CN107014524A - 传感器及使用该传感器的开关 - Google Patents

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Abstract

提供传感器和使用该传感器的开关,该传感器用于以非接触的方式对检测对象进行检测,具备:第一电极;第二电极,配置在上述第一电极的外侧的至少一部分;第三电极,配置在上述第一电极与上述第二电极之间;判定电路,通过检测上述第一电极的静电电容即第一静电电容的变化,检测上述检测对象进入到第一区域内的情况,并且通过检测上述第二电极的静电电容即第二静电电容的变化,检测上述检测对象进入到第二区域中的情况。上述第三电极的电位相对于上述第一电极的电位及上述第二电极的电位而言为负的电位。在俯视下,上述第二区域将上述第一区域的外周的至少一部分包围。

Description

传感器及使用该传感器的开关
技术领域
本申请涉及传感器及具备该传感器的开关。
背景技术
以往,在用于用户进行设备的开启关闭等的操作的操作开关中使用传感器。作为这种传感器,已知有利用静电电容的静电电容式的传感器。例如,在特开2009-111996号公报中,公开了一种静电电容式的接触传感器(触摸传感器)。
特开2009-111996号公报所公开的接触传感器具有作为第一接触传感器部的操作开关、与操作开关接近配置的作为第二接触传感器部的虚拟开关、和基于虚拟开关的输出来检测是否对操作开关进行了有效的接触的传感器检测部。在该接触传感器中,在虚拟开关检测到用户的接触时,即使操作开关检测到用户的接触也使操作开关的输出无效,从而仅使有意的接触成为有效。由此,能够防止在用户非有意的操作下接触传感器反应。
发明内容
本申请的传感器的一技术方案是用于以非接触的方式对检测对象进行检测的传感器,具备:第一电极;第二电极,配置在上述第一电极的外侧的至少一部分;第三电极,配置在上述第一电极与上述第二电极之间;以及判定电路,通过检测上述第一电极的静电电容即第一静电电容的变化,检测上述检测对象进入到第一区域内这一情况,并且通过检测上述第二电极的静电电容即第二静电电容的变化,检测上述检测对象进入到第二区域中这一情况。上述第三电极的电位是上述第一电极的电位及上述第二电极的电位的负侧电位。在俯视下,上述第二区域将上述第一区域的外周的至少一部分包围。
本申请的另一技术方案的开关,用于对设备进行操作,具备:传感器,用于以非接触的方式对检测对象进行检测;以及控制部,基于来自上述传感器的检测信号,生成用于操作上述设备的操作信号;上述传感器具备:第一电极;第二电极,配置在上述第一电极的外侧的至少一部分;第三电极,配置在上述第一电极与上述第二电极之间;以及判定电路,通过检测上述第一电极的静电电容即第一静电电容的变化,检测上述检测对象进入到第一区域内这一情况,并且通过检测上述第二电极的静电电容即第二静电电容的变化,检测上述检测对象进入到第二区域中这一情况,并且基于上述第一静电电容及上述第二静电电容,生成上述检测信号;上述第三电极的电位是上述第一电极的电位及上述第二电极的电位的负侧电位;在俯视下,上述第二区域将上述第一区域的外周的至少一部分包围。
附图说明
图1A是有关实施方式1的非接触传感器的俯视图。
图1B是图1A的IB-IB线的有关实施方式1的非接触传感器的剖视图。
图2A是示意地表示有关实施方式1的非接触传感器的第一检测区域及第二检测区域的俯视下的分布的图。
图2B是示意地表示有关实施方式1的非接触传感器的第一检测区域及第二检测区域的图2A的IIB-IIB的剖视下的分布的图。
图2C是示意地表示有关实施方式1的非接触传感器的第一检测区域及第二检测区域的图2A的IIC-IIC的剖视下的分布的图。
图3A是表示有关实施方式1的非接触传感器的第一检测区域的分布的图。
图3B是表示没有配置第三电极的非接触传感器的第二检测区域的分布的图。
图3C是表示有关实施方式1的非接触传感器的第二检测区域的分布的图。
图4是表示使用有关实施方式1的非接触传感器的非接触操作开关的一例的图。
图5是比较例的非接触传感器的俯视图。
图6是表示使用比较例的非接触传感器的非接触操作开关的使用例的图。
图7是表示使用比较例的非接触传感器的非接触操作开关的使用例的图。
图8是表示使用比较例的非接触传感器的非接触操作开关的使用例的图。
图9是表示使用有关实施方式1的非接触传感器的非接触操作开关的使用例的图。
图10是表示使用有关实施方式1的非接触传感器的非接触操作开关的使用例的图。
图11是有关实施方式2的非接触传感器的俯视图。
图12A是示意地表示有关实施方式2的非接触传感器的第一检测区域及第二检测区域的俯视下的分布的图。
图12B是示意地表示有关实施方式2的非接触传感器的第一检测区域及第二检测区域的图12A的XIIB-XIIB的剖视下的分布的图。
图12C是示意地表示有关实施方式2的非接触传感器的第一检测区域及第二检测区域的图12A的XIIC-XIIC的剖视下的分布的图。
图13是表示有关实施方式1的非接触传感器的使用例的图。
