JP2017161494A - Proximity sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、人物等の物体の接近を検知する近接センサに関する。 The present disclosure relates to a proximity sensor that detects the approach of an object such as a person.
特許文献1は、静電容量の変化によって物体を検知する近接センサを開示する。この近接センサは、2つの検知電極とグランド電極とにより、検出対象外の周辺物体による影響を軽減しつつ検出対象を検出することができる。
本開示は、検出対象外の周辺物体による影響を軽減しつつ検出対象を検出することができ、小型化することができる近接センサを提供する。 The present disclosure provides a proximity sensor that can detect a detection target while reducing the influence of a peripheral object that is not the detection target, and can be downsized.
本開示の一態様による近接センサは、基板と、基板の表面上に設けられる第1シールド電極と、基板の表面上で第1シールド電極の周囲に設けられる第1検知電極であって、第1シールド電極とは絶縁され且つ外周が多角形状である第1検知電極と、第1シールド電極と第1検知電極とが接続され且つ電力が供給される駆動部であって、第1シールド電極及び第1検知電極が同電位になるように電圧を印加する駆動部と、第1検知電極における静電容量の変化を検知する検知部と、を備える。 A proximity sensor according to an aspect of the present disclosure includes a substrate, a first shield electrode provided on a surface of the substrate, and a first detection electrode provided around the first shield electrode on the surface of the substrate, A drive unit that is insulated from the shield electrode and has a polygonal outer periphery; the first shield electrode and the first detection electrode are connected to each other; and the power is supplied to the drive unit. A drive unit that applies a voltage so that one detection electrode has the same potential, and a detection unit that detects a change in capacitance in the first detection electrode.
また、本開示の別の一態様による近接センサは、基板と、基板の表面上に設けられる第1シールド電極と、基板の表面上で第1シールド電極の周囲に設けられる第1検知電極であって、第1シールド電極とは絶縁された第1検知電極と、基板の表面上で第1検知電極の内側に設けられる第2検知電極であって、第1シールド電極及び第1検知電極とは絶縁された第2検知電極と、第1シールド電極、第1検知電極及び第2検知電極が接続され且つ電力が供給される駆動部であって、第1シールド電極、第1検知電極及び第2検知電極が同電位になるように電圧を印加する駆動部と、第1検知電極及び第2検知電極における静電容量の変化を検知する検知部と、を備える。 A proximity sensor according to another aspect of the present disclosure includes a substrate, a first shield electrode provided on the surface of the substrate, and a first detection electrode provided around the first shield electrode on the surface of the substrate. A first detection electrode insulated from the first shield electrode, and a second detection electrode provided inside the first detection electrode on the surface of the substrate, wherein the first shield electrode and the first detection electrode are A drive unit to which the insulated second detection electrode, the first shield electrode, the first detection electrode, and the second detection electrode are connected and supplied with power, the first shield electrode, the first detection electrode, and the second A drive unit that applies a voltage so that the detection electrodes have the same potential; and a detection unit that detects a change in capacitance in the first detection electrode and the second detection electrode.
本開示における近接センサは、検出対象外の周辺物体による影響を軽減しつつ検出対象を検出することができ、小型化することができる。 The proximity sensor according to the present disclosure can detect a detection target while reducing the influence of a peripheral object that is not the detection target, and can be downsized.
本発明者らは、「背景技術」の欄において記載した技術に関し、検出対象外の周辺物体による影響を軽減しつつ検出対象を検出することができ、小型化することができる近接センサを、以下のように見出した。 The inventors of the present invention relate to the technology described in the section of “Background Art”, a proximity sensor that can detect a detection target while reducing the influence of a peripheral object that is not the detection target, and can be downsized. I found it like this.
本開示の一態様による近接センサは、基板と、基板の表面上に設けられる第1シールド電極と、基板の表面上で第1シールド電極の周囲に設けられる第1検知電極であって、第1シールド電極とは絶縁され且つ外周が多角形状である第1検知電極と、第1シールド電極と第1検知電極とが接続され且つ電力が供給される駆動部であって、第1シールド電極及び第1検知電極が同電位になるように電圧を印加する駆動部と、第1検知電極における静電容量の変化を検知する検知部と、を備える。 A proximity sensor according to an aspect of the present disclosure includes a substrate, a first shield electrode provided on a surface of the substrate, and a first detection electrode provided around the first shield electrode on the surface of the substrate, A drive unit that is insulated from the shield electrode and has a polygonal outer periphery; the first shield electrode and the first detection electrode are connected to each other; and the power is supplied to the drive unit. A drive unit that applies a voltage so that one detection electrode has the same potential, and a detection unit that detects a change in capacitance in the first detection electrode.
上述の構成において、第1検知電極が第1シールド電極の周囲に配置されているため、第1検知電極及び第1シールド電極の全体のサイズが小さくても、被検出体と第1検知電極との間での所定の静電容量の確保が可能である。これにより、近接センサを容易に小型化することができる。さらに、第1検知電極及び第1シールド電極を配置することで、第1検知電極及び第1シールド電極の全体のサイズが小さくても、被検出体に対する感度を大きくしつつ、水滴等の付着物に対する感度を小さくすることができる。従って、近接センサは、誤検知を防止しつつ被検出体の接近を検出することができ、且つ小型化を可能にする。 In the above-described configuration, since the first detection electrode is disposed around the first shield electrode, even if the overall size of the first detection electrode and the first shield electrode is small, the detected object and the first detection electrode It is possible to ensure a predetermined capacitance between the two. Thereby, a proximity sensor can be reduced in size easily. Furthermore, by arranging the first detection electrode and the first shield electrode, even if the entire size of the first detection electrode and the first shield electrode is small, the sensitivity to the detected object is increased, and the attached matter such as water droplets. The sensitivity to can be reduced. Therefore, the proximity sensor can detect the approach of the detected object while preventing erroneous detection, and can be downsized.
また、本開示の別の一態様による近接センサは、基板と、基板の表面上に設けられる第1シールド電極と、基板の表面上で第1シールド電極の周囲に設けられる第1検知電極であって、第1シールド電極とは絶縁された第1検知電極と、基板の表面上で第1検知電極の内側に設けられる第2検知電極であって、第1シールド電極及び第1検知電極とは絶縁された第2検知電極と、第1シールド電極、第1検知電極及び第2検知電極が接続され且つ電力が供給される駆動部であって、第1シールド電極、第1検知電極及び第2検知電極が同電位になるように電圧を印加する駆動部と、第1検知電極及び第2検知電極における静電容量の変化を検知する検知部と、を備える。 A proximity sensor according to another aspect of the present disclosure includes a substrate, a first shield electrode provided on the surface of the substrate, and a first detection electrode provided around the first shield electrode on the surface of the substrate. A first detection electrode insulated from the first shield electrode, and a second detection electrode provided inside the first detection electrode on the surface of the substrate, wherein the first shield electrode and the first detection electrode are A drive unit to which the insulated second detection electrode, the first shield electrode, the first detection electrode, and the second detection electrode are connected and supplied with power, the first shield electrode, the first detection electrode, and the second A drive unit that applies a voltage so that the detection electrodes have the same potential; and a detection unit that detects a change in capacitance in the first detection electrode and the second detection electrode.
