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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-02-17
(45)【発行日】2025-02-26
(54)【発明の名称】変形検出センサ
(51)【国際特許分類】
G06F 3/041 20060101AFI20250218BHJP
G06F 3/047 20060101ALI20250218BHJP
【ＦＩ】
G06F3/041 600
G06F3/047 C
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2024526360
(86)(22)【出願日】2023-05-25
(86)【国際出願番号】 JP2023019516
(87)【国際公開番号】W WO2023238682
(87)【国際公開日】2023-12-14
【審査請求日】2024-11-27
(31)【優先権主張番号】P 2022094572
(32)【優先日】2022-06-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000970
【氏名又は名称】弁理士法人 楓国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大寺 昭三
【審査官】九鬼 一慶
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－１１８０１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／１２９８２９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００６－１０７１４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１０／１４３５２８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２１／１７７２６８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２０／１３７２６６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２０／２１３４７７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２１／００５９２２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２１／０７９８３７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－００６７５１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｆ ３／０４１
Ｇ０６Ｆ ３／０４７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
利用者の押し込み操作を受け付ける操作パネルに接続され、前記操作パネルを保持する保持部と、前記保持部に接続されて、前記保持部の変形を検出する圧電フィルムと、
を備え、
前記保持部は、
筐体に接続される第１部分と、
前記操作パネルに接続される第２部分と、
前記第１部分と前記第２部分とを接続し、弾性を有する梁部と、を有し、
前記圧電フィルムは、前記第１部分及び前記第２部分に跨って接続され、
前記圧電フィルムは、互いに積層された第１圧電フィルムと、第２圧電フィルムとを有し、
前記第１圧電フィルム及び前記第２圧電フィルムは、積層方向に曲げられた時に互いに異なる極性で同等の電位に分極する、
変形検出センサ。
【請求項2】
前記第１圧電フィルム及び前記第２圧電フィルムは、平面視して同じ形状及び同じ大きさである、請求項１に記載の変形検出センサ。
【請求項3】
前記積層方向における前記第１圧電フィルムの長さを、前記第１圧電フィルムの厚みとし、前記積層方向における前記第２圧電フィルムの長さを、前記第２圧電フィルムの厚みとし、
前記第１圧電フィルムの厚みと前記第１圧電フィルムの誘電率との比率である第１の比と、前記第２圧電フィルムの厚みと前記第２圧電フィルムの誘電率との比率である第２の比と、が同じである、
請求項２に記載の変形検出センサ。
【請求項4】
前記第１圧電フィルムの圧電定数と前記第２圧電フィルムの圧電定数とが同じである、請求項１乃至３の何れかに記載の変形検出センサ。
【請求項5】
前記第１圧電フィルムの圧電定数と前記第１圧電フィルムの厚みとの積は、前記第２圧電フィルムの圧電定数と前記第２圧電フィルムの厚みとの積と同じである、請求項１乃至３の何れかに記載の変形検出センサ。
【請求項6】
利用者の押し込み操作を受け付ける操作パネルに接続され、前記操作パネルを保持する保持部と、前記保持部に接続されて、前記保持部の変形を検出する圧電フィルムと、
を備え、
前記保持部は、
筐体に接続される第１部分と、
前記操作パネルに接続される第２部分と、
前記第１部分と前記第２部分とを接続し、弾性を有する複数の梁部と、を有し、
前記圧電フィルムは、前記第１部分及び前記第２部分に跨って接続され、
前記第１部分と前記圧電フィルムとの第１接続位置から前記第２部分と前記圧電フィルムとの第２接続位置に向かう方向を第１方向とし、
前記複数の梁部は、前記第１方向に沿って前記第２接続位置に近い位置に設けられる第１梁部と、前記第２接続位置から、前記第１梁部の位置よりも遠い位置に設けられる第２梁部とを有し、
前記操作パネルに接続する前記保持部の接続面の法線方向を厚み方向とした場合、前記第１梁部は、前記第２梁部よりも、前記厚み方向に変形しにくい、
変形検出センサ。
【請求項7】
前記厚み方向における前記第１梁部の長さである第１の厚みと、前記厚み方向における前記第２梁部の長さである第２の厚みとが同じであって、前記接続面に並行であって、前記第１方向と直交する方向を第２方向とし、
前記第２方向における前記第１梁部の長さと、前記第２方向における前記第２梁部の長さとが同じであって、
前記第１方向における前記第１梁部の長さを前記第１梁部の第１幅とし、
前記第１方向における前記第２梁部の長さを前記第２梁部の第２幅とした場合、
前記第１幅は、前記第２幅よりも大きい、
請求項６に記載の変形検出センサ。
【請求項8】
前記厚み方向における前記第１梁部の長さである第１の厚みと、前記厚み方向における前記第２梁部の長さである第２の厚みとが同じであって、前記接続面に並行であって、前記第１方向と直交する方向を第２方向とし、
前記第２方向における前記第１梁部の長さと、前記第２方向における前記第２梁部の長さとが異なり、
前記第１方向における前記第１梁部の長さを第１梁部の第１幅とし、
前記第１方向における前記第２梁部の長さを第２梁部の第２幅とした場合、
以下の式１を満たす、
請求項６に記載の変形検出センサ。
式１
（W1 3×ｔ）／ L1 3 ＝（W2 3×ｔ）／ L2 3
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、物体の変形を検出する変形検出に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１の入力装置は、筐体等によって周辺が保持される入力パッドを備えている。該入力装置は、入力パッドに力が加えられることでユーザからの操作を受け付ける。入力装置は、複数のセンサによって、入力パッドに加えられた力の位置及び大きさを検出及び測定する。
