Vy(负极性电压-Vx和-Vy)，电压Vx和Vy各自的电位在电极膜42A一侧上比在电极膜42B一侧上高。
(几何形状传感器1的操作和效果)
现在将比较第一和第二比较示例来描述根据本实施例的作为一个整体的几何形状传感器1的操作和效果。
(1.基本操作)
在几何形状传感器1中，当将来自外部物体的力施加到由聚合物传感元件11和12构造的检测表面10时，图1和图4A到4C中所示的聚合物传感元件11和12变形。
结果，在聚合物传感元件11和12中的每一个的电极膜42A和电极膜42B之间产生电位差(电压Vx和Vy)。通过电压检测部分13检测电压Vx，通过电压检测部分14检测电压Vy。计算部分15根据这些电压Vx和Vy，来检测外部物体的与检测表面10接触的区域的表面几何形状(三维几何形状)。
(第一比较示例)
在根据图5中所示的第一比较示例的几何形状传感器100中，通过单张板来构造检测表面，所述单张板由聚合物传感元件101构成，多个检测电极104A和104B布置在板上，所述多个检测电极104A和104B各自由一对电极膜构成。通过电压检测部分102来检测从每个检测电极104A和104B获得的电压。根据每个检测电极104A和104B中的电压，在计算部分103中检测外部物体的表面几何形状(即，从计算部分103输出检测数据Dout101)。
但是，因为通过由聚合物传感元件101构成的单张板来构造检测表面，所以根据第一比较示例的几何形状传感器100的缺点在于机械柔性低，因而检测表面(或聚合物检测元件101)很难根据外部物体的表面几何形状而变形或者很难遵循该表面几何形状。结果，例如，可检测到的变形量有限，使得很难处理来自于具有弯曲几何形状(例如，球面)的外部物体的变形。因此，会存在未适当的检测表面几何形状的情况。
(第二比较示例)
在根据图6中所示的第二比较示例的几何形状传感器200中，为了提高检测表面或聚合物传感元件201的变形性能，对与上述第一比较示例中的单张板类似的单张板进行切割，以提供网状构造的多个开口201A。因此，除了检测电极204A和204B之外，在由聚合物传感元件201构造的单张板上提供了多个开口201A。同样，与上述第一比较示例一样，在根据第二比较示例的几何形状传感器200中，通过电压检测部分202来检测从每个检测电极204A和204B获得的电压，并且根据每个检测电极204A和204B中的电压，在计算部分203中检测外部物体的表面几何形状(即，从计算部分203输出检测数据Dout201)。
但是，不同于之后详细描述的第一实施例，第二比较示例同样采用单张板来构造检测表面。因此，尽管通过提供多个开口201A使可检测到的变形量提高到一定程度，但是可检测到的变形量仍然不足。此外，如图所示，因为第二比较示例中的开口201A成为瓶颈，所以第二比较示例使得很难实现更高的清晰度和更细小的检测点尺寸(在这种情况下分别对应于检测电极204A和204B的位置)。
(2.第一实施例的检测操作)
与上述第一和第二比较示例不同，根据第一实施例的几何形状传感器1使用多个聚合物传感元件11和多个聚合物传感元件12来检测外部物体的表面几何形状，所述多个聚合物传感元件11和所述多个聚合物传感元件12分别在检测表面10上并排布置。在下文中，将详细描述第一实施例中对外部物体的表面几何形状的检测操作。
这里，例如，如图7A和7B所示，这里根据假定在检测表面10上的一定位置P1(x0，y0)处来自外部物体5的变形量是f(x0，y0)，来进行描述。
参考图7B，例如，当检测表面10(即，聚合物传感元件11和12)在位置P1(x0，y0)附近变形时，在位于该附近区域中的聚合物传感元件11和12中分别选择性的产生电压Vx和Vy。这里，获得了下列方程式(1)和(2)，其中，上述检测表面10(聚合物传感元件11和12)中的变形量与分别从聚合物传感元件11和12获得的电压Vx、Vy之间的关系被定义为函数u(f(x，y))。为方便起见，位置P1(x0，y0)处的电压Vx和Vy分别定义为Vx(x0)和Vy(y0)。
Vx(x0)＝u(f(x0，y))     (1)
Vy(y0)＝u(f(x，y0))     (2)
因此，通过在先执行的装置评价(聚合物传感元件11及12的特性)可以预先确定函数u(x，y)的特性，从而能够通过在计算部分15中使用上述方程式(1)和(2)来获得变形量f(x0，y0)。更具体的，通过使用函数u(x，y)的特性和和一组电压Vx(x0)和Vy(y0)，能够计算检测表面10上的任意位置P1(x0，y0)处的变形量f(x0，y0)。应当注意，检测表面10上的所有位置(检测点)处的变形量f(x0，y0)的集合(位置分布)对应于图1中所示的检测数据Dout。
根据第一实施例，根据从多个(m个)聚合物传感元件11和多个(n个)聚合物传感元件12获得的电压Vx和Vy，几何形状传感器1检测外部物体的与检测表面10接触的区域的表面几何形状，所述聚合物传感元件11和所述聚合物传感元件12分别在检测表面10上沿着彼此正交的两个方向(在X轴和Y轴方向)并排布置。因此，与通过由聚合物检测元件构成的单张板来构造检测表面的几何形状传感器(例如，根据上述第一和第二比较示例中的每一个的传感器)相比，检测表面10(聚合物传感元件11和12)的机械柔性增大。因此，这使得检测表面10(聚合物传感元件11和12)更容易根据外部物体的表面几何形状而变形或者更容易遵循该表面几何形状，从而与根据上述第一和第二比较示例中的每一个的传感器相比，使得几何形状传感器1的可检测到的变形量f(x，y)的范围增大(可检测到的变形量f(x，y)的上限增大)。