上述の構成において、第1及び第2検知電極並びに第1シールド電極が配置され且つ第1検知電極が第1シールド電極の周囲に配置されているため、近接センサは、誤検知を防止しつつ被検出体の接近を検出することができ、且つ小型化を可能にする。さらに、第1検知電極と第2検知電極との間の電圧変化の差分を利用することによって、電磁波等に起因する環境ノイズによる近接センサの検知精度への影響の低減が可能である。よって、近接センサは、安定して動作することができる。 In the above-described configuration, the first and second detection electrodes and the first shield electrode are arranged and the first detection electrode is arranged around the first shield electrode. The approach of the detection body can be detected, and the size can be reduced. Furthermore, by using the difference in voltage change between the first detection electrode and the second detection electrode, it is possible to reduce the influence on the detection accuracy of the proximity sensor due to environmental noise caused by electromagnetic waves or the like. Therefore, the proximity sensor can operate stably.
近接センサは、基板の第1検知電極が設けられた表面と反対側の裏面上に設けられる第2シールド電極をさらに備えてもよい。上述の構成によって、被検出体が当該表面側から近接センサに接近する場合、第1検知電極は、被検出体の接近を検知する。一方、被検出体が当該裏面側から近接センサに接近する場合、第2シールド電極が、第1検知電極の検出動作を遮蔽する。よって、近接センサが被検出体の接近を検出する方向を限定することが可能になる。 The proximity sensor may further include a second shield electrode provided on the back surface of the substrate opposite to the surface on which the first detection electrode is provided. With the above configuration, when the detected object approaches the proximity sensor from the surface side, the first detection electrode detects the approach of the detected object. On the other hand, when the detected object approaches the proximity sensor from the back side, the second shield electrode shields the detection operation of the first detection electrode. Therefore, it is possible to limit the direction in which the proximity sensor detects the approach of the detection target.
さらに、第2シールド電極は、基板の表面の平面視で第1検知電極よりも外側に延出しないように設けられてもよい。上述の構成は、第2シールド電極が、第1検知電極と被検出体との間に生じる静電容量を減少することを、抑える。 Furthermore, the second shield electrode may be provided so as not to extend outward from the first detection electrode in a plan view of the surface of the substrate. The above-described configuration suppresses the second shield electrode from reducing the capacitance generated between the first detection electrode and the detection target.
また、第1検知電極の外周の形状は矩形状であってもよい。上述の構成によって、第1検知電極の外周の長さを、第1検知電極が円、楕円、長円形等である場合よりも長くすることができる。よって、第1検知電極の感度を高くしつつ、第1検知電極及び第1シールド電極の全体の小型化が可能になる。 Further, the shape of the outer periphery of the first detection electrode may be rectangular. With the above-described configuration, the outer circumference of the first detection electrode can be made longer than when the first detection electrode is a circle, an ellipse, an oval, or the like. Therefore, the overall size of the first detection electrode and the first shield electrode can be reduced while increasing the sensitivity of the first detection electrode.
また、シールド電極は、シールド電極の周囲の検知電極の内側の領域を埋めるように設けられてもよい。上述の構成によって、シールド電極の面積を大きくすることができる。シールド電極及び検知電極の表面に水滴等の付着物が付着した場合、付着物と検知電極との間に静電容量が発生する。この静電容量では、面積の大きいシールド電極の静電容量が支配的となるため、付着物に対する検知電極の感度を低く抑えることができる。 The shield electrode may be provided so as to fill a region inside the detection electrode around the shield electrode. With the above-described configuration, the area of the shield electrode can be increased. When a deposit such as a water droplet adheres to the surfaces of the shield electrode and the detection electrode, a capacitance is generated between the deposit and the detection electrode. In this electrostatic capacity, since the electrostatic capacity of the shield electrode having a large area becomes dominant, the sensitivity of the detection electrode to the deposit can be kept low.
近接センサは、少なくとも1つの検知電極と、少なくとも1つのシールド電極とを備え、少なくとも1つの検知電極及び少なくとも1つのシールド電極のうちで、最も外側に配置される電極は、検知電極であってもよい。上述の構成において、最も外側に配置される検知電極は、シールド電極によって囲まれない。よって、当該検知電極の検出範囲が、シールド電極によって限定されることが抑えられる。 The proximity sensor includes at least one detection electrode and at least one shield electrode, and among the at least one detection electrode and the at least one shield electrode, the outermost electrode may be a detection electrode. Good. In the above-described configuration, the outermost detection electrode is not surrounded by the shield electrode. Therefore, it is suppressed that the detection range of the detection electrode is limited by the shield electrode.
さらに、近接センサは、複数の検知電極を備え、シールド電極は、検知電極の周囲に設けられてもよい。上述の構成において、検知電極と、当該検知電極の周囲のシールド電極とによる構成は、検知電極と被検出体との距離が十分近い場合の被検出体の検知に効果的である。一方、シールド電極と、当該シールド電極の周囲の検知電極とによる構成は、検知電極と被検出体との距離が十分に離れている場合の被検出体の検知に効果的である。よって、近接センサは、2つの検知への有効な適合性を有し得る。 Further, the proximity sensor may include a plurality of detection electrodes, and the shield electrode may be provided around the detection electrodes. In the above-described configuration, the configuration including the detection electrode and the shield electrode around the detection electrode is effective for detecting the detection target when the distance between the detection electrode and the detection target is sufficiently short. On the other hand, the configuration of the shield electrode and the detection electrode around the shield electrode is effective for detection of the detected object when the distance between the detection electrode and the detected object is sufficiently large. Thus, the proximity sensor may have an effective suitability for the two detections.
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art.
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。 The accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.
