本技術は、圧力を検出する圧力検出装置等の技術に関する。This technology relates to technologies such as pressure detection devices that detect pressure.
近年において、入力された力の圧力を検出する圧力検出装置が広く知られている。In recent years, pressure detection devices that detect the pressure of input forces have become widely known.
下記特許文献１には、例えば、電子機器の入力装置として用いられる力検出装置が開示されている。この力検出装置は、矩形の箱状に形成された内側箱状構造体と、矩形の箱状に形成され、内側構造体の周囲を覆うように設けられた外側箱状構造体とを含む。また、力検出装置は、外側箱状構造体の上側の位置に柱状の連結部を介して取り付けられた円盤状の受力体を含む。Patent Document 1 below discloses a force detection device used, for example, as an input device for electronic devices. This force detection device includes an inner box-shaped structure formed in a rectangular box shape, and an outer box-shaped structure also formed in a rectangular box shape and arranged to cover the periphery of the inner structure. The force detection device also includes a disk-shaped force-receiving body attached to a position above the outer box-shaped structure via a columnar connecting part.
内側箱状構造体の外周に複数の固定電極が設けられており、外側箱状構造体の内周において、複数の固定電極に対向するように複数の変異電極が設けられている。外側箱状構造体の受力体に対して力が加えられると、複数の固定電極と、複数の変異電極の静電容量が変化することになる。特許文献１に記載の技術では、この関係が利用され、受力体を介して入力された力の３軸方向の力成分Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚや、３軸回りのモーメント成分Ｍｘ、Ｍｙ，Ｍｚ等が検出される。Multiple fixed electrodes are provided on the outer periphery of the inner box-shaped structure, and multiple variable electrodes are provided on the inner periphery of the outer box-shaped structure so as to face the multiple fixed electrodes. When force is applied to the force-receiving body of the outer box-shaped structure, the capacitance of the multiple fixed electrodes and multiple variable electrodes changes. The technology described in Patent Document 1 utilizes this relationship to detect force components Fx, Fy, and Fz in the three axial directions of the force input via the force-receiving body, as well as moment components Mx, My, and Mz about the three axes.
上記特許文献１の技術では、モーメント成分を含む力の各種成分を検出することができるが、構造が複雑であり、また、小型化が難しいといった問題がある。The technology in Patent Document 1 above can detect various force components, including moment components, but has problems such as a complex structure and difficulty in miniaturization.
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、力の傾き成分を検出可能な圧力検出装置において、構造の簡略化及び小型化が容易な技術を提供することにある。In light of the above circumstances, the purpose of this technology is to provide a pressure detection device capable of detecting the force gradient component that can easily be simplified in structure and made smaller.
本技術に係る圧力検出装置は、圧力分布センサと、第１の層と、第２の層と、制御部とを具備する。
前記圧力分布センサは、傾き成分を含み得る力を圧力分布波形として検出可能である。
前記第１の層は、前記圧力分布センサとは反対側において力が加えられる側に配置される。
前記第２の層は、前記圧力分布センサ及び前記第１の層の間に介在され、前記第１の層とは異なる硬度を有する。
前記制御部は、前記圧力分布波形に基づいて、前記傾き成分を算出する。A pressure detection device according to the present technology includes a pressure distribution sensor, a first layer, a second layer, and a control unit.
The pressure distribution sensor can detect a force that may include a gradient component as a pressure distribution waveform.
The first layer is disposed on the side opposite to the pressure distribution sensor and to which force is applied.
The second layer is interposed between the pressure distribution sensor and the first layer and has a hardness different from that of the first layer.
The control unit calculates the gradient component based on the pressure distribution waveform.
この圧力検出装置では、圧力分布センサによって検出された圧力分布波形に基づいて力の傾き成分を検出することができるので、センサ構造（圧力分布センサ、第１の層、第２の層）の簡略化及び小型化が容易となる。また、第１の層及び第２の層の硬度を変えることで、傾き成分が圧力分布波形に反映されやすくなり、精度よく傾きを検出することも可能となる。This pressure detection device can detect the force gradient component based on the pressure distribution waveform detected by the pressure distribution sensor, making it easy to simplify and miniaturize the sensor structure (pressure distribution sensor, first layer, second layer). Furthermore, by varying the hardness of the first and second layers, the gradient component is more easily reflected in the pressure distribution waveform, making it possible to detect the gradient with high accuracy.
上記圧力検出装置において、前記圧力分布センサは、剪断成分を含み得る力を圧力分布波形として検出可能であり、前記制御部は、前記圧力分布波形に基づいて、前記剪断成分を算出してもよい。In the above pressure detection device, the pressure distribution sensor may be capable of detecting a force that may include a shear component as a pressure distribution waveform, and the control unit may calculate the shear component based on the pressure distribution waveform.
これにより、力の傾き成分及び剪断成分の両方を圧力分布波形から求めることができる。This allows both the gradient and shear components of the force to be determined from the pressure distribution waveform.
上記圧力検出装置において、前記制御部は、前記圧力分布波形を、前記傾き成分が相対的に支配的となる第１の領域と、前記剪断成分が相対的に支配的となる第２の領域とに分離し、前記第１の領域に基づいて前記傾き成分を算出し、前記第２の領域に基づいて前記剪断成分を算出してもよい。In the above pressure detection device, the control unit may separate the pressure distribution waveform into a first region where the slope component is relatively dominant and a second region where the shear component is relatively dominant, and calculate the slope component based on the first region and the shear component based on the second region.
これにより、圧力分布波形から、力の傾き成分及び剪断成分を適切に求めることができる。This makes it possible to properly determine the force gradient and shear components from the pressure distribution waveform.
上記圧力分布検出装置において、前記制御部は、前記圧力分布波形のうち、圧力値が所定の閾値以上の領域を第１の領域に設定し、前記圧力値が前記所定の閾値未満の領域を第２の領域に設定してもよい。In the above pressure distribution detection device, the control unit may set a region of the pressure distribution waveform where the pressure value is equal to or greater than a predetermined threshold as a first region, and set a region where the pressure value is less than the predetermined threshold as a second region.
これにより、第１の領域及び第２の領域を適切に分離することができる。This allows the first and second regions to be properly separated.
上記圧力検出装置において、前記制御部は、前記所定の閾値を可変に制御してもよい。In the above pressure detection device, the control unit may variably control the predetermined threshold value.
これにより、圧力分布波形毎に、閾値を適切な位置に設定することができる。This allows the threshold to be set at an appropriate position for each pressure distribution waveform.
上記圧力検出装置において、前記制御部は、前記圧力分布波形を含む画像データを取得し、前記画像データを画像処理して前記所定の閾値を設定するIn the above pressure detection device, the control unit acquires image data including the pressure distribution waveform, processes the image data, and sets the predetermined threshold.
これにより、圧力分布波形の外形等に応じて、閾値を適切な位置に設定することができる。This allows the threshold to be set at an appropriate position depending on the shape of the pressure distribution waveform, etc.
上記圧力検出装置において、前記画像処理は、エッジ抽出処理であってもよい。In the above pressure detection device, the image processing may be edge extraction processing.
これにより、精度よく閾値を設定することができる。This allows the threshold to be set with high precision.
上記圧力検出装置において、前記制御部は、前記圧力分布センサに平行な方向に対する前記第１の領域の傾き角度を算出し、前記傾き角度に基づいて、前記傾き成分を算出してもよい。In the above pressure detection device, the control unit may calculate the tilt angle of the first region with respect to a direction parallel to the pressure distribution sensor, and calculate the tilt component based on the tilt angle.
これにより、圧力分布波形から、力の傾き成分を精度よく求めることができる。This makes it possible to accurately determine the force gradient component from the pressure distribution waveform.
上記圧力検出装置において、前記制御部は、前記圧力分布センサに平行な方向での前記第２の領域の移動距離を算出し、前記移動距離に基づいて、前記剪断成分を算出してもよい。In the above pressure detection device, the control unit may calculate the movement distance of the second region in a direction parallel to the pressure distribution sensor, and calculate the shear component based on the movement distance.
これにより、圧力分布波形から、力の剪断成分を精度よく求めることができる。This makes it possible to accurately determine the shear component of force from the pressure distribution waveform.
上記圧力検出装置において、前記第２の層は、前記第１の層よりも柔らかく構成されていてもよい。In the above pressure detection device, the second layer may be softer than the first layer.
これにより、力の傾き成分から、力を加える物体の傾きを精度よく求めることができる。This makes it possible to accurately determine the tilt of the object applying the force from the force gradient component.
上記圧力検出装置において、前記第１の層は、前記第２の層よりも柔らかく構成されていてもよい。In the above pressure detection device, the first layer may be softer than the second layer.
これにより、力の傾き成分から、力を加える物体の形状を精度よく求めることができる。This makes it possible to accurately determine the shape of the object to which the force is being applied from the force gradient component.
上記圧力検出装置において、前記第１の層に沿う方向での前記第１の層の面積は、前記第２の層に沿う方向での第２の層の面積よりも大きく構成されていてもよい。In the above pressure detection device, the area of the first layer in a direction along the first layer may be larger than the area of the second layer in a direction along the second layer.
これにより、力の傾き成分が圧力分布波形に反映されやすくなり、力の傾き成分を適切に求めることができる。This makes it easier for the force gradient component to be reflected in the pressure distribution waveform, allowing the force gradient component to be determined appropriately.
上記圧力検出装置において、前記第１の層の面積は、前記第２の層の面積の１２５％以上とされていてもよい。In the above pressure detection device, the area of the first layer may be 125% or more of the area of the second layer.
これにより、力の傾き成分が圧力分布波形にさらに反映されやすくなる。This makes it easier for the force gradient component to be reflected in the pressure distribution waveform.
上記圧力検出装置において、前記第１の層に沿う方向での前記第１の層の面積は、前記第２の層に沿う方向での第２の層の面積よりも小さく構成されていてもよい。In the above pressure detection device, the area of the first layer in a direction along the first layer may be smaller than the area of the second layer in a direction along the second layer.
これにより、力の剪断成分が圧力分布波形に反映されやすくなり、力の剪断成分を適切に求めることができる。
圧力検出装置。This makes it easier for the shear component of the force to be reflected in the pressure distribution waveform, allowing the shear component of the force to be determined appropriately.
Pressure detection device.
上記圧力検出装置において、前記第１の層の面積は、前記第２の層の面積の８０％以下であってもよい。In the above pressure detection device, the area of the first layer may be 80% or less of the area of the second layer.
これにより、力の剪断成分が圧力分布波形にさらに反映されやすくなる。This makes it easier for the shear component of the force to be reflected in the pressure distribution waveform.
上記圧力検出装置において、前記第２の層は、逆錐台形を有していてもよい。In the above pressure detection device, the second layer may have an inverted frustum shape.
これにより、力の傾き成分が圧力分布波形に反映されやすくなり、力の傾き成分を適切に求めることができる。This makes it easier for the force gradient component to be reflected in the pressure distribution waveform, allowing the force gradient component to be determined appropriately.
上記圧力検出装置において、前記第２の層は、錐台形を有していてもよい。In the above pressure detection device, the second layer may have a frustum shape.
これにより、力の剪断成分が圧力分布波形に反映されやすくなり、力の剪断成分を適切に求めることができる。This makes it easier for the shear component of the force to be reflected in the pressure distribution waveform, allowing the shear component of the force to be determined appropriately.
本技術の他の観点に係る圧力検出装置は、制御部を具備する。
前記制御部は、傾き成分及び剪断成分を含み得る力を圧力分布波形として検出可能な圧力分布センサで検出された前記圧力分布波形を、前記傾き成分が相対的に支配的となる第１の領域と、前記剪断成分が相対的に支配的となる第２の領域とに分離し、前記第１の領域に基づいて前記傾き成分を算出し、前記第２の領域に基づいて前記剪断成分を算出する。A pressure detection device according to another aspect of the present technology includes a control unit.
The control unit separates the pressure distribution waveform detected by a pressure distribution sensor that can detect a force that may include a slope component and a shear component as a pressure distribution waveform into a first region where the slope component is relatively dominant and a second region where the shear component is relatively dominant, calculates the slope component based on the first region, and calculates the shear component based on the second region.
この圧力検出装置では、圧力分布波形から、力の傾き成分及び剪断成分の両方を求めることができる。また、圧力分布波形のうち第１の領域に基づいて力の傾き成分が求められ、第２の領域に基づいて力の剪断成分が求められるので、力の傾き成分及び剪断成分を精度よく求めることができる。さらに、この圧力分布装置では、圧力分布波形から力の傾き成分及び剪断成分を求めることができるので、センサ構造の簡略化及び小型化も容易となる。This pressure detection device can determine both the gradient and shear components of the force from the pressure distribution waveform. Furthermore, since the gradient and shear components of the force are determined based on the first region of the pressure distribution waveform, and the shear component of the force is determined based on the second region, the gradient and shear components of the force can be determined with high accuracy. Furthermore, because this pressure distribution device can determine the gradient and shear components of the force from the pressure distribution waveform, it also makes it easy to simplify and miniaturize the sensor structure.