图14是表示有关实施方式2的非接触传感器的使用例的图。
图15是有关实施方式3的非接触传感器的俯视图。
图16A是示意地表示有关实施方式3的非接触传感器的第一检测区域及第二检测区域的俯视下的分布的图。
图16B是示意地表示有关实施方式3的非接触传感器的第一检测区域及第二检测区域的图16A的XVIB-XVIB的剖视下的分布的图。
图16C是示意地表示有关实施方式3的非接触传感器的第一检测区域及第二检测区域的图16A的XVIC-XVIC的剖视下的分布的图。
图17是示意地表示有关变形例1的非接触传感器的第一检测区域及第二检测区域的剖视下的分布的图。
图18是示意地表示有关变形例2的非接触传感器的第一检测区域及第二检测区域的剖视下的分布的图。
图19是表示有关实施方式1的非接触传感器的判定电路的处理的一例的流程图。
图20是表示有关实施方式1的非接触传感器的判定电路的处理的一例的流程图。
图21是表示有关实施方式1的非接触传感器的判定电路的处理的一例的流程图。
标号说明
1、1A、1B、1X 非接触传感器
2 控制部
10 第一电极
20、20A、20B 第二电极
30 第三电极
40 基板
51 第一检测区域
52、52A、52B 第二检测区域
100、100X 非接触操作开关
110 镜子
200 判定电路
具体实施方式
在特开2009-111996号公报中公开的技术作为通过用户的手等检测对象进行接触而对检测对象进行检测的接触传感器是有效的,但在以非接触的方式对检测对象进行检测的非接触传感器的情况下没有效果,不能防止在用户非有意的操作下非接触传感器反应。
例如,如果将在特开2009-111996号公报中公开的技术应用于非接触传感器,则由于操作开关的检测范围包含在虚拟开关的检测范围中,所以如果用户使手接近于操作开关,则不仅在操作开关,在虚拟开关中也会检测到手。即,全部的操作被无效化。
相对于此,有关本申请的一技术方案的传感器在用于以非接触的方式对检测对象进行检测的传感器中,能够抑制在用户非有意的操作下传感器反应。
本申请至少包括以下的项目中记载的传感器及开关。
〔项目1〕
有关项目1的传感器,用于以非接触的方式对检测对象进行检测,具备:第一电极;第二电极,配置在上述第一电极的外侧的至少一部分;第三电极,配置在上述第一电极与上述第二电极之间;以及判定电路,通过检测上述第一电极的静电电容即第一静电电容的变化,检测上述检测对象进入到第一区域内这一情况,并且通过检测上述第二电极的静电电容即第二静电电容的变化,检测上述检测对象进入到第二区域中这一情况。上述第三电极的电位是上述第一电极的电位及上述第二电极的电位的负侧电位。在俯视下,上述第二区域将上述第一区域的外周的至少一部分包围。
在项目1所记载的传感器中,也可以是,上述判定电路包括运算电路和存储程序的存储器;当上述程序被上述运算电路执行时,上述程序使上述判定电路检测上述第一静电电容的变化,由此检测上述检测对象进入到上述第一区域内这一情况,并且检测上述第二静电电容的变化,由此检测上述检测对象进入到上述第二区域中这一情况。
〔项目2〕
在项目1所记载的传感器中,也可以是,在俯视下,上述第二区域将上述第一区域的外周的整体连续地包围。
〔项目3〕
在项目1所记载的传感器中,也可以是,在第一截面的剖视下,上述第一区域的第一截面处于上述第二区域的两个第一截面之间;在与上述第一截面正交的第二截面的剖视下,上述第一区域的第二截面处于上述第二区域的两个第二截面之间。
〔项目4〕
在项目1所记载的传感器中,也可以是,在俯视下,上述第二区域将上述第一区域的外周中的一半以上包围。
〔项目5〕
在项目4所记载的传感器中,也可以是,在第一截面的剖视下,上述第一区域的第一截面处于上述第二区域的两个第一截面之间;在与上述第一截面正交的第二截面的剖视下,上述第二区域的第二截面仅存在于上述第一区域的第二截面的单侧。
〔项目6〕
在项目1所记载的传感器中,也可以是,在上述传感器中,设有多个第二电极,上述多个第二电极分别是上述第二电极;上述判定电路通过检测上述多个第二电极的静电电容的变化,检测上述检测对象进入到多个第二区域内这一情况,上述多个第二区域分别是上述第二区域;在俯视下,上述多个第二区域将上述第一区域的外周断续地包围。
〔项目7〕
在项目6所记载的传感器中,也可以是,在第一截面的剖视下,上述第一区域的第一截面处于上述多个第二区域中的两个第二区域的两个第一截面之间;在与上述第一截面正交的第二截面的剖视下,上述第一区域的第二截面处于上述多个第二区域中的两个第二区域的两个第二截面之间。
〔项目8〕
在项目1~7中任一项所记载的传感器中,也可以是,上述判定电路在上述第一静电电容超过第一值且上述第二静电电容不超过第二值的情况下生成检测信号,在上述第一静电电容超过第一值且上述第二静电电容超过第二值的情况下不生成上述检测信号。
在项目8所记载的传感器中,也可以是,上述判定电路包括运算电路和存储程序的存储器,当上述程序被上述运算电路执行时,上述程序使上述判定电路在上述第一静电电容超过上述第一值且上述第二静电电容不超过上述第二值的情况下生成上述检测信号。
