JP2000039366A - 圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のこの種のバイモルフ型の圧力検出装置
は物体の接触の有無を検出することはできたが、物体の
接触による圧力レベルを検出することができないという
課題があった。 【解決手段】 振動検出手段１６に圧力が印加されると
前記圧力に応じて変化する振動検出手段１６の振動特性
を圧力算出手段１８により算出するため、簡単な構成で
圧力レベルを検出することができる。また、振動発生手
段１３も前記振動検出手段１６も同軸状としているの
で、細長い湾曲部などへの装着が容易となり装着自由度
が大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバイモルフ型の圧力
検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の圧力検出装置は以下のよ
うなものであった。

【０００３】先ず、IEEE Transaction on Electron Dev
ices, vol.ED-26, No.5,p815〜p817,1979（以下、従来
例１とする）では図１１のようなバイモルフ型の圧力検
出装置が提案された。これは同図のように、圧電フィル
ム１ａ及び２ａの両面に電極１ｂ、１ｃ及び２ｂ、２ｃ
を設けた帯状の圧電フィルム１、２を２枚貼りあわせ、
その一端を支持部３により片持ち梁型に支持し、圧電フ
ィルム１に発信部４から電圧を印加して振動させ、圧電
フィルム２から前記振動による出力を取り出すように構
成したものであった。そして上記構成により物体５が圧
電フィルム２に接触すると圧電フィルム２の出力信号が
変化することに基づき物体の接触を検出していた。図１
２はこの際の物体５の接触位置Ｌ、発信部４の印加電圧
の周波数ｆ、及び圧電フィルム２の出力信号Ｖとの関係
を示したものである。同図より、ＶはＬやｆにより変化
する。

【０００４】また、特開平８−６２０６８号公報（以
下、従来例２とする）では指紋のような微細な山と谷の
分布を検出する圧力検出装置が開示された。これは図１
３のように圧電フィルム６の表面と裏面に複数の走査電
極６ａ、６ｂをマトリクス状に形成し、それに絶縁保護
フィルム７、絶縁フィルム８、高周波振動体９を積層し
たものであった。そして上記構成により絶縁保護フィル
ム７上に物体が接触するとその物体の山と谷による起伏
を圧電センサの多数の圧力検出ポイントで受け、マトリ
クス状の走査電極６ａ、６ｂで走査することによって前
記の山と谷の分布を検出していた。一例として図１４に
指１０で絶縁保護フィルム７を触れた際に指紋の山と谷
の分布を検出する様子を模式的に示した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１の圧力検出装置では、図１２のような特性に基づき物
体５の圧電フィルム２への接触の有無や接触位置を検出
することはできるが、物体５の接触による圧力レベルを
検出することはできないという課題を有していた。

【０００６】また、片持ち梁型の構造のため物体が繰り
返し接触すると圧電フィルムにへたりが生じて検出感度
が低下してしまうという課題を有していた。

【０００７】また、引例２の圧力検出装置では、上記の
ような片持ち梁型の構造による耐久性の課題は無いが、
圧電センサの多数の圧力検出ポイントで検出できるの
は、例えば図１３のように各交点に指紋パターンの山の
部分が当たっているのか谷の部分が当たっているのかと
いうことでしかない。すなわち、従来例２は上記各ポイ
ントにおける物体の接触の有無を検出するものであり、
各ポイントで物体の圧力レベルを検出することはできな
いという課題を有していた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、同軸状振動発生手段と前記同軸状振動発生
手段の外周囲に密着した同軸状振動検出手段と、前記振
動検出手段に印加される圧力を算出する圧力算出手段と
を備え、前記振動発生手段により前記振動検出手段を振
動させ、前記振動検出手段に圧力が印加されると前記圧
力に応じて変化する振動特性を前記振動検出手段により
検出し、前記振動検出手段の検出電圧に基づき前記圧力
を前記圧力算出手段により算出する。