本技術に係る電子機器は、圧力検出装置を具備する。
前記圧力検出装置は、圧力分布センサと、第１の層と、第２の層と、制御部とを具備する。
前記圧力分布センサは、傾き成分を含み得る力を圧力分布波形として検出可能である。
前記第１の層は、前記圧力分布センサとは反対側において力が加えられる側に配置される。
前記第２の層は、前記圧力分布センサ及び前記第１の層の間に介在され、前記第１の層とは異なる硬度を有する。An electronic device according to the present technology includes a pressure detection device.
The pressure detection device includes a pressure distribution sensor, a first layer, a second layer, and a control unit.
The pressure distribution sensor can detect a force that may include a gradient component as a pressure distribution waveform.
The first layer is disposed on the side opposite to the pressure distribution sensor and to which force is applied.
The second layer is interposed between the pressure distribution sensor and the first layer and has a hardness different from that of the first layer.
本技術に係る情報処理方法は、傾き成分及び剪断成分を含み得る力を圧力分布波形として検出可能な圧力分布センサで検出された前記圧力分布波形を、前記傾き成分が相対的に支配的となる第１の領域と、前記剪断成分が相対的に支配的となる第２の領域とに分離し、
前記第１の領域に基づいて前記傾き成分を算出し、
前記第２の領域に基づいて前記剪断成分を算出する。An information processing method according to the present technology includes: separating a pressure distribution waveform detected by a pressure distribution sensor capable of detecting a force that may include a gradient component and a shear component as a pressure distribution waveform into a first region where the gradient component is relatively dominant and a second region where the shear component is relatively dominant;
Calculating the gradient component based on the first region;
The shear component is calculated based on the second region.
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。Embodiments of this technology will be described below with reference to the drawings.
≪第１実施形態≫
＜全体構成及び各部の構成＞
図１は、本技術の第１実施形態に係る圧力検出装置１０を示すブロック図である。図２は、圧力検出装置１０が有するセンサ部１２の構成を示す側面図である。First Embodiment
<Overall structure and structure of each part>
Fig. 1 is a block diagram showing a pressure detection device 10 according to a first embodiment of the present technology. Fig. 2 is a side view showing the configuration of a sensor unit 12 included in the pressure detection device 10.
圧力検出装置１０は、例えば、スマートフォン、カメラ、ゲームコントローラ等の各種の電子機器に搭載され、その入力装置として用いられる。本明細書中においては、理解の容易のために、一例として、圧力検出装置１０が電子機器の入力装置として用いられる場合について説明する。また、一例として、センサ部１２に圧力を加える物体が指やタッチペン等のユーザの操作に関する物体である場合について説明する。The pressure detection device 10 is mounted on various electronic devices, such as smartphones, cameras, and game controllers, and is used as an input device for these devices. For ease of understanding, this specification will describe, as an example, a case in which the pressure detection device 10 is used as an input device for an electronic device. Also, as an example, a case will be described in which the object that applies pressure to the sensor unit 12 is an object related to user operation, such as a finger or a touch pen.
一方、本技術に係る圧力検出装置１０は、圧力を検出する目的であれば、入力装置に限られず、あらゆる用途に用いられ得る。また、センサ部１２に圧力を加える物体は、ユーザの操作に関する物体に限られず、ユーザの操作とは関連しない機械的な要素であってもよく、どのような物体であってもよい。On the other hand, the pressure detection device 10 according to the present technology is not limited to being an input device, but can be used for any purpose as long as it is intended to detect pressure. Furthermore, the object that applies pressure to the sensor unit 12 is not limited to an object related to user operation, but may be a mechanical element unrelated to user operation, or any other object.
図１に示すように、圧力検出装置１０は、制御部１１と、センサ部１２と、記憶部１３と、出力部１４とを備えている。図２に示すように、センサ部１２は、圧力分布センサ３と、圧力分布センサ３上に積層された第２の層２と、第２の層２の全体を覆うように第２の層２上に積層された第１の層１とを含む。As shown in FIG. 1, the pressure detection device 10 includes a control unit 11, a sensor unit 12, a memory unit 13, and an output unit 14. As shown in FIG. 2, the sensor unit 12 includes a pressure distribution sensor 3, a second layer 2 laminated on the pressure distribution sensor 3, and a first layer 1 laminated on the second layer 2 so as to cover the entire second layer 2.
制御部１１は、記憶部１３に記憶された各種のプログラムに基づき種々の演算を実行し、圧力検出装置１０の各部を統括的に制御する。典型的には、制御部１１は、センサ部１２（圧力分布センサ３）により取得された圧力分布波形Wに基づいて、センサ部１２に加えられた力の各種成分を算出する。The control unit 11 executes various calculations based on various programs stored in the memory unit 13, and performs overall control of each part of the pressure detection device 10. Typically, the control unit 11 calculates various components of the force applied to the sensor unit 12 based on the pressure distribution waveform W acquired by the sensor unit 12 (pressure distribution sensor 3).
本実施形態において、制御部１１は、力の各種成分として、押圧成分、傾き成分、剪断成分を算出する。押圧成分は、３軸直交座標系におけるＺ軸方向の成分であり、センサ部１２に対して下向きに加えられた力の大きさを意味する。傾き成分は、例えば、球座標系におけるＺ軸方向からの角度θ、Ｘ軸方向からの角度φ等により表される成分であり（θ、φについては、後述の図１０、１１を参照）、力がどの方向（φ）にどの程度傾いて（θ）加えられたかを意味する。In this embodiment, the control unit 11 calculates the various components of the force, including a pressure component, a tilt component, and a shear component. The pressure component is the component in the Z-axis direction in a three-axis Cartesian coordinate system, and indicates the magnitude of the force applied downward to the sensor unit 12. The tilt component is a component expressed, for example, by an angle θ from the Z-axis direction in a spherical coordinate system, or an angle φ from the X-axis direction (see Figures 10 and 11 below for θ and φ), and indicates the direction (φ) and degree of tilt (θ) at which the force was applied.
剪断成分は、３軸直交座標系におけるＸＹ平面に平行な方向の成分であり、センサ部１２に力を加える物体（例えば、指）が、センサ部１２の表面を滑らず（多少滑っても構わない）に平面方向（ＸＹ平面）に移動した場合に、平面方向に加えられた力の大きさを意味する。つまり、センサ部１２に力を加える物体（例えば、指）が、センサ部１２の表面を滑らず（多少滑っても構わない）に、平面方向（ＸＹ平面）に移動したとき、センサ部１２上の積層構造が剪断変形する（図４、図６参照）。この剪断変形の大きさは、平面方向に加えられた力の大きさと相関があり、この関係が利用されて平面方向での力の大きさが算出される。The shear component is a component parallel to the XY plane in a three-axis Cartesian coordinate system, and refers to the magnitude of the force applied in a planar direction when an object (e.g., a finger) applying force to the sensor unit 12 moves in a planar direction (XY plane) without sliding across the surface of the sensor unit 12 (some slight sliding is acceptable). In other words, when an object (e.g., a finger) applying force to the sensor unit 12 moves in a planar direction (XY plane) without sliding across the surface of the sensor unit 12 (some slight sliding is acceptable), the layered structure on the sensor unit 12 undergoes shear deformation (see Figures 4 and 6). The magnitude of this shear deformation correlates with the magnitude of the force applied in the planar direction, and this relationship is used to calculate the magnitude of the force in the planar direction.
制御部１１は、ハードウェア、又は、ハードウェア及びソフトウェアの組合せにより実現される。ハードウェアは、制御部１１の一部又は全部として構成され、このハードウェアとしては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＶＰＵ（Vision Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、あるいは、これらのうち２以上の組合せなどが挙げられる。The control unit 11 is realized by hardware or a combination of hardware and software. The hardware is configured as part or all of the control unit 11, and examples of this hardware include a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), VPU (Vision Processing Unit), DSP (Digital Signal Processor), FPGA (Field Programmable Gate Array), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or a combination of two or more of these.
記憶部１３は、制御部１１の処理に必要な各種のプログラムや、各種のデータが記憶される不揮発性のメモリと、制御部１１の作業領域として用いられる揮発性のメモリとを含む。The storage unit 13 includes non-volatile memory that stores various programs and data required for processing by the control unit 11, and volatile memory that is used as a working area for the control unit 11.
なお、上記各種のプログラムは、光ディスク、半導体メモリなどの可搬性の記録媒体から読み取られてもよいし、ネットワーク上のサーバ装置からダウンロードされてもよい。The various programs mentioned above may be read from portable recording media such as optical discs or semiconductor memory, or may be downloaded from a server device on a network.
出力部１４は、制御部１１により求められた各種の情報を、制御部１１の指令に応じて外部（例えば、電子機器のメイン制御部）へ出力する。The output unit 14 outputs various information obtained by the control unit 11 to an external device (e.g., the main control unit of an electronic device) in response to commands from the control unit 11.
圧力検出装置１０が電子機器に搭載される場合、電子機器のメイン制御部が圧力検出装置１０の制御部１１としての機能を有していてもよい。また、この場合、電子機器のメイン記憶部が圧力検出装置１０の記憶部１３としての機能を有していてもよい。When the pressure detection device 10 is installed in an electronic device, the main control unit of the electronic device may function as the control unit 11 of the pressure detection device 10. In this case, the main memory unit of the electronic device may function as the memory unit 13 of the pressure detection device 10.
センサ部１２は、圧力分布センサ３と、圧力分布センサ３とは反対側において力が加えられる側に配置される第１の層１と、圧力分布センサ３及び第１の層１の間に介在される第２の層２とを含む。センサ部１２は、下方から順番に、圧力分布センサ３、第２の層２、第１の層１が積層された積層構造により構成されている。The sensor unit 12 includes a pressure distribution sensor 3, a first layer 1 that is positioned on the side opposite the pressure distribution sensor 3 where force is applied, and a second layer 2 that is interposed between the pressure distribution sensor 3 and the first layer 1. The sensor unit 12 has a layered structure in which, from bottom to top, the pressure distribution sensor 3, second layer 2, and first layer 1 are stacked.
圧力分布センサ３は、第１の層１、第２の層２を介して加えられる力を圧力分布波形Ｗとして検出し、制御部１１へと出力する。圧力分布センサ３は、一次元方向で圧力分布を検出可能に構成されていてもよいし、二次元方向で圧力分布を検出可能に構成されていてもよい。The pressure distribution sensor 3 detects the force applied via the first layer 1 and the second layer 2 as a pressure distribution waveform W and outputs it to the control unit 11. The pressure distribution sensor 3 may be configured to be able to detect pressure distribution in one dimension, or may be configured to be able to detect pressure distribution in two dimensions.
圧力分布センサ３は、例えば、静電容量方式、抵抗膜方式、光学方式等の各種の圧力センサにより構成されている。圧力分布センサ３は、圧力分布を検出可能であればどのような構成であっても構わない。圧力分布センサ３は、例えば、アレイ構造とされており、この場合、アレイのピッチは、例えば、１～３ｍｍ程度とされる。また、この場合、アレイ数は、例えば、３×３（ＸＹ平面方向）以上とされる。The pressure distribution sensor 3 is composed of various types of pressure sensors, such as capacitive, resistive, or optical sensors. The pressure distribution sensor 3 may have any configuration as long as it is capable of detecting pressure distribution. The pressure distribution sensor 3 may have, for example, an array structure, in which case the array pitch is, for example, approximately 1 to 3 mm. In addition, in this case, the number of arrays may be, for example, 3 x 3 or more (in the XY plane direction).
第１の層１及び第２の層２は硬度が異なっており、異なる材料により構成されている。本実施形態においては、第２の層２が第１の層１よりも柔らかく構成されている。一方、第１の層１を第２の層２よりも柔らかく構成することもできる。第１の層１を第２の層２よりも柔らかく構成する形態については、後述の第４実施形態において説明する。The first layer 1 and the second layer 2 have different hardnesses and are made of different materials. In this embodiment, the second layer 2 is made softer than the first layer 1. On the other hand, the first layer 1 can also be made softer than the second layer 2. An embodiment in which the first layer 1 is made softer than the second layer 2 will be described later in the fourth embodiment.
本実施形態において、第１の層１は、第２の層２に比べて相対的に変形、伸縮しにくい層（非変形層、非伸縮層）とされている。第１の層１は、例えば、ABS（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂等の樹脂材料、金属材料、硬質ゴム等の各種の材料により構成されている。In this embodiment, the first layer 1 is a layer (non-deformable layer, non-stretchable layer) that is relatively less susceptible to deformation and stretching than the second layer 2. The first layer 1 is made of various materials, such as resin materials such as ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) resin, metal materials, hard rubber, etc.
第１の層１の上面側は、センサ部１２に力を加える物体（例えば、指）に接触する側とされている。ここで、センサ部１２に力を加える物体（例えば、指）が第１の層１の上面を滑ってしまうと、力の剪断成分を適切に検出することができない。このため、本実施形態においては、第１の層１は、その上面側において、センサ部１２に力を加える物体（例えば、ユーザの指）が滑らない程度の高い静止摩擦力係数を有している。この静止摩擦力係数は、例えば、０．５以上とされる。The top surface of the first layer 1 is the side that comes into contact with an object (e.g., a finger) that applies force to the sensor unit 12. If the object (e.g., a finger) that applies force to the sensor unit 12 slips on the top surface of the first layer 1, the shear component of the force cannot be properly detected. For this reason, in this embodiment, the first layer 1 has a high static friction coefficient on its top surface that prevents the object (e.g., a user's finger) that applies force to the sensor unit 12 from slipping. This static friction coefficient is, for example, 0.5 or greater.
