JP2011182279A - 静電容量検出回路付き電界通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成にて接触面に対する接触位置を検出する、新規な構成の電界通信システムを提供する。
【解決手段】静電容量検出回路付き電界通信装置(10)は、接触面に沿って設けられる電極(12)と、電極(12)に対し電気的に接続され、電極(12)を介して電界通信を行う電界通信回路(14)と、電極(12)に対し、電界通信回路(14)とは並列にて電気的に接続され、電極(12)に対する誘電体の接触を検知する静電容量検出回路(20)と、電極(12)からみて、電界通信回路(14)のインピーダンスが静電容量検出回路(20)に比べて高くなるように、電界通信回路(14)及び静電容量検出回路(20)のうち少なくとも一方と電極(12)との間に介挿された結合用素子(24a,24b)とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量検出回路付き電界通信装置に関する。

接触面に対する接触位置を検出し、接触位置に対応した信号を外部機器に入力する入力装置としては、タッチパネルやタッチパッドが知られている。これら入力装置としては、抵抗膜式や静電容量式のものが広く使用されている。
一方、人が特別意識することなく、命令を外部機器に入力するための装置として、電界通信装置が知られている。電界通信装置では、例えば、人が携帯する子機が人体の表面に変調された電界を励起し、親機は変調された電界を検出して外部機器に命令を入力する。この種の電界通信装置は、例えば入退室管理システムや、自動車のドア施錠システム等に使用されている。

そして近年、タッチパネルと電界通信装置とを併用する技術の開発が行われている。例えば、特許文献１が開示する情報通信装置は、電界通信を行うための電界通信送信部、電界通信受信部、及び、送受信スイッチ部を有するとともに、位置検出のための静電容量検出部を備える。そして、タッチパネルを電界通信及び位置検出の双方に使用するために、通信／タッチスイッチ部が、タッチパネルと、送受信スイッチ部及び静電容量検出部との接続を切り換えている。

特開２００９−２５３４７８号公報

特許文献１が開示する情報通信装置では、タッチパネルと、送受信スイッチ部及び静電容量検出部との接続を切り換える通信／タッチスイッチ部が必要であり、構成が複雑である。
また、この情報通信装置では、通信／タッチスイッチ部の仕様によっては、切り換えに時間がかかり、高速のスイッチを使用した場合、装置の価格が上昇してしまう。

本発明は上記した事情に鑑みてなされ、その目的とするところは、簡単な構成にて、電界通信回路と静電容量検出回路との間での電極の共有が実現されている静電容量検出回路付き電界通信装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は以下の解決手段を採用する。

解決手段１：本発明の一態様によれば、接触面に沿って設けられる電極と、前記電極に対し電気的に接続され、前記電極を介して電界通信を行う電界通信回路と、前記電極に対し、前記電界通信回路とは並列にて電気的に接続され、前記電極に対する誘電体の接触を検知する静電容量検出回路と、前記電極からみて、前記電界通信回路のインピーダンスが前記静電容量検出回路に比べて高くなるように、前記電界通信回路及び前記静電容量検出回路のうち少なくとも一方と前記電極との間に介挿された結合用素子とを備えることを特徴とする静電容量検出回路付き電界通信装置が提供される。

解決手段１の静電容量検出回路付き電界通信装置によれば、電極からみたときに、電界通信回路のインピーダンスが静電容量検出回路に比べて高いため、電界通信回路と電極とが電気的に接続されていても、静電容量検出回路による静電容量の検出精度が電界通信回路の存在によって低下することが防止される。
従って、この静電容量検出回路付き電界通信装置は、電界通信回路及び静電容量検出回路と電極との接続を切り換えるスイッチが必要なく、簡単な構成を有する。

解決手段２：好ましくは、前記結合用素子として、前記電極と前記電界通信回路との間に、コンデンサが直列に介挿されている。
解決手段２の静電容量検出回路付き電界通信装置によれば、結合用素子としてのコンデンサを前記電極と前記電界通信回路との間に介挿することによって、簡単な構成にて、電界通信回路のインピーダンスが静電容量検出回路に比べて確実に高くなる。

解決手段３：好ましくは、前記電界通信回路は、前記電極によって受信した信号が入力される受信部と、前記電極を介して信号を送信する送信部とを有し、前記受信部及び前記送信部と前記電極との間に、前記コンデンサがそれぞれ介挿され、前記送信部と前記結合用素子との間に接続された一端及び接地された他端を有し、ＬＣ共振回路を構成するインダクタを更に備える。
解決手段３の静電容量検出回路付き電界通信装置によれば、インダクタによって、電界通信回路の出力部から電極に供給される信号の電圧が上昇させられる。

