JP2000018905A - 静電容量式センサ - Google Patents
静電容量式センサInfo
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- JP2000018905A JP2000018905A JP10183545A JP18354598A JP2000018905A JP 2000018905 A JP2000018905 A JP 2000018905A JP 10183545 A JP10183545 A JP 10183545A JP 18354598 A JP18354598 A JP 18354598A JP 2000018905 A JP2000018905 A JP 2000018905A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 グランドに接地される可動側の電極を必要と
しない静電容量式センサを提供すること。 【解決手段】 基板１上に形成され且つ電圧が印加され
た薄板状の電極Ｄと、前記電極の周辺に発生する浮遊容
量の変化量を電圧値に変化に変換するＣ／Ｖ変換器９と
を備えている。
しない静電容量式センサを提供すること。 【解決手段】 基板１上に形成され且つ電圧が印加され
た薄板状の電極Ｄと、前記電極の周辺に発生する浮遊容
量の変化量を電圧値に変化に変換するＣ／Ｖ変換器９と
を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、静電容量式セン
サに関するものである。
サに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】静電容量式センサとしては、例えば、図
14に示すようなものがあり、このセンサでは、基板Ｋ上
に設けた一個又は複数の電極Ａに対して電極Ｂとなる導
電板を平行に設け、前記電極Ａ側に電圧を印加すると共
に電極Ｂ側をグランド（０Ｖ）に接続することにより電
極Ａ，Ｂが可変コンデンサとして機能するようにしてあ
る。そして、操作軸Ｊに作用する力等によって生じる電
極Ａ，Ｂ相互の接近・離反に伴った電極Ａ，Ｂ相互間の
静電容量を変化を、Ｃ／Ｖ変換器を介して電圧の検出信
号に変換できるようにしてある。
14に示すようなものがあり、このセンサでは、基板Ｋ上
に設けた一個又は複数の電極Ａに対して電極Ｂとなる導
電板を平行に設け、前記電極Ａ側に電圧を印加すると共
に電極Ｂ側をグランド（０Ｖ）に接続することにより電
極Ａ，Ｂが可変コンデンサとして機能するようにしてあ
る。そして、操作軸Ｊに作用する力等によって生じる電
極Ａ，Ｂ相互の接近・離反に伴った電極Ａ，Ｂ相互間の
静電容量を変化を、Ｃ／Ｖ変換器を介して電圧の検出信
号に変換できるようにしてある。
【０００３】したがって、この静電容量式センサを利用
すると、例えば、電圧調整器や、ディスプレイ上に表示
されるカーソルの移動装置を製造することができる。
すると、例えば、電圧調整器や、ディスプレイ上に表示
されるカーソルの移動装置を製造することができる。
【０００４】しかしながら、上記静電容量式センサで
は、電極Ｂをグランド（０Ｖ）に接続することができな
いような所には設置できないという問題がある。
は、電極Ｂをグランド（０Ｖ）に接続することができな
いような所には設置できないという問題がある。
【０００５】したがって、この種のセンサを使用する業
界では、グランドに接地される可動側の電極を必要とし
ない静電容量式センサが市場に出回ることを待ち望んで
いる。
界では、グランドに接地される可動側の電極を必要とし
ない静電容量式センサが市場に出回ることを待ち望んで
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、グランドに接地される可動側の電極を必要としない
静電容量式センサを提供することを課題とする。
は、グランドに接地される可動側の電極を必要としない
静電容量式センサを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の静電容量セン
サは、基板上に形成され且つ電圧が印加された薄板状の
電極と、前記電極の周辺に発生する浮遊容量の変化量を
電圧値に変化に変換するＣ／Ｖ変換器とを備えている。
サは、基板上に形成され且つ電圧が印加された薄板状の
電極と、前記電極の周辺に発生する浮遊容量の変化量を
電圧値に変化に変換するＣ／Ｖ変換器とを備えている。
【０００８】ここで、上記発明に関して、電極は絶縁層
で被覆されている。また、上記発明に関して、浮遊容量
を変化させやすい物質から成り且つ指からの力により位
置若しくは姿勢又は形状が変化する部材が電極から間隔
を設けて配置されている。