(実施の形態1)
以下、図1〜図7を用いて、実施の形態1に係る近接センサ100を説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the
[1−1.構成]
実施の形態1に係る近接センサ100の構成を、図1を用いて説明する。図1は、実施の形態1に係る近接センサ100のブロック図である。この近接センサ100は、センサ部200と回路部300とを備えている。回路部300は、センサ部200からの信号を検知する検知部310と、近接センサ100から外部装置に通信を行う通信部320と、検知部310及び通信部320を制御する制御部330とを備える。
[1-1. Constitution]
The configuration of the
近接センサ100は、被検出体の接近を検知するためのものであり、様々な用途で利用可能である。近接センサ100の具体的な適用例は後述する。
The
センサ部200は、静電容量式のセンサであり、詳細は後述する。
The
検知部310は、例えば、回路によって構成されてもよく、電源、充放電回路、電荷電圧変換回路(C−V変換回路)等を有し得る。検知部310は、センサ部200に電圧を印加し、被検出体の接近によってセンサ部200に充電される電荷を検出し、電圧に変換する。ここで、検知部310は、駆動部及び検知部の一例である。
The
制御部330は、検知部310及び通信部320の制御を実施するが、近接センサ100全体の制御を実施してもよい。また、制御部330は、後述するように、検知部310が検出したセンサ部200の電圧が閾値を超えたか否かを判断する。制御部330は、例えば、MPU(Micro Processing Unit)、CPU(Central Processing Unit)、プロセッサ、LSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)などの回路等であってよい。
The
通信部320は、制御部330によって判断した結果をWi−Fi(登録商標)(Wireless Fidelity)等の無線通信によって、外部装置へと通信する。通信部320は、例えば、通信回路であってもよい。
The
次に、図2を参照してセンサ部200の詳細を説明する。図2は、実施の形態1に係るセンサ部200の外観図である。図2は、センサ部200の平面図と、センサ部200の長手に沿うX−X’線に沿ったセンサ部200の断面図と、X−X’線に垂直なY−Y’線に沿ったセンサ部200の断面図とを示す。センサ部200は、リジッドプリント回路基板(RPC:Rigid Printed Circuits)、フレキシブルプリント回路基板(FPC:Flexible Printed Circuits)等により構成される。センサ部200は、本実施の形態では矩形状の平面形状を有しているが、これに限定されず、いかなる形状を有してもよい。
Next, details of the
具体的には、センサ部200は、絶縁基板210と、絶縁基板210の表面上にパターン形成された第1シールド電極220及び第1検知電極230による電極パターンとを備えるように構成されている。第1シールド電極220及び第1検知電極230は、検知部310と電気的に接続されている。センサ部200では、第1検知電極230の電界が、接近する被検出体により影響を受けることによって、第1検知電極230に電荷が充電される。この充電される電荷に基づき、被検出体の接近の検出が可能である。第1シールド電極220は、第1検知電極230における電荷の充電に基づく検出精度が、被検出体の周辺物体により受ける影響を軽減する。ここで、絶縁基板210は、基板の一例である。
Specifically, the
絶縁基板210は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等の電気的な絶縁性材料から作製される。第1シールド電極220及び第1検知電極230は、銅、アルミニウム、酸化インジウムスズ(ITO)等の導電性材料から作製される。
The insulating
第1シールド電極220は、絶縁基板210の表面の平面視で多角形状(本実施の形態では矩形)の形状に形成され、その外周縁の外側に第1検知電極230が形成されている。第1シールド電極220は、第1検知電極230の内側の領域を埋めるように設けられており、それにより、第1検知電極230よりも大きい面積を有している。なお、上記多角形状の形状は、多角形に加え、丸められた角を含む多角形、湾曲した辺を含む多角形等を含み得る。
The
第1検知電極230は、多角形状(本実施の形態では矩形)の外周縁を有し且つ第1シールド電極220を囲む枠形状に形成されている。なお、上記多角形状の形状は、多角形に加え、丸められた角を含む多角形、湾曲した辺を含む多角形等を含み得る。第1検知電極230は、第1シールド電極220から等間隔の幅で形成されている。具体的には、第1検知電極230は、第1シールド電極220から一定の幅のギャップをあけて配置され、一定の幅で形成されている。これにより、第1検知電極230は、第1シールド電極220とは電気的に絶縁されている。第1検知電極230の幅は、その外周縁に垂直な方向の幅である。また、第1検知電極230は、絶縁基板210の外周縁に沿って配置されている。具体的には、図2の各断面図に示されるように、第1検知電極230の外周縁が、絶縁基板210の外周縁と実質的に面一、つまり、実質的に同一平面上にある。これにより、第1検知電極230の電界が被検出体によって影響を受け得る範囲である検出範囲に関して、絶縁基板210による検出範囲の制限が抑えられる。つまり、絶縁基板210によるセンサ部200の検出範囲の制限が抑えられる。
The
実施の形態1に係るセンサ部200に関する寸法について、センサ部200の寸法は約25mm×80mm、第1検知電極230の幅は約2mm、第1検知電極230と第1シールド電極220との電極間ギャップの幅は約1mm、第1シールド電極220の寸法は約19mm×74mm、絶縁基板210の厚みは約1.5〜3mm程度であるが、本開示における技術は、これらに限定されるものではない。なお、絶縁基板210の厚みは、第1シールド電極220及び第1検知電極230が形成される表面と垂直な方向の厚みである。後述するように、絶縁基板210の表面上での第1シールド電極220の面積は、第1検知電極230の面積よりも大きいことが、望ましい。
Regarding the dimensions related to the
また、本実施の形態に係る近接センサ100では、検知部310が第1シールド電極220及び第1検知電極230が同電位になるように電圧を印加するように構成される。ここで、第1シールド電極220及び第1検知電極230を同電位にする構成を有する本実施の形態に係る検知部310の構成の一例を、図3を用いて説明する。図3は、図1の近接センサ100の検知部310の構成の一例を示す概略図である。
In the
図3を参照すると、検知部310は、電荷電圧変換回路(以下、C−V変換回路と呼ぶ)311と、電源回路312とを備えている。C−V変換回路311は、オペアンプ311aとコンデンサ311bとを含む。電源回路312は、第1シールド電極220及びオペアンプ311aの非反転入力端子と接続されている。オペアンプ311aの反転入力端子は、第1検知電極230と接続され、オペアンプ311aの出力端子は、制御部330と接続されている。コンデンサ311bは、オペアンプ311aの反転入力端子の上流の経路とオペアンプ311aの出力端子の下流の経路とに接続されている。第1検知電極230は、接地されていてもされていなくてもよい。本実施の形態では、第1検知電極230は、電源回路312によって電圧が印加されないように構成され、第1シールド電極220は、電源回路312によって電圧が印加されるように構成されている。
Referring to FIG. 3, the
上述の構成により、電源回路312は、第1検知電極230の電位と同等の電位を与えるように、第1シールド電極220に電圧を印加する。この状態において、第1検知電極230に被検出体が接近すると、後述するように、被検出体と第1検知電極230との間に生成される静電容量が増加し、それにより、第1検知電極230に電荷が充電される。第1検知電極230に充電される電荷は、C−V変換回路311によって電圧に変換されて、制御部330へ出力される。なお、オペアンプ311aの出力端子と制御部330との間に、アナログ/デジタル変換器(A/D変換器)が設けられてもよく、A/D変換器は、制御部330に含まれてもよい。A/D変換器は、オペアンプ311aの出力端子から出力される電圧のアナログ信号をデジタル信号に変換する。
With the above-described configuration, the
[1−2.動作]
上記のように構成された実施の形態1に係る近接センサ100の動作を説明する。図1及び図2を参照すると、近接センサ100がONになると、検知部310は、第1シールド電極220と第1検知電極230とが同電位になるように電圧を印加する。具体的には、検知部310は、第1検知電極230と同等の電位を第1シールド電極220に与えるように、第1シールド電極220を駆動する。
[1-2. Operation]
The operation of the
この状態で、センサ部200に被検出体が接近すると、その被検出体の接近にともない、被検出体と第1検知電極230との間に静電容量Caが生じ、被検出体と第1シールド電極220との間に静電容量Csが生じる。なお、これら静電容量Ca及びCsは、被検出体が第1検知電極230に接近するにしたがって増大する。
In this state, when the detected object approaches the
検知部310は、静電容量Caを電圧Vaに変換する。制御部330は、検知部310によって変換された電圧Vaが所定の閾値を超えるかどうか判断する。電圧Vaが所定の閾値を超える場合には、制御部330は、被検出体が所定の接近状態にあると判定する。制御部330は、この判定結果に基づき、被検出体の接近を認定する。
The
制御部330は、この認定結果を、通信部320を介して外部装置へ出力する。
The
