特開 2022-129762 圧電センサ及び位置検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022129762

(43)【公開日】2022-09-06

(54)【発明の名称】圧電センサ及び位置検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/16 20060101AFI20220830BHJP

【ＦＩ】

G01L1/16 G

G01L1/16 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021028572

(22)【出願日】2021-02-25

(71)【出願人】

【識別番号】304020498

【氏名又は名称】サクサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(72)【発明者】

【氏名】福田 昌士

(72)【発明者】

【氏名】望月 規之

(57)【要約】

【課題】センサ素子から出力される圧電効果に基づく出力電圧を容易に増幅処理できるようにする。
【解決手段】基板と、下部電極と、第１圧電体層と、共通電極と、第２圧電体層と、上部電極と、下部電極及び共通電極から出力された第１検出信号と、共通電極及び上部電極から出力された第２検出信号とを増幅した増幅信号を出力する信号増幅部とを備え、信号増幅部は、第１検出信号を増幅する第１増幅回路と、第１増幅回路の増幅信号を増幅する第２増幅回路と、第１増幅回路の増幅信号を第２増幅回路よりも小さい増幅率で増幅する第３増幅回路と、第２検出信号を増幅する第４増幅回路と、第４増幅回路の増幅信号を増幅する第５増幅回路と、第４増幅回路の増幅信号を第５増幅回路よりも小さい増幅率で増幅する第６増幅回路とを有する、圧電センサ。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
基板の上に形成されている下部電極と、
前記下部電極の上に圧電体が形成されている第１圧電体層と、
前記第１圧電体層の上に形成されている共通電極と、
前記共通電極の上に圧電体が形成されている第２圧電体層と、
前記第２圧電体層の上に形成されている上部電極と、
前記下部電極及び前記共通電極から出力された第１検出信号と、前記共通電極及び前記上部電極から出力された第２検出信号とを受け取って、前記第１検出信号及び前記第２検出信号を増幅した増幅信号を出力する信号増幅部と
を備え、
前記信号増幅部は、
前記第１検出信号を第１増幅率で増幅する第１増幅回路と、
前記第１増幅回路が増幅した信号を第２増幅率で増幅する第２増幅回路と、
前記第１増幅回路が増幅した信号を前記第２増幅率よりも小さい第３増幅率で増幅する第３増幅回路と、
前記第２検出信号を第４増幅率で増幅する第４増幅回路と、
前記第４増幅回路が増幅した信号を第５増幅率で増幅する第５増幅回路と、
前記第４増幅回路が増幅した信号を前記第５増幅率よりも小さい第６増幅率で増幅する第６増幅回路と
を有する、圧電センサ。

【請求項2】

基板と、
基板の上に形成されている下部電極と、
前記下部電極の上に圧電体が形成されている第１圧電体層と、
前記第１圧電体層の上に形成されている共通電極と、
前記共通電極の上に圧電体が形成されている第２圧電体層と、
前記第２圧電体層の上に形成されている上部電極と、
前記下部電極及び前記共通電極から出力された第１検出信号と、前記共通電極及び前記上部電極から出力された第２検出信号とを受け取って、前記第１検出信号及び前記第２検出信号を増幅した増幅信号を出力する信号増幅部と
を備え、
前記信号増幅部は、
前記第１検出信号を第１増幅率で増幅する第１増幅回路と、
前記第１増幅回路が増幅した信号のうち所定の周波数を超える周波数成分を増幅する第２増幅回路と、
前記第１増幅回路が増幅した信号のうち所定の周波数以下の周波数成分を増幅する第３増幅回路と、
前記第２検出信号を前記第１増幅回路の前記第１増幅率とは異なる第４増幅率で増幅する第４増幅回路と、
前記第４増幅回路が増幅した信号のうち所定の周波数を超える周波数成分を増幅する第５増幅回路と、
前記第４増幅回路が増幅した信号のうち所定の周波数以下の周波数成分を増幅する第６増幅回路と
を有する、圧電センサ。

【請求項3】

前記第１増幅回路及び前記第２増幅回路の間に設けられ、前記第１増幅回路が増幅した信号のうち所定の周波数を超える周波数成分を通過させる第１高周波用フィルタと、
前記第１増幅回路及び前記第３増幅回路の間に設けられ、前記第１増幅回路が増幅した信号のうち所定の周波数以下の周波数成分を通過させる第１低周波用フィルタと、
前記第４増幅回路及び前記第５増幅回路の間に設けられ、前記第４増幅回路が増幅した信号のうち所定の周波数を超える周波数成分を通過させる第２高周波用フィルタと、
前記第４増幅回路及び前記第６増幅回路の間に設けられ、前記第４増幅回路が増幅した信号のうち所定の周波数以下の周波数成分を通過させる第２低周波用フィルタと
を更に備える、請求項１又は２に記載の圧電センサ。

【請求項4】

前記第１圧電体層の厚さが前記第２圧電体層の厚さよりも大きく形成されている場合、前記第１増幅回路の前記第１増幅率は、前記第４増幅回路の前記第４増幅率よりも小さく、
前記第１圧電体層の厚さが前記第２圧電体層の厚さよりも小さく形成されている場合、前記第１増幅回路の前記第１増幅率は、前記第４増幅回路の前記第４増幅率よりも大きい、
請求項１から３のいずれか一項に記載の圧電センサ。

【請求項5】

前記上部電極の上に形成され、前記基板と平行な第１方向及び前記第１方向とは異なる第２方向に配列されており、外部から圧力が印加される複数の圧力印加部を更に備え、
前記第１圧電体層は、前記基板と平行な面において、単位面積あたりの前記圧電体の体積が前記第１方向に配列されている前記圧力印加部の位置によって異なるように前記圧電体が形成されており、
前記第２圧電体層は、前記基板と平行な面において、単位面積あたりの前記圧電体の体積が前記第２方向に配列されている前記圧力印加部の位置によって異なるように前記圧電体が形成されている、
請求項１に記載の圧電センサ。

【請求項6】

前記第１圧電体層及び前記第２圧電体層の厚さは、前記圧力印加部の位置によって異なる、請求項５に記載の圧電センサ。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載の前記圧電センサと、
前記上部電極の上に形成されており、外部から圧力が印加される複数の圧力印加部と、
前記信号増幅部から出力された前記増幅信号を受け取る信号受信部と、
前記基板と平行な面における複数の前記圧力印加部の位置と、当該圧力印加部に圧力がそれぞれ印加された場合の前記増幅信号の基準値とが関連付けられた圧力印加部データを記憶する記憶部と、
前記信号受信部が受信した前記増幅信号と前記圧力印加部データとに基づいて、外力が加わった前記圧力印加部の位置を特定する特定部と
を備える、
位置検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電センサ及び位置検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、圧電体を２つの電極で挟み、圧電体を歪ませるように外力を印加することで、２つの電極間に電圧を発生させる圧電効果を用いたセンサ素子が知られている。そして、このようなセンサ素子を複数並べることにより、外力が印加された位置を検出する位置検出装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１６３５３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような位置検出装置は、検出したい位置ごとにセンサ素子を配置していた。この場合、検出したい位置の増加に伴ってセンサ素子の数が増加するので、位置検出装置が複雑になってしまうという問題が生じていた。そこで、複数のセンサ素子を配置することなく、センサ素子の出力電圧に応じて複数の圧力印加位置の中から実際に外力が印加された位置を特定できる圧電センサが望まれていた。このような圧電センサのセンサ素子が出力する電圧の電圧範囲は、検出したい位置の数に対応して大きくなってしまい、出力電圧を増幅して処理することが困難になってしまうことがあった。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、センサ素子から出力される圧電効果に基づく出力電圧を容易に増幅処理できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様においては、基板と、基板の上に形成されている下部電極と、前記下部電極の上に圧電体が形成されている第１圧電体層と、前記第１圧電体層の上に形成されている共通電極と、前記共通電極の上に圧電体が形成されている第２圧電体層と、前記第２圧電体層の上に形成されている上部電極と、前記下部電極及び前記共通電極から出力された第１検出信号と、前記共通電極及び前記上部電極から出力された第２検出信号とを受け取って、前記第１検出信号及び前記第２検出信号を増幅した増幅信号を出力する信号増幅部とを備え、前記信号増幅部は、前記第１検出信号を第１増幅率で増幅する第１増幅回路と、前記第１増幅回路が増幅した信号を第２増幅率で増幅する第２増幅回路と、前記第１増幅回路が増幅した信号を前記第２増幅率よりも小さい第３増幅率で増幅する第３増幅回路と、前記第２検出信号を第４増幅率で増幅する第４増幅回路と、前記第４増幅回路が増幅した信号を第５増幅率で増幅する第５増幅回路と、前記第４増幅回路が増幅した信号を前記第５増幅率よりも小さい第６増幅率で増幅する第６増幅回路とを有する、圧電センサを提供する。