で被覆されている。また、上記発明に関して、浮遊容量
を変化させやすい物質から成り且つ指からの力により位
置若しくは姿勢又は形状が変化する部材が電極から間隔
を設けて配置されている。
【０００９】他方、この発明の静電容量センサは、基板
上に形成され且つ電圧が印加された二個の薄板状の電極
と、前記二個の電極の周辺にそれぞれ発生する浮遊容量
の差分を電圧値に変化に変換するＣ／Ｖ変換器とを備え
ているなお、上記発明の静電容量センサの機能について
は、以下の発明の実施の形態の欄で詳述する。
上に形成され且つ電圧が印加された二個の薄板状の電極
と、前記二個の電極の周辺にそれぞれ発生する浮遊容量
の差分を電圧値に変化に変換するＣ／Ｖ変換器とを備え
ているなお、上記発明の静電容量センサの機能について
は、以下の発明の実施の形態の欄で詳述する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に従って説明する。 （実施形態１）図１や図２は、この発明の最も基本的な
実施形態の静電容量式センサを示すものであり、基板１
上に形成され且つ電圧が印加された薄板状の電極Ｄと、
前記電極Ｄを被覆すべく形成された絶縁膜Ｒと、前記電
極Ｄの周辺に発生する浮遊容量の変化量を検出する検出
部８と、前記浮遊容量の変化量を電圧値に変換するＣ／
Ｖ変換器９とを備えている。
面に従って説明する。 （実施形態１）図１や図２は、この発明の最も基本的な
実施形態の静電容量式センサを示すものであり、基板１
上に形成され且つ電圧が印加された薄板状の電極Ｄと、
前記電極Ｄを被覆すべく形成された絶縁膜Ｒと、前記電
極Ｄの周辺に発生する浮遊容量の変化量を検出する検出
部８と、前記浮遊容量の変化量を電圧値に変換するＣ／
Ｖ変換器９とを備えている。
【００１１】この静電容量式センサでは、指Ｕを電極Ｄ
に近づける度合いによって電極Ｄの周辺に発生する浮遊
容量Ｃｓが変化し、その変化量は検出部８及びＣ／Ｖ変
換器９により電圧値Ｖに変換される（図２参照）。した
がって、この静電容量センサは例えば無接点の電圧調整
器等として利用できる。
に近づける度合いによって電極Ｄの周辺に発生する浮遊
容量Ｃｓが変化し、その変化量は検出部８及びＣ／Ｖ変
換器９により電圧値Ｖに変換される（図２参照）。した
がって、この静電容量センサは例えば無接点の電圧調整
器等として利用できる。
【００１２】なお、電極Ｄに印加される電圧は直流電圧
でも交流電圧でもよく、さらにはクロック状の信号電圧
でもよい。このことは以下の全ての実施形態において同
じである。 （実施形態２）この実施形態の静電容量式センサは、図
２や図３に示すように、基板１上に形成され且つ電圧が
印加された薄板状の電極Ｄと、前記電極Ｄの上方に平行
に固定配置された弾性変形可能な板状部材２（課題を解
決するための手段の欄の部材に対応する）と、前記電極
Ｄの周辺に発生する浮遊容量の変化量を検出する検出部
８と、前記浮遊容量の変化量を電圧値に変換するＣ／Ｖ
変換器９とを備えたもので、前記板状部材２と電極Ｄと
の間に、これら相互間の距離と誘電率εに応じた浮遊容
量Ｃs を発生させるようにしている。ここで、板状部材
２は、固定配置されることから指Ｕで押して変形する部
材とする必要があるが、浮遊容量変化させやすい物質で
あればよく導電体に限られるものではない。
でも交流電圧でもよく、さらにはクロック状の信号電圧
でもよい。このことは以下の全ての実施形態において同
じである。 （実施形態２）この実施形態の静電容量式センサは、図
２や図３に示すように、基板１上に形成され且つ電圧が
印加された薄板状の電極Ｄと、前記電極Ｄの上方に平行
に固定配置された弾性変形可能な板状部材２（課題を解
決するための手段の欄の部材に対応する）と、前記電極
Ｄの周辺に発生する浮遊容量の変化量を検出する検出部
８と、前記浮遊容量の変化量を電圧値に変換するＣ／Ｖ
変換器９とを備えたもので、前記板状部材２と電極Ｄと
の間に、これら相互間の距離と誘電率εに応じた浮遊容
量Ｃs を発生させるようにしている。ここで、板状部材
２は、固定配置されることから指Ｕで押して変形する部
材とする必要があるが、浮遊容量変化させやすい物質で
あればよく導電体に限られるものではない。
【００１３】この静電容量式センサでは、図４に示すよ
うに指Ｕによる板状部材２の押し込み度合いにより電極
Ｄの周辺に発生する浮遊容量が変化し、その変化量は検
出部８及びＣ／Ｖ変換器９により電圧値に変換される。
したがって、上記と同様に無接点の電圧調整器等として
利用できる。 （実施形態３）この実施形態の静電容量式センサは、図
５に示すように、基板１上に形成され且つ電圧が印加さ
れた薄板状の電極Ｄ1 ，Ｄ2 と、前記電極Ｄ1 ，Ｄ2 の
上方に平行に固定配置され且つ中央部に操作軸20を有す