检测信号是表示传感器检测到检测对象的信号。
〔项目9〕
在项目1~7中任一项所记载的传感器中,也可以是,上述判定电路在上述第一静电电容超过第一值且上述第二静电电容不超过第二值、并且上述第一静电电容相对于上述第二静电电容的比率是第三值以上的情况下,生成检测信号。
在项目9所记载的传感器中,也可以是,上述判定电路包括运算电路和存储程序的存储器,当上述程序被上述运算电路执行时,上述程序使上述判定电路在上述第一静电电容超过第一值且上述第二静电电容不超过第二值、并且上述比率是第三值以上的情况下,生成上述检测信号。
〔项目10〕
在项目1~7中任一项所记载的传感器中,也可以是,上述判定电路在上述第一静电电容超过第一值、并且上述第一静电电容相对于上述第二静电电容的比率是第三值以上的情况下,生成检测信号。
在项目10所记载的传感器中,也可以是,上述判定电路包括运算电路和存储程序的存储器,当上述程序被上述运算电路执行时,上述程序使上述判定电路在上述第一静电电容超过第一值、并且上述比率是第三值以上的情况下,生成检测信号。
〔项目11〕
在项目1~10中任一项所记载的传感器中,也可以是,在剖视下,从上述传感器的表面到上述第二区域的截面的前端的距离比从上述传感器的表面到上述第一区域的截面的前端的距离长。
〔项目12〕
在项目1~11中任一项所记载的传感器中,也可以是,上述第三电极的上述电位是接地电位。
〔项目13〕
在项目1~12中任一项所记载的传感器中,也可以是,在俯视下,上述第一区域与上述第二区域局部重叠。
〔项目14〕
有关项目14的开关,是用于对设备进行操作的开关,具备:项目1~13中任一项所记载的传感器;以及控制部,基于来自上述传感器的检测信号,生成用于操作上述设备的操作信号。
在本申请中,电路、单元、装置、部件或部的全部或一部分、或者框图的功能块的全部或一部分,也可以由半导体装置、半导体集成电路或包含LSI的一个或多个电子电路执行。LSI或IC既可以集成到一个芯片上,也可以将多个芯片组合而构成。例如,也可以将存储元件以外的功能块集成到一个芯片上。这里称作LSI及IC,但根据集成程度而叫法变化,也可以称作系统LSI、VLSI或ULSI。可在LSI的制造后编程的Field Programmable Gate Array(FPGA)、或能够进行LSI内部的接合关系的再构成或LSI内部的电路划分的设置的Reconfigurable Logic Device也能够以相同的目的使用。
进而,电路、单元、装置、部件或部的全部或一部分的功能或操作也可以通过软件处理来执行。在此情况下,软件被记录到一个或多个ROM、光盘、硬盘驱动器等非暂时性的记录介质中,当软件被处理装置执行时,由该软件确定的功能被处理装置及周边装置执行。系统或装置也可以具备记录有软件的一个或多个非暂时性记录介质、处理装置及需要的硬件设备例如接口。
以下,对本申请的实施方式进行说明。另外,以下说明的实施方式都表示本申请的一具体例。因而,在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态等是一例,不是限定本申请的意思。由此,关于以下的实施方式的构成要素中的在表示本申请的最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素,设为任意的构成要素而进行说明。
各图是示有意,并不一定是严密地图示的。因而,在各图中比例尺等并不一定一致。在各图中,对于实质上相同的结构赋予相同的标号,重复的说明省略或简略化。
此外,在本说明书及附图中,X轴、Y轴及Z轴表示三维正交坐标系的三轴。在本实施方式中,设Z轴方向为铅直方向,设与Z轴垂直的方向(与XY平面平行的方向)为水平方向。X轴及Y轴是相互正交且都与Z轴正交的轴。另外,在本说明书中,所谓“俯视”,是指从相对于第一电极10、第二电极20、第三电极30或基板40的表面垂直的方向观察之时,具体而言是XZ平面。
(实施方式1)
使用图1A至图2C对有关实施方式1的非接触传感器1的结构进行说明。图1A是有关实施方式1的非接触传感器1的俯视图,图1B是图1A的IB-IB线的非接触传感器1的剖视图。另外,在图1A中,为了使第一电极10、第二电极20及第三电极30的图案及配置关系容易理解,对形成有第一电极10、第二电极20及第三电极30的区域施加了阴影。此外,图2A至图2C是示意地表示非接触传感器1的第一检测区域51及第二检测区域52的分布(范围)的图,图2A表示俯视下的分布,图2B表示图2A的IIB-IIB的剖视下的分布,图2C表示图2A的IIC-IIC的剖视下的分布。
非接触传感器1是能够以非接触的方式检测人及物等检测对象的非接触式的传感器。此外,非接触传感器1是通过检测在检测对象与非接触传感器1之间发生的静电电容的变化来对检测对象的接近进行检测的静电电容式的传感器。另外,非接触传感器1并不限于检测对象接近的情况,在检测对象接触的情况下也能够检测到检测对象。
