JP2019152599A - Sensor, sensor control method, and control program - Google Patents

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Abstract

To provide a sensor, a sensor control method, and a control program of a simple structure with which it is possible to detect displacement in a compression direction and displacement in a shear direction more accurately than possible before.SOLUTION: A sensor 100 comprises a plurality of independent electrodes 130, a common electrode 140, a dielectric substance 150, a detection unit 171 for detecting electrostatic capacitance, a compression displacement calculation unit 172 for calculating the amount of compression displacement on the basis of the sum of detected electrostatic capacitances, and a shear displacement calculation unit 173 for calculating the amount of shear displacement on the basis of the sum of detected electrostatic capacitances. When the common electrode 140 is at an initial position, each independent electrode 131 includes a region that faces a common counterface surface 141 and a region that does not, and in at least a portion of a range in which the common electrode 140 is movable, the sum total of area of the common counterface surface 141 that faces a plurality of independent counterface surfaces 131 is constant.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、センサ、センサ制御方法、および制御プログラムに関し、特に、電極の変位を検出するセンサ、センサ制御方法、および制御プログラムに関する。   The present disclosure relates to a sensor, a sensor control method, and a control program, and more particularly, to a sensor that detects displacement of an electrode, a sensor control method, and a control program.

電極間の静電容量の変化から電極間の相対的な変位を検出することにより、電極に印加された力を検出するセンサが知られている。   There is known a sensor that detects a force applied to an electrode by detecting a relative displacement between the electrodes from a change in capacitance between the electrodes.

例えば、特許文献1の触覚センサは、圧縮方向に沿った圧縮力を検出する圧縮力検出部と、圧縮方向に直交する剪断方向の剪断力を検出する剪断力検出部とを別々に備える。圧縮力検出部と剪断力検出部とは、各々が2つの平行な平板の間に誘電層を挟んで構成される。圧縮力検出部は、2つの平板の距離に応じて圧縮力を検出する。剪断力検出部は、2つの平板の広がる方向に沿ったずれに応じて剪断力を検出する。   For example, the tactile sensor of Patent Document 1 includes a compression force detection unit that detects a compression force along the compression direction and a shear force detection unit that detects a shear force in a shear direction orthogonal to the compression direction. Each of the compressive force detector and the shear force detector is configured by sandwiching a dielectric layer between two parallel flat plates. The compressive force detector detects the compressive force according to the distance between the two flat plates. The shearing force detection unit detects the shearing force according to the deviation along the direction in which the two flat plates spread.

特許文献2は、平行な第1電極と第2電極とのセットを複数備える触覚センサを開示する。第1電極と第2電極との相対的な位置が、セット間で異なる。圧縮力が加わったときは、第1電極と第2電極とが重なる面積が一定のまま、第1電極と第2電極との距離が変化する。剪断力が加わったときは、第1電極と第2電極との距離が一定のまま、第1電極と第2電極とが重なる面積が変化する。その結果、セットごとの静電容量を検出することにより、圧縮力と剪断力とを共通の電極により検出することができる。   Patent Document 2 discloses a tactile sensor including a plurality of sets of parallel first electrodes and second electrodes. The relative positions of the first electrode and the second electrode differ between sets. When a compressive force is applied, the distance between the first electrode and the second electrode changes while the area where the first electrode and the second electrode overlap remains constant. When a shearing force is applied, the area where the first electrode and the second electrode overlap changes while the distance between the first electrode and the second electrode remains constant. As a result, the compression force and the shearing force can be detected by a common electrode by detecting the capacitance for each set.

特開2010−122018号明細書Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-122018 特開2014−115282号明細書Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-115282 特開2015−45552号明細書JP 2015-45552 specification

しかし、圧縮力検出部と剪断力検出部との2つのセンサを積み重ねただけの特許文献1の触覚センサでは、圧縮力検出部の2つの平板に、剪断方向の力が加わるので、厳密に圧縮力だけを測定することができない。さらに、剪断力検出部の2つの平板に圧縮力が加わるので、厳密に剪断力だけを測定することができない。   However, in the tactile sensor disclosed in Patent Document 1 in which two sensors, ie, a compressive force detector and a shear force detector, are stacked, a force in the shearing direction is applied to the two flat plates of the compressive force detector. The force alone cannot be measured. Furthermore, since a compressive force is applied to the two flat plates of the shear force detection unit, it is impossible to strictly measure only the shear force.

また、特許文献2の触覚センサでは、各セットが第1電極と第2電極とを1つずつ必要とするので、構成が複雑であり、広い面積が必要となる。また、複数のセットで、第1電極と第2電極とを正確に配置する必要があるので、製造が困難である。また、電極数が多いので、断線を防ぐ配慮が必要となる。   Moreover, in the tactile sensor of patent document 2, since each set requires the 1st electrode and the 2nd electrode 1 each, a structure is complicated and a large area is required. Moreover, since it is necessary to arrange | position a 1st electrode and a 2nd electrode correctly with a some set, manufacture is difficult. Moreover, since there are many electrodes, the consideration which prevents a disconnection is needed.

そこで本開示は、圧縮方向の変位と剪断方向の変位とを従来に比べて正確に検出可能で、簡単な構造のセンサ、センサ制御方法、および制御プログラムを提供することを1つの目的とする。   Therefore, an object of the present disclosure is to provide a sensor, a sensor control method, and a control program having a simple structure that can detect a displacement in a compression direction and a displacement in a shearing direction more accurately than conventional ones.

本開示の第1の態様に係るセンサは、複数の独立電極と、複数の独立電極に対して初期位置から圧縮方向と圧縮方向に直交する剪断方向とに変位可能に支持された共通電極と、共通電極と複数の独立電極との間に位置する誘電体と、共通電極と複数の独立電極の各々との間における静電容量を検出する検出部と、検出された静電容量の和に基づいて、圧縮方向における共通電極と複数の独立電極との相対的な圧縮変位量を算出する圧縮変位量算出部と、検出された静電容量に基づいて、剪断方向における共通電極と複数の独立電極との相対的な剪断変位量を算出する剪断変位量算出部と、を備え、複数の独立電極の各々が、圧縮方向に直交して広がる独立対向面をもち、すべての独立対向面が、同一の平面に沿って広がり、共通電極が、圧縮方向に直交して広がる共通対向面をもち、共通電極が初期位置にあるとき、各独立対向面が、圧縮方向において共通対向面に対向する領域と対向しない領域とを含み、共通電極が移動可能な範囲のうちの少なくとも一部において、共通対向面のうち複数の独立対向面に対向する面積の合計が一定である。   The sensor according to the first aspect of the present disclosure includes a plurality of independent electrodes, and a common electrode supported so as to be displaceable in a compression direction and a shearing direction orthogonal to the compression direction from an initial position with respect to the plurality of independent electrodes; Based on a dielectric located between the common electrode and the plurality of independent electrodes, a detection unit for detecting capacitance between each of the common electrode and the plurality of independent electrodes, and the sum of the detected capacitances A compression displacement amount calculation unit for calculating a relative compression displacement amount between the common electrode and the plurality of independent electrodes in the compression direction, and the common electrode and the plurality of independent electrodes in the shear direction based on the detected capacitance A shear displacement amount calculation unit that calculates a relative shear displacement amount, and each of the plurality of independent electrodes has an independent facing surface that extends perpendicular to the compression direction, and all the independent facing surfaces are the same. Spread along the plane of the common electrode, compressed When the common electrode is in the initial position, each of the independent facing surfaces includes a region facing the common facing surface and a region not facing in the compression direction, and the common electrode can move. In at least a part of such a range, the total of the areas facing the plurality of independent facing surfaces among the common facing surfaces is constant.

第1の態様に係るセンサによれば、圧縮変位量と剪断変位量との算出において、共通した複数の独立電極における静電容量を使用するので、圧縮変位量と剪断変位量との算出に別々の電極を用意する従来技術に比べて簡単な構造で、圧縮変位量と剪断変位量とを正確に検出可能である。また、圧縮変位量を検出するための誘電体と剪断変位量を検出するための誘電体とを重ねる必要がないため、圧縮変位量と剪断変位量とを正確に区別することができる。   According to the sensor according to the first aspect, since the electrostatic capacitances of a plurality of common independent electrodes are used in the calculation of the compression displacement amount and the shear displacement amount, the compression displacement amount and the shear displacement amount are separately calculated. Compared with the prior art that prepares the electrode, it is possible to accurately detect the amount of compressive displacement and the amount of shear displacement with a simple structure. Further, since it is not necessary to overlap the dielectric for detecting the amount of compressive displacement and the dielectric for detecting the amount of shear displacement, the amount of compressive displacement and the amount of shear displacement can be accurately distinguished.

本開示の第2の態様に係るセンサは、第1の態様に係るセンサにおいて、第1仮想中心線と第1仮想中心線に交わる第2仮想中心線とにより分割された第1区画と第2区画と第3区画と第4区画との各々に1つの独立電極が位置し、第1仮想中心線が、圧縮方向に直交する第1剪断方向に平行であり、第2仮想中心線が、圧縮方向と第1剪断方向とに直交する第2剪断方向に平行であり、第1区画に位置する独立電極である第1独立電極と、第2区画に位置する独立電極である第2独立電極とが第1剪断方向に並び、第3区画に位置する独立電極である第3独立電極と、第4区画に位置する独立電極である第4独立電極とが第1剪断方向に並び、第1独立電極と第3独立電極とが、第2剪断方向に並び、第2独立電極と第4独立電極とが、第2剪断方向に並び、検出部が、第1独立電極と共通電極との間の静電容量である第1静電容量を検出し、検出部が、第2独立電極と共通電極との間の静電容量である第2静電容量を検出し、検出部が、第3独立電極と共通電極との間の静電容量である第3静電容量を検出し、検出部が、第4独立電極と共通電極との間の静電容量である第4静電容量を検出し、圧縮変位量算出部が、第1静電容量と第2静電容量と第3静電容量と第4静電容量との和に基づいて、圧縮変位量を算出し、剪断変位量算出部が、第1静電容量と第3静電容量との和と、第2静電容量と第4静電容量との和とに基づいて、第1剪断方向における剪断変位量である第1剪断変位量を算出し、剪断変位量算出部が、第1静電容量と第2静電容量との和と、第3静電容量と第4静電容量との和とに基づいて、第2剪断方向における剪断変位量である第2剪断変位量を算出する。   The sensor according to the second aspect of the present disclosure is the sensor according to the first aspect, wherein the first section and the second section divided by the first virtual center line and the second virtual center line intersecting the first virtual center line. One independent electrode is located in each of the compartment, the third compartment, and the fourth compartment, the first virtual center line is parallel to the first shear direction orthogonal to the compression direction, and the second virtual center line is compressed A first independent electrode that is parallel to a second shear direction perpendicular to the direction and the first shear direction and is an independent electrode located in the first section; and a second independent electrode that is an independent electrode located in the second section; Are arranged in the first shear direction, and the third independent electrode, which is an independent electrode located in the third section, and the fourth independent electrode, which is an independent electrode located in the fourth section, are arranged in the first shear direction. The electrode and the third independent electrode are arranged in the second shear direction, and the second independent electrode and the fourth independent electrode are Aligned in the shear direction, the detection unit detects a first capacitance that is a capacitance between the first independent electrode and the common electrode, and the detection unit detects the static capacitance between the second independent electrode and the common electrode. A second electrostatic capacity that is a capacitance is detected, a detection unit detects a third electrostatic capacity that is a capacitance between the third independent electrode and the common electrode, and a detection unit is the fourth independent electrode. A fourth capacitance that is a capacitance between the first electrode, the second electrode, the third capacitor, and the fourth capacitor. The amount of compressive displacement is calculated based on the sum of the capacitance, and the shear displacement amount calculation unit calculates the sum of the first capacitance and the third capacitance, the second capacitance, and the fourth capacitance. A first shear displacement amount, which is a shear displacement amount in the first shear direction, is calculated based on the sum of the first capacitance and the second capacitance. 3 capacitance and 4 on the basis of the sum of the capacitance, and calculates a second shear displacement is shear displacement amount in the second shear direction.

第2の態様に係るセンサによれば、従来に比べて簡単な構造で、多方向における変位量、すなわち、圧縮変位量と、第1剪断方向における第1剪断変位量と、第2剪断方向における第2剪断変位量とを正確に検出可能である。   According to the sensor of the second aspect, the displacement amount in multiple directions, that is, the compression displacement amount, the first shear displacement amount in the first shear direction, and the second shear direction in a simple structure as compared with the prior art. The second shear displacement amount can be accurately detected.

本開示の第3の態様に係るセンサは、第2の態様に係るセンサにおいて、第1独立電極の独立対向面と第3独立電極の独立対向面とが、第1仮想中心線に対して線対称であり、第2独立電極の独立対向面と第4独立電極の独立対向面とが、第1仮想中心線に対して線対称であり、第1独立電極の独立対向面と第2独立電極の独立対向面とが、第2仮想中心線に対して線対称であり、第3独立電極の独立対向面と第4独立電極の独立対向面とが、第2仮想中心線に対して線対称である。   The sensor according to the third aspect of the present disclosure is the sensor according to the second aspect, wherein the independent facing surface of the first independent electrode and the independent facing surface of the third independent electrode are lines with respect to the first virtual center line. The independent opposing surface of the second independent electrode and the independent opposing surface of the fourth independent electrode are axisymmetric with respect to the first virtual center line, and the independent opposing surface of the first independent electrode and the second independent electrode Are independent of the second virtual center line, and the independent opposing surface of the third independent electrode and the independent opposing surface of the fourth independent electrode are line symmetrical with respect to the second virtual center line. It is.

第3の態様に係るセンサによれば、複数の独立電極の独立対向面に対称性があるので、非対称な場合に比べて製造が容易であり、変位量の算出が容易となる。   According to the sensor according to the third aspect, since the independent facing surfaces of the plurality of independent electrodes have symmetry, manufacturing is easier than in the asymmetric case, and the amount of displacement can be easily calculated.

本開示の第4の態様に係るセンサは、第3の態様に係るセンサにおいて、各独立対向面が、第1剪断方向に平行な2辺と第2剪断方向に平行な2辺とをもつ長方形であり、共通対向面が、第1剪断方向に平行な2辺と第2剪断方向に平行な2辺とをもつ長方形である。   A sensor according to a fourth aspect of the present disclosure is the sensor according to the third aspect, wherein each independently facing surface has a rectangle having two sides parallel to the first shearing direction and two sides parallel to the second shearing direction. The common facing surface is a rectangle having two sides parallel to the first shearing direction and two sides parallel to the second shearing direction.

第4の態様に係るセンサによれば、複数の独立電極が長方形であるので、複雑な形状に比べて製造が容易であり、静電容量の算出が容易となる。   According to the sensor of the fourth aspect, since the plurality of independent electrodes are rectangular, manufacturing is easier than in a complicated shape, and calculation of the capacitance is easy.

本開示の第5の態様に係るセンサは、第3の態様に係るセンサにおいて、各独立対向面が、共通の仮想中心点をもつ扇形状であり、共通対向面が、円形であり、共通電極が初期位置にあるとき、圧縮方向において、共通対向面の中心点が、仮想中心点に重なる。   A sensor according to a fifth aspect of the present disclosure is the sensor according to the third aspect, wherein each independent facing surface has a fan shape having a common virtual center point, the common facing surface is circular, and the common electrode Is at the initial position, the center point of the common facing surface overlaps the virtual center point in the compression direction.

第5の態様に係るセンサによれば、複数の独立電極が扇形状であるので、複雑な形状に比べて製造が容易であり、静電容量の算出が容易となる。また、初期位置から共通電極を変位させる場合、いずれの方向においても、最大変位可能量を同じにすることができる。   According to the sensor of the fifth aspect, since the plurality of independent electrodes are fan-shaped, manufacturing is easier than in a complicated shape, and calculation of capacitance is easy. Further, when the common electrode is displaced from the initial position, the maximum displaceable amount can be made the same in any direction.

本開示の第6の態様に係るセンサは、第3の態様に係るセンサにおいて、共通対向面が、第1剪断方向に平行で第1区画から第2区画内に延びた第1縁部と、第2剪断方向に平行で第1区画から第3区画内に延びた第2縁部と、湾曲縁部とをもち、共通電極が初期位置にあるとき、湾曲縁部が、第1区画内に位置し、湾曲縁部が、第1縁部の一端と第2縁部の一端とをつなぎ、湾曲縁部が、第1剪断方向と第2剪断方向との間に規定される90度の中心角をもつ扇形状であり、湾曲縁部が、圧縮方向に直交する平面内において外側に向けて凸状であり、共通電極が初期位置にあるとき、共通対向面のうち第1区画内の領域が、第1縁部と湾曲縁部とから第2剪断方向に第3区画まで連続して広がる形状をもち、共通電極が初期位置にあるとき、共通対向面のうち第1区画内の領域が、第2縁部と湾曲縁部とから第1剪断方向に第2区画まで連続して広がる形状をもち、第1独立電極の独立対向面が、第1縁部に平行な第1外縁部と、第2縁部に平行な第2外縁部と、湾曲外縁部とをもち、湾曲外縁部が、第1外縁部の一端と第2外縁部の一端とをつなぎ、湾曲外縁部が、第1剪断方向と第2剪断方向との間に規定される90度の中心角をもつ扇形状であり、湾曲外縁部が、圧縮方向に直交する平面内において外側に向けて凸状であり、第1独立電極の独立対向面が、第1外縁部と湾曲外縁部とから第2剪断方向において第3区画に向けて連続して広がる形状をもち、第1独立電極の独立対向面が、第2外縁部と湾曲外縁部とから第1剪断方向において第2区画に向けて連続して広がる形状をもち、共通電極が初期位置にあるとき、圧縮方向において、湾曲縁部の扇形状の仮想中心点が湾曲外縁部の扇形状の仮想中心点に重なり、共通電極が初期位置にあるとき、第2剪断方向における第1外縁部と第1縁部との離間距離が、第1剪断方向における第2外縁部と第2縁部との離間距離と同じであり、共通電極が初期位置にあるとき、湾曲外縁部の半径と湾曲縁部の半径との差が、第2剪断方向における第1外縁部と第1縁部との離間距離と同じである。   The sensor according to a sixth aspect of the present disclosure is the sensor according to the third aspect, wherein the common facing surface is parallel to the first shearing direction and extends from the first section into the second section, A second edge extending parallel to the second shear direction and extending from the first compartment into the third compartment; and a curved edge; when the common electrode is in the initial position, the curved edge is within the first compartment. A 90 ° center defined between the first and second shear directions, the curved edge connecting one end of the first edge and one end of the second edge. An area in the first section of the common facing surface when the fan has a corner, the curved edge is convex outward in a plane orthogonal to the compression direction, and the common electrode is in the initial position. Has a shape that continuously extends from the first edge and the curved edge to the third section in the second shear direction, and the common electrode is in the initial position. A region in the first section of the common facing surface has a shape that continuously extends from the second edge and the curved edge to the second section in the first shear direction, and the independent facing surface of the first independent electrode is A first outer edge parallel to the first edge, a second outer edge parallel to the second edge, and a curved outer edge. The curved outer edge includes one end of the first outer edge and the second outer edge. The curved outer edge is in the shape of a fan having a central angle of 90 degrees defined between the first shearing direction and the second shearing direction, and the curved outer edge is in a plane perpendicular to the compression direction. In which the independent facing surface of the first independent electrode continuously extends from the first outer edge and the curved outer edge toward the third section in the second shear direction, The independent facing surface of one independent electrode is continuously widened from the second outer edge and the curved outer edge toward the second section in the first shear direction. Having a shape, when the common electrode is in the initial position, in the compression direction, the fan-shaped virtual center point of the curved edge overlaps the fan-shaped virtual center point of the curved outer edge, and when the common electrode is in the initial position, The distance between the first outer edge and the first edge in the second shear direction is the same as the distance between the second outer edge and the second edge in the first shear direction, and the common electrode is in the initial position. Sometimes, the difference between the radius of the curved outer edge and the radius of the curved edge is the same as the separation distance between the first outer edge and the first edge in the second shear direction.