解決手段４：好ましくは、前記電極は、１層の導電体層のみからなる。
解決手段４の静電容量検出回路付き電界通信装置によれば、極めて簡単な構成にて、電界通信回路と静電容量検出回路との間での電極の共有が実現される。

本発明によれば、簡単な構成にて、電界通信回路と静電容量検出回路との間での電極の共有が実現されている静電容量検出回路付き電界通信装置が提供される。

一実施形態の静電容量検出回路付き電界通信装置の概略的な構成を示すブロック図である。 変形例に係るＬＣ共振回路の構成を説明するための概略的なブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、一実施形態の静電容量検出回路付き電界通信装置１０（以下、単に電界通信装置１０ともいう）の概略構成を示す図である。
電界通信装置１０は、人の指先等が接触する接触面、及び、接触面に沿って設けられる電極１２を有する。電極１２は、好ましくは、１層の層状の導体層からなる。なお接触面は、電極１２の表面によって規定されていてもよく、電極１２を覆うカバー部材によって規定されていてもよい。

電極１２には、例えばＬＳＩチップによって構成される電界通信モジュール（電界通信回路）１４が電気的に接続されている。電界通信モジュール１４は、電極１２を介して、外部の電界通信機器と通信可能である。
例えば、電界通信モジュール１４は、送信するときには、電極１２に変調された電圧を印加し、人体の表面に変調された電界を誘起する。一方、電界通信モジュール１４は、受信するときには、人体の表面に誘起された変調された電界を、電極１２を用いて検出する。
なお、本実施形態では、信号を受信するための受信部１６と、信号を送信するための送信部１８が、相互に並列にて電極１２に電気的に接続されている。

また、電極１２には、例えばＬＳＩチップによって構成される静電容量検出回路２０も接続されている。静電容量検出回路２０は、電界通信モジュール１４とは並列にて、電極１２に電気的に接続されている。
静電容量検出回路２０は、接触面に対する指先等の誘電体の接触を、電極１２と周囲との間の静電容量の変化を利用して検出する。なお通常、静電容量検出回路２０は、電界通信の信号よりも低周波数の電圧を電極１２に印加する。

そして、電界通信モジュール１４及び静電容量検出回路２０には、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）によって構成される制御回路２２が接続されている。制御回路２２は、電界通信モジュール１４及び静電容量検出回路２０の各々を起動し、所定の動作を実行させ、そして、停止させることが可能である。

ここで、電界通信装置１０は、電極１２と、電界通信モジュール１４及び静電容量検出回路２０のうち一方とを択一的に繋ぐためのスイッチを有していない。この一方で、電界通信装置１０は、電極１２と電界通信モジュール１４及び静電容量検出回路２０のうち一方との間に介挿される結合用素子を有する。

結合用素子は、電極１２からみて、電界通信モジュール１４のインピーダンスを静電容量検出回路２０に比べて高くする機能を有する。結合用素子は、好ましくは、電極１２と電界通信モジュール１４との間に介挿されたコンデンサである。
なお本実施形態では、電極１２と電界通信モジュール１４とが２系統にて接続されているため、電極１２と受信部１６との間、及び、電極１２と送信部１８との間にコンデンサ２４ａ，２４ｂがそれぞれ介挿されている。
コンデンサ２４ａ，２４ｂの容量は、例えば１ｐＦ以上１０００ｐＦ以下である。

以下、上述した電界通信装置１０の好ましい使用方法について説明する。
制御回路２２は、静電容量検出回路２０を常時動作させ、静電容量検出回路２０が接触面に対する指先の接触を検出したときのみ、電界通信モジュール１４を起動し、動作させる。そして、電界通信モジュールは、接触した人が携帯している電界通信機器と個体認証等のための所定の通信を行う。この後、制御回路２２は電界通信モジュール１４を停止させる。

上述した一実施形態の電界通信装置１０によれば、電極１２からみたときに、電界通信モジュール１４のインピーダンスが静電容量検出回路２０に比べて高いため、電界通信モジュール１４と電極１２とが電気的に接続されていても、静電容量検出回路２０による静電容量の検出精度が電界通信モジュール１４の存在によって低下することが防止される。
従って、この電界通信装置１０は、電界通信モジュール１４及び静電容量検出回路２０と電極１２との接続を切り換えるスイッチが必要なく、簡単な構成を有する。