第１の層１の上面に高い静止摩擦力係数を付与するため、第１の層１の材料として、高い静止摩擦力係数を有する材料が選択されてもよい。あるいは、第１の層１の上面側に複数の細かい凹凸形状が形成されて高い静止摩擦力係数が付与されてもよい。あるいは、高い静止摩擦力係数を有するフィルムが第１の層１の上面上に積層されてもよい。In order to impart a high coefficient of static friction to the upper surface of the first layer 1, a material having a high coefficient of static friction may be selected as the material for the first layer 1. Alternatively, a plurality of fine irregularities may be formed on the upper surface of the first layer 1 to impart a high coefficient of static friction. Alternatively, a film having a high coefficient of static friction may be laminated on the upper surface of the first layer 1.
一方、本実施形態において、第２の層２は、第１の層１に比べて相対的に変形、伸縮しやすい（変形層、伸縮層）とされている。特に、本実施形態では、第２の層２は、センサ部１２に力を加える物体（例えば指）が第１の層１の上面（あるいはその上のフィルム層）を滑らずに（多少滑っても構わない）、平面方向（ＸＹ平面方向）に移動したときに、適切に剪断変形するように構成されている。In contrast, in this embodiment, the second layer 2 is relatively more easily deformed and stretched (deformable layer, stretchable layer) than the first layer 1. In particular, in this embodiment, the second layer 2 is configured to appropriately shear when an object (e.g., a finger) applying force to the sensor unit 12 moves in a planar direction (XY plane direction) without sliding on the top surface of the first layer 1 (or the film layer above it) (some sliding is acceptable).
このため、第２の層２は、剪断変形可能な材料により構成されている。このような材料としては、例えば、エラストマ、ゲル、軟質ゴム等の各種の材料が挙げられる。For this reason, the second layer 2 is made of a shear-deformable material. Examples of such materials include various materials such as elastomers, gels, and soft rubbers.
本実施形態においては、第１の層１及び第２の層２の立体形状は、同じとされており、また、層に沿う方向（ここでの例ではＸＹ平面方向）での面積も同じとされている。なお、第１の層１及び第２の層２の立体形状、面積は異ならせることもできる（後述の図１４、図１５参照）。In this embodiment, the three-dimensional shapes of the first layer 1 and the second layer 2 are the same, and their areas in the direction along the layers (in this example, the XY plane direction) are also the same. However, the three-dimensional shapes and areas of the first layer 1 and the second layer 2 can also be different (see Figures 14 and 15, described below).
第１の層１及び第２の層２の平面視での形状は、例えば、円形、多角形、星形等の各種の形状であり、どのような形状であっても構わない。第１の層１、第２の層２の面積（層に沿う方向）は、例えば、１００ｍｍ２以上１２５０ｍｍ２以下とされる。また、第１の層１及び第２の層２の合計の厚みは、例えば、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とされる。The first layer 1 and the second layer 2 may have any shape in plan view, such as a circle, a polygon, a star, etc. The area of the first layer 1 and the second layer 2 (in the direction along the layer) is, for example, 100mm2 or more and 1250mm2 or less. The total thickness of the first layer 1 and the second layer 2 is, for example, 0.3 mm or more and 10 mm or less.
なお、本実施形態では、圧力分布センサ３上の積層構造が、第１の層１及び第２の層２を含む２層の積層構造とされているが、この積層構造は、３層以上であっても構わない。In this embodiment, the laminated structure on the pressure distribution sensor 3 is a two-layer laminated structure including a first layer 1 and a second layer 2, but this laminated structure may also be three or more layers.
＜制御部１１の処理アルゴリズムに関するコンセプト＞
次に、制御部１１の処理アルゴリズムに関するコンセプトについて説明する。図３～図５は、制御部１１の処理アルゴリズムに関するコンセプトを説明するための図である。なお、図３～図５において、センサ部１２は、圧力分布センサ３上に単層の変形層４が積層されて構成されている。<Concept of processing algorithm of control unit 11>
Next, we will explain the concept of the processing algorithm of the control unit 11. Figures 3 to 5 are diagrams for explaining the concept of the processing algorithm of the control unit 11. In Figures 3 to 5, the sensor unit 12 is configured by laminating a single deformation layer 4 on a pressure distribution sensor 3.
図３の左上には、打鍵子５により変形層４に対して下方向に力が加えられて、変形層４が押圧されたときの様子が示されており、図３の中央には、このときに圧力分布センサ３により検出された圧力分布波形Ｗが破線で示されている。The upper left of Figure 3 shows what happens when a downward force is applied to the deformation layer 4 by the keystroke 5, causing the deformation layer 4 to be pressed, and the dashed line in the center of Figure 3 shows the pressure distribution waveform W detected by the pressure distribution sensor 3 at this time.
また、図３の左下には、変形層４が押圧された後、打鍵子５が傾き、それに応じて変形層４が変形したときの様子が示されており、図３の中央には、このときに圧力分布センサ３により検出された圧力分布波形Ｗが実線で示されている。Furthermore, the bottom left of Figure 3 shows what happens when the deformation layer 4 is pressed, the striking element 5 tilts, and the deformation layer 4 deforms accordingly; the center of Figure 3 shows the pressure distribution waveform W detected by the pressure distribution sensor 3 at this time as a solid line.
図３から、打鍵子５が傾くと、山型の圧力分布波形Ｗのうち、上側の領域（第１の領域Ｒ）の形状が大きく変化し、圧力分布波形Ｗの下側の領域（第２の領域Ｒ'）の形状はあまり変化しないことが分かる。From Figure 3, it can be seen that when the tapping element 5 is tilted, the shape of the upper region (first region R) of the mountain-shaped pressure distribution waveform W changes significantly, while the shape of the lower region (second region R') of the pressure distribution waveform W does not change much.
図４の左上には、打鍵子５により変形層４に対して下方向に力が加えられて、変形層４が押圧されたときの様子が示されており、図４の中央には、このときに圧力分布センサ３により検出された圧力分布波形Ｗが破線で示されている。The upper left of Figure 4 shows what happens when a downward force is applied to the deformation layer 4 by the keystroke 5, causing the deformation layer 4 to be pressed, and the dashed line in the center of Figure 4 shows the pressure distribution waveform W detected by the pressure distribution sensor 3 at this time.
また、図４の左下には、変形層４が押圧された後、打鍵子５が平面方向（ＸＹ平面）に移動し、それに応じて変形層４が剪断変形したとき様子が示されており、図３の中央には、このときに圧力分布センサ３により検出された圧力分布波形Ｗが実線で示されている。Furthermore, the bottom left of Figure 4 shows what happens when the deformation layer 4 is pressed, the striking element 5 moves in a planar direction (XY plane), and the deformation layer 4 undergoes shear deformation accordingly; the center of Figure 3 shows the pressure distribution waveform W detected by the pressure distribution sensor 3 at this time as a solid line.
図４から、打鍵子５が平面方向に移動（剪断）したとき、山型の圧力分布波形Ｗの上側の領域の形状はあまり変化しない（平面方向には移動する）まま、圧力分布波形Ｗの下側の領域が平面方向（ＸＹ平面）に移動する（形状はあまり変化しない）ことが分かる。From Figure 4, it can be seen that when the striking element 5 moves (shears) in a planar direction, the shape of the upper region of the mountain-shaped pressure distribution waveform W does not change much (it moves in the planar direction), while the lower region of the pressure distribution waveform W moves in the planar direction (XY plane) (its shape does not change much).
ここで、打鍵子５の傾きが変化しつつ、同時に、打鍵子５が平面方向（ＸＹ平面）へ移動する場合がある。図５には、このときの様子が示されている。Here, while the inclination of the tapping element 5 changes, the tapping element 5 may simultaneously move in a planar direction (XY plane). Figure 5 shows what happens when this happens.
図５の左上には、打鍵子５が反時計回りに傾いた状態で下方向に力が加えられて、変形層４が押圧されたときの様子が示されており、図５の中央には、このときに圧力分布センサ３により検出された圧力分布波形Ｗが破線で示されている。The upper left of Figure 5 shows what happens when a downward force is applied to the impact element 5 while it is tilted counterclockwise, pressing down on the deformation layer 4. The center of Figure 5 shows the pressure distribution waveform W detected by the pressure distribution sensor 3 at this time, shown by a dashed line.
また、図５の左下には、その後に、打鍵子５が時計回りに傾きつつ、同時に打鍵子５が平面方向（ＸＹ平面）に移動したときの様子が示されており、図５の中央には、このときに圧力分布センサ３により検出された圧力分布波形Ｗが実線で示されている。Furthermore, the bottom left of Figure 5 shows what happens when the tapping element 5 subsequently tilts clockwise while simultaneously moving in a planar direction (XY plane), and the pressure distribution waveform W detected by the pressure distribution sensor 3 at this time is shown in solid line in the center of Figure 5.
図５から、打鍵子５が傾くと、山型の圧力分布波形Ｗのうち、上側の領域（第１の領域Ｒ）の形状が大きく変化し、圧力分布波形Ｗの下側の領域（第２の領域Ｒ'）の形状はあまり変化しないことが分かる。また、図５から、打鍵子５が平面方向に移動（剪断）したとき、山型の圧力分布波形Ｗの下側の領域が平面方向（ＸＹ平面）に移動する（形状はあまり変化しない）ことが分かる。From Figure 5, it can be seen that when the tapping element 5 is tilted, the shape of the upper region (first region R) of the mountain-shaped pressure distribution waveform W changes significantly, while the shape of the lower region (second region R') of the pressure distribution waveform W does not change much. Also, from Figure 5, it can be seen that when the tapping element 5 moves (shears) in a planar direction, the lower region of the mountain-shaped pressure distribution waveform W moves in a planar direction (XY plane) (without changing shape much).
図３～図５の説明から明らかなように、山型の圧力分布波形Ｗのうち、上側の領域（第１の領域Ｒ）が打鍵子５による力の傾き成分に対して支配的な領域であり、下側の領域（第２の領域Ｒ'）が打鍵子５による力の剪断成分に対して支配的な領域であることが分かる。As is clear from the explanations in Figures 3 to 5, the upper region (first region R) of the mountain-shaped pressure distribution waveform W is the region that dominates the gradient component of the force applied by the keystroke element 5, and the lower region (second region R') is the region that dominates the shear component of the force applied by the keystroke element 5.
そこで、本実施形態においては、制御部１１に以下の処理を実行させる。まず、制御部１１は、山型の圧力分布波形Ｗを、圧力値が分離閾値以上の第１の領域Ｒと、圧力値が分離閾値未満の第２の領域Ｒ'とに分離する。次に、制御部１１は、第１の領域Ｒに基づいて、力の傾き成分を求め、第２の領域Ｒ'に基づいて、力の剪断成分を求める。これにより、単一の圧力分布波形Ｗから力の傾き成分及び剪断成分の両方を求めることができる。Therefore, in this embodiment, the control unit 11 executes the following process. First, the control unit 11 separates the mountain-shaped pressure distribution waveform W into a first region R where the pressure value is equal to or greater than the separation threshold, and a second region R' where the pressure value is less than the separation threshold. Next, the control unit 11 determines the gradient component of the force based on the first region R, and determines the shear component of the force based on the second region R'. This makes it possible to determine both the gradient component and shear component of the force from a single pressure distribution waveform W.
このように、単一の圧力分布波形Ｗから力の傾き成分及び剪断成分を求めることができれば、傾き成分及び剪断成分を求めるためにセンサ部１２全体の構造を複雑化することもなくなり、また、センサ部１２全体の構造の小型化も容易となる。In this way, if the force gradient and shear components can be determined from a single pressure distribution waveform W, there is no need to complicate the overall structure of the sensor unit 12 in order to determine the gradient and shear components, and it also becomes easier to miniaturize the overall structure of the sensor unit 12.
以上が制御部１１の処理アルゴリズムに関するコンセプトである。The above is the concept behind the processing algorithm of the control unit 11.
＜第１の層１及び第２の層２を含む積層構造＞
上述のように、本実施形態においては、単一の圧力分布波形Ｗから力の傾き成分及び剪断成分（特に、傾き成分）を適切に検出することを目的の一つとしている。この場合、圧力分布センサ３上の層構造が単層構造であると、力傾き成分及び剪断成分を適切に検出することができない可能性がある。<Layer structure including first layer 1 and second layer 2>
As described above, one of the objectives of this embodiment is to appropriately detect the gradient component and shear component of the force (especially the gradient component) from a single pressure distribution waveform W. In this case, if the layer structure on the pressure distribution sensor 3 is a single-layer structure, there is a possibility that the gradient component and shear component of the force cannot be appropriately detected.
そこで、本実施形態では、圧力分布センサ３上の層構造を、第１の層１及び第２の層２（あるいは、それ以上）を含む積層構造とし、かつ、第１の層１及び第２の層２との硬度を異ならせることとしている。特に、本実施形態では、第２の層２を第１の層１よりも柔らかく構成している。Therefore, in this embodiment, the layer structure on the pressure distribution sensor 3 is a laminated structure including a first layer 1 and a second layer 2 (or more), and the hardness of the first layer 1 and the second layer 2 is made different. In particular, in this embodiment, the second layer 2 is made softer than the first layer 1.
