JP2012022635A - Electrostatic capacitance type proximity sensor device, and electrostatic capacitance type motion detection device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検出体位置を検出する近接センサ装置に関し、特に、静電容量の変化により被検出体の近接を検出する静電容量式近接センサ装置、及びそれを用いた静電容量式モーション検出装置に関する。 The present invention relates to a proximity sensor device that detects the position of a detection object, and in particular, a capacitance proximity sensor device that detects the proximity of a detection object by a change in capacitance, and a capacitance motion using the same. The present invention relates to a detection device.
従来、各種機器の入力装置として静電容量方式のタッチパネルが提案されている(例えば、特許文献1参照)。かかるタッチパネルは、絶縁層を介してマトリクス状に配列された複数のX軸電極及び複数のY軸電極を備える。オペレータが自身の指をタッチパネルの表示装置上の任意の位置に押し当てると、複数のX軸電極及び複数のY軸電極間に形成された電気力線の一部が指に引き抜かれ、各X軸電極及び各Y軸電極間に形成される静電容量が減少する。この静電容量の変化に応じて各X軸電極及び各Y軸電極から出力される信号によりタッチ位置を検出する。 Conventionally, capacitive touch panels have been proposed as input devices for various devices (see, for example, Patent Document 1). Such a touch panel includes a plurality of X-axis electrodes and a plurality of Y-axis electrodes arranged in a matrix via an insulating layer. When the operator presses his / her finger against an arbitrary position on the display device of the touch panel, a part of the lines of electric force formed between the plurality of X-axis electrodes and the plurality of Y-axis electrodes are pulled out to the fingers, and each X The capacitance formed between the shaft electrode and each Y-axis electrode is reduced. The touch position is detected by signals output from each X-axis electrode and each Y-axis electrode in accordance with the change in capacitance.
ところで、タッチパネルは、表示装置への接触操作を前提として被検出体を検出するため、検出範囲が表示装置の表面上又は表面の極近傍に制限される問題がある。このため、従来のタッチパネルにおいては、被検出体の接近と表示装置の表面上での被検出体位置を共に検出することは困難であった。 By the way, since a touch panel detects a to-be-detected object on the premise of the contact operation to a display apparatus, there exists a problem that a detection range is restrict | limited on the surface of a display apparatus, or the very vicinity of the surface. For this reason, in the conventional touch panel, it was difficult to detect both the approach of the detected object and the position of the detected object on the surface of the display device.
本発明は、かかる点に鑑みて為されたものであり、センサ面と被検出体との間の距離を検出でき、しかも被検出体のセンサ面上の被検出体位置を精度良く検出できる静電容量式近接センサ及びそれを用いた静電容量式モーション検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and is capable of detecting the distance between the sensor surface and the detected object and detecting the position of the detected object on the sensor surface of the detected object with high accuracy. It is an object of the present invention to provide a capacitive proximity sensor and a capacitive motion detection device using the same.
本発明の静電容量式近接センサ装置は、X軸方向に配列された複数のX軸電極と、前記複数のX軸電極との間に静電容量を形成するように任意の角度を持たせて配列された複数のY軸電極と、前記複数のX軸電極及び前記複数のY軸電極のうち、駆動電極となる電極に印加する駆動電圧を出力する駆動回路と、前記複数のX軸電極及び前記複数のY軸電極のうち、検出電極となる電極から出力された信号を検出する検出回路と、前記検出回路の検出結果から、検出基準面に対する前記X軸方向、前記Y軸方向及びZ軸方向の被検出体位置を演算する演算手段と、前記複数のX軸電極及び前記複数のY軸電極のうち、前記駆動電極となる電極を前記駆動回路に接続すると共に、前記検出電極となる電極を前記検出回路に接続する切替え手段とを具備し、前記切替え手段は、離間して配列された少なくとも2つの前記X軸電極を前記検出電極として前記検出回路に接続すると共に、離間して配列された少なくとも2つの前記Y軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続する第1の検出モードと、少なくとも1つの前記Y軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続すると共に、隣接する少なくとも2つの前記X軸電極を前記検出電極として共に前記検出回路に接続し、前記検出電極となる電極を前記X軸電極内で順次切り替える第2の検出モードと、を切替えることを特徴とする。 The capacitive proximity sensor device of the present invention has an arbitrary angle so as to form a capacitance between the plurality of X-axis electrodes arranged in the X-axis direction and the plurality of X-axis electrodes. A plurality of Y-axis electrodes, a drive circuit for outputting a drive voltage to be applied to an electrode serving as a drive electrode among the plurality of X-axis electrodes and the plurality of Y-axis electrodes, and the plurality of X-axis electrodes And a detection circuit that detects a signal output from an electrode serving as a detection electrode among the plurality of Y-axis electrodes, and a detection result of the detection circuit, the X-axis direction, the Y-axis direction, and Z with respect to a detection reference plane Of the plurality of X-axis electrodes and the plurality of Y-axis electrodes, an electrode that serves as the drive electrode is connected to the drive circuit and serves as the detection electrode. Switching means for connecting an electrode to the detection circuit; The switching means connects at least two X-axis electrodes arranged apart from each other to the detection circuit as the detection electrodes, and drives the at least two Y-axis electrodes arranged apart from each other. A first detection mode connected to the drive circuit as an electrode, and at least one Y-axis electrode connected to the drive circuit as the drive electrode, and at least two adjacent X-axis electrodes as the detection electrode The second detection mode is connected to the detection circuit and sequentially switches the electrodes to be the detection electrodes within the X-axis electrode.
この構成によれば、第1の検出モードにおいて、離間して配列された各X軸電極間及び各Y軸電極間に形成される静電容量に応じた信号が検出電極から出力されるので、検出基準面(センサ面)のZ軸方向(高さ方向)に対する被検出体の検出感度を増大させることができる。また、第2の検出モードにおいて、センサ面上の被検出体位置近傍のX軸電極が検出電極として切替えられた際に出力信号が最大値となるので、センサ面上の被検出体位置を精度良く検出することができる。したがって、センサ面と被検出体との間の距離を検出でき、しかも被検出体のセンサ面上の被検出体位置を精度良く検出できる静電容量式近接センサを実現できる。 According to this configuration, in the first detection mode, signals corresponding to the capacitance formed between the X-axis electrodes and the Y-axis electrodes that are arranged apart from each other are output from the detection electrodes. The detection sensitivity of the detection object with respect to the Z-axis direction (height direction) of the detection reference surface (sensor surface) can be increased. In the second detection mode, the output signal becomes the maximum value when the X-axis electrode in the vicinity of the detected object position on the sensor surface is switched as the detection electrode, so that the detected object position on the sensor surface is accurate. It can be detected well. Therefore, it is possible to realize a capacitive proximity sensor that can detect the distance between the sensor surface and the detected object and can accurately detect the position of the detected object on the sensor surface of the detected object.
