CN105352428A - 操作设备 - Google Patents

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Abstract

位移传感器(10)具备长条的矩形的弹性体(20)。在弹性体(20)的第一主面安装有压电元件(30)。压电元件(30)具备长条的矩形的压电片(300)、与形成于该压电片(300)的两个主面的电极(301、302)。压电片(300)以L型聚乳酸为材料且至少被单轴延伸。以压电片(300)的单轴延伸方向与弹性体(20)的长边方向成45°的方式安装压电元件(30)。若弹性体(20)沿着长边方向弯曲，则压电片(300)沿着长边方向伸长，从而压电元件(30)产生规定电平的电压。

Description

操作设备
技术领域
本发明涉及安装于被检测体来检测该被检测体的弯曲、扭转的位移传感器、应用了该位移传感器的位移检测装置、以及操作设备。
背景技术
作为位移传感器，设计有各种使用具有压电性的片状部件来检测被检测体的弯曲量等的传感器。例如，在专利文献1中记载了使用聚偏氟乙烯(以下，称为PVDF。)，来检测由于脉动而向上向下的柱状突起部的运动的传感器。
专利文献1:日本特开2000－41960号公报
然而，也像专利文献1所记载的那样，在使用了PVDF的位移传感器中，由于PVDF具有焦电性，所以在测定时必须在PVDF上构建不产生温度变化的结构，从而位移传感器的构成复杂化。另外，PVDF对针对分子的取向方向的位移敏感地作出反应，但对于与取向方向相垂直的方向的位移几乎不作反应，所以存在例如利用一片薄膜不能检测出存在正方向的位移与负方向的位移的扭曲的检测这样的课题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供以简单的结构，且能够不取决于测定温度而有效且准确、可靠地检测出弯曲、扭转等要检测的方向的位移的位移传感器、位移检测装置、操作设备。
该发明的位移传感器具备：弹性体；平膜型压电元件，其被安装于该弹性体的第一主面并在压电片的两个主面形成有电极。在该位移传感器中，优选压电片包含聚乳酸，至少在单轴方向上延伸。
在该构成中，由于弹性体的位移而压电片位移，根据压电效应从形成于压电片的两个面的电极输出与位移量对应的输出电压。由此，能够检测出弹性体的位移。
这里，包含聚乳酸的压电片具有通过至少在单轴方向上延伸而在特定方向上的压电性急剧增大这样的特征。因此，若以单轴延伸方向沿着规定方向的方式，将包含聚乳酸的压电片配设于弹性体，则能够根据单轴延伸方向的配设方向来分别且有效地检测出各种位移。
因此，若适当地设定单轴延伸方向与想要检测的位移的方向(规定方向)的角度，则能够分别且有效地检测出弹性体朝向规定方向的位移(例如，后述的弯曲、扭转等)。即，聚乳酸与PVDF不同，压电性不是d31而具有d14，所以不仅能够检测压电片的位移，还能够分别且有效地检测出规定方向的位移。此时，由于压电片是聚乳酸，所以不会产生在PVDF中产生的焦电性，根据位移量而被输出的电压不会受到温度变化的影响。
另外，在该发明的位移传感器中，作为一个例子，能够以主面大致呈长方形的平膜构成，且单轴方向的延伸轴沿着与该平膜的长边方向成至少大致45°的方向或者大致－45°的方向取向的方式来形成压电片。
在该构成中，能够使压电片的压电性最高的方向与沿着长边方向的弯曲的方向(位移检测方向)一致。由此，能够检测出弯曲状态，并且通过将容易弯曲的长边方向设为位移检测方向，能够进一步实现高灵敏度的位移传感器。
另外，在该发明的位移传感器中，作为一个例子，能够以主面大致呈长方形的平膜构成，且单轴方向的延伸轴沿着与该平膜的长边方向成至少大致0°的方向或者大致90°的方向取向的方式来形成压电片。
在该结构中，能够使压电片的压电性的最高的方向与相对于长边方向以及短边方向扭转的方向(位移检测方向)一致。由此，能够实现检测扭转状态的高灵敏度的位移传感器。
另外，该发明的位移传感器作为一个例子，以主面大致呈长方形的平膜构成，且单轴方向的延伸轴沿着与该平膜的长边方向成至少大致22.5°的方向或者大致67.5°的方向取向的方式来形成压电片。
在该结构中，能够同时且有效地检测出沿着长边方向的弯曲、相对于长边方向以及短边方向的扭转。
另外，在该发明的位移传感器中，优选如下的结构。将安装于弹性体的第一主面的平膜型压电元件作为第一平膜型压电元件。还具备安装于与弹性体的第一主面对置的第二主面，并在压电片的两个主面形成有电极的第二平膜型压电元件。第二平膜型压电元件的压电片包含聚乳酸，至少在单轴方向上延伸而形成。
在该结构中，在弹性体的两个主面安装有平膜状压电元件。若使这些输出电压的极性一致而单纯地相加，则能够得到二倍输出电压。另外，也可以使输出电压的极性一致而进行平均值处理。由此，能够进行更高精度的位移检测。
另外，在该发明的位移传感器中，优选以主面大致呈长方形的平膜构成，且上述单轴延伸的延伸轴沿着与该平膜的长边方向成至少大致45°的方向或者大致－45°的方向取向的方式来形成第一平膜型压电元件的压电片；以主面大致呈长方形的平膜构成，且上述单轴方向的延伸轴沿着与该平膜的长边方向成至少大致0°的方向或者大致90°的方向取向的方式形成第二平膜型压电元件的压电片。
在该结构中，能够检测出在第一平膜型压电元件中沿着长边方向的弯曲，能够检测出在第二平膜型压电元件中相对于长边方向以及短边方向的扭转。即，能够在单体的位移传感器中同时且分别检测出弯曲与扭转。
另外，在该发明的位移传感器中，优选以主面大致呈长方形的平膜构成，且上述单轴方向的延伸轴沿着与该平膜的长边方向成至少大致22.5°的方向或者大致67.5°的方向取向的方式来形成第一平膜型压电元件的压电片；以主面大致呈长方形的平膜构成，且上述单轴方向的延伸轴沿着与该平膜的长边方向成至少大致22.5°的方向或者大致67.5°的方向取向的方式来形成第二平膜型压电元件的压电片。
在该结构中，能够检测出在弹性体的两个面有无位移以及扭转，能够检测出更加准确的位移以及扭转。
另外，优选该发明的位移传感器的弹性体具有导电性，具有导电性的弹性体兼用第一平膜型压电元件的弹性体侧的电极、以及第二平膜型压电元件的弹性体侧的电极。
在该结构中，弹性体兼用第一平膜型压电元件的弹性体侧的电极、以及第二平膜型压电元件的弹性体侧的电极，所以能够使位移传感器的结构简单化，更加轻薄化。
另外，在该发明的位移传感器中，也能够层叠多片平膜型压电元件。
另外，在该发明的位移传感器中，也能够层叠多片第一平膜型压电元件的压电片、以及第二平膜型压电元件的压电片的至少一方。
在这些结构中，以层叠的平膜型压电元件为单位得到输出电压，所以能够提高整个位移传感器中的输出电压。
另外，在该发明的位移传感器中，电极以及弹性体优选由具有透光性的材料构成。
在该结构中，聚乳酸具有较高的透光性，所以通过利用具有透光性的材质来形成其他的结构要素，能够实现具有透光性的位移传感器。
另外，该发明的位移传感器也能够以如下的结构来实现。位移传感器具备安装于作为被检测体的圆柱状轴的圆周面，在压电片的两个主面形成有电极的平膜型压电元件。压电片优选包含聚乳酸，以延伸轴朝向与圆周方向成大致0°的方向或者大致90°的方向的方式来形成。
在该结构中，能够实现可检测轴的扭转的薄型的位移传感器。
另外，该发明的位移传感器也能够以如下的结构来实现。分别具备在压电片的两个主面形成有电极的第一平膜型压电元件以及第二平膜型压电元件。第一平膜型压电元件与第二平膜型压电元件具有相同的强度。第一平膜型压电元件与第二平膜型压电元件以平板面对置的方式抵接。优选压电片包含聚乳酸，至少在单轴方向上延伸。
即使是这样的结构，也能够如上述那样检测出一个方向的位移、二个方向的位移。并且，能够无需使用弹性体，而使位移传感器的结构简单化。
另外，该发明能够使用上述的位移传感器来实现位移检测装置。位移检测装置具备上述的任意记载的位移传感器、检测该位移传感器的产生电压的电压测量单元、以及与位移传感器并联连接的电容器。
在该结构中，在位移传感器单体中难以将由位移引起的输出电压电平保持大致恒定，但通过将电容器与位移传感器并联连接，从而能够在被检测体发生位移的期间，将输出电压电平保持大致恒定。由此，能够容易地进行输出电压电平的检测，进而容易进行位移量的检测。
另外，该发明的位移传感器能够应用于如下所示的操作设备。该操作设备具备接受外力的壳体、随着壳体的因外力的变形，而分别检测出弯曲方向以及扭转方向的位移的位移传感器、以及利用与外力对应的位移传感器的检测电压来执行规定的应用程序的应用程序执行部。
在该结构中，能够利用上述的位移传感器的检测电压，执行规定的应用程序。另外，也能够将壳体作为弹性体来使用。