図６は、力の傾き成分が加えられた場合、並びに、力の剪断成分が加えられた場合における第１の層１及び第２の層２の動きと、そのときの圧力分布波形Ｗとの関係を示す図である。Figure 6 shows the relationship between the movement of the first layer 1 and the second layer 2 when a gradient component of force is applied and when a shear component of force is applied, and the resulting pressure distribution waveform W.
図６の左側に示すように、打鍵子５により下方向に力が加えられた後（破線の圧力分布波形Ｗ）、打鍵子５が傾いた（実線の圧力分布波形Ｗ）とする。この場合、相対的に硬い第１の層１は、その形状があまり変化しないまま全体的に傾き、一方で、相対的に柔らかい第２の層２が変形する。As shown on the left side of Figure 6, after a downward force is applied by the keystroke 5 (pressure distribution waveform W shown by the dashed line), the keystroke 5 tilts (pressure distribution waveform W shown by the solid line). In this case, the relatively hard first layer 1 tilts overall without changing its shape much, while the relatively soft second layer 2 deforms.
図６の右側に示すように、打鍵子５により下方向に力が加えられた後（破線の圧力分布波形Ｗ）、打鍵子５が平面方向（ＸＹ平面）に移動した（実線の圧力分布波形Ｗ）とする。この場合、相対的に硬い第１の層１は、その形状があまり変化しないまま平面方向に移動し、一方で、相対的に柔らかい第２の層２が剪断変形する。As shown on the right side of Figure 6, suppose that after a downward force is applied by the keying element 5 (pressure distribution waveform W shown by the dashed line), the keying element 5 moves in a planar direction (XY plane) (pressure distribution waveform W shown by the solid line). In this case, the relatively hard first layer 1 moves in the planar direction without changing its shape much, while the relatively soft second layer 2 undergoes shear deformation.
このように、圧力分布センサ３上の層構造を、硬さの異なる２層以上の積層構造とすることで、圧力分布波形Ｗの第１の領域Ｒにおいて、力の傾き成分が反映されやすくなり、また、圧力分布の第２の領域Ｒ'において、力の剪断成分が反映されやすくなる。これにより、力の傾き成分と、剪断成分とを分離しやすくなる。In this way, by making the layer structure on the pressure distribution sensor 3 a laminated structure of two or more layers with different hardness, the gradient component of the force is more easily reflected in the first region R of the pressure distribution waveform W, and the shear component of the force is more easily reflected in the second region R' of the pressure distribution. This makes it easier to separate the gradient component and shear component of the force.
＜ユーザ操作＞
次に、各種のユーザ操作について説明する。図７は、各種のユーザ操作と、ユーザ操作による圧力分布波形Ｗとの関係を示す図である。図７に示すように、本実施形態においては、各種のユーザ操作として押圧操作、剪断操作、傾き操作の３種類が用意されている。<User operation>
Next, various user operations will be described. Fig. 7 is a diagram showing the relationship between various user operations and the pressure distribution waveform W resulting from the user operations. As shown in Fig. 7, in this embodiment, three types of user operations are provided: a pressing operation, a shearing operation, and a tilting operation.
図７の一番左を参照して、押圧操作は、指（力を加える物体の一例）を傾けずに一定の力（押圧操作の判断基準となる力：分離閾値とは別）以上の力でセンサ部１２を下方向に押圧する操作である。図７の一番左に示すように、ユーザが指を傾けずにセンサ部１２を押した後、さらに指でセンサ部１２を押し込むと、圧力分布波形Ｗの高さが高くなるように変化する。Referring to the leftmost part of Figure 7, a pressing operation is an operation in which a finger (an example of an object that applies force) is pressed downward on the sensor unit 12 with a force equal to or greater than a certain force (a force that serves as a criterion for determining whether a pressing operation is performed; separate from the separation threshold) without tilting the finger. As shown on the leftmost part of Figure 7, when the user presses the sensor unit 12 without tilting the finger, and then further presses the sensor unit 12 with the finger, the height of the pressure distribution waveform W changes to become higher.
図７の左から２番目を参照して、剪断操作は、指（力を加える物体の一例）を傾けずに一定の力（入力判定閾値：後述のＳＴ１０２参照）以上の力でセンサ部１２を下方向に押圧したまま、指を平面方向（ＸＹ平面）に移動させる操作である。図７の左から２番目に示すように、ユーザが、指を傾けずにセンサ部１２を押しながら、指を平面方向に移動させると、圧力分布波形Ｗは、その形状があまり変化しないまま、平面方向において対応する向きに移動する。Referring to the second from the left in Figure 7, a shearing operation is an operation in which a finger (an example of an object applying force) is moved in a planar direction (XY plane) while pressing downward on the sensor unit 12 with a force equal to or greater than a certain force (input determination threshold: see ST102 described below) without tilting the finger. As shown in the second from the left in Figure 7, when a user moves their finger in a planar direction while pressing on the sensor unit 12 without tilting the finger, the pressure distribution waveform W moves in the corresponding direction in the planar direction without changing its shape significantly.
図７の一番右及び右から２番目を参照して、傾き操作は、指（力を加える物体の一例）を傾けながら、一定の力（入力判定閾値：後述のＳＴ１０２参照）以上の力でセンサ部１２を斜め下方向に押圧する操作である。図７の一番右及び右から２番目に示すように、ユーザが指を傾けながら、センサ部１２を斜め下方向に押すと、圧力分布波形Ｗの上側（第１の領域Ｒ）の形状が傾き方向に対応して変化する。Referring to the rightmost and second from the right in Figure 7, a tilt operation is an operation in which a finger (an example of an object that applies force) is tilted while pressing the sensor unit 12 diagonally downward with a force equal to or greater than a certain force (input determination threshold: see ST102 described below). As shown in the rightmost and second from the right in Figure 7, when a user tilts their finger and presses the sensor unit 12 diagonally downward, the shape of the upper side (first region R) of the pressure distribution waveform W changes in accordance with the tilt direction.
本実施形態においては、押圧操作、剪断操作、傾き操作に対して、実行されるべき各種の機能が割り当てられる。例えば、圧力検出装置１０が搭載される電子機器がカメラである場合、各操作に割り当てられる機能は、例えば、シャッタ、ズームイン、ズームアウトなどである。In this embodiment, various functions to be executed are assigned to pressing operations, shearing operations, and tilting operations. For example, if the electronic device in which the pressure detection device 10 is installed is a camera, the functions assigned to each operation may be, for example, shutter, zoom in, zoom out, etc.
押圧操作については、平面方向（ＸＹ平面）でどの位置が指で押されたかに応じて割り当てられる機能が異なっていてもよい。剪断操作については、平面方向でどの向きに（及びどの程度）指が移動したかに応じて割り当てられる機能が異なっていてもよい。また、傾き操作については、どの向き（球座標φ）に（及びどの程度：球座標θ）傾いたかに応じて、割り当てられる機能が異なっていてもよい。For pressure operations, the function assigned may differ depending on which position in the planar direction (XY plane) is pressed with the finger. For shear operations, the function assigned may differ depending on which direction (and how much) the finger moves in the planar direction. Furthermore, for tilt operations, the function assigned may differ depending on which direction (spherical coordinate φ) the finger is tilted in (and how much: spherical coordinate θ).
本実施形態においては、単純な構造及び小型のセンサ部１２にもかかわらず、押圧操作、剪断操作、傾き操作の３種類の操作（特に、剪断操作、傾き操作）に対して各種の機能を割り当てることができるので、数多くの機能を割り当てることができる。In this embodiment, despite the simple structure and small size of the sensor unit 12, various functions can be assigned to three types of operations: pressing, shearing, and tilting (especially shearing and tilting), making it possible to assign a large number of functions.
さらに、本実施形態においては、圧力分布波形Ｗから、力の押圧成分、剪断成分、傾き成分を精度よく求めることができるので（後述の制御部１１の処理の説明参照）、ユーザによる押圧操作、剪断操作、傾き操作を精度よく判定することができる。このため、ユーザ毎の押圧操作、剪断操作、傾き操作による個人差を適切に吸収することができ、また、各操作を個人認証等に用いることもできる。Furthermore, in this embodiment, the pressure component, shear component, and tilt component of the force can be accurately determined from the pressure distribution waveform W (see the explanation of the processing by the control unit 11 below), so the pressure operation, shear operation, and tilt operation by the user can be accurately determined. This makes it possible to appropriately accommodate individual differences in the pressure operation, shear operation, and tilt operation of each user, and each operation can also be used for personal authentication, etc.
＜制御部１１の処理＞
次に、制御部１１の処理について説明する。図８及び図９は、制御部１１の処理を示すフローチャートである。図１０は、山型の圧力分布波形Ｗを含むセンサデータを示す図である。<Processing of the control unit 11>
Next, a description will be given of the processing of the control unit 11. Figures 8 and 9 are flowcharts showing the processing of the control unit 11. Figure 10 is a diagram showing sensor data including a mountain-shaped pressure distribution waveform W.
まず、制御部１１は、圧力分布センサ３から、圧力分布波形Wを含むセンサデータ（WxHピクセルの画素を有するデータ）を取得する（ＳＴ１０１）（図１０参照）。First, the control unit 11 acquires sensor data (data having WxH pixels) including a pressure distribution waveform W from the pressure distribution sensor 3 (ST101) (see Figure 10).
次に、制御部１１は、圧力分布波形Ｗに基づいて、センサ部１２が押圧されたかどうかを判定する（ＳＴ１０２）。センサ部１２が押圧されたかの判断は、例えば、圧力分布波形Ｗによって示される圧力値のうち、最大の圧力値が入力判定閾値以上の値であるかどうかに基づいて行われる。Next, the control unit 11 determines whether the sensor unit 12 has been pressed based on the pressure distribution waveform W (ST102). Whether the sensor unit 12 has been pressed is determined, for example, based on whether the maximum pressure value among the pressure values indicated by the pressure distribution waveform W is equal to or greater than the input determination threshold.
この場合、最大圧力値が入力判定閾値以上であるとき、センサ部１２が押圧されたと判定され、一方で、最大圧力値が入力判定閾値未満であるとき、センサ部１２が押圧されていないと判定される。入力判定閾値は、センサ部１２に対する入力の判断基準となる値であり、意図した入力を適切に判定し、意図しない入力を適切に排除することができるように、適切な値に設定される。In this case, when the maximum pressure value is equal to or greater than the input determination threshold, it is determined that the sensor unit 12 has been pressed; conversely, when the maximum pressure value is less than the input determination threshold, it is determined that the sensor unit 12 has not been pressed. The input determination threshold is a value that serves as a criterion for determining input to the sensor unit 12, and is set to an appropriate value so that intended input can be properly determined and unintended input can be properly rejected.
センサ部１２が押圧されていない場合（ＳＴ１０２のＮＯ）、制御部１１は、ＳＴ１０２における前回の判定で、センサ部１２が押圧されたと判定されていたかどうかを判定する（ＳＴ１０３）。If the sensor unit 12 is not pressed (NO in ST102), the control unit 11 determines whether the sensor unit 12 was determined to be pressed in the previous determination in ST102 (ST103).
前回の判定においてセンサ部１２が押圧されたと判定されていた場合（ＳＴ１０３のＹＥＳ）、制御部１１は、センサ部１２に対する入力が解除されたと判定して（ＳＴ１０４）、ＳＴ１０１へ戻る。一方、前回の判定においてセンサ部１２が押圧されていないと判定されていた場合（ＳＴ１０３のＮＯ）、制御部１１は、ＳＴ１０４を介さずにＳＴ１０１へ戻る。If the previous determination determined that the sensor unit 12 was pressed (YES in ST103), the control unit 11 determines that the input to the sensor unit 12 has been released (ST104) and returns to ST101. On the other hand, if the previous determination determined that the sensor unit 12 was not pressed (NO in ST103), the control unit 11 returns to ST101 without going through ST104.
ＳＴ１０２において、センサ部１２が押圧されたと判定された場合（ＳＴ１０２のＹＥＳ）、制御部１１は、センサデータが複数の山型の圧力分布波形Ｗを含む多峰分布であるかどうかを判定する（ＳＴ１０５）。If it is determined in ST102 that the sensor unit 12 has been pressed (YES in ST102), the control unit 11 determines whether the sensor data has a multi-peak distribution including multiple mountain-shaped pressure distribution waveforms W (ST105).
多峰分布の場合（ＳＴ１０５のＹＥＳ）、制御部１１は、複数の圧力分布波形Ｗのうち、１つの圧力分布波形Wを選択する（ＳＴ１０６）。この場合、制御部１１は、典型的には、複数の圧力分布波形Wのうち、圧力の最大値が最も高い値を示す波形や、サイズが最も大きな波形を優先的に選択する。In the case of a multi-modal distribution (YES in ST105), the control unit 11 selects one pressure distribution waveform W from the multiple pressure distribution waveforms W (ST106). In this case, the control unit 11 typically preferentially selects, from the multiple pressure distribution waveforms W, the waveform that exhibits the highest maximum pressure value or the waveform with the largest size.