【0003】
特許文献１の入力装置は、矩形の平板状に形成された入力パッドの各角に近接するように、複数のセンサを配置している。複数のセンサは、入力パッドに加えられた力に応じて歪む。特許文献１の入力装置は、複数のセンサの出力に基づいて、入力パッドに加えられた力の大きさ及び位置を測定する。
【0004】
また、特許文献２の振動装置は、振動ユニットと、タッチパネルとを備えている。利用者がタッチパネルに対して押し込み操作を行った際に、振動ユニットが利用者に振動を伝える。振動ユニットは、平板状の振動部、枠状の枠部材、及び振動部と枠状部材とを接続する梁（支持部）を備えている。枠状部材と振動部は、圧電フィルムを介して接続される。特許文献２の振動装置は、圧電フィルムに電圧を印加することで該圧電フィルムを伸縮させ、振動部を振動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特表２００８－５４６１１３号公報
【文献】再表２０２０／２１３４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１の構造では、複数のセンサで入力パッド（タッチパネル）に加えられた力の位置及び大きさを検出するために、少なくとも２つのセンサが必要である。
【0007】
一方、仮に、特許文献２の圧電フィルムに生じる電圧を検知すれば、振動部の変形を検出することができ、押し込み対象のタッチパネルの変形を検出する変形検出センサとして機能させることができると考えられる。
【0008】
しかし、特許文献２の構造では、１つのセンサで振動部と枠状部材とに接続されていることから、入力パッドに対して、平面視して力が加えられる位置に応じて圧電フィルムに生じる変形が異なる。すなわち、利用者が圧電フィルムと振動部との接続位置に近いところを押すと、当該接続位置から離れたところ押す場合に比べて当該接続位置における振動部の垂直方向の変位が大きくなり、圧電フィルムの曲げが大きくなってしまう。
【0009】
このように、タッチパネルに対する垂直方向の押し込みによって生じる圧電フィルムの変形は、平面視した押し込み位置に応じて変化する。したがって、同じ押し込み量であっても押し込み位置の違いにより変形検出センサが異なる出力値を出力してしまう。
【0010】
本発明は、押し込み位置が違う場合でも均一な出力値を出力することを実現する変形検出センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
変形検出センサは、利用者の押し込み操作を受け付ける操作パネルに接続され、前記操作パネルを保持する保持部と、前記保持部に接続されて、前記保持部の変形を検出する圧電フィルムと、を備える。前記保持部は、筐体に接続される第１部分と、前記操作パネルに接続される第２部分と、前記第１部分と前記第２部分とを接続し、弾性を有する梁部と、を有する。前記圧電フィルムは、前記第１部分及び前記第２部分に跨って接続される。前記圧電フィルムは、互いに積層された第１圧電フィルムと、第２圧電フィルムとを有する。前記第１圧電フィルム及び前記第２圧電フィルムは、積層方向に曲げられた時に互いに異なる極性で同等の電位に分極する。
【0012】
また、変形検出センサは、利用者の押し込み操作を受け付ける操作パネルに接続され、前記操作パネルを保持する保持部と、前記保持部に接続されて、前記保持部の変形を検出する圧電フィルムと、を備える。前記保持部は、筐体に接続される第１部分と、前記操作パネルに接続される第２部分と、前記第１部分と前記第２部分とを接続し、弾性を有する複数の梁部と、を有する。前記圧電フィルムは、前記第１部分及び前記第２部分に跨って接続される。前記第１部分と前記圧電フィルムとの第１接続位置から前記第２部分と前記圧電フィルムとの第２接続位置に向かう方向を第１方向とする。前記複数の梁部は、前記第１方向に沿って前記第２接続位置に近い位置に設けられる第１梁部と、前記第２接続位置から、前記第１梁部の位置よりも遠い位置に設けられる第２梁部とを有する。前記操作パネルに接続する前記保持部の接続面の法線方向を厚み方向とした場合、前記第１梁部は、前記第２梁部よりも、前記厚み方向に変形しにくい。
【発明の効果】
【0013】
本発明の一実施形態の変形検出センサは、押し込み位置が違う場合でも均一な出力値を出力できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実施形態１の変形検出センサ１０を備える電子機器１００の分解斜視図である。
【図3】実施形態１の変形検出センサ１０の下面図である。
【図4】実施形態１の前後方向から視た圧電フィルム４の側面図である。
【図5】屈曲した圧電フィルム４の側面図である。
【図6】前後方向Ｚ１から視たタッチパネル１の押下位置の例を示す断面図である。
【図7】Ａ点押下時の変形検出部の変形の一例を示す断面図である。
【図8】Ｂ点押下時の変形検出部の変形の一例を示す断面図である。
【図9】圧電フィルム４の出力値の一例を示す参考図である。
【図10】参考例の圧電フィルムの出力値の一例を示す参考図である。
【図11】実施形態２の変形検出センサ１０Ａを備える電子機器１００Ａの分解斜視図である。
【図12】実施形態２の前後方向Ｚ１から視た圧電フィルム４Ａの側面図である。
【図13】実施形態２の変形検出センサ１０Ａの下面図である。
【図15】Ａ点を押された場合とＢ点を押された場合の圧電フィルム４Ａの出力値を示す参考図である。
【図16】部材のたわみの一例を示す部材の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
［実施形態１］
［変形検出センサの構造］
以下、本発明の一実施形態に係る変形検出センサ１０の構造について図面を参照して説明する。図１は、実施形態１の変形検出センサ１０を備える電子機器１００の分解斜視図である。図２は、図１のＡ－Ａ線における断面図である。図３は、実施形態１の変形検出センサ１０の下面図である。
［変形検出センサの構造］
以下、本発明の一実施形態に係る変形検出センサ１０の構造について図面を参照して説明する。図１は、実施形態１の変形検出センサ１０を備える電子機器１００の分解斜視図である。図２は、図１のＡ－Ａ線における断面図である。図３は、実施形態１の変形検出センサ１０の下面図である。
【0016】
電子機器１００は、タッチパネル１と、筐体２と、変形検出センサ１０と、アクチュエータ５とを備えている。この例でいうタッチパネル１は、本願発明の操作パネルの一例である。
【0017】
本明細書において、方向を以下のように定義する。平板状に形成されたタッチパネル１の法線方向を上下方向Ｙ１と定義する。また、タッチパネル１は、平面視して長方形状を有している。タッチパネル１を平面視して長手方向を左右方向Ｘ１と定義する、さらにタッチパネル１を上下方向Ｙ１から見て短手方向を前後方向Ｚ１と定義する。上下方向Ｙ１、左右方向Ｘ１及び前後方向Ｚ１は、互いに直交している。また、垂直方向とは、上下方向Ｙ１において、上から下に向かう方向である。また、水平方向とは、垂直方向に対して、直交する方向である。平面視とは、上から下に向かって視ることをいう。この例でいう、左右方向Ｘ１は、この発明の第１方向に相当する。また、この例でいう、上下方向Ｙ１は、この発明の第２方向に相当する。また、図面において、「Ｂ」は後ろを示す。図面において、「Ｆ」は前を示す。図面において、「Ｄ」は、下を示す。図面において、「Ｕ」は上を示す。