第6の態様に係るセンサによれば、初期位置から共通電極を変位させる場合、いずれの方向においても、最大変位可能量を同じにすることができる。   According to the sensor of the sixth aspect, when the common electrode is displaced from the initial position, the maximum displaceable amount can be made the same in any direction.

本開示の第7の態様に係るセンサは、第1乃至第6のいずれか1つの態様に係るセンサにおいて、誘電体が、複数の独立電極と共通電極との間を圧縮方向に満たす弾性体であり、共通電極が誘電体により、複数の独立電極に対して初期位置から圧縮方向と剪断方向とに相対的に変位可能に支持される。   The sensor according to a seventh aspect of the present disclosure is the sensor according to any one of the first to sixth aspects, wherein the dielectric is an elastic body that fills a space between the plurality of independent electrodes and the common electrode in the compression direction. The common electrode is supported by the dielectric so as to be relatively displaceable in the compression direction and the shear direction from the initial position with respect to the plurality of independent electrodes.

第7の態様に係るセンサによれば、共通電極を誘電体とは別の材料で支持する場合に比べて構成が簡単となる。また、誘電体が弾性体であるので、力を解除したときに共通電極を自動的に元の位置に戻すことができる。   According to the sensor of the seventh aspect, the configuration becomes simple compared to the case where the common electrode is supported by a material different from the dielectric. Further, since the dielectric is an elastic body, the common electrode can be automatically returned to the original position when the force is released.

本開示の第8の態様に係るセンサは、第7の態様に係るセンサにおいて、圧縮変位量と誘電体の材料特性とに基づいて、共通電極から誘電体に対して圧縮方向に印加された圧縮力を算出する圧縮力算出部と、圧縮変位量と第1剪断変位量と第2剪断変位量と誘電体の材料特性とに基づいて、共通電極から誘電体に対して剪断方向に印加された剪断力を算出する剪断力算出部と、を備えるセンサである。   A sensor according to an eighth aspect of the present disclosure is the sensor according to the seventh aspect, wherein the compression applied from the common electrode to the dielectric in the compression direction based on the amount of compressive displacement and the material properties of the dielectric. Applied to the dielectric in the shear direction from the common electrode based on the compression force calculation unit for calculating the force, the compression displacement, the first shear displacement, the second shear displacement, and the material properties of the dielectric And a shear force calculation unit that calculates a shear force.

第8の態様に係るセンサによれば、圧縮力と剪断力との算出において、共通した複数の独立電極における静電容量を使用するので、圧縮力と剪断力との算出に別々の電極を用意する従来技術に比べて簡単な構造で、圧縮力と剪断力とを正確に検出可能である。また、従来と異なり、圧縮力を検出するための誘電体と剪断力を検出するための誘電体とを重ねる必要がないため、圧縮力と剪断力とを正確に区別することができる。   According to the sensor of the eighth aspect, since the electrostatic capacity of a plurality of common independent electrodes is used in the calculation of the compression force and the shear force, separate electrodes are prepared for the calculation of the compression force and the shear force. Therefore, it is possible to accurately detect the compressive force and the shear force with a simple structure as compared with the conventional technology. Further, unlike the prior art, it is not necessary to overlap the dielectric for detecting the compressive force and the dielectric for detecting the shear force, so that the compressive force and the shear force can be accurately distinguished.

本開示の第9の態様に係るセンサは、第8の態様に係るセンサにおいて、共通電極が初期位置にあるときの静電容量に基づいて、誘電体の誘電率を算出する誘電率算出部と、誘電率と誘電体の弾性率との関係を表す予め規定された関係情報に基づいて、算出された誘電率から弾性率を算出する弾性率算出部と、を備えるセンサであって、圧縮力の算出に使用される材料特性が、弾性率を含み、圧縮力算出部が、算出された弾性率を使用して、圧縮力を算出する。   A sensor according to a ninth aspect of the present disclosure is the sensor according to the eighth aspect, wherein a dielectric constant calculating unit that calculates a dielectric constant of a dielectric based on a capacitance when the common electrode is at an initial position; An elastic modulus calculation unit that calculates an elastic modulus from a calculated dielectric constant based on predetermined relationship information representing a relationship between a dielectric constant and an elastic modulus of a dielectric, and a compressive force The material property used for the calculation includes the elastic modulus, and the compressive force calculating unit calculates the compressive force using the calculated elastic modulus.

第9の態様に係るセンサによれば、温度などによる誘電体の弾性率の変化を考慮して、圧縮力を正確に検出可能である。   According to the sensor of the ninth aspect, it is possible to accurately detect the compressive force in consideration of the change in the elastic modulus of the dielectric due to temperature or the like.

本開示の第10の態様に係るセンサは、第7乃至第9のいずれか1つの態様に係るセンサにおいて、複数の独立電極に対する共通電極の移動範囲を制限するストッパを備えるセンサであって、誘電体が、移動範囲内において弾性変形可能である。   A sensor according to a tenth aspect of the present disclosure is the sensor according to any one of the seventh to ninth aspects, further comprising a stopper that limits a movement range of the common electrode with respect to the plurality of independent electrodes, The body is elastically deformable within the movement range.

第10の態様に係るセンサによれば、誘電体の塑性変形を防いで、正確な検出を維持することができる。   According to the sensor of the tenth aspect, it is possible to prevent plastic deformation of the dielectric and maintain accurate detection.

本開示の第11の態様に係るセンサは、第1乃至第10のいずれか1つの態様に係るセンサにおいて、第1基板と、第2基板と、複数の独立電極の各々に接続された複数の第1配線と、共通電極に接続された第2配線と、を備えるセンサであって、複数の第1配線の各々の少なくとも一部と、複数の独立電極とが、第1基板に固定され、第2配線の少なくとも一部と、共通電極とが、第2基板に固定される。   A sensor according to an eleventh aspect of the present disclosure is the sensor according to any one of the first to tenth aspects, wherein the plurality of electrodes connected to each of the first substrate, the second substrate, and the plurality of independent electrodes. A sensor comprising a first wiring and a second wiring connected to a common electrode, wherein at least a part of each of the plurality of first wirings and the plurality of independent electrodes are fixed to the first substrate, At least a part of the second wiring and the common electrode are fixed to the second substrate.

第11の態様に係るセンサによれば、複数の第1配線と複数の独立電極とが第1基板に固定されるので、断線を防ぎやすい。また、第2配線と共通電極とが第2基板に固定されるので、断線を防ぎやすい。   According to the sensor of the eleventh aspect, since the plurality of first wirings and the plurality of independent electrodes are fixed to the first substrate, it is easy to prevent disconnection. Further, since the second wiring and the common electrode are fixed to the second substrate, it is easy to prevent disconnection.

本開示の第12の態様に係るセンサは、第7乃至第9のいずれか1つの態様に係るセンサにおいて、複数の独立電極に対する共通電極の移動範囲を制限するストッパと、ストッパが固定された第1基板と、複数の独立電極の各々に接続された複数の第1配線と、第1基板と共通電極との間に延びた第2配線と、を備えるセンサであって、誘電体が、移動範囲内において弾性変形可能であり、複数の第1配線の各々の少なくとも一部が、第1基板に固定され、第2配線の少なくとも一部が、ストッパに固定される。   A sensor according to a twelfth aspect of the present disclosure is the sensor according to any one of the seventh to ninth aspects, wherein a stopper that limits a movement range of the common electrode with respect to the plurality of independent electrodes, and a stopper fixed to the stopper. A sensor comprising: a substrate; a plurality of first wirings connected to each of the plurality of independent electrodes; and a second wiring extending between the first substrate and the common electrode, wherein the dielectric moves It is elastically deformable within the range, and at least a part of each of the plurality of first wirings is fixed to the first substrate, and at least a part of the second wiring is fixed to the stopper.

第12の態様に係るセンサによれば、第1配線と第2配線とが固定されるので断線を防ぎやすい。   According to the sensor of the twelfth aspect, since the first wiring and the second wiring are fixed, it is easy to prevent disconnection.

本開示の第13の態様に係るセンサは、第1乃至第12のいずれか1つの態様に係るセンサにおいて、補助電極を備え、補助電極が、圧縮方向に直交して広がる補助対向面をもち、補助対向面の面積が、共通対向面の面積より小さく、補助対向面の全体が、圧縮方向において共通対向面に対向する。   A sensor according to a thirteenth aspect of the present disclosure is the sensor according to any one of the first to twelfth aspects, includes an auxiliary electrode, and the auxiliary electrode has an auxiliary facing surface that extends perpendicular to the compression direction, The area of the auxiliary facing surface is smaller than the area of the common facing surface, and the entire auxiliary facing surface faces the common facing surface in the compression direction.

第13の態様に係るセンサによれば、補助対向面の全体が圧縮方向において共通対向面に対向するので、剪断方向の変位によらず、補助電極と共通電極との間の静電容量が一定となり、安定して圧縮方向の変位を検出することができる。   According to the sensor of the thirteenth aspect, since the entire auxiliary facing surface faces the common facing surface in the compression direction, the capacitance between the auxiliary electrode and the common electrode is constant regardless of the displacement in the shearing direction. Thus, the displacement in the compression direction can be detected stably.

本開示の第14の態様に係るセンサ制御方法は、センサにより実行されるセンサ制御方法であって、センサが、複数の独立電極と、複数の独立電極に対して初期位置から圧縮方向と圧縮方向に直交する剪断方向とに変位可能に支持された共通電極と、共通電極と複数の独立電極との間に位置する誘電体と、を備え、複数の独立電極の各々が、圧縮方向に直交して広がる独立対向面をもち、すべての独立対向面が、同一の平面に沿って広がり、共通電極が、圧縮方向に直交して広がる共通対向面をもち、共通電極が初期位置にあるとき、各独立対向面が、圧縮方向において共通対向面に対向する領域と対向しない領域とを含み、共通電極が移動可能な範囲のうちの少なくとも一部において、共通対向面のうち複数の独立対向面に対向する面積の合計が、一定であり、センサ制御方法が、センサが、共通電極と複数の独立電極の各々との間における静電容量を検出することと、センサが、検出された静電容量の和に基づいて、圧縮方向における共通電極と複数の独立電極との相対的な圧縮変位量を算出することと、センサが、検出された静電容量に基づいて、剪断方向における共通電極と複数の独立電極との相対的な剪断変位量を算出することと、を含む。   A sensor control method according to a fourteenth aspect of the present disclosure is a sensor control method executed by a sensor, wherein the sensor includes a plurality of independent electrodes and a compression direction and a compression direction from an initial position with respect to the plurality of independent electrodes. A common electrode supported so as to be displaceable in a shearing direction orthogonal to the first electrode, and a dielectric positioned between the common electrode and the plurality of independent electrodes, and each of the plurality of independent electrodes is orthogonal to the compression direction. Each having an independent facing surface that spreads out, all the independent facing surfaces spread along the same plane, the common electrode has a common facing surface that extends perpendicular to the compression direction, and the common electrode is in the initial position. The independent facing surface includes a region facing the common facing surface in the compression direction and a region not facing the common facing surface, and faces a plurality of independent facing surfaces of the common facing surface in at least a part of the movable range of the common electrode. Of area The meter is constant and the sensor control method is based on the sensor detecting the capacitance between the common electrode and each of the plurality of independent electrodes, and the sensor is based on the sum of the detected capacitances. Calculating the relative amount of compressive displacement between the common electrode and the plurality of independent electrodes in the compression direction, and the sensor detects the common electrode and the plurality of independent electrodes in the shear direction based on the detected capacitance. Calculating a relative amount of shear displacement.

本開示の第15の態様に係る制御プログラムは、第14の態様に係るセンサ制御方法をコンピュータに実行させる制御プログラムである。   A control program according to a fifteenth aspect of the present disclosure is a control program that causes a computer to execute the sensor control method according to the fourteenth aspect.

本開示によれば、圧縮方向の変位と剪断方向の変位とを従来に比べて正確に検出可能で、簡単な構造のセンサ、センサ制御方法、および制御プログラムを提供できる。   According to the present disclosure, it is possible to provide a sensor having a simple structure, a sensor control method, and a control program that can detect a displacement in a compression direction and a displacement in a shear direction more accurately than in the past.

第1実施形態のセンサの斜視図である。It is a perspective view of the sensor of a 1st embodiment. 図1に示すセンサの平面図である。It is a top view of the sensor shown in FIG. 図2の3−3線を通る断面におけるセンサの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the sensor in a cross section passing through line 3-3 in FIG. 図2に示す独立電極と共通電極との位置関係を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the positional relationship of the independent electrode shown in FIG. 2, and a common electrode. 図2に示す独立電極と共通電極と制御装置とを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the independent electrode shown in FIG. 2, a common electrode, and a control apparatus. 図1に示すセンサが実施するセンサ制御方法を説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating the sensor control method which the sensor shown in FIG. 1 implements. 図1に示すセンサが実施する校正方法を説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating the calibration method which the sensor shown in FIG. 1 implements. 第2実施形態の共通電極と独立電極と誘電体との平面図である。It is a top view of a common electrode of a 2nd embodiment, an independent electrode, and a dielectric. 第3実施形態の共通電極と独立電極と誘電体との平面図である。It is a top view of the common electrode of 3rd Embodiment, an independent electrode, and a dielectric material. 第4実施形態の共通電極と独立電極と誘電体との平面図である。It is a top view of a common electrode of a 4th embodiment, an independent electrode, and a dielectric. 第5実施形態の共通電極と独立電極と補助電極との平面図である。It is a top view of a common electrode of a 5th embodiment, an independent electrode, and an auxiliary electrode. 第5実施形態の独立電極と共通電極と補助電極と制御装置とを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the independent electrode of 5th Embodiment, a common electrode, an auxiliary electrode, and a control apparatus.

以下、第1〜第5実施形態に係るセンサについて説明する。第1実施形態のセンサでは、各構成要素の百の位が1で表されている。同様に、第2〜第5実施形態の各構成要素は、それぞれ、百の位が2〜5で表されている。別段断りのない限り、異なる実施形態において百の位のみが異なる構成要素は、それぞれ、同様の構成要素を表す。第2実施形態以降は、第1実施形態との相違点を中心に説明する。   Hereinafter, sensors according to the first to fifth embodiments will be described. In the sensor of the first embodiment, the hundreds of each component is represented by 1. Similarly, each component of the second to fifth embodiments is represented by 2 to 5 in hundreds. Unless otherwise noted, components that differ by only a hundred in different embodiments each represent a similar component. In the second and subsequent embodiments, differences from the first embodiment will be mainly described.

(第1実施形態)
図1は、本実施形態のセンサ100の斜視図である。図2は、図1に示すセンサ100の平面図である。図3は、図2の3−3線を通る断面におけるセンサ100の断面図である。図1に示すセンサ100は、電極間の相対的な変位量を検出することにより、電極に印加された力の大きさを検出する。電極には例えば人間の指により力が印加される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of a sensor 100 according to the present embodiment. FIG. 2 is a plan view of the sensor 100 shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the sensor 100 taken along a line 3-3 in FIG. The sensor 100 shown in FIG. 1 detects the magnitude of the force applied to the electrodes by detecting the relative displacement amount between the electrodes. A force is applied to the electrode by, for example, a human finger.

本明細書において、互いに直交するx方向、y方向、及びz方向を規定する。x方向は、互いに逆を向くx1方向とx2方向とを区別せずに表す。y方向は互いに逆を向くy1方向とy2方向とを区別せずに表す。z方向は互いに逆を向くz1方向とz2方向とを区別せずに表す。また、z1側を上と表現し、z2側を下と表現する場合がある。これらの方向は、相対的な位置関係を説明するために便宜上規定するのであって、実際の使用時の方向を限定するわけではない。構成要素の形状は、「略」という記載があるかないかにかかわらず、本明細書で開示された実施形態の技術思想が実現される限り、記載された表現に基づく厳密な幾何学的な形状に限定されない。   In this specification, the x direction, the y direction, and the z direction orthogonal to each other are defined. The x direction is expressed without distinguishing the x1 direction and the x2 direction that are opposite to each other. The y direction represents the y1 direction and the y2 direction that are opposite to each other without distinction. The z direction represents the z1 direction and the z2 direction that are opposite to each other without distinction. Further, the z1 side may be expressed as the upper side and the z2 side may be expressed as the lower side. These directions are defined for convenience in order to explain the relative positional relationship, and do not limit the directions in actual use. Regardless of whether there is a description of “substantially”, the shape of the component is a strict geometric shape based on the described expression as long as the technical idea of the embodiment disclosed in this specification is realized. It is not limited.

z2方向を圧縮方向と呼び、x方向を第1剪断方向と呼び、y方向を第2剪断方向と呼ぶ。第1剪断方向と第2剪断方向とを区別せずに剪断方向と呼ぶ場合がある。第1剪断方向は、圧縮方向に直交する。第2剪断方向は、圧縮方向と第1剪断方向とに直交する。すなわち、圧縮方向と剪断方向とは直交する。剪断方向は、第1剪断方向と第2剪断方向との組み合わせも含む。   The z2 direction is called the compression direction, the x direction is called the first shear direction, and the y direction is called the second shear direction. The first shearing direction and the second shearing direction may be referred to as the shearing direction without distinction. The first shear direction is orthogonal to the compression direction. The second shear direction is orthogonal to the compression direction and the first shear direction. That is, the compression direction and the shearing direction are orthogonal. The shear direction includes a combination of the first shear direction and the second shear direction.

図2に示すように、センサ100は、第1基板110と、第1基板110に固定された枠状のストッパ111と、第1基板110につながる複数の第1配線112と、第1基板110から離間した第2基板120と、第2基板120につながる第2配線121と、第1基板110に固定された第1独立電極130−1〜第4独立電極130−4(以下、区別せずに独立電極130と呼ぶ場合がある)と、第2基板120に固定された共通電極140と、4つの独立電極130と共通電極140との間に位置する誘電体150(図3)と、センサ100の動作を制御する制御装置160とを備える。   As shown in FIG. 2, the sensor 100 includes a first substrate 110, a frame-shaped stopper 111 fixed to the first substrate 110, a plurality of first wirings 112 connected to the first substrate 110, and the first substrate 110. A second substrate 120 separated from the second substrate 120, a second wiring 121 connected to the second substrate 120, and a first independent electrode 130-1 to a fourth independent electrode 130-4 fixed to the first substrate 110 (hereinafter, not distinguished). 3), a common electrode 140 fixed to the second substrate 120, a dielectric 150 (FIG. 3) positioned between the four independent electrodes 130 and the common electrode 140, and a sensor. And a control device 160 for controlling the operation of 100.