ＳＴ１０６の判定においては、例えば、センサデータの画素数が多い場合、ＳＳＤ（Single Shot multi-box Detector）、ＹＯＬＯ（You only Look Once）等の物体検出処理が実行される。一方、センサデータの画素数が少ない場合、複数の極大値検索等が実行される。In the judgment of ST106, for example, if the number of pixels in the sensor data is large, object detection processing such as SSD (Single Shot multi-box Detector) or YOLO (You only Look Once) is performed. On the other hand, if the number of pixels in the sensor data is small, a search for multiple local maxima, etc. is performed.
１つの圧力分布波形Wが決定された後、制御部１１は、ガウシアンフィルタ、バイラテラルフィルタ、定数閾値等を用いる手法により、ノイズ除去処理を実行する（ＳＴ１０７）。After one pressure distribution waveform W is determined, the control unit 11 performs noise removal processing using a method such as a Gaussian filter, a bilateral filter, or a constant threshold (ST107).
次に、制御部１１は、圧力分布波形Ｗを、圧力値が分離閾値以上である第１の領域Ｒと、圧力値が分離閾値未満の第２の領域Ｒ'とに分離する（ＳＴ１０８）。典型的には、第１の領域Ｒは、山型の圧力分布波形Ｗの上側において、山型が崩れて変形している箇所を適切に含む領域であり、第２の領域Ｒ'は、圧力分布波形Ｗの下側において、その変形している上側の領域（第１の領域Ｒ）を除外した領域である。Next, the control unit 11 separates the pressure distribution waveform W into a first region R where the pressure value is equal to or greater than the separation threshold, and a second region R' where the pressure value is less than the separation threshold (ST108). Typically, the first region R is a region on the upper side of the mountain-shaped pressure distribution waveform W that appropriately includes the portion where the mountain shape has collapsed and deformed, and the second region R' is a region on the lower side of the pressure distribution waveform W that excludes the deformed upper region (first region R).
第１の領域Ｒ及び第２の領域Ｒ'を分離するための分離閾値を設定する方法としては、例えば、以下の１．～４．の４つの方法が挙げられる。The following four methods, 1. to 4., can be used to set a separation threshold for separating the first region R and the second region R'.
１．定数
或る圧力値が定数として予め設定されており、この値が分離閾値として用いられる。
２．割合
例えば、圧力分布波形Ｗの圧力の最大値に対して一定の割合（例えば、５０％）となる圧力値が、分離閾値として用いられる（つまり、可変）。
３．大津の二値化法
圧力分布波形Ｗを含む画像データに、大津の二値化法による画像処理を施し、分離閾値を決定する（つまり、可変）。
４．エッジ抽出処理
圧力分布波形Ｗを含む画像データに、例えば、ラプラシアンフィルタ（２次微分）によるエッジ抽出処理（画像処理）を施し、抽出結果に基づいて分離閾値を決定する（つまり、可変）。
分離閾値は、上記１．～４．の方法のうち、２以上が組み合わされて決定されてもよい。また、分離閾値は、機械学習により決定されてもよい。1. Constant A certain pressure value is preset as a constant, and this value is used as the separation threshold.
2. Proportion For example, a pressure value that is a certain proportion (for example, 50%) of the maximum pressure value of the pressure distribution waveform W is used as the separation threshold (that is, variable).
3. Otsu's Binarization Method Image data including the pressure distribution waveform W is subjected to image processing using Otsu's binarization method, and a separation threshold is determined (i.e., variable).
4. Edge Extraction Processing Image data including the pressure distribution waveform W is subjected to edge extraction processing (image processing) using, for example, a Laplacian filter (second-order differential), and a separation threshold is determined (i.e., variable) based on the extraction results.
The separation threshold may be determined by combining two or more of the above methods 1 to 4. The separation threshold may also be determined by machine learning.
分離閾値により、圧力分布波形Ｗを第１の領域Ｒ及び第２の領域Ｒ'に分離すると、次に、制御部１１は、第１の領域Ｒに基づいて、今回の傾き角度を算出する（ＳＴ１０９）。傾き角度を算出するとき、例えば、制御部１１は、第１の領域Ｒについて近似平面Ｐを算出し、この近似平面Ｐが平面方向（ＸＹ平面）に対して傾く角度を算出することで、傾き角度を算出する。Once the pressure distribution waveform W is separated into a first region R and a second region R' using the separation threshold, the control unit 11 then calculates the current tilt angle based on the first region R (ST109). When calculating the tilt angle, for example, the control unit 11 calculates an approximate plane P for the first region R, and calculates the angle at which this approximate plane P is tilted relative to the planar direction (XY plane), thereby calculating the tilt angle.
図１１は、第１の領域Ｒの近似平面Ｐが、水平面に平行に近い状態から徐々に傾いたときの様子を示す図である。図１２は、第１の領域Ｒの近似平面Ｐが傾いたときの様子を示す模式図である。Figure 11 is a diagram showing the state when the approximate plane P of the first region R gradually tilts from a state where it is nearly parallel to the horizontal plane. Figure 12 is a schematic diagram showing the state when the approximate plane P of the first region R tilts.
今回の傾き角度を算出すると、次に、制御部１１は、今回が、ＳＴ１０２における押圧判定において初回であるかどうかを判定する（ＳＴ１１０）。今回が初回である場合（ＳＴ１１０のＹＥＳ）、制御部１１は、今回の傾き角度を初回の傾き角度として記憶部１３に記憶し（ＳＴ１１１）、ＳＴ１１２、１１３を飛ばして、ＳＴ１１４へ進む。Once the current tilt angle has been calculated, the control unit 11 then determines whether this is the first time the pressure has been determined in ST102 (ST110). If this is the first time (YES in ST110), the control unit 11 stores the current tilt angle as the first tilt angle in the memory unit 13 (ST111), skips ST112 and 113, and proceeds to ST114.
今回が初回ではなく、２回目以降である場合（ＳＴ１１０のＮＯ）、制御部１１は、今回の傾き角度及び初回の傾き角度の差分量（今回の傾き角度－初回の傾き角度）を算出する（ＳＴ１１２）。If this is not the first time, but the second or subsequent time (NO in ST110), the control unit 11 calculates the difference between the current tilt angle and the first tilt angle (current tilt angle - first tilt angle) (ST112).
次に、制御部１１は、例えば、アフィン変換などにより、差分量を力の傾き成分に変換する（ＳＴ１１３）。Next, the control unit 11 converts the difference amount into a force gradient component, for example, by affine transformation (ST113).
なお、ここでの説明では、第１の領域Ｒの近似平面Ｐの変化から傾き角度を求める方法について説明したが、第１の領域Ｒの重心位置の変化から傾き角度が求められてもよい。Note that while the explanation here has been given of a method for determining the tilt angle from changes in the approximate plane P of the first region R, the tilt angle may also be determined from changes in the center of gravity position of the first region R.
図９を参照して、次に、制御部１１は、第２の領域Ｒ'の今回の重心位置を算出する（ＳＴ１１４）。Referring to FIG. 9, next, the control unit 11 calculates the current center of gravity position of the second region R' (ST114).
図１３は、第２の領域Ｒ'の重心位置が、平面方向（ＸＹ平面）に移動したときの様子を示す模式図である。Figure 13 is a schematic diagram showing what happens when the center of gravity of the second region R' moves in a planar direction (XY plane).
今回の重心位置を算出すると、次に、制御部１１は、今回が、ＳＴ１０２における押圧判定において初回であるかどうかを判定する（ＳＴ１１５）。今回が初回である場合（ＳＴ１１５のＹＥＳ）、制御部１１は、今回の重心位置を初回の重心位置として記憶部１３に記憶し（ＳＴ１１６）、ＳＴ１１７、１１８を飛ばして、ＳＴ１０１へ戻る。Once the current center of gravity position has been calculated, the control unit 11 then determines whether this is the first time the pressure has been determined in ST102 (ST115). If this is the first time (YES in ST115), the control unit 11 stores the current center of gravity position in the memory unit 13 as the first center of gravity position (ST116), skips ST117 and 118, and returns to ST101.
今回が初回ではなく、２回目以降である場合（ＳＴ１１５のＮＯ）、制御部１１は、今回の重心位置及び初回の重心位置の差分量（今回の重心位置－初回の重心位置：移動距離）を算出する（ＳＴ１１７）。If this is not the first time, but the second or subsequent time (NO in ST115), the control unit 11 calculates the difference between the current center of gravity position and the initial center of gravity position (current center of gravity position - initial center of gravity position: movement distance) (ST117).
次に、制御部１１は、例えば、アフィン変換などにより、差分量を力の剪断成分に変換し（ＳＴ１１８）、ＳＴ１０１へ戻る。以降、ＳＴ１０１以下の処理が所定の周期（例えば、数十～数百ｍｓオーダ）で繰り返して実行される。Next, the control unit 11 converts the difference amount into a shear component of the force, for example, by affine transformation (ST118), and returns to ST101. Thereafter, the processing from ST101 onwards is repeatedly executed at a predetermined cycle (for example, on the order of tens to hundreds of ms).
ここで、制御部１１は、力の押圧成分が入力判定閾値以上（ＳＴ１０２参照）となり、力の傾き成分における傾き角度（θ）が所定の角度以上となったとき、傾き操作が入力されたと判定する。また、制御部１１は、力の押圧成分が入力判定閾値以上（ＳＴ１０２参照）となり、力の剪断成分が所定の値以上となったとき、剪断操作が入力されたと判定する。Here, the control unit 11 determines that a tilt operation has been input when the pressure component of the force is equal to or greater than the input determination threshold (see ST102) and the tilt angle (θ) of the tilt component of the force is equal to or greater than a predetermined angle. Furthermore, the control unit 11 determines that a shear operation has been input when the pressure component of the force is equal to or greater than the input determination threshold (see ST102) and the shear component of the force is equal to or greater than a predetermined value.
また、制御部１１は、傾き成分が所定の角度未満で、かつ、剪断成分が所定の値未満である場合に、力の押圧成分が所定の閾値（入力判定閾値よりも高い値に設定された閾値）以上となったとき、押圧操作が入力されたと判定する。各操作が入力されると、対応する機能が電子機器により実行される。Furthermore, when the tilt component is less than a predetermined angle and the shear component is less than a predetermined value, the control unit 11 determines that a pressing operation has been input when the pressure component of the force exceeds a predetermined threshold (a threshold set to a value higher than the input determination threshold). When each operation is input, the corresponding function is executed by the electronic device.
＜作用等＞
以上説明したように、本実施形態に係る圧力検出装置１０では、傾き成分及び剪断成分（及び押圧成分）を含み得る力を圧力分布波形Ｗとして検出可能な圧力分布センサ３で検出された圧力分布波形Ｗに基づいて、傾き成分及び剪断成分（及び押圧成分）が算出される。<Effect, etc.>
As described above, in the pressure detection device 10 according to this embodiment, the gradient component and shear component (and pressure component) are calculated based on the pressure distribution waveform W detected by the pressure distribution sensor 3, which is capable of detecting a force that may include a gradient component and a shear component (and pressure component) as a pressure distribution waveform W.
このように、本実施形態では、圧力分布波形Ｗに基づいて力の傾き成分及び剪断成分（及び押圧成分）を求めることができるので、センサ構造の簡略化及び小型化が容易となる。なお、上述のように、従来の方法によって力の傾き成分を求めようとすると、センサ構造が複雑化及び大型化しやすい。従って、本実施形態のように、圧力分布波形Ｗから力の傾き成分を求めることが特に有効である。In this way, in this embodiment, the force gradient component and shear component (and pressure component) can be determined based on the pressure distribution waveform W, making it easy to simplify and miniaturize the sensor structure. However, as mentioned above, attempting to determine the force gradient component using conventional methods tends to result in a complex and large sensor structure. Therefore, determining the force gradient component from the pressure distribution waveform W, as in this embodiment, is particularly effective.
また、本実施形態では、圧力分布波形Ｗのうち、力の傾き成分が相対的に支配的となる第１の領域Ｒに基づいて、傾き成分が算出される。これにより、力の傾き成分を精度よく求めることができる。また、圧力分布波形Ｗのうち、力の剪断成分が相対的に支配的となる第２の領域Ｒ'に基づいて、剪断成分が算出される。これにより、力の剪断成分を精度良く求めることができる。Furthermore, in this embodiment, the gradient component is calculated based on the first region R of the pressure distribution waveform W where the gradient component of the force is relatively dominant. This allows the gradient component of the force to be determined with high accuracy. Furthermore, the shear component is calculated based on the second region R' of the pressure distribution waveform W where the shear component of the force is relatively dominant. This allows the shear component of the force to be determined with high accuracy.
また、本実施形態では、圧力分布波形Ｗのうち、圧力値が分離閾値以上の領域が第１の領域Ｒに設定され、圧力値が分離閾値未満の領域が第２の領域Ｒ'に設定される。これにより、圧力分布波形Ｗを、力の傾き成分が支配的な第１の領域Ｒと、力の剪断成分が支配的な第２の領域Ｒ'とに適切に分離させることができる。Furthermore, in this embodiment, the region of the pressure distribution waveform W where the pressure value is equal to or greater than the separation threshold is set as the first region R, and the region where the pressure value is less than the separation threshold is set as the second region R'. This allows the pressure distribution waveform W to be appropriately separated into the first region R, where the gradient component of the force is dominant, and the second region R', where the shear component of the force is dominant.