此外，在聚合物传感元件11和聚合物传感元件12彼此交叉的部分(交叉点)处，在变形时聚合物传感元件11和聚合物传感元件12能够相互滑动。因此，抑制了变形时应力的产生。
根据上述第一实施例，根据从多个(m个)聚合物传感元件11和多个(n个)聚合物传感元件12获得的电压Vx和Vy，检测外部物体的与检测表面10接触的区域的表面几何形状，所述聚合物传感元件11和所述聚合物传感元件12分别在检测表面10上沿着彼此正交的两个方向(在X轴和Y轴方向)并排布置。这使得能够增大几何形状传感器1的可检测到的变形量f(x，y)的范围(即，这使得能够增大可检测到的变形量f(x，y)的上限)。因此，能够适当的检测(例如，精确的检测和灵敏的检测)外部物体的表面几何形状。
此外，与上述第二比较示例不同，例如，可以调整聚合物传感元件11和12中的每一个的形状(例如，沿着排列方向的宽度)，从而使得能够容易的实现检测表面10中更高的清晰度和更细小的检测点尺寸。在使得聚合物传感元件11和12中的每一个的沿着排列方向的宽度变小的实施例中，能够进一步提高检测表面10(聚合物传感元件11和12)的机械柔性(更易于变形)。
此外，因为如上所述可以抑制变形时应力的产生，所以还能够提高几何形状传感器1的可靠性(例如，提高耐久性和抑制经时劣化)。
(第一实施例的修改形式)
在下文中，将描述上述第一实施例的修改形式(第一到第四修改形式)。应当注意，与上述第一实施例中相同或等价的元件用相同的附图标记表示，并且不再详细描述。
(第一和第二修改形式)
图8A示出了根据第一修改形式的几何形状传感器1A的示意性构造，图8B示出了根据第二修改形式的几何形状传感器1B的示意性构造。第一和第二修改形式中的每一个与上述第一实施例的不同之处在于，多个聚合物传感元件在检测表面10上只沿着一个方向并排布置。
在根据第一修改形式的几何形状传感器1A中，多个聚合物传感元件11在检测表面10上沿着X轴方向并排布置，而该聚合物传感元件并不在Y轴方向上并排布置。因此，如图8A所示，在第一修改形式中，计算部分15只使用电压检测部分13中检测到的电压Vx来产生和输出检测数据Dout。也就是说，几何形状传感器1A能够检测外部物体的与X轴和Z轴方向上的二维几何形状相对应的表面几何形状。
在根据第二修改形式的几何形状传感器1B中，多个聚合物传感元件12在检测表面10上沿着Y轴方向并排布置，而该聚合物传感元件并不在X轴方向上并排布置。因此，如图8B所示，在第二修改形式中，计算部分15只使用电压检测部分14中检测到的电压Vy来产生和输出检测数据Dout。也就是说，几何形状传感器1B能够检测外部物体的与Y轴和Z轴方向上的二维几何形状相对应的表面几何形状。
与上述第一实施例一样，具有上述构造的几何形状传感器1A和1B各自能够适当的检测(例如，精确的检测和灵敏的检测)外部物体的表面几何形状。也就是说，多个聚合物传感元件可以在检测表面10上沿着至少一个方向并排布置。
(第三和第四修改形式)
图9A示出了根据第三修改形式的几何形状传感器1C的示意性构造，图9B示出了根据第四修改形式的几何形状传感器1D的示意性构造。为方便起见，在图9A和9B中省略了对电压检测部分13、14和计算部分15的图示。
根据第三修改形式几何形状传感器1C与上述第一实施例中几何形状传感器的不同之处在于，聚合物传感元件11和12布置成在检测表面10的内区域比在检测表面10的外区域更稀疏。也就是说，聚合物传感元件11和12布置成在检测表面10的外区域比在检测表面10的内区域更紧密。例如，聚合物传感元件11和12各自布置成从检测表面10的外区域向在检测表面10的内区域(例如，检测表面10的中间部分和中心部分)逐渐变得更稀疏。
根据第四修改形式几何形状传感器1D与上述第一实施例中几何形状传感器的不同之处在于，聚合物传感元件11和12的排列方向(即，分别为X轴方向和Y轴方向)上的宽度在检测表面10的内区域比在检测表面10的外区域更细。也就是说，聚合物传感元件11和12的排列方向上的宽度在检测表面10的外区域比在检测表面10的内区域更粗。例如，聚合物传感元件11和12的排列方向上的宽度从检测表面10的外区域向在检测表面10的内区域(例如，检测表面10的中间部分和中心部分)逐渐变得更细。
根据第三和第四修改形式的构造中的每一个，使得在几何形状传感器1C和1D中能够提高检测表面10的机械柔性(更易于变形)，特别是在检测表面10的内区域(例如，检测表面10的中间部分和中心部分)中。因此，因为通常更有可能在检测表面10的内区域而非外区域检测外部物体，所以能够进一步适当的检测(例如，精确的检测和灵敏的检测)外部物体的表面几何形状。