【0007】

本発明の第２の態様においては、基板と、基板の上に形成されている下部電極と、前記下部電極の上に圧電体が形成されている第１圧電体層と、前記第１圧電体層の上に形成されている共通電極と、前記共通電極の上に圧電体が形成されている第２圧電体層と、前記第２圧電体層の上に形成されている上部電極と、前記下部電極及び前記共通電極から出力された第１検出信号と、前記共通電極及び前記上部電極から出力された第２検出信号とを受け取って、前記第１検出信号及び前記第２検出信号を増幅した増幅信号を出力する信号増幅部とを備え、前記信号増幅部は、前記第１検出信号を第１増幅率で増幅する第１増幅回路と、前記第１増幅回路が増幅した信号のうち所定の周波数を超える周波数成分を増幅する第２増幅回路と、前記第１増幅回路が増幅した信号のうち所定の周波数以下の周波数成分を増幅する第３増幅回路と、前記第２検出信号を前記第１増幅回路の前記第１増幅率とは異なる第４増幅率で増幅する第４増幅回路と、前記第４増幅回路が増幅した信号のうち所定の周波数を超える周波数成分を増幅する第５増幅回路と、前記第４増幅回路が増幅した信号のうち所定の周波数以下の周波数成分を増幅する第６増幅回路とを有する、圧電センサを提供する。

【0008】

前記第１増幅回路及び前記第２増幅回路の間に設けられ、前記第１増幅回路が増幅した信号のうち所定の周波数を超える周波数成分を通過させる第１高周波用フィルタと、前記第１増幅回路及び前記第３増幅回路の間に設けられ、前記第１増幅回路が増幅した信号のうち所定の周波数以下の周波数成分を通過させる第１低周波用フィルタと、前記第４増幅回路及び前記第５増幅回路の間に設けられ、前記第４増幅回路が増幅した信号のうち所定の周波数を超える周波数成分を通過させる第２高周波用フィルタと、前記第４増幅回路及び前記第６増幅回路の間に設けられ、前記第４増幅回路が増幅した信号のうち所定の周波数以下の周波数成分を通過させる第２低周波用フィルタとを更に備えてもよい。

【0009】

前記第１圧電体層の厚さが前記第２圧電体層の厚さよりも大きく形成されている場合、前記第１増幅回路の前記第１増幅率は、前記第４増幅回路の前記第４増幅率よりも小さく、前記第１圧電体層の厚さが前記第２圧電体層の厚さよりも小さく形成されている場合、前記第１増幅回路の前記第１増幅率は、前記第４増幅回路の前記第４増幅率よりも大きくてもよい。

【0010】

前記上部電極の上に形成され、前記基板と平行な第１方向及び前記第１方向とは異なる第２方向に配列されており、外部から圧力が印加される複数の圧力印加部を更に備え、前記第１圧電体層は、前記基板と平行な面において、単位面積あたりの前記圧電体の体積が前記第１方向に配列されている前記圧力印加部の位置によって異なるように前記圧電体が形成されており、前記第２圧電体層は、前記基板と平行な面において、単位面積あたりの前記圧電体の体積が前記第２方向に配列されている前記圧力印加部の位置によって異なるように前記圧電体が形成されていてもよい。

【0011】

前記第１圧電体層及び前記第２圧電体層の厚さは、前記圧力印加部の位置によって異なっていてもよい。

【0012】

本発明の第３の態様においては、第１の態様及び第２の態様の前記圧電センサと、前記上部電極の上に形成されており、外部から圧力が印加される複数の圧力印加部と、前記信号増幅部から出力された前記増幅信号を受け取る信号受信部と、前記基板と平行な面における複数の前記圧力印加部の位置と、当該圧力印加部に圧力がそれぞれ印加された場合の前記増幅信号の基準値とが関連付けられた圧力印加部データを記憶する記憶部と、前記信号受信部が受信した前記増幅信号と前記圧力印加部データとに基づいて、外力が加わった前記圧力印加部の位置を特定する特定部とを備える、位置検出装置を提供する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、センサ素子から出力される圧電効果に基づく出力電圧を容易に増幅処理できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】比較対象の位置検出装置１０の構成例を示す。

【図2】本実施形態に係る位置検出装置１００の第１構成例を示す。

【図3】本実施形態に係る位置検出装置１００の第２構成例を示す。

【図4】本実施形態に係る位置検出装置１００の第３構成例を示す。

【図5】図４に示す第３構成例の位置検出装置１００の圧力センサ１１０の概略構成を示す。

【図6】第１検出信号及び第２検出信号の最大振幅値の第１計算例を示す。

【図7】第１検出信号及び第２検出信号の最大振幅値の比の第１計算例を示す。

【図8】第１検出信号及び第２検出信号の最大振幅値の第２計算例を示す。

【図9】第１検出信号及び第２検出信号の最大振幅値の比の第２計算例を示す。

【図10】本実施形態に係る圧電センサ３００の構成例を示す。

【図11】本実施形態に係る圧電センサ３００の変形例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜比較対象の位置検出装置１０の構成例＞
図１は、比較対象の位置検出装置１０の構成例を示す。本実施形態において、直交する３つの軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸として示す。位置検出装置１０は、圧力センサ２０と信号処理部３０とを備える。圧力センサ２０は、圧力印加部４０と、基板５０と、センサ素子６０と、下地層７０と、保護膜８０と、配線９０とを有する。

【0016】

圧力印加部４０は、位置検出装置１０に複数設けられており、外部から圧力が印加される。図１は、第１圧力印加部４０Ａ、第２圧力印加部４０Ｂ、および第３圧力印加部４０Ｃの３つの圧力印加部４０が位置検出装置１０に設けられている例を示す。圧力印加部４０は、例えば、ユーザ等の操作によって圧力が印加される。一例として、圧力印加部４０は、ユーザの指先によって押圧される。圧力印加部４０は、例えば、押ボタン、キーボタンの形状に形成されている。これに代えて、複数の圧力印加部４０は、弾性を有する板状又はフィルム状の部材の上面に印刷等によって区分けされている複数の領域であってもよい。圧力印加部４０は、例えば、不図示の筐体等に取り付けられている。

【0017】

基板５０は、ＸＹ面と略平行な面を有し、当該面上にセンサ素子６０等の部材が形成されている。基板５０は、位置検出装置１０の強度を保つための部材であることが望ましい。基板５０は、例えば、屈曲させることが可能な材料で形成されている。この場合、基板５０は、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルム、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）フィルム、フレキシブル基板等である。

【0018】

センサ素子６０は、基板５０の上に複数形成されている。なお、センサ素子６０は、基板５０の上面に形成されている下地層７０の上面に形成されていてもよい。下地層７０は、一例として、架橋ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）膜である。センサ素子６０は、外部から加わった圧力を検出する。１つのセンサ素子６０は、１つの圧力印加部４０に対応して設けられており、１つの圧力印加部４０が押圧されたことを検出できるように配置されている。図１は、３つの圧力印加部４０に対応して、３つのセンサ素子６０が基板５０の上に形成されている例を示す。センサ素子６０は、下部電極６２、上部電極６４、及び圧電体層６６を有する。

【0019】

下部電極６２及び上部電極６４は、導電性の材料で形成されている。下部電極６２及び上部電極６４は、金属の材料を含むことが望ましい。下部電極６２及び上部電極６４は、圧電体層６６を挟んで形成されている。

【0020】

圧電体層６６は、下部電極６２の上面に圧電体が形成されている部位である。圧電体は、圧電効果を有する強誘電体性を有する材料である。圧電体は、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等のポリマー、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電セラミックスである。

【0021】

保護膜８０は、複数のセンサ素子６０を覆うように形成されている。保護膜８０は、樹脂等である。保護膜８０は、例えば、パリレン等のポリマーである。なお、圧力印加部４０は、保護膜８０の上に設けられている。圧力印加部４０は、押圧されていない状態において、保護膜８０と接触するように設けられていてもよく、これに代えて、保護膜８０との間には空隙があるように設けられていてもよい。

【0022】

配線９０は、センサ素子６０の下部電極６２及び上部電極６４と信号処理部３０とを電気的に接続する。配線９０は、センサ素子６０ごとに設けられている。信号処理部３０は、センサ素子６０から生じた電圧を検出して、複数のセンサ素子６０のうち圧力が印加されたセンサ素子６０を特定する。また、信号処理部３０は、特定したセンサ素子６０に対応する圧力印加部４０を外力が印加された圧力印加部４０として特定できる。

【0023】

以上のように、圧力センサ２０は、圧力印加部４０が押圧されると、圧電体層６６に圧力が加わるようにセンサ素子６０が圧力印加部４０の位置に対応して配置されている。そして、センサ素子６０は、圧電効果により、圧電体層６６に加わった圧力に応じた電圧を下部電極６２及び上部電極６４の間に生じさせる。

【0024】

センサ素子６０は、例えば、図１に示す検出波形の例のように、ユーザが指で圧力印加部４０を押圧すると、定常状態の電圧よりも大きい電圧を発生させる。また、センサ素子６０は、ユーザが指で圧力印加部４０を押圧した状態から指を圧力印加部４０から離すと、定常状態の電圧よりも小さい電圧を発生させる。信号処理部３０は、例えば、このような検出波形の最大振幅値を検出することにより、圧力が印加されたセンサ素子６０を特定する。