【0018】
なお、本明細書における方向の定義は、一例である。したがって、変形検出センサ１０及び変形検出センサ１０を備える電子機器１００の実使用時における方向と本明細書における方向とが一致している必要はない。また、図１において、上下方向Ｙ１が反転してもよい。同様に、図１において、左右方向Ｘ１が反転してもよい。さらに、図１において、前後方向Ｚ１が反転していてもよい。
【0019】
電子機器１００は、図１に示すように、変形検出センサ１０を備えている。また、電子機器１００は、例えば、スマートフォン又はラップトップ型パーソナルコンピュータなどであって、タッチパネル１を備えるものである。電子機器１００は、利用者によってタッチパネル１に力が加えられた場合、利用者に触覚フィードバックを与える。この例でいう、タッチパネル１に加えられた力は、タッチパネル１を押す力である。
【0020】
タッチパネル１は、例えば、静電容量式のタッチセンサを含む。静電容量式のタッチセンサは、利用者のタッチパネル１に対する接触を検出する。また、タッチパネル１は、利用者からの押し込み操作を受け付ける。変形検出センサ１０は、利用者の押し込み操作を検出する。
【0021】
筐体２は、剛体であって、平板の枠形状を有している。筐体２は、例えば、ＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）により形成されている。筐体２は、左右方向Ｘ１において長尺に形成されている。筐体２は、平面視して、左右方向Ｘ１に長尺な開口Ｏｐ１が形成されている。開口Ｏｐ１は、平面視したときにタッチパネル１よりも大きい。タッチパネル１は、開口Ｏｐ１を介して、筐体２から露出している。
【0022】
変形検出センサ１０は、保持部３と、圧電フィルム４とを備えている。
【0023】
保持部３は、平板の形状を有している。保持部３は、例えば、一枚板の金属板によって形成されている。保持部３は、例えば、ＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）により形成されている。保持部３は、タッチパネル１に接続され、タッチパネル１を保持する。より詳細には、保持部３は、平面視して、外側の枠部分である第１部分３１と、内側の枠部分である第２部分３２と、第１部分３１と第２部分３２とを接続する複数（図１では４つ）の梁部３３とを備えている。第１部分３１と第２部分３２と複数の梁部３３は、例えば１枚のＳＵＳの板を打ち抜くことにより一体形成されている。
【0024】
第１部分３１は、図２に示すように、上下方向Ｙ１において、筐体２の下面と接続する。
【0025】
第２部分３２は、上下方向Ｙ１において、タッチパネル１の下面と接続する。
【0026】
４つの梁部３３は、弾性を有している。４つの梁部３３は、それぞれ、保持部３を平面視した場合に、矩形状を有している（図１参照）。４つの梁部３３は、それぞれ、第２部分３２の各角の近くに設けられている。４つの梁部３３のそれぞれが弾性変形することで、タッチパネル１に力が加えられた場合、第２部分３２が第１部分３１に対して、例えば、少なくとも上下方向Ｙ１に変形する。梁部３３の上下方向Ｙ１の変形及び左右方向Ｘ１の変形に関しては後述する。
【0027】
なお、４つの梁部３３は、タッチパネル１に力が加えられた場合、第２部分３２が第１部分３１に対して、上下方向Ｙ１及び左右方向Ｘ１に変形してもよい。
【0028】
圧電フィルム４は、図３に示すように、平面視して左右方向Ｘ１に長尺であって、フィルム形状を有している。圧電フィルム４は、保持部３の下に配置されている。圧電フィルム４は、保持部３の第１部分３１の右端及び第２部分３２の右端に跨って接続されている。より具体的には、図２及び図３に示すように、圧電フィルム４の右端である第１接続位置４３は、保持部３の第１部分３１の部分３１Ａに接続されている。また、圧電フィルム４の左端である第２接続位置４４は、保持部３の第２部分３２の部分３２Ａに接続されている。圧電フィルム４は、利用者によってタッチパネル１に加えられた力に応じて変形する。圧電フィルム４の詳細については、下記で説明する。
【0029】
なお、この例でいう、部分３１Ａは、左右方向Ｘ１における第１部分３１の右端側である。また部分３２Ａは、左右方向Ｘ１における第２部分３２の右端側である。さらに、部分３２Ｂは、左右方向Ｘ１における第２部分３２の左端側である。
【0030】
アクチュエータ５は、図１に示すように、平面視して左右方向Ｘ１において長尺であって、フィルム形状を有している。アクチュエータ５は、保持部３の第１部分３１及び第２部分３２に接続されている。より詳細には、図３に示すように、アクチュエータ５は、左右方向Ｘ１における右端で第１部分３１の部分３１Ａに接続している。また、アクチュエータ５は、左右方向Ｘ１における左端で第２部分３２の部分３２Ｂに接続している。
【0031】
アクチュエータ５は、圧電体を含む。より具体的には、アクチュエータ５は、圧電フィルムと当該圧電フィルムの両主面（上面及び下面）に配置された第１電極部５１と第２電極部５２とを有している。第１電極部５１及び第２電極部５２のそれぞれは、例えば蒸着によるＣｕ、Ａｌ、Ｎｉなどの金属皮膜である。
【0032】
アクチュエータ５は、例えば、駆動回路（図示せず）に接続されている。駆動回路は、変形検出センサ１０によってタッチパネル１に対する押し込み操作を検出すると、アクチュエータ５の圧電フィルムの第１電極部５１及び第２電極部５２に交流電圧を印加する。アクチュエータ５の圧電フィルムは、第１電極部５１及び第２電極部５２に交流電圧が印加されることにより、左右方向Ｘ１に伸縮する。アクチュエータ５は、例えば、正の電圧が印加されることにより、左右方向Ｘ１に伸長する。一方、アクチュエータ５は、例えば、負の電圧が印加されることにより、左右方向Ｘ１に収縮する。アクチュエータ５は、第２部分３２に接続されているので、第２部分３２を振動させる。保持部３は、第２部分３２が振動することにより、タッチパネル１に振動を伝える。これにより、電子機器１００は、利用者に触覚フィードバックを与える。
【0033】
［圧電フィルム４の詳細な説明］
圧電フィルム４について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、実施形態１の前後方向から視た圧電フィルム４の側面図である。図５は、屈曲した圧電フィルム４の側面図である。
圧電フィルム４について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、実施形態１の前後方向から視た圧電フィルム４の側面図である。図５は、屈曲した圧電フィルム４の側面図である。
【0034】