如图1A及图1B所示,非接触传感器1具有第一电极10、第二电极20和第三电极30。在本实施方式中,非接触传感器1还具有基板40。作为基板40,可以使用由树脂材料构成的树脂基板或将金属进行了绝缘覆膜的金属基体基板等。另外,基板40的俯视形状例如是矩形状,但并不限于此。
第一电极10、第二电极20及第三电极30例如由铜或银等金属材料构成,在基板40的一个面上以规定的图案及规定的配置形成。具体而言,从基板40的中央朝向外侧,依次配置有第一电极10、第三电极30及第二电极20。如图1B所示,为了检测由于检测对象接近而引起的静电电容的变化,第一电极10、第二电极20及第三电极30分别与判定电路200电连接。另外,在图1B以外的图中,判定电路没有图示而省略。
如图1A所示,第一电极10配置在第二电极20的内侧。第一电极10的俯视形状例如是圆形,配置在基板40的中央。另外,第一电极10的俯视形状并不限于圆形,也可以是矩形等。
如图2A及图2B所示,第一电极10作为当检测对象进入到第一区域中时检测出检测对象接近于第一电极10这一情况的第一传感器部发挥功能。在本说明书中,将该第一区域称作第一检测区域51。即,第一检测区域51是能够由第一电极10检测出检测对象的区域。
另一方面,第二电极20作为当检测对象进入到第二区域中时检测出检测对象接近于第二电极20这一情况的第二传感器部发挥功能。在本说明书中,将该第二区域称作第二检测区域52。即,第二检测区域52是能够由第二电极20检测出检测对象的区域。
如图1A及图1B所示,第二电极20配置在第一电极10的外侧的至少一部分。在本实施方式中,第二电极20配置于在第一电极10的外侧配置的第三电极30的外侧,以隔着第三电极30将第一电极10的周围包围的方式配置。具体而言,第二电极20与第一电极10是同心的,并且以将第一电极10及第三电极30的整体包围的方式以一定的宽度连续地配置为框状。
此外,第二电极20与第一电极10及第三电极30分别隔开规定的间隔而配置。在本实施方式中,第二电极20沿着基板40的外周端部配置。另外,第二电极20的俯视形状形成为大致矩形的框状,但并不限于此,例如俯视形状也可以形成为圆形的框状,以使其与第一电极10成为同心圆状。
如图1A及图1B所示,第三电极30配置在第一电极10与第二电极20之间。在本实施方式中,第三电极30是被设定为接地电位的接地电极(GND电极)。
在本实施方式中,第三电极30以将第一电极10的周围包围的方式配置。具体而言,第三电极30与第一电极10是同心的,并且以将第一电极10的外周的整体包围的方式配置。第三电极30以一定的宽度连续地配置。
另外,第一电极10、第二电极20及第三电极30相互同心地配置,但并不限于此。此外,第三电极30形成为俯视形状是大致矩形的框状,但并不限于此,例如也可以形成为俯视形状是圆形的框状。另外,在本实施方式中,第二电极20和第三电极30是相似形,但并不限于此。
在这样构成的非接触传感器1中,在第一电极10与第二电极20之间配置有被设定为接地电位的第三电极30。
在本实施方式中,如图2A所示,在俯视下,作为能够由第二电极20检测出检测对象的区域的第二检测区域52将作为能够由第一电极10检测出检测对象的区域的第一检测区域51包围。具体而言,由于第二电极20将第一电极10的外周的整体连续地包围,所以第二检测区域52将第一检测区域51的外周的整体连续地包围。
此外,在任意的截面中,包含第一检测区域51的中心的至少一部分区域不与第二检测区域52重叠。具体而言,如图2B所示,在作为第一截面的XY截面的剖视下,第一检测区域51的截面被夹在两个第二检测区域52的截面之间。此外,在作为与第一截面正交的第二截面的YZ截面的剖视下,第一检测区域51的截面也夹在两个第二检测区域52的截面之间。
这里,使用图3A至图3C对第一检测区域51及第二检测区域52的分布进行说明。图3A至图3C是表示关于第一电极10及第二电极20的电通密度的模拟结果的图。图3A表示作为能够由第一电极10检测出检测对象的区域的第一检测区域的分布,图3B表示没有配置第三电极30的情况下的作为能够由第二电极20检测出检测对象的区域的第二检测区域的分布,图3C表示配置有被设定为接地电位的第三电极30的情况下的第二检测区域的分布。
根据图3A与图3B的比较可知,如果没有配置被设定为接地电位的第三电极30,则第一检测区域51被第二检测区域52覆盖。结果,不能仅用第一电极10检测出检测对象的接近。
另一方面,如图3C所示,通过在第二电极20的内侧配置被设定为接地电位的第三电极30,在第二电极20的内侧形成不被第二电极20检测的空间。结果,通过在第二电极20的内侧隔着被设定为接地电位的第三电极30而配置第一电极10,在第二电极20的内侧的区域(中央区域)中,能够仅由第一电极10检测出检测对象的接近。
接着,使用图4对有关本实施方式的非接触传感器1的检测方法的一例进行说明。图4是表示使用有关实施方式1的非接触传感器1的非接触操作开关100的一例的图。