また本発明は、上記静電容量式近接センサ装置において、前記第1の検出モードにおいて、前記切替え手段は、離間して配列された少なくとも2つの前記X軸電極を前記検出電極として前記検出回路に接続すると共に、離間して配列された少なくとも2つの前記Y軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続する電極パターンと、離間して配列された少なくとも2つの前記Y軸電極を前記検出電極として前記検出回路に接続すると共に、離間して配列された少なくとも2つの前記X軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続する電極パターンと、を切替えることを特徴とする。 According to the present invention, in the capacitance type proximity sensor device, in the first detection mode, the switching unit uses the at least two X-axis electrodes arranged apart from each other as the detection electrodes in the detection circuit. An electrode pattern that connects to the drive circuit using at least two Y-axis electrodes that are connected and spaced apart as the drive electrode, and at least two Y-axis electrodes that are spaced apart as the detection electrode The electrode pattern is connected to the detection circuit, and at least two X-axis electrodes arranged apart from each other are switched as the drive electrodes to the drive circuit.
この構成により、X軸方向及びY軸方向のそれぞれに対して、離間して配列された各X軸電極間及び各Y軸電極間に形成される静電容量に応じた信号が検出電極から出力されるので、センサ面の高さ方向に対する被検出体の検出感度を増大させることができる。このため、センサ面と被検出体との間の距離を精度良く検出できる。 With this configuration, a signal corresponding to the capacitance formed between the X-axis electrodes and between the Y-axis electrodes arranged apart from each other in the X-axis direction and the Y-axis direction is output from the detection electrodes. Therefore, it is possible to increase the detection sensitivity of the detection target with respect to the height direction of the sensor surface. For this reason, the distance between the sensor surface and the detection target can be detected with high accuracy.
また本発明は、上記静電容量式近接センサ装置において、前記第1の検出モードにおいて、前記切替え手段は、前記X軸方向の一端部の前記X軸電極、及び他端部の前記X軸電極、並びに前記Y軸方向の一端部の前記Y軸電極、及び他端部の前記Y軸電極を含んでなる端部電極のうち、少なくとも1つの前記端部電極を前記検出電極として前記検出回路に接続すると共に、少なくとも1つの前記端部電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続し、前記端部電極内で前記検出電極となる電極を順次切り替えることを特徴とする。 In the capacitance-type proximity sensor device according to the present invention, in the first detection mode, the switching unit includes the X-axis electrode at one end in the X-axis direction and the X-axis electrode at the other end. Among the end electrodes including the Y-axis electrode at one end in the Y-axis direction and the Y-axis electrode at the other end, at least one of the end electrodes is used as the detection electrode in the detection circuit. In addition to being connected, at least one of the end electrodes is connected to the drive circuit as the drive electrode, and the electrodes serving as the detection electrodes are sequentially switched within the end electrode.
この構成により、各端部電極と被検出体との間の距離に応じた信号が検出電極からそれぞれ出力されるので、センサ面と被検出体との間の高さ方向の距離を精度良く検出することができる。 With this configuration, a signal corresponding to the distance between each end electrode and the object to be detected is output from the detection electrode, so the distance in the height direction between the sensor surface and the object to be detected can be accurately detected. can do.
また本発明は、上記静電容量式近接センサ装置において、前記第2の検出モードにおいて、前記切替え手段は、少なくとも1つの前記Y軸電極を前記駆動電極とすると共に、隣接する少なくとも2つの前記X軸電極を前記検出電極として共に前記検出回路に接続し、前記検出電極となる電極を前記X軸電極内で順次切り替える電極パターンと、少なくとも1つの前記X軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続すると共に、隣接する少なくとも2つの前記Y軸電極を前記検出電極として共に前記検出回路に接続し、前記検出電極となる電極を前記Y軸電極内で順次切り替える電極パターンとを切替えることを特徴とする。 According to the present invention, in the capacitive proximity sensor device, in the second detection mode, the switching unit uses at least one Y-axis electrode as the drive electrode and at least two adjacent X-axis electrodes. The electrode electrode is connected to the detection circuit together as the detection electrode, the electrode pattern for sequentially switching the electrode to be the detection electrode in the X-axis electrode, and at least one X-axis electrode as the drive electrode to the drive circuit And connecting at least two adjacent Y-axis electrodes as the detection electrodes to the detection circuit, and switching between electrode patterns that sequentially switch the electrodes to be the detection electrodes within the Y-axis electrodes. To do.
この構成により、センサ面上の被検出体位置近傍のX軸電極及びY軸電極が検出電極として切替えられた際に出力信号が最大値となるので、センサ面上における被検出体位置を精度良く検出することができる。 With this configuration, the output signal becomes the maximum value when the X-axis electrode and the Y-axis electrode in the vicinity of the detected object position on the sensor surface are switched as the detection electrodes, so that the detected object position on the sensor surface can be accurately determined. Can be detected.
また本発明は、上記静電容量式近接センサ装置において、前記第1の検出モードにおいて、前記切替え手段は、前記検出基準面内を少なくとも2つの検出対象領域に分割し、各検出対象領域の前記X軸方向の両端部に位置する前記X軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続すると共に、前記Y軸方向の両端部に位置する前記Y軸電極を前記検出電極として前記検出回路に接続し、前記演算手段は、前記各検出対象領域毎に被検出体位置を算出することを特徴とする。 Also, in the capacitance proximity sensor device according to the present invention, in the first detection mode, the switching unit divides the detection reference plane into at least two detection target regions, and the detection target regions The X-axis electrode located at both ends in the X-axis direction is connected to the drive circuit as the drive electrode, and the Y-axis electrode located at both ends in the Y-axis direction is connected to the detection circuit as the detection electrode And the said calculating means calculates a to-be-detected body position for every said each detection object area | region, It is characterized by the above-mentioned.
この構成により、検出対象領域毎にX軸方向の両端部のX軸電極とY軸方向の両端部のY軸電極との間に形成される静電容量に応じた信号が検出電極から出力されるので、センサ面に対する被検出体位置を精度良く検出することができる。 With this configuration, a signal corresponding to the capacitance formed between the X-axis electrodes at both ends in the X-axis direction and the Y-axis electrodes at both ends in the Y-axis direction is output from the detection electrodes for each detection target region. Therefore, it is possible to detect the detected object position with respect to the sensor surface with high accuracy.