圧電フィルム４は、図４に示すように、上下方向Ｙ１に沿って、互いに積層された第１圧電フィルム４１と、第２圧電フィルム４２とを備えている。第１圧電フィルム４１及び第２圧電フィルム４２は、積層方向に曲げられた（屈曲した）時に互いに異なる極性で同等の電位で分極するように構成されている。言い換えると、第１圧電フィルム４１及び第２圧電フィルム４２は、互いに逆電荷を発生し、積層方向に逆電位が生じるように構成されている。また、第１圧電フィルム４１と第２圧電フィルム４２とは、互いに逆の電荷を発生し、第１圧電フィルム４１の電荷容量及び第２圧電フィルム４２の電荷容量が同じ又は略同じである場合は、逆の電位を発生する。なお、積層方向は、この例でいう上下方向Ｙ１と同じである。
【0035】
第１圧電フィルム４１と第２圧電フィルム４２について詳細に説明する。
【0036】
第１圧電フィルム４１と第２圧電フィルム４２とは、同じ圧電体のフィルムである。第１圧電フィルム４１及び第２圧電フィルム４２は、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から形成された矩形状のフィルムである。ＰＶＤＦは、圧電性を有している。第１圧電フィルム４１及び第２圧電フィルム４２は、ｄ３１の圧電定数を有している。
【0037】
この例では、第１圧電フィルム４１の厚みｔｓ１と第２圧電フィルム４２の厚みｔｓ２とは同じ長さである。第１圧電フィルム４１の厚みｔｓ１及び第２圧電フィルム４２の厚みｔｓ２は、例えば、３０μｍである。また、第１圧電フィルム４１と第２圧電フィルム４２とは、平面視して同じ形状及び同じ大きさである。この例では、第１圧電フィルム４１及び第２圧電フィルム４２は、平面視して左右方向Ｘ１に沿って長尺な長方形状である。
【0038】
第１圧電フィルム４１及び第２圧電フィルム４２のそれぞれは、表裏（図４では、上面及び下面）に、電極部が形成されている。第１圧電フィルム４１は、上面に第１電極部Ｐ１１が形成されている。また、第１圧電フィルム４１は、下面に第２電極部Ｐ１２が形成されている。さらに、第２圧電フィルム４２は、上面に第１電極部Ｐ２１が形成されている。また、第２圧電フィルム４２は、下面に第２電極部Ｐ２２が形成されている。第１電極部Ｐ１１、第２電極部Ｐ１２、第１電極部Ｐ２１及び第２電極部Ｐ２２のそれぞれは、例えば蒸着によるＣｕ、Ａｌ、Ｎｉなどの金属皮膜である。
【0039】
図４で示される点線の矢印は、伸長方向を示している。この例でいう伸長するとは、長手方向（この例では、左右方向Ｘ１）に引っ張られることである。
【0040】
第１圧電フィルム４１及び第２圧電フィルム４２を左右方向Ｘ１に伸長したとき、第１圧電フィルム４１及び第２圧電フィルム４２において、正の電位が生じる面を表面とし、反対側を裏面とする。第１圧電フィルム４１及び第２圧電フィルム４２は、表同士又は裏同士を例えば両面粘着の導電性テープで接続する。この例では、第１圧電フィルム４１の第２電極部Ｐ１２と第２圧電フィルム４２の第１電極部Ｐ２１とが接続されている。また、第２電極部Ｐ１２及び第２電極２１は、例えばグランドに接続される。
【0041】
この例では、第１圧電フィルム４１を左右方向Ｘ１に伸長したとき、第２電極部Ｐ１２に対して第１電極部Ｐ１１には、正の電位が生じる。また、第２圧電フィルム４２を左右方向Ｘ１に伸長したとき、第１電極部Ｐ２１に対して第２電極部Ｐ２２には、正の電位が生じる。
【0042】
第１電極部Ｐ１１と第２電極部Ｐ１２との電位の差を第１電位差Ｖ１とする。また、第１電極部Ｐ２１と第２電極部Ｐ２２との電位の差を第２電位差Ｖ２とする。
【0043】
第１圧電フィルム４１と第２圧電フィルム４２とが、同じ力で左右方向Ｘ１に伸長した場合、第１電位差Ｖ１と第２電位差Ｖ２とが同じ大きさになる。
【0044】
圧電フィルム４に接続される演算回路（図示せず）は、第１電位差Ｖ１と第２電位差Ｖ２との合計に基づく出力値を出力する。
【0045】
一方で、例えば、圧電フィルム４は、図５に示すように、垂直方向の力によって上下方向Ｙ１に屈曲する場合がある。
【0046】
第１圧電フィルム４１及び第２圧電フィルム４２が、垂直方向（上下方向Ｙ１）の力によって屈曲した場合、第１圧電フィルム４１及び第２圧電フィルム４２の間の位置に応力の中立線があると仮定する。この場合、第１圧電フィルム４１は、長手方向（左右方向Ｘ１）に伸長する。一方、第２圧電フィルム４２は、長手方向（左右方向Ｘ１）に収縮する。なお、図５で示される点線矢印は、第１圧電フィルム４１の伸長方向を示す。また、図５で示される一点鎖線の矢印は第２圧電フィルム４２の収縮方向を示す。
【0047】
第１圧電フィルム４１には、第２電極部Ｐ１２に対して、第１電極部Ｐ１１に、正の電位（＋Ｖ１）が生じる。また、第１圧電フィルム４１と第２圧電フィルム４２は、左右方向Ｘ１に伸長するときに裏面同士となるように接続されているので、垂直方向に屈曲した場合、第２圧電フィルム４２の第１電極部Ｐ２１に対して、第２電極部Ｐ２２には、負の電位（－Ｖ２）が生じる。
【0048】
圧電フィルム４が垂直方向の力によって屈曲した場合、第１電位差Ｖ１の絶対値と第２電位差Ｖ２の絶対値とが同じであれば、変形検出回路から出力される出力値は、ゼロ又はゼロに近い値になる。
【0049】
したがって、変形検出センサ１０は、水平方向（長手方向を含む）の伸縮変形に対しては高い出力値を出力し、垂直方向の屈曲変形に対してはゼロ又はゼロに近い出力値を出力する。
【0050】
［変形検出センサの動作］
タッチパネル１に対する押し込みによって生じる圧電フィルム４の変形について、図６、図７及び図８を参照して説明する。図６は、前後方向Ｚ１から視たタッチパネル１の押下位置の例を示す断面図である。図７は、Ａ点押下時の変形検出部の変形の一例を示す断面図である。図８は、Ｂ点押下時の変形検出部の変形の一例を示す断面図である。
タッチパネル１に対する押し込みによって生じる圧電フィルム４の変形について、図６、図７及び図８を参照して説明する。図６は、前後方向Ｚ１から視たタッチパネル１の押下位置の例を示す断面図である。図７は、Ａ点押下時の変形検出部の変形の一例を示す断面図である。図８は、Ｂ点押下時の変形検出部の変形の一例を示す断面図である。
【0051】
タッチパネル１が利用者によって押された場合（このとき水平方向に働く力をＰｄ１、及び垂直方向に働く力をＰｄ２とする（図６参照））。梁部３３には、垂直方向の力Ｐｄ１、及び、水平方向の力Ｐｄ２が働く。この例では、垂直方向の力Ｐｄ１による、梁部３３の変形について詳しく説明する。タッチパネル１が利用者によって押されると、梁部３３が垂直方向の力によって弾性変形する。また、図７及び図８に示すように、保持部３の第２部分３２は、斜め（水平方向及び垂直方向）に沿って変位する。この場合、圧電フィルム４は、水平方向の力Ｐｄ１によって、水平方向（左右方向Ｘ１）に引っ張られるように変形する。言い換えると、圧電フィルム４は、水平方向の力Ｐｄ１によって、左右方向Ｘ１に伸長する。また、圧電フィルム４は、垂直方向の力Ｐｄ２によって、垂直方向に屈曲する。この場合、圧電フィルム４は、第１接続位置４３で第１部分３１の部分３１Ａに接続し、第２接続位置４４で第２部分３２に接続しているため、第１接続位置４３を支点に屈曲する。
【0052】
Ａ点及びＢ点のそれぞれで、タッチパネル１が利用者によって押された場合について説明する。
【0053】
Ａ点は、図６に示すように、左右方向Ｘ１において、タッチパネル１の左端側である。また、Ｂ点は、左右方向Ｘ１において、タッチパネル１の右端側である。すなわち、Ａ点は、圧電フィルム４と保持部３との第２接続位置４４からＢ点よりも遠い位置である。なお、利用者がタッチパネル１のＡ点及びＢ点のそれぞれを押したときの力は、同じであるとする。