非接触操作开关100具有非接触传感器1、和基于由非接触传感器1生成的检测信号生成用于对设备进行操作的操作信号的控制部2。
非接触操作开关100例如设置在洗脸台的镜子110的背面。由此,当检测对象接近于非接触传感器1时能够检测到检测对象。另外,通过非接触操作开关100操作的操作对象的设备例如是设置于洗脸台的照明装置(未图示)。
在此情况下,如图4所示,如果为了操作照明装置而用户将手靠近第一电极10,则非接触传感器1生成表示检测到用户的手的情况的检测信号。控制部2接受由非接触传感器1生成的检测信号,基于该检测信号生成用于操作照明装置的亮灭的操作信号,向照明装置输出。由此,用户能够进行照明装置的开启关闭等操作。
这里,使用图4和图5至图10,关于本实施方式的非接触传感器1的检测方法,与比较例的非接触传感器1X比较而进行说明。图5是比较例的非接触传感器1X的俯视图,图6至图8是表示使用比较例的非接触传感器1X的非接触操作开关100X的使用例的图。图9及图10是表示使用有关实施方式1的非接触传感器1的非接触操作开关100的使用例的图。
图5所示的比较例的非接触传感器1X是静电电容式的传感器,仅具有第一电极10。使用该比较例的非接触传感器1X的非接触操作开关100X如图6所示,通过用户为了对操作对象的设备例如照明装置进行操作而将手向非接触传感器1X的第一电极10靠近,从而能够对操作对象的设备进行操作。
但是,在比较例的非接触传感器1X中,有尽管用户没有打算对设备进行操作、但非接触传感器1X反应的情况。即,有在用户非有意的操作下非接触传感器1X反应的情况。
例如,如图7所示,如果用户在洗脸时用户的头非有意地向非接触传感器1X接近,则成为用户的头存在于第一检测区域51中的状态。由此,非接触传感器1X反应,会对操作对象的设备进行用户非有意进行的操作。具体而言,尽管用户没有打算进行照明装置的开启关闭控制,照明装置也被开启关闭控制。
此外,如图8所示,如果当用户进行剃须时用户的手臂非有意地接近于非接触传感器1X,则成为用户的手臂存在于第一检测区域51中的状态。由此,非接触传感器1X反应,会对操作对象的设备进行用户非有意进行的操作。除此以外,还有当用户进行刷牙时因用户的手臂非有意地接近于非接触传感器1X而非接触传感器1X反应的情况。
相对于此,在本实施方式的非接触传感器1中,通过以下这样的检测判定算法,使得仅检测用户有意进行的操作,而对于用户非有意进行的操作,非接触传感器不反应。图19至图21是表示本实施方式的非接触传感器1的判定电路200的处理的一例的流程图。
具体而言,如图19所示,非接触传感器1的判定电路200将由第一电极10检测到的第一静电电容与第一值比较(S101)。在第一静电电容超过第一值的情况下(S101中“是”),判定电路200将由第二电极20检测出的第二静电电容与第二值比较(S103)。在第二静电电容没有超过第二值的情况下(S103中“否”),作为输出信号而生成检测信号(S105)。即使第一静电电容超过第一值(S101中“是”),在第二静电电容没有超过第二值的情况下(S103中“是”),判定电路200也不生成检测信号。
即,判定电路200在检测对象仅接近于第一检测区域51的情况下生成检测信号,在检测对象接近于第一检测区域51及第二检测区域52的情况下不生成检测信号。换言之,判定电路200在第二检测区域52中检测到检测对象的接近时,即使第一检测区域51检测到检测对象的接近,也使检测对象的接近无效化。
具体而言,如图4所示,在用户的手仅接近于第一检测区域51的情况下非接触传感器1反应而生成检测信号。另一方面,如图9所示,在用户洗脸时用户的头非有意地接近于非接触传感器1的情况下,由于用户的头接近于第一检测区域51及第二检测区域52,所以非接触传感器1不反应而不生成检测信号。同样,如图10所示,当用户进行剃须时用户的手臂非有意地接近于非接触传感器1的情况下,也由于用户的手臂接近于第一检测区域51及第二检测区域52,所以非接触传感器1不反应而不生成检测信号。
由此,能够在检测对象仅接近于第一检测区域51的情况下,使非接触传感器1反应。结果,当用户对设备进行了有意的操作时非接触传感器1反应,所以能够抑制在用户非有意的操作下非接触传感器1反应。例如,能够抑制在用户的头或手臂的非有意的操作下的非接触传感器1的误反应,能够仅对手的有意的操作作出反应。
此外,也可以代替上述检测判定算法,非接触传感器1的判定电路200通过以下的检测判定算法生成检测信号。具体而言,如图20所示,非接触传感器1的判定电路200将第一静电电容与第一值比较(S201)。在第一静电电容超过第一值的情况下(S201中“是”),判定电路200将第一静电电容相对于第二静电电容的比率与第三值比较(S203)。在第一静电电容相对于第二静电电容的比率是第三值以上的情况下(S203中“是”),判定电路200生成检测信号(S205)。例如,判定电路200在第一静电电容相对于第二静电电容的比率大于1的情况下生成检测信号。即使第一静电电容超过第一值(S201中“是”),在第一静电电容相对于第二静电电容的比率不是第三值以上的情况下(S203中“否”),判定电路200不生成检测信号。