また本発明は、上記静電容量式近接センサ装置において、前記第1の検出モードにおいて、前記切替え手段は、前記検出基準面内を少なくとも2つの検出対象領域に分割し、各検出対象領域の前記Y軸方向の両端部に位置する前記Y軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続すると共に、前記X軸方向の両端部に位置する前記X軸電極を前記検出電極として前記検出回路に接続し、前記演算手段は、前記各検出対象領域毎に被検出体位置を算出することを特徴とする。 Also, in the capacitance proximity sensor device according to the present invention, in the first detection mode, the switching unit divides the detection reference plane into at least two detection target regions, and the detection target regions The Y-axis electrodes located at both ends in the Y-axis direction are connected to the drive circuit as the drive electrodes, and the X-axis electrodes located at both ends in the X-axis direction are connected to the detection circuit as the detection electrodes And the said calculating means calculates a to-be-detected body position for every said each detection object area | region, It is characterized by the above-mentioned.
この構成により、検出対象領域毎にY軸方向の両端部のY軸電極とX軸方向の両端部のX軸電極との間に形成される静電容量に応じた信号が検出電極から出力されるので、センサ面に対する被検出体位置を精度良く検出することができる。 With this configuration, for each detection target region, a signal corresponding to the capacitance formed between the Y-axis electrodes at both ends in the Y-axis direction and the X-axis electrodes at both ends in the X-axis direction is output from the detection electrodes. Therefore, it is possible to detect the detected object position with respect to the sensor surface with high accuracy.
また本発明は、上記静電容量式近接センサ装置において、前記検出回路は、正極端子と負極端子とを有する差動増幅回路を備え、前記第1の検出モードで切替えた一方の検出電極の出力信号を正極端子に入力し、他方の検出電極の出力信号を負極端子に入力すると共に、前記第2の検出モードで切替えた一方の検出電極の出力信号を正極端子に入力し、他方の検出電極の出力信号を負極端子に入力することを特徴とする。 According to the present invention, in the capacitive proximity sensor device, the detection circuit includes a differential amplifier circuit having a positive terminal and a negative terminal, and an output of one detection electrode switched in the first detection mode. The signal is input to the positive electrode terminal, the output signal of the other detection electrode is input to the negative electrode terminal, the output signal of one detection electrode switched in the second detection mode is input to the positive electrode terminal, and the other detection electrode The output signal is input to the negative terminal.
この構成により、1つの差動増幅回路によって第1の検出モード及び第2の検出モードにおける検出電極対の出力信号を増幅できるので、回路構成を簡略化することができる。また、検出電極対の出力信号を差動で増幅することにより、ノイズの影響を軽減することができる。 With this configuration, the output signal of the detection electrode pair in the first detection mode and the second detection mode can be amplified by one differential amplifier circuit, so that the circuit configuration can be simplified. Further, the influence of noise can be reduced by differentially amplifying the output signals of the detection electrode pair.
本発明の静電容量式モーション検出装置は、上記静電容量式近接センサ装置と、前記演算回路で演算された被検出体の位置情報を所定の時定数で処理し、前記被検出体のモーション検出を行うモーション検出手段と、を備えたことを特徴とする。 The capacitance type motion detection device of the present invention processes the position information of the detected object calculated by the capacitance type proximity sensor device and the calculation circuit with a predetermined time constant, and the motion of the detected object is detected. Motion detection means for performing detection.
この構成によれば、被検出体とセンサ面との間の距離及びセンサ面に対する被検出体のタッチ位置を正確に検出できるので、センサ面に対する被検出体の接近と、センサ面に対する被検出体のタッチ動作とを共に検出できる静電容量式モーション検出装置を実現することができる。 According to this configuration, since the distance between the detected object and the sensor surface and the touch position of the detected object with respect to the sensor surface can be accurately detected, the approach of the detected object to the sensor surface and the detected object with respect to the sensor surface It is possible to realize a capacitive motion detection device that can detect both of the touch operations.
本発明によれば、センサ面と被検出体との間の距離を検出でき、しかも被検出体のセンサ面上の被検出体位置を精度良く検出できる静電容量式近接センサ及びそれを用いた静電容量式モーション検出装置を提供することができる。 According to the present invention, a capacitive proximity sensor that can detect the distance between the sensor surface and the detected object and can accurately detect the position of the detected object on the sensor surface of the detected object and the same are used. A capacitive motion detection device can be provided.
本発明者らは、静電容量方式のタッチパネルの電極配置及び静電容量式近接センサ装置の検出原理に着目した。静電容量方式のタッチパネルは、平行に配列された複数のX軸電極と、平行に配列された複数のY軸電極と、をマトリクス状に配列した電極配置を有しており、検出電極となる電極をX軸電極内又はY軸電極内で順次切替えながら被検出体位置を検出する。一方、静電容量式近接センサ装置は、後述するように、離間して配置された検出電極と駆動電極との間に形成される静電容量を介して被検出体を検出する。 The present inventors paid attention to the electrode arrangement of the capacitive touch panel and the detection principle of the capacitive proximity sensor device. The capacitive touch panel has an electrode arrangement in which a plurality of X-axis electrodes arranged in parallel and a plurality of Y-axis electrodes arranged in parallel are arranged in a matrix, and serve as detection electrodes. The detected object position is detected while sequentially switching the electrodes within the X-axis electrode or the Y-axis electrode. On the other hand, as described later, the capacitive proximity sensor device detects an object to be detected via a capacitance formed between a detection electrode and a drive electrode that are arranged apart from each other.