特别是，若能够分别检测弯曲方向以及扭转方向的位移，则能够分别分开执行与弯曲方向的检测电压对应的应用程序、和与扭转方向的检测电压对应的应用程序。
另外，在该发明的操作设备中，优选应用程序执行部具备：通信控制部，其对检测电压进行无线发送；程序执行部，其接收来自通信控制部的无线信号，并将检测电压应用于应用程序的程序执行用状态。
在将该结构分体实现的情况下，也可以不用将位移的检测部与应用程序的执行部一体化，即使应用程序的执行部增大，也能够使位移的检测部小型化、轻薄化。由此，例如，即使在用户穿戴的产品(鞋等)、手持来操作的产品(控制器、遥控装置等)中设置位移检测功能，也不会使这些产品大型化。
另外，优选在该发明的操作设备中，位移传感器具备在压电片的两个主面形成有电极的平膜型压电元件，输出与位移对应的平膜型压电元件的检测电压。
在该结构中，示出操作设备所使用的位移传感器的具体的结构，通过该结构，能够使位移传感器轻薄化。由此，能够较薄地构成上述的控制器、遥控装置等操作设备。
另外，在该发明的操作设备中，优选压电片包含聚乳酸，至少在单轴方向上延伸。
在该结构中，由于压电片包含聚乳酸，所以能够提高与位移对应的检测电压，也能够抑制与温度对应的检测电压值的变化。
另外，在该发明的操作设备中，优选壳体配设有光敏元件。
在该结构中，即使不具备镍电池等的一般的化学反应型的电池也能够输出与检测电压对应的操作设备用的控制信号。
另外，在该发明的操作设备中，优选平板状的弹性体由二层结构构成，在上层的弹性体与下层的弹性体之间配设有平板状的光敏元件。另外，光敏元件的接收面侧的弹性体以及平膜型压电元件能够具有透光性。
在该结构中，具备光敏元件，并且能够实现轻薄化、小型化。另外，光敏元件为位移的中性层，所以能够在将光敏元件的伸缩的应力设为最小的状态下能够进行高精度的位移检测。
另外，优选在该发明的操作设备中，具备二次电池，其利用在光敏元件中产生的电动势来进行充电。
在该结构中，能够利用光敏元件的电动势进行充电。由此，即使在光敏元件的电动势较低的情况下、不能够产生电动势的状况下，也能够输出与检测电压对应的操作设备用的控制信号。
另外，优选在该发明的操作设备中，光敏元件与平膜型压电元件的输出端连接，并具有利用该平膜型压电元件的检测电压对二次电池充电的充电功能部。
在该结构中，平膜型压电元件利用检测电压生成操作设备用的控制信号，并且能够利用该检测电压对二次电池充电。
另外，该发明的操作设备优选以下的结构。具备平膜型压电元件以及壳体。平膜型压电元件具备包含聚乳酸，至少在单轴方向上延伸的压电片、以及形成于该压电片的两个主面的电极。壳体具有向俯视时大致正交的两个方向延展的平面。在使壳体中的大致正交的两个方向上延展的平面变形时在分别沿着大致正交的两个方向的形变的差较大的位置上，配置有平膜型压电元件的电极对置的区域。
在该结构中，针对在壳体中的大致正交的两个方向上延展的平面的变形，平膜型压电元件高效地产生电荷。由此，能够提高针对该壳体的变形的输出电压灵敏度。
另外，在该发明的操作设备中，也可以仅在平膜型压电元件的电极对置的区域配置压电片。
另外，在该发明的操作设备中，也可以以除去壳体中的大致正交的两个方向延展的平面的中心的方式，形成平膜型压电元件的电极。
在这些结构中，示有针对壳体的平膜型压电元件的配置方式例。
另外，在该发明的操作设备中，优选电极形成于因壳体的形变而产生的电荷分布的极性相同的区域。
在该结构中，不会产生电极内的电荷的相消，所以能够高效地产生由变形引起的电荷。由此，能够进一步提高针对变形的输出电压灵敏度。
另外，在该发明的操作设备中，电极由多个部分电极构成，多个部分电极也可以以产生的电压的极性一致地相加的方式来连接。
在该结构中，能够不使由多个部分电极产生的电压抵消地相加。因此，能够进一步提高针对变形的输出电压灵敏度。
并且，在该发明的操作设备中，能够为以下的结构。具备平膜型压电元件以及触摸面板部。平膜型压电元件具备包含聚乳酸，至少在单轴方向上延伸的压电片、以及形成于该压电片的两个主面的按压力检测用电极。触摸面板部以与平膜型压电元件平行的方式层叠。
在该结构中，能够利用触摸面板部检测出按压位置，利用平膜型压电元件检测出按压力。因此，能够进行与按压位置和按压力对应的控制。
根据该发明，以简单的构造且薄型，能够不取决于测定温度而有效且准确、可靠地检测出弯曲、扭转等要检测的位移。
附图说明
图1是第一实施方式的位移传感器10的外观立体图。
图2是位移传感器10的俯视图以及侧视图。
图3是表示施加电场方向、延伸方向与使用了PLLA的压电片的伸缩状态的关系的图。
图4是表示在弯曲位移为0的状态与产生了规定的弯曲位移的状态下的位移传感器10的简要侧面形状的图。
图5是包含位移传感器10的位移检测装置100的等效电路图。
图6表示位移检测装置100的输出特性。
图7是第二实施方式的位移传感器10A的俯视图、侧视图、后视图。
图8是第三实施方式的位移传感器10B的俯视图以及侧视图。
图9是第四实施方式的位移传感器10C的俯视图、侧视图、后视图。
图10是表示在扭转位移为0的状态与产生了规定的扭转位移的状态下的位移传感器的简要立体形状的图。
图11是表示第五实施方式的位移传感器10D向轴22进行安装的状态的图。
图12是表示使用了位移传感器10C的游戏用控制器201的简要结构的图。
图13是表示弯曲游戏用控制器201的状态、以及扭转游戏用控制器201的状态的图。
图14是表示使用了位移传感器10C的带有监测功能的鞋300的简要结构的图。
图15是表示使用了上述的位移传感器的遥控装置401的简要结构的图。
图16是表示使用了上述的位移传感器的触摸面板传感器501的简要结构的图。
图17是由其他的结构构成的遥控装置401A的侧面剖视图。
图18是用于说明由没有压电性的材料构成的位移传感器的简要结构以及位移检测概念的图。
图19是检测平板状的装置的扭转的位移传感器的一个设置方式的俯视图。
图20是表示操作设备801中的压电元件30的配置的图。
图21是推压矩形的壳体810的表面壁812F的中央的情况下的壳体810的长边方向(X方向)的形变率DrX的分布图。
图22是推压矩形的壳体810的表面壁812F的中央的情况下的壳体810的短边方向(Y方向)的形变率DrY的分布图。
图23是推压矩形的壳体810的表面壁812F的中央的情况下的形变差DrXY的分布图。
图24是表示针对壳体810的压电元件30的配置方式例的图。
图25是表示俯视壳体810时，将压电片380粘贴于壳体810的几乎整个面的情况下的一个例子的图。
图26是表示俯视壳体810时，将压电片380粘贴于壳体810的几乎整个面、并形成多个电极的情况下的一个例子的图。
具体实施方式
参照附图对本发明的第一实施方式的位移传感器进行说明。图1是本实施方式的位移传感器10的外观立体图。图2(A)是位移传感器10的俯视图，图2(B)是其侧视图。图2(B)所示的侧视图是以位移传感器10的长边方向作为图的横向来观察的(观察了短边方向的端面)侧视图。
位移传感器10具备平板状的弹性体20、和平膜状的压电元件30。弹性体20具有规定的厚度，俯视时，由在一个方向上长、在与该方向正交的方向上短的具有长边方向与短边方向的矩形构成。弹性体20由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、丙烯酸树脂(PMMA)等相对地强度较高的聚合物形成。在该情况下，弹性体20的厚度例如设为0.5mm～2mm左右即可。此外，弹性体20具有至少比构成压电元件30的压电片300的机械强度高的机械强度即可。
压电元件30具备由与弹性体20相同的矩形构成的压电片300。压电片300由L型聚乳酸(以下，称为PLLA。)形成。此外，压电片300也可以由D型聚乳酸(以下，称为PDLA。)形成。
在压电片300的第一主面的几乎整个面上形成有电极301。在压电片300的第二主面的几乎整个面上形成有电极302。电极301、302中优选使用将ITO、ZnO、聚噻吩作为主要成分的有机电极、将聚苯胺作为主要成分的有机电极的任意一个。通过使用这些材料，电极301、302成为透光性较高的电极。由此，能够实现具有较高的透光性的位移传感器。
并且，若电极301、302中使用将聚噻吩作为主要成分的有机电极、将聚苯胺作为主要成分的有机电极的任意一个，则具有透光性，并且几乎不产生由弯曲引起的电极的破损而更加优选。另外，在无需具有透光性的情况下，也可以利用通过蒸镀、电镀而形成的金属膜、由银浆构成的打印电极膜来形成电极301、302。特别是，优选能够廉价地形成铝蒸镀膜。
外部连接端子41与电极301连接，外部连接端子42与电极302连接。