【0025】

以上の位置検出装置１０は、ユーザの操作入力を検出する入力デバイスとして機能することができる。位置検出装置１０は、例えば、ユーザが指で第１圧力印加部４０Ａを押圧したことに応じて、センサ素子６０Ａが電圧を発生させる。したがって、信号処理部３０は、センサ素子６０Ａに接続されている配線９０から所定の電圧値が発生したことに応じて、センサ素子６０Ａに対応する位置の第１圧力印加部４０Ａが押圧されたことを検出できる。信号処理部３０は、検出した圧力印加部４０の情報を外部の回路、装置等に出力する。

【0026】

これにより、位置検出装置１０は、例えば、タッチパネル、テンキー、キーボード等の入力デバイスとして構成される。位置検出装置１０は、圧電効果を利用しているので、静電容量を利用する入力デバイスと比較して、水滴や埃が介在しても誤検出を低減することができる。

【0027】

このような位置検出装置１０において、位置の検出分解能を向上させたい場合、入力可能な圧力印加部４０の数を増加させたい場合等が生じることがある。この場合、圧力センサ２０の圧力を検出したい位置ごとに、センサ素子６０を配置しなければならない。しかしながら、センサ素子６０を増加させることにより、センサ素子６０の配置、配線９０の配置、信号処理部３０の回路等が複雑になってしまい、位置検出装置１０を製造すること、保守、点検等が困難になってしまうことがあった。そこで、本実施形態に係る位置検出装置は、複数のセンサ素子６０等を配置することなく、複数の圧力印加部４０の中から実際に圧力が加わった圧力印加部４０の位置を検出できるようにする。

【0028】

＜位置検出装置１００の第1構成例＞
図２は、本実施形態に係る位置検出装置１００の第１構成例を示す。本実施形態に係る位置検出装置１００において、図１に示された比較対象の位置検出装置１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、重複する説明を省略する。位置検出装置１００は、圧力センサ１１０と信号処理部１５０とを備える。圧力センサ１１０は、圧力印加部４０、基板５０、下地層７０、保護膜８０、配線９０、下部電極１２０、上部電極１３０、及び圧電体層１４０を有する。

【0029】

下部電極１２０は、基板５０の上に形成されている。図２は、下部電極１２０が下地層７０の上面に形成されている例を示す。下部電極１２０は、一体に形成されていることが望ましい。上部電極１３０は、圧電体層１４０の上に形成されている。上部電極１３０は、圧電体層１４０の上面に形成されていることが望ましい。上部電極１３０は、一体に形成されていることが望ましい。下部電極１２０及び上部電極１３０は、導電性の材料で形成されている。

【0030】

圧電体層１４０は、下部電極１２０の上に圧電体が形成されている部位である。圧電体層１４０は、下部電極１２０の上面に形成されていることが望ましい。圧電体は、圧電効果を有する強誘電体性を有する材料である。圧電体は、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等のポリマー、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電セラミックスである。

【0031】

以上のように、本実施形態に係る位置検出装置１００は、比較対象の位置検出装置１０の複数のセンサ素子６０の代わりに、下部電極１２０、上部電極１３０、及び圧電体層１４０が形成されている。言い換えると、位置検出装置１００は、共通の下部電極１２０と共通の上部電極１３０が圧電体層１４０を挟んで形成されている。そして、圧力印加部４０が、保護膜８０を介して上部電極１３０の上に形成されている。

【0032】

圧電体層１４０は、基板５０と略平行な面（ＸＹ面）において、単位面積あたりの圧電体の体積が圧力印加部４０の位置によって異なるように圧電体が形成されている。図２は、圧電体層１４０の厚さが圧力印加部４０の位置によって異なる例を示す。圧電体層１４０の圧電効果は、圧電体に同じ圧力が加わっても、圧力が加わった圧電体の体積に応じて、発生させる電圧が異なる。

【0033】

例えば、第１圧力印加部４０Ａに外力が印加された場合に、第１圧力印加部４０Ａの直下の第１圧力印加部４０Ａに対応して圧力が加わる圧電体層１４０の一部を第１圧電体領域１４１とする。また、第２圧力印加部４０Ｂに外力が印加され、第２圧力印加部４０Ｂの直下の第２圧力印加部４０Ｂに対応して圧力が加わる圧電体層１４０の一部を第２圧電体領域１４２とする。同様に、第３圧力印加部４０Ｃに外力が印加された場合に圧力が加わる圧電体層１４０の一部を第３圧電体領域１４３とする。

【0034】

図２の場合、第１圧電体領域１４１の基板５０に垂直な方向（Ｚ軸方向）の厚さは、第２圧電体領域１４２の厚さよりも薄く形成されているので、第１圧電体領域１４１の体積は、第２圧電体領域１４２の体積よりも小さい。同様に、第２圧電体領域１４２の体積は、第３圧電体領域１４３の体積よりも小さい。

【0035】

圧電体の体積が大きければ大きいほど、圧電体から出力される電荷の量が増える。したがって、図２に示す構造を有する圧力センサ１１０の場合、ある大きさの外力が第１圧力印加部４０Ａ、第２圧力印加部４０Ｂ及び第３圧力印加部４０Ｃのそれぞれに印加された場合に圧電体層１４０が発生する電圧は、互いに異なっている。例えば、ある大きさの外力が第１圧力印加部４０Ａに加わって第１圧電体領域１４１から発生する電圧の大きさは、当該外力と略同一の大きさの外力が第２圧力印加部４０Ｂに加わって第２圧電体領域１４２から発生する電圧の大きさよりも小さい。したがって、共通の下部電極１２０及び上部電極１３０に発生する電圧の値を検出することにより、どこの圧力印加部４０に外力が印加したかを判断することができる。

【0036】

配線９０は、このように下部電極１２０及び上部電極１３０に発生する電圧を検出信号として信号処理部１５０に伝送する。信号処理部１５０は、圧力センサ１１０から出力された検出信号の波形（例えば振幅）に基づいて、外力が加わった圧力印加部４０を特定する。信号処理部１５０は、信号受信部１６０と、特定部１７０と、記憶部１８０とを有する。

【0037】

信号受信部１６０は、上部電極１３０及び下部電極１２０から出力される検出信号を受け取る。信号受信部１６０は、例えば、増幅回路、Ａ／Ｄ変換回路等を含み、受信した検出信号をデジタル信号に変換する。信号受信部１６０は、変換したデジタル信号を特定部１７０に供給する。

【0038】

特定部１７０は、信号受信部１６０が受信した検出信号と圧力印加部データとに基づいて、外力が加わった圧力印加部４０の位置を特定する。圧力印加部データは、基板５０と平行な面における複数の圧力印加部４０の位置と、当該圧力印加部４０に圧力がそれぞれ印加された場合の検出信号の基準値とが関連付けられたデータである。

【0039】

例えば、第１圧力印加部４０Ａを指で押圧して第１圧電体領域１４１から発生する電圧の最大振幅値の平均値をＶ１ａｖｅ、誤差の許容値をΔＶとする。この場合、第１圧力印加部４０Ａに対応する検出信号の基準値ＳＴ１は、平均値から誤差の許容値を差し引いた値（Ｖ１ａｖｅ－ΔＶ）である。同様に、第２圧力印加部４０Ｂに対応する検出信号の基準値ＳＴ２は、第２圧力印加部４０Ｂを指で押圧して第２圧電体領域１４２から発生する電圧の最大振幅値の平均値から誤差の許容値を差し引いた値（Ｖ２ａｖｅ－ΔＶ）である。また、第３圧力印加部４０Ｃに対応する検出信号の基準値ＳＴ３も同様にＶ３ａｖｅ－ΔＶである。

【0040】

この場合、特定部１７０は、例えば、検出信号の最大振幅値が基準値ＳＴ２よりも小さく、かつ、基準値ＳＴ１以上となったことに応じて、外力が加わった圧力印加部４０が第１圧力印加部４０Ａであることを特定する。同様に、特定部１７０は、検出信号の最大振幅値が基準値ＳＴ３よりも小さく、かつ、基準値ＳＴ２以上となったことに応じて、外力が加わった圧力印加部４０が第２圧力印加部４０Ｂであることを特定する。また、特定部１７０は、検出信号の最大振幅値が基準値ＳＴ３以上となったことに応じて、外力が加わった圧力印加部４０が第３圧力印加部４０Ｃであることを特定してもよい。

【0041】

これに代えて、検出信号の基準値は、１つの圧力印加部４０に対して、電圧値の範囲を示す２つの値が設定されていてもよい。例えば、第１圧力印加部４０Ａに対応する検出信号の基準値は、平均値から誤差の許容値を差し引いた値ＳＴ１ｍ（Ｖ１ａｖｅ－ΔＶ）と平均値に誤差の許容値を加算した値ＳＴ１ｐ（Ｖ１ａｖｅ＋ΔＶ）である。

【0042】

この場合、特定部１７０は、例えば、検出信号の最大振幅値が基準値ＳＴ１ｐよりも小さく、かつ、基準値ＳＴ１ｍ以上となったことに応じて、外力が加わった圧力印加部４０が第１圧力印加部４０Ａであることを特定する。特定部１７０は、このように統計的な手法により定められた基準値、又は、設計値等から定められた基準値等を用いることにより、外力が加わった圧力印加部４０をより正確に特定することができる。

【0043】

特定部１７０は、例えば、特定した外力の加わった位置の情報を外部の回路、装置等に供給する。また、特定部１７０は、特定した外力の加わった位置の情報を表示部等に表示してもよい。特定部１７０は、特定した外力の加わった位置の情報を記憶部１８０に記憶してもよい。このような特定部１７０は、例えば、ＣＰＵ等である。