また、上述した一実施形態の電界通信装置１０によれば、結合用素子としてのコンデンサ２４ａ，２４ｂを電極１２と電界通信モジュール１４との間に介挿することによって、簡単な構成にて、電極１２からみた電界通信モジュール１４のインピーダンスが静電容量検出回路２０に比べて確実に高くなる。

一方、上述した一実施形態の電界通信装置１０の使用方法によれば、電界通信モジュール１４を常時動作させておく必要がなく、省電力化が図られる。その上、電界通信装置１０では、電界通信モジュール１４と静電容量検出回路２０とを切り換えるスイッチが必要ないので、簡単な構成にて静電容量の検出と電界通信との切り換えを行うことができる。

本発明は、上述した一実施形態に限定されることはなく、当該実施形態に変更を加えた形態も含む。
例えば、上述した一実施形態の電界通信装置１０では、受信部１６及び送信部１８の各々が電極１２に接続されていたが、受信部１６と送信部１８とを切り換える送受信切り換えスイッチと電極１２とが電気的に接続されていてもよい。この場合、送受信切り換えスイッチと電極１２との間に、直列にコンデンサを介挿してもよい。

上述した一実施形態の電界通信装置１０では、結合要素素子として、電界通信モジュール１４と電極１２との間にコンデンサが直列に介挿されていたが、当該コンデンサに代えて、又は、追加して、静電容量検出回路２０と電極１２との間にインダクタを介挿してもよい。

また、上述した一実施形態の電界通信装置１０の送信部１８とコンデンサ２４ｂとの間に、図２に示したように、ＬＣ共振回路２６を介挿してもよい。ＬＣ共振回路２６は、共振回路用コンデンサ２８と共振回路用インダクタ３０とからなり、共振回路用コンデンサ２８は、コンデンサ２４ｂと送信部１８との間に直列に介挿される。一方、共振回路用インダクタ３０の一端は、コンデンサ２８ｂと共振回路用コンデンサ２８との間に接続され、共振回路用インダクタ３０の他端は接地されている。

この場合、ＬＣ共振回路２６によって、送信部１８から出力された送信信号が昇圧され、昇圧された送信信号がコンデンサ２４ｂ及び電極１２に供給される。このＬＣ共振回路２６によれば、外部から電力の供給を必要とせずに、簡単な構成にて、送信信号を増幅することができる。
なお、好ましくは、ＬＣ共振回路２６は、電極１２からみた電界通信モジュール１４の送信部１８のインピーダンスが高くなるように構成される。

また、上述した一実施形態の電界通信装置１０では、電界通信モジュール１４の外にコンデンサ２４ａ，２４ｂが設けられていたが、電界通信モジュール１４の内部にコンデンサ２４ａ，２４ｂが設けられていてもよい。同様に、ＬＣ共振回路２６が、電界通信モジュール１４の内部に設けられていてもよい。

１０ 静電容量検出回路付き電界通信装置
１２ 電極
１４ 電界通信モジュール（電界通信回路）
１６ 受信部
１８ 送信部
２０ 静電容量検出回路
２２ 制御回路
２４ａ，２４ｂ コンデンサ（結合用素子）
２６ ＬＣ共振回路
２８ 共振回路用コンデンサ
３０ 共振回路用インダクタ

Claims (4)

1. 接触面に沿って設けられる電極と、
   前記電極に対し電気的に接続され、前記電極を介して電界通信を行う電界通信回路と、
   前記電極に対し、前記電界通信回路とは並列にて電気的に接続され、前記電極に対する誘電体の接触を検知する静電容量検出回路と、
   前記電極からみて、前記電界通信回路のインピーダンスが前記静電容量検出回路に比べて高くなるように、前記電界通信回路及び前記静電容量検出回路のうち少なくとも一方と前記電極との間に介挿された結合用素子と
   を備えることを特徴とする静電容量検出回路付き電界通信装置。
2. 前記結合用素子として、前記電極と前記電界通信回路との間に、コンデンサが直列に介挿されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量検出回路付き電界通信装置。
3. 前記電界通信回路は、
   前記電極によって受信した信号が入力される受信部と、
   前記電極を介して信号を送信する送信部とを有し、
   前記受信部及び前記送信部と前記電極との間に、前記コンデンサがそれぞれ介挿され、
   前記送信部と前記結合用素子との間に接続された一端及び接地された他端を有し、ＬＣ共振回路を構成するインダクタを更に備える
   ことを特徴とする請求項２に記載の静電容量検出回路付き電界通信装置。
4. 前記電極は、１層の導電体層のみからなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の静電容量検出回路付き電界通信装置。

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