由这样的结构构成的位移传感器10的压电片300所使用的PLLA是手性高分子，主链具有螺旋结构。若单轴延伸该PLLA片，分子定向，则具有压电性。单轴延伸过的PLLA的压电常数在高分子中属于非常高的类别。
此外优选延伸倍率是3～8倍左右。通过在延伸后实施热处理，促进聚乳酸的伸展链晶体的结晶化从而提高压电常数。另外，在双轴延伸的情况下通过使各个轴的延伸倍率不同，能够得到与单轴延伸相同的效果。例如在将某一方向设为X轴而在该方向上实施8倍的延伸、在与该轴正交的Y轴方向上实施2倍的延伸的情况下，得到与相对于压电常数大约在X轴方向上实施了4倍的单轴延伸的情况同等的效果。单纯地进行单轴延伸的薄膜容易沿着延伸轴向撕裂，所以通过进行如上述那样的双轴延伸能够增加一些强度。
另外，对于PLLA而言，仅延伸就产生压电性，无需像PVDF等其他的聚合物、压电陶瓷那样进行极性调整处理。即，不属于强介电体的PLLA的压电性不是像PVDF、PZT等强介电体那样通过离子的极化显现的，而是源于分子的特征性结构即螺旋结构。因此，在其他的强介电性的压电体中产生的焦电性在PLLA中不会产生。并且，PVDF等随着时间的推移可以看到压电常数的变动，有时根据情况压电常数显著降低，但PLLA的压电常数随着时间的推移极其稳定。
这样，若使用PLLA，则不会受到焦电性的影响。因此，检测时，不取决于检测位置的温度，而能够得到只与位移量对应的输出电压。另外，PLLA是聚合物，具有柔软性，所以不会像压电陶瓷那样，因较大的位移而破损。因此，即使位移量较大，也能够可靠地检测出该位移量。
另外，PLLA的相对介电常数约为2.5，非常低，所以若将d设为压电常数，将εT设为介电常数，则压电输出常数(＝压电g常数，g＝d/εT)成为非常大的值。
这里，根据上述式子，介电常数ε33 T＝13×ε0、压电常数d31＝25pC/N的PVDF的压电g常数为g31＝0.2172Vm/N。另一方面，若将压电常数为d14＝10pC/N的PLLA的压电g常数换算成g31，则d14＝2×d31，所以d31＝5pC/N，压电g常数为g31＝0.2258Vm/N。因此，利用压电常数d14＝10pC/N的PLLA，能够得到与PVDF相同的充分的传感器灵敏度。而且，本发明的发明者们，通过实验得到d14＝15～20pC/N的PLLA，通过使用该PLLA片，实现非常高灵敏度的传感器。
并且，PLLA的压电性具有各向异性，所以进行如下所示的从单轴延伸后的原织物上的切取。图3是表示施加电场方向、延伸方向与使用了PLLA的压电片的伸缩状态的关系的图。应予说明，这里为了使说明容易理解，示出将施加电场前的压电片390设为正方形的情况。
在图3的箭头符号901所示的方向上(图3中的横向)单轴延伸图3的以虚线390所示正方形的压电片。若对该压电片390施加图3的电场符号911的方向(从图3的纸张正面朝向纸张背面的方向)的电场，则由于d14的效应，变形为以实线392所示的平行四边形。此时，压电片伸长幅度最大的方向成为相对于单轴延伸方向逆时针旋转45°的方向，收缩幅度最大的方向成为相对于单轴延伸方向逆时针旋转－45°的方向。
因此，如图3的双点划线391所示，将与单轴延伸方向成45°方向作为长边方向来切取压电片。由此，能够以对伸缩具有最高灵敏度状态形成上述的压电片300。
这样，以单轴延伸方向与长边方向成45°的角度的方式形成本实施方式的压电片300。在由这样的形状构成的压电片300的两面上如上述那样形成有电极301、302的压电元件30通过未图示的透光性粘合剂，安装于弹性体20的第一主面。
此外，并不限于精确的45°，也可以是大致45°。所谓的大致45°例如是指包含45°±10°左右的角度。这些角度是应该基于位移传感器的用途，根据弯曲的检测精度等整体的设计，适当地确定的设计事项。
如图4所示，由这样的形状构成的位移传感器10能够检测出沿着与单轴延伸方向成45°的长边方向的弯曲。图4(A)是表示弯曲位移为0的状态下的位移传感器的简要侧面形状的图，图4(B)是表示产生了规定的弯曲位移的状态下的位移传感器10的简要侧面形状的图。
在弯曲位移为0的情况下，即未从外部对位移传感器10施加产生弯曲的力的情况下，如图4(A)的记号10ST所示，弹性体20的主面为平坦的状态。在该情况下，压电元件30未伸缩，不会产生电压。
在弯曲位移为规定值的情况下，即从外部对位移传感器10施加产生弯曲的力的情况下，如图4(B)的记号10CS所示，弹性体20成为沿着主面的长边方向弯曲的状态。在该情况下，压电元件30根据弯曲量沿着长边方向延伸。由此，在压电元件30的电极301、302间，产生与伸长量对应的电压。通过检测该电压，能够检测出压电元件30的伸长，即位移传感器10的弯曲量。
如以上那样，若使用本实施方式的结构，则能够检测出弯曲量，另外，也可以构成如图5所示的电路。图5是包含位移传感器10的位移检测装置100的等效电路图。图6表示位移检测装置100的输出特性。图6(A)表示从位移产生到位移解除的输出电压变化，图6(B)表示位移－电压特性。
如图5所示，位移传感器10的一方的外部连接端子与可变电阻VR的可变控制端子连接。可变电阻VR连接在定电阻R1、R2间，对这些定电阻R1、R2、可变电阻VR的串联电路的定电阻R1侧的端部施加驱动电压Vcc，定电阻R2侧的端部接地。
位移传感器10的另一方的外部连接端子与运算放大器OP的非反转输入端子连接。直流电压检测器101与运算放大器OP的输出端子连接。运算放大器OP的输出端子与运算放大器OP的反转输入端子反馈连接。也对运算放大器OP供给驱动电压Vcc。
并且，电容器Co与位移传感器10并列连接。此时，电容器Co例如使用0.2μF左右的电容器。
通过使用由这样的结构构成的位移检测装置100，能够如图6(A)所示在产生了位移期间，基本保持位移传感器10的输出电压。这是因为在位移传感器10单体中，在产生位移的时刻产生电压，因不希望的漏电电流等使输出电压值迅速降低，但通过将电容器Co与位移传感器10并列连接，能够延长该电压降低的时间常数。由此，能够更加可靠地检测出输出电压。
另外，若使用本实施方式的结构，如图6(B)所示，输出电压值相对于位移量基本呈线性变化，所以能够准确地检测出位移量。
此外，运算放大器OP的输入阻抗非常大，因此即使不使用电容器Co，也能够延长电压降低的时间常数。因此，也可以省略电容器Co。
如以上那样，若使用本实施方式的位移传感器10以及位移检测装置100，能够准确且高灵敏度地检测出沿着规定方向(在本实施方式中为长边方向)的弯曲量。并且，PLLA在压电性上具有各向异性，在本实施方式的结构中仅检测长边方向的弯曲(伸缩)，所以不会受到与作为被检测方向的长边方向不同的方向的弯曲、扭转的影响，而能够仅准确地检测出被检测方向即长边方向的弯曲。
接下来，参照附图对第二实施方式的位移传感器进行说明。图7(A)是本实施方式的位移传感器10A的俯视图，图7(B)是其侧视图，图7(C)是其后视图。
本实施方式的位移传感器10A具备弹性体20、与本发明的第一平膜型压电元件相当的第一压电元件31、以及与本发明的第二平膜型压电元件相当的第二压电元件32。弹性体20与第一实施方式相同，所以省略说明。
第一压电元件31安装于弹性体20的第一主面。第一压电元件31具备矩形的压电片310。压电片310与第一实施方式的压电片300相同，以单轴延伸方向与长边方向成45°的方式形成。在压电片310的两个主面上分别几乎整个面地形成有电极311、312。电极311与外部连接端子41A连接，电极312与外部连接端子42A连接。
第二压电元件32安装于与弹性体20的第一主面对置的第二主面。第二压电元件32具备矩形的压电片320。压电片320也与压电片310以及第一实施方式的压电片300相同，以单轴延伸方向与长边方向成45°的方式形成。在压电片320的两个主面上分别几乎整个面地形成有电极321、322。电极321与外部连接端子41B连接，电极322与外部连接端子42B连接。
从与弹性体20的主面正交的方向观察，第一压电元件31与第二压电元件32以单轴延伸方向成90°的方式安装于弹性体20。
通过这样的结构，例如，在第一压电元件31的压电片310产生了沿着长边方向延伸那样的弯曲的情况下，第二压电元件32的压电片320收缩。而且，若以相同的材料、相同的形状来形成上述第一、第二压电元件31、32，则弯曲的中性面为弹性体20的厚度方向的中心轴，所以使第一压电元件31延伸的力与使第二压电元件32收缩的力的绝对值相等。由此，在第一压电元件31与第二压电元件32产生绝对值相同的相反特性的电压。