【0044】

記憶部１８０は、複数の圧力印加部４０の位置と検出信号の基準値とが関連付けられた圧力印加部データを記憶する。記憶部１８０は、特定部１７０が動作に用いる設定値、閾値、及びパラメータ等を記憶してもよい。記憶部１８０は、ＣＰＵ等が少なくとも特定部１７０の一部として動作する場合、ＣＰＵ等が実行するプログラムの情報を格納してもよい。また、記憶部１８０は、当該プログラムの実行時に参照されるデータベースを含む種々の情報を格納してもよい。

【0045】

記憶部１８０は、一例として、ＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、及び作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。これにより、ＣＰＵ等は、記憶部１８０に記憶されたプログラムを実行することによって特定部１７０として機能する。

【0046】

以上のように、本実施形態に係る圧力センサ１１０は、圧電体層１４０の圧電体の単位面積あたりの体積が圧力印加部４０の位置によって異なっているので、外力が印加した場合に発生する検出信号の最大振幅値が圧力印加部４０の位置に応じて異なる。したがって、位置検出装置１００は、圧力センサ１１０の検出信号の最大振幅値と複数の基準値とを比較することにより、検出信号が発生した圧電体層１４０の領域に対応する圧力印加部４０の位置を特定できる。

【0047】

このような圧電体層１４０を有する圧力センサ１１０は、複数のセンサ素子６０を設けることなく、圧電体層１４０を挟む共通の下部電極１２０及び上部電極１３０を用いた簡便な構成とすることができる。そして、位置検出装置１００は、このような簡便な構成の圧力センサ１１０を用いることで、配線９０の数を低減させることができる。また、位置検出装置１００は、共通の下部電極１２０及び上部電極１３０から出力された検出信号をデジタル信号に変換してデジタル処理するだけで、複数の圧力印加部４０の中から実際に外力が印加された圧力印加部４０の位置を簡便に特定することができる。

【0048】

以上の本実施形態に係る圧力センサ１１０において、圧電体層１４０の厚さが圧力印加部４０の位置によって異なる例を説明したが、これに限定されることはない。圧力センサ１１０においては、圧電体層１４０の圧電体の単位面積あたりの体積が圧力印加部４０の位置によって異なっていればよく、圧電体層１４０は、基板５０と平行な面における圧力印加部４０に対応する領域内の面積が、圧力印加部４０の位置によって異なるように形成されていてもよい。

【0049】

例えば、基板５０と平行な平面における平面視で、第１圧力印加部４０Ａに対応する第１圧電体領域１４１の面積は、第２圧力印加部４０Ｂに対応する第２圧電体領域１４２の面積よりも小さくなるように形成されていてもよい。同様に、平面視で、第２圧力印加部４０Ｂに対応する第２圧電体領域１４２の面積は、第３圧力印加部４０Ｃに対応する第３圧電体領域１４３の面積よりも小さくなるように形成されていてもよい。

【0050】

これにより、圧力印加部４０の位置によって、圧電体層１４０の圧電体の単位面積あたりの体積を異ならせることができる。なお、基板５０の垂直方向の圧電体層１４０の厚さは、略一定の厚さに形成されていてもよい。この場合、上部電極１３０及び下部電極１２０は、略一定の厚さの圧電体層１４０を挟んで略平行に形成される。このような上部電極１３０及び下部電極１２０は、階段状に形成する部分がないので、製造しやすく、また、段切れ等によって電気的な特性に悪影響を及ぼす欠陥を生じにくくすることができる。

【0051】

なお、圧電体層１４０の複数の圧電体領域は、隙間等によって分離されて形成されてもよい。また、圧電体層１４０の複数の圧電体領域は、空隙等によって体積がそれぞれ異なるように形成されていてもよい。このような圧力センサ１１０ａを有する位置検出装置１００について、次に説明する。

【0052】

＜位置検出装置１００の第２構成例＞
図３は、本実施形態に係る位置検出装置１００の第２構成例を示す。第２構成例の圧力センサ１１０ａが有する圧電体層１４０は、複数の圧力印加部４０に対応する複数の圧電体領域を有しており、複数の圧電体領域のそれぞれと他の圧電体領域との間に、圧電体が形成されていない隙間領域１４４が設けられている例を示す。このように、複数の圧電体領域を分離することにより、１つの圧電体領域に圧力が加わった場合に、隣接する圧電体領域にも圧力が加わることを防止でき、検出信号の雑音成分を低減することができる。

【0053】

また、圧電体層１４０には、圧電体が形成されていない複数の空隙部１４６が更に形成されている。そして、第１圧力印加部４０Ａに対応する圧電体層１４０の第１圧電体領域１４１が有する空隙部１４６の体積は、第１圧力印加部４０Ａとは異なる第２圧力印加部４０Ｂに対応する圧電体層１４０の第２圧電体領域１４２が有する空隙部１４６の体積とは異なるように圧電体層１４０が形成されている。

【0054】

これにより、圧電体の単位面積あたりの体積が圧力印加部４０の位置によって異なるように圧電体層１４０を形成することができる。また、圧電体の厚さを略一定にすることができ、上部電極１３０及び下部電極１２０を、一定の厚さの圧電体層１４０を挟んで平行に形成することもできる。このような隙間領域１４４、空隙部１４６等は、例えば、エッチング等によって容易に形成することができる。したがって、第２構成例の位置検出装置１００も、簡便に製造することができ、また、複数のセンサ素子を配置することなく、複数の圧力が印加される位置の中から実際に外力が印加された位置を特定することができる。

【0055】

以上の本実施形態に係る位置検出装置１００において、圧力印加部４０が基板５０と平行な第１方向（Ｘ方向）に配列されており、圧電体層１４０の圧電体の単位面積あたりの体積が圧力印加部４０の位置によって異なる例を説明したが、これに限定されることはない。圧力印加部４０は、基板５０と平行な面において、第１方向に加えて第１方向とは異なる第２方向にも配列されていてもよい。第２方向は、例えば、Ｙ方向と略平行な方向である。

【0056】

なお、圧力印加部４０は、基板５０と平行な面において２次元的に配列しているだけでもよく、圧力印加部４０の大きさ、配列の間隔が一定の値である必要はない。そして、このような圧力印加部４０の２次元的な配列に対応して、圧電体層１４０の圧電体は、単位面積あたりの体積が圧力印加部４０の位置によって異なるように形成されていることが望ましい。これに代えて、圧力センサ１１０は、複数の圧電体層を有し、２次元的に配列されている圧力印加部４０の位置に対応するように構成されていてもよい。このような圧力センサ１１０を備える位置検出装置１０について次に説明する。

【0057】

＜位置検出装置１００の第３構成例＞
図４は、本実施形態に係る位置検出装置１００の第３構成例を示す。第３構成例の位置検出装置１００において、図２に示された第１構成例の位置検出装置１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、重複する説明を省略する。第３構成例の位置検出装置１００は、圧力センサ１１０が第１圧電体層２１０、共通電極２２０、及び第２圧電体層２３０を備える。

【0058】

第１圧電体層２１０は、下部電極１２０の上に圧電体が形成されている部位である。第１圧電体層２１０は、下部電極１２０の上面に形成されていることが望ましい。圧電体は、図２で説明した圧電体層１４０と同様の材料である。

【0059】

共通電極２２０は、第１圧電体層２１０の上に形成されている。共通電極２２０は、第１圧電体層２１０の上面に形成されていることが望ましい。共通電極２２０は、一体に形成されていることが望ましい。共通電極２２０は、例えば、下部電極１２０及び上部電極１３０と同様の材料で形成されている。

【0060】

第２圧電体層２３０は、共通電極２２０の上に圧電体が形成されている部位である。第２圧電体層２３０は、共通電極２２０の上面に形成されていることが望ましい。圧電体は、図２で説明した圧電体層１４０と同様の材料である。

【0061】

そして、上部電極１３０は、第２圧電体層２３０の上に形成されている。上部電極１３０は、第２圧電体層２３０の上面に形成されていることが望ましい。信号受信部１６０は、下部電極１２０及び共通電極２２０から出力された第１検出信号と、共通電極２２０及び上部電極１３０から出力された第２検出信号とを受け取る。そして、特定部１７０は、信号受信部１６０が受信した第１検出信号及び第２検出信号と圧力印加部データとに基づいて、外力が加わった圧力印加部４０の位置を特定する。

【0062】

以上のように、第３構成例の圧力センサ１１０は、第１圧電体層２１０及び第２圧電体層２３０を備え、２次元的に配列している圧力印加部４０に対応して、単位面積あたりの圧電体の体積が圧力印加部４０の位置によって異なるように形成されている。このような圧力センサ１１０のより詳細な構成を次に説明する。

【0063】

＜圧力センサ１１０の概略構成＞
図５は、図４に示す第３構成例の位置検出装置１００の圧力センサ１１０の概略構成を示す。図５は、圧力センサ１１０の構成のうちの、下部電極１２０、第１圧電体層２１０、共通電極２２０、第２圧電体層２３０、上部電極１３０、及び圧力印加部４０の概略構成を示す。