在上述第三和第四修改形式中，对于聚合物传感元件11和12两者都改变布置的密度或排列方向上的宽度。可选的，可以只对聚合物传感元件11和12中的一个改变布置的密度或排列方向上的宽度。此外，当如上述第一和第二修改形式一样、多个聚合物传感元件只沿着检测表面10上的一个方向并排布置时，可以改变这些聚合物传感元件的布置的密度或在排列方向上的宽度。
(第二实施例)
现在将描述本发明的第二实施例。应当注意，与上述第一实施例中相同或等价的元件用相同的附图标记表示，并且不再详细描述。
图10示出了根据第二实施例的几何形状传感器(几何形状传感器2)的示意性构造。图11是示出了几何形状传感器2的一部分的放大透视图。为方便起见，在图10和11中省略了对电压检测部分13、14和计算部分15的图示。
在根据第二实施例的几何形状传感器2中，在检测表面10上多个聚合物传感元件11沿着X轴方向布置并且多个聚合物传感元件12沿着Y轴方向布置，该多个聚合物传感元件11和该多个聚合物传感元件12处于聚合物传感元件11和12相互编织成整体的编织构造中。第二实施例采用平纹编织构造作为编织构造，所述平纹编织构造是各种编织构造当中的基本编织构造。也就是说，采用了这样一种构造，即，沿着X轴方向排列的多个聚合物传感元件11中的每一个和沿着Y轴方向排列的多个聚合物传感元件12中的每一个以交替的方式一个接一个相互编织。
如上所述，在第二实施例中，聚合物传感元件11和12具有编制构造，在该编织构造中聚合物传感元件11和12相互编织。因此，检测表面10(聚合物传感元件11和12)的机械柔性比根据上述第一实施例中的提高更大。一个原因在于，当聚合物传感元件11和12适合于具有编织构造时，对于外部物体的自由表面的几何形状的亲和性进一步提高。因此，在根据第二实施例的几何形状传感器2中，使得检测表面10(聚合物传感元件11和12)更加容易根据外部物体的表面几何形状而变形或者遵循该表面几何形状，并且更加容易使得可检测到的变形量f(x，y)的范围进一步增大(可检测到的变形量f(x，y )的上限进一步提高)。因此，与上述第一实施例相比，能够进一步适当的检测(例如，精确的检测和灵敏的检测)外部物体的表面几何形状。
此外，因为聚合物传感元件11和12彼此具有编织构造，所以在变形时聚合物传感元件11和聚合物传感元件12更容易相互滑动。因此，与上述第一实施例相比，进一步抑制了变形时应力的产生。
此外，可以使用通常的织造技术来制造具有上述编织构造的聚合物传感元件11和12。因此，第二实施例适合于制造具有大面积的检测表面10。
此外，第二实施例采用平纹编织构造作为编织构造。因此，能够使得检测表面10(聚合物传感元件11和12)稳定并有力的抵抗摩擦，特别是能够容易的制造检测表面10(聚合物传感元件11和12)。
(第二实施例的修改形式)
在下文中，将描述上述第二实施例的修改形式(第五到第六修改形式)。应当注意，与上述第一和第二实施例中相同或等价的元件用相同的附图标记表示，并且不再详细描述。
(第五和第六修改形式)
图12A示出了根据第五修改形式的几何形状传感器2A的示意性构造，图12B示出了根据第六修改形式的几何形状传感器2B的示意性构造。为方便起见，在图12A和12B中省略了对电压检测部分13、14和计算部分15的图示。
在根据第五修改形式的几何形状传感器2A中，如在上述第三修改形式中一样，聚合物传感元件11和12布置成在检测表面10的内区域比在检测表面10的外区域更稀疏，并且聚合物传感元件11和12具有上述第二实施例中的编织构造。也就是说，聚合物传感元件11和12布置成在检测表面10的外区域比在检测表面10的内区域更紧密。例如，聚合物传感元件11和12各自布置成从检测表面10的外区域向在检测表面10的内区域(例如，检测表面10的中间部分和中心部分)逐渐变得更稀疏。
在根据第六修改形式的几何形状传感器2B中，如在上述第四修改形式中一样，聚合物传感元件11和12的排列方向(即，分别为X轴方向和Y轴方向)上的宽度在检测表面10的内区域比在检测表面10的外区域更细，并且聚合物传感元件11和12具有上述第二实施例中的编织构造。也就是说，聚合物传感元件11和12的排列方向上的宽度在检测表面10的外区域比在检测表面10的内区域更粗。例如，聚合物传感元件11和12的排列方向上的宽度从检测表面10的外区域向在检测表面10的内区域(例如，检测表面10的中间部分和中心部分)逐渐变得更细。
根据第五和第六修改形式的构造中的每一个，与上述第三和第四修改形式一样，使得能够进一步适当的检测(例如，精确的检测和灵敏的检测)外部物体的表面几何形状。在第五和第六修改形式中，可以只对聚合物传感元件11和12中的一个改变布置的密度或排列方向上的宽度。此外，当如上述第一和第二修改形式一样、多个聚合物传感元件只沿着检测表面10上的一个方向并排布置时，可以改变这些聚合物传感元件的布置的密度或在排列方向上的宽度。
(第七和第八修改形式)
图13A示出了根据第七修改形式的几何形状传感器2C的示意性构造，图13B示出了根据第八修改形式的几何形状传感器2D的示意性构造。为方便起见，在图13A和13B中省略了对电压检测部分13、14和计算部分15的图示。