因此，若通过外部连接端子的连接模式等，使第一压电元件31的输出电压、与第二压电元件32的输出电压的特性(正负)一致再相加，则能够得到使用第一实施方式所示的一个压电元件的情况下的二倍的输出电压。另外，若使第一压电元件31的输出电压、第二压电元件32的输出电压的特性(正负)一致并进行平均值处理，则能够得到误差较少的输出电压。
此外，在本实施方式中，从与主面正交的方向观察，第一压电元件31的压电片310的单轴延伸方向、与第二压电元件32的压电片320的单轴延伸方向成90°，但也可以以平行的方式来安装第一压电元件31与第二压电元件32。在该情况下，能够在第一压电元件31与第二压电元件32中得到相同特性的输出电压。
接下来，参照附图对第三实施方式的位移传感器进行说明。图8(A)是本实施方式的位移传感器10B的俯视图，图8(B)是其侧视图。
位移传感器10B具备具有导电性的弹性体21。弹性体21与上述的各实施方式所示的弹性体20相同，由长条的矩形构成。弹性体21例如由金属形成，或者也可以是对绝缘性的弹性体(PET、PMMA等)的表面进行金属电镀而形成。弹性体21与大地连接(接地)。
弹性体21的第一主面安装有压电片330。压电片330具有与第二实施方式所示的压电片310相同的材质、相同的形状、相同的单轴延伸方向。与压电片330的弹性体21对置的面上形成有电极331。外部连接端子41A与电极331连接。由这些压电片330、隔着该压电片330配置的电极331与导电性的弹性体21构成第三压电元件33(与本发明的第一平膜型压电元件相当)。
在与弹性体21的第一主面对置的第二主面上安装有压电片340。压电片340具有与第二实施方式所示的压电片320相同的材质、相同的形状、相同的单轴延伸方向。与压电片340的弹性体21对置的面上形成有电极341。外部连接端子41B与电极341连接。由这些压电片340、隔着该压电片340配置的电极341与导电性的弹性体21，构成第四压电元件34(与本发明的第二平膜型压电元件相当)。
即使是这样的结构，也能够与上述的第二实施方式相同，检测出长边方向的弯曲的位移。并且，通过本实施方式的结构，导电性的弹性体21兼用两个压电元件的一方的电极，所以能够使位移传感器10B的结构简单化，并且抑制外界因素引起的噪声。
接下来，参照附图对第四实施方式的位移传感器进行说明。图9(A)是本实施方式的位移传感器10C的俯视图，图9(B)是其侧视图，图9(C)是其后视图。
本实施方式的位移传感器10C具备弹性体20、与本发明的第一平膜型压电元件相当的第五压电元件35、以及与本发明的第二平膜型压电元件相当的第六压电元件36。弹性体20与第一实施方式相同，所以省略说明。
第五压电元件35安装于弹性体20的第一主面。第五压电元件35具备矩形的压电片350。压电片350与第一实施方式的压电片300相同，以单轴延伸方向与长边方向成45°的方式形成。在压电片350的两个主面上分别几乎整个面地形成有电极351、352。电极351与外部连接端子41A连接，电极352与外部连接端子42A连接。
第六压电元件36安装于与弹性体20的第一主面对置的第二主面。第六压电元件36具备矩形的压电片360。压电片360以单轴延伸方向与长边方向平行(夹角＝0°)的方式形成。
此外，并不限于精确的0°，也可以是大致为0°。所谓的大致为0°，例如是指包含0°±10°左右的角度。这些角度是应该基于位移传感器的用途，根据弯曲的检测精度等整体的设计，适当地决定的设计事项。
压电片360的两个主面分别几乎整个面地形成有电极361、362。电极361与外部连接端子41B连接，电极362与外部连接端子42B连接。
第五压电元件35与第六压电元件36以压电片350的单轴延伸方向与压电片360的单轴延伸方向成45°，并且使压电片360的长边方向(＝单轴延伸方向)与弹性体20的长边方向平行的方式安装于弹性体20。
图10(A)是表示仅配置了扭转位移为0的状态下的第六压电元件36的位移传感器的简要立体形状的图，图10(B)表示仅配置了产生了规定的扭转位移的状态下的第六压电元件36的位移传感器的简要立体形状。在图10中，为了容易理解图以及原理的说明，示出仅将第六压电元件36配设于弹性体20的位移传感器，但也能够将该原理应用于上述的图9所示的形状的位移传感器。此外，在图10中，图示有将成为弹性体20的长边方向的一端的端边AB设为固定端边，在成为另一端的端边CD产生了扭转的情况。换句话说，示出成为固定端边AB的两端的角部A以及角部B为固定的角部，成为端边CD的两端的角部C以及角部D向与弹性体20的主面几乎正交的方向，并且相互相反方向位移的情况。
在扭转位移为0的情况下，即未从外部施加使弹性体20产生扭转的力的情况下，弹性体20如图10(A)的记号10STt所示，主面为平坦的状态。在该情况下，第六压电元件36也未伸缩，第六压电元件36的两个面的电极间未产生电压。
在扭转位移为规定值的情况下，即在从外部施加使弹性体20产生扭转的力使得与弹性体20的固定端边AB对置的端边CD扭转的情况下，如图10(B)的记号10TOt所示，弹性体20的与固定角部A、B对置的角部C、D成为与平坦状态相比较向与主面(平坦面)正交的方向偏离了规定距离的状态。此时，角部C与角部D以主面为基准，向相互相反方向移动。
在该情况下，第六压电元件36在角部D以及其附近向与单轴延伸方向成+45°的方向伸长，在角部C以及其附近向与单轴延伸方向成－45°的方向收缩。因此，沿着与构成第六压电元件36的压电片300的单轴延伸方向成－45°以及+45°的方向发生收缩/伸长(参照图10(B)的实线粗箭头记号)，所以在构成第六压电元件36的电极间产生与该收缩/伸长的量对应的电压。通过检测该电压，能够检测位移传感器的扭转量。
此外，在该结构中，角部C与角部D向相互相反方向等量位移，所以抵消与弯曲对应地产生的电压。因此，能够仅分离出扭转量并进行高精度地检测。
这样，若使用本实施方式，则能够利用安装于弹性体20的第一主面的第五压电元件35检测出弯曲的位移，利用安装于第二主面的第六压电元件36检测出扭转的位移。而且，能够独立地且同时检测出这些弯曲的位移与扭转的位移。
此外，在本实施方式中，检测扭转的第六压电元件36的单轴延伸方向与弹性体20的长边方向平行，但也可以以第六压电元件36的单轴延伸方向与同该长边方向正交的，即短边方向平行的方式，来形成第六压电元件36。
另外，在本实施方式中，也能够使用第三实施方式所示的弹性体侧的电极共享的结构。由此，能够实现结构简单化、抗外界因素的噪声、能够同时检测出弯曲与扭转的薄型的位移传感器。
并且，如上述的图10所示，若只检测扭转，则也可以在弹性体20上只形成第六压电元件36。
另外，在上述的第二实施方式所示的弹性体的两个主面上配设检测相同方向的位移的压电元件的结构、在上述的第四实施方式所示的弹性体的两个主面上分别配设检测不同方向的位移的压电元件的结构的情况下，若在两个主面上配设的压电元件的强度相同，则也可以省略弹性体。在该情况下，能够使位移传感器的结构简单化，能够更加轻薄化。但是，为了提高位移的检测灵敏度，优选具有弹性体的方法。
另外，在不区分上述的弯曲、扭转，而仅检测有无在位移传感器中产生的位移即可的情况下，也可以将弹性体的长边方向与单轴延伸方向的角度设为上述的0°、45°、90°以外的角度。在该情况下，优选将长边方向与单轴延伸方向的角度设为大致22.5°、大致67.5°。此外，即使基于位移传感器的用途，根据整体的设计，将弹性体的长边方向与单轴延伸方向的角度分别设定在22.5°±10°、67.5°±10°左右的范围，也能够得到相同的效果。在该情况下，能够利用一片PLLA的压电片检测出由上述的弯曲引起的位移的有无、由扭转引起的位移的有无。此外，仅用一片就能够检测出弯曲以及扭转的有无，但通过在弹性体的两个面具备这些压电元件，能够得到二倍的输出电压，或者得到两个输出电压的平均值。由此，能够更加准确地检测出弯曲以及扭转的有无。
这样，通过使用聚乳酸来进行单轴延伸，能够与单轴延伸方向的配设方向对应地、自由且有效地检测出各种位移。因此，若适当地设定单轴延伸方向与想要检测的位移的方向(规定方向)的角度，则能够有效地检测出弹性体向规定方向的位移(例如，上述的弯曲、扭转等)。即，由于聚乳酸的压电性具有各向异性，所以不仅能够检测出压电片的位移，还能够有效地检测出规定方向的位移。
在以上的各实施方式中，示出了检测平板状的弹性体20中产生的位移的结构，但如以下实施方式所示，也能够检测出平板以外的位移。
参照附图对第五实施方式的位移传感器进行说明。图11是表示本实施方式的位移传感器10D安装于轴22的状态的图。
作为被检测体的轴22是圆柱状，且以其中心轴线(剖面的圆的中心点)为旋转中心进行旋转。