(基板)
図1に示すように、第1基板110は、xy平面に平行に広がる平板状の硬質材料を母材とする回路基板である。第2基板120は、xy平面に平行に広がる平板状の硬質材料を母材とする回路基板である。第2基板120は、z方向から見たときに、x方向に平行な2辺とy方向に平行な2辺とをもつ長方形である。第2基板120は、第1基板110からz1方向に離間して位置する。
(substrate)
As shown in FIG. 1, the first substrate 110 is a circuit substrate whose base material is a flat hard material that extends parallel to the xy plane. The second substrate 120 is a circuit substrate whose base material is a flat hard material that extends parallel to the xy plane. The second substrate 120 is a rectangle having two sides parallel to the x direction and two sides parallel to the y direction when viewed from the z direction. The second substrate 120 is positioned away from the first substrate 110 in the z1 direction.

(ストッパ)
図1に示すように、ストッパ111は、第1基板110に固定されており、第1基板110からz1方向に延びる。ストッパ111は、例えば、硬質の樹脂で形成される。図2に示すように、ストッパ111は、z方向から見たとき、内側に、x方向に平行な2辺とy方向に平行な2辺とをもつ長方形の空間を規定する。図1に示すように、ストッパ111の内側の空間は、yz平面に平行な2面とzx平面に平行な2面とに囲まれた直方体であり、z1方向に開放されている。ストッパ111は、複数の独立電極130に対する共通電極140の移動範囲を制限する。
(Stopper)
As shown in FIG. 1, the stopper 111 is fixed to the first substrate 110 and extends from the first substrate 110 in the z1 direction. The stopper 111 is made of hard resin, for example. As shown in FIG. 2, the stopper 111 defines a rectangular space having two sides parallel to the x direction and two sides parallel to the y direction when viewed from the z direction. As shown in FIG. 1, the space inside the stopper 111 is a rectangular parallelepiped surrounded by two planes parallel to the yz plane and two planes parallel to the zx plane, and is open in the z1 direction. The stopper 111 limits the movement range of the common electrode 140 with respect to the plurality of independent electrodes 130.

(独立電極)
図3に示すように、4つの独立電極130は、ストッパ111に囲まれる空間内において、第1基板110のz1側の面に固定される。各独立電極130は、xy平面に平行に広がる薄膜平板状の金属である。
(Independent electrode)
As shown in FIG. 3, the four independent electrodes 130 are fixed to the z1 side surface of the first substrate 110 in the space surrounded by the stopper 111. Each independent electrode 130 is a thin-film flat plate metal that extends parallel to the xy plane.

図4は、4つの独立電極130と共通電極140との位置関係を説明するための平面図である。z方向から見たとき、x方向に平行な第1仮想中心線101と、y方向に平行で第1仮想中心線101に交わる第2仮想中心線102とにより、空間が第1区画103−1と第2区画103−2と第3区画103−3と第4区画103−4と(以下、区別せずに区画103と呼ぶ場合がある)に分割される。4つの区画103は仮想的な概念であり、現実に区切りが存在しなくてよい。   FIG. 4 is a plan view for explaining the positional relationship between the four independent electrodes 130 and the common electrode 140. When viewed from the z direction, the first virtual center line 101 parallel to the x direction and the second virtual center line 102 parallel to the y direction and intersecting the first virtual center line 101 make the space a first section 103-1. And the second section 103-2, the third section 103-3, and the fourth section 103-4 (hereinafter, sometimes referred to as section 103 without distinction). The four sections 103 are a virtual concept, and there is no need to actually have a partition.

4つの区画103の各々に、1つの独立電極130が位置する。第1区画103−1に第1独立電極130−1が位置する。第2区画103−2に第2独立電極130−2が位置する。第3区画103−3に第3独立電極130−3が位置する。第4区画103−4に第4独立電極130−4が位置する。第1独立電極130−1と第2独立電極130−2とが、x方向に並ぶ。第3独立電極130−3と第4独立電極130−4とが、x方向に並ぶ。第1独立電極130−1と第3独立電極130−3とが、y方向に並ぶ。第2独立電極130−2と第4独立電極130−4とが、y方向に並ぶ。   One independent electrode 130 is located in each of the four compartments 103. The first independent electrode 130-1 is located in the first section 103-1. The second independent electrode 130-2 is located in the second section 103-2. The third independent electrode 130-3 is located in the third section 103-3. The fourth independent electrode 130-4 is located in the fourth section 103-4. The first independent electrode 130-1 and the second independent electrode 130-2 are arranged in the x direction. The third independent electrode 130-3 and the fourth independent electrode 130-4 are arranged in the x direction. The first independent electrode 130-1 and the third independent electrode 130-3 are arranged in the y direction. The second independent electrode 130-2 and the fourth independent electrode 130-4 are arranged in the y direction.

第1独立電極130−1が、第1独立対向面131−1をもつ。第2独立電極130−2が、第2独立対向面131−2をもつ。第3独立電極130−3が、第3独立対向面131−3をもつ。第4独立電極130−4が、第4独立対向面131−4をもつ。以下、第1独立対向面131−1〜第4独立対向面131−4を区別せずに、独立対向面131と呼ぶ場合がある。すなわち、複数の独立電極130の各々が、z方向に直交して広がり、z1方向を向いた独立対向面131をもつ。すべての独立対向面131が、同一の平面に沿って広がる。各独立対向面131は、x方向に平行な2辺とy方向に平行な2辺とをもつ長方形である。   The first independent electrode 130-1 has a first independent facing surface 131-1. The second independent electrode 130-2 has a second independent facing surface 131-2. The third independent electrode 130-3 has a third independent facing surface 131-3. The fourth independent electrode 130-4 has a fourth independent facing surface 131-4. Hereinafter, the first independent facing surface 131-1 to the fourth independent facing surface 131-4 may be referred to as the independent facing surface 131 without being distinguished. That is, each of the plurality of independent electrodes 130 has an independent facing surface 131 that extends perpendicular to the z direction and faces the z1 direction. All the independent facing surfaces 131 extend along the same plane. Each independent facing surface 131 is a rectangle having two sides parallel to the x direction and two sides parallel to the y direction.

第1独立対向面131−1と第3独立対向面131−3とが、第1仮想中心線101に対して線対称である。第2独立対向面131−2と第4独立対向面131−4とが、第1仮想中心線101に対して線対称である。第1独立対向面131−1と第2独立対向面131−2とが、第2仮想中心線102に対して線対称である。第3独立対向面131−3と第4独立対向面131−4とが、第2仮想中心線102に対して線対称である。   The first independent facing surface 131-1 and the third independent facing surface 131-3 are line symmetric with respect to the first virtual center line 101. The second independent facing surface 131-2 and the fourth independent facing surface 131-4 are line symmetric with respect to the first virtual center line 101. The first independent facing surface 131-1 and the second independent facing surface 131-2 are line symmetric with respect to the second virtual center line 102. The third independent facing surface 131-3 and the fourth independent facing surface 131-4 are line symmetric with respect to the second virtual center line 102.

4つの独立対向面131の全体の外形は、x方向に平行な2辺とy方向に平行な2辺とをもつ長方形である。4つの独立対向面131は、相互に近接しており、第1仮想中心線101と第2仮想中心線102とに沿った十字状の細い絶縁領域によって区切られる。他の例において、独立対向面131の角が丸みを帯びてもよい。   The overall outer shape of the four independent facing surfaces 131 is a rectangle having two sides parallel to the x direction and two sides parallel to the y direction. The four independent facing surfaces 131 are close to each other and are separated by a thin cross-shaped insulating region along the first virtual center line 101 and the second virtual center line 102. In another example, the corners of the independent facing surface 131 may be rounded.

(共通電極)
図3に示すように、共通電極140は、ストッパ111に囲まれる空間内において、第2基板120のz2側の面に固定される。共通電極140は、xy平面に平行に広がる薄膜平板状の金属である。共通電極140は、z2方向を向いた、z方向に直交して広がる共通対向面141をもつ。共通対向面141は、x方向に平行な2辺とy方向に平行な2辺とをもつ長方形である。z方向から見たとき、共通対向面141の外形は、4つの独立対向面131の全体の外形より小さい。
(Common electrode)
As shown in FIG. 3, the common electrode 140 is fixed to the z2 side surface of the second substrate 120 in the space surrounded by the stopper 111. The common electrode 140 is a thin-film flat plate metal that extends parallel to the xy plane. The common electrode 140 has a common facing surface 141 that extends in a direction perpendicular to the z direction and faces the z2 direction. The common facing surface 141 is a rectangle having two sides parallel to the x direction and two sides parallel to the y direction. When viewed from the z direction, the outer shape of the common facing surface 141 is smaller than the entire outer shape of the four independent facing surfaces 131.

図1〜図3において、共通電極140は初期位置にある。図4の実線で示す共通電極140は初期位置にある。初期位置において、共通対向面141の重心は、z方向において4つの独立対向面131の全体の重心に重なる。共通電極140が初期位置にあるとき、各独立対向面131が、z方向において共通対向面141に対向する領域と対向しない領域とを含む。初期位置において、各独立対向面131と共通対向面141との対向する領域の面積は等しい。   1 to 3, the common electrode 140 is in the initial position. The common electrode 140 shown by the solid line in FIG. 4 is in the initial position. In the initial position, the center of gravity of the common facing surface 141 overlaps the entire center of gravity of the four independent facing surfaces 131 in the z direction. When the common electrode 140 is in the initial position, each independent facing surface 131 includes a region facing the common facing surface 141 and a region not facing in the z direction. In the initial position, the areas of the opposing regions of the independent facing surfaces 131 and the common facing surface 141 are equal.

(誘電体)
図3に示すように、誘電体150は、z方向において共通電極140と4つの独立電極130との間に位置する。誘電体150は、z方向において4つの独立電極130のうちの共通電極140に対向する領域と、共通電極140との間を満たす弾性体である。図1に示すように、誘電体150は概ね、xy平面に平行な2面と、yz平面に平行な2面と、zx平面に平行な2面とに囲まれた直方体である。
(Dielectric)
As shown in FIG. 3, the dielectric 150 is located between the common electrode 140 and the four independent electrodes 130 in the z direction. The dielectric 150 is an elastic body that fills the space between the common electrode 140 and the region of the four independent electrodes 130 facing the common electrode 140 in the z direction. As shown in FIG. 1, the dielectric 150 is generally a rectangular parallelepiped surrounded by two surfaces parallel to the xy plane, two surfaces parallel to the yz plane, and two surfaces parallel to the zx plane.

図2に示すように、z方向から見たとき、誘電体150は、x方向の両側およびy方向の両側において、共通電極140よりわずかに外側に広がっている。x方向とy方向との両側において、誘電体150は、ストッパ111の内面には達しない。   As shown in FIG. 2, when viewed from the z direction, the dielectric 150 extends slightly outward from the common electrode 140 on both sides in the x direction and both sides in the y direction. The dielectric 150 does not reach the inner surface of the stopper 111 on both sides in the x direction and the y direction.

共通電極140は、誘電体150により、4つの独立電極130に対して初期位置からx方向、y方向、z方向、およびx方向とy方向とz方向との合成方向に相対的に変位可能に支持される。共通電極140がz2方向に押されると、誘電体150が圧縮される。共通電極140が、z方向に直交する方向に押されると、誘電体150のz2側の面が4つの独立電極130に固定されたまま、誘電体150のz1側の面が力の方向にずれる。力が解除されると、共通電極140は初期位置に戻る。   The common electrode 140 can be relatively displaced from the initial position with respect to the four independent electrodes 130 by the dielectric 150 in the x direction, the y direction, the z direction, and the combined direction of the x direction, the y direction, and the z direction. Supported. When the common electrode 140 is pushed in the z2 direction, the dielectric 150 is compressed. When the common electrode 140 is pushed in a direction perpendicular to the z direction, the z1 side surface of the dielectric 150 is displaced in the direction of the force while the z2 side surface of the dielectric 150 is fixed to the four independent electrodes 130. . When the force is released, the common electrode 140 returns to the initial position.

誘電体150は、ストッパ111により制限される共通電極140の移動範囲内において弾性変形可能である。すなわち、誘電体150が塑性変形しないように、ストッパ111により共通電極140の移動範囲が制限される。図3に示すように、移動の前後において、独立対向面131と共通対向面141とは、概ね、平行に保たれる。   The dielectric 150 can be elastically deformed within the movement range of the common electrode 140 limited by the stopper 111. That is, the movement range of the common electrode 140 is limited by the stopper 111 so that the dielectric 150 is not plastically deformed. As shown in FIG. 3, before and after the movement, the independent facing surface 131 and the common facing surface 141 are generally kept parallel.

図4に示す二点鎖線の共通電極140は、実線の共通電極140を移動させた後の例示的な位置を示す。移動量によらず移動の前後で、共通対向面141の全面が常に独立対向面131に対向している。共通電極140が移動可能な範囲のうちの少なくとも一部において、共通対向面141のうち複数の独立対向面131に対向する面積の合計が、実質的に一定である。すなわち、本実施形態では、独立電極130の間の隙間は無視できる程度である。他の例において、計算において、4つの独立対向面131に対向する共通対向面141の面積から、隙間の面積を引いてもよい。   A two-dot chain line common electrode 140 shown in FIG. 4 shows an exemplary position after the solid line common electrode 140 is moved. The entire surface of the common facing surface 141 always faces the independent facing surface 131 before and after the movement regardless of the amount of movement. In at least a part of the movable range of the common electrode 140, the total area of the common facing surface 141 facing the plurality of independent facing surfaces 131 is substantially constant. That is, in this embodiment, the gap between the independent electrodes 130 is negligible. In another example, in the calculation, the area of the gap may be subtracted from the area of the common facing surface 141 facing the four independent facing surfaces 131.

(制御装置)
図1に示すように、制御装置160は、第1基板110上に固定されて、センサ100における後述の動作を電気的に行う。制御装置160は、他の位置にあってよく、複数の位置に分散されてもよい。
(Control device)
As shown in FIG. 1, the control device 160 is fixed on the first substrate 110 and electrically performs the operation described below in the sensor 100. The controller 160 may be in other positions and may be distributed in multiple positions.

(配線)
図2に示すように、4つの第1配線112の各々が、4つの独立電極130の各々と制御装置160とを接続する。第1配線112は、例えば、金属配線である。第1配線112の全体が、第1基板110に固定される。他の例において、4つの第1配線112の各々の少なくとも一部が、第1基板110に固定される。
(wiring)
As shown in FIG. 2, each of the four first wirings 112 connects each of the four independent electrodes 130 to the control device 160. The first wiring 112 is, for example, a metal wiring. The entire first wiring 112 is fixed to the first substrate 110. In another example, at least a part of each of the four first wirings 112 is fixed to the first substrate 110.

第2配線121は、第1基板110と共通電極140との間に延び、共通電極140と制御装置160とを接続する。第2配線121の少なくとも一部が、第2基板120に固定される。第2配線121の少なくとも一部が、ストッパ111に固定される。   The second wiring 121 extends between the first substrate 110 and the common electrode 140 and connects the common electrode 140 and the control device 160. At least a part of the second wiring 121 is fixed to the second substrate 120. At least a part of the second wiring 121 is fixed to the stopper 111.

(寸法)
各図面の構成要素は、理解しやすくするため誇張して描かれている。一例において、共通対向面141の面積は、10mm×10mmである。一例において、誘電体150のz方向における厚さは、1mmである。
(Size)
The components in each drawing are exaggerated for easy understanding. In one example, the area of the common facing surface 141 is 10 mm × 10 mm. In one example, the thickness of the dielectric 150 in the z direction is 1 mm.

(制御装置の詳細)
図5は、独立電極130と共通電極140と制御装置160とを示すブロック図である。制御装置160は、検出回路161と記憶装置162と演算処理装置163とを含む。
(Details of control device)
FIG. 5 is a block diagram showing the independent electrode 130, the common electrode 140, and the control device 160. The control device 160 includes a detection circuit 161, a storage device 162, and an arithmetic processing device 163.

以下、図5とあわせて図4を参照しながら、共通電極140が、実線の初期位置から二点鎖線の移動後の位置まで、x方向に変位量A変位し、y方向に変位量B変位した場合の計算例について、例示的に説明する。誘電体150(図3)の誘電率はεと表す。共通対向面141(図3)の面積はSと表す。図4に示すように、x方向における共通対向面141の幅は2wと表す。y方向における共通対向面141の長さは2hと表す。ε、S、w、hは、予め設定される。   Hereinafter, referring to FIG. 4 together with FIG. 5, the common electrode 140 is displaced by the displacement amount A in the x direction from the initial position of the solid line to the position after the movement of the two-dot chain line, and is displaced by the displacement amount B in the y direction. An example of calculation in this case will be described as an example. The dielectric constant of the dielectric 150 (FIG. 3) is expressed as ε. The area of the common facing surface 141 (FIG. 3) is represented as S. As shown in FIG. 4, the width of the common facing surface 141 in the x direction is represented by 2w. The length of the common facing surface 141 in the y direction is expressed as 2h. ε, S, w, h are set in advance.

(検出回路)
図5に示す検出回路161は、各独立電極130と共通電極140との間に電圧を印加したときの、各独立電極130と共通電極140との間に蓄積される電荷量を検出する。検出回路161は、検出された電荷量から、第1独立電極130−1と共通電極140との間の静電容量である第1静電容量(=C1)と、第2独立電極130−2と共通電極140との間の静電容量である第2静電容量(=C2)と、第3独立電極130−3と共通電極140との間の静電容量である第3静電容量(=C3)と、第4独立電極130−4と共通電極140との間の静電容量である第4静電容量(=C4)とを表す信号を検出する。検出方法は、一例において、静電容量式タッチパッドにおける静電容量の検出方法と同様である。
(Detection circuit)
The detection circuit 161 shown in FIG. 5 detects the amount of charge accumulated between each independent electrode 130 and the common electrode 140 when a voltage is applied between each independent electrode 130 and the common electrode 140. The detection circuit 161 determines, based on the detected charge amount, a first capacitance (= C1) that is a capacitance between the first independent electrode 130-1 and the common electrode 140, and a second independent electrode 130-2. And a second capacitance (= C2) that is a capacitance between the third independent electrode 130-3 and the common electrode 140 (= C2). = C3) and a signal representing a fourth capacitance (= C4) that is a capacitance between the fourth independent electrode 130-4 and the common electrode 140 is detected. In one example, the detection method is the same as the capacitance detection method in the capacitive touch pad.