【０００９】上記発明によれば、前記振動検出手段に圧
力が印加されると前記圧力に応じて変化する振動検出手
段の振動特性を前記振動検出手段により算出するので、
簡単な構成で圧力レベルを検出することができる。ま
た、前記振動発生手段も前記振動検出手段も同軸状であ
るので、細長い部分への装着が容易であるという装着自
由度が大きい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１にかかる圧力検
出装置は、同軸状振動発生手段と前記同軸状振動発生手
段の外周囲に密着した同軸状振動検出手段と、前記振動
検出手段に印加される圧力を算出する圧力算出手段とを
備え、前記振動発生手段により前記振動検出手段を振動
させ、前記振動検出手段に圧力が印加されると前記圧力
に応じて変化する振動特性を前記振動検出手段により検
出し、前記振動検出手段の検出電圧に基づき前記圧力を
前記圧力算出手段により算出する。

【００１１】そして、前記振動検出手段に圧力が印加さ
れると前記圧力に応じて変化する前記振動検出手段の振
動特性を前記振動検出手段により算出するため、簡単な
構成で圧力レベルを検出することができる。また、前記
振動発生手段も前記振動検出手段も同軸状であるので、
細長い部分への装着が容易であるという装着自由度が大
きい。

【００１２】本発明の請求項２にかかる圧力検出装置で
は、同軸状振動発生手段は、中心部に配置された線状振
動発生用内部電極と前記線状振動発生用内部電極の周囲
に密着した振動発生用可撓性圧電体と前記振動発生用可
撓性圧電体に密着した振動発生用外部電極とから構成さ
れる。

【００１３】そして、線状振動発生用内部電極を中心に
して、振動発生用可撓性圧電体と振動発生用外部電極が
同軸状に配置されているので、簡単な構成で印加された
圧力の圧力分布を検出することができる。また、、振動
発生用可撓性圧電体を用いているので、湾曲部への装着
が容易であるという装着自由度が大きい。

【００１４】本発明の請求項３にかかる圧力検出装置で
は、振動発生手段および振動検出手段は円筒状である。

【００１５】そして、中心部に配置された線状振動発生
用内部電極の半径方向に対して等方的であるので、効率
的な振動の発生や伝達ができる。また、この円筒状の形
状は、容易に加工できる。

【００１６】本発明の請求項４にかかる圧力検出装置で
は、振動検出手段は、振動発生用外部電極に密着した振
動検出用内部電極と前記振動検出用内部電極に密着した
振動検出用可撓性圧電体と前記振動検出用可撓性圧電体
に密着した振動検出用外部電極とから構成される。

【００１７】そして、線状振動発生用内部電極を中心に
して、振動発生手段の外周囲に振動検出手段が同軸状に
配置されているので、簡単な構成で印加された圧力の圧
力分布を検出することができる。また、、振動検出用可
撓性圧電体を用いているので、湾曲部への装着が容易で
あるという装着自由度が大きい。

【００１８】本発明の請求項５にかかる圧力検出装置で
は、振動発生用外部電極と振動検出用内部電極を共通電
極とした構成である。

【００１９】そして、共通電極を用いているので、電極
の数が少なくてよく、簡素な構成である。

【００２０】本発明の請求項６にかかる圧力検出装置で
は、振動発生用可撓性圧電体および振動検出用可撓性圧
電体がゴムと圧電セラミック粒子の混合物または高分子
圧電体で構成される。

【００２１】そして、ゴムと圧電セラミック粒子の混合
物または高分子圧電体を用いているので、可撓性に優れ
ると共に加工性にも優れる。

【００２２】本発明の請求項７にかかる圧力検出装置
は、振動発生手段がそれ自身の共振周波数の振動を発生
するものである。

【００２３】そして、振動発生手段がそれ自身の共振周
波数の振動を発生するので、より大きな振動を発生する
ことができ、圧力検出のダイナミックレンジを大きくす
ることができる。

【００２４】本発明の請求項８にかかる圧力検出装置
は、振動発生手段が振動発生手段と振動検出手段を含む
全体の共振周波数の振動を発生するものである。

【００２５】そして、振動発生手段と振動検出手段を含
む全体の共振周波数の振動を発生するので、より大きな
振動を発生することができ、圧力検出のダイナミックレ
ンジを大きくすることができる。

【００２６】本発明の請求項９にかかる圧力検出装置
は、振動検出手段により検出される積層体の振動特性が
振動の振幅、位相、周波数の少なくとも１つである。

【００２７】そして、振動発生手段と振動検出手段を含
む全体の振動特性として振動の振幅、位相、周波数の少
なくとも１つを検出して積層体に印加される圧力を算出
するので、簡便でかつ実用的に圧力を算出できる。