在轴22的圆周面安装有作为位移传感器10D的压电元件37。
压电元件37具备在安装于轴之前的状态下是长条的矩形的压电片370。压电片370以长边方向与单轴延伸方向平行的方式而形成。在压电片370的两个主面形成有电极371、372。这些电极371、372分别与未图示的外部连接端子连接。
由这样的形状构成的压电元件37以长边方向与轴22的圆周方向一致的方式被安装。由此，单轴延伸方向(图11的箭头符号903)与圆周方向一致。此外，压电元件37的长边方向的长度也可以比轴22的圆周的长度短，但优选相等。压电元件37通过绝缘性粘合剂粘合于轴22。该绝缘性粘合剂固定后的强度也可以在压电元件37的压电片370以上。
根据这样的结构，若在轴22上产生扭转，则压电片370在对角线方向上延伸，压电元件37产生与延伸量对应的输出电压。由此，能够检测出轴22的扭转。
此外，在上述的各实施方式中，使用了在一片压电片的两个面上形成电极的单层的压电元件，但也可以使用层叠多层压电片而成的压电元件。通过使用这样多层层叠的结构，能够提高输出电压。
另外，在上述的各实施方式中，虽然没有特别详细地记载，但也可以以覆盖各压电元件的表面的方式来形成绝缘性的保护膜。在该情况下，保护膜使用比构成压电元件的压电片杨氏模量的低的材料。并且，避免由于安装保护膜而导致弯曲、扭转的中性点在压电元件内来设计即可。
上述的平膜状的位移传感器应用于如下所示的各种的操作设备。
(i)应用于游戏的操作输入设备(游戏用控制器)的情况
图12是表示应用了上述的位移传感器的游戏用控制器201的简要结构的图，图12(A)表示俯视图，图12(B)表示侧面剖视图。图13(A)表示弯曲了游戏用控制器201的状态，图13(B)表示扭转了游戏用控制器201的状态。此外，在图13中省略操作输入按钮220、230的图示，形状也简单化。
游戏用控制器201具备大致呈矩形的壳体210。在壳体210的表面壁配设有多个操作输入按钮220、230。壳体210具有空间211，在该空间211内具备操作输入按钮220、230的操作检测部(未图示)、进行与外部的游戏机主体通信控制的通信控制部(未图示)。
另外，在壳体210的背面壁的空间211侧配设有在上述的第四实施方式中示出的位移传感器10C。此时，位移传感器10C以自身的长边方向与壳体210的长边方向基本一致的方式来配设。
这里，利用具有规定弹性，且能够由用户弯曲、扭转的材质形成壳体210。
如图13(A)的符号910所示，用户对由这样的构造构成的游戏用控制器201的壳体210施加外力，使得长边方向的中央向表面侧位移，长边方向的两端向背面侧位移。由此，如图13(A)的符号911C所示，壳体210以及位移传感器10C的各平膜状的压电元件沿着长边方向弯曲。如上述那样，位移传感器10C检测出这样的长边方向的弯曲并产生检测电压。
未图示的通信控制部获取该检测电压，并将与该检测电压对应的指令发送至游戏机主体(相当于本发明的“程序执行部”。)。由此，在游戏机中，能够利用游戏程序来执行与用户的控制器弯曲操作对应的处理。
接下来，如图13(B)的符号920所示，用户对游戏用控制器201的壳体210施加外力，使得游戏用控制器201的长边方向的两端以沿着游戏用控制器201的长边方向的通过短边方向的中心的轴为基准轴相互反转。由此，如图13(B)的符号921t所示，壳体210以及位移传感器10C的各平膜状的压电元件沿着一方的对角线收缩，沿着另一方的对角线延伸。如上述那样，位移传感器10C检测出这样的扭转并产生检测电压。
未图示的通信控制部获取该检测电压，将与该检测电压对应的指令发送至游戏机主体。由此，在游戏机中，能够利用游戏程序来执行与用户的控制器扭转操作对应的处理。
此时，如上述那样，位移传感器10C使用PLLA作为压电片，因而没有焦电性，即使用户一直手持游戏用控制器201，从而对位移传感器10C导热，也不会对检测电压产生影响。因此，能够执行准确地反映了弯曲操作、扭转操作的应用程序。
此外，虽然分体地设置位移传感器(游戏用控制器内置)与应用程序的执行部(游戏机主体)，但也能够将它们设为一体。
此外，这里，以游戏用控制器为例进行了说明，但在其他的便携式操作输入装置(例如，各种AV设备的遥控装置等)中也能够应用相同的结构，并能够得到相同的作用效果。另外，用于在位移传感器中产生位移的操作并不限于弯曲、扭转，如接触、按压、振动等能够对位移传感器作用外力的操作即可。
(ii)应用于带有监测功能的穿戴品(鞋)的情况
图14是表示使用了上述的位移传感器的带有监测功能的鞋301的简要结构的图。带有监测功能的鞋301在鞋主体310的鞋底311内埋入有上述位移传感器10C。此时，位移传感器10C以主面与用户的脚400的脚的底面、即鞋底311的表面大致平行的方式而被配置。此外，在图14中，示出在脚指根附近配置位移传感器10C的例子，但也可以配置在脚心附近、后脚跟的附近等。当然，也可以配置于这些多个位置。
位移传感器10C经由同样配设在鞋底311内的布线135，与通信控制部131连接。通信控制部131例如由微处理器构成，从电池132经由电源供给用线134被进行电源供给。通信控制部131将基于位移传感器10C的弯曲、扭转的检测电压发送至外部的显示设备等(相当于本发明的“程序执行部”。)。
在这样的结构中，在用户进行了步行、慢跑等情况下，能够利用位移传感器10C检测出着地时的鞋底面的倾斜、用户的蹬地的姿势。由此，能够准确地检测出用户的步行状况、跑步状况，例如，也能够应用于用户的步行姿势、慢跑姿势的矫正等。
另外，通过采用使用了上述的平膜状的PLLA的位移传感器10C，不增加鞋底的厚度，就能够与使用现有的陶瓷压电体(PZT)的情况相比能够减轻重量。另外，PLLA具有挠性，所以若利用具有与PLLA相同的挠性的有机材料来制作形成于表面的电极，则不会因慢跑、步行引起的来自脚的负荷、冲击而破裂。另外，因为是PLLA，所以也能够减少环境负荷。
此外，在图14中，示出了将位移传感器10C埋入鞋主体310的鞋底311内的方式，也可以为埋入能够拆装的鞋垫的方式。
另外，程序执行部并不限于外部的显示设备等，也能够在鞋内设置计步器、发音部等，来执行利用了位移传感器的检测电压的程序。
另外，在上述的(i)到(ii)的应用例中，示出了使用能够分别检测弯曲与扭转的位移传感器的情况，但在仅检测弯曲、扭转的一方的情况，仅检测弯曲、扭转的有无的情况下，也能够使用上述的其他实施方式所示的位移传感器。
(iii)应用于遥控装置的情况
图15是表示使用了上述的位移传感器的遥控装置401的简要结构的图，图15(A)表示外观立体图，图15(B)表示图15(A)的A－A’剖视图。
遥控装置401将上述的第四实施方式所示的位移传感器10C的构造作为基本构造。因此，只对简要的构造进行说明。
在由透明的丙烯酸等构成的平板状的弹性体420的第一主面配设有平膜状的压电元件431。压电元件431具备由PLLA构成的平膜状的压电片4310，在压电片4310的对置的两个主面分别形成有电极4311、4312。
在弹性体420的第二主面配设有平膜状的压电元件432。压电元件432具备由PLLA构成的平膜状的压电片4320，在压电片4320的对置的两个主面分别形成有电极4321、4322。
为了与由这样的结构构成的复合构造体的各电极连接，形成有控制电路部410。例如，控制电路部410经由未图示的绝缘体层形成于构成压电元件431的电极4311的表面。控制电路部410具备电池、上述的电压检测电路、以及利用红外线等向外部设备发送信号的发送控制部。
而且，这些弹性体420、压电元件431、432以及控制电路部410被绝缘性保护层440全面覆盖。
通过这样的构造，能够在仅弯曲或者扭转遥控装置401的主体的情况下，发送与弯曲、扭转相对应的各种控制信号。具体而言，在采用电视机装置(TV装置)作为操作设备的应用程序执行部，且将遥控装置401作为附属于该TV装置的遥控装置来使用的情况下，例如，能够将由弯曲引起的检测电压应用于频道切换用的控制信号，将由扭转引起的检测电压应用于音量调整用的控制信号。
更具体而言，例如，设定为在以压电元件431侧延伸、压电元件432侧收缩的方式弯曲遥控装置401的情况下使频道“+1”，在以压电元件431侧收缩、压电元件432侧延伸的方式弯曲遥控装置401的情况下使频道“－1”。另外，设定为在将长边方向的一端顺时针扭转而将另一端逆时针扭转的情况下使音量“+1”，在将长边方向的一端逆时针旋转而将另一端顺时针旋转的情况下使音量降低“+1”。也可以设为根据弯曲量、扭转量而使频道、音量的相加量、减去量可变。