本発明者らは、静電容量方式のタッチパネルにおいて、静電容量式近接センサ装置の検出原理を適用することにより、離間して配列されたX軸電極間(Y軸電極間)に形成される静電容量を介して被検出体とセンサ面との間の距離を検出できることを見出した。そして、離間して配列された電極間に形成される静電容量により、被検出体とセンサ面との間の距離を検出する第1の検出モードと、隣接するX軸電極間(Y軸電極間)に形成される静電容量により、センサ面上の被検出体位置を検出する第2の検出モードと、を切替えることにより、被検出体とセンサ面との間の距離及びセンサ面上の被検出体位置とを共に検出できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 In the capacitive touch panel, the present inventors apply the detection principle of the capacitive proximity sensor device, and are formed between X-axis electrodes (between Y-axis electrodes) arranged apart from each other. It has been found that the distance between the object to be detected and the sensor surface can be detected via capacitance. The first detection mode for detecting the distance between the detection target and the sensor surface by the electrostatic capacitance formed between the electrodes arranged apart from each other, and between the adjacent X-axis electrodes (Y-axis electrodes) The second detection mode for detecting the position of the detected object on the sensor surface is switched by the capacitance formed between the detected object and the sensor surface. The present inventors have found that the position of the detected object can be detected together and have completed the present invention.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の構成図である。図1に示すように、本実施の形態に係る近接センサ装置は、被検出体のタッチ操作及び近接を検出するセンサ部11と、このセンサ部11によって検出された出力信号を基に被検出体位置を算出する制御回路部12とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a capacitive proximity sensor device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the proximity sensor device according to the present embodiment includes a
センサ部11は、基板13上に配列される6つのX軸電極14a〜14fと、X軸電極14a〜14fに対して直交して配列される6つのY軸電極15a〜15fとを備える。各X軸電極14a〜14f及び各Y軸電極15a〜15fは、他の電極との間に静電容量が形成されるようにそれぞれ離間して配列されている。また、各X軸電極14a〜14f及び各Y軸電極15a〜15fは、絶縁性のガラス基板31(図2参照)を介してマトリクス状に配列されている。
The
各X軸電極14a〜14fの一端には、X軸マルチプレクサ16が接続されている。X軸マルチプレクサ16は、駆動電圧を印加する駆動電極又は被検出体を検出する検出電極として複数のX軸電極14a〜14fの接続を切替える。各Y軸電極15a〜15fの一端には、Y軸マルチプレクサ17が接続されている。Y軸マルチプレクサ17は、駆動電圧を印加する駆動電極又は被検出体を検出する検出電極として各Y軸電極15a〜15fの接続を切替える。本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置においては、検出方向に応じて各X軸電極14a〜14f及び各Y軸電極15a〜15fの接続を切替えながら被検出体位置を検出する。
An
制御回路部12は、センサ部11のX軸マルチプレクサ16及びY軸マルチプレクサ17の切替えを制御する切替え制御回路18と、各X軸電極14a〜14f及び各Y軸電極15a〜15fから出力された信号より、被検出体位置を演算する演算手段としてのCPU19とを備える。CPU19と切替え制御回路18との間には、駆動電極として切替えられた各X軸電極14a〜14f及び各Y軸電極15a〜15fに駆動電圧を印加する駆動回路20が設けられると共に、検出電極として切替えられた各X軸電極14a〜14f及び各Y軸電極15a〜15fの出力信号を検出する検出回路21が設けられている。
The
切替え制御回路18は、センサ部11のX軸マルチプレクサ16及びY軸マルチプレクサ17に接続されると共に、駆動回路20及び検出回路21に接続されている。また、切替え制御回路18は、CPU19と接続され、CPU19からの切替え制御信号により、各X軸電極14a〜14f及び各Y軸電極15a〜15fの接続を切替え制御する。切替え制御回路18は、CPU19からの切替え制御信号により、X軸マルチプレクサ16及びY軸マルチプレクサ17を介して駆動電極となるX軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15f(以下、単に駆動電極ともいう)を駆動回路20に接続すると共に、検出電極となるX軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15f(以下、単に検出電極ともいう)を検出回路21に接続する。
The switching control circuit 18 is connected to the
駆動回路20は、図示されない発振回路を備え、駆動電極としてのX軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15fに駆動電圧を印加する。駆動電圧の印加は、CPU19によってタイミング制御される。
The
検出回路21は、正極端子及び負極端子を備えた増幅回路22と、増幅回路22で増幅された出力信号をA/D変換するA/Dコンバータ23とを備える。検出回路21は、検出電極としてのX軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15fの出力信号を検出する。
The
増幅回路22の正極端子及び負極端子には、検出電極としてのX軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15fが接続される。増幅回路22は、検出電極としてのX軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15fの出力信号を、各検出電極間の出力信号の差動又は基準電圧信号との差動で増幅してA/Dコンバータ23へ出力する。
A/Dコンバータ23は、増幅回路22で増幅された出力信号をフィルタリング処理及びデジタル変換してCPU19に出力する。CPU19に入力された出力信号は、検出回路としてのCPU19で差分値などが検出される。なお、差分値の検出は、A/Dコンバータ23で行ってもよい。また、演算手段としてのCPU19では、検出された出力信号を用いて、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の被検出体位置が算出される。
The A / D converter 23 performs filtering processing and digital conversion on the output signal amplified by the
次に、図2(a)、(b)を参照して本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置のセンサ部11の構成について詳細に説明する。図2(a)は、センサ部11の電極配置の模式図であり、図2(b)は、図1に示したセンサ部11のA−A線矢視断面図である。なお、図2(a)においては、X軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15fのみを示している。
Next, the configuration of the
図2(a)、(b)に示すように、基板13上には、Y軸方向に延在する6つのX軸電極14a〜14fが、X軸方向に対して直交して配列されている。X軸電極14a〜14f上には、絶縁層としてのガラス基板31を介してX軸方向に延在する6つのY軸電極15a〜15fが、Y軸方向に対して直交して配列されている。Y軸電極15a〜15f上には、センサ部11を保護する保護板32が配置されている。本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置においては、保護板32の上面が検出基準面としてのセンサ面13aとなり、このセンサ面13aに属するX軸方向及びY軸方向並びにセンサ面13aに直交するZ軸方向の被検出体を検出できる。
As shown in FIGS. 2A and 2B, on the
次に、図3を参照して、本実施の形態に係る静電容量式センサ装置における被検出体検出時の手順について説明する。図3は、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の被検出体検出時の手順を示すフロー図である。 Next, with reference to FIG. 3, the procedure at the time of detecting the detection object in the capacitive sensor device according to the present embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a procedure at the time of detecting an object to be detected in the capacitive proximity sensor device according to the present embodiment.