る弾性変形可能な板状部材２とを備えたもので、前記板
状部材２と電極Ｄ1 ，Ｄ2 との間に、これら相互間の距
離と誘電率εに応じた浮遊容量Ｃs1，Ｃs2を発生させる
ようにしている。また、このセンサでは、図７に示すよ
うに、電極Ｄ1 ，Ｄ2 の周辺にそれぞれ発生する浮遊容
量の差分を検出する浮遊容量差検出部80と、前記浮遊容
量差検出部80により検出された浮遊容量の差分を電圧値
に変化に変換するＣ／Ｖ変換器９とを備えている。
うに指Ｕによる板状部材２の押し込み度合いにより電極
Ｄの周辺に発生する浮遊容量が変化し、その変化量は検
出部８及びＣ／Ｖ変換器９により電圧値に変換される。
したがって、上記と同様に無接点の電圧調整器等として
利用できる。 （実施形態３）この実施形態の静電容量式センサは、図
５に示すように、基板１上に形成され且つ電圧が印加さ
れた薄板状の電極Ｄ1 ，Ｄ2 と、前記電極Ｄ1 ，Ｄ2 の
上方に平行に固定配置され且つ中央部に操作軸20を有す
る弾性変形可能な板状部材２とを備えたもので、前記板
状部材２と電極Ｄ1 ，Ｄ2 との間に、これら相互間の距
離と誘電率εに応じた浮遊容量Ｃs1，Ｃs2を発生させる
ようにしている。また、このセンサでは、図７に示すよ
うに、電極Ｄ1 ，Ｄ2 の周辺にそれぞれ発生する浮遊容
量の差分を検出する浮遊容量差検出部80と、前記浮遊容
量差検出部80により検出された浮遊容量の差分を電圧値
に変化に変換するＣ／Ｖ変換器９とを備えている。
【００１４】ここで、操作軸20に外力Ｆが加わっていな
い状態では浮遊容量Ｃs1＝浮遊容量Ｃs2でありＣ／Ｖ変
換器９の出力はＶ0 ボルトになっている。次に、操作軸
20に外力Ｆを加えると、図７に示すように、板状部材２
が変形して浮遊容量はＣs1，Ｃs2からＣs1' ，Ｃs2'
（Ｃs1' ≠Ｃs2' ）に変化する。そして、この変化した
浮遊容量Ｃs1' ，Ｃs2' の差分ΔＣs はＣ／Ｖ変換器９
により電圧値（Ｖ−Ｖ0）に変換される。
い状態では浮遊容量Ｃs1＝浮遊容量Ｃs2でありＣ／Ｖ変
換器９の出力はＶ0 ボルトになっている。次に、操作軸
20に外力Ｆを加えると、図７に示すように、板状部材２
が変形して浮遊容量はＣs1，Ｃs2からＣs1' ，Ｃs2'
（Ｃs1' ≠Ｃs2' ）に変化する。そして、この変化した
浮遊容量Ｃs1' ，Ｃs2' の差分ΔＣs はＣ／Ｖ変換器９
により電圧値（Ｖ−Ｖ0）に変換される。
【００１５】なお、浮遊容量Ｃs1，Ｃs2の変化量をこれ
に相当する電圧値Ｖに変換する回路としては、図８に示
したブロック図のものも採用することができる。 （実施形態４）この実施形態の静電容量式センサは、図
９に示すように、基板１上に形成され且つ電圧が印加さ
れた薄板状の電極Ｄと、前記電極Ｄを包囲すべく形成さ
れた絶縁膜Ｒと、前記絶縁膜Ｒ上に積重した弾性板３
と、前記弾性板３上に積重した金属製の押込み板４（課
題を解決するため手段の欄の部材に対応する）と、前記
した全ての部材を一体的に保持する円筒状のハウジング
５と、前記電極Ｄの周辺に発生する浮遊容量の変化量を
検出する検出部８と、前記浮遊容量の変化量を電圧値に
変換するＣ／Ｖ変換器９とを備えている。
に相当する電圧値Ｖに変換する回路としては、図８に示
したブロック図のものも採用することができる。 （実施形態４）この実施形態の静電容量式センサは、図
９に示すように、基板１上に形成され且つ電圧が印加さ
れた薄板状の電極Ｄと、前記電極Ｄを包囲すべく形成さ
れた絶縁膜Ｒと、前記絶縁膜Ｒ上に積重した弾性板３
と、前記弾性板３上に積重した金属製の押込み板４（課
題を解決するため手段の欄の部材に対応する）と、前記
した全ての部材を一体的に保持する円筒状のハウジング
５と、前記電極Ｄの周辺に発生する浮遊容量の変化量を
検出する検出部８と、前記浮遊容量の変化量を電圧値に
変換するＣ／Ｖ変換器９とを備えている。
【００１６】このセンサでは、押込み板４を弾性板３の
弾性復帰力に抗して押し込み操作することにより上記実
施形態１〜３と同様に電極Ｄの周辺に発生する浮遊容量
が変化し、その変化量が電圧値として出力される。 （実施形態５）この実施形態の静電容量式センサは、図
10に示すように、実施形態４のものとほぼ同様の構成で
あるが、押込み板４にかえて操作軸60を有した板状部材
６としてあり、電極Ｄを図11に示すような五分割された
電極Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 ，Ｄ5 から成るものとして
いる。
弾性復帰力に抗して押し込み操作することにより上記実
施形態１〜３と同様に電極Ｄの周辺に発生する浮遊容量
が変化し、その変化量が電圧値として出力される。 （実施形態５）この実施形態の静電容量式センサは、図
10に示すように、実施形態４のものとほぼ同様の構成で