(記憶装置)
記憶装置162は、制御プログラム164と関係情報165とを記憶する。制御プログラム164は、演算処理装置163によって読み出されて、演算処理装置163にセンサ制御方法および校正方法の一部を行うための機能、及び他の機能を実装させる。演算処理装置163が種々の機能を実行するとき、記憶装置162は、演算処理装置163に制御されて、適宜必要な情報を記憶する。関係情報165は、後述のように、誘電体150(図1)の誘電率と弾性率との関係を表す。
(Storage device)
The storage device 162 stores a control program 164 and relationship information 165. The control program 164 is read by the arithmetic processing device 163 and causes the arithmetic processing device 163 to implement a function for performing a part of the sensor control method and the calibration method, and other functions. When the arithmetic processing device 163 performs various functions, the storage device 162 is controlled by the arithmetic processing device 163 and stores necessary information as appropriate. The relationship information 165 represents the relationship between the dielectric constant and elastic modulus of the dielectric 150 (FIG. 1), as will be described later.

記憶装置162は、例えばROM(Read only memory)やRAM(Random access memory)など、揮発性または不揮発性の記憶装置を含む。また記憶装置162は、光ディスクやUSBメモリなどの非一時的な有形の記憶媒体を含んでいてもよい。記憶装置162は、取り外し可能であってもよく、取り外し不能であってもよい。   The storage device 162 includes a volatile or non-volatile storage device such as a ROM (Read only memory) and a RAM (Random access memory). The storage device 162 may include a non-transitory tangible storage medium such as an optical disk or a USB memory. The storage device 162 may be removable or non-removable.

(演算処理装置)
演算処理装置163は、記憶装置162に記憶された制御プログラム164を読み出して実行することにより、後述の検出部171、圧縮変位量算出部172、剪断変位量算出部173、誘電率算出部176、および弾性率算出部177として機能するコンピュータを含む。なお演算処理装置163は、少なくとも一部の処理を特定用途向け集積回路(ASIC:Application specific integrated circuits)などの専用のハードウェアや、本実施形態で説明される各機能を実装可能な他の回路で実行してもよい。
(Arithmetic processing unit)
The arithmetic processing device 163 reads out and executes the control program 164 stored in the storage device 162, whereby a detection unit 171, a compression displacement amount calculation unit 172, a shear displacement amount calculation unit 173, a dielectric constant calculation unit 176, which will be described later, And a computer functioning as the elastic modulus calculation unit 177. Note that the arithmetic processing unit 163 performs at least a part of processing on dedicated hardware such as an application specific integrated circuit (ASIC) or other circuits that can implement each function described in the present embodiment. It may be executed with.

(検出部)
検出部171は、上述の検出回路161を制御することにより、共通電極140と4つの独立電極130の各々との間における静電容量(すなわち、C1、C2、C3、およびC4)を検出する。
(Detection unit)
The detection unit 171 detects the electrostatic capacitance (that is, C1, C2, C3, and C4) between the common electrode 140 and each of the four independent electrodes 130 by controlling the detection circuit 161 described above.

(圧縮変位量算出部)
圧縮変位量算出部172は、検出された静電容量の和(すなわち、C1+C2+C3+C4)に基づいて、z方向における共通電極140と4つの独立電極130との相対的な圧縮変位量を算出する。
(Compression displacement calculation unit)
The compression displacement amount calculation unit 172 calculates the relative displacement amounts of the common electrode 140 and the four independent electrodes 130 in the z direction based on the detected capacitance sum (ie, C1 + C2 + C3 + C4).

圧縮変位量dは、初期位置からの、z2方向における共通電極140の変位量を表す。初期位置におけるz方向における独立対向面131と共通対向面141との距離をd1(変形前の誘電体150の厚さに等しい)とし、移動後のz方向における独立対向面131と共通対向面141との距離をd2(変形後の誘電体150の厚さに等しい)とした場合、圧縮変位量d(誘電体150の厚さの変化量に等しい)は式(1)のように表される。初期位置におけるd1は、予め設定される。初期位置における静電容量の和Cは、式(2)のように表される。εは、誘電体150の誘電率を表す。移動後の静電容量の和CABは、式(3)のように表される。
d=d1−d2 … 式(1)
C=ε×S/d1 …式(2)
CAB=ε×S/d2 …式(3)
従って、圧縮変位量dは、式(4)のように算出される。
d=d1(CAB−C)/CAB …式(4)
The compression displacement amount d represents the displacement amount of the common electrode 140 in the z2 direction from the initial position. The distance between the independent facing surface 131 and the common facing surface 141 in the z direction at the initial position is d1 (equal to the thickness of the dielectric 150 before deformation), and the independent facing surface 131 and the common facing surface 141 in the z direction after the movement. Is the distance d2 (equal to the thickness of the dielectric 150 after deformation), the amount of compressive displacement d (equal to the amount of change in the thickness of the dielectric 150) is expressed as in equation (1). . D1 at the initial position is set in advance. The sum C of the electrostatic capacitance at the initial position is expressed as shown in Equation (2). ε represents the dielectric constant of the dielectric 150. The sum CAB of the capacitance after movement is expressed as shown in Equation (3).
d = d1-d2 Formula (1)
C = ε × S / d1 Formula (2)
CAB = ε × S / d2 Equation (3)
Therefore, the compression displacement amount d is calculated as in Expression (4).
d = d1 (CAB-C) / CAB (4)

(剪断変位量算出部)
剪断変位量算出部173は、検出された静電容量(すなわち、C1、C2、C3、およびC4)に基づいて、剪断変位量(すなわち、AおよびB)を算出する。剪断変位量は、x方向とy方向との各々における共通電極140と4つの独立電極130との相対的な変位量である。第1剪断変位量(=A)は、C1とC3との和(=CL)と、C2とC4との和(=CR)とに基づいて算出される、x方向における剪断変位量である。第2剪断変位量(=B)は、C1とC2との和(=CU)と、C3とC4との和(=CB)とに基づいて算出される、y方向における剪断変位量である。
(Shear displacement calculation unit)
The shear displacement amount calculation unit 173 calculates the shear displacement amount (that is, A and B) based on the detected capacitance (that is, C1, C2, C3, and C4). The shear displacement amount is a relative displacement amount between the common electrode 140 and the four independent electrodes 130 in each of the x direction and the y direction. The first shear displacement amount (= A) is a shear displacement amount in the x direction calculated based on the sum of C1 and C3 (= CL) and the sum of C2 and C4 (= CR). The second shear displacement amount (= B) is a shear displacement amount in the y direction calculated based on the sum of C1 and C2 (= CU) and the sum of C3 and C4 (= CB).

C1とC3との和CLは、式(5)のように表される。C2とC4との和CRは、式(6)のように表される。移動後の静電容量CABは式(7)のように表される。式(5)と式(6)と式(7)とを使用して、CL−CRが式(8)のように表される。
CL=C1+C3=ε2h×(w+A)/(d1−d) …式(5)
CR=C2+C4=ε2h×(w−A)/(d1−d) …式(6)
CAB=ε2h×2w/(d1−d) …式(7)
CL−CR=ε2h×2A/(d1−d)=CAB×A/w …式(8)
The sum CL of C1 and C3 is expressed as shown in Equation (5). The sum CR of C2 and C4 is expressed as in Equation (6). The capacitance CAB after the movement is expressed as shown in Equation (7). Using formula (5), formula (6), and formula (7), CL-CR is expressed as formula (8).
CL = C1 + C3 = ε2h × (w + A) / (d1−d) (5)
CR = C2 + C4 = ε2h × (w−A) / (d1−d) Equation (6)
CAB = ε2h × 2w / (d1−d) (7)
CL-CR = ε2h × 2A / (d1-d) = CAB × A / w (8)

従って、第1剪断変位量Aは式(9)のように算出される。同様に、第2剪断変位量Bは式(10)のように算出される。
A=w×(CL−CR)/CAB …式(9)
B=h×(CU−CB)/CAB …式(10)
従って、全体の剪断変位量qは、式(11)のように算出される。なお、sqrtは、括弧内の式の平方根を計算する。
q=sqrt(A+B) …式(11)
Therefore, the first shear displacement amount A is calculated as in equation (9). Similarly, the second shear displacement amount B is calculated as in Expression (10).
A = w × (CL-CR) / CAB (9)
B = h × (CU−CB) / CAB (10)
Accordingly, the total shear displacement q is calculated as shown in Equation (11). Note that sqrt calculates the square root of the expression in parentheses.
q = sqrt (A 2 + B 2 ) (11)

(圧縮力算出部)
圧縮力算出部174は、圧縮変位量dと誘電体150の材料特性とに基づいて、共通電極140から誘電体150に対してz2方向に印加された圧縮力f1を算出する。圧縮力の算出に使用される材料特性は、誘電体150の弾性率Eを含む。弾性率Eは、予め設定される。
(Compression force calculation unit)
The compressive force calculator 174 calculates the compressive force f1 applied in the z2 direction from the common electrode 140 to the dielectric 150 based on the amount of compressive displacement d and the material characteristics of the dielectric 150. The material properties used for calculating the compressive force include the elastic modulus E of the dielectric 150. The elastic modulus E is set in advance.

誘電体150の弾性率Eは、式(12)のように表される。誘電体150に加わる圧縮方向の応力σ1は、式(13)のように表される。誘電体150の圧縮ひずみoは、式(14)のように表される。
E=σ1/o …式(12)
σ1=f1/S …式(13)
o=d/d1 …式(14)
従って、圧縮力f1は、式(12)と式(13)と式(14)とから式(15)のように算出される。
f1=E×S×d/d1 …式(15)
The elastic modulus E of the dielectric 150 is expressed as in Expression (12). The stress σ1 in the compression direction applied to the dielectric 150 is expressed as in Expression (13). The compressive strain o of the dielectric 150 is expressed as in Expression (14).
E = σ1 / o Equation (12)
σ1 = f1 / S (13)
o = d / d1 Formula (14)
Accordingly, the compressive force f1 is calculated as in Expression (15) from Expression (12), Expression (13), and Expression (14).
f1 = E × S × d / d1 (15)

(剪断力算出部)
剪断力算出部175は、圧縮変位量dと第1剪断変位量Aと第2剪断変位量Bと誘電体150の材料特性とに基づいて、共通電極140から誘電体150に対してz方向に直交する方向に印加された剪断力f2を算出する。剪断力の算出に使用される材料特性は、誘電体150のずれ弾性係数Gを含む。
(Shearing force calculation unit)
The shear force calculation unit 175 performs the z-direction from the common electrode 140 to the dielectric 150 based on the compression displacement d, the first shear displacement A, the second shear displacement B, and the material characteristics of the dielectric 150. The shearing force f2 applied in the orthogonal direction is calculated. The material properties used for calculating the shear force include the shear modulus G of the dielectric 150.

誘電体150のずれ弾性係数Gは、式(16)のように表される。剪断応力σ2は、式(17)のように表される。
G=σ2×d2/q …式(16)
σ2=f2/S …式(17)
従って、式(16)と式(17)と式(1)とから、全体の剪断力f2は式(18)のように算出される。x方向における剪断力である第1剪断力fxは、式(19)のように算出される。y方向における剪断力である第2剪断力fyは、式(20)のように算出される。
f2=G×S×sqrt(A+B)/(d1−d) …式(18)
fx=f2×A/q …式(19)
fy=f2×B/q …式(20)
The shear elastic modulus G of the dielectric 150 is expressed as in Expression (16). The shear stress σ2 is expressed as in Expression (17).
G = σ2 × d2 / q (16)
σ2 = f2 / S (17)
Therefore, the total shearing force f2 is calculated as in Expression (18) from Expression (16), Expression (17), and Expression (1). The first shear force fx, which is the shear force in the x direction, is calculated as in Expression (19). The second shear force fy, which is a shear force in the y direction, is calculated as in Expression (20).
f2 = G × S × sqrt (A 2 + B 2 ) / (d1−d) Equation (18)
fx = f2 × A / q Equation (19)
fy = f2 × B / q (20)

(誘電率算出部)
誘電率算出部176は、共通電極140が初期位置にあるときの静電容量に基づいて、誘電体150の誘電率を算出する。共通電極140が初期位置にあることは、例えば、検出された静電容量に所定期間変化がないこと、他の入力からの通知があること、起動して間もないことなどによって認識する。
(Dielectric constant calculator)
The dielectric constant calculator 176 calculates the dielectric constant of the dielectric 150 based on the capacitance when the common electrode 140 is in the initial position. The fact that the common electrode 140 is in the initial position is recognized by, for example, the fact that the detected capacitance has not changed for a predetermined period, that there is a notification from another input, or that it has just started.

(弾性率算出部)
弾性率算出部177は、誘電体150の誘電率と弾性率との関係を表す予め規定された関係情報165に基づいて、算出された誘電率から弾性率を算出する。関係情報165は、一例において、誘電率と弾性率との関係を表す計算式であり、他の一例において、誘電率と弾性率との関係を表す表である。圧縮力算出部174は、弾性率算出部177により算出された弾性率を使用して、圧縮力を算出する。
(Elastic modulus calculator)
The elastic modulus calculation unit 177 calculates the elastic modulus from the calculated dielectric constant based on the predetermined relationship information 165 that represents the relationship between the dielectric constant and the elastic modulus of the dielectric 150. The relationship information 165 is a calculation formula representing the relationship between the dielectric constant and the elastic modulus in one example, and is a table representing the relationship between the dielectric constant and the elastic modulus in another example. The compressive force calculating unit 174 calculates the compressive force using the elastic modulus calculated by the elastic modulus calculating unit 177.

(センサ制御方法)
図6は、図1に示すセンサ100が実施するセンサ制御方法を説明するためのフロー図である。なお、ステップの順序は、算出が可能である限りにおいて、図示されるものに限定されない。
(Sensor control method)
FIG. 6 is a flowchart for explaining a sensor control method performed by the sensor 100 shown in FIG. Note that the order of steps is not limited to that shown in the figure as long as the calculation is possible.

まず、図6に示すステップ181において、検出部171(図5)が、静電容量(すなわち、C1、C2、C3、およびC4)を検出する。次に、図6に示すステップ182において、圧縮変位量算出部172(図5)が、式(4)に基づいて圧縮変位量dを算出する。次に、図6に示すステップ183において、剪断変位量算出部173(図5)が、式(9)に基づいて第1剪断変位量Aを算出し、式(10)に基づいて第2剪断変位量Bを算出し、式(11)に基づいて全体の剪断変位量qを算出する。   First, in step 181 shown in FIG. 6, the detection unit 171 (FIG. 5) detects capacitance (that is, C1, C2, C3, and C4). Next, in step 182 shown in FIG. 6, the compression displacement amount calculation unit 172 (FIG. 5) calculates the compression displacement amount d based on the equation (4). Next, in step 183 shown in FIG. 6, the shear displacement amount calculation unit 173 (FIG. 5) calculates the first shear displacement amount A based on the equation (9) and the second shear amount based on the equation (10). The displacement amount B is calculated, and the total shear displacement amount q is calculated based on the equation (11).

次に、図6に示すステップ184において、圧縮力算出部174(図5)が、式(15)に基づいて、圧縮力f1を算出する。次に、図6に示すステップ185において、剪断力算出部175(図5)が、式(18)に基づいて全体の剪断力f2を算出し、式(19)に基づいて第1剪断力fxを算出し、式(20)に基づいて第2剪断力fyを算出する。   Next, in step 184 shown in FIG. 6, the compression force calculation unit 174 (FIG. 5) calculates the compression force f1 based on the equation (15). Next, in step 185 shown in FIG. 6, the shear force calculation unit 175 (FIG. 5) calculates the overall shear force f2 based on the equation (18), and the first shear force fx based on the equation (19). And the second shearing force fy is calculated based on the equation (20).

(校正方法)
図7は、図1に示すセンサ100が実施する校正方法を説明するためのフロー図である。
(Calibration method)
FIG. 7 is a flowchart for explaining a calibration method performed by the sensor 100 shown in FIG.

まず、ステップ186において、誘電率算出部176(図5)は、共通電極140(図4)が初期位置にあるか否か判定する。共通電極140(図4)が初期位置にあることは、例えば、検出された静電容量に所定期間変化がないこと、他の入力からの通知があること、起動して間もないことなどによって認識する。ステップ186において、共通電極140(図4)が初期位置にないと判定された場合、校正方法が終了する。ステップ186において、共通電極140(図4)が初期位置にあると判定された場合、ステップ187に進む。   First, in step 186, the dielectric constant calculator 176 (FIG. 5) determines whether or not the common electrode 140 (FIG. 4) is in the initial position. The common electrode 140 (FIG. 4) is in the initial position because, for example, the detected capacitance does not change for a predetermined period, there is a notification from another input, or it is shortly after starting. recognize. If it is determined in step 186 that the common electrode 140 (FIG. 4) is not in the initial position, the calibration method ends. If it is determined in step 186 that the common electrode 140 (FIG. 4) is at the initial position, the process proceeds to step 187.

ステップ187において、誘電率算出部176(図5)は、共通電極140(図4)が初期位置にあるときの静電容量(すなわち、C1、C2、C3、およびC4)に基づいて、式(2)から誘電体150(図3)の誘電率を算出する。次に、ステップ188において、弾性率算出部177(図5)は、関係情報165(図5)と算出された誘電率とに基づいて、弾性率を算出する。弾性率が算出された後、圧縮力算出部174(図5)は、算出された弾性率を使用して圧縮力を算出する。   In step 187, the dielectric constant calculation unit 176 (FIG. 5) calculates the equation (C1, C2, C3, and C4) based on the electrostatic capacitance when the common electrode 140 (FIG. 4) is in the initial position (ie, 2), the dielectric constant of the dielectric 150 (FIG. 3) is calculated. Next, in step 188, the elastic modulus calculator 177 (FIG. 5) calculates the elastic modulus based on the relationship information 165 (FIG. 5) and the calculated dielectric constant. After the elastic modulus is calculated, the compressive force calculating unit 174 (FIG. 5) calculates the compressive force using the calculated elastic modulus.

以上のように、x1方向における共通電極140の変位量Aが増えると、第1独立電極130−1と共通電極140との対向面積に、第3独立電極130−3と共通電極140との対向面積を加えた面積SLが単調増加し、第2独立電極130−2と共通電極140との対向面積に、第4独立電極130−4と共通電極140との対向面積を加えた面積SRが、SLと同じ大きさの変化率で単調減少する。式(3)と同様に、d2が一定の場合、静電容量CLはSLに比例し、静電容量CRはSRに比例する。   As described above, when the displacement amount A of the common electrode 140 in the x1 direction increases, the opposing area between the first independent electrode 130-1 and the common electrode 140 becomes equal to the opposing area between the third independent electrode 130-3 and the common electrode 140. The area SL including the area monotonously increases, and the area SR obtained by adding the facing area of the fourth independent electrode 130-4 and the common electrode 140 to the facing area of the second independent electrode 130-2 and the common electrode 140 is as follows: Monotonically decreases at the same rate of change as SL. Similar to Equation (3), when d2 is constant, the capacitance CL is proportional to SL, and the capacitance CR is proportional to SR.