【0054】
利用者によって押された時の力が同じであれば、Ａ点で押された場合であっても、Ｂ点で押された場合であっても、水平方向における伸長の変形量は、同じである。しかしながら、利用者によってＡ点及びＢ点で押された時の力が同じであっても、圧電フィルム４の垂直方向における屈曲の変形量は、図７及び図８に示すように、Ａ点で押された場合と、Ｂ点とで押された場合とでは、異なる。
【0055】
Ｂ点で押された場合、Ａ点で押された場合よりも、垂直方向の力Ｐｄ２による圧電フィルム４の屈曲変形への影響が大きい。利用者がタッチパネル１のＡ点及びＢ点のそれぞれを押したときの力が同じであれば、Ｂ点で押された場合のほうが、圧電フィルム４の垂直方向の屈曲の変形量は大きくなる。
【0056】
タッチパネル１を平面視して、押された位置が第１接続位置４３である支点から近いほど、圧電フィルム４の垂直方向の屈曲の変形量が大きくなる。このように、タッチパネル１に対する押し込みによって生じる圧電フィルム４の屈曲の変形量は、タッチパネル１を平面視した押し込み位置に応じて変化する。
【0057】
［作用・効果］
タッチパネル１の押し込み量は、圧電フィルム４の伸長及び屈曲の変形量に対応し、出力値（第１電位差Ｖ１＋第２電位差Ｖ２）によって検出される。本実施形態では、垂直方向の変化に対する第１電位差Ｖ１と第２電位差Ｖ２とが逆極性となり互いに相殺されるため、変形検出センサ１０は、垂直方向の屈曲による出力値を出力しない又はほとんど出力しない。
タッチパネル１の押し込み量は、圧電フィルム４の伸長及び屈曲の変形量に対応し、出力値（第１電位差Ｖ１＋第２電位差Ｖ２）によって検出される。本実施形態では、垂直方向の変化に対する第１電位差Ｖ１と第２電位差Ｖ２とが逆極性となり互いに相殺されるため、変形検出センサ１０は、垂直方向の屈曲による出力値を出力しない又はほとんど出力しない。
【0058】
本実施形態の圧電フィルム４の出力値と、参考例の圧電フィルムの出力値とを比較した場合について図９及び図１０を参照して説明する。ここでいう参考例は、本願発明の特徴を有さない圧電フィルムである。具体的には、参考例の圧電フィルムは、積層方向に曲げられた時に互いに異なる電荷を発生し、結果として、逆電位が発生する２枚の圧電フィルムを有していない。図９は、圧電フィルム４の出力値の一例を示す参考図である。図９で示される横軸は、時間を示す。また、図９で示される縦軸は、圧電フィルム４の出力値である。図１０は、参考例の圧電フィルムの出力値の一例を示す参考図である。図１０で示される横軸は、時間を示す。また、図１０で示される縦軸は、圧電フィルムの出力値である。なお、図９及び図１０で示される点線Ｏａ１及びＯａ２は、Ａ点での出力値を示し、実線Ｏｂ１及びＯｂ２は、Ｂ点での出力値を示す。
【0059】
図９に示すように、Ａ点とＢ点とでは、圧電フィルム４からの出力値が略同じである。すなわち、本実施形態の圧電フィルム４の出力値は、垂直方向の屈曲による影響をほとんど受けていない。一方、参考例の圧電フィルムでは、図１０に示すように、Ａ点とＢ点とで出力値が大きく異なる。参考例の圧電フィルムの出力値は、Ｂ点で押された場合、水平方向の力による伸長の変形量だけでなく、垂直方向の力による屈曲の変形量を検出している。すなわち、参考例の圧電フィルムは、タッチパネル１を押す位置に応じて、垂直方向の力による屈曲に影響された出力値を出力している。
【0060】
実施形態１の変形検出センサ１０は、積層方向に曲げられた時に互いに異なる電荷を発生し、結果として、逆電位が発生する第１圧電フィルム４１及び第２圧電フィルム４２を備えることで、圧電フィルム４に対する垂直方向に働く力による影響を軽減することができる。すなわち、変形検出センサ１０は、タッチパネル１の全面に亘って、押す位置に関係なく、水平方向の変形だけを検出し、タッチパネル１のどこが押されても、変形検出センサ１０の出力値が変化しないようにすることができる。したがって、本発明の一実施形態の変形検出センサ１０は、タッチパネル１の押し込み位置が違う場合でも、押し込み量が均一であれば均一な出力値を出力することができる。
【0061】
［実施形態１の変形例］
圧電フィルム４の構成において、上記実施形態１以外の構成について、以下に説明する。実施形態１の変形例では、左右方向Ｘ１における第１圧電フィルム４１のフィルム長と第２圧電フィルム４２のフィルム長が同じであり、且つ、前後方向Ｚ１における第１圧電フィルム４１のフィルム幅と第２圧電フィルム４２のフィルム幅が同じである。
圧電フィルム４の構成において、上記実施形態１以外の構成について、以下に説明する。実施形態１の変形例では、左右方向Ｘ１における第１圧電フィルム４１のフィルム長と第２圧電フィルム４２のフィルム長が同じであり、且つ、前後方向Ｚ１における第１圧電フィルム４１のフィルム幅と第２圧電フィルム４２のフィルム幅が同じである。
【0062】
第１圧電フィルム４１が左右方向Ｘ１において伸長し、第２圧電フィルム４２が左右方向Ｘ１において収縮した場合、第１電位差Ｖ１と第２電位差Ｖ２とが同じになるための条件を、以下の数式［式１］～［式３］を使用して説明する。
【0063】
なお、圧電フィルムに生じる応力はσ、圧電フィルムに生じる歪みはｓ、圧電フィルムのヤング率はＹ、圧電フィルムに生じる電界をＥ、圧電フィルムの第１主面及び第２主面の電位差（電圧）をＶ、圧電フィルムの圧電定数をｄ３１、圧電フィルムの左右方向Ｘ１における屈曲の変形量をΔ、左右方向Ｘ１における圧電フィルムのフィルム長をＬ、圧電フィルムの誘電率をε及び圧電フィルムの厚みをｔｓとする。
【0064】
応力σは以下の［式１］で求められる。
【0065】
［式１］
σ＝Ｙ×ｓ＝Ｙ×Δ／Ｌ
電界Ｅは、以下の［式２］で求められる。
σ＝Ｙ×ｓ＝Ｙ×Δ／Ｌ
電界Ｅは、以下の［式２］で求められる。
【0066】
［式２］
Ｅ＝ｄ３１／ε×σ＝ｄ３１／ε×Ｙ×Δ／Ｌ
電位差（電圧）Ｖは以下の［式３］で求められる。
Ｅ＝ｄ３１／ε×σ＝ｄ３１／ε×Ｙ×Δ／Ｌ
電位差（電圧）Ｖは以下の［式３］で求められる。
【0067】
［式３］
Ｖ＝ｔ×Ｅ＝ｔ／ε×Δ／Ｌ×ｄ３１×Ｙ
第１圧電フィルム４１の厚みをｔｓ１、第２圧電フィルム４２の厚みをｔｓ２とし、第１圧電フィルムの誘電率をε１、第２圧電フィルムの誘電率をε２とすると、第１圧電フィルム４１の厚みｔｓ１と第１圧電フィルム４１の誘電率ε１との比率である第１の比ｔｓ１／ε１と、第２圧電フィルム４２の厚みｔｓ２と第２圧電フィルム４２の誘電率ε２との比率である第２の比ｔｓ２／ε２と、が同じ（ｔｓ１／ε１＝ｔｓ２／ε２）であり、第１圧電フィルム４１の圧電定数と第２圧電フィルム４２の圧電定数とが同じｄ３１であれば、第１圧電フィルム４１と第２圧電フィルム４２のそれぞれが発生する第１電位差Ｖ１及び第２電位差Ｖ２は等しくなる。
Ｖ＝ｔ×Ｅ＝ｔ／ε×Δ／Ｌ×ｄ３１×Ｙ
第１圧電フィルム４１の厚みをｔｓ１、第２圧電フィルム４２の厚みをｔｓ２とし、第１圧電フィルムの誘電率をε１、第２圧電フィルムの誘電率をε２とすると、第１圧電フィルム４１の厚みｔｓ１と第１圧電フィルム４１の誘電率ε１との比率である第１の比ｔｓ１／ε１と、第２圧電フィルム４２の厚みｔｓ２と第２圧電フィルム４２の誘電率ε２との比率である第２の比ｔｓ２／ε２と、が同じ（ｔｓ１／ε１＝ｔｓ２／ε２）であり、第１圧電フィルム４１の圧電定数と第２圧電フィルム４２の圧電定数とが同じｄ３１であれば、第１圧電フィルム４１と第２圧電フィルム４２のそれぞれが発生する第１電位差Ｖ１及び第２電位差Ｖ２は等しくなる。