在根据第七修改形式的几何形状传感器2C中，与上述第二实施例不同，在检测表面10上多个聚合物传感元件11和12以斜纹编织构造作为编织构造。也就是说，采用这样一种构造，即，多个聚合物传感元件11沿着X轴方向布置并且多个聚合物传感元件12沿着Y轴方向布置，多个聚合物传感元件11中的每一个和多个聚合物传感元件12中的每一个相互成比例的以交替方式编织，其中，两个聚合物传感元件11位于聚合物传感元件12上方(两个聚合物传感元件11跨过聚合物传感元件12)，并且一个聚合物传感元件11位于聚合物传感元件12下方(一个聚合物传感元件11从聚合物传感元件12下穿过)。因此，第七修改形式特别是在检测表面10(聚合物传感元件11和12)的拉伸特性方向更好。
在根据第八修改形式的几何形状传感器2D中，与上述第二实施例不同，在检测表面10上多个聚合物传感元件11和12以缎纹编织构造作为编织构造。也就是说，采用这样一种构造，即，多个聚合物传感元件11沿着X轴方向布置并且多个聚合物传感元件12沿着Y轴方向布置，多个聚合物传感元件11中的每一个和多个聚合物传感元件12中的每一个相互成比例的以交替方式编织，其中，四个聚合物传感元件11位于聚合物传感元件12上方(四个聚合物传感元件11跨过聚合物传感元件12)，并且一个聚合物传感元件11位于聚合物传感元件12下方(一个聚合物传感元件11从聚合物传感元件12下穿过)。因此，第八修改形式特别是在检测表面10(聚合物传感元件11和12)的拉伸特性方向更好。
如上所述，织造(编织构造)中的各种编织方法可以基本的用于检测表面10上的聚合物传感元件11和12的编织构造，可以根据使聚合物传感元件11和12相互交叉的技术按需要来调整检测表面10的特性。
(应用示例)
在下文中，将描述将前述每个几何形状传感器应用于信息输入装置的示例(第一和第二应用示例)。应当注意，与上述这些实施例和修改形式中相同或等价的元件用相同的附图标记表示，并且不再详细描述。
(第一应用示例)
图14是示出了根据第一应用示例的信息输入装置(信息输入装置6)的示意性构造的透视图。信息输入装置6具有：根据上述实施例和修改形式的几何形状传感器1、1C、1D、2、2A、2B、2C和2D当中的任一个；和电路部分60，所述电路部分60包括例如上述的电压检测部分13、14和计算部分15。
在信息输入装置6中，通过布置在经度上的聚合物传感元件11和布置在纬度上的聚合物传感元件12来形成具有曲面几何形状的检测表面。也就是说，在本应用示例中，信息输入装置6中的几何形状传感器1、1C、1D、2、2A、2B、2C或2D的检测表面具有球形表面。可选的，聚合物传感元件11和12各自可以形成于未示出的柔性物体上。此外，在球形检测表面的内部提供构成电路部分60的元件(例如，集成电路(IC))。
图15示出了电路部分60的详细模块构造的示例。除了上述的电压检测部分13、14和计算部分15之外，电路部分60具有信息处理部分61、加速度传感器62、和角度-角速度传感器(陀螺仪传感器)63。这里，信息输入装置6优选地还具有一个或多个加速度传感器、角度传感器和角速度传感器。可选的，在信息输入装置6中可以都不提供这些传感器。
信息处理部分61根据从例如几何形状传感器1获得的几何形状的检测结果(从计算部分15输出的检测数据Dout)和从加速度传感器62和角度-角速度传感器63获得的检测结果，来执行下面详细描述的预定信息处理。
图16示意性的示出了使用信息输入装置6的示例。当如图所示例如使用者(操作者)的手指8按压或抓住信息输入装置6的表面(检测表面)时，从信息输入装置6获得或输出下列信息。首先，例如通过几何形状传感器1检测按压位置(变形位置)和按压位置的变形量。此外，因为如上所述在本应用示例中在信息输入装置6中提供加速度传感器62和角度-角速度传感器63，所以检测信息输入装置6的自身因素(例如，移动方向、移动速度和姿态)。
因此，根据第一应用示例的信息输入装置6能够输入上述的各种信息。此外，因为信息输入装置6具有根据实施例和修改形式的具有柔性的几何形状传感器中的任一个(更具体的，聚合物传感元件11和12)，所以能够构造软的界面。此外，因为使用根据上述实施例和修改形式的几何形状传感器中的任一个，所以能够适当的检测(例如，精确的检测和灵敏的检测)外部物体的表面几何形状，并且能够容易的以曲面几何形状(在本应用示例中是球形表面)布置传感器阵列。
应当注意，例如，可以将从信息输入装置6获得或输入的各种信息输出到显示装置7，以在显示装置7上显示信息，该显示装置7用作外部显示器。也就是说，例如，可以使用信息输入装置6和显示装置7来构造信息输入系统。
图17是示出了信息输入装置6的操作等的示例的流程图。在图17中，各种传感器(包括几何形状传感器中的任一个、加速器传感器62和角度-角速度传感器63)、电路部分60和显示装置7的操作内容分别在由虚线围绕的相应区域中示出。