従って、AとCLとが一対一に対応し、AとCRとが一対一に対応するので、d2がわかればCLおよびCRからAが一意に算出される。x2方向、y1方向、およびy2方向についても同様である。   Therefore, since A and CL correspond one-to-one and A and CR correspond one-to-one, if d2 is known, A is uniquely calculated from CL and CR. The same applies to the x2, y1, and y2 directions.

(まとめ)
本実施形態のセンサ100は、複数の独立電極130と、複数の独立電極130に対して初期位置から圧縮方向と圧縮方向に直交する剪断方向とに変位可能に支持された共通電極140と、共通電極140と複数の独立電極130との間に位置する誘電体150と、共通電極140と複数の独立電極130の各々との間における静電容量を検出する検出部171と、検出された静電容量の和に基づいて、圧縮方向における共通電極140と複数の独立電極130との相対的な圧縮変位量を算出する圧縮変位量算出部172と、検出された静電容量に基づいて、剪断方向における共通電極140と複数の独立電極130との相対的な剪断変位量を算出する剪断変位量算出部173と、を備え、複数の独立電極130の各々が、圧縮方向に直交して広がる独立対向面131をもち、すべての独立対向面131が、同一の平面に沿って広がり、共通電極140が、圧縮方向に直交して広がる共通対向面141をもち、共通電極140が初期位置にあるとき、各独立対向面131が、圧縮方向において共通対向面141に対向する領域と対向しない領域とを含み、共通電極140が移動可能な範囲のうちの少なくとも一部において、共通対向面141のうち複数の独立対向面131に対向する面積の合計が、一定である。
(Summary)
The sensor 100 according to this embodiment includes a plurality of independent electrodes 130, a common electrode 140 that is supported so as to be displaceable in the compression direction and the shearing direction orthogonal to the compression direction from the initial position with respect to the plurality of independent electrodes 130, A dielectric 150 positioned between the electrode 140 and the plurality of independent electrodes 130; a detection unit 171 that detects a capacitance between each of the common electrode 140 and the plurality of independent electrodes 130; Based on the sum of the capacities, a compression displacement amount calculation unit 172 that calculates a relative compression displacement amount between the common electrode 140 and the plurality of independent electrodes 130 in the compression direction, and based on the detected capacitance, the shear direction A shear displacement amount calculation unit 173 that calculates a relative shear displacement amount between the common electrode 140 and the plurality of independent electrodes 130 in each of which the plurality of independent electrodes 130 are orthogonal to the compression direction. With the independent facing surfaces 131 spreading, all the independent facing surfaces 131 spread along the same plane, the common electrode 140 has the common facing surface 141 extending perpendicular to the compression direction, and the common electrode 140 is in the initial position. In some cases, each independent facing surface 131 includes a region facing the common facing surface 141 in the compression direction and a region not facing the common facing surface 141. In at least a part of a range in which the common electrode 140 can move, Among them, the total area facing the plurality of independent facing surfaces 131 is constant.

本実施形態によれば、圧縮変位量と剪断変位量との算出において、共通した複数の独立電極130における静電容量を使用するので、圧縮変位量と剪断変位量との算出に別々の電極を用意する従来技術に比べて簡単な構造で、圧縮変位量と剪断変位量とを正確に検出可能である。また、圧縮変位量を検出するための誘電体150と剪断変位量を検出するための誘電体150とを重ねる必要がないため、圧縮変位量と剪断変位量とを正確に区別することができる。   According to the present embodiment, the capacitance of the plurality of common independent electrodes 130 is used in the calculation of the compression displacement amount and the shear displacement amount. Therefore, separate electrodes are used for the calculation of the compression displacement amount and the shear displacement amount. It is possible to accurately detect the amount of compressive displacement and the amount of shear displacement with a simple structure as compared with the conventional technology to be prepared. In addition, since it is not necessary to overlap the dielectric 150 for detecting the amount of compressive displacement and the dielectric 150 for detecting the amount of shear displacement, it is possible to accurately distinguish between the amount of compressive displacement and the amount of shear displacement.

本実施形態において、第1仮想中心線101と第1仮想中心線101に交わる第2仮想中心線102とにより分割された第1区画103−1と第2区画103−2と第3区画103−3と第4区画103−4との各々に1つの独立電極130が位置し、第1仮想中心線101が、圧縮方向に直交する第1剪断方向に平行であり、第2仮想中心線102が、圧縮方向と第1剪断方向とに直交する第2剪断方向に平行であり、第1区画103−1に位置する独立電極130である第1独立電極130−1と、第2区画103−2に位置する独立電極130である第2独立電極130−2とが第1剪断方向に並び、第3区画103−3に位置する独立電極130である第3独立電極130−3と、第4区画103−4に位置する独立電極130である第4独立電極130−4とが第1剪断方向に並び、第1独立電極130−1と第3独立電極130−3とが、第2剪断方向に並び、第2独立電極130−2と第4独立電極130−4とが、第2剪断方向に並び、検出部171が、第1独立電極130−1と共通電極140との間の静電容量である第1静電容量を検出し、検出部171が、第2独立電極130−2と共通電極140との間の静電容量である第2静電容量を検出し、検出部171が、第3独立電極130−3と共通電極140との間の静電容量である第3静電容量を検出し、検出部171が、第4独立電極130−4と共通電極140との間の静電容量である第4静電容量を検出し、圧縮変位量算出部172が、第1静電容量と第2静電容量と第3静電容量と第4静電容量との和に基づいて、圧縮変位量を算出し、剪断変位量算出部173が、第1静電容量と第3静電容量との和と、第2静電容量と第4静電容量との和とに基づいて、第1剪断方向における剪断変位量である第1剪断変位量を算出し、剪断変位量算出部173が、第1静電容量と第2静電容量との和と、第3静電容量と第4静電容量との和とに基づいて、第2剪断方向における剪断変位量である第2剪断変位量を算出する。   In the present embodiment, the first section 103-1, the second section 103-2, and the third section 103- divided by the first virtual center line 101 and the second virtual center line 102 that intersects the first virtual center line 101. 3 and the fourth section 103-4, one independent electrode 130 is located, the first virtual center line 101 is parallel to the first shear direction orthogonal to the compression direction, and the second virtual center line 102 is The first independent electrode 130-1 that is the independent electrode 130 that is parallel to the second shearing direction orthogonal to the compression direction and the first shearing direction and is located in the first section 103-1, and the second section 103-2. The third independent electrode 130-3, which is the independent electrode 130 located in the third section 103-3, and the second independent electrode 130-2, which is the independent electrode 130 located in the third section 103-3, are arranged in the first shear direction. Independent electrode 130 located at 103-4 The fourth independent electrode 130-4 is arranged in the first shear direction, the first independent electrode 130-1 and the third independent electrode 130-3 are arranged in the second shear direction, and the second independent electrode 130-2 and the second independent electrode 130-2 are arranged in the first shear direction. 4 independent electrodes 130-4 are arranged in the second shear direction, and the detection unit 171 detects a first capacitance that is a capacitance between the first independent electrode 130-1 and the common electrode 140, The detection unit 171 detects a second capacitance that is a capacitance between the second independent electrode 130-2 and the common electrode 140, and the detection unit 171 detects the third independent electrode 130-3 and the common electrode 140. A third capacitance that is a capacitance between the fourth independent electrode 130-4 and the common electrode 140, and a detection unit 171 detects a fourth capacitance that is a capacitance between the fourth independent electrode 130-4 and the common electrode 140. The compression displacement amount calculation unit 172 includes a first capacitance, a second capacitance, a third capacitance, and a fourth capacitance. Based on the sum, the compression displacement amount is calculated, and the shear displacement amount calculation unit 173 calculates the sum of the first capacitance and the third capacitance, and the sum of the second capacitance and the fourth capacitance. Based on the above, the first shear displacement amount that is the shear displacement amount in the first shear direction is calculated, and the shear displacement amount calculation unit 173 calculates the sum of the first capacitance and the second capacitance, and the third Based on the sum of the capacitance and the fourth capacitance, a second shear displacement amount that is a shear displacement amount in the second shear direction is calculated.

本実施形態によれば、従来に比べて簡単な構造で、多方向における変位量、すなわち、圧縮変位量と、第1剪断方向における第1剪断変位量と、第2剪断方向における第2剪断変位量とを正確に検出可能である。   According to this embodiment, the displacement amount in multiple directions, that is, the compression displacement amount, the first shear displacement amount in the first shear direction, and the second shear displacement in the second shear direction has a simple structure as compared with the prior art. The amount can be accurately detected.

本実施形態において、第1独立電極130−1の独立対向面131と第3独立電極130−3の独立対向面131とが、第1仮想中心線101に対して線対称であり、第2独立電極130−2の独立対向面131と第4独立電極130−4の独立対向面131とが、第1仮想中心線101に対して線対称であり、第1独立電極130−1の独立対向面131と第2独立電極130−2の独立対向面131とが、第2仮想中心線102に対して線対称であり、第3独立電極130−3の独立対向面131と第4独立電極130−4の独立対向面131とが、第2仮想中心線102に対して線対称である。   In the present embodiment, the independent facing surface 131 of the first independent electrode 130-1 and the independent facing surface 131 of the third independent electrode 130-3 are axisymmetric with respect to the first virtual center line 101, and are second independent. The independent opposing surface 131 of the electrode 130-2 and the independent opposing surface 131 of the fourth independent electrode 130-4 are axisymmetric with respect to the first virtual center line 101, and the independent opposing surface of the first independent electrode 130-1 131 and the independent opposing surface 131 of the second independent electrode 130-2 are axisymmetric with respect to the second virtual center line 102, and the independent opposing surface 131 of the third independent electrode 130-3 and the fourth independent electrode 130- The four independent facing surfaces 131 are axisymmetric with respect to the second virtual center line 102.

本実施形態によれば、複数の独立電極130の独立対向面131に対称性があるので、非対称な場合に比べて製造が容易であり、変位量の算出が容易となる。   According to the present embodiment, since the independent facing surfaces 131 of the plurality of independent electrodes 130 have symmetry, manufacturing is easier than in the asymmetric case, and the amount of displacement can be easily calculated.

本実施形態において、各独立対向面131が、第1剪断方向に平行な2辺と第2剪断方向に平行な2辺とをもつ長方形であり、共通対向面141が、第1剪断方向に平行な2辺と第2剪断方向に平行な2辺とをもつ長方形である。   In the present embodiment, each independent facing surface 131 is a rectangle having two sides parallel to the first shearing direction and two sides parallel to the second shearing direction, and the common facing surface 141 is parallel to the first shearing direction. And a rectangle having two sides parallel to the second shear direction.

本実施形態によれば、複数の独立電極130が長方形であるので、複雑な形状に比べて製造が容易であり、静電容量の算出が容易となる。   According to the present embodiment, since the plurality of independent electrodes 130 are rectangular, manufacturing is easier than in a complicated shape, and calculation of capacitance is facilitated.

本実施形態において、誘電体150が、複数の独立電極130と共通電極140との間を圧縮方向に満たす弾性体であり、共通電極140が誘電体150により、複数の独立電極130に対して初期位置から圧縮方向と剪断方向とに相対的に変位可能に支持される。   In the present embodiment, the dielectric 150 is an elastic body that fills the space between the plurality of independent electrodes 130 and the common electrode 140 in the compression direction, and the common electrode 140 is initially applied to the plurality of independent electrodes 130 by the dielectric 150. It is supported so as to be relatively displaceable from the position in the compression direction and the shearing direction.

本実施形態によれば、共通電極140を誘電体150とは別の材料で支持する場合に比べて構成が簡単となる。また、誘電体150が弾性体であるので、力を解除したときに共通電極140を自動的に元の位置に戻すことができる。   According to the present embodiment, the configuration is simple as compared to the case where the common electrode 140 is supported by a material different from the dielectric 150. Further, since the dielectric 150 is an elastic body, the common electrode 140 can be automatically returned to the original position when the force is released.

本実施形態のセンサ100は、圧縮変位量と誘電体150の材料特性とに基づいて、共通電極140から誘電体150に対して圧縮方向に印加された圧縮力を算出する圧縮力算出部174と、圧縮変位量と第1剪断変位量と第2剪断変位量と誘電体150の材料特性とに基づいて、共通電極140から誘電体150に対して剪断方向に印加された剪断力を算出する剪断力算出部175と、を備える。   The sensor 100 according to the present embodiment includes a compression force calculation unit 174 that calculates a compression force applied from the common electrode 140 to the dielectric 150 in the compression direction based on the amount of compressive displacement and the material characteristics of the dielectric 150. Based on the compression displacement amount, the first shear displacement amount, the second shear displacement amount, and the material properties of the dielectric 150, the shear that calculates the shear force applied in the shear direction from the common electrode 140 to the dielectric 150 is calculated. A force calculation unit 175.

本実施形態によれば、圧縮力と剪断力との算出において、共通した複数の独立電極130における静電容量を使用するので、圧縮力と剪断力との算出に別々の電極を用意する従来技術に比べて簡単な構造で、圧縮力と剪断力とを正確に検出可能である。また、従来と異なり、圧縮力を検出するための誘電体150と剪断力を検出するための誘電体150とを重ねる必要がないため、圧縮力と剪断力とを正確に区別することができる。   According to the present embodiment, since the electrostatic capacity of a plurality of common independent electrodes 130 is used in the calculation of the compression force and the shearing force, the conventional technique in which separate electrodes are prepared for the calculation of the compression force and the shearing force. It is possible to accurately detect the compressive force and the shearing force with a simple structure. Further, unlike the prior art, it is not necessary to overlap the dielectric 150 for detecting the compressive force and the dielectric 150 for detecting the shearing force, so that the compressive force and the shearing force can be accurately distinguished.

本実施形態のセンサ100は、共通電極140が初期位置にあるときの静電容量に基づいて、誘電体150の誘電率を算出する誘電率算出部176と、誘電率と誘電体150の弾性率との関係を表す予め規定された関係情報165に基づいて、算出された誘電率から弾性率を算出する弾性率算出部177と、を備え、圧縮力の算出に使用される材料特性が、弾性率を含み、圧縮力算出部174が、算出された弾性率を使用して、圧縮力を算出する。   The sensor 100 according to the present embodiment includes a dielectric constant calculator 176 that calculates the dielectric constant of the dielectric 150 based on the capacitance when the common electrode 140 is in the initial position, and the dielectric constant and the elastic modulus of the dielectric 150. An elastic modulus calculation unit 177 that calculates an elastic modulus from the calculated dielectric constant based on the predetermined relationship information 165 that represents the relationship between The compression force calculation unit 174 calculates the compression force using the calculated elastic modulus.

本実施形態によれば、温度などによる誘電体150の弾性率の変化を考慮して、圧縮力を正確に検出可能である。   According to the present embodiment, the compressive force can be accurately detected in consideration of the change in the elastic modulus of the dielectric 150 due to temperature or the like.

本実施形態のセンサ100は、複数の独立電極130に対する共通電極140の移動範囲を制限するストッパ111を備え、誘電体150が、移動範囲内において弾性変形可能である。   The sensor 100 of this embodiment includes a stopper 111 that limits the movement range of the common electrode 140 with respect to the plurality of independent electrodes 130, and the dielectric 150 is elastically deformable within the movement range.

本実施形態によれば、誘電体150の塑性変形を防いで、正確な検出を維持することができる。   According to the present embodiment, plastic deformation of the dielectric 150 can be prevented and accurate detection can be maintained.

本実施形態のセンサ100は、第1基板110と、第2基板120と、複数の独立電極130の各々に接続された複数の第1配線112と、共通電極140に接続された第2配線121と、を備え、複数の第1配線112の各々の少なくとも一部と、複数の独立電極130とが、第1基板110に固定され、第2配線121の少なくとも一部と、共通電極140とが、第2基板120に固定される。   The sensor 100 according to the present embodiment includes a first substrate 110, a second substrate 120, a plurality of first wires 112 connected to each of the plurality of independent electrodes 130, and a second wire 121 connected to the common electrode 140. And at least a part of each of the plurality of first wirings 112 and the plurality of independent electrodes 130 are fixed to the first substrate 110, and at least a part of the second wirings 121 and the common electrode 140 are , Fixed to the second substrate 120.

本実施形態によれば、複数の第1配線112と複数の独立電極130とが第1基板110に固定されるので、断線を防ぎやすい。また、第2配線121と共通電極140とが第2基板120に固定されるので、断線を防ぎやすい。   According to this embodiment, since the plurality of first wirings 112 and the plurality of independent electrodes 130 are fixed to the first substrate 110, it is easy to prevent disconnection. In addition, since the second wiring 121 and the common electrode 140 are fixed to the second substrate 120, it is easy to prevent disconnection.

本実施形態のセンサ100は、複数の独立電極130に対する共通電極140の移動範囲を制限するストッパ111と、ストッパ111が固定された第1基板110と、複数の独立電極130の各々に接続された複数の第1配線112と、第1基板110と共通電極140との間に延びた第2配線121と、を備え、誘電体150が、移動範囲内において弾性変形可能であり、複数の第1配線112の各々の少なくとも一部が、第1基板110に固定され、第2配線121の少なくとも一部が、ストッパ111に固定される。   The sensor 100 according to the present embodiment is connected to each of the stopper 111 that limits the movement range of the common electrode 140 with respect to the plurality of independent electrodes 130, the first substrate 110 on which the stopper 111 is fixed, and the plurality of independent electrodes 130. A plurality of first wirings 112, and a second wiring 121 extending between the first substrate 110 and the common electrode 140. The dielectric 150 is elastically deformable within a moving range, and the plurality of first wirings At least a part of each of the wirings 112 is fixed to the first substrate 110, and at least a part of the second wiring 121 is fixed to the stopper 111.

本実施形態によれば、第1配線112と第2配線121とが固定されるので断線を防ぎやすい。   According to the present embodiment, since the first wiring 112 and the second wiring 121 are fixed, it is easy to prevent disconnection.

(第2実施形態)
図8は、本実施形態の共通電極240と4つの独立電極230と誘電体250との平面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a plan view of the common electrode 240, the four independent electrodes 230, and the dielectric 250 according to this embodiment.

各独立対向面231は概ね、共通の仮想中心点204をもつ扇形状である。独立対向面231は概ね、x方向とy方向とにより規定される90度の中心角をもつ。すなわち、4つの独立対向面231は、概ね1つの円を4等分したものである。共通対向面241は、円形である。共通電極240が初期位置にあるとき、z方向において、共通対向面241の中心点が、仮想中心点204に重なる。   Each independent facing surface 231 is generally fan-shaped having a common virtual center point 204. The independent facing surface 231 generally has a central angle of 90 degrees defined by the x direction and the y direction. That is, the four independent facing surfaces 231 are approximately one circle divided into four equal parts. The common facing surface 241 is circular. When the common electrode 240 is in the initial position, the center point of the common facing surface 241 overlaps the virtual center point 204 in the z direction.

誘電体250は、z方向において4つの独立電極230のうちの共通電極240に対向する領域と、共通電極240との間を満たす弾性体である。誘電体250は概ね、z方向に延びた中心軸をもつ円柱である。z方向から見たとき、誘電体250は、全体的に共通電極240よりわずかに外側に広がっているが、4つの独立電極230全体の外形より小さい。   The dielectric 250 is an elastic body that fills a space between the common electrode 240 and a region of the four independent electrodes 230 facing the common electrode 240 in the z direction. The dielectric 250 is generally a cylinder having a central axis extending in the z direction. When viewed from the z-direction, the dielectric 250 generally extends slightly outward from the common electrode 240, but is smaller than the overall outline of the four independent electrodes 230.