【0064】

圧力印加部４０は、上部電極１３０の上に形成され、基板５０と平行な第１方向及び第１方向とは異なる第２方向に配列されている。図５は、第１方向をＸ方向とし、第２方向をＹ方向とし、略同一形状の９個の圧力印加部４０が第１方向に３個ずつ、第２方向に３個ずつ配列されている例を示す。言い換えると、第１方向を行方向、第２方向を列方向とすると、圧力印加部４０は３行３列に配列されている。ここで、圧力印加部４０の位置を（ｍ，ｎ）と行列表示で示す（ｍ＝１，２，３、ｎ＝１，２，３）。

【0065】

第１圧電体層２１０は、図２で説明した圧電体層１４０と同様に、基板５０と略平行な面において、単位面積あたりの圧電体の体積が第１方向に配列されている圧力印加部４０の位置によって異なるように、圧電体が形成されている。これに代えて、第１圧電体層２１０は、図３で説明した圧電体層１４０と同様に形成されていてもよい。

【0066】

図５は、第１圧電体層２１０の厚さが第１方向に配列されている圧力印加部４０の位置によって異なる例を示す。例えば、１列目の圧力印加部４０（ｍ，１）に外力が印加された場合に、圧力印加部４０（ｍ，１）の直下の圧力印加部４０（ｍ，１）に対応して圧力が加わる第１圧電体層２１０の一部を第１圧電体領域２１１とする。

【0067】

また、２列目の圧力印加部４０（ｍ，２）に外力が印加された場合に、圧力印加部４０（ｍ，２）の直下の圧力印加部４０（ｍ，２）に対応して圧力が加わる第１圧電体層２１０の一部を第２圧電体領域２１２とする。同様に、３列目の圧力印加部４０（ｍ，３）に外力が印加された場合に、圧力印加部４０（ｍ，３）の直下の圧力印加部４０（ｍ，３）に対応して圧力が加わる第１圧電体層２１０の一部を第３圧電体領域２１３とする。

【0068】

図５は、第１圧電体領域２１１の基板５０に垂直な方向（Ｚ軸方向）の厚さは、第２圧電体領域２１２の厚さよりも厚く形成されているので、第１圧電体領域２１１の体積は、第２圧電体領域２１２の体積よりも大きい。同様に、第２圧電体領域２１２の厚さは、第３圧電体領域２１３の厚さよりも厚く形成されているので、第２圧電体領域２１２の体積は、第３圧電体領域２１３の体積よりも大きい。

【0069】

圧力センサ１１０が以上の第１圧電体層２１０を有することにより、特定部１７０は、下部電極１２０及び共通電極２２０から出力された第１検出信号に基づいて、何列目の圧力印加部４０に外力が加わったのかを特定することができる。なお、図５の第１圧電体層２１０には、９個の圧力印加部４０の配列（ｍ，ｎ）に対応する位置を、同様に（ｍ，ｎ）と示している（ｍ＝１，２，３、ｎ＝１，２，３）。

【0070】

第２圧電体層２３０は、基板５０と平行な面において、単位面積あたりの圧電体の体積が第２方向に配列されている圧力印加部４０の位置によって異なるように、圧電体が形成されている。第２圧電体層２３０は、例えば、第１圧電体層２１０と同様の構成を有し、第１方向と第２方向がなす角だけ回転させたように形成されている。これに代えて、第２圧電体層２３０は、図３で説明した圧電体層１４０と同様に形成されていてもよい。図５は、第１圧電体層２１０と略同一の形状を有する第２圧電体層２３０が、基板５０に垂直な方向（Ｚ方向）を軸として略９０度回転させた例を示す。

【0071】

この場合、例えば、１行目の圧力印加部４０（１，ｎ）に外力が印加された場合に、圧力印加部４０（１，ｎ）の直下の圧力印加部４０（１，ｎ）に対応して圧力が加わる第２圧電体層２３０の一部を第４圧電体領域２３１とする。同様に、２行目の圧力印加部４０（２，ｎ）に対応する第２圧電体層２３０の一部を第５圧電体領域２３２とし、３行目の圧力印加部４０（３，ｎ）に対応する第２圧電体層２３０の一部を第６圧電体領域２３３とする。

【0072】

第４圧電体領域２３１の厚さは第５圧電体領域２３２の厚さよりも薄く、第５圧電体領域２３２の厚さは第６圧電体領域２３３の厚さよりも薄く形成されている。したがって、第４圧電体領域２３１の体積は第５圧電体領域２３２の体積よりも小さく、第５圧電体領域２３２の体積は第６圧電体領域２３３の体積よりも小さい。

【0073】

圧力センサ１１０が以上の第２圧電体層２３０を有することにより、特定部１７０は、共通電極２２０及び上部電極１３０から出力された第２検出信号に基づいて、何行目の圧力印加部４０に外力が加わったのかを特定することができる。なお、図５の第２圧電体層２３０には、９個の圧力印加部４０の配列（ｍ，ｎ）に対応する位置を、同様に（ｍ，ｎ）と示している（ｍ＝１，２，３、ｎ＝１，２，３）。

【0074】

以上のように、第３構成例の位置検出装置１００は、第１圧電体層２１０の圧電効果に基づく第１検出信号から圧力印加部４０の第１方向の位置を特定し、第２圧電体層２３０の圧電効果に基づく第２検出信号から圧力印加部４０の第２方向の位置を特定する。第３構成例の位置検出装置１００は、圧力センサ１１０が２つの圧電体層と３つの電極層を有することにより、複数のセンサ素子６０を設けることなく、２次元的に配列されたより多くの圧力印加部４０のうち外力が加わった圧力印加部４０の位置を特定できる。

【0075】

なお、図４及び図５で説明した第３構成例の位置検出装置１００の構成は、一例であり、これに限定されることはない。より多くの圧力印加部４０が基板５０と略平行な面に配列されていてもよい。圧力印加部４０の形状はそれぞれ異なっていてもよく、また、圧力印加部４０の配列間隔は一定の値でなくてもよい。第１圧電体層２１０及び第２圧電体層２３０は、圧力印加部４０の形状、間隔、配置等に対応して設けられていればよい。例えば、第１方向及び第２方向は、直交していなくてもよい。また、第１圧電体層２１０及び第２圧電体層２３０は、異なる形状であってもよい。

【0076】

例えば、第１圧電体層２１０の第１圧電体領域２１１、第２圧電体領域２１２、及び第３圧電体領域２１３と、第２圧電体層２３０の第４圧電体領域２３１、第５圧電体領域２３２、及び第６圧電体領域２３３との６つの圧電体領域は、異なる厚さ（体積）を有するように形成されていてもよい。また、第１圧電体層２１０の厚さ（体積）と第２圧電体層２３０の厚さ（体積）の和が、圧力印加部４０の位置に対応してそれぞれ異なるように形成されていることが望ましい。言い換えると、第１圧電体層２１０及び第２圧電体層２３０の厚さ（体積）は、圧力印加部４０の位置によって異なっているように形成されている。

【0077】

図５の例の場合、例えば、９つの圧力印加部４０の位置（ｍ、ｎ）に対応する第１圧電体層２１０の位置（ｍ、ｎ）の厚さと第２圧電体層２３０の位置（ｍ、ｎ）の厚さの和が、異なる９種類の厚さになる。このような圧力センサ１１０が出力する第１検出信号及び第２検出信号の振幅値の和は、圧力印加部４０の位置（ｍ、ｎ）に応じて異なる値となる。したがって、第３構成例の位置検出装置１００は、第１検出信号及び第２検出信号の振幅値の和と、圧力印加部４０の位置ごとに予め設定されている基準値、閾値等と比較することにより、圧力印加部４０の位置を特定できる。

【0078】

なお、第１検出信号及び第２検出信号の振幅値の和は、下部電極１２０及び上部電極１３０の間の電位差と等しい。したがって、信号受信部１６０は、第１検出信号及び第２検出信号に代えて、下部電極１２０及び上部電極１３０の間の信号を受信して、特定部１７０に供給してもよい。信号処理部１５０がこのように動作する場合、共通電極２２０はなくてもよい。

【0079】

なお、圧力センサ１１０は、印加された外力の大きさが変わると、外力の大きさに応じて最大振幅値が異なる検出信号を出力する。したがって、圧力センサ１１０は、印加された外力の大きさが予め定められた範囲内であれば、外力が加わった圧力印加部４０を正確に特定できるセンサである。

【0080】

例えば、一の圧力印加部４０に通常よりも大きな外力が印加された場合を考える。圧力センサ１１０は、外力が印加された一の圧力印加部４０とは異なる他の圧力印加部４０に通常と同程度の大きさの外力が印加された場合に出力する検出信号の最大振幅値と同じ程度の最大振幅値の検出信号を出力することがある。この場合、特定部１７０は、外力が加わった圧力印加部４０を正確に特定することが困難になってしまう。位置検出装置１０において、外力の大きさが変動しても、検出精度が低下しないようにできることが望ましい。