なお、第1シールド電極220と第1検知電極230とは、同電位のため、第1シールド電極220と第1検知電極230との間で電荷の充放電が行われず、両者間の見かけの静電容量は等価的にゼロとなる。このため、静電容量Csの変化は、静電容量Caに影響しない。
Since the
ここで、上記のようにセンサ部200を形成する理由を詳細に説明する。一般的に静電容量式のセンサでは、センサの検知電極と被検出体との間に発生する静電容量は、検知電極と被検出体との距離が十分近い場合、検知電極の面積に依存する。これに対して、検知電極と被検出体との距離が十分離れている場合、検知電極と被検出体との間の静電容量において、フリンジ静電容量が支配的となる。例えば、検知電極と被検出体との距離が十分近い場合の距離(距離d1とする)は、d12<Sを満たすような距離とすることができる。なお、Sは、検知電極の面積である。これにより、例えば、本実施の形態に例示される約25mm×80mmの寸法のセンサ部200の場合、距離d1は約20mm未満とすることができる。また、検知電極と被検出体との距離が十分離れている場合の距離d2は、約50mm以上とすることができる。
Here, the reason why the
上記2つの性質を利用したものが本実施の形態に係るセンサ部200の電極パターンである。センサ部200による被検出体の検知、具体的には、検知電極と被検出体との距離が十分離れている場合での検知に関して、本実施の形態の電極パターンの利点を、計算モデルを使って説明する。
The electrode pattern of the
まず、センサ部の電極パターンの配置を変更した場合について、第1検知電極と被検出体との間に発生する静電容量を比較検討した結果を、図4〜図6を用いて説明する。この検討では、本実施の形態の実施例1のセンサ部と、実施例1の比較例1のセンサ部とを比較した。実施例1は、上述したように、第1検知電極を第1シールド電極の外周外側に形成するケースであり、比較例1は、第1シールド電極を第1検知電極の外周外側に形成するケースである。実施例1及び比較例1のセンサ部において、第1検知電極の面積は互いに同等であり、第1シールド電極の面積は互いに同等である。なお、図4は、実施の形態1の実施例1のセンサ部200aの計算モデル図である。図5は、実施例1の比較例1のセンサ部201aの計算モデル図である。図6は、実施例1及び比較例1のセンサ部の静電容量の計算結果を示した図である。
First, the results of comparing and examining the capacitance generated between the first detection electrode and the detection target when the arrangement of the electrode pattern of the sensor unit is changed will be described with reference to FIGS. In this examination, the sensor unit of Example 1 of the present embodiment and the sensor unit of Comparative Example 1 of Example 1 were compared. As described above, Example 1 is a case where the first detection electrode is formed outside the outer periphery of the first shield electrode, and Comparative Example 1 is a case where the first shield electrode is formed outside the outer periphery of the first detection electrode. It is. In the sensor portions of Example 1 and Comparative Example 1, the areas of the first detection electrodes are equal to each other, and the areas of the first shield electrodes are equal to each other. FIG. 4 is a calculation model diagram of the
図4を参照すると、実施例1のセンサ部200aの電極パターンは、第1検知電極230aが第1シールド電極220aの外周外側となるように、形成されている。ここで、図4において、矩形状のセンサ部200aの長手方向をy軸方向とし、センサ部200aの短手方向であり且つy軸に垂直な方向をx軸方向と定義する。図4以降の図についても同様である。
Referring to FIG. 4, the electrode pattern of the
このとき、第1検知電極230aのx軸方向の外側長さは25mmであり、y軸方向の外側長さは80mmであり、電極幅は2mmである。第1シールド電極220aのx軸方向の長さは19mmであり、y軸方向の長さは74mmである。さらに、第1検知電極230a及び第1シールド電極220aの間の電極間ギャップの幅は1mmである。
At this time, the outer length of the
これに対して、図5を参照すると、比較例1のセンサ部201aの電極パターンは、第1検知電極231aが第1シールド電極221aの内側となるように、形成されている。第1検知電極231aのx軸方向の長さは10mmであり、y軸方向の長さは40.4mmである。第1シールド電極221aのx軸方向の外側長さは25mmであり、y軸方向の外側長さは80mmである。さらに、第1検知電極231a及び第1シールド電極221aの間の電極間ギャップの幅は1mmである。
On the other hand, referring to FIG. 5, the electrode pattern of the
実施例1及び比較例1の電極パターンにおける静電容量を比較した結果を、図6に示す。図6は、それぞれの計算結果をプロットしたものであり、横軸が被検出体とセンサ部と間の距離であり、縦軸が被検出体と第1検知電極との間の静電容量である。 FIG. 6 shows the result of comparing the electrostatic capacitances in the electrode patterns of Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 6 is a plot of the respective calculation results, where the horizontal axis is the distance between the detected object and the sensor unit, and the vertical axis is the capacitance between the detected object and the first sensing electrode. is there.
図6に示すように、センサ部200aの電極パターンである第1検知電極230aを外周側に設ける構成(実施例1)の方が、センサ部201aの電極パターンである第1シールド電極221aを外周側に設ける構成(比較例1)と比べて、静電容量が大きくなることがわかる。特に距離が50mmの場合では、センサ部200aでの静電容量はセンサ部201aでの静電容量の約10倍の大きさになるという結果が得られる。検知電極がシールド電極の外周外側に形成される構成の方が、逆の構成よりも、フリンジ静電容量を静電容量に効果的に利用できるため、静電容量を大きくすることができ、センサ部の感度を上げることができる。
As shown in FIG. 6, the configuration in which the
また、第1検知電極230aが第1シールド電極220aの外周外側に形成される構成では、第1検知電極230aの周囲が開放されているため、第1検知電極230aの検出範囲が広い。一方、第1検知電極231aが第1シールド電極221aの内側に形成される構成では、第1検知電極231aの周囲が第1シールド電極221aに囲まれるため、第1検知電極231aの検出範囲が狭い。例えば、前者の場合、第1検知電極230aの検出範囲は、絶縁基板210に垂直な前方から側方及び後方にわたり、後者の場合、第1検知電極231aの検出範囲は、絶縁基板210に垂直な前方に限定される。
Further, in the configuration in which the
次に、実施例1及び比較例1に対して、センサ部のサイズを変更した場合について、第1検知電極と被検出体との間に発生する静電容量を比較検討した結果を、図7〜図9を用いて説明する。この検討では、実施例1のセンサ部200aのサイズを変更した実施例2と、比較例1のセンサ部201aのサイズを変更した比較例2とを比較した。図7は、実施の形態1の実施例2のセンサ部200bの計算モデル図である。図8は、実施例2の比較例2のセンサ部201bの比較計算モデル図である。図9は、実施例2及び比較例2のセンサ部の静電容量の計算結果を示した図である。
Next, with respect to Example 1 and Comparative Example 1, in the case where the size of the sensor unit is changed, the result of comparing and examining the capacitance generated between the first detection electrode and the detection target is shown in FIG. Description will be made with reference to FIG. In this examination, Example 2 in which the size of the