【００２８】本発明の請求項１０にかかる圧力検出装置
では、圧力算出手段は、振動検出手段の出力信号から振
動発生手段が発生する振動周波数成分のみを分離する第
１の濾波部と、前記振動検出手段の出力信号から前記振
動周波数以外の成分を分離する第２の濾波部とを有し、
分離したこれらの成分に基づき積層体に印加される圧力
を算出するとともに前記積層体に印加される前記振動周
波数以外の振動成分を検出する。

【００２９】そして、前記第１の濾波部の出力信号に基
づき前記積層体に印加される圧力を算出し、前記第２の
濾波部の出力信号に基づき前記積層体に印加される前記
振動周波数以外の振動成分を検出するので、一つの積層
体を用いて圧力と振動、すなわち静的な圧力と動的な圧
力の双方を同時に検出することができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００３１】（実施例１）図１（ａ）は本発明の実施例
１の圧力検出装置の構成を示す断面図で、図１（ｂ）は
図１（ａ）に示したＡ部の部分斜視図である。図１にお
いて、１１ａと１１ｂはそれぞれ振動発生用内部電極と
振動発生用外部電極、１２は振動発生用可撓性圧電体で
両者より振動発生手段１３が構成される。また、１４ａ
と１４ｂはそれぞれ振動検出用内部電極と振動検出用外
部電極、１５は振動検出用可撓性圧電体で両者より振動
検出手段１６が構成される。図１に示したＡ部は、振動
発生手段１３と振動検出手段１６の端部であり、その斜
視図を図１（ｂ）に示す。

【００３２】同図に示すように、振動発生手段１３は、
振動発生用内部電極１１ａを中心にして、振動発生用可
撓性圧電体１２と振動発生用外部電極１１ｂが同軸状に
配置されている。振動検出手段１６も同様にして、振動
発生用内部電極１１ａを中心にして、振動検出用内部電
極１４ａ、振動検出用外部電極１４ｂと振動検出用可撓
性圧電体１５が同軸状に配置され、振動検出用内部電極
１４ａと振動発生用外部電極１１ｂは密着している。こ
のように、振動発生手段１３も振動検出手段１６も同軸
状であるので、図１（ａ）の断面図の同じハッチング部
は同一の構成部を示す。

【００３３】振動発生用内部電極１１ａは、中空円筒状
であってもよいが、中空部は圧力検出に何ら作用しない
ので、構成の簡素な線状が好ましい。更に、振動発生用
内部電極１１ａは中心部に配置されるので、その半径方
向に対して印加電圧が等方的に作用するためには、単一
の線状が好ましい。しかし、複数の細線の撚り線であっ
ても、平均的に半径方向に対して等方的に作用するの
で、振動発生用内部電極１１ａを撚り線で構成してもよ
い。また、振動発生手段１３および振動検出手段１６も
また、それぞれの振動が半径方向に対して等方的になる
ためには、円筒状が好ましい。例えば、振動発生手段１
３や振動検出手段１６が角筒状の場合、半径方向に対し
て等方的でないので、振動発生手段１３や振動検出手段
１６での効率的な振動の発生や伝達が困難である。この
円筒状の形状は、容易に加工できる点でも優れている。
振動発生用外部電極１１ｂ、振動検出用内部電極１４
ａ、振動検出用外部電極１４ｂは、金属細線の網線や金
属箔などで構成される。振動発生用可撓性圧電体１２や
振動検出用可撓性圧電体１５として、例えば、ゴムと圧
電セラミック粒子の混合物やポリフッ化ビニリデン等の
高分子圧電材料が好ましい。これら材料は可撓性に富む
と共に容易に加工できるからである。振動発生用可撓性
圧電体１２や振動検出用可撓性圧電体１５を含め全体が
可撓性を有する同軸状であるので、例えば接触する物体
の圧力を検出する場合、細長い湾曲部や広い面積の湾曲
部もしくは平面部の適切な部分に感圧部を物体に沿って
装着することができるという装着の自由度がある。

【００３４】振動発生用内部電極１１ａ、振動発生用外
部電極１１ｂは信号発生部１７と接続されており、信号
発生部１７で発生する発振信号に応じて振動発生用可撓
性圧電体１２が振動する。振動検出用内部電極１４ａ、
振動検出用外部電極１４ｂは圧力算出手段１８と接続さ
れており、振動検出手段１６で発生する検出電圧に対応
した圧力を算出する。