此外，由上述的构造构成的遥控装置401的位移传感器能够输出与按压力以及按压时间对应的电压电平的检测电压，还能够根据按压力、按压时间来调整频道的连续切换速度、音量调整量的增减。
并且，也能够将由弯曲以及扭转引起的检测电压的组合应用于电源控制用的控制信号。
更具体而言，设定为在TV装置的电源切断状态时，在连续进行弯曲、扭转的情况下进行电源接通。另外，设定为在TV装置的电源接通状态时，在连续进行了上述的两种扭转的情况下进行电源切断。
若像这样使用上述的结构，则用户无需像以往那样确认按钮位置，仅凭手的感觉就能够进行电源控制、频道切换、音量调整。由此，即使是高龄者、视觉障碍者(只听TV程序的声音的情况)，也能够容易地进行电源控制、频道切换、音量调整。
另外，由于无需按钮所以遥控装置的设计性的自由度提高，如果进一步是透明的，则能够实现更具创新性的遥控装置。例如，能够实现时尚且近将来的形象的遥控装置。
此外，通过在控制电路部410所使用的电池中应用纽扣电池、聚合物电池，能够使控制电路部410小型化，能够抑制遥控装置的设计性降低。
另外，在(iii)的应用例中，以TV装置为例进行了说明，但也能够应用于磁记录播放器、光盘记录播放器、音频播放器等其他的AV设备的遥控装置。
(iv)应用于触摸面板传感器的情况
图16是表示使用了上述位移传感器的触摸面板传感器501的简要结构的图，图16(A)表示外观立体图，图16(B)表示图16(A)的B－B’剖视图。
触摸面板传感器501由平板状的触摸面板部511与平板状的压电元件512以相互的平板面(主面)平行的方式层叠而成的结构构成。
压电元件512具备由PLLA构成的平膜状的压电片5120，在压电片5120对置的两主面分别形成有按压力检测用电极5121、5122。
在压电元件512的按压力检测用电极5121的表面(与压电片5120相反侧的面)层叠有由弹性体构成的绝缘层513。
在绝缘层513的与压电元件512相反侧的面层叠有触摸面板部511。触摸面板部511具备由具有规定的介电常数的电介质构成的基材层5110，在该基材层5110的两个主面形成有静电电容检测用电极5111、5112。触摸面板部511的静电电容检测用电极5112的表面(与基材层5110相反侧的面)与上述的绝缘层513抵接。
在触摸面板部511的静电电容检测用电极5111的表面(与基材层5110相反侧的面)层叠有绝缘性保护层514。
通过这样的结构，构成将绝缘性保护层514侧作为用户界面侧的触摸面板传感器501。
而且，该触摸面板传感器501在从外部被施加了按压力的情况下，虽然是不容易看出来的程度，但平板面(主面)弯曲。因此，压电元件512的压电片5120也弯曲，从而压电元件512能够输出与弯曲量即按压力对应的检测电压。由此，若使用该触摸面板传感器501，则能够检测出操作位置(按压位置)，并且同时检测出此时的按压力。
因此，若将该触摸面板传感器501应用于各种AV设备的遥控装置，则能够进行与按压位置、按压力对应的控制。例如，在音量调整位置被按压了的情况下，能够根据按压力来使音量调整速度变化。另外，若快进、倒退的操作位置被按压，则能够以与按压力对应的速度来进行快进、倒退的控制。
此外，在(iv)的说明中，示出了触摸面板部511为用户界面侧的例子，但在触摸面板部511是电阻膜方式的触摸面板的情况下，压电元件512也可以成为用户界面侧。
另外，在将上述平膜状的位移传感器应用于各种操作设备的方式中，如游戏用控制器201、遥控装置401、触摸面板传感器501那样，在被太阳光、与该太阳光类似的波长的其他的光波照射的状况下使用的设备中，也能够使用图17所示的结构。图17是具备太阳能电池450的遥控装置401A的侧面剖视图。此外，在图17中，虽然以遥控装置为例，但也能够将图17的构成应用于游戏用控制器、触摸面板传感器等其他的操作输入设备中。
图17所示的遥控装置401A是相对于图15所示的遥控装置401，使用弹性体420U、太阳能电池450、弹性体420D的层叠体来代替弹性体420的装置，其他的结构与遥控装置401相同。
弹性体420U、420D为平膜状，例如由丙烯酸树脂等构成。而且，成为太阳能电池450的接收面侧的弹性体优选由具有较高的透光性的材质形成。
太阳能电池450为平膜状，由具有柔性的材质构成。太阳能电池450以与平板面一致的方式被夹持在弹性体420U与弹性体420D之间。此外，这里虽然称为太阳能电池，但也可以是具备接收光波而产生电动势、或能够利用该产生的电动势进行充电的充电部(二次电池)的平膜状的元件。
平膜状的压电元件431配设于弹性体420U中的与太阳能电池450相反侧的面。平膜状的压电元件432配设于弹性体420D中的与太阳能电池450相反侧的面。
按照压电元件432、弹性体420D、太阳能电池450、弹性体420U、压电元件431的顺序层叠的复合层叠体被保护层440A覆盖。
根据这样的结构，能够根据太阳能电池450接收太阳光而产生的电动势、来自利用该电动势充电的二次电池的电力，来生成控制信号。由此，能够实现不具备镍电池等一般的化学反应型的电池的遥控装置。当然，此时，也可以并列设置化学反应型的电池(纽扣电池)等，通过并列设置化学反应型的电池，即使在太阳能电池的充电不足的情况下，也能够输出控制信号。
另外，在上述的结构中，示出将太阳能电池450夹持在弹性体420U、420D间的结构，但也能够将太阳能电池450配置在遥控装置401A的表面侧。但是，根据如上述那样将太阳能电池450夹持在弹性体420U、420D间的结构，能够将太阳能电池450层作为弯曲、扭转的中性层，能够更加可靠地检测位移。另外，在上述结构中，将太阳能电池450配设在俯视遥控装置401A时的整个面上，但也能够局部配设。
另外，也可以设置连接上述二次电池与压电元件的检测电压输出用的电极，并将检测电压的一部分充给二次电池的功能部。若设置这样的功能部，则在得到了生成遥控装置401A的控制信号所需要的足够的电压电平以上的检测电压的情况下，能够将多余的电压量充给二次电池。特别是，如上述那样，只要将压电元件431、432的压电片4311、4321配设于平膜状的弹性体420U、420D的几乎整个面的方式，则能够增大检测电压，优选为能够对二次电池充电的结构。并且，如上述那样，若在压电片中使用PLLA，则更为优选。
此外，如上述那样，将在压电片中使用了PLLA的压电元件作为位移传感器，在上述的各实施方式中是非常优选的方式，但若从检测弯曲、扭转，并应用于一些控制信号这样的观点来考虑，也能够使用如下所示的、由具有其他的压电性的材料构成位移传感器、由不具有压电性的材料构成的位移传感器。
作为具有其他的压电性的材料是利用压电常数d14的材料、利用压电常数d31的材料。
(A)作为利用压电常数d14的材料，列举出如下材料。
·聚－γ－甲基－L－谷氨酸
·聚－γ－苄基－L－谷氨酸
·纤维素
·骨胶原
·聚－D－氧化丙烯
·PDLA(D型聚乳酸)
这些利用压电常数d14的材料的压电元件以与使用了上述PLLA的压电元件相同的结构，能够实现上述的位移传感器、各种设备。
(B)作为利用压电常数d31的材料有由极性调整型高分子构成的材料、由强介电性高分子构成的材料、无机材料，分别列举出如下材料。
＜极性调整型高分子＞
·耐纶11
·聚氟乙烯
·聚氯乙烯
·偏二氰乙烯－醋酸乙烯酯共聚物
·聚尿酸
＜强介电性高分子＞
·聚偏氟乙烯
·偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物
＜无机类＞
·钛酸钡(BaTiO3)
·水晶(SiO2)
·锆钛酸铅(PZT)
·氧化锌(ZnO)
(C)由不具有压电性的材料构成位移传感器
图18是用于说明由不具有压电性的材料构成的位移传感器60的简要结构以及位移检测概念的图。图18(A)是位移传感器60的俯视图，图18(B)是用于说明位移检测概念的放大图。
如图18(A)所示，位移传感器60具备弹性体601以及位移检测用电极602。弹性体601由高分子薄片等构成，平膜状，具有绝缘性。
位移检测用电极602形成在弹性体601的一个主面上。位移检测用电极602具备曲折状电极、和将该曲折状电极向外部连接的引出电极。若该弹性体601沿着弹性体601的长边方向产生位移，则位移检测用电极602如图18(B)所示，形成曲折状电极的多个直线部分的长度变长。即，在弹性体601沿着长边方向位移之前，沿着弹性体601的长边方向的长度是Lo的曲折状电极的各直线部分根据位移而长度成为Ls(＞Lo)。伴随于此，曲折状电极的各直线部分的宽度也变窄。因此，位移检测用电极602的曲折状电极根据位移而电阻值发生变化。通过检测该电阻值变化，能够检测出位移检测对象物的位移。