【0068】
また、上述とは別に、［式３］から、第１圧電フィルムの圧電定数（ｄ３１１）と第１圧電フィルム４１の厚みｔｓ１との積（ｄ３１１）×ｔｓ１と、第２圧電フィルム４２の圧電定数（ｄ３１２）と第２圧電フィルム４２の厚みｔｓ２との積（ｄ３１２）×ｔｓ２とが同じ（ｄ３１１×ｔｓ１＝ｄ３１２×ｔｓ２）であり、第１圧電フィルム４１の誘電率ε１と第２圧電フィルム４２の誘電率ε２とが同じであれば、第１圧電フィルム４１と第２圧電フィルム４２のそれぞれが発生する第１電位差Ｖ１及び第２電位差Ｖ２は等しくなる。
【0069】
［実施形態２］
実施形態２の変形検出センサ１０Ａについて、図１１、図１２、図１３、図１４及び図１５を参照して説明する。図１１は、実施形態２の変形検出センサ１０Ａを備える電子機器１００Ａの分解斜視図である。図１２は、実施形態２の前後方向Ｚ１から視た圧電フィルム４Ａの側面図である。図１３は、実施形態２の変形検出センサ１０Ａの下面図である。図１４は、図１３のＢ－Ｂ線における断面図である。図１５は、Ａ点を押された場合とＢ点を押された場合の圧電フィルム４Ａの出力値を示す参考図である。図１５の横軸は、第２接続位置４４からの距離を示す。また、図１５の縦軸は、変形検出センサ１０Ａの出力値を示す。なお、実施形態１と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
実施形態２の変形検出センサ１０Ａについて、図１１、図１２、図１３、図１４及び図１５を参照して説明する。図１１は、実施形態２の変形検出センサ１０Ａを備える電子機器１００Ａの分解斜視図である。図１２は、実施形態２の前後方向Ｚ１から視た圧電フィルム４Ａの側面図である。図１３は、実施形態２の変形検出センサ１０Ａの下面図である。図１４は、図１３のＢ－Ｂ線における断面図である。図１５は、Ａ点を押された場合とＢ点を押された場合の圧電フィルム４Ａの出力値を示す参考図である。図１５の横軸は、第２接続位置４４からの距離を示す。また、図１５の縦軸は、変形検出センサ１０Ａの出力値を示す。なお、実施形態１と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0070】
この例では、タッチパネル１に対する押し込みによる保持部３Ａの第２部分３２の変位量を制御する。
【0071】
また、この例では、変形検出センサ１０Ａは、図１１に示すように、圧電フィルム４Ａを備えている。圧電フィルム４Ａは、図１１及び図１２に示すように、左右方向Ｘ１に長尺なフィルム形状を有している。また、圧電フィルム４Ａは、図１２に示すように、上面に第１電極部Ｐ３１と、下面に第２電極部Ｐ３２とを有する。さらに、圧電フィルム４Ａは、電極部間に、圧電体を有している。圧電フィルム４Ａは、演算回路（図示せず）と接続されている。この例では、圧電フィルム４Ａが１枚のフィルムで構成されている例で説明する。なお、圧電フィルム４Ａは、１枚でもよいし、複数のフィルタが積層されて構成されていてもよい。
【0072】
圧電フィルム４Ａは、タッチパネル１が押されると、水平方向（例えば、左右方向Ｘ１）に伸長する。また、圧電フィルム４Ａは、タッチパネル１が押されると、垂直方向（上下方向Ｙ１）に屈曲する。演算回路（図示せず）は、圧電フィルム４Ａから出力される出力値に基づいて、電位差を計算する。
【0073】
【0074】
［保持部の構造］
複数の第１梁部３３Ａは、左右方向Ｘ１に沿って第２接続位置４４に近い位置に設けられている。また、複数の第２梁部３３Ｂは、第２接続位置４４から第１梁部３３Ａの位置よりも遠い位置に設けられている。なお、第１梁部３３Ａは、１つであってもよい。また、第２梁部３３Ｂは１つであってもよい。
複数の第１梁部３３Ａは、左右方向Ｘ１に沿って第２接続位置４４に近い位置に設けられている。また、複数の第２梁部３３Ｂは、第２接続位置４４から第１梁部３３Ａの位置よりも遠い位置に設けられている。なお、第１梁部３３Ａは、１つであってもよい。また、第２梁部３３Ｂは１つであってもよい。
【0075】
この例では、保持部３の上面（接続面）の法線方向（上下方向Ｙ１）を厚み方向とした場合、第１梁部３３Ａは、第２梁部３３Ｂよりも、厚み方向に変形しにくく形成されている。
【0076】
以下、第１梁部３３Ａ及び第２梁部３３Ｂの構造についてより詳細に説明する。
【0077】
複数の第１梁部３３Ａは、図１４に示すように、平面視した場合に、矩形状を有している。同様に、複数の第２梁部３３Ｂは、平面視した場合に、矩形状を有している。この例では、上下方向Ｙ１における第１梁部３３Ａの長さである第１の厚みｔｆ１と、上下方向Ｙ１における第２梁部３３Ｂの長さである第２の厚みｔｆ２とは、同じである。なお、第１の厚みｔｆ１及び第２の厚みｔｆ２は、０．３ｍｍ～１０ｍｍであるのが好ましい。
【0078】
また、図１３に示すように、前後方向Ｚ１における第１梁部３３Ａの長さである第１の長さＬ１と、前後方向Ｚ１における第２梁部３３Ｂの長さである第２の長さＬ２とは同じである。なお、第１の長さＬ１と第２の長さＬ２は、５ｍｍ～３０ｍｍであるのが好ましい。
【0079】
第１梁部３３Ａは、左右方向Ｘ１の長さである第１幅Ｗ１が、第２梁部３３Ｂの左右方向Ｘ１の長さである第２幅Ｗ２よりも長い。第１梁部３３Ａの第１幅Ｗ１及び第２梁部３３Ｂの第２幅Ｗ２は、０．５ｍｍ～２ｍｍであるのが好ましい。
【0080】
第１幅Ｗ１が第２幅Ｗ２よりも長いことで、第１梁部３３Ａは、上下方向Ｙ１に対して、第２梁部３３Ｂよりも曲がりにくい。また、第１幅Ｗ１よりも短い第２幅Ｗ２を有する第２梁部３３Ｂは、第１梁部３３Ａよりも上下方向Ｙ１に曲がりやすい。
【0081】
ここで、Ｂ点が押された場合の圧電フィルム４Ａの出力値を「１」として、Ａ点が押された時の圧電フィルム４Ａの出力値を説明する。図１５で示される直線Ｃｐ１は、第１梁部３３Ａの第１幅Ｗ１と第２梁部３３Ｂの第２幅Ｗ２との比が「１」対「１」のときの傾きを示す。図１５で示される直線Ｃｐ２は、第１梁部３３Ａの第１幅Ｗ１と第２梁部３３Ｂの第２幅Ｗ２との比が「２」対「１」のときの傾きを示す。図１５で示される直線Ｃｐ３は、第１梁部３３Ａの第１幅Ｗ１と第２梁部３３Ｂの第２幅Ｗ２との比が「３」対「１」のときの傾きを示す。なお、図１５において、Ａ点、Ｂ点において、タッチパネル１に対して押された力は同じである。
【0082】
また、直線Ｃｐ１、直線Ｃｐ２及び直線Ｃｐ３の傾きを比較すると、直線Ｃｐ１の傾きが最も大きい。一方、直線Ｃｐ３の傾きは最も小さい。すなわち、第１幅Ｗ１と第２幅Ｗ２との比が「１」対「１」の場合、押される位置が第２接続位置４４から離れるにつれて、Ｂ点が押された場合の圧電フィルム４Ａの変形量と差とが大きくなる。
【0083】
また、直線Ｃｐ１において、図１５に示すように、Ａ点が押されたときの圧電フィルム４Ａの相対値としての出力値は、直線Ｃｐ２及び直線Ｃｐ３と比較して、最も小さい。
【0084】
一方、直線Ｃｐ３は、直線Ｃｐ１及び直線Ｃｐ２と比較して、Ａ点が押されたときの圧電フィルム４Ａの出力値が最も「１」に近い。このように、第１幅Ｗ１と第２幅Ｗ２との比が「３」対「１」であれば、Ａ点が押された場合とＢ点が押された場合とでは、圧電フィルム４Ａの変形量は、実用上は差異がないとみなせる。