【0081】

そこで、特定部１７０は、第１検出信号及び第２検出信号の振幅値の比を算出することにより、このような検出精度の変動を低減させてもよい。圧力印加部４０に加わる外力の大きさが変動した場合、第１検出信号及び第２検出信号の振幅値は外力の大きさに応じて変動する。したがって、第１検出信号及び第２検出信号の振幅値の比は、外力の大きさの変動を相殺するので、第１圧電体層２１０の厚さ（体積）と第２圧電体層２３０の厚さ（体積）の比を反映した値となる。

【0082】

＜検出信号の第１計算例＞
図６は、第１検出信号及び第２検出信号の最大振幅値の第１計算例を示す。図６において、外力が印加された圧力印加部４０の位置に対応する第１圧電体層２１０及び第２圧電体層２３０の位置を「押下位置」と示している。また、第１圧電体層２１０及び第２圧電体層２３０の圧電体領域ごとの厚さを、第１圧電体領域２１１の厚さを１として正規化した値を「膜厚」として示す。そして、信号受信部１６０の増幅回路のゲインを「アンプゲイン」とし、信号受信部１６０が検出信号をデジタル信号にして出力する電圧値を「出力電圧」として示す。

【0083】

例えば、第１圧電体層２１０の第１圧電体領域２１１の位置（ｍ、１）に外力が加わった場合、出力電圧は１０となる。第１検出信号の最大振幅値、実効値等は、このような出力電圧となる。また、第２圧電体層２３０の第５圧電体領域２３２の位置（２、ｎ）に外力が加わった場合、出力電圧は４０となる。第２検出信号の最大振幅値、実効値等は、このような出力電圧となる。なお、図６の出力電圧は、相対値である。実際の出力電圧は、印加圧力、圧電定数、感度係数等を用いて算出できるが、ここでは省略する。言い換えると、図６の出力電圧は、圧力印加部４０に印加される外力の大きさによって変動する値である。

【0084】

図７は、第１検出信号及び第２検出信号の最大振幅値の比の第１計算例を示す。図７において、外力が印加された圧力印加部４０の位置に対応する第１圧電体層２１０及び第２圧電体層２３０の位置を「押下座標」と示している。また、「押下座標」に対応する第１圧電体層２１０及び第２圧電体層２３０の出力電圧を、図６から抽出してそれぞれ「出力電圧」として示す。そして、第１圧電体層２１０及び第２圧電体層２３０の出力電圧の比を、「出力電圧比」とする。参考のため、「押下座標」に対応する第１圧電体層２１０及び第２圧電体層２３０の「膜厚」の比を「膜厚比」として示す。

【0085】

図７より、「出力電圧比」は、第１圧電体層２１０及び第２圧電体層２３０の「膜厚比」に等しくなり、外力の大きさが変動しても略一定の値となる。また、「出力電圧比」は、第１圧電体層２１０及び第２圧電体層２３０の圧電体領域の厚さを調節することにより、圧力印加部４０の９個の位置に対応して異なる９個の値とすることができる。したがって、特定部１７０は、例えば、第１検出信号及び第２検出信号の最大振幅値の比を算出し、圧力印加部４０の位置ごとに予め設定されている基準値、閾値等と比較することにより、圧力印加部４０の位置をより正確に特定できる。

【0086】

なお、図６及び図７に示した計算例は一例であり、これに限定されることはない。例えば、「出力電圧」の値の範囲を調節するために、「アンプゲイン」の大きさを変化させてもよい。また、第１圧電体層２１０の「アンプゲイン」の大きさと第２圧電体層２３０の「アンプゲイン」の大きさとを異ならせてもよい。

【0087】

＜検出信号の第２計算例＞
図８は、第１検出信号及び第２検出信号の最大振幅値の第２計算例を示す。図９は、第１検出信号及び第２検出信号の最大振幅値の比の第２計算例を示す。図８及び図９に示す第２計算例は、図６及び図７に示す第１計算例における第２圧電体層２３０の「アンプゲイン」の大きさを、１０から３０に変更した結果を示す。このように「アンプゲイン」の大きさを調節することにより、設計の自由度を向上できるので、「出力電圧」の値の範囲、「出力電圧比」の値、「出力電圧比」の値の範囲、異なる「出力電圧比」の値の差分等を調節を容易にすることができる。

【0088】

以上のような第３構成例の圧力センサ１１０を用いる場合、第１検出信号及び第２検出信号の振幅値に基づいて外力が印加された圧力印加部４０の位置を特定するので、第１検出信号及び第２検出信号の振幅値の電圧範囲は大きい方が好ましい。例えば、圧力印加部４０の数が多い場合、第１検出信号及び第２検出信号の振幅値の電圧範囲はより大きい方が好ましい。また、圧力印加部４０に印加される外力の大きさにも幅があるので、第１検出信号及び第２検出信号の振幅値の電圧範囲は更に拡大することがある。

【0089】

したがって、信号受信部１６０は、電圧範囲の大きい第１検出信号及び第２検出信号を増幅してデジタル信号に変換することになる。言い換えると、信号受信部１６０には、ダイナミックレンジの広い増幅回路が要求されることがある。そこで、このような検出信号を処理することが可能な信号受信部１６０の例について次に説明する。

【0090】

＜圧電センサ３００の構成例＞
図１０は、本実施形態に係る圧電センサ３００の構成例を示す。本例において、本実施形態に係る圧力センサ１１０及び信号受信部１６０の組み合わせを、圧電センサ３００と呼ぶ。圧力センサ１１０は、図４から図９で説明した第３構成例の圧力センサ１１０でよく、ここでは説明を省略する。信号受信部１６０は、信号増幅部３１０とＡＤ変換部３２０とを有する。

【0091】

信号増幅部３１０は、下部電極１２０及び共通電極２２０から出力された第１検出信号と、共通電極２２０及び上部電極１３０から出力された第２検出信号とを受け取って、第１検出信号及び第２検出信号を増幅した増幅信号を出力する。信号増幅部３１０は、第１増幅回路３１１、第２増幅回路３１２、第３増幅回路３１３、第４増幅回路３１４、第５増幅回路３１５、及び第６増幅回路３１６を含む。

【0092】

第１増幅回路３１１は、下部電極１２０及び共通電極２２０から出力された第１検出信号を第１増幅率で増幅する。第１増幅率は、１倍以上の増幅率である。第１増幅回路３１１は、増幅した信号を第２増幅回路３１２及び第３増幅回路３１３に供給する。

【0093】

第２増幅回路３１２は、第１増幅回路３１１が増幅した信号を第２増幅率で増幅する。また、第３増幅回路３１３は、第１増幅回路３１１が増幅した信号を第２増幅率よりも小さい第３増幅率で増幅する。第２増幅率及び第３増幅率は、１倍以上の増幅率である。例えば、第２増幅回路３１２は小信号用の増幅回路として機能し、第３増幅回路３１３は大信号用の増幅回路として機能する。第２増幅回路３１２及び第３増幅回路３１３は、増幅した信号をＡＤ変換部３２０に供給する。

【0094】

第４増幅回路３１４は、上部電極１３０及び共通電極２２０から出力された第２検出信号を第４増幅率で増幅する。第４増幅率は、１倍以上の増幅率である。第４増幅率は、第１増幅率と同じ増幅率であってもよく、これに代えて、第１増幅率とは異なる増幅率であってもよい。第４増幅回路３１４は、増幅した信号を第５増幅回路３１５及び第６増幅回路３１６に供給する。

【0095】

第５増幅回路３１５は、第４増幅回路３１４が増幅した信号を第５増幅率で増幅する。また、第６増幅回路３１６は、第４増幅回路３１４が増幅した信号を第５増幅率よりも小さい第６増幅率で増幅する。第５増幅率及び第６増幅率は、１倍以上の増幅率である。例えば、第５増幅回路３１５は小信号用の増幅回路として機能し、第６増幅回路３１６は大信号用の増幅回路として機能する。第５増幅回路３１５及び第６増幅回路３１６は、増幅した信号をＡＤ変換部３２０に供給する。

【0096】

ＡＤ変換部３２０は、第２増幅回路３１２、第３増幅回路３１３、第５増幅回路３１５、及び第６増幅回路３１６から受け取った４つの増幅信号をそれぞれデジタル信号に変換する。ＡＤ変換部３２０は、変換したデジタル信号を信号受信部１６０の受信結果として出力する。特定部１７０は、このような信号受信部１６０の受信結果を受け取る。なお、信号受信部１６０は、所定の電圧値と信号増幅部３１０の出力とを比較するコンパレータ等を更に備えてもよい。所定の電圧値は、例えば、閾値、基準値等である。

【0097】

以上のように、本実施形態に係る圧電センサ３００の信号増幅部３１０は、第１検出信号を第１増幅率及び第２増幅率で増幅する第１経路と、第１増幅率及び第３増幅率で増幅する第１経路よりも増幅率の小さい第２経路とを含む。このように、信号増幅部３１０が増幅率の異なる複数の経路を有するので、例えば、圧電センサ３００の後段の特定部１７０は、第１検出信号の最大振幅値の大きさに基づいて、より適切な経路の増幅信号を選択できる。

【0098】

特定部１７０は、例えば、第１増幅回路３１１が第１検出信号を増幅した信号の最大振幅値が第２増幅回路３１２の処理可能なダイナミックレンジの範囲内であれば、第１経路の増幅信号を採用する。また、特定部１７０は、第１増幅回路３１１が第１検出信号を増幅した信号の最大振幅値が第２増幅回路３１２のダイナミックレンジの範囲を超える場合、第２経路の増幅信号を採用する。