図3に示すように、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置においては、センサ面13aと被検出体との間の距離を検出する第1の検出モードと、センサ面13a上の被検出体位置を検出する第2の検出モードと、を用いて被検出体位置を検出する。まず、第1の検出モードにより、X軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15fを検出電極又は駆動電極として切替えながら、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向について被検出体位置を検出する(ステップS1)。次に、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の被検出体位置の検出において検出電極としてのX軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15fの出力信号から被検出体位置を算出する(ステップS2)。
As shown in FIG. 3, in the capacitive proximity sensor device according to the present embodiment, the first detection mode for detecting the distance between the
次に、ステップS2で算出した被検出体位置とセンサ面13aとの間の距離を算出し、所定のタッチ閾値と比較して被検出体のセンサ面13aに対するタッチか否かを判別する(ステップS3)。ここで、被検出体とセンサ面13aとの間の距離がタッチ閾値以下の場合には、再びステップS1から再び被検出体を検出する。なお、タッチ閾値としては、例えば、ステップ2の演算で算出されたX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の被検出体位置とセンサ面13aとの間の距離に所定の閾値を設けてもよく、ステップ1でのX軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向の検出での検出電極からの出力信号の強度に所定の閾値を設けてもよい。
Next, the distance between the detected object position calculated in step S2 and the
ステップ3において、被検出体のセンサ面13aに対するタッチ操作と判別した場合には、第2の検出モードでX軸方向及びY軸方向の被検出体の位置を検出する(ステップS4)。次に、X軸方向及びY軸方向の検出において、最大出力が得られたX軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15fをそれぞれ決定する(ステップS5)。以上の結果から、最大出力が得られたX軸電極14a〜14fとY軸電極15a〜15fとの交点からセンサ面13a上の被検出体位置を特定する(ステップS6)。
If it is determined in step 3 that the detected object is a touch operation on the
次に、図4及び図5を参照して、図3に示した検出手順における第1の検出モード及び第2の検出モードで用いる電極パターンについて詳細に説明する。図4は、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の第1の検出モードにおける電極切替えの遷移図であり、図5は、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の第2の検出モードにおける電極切替えの遷移図である。なお、図4及び図5においては、駆動電極(D)を太線で示し、増幅回路22の正極端子に接続される検出電極(S+)を一点鎖線で示し、増幅回路22の負極端子に接続される検出電極(S−)を二点鎖線で示している。
Next, electrode patterns used in the first detection mode and the second detection mode in the detection procedure shown in FIG. 3 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 4 is a transition diagram of electrode switching in the first detection mode of the capacitive proximity sensor device according to the present embodiment, and FIG. 5 is a diagram of the capacitive proximity sensor device according to the present embodiment. It is a transition diagram of electrode switching in the second detection mode. 4 and 5, the drive electrode (D) is indicated by a bold line, the detection electrode (S +) connected to the positive terminal of the
図4に示すように、第1の検出モードのX軸方向の被検出体の検出では、X軸方向において両端に配設されたX軸電極14a及びX軸電極14fを検出電極として切替え、Y軸方向において両端に配設されたY軸電極15a及びY軸電極15fを駆動電極として切替える。第1の検出モードのY軸方向の被検出体の検出では、Y軸方向において両端に配設されたY軸電極15a及びY軸電極15fを検出電極として切替え、X軸方向において両端に配設されたX軸電極14a及びX軸電極14fを駆動電極として切替える。
As shown in FIG. 4, in the detection of the detection target in the X-axis direction in the first detection mode, the
第1の検出モードのZ軸方向の被検出体の検出では、X軸方向、Y軸方向のそれぞれの両端に配置された4つのX軸電極14a、14f及びY軸電極15a、15fを端部電極とし、この端部電極内で、検出電極及び駆動電極を順次切替えながら被検出体を検出する。まず、X軸電極14aを検出電極とし、X軸電極14f、Y軸電極15a、15fを駆動電極として被検出体を検出する。次に、Y軸電極15aを検出電極とし、X軸電極14a、14f、Y軸電極15fを駆動電極として被検出体を検出する。次いで、X軸電極14fを検出電極とし、X軸電極14a、Y軸電極15a、15fを駆動電極として被検出体位置を検出する。次に、Y軸電極15fを検出電極とし、X軸電極14a、14f、Y軸電極15aを駆動電極として検出体位置を検出する。最後に、Z軸方向での検出電極からの出力信号の加算平均を算出して被検出体を検出する。
In detection of an object to be detected in the Z-axis direction in the first detection mode, four
図5に示すように、第2の検出モードのX軸方向の被検出体の検出では、Y軸電極15a〜15fを駆動電極とし、X軸方向の一端部に位置する2つのX軸電極14a、14bを検出電極とする。そして、検出電極となる電極を隣接するX軸電極14a〜14f間でX軸方向の一端から他端まで順次切替えながら被検出体位置を検出する。
As shown in FIG. 5, in the detection of the detection target in the X-axis direction in the second detection mode, the Y-
第2の検出モードのY軸方向の被検出体位置の検出では、X軸電極14a〜14fを駆動電極とし、Y軸方向の一端部に位置する2つのY軸電極15a、15bを検出電極とする。そして、検出電極となる電極を隣接するY軸電極15a〜15f間でY軸方向の一端から他端まで順次切替えながら被検出体位置を検出する。
In the detection of the detection target position in the Y-axis direction in the second detection mode, the
以上のようにして、第1の検出モード及び第2の検出モードのそれぞれにおいて、電極パターンを切替えながら、センサ面13aと被検出体との間の距離及びセンサ面13a上における被検出体位置を検出する。
As described above, in each of the first detection mode and the second detection mode, the distance between the
次に、図6を参照して第1の検出モードの検出方式について説明する。図6(a)〜(c)は、第1の検出モードにおける検出電極の電極接続の一例を示す図である。図6(a)に示すように、X軸方向の被検出体の検出においては、検出電極として切替えられた一方のX軸電極14fが増幅回路22の正極端子に接続され、他方のX軸電極14aが増幅回路22の負極端子に接続される。駆動電極として切替えられたY軸電極15a、15fに駆動回路20から駆動電圧が印加され、X軸電極14a、14fから出力された信号は、増幅回路22に差動入力されそれぞれの出力信号差に応じて増幅される。
Next, the detection method in the first detection mode will be described with reference to FIG. FIGS. 6A to 6C are diagrams illustrating an example of electrode connection of the detection electrodes in the first detection mode. As shown in FIG. 6A, in the detection of the detection target in the X-axis direction, one
図6(b)に示すように、Y軸方向の被検出体の検出においては、検出電極として切替えられた一方のY軸電極15aが増幅回路22の正極端子に接続され、他方のY軸電極15fが増幅回路22の負極端子に接続される。駆動電極として切替えられたX軸電極14a、14fに駆動回路20から駆動電圧が印加され、Y軸電極15a、15fから出力された信号は、増幅回路22に差動入力されそれぞれの出力信号差に応じて増幅される。
As shown in FIG. 6B, in the detection of the detection target in the Y-axis direction, one Y-
図6(c)に示すように、Z軸方向の被検出体の検出においては、検出電極として切替えられたX軸電極14fが増幅回路22の正極端子に入力される。増幅回路22の負極端子には、基準電圧が入力される。駆動電極として切替えられたX軸電極14a、Y軸電極15a、15fに駆動回路20から駆動電圧が印加され、X軸電極14fから出力された信号は、増幅回路22にシングルエンド入力され基準電圧との差に応じて増幅される。
As shown in FIG. 6C, in the detection of the detection target in the Z-axis direction, the