また、本実施形態において、分離閾値は、可変に制御され得る。このように分離閾値を可変とすることで、圧力分布波形Ｗの形状等に応じて、分離閾値を適切に設定することができる。この場合、圧力分布波形Ｗを含むセンサデータを画像処理して圧力分布波形Ｗの外形を認識しつつ、分離閾値を設定することで、さらに適切な位置に分離閾値を設定することができる。Furthermore, in this embodiment, the separation threshold can be variably controlled. By making the separation threshold variable in this way, it is possible to set the separation threshold appropriately depending on the shape of the pressure distribution waveform W, etc. In this case, by setting the separation threshold while performing image processing on the sensor data including the pressure distribution waveform W to recognize the outer shape of the pressure distribution waveform W, it is possible to set the separation threshold at an even more appropriate position.
また、本実施形態では、第１の領域Ｒの平面方向（ＸＹ平面）に対する傾き角度（例えば、近似平面Ｐの傾き角度）が求められ、この傾き角度に基づいて、力の傾き成分が算出される。これにより、力の傾き成分を精度よく求めることができる。Furthermore, in this embodiment, the tilt angle (for example, the tilt angle of the approximation plane P) relative to the planar direction (XY plane) of the first region R is determined, and the force gradient component is calculated based on this tilt angle. This allows the force gradient component to be determined with high accuracy.
また、本実施形態では、第２の領域Ｒ'における平面方向（ＸＹ平面）での移動距離（例えば、第２の領域Ｒ'の重心位置の移動距離）が求められ、この移動距離に基づいて、剪断成分が算出される。これにより、力の剪断成分を精度よく求めることができる。Furthermore, in this embodiment, the movement distance in the planar direction (XY plane) of the second region R' (for example, the movement distance of the center of gravity position of the second region R') is determined, and the shear component is calculated based on this movement distance. This allows the shear component of the force to be determined with high accuracy.
また、本実施形態では、センサ部１２において、圧力分布センサ３上の構造が第１の層１及び第２の層２を含む２層構造（あるいは、３層以上）とされている（このような簡単な層構造とすることができるのは、圧力分布波形Ｗから傾き成分及び剪断成分を求めることができるため）。そして、本実施形態では、第１の層１及び第２の層２の硬度が異なっており、第２の層２が第１の層１よりも柔らかく構成されている。Furthermore, in this embodiment, the sensor unit 12 has a two-layer structure (or three or more layers) on the pressure distribution sensor 3, including a first layer 1 and a second layer 2 (such a simple layer structure is possible because the slope component and shear component can be determined from the pressure distribution waveform W). Furthermore, in this embodiment, the first layer 1 and the second layer 2 have different hardnesses, with the second layer 2 being softer than the first layer 1.
これにより、圧力分布波形Ｗの第１の領域Ｒにおいて、力の傾き成分が反映されやすくなり、また、圧力分布の第２の領域Ｒ'において、力の剪断成分が反映されやすくなる。これにより、圧力分布波形Ｗにおいて力の傾き成分と、剪断成分とを分離しやすくなる。This makes it easier for the gradient component of the force to be reflected in the first region R of the pressure distribution waveform W, and for the shear component of the force to be reflected in the second region R' of the pressure distribution. This makes it easier to separate the gradient component and shear component of the force in the pressure distribution waveform W.
≪第２実施形態≫
（力の傾き成分を検出しやすい層構造）
次に、本技術の第２実施形態について説明する。第２実施形態以降の説明においては、上述の第１実施形態と同様の構成及び機能を有する部分については同一符号を付し、説明を省略又は簡略化する。Second Embodiment
(Layer structure that makes it easy to detect force gradient components)
Next, a second embodiment of the present technology will be described. In the descriptions of the second and subsequent embodiments, parts having the same configurations and functions as those in the first embodiment described above will be denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted or simplified.
ここで、第１の層１及び第２の層２の形状等を変化させることで、力の剪断成分及び力の傾き成分のうち、どちらを検出しやすくするかを設定することができる。この第２実施形態においては、力の剪断成分及び傾き成分のうち、力の傾き成分を検出しやすい構成について説明し、後述の第３実施形態においては、力の剪断成分を検出しやすい構成について説明する。Here, by changing the shapes of the first layer 1 and the second layer 2, it is possible to set which of the shear component of the force and the gradient component of the force is easier to detect. In this second embodiment, a configuration that makes it easier to detect the gradient component of the force out of the shear component and gradient component of the force will be described, and in the third embodiment described below, a configuration that makes it easier to detect the shear component of the force will be described.
図１４Ａ～図１４Ｅは、第２実施形態に係るセンサ部１２の構成を示す模式図である。Figures 14A to 14E are schematic diagrams showing the configuration of the sensor unit 12 according to the second embodiment.
図１４Ａ～図１４Ｅにおいて、第１の層１ａ～１ｅに用いられる材料、第２の層２ａ～２ｅに用いられる材料は、それぞれ、第１実施形態と同じである。また、第１の層１ａ～１ｅの上面に、圧力を加える物体（例えば、指）が滑らない程度に高い静止摩擦力定数を有するフィルムが積層されていてもよい。また、第１の層１ａ～１ｅの上面に、高い静止摩擦力係数を付与するために、複数の凹凸が設けられていてもよい。なお、これらについては、後述の第３実施形態においても同様である。In Figures 14A to 14E, the materials used for the first layers 1a to 1e and the second layers 2a to 2e are the same as those in the first embodiment. Furthermore, a film with a static friction constant high enough to prevent an object applying pressure (for example, a finger) from slipping may be laminated on the upper surface of the first layers 1a to 1e. Furthermore, the upper surface of the first layers 1a to 1e may have multiple projections and depressions to impart a high static friction coefficient. This also applies to the third embodiment described below.
図１４Ａ～図１４Ｅにおいて、第１の層１ａ～１ｅは、第２の層２ａ～２ｅの上面を全体的に覆っている。また、第１の層１ａ～１ｅにおいて、層１ａ～１ｅに沿う方向の面積は、第２の層２ａ～２ｅにおいて、層２ａ～２ｅに沿う方向の面積よりも大きくなるようにその面積が設定されている。In Figures 14A to 14E, the first layers 1a to 1e entirely cover the upper surfaces of the second layers 2a to 2e. Furthermore, the areas of the first layers 1a to 1e in the direction parallel to the layers 1a to 1e are set to be larger than the areas of the second layers 2a to 2e in the direction parallel to the layers 2a to 2e.
なお、第１の層１ａ～１ｅにおいて、第１の層１ａ～１ｅに沿う方向の面積とは、第２の層２ａ～２ｅに対向する第１の層１ａ～１ｅの下面の面積を意味する。典型的には、第１の層１ａ～１ｅにおいて、第１の層１ａ～１ｅに沿う方向の面積とは、平面方向（ＸＹ平面）に沿う方向の面積のうち最大値である。例えば、図１４Ｂ、図１４Ｃ、図１４Ｄでは、第１の層１ｂ、１ｃ、１ｄは、直方体状で、平面方向での面積は、高さ方向（Ｚ軸方向）で変化せず一定の面積である。この場合、この平面方向での面積が第１の層１ｂ、１ｃ、１ｄにおいて、第１の層１ｂ、１ｃ、１ｄに沿う方向の面積である。一方、図１４Ａでは、第１の層１ａは、半円球状で、平面方向（ＸＹ平面）での面積が、高さ方向（Ｚ軸方向）で一定ではない。この場合、第１の層１ａの平面方向の面積のうち最大となる第１の層１ａの下面の面積が、第１の層１ａにおいて第１の層１ａに沿う方向の面積となる。ここで、図１４Ｅにおいて、第１の層１ｅは、層１ｅの全体が曲面となっている。このように、第１の層１ｅが曲面となっている場合には、第１の層１ｅに沿う方向の面積は、平面方向の面積ではなく、曲面に沿う方向の面積である。Note that for the first layers 1a to 1e, the area along the first layers 1a to 1e refers to the area of the underside of the first layers 1a to 1e facing the second layers 2a to 2e. Typically, for the first layers 1a to 1e, the area along the first layers 1a to 1e is the maximum area along the planar direction (XY plane). For example, in Figures 14B, 14C, and 14D, the first layers 1b, 1c, and 1d are rectangular parallelepipeds, and their area in the planar direction is constant and does not change in the height direction (Z-axis direction). In this case, the area in the planar direction is the area of the first layers 1b, 1c, and 1d in the direction along the first layers 1b, 1c, and 1d. On the other hand, in Figure 14A, the first layer 1a is semispherical, and its area in the planar direction (XY plane) is not constant in the height direction (Z axis direction). In this case, the area of the underside of the first layer 1a, which is the largest of the planar areas of the first layer 1a, is the area of the first layer 1a in the direction along the first layer 1a. Here, in Figure 14E, the entire first layer 1e has a curved surface. In this way, when the first layer 1e has a curved surface, the area along the direction along the first layer 1e is not the area in the planar direction, but the area along the curved surface.
また、第２の層２ａ～２ｅにおいて、第２の層２ａ～２ｅに沿う方向の面積とは、第１の層１ａ～１ｅに対向する第２の層２ａ～２ｅの上面の面積を意味する。典型的には、第２の層２ａ～２ｅにおいて、第２の層２ａ～２ｅに沿う方向の面積とは、平面方向（ＸＹ平面）に沿う方向の面積のうち最大値である。例えば、図１４Ｃ、図１４Ｄでは、第２の層２ｃ、２ｄは、直方体状で、平面方向での面積は、高さ方向（Ｚ軸方向）で変化せず一定の面積である。この場合、この平面方向での面積が第２の層２ｃ、２ｄにおいて、第２の層２ｃ、２ｄに沿う方向の面積である。一方、図１４Ａ、１４Ｂでは、第２の層２ａ、２ｂは、逆錐台形状で、平面方向（ＸＹ平面）での面積が、高さ方向（Ｚ軸方向）で一定ではない。この場合、第２の層２ａ、２ｂの平面方向での面積のうち最大となる第２の層２ａ、２ｂの上面の面積が、第２の層２ａ、２ｂにおいて第２の層２ａ、２ｂに沿う方向の面積となる。また、図１４Ｅでは、第２の層２ｅは、下側が直方体状で上側が半円球状となっており、平面方向（ＸＹ平面）での面積が、高さ方向（Ｚ軸方向）で一定ではない。この場合、第２の層２ｅの平面方向の面積のうち最大となる、第２の層２ｅの直方体部分の平面方向での面積が、第２の層２ｅにおいて第２の層２ｅ沿う方向の面積となる。Furthermore, in the second layers 2a to 2e, the area in the direction along the second layers 2a to 2e refers to the area of the upper surface of the second layers 2a to 2e facing the first layers 1a to 1e. Typically, in the second layers 2a to 2e, the area in the direction along the second layers 2a to 2e is the maximum area in the direction along the planar direction (XY plane). For example, in Figures 14C and 14D, the second layers 2c and 2d are rectangular parallelepipeds, and their area in the planar direction is constant and does not change in the height direction (Z-axis direction). In this case, this area in the planar direction is the area in the direction along the second layers 2c and 2d. On the other hand, in Figures 14A and 14B, the second layers 2a and 2b are inverted frustum shapes, and their area in the planar direction (XY plane) is not constant in the height direction (Z-axis direction). In this case, the area of the upper surface of the second layers 2a and 2b, which is the largest among the areas of the second layers 2a and 2b in the planar direction, is the area of the second layers 2a and 2b in the direction along the second layers 2a and 2b. Also, in Figure 14E, the second layer 2e has a rectangular parallelepiped shape on the bottom and a semispherical shape on the top, and the area in the planar direction (XY plane) is not constant in the height direction (Z-axis direction). In this case, the area in the planar direction of the rectangular parallelepiped portion of the second layer 2e, which is the largest among the areas of the second layer 2e in the planar direction, is the area of the second layer 2e in the direction along the second layer 2e.
第２実施形態のように、第１の層１ａ～１ｅにおいて第１の層１ａ～１ｅに沿う方向の面積を、第２の層２ａ～２ｅにおいて第２の層２ａ～２ｅに沿う方向の面積よりも大きくすることで、圧力分布波形Ｗにおいて力の傾き成分がより反映されやすくなり、力の剪断成分よりも力の傾き成分を検出しやすくなる。その結果、力の傾き成分をより正確に求めることができる。As in the second embodiment, by making the area of the first layers 1a-1e in the direction parallel to the first layers 1a-1e larger than the area of the second layers 2a-2e in the direction parallel to the second layers 2a-2e, the force gradient component is more easily reflected in the pressure distribution waveform W, making it easier to detect the force gradient component than the force shear component. As a result, the force gradient component can be determined more accurately.
典型的には、第１の層１ａ～１ｅにおいて第１の層１ａ～１ｅの層に沿う方向の面積は、第２の層２ａ～２ｅにおいて第２の層２ａ～２ｅの層に沿う方向の面積の１２５％以上とされる。これにより、力の傾き成分をより検出しやすくなり、力の傾き成分をより正確に求めることができる。Typically, the area of the first layers 1a to 1e in the direction parallel to the first layers 1a to 1e is set to 125% or more of the area of the second layers 2a to 2e in the direction parallel to the second layers 2a to 2e. This makes it easier to detect the force gradient component, allowing the force gradient component to be determined more accurately.