図7を参照すると、実施例2のセンサ部200bの電極パターンは、第1検知電極230bが第1シールド電極220bの外周外側を囲むように配置された電極パターンである。図8を参照すると、比較例2のセンサ部201bの電極パターンは、第1シールド電極221bが第1検知電極231bの外周外側を囲むように配置された電極パターンである。
Referring to FIG. 7, the electrode pattern of the
ここで、図7に示すように、実施例2のセンサ部200bにおいては、第1検知電極230bのx軸方向及びy軸方向の1辺の外側の長さはそれぞれ80mmであり、電極幅は2mmである。第1シールド電極220bのx軸方向及びy軸方向の長さはそれぞれ74mmであり、第1検知電極230bと第1シールド電極220bとの間の電極間ギャップの幅は1mmである。
Here, as shown in FIG. 7, in the
また、図8に示すように、比較例2のセンサ部201bにおいては、第1検知電極231bと第1シールド電極221bとの配置が、実施例2のセンサ部200bの配置に対して入れ替えられている。つまり、第1シールド電極221bのx軸方向及びy軸方向の1辺の外側の長さはそれぞれ80mmであり、電極幅は2mmである。第1検知電極231bのx軸方向及びy軸方向の長さはそれぞれ74mmであり、第1検知電極231bと第1シールド電極221bとの間の電極間ギャップの幅は1mmである。
Further, as shown in FIG. 8, in the
図7及び図8で説明したセンサ部200b及び201bの電極パターンについて、各電極パターンの全体のサイズを縮小させた場合のサイズの変化比と静電容量の変化との関係の計算結果を示したものが、図9に示すグラフである。なお、図9において、横軸はセンサ部の外周の長さの比であり、縦軸は被検出体と第1検知電極との間の静電容量の変化比である。外周の長さの比及び静電容量の変化比はそれぞれ、図7及び図8に関して説明した上述の寸法を有するセンサ部200b及び201bの外周の長さ及び静電容量に対する、サイズ縮小後の外周の長さ及び静電容量の比である。さらに、静電容量は、被検出体とセンサ部との距離が500mmである場合の静電容量である。
For the electrode patterns of the
例えば、センサ部の外周の寸法をx軸方向に2分の1(x軸方向長さ40mm、外周長さの比0.75)及び4分の1(x軸方向長さ20mm、外周長さの比0.625)それぞれに縮小変化した場合を検討する。この結果、図9に示すように、第1検知電極230bを外周側に配置した構成(実施例2)の方が、第1シールド電極221bを外周側に配置した構成(比較例2)よりも、サイズの縮小に伴う静電容量の減少量が小さいことが分かる。つまり、第1検知電極を外周側に形成する方が、センサ部を小型化してもセンサ部の感度の悪化を抑えることができる。
For example, the outer dimension of the sensor unit is halved in the x-axis direction (length in the x-axis direction is 40 mm, the ratio of the outer circumference length is 0.75) and 1/4 (the length in the x-axis direction is 20 mm, the outer circumference length). The ratio is reduced to 0.625). As a result, as shown in FIG. 9, the configuration in which the
したがって、図6及び図9の結果から、検知電極をシールド電極の外周外側に形成する構成の方が、逆の構成よりも、被検出体に対する一定以上の感度を確保しながら、センサ部200のサイズを小さくすることができる。
Therefore, from the results of FIGS. 6 and 9, the configuration in which the detection electrode is formed on the outer periphery of the shield electrode secures a certain level of sensitivity to the object to be detected, while maintaining the sensitivity of the
なお、上記のように、被検出体を検出する際には、静電容量に対するフリンジ静電容量の影響が大きくなるため、センサ部200の小型化のためには、センサ部200の面積を小さくしつつ、外周の長さを長くする必要がある。そのため、平面視でのセンサ部200の形状は、円形、楕円形、長円形等よりも多角形、特に本実施の形態に示す矩形が好ましい。
As described above, since the influence of the fringe capacitance on the capacitance increases when detecting the detection target, the area of the
また、センサ部200の表面に、例えば雨、雪、結露などで水滴等の付着物が付着する場合がある。この場合、付着物によって、検知電極と被検出体との距離が十分近い場合に該当する静電容量が、検知電極と付着物との間に発生する。そのため、この静電容量は、検知電極及びシールド電極の面積に依存することになる。
In addition, there may be cases where deposits such as water droplets adhere to the surface of the
このとき、水滴等の付着物によってセンサ部200に発生する静電容量では、面積の大きい第1シールド電極220の静電容量が支配的となり、面積の小さい第1検知電極230の静電容量は小さい。その結果、センサ部200の付着物に対する感度を下げることができる。これにより、第1シールド電極220の面積は、第1検知電極230の面積よりも大きいことが、望ましい。
At this time, in the electrostatic capacitance generated in the
[1−3.効果等]
以上のように、本実施の形態に係る近接センサ100では、第1検知電極230が第1シールド電極220の外周つまり周囲に配置されているので、第1検知電極230及び第1シールド電極220によるセンサ部200の全体のサイズが小さくても所定の静電容量の確保が可能である。これにより、近接センサ100を容易に小型化することができる。
[1-3. Effect]
As described above, in the
また、第1検知電極230及び第1シールド電極220を配置することで、センサ部200のサイズが小さくても、センサ部200の被検出体に対する感度を大きくしつつ、水滴等の付着物に対する感度を小さくすることができる。よって、近接センサ100は、誤検知を防止しつつ被検出体の接近を検出することができる静電容量式センサの小型化を可能にする。
In addition, by arranging the
(実施の形態2)
以下、図10を用いて、実施の形態2に係る近接センサを説明する。実施の形態2に係る近接センサでは、そのセンサ部の構成が、実施の形態1に係るセンサ部200の構成と異なり、その他の構成は、実施の形態1と同様である。このため、実施の形態1と同一の構成の説明を省略する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the proximity sensor according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the proximity sensor according to the second embodiment, the configuration of the sensor unit is different from the configuration of the
[2−1.構成]
図10は、実施の形態2に係る近接センサのセンサ部2200の概略図である。実施の形態2に係る近接センサのセンサ部2200では、実施の形態1に係るセンサ部200の構成に加えて、第1検知電極230の内側に第2検知電極240が形成されている。具体的には、第2検知電極240は、第1検知電極230と第1シールド電極220との間に形成され、第1シールド電極220の外周を囲む枠形状に形成されている。第2検知電極240は、第1検知電極230及び第1シールド電極220それぞれから一定の幅のギャップをあけて配置され、一定の幅で形成されている。これにより、第2検知電極240は、第1検知電極230及び第1シールド電極220と電気的に絶縁されている。第2検知電極240は、検知部310と電気的に接続されている。
[2-1. Constitution]
FIG. 10 is a schematic diagram of the
上述のように構成される第1検知電極230、第2検知電極240及び第1シールド電極220が同電位になるように、検知部310が電圧を印加する。ここで、第1検知電極230、第2検知電極240及び第1シールド電極220を同電位にする構成を有する本実施の形態に係る検知部310の構成の一例を、図11を用いて説明する。図11は、実施の形態2に係る近接センサの検知部310の構成の一例を示す概略図である。
The