次に、図7(a)、(b)及び図8(a)、(b)を参照して第2の検出モードの検出方式について説明する。第2の検出モードでは、検出電極の出力信号を増幅回路22に差動入力又はシングルエンド入力する。図7(a)、(b)は、第2の検出モードにおいて検出電極の出力信号を差動入力する場合の電極接続の一例を示す図である。図7(a)に示すように、X軸方向の被検出体の検出においては、検出電極として切替えられた一方のX軸電極14eが増幅回路22の正極端子に接続され、他方のX軸電極14dが増幅回路22の負極端子に接続される。駆動電極として切替えられたY軸電極15a〜15fに駆動回路20から駆動電圧が印加され、X軸電極14d、14eから出力された信号は、増幅回路22に差動入力されそれぞれの出力信号差に応じて増幅される。
Next, the detection method in the second detection mode will be described with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b) and FIGS. 8 (a) and 8 (b). In the second detection mode, the output signal of the detection electrode is differentially input or single-ended input to the
図7(b)に示すように、Y軸方向の被検出体の検出においては、検出電極として切替えられた一方のY軸電極15bが増幅回路22の正極端子に接続され、他方のY軸電極15cが増幅回路22の負極端子に接続される。駆動電極として切替えられたX軸電極14a〜14fに駆動回路20から駆動電圧が印加され、Y軸電極15b、15cから出力された信号は、増幅回路22に差動入力されそれぞれの出力信号差に応じて増幅される。
As shown in FIG. 7B, in the detection of the detection target in the Y-axis direction, one Y-
図8(a)、(b)は、第2の検出モードにおいて検出電極の出力信号をシングルエンド入力する場合の電極接続の一例を示す図である。図8(a)に示すように、X軸方向の被検出体の検出においては、検出電極として切替えられたX軸電極14eが増幅回路22の正極端子に接続される。増幅回路22の負極端子には、基準電圧が入力される。駆動電極として切替えられたY軸電極15a〜15fに駆動回路20から駆動電圧が印加され、X軸電極14eから出力された信号は、増幅回路22にシングルエンド入力され、基準電圧との差に応じて増幅される。
FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating an example of electrode connection when the output signal of the detection electrode is single-ended input in the second detection mode. As shown in FIG. 8A, in the detection of the detection target in the X-axis direction, the
図8(b)に示すように、Y軸方向の被検出体の検出においては、検出電極として切替えられたY軸電極15bが増幅回路22の正極端子に接続される。増幅回路22の負極端子には、基準電圧が入力される。駆動電極として切替えられたX軸電極14a〜14fに駆動回路20から駆動電圧が印加され、検出電極としてのY軸電極15bから出力された信号は、増幅回路22にシングルエンド入力され、基準電圧との差に応じて増幅される。
As shown in FIG. 8B, in the detection of the detection target in the Y-axis direction, the Y-
このように、本実施の形態においては、一つの増幅回路22において、検出方式に応じて差動入力とシングルエンド入力とを切り替える。このため、X軸方向及びY軸方向の被検出体検出において、一対の検出電極の出力信号の差分値が検出下限となる状態においても、シングルエンド入力により被検出体位置を検出することができ、検出方式の増幅特性による不感領域を補完することができる。また、第1の検出モード及び第2の検出モードの何れにおいても差動入力により被検出体位置を検出できるので、ノイズの影響を軽減できると共に、制御回路部12の回路構成を簡略化することができる。
Thus, in the present embodiment, one
次に、図9を参照して、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置におけるX軸方向及びY軸方向の被検出体の検出原理について説明する。図9は、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置における検出原理を示す概念図である。なお、図9においては、検出電極対として切替えられたX軸電極14a〜14fを検出電極14A、14Bとして示し、駆動電極として切替えられたY軸電極15a〜15fを駆動電極15A、15Bとして模式的に示している。
Next, the detection principle of the detection target in the X-axis direction and the Y-axis direction in the capacitive proximity sensor device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a conceptual diagram showing a detection principle in the capacitive proximity sensor device according to the present embodiment. In FIG. 9, the
図9においては、被検出体41がX軸方向に移動する場合の被検出体41の位置を検出する場合について示している。図9に示すように、X軸方向の被検出体41の位置を検出する場合、X軸電極14a〜14fが検出電極14A、14Bとして切替えられ、Y軸電極15a〜15fが駆動電極15A、15Bとして切替えられる。この場合、検出電極14Aと検出電極15A及び検出電極15Bとの間には静電容量Cx1が形成され、検出電極14Bと駆動電極15A及び駆動電極15Bとの間には静電容量Cx2が形成される。そして、この静電容量Cx1、Cx2に応じた検出電極の出力信号を用いることにより、被検出体41としての手の位置を検出することができる。
FIG. 9 shows a case where the position of the detected
さらに、図9及び図10を参照して、被検出体41の動きと静電容量の変化について説明する。図10は、図9に示した例において、被検出体41が左右に動いた場合の静電容量の差分の変化を示した図である。図9に示す例では、検出電極14Aと駆動電極15A、15Bとの間に静電容量Cx1が形成されており、検出電極14Bと駆動電極15A、15Bとの間に静電容量Cx2が形成されている。被検出体41がX軸方向(左右方向)のいずれかの方向に動いた場合、検出電極14Aと駆動電極15A、15Bとの間及び検出電極14Bと駆動電極15A、15Bとの間形成される電気力線(不図示)が被検出体41に吸収され、静電容量Cx1,Cx2が変化する。例えば、被検出体41が左側に動くと、静電容量Cx1が増加して、静電容量Cx2が減少する。このため、被検出体41がX軸方向(左右方向)に移動した場合、静電容量値の差分(Cx2−Cx1)をとることにより、静電容量の変化量から図10に示すように、被検出体のX軸方向(左右方向)の被検出体41の位置情報及び動き(モーション)を検出することが可能となる。
Furthermore, with reference to FIG.9 and FIG.10, the motion of the to-
なお、Y軸方向の被検出体41を検出する場合、駆動電極15A、15Bを検出電極とし、検出電極14A、14Bを駆動電極とすることにより、X軸方向と同様の原理で被検出体及びモーションが検出される。したがって、本発明に係る静電容量式近接センサ装置を備えた静電容量式モーション検出装置においては、静電容量式近接センサ装置の演算回路で演算された被検出体の位置情報を所定の時定数で処理することにより、被検出体のモーション検出を行うことができる。
When detecting the
次に、図11(a)、(b)を参照して、本実施の形態の形態に係る静電容量式近接センサのZ軸方向における被検出体の検出原理について説明する。図11(a)、(b)は、本実施の形態の形態に係る静電容量式近接センサのZ軸方向における被検出体の検出原理を示す図であり、図1に示したセンサ部11のA−A線矢視断面図を模式的に示している。図11(a)、(b)に示す例では、各X軸電極14a〜14f及び各Y軸電極15a〜15f間に静電容量CX3が形成され、その周囲に電気力線42が形成されている。
Next, with reference to FIGS. 11A and 11B, the detection principle of the detection target in the Z-axis direction of the capacitive proximity sensor according to the present embodiment will be described. FIGS. 11A and 11B are diagrams showing the detection principle of the detected object in the Z-axis direction of the capacitive proximity sensor according to the embodiment, and the
図11(a)に示すように、センサ部11のセンサ面13aと被検出体41との間のZ軸方向の距離が大きい場合には、被検出体41による電気力線42の吸収が一部のみとなるので、静電容量CX3は大きくなる。一方、図11(b)に示すように、センサ面13aと被検出体41との間の距離が小さい場合には、被検出体41によって電気力線42の大半が吸収されるので、静電容量CX3が小さくなる。このため、センサ部11のセンサ面13aと被検出体41との間の距離が小さい場合には、静電容量CX3が減少して検出電極14aの出力信号が大きくなり、センサ面13aと被検出体41との間の距離が大きい場合には、静電容量CX3が増大して検出電極の出力信号が小さくなる。以上のようにして、被検出体41のZ軸方向の位置を検出することができる。
As shown in FIG. 11 (a), when the distance in the Z-axis direction between the
次に、図12(a)、(b)を参照して上記静電容量式近接センサ装置の第1の検出モードにおける被検出体の検出時の出力信号について説明する。図12(a)は、第1の検出モードにおけるX軸方向の被検出体の検出結果を示す図であり、図12(b)は、第1の検出モードにおけるY軸方向の被検出体の検出結果を示す図である。 Next, with reference to FIGS. 12A and 12B, an output signal at the time of detection of the detection object in the first detection mode of the capacitive proximity sensor device will be described. FIG. 12A is a diagram illustrating a detection result of the detection target in the X-axis direction in the first detection mode, and FIG. 12B is a diagram of the detection target in the Y-axis direction in the first detection mode. It is a figure which shows a detection result.