【0085】
［作用・効果］
圧電フィルム４Ａは、Ｂ点でタッチパネル１を押した場合、Ａ点でタッチパネル１を押した場合より上下方向Ｙ１に変形しにくくなる。また、圧電フィルム４Ａは、Ａ点が押された場合、Ｂ点で押された場合よりも上下方向Ｙ１に変形しやすくなる。
圧電フィルム４Ａは、Ｂ点でタッチパネル１を押した場合、Ａ点でタッチパネル１を押した場合より上下方向Ｙ１に変形しにくくなる。また、圧電フィルム４Ａは、Ａ点が押された場合、Ｂ点で押された場合よりも上下方向Ｙ１に変形しやすくなる。
【0086】
例えば、第１梁部３３Ａの第１幅Ｗ１が第２梁部３３Ｂの第２幅Ｗ２の３倍程度であれば、Ａ点が押されたときの圧電フィルムの上下方向Ｙ１に対する変形量が同等になる。言い換えると、第１梁部３３Ａの第１幅Ｗ１が第２梁部３３Ｂの第２幅Ｗ２の３倍程度であれば、圧電フィルム４Ａの出力値は、Ｂ点が押されたときの圧電フィルム４Ａの出力値と同じになる。
【0087】
このように、第１幅Ｗ１を第２幅Ｗ２よりも大きくすることで、圧電フィルム４Ａに対する垂直方向に働く力による影響を軽減することができる。したがって、実施形態２の変形検出センサ１０Ａは、タッチパネル１の押し込み位置が違う場合でも、押し込み量が均一であれば均一な出力値を出力することができる。
【0088】
［断面二次モーメントに基づく曲がりやすさの定義］
断面二次モーメントに基づく曲がりやすさについて、図１６及び図１７を参照して、説明する。断面二次モーメントに基づく曲がりやすさについて、図１６及び図１７で示される部材６を例にして説明する。図１６は、以下の説明で使用する部材のたわみの一例を示す部材の側面図である。図１６は、部材６の側面図である。図１６で示されるＬは、部材６の長さ方向における部材６の長さを示す。図１６で示されるＰは、部材６に対して垂直方向に加えられる力を示す。また、図１７で示される力Ｐの向きは矢印で示されている。図１６で示されるδは、部材６のたわみの大きさを示す。図１７は、図１６のＣ－Ｃ線における断面図である。図１７で示されるｈは、部材６が力Ｐによって屈曲する方向における部材６の長さ（厚み）を示す。また、図１７で示されるｂは、力Ｐが加えられる方向に対して直交する方向における部材６の長さ（幅）を示す。
断面二次モーメントに基づく曲がりやすさについて、図１６及び図１７を参照して、説明する。断面二次モーメントに基づく曲がりやすさについて、図１６及び図１７で示される部材６を例にして説明する。図１６は、以下の説明で使用する部材のたわみの一例を示す部材の側面図である。図１６は、部材６の側面図である。図１６で示されるＬは、部材６の長さ方向における部材６の長さを示す。図１６で示されるＰは、部材６に対して垂直方向に加えられる力を示す。また、図１７で示される力Ｐの向きは矢印で示されている。図１６で示されるδは、部材６のたわみの大きさを示す。図１７は、図１６のＣ－Ｃ線における断面図である。図１７で示されるｈは、部材６が力Ｐによって屈曲する方向における部材６の長さ（厚み）を示す。また、図１７で示されるｂは、力Ｐが加えられる方向に対して直交する方向における部材６の長さ（幅）を示す。
【0089】
【0090】
部材６の他端（自由端）（図１６では右端）は、垂直方向の力Ｐが加えられると、下向きにたわむ。部材６の断面は、幅ｂ及び厚みｈとからなる矩形状である。部材６の断面二次モーメントｌは、以下の［式４］で計算される。
【0091】
［式４］
ｌ=ｂｈ３／１２
垂直方向の力Ｐが加えられたときの部材６のたわみδは、以下の［式５］で計算される。なお、部材６の縦弾性係数（ヤング率）をＹとする。
ｌ=ｂｈ３／１２
垂直方向の力Ｐが加えられたときの部材６のたわみδは、以下の［式５］で計算される。なお、部材６の縦弾性係数（ヤング率）をＹとする。
【0092】
［式５］
δ＝（ＰＬ３）／３Ｙｌ
部材６に加えられる力Ｐは、部材６を弾性体と仮定したとき、該弾性体としての部材６のばね定数をＫとすれば、以下の［式６］ように計算することができる。
δ＝（ＰＬ３）／３Ｙｌ
部材６に加えられる力Ｐは、部材６を弾性体と仮定したとき、該弾性体としての部材６のばね定数をＫとすれば、以下の［式６］ように計算することができる。
【0093】
［式６］
Ｐ＝Ｋ×δ
［式６］のδに［式５］を代入し、且つ、断面二次モーメントｌに［式４］を代入した場合、ばね定数は、以下の［式７］のように表すことができる。
Ｐ＝Ｋ×δ
［式６］のδに［式５］を代入し、且つ、断面二次モーメントｌに［式４］を代入した場合、ばね定数は、以下の［式７］のように表すことができる。
【0094】
［式７］
Ｋ＝３Ｙｌ／Ｌ３∝（３Ｙ×ｂｈ３）／（１２Ｌ３）∝ｂｈ３／Ｌ３
本実施形態では、［式７］で示されるばね定数Ｋを、部材６の曲がりやすさと定義する。
Ｋ＝３Ｙｌ／Ｌ３∝（３Ｙ×ｂｈ３）／（１２Ｌ３）∝ｂｈ３／Ｌ３
本実施形態では、［式７］で示されるばね定数Ｋを、部材６の曲がりやすさと定義する。
【0095】
垂直方向（上下方向Ｙ１）に対する第１梁部３３Ａの曲がりやすさＫ１を、上記［式７］を使用して計算する。この場合、垂直方向の力を力Ｐとしたときに、図１７で示される厚みｈは、第１梁部３３Ａの第１の厚みｔｆ１に相当する。また、図１７で示される幅ｂは、第１梁部３３Ａの第１幅Ｗ１に相当する。また、図１６で示されるＬは、第１梁部３３Ａの第１の長さＬ１に相当する。
【0096】
したがって、第１梁部３３Ａの垂直方向の曲がりやすさＫ１は、以下の［式８］で表される。
【0097】
［式８］
Ｋ１＝（Ｗ１×（ｔｆ１）3）／（Ｌ１）3 ＝（ｔｆ１）3（Ｗ１）／（Ｌ１）3
また、垂直方向（上下方向Ｙ１）に対する第２梁部３３Ｂの曲がりやすさＫ２は、以下の［式９］で表される。
Ｋ１＝（Ｗ１×（ｔｆ１）3）／（Ｌ１）3 ＝（ｔｆ１）3（Ｗ１）／（Ｌ１）3
また、垂直方向（上下方向Ｙ１）に対する第２梁部３３Ｂの曲がりやすさＫ２は、以下の［式９］で表される。
【0098】
［式９］
Ｋ２＝（Ｗ２×（ｔｆ２）3）／（Ｌ２）3 ＝（ｔｆ２）3（Ｗ２）／（Ｌ２）3
第１の長さＬ１と第２の長さＬ２とが同じであって、第１の厚みｔｆ１と第２の厚みｔｆ２とが同じであると仮定する。この場合、垂直方向の力Ｐによる第１梁部３３Ａの曲がりやすさＫ１と第２梁部３３Ｂの曲がりやすさＫ２との比（Ｋ１：Ｋ２）は、上記式から、第１幅Ｗ１と第２幅Ｗ２の比（Ｗ１：Ｗ２）となる。したがって、第１幅Ｗ１及び第２幅Ｗ２により、直方向の力Ｐによる第１梁部３３Ａの曲がりやすさＫ１と第２梁部３３Ｂの曲がりやすさＫ２の比を制御することができる。
Ｋ２＝（Ｗ２×（ｔｆ２）3）／（Ｌ２）3 ＝（ｔｆ２）3（Ｗ２）／（Ｌ２）3
第１の長さＬ１と第２の長さＬ２とが同じであって、第１の厚みｔｆ１と第２の厚みｔｆ２とが同じであると仮定する。この場合、垂直方向の力Ｐによる第１梁部３３Ａの曲がりやすさＫ１と第２梁部３３Ｂの曲がりやすさＫ２との比（Ｋ１：Ｋ２）は、上記式から、第１幅Ｗ１と第２幅Ｗ２の比（Ｗ１：Ｗ２）となる。したがって、第１幅Ｗ１及び第２幅Ｗ２により、直方向の力Ｐによる第１梁部３３Ａの曲がりやすさＫ１と第２梁部３３Ｂの曲がりやすさＫ２の比を制御することができる。
【0099】
［実施形態２の変形例］
上記実施形態２の変形例に係る構成について説明する。この例では、第１の長さＬ１及び第２の長さＬ２が異なる場合における、第１幅Ｗ１、第２幅Ｗ２、第１の長さＬ１及び第２の長さＬ２を計算する。