【００３５】次に動作、作用について説明する。振動発
生手段１３では信号発生部１７で発生する発振信号に応
じて振動発生用可撓性圧電体１２が振動する。ここで、
前記発振信号の周波数をｆ₁とする。この振動は振動検
出手段１６に伝播し、振動発生手段１３と振動検出手段
１６を含めた全体がある特性をもって振動する。上記発
振信号の周波数は振動発生手段１１の共振周波数、又は
全体１３の共振周波数に設定ししたとき、他の周波数の
場合に比べて振動発生手段１３又は全体が共振してより
大きく振動する。そしてその振動に応じて振動検出手段
１６では検出電圧（圧電起電力）が発生する。

【００３６】図２はこの際の上記発振信号Ｖ₀と上記検
出電圧Ｖ₁の信号波形を示した特性図である。同図にお
いて縦軸はＶ₀とＶ₁、横軸は時間ｔである。振動検出手
段１６に圧力が印加されていない場合（ｔ＜ｔ₁）、Ｖ₀
に同期してＶ₁が出力される。また、振動発生手段１１
から振動検出手段１２への振動伝播による位相差Ｌ０が
生じる。次に、時刻ｔ₁で例えばある物体が振動検出手
段１６に接触したり、振動検出手段１６周囲の気体や液
体の圧力により圧力Ｗ₁がかかると、圧力印加により振
動検出手段１６の振動が阻害されてＶ₁の振幅はＤ₀から
Ｄ₁へと変化し、位相もＬ₀からＬ₁へと変化する。ま
た、時刻ｔ₁前後ではＶ₁の周波数にも一時的な変化が生
じる。これらの変化の度合いは、振動発生手段１３や振
動検出手段１６を構成する部材の振動特性に依存する。
これらの部材の振動特性は用途によって最適化すればよ
い。上記のような圧力印加時の振動検出手段１６の振動
特性の変化に基づいて圧力算出手段１８では印加された
圧力を算出する。

【００３７】圧力算出のための圧力Ｗと振動特性との関
係を図３〜図６に示す。図３は振幅Ｄと圧力Ｗとの関係
を示す特性図で、圧力印加後のＤ₁を検出することによ
りＷ₁が算出できる。図４は位相差Ｌと圧力Ｗとの関係
を示す特性図で、圧力印加後のＬ₁を検出することによ
りＷ₁が算出できる。図５は時刻ｔ₁前後でのＶ₁の周波
数変化Ｆと圧力Ｗとの関係を示す特性図で、圧力印加前
後のＦ₁を検出することによりＷ₁が算出できる。上記は
いずれも圧力算出を一つの振動特性に基づいて算出する
ものであるが、複数の振動特性を用いて圧力を算出する
ようにしてもよい。例えば、図６は振幅Ｄ、位相差Ｌと
圧力Ｗとの関係を示す特性図である。同図よりＤ₁とＬ₁
からＷ₁を算出できる。

【００３８】上記作用により、振動検出手段１６に圧力
が印加されると印加圧力に応じて変化する振動検出手段
１６の振動特性を振動検出手段１２により算出するた
め、簡単な構成で圧力レベルを検出することができる。

【００３９】また、振動検出手段１６の振動特性として
振動の振幅、位相、周波数の少なくとも１つを検出して
積層体１３に印加される圧力を算出するので、簡便でか
つ実用的に圧力を算出できる。

【００４０】また、振動発生手段１１がそれ自身の共振
周波数の振動を発生するので、より大きな振動を発生す
ることができ、圧力検出のダイナミックレンジを大きく
することができる。

【００４１】また、振動発生手段１１が振動発生手段１
３と振動検出手段１６を含む全体の共振周波数の振動を
発生するので、より大きな振動を発生することができ、
圧力検出のダイナミックレンジを大きくすることができ
る。