由此,即使是检测对象跨越第一检测区域51和第二检测区域52而存在的情况,判定电路200也能够检测出检测对象接近于第一检测区域51。例如,当为了对设备进行操作而用户使手接近非接触传感器1的第一检测区域51时,即使是用户的手非有意地覆盖到第二检测区域52的情况,判定电路200也检测出用户的手接近于第一检测区域51。即,判定电路200能够判别出用户要对设备进行操作。结果,非接触传感器1能够抑制在用户非有意的操作下非接触传感器1反应,同时能够可靠地进行用户有意的操作。
此外,代替上述检测判定算法,非接触传感器1的判定电路200也可以通过以下的检测判定算法生成检测信号。具体而言,如图21所示,非接触传感器1的判定电路200将第一静电电容与第一值比较(S301)。在第一静电电容超过第一值的情况下(S301中“是”),判定电路200将第二静电电容与第二值比较(S303)。在第二静电电容不超过第二值的情况下(S303中“否”),判定电路200将第一静电电容相对于第二静电电容的比率与第三值比较(S305)。在第一静电电容相对于第二静电电容的比率是第三值以上的情况下(S305中“是”),判定电路200生成检测信号(S307)。判定电路200例如在第一检测区域51中检测出的静电电容相对于第二检测区域52中检测出的静电电容的比率大于1的情况下生成检测信号。
由此,即使是检测对象跨越第一检测区域51和第二检测区域52而存在的情况,判定电路200也能够更正确地检测出检测对象接近于第一检测区域51。结果,能够更正确地判别用户接近于第一检测区域51,所以非接触传感器1能够抑制在用户非有意的操作下非接触传感器1反应,同时能够更正确地进行用户有意的操作。
以上,根据有关本实施方式的非接触传感器1,具有第一电极10、配置在第一电极10的外侧的至少一部分的第二电极20、和配置在第一电极10与第二电极20之间且与第一电极10及第二电极20的电位相比被设定为负的电位的第三电极30。第三电极30也可以设定为接地电位。
由此,能够形成分别能够检测出检测对象的第一检测区域51和第二检测区域52,所以当第二检测区域52检测到检测对象的接近时,即使第一检测区域51检测到检测对象的接近,也能够使检测对象的接近无效化。因而,能够抑制在用户非有意的操作下非接触传感器1反应。
(实施方式2)
接着,使用图11至图12C对有关实施方式2的非接触传感器1A的结构进行说明。图11是有关实施方式2的非接触传感器1A的俯视图。图12A至图12C是示意地表示该非接触传感器1A的第一检测区域51及第二检测区域52A的分布的图,图12A表示俯视下的分布,图12B表示图12A的XIIB-XIIB的剖视下的分布,图12C表示图12A的XIIC-XIIC的剖视下的分布。另外,在图11中,为了容易理解第一电极10、第二电极20A及第三电极30的图案及配置关系,对配置有第一电极10、第二电极20A及第三电极30的区域施加了阴影。
本实施方式的非接触传感器1A与上述实施方式1的非接触传感器1的不同点是第二电极20A的形状。具体而言,上述实施方式1的第二电极20以将第一电极10及第三电极30的外周的整体包围的方式连续配置,但本实施方式的第二电极20A的一部分中断,以将第一电极10及第三电极30的外周的一部分包围的方式配置。
具体而言,如图11所示,第二电极20A在俯视下将第一电极10及第三电极30的外周中的一半以上包围。更具体地讲,第二电极20A形成为コ字状,以将矩形框状的第三电极30的4边中的3边包围的方式配置。
这样,在本实施方式中,第二电极20A将第一电极10的外周中的一半以上包围。由此,如图12A所示,在俯视下,作为能够由第二电极20A检测出检测对象的区域的第二检测区域52A将作为能够由第一电极10检测出检测对象的区域的第一检测区域51的外周中的一半以上包围。
此外,如图12B所示,在作为第一截面的XY截面的剖视下,第一检测区域51的截面夹在两个第二检测区域52A的截面之间。此外,如图12C所示,在作为与第一截面正交的第二截面的YZ截面的剖视下,第二检测区域52A的截面仅存在于第一检测区域51的截面的单侧。
这样构成的本实施方式的非接触传感器1A与上述实施方式1同样能够适用于非接触操作开关。此外,在本实施方式的非接触传感器1A中,能够通过与上述实施方式1同样的检测判定算法检测用户的手等的检测对象。由此,能够得到与实施方式1同样的效果。例如,能够抑制在用户非有意的操作下非接触传感器1A反应。
进而,根据本实施方式的非接触传感器1A,能够得到以下的效果。
如图13所示,在上述实施方式1的非接触传感器1中,当用户将手放入到第一检测区域51中时,手还进入到将用户的操作判断为无效的第二检测区域52中,根据检测判定算法,有尽管是用户有意的操作但非接触传感器1不反应的情况。