第2仮想中心線202の両側における静電容量(CL、CR)の算出方法は、式(5)および式(6)とは異なる。しかし、数学的に第1仮想中心線201の両側において共通対向面241と独立対向面231とが対向する各面積は、x方向の変位量の関数であり、逆に、面積から変位量が算出される。従って、静電容量がわかれば面積がわかり、結果として変位量が算出される。y方向における変位量も同様である。x方向とy方向との変位量がわかれば、第1実施形態(図4)と同様に圧縮力と剪断力とが計算可能である。   The calculation method of the capacitances (CL, CR) on both sides of the second virtual center line 202 is different from the equations (5) and (6). However, each area where the common facing surface 241 and the independent facing surface 231 face each other on both sides of the first virtual center line 201 is mathematically a function of the amount of displacement in the x direction. Conversely, the amount of displacement is calculated from the area. Is done. Therefore, if the capacitance is known, the area can be known, and as a result, the displacement amount is calculated. The same applies to the amount of displacement in the y direction. If the amount of displacement in the x direction and the y direction is known, the compression force and the shear force can be calculated as in the first embodiment (FIG. 4).

他の例において、第1実施形態と同様に、4つの独立電極230の外形に沿って4つの独立電極230を囲う円筒状のストッパが、共通電極240の移動範囲を制限する。   In another example, as in the first embodiment, a cylindrical stopper that surrounds the four independent electrodes 230 along the outer shape of the four independent electrodes 230 limits the movement range of the common electrode 240.

(まとめ)
本実施形態において、各独立対向面231が、共通の仮想中心点204をもつ扇形状であり、共通対向面241が、円形であり、共通電極240が初期位置にあるとき、圧縮方向において、共通対向面241の中心点が、仮想中心点204に重なる。
(Summary)
In the present embodiment, each independent facing surface 231 has a fan shape with a common virtual center point 204, the common facing surface 241 has a circular shape, and the common electrode 240 is in the initial position. The center point of the facing surface 241 overlaps the virtual center point 204.

本実施形態によれば、複数の独立電極230が扇形状であるので、複雑な形状に比べて製造が容易であり、静電容量の算出が容易となる。また、初期位置から共通電極240を変位させる場合、いずれの方向においても、最大変位可能量を同じにすることができる。   According to the present embodiment, since the plurality of independent electrodes 230 have a fan shape, manufacturing is easier than in a complicated shape, and calculation of capacitance is facilitated. Further, when the common electrode 240 is displaced from the initial position, the maximum displaceable amount can be made the same in any direction.

(第3実施形態)
図9は、本実施形態の共通電極340と4つの独立電極330と誘電体350との平面図である。共通電極340の形状の説明は、初期位置にあるときの位置関係に基づく。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a plan view of the common electrode 340, the four independent electrodes 330, and the dielectric 350 according to this embodiment. The description of the shape of the common electrode 340 is based on the positional relationship when in the initial position.

共通電極340の共通対向面341は、第1区画303−1に位置する第1湾曲縁部392−1と、第2区画303−2に位置する第2湾曲縁部392−2と、第3区画303−3に位置する第3湾曲縁部392−3と、第4区画303−4に位置する第4湾曲縁部392−4と(以下、区別せずに湾曲縁部392と呼ぶ場合がある)をもつ。湾曲縁部392は、x方向とy方向との間に規定される90度の中心角をもつ扇形状をもつ。4つの湾曲縁部392は概ね、1つの円を4等分して離間したものに等しい。湾曲縁部392は、圧縮方向に直交する平面内において外側に向けて凸状である。   The common facing surface 341 of the common electrode 340 includes a first curved edge 392-1 located in the first section 303-1, a second curved edge 392-2 located in the second section 303-2, and a third. A third curved edge 392-3 located in the section 303-3 and a fourth curved edge 392-4 located in the fourth section 303-4 (hereinafter, referred to as a curved edge 392 without distinction). There is). The curved edge 392 has a fan shape with a central angle of 90 degrees defined between the x direction and the y direction. The four curved edges 392 are generally equal to one circle divided into four equal parts. The curved edge 392 is convex outward in a plane orthogonal to the compression direction.

共通対向面341は、x方向に平行で第1区画303−1から第2区画303−2内に延びた第1縁部391−1と、y方向に平行で第1区画303−1から第3区画303−3内に延びた第2縁部391−2と、y方向に平行で第2区画303−2から第4区画303−4内に延びた第3縁部391−3と、x方向に平行で第3区画303−3から第4区画303−4内に延びた第4縁部391−4とをもつ。   The common facing surface 341 is parallel to the x direction and extends from the first section 303-1 into the second section 303-2, and is parallel to the y direction from the first section 303-1. A second edge 391-2 extending into the third section 303-3, a third edge 391-3 extending in parallel to the y direction from the second section 303-2 into the fourth section 303-4, and x A fourth edge 391-4 extending parallel to the direction and extending from the third section 303-3 into the fourth section 303-4.

第1区画303−1において第1湾曲縁部392−1は、第1縁部391−1の一端と第2縁部391−2の一端とをつなぐ。第2区画303−2において第2湾曲縁部392−2は、第1縁部391−1の他端と第3縁部391−3の一端とをつなぐ。第3区画303−3において第3湾曲縁部392−3は、第2縁部391−2の他端と第4縁部391−4の一端とをつなぐ。第4区画303−4において第4湾曲縁部392−4は、第3縁部391−3の他端と第4縁部391−4の他端とをつなぐ。   In the first section 303-1, the first curved edge 392-1 connects one end of the first edge 391-1 and one end of the second edge 391-2. In the second section 303-2, the second curved edge portion 392-2 connects the other end of the first edge portion 391-1 and one end of the third edge portion 391-3. In the third section 303-3, the third curved edge 392-3 connects the other end of the second edge 391-2 and one end of the fourth edge 391-4. In the fourth section 303-4, the fourth curved edge 392-4 connects the other end of the third edge 391-3 and the other end of the fourth edge 391-4.

共通対向面341のうち第1区画303−1内の領域は、第1縁部391−1と湾曲縁部392とから第2剪断方向に第3区画303−3まで連続して広がる形状をもつ。共通対向面341のうち第1区画303−1内の領域は、第2縁部391−2と湾曲縁部392とから第1剪断方向に第2区画303−2まで連続して広がる形状をもつ。共通対向面341の全体が、第1仮想中心線301に対して線対称な形状であり、第2仮想中心線302に対して線対称な形状である。すなわち、共通対向面341は全体として、長方形の角を丸くした形状である。   A region in the first section 303-1 of the common facing surface 341 has a shape that continuously extends from the first edge 391-1 and the curved edge 392 to the third section 303-3 in the second shear direction. . A region in the first section 303-1 of the common facing surface 341 has a shape that continuously extends from the second edge 391-2 and the curved edge 392 to the second section 303-2 in the first shear direction. . The entire common facing surface 341 has a shape that is line-symmetric with respect to the first virtual center line 301 and a shape that is line-symmetric with respect to the second virtual center line 302. That is, the common facing surface 341 as a whole has a shape with rounded rectangular corners.

第1区画303−1に位置する第1独立電極330−1の第1独立対向面331−1は、第1縁部391−1に平行な第1外縁部393と、第2縁部391−2に平行な第2外縁部394と、湾曲外縁部395と、x方向に平行な第3外縁部396と、y方向に平行な第4外縁部397とをもつ。湾曲外縁部395は、第1外縁部393のx1側の一端と第2外縁部394のy2側の一端とをつなぐ。湾曲外縁部395は、x方向とy方向との間に規定される90度の中心角をもつ扇形状をもつ。湾曲外縁部395は、圧縮方向に直交する平面内において外側に向けて凸状である。   The first independent facing surface 331-1 of the first independent electrode 330-1 located in the first section 303-1 includes a first outer edge portion 393 parallel to the first edge portion 391-1 and a second edge portion 391-. 2, a second outer edge 394 parallel to 2, a curved outer edge 395, a third outer edge 396 parallel to the x direction, and a fourth outer edge 397 parallel to the y direction. The curved outer edge portion 395 connects one end on the x1 side of the first outer edge portion 393 and one end on the y2 side of the second outer edge portion 394. The curved outer edge 395 has a fan shape having a central angle of 90 degrees defined between the x direction and the y direction. The curved outer edge 395 is convex outward in a plane orthogonal to the compression direction.

第3外縁部396のx1側の一端は、第2外縁部394のy1側の一端に接続される。第4外縁部397のy2側の一端は、第1外縁部393のx2側の一端に接続される。第3外縁部396のx2側の一端は、第4外縁部397のy1側の一端に接続される。第3外縁部396と第4外縁部397との交点は、第1仮想中心線301と第2仮想中心線302との交点付近に位置する。   One end of the third outer edge portion 396 on the x1 side is connected to one end of the second outer edge portion 394 on the y1 side. One end of the fourth outer edge portion 397 on the y2 side is connected to one end of the first outer edge portion 393 on the x2 side. One end of the third outer edge portion 396 on the x2 side is connected to one end of the fourth outer edge portion 397 on the y1 side. The intersection of the third outer edge 396 and the fourth outer edge 397 is located near the intersection of the first virtual center line 301 and the second virtual center line 302.

第1独立対向面331−1は、第1外縁部393と湾曲外縁部395とからy方向において第3区画303−3に向けて第3外縁部396まで連続して広がる形状をもつ。第1独立対向面331−1は、第2外縁部394と湾曲外縁部395とからx方向において第2区画303−2に向けて第4外縁部397まで連続して広がる形状をもつ。第1独立電極330−1は全体として、長方形のうち、第1仮想中心線301と第2仮想中心線302との交点から最も遠い角に丸みをもたせた形状をもつ。   The first independent facing surface 331-1 has a shape that continuously extends from the first outer edge portion 393 and the curved outer edge portion 395 to the third outer edge portion 396 toward the third section 303-3 in the y direction. The first independent facing surface 331-1 has a shape that continuously extends from the second outer edge portion 394 and the curved outer edge portion 395 toward the fourth outer edge portion 397 toward the second section 303-2 in the x direction. As a whole, the first independent electrode 330-1 has a rounded shape at a corner farthest from the intersection of the first virtual center line 301 and the second virtual center line 302 of the rectangle.

4つの独立対向面331全体の外形は、長方形の角が丸みを帯びた形状をもつ。また、4つの独立対向面331は、第1仮想中心線301と第2仮想中心線302とに沿った十字状の細い絶縁領域によって区切られる。共通電極340が初期位置にあるとき、z方向において、湾曲縁部392の扇形状の仮想中心点が湾曲外縁部395の扇形状の仮想中心点に、点305で重なる。z方向から見たとき、共通対向面341の外形は、4つの独立対向面331全体の外形より小さい。   The external shape of the four independent opposing surfaces 331 as a whole has a shape in which rectangular corners are rounded. Further, the four independent facing surfaces 331 are separated by a cross-shaped thin insulating region along the first virtual center line 301 and the second virtual center line 302. When the common electrode 340 is at the initial position, the fan-shaped virtual center point of the curved edge portion 392 overlaps the fan-shaped virtual center point of the curved outer edge portion 395 at the point 305 in the z direction. When viewed from the z direction, the outer shape of the common facing surface 341 is smaller than the entire outer shape of the four independent facing surfaces 331.

共通電極340が初期位置にあるとき、y方向における第1外縁部393と第1縁部391−1との離間距離L1が、x方向における第2外縁部394と第2縁部391−2との離間距離L2と同じである。共通電極340が初期位置にあるとき、湾曲外縁部395の半径と湾曲縁部392の半径との差L3が、y方向における第1外縁部393と第1縁部391−1との離間距離L1と同じである。   When the common electrode 340 is in the initial position, the separation distance L1 between the first outer edge 393 and the first edge 391-1 in the y direction is equal to the second outer edge 394 and the second edge 391-2 in the x direction. Is the same as the separation distance L2. When the common electrode 340 is in the initial position, the difference L3 between the radius of the curved outer edge portion 395 and the radius of the curved edge portion 392 is the separation distance L1 between the first outer edge portion 393 and the first edge portion 391-1 in the y direction. Is the same.

第1独立対向面331−1と第3独立対向面331−3とが、第1仮想中心線301に対して線対称である。第2独立対向面331−2と第4独立対向面331−4とが、第1仮想中心線301に対して線対称である。第1独立対向面331−1と第2独立対向面331−2とが、第2仮想中心線302に対して線対称である。第3独立対向面331−3と第4独立対向面331−4とが、第2仮想中心線302に対して線対称である。   The first independent facing surface 331-1 and the third independent facing surface 331-3 are axisymmetric with respect to the first virtual center line 301. The second independent facing surface 331-2 and the fourth independent facing surface 331-4 are line symmetric with respect to the first virtual center line 301. The first independent facing surface 331-1 and the second independent facing surface 331-2 are line symmetric with respect to the second virtual center line 302. The third independent facing surface 331-3 and the fourth independent facing surface 331-4 are line symmetric with respect to the second virtual center line 302.

誘電体350は、z方向において4つの独立電極330のうちの共通電極340に対向する領域と、共通電極340との間を満たす弾性体である。誘電体350は概ね、z方向に延びた柱状体であり、xy平面に平行な断面は、概ね共通対向面341と相似である。z方向から見たとき、誘電体350は、全体的に共通電極340よりわずかに外側に広がっているが、4つの独立電極330全体の外形より小さい。   The dielectric 350 is an elastic body that fills the space between the common electrode 340 and a region facing the common electrode 340 among the four independent electrodes 330 in the z direction. The dielectric 350 is generally a columnar body extending in the z direction, and a cross section parallel to the xy plane is substantially similar to the common facing surface 341. When viewed from the z direction, the dielectric 350 generally extends slightly outward from the common electrode 340, but is smaller than the overall shape of the four independent electrodes 330.

第2仮想中心線302の両側における静電容量(CL、CR)の算出方法は、式(5)および式(6)とは異なる。しかし、数学的に第1仮想中心線301の両側において共通対向面341と独立対向面331とが対向する各面積は、x方向の変位量の関数であり、逆に、面積から変位量が算出される。従って、静電容量がわかれば面積がわかり、結果として変位量が算出される。y方向における変位量も同様である。x方向とy方向との変位量がわかれば、第1実施形態(図4)と同様に圧縮力と剪断力とが計算可能である。   The calculation method of the capacitances (CL, CR) on both sides of the second virtual center line 302 is different from the equations (5) and (6). However, each area where the common facing surface 341 and the independent facing surface 331 face each other on both sides of the first virtual center line 301 is a function of the amount of displacement in the x direction. Conversely, the amount of displacement is calculated from the area. Is done. Therefore, if the capacitance is known, the area can be known, and as a result, the displacement amount is calculated. The same applies to the amount of displacement in the y direction. If the amount of displacement in the x direction and the y direction is known, the compression force and the shear force can be calculated as in the first embodiment (FIG. 4).

(まとめ)
本実施形態において、共通対向面341が、第1剪断方向に平行で第1区画303−1から第2区画303−2内に延びた第1縁部391−1と、第2剪断方向に平行で第1区画303−1から第3区画303−3内に延びた第2縁部391−2と、湾曲縁部392とをもち、共通電極340が初期位置にあるとき、湾曲縁部392が、第1区画303−1内に位置し、湾曲縁部392が、第1縁部391−1の一端と第2縁部391−2の一端とをつなぎ、湾曲縁部392が、第1剪断方向と第2剪断方向との間に規定される90度の中心角をもつ扇形状であり、湾曲縁部392が、圧縮方向に直交する平面内において外側に向けて凸状であり、共通電極340が初期位置にあるとき、共通対向面341のうち第1区画303−1内の領域が、第1縁部391−1と湾曲縁部392とから第2剪断方向に第3区画303−3まで連続して広がる形状をもち、共通電極340が初期位置にあるとき、共通対向面341のうち第1区画303−1内の領域が、第2縁部391−2と湾曲縁部392とから第1剪断方向に第2区画303−2まで連続して広がる形状をもち、第1独立電極330−1の独立対向面331が、第1縁部391−1に平行な第1外縁部393と、第2縁部391−2に平行な第2外縁部394と、湾曲外縁部395とをもち、湾曲外縁部395が、第1外縁部393の一端と第2外縁部394の一端とをつなぎ、湾曲外縁部395が、第1剪断方向と第2剪断方向との間に規定される90度の中心角をもつ扇形状であり、湾曲外縁部395が、圧縮方向に直交する平面内において外側に向けて凸状であり、第1独立電極330−1の独立対向面331が、第1外縁部393と湾曲外縁部395とから第2剪断方向において第3区画303−3に向けて連続して広がる形状をもち、第1独立電極330−1の独立対向面331が、第2外縁部394と湾曲外縁部395とから第1剪断方向において第2区画303−2に向けて連続して広がる形状をもち、共通電極340が初期位置にあるとき、圧縮方向において、湾曲縁部392の扇形状の仮想中心点が湾曲外縁部395の扇形状の仮想中心点に重なり、共通電極340が初期位置にあるとき、第2剪断方向における第1外縁部393と第1縁部391−1との離間距離が、第1剪断方向における第2外縁部394と第2縁部391−2との離間距離と同じであり、共通電極340が初期位置にあるとき、湾曲外縁部395の半径と湾曲縁部392の半径との差が、第2剪断方向における第1外縁部393と第1縁部391−1との離間距離と同じである。
(Summary)
In the present embodiment, the common facing surface 341 is parallel to the first shear direction and the first edge 391-1 extending from the first section 303-1 into the second section 303-2 and parallel to the second shear direction. The second edge 391-2 extending from the first section 303-1 into the third section 303-3 and the curved edge 392, and when the common electrode 340 is in the initial position, the curved edge 392 is The curved edge 392 connects one end of the first edge 391-1 and one end of the second edge 391-2, and the curved edge 392 is a first shear. The curved edge 392 is convex outward in a plane orthogonal to the compression direction, and has a central shape of 90 degrees defined between the direction and the second shear direction. When 340 is in the initial position, the region in the first section 303-1 in the common facing surface 341 When the common electrode 340 is in the initial position, it has a shape that continuously extends from the first edge portion 391-1 and the curved edge portion 392 to the third section 303-3 in the second shear direction. Of these, the region in the first section 303-1 has a shape that continuously extends from the second edge 391-2 and the curved edge 392 to the second section 303-2 in the first shear direction, and the first independent electrode The independent facing surface 331 of 330-1 includes a first outer edge 393 parallel to the first edge 391-1, a second outer edge 394 parallel to the second edge 391-2, and a curved outer edge 395. In other words, the curved outer edge portion 395 connects one end of the first outer edge portion 393 and one end of the second outer edge portion 394, and the curved outer edge portion 395 is defined between the first shearing direction and the second shearing direction 90. It has a fan shape with a central angle of degrees, and the curved outer edge 395 is straight in the compression direction. The independent facing surface 331 of the first independent electrode 330-1 is convex in the second shear direction from the first outer edge portion 393 and the curved outer edge portion 395 in the second shearing direction 303-3. The independent facing surface 331 of the first independent electrode 330-1 is directed from the second outer edge portion 394 and the curved outer edge portion 395 toward the second section 303-2 in the first shear direction. When the common electrode 340 is in the initial position, the fan-shaped virtual center point of the curved edge 392 overlaps the fan-shaped virtual center point of the curved outer edge 395 in the compression direction. When the electrode 340 is in the initial position, the separation distance between the first outer edge portion 393 and the first edge portion 391-1 in the second shearing direction is the second outer edge portion 394 and the second edge portion 391-in the first shearing direction. Distance from 2 When the common electrode 340 is in the initial position, the difference between the radius of the curved outer edge 395 and the radius of the curved edge 392 is the first outer edge 393 and the first edge 391- in the second shear direction. 1 is the same as the distance from 1.