【００４２】（実施例２）図７（ａ）は本発明の実施例
２の構成を示す断面図、図7（ｂ）はＢ部の斜視図であ
る。実施例１と異なる点は、図１に示した振動発生用外
部電極１１ｂと振動検出用内部電極１４ａとを、共通電
極１９で振動発生用可撓性圧電体１２の電極としても振
動検出用可撓性圧電体１５の電極としても共用している
点にある。従って、共通電極１９は、信号発生部１７に
接続されると共に圧力算出手段１８にも接続されるの
で、両者に対して共通の電位になるように、通常、共通
電極１９の電位はア−ス電位が選ばれる。これにより、
信号発生部１７で発生する発振信号を振動発生用可撓性
圧電体１２に印加できると共に振動検出用可撓性圧電体
１５の振動に応じた検出電圧が発生できる。本実施例で
は、実施例１に比べ、電極が一本少ないので、簡素な構
成となる。

【００４３】（実施例３）図８は本発明の実施例３の圧
力検出装置のブロック図である。実施例１や実施例２と
異なる点は圧力算出手段１８が、振動検出手段１６の検
出電圧から振動発生手段１３が発生する振動周波数の成
分のみを分離する第１の濾波部１８ａと、振動検出手段
１６の検出電圧から振動発生手段１３が発生する振動周
波数以外の成分を分離する第２の濾波部１８ｂと、分離
したこれらの成分に基づき振動検出手段１６に印加され
る圧力を算出するとともに振動検出手段１６に印加され
る前記振動周波数以外の振動成分を検出する算出部１８
ｃとを有する点にある。

【００４４】図９は第１の濾波部１８ａと第２の濾波部
１８ｂの濾波特性を示した特性図で、縦軸が透過度Ｑ、
横軸が周波数ｆである。同図より第１の濾波部１８ａと
第２の濾波部１８ｂは共にバンドパスフィルターであ
り、透過特性の中心周波数はそれぞれｆ₁、ｆ₂である。
また信号発生部１７で発生する信号の周波数はｆ₁で、
振動発生手段１３の共振周波数、又は振動発生手段１３
と振動検出手段１６を含む全体の共振周波数に設定して
あるとする。尚、実施例１と同一符号のものは同一構造
を有し、説明は省略する。

【００４５】次に動作、作用について説明する。ここで
は重量Ｗ₁の物体が振動検出手段１６上に置かれる場合
について述べる。物体は外部から周波数ｆ₂の振動が印
加されるか、又は内部に周波数ｆ₂の振動体を有し、物
体の全体が周波数ｆ₂で振動しているものとする。実施
例１と同様に、振動発生手段１３では信号発生部１７で
発生する発振信号に応じて振動発生用可撓性圧電体１２
が振動する。この発振信号の周波数はｆ₁である。上記
より、振動発生手段１３による周波数ｆ₁の振動と物体
の周波数ｆ₂の振動とが合成され、振動発生手段１３と
振動検出手段１６を含む全体がある特性をもって振動す
る。そしてその振動に応じて振動検出手段１６では検出
電圧が発生する。発生した検出電圧は第１の濾波部１８
ａと第２の濾波部１８ｂで図９の濾波特性に基づき濾波
される。すなわち、第１の濾波部１８ａでは振動検出手
段１６の検出電圧のうちｆ₁成分が濾波され、第２の濾
波部１８ｂでは振動検出手段１６の検出電圧のうちｆ₂
成分が濾波される。この時の信号発生部１７の発振信号
Ｖ₀、第１の濾波部１８ａの出力Ｖ₁、第２の濾波部１８
ｂの出力Ｖ₂の信号波形は、それぞれ図１０（ａ）
（ｂ）のようになる。

【００４６】同図より振動検出手段１６に物体が置かれ
ていない状態（ｔ＜ｔ₁）では、Ｖ₁とＶ₂の振幅はそれ
ぞれＤ₀と０である。そして時刻ｔ₁で物体が振動検出手
段１６上に置かれるとすると、Ｖ₁とＶ₂の振幅はＤ₁と
Ｄ₂に変化する。算出部１８ｃでは物体の重量について
は実施例１と同様に図５に基づいてＷ₁と算出される。
物体の周波数ｆ₂の振動については例えば、算出部１８
ｃでその振幅Ｄ₂の大きさを検出して振動の強度を算出
する。