上記実施形態２の変形例に係る構成について説明する。この例では、第１の長さＬ１及び第２の長さＬ２が異なる場合における、第１幅Ｗ１、第２幅Ｗ２、第１の長さＬ１及び第２の長さＬ２を計算する。
【0100】
なお、この例では、以下の条件を前提にする。第１梁部３３Ａ及び第２梁部３３Ｂは、同じ材料で形成されている。上下方向Ｙ１（厚み方向）における第１梁部３３Ａの長さである第１の厚みｔｆ１と、上下方向Ｙ１における第２梁部３３Ｂの長さである第２の厚みｔｆ２とは同じである（図１４参照）。水平方向（左右方向Ｘ１）に対する第１梁部３３Ａの曲がりやすさと水平方向（左右方向Ｘ１）に対する第２梁部３３Ｂの曲がりやすさは同じＫである。
【0101】
上述の［式７］を使用することで、垂直方向の力Ｐｄ２（図６参照）による、第１梁部３３Ａの曲がりやすさＫ１、及び第２梁部３３Ｂの曲がりやすさＫ２が計算される。
【0102】
第１梁部３３Ａについて、左右方向Ｘ１の力Ｐｄ１を図１７で示される力Ｐとした場合、図１７で示される厚みｈは、第１梁部３３Ａの第１幅Ｗ１に相当する。また、図１７で示される幅ｂは、第１梁部３３Ａの第１の厚みｔｆ１に相当する。さらに、第２梁部３３Ｂについて、左右方向Ｘ１の力Ｐｄ１を図１７で示される力Ｐとした場合、図１７で示される厚みｈは、第２梁部３３Ｂの第２幅Ｗ２に相当する。また、図１７で示される幅ｂは、第２梁部３３Ｂの第２の厚みｔｆ２に相当する。
【0103】
第１梁部３３Ａ及び第２梁部３３Ｂの左右方向Ｘ１に対する曲がりやすさＫは、式７から、以下の［式１０］になる。
【0104】
［式１０］
（（Ｗ１）3×ｔｆ１）／（Ｌ１）3 ＝（（Ｗ２）3×ｔｆ２）／（Ｌ２）3 ＝Ｋ
［式１０］を制約条件とした場合、垂直方向に対する第１梁部３３Ａの曲がりやすさＫ１は以下のように計算される。
（（Ｗ１）3×ｔｆ１）／（Ｌ１）3 ＝（（Ｗ２）3×ｔｆ２）／（Ｌ２）3 ＝Ｋ
［式１０］を制約条件とした場合、垂直方向に対する第１梁部３３Ａの曲がりやすさＫ１は以下のように計算される。
【0105】
Ｋ１＝（Ｗ１×（ｔｆ１）3）／（Ｌ１）3 ＝Ｋ（ｔｆ１）２／（Ｗ１）２
また、［式１０］を制約条件とした場合、垂直方向に対する第２梁部３３Ｂの曲がりやすさＫ２は以下のように計算される。
また、［式１０］を制約条件とした場合、垂直方向に対する第２梁部３３Ｂの曲がりやすさＫ２は以下のように計算される。
【0106】
Ｋ２＝（Ｗ２×（ｔｆ２）3）／（Ｌ２）3 ＝Ｋ（ｔｆ２）２／（Ｗ２）２
垂直方向に対する第１梁部３３Ａの曲がりやすさＫ１と垂直方向に対する第２梁部３３Ｂの曲がりやすさＫ２との比をＵとする。この場合、（Ｗ２／Ｗ１）２により、曲がりやすさの比Ｕは、制御される。さらに、決定した（Ｗ２／Ｗ１）２に対して［式１０］を満たすように、第１の長さＬ１及び第２の長さＬ２は選択される。
垂直方向に対する第１梁部３３Ａの曲がりやすさＫ１と垂直方向に対する第２梁部３３Ｂの曲がりやすさＫ２との比をＵとする。この場合、（Ｗ２／Ｗ１）２により、曲がりやすさの比Ｕは、制御される。さらに、決定した（Ｗ２／Ｗ１）２に対して［式１０］を満たすように、第１の長さＬ１及び第２の長さＬ２は選択される。
【0107】
例えば、第１の長さＬ１が第２の長さＬ２よりも長くなるように、第１梁部３３Ａ及び第２梁部３３Ｂが形成されていてもよい。
【0108】
これにより、タッチパネル１の押し込み位置に関わらず、圧電フィルム４Ａの垂直方向の変形量が実用上に差異がないとみなせる。したがって、変形検出センサ１０Ａは、タッチパネル１に対して、平面視したときの押し込み位置に関わらず、圧電フィルム４Ａに対する垂直方向に働く力による影響を軽減することができる。
【0109】
最後に、前記各実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0110】
なお、筐体２を形成する金属板は、ポリイミド等の樹脂によりコーティングされていてもよい。さらに、筐体２は、金属板以外の材料（例えば、アクリル樹脂、ＰＥＴ、ポリカーボネイト、ガラスエポキシ、ＦＲＰ、金属、又はガラス等）により形成されてもよい。
【0111】
保持部３、３Ａを形成する金属板は、ポリイミド等の樹脂によりコーティングされていてもよい。さらに、保持部３、３Ａは、金属板以外の材料（例えば、アクリル樹脂、ＰＥＴ、ポリカーボネイト、ガラスエポキシ、ＦＲＰ、金属、又はガラス等）により形成されてもよい。
【0112】
第１部分３１、第２部分３２及び複数の梁部３３は、単一の部材で形成されていなくてもよい。第１部分３１、第２部分３２、第１梁部３３Ａ及び第２梁部３３Ｂは、単一の部材で形成されていなくてもよい。
【0113】
第１圧電フィルム４１の下面の電極及び第２圧電フィルム４２の上面の電極はグランド電位（基準電位）でなくてもよい。この場合第１圧電フィルム４１の上面の電極及び第２圧電フィルム４２の下面の電極がグランド電位であってもよい。
【0114】
第１圧電フィルム４１の厚みｔｓ１と第２圧電フィルム４２の厚みｔｓ２は同じでなくてもよい。例えば、第１圧電フィルム４１の誘電率を誘電率ε１とし、第１圧電フィルム４１の圧電定数を圧電定数ｄ３１１とし、第１圧電フィルム４１の厚みを厚みｔｓ１とする。また、例えば、第２圧電フィルム４２の誘電率をε２とし、第２圧電フィルム４２の圧電定数をｄ３１２とし、第２圧電フィルム４２の厚みをｔｓ２とする。この場合、以下の［式１１］及び［式１２］の式が成り立つ。
【0115】
［式１１］
ｔｓ１×ε２＝ｔｓ２×ε１
［式１２］
ｔｓ１×ｄ３１１＝ｔｓ２×ｄ３１２
［式１１］及び［式１２］を満たす、ｔｓ１及びｔｓ２を選択する。この場合、ｔｓ１及びｔｓ２は異なる値に選択されてもよい。
ｔｓ１×ε２＝ｔｓ２×ε１
［式１２］
ｔｓ１×ｄ３１１＝ｔｓ２×ｄ３１２
［式１１］及び［式１２］を満たす、ｔｓ１及びｔｓ２を選択する。この場合、ｔｓ１及びｔｓ２は異なる値に選択されてもよい。
【符号の説明】
【0116】
１…タッチパネル（操作パネル）
２…筐体
３、３Ａ…保持部
４、４Ａ…圧電フィルム
５…アクチュエータ
１０、１０Ａ…変形検出センサ
３１…第１部分
３２…第２部分
３３…梁部
３３Ａ…第１梁部
３３Ｂ…第２梁部
４１…第１圧電フィルム
４２…第２圧電フィルム
４３…第１接続位置
４４…第２接続位置
ｄ３１…圧電定数
Ｌ１…第１の長さ
Ｌ２…第２の長さ
ｔｆ１…第１の厚み
ｔｆ２…第２の厚み
ｔｓ１…第１圧電フィルムの厚み
ｔｓ２…第２圧電フィルムの厚み
Ｗ１…第１幅
Ｗ２…第２幅
Ｘ１…左右方向（第１の方向）
Ｙ１…上下方向（第２の方向）
ε…誘電率
２…筐体
３、３Ａ…保持部
４、４Ａ…圧電フィルム
５…アクチュエータ
１０、１０Ａ…変形検出センサ
３１…第１部分
３２…第２部分
３３…梁部
３３Ａ…第１梁部
３３Ｂ…第２梁部
４１…第１圧電フィルム
４２…第２圧電フィルム
４３…第１接続位置
４４…第２接続位置
ｄ３１…圧電定数
Ｌ１…第１の長さ
Ｌ２…第２の長さ
ｔｆ１…第１の厚み
ｔｆ２…第２の厚み
ｔｓ１…第１圧電フィルムの厚み
ｔｓ２…第２圧電フィルムの厚み
Ｗ１…第１幅
Ｗ２…第２幅
Ｘ１…左右方向（第１の方向）
Ｙ１…上下方向（第２の方向）
ε…誘電率
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】