図11を参照すると、検知部310は、第1のC−V変換回路311と、第2のC−V変換回路313と、オペアンプ314と、電源回路312とを備えている。第1及び第2のC−V変換回路311及び313はいずれも、オペアンプ311aとコンデンサ311bとを含む。電源回路312は、第1シールド電極220と接続されている。さらに、電源回路312は、第1及び第2のC−V変換回路311及び313のオペアンプ311aの非反転入力端子と接続されている。第1のC−V変換回路311のオペアンプ311aの反転入力端子は、第1検知電極230と接続され、当該オペアンプ311aの出力端子は、オペアンプ314の反転入力端子と接続されている。第2のC−V変換回路313のオペアンプ311aの反転入力端子は、第2検知電極240と接続され、当該オペアンプ311aの出力端子は、オペアンプ314の非反転入力端子と接続されている。オペアンプ314の出力端子は、制御部330と接続されている。第1のC−V変換回路311のコンデンサ311bは、第1のC−V変換回路311のオペアンプ311aの反転入力端子の上流と、当該オペアンプ311aの出力端子の下流とに接続されている。第2のC−V変換回路313のコンデンサ311bは、第2のC−V変換回路313のオペアンプ311aの反転入力端子の上流と、当該オペアンプ311aの出力端子の下流とに接続されている。第1検知電極230及び第2検知電極240は、接地されていてもされていなくてもよい。本実施の形態では、第1検知電極230及び第2検知電極240は、電源回路312によって電圧が印加されず、第1シールド電極220は、電源回路312によって電圧が印加されるように構成されている。
Referring to FIG. 11, the
上述の構成により、電源回路312は、第1検知電極230及び第2検知電極240の電位と同等の電位を与えるように、第1シールド電極220に電圧を印加する。これにより、第1検知電極230、第2検知電極240及び第1シールド電極220の電位が、同等にされる。この状態において、第1検知電極230及び第2検知電極240に被検出体が接近すると、静電容量の増加に伴い、第1検知電極230及び第2検知電極240に電荷が充電される。第1検知電極230に充電される電荷は、第1のC−V変換回路311によって電圧に変換されて制御部330へ出力される。第2検知電極240に充電される電荷は、第2のC−V変換回路313によって電圧に変換されて制御部330へ出力される。なお、オペアンプ314の出力端子と制御部330との間に、A/D変換器が設けられてもよく、A/D変換器は、制御部330に含まれてもよい。
With the above-described configuration, the
[2−2.動作]
上記のように構成された実施の形態2に係る近接センサにおける動作を説明する。図1及び図10を参照すると、近接センサがONになると、検知部310は、第1シールド電極220と第1検知電極230と第2検知電極240とが同電位になるように電圧を印加する。
[2-2. Operation]
The operation of the proximity sensor according to the second embodiment configured as described above will be described. Referring to FIGS. 1 and 10, when the proximity sensor is turned on, the
この状態で、近接センサのセンサ部2200に被検出体が接近すると、その被検出体の接近にともない、被検出体と第1検知電極230との間に静電容量Caが生じ、被検出体と第2検知電極240との間に静電容量Cbが生じる。これら静電容量Ca及びCbは、被検出体が第1検知電極230及び第2検知電極240に接近するにしたがって増大する。
In this state, when the detection object approaches the
検知部310は、静電容量Ca及びCbをそれぞれ電圧Va及びVbに変換する。制御部330は、検知部310によって変換された電圧Va及びVbの差、具体的にはVa−Vbの絶対値が所定の閾値を超えるかどうか判断する。電圧の差が所定の閾値を超える場合には、制御部330は、被検出体が所定の接近状態にあると判定する。制御部330は、この判定結果に基づき、被検出体の接近を認定する。
The
なお、第1検知電極230が第2検知電極240の外側にあるため、被検出体の接近を判定する際、Ca>Cbとなる。このため、第1検知電極230の電圧Vaから第2検知電極240の電圧Vbを減算することによって、電圧の差が求められ得る。
Since the
制御部330は、上記認定結果を、通信部320を介して外部装置へ出力する。
The
なお、第1検知電極230、第2検知電極240及び第1シールド電極220は、互いに同電位であるため、それぞれの電極間で電荷の充放電が行われず、両者間の見かけの静電容量はそれぞれ等価的にゼロとなる。このため、各静電容量の変化は、他の静電容量に影響しない。
Since the
なお、水滴等の付着物によるセンサ部2200への影響について、実施の形態1と同様に第1シールド電極220によって、第1検知電極230及び第2検知電極240の付着物に対する感度は低くなる。
In addition, about the influence on the
[2−3.効果等]
以上のように、本実施の形態2に係る近接センサにおいて、第1検知電極230が第1シールド電極220の外周に配置されているので、第1検知電極230、第2検知電極240及び第1シールド電極220によるセンサ部2200の全体のサイズが小さくても所定の静電容量の確保が可能である。これにより、近接センサを容易に小型化することができる。
[2-3. Effect]
As described above, in the proximity sensor according to the second embodiment, since the
また、検知電極及びシールド電極を配置することで、センサ部2200のサイズが小さくても、センサ部2200の被検出体に対する感度を大きくしつつ、水滴等の付着物に対する感度を小さくすることができる。よって、近接センサは、誤検知を防止しつつ被検出体の接近を検出することができる静電容量式センサの小型化を可能にする。
Further, by arranging the detection electrode and the shield electrode, even when the size of the
また、第1検知電極230と第2検知電極240との間の電圧変化の差分を利用することによって、照明のスイッチングや無線などの電磁波に起因する環境ノイズによるセンサ部2200の検知精度への影響の低減が、可能である。具体的には、電圧変化の差分によって、環境ノイズを相殺することができる。よって、近接センサは、より安定して動作することができる。
In addition, by using the difference in voltage change between the
(実施の形態3)
以下、図12を用いて、実施の形態3に係る近接センサを説明する。実施の形態3に係る近接センサでは、そのセンサ部が、実施の形態2に係るセンサ部2200の絶縁基板の裏面にシールド電極を追加した構成を有し、その他の構成は、実施の形態2と同様である。このため、実施の形態2と同一の構成の説明を省略する。
(Embodiment 3)
Hereinafter, the proximity sensor according to Embodiment 3 will be described with reference to FIG. In the proximity sensor according to the third embodiment, the sensor unit has a configuration in which a shield electrode is added to the back surface of the insulating substrate of the
[3−1.構成]
図12は、実施の形態3に係る近接センサのセンサ部3200の概略図である。図12は、センサ部3200の平面図と、矩形状のセンサ部3200の短手に沿うY−Y’線に沿ったセンサ部3200の断面図とを示す。図12に示すように、センサ部3200では、第1シールド電極220、第1検知電極230及び第2検知電極240に対して絶縁基板210を挟んで反対側の絶縁基板210の表面である裏面上に、第2シールド電極250が形成される。
[3-1. Constitution]
FIG. 12 is a schematic diagram of a
なお、図12の断面図に示すように、第2シールド電極250の電極外周縁は、絶縁基板210の表面の平面視で、第1検知電極230の電極外周縁と同じ位置、もしくは、第1検知電極230の電極外周縁よりも内側に位置する。つまり、当該平面視で、第2シールド電極250の電極外周縁は、第1検知電極230の電極外周縁を超えて外側に延出しないように形成される。さらに、第2シールド電極250の電極外周縁は、絶縁基板210の表面の平面視で、絶縁基板210の外周縁と同じ位置、もしくは、絶縁基板210の外周縁よりも内側に位置してもよい。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 12, the electrode outer peripheral edge of the
ここで、第2シールド電極250の電極外周縁が、平面視で、第1検知電極230の電極外周縁を超えて外方へ延出しないように構成する理由について説明する。上述したように、検知電極と被検出体との距離が十分離れている場合、検知電極と被検出体との間の静電容量はフリンジ静電容量が支配的となる。そのため、第2シールド電極250の外周縁が第1検知電極230の外周縁を超えて外方へ延出するようだと、第2シールド電極250の影響により第1検知電極230の静電容量が減少してしまう。よって、第1検知電極に与える影響を低減するために、第2シールド電極250は、その電極外周縁が、第1検知電極230の電極外周縁を超えて外方へ延出しないように構成される。
Here, the reason why the electrode outer peripheral edge of the
上述のように構成される第2シールド電極250は、図1の検知部310と接続される。第2シールド電極250には、検知部310によって、第1シールド電極220、第1検知電極230及び第2検知電極240と同電位の電圧が供給される。ここで、第2シールド電極250、第1シールド電極220、第1検知電極230及び第2検知電極240を同電位にする構成を有する本実施の形態に係る検知部310の構成の一例を、図13を用いて説明する。図13は、実施の形態3に係る近接センサの検知部310の構成の一例を示す概略図である。