【００４７】上記作用により、圧力算出手段１８が、振
動検出手段１６の検出電圧から振動発生手段１３が発生
する振動周波数の成分のみを分離する第１の濾波部１８
ａと、振動検出手段１６の検出電圧から振動発生手段１
３が発生する振動周波数以外の成分を分離する第２の濾
波部１８ｂとを有し、第１の濾波部１８ａの出力信号に
基づき振動検出手段１６に印加される圧力を算出し、第
２の濾波部１８ｂの出力信号に基づき振動検出手段１６
に印加される前記振動周波数以外の振動成分を検出する
ので、一つの同軸状感圧体を用いて圧力と振動、すなわ
ち静的な圧力と動的な圧力の双方を同時に検出すること
ができ使い勝手がよい。

【００４８】以上の実施例では、同軸状振動発生手段１
３を内側に、振動検出手段１６を外側に配置した構成で
あったが、振動検出手段１６を内側に、振動発生手段１
３を外側に配置した構成としてもよく、同様な効果が得
られる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
かかる圧力検出装置は、前記振動検出手段に圧力が印加
されると前記圧力に応じて変化する前記振動検出手段の
振動特性を前記振動検出手段により算出するため、簡単
な構成で圧力レベルを検出することができる。また、前
記振動発生手段も前記振動検出手段も同軸状であるの
で、細長い部分への装着が容易であるという装着自由度
が大きい。

【００５０】また、請求項２にかかる圧力検出装置は、
線状振動発生用内部電極を中心にして、振動発生用可撓
性圧電体と振動発生用外部電極が同軸状に配置されてい
るので、簡単な構成で印加された圧力の圧力分布を検出
することができる。また、、振動発生用可撓性圧電体を
用いているので、湾曲部への装着が容易であるという装
着自由度が大きい。

【００５１】また、請求項３にかかる圧力検出装置は、
中心部に配置された線状振動発生用内部電極の半径方向
に対して等方的であるので、効率的な振動の発生や伝達
ができる。また、この円筒状の形状は、容易に加工でき
る。

【００５２】また、請求項４にかかる圧力検出装置は、
線状振動発生用内部電極を中心にして、振動発生手段の
外周囲に振動検出手段が同軸状に配置されているので、
簡単な構成で印加された圧力の圧力分布を検出すること
ができる。また、振動検出用可撓性圧電体を用いている
ので、湾曲部への装着が容易であるという装着自由度が
大きい。

【００５３】また、請求項５にかかる圧力検出装置は、
共通電極を用いているので、電極の数が少なくてよく、
簡素な構成となる。

【００５４】また、請求項６にかかる圧力検出装置は、
ゴムと圧電セラミック粒子の混合物または高分子圧電体
を用いているので、可撓性に優れると共に加工性にも優
れる。

【００５５】また、請求項７にかかる圧力検出装置は、
振動発生手段がそれ自身の共振周波数の振動を発生する
ので、より大きな振動を発生することができ、圧力検出
のダイナミックレンジを大きくすることができる。

【００５６】また、請求項８にかかる圧力検出装置は、
振動発生手段と振動検出手段を含む全体の共振周波数の
振動を発生するので、より大きな振動を発生することが
でき、圧力検出のダイナミックレンジを大きくすること
ができる。

【００５７】また、請求項９にかかる圧力検出装置は、
振動発生手段と振動検出手段を含む全体の振動特性とし
て振動の振幅、位相、周波数の少なくとも１つを検出し
て積層体に印加される圧力を算出するので、簡便でかつ
実用的に圧力を算出できる。

【００５８】また、請求項１０にかかる圧力検出装置
は、圧力算出手段が振動検出手段の出力信号から振動発
生手段が発生する振動周波数成分のみを分離する第１の
濾波部と、前記振動検出手段の出力信号から前記振動周
波数以外の成分を分離する第２の濾波部とを有し、前記
第１の濾波部の出力信号に基づき前記積層体に印加され
る圧力を算出し、前記第２の濾波部の出力信号に基づき
前記積層体に印加される前記振動周波数以外の振動成分
を検出しているので、一つの積層体を用いて圧力と振
動、すなわち静的な圧力と動的な圧力の双方を同時に検
出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の実施例１における圧力検出装置
の断面図 （ｂ）同Ａ部斜視図