あるが、押込み板４にかえて操作軸60を有した板状部材
６としてあり、電極Ｄを図11に示すような五分割された
電極Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 ，Ｄ5 から成るものとして
いる。
【００１７】なお、電極Ｄ1 ，Ｄ2 の周辺に発生する浮
遊容量相互間の差を電圧値に変換する回路、及び電極Ｄ
3 ，Ｄ4 の周辺に発生する浮遊容量相互間の差を電圧値
に変換する回路としては、図７や図８に示すブロック図
と同一のものを採用してあり、電極Ｄ5 の周辺に発生す
る浮遊容量の変化量を電圧値に変換する回路としては図
２に示すブロック図と同一のものを採用してある。した
がって、操作軸60を傾倒操作したときにおける、Ｘ軸−
Ｙ軸方向のモーメント、及びＺ軸方向の力を電圧値とし
て検出できる。したがって、この静電容量式センサを利
用すると、ディスプレイ上に表示されるカーソルの移動
装置や力覚センサを製造できる。 （実施形態６）この実施形態の静電容量式センサは、図
12に示すように、金属製板材70、弾性板71、電極板72、
弾性板71と、金属製板材70を順に重ね合わせて構成され
ており、前記電極板72における金属製板材70及び弾性板
71からはみ出した部分に検出部８及びＣ／Ｖ変換器９を
設けている。
遊容量相互間の差を電圧値に変換する回路、及び電極Ｄ
3 ，Ｄ4 の周辺に発生する浮遊容量相互間の差を電圧値
に変換する回路としては、図７や図８に示すブロック図
と同一のものを採用してあり、電極Ｄ5 の周辺に発生す
る浮遊容量の変化量を電圧値に変換する回路としては図
２に示すブロック図と同一のものを採用してある。した
がって、操作軸60を傾倒操作したときにおける、Ｘ軸−
Ｙ軸方向のモーメント、及びＺ軸方向の力を電圧値とし
て検出できる。したがって、この静電容量式センサを利
用すると、ディスプレイ上に表示されるカーソルの移動
装置や力覚センサを製造できる。 （実施形態６）この実施形態の静電容量式センサは、図
12に示すように、金属製板材70、弾性板71、電極板72、
弾性板71と、金属製板材70を順に重ね合わせて構成され
ており、前記電極板72における金属製板材70及び弾性板
71からはみ出した部分に検出部８及びＣ／Ｖ変換器９を
設けている。
【００１８】この静電容量式センサでは、図12に示すよ
うに、挟圧力Ｆ，Ｆが弾性板71，71の弾性復帰力に抗し
て作用すると、金属製板材70，70が電極72に接近して電
極72の周辺の浮遊容量が変化し、上記した実施形態のセ
ンサと同様の作用で挟圧力Ｆは電圧値に変換される。 （その他の実施形態）Ｃ／Ｖ変換器９の出力電圧値を安
定させるため、又はＣ／Ｖ変換器９の出力電圧値を一定
の電圧を中心に変化させるため、図13に示す如く、変化
する浮遊容量Ｃｓと並列に一定の固定容量ＣF を回路的
に接続するようにしても良い。
うに、挟圧力Ｆ，Ｆが弾性板71，71の弾性復帰力に抗し
て作用すると、金属製板材70，70が電極72に接近して電
極72の周辺の浮遊容量が変化し、上記した実施形態のセ
ンサと同様の作用で挟圧力Ｆは電圧値に変換される。 （その他の実施形態）Ｃ／Ｖ変換器９の出力電圧値を安
定させるため、又はＣ／Ｖ変換器９の出力電圧値を一定
の電圧を中心に変化させるため、図13に示す如く、変化
する浮遊容量Ｃｓと並列に一定の固定容量ＣF を回路的
に接続するようにしても良い。
【００１９】
【発明の効果】この発明は上記構成を有するものである
から以下の効果を奏する。
から以下の効果を奏する。
【００２０】課題を解決する手段の欄の後半部分の記載
内容から、グランドに接地される可動側の電極を必要と
しない静電容量式センサを提供できた。
内容から、グランドに接地される可動側の電極を必要と
しない静電容量式センサを提供できた。
【図１】この発明の実施形態１の静電容量式センサの断
面図。
面図。
【図２】前記実施形態１の静電容量式センサに採用され
ている電気回路のブロック図。
ている電気回路のブロック図。
【図３】この発明の実施形態２の静電容量式センサの断
面図。
面図。
【図４】前記実施形態２の静電容量式センサの板状部材
を指で押した状態を示す正面図。
を指で押した状態を示す正面図。
【図５】この発明の実施形態３の静電容量式センサの断
面図。
面図。
【図６】前記実施形態３の静電容量式センサの板状部材
の操作軸を指等で操作した状態を示す正面図。
の操作軸を指等で操作した状態を示す正面図。
【図７】前記実施形態３の静電容量式センサに採用され
ている電気回路のブロック図。
ている電気回路のブロック図。
【図８】前記実施形態３の静電容量式センサに採用でき
る他の形態の電気回路のブロック図。
る他の形態の電気回路のブロック図。