本実施形態によれば、初期位置から共通電極340を変位させる場合、いずれの方向においても、最大変位可能量を同じにすることができる。   According to the present embodiment, when the common electrode 340 is displaced from the initial position, the maximum displaceable amount can be made the same in any direction.

(第4実施形態)
図10は、本実施形態の共通電極440と3つの独立電極430と誘電体450との平面図である。第1実施形態(図4)と異なり、独立電極430は3つであり、回転対称に位置する。3つの独立電極430には、第1独立電極430−1と第2独立電極430−2と第3独立電極430−3とが含まれる。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a plan view of the common electrode 440, the three independent electrodes 430, and the dielectric 450 of the present embodiment. Unlike the first embodiment (FIG. 4), there are three independent electrodes 430, which are positioned rotationally symmetrical. The three independent electrodes 430 include a first independent electrode 430-1, a second independent electrode 430-2, and a third independent electrode 430-3.

第1仮想線406−1と第2仮想線406−2と第3仮想線406−3とが120度間隔で反時計回りに規定される。第1仮想線406−1は、y方向に平行である。第2仮想線406−2と第3仮想線406−3との間に第1区画403−1が位置し、第3仮想線406−3と第1仮想線406−1との間に第2区画403−2が位置し、第1仮想線406−1と第2仮想線406−2との間に第3区画403−3が位置する。   The first virtual line 406-1, the second virtual line 406-2, and the third virtual line 406-3 are defined counterclockwise at 120 degree intervals. The first virtual line 406-1 is parallel to the y direction. The first section 403-1 is located between the second virtual line 406-2 and the third virtual line 406-3, and the second section 403-1 is located between the third virtual line 406-3 and the first virtual line 406-1. The section 403-2 is located, and the third section 403-3 is located between the first virtual line 406-1 and the second virtual line 406-2.

第1独立電極430−1は、全体が第1区画403−1内に位置する。第1独立電極430−1は、x方向に平行な第1縁部498−1と、第1縁部498−1のx2側の一端からy2方向に延びた第2縁部498−2と、第1縁部498−1のx1側の一端からy2方向に延びた第3縁部498−3と、第2仮想線406−2に平行な第4縁部498−4と、第3仮想線406−3に平行な第5縁部498−5とを含む。   The entire first independent electrode 430-1 is located in the first section 403-1. The first independent electrode 430-1 includes a first edge 498-1 parallel to the x direction, a second edge 498-2 extending in the y2 direction from one end on the x2 side of the first edge 498-1, A third edge 498-3 extending in the y2 direction from one end of the first edge 498-1 on the x1 side, a fourth edge 498-4 parallel to the second imaginary line 406-2, and a third imaginary line And a fifth edge 498-5 parallel to 406-3.

第2縁部498−2と第3縁部498−3とは同じ長さである。第4縁部498−4は、一端において、第2縁部498−2のy2側端部に接続する。第5縁部498−5は、一端において、第3縁部498−3のy2側端部に接続する。第4縁部498−4の他端と第5縁部498−5の他端とが接続される。第4縁部498−4と第5縁部498−5とは、同じ長さであり、120度の内角を規定する。   The 2nd edge part 498-2 and the 3rd edge part 498-3 are the same length. The fourth edge 498-4 is connected to the y2 side end of the second edge 498-2 at one end. The fifth edge 498-5 is connected to the y2 side end of the third edge 498-3 at one end. The other end of the fourth edge 498-4 is connected to the other end of the fifth edge 498-5. The fourth edge 498-4 and the fifth edge 498-5 have the same length and define an internal angle of 120 degrees.

第2区画403−2に位置する第2独立電極430−2は、第1独立電極430−1を時計回りに120度回転させた形状をもつ。第3区画403−3に位置する第3独立電極430−3は、第1独立電極430−1を反時計回りに120度回転させた形状をもつ。
第1独立電極430−1と第2独立電極430−2と第3独立電極430−3とは、120度の角度をなす頂点を互いに近接させて位置する。
The second independent electrode 430-2 located in the second section 403-2 has a shape obtained by rotating the first independent electrode 430-1 by 120 degrees clockwise. The third independent electrode 430-3 located in the third section 403-3 has a shape obtained by rotating the first independent electrode 430-1 by 120 degrees counterclockwise.
The first independent electrode 430-1, the second independent electrode 430-2, and the third independent electrode 430-3 are positioned with their apexes forming an angle of 120 degrees close to each other.

共通電極440および誘電体450の形状は、第1実施形態(図4)の共通電極140および誘電体150の形状と同様である。共通電極440が初期位置にあるとき、共通電極440の重心は、z方向において、第1仮想線406−1と第2仮想線406−2と第3仮想線406−3との交点に重なる。z方向から見たとき、共通電極440および誘電体450の外形は、3つの独立電極430の外形から外に出ない。   The shapes of the common electrode 440 and the dielectric 450 are the same as the shapes of the common electrode 140 and the dielectric 150 of the first embodiment (FIG. 4). When the common electrode 440 is in the initial position, the center of gravity of the common electrode 440 overlaps the intersection of the first virtual line 406-1, the second virtual line 406-2, and the third virtual line 406-3 in the z direction. When viewed from the z direction, the outer shapes of the common electrode 440 and the dielectric 450 do not come out of the outer shapes of the three independent electrodes 430.

(まとめ)
本実施形態によれば、圧縮方向に直交する3つの剪断方向における共通電極440の変位量を検出することができる。
(Summary)
According to the present embodiment, it is possible to detect the amount of displacement of the common electrode 440 in three shear directions orthogonal to the compression direction.

(第5実施形態)
図11は、本実施形態の共通電極540と4つの独立電極530と補助電極532の平面図である。本実施形態の共通電極540の形状は、第1実施形態(図4)の共通電極140の形状と同様である。
(Fifth embodiment)
FIG. 11 is a plan view of the common electrode 540, the four independent electrodes 530, and the auxiliary electrode 532 according to this embodiment. The shape of the common electrode 540 of this embodiment is the same as the shape of the common electrode 140 of the first embodiment (FIG. 4).

本実施形態の各独立電極530は、第1実施形態(図4)の独立電極130のうち、第1仮想中心線101と第2仮想中心線102との交点に近い角が、長方形に切り取られた形状をもつ。図11に示すように、第1仮想中心線501と第2仮想中心線502との交点に重なるように、4つの独立電極530は、x方向に平行な2辺とy方向に平行な2辺に囲まれる空き領域534を規定する。空き領域534の面積は、共通対向面541の面積より小さい。   Each independent electrode 530 of the present embodiment is cut out into a rectangle at an angle close to the intersection of the first virtual center line 101 and the second virtual center line 102 in the independent electrode 130 of the first embodiment (FIG. 4). It has a different shape. As shown in FIG. 11, the four independent electrodes 530 have two sides parallel to the x direction and two sides parallel to the y direction so as to overlap with the intersection of the first virtual center line 501 and the second virtual center line 502. A free area 534 surrounded by The area of the empty area 534 is smaller than the area of the common facing surface 541.

補助電極532は、第1仮想中心線501と第2仮想中心線502との交点に重なるように、空き領域534内に位置する。補助電極532は、xy平面に平行に広がる薄膜平板状の金属である。補助電極532は、z1方向を向いた、z方向に直交して広がる補助対向面533をもつ。補助対向面533は、x方向に平行な2辺とy方向に平行な2辺とをもつ長方形である。独立対向面531と補助対向面533とは、同一の平面に沿って広がる。   The auxiliary electrode 532 is located in the empty area 534 so as to overlap the intersection of the first virtual center line 501 and the second virtual center line 502. The auxiliary electrode 532 is a thin-film flat metal that extends parallel to the xy plane. The auxiliary electrode 532 has an auxiliary facing surface 533 that extends in a direction perpendicular to the z direction and faces the z1 direction. The auxiliary facing surface 533 is a rectangle having two sides parallel to the x direction and two sides parallel to the y direction. The independent facing surface 531 and the auxiliary facing surface 533 extend along the same plane.

z方向から見たとき、補助対向面533の外形は、共通対向面541の全体の外形より小さい。補助対向面533の面積が、共通対向面541の面積より小さい。補助対向面533の全体が、z方向において共通対向面541に対向する。一例において、共通電極540の移動可能な範囲のうち少なくとも一部において、補助対向面533の全体が、z方向において共通対向面541に対向する。他の一例において、共通電極540の移動可能な範囲の全体において、補助対向面533の全体が、z方向において共通対向面541に対向する。   When viewed from the z direction, the outer shape of the auxiliary facing surface 533 is smaller than the entire outer shape of the common facing surface 541. The area of the auxiliary facing surface 533 is smaller than the area of the common facing surface 541. The entire auxiliary facing surface 533 faces the common facing surface 541 in the z direction. In one example, the entire auxiliary facing surface 533 faces the common facing surface 541 in the z direction in at least a part of the movable range of the common electrode 540. In another example, the entire auxiliary facing surface 533 faces the common facing surface 541 in the z direction in the entire movable range of the common electrode 540.

図12は、独立電極530と共通電極540と補助電極532と制御装置560とを示すブロック図である。第1実施形態と異なり、検出回路561はさらに、補助電極532と共通電極540との間に電圧を印加したときの、補助電極532と共通電極540との間に蓄積される電荷量から補助電極532と共通電極540との間における静電容量C5を検出する。圧縮変位量算出部572は、第1実施形態で算出される圧縮変位量に加えて、または、第1実施形態で算出される圧縮変位量に代えて、C5に基づいて圧縮変位量を算出する。   FIG. 12 is a block diagram showing the independent electrode 530, the common electrode 540, the auxiliary electrode 532, and the control device 560. Unlike the first embodiment, the detection circuit 561 further determines the auxiliary electrode from the amount of charge accumulated between the auxiliary electrode 532 and the common electrode 540 when a voltage is applied between the auxiliary electrode 532 and the common electrode 540. The electrostatic capacitance C5 between 532 and the common electrode 540 is detected. The compression displacement amount calculation unit 572 calculates the compression displacement amount based on C5 in addition to the compression displacement amount calculated in the first embodiment or instead of the compression displacement amount calculated in the first embodiment. .

補助電極532は第1仮想中心線501によりy方向に2等分され、第2仮想中心線502によりx方向に2等分される。また、補助電極532と独立電極530との間隔は無視できる程度である。第1実施形態のCLとCRとに比べて、本実施形態のCLとCRとはそれぞれC5/2小さい。しかし、式(8)のように差分をとるとC5/2は相殺されるので、C5を利用せずに式(8)の第1項と第2項とからAが求まる。Bについても同様である。また、本実施形態では、式(7)の右辺がCAB+C5を表すことを利用して、式(9)および式(10)を書き換えることにより、剪断変位量の算出にC5を利用することもできる。   The auxiliary electrode 532 is bisected in the y direction by the first virtual center line 501 and bisected in the x direction by the second virtual center line 502. Further, the distance between the auxiliary electrode 532 and the independent electrode 530 is negligible. Compared to the CL and CR of the first embodiment, the CL and CR of the present embodiment are respectively C5 / 2 smaller. However, if the difference is taken as in equation (8), C5 / 2 is canceled out, so A is obtained from the first and second terms of equation (8) without using C5. The same applies to B. In the present embodiment, C5 can also be used for calculating the shear displacement amount by rewriting Equation (9) and Equation (10) by using the fact that the right side of Equation (7) represents CAB + C5. .

(まとめ)
本実施形態のセンサは、補助電極532を備え、補助電極532が、圧縮方向に直交して広がる補助対向面533をもち、補助対向面533の面積が、共通対向面541の面積より小さく、補助対向面533の全体が、圧縮方向において共通対向面541に対向する。
(Summary)
The sensor of the present embodiment includes an auxiliary electrode 532, the auxiliary electrode 532 has an auxiliary facing surface 533 that extends in a direction perpendicular to the compression direction, and the area of the auxiliary facing surface 533 is smaller than the area of the common facing surface 541. The entire facing surface 533 faces the common facing surface 541 in the compression direction.

本実施形態によれば、補助対向面533の全体が圧縮方向において共通対向面541に対向するので、剪断方向の変位によらず、補助電極532と共通電極540との間の静電容量が一定となり、安定して圧縮方向の変位を検出することができる。   According to this embodiment, since the entire auxiliary facing surface 533 faces the common facing surface 541 in the compression direction, the capacitance between the auxiliary electrode 532 and the common electrode 540 is constant regardless of the displacement in the shearing direction. Thus, the displacement in the compression direction can be detected stably.

本発明は上述した実施形態には限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。   The present invention is not limited to the embodiment described above. That is, those skilled in the art may make various modifications, combinations, subcombinations, and alternatives regarding the components of the above-described embodiments within the technical scope of the present invention or an equivalent scope thereof.

本発明は、静電容量により変位を検出する種々のセンサに適用可能である。   The present invention can be applied to various sensors that detect displacement by capacitance.

100…センサ、101…第1仮想中心線、102…第2仮想中心線、
103…区画(103−1…第1区画〜103−4…第4区画)、110…第1基板、
111…ストッパ、112…第1配線、120…第2基板、121…第2配線、
130…独立電極(130−1…第1独立電極〜130−4…第4独立電極)、
131…独立対向面(131−1…第1独立対向面〜131−4…第4独立対向面)、
140…共通電極、141…共通対向面、150…誘電体、160…制御装置、
161…検出回路、162…記憶装置、163…演算処理装置、
164…制御プログラム、165…関係情報、171…検出部、
172…圧縮変位量算出部、173…剪断変位量算出部、174…圧縮力算出部、
175…剪断力算出部、176…誘電率算出部、177…弾性率算出部、
204…仮想中心点、305…点、391−1…第1縁部、391−2…第2縁部、
391−3…第3縁部、391−4…第4縁部、
392…湾曲縁部(392−1…第1湾曲縁部〜392−4…第4湾曲縁部)、
393…第1外縁部、394…第2外縁部、395…湾曲外縁部、
396…第3外縁部、397…第4外縁部、
403−1…第1区画、403−2…第2区画、403−3…第3区画、
406−1…第1仮想線、406−2…第2仮想線、406−3…第3仮想線、
430…独立電極(430−1…第1独立電極〜430−3…第3独立電極)、
431…独立対向面(431−1…第1独立対向面〜431−3…第3独立対向面)、
498−1…第1縁部、498−2…第2縁部、498−3…第3縁部、
498−4…第4縁部、498−5…第5縁部、
532…補助電極、533…補助対向面
100 ... sensor, 101 ... first virtual center line, 102 ... second virtual center line,
103 ... Section (103-1 ... 1st section-103-4 ... 4th section), 110 ... 1st board | substrate,
111 ... stopper, 112 ... first wiring, 120 ... second substrate, 121 ... second wiring,
130 ... Independent electrode (130-1 ... 1st independent electrode-130-4 ... 4th independent electrode),
131: Independently facing surface (131-1, ... 1st independently facing surface to 131-4 ... 4th independently facing surface),
140 ... Common electrode, 141 ... Common facing surface, 150 ... Dielectric, 160 ... Control device,
161... Detection circuit, 162... Storage device, 163.
164 ... Control program, 165 ... Related information, 171 ... Detection part,
172 ... Compression displacement calculation unit, 173 ... Shear displacement calculation unit, 174 ... Compression force calculation unit,
175 ... Shear force calculation unit, 176 ... Dielectric constant calculation unit, 177 ... Elastic modulus calculation unit,
204 ... Virtual center point, 305 ... Point, 391-1 ... First edge, 391-2 ... Second edge,
391-3 ... third edge, 391-4 ... fourth edge,
392 ... curved edge (392-1 ... first curved edge to 392-4 ... fourth curved edge),
393 ... first outer edge part, 394 ... second outer edge part, 395 ... curved outer edge part,
396 ... Third outer edge, 397 ... Fourth outer edge,
403-1 ... 1st division, 403-2 ... 2nd division, 403-3 ... 3rd division,
406-1 ... 1st virtual line, 406-2 ... 2nd virtual line, 406-3 ... 3rd virtual line,
430 ... independent electrode (430-1 ... first independent electrode to 430-3 ... third independent electrode),
431 ... independent facing surface (431-1 ... first independent facing surface to 431-3 ... third independent facing surface),
498-1 ... 1st edge part, 498-2 ... 2nd edge part, 498-3 ... 3rd edge part,
498-4 ... 4th edge part, 498-5 ... 5th edge part,
532 ... auxiliary electrode, 533 ... auxiliary facing surface

Claims (15)