【0099】

同様に、信号増幅部３１０は、第２検出信号を第４増幅率及び第５増幅率で増幅する第３経路と、第４増幅率及び第６増幅率で増幅する第３経路よりも増幅率の小さい第４経路とを含む。これにより、圧電センサ３００の後段の特定部１７０は、第２検出信号の最大振幅値の大きさに基づいて、より適切な経路の増幅信号を選択できる。

【0100】

特定部１７０は、例えば、第４増幅回路３１４が第２検出信号を増幅した信号の最大振幅値が第５増幅回路３１５の処理可能なダイナミックレンジの範囲内であれば、第３経路の増幅信号を採用する。また、特定部１７０は、第４増幅回路３１４が第２検出信号を増幅した信号の最大振幅値が第５増幅回路３１５のダイナミックレンジの範囲を超える場合、第４経路の増幅信号を採用する。以上のように、特定部１７０は、適切な増幅回路で第１検出信号及び第２検出信号を増幅した信号を用いて、精度よく圧力印加部４０の位置を特定することができる。

【0101】

なお、特定部１７０は、信号受信部１６０の受信結果を予め定められた経路の増幅特性に対応させるように、信号受信部１６０の受信結果に予め定められた定数を乗じてもよい。特定部１７０は、例えば、第２経路の増幅信号を採用した場合、信号受信部１６０の受信結果に第１定数を乗算して、第１経路の増幅信号を採用した場合に受け取る受信結果に換算する。第１定数は、一例として、第２増幅率／第３増幅率である。

【0102】

これにより、特定部１７０は、第１経路及び第２経路の２つの経路のうち、どちらの経路を通過した増幅信号を採用しても、第１経路及び第２経路のうち予め定められた一方の経路を通過した増幅信号の受信結果を取得することができる。同様に、特定部１７０は、例えば、第４経路の増幅信号を採用した場合、信号受信部１６０の受信結果に第２定数を乗算して、第３経路の増幅信号を採用した場合に受け取る受信結果に換算してもよい。第２定数は、一例として、第５増幅率／第６増幅率である。

【0103】

なお、特定部１７０は、２つの経路を通過した増幅信号を比較してから、採用する増幅信号を決定してもよい。例えば、第１増幅回路３１１が第１検出信号を増幅した信号の最大振幅値が第２増幅回路３１２のダイナミックレンジの範囲を超える場合、第２増幅回路３１２が出力する増幅信号には歪みが生じ、最大振幅値は第２増幅率で増幅した値よりも小さくなる。そこで、特定部１７０は、第１経路の増幅信号の最大振幅値と、第２経路の増幅信号を第１経路の増幅信号に換算した信号の最大振幅値とを比較する。

【0104】

例えば、特定部１７０は、２つの増幅信号の比較結果が略同一の場合、第２増幅回路３１２が出力する増幅信号には歪みが生じていないと判断できるので、第１経路の増幅信号を採用する。また、特定部１７０は、２つの信号のうち第１経路の増幅信号の最大振幅値の方が小さい比較結果の場合、第２増幅回路３１２が出力する増幅信号には歪みが生じていると判断できるので、第２経路の増幅信号を採用する。特定部１７０は、同様に、第３経路の増幅信号の最大振幅値と、第４経路の増幅信号を第３経路の増幅信号に換算した信号の最大振幅値とを比較してから、第３経路及び第４経路の増幅信号のうちどちらの増幅信号を採用するかを決定してよい。

【0105】

また、特定部１７０は、図６から図９で説明したように、第１検出信号及び第２検出信号の最大振幅値の比を算出して圧力印加部４０の位置を特定することがある。この場合、例えば、第１増幅率と第２増幅率との乗算結果が、図６又は図８の第１圧電体層２１０の「アンプゲイン」の値と略等しくなるように、第１増幅回路３１１及び第２増幅回路３１２が設計されていることが望ましい。これに代えて、特定部１７０は、第１経路及び第２経路を通過した増幅信号の増幅率が、「アンプゲイン」の値と略等しくなるように換算してもよい。

【0106】

同様に、第４増幅率と第５増幅率との乗算結果が、図６又は図８の第２圧電体層２３０の「アンプゲイン」の値と略等しくなるように、第４増幅回路３１４及び第５増幅回路３１５が設計されていることが望ましい。これに代えて、特定部１７０は、第３経路及び第４経路を通過した増幅信号の増幅率が、「アンプゲイン」の値と略等しくなるように換算してもよい。

【0107】

なお、図６に示すように、圧力印加部４０の全ての位置に対応する「アンプゲイン」の値が一定の値の場合、増幅回路の増幅率を「アンプゲイン」の値に一致させなくてもよい。特定部１７０は、第１検出信号及び第２検出信号の最大振幅値の比を算出するので、第１検出信号及び第２検出信号の増幅率が一致していればよい。また、これに代えて、第１検出信号及び第２検出信号の増幅率が一致するように換算してもよい。

【0108】

例えば、第１増幅率と第２増幅率との乗算結果が、第４増幅率と第５増幅率との乗算結果と一致するように、第１増幅回路３１１、第２増幅回路３１２、第４増幅回路３１４、及び第５増幅回路３１５が設計されていればよい。また、第１増幅率と第３増幅率との乗算結果が、第４増幅率と第６増幅率との乗算結果と一致するように、第１増幅回路３１１、第３増幅回路３１３、第４増幅回路３１４、及び第６増幅回路３１６が設計されていることが望ましい。

【0109】

この場合、特定部１７０は、第１経路の増幅信号を採用した場合、第３経路の増幅信号を採用して、第１検出信号及び第２検出信号の最大振幅値の比を算出する。また、特定部１７０は、第２経路の増幅信号を採用した場合、第４経路の増幅信号を採用して、第１検出信号及び第２検出信号の最大振幅値の比を算出する。これにより、特定部１７０は、簡便な制御により、適切なダイナミックレンジの増幅回路の増幅信号を用いて、第１検出信号及び第２検出信号の最大振幅値の比を算出できる。

【0110】

この場合、特定部１７０は、第１経路と第３経路の増幅信号を用いた第１検出信号及び第２検出信号の最大振幅値の比と、第２経路と第４経路の増幅信号を用いた第１検出信号及び第２検出信号の最大振幅値の比とを比較して、どちらの算出結果を採用するかを決定してもよい。特定部１７０は、例えば、第１経路と第３経路の増幅信号を用いた算出結果と第２経路と第４経路の増幅信号を用いた算出結果とが略等しい場合、全ての増幅回路の増幅信号には歪みがほとんど発生していないと判断できるので、第１経路と第３経路の増幅信号を用いた算出結果を採用する。

【0111】

また、特定部１７０は、第１経路と第３経路の増幅信号を用いた算出結果と第２経路と第４経路の増幅信号を用いた算出結果とが異なる場合、大信号用の増幅回路の増幅信号に歪みが発生していると判断できるので、第２経路と第４経路の増幅信号を用いた算出結果を採用する。以上のように、本実施形態に係る圧電センサ３００は、異なる増幅率の増幅回路を複数有することにより、圧力センサ１１０から出力される圧電効果に基づく出力電圧を容易に増幅処理することができる。

【0112】

以上のように、圧力印加部４０に過大な外力が加わった場合、比較的弱い外力が加わった場合等であっても、特定部１７０は、信号増幅部３１０の複数の経路のうち適切に検出信号を増幅している経路を選択することにより、外力が加わった圧力印加部４０を精度よく特定できる。なお、特定部１７０が適切な経路を選択する方法については、上記の例に限定されることはない。例えば、信号受信部１６０は、第１増幅回路３１１及び第４増幅回路３１４の入力信号又は出力信号の最大振幅値を検出する検出回路を有し、特定部１７０は、検出回路の検出結果に応じて適切な経路を選択してもよい。

【0113】

以上の本実施形態に係る圧電センサ３００において、第３構成例の圧力センサ１１０を備える例を説明したが、これに限定されることはない。圧電センサ３００は、振幅値の電圧範囲が大きい検出信号を処理することができる信号受信部１６０を有するので、種々の圧力センサを用いることができる。例えば、圧電センサ３００は、上述の第１構成例の圧力センサ１１０、第２構成例の圧力センサ１１０等を備えてもよい。

【0114】

また、圧電センサ３００は、図４及び図５で説明した圧力センサ１１０を用いて、圧力印加部４０に印加された外力の大きさを検出してもよい。例えば、特定部１７０は、第１検出信号及び／又は第２検出信号と一定の外力に対応する基準値等を比較することにより、圧力印加部４０に印加された外力の大きさを特定できる。基準値は、異なる外力の大きさに対応して予め複数設定されていることが望ましい。

【0115】

この場合、第１圧電体層２１０の厚さは第２圧電体層２３０の厚さとは異なる厚さであることが望ましい。例えば、外力が圧力印加部４０に印加された場合、薄い圧電体層に発生する電圧は、厚い圧電体層に発生する電圧よりも小さくなる。ここで、薄い圧電体層は大きな外力が加わっても発生する電圧に歪みが生じにくく、また、厚い圧電体層は小さい外力の検出感度が高い。