この場合、第１の層１ａ～１ｅにおいて第１の層１ａ～１ｅの層に沿う方向の面積は、例えば、１００ｍｍ２以上１０００ｍｍ２以下程度とされ、第２の層２ａ～２ｅにおいて第２の層２ａ～２ｅの層に沿う方向の面積は、例えば、８０ｍｍ２以上８００ｍｍ２以下程度とされる。また、この場合、第１の層１及び第２の層２の合計の厚みは、例えば、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度とされる。In this case, the area of the first layers 1a to 1e in the direction along the layers of the first layers 1a to 1e is, for example, about 100mm2 to 1000mm2 , and the area of the second layers 2a to 2e in the direction along the layers of the second layers 2a to 2e is, for example, about 80mm2 to 800mm2 . In this case, the total thickness of the first layer 1 and the second layer 2 is, for example, about 1 mm to 10 mm.
図１４Ａの第１の層１ａは、半球状とされており、その上面が曲面とされている。また、図１４Ｅの第１の層１ｅは、層自体が曲面とされており、その上面も曲面とされている。このように、第１の層１の上面を曲面とすることで、センサ部１２に力を加える物体（例えば、指）がセンサ部１２に対して一点で接触しやすくなる。The first layer 1a in Figure 14A is hemispherical and has a curved top surface. Furthermore, the first layer 1e in Figure 14E is a layer that is curved and has a curved top surface. By making the top surface of the first layer 1 curved in this way, an object that applies force to the sensor unit 12 (for example, a finger) can more easily come into contact with the sensor unit 12 at one point.
これにより、圧力分布波形Ｗにおいて力の傾き成分がより反映されやすくなり、力の剪断成分よりも力の傾き成分を検出しやすくすることができる。その結果、力の傾き成分をより正確に求めることができる。This makes it easier for the force gradient component to be reflected in the pressure distribution waveform W, making it easier to detect the force gradient component than the force shear component. As a result, the force gradient component can be determined more accurately.
また、図１４Ａの第２の層２ａ、及び、図１４Ｂの第２の層２ｂは、逆錐台形（逆円錐台、逆多角錐台等）に構成されている。つまり、第２の層２ａ、２ｂは、圧力分布センサ３側（下側）から第１の層１側（上側）にかけて徐々に径（Ｚ軸回り）が大きくなる形状を有している。Furthermore, the second layer 2a in FIG. 14A and the second layer 2b in FIG. 14B are configured in an inverted truncated cone shape (an inverted truncated circular cone, an inverted truncated polygonal pyramid, etc.). In other words, the second layers 2a and 2b have a shape in which the diameter (around the Z axis) gradually increases from the pressure distribution sensor 3 side (lower side) to the first layer 1 side (upper side).
第２の層２をこのような形状とすることで、圧力分布波形Ｗにおいて力の傾き成分がより反映されやすくなり、力の剪断成分よりも力の傾き成分を検出しやすくなる。その結果、力の傾き成分をより正確に求めることができる。By giving the second layer 2 this shape, the force gradient component is more easily reflected in the pressure distribution waveform W, making it easier to detect the force gradient component than the force shear component. As a result, the force gradient component can be determined more accurately.
≪第３実施形態≫
（力の剪断成分を検出しやすい層構造）
次に、本技術の第３実施形態について説明する。第３実施形態においては、力の傾き成分よりも力の剪断成分を検出しやすい構成について説明する。Third Embodiment
(Layer structure that makes it easy to detect the shear component of force)
Next, a third embodiment of the present technology will be described. In the third embodiment, a configuration in which a shear component of a force can be more easily detected than a gradient component of a force will be described.
図１５Ａ～図１５Ｅは、第３実施形態に係るセンサ部１２の構成を示す模式図である。Figures 15A to 15E are schematic diagrams showing the configuration of the sensor unit 12 according to the third embodiment.
図１５Ａ～図１５Ｅにおいて、第１の層１ｆ～１ｊは、第２の層２ｆ～２ｊの上面を部分的に覆っている。また、第１の層１ｆ～１ｊにおいて、層１ｆ～１ｊに沿う方向の面積は、第２の層２ｆ～２ｊにおいて、層２ｆ～２ｊに沿う方向の面積よりも小さくなるようにその面積が設定されている。In Figures 15A to 15E, the first layers 1f to 1j partially cover the upper surfaces of the second layers 2f to 2j. Furthermore, the area of the first layers 1f to 1j in the direction parallel to the layers 1f to 1j is set to be smaller than the area of the second layers 2f to 2j in the direction parallel to the layers 2f to 2j.
なお、第１の層１ｆ～１ｊにおいて、第１の層１ｆ～１ｊに沿う方向の面積とは、第２の層２ｆ～２ｊに対向する第１の層１ｆ～１ｊの下面の面積を意味する。典型的には、第１の層１ｆ～１ｊにおいて、第１の層１ｆ～１ｊに沿う方向の面積とは、平面方向（ＸＹ平面）に沿う方向の面積のうち最大値である。例えば、図１５Ｂ、図１５Ｃ、図１５Ｄでは、第１の層１ｇ、１ｈ、１ｉは、直方体状で、平面方向での面積は、高さ方向（Ｚ軸方向）で変化せず一定の面積である。この場合、この平面方向での面積が第１の層１ｇ、１ｈ、１ｉにおいて、第１の層１ｇ、１ｈ、１ｉに沿う方向の面積である。一方、図１５Ａ、図１５Ｅでは、第１の層１ｆ、１ｊは、半円球状で、平面方向（ＸＹ平面）での面積が、高さ方向（Ｚ軸方向）で一定ではない。この場合、第１の層１ｆ、１ｊの平面方向の面積のうち最大となる第１の層１ｆの上面の面積、第１の層１ｊの下面の面積が、第１の層１ｆ、１ｊにおいて第１の層１ｆ、１ｊに沿う方向の面積となる。Note that for the first layers 1f-1j, the area in the direction along the first layers 1f-1j refers to the area of the underside of the first layers 1f-1j facing the second layers 2f-2j. Typically, for the first layers 1f-1j, the area in the direction along the first layers 1f-1j is the maximum area in the direction along the planar direction (XY plane). For example, in Figures 15B, 15C, and 15D, the first layers 1g, 1h, and 1i are rectangular parallelepipeds, and their area in the planar direction is constant and does not change in the height direction (Z-axis direction). In this case, the area in the planar direction is the area of the first layers 1g, 1h, and 1i in the direction along the first layers 1g, 1h, and 1i. 15A and 15E, the first layers 1f and 1j are semispherical, and their areas in the planar direction (XY plane) are not constant in the height direction (Z-axis direction). In this case, the area of the top surface of the first layer 1f and the area of the bottom surface of the first layer 1j, which are the largest of the areas of the first layers 1f and 1j in the planar direction, are the areas of the first layers 1f and 1j in the direction along the first layers 1f and 1j.
また、第２の層２ｆ～２ｊにおいて、第２の層２ｆ～２ｊに沿う方向の面積とは、第１の層１ｆ～１ｊに対向する第２の層２ｆ～２ｊの上面の面積を意味する。典型的には、第２の層２ｆ～２ｊにおいて、第２の層２ｆ～２ｊに沿う方向の面積とは、平面方向（ＸＹ平面）に沿う方向の面積のうち最大値である。例えば、図１５Ｃ、図１５Ｄ、１５Ｅでは、第２の層２ｈ、２ｉ、２ｊは、直方体状で、平面方向での面積は、高さ方向（Ｚ軸方向）で変化せず一定の面積である。この場合、この平面方向での面積が第２の層２ｈ、２ｉ、２ｊにおいて、第２の層２ｈ、２ｉ、２ｊに沿う方向の面積である。一方、図１５Ａ、１５Ｂでは、第２の層２ｆ、２ｇは、錐台形状で、平面方向（ＸＹ平面）での面積が、高さ方向（Ｚ軸方向）で一定ではない。この場合、第２の層２ｆ、２ｇの平面方向での面積のうち最大となる第２の層２ｆ、２ｇの下面の面積が、第２の層２ｆ、２ｇにおいて第２の層２ｆ、２ｇに沿う方向の面積となる。Furthermore, for the second layers 2f-2j, the area in the direction along the second layers 2f-2j refers to the area of the upper surface of the second layers 2f-2j facing the first layers 1f-1j. Typically, for the second layers 2f-2j, the area in the direction along the second layers 2f-2j is the maximum area in the direction along the planar direction (XY plane). For example, in Figures 15C, 15D, and 15E, the second layers 2h, 2i, and 2j are rectangular parallelepipeds, and their area in the planar direction is constant and does not change in the height direction (Z-axis direction). In this case, the area in the planar direction is the area of the second layers 2h, 2i, and 2j in the direction along the second layers 2h, 2i, and 2j. 15A and 15B, the second layers 2f, 2g have a frustum shape, and the area in the planar direction (XY plane) is not constant in the height direction (Z-axis direction). In this case, the area of the lower surface of the second layers 2f, 2g, which is the largest of the areas of the second layers 2f, 2g in the planar direction, is the area of the second layers 2f, 2g in the direction along the second layers 2f, 2g.
第３実施形態のように、第１の層１ｆ～１ｊにおいて、第１の層１ｆ～１ｊに沿う方向の面積を、第２の層２ｆ～２ｊにおいて、第２の層２ｆ～２ｊの面積よりも小さくすることで、圧力分布波形Ｗにおいて力の剪断成分がより反映されやすくなり、力の傾き成分よりも力の剪断成分を検出しやすくなる。その結果、力の剪断成分をより正確に求めることができる。As in the third embodiment, by making the area of the first layers 1f-1j in the direction parallel to the first layers 1f-1j smaller than the area of the second layers 2f-2j, the shear component of the force is more easily reflected in the pressure distribution waveform W, making it easier to detect the shear component of the force than the gradient component of the force. As a result, the shear component of the force can be determined more accurately.
典型的には、第１の層１ｆ～１ｊにおいて、第１の層１ｆ～１ｊに沿う方向の面積は、第２の層２ｆ～２ｊにおいて、第２の層２ｆ～２ｊに沿う方向の面積の８０％以下とされる。これにより、力の剪断成分をより検出しやすくすることができ、力の剪断成分をより正確に求めることができる。Typically, the area of the first layers 1f-1j in the direction parallel to the first layers 1f-1j is set to 80% or less of the area of the second layers 2f-2j in the direction parallel to the second layers 2f-2j. This makes it easier to detect the shear component of the force, and allows the shear component of the force to be determined more accurately.
この場合、第１の層１ｆ～１ｊにおいて、第１の層１ｆ～１ｊに沿う方向の面積は、例えば、１００ｍｍ２以上１０００ｍｍ２以下程度とされ、第２の層２ｆ～２ｊにおいて、第２の層２ｆ～２ｊに沿う方向の面積は、例えば、１２５ｍｍ２以上１２００ｍｍ２以下程度とされる。また、この場合、第１の層１ｆ～１ｊ及び第２の層２ｆ～２ｊの合計の厚みは、例えば、０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下程度とされる。In this case, the area of the first layers 1f to 1j in the direction along the first layers 1f to 1j is, for example, about 100 mm2 or more and 1000 mm2 or less, and the area of the second layers 2f to 2j in the direction along the second layers 2f to 2j is, for example, about 125 mm2 or more and 1200 mm2 or less. Also, in this case, the total thickness of the first layers 1f to 1j and the second layers 2f to 2j is, for example, about 0.3 mm or more and 3 mm or less.
また、図１５Ａの第２の層２ｆ、及び、図１５Ｂの第２の層２ｇは、錐台形状（円錐台、多角錐台等）に構成されている。つまり、第２の層２ｆ、２ｇは、圧力分布センサ３側（下側）から第１の層１側（上側）にかけて徐々に径（Ｚ軸回り）が小さくなる形状を有している。Furthermore, the second layer 2f in FIG. 15A and the second layer 2g in FIG. 15B are configured in a frustum shape (a circular truncated cone, a polygonal truncated pyramid, etc.). In other words, the second layers 2f and 2g have a shape in which the diameter (around the Z axis) gradually decreases from the pressure distribution sensor 3 side (lower side) to the first layer 1 side (upper side).
第２の層２をこのような形状とすることで、圧力分布波形Ｗにおいて力の剪断成分がより反映されやすくなり、力の傾き成分よりも力の剪断成分を検出しやすくすることができる。その結果、力の剪断成分をより正確に求めることができる。By giving the second layer 2 this shape, the shear component of the force is more easily reflected in the pressure distribution waveform W, making it easier to detect the shear component of the force than the gradient component of the force. As a result, the shear component of the force can be determined more accurately.
図１５Ａの第１の層１ｆのように、第１の層１を下側の半球状とすることもできる。また、図１５Ｅの第１の層１ｊのように、第１の層１を上側の半球状とすることもできる。The first layer 1 can also be formed with a lower hemisphere, as shown in first layer 1f in Figure 15A. Also, the first layer 1 can be formed with an upper hemisphere, as shown in first layer 1j in Figure 15E.