首先，当根据实施例和修改形式的几何形状传感器中的任一个的聚合物传感元件11和12变形时(步骤S101)，在上述实施例和修改形式中的聚合物传感元件11和12中的每一个中产生电动势(步骤S102)。然后，电压检测部分13、14和计算部分15以上述实施例和修改形式中描述的方式，根据从聚合物传感元件11和12中的每一个获得的电动势，来确定(计算)相应变形量和变形位置(步骤S103)。然后，信息处理部分61使用与这样输入的(检测到的)变形量和变形位置有关的多个信息，来选择与所检测的几何形状相对应的功能(步骤S104)。此外，信息处理部分61可以将这些信息输出到显示装置7，以使得显示装置7能够相应的改变显示装置7上所显示的内容(例如，图像)的几何形状(步骤S105)。
另一方面，当信息输入装置6本身由于使用者所执行的动作而移动时(步骤S106)，根据移动的内容来输出对加速度的检测结果和对角度、角速度的检测结果(步骤S107和S108)，对加速度的检测结果由加速度传感器62所检测，对角度、角速度的检测结果各自由角度-角速度传感器63所检测。然后，信息处理部分61根据对加速度的检测结果来确定(计算)信息输入装置6的移动方向和移动速度(步骤S109)，还确定(计算)信息输入装置6的姿态(步骤S110)。然后，信息处理部分61使用从各种传感器输入的(检测到的)各种信息，来执行控制，所述控制使得使用者执行与各种功能和操作相对应的操作或处理(步骤S111)。此外，信息处理部分61可以将这些信息输出到显示装置7，以使得显示装置7能够相应的操作显示装置7上所显示的内容(例如，图像)(步骤S112)。
(第二应用示例)
此外，除了上述第一应用示例中描述的信息输入装置6之外，信息输入装置可以具有可佩戴构造，该可佩戴构造使得使用者能够装备(安装)该信息输入装置或佩戴该信息输入装置，该信息输入装置具有：根据实施例和修改形式的几何形状传感器中的任一个、和上述电路部分60。例如，可以使用根据实施例和修改形式的几何形状传感器中的任一个的聚合物传感元件11和12，来制造织物，从而制成诸如衣服、手套、橡皮膏状薄片等部件，所述衣服、手套、橡皮膏状薄片分别使用根据实施例和修改形式的几何形状传感器中的任一个。
具有上述构造的根据第二应用示例的信息输入装置还能够输入与上述第一应用示例相似的各种信息，并从而能够检测佩戴有该信息输入装置的使用者的动作。此外，因为根据第二应用示例的信息输入装置具有根据实施例和修改形式的柔性几何形状传感器中的任一个(即，聚合物传感元件11和12)，所以能够输入信息并检测操作，而不影响使用者的动作或者不会使使用者有不舒服的感觉。
图18是示出了根据第二应用示例的信息输入装置的操作等的示例的流程图。在图18中，如在图17中一样，各种传感器(包括几何形状传感器中的任一个、加速器传感器62和角度-角速度传感器63)、电路部分60和显示装置7的操作内容分别在由虚线围绕的相应区域中示出。但是，应当注意，在此描述了在信息输入装置中不提供加速器传感器62和角度-角速度传感器63的一个示例(信息输入装置只包括根据实施例和修改形式的几何形状传感器中的任一个)。
首先，当佩戴有信息输入装置的使用者做动作时(步骤S201)，根据实施例和修改形式的几何形状传感器中的任一个的聚合物传感元件11和12变形，在位于执行该动作的区域(位置)上的聚合物传感元件11和12中产生电动势(步骤S202)。然后，电压检测部分13、14和计算部分15根据从聚合物传感元件11和12中的每一个获得的电动势，来确定(计算)相应变形量和变形位置。
然后，信息处理部分61使用与这样输入的(检测到的)变形量和变形位置有关的多个信息，来检测使用者的动作。例如，信息处理部分61根据是否存在电动势(即，通过使用与变形位置有关的信息)来识别执行动作的区域(位置)(步骤S203)。此外，信息处理部分61根据电动势的大小(即，通过使用于变形量有关的信息)来识别动作量(步骤S204)。然后，例如，信息处理部分61使用与这样识别的动作区域和动作量有关的多个信息，来选择相应的功能。此外，信息处理部分61可以将这些信息输出到显示装置7，以使得显示装置7能够相应的改变显示装置7上所显示的内容(例如，图像)的几何形状或者相应的操作显示装置7上所显示的内容(例如，图像)(步骤S205)。
(可选修改形式)
尽管在上文中参考实施例、修改形式和应用示例来举例描述了本发明，但是本发明不限于此，并且本发明可以以各种方式修改。
例如，检测表面上的聚合物传感元件的排列方式不限于实施例、修改形式和应用示例中所描述的每种排列方式。多个聚合物传感元件可以在检测表面上沿着至少一个方向并排布置。
此外，聚合物传感元件的构造不限于实施例、修改形式和应用示例中所描述的每种构造。此外，聚合物传感元件的堆叠结构不限于实施例、修改形式和应用示例中所描述的每种堆叠结构，可以按需要对聚合物传感元件的堆叠结构进行修改。
根据实施例、修改形式和应用示例的几何形状传感器可应用于任意领域的任何电子单元，所述电子单元例如但不限于便携式电话和游戏主机。
本发明包含与2010年8月2日递交于日本特许厅的日本在先专利申请JP2010-173500相关的主题，该专利申请的全部内容通过引用结合于此。