複数の独立電極と、
前記複数の独立電極に対して初期位置から圧縮方向と前記圧縮方向に直交する剪断方向とに変位可能に支持された共通電極と、
前記共通電極と前記複数の独立電極との間に位置する誘電体と、
前記共通電極と前記複数の独立電極の各々との間における静電容量を検出する検出部と、
検出された前記静電容量の和に基づいて、前記圧縮方向における前記共通電極と前記複数の独立電極との相対的な圧縮変位量を算出する圧縮変位量算出部と、
検出された前記静電容量に基づいて、前記剪断方向における前記共通電極と前記複数の独立電極との相対的な剪断変位量を算出する剪断変位量算出部と、
を備え、
前記複数の独立電極の各々が、前記圧縮方向に直交して広がる独立対向面をもち、
すべての前記独立対向面が、同一の平面に沿って広がり、
前記共通電極が、前記圧縮方向に直交して広がる共通対向面をもち、
前記共通電極が前記初期位置にあるとき、各前記独立対向面が、前記圧縮方向において前記共通対向面に対向する領域と対向しない領域とを含み、
前記共通電極が移動可能な範囲のうちの少なくとも一部において、前記共通対向面のうち複数の前記独立対向面に対向する面積の合計が、一定である、
センサ。
A plurality of independent electrodes;
A common electrode supported so as to be displaceable in a compression direction and a shear direction perpendicular to the compression direction from an initial position with respect to the plurality of independent electrodes;
A dielectric positioned between the common electrode and the plurality of independent electrodes;
A detection unit for detecting a capacitance between the common electrode and each of the plurality of independent electrodes;
A compression displacement amount calculation unit that calculates a relative compression displacement amount between the common electrode and the plurality of independent electrodes in the compression direction based on the detected sum of the capacitances;
A shear displacement amount calculation unit that calculates a relative shear displacement amount between the common electrode and the plurality of independent electrodes in the shear direction based on the detected capacitance;
With
Each of the plurality of independent electrodes has an independent facing surface extending perpendicular to the compression direction,
All the independent facing surfaces extend along the same plane;
The common electrode has a common facing surface extending perpendicular to the compression direction;
When the common electrode is in the initial position, each of the independent facing surfaces includes a region facing the common facing surface in the compression direction and a region not facing the region.
In at least a part of the movable range of the common electrode, the total area facing the plurality of independent facing surfaces among the common facing surfaces is constant.
Sensor.
第1仮想中心線と前記第1仮想中心線に交わる第2仮想中心線とにより分割された第1区画と第2区画と第3区画と第4区画との各々に1つの前記独立電極が位置し、
前記第1仮想中心線が、前記圧縮方向に直交する第1剪断方向に平行であり、
前記第2仮想中心線が、前記圧縮方向と前記第1剪断方向とに直交する第2剪断方向に平行であり、
前記第1区画に位置する前記独立電極である第1独立電極と、前記第2区画に位置する前記独立電極である第2独立電極とが前記第1剪断方向に並び、
前記第3区画に位置する前記独立電極である第3独立電極と、前記第4区画に位置する前記独立電極である第4独立電極とが前記第1剪断方向に並び、
前記第1独立電極と前記第3独立電極とが、前記第2剪断方向に並び、
前記第2独立電極と前記第4独立電極とが、前記第2剪断方向に並び、
前記検出部が、前記第1独立電極と前記共通電極との間の前記静電容量である第1静電容量を検出し、
前記検出部が、前記第2独立電極と前記共通電極との間の前記静電容量である第2静電容量を検出し、
前記検出部が、前記第3独立電極と前記共通電極との間の前記静電容量である第3静電容量を検出し、
前記検出部が、前記第4独立電極と前記共通電極との間の前記静電容量である第4静電容量を検出し、
前記圧縮変位量算出部が、前記第1静電容量と前記第2静電容量と前記第3静電容量と前記第4静電容量との和に基づいて、前記圧縮変位量を算出し、
前記剪断変位量算出部が、前記第1静電容量と前記第3静電容量との和と、前記第2静電容量と前記第4静電容量との和とに基づいて、前記第1剪断方向における前記剪断変位量である第1剪断変位量を算出し、
前記剪断変位量算出部が、前記第1静電容量と前記第2静電容量との和と、前記第3静電容量と前記第4静電容量との和とに基づいて、前記第2剪断方向における前記剪断変位量である第2剪断変位量を算出する、
請求項1に記載のセンサ。
One independent electrode is located in each of the first section, the second section, the third section, and the fourth section divided by the first virtual center line and the second virtual center line that intersects the first virtual center line. And
The first virtual center line is parallel to a first shear direction orthogonal to the compression direction;
The second virtual center line is parallel to a second shear direction perpendicular to the compression direction and the first shear direction;
A first independent electrode that is the independent electrode located in the first section and a second independent electrode that is the independent electrode located in the second section are aligned in the first shear direction,
A third independent electrode that is the independent electrode located in the third compartment and a fourth independent electrode that is the independent electrode located in the fourth compartment are aligned in the first shear direction,
The first independent electrode and the third independent electrode are arranged in the second shear direction,
The second independent electrode and the fourth independent electrode are arranged in the second shear direction;
The detection unit detects a first capacitance which is the capacitance between the first independent electrode and the common electrode;
The detection unit detects a second capacitance which is the capacitance between the second independent electrode and the common electrode;
The detection unit detects a third capacitance which is the capacitance between the third independent electrode and the common electrode;
The detection unit detects a fourth capacitance which is the capacitance between the fourth independent electrode and the common electrode;
The compression displacement amount calculation unit calculates the compression displacement amount based on a sum of the first capacitance, the second capacitance, the third capacitance, and the fourth capacitance;
The shear displacement amount calculation unit is configured to calculate the first capacitance based on a sum of the first capacitance and the third capacitance and a sum of the second capacitance and the fourth capacitance. Calculating a first shear displacement amount that is the shear displacement amount in the shear direction;
The shear displacement amount calculation unit is configured to calculate the second capacitance based on a sum of the first capacitance and the second capacitance and a sum of the third capacitance and the fourth capacitance. Calculating a second shear displacement amount that is the shear displacement amount in the shear direction;
The sensor according to claim 1.
前記第1独立電極の前記独立対向面と前記第3独立電極の前記独立対向面とが、前記第1仮想中心線に対して線対称であり、
前記第2独立電極の前記独立対向面と前記第4独立電極の前記独立対向面とが、前記第1仮想中心線に対して線対称であり、
前記第1独立電極の前記独立対向面と前記第2独立電極の前記独立対向面とが、前記第2仮想中心線に対して線対称であり、
前記第3独立電極の前記独立対向面と前記第4独立電極の前記独立対向面とが、前記第2仮想中心線に対して線対称である、
請求項2に記載のセンサ。
The independent opposing surface of the first independent electrode and the independent opposing surface of the third independent electrode are axisymmetric with respect to the first virtual center line;
The independent opposing surface of the second independent electrode and the independent opposing surface of the fourth independent electrode are axisymmetric with respect to the first virtual center line;
The independent opposing surface of the first independent electrode and the independent opposing surface of the second independent electrode are axisymmetric with respect to the second virtual center line;
The independent opposing surface of the third independent electrode and the independent opposing surface of the fourth independent electrode are axisymmetric with respect to the second virtual center line;
The sensor according to claim 2.
各前記独立対向面が、前記第1剪断方向に平行な2辺と前記第2剪断方向に平行な2辺とをもつ長方形であり、
前記共通対向面が、前記第1剪断方向に平行な2辺と前記第2剪断方向に平行な2辺とをもつ長方形である、
請求項3に記載のセンサ。
Each independently facing surface is a rectangle having two sides parallel to the first shear direction and two sides parallel to the second shear direction;
The common facing surface is a rectangle having two sides parallel to the first shear direction and two sides parallel to the second shear direction;
The sensor according to claim 3.
各前記独立対向面が、共通の仮想中心点をもつ扇形状であり、
前記共通対向面が、円形であり、
前記共通電極が前記初期位置にあるとき、前記圧縮方向において、前記共通対向面の中心点が、前記仮想中心点に重なる、
請求項3に記載のセンサ。
Each of the independent facing surfaces has a fan shape having a common virtual center point,
The common facing surface is circular;
When the common electrode is at the initial position, a center point of the common facing surface overlaps the virtual center point in the compression direction.
The sensor according to claim 3.
前記共通対向面が、前記第1剪断方向に平行で前記第1区画から前記第2区画内に延びた第1縁部と、前記第2剪断方向に平行で前記第1区画から前記第3区画内に延びた第2縁部と、湾曲縁部とをもち、
前記共通電極が前記初期位置にあるとき、前記湾曲縁部が、前記第1区画内に位置し、
前記湾曲縁部が、前記第1縁部の一端と前記第2縁部の一端とをつなぎ、
前記湾曲縁部が、前記第1剪断方向と前記第2剪断方向との間に規定される90度の中心角をもつ扇形状であり、
前記湾曲縁部が、前記圧縮方向に直交する平面内において外側に向けて凸状であり、
前記共通電極が前記初期位置にあるとき、前記共通対向面のうち前記第1区画内の領域が、前記第1縁部と前記湾曲縁部とから前記第2剪断方向に前記第3区画まで連続して広がる形状をもち、
前記共通電極が前記初期位置にあるとき、前記共通対向面のうち前記第1区画内の領域が、前記第2縁部と前記湾曲縁部とから前記第1剪断方向に前記第2区画まで連続して広がる形状をもち、
前記第1独立電極の前記独立対向面が、前記第1縁部に平行な第1外縁部と、前記第2縁部に平行な第2外縁部と、湾曲外縁部とをもち、
前記湾曲外縁部が、前記第1外縁部の一端と前記第2外縁部の一端とをつなぎ、
前記湾曲外縁部が、前記第1剪断方向と前記第2剪断方向との間に規定される90度の中心角をもつ扇形状であり、
前記湾曲外縁部が、前記圧縮方向に直交する平面内において外側に向けて凸状であり、
前記第1独立電極の前記独立対向面が、前記第1外縁部と前記湾曲外縁部とから前記第2剪断方向において前記第3区画に向けて連続して広がる形状をもち、
前記第1独立電極の前記独立対向面が、前記第2外縁部と前記湾曲外縁部とから前記第1剪断方向において前記第2区画に向けて連続して広がる形状をもち、
前記共通電極が前記初期位置にあるとき、前記圧縮方向において、前記湾曲縁部の扇形状の仮想中心点が前記湾曲外縁部の扇形状の仮想中心点に重なり、
前記共通電極が前記初期位置にあるとき、前記第2剪断方向における前記第1外縁部と前記第1縁部との離間距離が、前記第1剪断方向における前記第2外縁部と前記第2縁部との離間距離と同じであり、
前記共通電極が前記初期位置にあるとき、前記湾曲外縁部の半径と前記湾曲縁部の半径との差が、前記第2剪断方向における前記第1外縁部と前記第1縁部との離間距離と同じである、
請求項3に記載のセンサ。
The common facing surface is parallel to the first shear direction and extends from the first section into the second section, and is parallel to the second shear direction and from the first section to the third section. Having a second edge extending inward and a curved edge;
When the common electrode is in the initial position, the curved edge is located in the first compartment;
The curved edge connects one end of the first edge and one end of the second edge;
The curved edge has a fan shape having a central angle of 90 degrees defined between the first shear direction and the second shear direction;
The curved edge is convex outward in a plane perpendicular to the compression direction;
When the common electrode is in the initial position, a region in the first section of the common facing surface continues from the first edge and the curved edge to the third section in the second shear direction. And has a shape that spreads,
When the common electrode is in the initial position, a region in the first section of the common facing surface is continuous from the second edge and the curved edge to the second section in the first shear direction. And has a shape that spreads,
The independent facing surface of the first independent electrode has a first outer edge parallel to the first edge, a second outer edge parallel to the second edge, and a curved outer edge;
The curved outer edge connects one end of the first outer edge and one end of the second outer edge;
The curved outer edge has a fan shape having a central angle of 90 degrees defined between the first shear direction and the second shear direction;
The curved outer edge is convex outward in a plane perpendicular to the compression direction;
The independent facing surface of the first independent electrode has a shape that continuously extends from the first outer edge portion and the curved outer edge portion toward the third section in the second shear direction,
The independent facing surface of the first independent electrode has a shape that continuously extends from the second outer edge portion and the curved outer edge portion toward the second section in the first shear direction,
When the common electrode is in the initial position, in the compression direction, the fan-shaped virtual center point of the curved edge overlaps the fan-shaped virtual center point of the curved outer edge;
When the common electrode is in the initial position, a separation distance between the first outer edge portion and the first edge portion in the second shear direction is equal to the second outer edge portion and the second edge in the first shear direction. It is the same as the distance from the part,
When the common electrode is in the initial position, the difference between the radius of the curved outer edge portion and the radius of the curved edge portion is a separation distance between the first outer edge portion and the first edge portion in the second shear direction. Is the same as
The sensor according to claim 3.
前記誘電体が、前記複数の独立電極と前記共通電極との間を前記圧縮方向に満たす弾性体であり、
前記共通電極が前記誘電体により、前記複数の独立電極に対して前記初期位置から前記圧縮方向と前記剪断方向とに相対的に変位可能に支持された、
請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載のセンサ。
The dielectric is an elastic body that fills the compression direction between the plurality of independent electrodes and the common electrode,
The common electrode is supported by the dielectric so as to be relatively displaceable in the compression direction and the shear direction from the initial position with respect to the plurality of independent electrodes.
The sensor as described in any one of Claims 1 thru | or 6.
前記圧縮変位量と前記誘電体の材料特性とに基づいて、前記共通電極から前記誘電体に対して前記圧縮方向に印加された圧縮力を算出する圧縮力算出部と、
前記圧縮変位量と前記第1剪断変位量と前記第2剪断変位量と前記誘電体の前記材料特性とに基づいて、前記共通電極から前記誘電体に対して前記剪断方向に印加された剪断力を算出する剪断力算出部と、
を備える、請求項7に記載のセンサ。
A compression force calculation unit that calculates a compression force applied in the compression direction from the common electrode to the dielectric based on the compression displacement amount and material characteristics of the dielectric;
A shear force applied from the common electrode to the dielectric in the shear direction based on the compression displacement, the first shear displacement, the second shear displacement, and the material properties of the dielectric. A shear force calculation unit for calculating
The sensor according to claim 7, comprising:
前記共通電極が前記初期位置にあるときの前記静電容量に基づいて、前記誘電体の誘電率を算出する誘電率算出部と、
前記誘電率と前記誘電体の弾性率との関係を表す予め規定された関係情報に基づいて、算出された前記誘電率から前記弾性率を算出する弾性率算出部と、
を備え、
前記圧縮力の算出に使用される前記材料特性が、前記弾性率を含み、
前記圧縮力算出部が、算出された前記弾性率を使用して、前記圧縮力を算出する、
請求項8に記載のセンサ。
A dielectric constant calculator that calculates a dielectric constant of the dielectric based on the capacitance when the common electrode is in the initial position;
An elastic modulus calculator that calculates the elastic modulus from the calculated dielectric constant based on pre-defined relationship information that represents the relationship between the dielectric constant and the elastic modulus of the dielectric;
With
The material properties used to calculate the compression force include the elastic modulus;
The compression force calculating unit calculates the compression force using the calculated elastic modulus;
The sensor according to claim 8.
前記複数の独立電極に対する前記共通電極の移動範囲を制限するストッパを備え、
前記誘電体が、前記移動範囲内において弾性変形可能である、
請求項7乃至請求項9のいずれか一項に記載のセンサ。
Comprising a stopper for limiting a movement range of the common electrode with respect to the plurality of independent electrodes;
The dielectric is elastically deformable within the moving range;
The sensor as described in any one of Claim 7 thru | or 9.
第1基板と、
第2基板と、
前記複数の独立電極の各々に接続された複数の第1配線と、
前記共通電極に接続された第2配線と、
を備え、
前記複数の第1配線の各々の少なくとも一部と、前記複数の独立電極とが、前記第1基板に固定され、
前記第2配線の少なくとも一部と、前記共通電極とが、前記第2基板に固定された、
請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載のセンサ。
A first substrate;
A second substrate;
A plurality of first wirings connected to each of the plurality of independent electrodes;
A second wiring connected to the common electrode;
With
At least a part of each of the plurality of first wirings and the plurality of independent electrodes are fixed to the first substrate;
At least a part of the second wiring and the common electrode are fixed to the second substrate;
The sensor according to any one of claims 1 to 10.
前記複数の独立電極に対する前記共通電極の移動範囲を制限するストッパと、
前記ストッパが固定された第1基板と、
前記複数の独立電極の各々に接続された複数の第1配線と、
前記第1基板と前記共通電極との間に延びた第2配線と、
を備え、
前記誘電体が、前記移動範囲内において弾性変形可能であり、
前記複数の第1配線の各々の少なくとも一部が、前記第1基板に固定され、
前記第2配線の少なくとも一部が、前記ストッパに固定された、
請求項7乃至請求項9のいずれか一項に記載のセンサ。
A stopper for limiting a movement range of the common electrode with respect to the plurality of independent electrodes;
A first substrate on which the stopper is fixed;
A plurality of first wirings connected to each of the plurality of independent electrodes;
A second wiring extending between the first substrate and the common electrode;
With
The dielectric is elastically deformable within the moving range;
At least a part of each of the plurality of first wirings is fixed to the first substrate;
At least a part of the second wiring is fixed to the stopper;
The sensor as described in any one of Claim 7 thru | or 9.
補助電極を備え、
前記補助電極が、前記圧縮方向に直交して広がる補助対向面をもち、
前記補助対向面の面積が、前記共通対向面の面積より小さく、
前記補助対向面の全体が、前記圧縮方向において前記共通対向面に対向する、
請求項1乃至請求項12のいずれか一項に記載のセンサ。
With an auxiliary electrode,
The auxiliary electrode has an auxiliary facing surface extending perpendicular to the compression direction,
An area of the auxiliary facing surface is smaller than an area of the common facing surface;
The entire auxiliary facing surface faces the common facing surface in the compression direction.
The sensor according to any one of claims 1 to 12.
センサにより実行されるセンサ制御方法であって、
前記センサが、
前記複数の独立電極と、
前記複数の独立電極に対して初期位置から圧縮方向と前記圧縮方向に直交する剪断方向とに変位可能に支持された共通電極と、
前記共通電極と前記複数の独立電極との間に位置する誘電体と、
を備え、
前記複数の独立電極の各々が、前記圧縮方向に直交して広がる独立対向面をもち、
すべての前記独立対向面が、同一の平面に沿って広がり、
前記共通電極が、前記圧縮方向に直交して広がる共通対向面をもち、
前記共通電極が前記初期位置にあるとき、各前記独立対向面が、前記圧縮方向において前記共通対向面に対向する領域と対向しない領域とを含み、
前記共通電極が移動可能な範囲のうちの少なくとも一部において、前記共通対向面のうち複数の前記独立対向面に対向する面積の合計が、一定であり、
前記センサ制御方法が、
前記センサが、前記共通電極と前記複数の独立電極の各々との間における静電容量を検出することと、
前記センサが、検出された前記静電容量の和に基づいて、前記圧縮方向における前記共通電極と前記複数の独立電極との相対的な圧縮変位量を算出することと、
前記センサが、検出された前記静電容量に基づいて、前記剪断方向における前記共通電極と前記複数の独立電極との相対的な剪断変位量を算出することと、
を含む、センサ制御方法。
A sensor control method executed by a sensor,
The sensor is
The plurality of independent electrodes;
A common electrode supported so as to be displaceable in a compression direction and a shear direction perpendicular to the compression direction from an initial position with respect to the plurality of independent electrodes;
A dielectric positioned between the common electrode and the plurality of independent electrodes;
With
Each of the plurality of independent electrodes has an independent facing surface extending perpendicular to the compression direction,
All the independent facing surfaces extend along the same plane;
The common electrode has a common facing surface extending perpendicular to the compression direction;
When the common electrode is in the initial position, each of the independent facing surfaces includes a region facing the common facing surface in the compression direction and a region not facing the region.
In at least a part of the movable range of the common electrode, the total area facing the plurality of independent facing surfaces among the common facing surfaces is constant,
The sensor control method comprises:
The sensor detects a capacitance between the common electrode and each of the plurality of independent electrodes;
The sensor calculates a relative amount of compressive displacement between the common electrode and the plurality of independent electrodes in the compression direction based on the detected sum of the capacitances;
The sensor calculates a relative shear displacement amount between the common electrode and the plurality of independent electrodes in the shear direction based on the detected capacitance;
A sensor control method.
コンピュータに請求項14に記載のセンサ制御方法を実行させる制御プログラム。   A control program for causing a computer to execute the sensor control method according to claim 14.
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