这里，在使用由上述的(B)、(C)构成的组合的位移传感器的情况下，根据要针对位移检测对象物的检测的方向(弯曲方向、扭转方向)，适当地设置位移传感器即可。例如，在检测作为位移检测对象物的平板状的装置(上述的遥控装置等)的扭转的情况下，使用如图19所示的结构即可。图19是表示检测平板状的装置的扭转的位移传感器的一个设置方式的俯视图。
如图19所示，平板状的装置701具备矩形的平板状(平膜状)的主体720、矩形的平膜状的压电元件731A、731B。主体720由弹性体等通过外力产生扭转的材质构成。为了使针对主体720的扭转的位移灵敏度提高，将压电元件731A、731B配置在主体720的主面上。例如，具体到图19的情况，从与主体720的主面正交的方向观察，以压电元件731A、731B的长边方向与主体720的长边方向成大致45°的角度的方式，将压电元件731A、731B设置于主体720。此时，压电元件731A、731B以互相的长边方向成大致90°的角度的方式，设置于主体720。
根据这样的结构，即使是由上述的(B)、(C)构成的组合的位移传感器，也能够实现检测出特定方向(弯曲、扭转)，并输出与此对应的控制信号的装置(遥控装置等)。此外，也能够将上述的PLLA以及(A)组合的位移传感器安装在如图19所示的构造中。
在如上述的游戏控制器那样在壳体内配置压电元件来形成操作设备的情况下，也能够使用如下所示的方式。图20是表示操作设备801中的压电元件30的配置的图。图20(A)是操作设备801的俯视图，图20(B)是图20(A)的A－A’剖视图。应予说明，在图20中，只图示出壳体810与压电元件30，构成操作设备801的其他的结构要素省略图示。
俯视时，壳体810由一个方向长(以下，将该方向作为长边方向。)、与该长边方向正交的方向短(以下，将该方向作为短边方向。)的立方体形状构成。壳体810由表面壁812F、背面壁812R隔开间隔对置的构造构成，沿着表面壁812F的外周与背面壁812R的外周，形成有长边方向侧壁821、822，短边方向侧壁823、824。通过该结构，壳体810具备内部空间811。在内部空间811中，配置有构成未图示的操作设备801的各种结构要素和压电元件30。
压电元件30与在上述的第一实施方式所示的位移传感器10所使用的压电元件30相同。
具体而言，压电元件30具备由平膜状且矩形构成的压电片300。压电片300由PLLA形成。此外，这里，虽然使用PLLA，但只要是具有d14的压电常数、压电性具有各向异性的材料即可，因而可以是其他的材质。压电片300以单轴延伸方向与该压电片300的长边方向成45°的角度的方式形成。
在压电片300的第一主面几乎整个面地形成有电极301。在压电片300的第二主面几乎整个面地形成有电极302。电极301、302的材料使用第一实施方式所示的材料即可，例如，使用将ITO、ZnO、聚噻吩作为主要成分的有机电极、将聚苯胺作为主要成分的有机电极、通过蒸镀、电镀形成的金属膜、由银浆构成的打印电极膜即可。
俯视壳体810，由这样的结构构成的平膜状的压电元件30配置在长边方向的大致中央，且在短边方向的端部附近。若是图20的例子，则压电元件30以在背面壁812R的长边方向侧壁821的中央部附近，且与长边方向侧壁821抵接的方式而配置。此时，压电元件30以该压电元件30的长边方向的侧面与长边方向侧壁821抵接的方式而配置。换句话说，以压电元件30的长边方向与壳体810的长边方向大致一致的方式，将压电元件30配置于壳体810。
通过采用这样的压电元件30的配置结构，能够有效地检测出壳体810的表面壁812F、背面壁812R被推压。
这根据如下原理。图21是推压矩形的壳体810的表面壁812F的中央的情况下壳体810的长边方向(X方向)的形变率DrX的分布图。图22是推压矩形的壳体810的表面壁812F的中央的情况下壳体810的短边方向(Y方向)的形变率DrY的分布图。图23是推压矩形状的壳体810的表面壁812F的中央的情况下的形变差DrXY的分布图。形变差DrXY根据长边方向的形变率DrX与短边方向的形变率DrY之差而被计算出。另外，在图21、图22、图23中，X0相当于图20中的长边方向侧壁821、822的中间部。X1相当于图20中的长边方向侧壁821、822的短边方向侧壁823侧的端部。X2相当于图20中的长边方向侧壁821、822的短边方向侧壁824侧的端部。Y0相当于图20中的短边方向侧壁823、824的中间部。Y1相当于图20中的短边方向侧壁823、824的长边方向侧壁821侧的端部。Y2相当于图20中的短边方向侧壁823、824的长边方向侧壁822侧的端部。
如图21、图22所示，在推压壳体810的表面壁812F的中央的情况下，长边方向的形变率DrX、短边方向的形变率DrY根据位置而发生变化。具体而言，如下那样变化。
(长边方向的形变率DrX(参照图21))
长边方向的形变率DrX与长边方向、短边方向无关，越是接近表面壁812F的中心越向“+”方向增大。另外，长边方向的形变率DrX在接近长边方向侧壁821、822的区域，与沿着长边方向的位置无关，成为接近“0”的值。此时，在长边方向的中央，较小地成为“+”。
另外，长边方向的形变率DrX在短边方向的中央，沿着长边方向较大地变化。具体而言，在中央附近较大地成为“+”，在两端部(与短边方向侧壁823、824抵接的部分)，较大地成为“－”。
另外，长边方向的形变率DrX在角部成为“0”。
(短边方向的形变率DrY(参照图22))
短边方向的形变率DrY与长边方向、短边方向无关，越是接近表面壁812F的中心越向“+”方向增大。另外，短边方向的形变率DrY在接近短边方向侧壁823、824的区域，与沿着短边方向的位置无关，成为接近“0”的值。此时，在短边方向的中央，较小地成为“+”。
另外，短边方向的形变率DrY在长边方向的中央，沿着短边方向较大地变化。具体而言，在中央附近较大地成为“+”，在两端部(与长边方向侧壁821、822抵接的部分)，较大地成为“－”。
另外，短边方向的形变率DrY在角部成为“0”。
因此，如图23所示，形变差DrXY与长边方向、短边方向无关，在表面壁812F的中心大致成为“0”。另外，形变差DrXY在沿着长边方向侧壁821、822的长边方向的大致中央附近，并且在接近长边方向侧壁821、822的位置，较大地成为“+”。另外，形变差DrXY在沿着短边方向侧壁823、824的短边方向的大致中央附近，并且在接近短边方向侧壁823、824的位置，较大地成为“－”。
这里，压电元件30的压电片300具有d14的压电常数，因此若压电元件30以压电片300(压电元件30)的单轴延伸方向与壳体810的长边方向以及短边方向成45°的角度的方式配置于壳体810，则配置在形变差DrXY的绝对值最大的区域，从而与推压量对应的电压变高。
图24是表示相对于壳体810的压电元件30的配置方式例子的图。图24(A)～图24(F)分别示出将相同形状的压电元件30配置于相同形状的壳体810的例子。在图24中，O点是俯视壳体810时的中心。在各图中示出在从表面壁812F侧推压该O点的情况下压电元件30所产生的电荷量。
图24示出长边方向的长度为80mm、短边方向的长度为60mm的壳体810，使用了长边方向的长度为30mm、短边方向的长度为10mm的PLLA的压电片300的情况。而且，示出以1kgf按表面壁812F的情况下产生的电荷量。
图24(A)、图24(B)、图24(C)表示压电元件30的长边方向与壳体810的长边方向大致平行的情况。
在图24(A)的情况下，压电元件30配置在壳体810的短边方向的中央，且在壳体810的长边方向的中心与短边方向侧壁823的中间位置。在该情况下，电荷量为+4.3nC。
在图24(B)的情况下，压电元件30配置于壳体810的中央。在该情况下，电荷量是+1.8nC。
在图24(C)的情况下，压电元件30配置在壳体810的长边方向的中央，且与长边方向侧壁821抵接的位置(短边方向的端部)。在该情况下，电荷量为+7.0nC。
图24(D)、图24(E)、图24(F)表示压电元件30的长边方向与壳体810的长边方向大致垂直的情况。
在图24(D)的情况下，压电元件30配置在壳体810的长边方向的中央，且在中心O点与长边方向侧壁821之间。在该情况下，电荷量为－4.0nC。
在图24(E)的情况下，压电元件30配置在壳体810的中央。在该情况下，电荷量为+0.61nC。
在图24(F)的情况下，压电元件30配置在壳体810的短边方向的中央，且与短边方向侧壁823抵接的位置(长边方向的端部)。在该情况下，电荷量为+3.8nC。