相对于此,如图14所示,在本实施方式的非接触传感器1A中,由于第二检测区域52A的一部分被中断,所以不会将手放入到第二检测区域52A中,而能够将手仅放入到第一检测区域51中。由此,例如在手尖部以外,用手掌也能够操作非接触传感器1A。结果,能够正确地判别用户接近于第一检测区域51,所以能够抑制在用户非有意的操作下非接触传感器1A反应,同时能够在用户有意的操作下使非接触传感器1A可靠地反应。
以上,根据有关本实施方式的非接触传感器1A,与上述实施方式1同样,具有第一电极10、配置在第一电极10的外侧的至少一部分的第二电极20A、和配置在第一电极10与第二电极20A之间且与第一电极10及第二电极20A的电位相比被设定为负的电位的第三电极30。第三电极30也可以被设定为接地电位。
由此,与上述实施方式1同样,能够形成分别能够检测出检测对象的第一检测区域51和第二检测区域52A,所以能够抑制在用户非有意的操作下非接触传感器1A反应。
进而,在本实施方式中,在俯视下第二检测区域52A将第一检测区域51的外周中的一半以上包围。此外,在作为第一截面的XY截面的剖视下,第一检测区域51的截面被夹在两个第二检测区域52A的截面之间。此外,如图12C所示,在作为与第一截面正交的第二截面的YZ截面的剖视下,第二检测区域52A的截面仅存在于第一检测区域51的截面的单侧。
由此,如上述那样,能够正确地判别出用户使手等接近于第一检测区域51,所以能够抑制在用户非有意的操作下非接触传感器1A反应,同时在用户有意的操作下使非接触传感器1A可靠地反应。
(实施方式3)
接着,使用图15至图16C对有关实施方式3的非接触传感器1B的结构进行说明。图15是有关实施方式3的非接触传感器1B的俯视图。图16A至图16C是示意地表示该非接触传感器1B的第一检测区域51及第二检测区域52B的分布的图,图16A表示俯视下的分布,图16B表示图16A的XVIB-XVIB的剖视下的分布,图16C表示图16A的XVIC-XVIC的剖视下的分布。另外,在图15中,为了使第一电极10、第二电极20B及第三电极30的图案及配置关系容易理解,对配置有第一电极10、第二电极20B及第三电极30的区域施加了阴影。
本实施方式的非接触传感器1B与上述实施方式1的非接触传感器1的不同点是第二电极20B的个数及形状。具体而言,在上述实施方式1中,1个第二电极20以将第一电极10及第三电极30的外周的整体包围的方式连续配置。另一方面,在本实施方式中,4个第二电极20B以将第一电极10及第三电极30的外周局部包围的方式配置。
具体而言,如图15所示,4个第二电极20B在俯视下将第一电极10及第三电极30的外周的整体断续地包围。更具体地讲,第二电极20B以用与矩形框状的第三电极30的4边分别并行的4条电极将第三电极30包围的方式配置。即,本实施方式的第二电极20B是在实施方式1的第二电极20中将4个角部除去的形状。
这样,在本实施方式中,4个第二电极20B将第一电极10的外周的整体断续地包围。由此,如图16A所示,在俯视下,作为能够由第二电极20B检测出检测对象的区域的第二检测区域52B将作为能够由第一电极10检测出检测对象的区域的第一检测区域51的外周的整体断续地包围。
此外,如图16B所示,在作为第一截面的XY截面的剖视下,第一检测区域51的截面被两个第二检测区域52B的截面夹着。此外,如图16C所示,在作为与第一截面正交的第二截面的YZ截面的剖视下,第一检测区域51的截面也被两个第二检测区域52B的截面夹着。
这样构成的本实施方式的非接触传感器1B与上述实施方式1同样,能够适用于非接触操作开关。此外,在本实施方式的非接触传感器1B中,通过与上述实施方式1同样的检测判定算法,能够检测用户的手等检测对象。由此,能够得到与实施方式1同样的效果。例如,能够抑制在用户非有意的操作下非接触传感器1B反应。
以上,根据有关本实施方式的非接触传感器1B,与上述实施方式1同样,具有第一电极10、配置在第一电极10的外侧的至少一部分的第二电极20、和配置在第一电极10与第二电极20之间且与第一电极10及第二电极20的电位相比被设定为负电位的第三电极30。第三电极30也可以设定为接地电位。
由此,与上述实施方式1同样,能够形成分别能够检测出检测对象的第一检测区域51和第二检测区域52B,所以能够抑制在用户非有意的操作下非接触传感器1B反应。
这样,在本实施方式中,在俯视下多个第二检测区域52B将第一检测区域51的外周的整体断续地包围,但能够得到与实施方式1同样的效果。
(变形例等)
以上,基于实施方式1至3对有关本申请的非接触传感器及非接触操作开关进行了说明,但本申请并不限定于上述实施方式1至3。
例如,在上述实施方式1中,在剖视下,从非接触传感器1的表面到第二检测区域52的截面的前端的距离与从非接触传感器1的表面到第一检测区域51的截面的前端的距离相同。即,第二检测区域52的截面的高度与第一检测区域51的截面的高度相同,但并不限于此。也可以如图17所示,在剖视下,从非接触传感器1的表面到第二检测区域52的截面的前端的距离比从非接触传感器1的表面到第一检测区域51的截面的前端的距离长。由此,在头及手臂等的面积较大的部位接近时,第二检测区域52比第一检测区域51先与接近的部位接触,所以能够将手以外的接近更可靠地无效化。另外,这并不限于实施方式1,在实施方式2、3中也是同样的。