【図２】同装置の信号発生部と振動検出手段の検出電圧
の特性図

【図３】振動検出手段の検出電圧の振幅Ｄと圧力Ｗとの
関係を示す特性図

【図４】振動検出手段の検出電圧の位相Ｌと圧力Ｗとの
関係を示す特性図

【図５】振動検出手段の検出電圧の周波数変化Ｆと圧力
Ｗとの関係を示す特性図

【図６】振動検出手段の検出電圧の振幅Ｄ、位相Ｌと圧
力Ｗとの関係を示す特性図

【図７】（ａ）本発明の実施例２における圧力検出装置
の断面図 （ｂ）同要部斜視図

【図８】本発明の実施例３における圧力検出装置の断面
図

【図９】同装置の第１の濾波部と第２の濾波部との濾波
特性を示す特性図

【図１０】（ａ）同装置の信号発生部の検出電圧の特性
図 （ｂ）同装置の第１の濾波部と第２の濾波部の出力信号
を示す特性図

【図１１】従来の圧力検出装置（従来例１）のブロック
図

【図１２】同装置における物体の接触位置Ｌ、発信部の
印加電圧の周波数ｆ、及び圧電フィルムの出力信号Ｖと
の関係を示した特性図

【図１３】従来の圧力検出装置（従来例２）の外観図

【図１４】同装置において指で絶縁保護フィルムを触れ
た際の様子を示した模式図

【符号の説明】

１１ａ、１１ｂ 振動発生用電極 １２ 振動発生用可撓性圧電体 １３ 振動発生手段 １４ａ、１４ｂ 振動検出用電極 １５ 振動検出用可撓性圧電体 １６ 振動検出手段 １８ 圧力算出手段 １８ａ 第１の濾波部 １８ｂ 第２の濾波部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 克彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 梅田 孝裕 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F055 CC55 DD09 DD11 EE23 FF17 FF18 FF43 GG01 GG31 GG47

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同軸状振動発生手段と前記同軸状振動発生
   手段の外周囲に密着した同軸状振動検出手段と、前記振
   動検出手段に印加される圧力を算出する圧力算出手段と
   を備え、前記振動発生手段により前記振動検出手段を振
   動させ、前記振動検出手段に圧力が印加されると前記圧
   力に応じて変化する振動特性を前記振動検出手段により
   検出し、前記振動検出手段の検出電圧に基づき前記圧力
   を前記圧力算出手段により算出する圧力検出装置。
2. 【請求項２】同軸状振動発生手段は、中心部に配置され
   た線状振動発生用内部電極と前記線状振動発生用内部電
   極の周囲に密着した振動発生用可撓性圧電体と前記振動
   発生用可撓性圧電体に密着した振動発生用外部電極とか
   ら成る請求項１記載の圧力検出装置。
3. 【請求項３】振動発生手段および振動検出手段は円筒状
   である請求項１または２記載の圧力検出装置
4. 【請求項４】振動検出手段は、振動発生用外部電極に密
   着した振動検出用内部電極と前記振動検出用内部電極に
   密着した振動検出用可撓性圧電体と前記振動検出用可撓
   性圧電体に密着した振動検出用外部電極とから成る請求
   項１乃至３のいずれか１項記載の圧力検出装置。
5. 【請求項５】振動発生用外部電極と振動検出用内部電極
   とが共通電極である請求項１乃至４のいずれか１項記載
   の圧力検出装置。
6. 【請求項６】振動発生用可撓性圧電体および振動検出用
   可撓性圧電体がゴムと圧電セラミック粒子の混合物また
   は高分子圧電体である請求項１乃至５のいずれか１項記
   載の圧力検出装置。
7. 【請求項７】振動発生手段はそれ自身の共振周波数の振
   動を発生する請求項１乃至６のいずれか１項記載の圧力
   検出装置。
8. 【請求項８】振動発生手段は振動発生手段と振動検出手
   段を含む全体の共振周波数の振動を発生する請求項１乃
   至６のいずれか１項記載の圧力検出装置。
9. 【請求項９】振動特性は振動の振幅、位相、周波数の少
   なくとも１つである請求項１乃至４のいずれか１項記載
   の圧力検出装置。
10. 【請求項１０】圧力算出手段は、振動検出手段の出力信
    号から振動発生手段が発生する振動周波数成分のみを分
    離する第１の濾波部と、前記振動検出手段の出力信号か
    ら前記振動周波数以外の成分を分離する第２の濾波部と
    を有し、分離したこれらの成分に基づき積層体に印加さ
    れる圧力を算出するとともに前記積層体に印加される前
    記振動周波数以外の振動成分を検出する請求項１または
    ２記載の圧力検出装置。