尽管依据示例性实施例描述了本发明，但是本发明不限于此。应当理解，在不脱离由权利要求书限定的发明范围的情况下，本领域技术人员可以对上述实施例进行修改。根据权利要求中所采用的语言来广义的解释权利要求的范围，权利要求的范围不限于本说明书中或本申请的审查过程中所描述的示例，这些示例应被解释为非排他性的。例如，在本说明书中，术语“优选”、“优选的”等是非排他性的，并且意思是“更好”但不限于此。使用的术语第一、第二等并不表示任何顺序或重要性，相反，术语第一、第二等用于区分一个构件与另一构件。此外，本说明书中的元件或组件不管是否明确的记载于权利要求书中，都不意味着将这些元件或组件无偿贡献给公众。

Claims (12)

1.一种几何形状传感器，其包括：
检测表面，所述检测表面包括多个聚合物传感元件并且被构造成检测外部物体，所述聚合物传感元件沿着一个或多个方向并排布置，并且每个聚合物传感元件根据变形而产生电压；和
检测部分，所述检测部分根据从所述检测表面中的每个聚合物传感元件所获得的所述电压，来检测所述外部物体的与所述检测表面接触的区域的表面几何形状。
2.根据权利要求1所述的几何形状传感器，其中，所述聚合物传感元件在所述检测表面上沿着彼此正交的两个方向并排布置。
3.根据权利要求2所述的几何形状传感器，其中，所述多个聚合物传感元件包括第一聚合物传感元件和第二聚合物传感元件，所述第一聚合物传感元件沿着彼此正交的两个方向中的第一方向布置，所述第二聚合物传感元件沿着彼此正交的两个方向中的第二方向布置，所述多个聚合物传感元件形成编织构造，在所述编织构造中所述第一聚合物传感元件和所述第二聚合物传感元件相互编织成整体。
4.根据权利要求3所述的几何形状传感器，其中，从包括平纹编织构造、斜纹编织构造和缎纹编织构造在内的群组选择所述编织构造。
5.根据权利要求1所述的几何形状传感器，其中，所述聚合物传感元件布置成在所述检测表面的内区域比在所述检测表面的外区域更稀疏。
6.根据权利要求1所述的几何形状传感器，其中，所述聚合物传感元件的排列方向上的宽度在所述检测表面的内区域比在所述检测表面的外区域更细。
7.根据权利要求1所述的几何形状传感器，其中，每个聚合物传感元件包括：
一对电极膜；和
聚合物膜，所述聚合物膜插入在所述一对电极膜之间。
8.根据权利要求7所述的几何形状传感器，其中，所述聚合物膜包括离子导电高分子化合物膜，所述离子导电高分子化合物膜浸渍有阳离子物质。
9.一种具有几何形状传感器的信息输入装置，所述几何形状传感器包括：
检测表面，所述检测表面包括多个聚合物传感元件并且被构造成检测外部物体，所述聚合物传感元件沿着一个或多个方向并排布置，并且每个聚合物传感元件根据变形而产生电压；和
检测部分，所述检测部分根据从所述检测表面中的每个聚合物传感元件所获得的所述电压，来检测所述外部物体的与所述检测表面接触的区域的表面几何形状。
10.根据权利要求9所述的信息输入装置，其还包括从包括加速器传感器、角度传感器和角速度传感器在内的群组选择的一个或多个传感器。
11.根据权利要求9所述的信息输入装置，其中，所述检测表面包括球形表面。
12.根据权利要求9所述的信息输入装置，其中，所述信息输入装置是可佩戴的。
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JP (1) JP5664849B2 (zh)
KR (1) KR20120012758A (zh)
CN (1) CN102374843B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104330020A (zh) * 2014-11-14 2015-02-04 国家电网公司 钢梁弯曲度传感器
CN108195336A (zh) * 2017-12-26 2018-06-22 深圳市宇恒互动科技开发有限公司 物体三维外形的感测方法、装置及系统
CN108369085A (zh) * 2015-12-25 2018-08-03 国立研究开发法人产业技术综合研究所 变形传感器
CN109690273A (zh) * 2016-09-13 2019-04-26 索尼公司 传感器、带、电子设备和手表型电子设备

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10260968B2 (en) 2013-03-15 2019-04-16 Nano Composite Products, Inc. Polymeric foam deformation gauge
MX349262B (es) 2013-03-15 2017-07-20 Univ Brigham Young Material compuesto usado como un medidor de deformacion.
WO2014157627A1 (ja) * 2013-03-29 2014-10-02 バンドー化学株式会社 静電容量型センサシート及び静電容量型センサ
EP3123533B1 (en) * 2014-03-24 2018-11-07 Bercella S.r.l. Zinc oxide-based piezoelectric device