≪第４実施形態≫
（力の傾き成分を物体の形状として検出）
以上の説明では、力の傾き成分を、力を加える物体の傾きとして検出する場合について説明した。一方、力の傾き成分を、力を加える物体の形状として検出することもできる。第４実施形態についてはこれについて説明する。なお、第４実施形態においても、第１実施形態と同様に、剪断成分は検出される。Fourth Embodiment
(The gradient component of the force is detected as the shape of the object)
In the above description, the case where the gradient component of a force is detected as the gradient of the object applying the force has been described. However, the gradient component of a force can also be detected as the shape of the object applying the force. This will be described in the fourth embodiment. Note that in the fourth embodiment, the shear component is detected as in the first embodiment.
図１６は、第４実施形態に係るセンサ部１２を示す図である。図１６の左側には、先端側に鋭角な形状を有する物体によりセンサ部１２が下方向に向けて押圧されたときの様子が示されており、また、このときの圧力分布波形Ｗが示されている。また、図１６の右側には、先端側に鋭角な形状を有する物体によりセンサ部１２が下方向に向けて押圧された後、この物体が平面方向に移動（剪断）したときの様子が示されており、また、このときの圧力分布波形Ｗが示されている。Figure 16 is a diagram showing the sensor unit 12 according to the fourth embodiment. The left side of Figure 16 shows what happens when the sensor unit 12 is pressed downward by an object with an acute angle at its tip, and also shows the pressure distribution waveform W at this time. The right side of Figure 16 shows what happens when the sensor unit 12 is pressed downward by an object with an acute angle at its tip and then this object moves (shears) in a planar direction, and also shows the pressure distribution waveform W at this time.
図１６に示すように、先端側に鋭角な形状を有する物体によりセンサ部１２が下方向に押圧された場合、圧力分布波形Ｗにおける第１の領域Ｒにおいて、この鋭角な形状が力の傾き成分として現れる。この関係が利用され、第４実施形態では、第１の領域Ｒに現れる力の傾き成分から、センサ部１２に力を加える物体の形状が検出される。As shown in Figure 16, when the sensor unit 12 is pressed downward by an object with an acute angle at its tip, this acute angle appears as a force gradient component in the first region R of the pressure distribution waveform W. Utilizing this relationship, in the fourth embodiment, the shape of the object exerting force on the sensor unit 12 is detected from the force gradient component that appears in the first region R.
第４実施形態のように、力の傾き成分から物体の形状を検出する形態の場合、第１の層１ｋは、第２の層２よりも柔らかく構成される。典型的には、第１の層１ｋは、第２の層２よりもさらに変形、伸縮しやすい層（変形層、伸縮層）とされている。In a configuration in which the shape of an object is detected from the force gradient component, as in the fourth embodiment, the first layer 1k is configured to be softer than the second layer 2. Typically, the first layer 1k is configured as a layer (deformable layer, stretchable layer) that is even more easily deformed and stretched than the second layer 2.
第２の層２に用いられる材料は、典型的には、上述の第１実施形態と同様であり、例えば、エラストマ、ゲル、軟質ゴム等により構成される。一方、第１の層１ｋに用いられる材料としては、力を加える物体の形状に応じて適切に変形することができるように、これらの材料よりも柔らかい材料が選択される。このような材料としては、例えば、発泡材料、エラストマ、ゲル、軟質ゴム等が挙げられる。The material used for the second layer 2 is typically the same as in the first embodiment described above, and is composed of, for example, elastomer, gel, soft rubber, etc. On the other hand, a material softer than these materials is selected for the material used for the first layer 1k so that it can deform appropriately in accordance with the shape of the object to which force is applied. Examples of such materials include foam materials, elastomers, gels, soft rubber, etc.
このように、第１の層１ｋを第２の層２よりも柔らかく構成することで、力の傾き成分から物体の形状を精度よく検出することができる。In this way, by configuring the first layer 1k to be softer than the second layer 2, the shape of the object can be detected with high accuracy from the force gradient component.
≪各種変形例≫
本技術は以下の構成をとることもできる。
（１） 傾き成分を含み得る力を圧力分布波形として検出可能な圧力分布センサと、
前記圧力分布センサとは反対側において力が加えられる側に配置される第１の層と、
前記圧力分布センサ及び前記第１の層の間に介在され、前記第１の層とは異なる硬度を有する第２の層と、
前記圧力分布波形に基づいて、前記傾き成分を算出する制御部と
を具備する圧力検出装置。
（２） 上記（１）に記載の圧力検出装置であって、
前記圧力分布センサは、剪断成分を含み得る力を圧力分布波形として検出可能であり、
前記制御部は、前記圧力分布波形に基づいて、前記剪断成分を算出する
圧力検出装置。
（３） 上記（２）に記載の圧力検出装置であって、
前記制御部は、前記圧力分布波形を、前記傾き成分が相対的に支配的となる第１の領域と、前記剪断成分が相対的に支配的となる第２の領域とに分離し、前記第１の領域に基づいて前記傾き成分を算出し、前記第２の領域に基づいて前記剪断成分を算出する
を具備する圧力検出装置。
（４） 上記（３）に記載の圧力分布検出装置であって、
前記制御部は、前記圧力分布波形のうち、圧力値が所定の閾値以上の領域を第１の領域に設定し、前記圧力値が前記所定の閾値未満の領域を第２の領域に設定する
圧力検出装置。
（５） 上記（４）に記載の圧力検出装置であって、
前記制御部は、前記所定の閾値を可変に制御する
圧力検出装置。
（６） 上記（５）に記載の圧力検出装置であって、
前記制御部は、前記圧力分布波形を含む画像データを取得し、前記画像データを画像処理して前記所定の閾値を設定する
圧力検出装置。
（７） 上記（６）に記載の圧力検出装置であって、
前記画像処理は、エッジ抽出処理である
圧力検出装置。
（８） 上記（４）～（７）のうちいずれか１つに記載の圧力検出装置であって、
前記制御部は、前記圧力分布センサに平行な方向に対する前記第１の領域の傾き角度を算出し、前記傾き角度に基づいて、前記傾き成分を算出する
圧力検出装置。
（９） 上記（４）～（８）のうちいずれか１つに記載の圧力検出装置であって、
前記制御部は、前記圧力分布センサに平行な方向での前記第２の領域の移動距離を算出し、前記移動距離に基づいて、前記剪断成分を算出する
圧力検出装置。
（１０） 上記（１）～（９）のいちいずれか１つに記載の圧力検出装置であって、
前記第２の層は、前記第１の層よりも柔らかい
圧力検出装置。
（１１） 上記（１）～（９）のうちいずれか１つに記載の圧力検出装置であって、
前記第１の層は、前記第２の層よりも柔らかい
圧力検出装置。
（１２） 上記（１）～（１０）のうちいずれか１つに記載の圧力検出装置であって、
前記第１の層に沿う方向での前記第１の層の面積は、前記第２の層に沿う方向での第２の層の面積よりも大きい
圧力検出装置。
（１３） 上記（１２）に記載の圧力検出装置であって、
前記第１の層の面積は、前記第２の層の面積の１２５％以上である
圧力検出装置。
（１４） 上記（２）～（１０）のうちいずれか１つに記載の圧力検出装置であって、
前記第１の層に沿う方向での前記第１の層の面積は、前記第２の層に沿う方向での第２の層の面積よりも小さい
圧力検出装置。
（１５） 上記（１４）に記載の圧力検出装置であって、
前記第１の層の面積は、前記第２の層の面積の８０％以下である
圧力検出装置。
（１６） 上記（１）～（１０）、（１２）、（１３）のうちいずれか１つに記載の圧力検出装置であって、
前記第２の層は、逆錐台形を有する
圧力検出装置。
（１７） 上記（２）～（１０）、（１４）、（１５）のうちいずれか１つに記載の圧力検出装置であって、
前記第２の層は、錐台形を有する
圧力検出装置。
（１８） 傾き成分及び剪断成分を含み得る力を圧力分布波形として検出可能な圧力分布センサで検出された前記圧力分布波形を、前記傾き成分が相対的に支配的となる第１の領域と、前記剪断成分が相対的に支配的となる第２の領域とに分離し、前記第１の領域に基づいて前記傾き成分を算出し、前記第２の領域に基づいて前記剪断成分を算出する制御部
を具備する圧力検出装置。
（１９） 傾き成分を含み得る力を圧力分布波形として検出可能な圧力分布センサと、前記圧力分布センサとは反対側において力が加えられる側に配置される第１の層と、前記圧力分布センサ及び前記第１の層の間に介在され、前記第１の層とは異なる硬度を有する第２の層と、前記圧力分布波形に基づいて、前記傾き成分を算出する制御部とを含む圧力検出装置
を具備する電子機器。
（２０） 傾き成分及び剪断成分を含み得る力を圧力分布波形として検出可能な圧力分布センサで検出された前記圧力分布波形を、前記傾き成分が相対的に支配的となる第１の領域と、前記剪断成分が相対的に支配的となる第２の領域とに分離し、
前記第１の領域に基づいて前記傾き成分を算出し、
前記第２の領域に基づいて前記剪断成分を算出する
情報処理方法。<<Various variations>>
The present technology can also be configured as follows.
(1) a pressure distribution sensor capable of detecting a force that may include a gradient component as a pressure distribution waveform;
a first layer disposed on a side opposite to the pressure distribution sensor and to which a force is applied;
a second layer interposed between the pressure distribution sensor and the first layer and having a hardness different from that of the first layer;
and a control unit that calculates the gradient component based on the pressure distribution waveform.
(2) The pressure detection device according to (1),
the pressure distribution sensor is capable of detecting a force that may include a shear component as a pressure distribution waveform;
The control unit calculates the shear component based on the pressure distribution waveform.
(3) The pressure detection device according to (2),
the control unit separates the pressure distribution waveform into a first region where the slope component is relatively dominant and a second region where the shear component is relatively dominant, calculates the slope component based on the first region, and calculates the shear component based on the second region.
(4) The pressure distribution detection device according to (3),
The control unit sets a region of the pressure distribution waveform where the pressure value is equal to or greater than a predetermined threshold as a first region, and sets a region of the pressure distribution waveform where the pressure value is less than the predetermined threshold as a second region.
(5) The pressure detection device according to (4),
The control unit variably controls the predetermined threshold value.
(6) The pressure detection device according to (5),
The control unit acquires image data including the pressure distribution waveform, and performs image processing on the image data to set the predetermined threshold value.
(7) The pressure detection device according to (6),
The pressure detection device, wherein the image processing is edge extraction processing.
(8) The pressure detection device according to any one of (4) to (7) above,
The control unit calculates an inclination angle of the first region with respect to a direction parallel to the pressure distribution sensor, and calculates the inclination component based on the inclination angle.
(9) The pressure detection device according to any one of (4) to (8),
The control unit calculates a movement distance of the second region in a direction parallel to the pressure distribution sensor, and calculates the shear component based on the movement distance.
(10) The pressure detection device according to any one of (1) to (9) above,
The second layer is softer than the first layer.
(11) The pressure detection device according to any one of (1) to (9),
The first layer is softer than the second layer.
(12) The pressure detection device according to any one of (1) to (10) above,
A pressure detection device, wherein an area of the first layer in a direction along the first layer is larger than an area of the second layer in a direction along the second layer.
(13) The pressure detection device according to (12),
A pressure detection device, wherein the area of the first layer is 125% or more of the area of the second layer.
(14) The pressure detection device according to any one of (2) to (10) above,
A pressure detection device, wherein an area of the first layer in a direction along the first layer is smaller than an area of the second layer in a direction along the second layer.
(15) The pressure detection device according to (14),
A pressure detection device, wherein the area of the first layer is 80% or less of the area of the second layer.
(16) The pressure detection device according to any one of (1) to (10), (12), and (13),
The second layer has an inverted frustum shape.
(17) The pressure detection device according to any one of (2) to (10), (14), and (15),
The second layer has a frustum shape.
(18) A pressure detection device including a control unit that separates a pressure distribution waveform detected by a pressure distribution sensor capable of detecting a force that may include a gradient component and a shear component as a pressure distribution waveform into a first region where the gradient component is relatively dominant and a second region where the shear component is relatively dominant, calculates the gradient component based on the first region, and calculates the shear component based on the second region.
(19) An electronic device comprising a pressure detection device including: a pressure distribution sensor capable of detecting a force that may include a gradient component as a pressure distribution waveform; a first layer disposed on the side opposite to the pressure distribution sensor where the force is applied; a second layer interposed between the pressure distribution sensor and the first layer and having a hardness different from that of the first layer; and a control unit that calculates the gradient component based on the pressure distribution waveform.
(20) A pressure distribution waveform detected by a pressure distribution sensor capable of detecting a force that may include a gradient component and a shear component as a pressure distribution waveform is separated into a first region where the gradient component is relatively dominant and a second region where the shear component is relatively dominant,
Calculating the gradient component based on the first region;
calculating the shear component based on the second region.
１…第１の層
２…第２の層
３…圧力分布センサ
１０…圧力検出装置
１１…制御部
１２…センサ部
１０…圧力検出装置
Ｒ…第１の領域
Ｒ'…第２の領域
Ｗ…圧力分布波形REFERENCE SIGNS LIST 1... First layer 2... Second layer 3... Pressure distribution sensor 10... Pressure detection device 11... Control unit 12... Sensor unit 10... Pressure detection device R... First region R'... Second region W... Pressure distribution waveform
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