図12(a)においては、検出電極としてX軸電極14a、14fが切替えられ、駆動電極としてY軸電極15a、15fが切替えられた場合における被検出体位置と検出電極から出力された信号の差分値との関係を示している。図12(a)に示すように、被検出体41がセンサ面13aに対してX軸方向において水平に移動した場合、増幅回路22の負極端子に接続されるX軸電極14aの近傍に被検出体41が存在する場合に差分値が最小値となる。被検出体41がX軸電極14fに移動するにつれて差分値が増大し、増幅回路22の正極端子に接続されるX軸電極14fの近傍に被検出体41が存在する場合に差分値が最大値となる。
In FIG. 12A, the difference between the detected object position and the signal output from the detection electrode when the
図12(b)においては、検出電極としてY軸電極15a、15fが切替えられ、駆動電極としてX軸電極14a、14fが切替えられた場合における被検出体位置と検出電極から出力された信号の差分値との関係を示している。図12(b)に示すように、被検出体41がセンサ面13aに対してY軸方向において水平に移動した場合、増幅回路22の負極端子に接続されるY軸電極15fの近傍に被検出体41が存在する場合に差分値が最小値となる。被検出体41がY軸電極15aに移動するにつれて差分値が増大し、増幅回路22の正極端子に接続されるY軸電極15aの近傍に被検出体41が存在する場合に差分値が最大値となる。このように、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置においては、被検出体の移動を出力信号値の変化により検出することができる。
In FIG. 12B, the difference between the detected object position and the signal output from the detection electrode when the Y-
次に、再び図1を参照して、以上のように構成された本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置の全体動作について説明する。まず、切替え制御回路18によって、第1の検出モード及び第2の検出モードに応じてX軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15fが駆動電極及び検出電極として切替えられる。次いで、CPU19よりタイミング制御された駆動電圧が、駆動回路20から駆動電極として切替えられたX軸電極14a〜14f及び15a〜15fに印加される。
Next, referring to FIG. 1 again, the overall operation of the capacitive proximity sensor device according to the present embodiment configured as described above will be described. First, the switching control circuit 18 switches the
検出電極としてのX軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15fから出力された信号は、検出回路21の増幅回路22に入力されて増幅される。増幅回路22で増幅された出力信号は、A/Dコンバータ23でフィルタリング処理及びA/D変換されてCPU19に入力される。CPU19では、入力された出力信号を基にセンサ面13aと被検出体との間の距離及びセンサ面13a上の被検出体位置が算出される。
Signals output from the
次に、上記静電用式近接センサ装置の応用例について説明する。本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置は、携帯機器の入力装置などに用いることができる。この場合、第1の検出モードで検出されるセンサ面13aに対するオペレータの指の上下左右の動作を第1の入力操作とし、第2の検出モードで検出されるセンサ面13a上のオペレータの指の動作を第2の入力操作として異なる入力操作として識別することができる。このため、例えば、携帯機器において、一画面に表示された選択リストから所望の入力ボタンに対して入力操作をする場合には、センサ面13aに対する上下左右の指の動作により検索リストの中から所望の入力ボタンを選択する(第1の入力操作)。そして、所望の入力ボタンに対して入力操作する場合には、センサ面13aとしての表示装置表面上へのオペレータの指の接近を検出し(第2の入力操作)、このセンサ面13aへの指の接近動作に応じて所望の入力ボタンを拡大表示することにより、タッチ操作による入力操作を容易にすることができる。このように構成することにより、入力装置の表示装置の面積を削減しても選択リストの中から所望の入力ボタンに対してオペレータの指による入力操作を容易に行うことができるので、携帯機器を小型化することが可能となる。
Next, an application example of the electrostatic proximity sensor device will be described. The capacitive proximity sensor device according to this embodiment can be used for an input device of a portable device. In this case, the up / down / left / right movement of the operator's finger with respect to the
なお、上記実施の形態においては、6つのX軸電極14a〜14f及び6つのY軸電極15a〜15fの両端部の電極を検出電極として切替えてセンサ面13aに対する被検出体の接近を検出する例について説明したが、例えば、図13に示すように、8つのX軸電極14a〜14h及び8つのY軸電極15a〜15hでセンサ部を構成してもよい。また、この場合においては、上記第1の検出モードにおいて、センサ面13aを4つの検出対象領域A1〜A4に分割し、それぞれの検出対象領域A1〜A4の両端のX軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15fが、検出電極又は駆動電極となるようにしてX軸方向及びY軸方向のそれぞれに対して4回ずつ被検出体を測定し、その加算平均を算出して被検出体位置を検出してもよい。
In the above embodiment, an example in which the electrodes at both ends of the six
例えば、図13に示すように、第1の検出モードのX軸方向の被検出体の検出において、X軸電極14a、14dを検出電極とし、Y軸電極15a、15dを駆動電極として切替えて検出対象領域A1を検出する。次に、X軸電極14e、14hを検出電極とし、Y軸電極15a、15dを駆動電極として切替えて検出対象領域A2を検出する。次いで、X軸電極14a、14dを検出電極とし、Y軸電極15e、15hを駆動電極として切替えて検出対象領域A3を検出する。次に、X軸電極14e、14hを検出電極とし、Y軸電極15e、15hを駆動電極として切替えて検出対象領域A4を検出する。このように検出することにより、センサ面13aのX軸方向及びY軸方向に対する検出精度(分解能)を向上させることができる。
For example, as shown in FIG. 13, in the detection of the detection target in the X-axis direction in the first detection mode, detection is performed by switching the
以上説明したように、本実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置においては、X軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15fをマトリクス状に配置する。そして、離間して配列されたX軸電極14a、14f(Y軸電極15a、15f)を駆動電極とし、Y軸電極15a、15f(X軸電極14a、14f)を検出電極とする第1の検出モードにより、離間して配列された電極間に形成される静電容量に応じた信号が出力されるので、出力信号が増大してセンサ面13aに対する被検出体の接近を検出できる。また、Y軸電極15a〜15f(X軸電極14a〜14f)を駆動電極とし、隣接するX軸電極14a〜14f(Y軸電極15a〜15f)を検出電極とし、検出電極となる電極をX軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15f内で順次切り替える第2の検出モードによりセンサ面13a上の被検出体を検出することができる。
As described above, in the capacitive proximity sensor device according to the present embodiment, the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change and implement variously. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
例えば、上記実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置においては、複数のX軸電極14a〜14f及び複数のY軸電極15a〜15fをマトリクス状に配列した構成について説明したが、X軸電極及びY軸電極の数及び配置については、センサ面13aに対する被検出体の接近及びセンサ面13a上の被検出体位置を検出できる範囲であれば適時変更可能である。例えば、X軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15fを任意の角度を取って配置するように構成してもよい。さらに、X軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15fは、電極間に形成される静電容量により、被検出体を検出できる範囲であれば必ずしも同一平面に配置されている必要はない。