JP6421430B2 (ja) * 2014-03-31 2018-11-14 デクセリアルズ株式会社 ポリマー素子、電子機器、カメラモジュールおよび撮像装置
US9857246B2 (en) * 2014-09-17 2018-01-02 Sensable Technologies, Llc Sensing system including a sensing membrane
US10405779B2 (en) 2015-01-07 2019-09-10 Nano Composite Products, Inc. Shoe-based analysis system
KR101753247B1 (ko) * 2016-06-30 2017-07-04 엘지이노텍 주식회사 압력 감지 센서 및 이를 포함하는 압력 감지 장치
JP6883182B2 (ja) * 2016-08-25 2021-06-09 国立大学法人山梨大学 フレキシブル加速度センサならびにそれを用いたモーションセンサ
WO2018088438A1 (ja) * 2016-11-10 2018-05-17 デクセリアルズ株式会社 流体システム、医療システム、センサー、回路配管部材、取り付け治具および取り付け方法
US20200054818A1 (en) * 2016-11-10 2020-02-20 Dexerials Corporation Fluid system, medical system, sensor, circuit conduit member, attachment jig, and attachment method
WO2018143994A1 (en) * 2017-02-02 2018-08-09 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional scanning with functional elements
US10928180B2 (en) * 2017-04-22 2021-02-23 Tactual Labs Co. Flexible deformation sensor
GB2580164A (en) * 2018-12-21 2020-07-15 Imperial College Sci Tech & Medicine A sensor
WO2021178756A2 (en) * 2020-03-06 2021-09-10 Tactual Labs Co. Non-uniform electrode spacing with a bend sensor
WO2022014393A1 (ja) 2020-07-16 2022-01-20 俊彦 清水 ロボットハンド

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4394773A (en) * 1980-07-21 1983-07-19 Siemens Corporation Fingerprint sensor
WO2001036905A1 (fr) * 1999-11-18 2001-05-25 Asahi Glass Company, Limited Lecteur d'empreintes digitales
JP2005039995A (ja) * 2003-06-26 2005-02-10 Eamex Co 可撓性素子及びその用途
US20060207319A1 (en) * 2003-01-17 2006-09-21 Anatol Krozer Sensor arrangement
CN1966394A (zh) * 2006-11-23 2007-05-23 西北工业大学 一种触觉传感器及其制作方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60263690A (ja) * 1984-06-11 1985-12-27 ダイキン工業株式会社 触覚センサ
JPS61164119A (ja) * 1985-01-16 1986-07-24 Mitsubishi Petrochem Co Ltd 荷重計
JPS63166390U (zh) * 1987-04-15 1988-10-28
JPH01191923A (ja) * 1988-01-28 1989-08-02 Toshiba Corp 三次元方向入力表示装置
GB8809607D0 (en) * 1988-04-22 1988-05-25 Davy Mckee Sheffield Shape measurement of metal strip
JP3619339B2 (ja) * 1996-11-08 2005-02-09 本田技研工業株式会社 圧電式荷重センサおよび荷重作用位置検出方法
GB9705267D0 (en) * 1997-03-13 1997-04-30 Philips Electronics Nv Hand biometrics sensing device