【0116】

したがって、薄い圧電体層を強い外力を検出するセンサとして用い、厚い圧電体層を弱い外力を検出するセンサとして用いることにより、圧力センサ１１０は、検出可能な力の大きさの範囲が広い外力センサとしても機能できる。この場合、第１圧電体層２１０の厚さが第２圧電体層２３０の厚さよりも大きく形成されている場合、第１増幅回路３１１の第１増幅率は、第４増幅回路３１４の第４増幅率よりも小さく設計されていることが望ましい。また、第１圧電体層２１０の厚さが第２圧電体層２３０の厚さよりも小さく形成されている場合、第１増幅回路３１１の第１増幅率は、第４増幅回路３１４の第４増幅率よりも大きく設計されていることが望ましい。

【0117】

これにより、圧電センサ３００は、検出可能な力の大きさの範囲が広い外力センサから出力される信号をダイナミックレンジの広い信号増幅部３１０で増幅できる。したがって、特定部１７０は、外力が印加された圧力印加部４０の位置を特定しつつ、印加された外力の大きさも特定できる。なお、圧電センサ３００は、外力の大きさだけを特定してもよく、この場合、第１圧電体層２１０及び第２圧電体層２３０の厚さは一定で、圧力印加部４０の数は１つだけでもよい。

【0118】

以上の本実施形態に係る圧電センサ３００において、外力が加わった位置及び／又は外力の大きさを特定するための圧力センサ１１０を備える例を説明したが、これに限定されることはない。圧力センサ１１０は、音波等の振動を更に検出する振動センサとして機能してもよい。この場合、特定部１７０は、例えば、検出信号に含まれてる音声帯域の信号成分を音声信号として特定する。これにより、位置検出装置１００は、例えば、タッチパネルの機能と音声用のマイクとしての機能を有することができる。

【0119】

圧電センサ３００が振動センサとして機能する場合、信号増幅部３１０に設けられている複数の増幅回路は、外力の大きさを特定するための検出信号を増幅する増幅回路と、振動を検出するための検出信号を増幅する増幅回路とに分かれていてもよい。このような圧電センサ３００の例について、次に説明する。

【0120】

＜圧電センサ３００の変形例＞
図１１は、本実施形態に係る圧電センサ３００の変形例を示す。本変形例の圧電センサ３００において、図１０に示された本実施形態に係る圧電センサ３００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。圧電センサ３００の信号増幅部３１０は、第１高周波用フィルタ３３１、第１低周波用フィルタ３３２、第２高周波用フィルタ３３３、及び第２低周波用フィルタ３３４を更に有する。

【0121】

本変形例の第１増幅回路３１１の第１増幅率は、第４増幅回路３１４の第４増幅率とは異なる。一例として、第１増幅率は第４増幅率よりも大きく、第１増幅回路３１１は小信号用の増幅回路として機能し、第４増幅回路３１４は大信号用の増幅回路として機能する。

【0122】

第２増幅回路３１２は、第１増幅回路３１１が増幅した信号のうち所定の周波数を超える周波数成分を増幅する。所定の周波数は、例えば、１０Ｈｚ程度の周波数である。言い換えると、第２増幅回路３１２は、可聴帯域の周波数成分を増幅し、マイクのための小信号の増幅回路として機能する。第２増幅回路３１２は、例えば、可聴帯域に増幅特性を有する増幅回路である。これに代えて、第２増幅回路３１２は、第１高周波用フィルタ３３１と組み合わされることにより、可聴帯域の周波数成分を増幅する増幅回路として機能してもよい。

【0123】

第１高周波用フィルタ３３１は、第１増幅回路３１１及び第２増幅回路３１２の間に設けられており、第１増幅回路３１１が増幅した信号のうち所定の周波数を超える周波数成分を通過させる。第１高周波用フィルタ３３１は、可聴帯域の周波数成分を通過させる。第１高周波用フィルタ３３１は、例えば、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ等である。

【0124】

第３増幅回路３１３は、第１増幅回路３１１が増幅した信号のうち所定の周波数以下の周波数成分を増幅する。圧力印加部４０に加わった外力の大きさを検出するための信号は、可聴帯域よりも低い周波数の信号で十分である。したがって、第３増幅回路３１３は、可聴帯域以下の周波数成分を増幅し、外力の大きさを特定するための小信号の増幅回路として機能する。第３増幅回路３１３は、例えば、可聴帯域以下の周波数領域に増幅特性を有する増幅回路である。これに代えて、第３増幅回路３１３は、第１低周波用フィルタ３３２と組み合わされることにより、可聴帯域以下の周波数成分を増幅する増幅回路として機能してもよい。

【0125】

第１低周波用フィルタ３３２は、第１増幅回路３１１及び第３増幅回路３１３の間に設けられ、第１増幅回路３１１が増幅した信号のうち所定の周波数以下の周波数成分を通過させる。第１低周波用フィルタ３３２は、可聴帯域以下の周波数成分を通過させる。第１低周波用フィルタ３３２は、例えば、ローパスフィルタ等である。

【0126】

第５増幅回路３１５は、第４増幅回路３１４が増幅した信号のうち所定の周波数を超える周波数成分を増幅する。第５増幅回路３１５は、可聴帯域の周波数成分を増幅し、マイクのための大信号の増幅回路として機能する。言い換えると、第５増幅回路３１５は、第２増幅回路３１２を大信号用にした増幅回路である。

【0127】

第２高周波用フィルタ３３３は、第４増幅回路３１４及び第５増幅回路３１５の間に設けられており、第４増幅回路３１４が増幅した信号のうち所定の周波数を超える周波数成分を通過させる。第２高周波用フィルタ３３３は、第１高周波用フィルタ３３１と同様のフィルタでよい。

【0128】

第６増幅回路３１６は、第４増幅回路３１４が増幅した信号のうち所定の周波数以下の周波数成分を増幅する。第６増幅回路３１６は、可聴帯域以下の周波数成分を増幅し、外力の大きさを特定するための小信号の増幅回路として機能する。言い換えると、第６増幅回路３１６は、第３増幅回路３１３を大信号用にした増幅回路である。

【0129】

第２低周波用フィルタ３３４は、第４増幅回路３１４及び第６増幅回路３１６の間に設けられており、第４増幅回路３１４が増幅した信号のうち所定の周波数以下の周波数成分を通過させる。第２低周波用フィルタ３３４は、第１低周波用フィルタ３３２と同様のフィルタでよい。

【0130】

以上の変形例の圧電センサ３００において、圧力センサ１１０の第１圧電体層２１０は、外力の大きさと音声を検出するための小信号用センサとして機能する。また、圧力センサ１１０の第２圧電体層２３０は、外力の大きさと音声を検出するための大信号用センサとして機能する。したがって、本例の第１圧電体層２１０の厚さは、第２圧電体層２３０の厚さよりも厚く形成されていることが望ましい。これにより、圧電センサ３００は、検出できる力の大きさと音声の音量をより広くすることができる。

【0131】

ここで、圧力センサ１１０の第１圧電体層２１０及び第２圧電体層２３０のいずれか一方は、上述の第１構成例の圧力センサ１１０又は第２構成例の圧力センサ１１０の圧電体層１４０と同様に形成されていてもよい。これにより、圧電センサ３００は、外力が印加された位置、外力の大きさ、及び音声を検出することができる。

【0132】

また、圧力センサ１１０の第１圧電体層２１０及び第２圧電体層２３０の両方が上述の第１構成例の圧力センサ１１０又は第２構成例の圧力センサ１１０の圧電体層１４０と同様に形成されていてもよい。この場合、第１圧電体層２１０のそれぞれの圧電体領域の厚さは、第２圧電体層２３０のそれぞれの圧電体領域の厚さよりも薄く形成されていることが望ましい。これにより、第１圧電体層２１０は外力が印加された位置、外力の大きさ、及び音声を検出するための大信号用センサとして機能することができ、また、第２圧電体層２３０は外力が印加された位置、外力の大きさ、及び音声を検出するための小信号用センサとして機能することができる。

【0133】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0134】

１０ 位置検出装置
２０ 圧力センサ
３０ 信号処理部
４０ 圧力印加部
５０ 基板
６０ センサ素子
６２ 下部電極
６４ 上部電極
６６ 圧電体層
７０ 下地層
８０ 保護膜
９０ 配線
１００ 位置検出装置
１１０ 圧力センサ
１２０ 下部電極
１３０ 上部電極
１４０ 圧電体層
１４１ 第１圧電体領域
１４２ 第２圧電体領域
１４３ 第３圧電体領域
１４４ 隙間領域
１４６ 空隙部
１５０ 信号処理部
１６０ 信号受信部
１７０ 特定部
１８０ 記憶部
２１０ 第１圧電体層
２２０ 共通電極
２３０ 第２圧電体層
３００ 圧電センサ
３１０ 信号増幅部
３１１ 第１増幅回路
３１２ 第２増幅回路
３１３ 第３増幅回路
３１４ 第４増幅回路
３１５ 第５増幅回路
３１６ 第６増幅回路
３２０ ＡＤ変換部
３３１ 第１高周波用フィルタ
３３２ 第１低周波用フィルタ
３３３ 第２高周波用フィルタ
３３４ 第２低周波用フィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】