此外,在上述实施方式1中,在第一检测区域51与第二检测区域52之间,存在不属于第一检测区域51及第二检测区域52双方的空间,但并不限于此。具体而言,如图18所示,第一检测区域51和第二检测区域52也可以在相互的边界部分处局部重叠。另外,这并不限于实施方式1,在实施方式2、3中也是同样的。
除此以外,对于上述各实施方式实施本领域的技术人员想到的各种变形而得到的形态、或者通过在不脱离本申请的主旨的范围内将上述实施方式1至3的构成要素及功能任意地组合而实现的形态也包含在本申请中。

Claims (14)

1.一种传感器,用于以非接触的方式对检测对象进行检测,其特征在于,具备:
第一电极;
第二电极,配置在上述第一电极的外侧的至少一部分;
第三电极,配置在上述第一电极与上述第二电极之间;以及
判定电路,通过检测上述第一电极的静电电容即第一静电电容的变化,检测上述检测对象进入到第一区域内这一情况,并且通过检测上述第二电极的静电电容即第二静电电容的变化,检测上述检测对象进入到第二区域中这一情况;
上述第三电极的电位相对于上述第一电极的电位及上述第二电极的电位而言为负的电位;
在俯视下,上述第二区域将上述第一区域的外周的至少一部分包围。
2.如权利要求1所述的传感器,其特征在于,
在俯视下,上述第二区域将上述第一区域的外周的整体连续地包围。
3.如权利要求2所述的传感器,其特征在于,
在第一截面的剖视下,上述第一区域的第一截面处于上述第二区域的两个第一截面之间;
在与上述第一截面正交的第二截面的剖视下,上述第一区域的第二截面处于上述第二区域的两个第二截面之间。
4.如权利要求1所述的传感器,其特征在于,
在俯视下,上述第二区域将上述第一区域的外周中的一半以上包围。
5.如权利要求4所述的传感器,其特征在于,
在第一截面的剖视下,上述第一区域的第一截面处于上述第二区域的两个第一截面之间;
在与上述第一截面正交的第二截面的剖视下,上述第二区域的第二截面仅存在于上述第一区域的第二截面的单侧。
6.如权利要求1所述的传感器,其特征在于,
在上述传感器中,设有多个第二电极,上述多个第二电极分别是上述第二电极;
上述判定电路通过检测上述多个第二电极的静电电容的变化,检测上述检测对象进入到多个第二区域内这一情况,上述多个第二区域分别是上述第二区域;
在俯视下,上述多个第二区域将上述第一区域的外周断续地包围。
7.如权利要求6所述的传感器,其特征在于,
在第一截面的剖视下,上述第一区域的第一截面处于上述多个第二区域中的两个第二区域的两个第一截面之间;
在与上述第一截面正交的第二截面的剖视下,上述第一区域的第二截面处于上述多个第二区域中的两个第二区域的两个第二截面之间。
8.如权利要求1~7中任一项所述的传感器,其特征在于,
上述判定电路在上述第一静电电容超过第一值且上述第二静电电容不超过第二值的情况下,生成检测信号,
上述判定电路在上述第一静电电容超过第一值且上述第二静电电容超过第二值的情况下,不生成上述检测信号。
9.如权利要求1~7中任一项所述的传感器,其特征在于,
上述判定电路在上述第一静电电容超过第一值且上述第二静电电容不超过第二值、并且上述第一静电电容相对于上述第二静电电容的比率是第三值以上的情况下,生成检测信号。
10.如权利要求1~7中任一项所述的传感器,其特征在于,
上述判定电路在上述第一静电电容超过第一值、并且上述第一静电电容相对于上述第二静电电容的比率是第三值以上的情况下,生成检测信号。
11.如权利要求1~7中任一项所述的传感器,其特征在于,
在剖视下,从上述传感器的表面到上述第二区域的截面的前端的距离比从上述传感器的表面到上述第一区域的截面的前端的距离长。
12.如权利要求1~7中任一项所述的传感器,其特征在于,
上述第三电极的上述电位是接地电位。
13.如权利要求1~7中任一项所述的传感器,其特征在于,
在俯视下,上述第一区域与上述第二区域局部地重叠。
14.一种开关,用于对设备进行操作,其特征在于,具备:
传感器,用于以非接触的方式对检测对象进行检测;以及
控制部,基于来自上述传感器的检测信号,生成用于操作上述设备的操作信号;
上述传感器具备:
第一电极;
第二电极,配置在上述第一电极的外侧的至少一部分;
第三电极,配置在上述第一电极与上述第二电极之间;以及
判定电路,通过检测上述第一电极的静电电容即第一静电电容的变化,检测上述检测对象进入到第一区域内这一情况,并且通过检测上述第二电极的静电电容即第二静电电容的变化,检测上述检测对象进入到第二区域中这一情况,并且基于上述第一静电电容及上述第二静电电容,生成上述检测信号;
上述第三电极的电位相对于上述第一电极的电位及上述第二电极的电位而言为负的电位;
在俯视下,上述第二区域将上述第一区域的外周的至少一部分包围。
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