JP3368810B2 (ja) * 1997-08-29 2003-01-20 富士ゼロックス株式会社 入出力装置
JP2000088670A (ja) * 1998-09-10 2000-03-31 Sony Corp 温度検出用装置及び圧力検出用装置
JP2000329511A (ja) * 1999-05-19 2000-11-30 Sony Corp データグローブ及びこれを用いた形状認識方法
AU2001264961A1 (en) * 2000-05-24 2001-12-03 Immersion Corporation Haptic devices using electroactive polymers
JP2002113685A (ja) * 2000-10-10 2002-04-16 Ricoh Co Ltd 接触式形状センシングロボットハンド
JP2004185260A (ja) * 2002-12-03 2004-07-02 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 回転型入力装置
JP4427665B2 (ja) * 2004-07-28 2010-03-10 国立大学法人広島大学 曲げ変形センサおよび変形測定装置
JP5078565B2 (ja) * 2007-11-15 2012-11-21 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 牽引装置
JPWO2009096419A1 (ja) * 2008-01-28 2011-05-26 株式会社クラレ 可撓性を有する変形センサ
JP5042138B2 (ja) * 2008-06-19 2012-10-03 アルプス電気株式会社 発光表示装置
JP2010082948A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Toppan Forms Co Ltd 申込用紙付き送付体
JP5207937B2 (ja) * 2008-11-27 2013-06-12 株式会社クラレ 繊維状変形センサおよび布帛状変形センサ
JP4790030B2 (ja) 2009-01-30 2011-10-12 株式会社新来島どっく 自動車専用運搬船の軽車両甲板のスティフナーのスロット

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4394773A (en) * 1980-07-21 1983-07-19 Siemens Corporation Fingerprint sensor
WO2001036905A1 (fr) * 1999-11-18 2001-05-25 Asahi Glass Company, Limited Lecteur d'empreintes digitales
US20060207319A1 (en) * 2003-01-17 2006-09-21 Anatol Krozer Sensor arrangement
JP2005039995A (ja) * 2003-06-26 2005-02-10 Eamex Co 可撓性素子及びその用途
CN1966394A (zh) * 2006-11-23 2007-05-23 西北工业大学 一种触觉传感器及其制作方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PIROLO, D.G.: "Piezoelectric polymer tactile sensor arrays for robotics", 《AEROSPACE AND ELECTRONICS CONFERENCE》, 31 May 1989 (1989-05-31), pages 1130 - 1135 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104330020A (zh) * 2014-11-14 2015-02-04 国家电网公司 钢梁弯曲度传感器
CN108369085A (zh) * 2015-12-25 2018-08-03 国立研究开发法人产业技术综合研究所 变形传感器
CN109690273A (zh) * 2016-09-13 2019-04-26 索尼公司 传感器、带、电子设备和手表型电子设备
CN108195336A (zh) * 2017-12-26 2018-06-22 深圳市宇恒互动科技开发有限公司 物体三维外形的感测方法、装置及系统
CN108195336B (zh) * 2017-12-26 2020-10-09 深圳市宇恒互动科技开发有限公司 物体三维外形的感测方法、装置及系统

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Publication number Publication date
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