For example, in the capacitive proximity sensor device according to the above-described embodiment, the configuration in which the plurality of
また、上記実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置において、第1の検出モードのX軸方向及びY軸方向の被検出体の検出において、検出電極又は駆動電極として切替える電極は、被検出体とセンサ面との間の距離を検出できる組合せであれば適時変更可能である。例えば、検出電極又は駆動電極として、離間して配列されたX軸電極14b、14eを検出電極又は駆動電極として切替えてもよい。
In the capacitive proximity sensor device according to the above-described embodiment, the electrode to be switched as the detection electrode or the drive electrode in the detection of the detection object in the X-axis direction and the Y-axis direction in the first detection mode is detected. Any combination that can detect the distance between the body and the sensor surface can be changed in a timely manner. For example, the
さらに、上記実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置において、第1の検出モードのZ軸方向の被検出体の検出において、端部電極として用いる電極は、センサ面13aと被検出体との間の距離を検出できる組合せであれば適時変更可能である。例えば、X軸電極14b、14e、Y軸電極15b、15eを端部電極として用いてもよい。同様に図13に示した例においては、検出電極又は駆動電極として切替える電極は、各検出対象領域A1〜A4のX軸方向の両端部及びY軸方向の両端部に限定されず適時変更可能である。
Furthermore, in the capacitive proximity sensor device according to the above-described embodiment, the electrodes used as the end electrodes in the detection of the detection target in the Z-axis direction in the first detection mode are the
また、上記実施の形態に係る静電容量式近接センサ装置においては、第1の検出モード及び第2の検出モードにおいてX軸電極14a〜14f及びY軸電極15a〜15fから1つ又は2つの電極を駆動電極又は検出電極として切替える例について説明したが、さらに多数の電極を駆動電極又は検出電極として共に切替えてもよい。この場合においては、センサ面13a上に形成される電気力線42が増大するので、センサ面13aに接近する被検出体の検出感度を更に増大させることができる。
In the capacitive proximity sensor device according to the above embodiment, one or two electrodes from the
本発明は、被検出体との間の距離を検出でき、しかも被検出体によるタッチ位置を精度良く検出できるという効果を有し、特に、携帯機器、デジタルフォトフレーム、PC、オーディオの操作パネルなど、各種入力デバイスに適用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an effect that it can detect the distance between the object to be detected and can accurately detect the touch position by the object to be detected. In particular, the portable device, digital photo frame, PC, audio operation panel, etc. It can be applied to various input devices.
11 センサ部
12 制御回路部
13 基板
14a〜14f X軸電極
15a〜15f Y軸電極
14A、14B 検出電極
15A、15B 駆動電極
16 X軸マルチプレクサ
17 Y軸マルチプレクサ
18 切替え制御回路
19 CPU
20 駆動回路
21 検出回路
22 増幅回路
23 A/Dコンバータ
31 ガラス基板
32 保護板
41 被検出体
42 電気力線
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数のX軸電極との間に静電容量を形成するように任意の角度を持たせて配列された複数のY軸電極と、
前記複数のX軸電極及び前記複数のY軸電極のうち、駆動電極となる電極に印加する駆動電圧を出力する駆動回路と、
前記複数のX軸電極及び前記複数のY軸電極のうち、検出電極となる電極から出力された信号を検出する検出回路と、
前記検出回路の検出結果から、検出基準面に対する前記X軸方向、前記Y軸方向及びZ軸方向の被検出体位置を演算する演算手段と、
前記複数のX軸電極及び前記複数のY軸電極のうち、前記駆動電極となる電極を前記駆動回路に接続すると共に、前記検出電極となる電極を前記検出回路に接続する切替え手段とを具備し、
前記切替え手段は、離間して配列された少なくとも2つの前記X軸電極を前記検出電極として前記検出回路に接続すると共に、離間して配列された少なくとも2つの前記Y軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続する第1の検出モードと、
少なくとも1つの前記Y軸電極を前記駆動電極として前記駆動回路に接続すると共に、隣接する少なくとも2つの前記X軸電極を前記検出電極として共に前記検出回路に接続し、前記検出電極となる電極を前記X軸電極内で順次切り替える第2の検出モードと、を切替えることを特徴とする静電容量式近接センサ装置。 A plurality of X-axis electrodes arranged in the X-axis direction;
A plurality of Y-axis electrodes arranged at an arbitrary angle so as to form a capacitance between the plurality of X-axis electrodes;
A drive circuit for outputting a drive voltage to be applied to an electrode serving as a drive electrode among the plurality of X-axis electrodes and the plurality of Y-axis electrodes;
A detection circuit for detecting a signal output from an electrode serving as a detection electrode among the plurality of X-axis electrodes and the plurality of Y-axis electrodes;
Calculation means for calculating the detected object position in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction with respect to the detection reference plane from the detection result of the detection circuit;
Among the plurality of X-axis electrodes and the plurality of Y-axis electrodes, there is provided switching means for connecting an electrode serving as the drive electrode to the drive circuit and connecting an electrode serving as the detection electrode to the detection circuit. ,
The switching means connects at least two X-axis electrodes arranged apart from each other to the detection circuit as the detection electrodes, and uses at least two Y-axis electrodes arranged apart from each other as the drive electrodes. A first detection mode connected to the drive circuit;
At least one of the Y-axis electrodes is connected to the drive circuit as the drive electrode, and at least two adjacent X-axis electrodes are connected to the detection circuit as the detection electrodes, and an electrode to be the detection electrode is connected to the detection circuit. A capacitive proximity sensor device that switches between a second detection mode that is sequentially switched within an X-axis electrode.
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