【図９】この発明の実施形態４の静電容量式センサの断
面図。
面図。
【図10】この発明の実施形態５の静電容量式センサの断
面図。
面図。
【図11】前記実施形態５の静電容量式センサに具備させ
た電極の平面図。
た電極の平面図。
【図12】この発明の実施形態６の静電容量式センサの断
面図。
面図。
【図13】この発明の他の実施形態の説明図。
【図14】先行技術の静電容量式センサの断面図。
Ｃｓ 浮遊容量 Ｄ 電極 Ｒ 絶縁層 １ 基板 ８ 検出部 ９ Ｃ／Ｖ変換器
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に形成され且つ電圧が印加された
薄板状の電極と、前記電極の周辺に発生する浮遊容量の
変化量を電圧値に変化に変換するＣ／Ｖ変換器とを備え
ていることを特徴とする静電容量式センサ。 - 【請求項２】 電極は絶縁層で被覆されていることを特
徴とする請求項１記載の静電容量式センサ。 - 【請求項３】 浮遊容量を変化させやすい物質から成り
且つ指からの力により位置若しくは姿勢又は形状が変化
する部材が電極から間隔を設けて配置されていることを
特徴とする請求項１又は２記載の静電容量式センサ。 - 【請求項４】 基板上に形成され且つ電圧が印加された
二個の薄板状の電極と、前記二個の電極の周辺にそれぞ
れ発生する浮遊容量の差分を電圧値に変化に変換するＣ
／Ｖ変換器とを備えていることを特徴とする静電容量式
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10183545A JP2000018905A (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 静電容量式センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10183545A JP2000018905A (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 静電容量式センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000018905A true JP2000018905A (ja) | 2000-01-21 |
Family
ID=16137695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10183545A Pending JP2000018905A (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 静電容量式センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000018905A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002372321A (ja) * | 2001-06-14 | 2002-12-26 | Kobe Steel Ltd | 加圧超流動クライオスタットの安全弁 |
| WO2008050572A1 (fr) * | 2006-10-24 | 2008-05-02 | D & M Holdings Inc. | Elément de fonctionnement et point de lecture |
| JP2011228251A (ja) * | 2010-03-29 | 2011-11-10 | Shin Etsu Polymer Co Ltd | 多方向操作部材およびそれを備える電子機器 |
| JP2013112506A (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Toyota Motor Corp | 帯状材の浮き上がり量測定装置及び帯状材の浮き上がり量測定方法 |
| US10095364B2 (en) | 2015-06-08 | 2018-10-09 | Alps Electric Co., Ltd. | In-vehicle input device |
| JP2021135169A (ja) * | 2020-02-27 | 2021-09-13 | 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 | 布型センサ、服型センサおよび服型センサを装着したロボット |
-
1998
- 1998-06-30 JP JP10183545A patent/JP2000018905A/ja active Pending
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