The
図13を参照すると、検知部310は、電源回路312が第1シールド電極220に加えて第2シールド電極250とも接続されていることを除き、図11の検知部310と同様の構成を有している。よって、本実施の形態では、第1検知電極230及び第2検知電極240は、電源回路312によって電圧が印加されず、第1シールド電極220及び第2シールド電極250は、電源回路312によって電圧が印加されるように構成されている。そして、電源回路312は、第1検知電極230、第2検知電極240、第1シールド電極220及び第2シールド電極250の電位を同等するように、第1シールド電極220及び第2シールド電極250に電圧を印加するように構成されている。検知部310のその他の構成は、図11の検知部310と同様である。
Referring to FIG. 13, the
[3−2.動作]
上記のように構成された実施の形態3に係る近接センサにおける動作を説明する。ON状態の近接センサのセンサ部3200に、第1検知電極230の形成面側から被検出体が接近する場合、近接センサは、実施の形態1及び2と同様に動作する。一方、第1検知電極230の形成面と反対側の裏面である第2シールド電極250の形成面側から被検出体が接近する場合、第2シールド電極250は、第1検知電極及び第2検知電極240と同電位であるため、第1検知電極230及び第2検知電極240の検出動作を遮蔽する。具体的には、第2シールド電極250は、被検出体が第1検知電極及び第2検知電極240の電界に与える影響を遮断する。これにより、第1検知電極230及び第2検知電極240と被検出体との間に静電容量が発生しないため、近接センサは、被検出体の接近の検出を行わない。よって、本実施の形態に係る近接センサでは、被検出体の接近の検出方向の限定が、可能である。
[3-2. Operation]
The operation of the proximity sensor according to the third embodiment configured as described above will be described. When the detection target approaches the
[3−3.効果等]
以上のように、実施の形態3に係る近接センサは、実施の形態1及び2に係る近接センサと同様に、被検出体の接近を検知することができ、さらに、その接近を検知する方向を限定することができる。なお、実施の形態1に係る近接センサ100に第2シールド電極を追加することでも同様の効果が得られる。
[3-3. Effect]
As described above, the proximity sensor according to the third embodiment can detect the approach of the detected object and can detect the approach in the same manner as the proximity sensor according to the first and second embodiments. It can be limited. The same effect can be obtained by adding a second shield electrode to the
具体的には、実施の形態3に係る近接センサのセンサ部3200は、実施の形態2に係るセンサ部2200の構成において第1検知電極230の形成面の裏面に第2シールド電極を追加して形成されている。しかしながら、実施の形態1に係るセンサ部200の構成において第1検知電極230の形成面の裏面に第2シールド電極を設けることによって、センサ部が形成されてもよい。
Specifically, the
(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1〜3を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これらに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態及び下記の他の実施の形態で説明する各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
(Other embodiments)
As described above,
実施の形態1〜3に係る近接センサでは、センサ部の検知電極及びシールド電極は、連続する1つの電極で構成されていたが、これに限定されず、複数の電極で構成されてもよい。例えば、センサ部の各電極は、分割して配置されてもよい。例えば、第1検知電極230が4つに分割され、第1シールド電極220の四方を囲むように配置されてもよい。
In the proximity sensor according to the first to third embodiments, the detection electrode and the shield electrode of the sensor unit are configured by one continuous electrode, but are not limited thereto, and may be configured by a plurality of electrodes. For example, each electrode of the sensor unit may be divided and arranged. For example, the
実施の形態1〜3に係る近接センサのセンサ部では、検知電極は、シールド電極の外周外側に配置されていたが、これに限定されない。シールド電極が、検知電極の外側周囲に配置されてもよい。この場合、2つ以上の検知電極が設けられることが望ましい。さらに、最も外側に位置する電極には、検知電極が適用されることが望ましい。シールド電極と、シールド電極の内側に位置する検知電極とによる構成は、検知電極と被検出体との距離が十分近い場合の検知に効果的である。シールド電極と、シールド電極の外側に位置する検知電極とによる構成は、検知電極と被検出体との距離が十分に離れている場合の検知に効果的である。よって、シールド電極の外側及び内側に検知電極が配置される構成は、検知電極と被検出体との距離が十分近い場合、及び、検知電極と被検出体との距離が十分に離れている場合のいずれにも有効な適合性を有し得る。さらに、後者の場合、検知電極が最も外側に位置するため、検知電極の検出範囲がシールド電極によって制限を受けることが、抑えられる。 In the sensor part of the proximity sensor according to the first to third embodiments, the detection electrode is disposed on the outer periphery of the shield electrode, but is not limited thereto. A shield electrode may be disposed around the outside of the sensing electrode. In this case, it is desirable to provide two or more detection electrodes. Furthermore, it is desirable that a detection electrode be applied to the outermost electrode. The configuration of the shield electrode and the detection electrode positioned inside the shield electrode is effective for detection when the distance between the detection electrode and the detection target is sufficiently short. The configuration using the shield electrode and the detection electrode positioned outside the shield electrode is effective for detection when the distance between the detection electrode and the detection target is sufficiently large. Therefore, the configuration in which the detection electrode is arranged outside and inside the shield electrode is when the distance between the detection electrode and the detection target is sufficiently close, and when the distance between the detection electrode and the detection target is sufficiently large Any of the above may have an effective compatibility. Further, in the latter case, since the detection electrode is located on the outermost side, the detection range of the detection electrode is prevented from being limited by the shield electrode.