由此可知，在将压电元件30配置于壳体810的情况下，通过配置在形变差DrXY的绝对值最大的区域，能够得到绝对值更大的电荷量。
因此，如上述的说明以及图20所示，通过将压电元件30配置于壳体810，能够提高针对推压(位移)的输出电压灵敏度。由此，即使限制压电元件30的大小，也能够实现对推压操作的灵敏度高的操作设备。
此外，图20所示的配置方式是一个例子，只要将压电元件30配置在形变差的绝对值较大的区域，也可以使用其他的配置方式。其中，在压电元件30被配置的区域内，在附号不同的(“+”与“－”)区域混在的情况下，在各个区域中产生的电荷相消，所以作为压电元件30的产生电荷量减小。因此，在配置压电元件30的区域内，以尽量产生相同符号的电荷(电压)的方式，换句话说以电荷分布的极性尽量相同的方式，将压电元件30配置于壳体810即可。
此外，在上述的图20中，示出了将压电元件30配置在形变差较大的区域的例子，但也可以为将压电片配置于壳体810的背面壁812R的内侧的整体，而只在形变差较大的区域形成电极的构成。
图25是表示俯视壳体810，将压电片380粘贴于壳体810的几乎整个面的情况的一个例子的图。压电元件38具备配置于俯视壳体810时的内部空间的几乎整个面的压电片380、和形成于压电片380的规定区域的电极381。在与压电片380的电极381相反侧的面，以与电极381对置的方式还形成有一个电极。
压电片380以长边方向以及短边方向与单轴延伸方向成大致45°的角度的方式来形成。
电极381以沿着长边方向的中央的电极宽度(沿着短边方向的长度)变窄、沿着长边方向的两端的电极宽度变宽的方式，形成为沿着长边方向电极宽度逐渐变宽的形状。通过形成这样的结构，以上述的形变差DrXY增大，且遍及相同符号(“－”符号)的区域的几乎全部区域的方式，形成电极381。因此，能够进一步提高针对推压壳体810的表面壁812F的输出电压灵敏度。
此外，在图25中，示出了在几乎整个面配置压电片380的例子，但也可以配置与电极381相同形状的压电片。在该情况下，在将压电元件配置于壳体810时，以压电片的单轴延伸方向与壳体810的长边方向以及短边方向成大致45°的角度的方式，切取压电片即可。
另外，进一步如图26所示，也可以进一步形成电极。图26是表示俯视壳体810，将压电片380粘贴于壳体810的几乎整个面，并形成多个电极的情况的一个例子的图。
压电元件38A是对上述的压电元件38追加了电极3821、3822的元件。电极3821形成于沿着压电片380的长边方向的中央附近，且沿着短边方向的一端附近(接近长边方向侧壁821的区域)。电极3822形成于沿着压电片380的长边方向的中央附近，沿着短边方向的另一端附近(接近长边方向侧壁822的区域)。电极3821、3822未与电极381连接。此外，虽然未图示，但在与电极3821、3822的压电片380对置的相对面形成有相同形状的电极。
在是这样的结构的情况下，在电极3821、3822中产生的电荷与在电极381中产生的电荷为相反符号(电荷分布的极性相反)。因此，若单纯的相加则电荷的总量减少。即，如将在电极3821、3822中产生的电压、与在电极381中产生的电压单纯相加，则电压降低。因此，在这样的结构的情况下，具备以不抵消在电极3821、3822中得到的电压、与在电极381中得到的电压的方式相加(在极性一致的状态下相加)结构。根据这样的结构，能够进一步扩大检测电荷的面积，进一步提高输出电压灵敏度。
在上述的操作设备的实施方式中，示出了进行针对表面壁的推压检测的例子，但也能够应用于背面壁的推压检测。
此外，到现在为止的图为了说明而夸大了尺寸关系，例如在层叠体的剖视图中，各部的厚度并不限于图中所示的比率，能够在本发明的技术思想的范围内适当地设计变更。
附图标记说明
10、10A、10B、10C、10D、60…位移传感器；20…弹性体；30、31、32、33、34、35、36、37、38、38A、431、432、512…压电元件；300、310、320、330、340、350、360、370、380、4310，4320、5120…压电片；301、302、311、312、321、322、331、341、351、352、361、362、371、372、381、3821、3822、4311、4312、4321、4322…电极；41、42、41A、42A、41B、42B…外部连接端子；100…位移检测装置；101…直流电压检测器；201…游戏用控制器；210…壳体；211…空间；220、230…操作输入按钮；301…带有监测功能的鞋；301…鞋主体；311…鞋底；131…通信控制部；132…电池；134…电源供给用线；135…布线；400…脚；401、401A…遥控装置；410…控制电路部；420、420D、420U…弹性体；440、440A、514…绝缘性保护层；450…太阳能电池；501…触摸面板传感器；511…触摸面板部；5111、5112…静电电容检测用电极；5121、5122…按压力检测用电极；513…绝缘层；601…弹性体；602…位移检测用电极；701…平板状的装置；720…主体；731A、731B…压电元件；801…操作设备；810…壳体；811…内部空间；812F…表面壁；812R…背面壁；821、822…长边方向侧壁；823、824…短边方向侧壁。

Claims (15)

1.一种操作设备，其特征在于，具备：
壳体，其接受外力；
位移传感器，其随着由所述外力引起的壳体的变形，检测所需方向的位移；以及
应用程序执行部，其利用与所述外力对应的所述位移传感器的检测电压，来执行规定的应用程序。
2.根据权利要求1所述的操作设备，其特征在于，
所述所需方向的位移是弯曲方向的位移以及/或者扭转方向的位移。
3.根据权利要求1或者2所述的操作设备，其特征在于，
所述应用程序执行部具备：
通信控制部，其对所述检测电压进行无线发送；和
程序执行部，其接收来自该通信控制部的无线信号，并将所述检测电压应用于所述应用程序的程序执行用状态。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的操作设备，其特征在于，
所述位移传感器具备平膜型压电元件，所述平膜型压电元件在压电片的两个主面上形成有电极，
输出与位移对应的所述平膜型压电元件的检测电压。
5.根据权利要求4所述的操作设备，其特征在于，
所述压电片包含聚乳酸，且至少在单轴方向上延伸。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的操作设备，其特征在于，
所述壳体配设有光敏元件。
7.根据权利要求4所述的操作设备，其特征在于，
所述平板状的弹性体由二层结构构成，在上层的弹性体与下层的弹性体之间配设有平板状的光敏元件，
所述光敏元件的接收面侧的弹性体以及所述平膜型压电元件具有透光性。
8.根据权利要求6或者7所述的操作设备，其特征在于，
具备二次电池，所述二次电池利用在所述光敏元件中产生的电动势进行充电。
9.根据权利要求8所述的操作设备，其特征在于，
所述光敏元件具有与所述平膜型压电元件的输出端连接，并利用该平膜型压电元件的检测电压对所述二次电池进行充电的充电功能部。
10.一种操作设备，其特征在于，
具备平膜型压电元件，所述平膜型压电元件具备包含聚乳酸，且至少在单轴方向上延伸的压电片、以及形成于该压电片的两个主面的电极；和
壳体，其具有俯视时向大致正交的两个方向延展的面，
在使所述壳体中的在所述大致正交的两个方向上延展的平面变形时在沿着所述大致正交的两个方向各自的形变的差较大的位置处，配置有所述平膜型压电元件的电极对置的区域。
11.根据权利要求10所述的操作设备，其特征在于，
仅在所述平膜型压电元件的电极对置的区域中配置有所述压电片。
12.根据权利要求10或者11所述的操作设备，其特征在于，
以除去所述壳体中的在所述大致正交的两个方向上延展的平面的中心的方式形成有所述平膜型压电元件的电极。
13.根据权利要求10～12中的任意一项所述的操作设备，其特征在于，
所述电极形成在由于所述壳体的形变而产生的电荷分布的极性相同的区域。
14.根据权利要求10～13中的任意一项所述的操作设备，其特征在于，
所述电极由多个局部电极构成，
该多个局部电极被连接成所产生的电压的极性一致且被相加。
15.一种操作设备，其特征在于，具备：
平膜型压电元件，其具备包含聚乳酸，且至少在单轴方向上延伸的压电片、以及形成在该压电片的两个主面的按压力检测用电极；和
平板状的触摸面板部，其以所述平膜型压电元件与主面平行的方式层叠。
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