また、上記実施の形態1〜3に係る近接センサを以下のように適用することが可能である。例えば、図14に示すように、近接センサ100は、建物の窓1に貼り付けられ、建物内のセキュリティシステムと通信するように構成されることで、窓センサとして利用できる。
Further, the proximity sensor according to the first to third embodiments can be applied as follows. For example, as shown in FIG. 14, the
このような構成では、人が被検出体となる。具体的には、人が近接センサ100に近づくと、近接センサ100にて静電容量が発生する。近接センサ100では、このような静電容量に対して所定の閾値が予め設定される。静電容量が閾値を超える場合、近接センサ100は、人が接近していると判断する。
In such a configuration, a person becomes a detected object. Specifically, when a person approaches the
これにより、近接センサ100は、窓1の開閉及び窓の破壊等が実施される前に、窓1に人が近づいたことを検知できる。近接センサ100は、窓1の開閉及び窓1の破壊等の異常の発生を検知するためでなく、異常の発生を未然に防ぐ防犯に利用することができる。
Thereby, the
なお、近接センサ100が窓センサとして利用される場合、近接センサ100は、建物の外の人のみを検知し、建物内の人を検知しない方が好ましい。この場合、検知する方向を限定することができる実施の形態3に係る近接センサが特に有用である。
When the
また、実施の形態1〜3に係る近接センサにおいて、センサ部の第1シールド電極が枠状の形状に形成されてもよい。これにより、第1シールド電極の枠内に、液晶パネル、有機又は無機EL(Electro Luminescence)などの表示デバイス及びタッチセンサ等のデバイスを組み込むことができる。
In the proximity sensor according to
上述のように構成される近接センサを利用して、第1シールド電極の枠内にあるデバイス、つまりタッチセンサ及び/又は表示デバイスの電源のON/OFF動作等を実施できるような構成が、実現可能である。さらに、検知電極を複数に分割して、それぞれが独立した検知を実施するように構成してもよい。つまり、複数の分割された検知電極は、複数のセンサ部を構成する。これにより、近接センサは、人のジェスチャー等を検知することができ、このような近接センサを備える装置は、ジェスチャー入力等を受け入れる装置として利用できる。 Using the proximity sensor configured as described above, a configuration in which the device within the frame of the first shield electrode, that is, the touch sensor and / or the display device can be turned ON / OFF, etc. is realized. Is possible. Further, the detection electrode may be divided into a plurality of parts so that each of them performs independent detection. That is, the plurality of divided detection electrodes constitute a plurality of sensor units. Thereby, the proximity sensor can detect a human gesture or the like, and a device including such a proximity sensor can be used as a device that accepts a gesture input or the like.
また、実施の形態1〜3に係る近接センサは、上記以外にも様々な用途及び場所で利用できる。近接センサは、例えば、床、壁等に配置されることによって、床、壁等を通過する人の数をカウントするように用いられ得る。近接センサは、例えば、柵等に配置等されることによって、所定のエリアに部外者が侵入しないように警告するために用いられ得る。
Moreover, the proximity sensor according to
また、近接センサは、例えば、ベッド又は布団等の下に配置等されることによって、人の離床、睡眠時の人の寝返り、人の脈拍等を検知することができ、健康の診断等に利用することができる。 In addition, the proximity sensor can be used to diagnose a person's getting out of bed, a person turning over during sleep, a person's pulse, etc. by being placed under a bed or a futon, for example. can do.
また、近接センサが検知する対象は、人以外にも考えられる。近接センサは、車両等の乗り物も検知することができる。例えば、近接センサは、駐車場等に配置され、車両の有無の検知に用いられることができる。 Moreover, the object which a proximity sensor detects can be considered besides a person. The proximity sensor can also detect a vehicle such as a vehicle. For example, the proximity sensor can be disposed in a parking lot or the like and used to detect the presence or absence of a vehicle.
なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。 In addition, since the above-mentioned embodiment is for demonstrating the technique in this indication, a various change, substitution, addition, abbreviation, etc. can be performed in a claim or its equivalent range.
本開示の近接センサは、検出対象外の周辺物体による影響を軽減して検出対象を検出することができ、小型化することができるため、窓センサ等様々なシステムに適用可能である。 The proximity sensor of the present disclosure can be detected by reducing the influence of surrounding objects that are not detected, and can be reduced in size, and thus can be applied to various systems such as a window sensor.
100 近接センサ
200,2200,3200 センサ部
210 絶縁基板
220 第1シールド電極
230 第1検知電極
240 第2検知電極
250 第2シールド電極
300 回路部
310 検知部
320 通信部
330 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記基板の表面上に設けられる第1シールド電極と、
前記基板の表面上で前記第1シールド電極の周囲に設けられる第1検知電極であって、前記第1シールド電極とは絶縁され且つ外周が多角形状である第1検知電極と、
前記第1シールド電極と前記第1検知電極とが接続され且つ電力が供給される駆動部であって、前記第1シールド電極及び前記第1検知電極が同電位になるように電圧を印加する駆動部と、
前記第1検知電極における静電容量の変化を検知する検知部と、を備えた近接センサ。 A substrate,
A first shield electrode provided on the surface of the substrate;
A first sensing electrode provided around the first shield electrode on the surface of the substrate, the first sensing electrode being insulated from the first shield electrode and having a polygonal outer periphery;
A drive unit in which the first shield electrode and the first detection electrode are connected to each other and power is supplied to the first shield electrode and the first detection electrode. The drive unit applies a voltage so that the first shield electrode and the first detection electrode have the same potential. And
A proximity sensor that detects a change in capacitance of the first detection electrode.
前記基板の表面上に設けられる第1シールド電極と、
前記基板の表面上で前記第1シールド電極の周囲に設けられる第1検知電極であって、前記第1シールド電極とは絶縁された第1検知電極と、
前記基板の表面上で前記第1検知電極の内側に設けられる第2検知電極であって、前記第1シールド電極及び前記第1検知電極とは絶縁された第2検知電極と、
前記第1シールド電極、前記第1検知電極及び前記第2検知電極が接続され且つ電力が供給される駆動部であって、前記第1シールド電極、前記第1検知電極及び前記第2検知電極が同電位になるように電圧を印加する駆動部と、
前記第1検知電極及び前記第2検知電極における静電容量の変化を検知する検知部と、を備えた近接センサ。 A substrate,
A first shield electrode provided on the surface of the substrate;
A first sensing electrode provided around the first shield electrode on the surface of the substrate, wherein the first sensing electrode is insulated from the first shield electrode;
A second sensing electrode provided inside the first sensing electrode on the surface of the substrate, wherein the second sensing electrode is insulated from the first shield electrode and the first sensing electrode;
A driving unit to which the first shield electrode, the first detection electrode, and the second detection electrode are connected and supplied with power, wherein the first shield electrode, the first detection electrode, and the second detection electrode A drive unit for applying a voltage so as to have the same potential;
A proximity sensor, comprising: a detection unit that detects a change in capacitance in the first detection electrode and the second detection electrode.
前記少なくとも1つの検知電極及び前記少なくとも1つのシールド電極のうちで、最も外側に配置される電極は、前記検知電極である請求項1〜6のいずれか一項に記載の近接センサ。 Comprising at least one sensing electrode and at least one shield electrode;
The proximity sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the outermost electrode among the at least one detection electrode and the at least one shield electrode is the detection electrode.
前記シールド電極は、前記検知電極の周囲に設けられる請求項7に記載の近接センサ。 A plurality of the detection electrodes;
The proximity sensor according to claim 7, wherein the shield electrode is provided around the detection electrode.
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