JP2013508734A5

JP2013508734A5 -

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Publication number: JP2013508734A5
Application number: JP2012535668A
Authority: JP
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2013-11-21
Anticipated expiration: 2030-10-25

Description

前記の課題は、請求項１の特徴を有する装置、並びに請求項５の特徴を有する方法により解決される。
即ち、本発明の第１の視点により、柱材や配管配線や指のような対象物を静電容量式検知するための装置であって、前記対象物を検知するためのセンサ電極を有するセンサと、前記センサ電極を制御するため及び前記センサの出力信号を評価するための制御回路とを含んで構成され、前記センサは、少なくとも１つのセンサ電極を有し、該センサ電極は、少なくとも１つの別の周囲電極により取り囲まれている形式の装置において、前記周囲電極は、前記制御回路を介して前記センサ電極と接続されていること、及び、前記センサ電極と前記周囲電極とを反対向きに制御するための手段が設けられており、この際、少なくとも１つの前記センサ電極の電位の変化時には、前記周囲電極がその電位について前記センサ電極に対して反対向きに制御されることにより、少なくとも１つの前記センサ電極の電位が予め定めた又は予め定めることのできる電位へ制御されることを特徴とする装置が提供される。
また、本発明の第２の視点により、柱材や配管配線や指のような対象物を静電容量式検知するための方法であって、電極を備えたセンサと平らな物体又は対象物との間において相対運動が行われ、静電容量変化の検知により前記対象物の位置が決定され、この際、制御回路が前記センサのセンサ電極を制御し、前記センサの出力信号を評価する形式の方法において、少なくとも１つの前記センサ電極の電位の変化時には、前記センサ電極を取り囲む少なくとも１つの別の周囲電極がその電位について前記センサ電極に対して反対向きに制御されることにより、少なくとも１つの前記センサ電極の電位が予め定めた又は予め定めることのできる電位へ制御されることを特徴とする方法が提供される。
尚、本願の特許請求の範囲に付記されている図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。

更なる長所は、下位請求項及び以下の説明から明らかである。
尚、本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）好ましくは電磁放射線を透過させる平らな物体の背後又は壁部の背後に配設されている、柱材や配管配線や指のような対象物を静電容量式検知するための装置であって、前記対象物を検知するため、好ましくはセンサと平らな物体又は指との間の相対運動を検知するためのセンサ電極を有するセンサと、前記センサ電極を制御するため及び前記センサの出力信号を評価するための制御回路とを含んで構成され、前記センサは、少なくとも１つのセンサ電極を有し、該センサ電極は、少なくとも１つの別の周囲電極により取り囲まれている形式の装置において、前記周囲電極は、前記制御回路を介して前記センサ電極と接続されていること、及び、前記センサ電極と前記周囲電極とを反対向きに制御するための手段が設けられており、この際、少なくとも１つの前記センサ電極の電位の変化時には、前記周囲電極がその電位について前記センサ電極に対して反対向きに制御されることにより、少なくとも１つの前記センサ電極の電位が予め定めた又は予め定めることのできる電位へ制御されること。
（形態２）前記センサ電極は、複数のセンサ部分領域を有し、該センサ部分領域は、全体として又は各別に、少なくとも１つの周囲電極により取り囲まれていること、及び、評価ユニットが設けられており、該評価ユニットは、前記対象物又は例えばネジのような不均質部の位置及び／又は厚さを決定するために、前記センサ部分領域及び／又は前記周囲電極について互いの静電容量比率又は基準静電容量に対する静電容量比率を評価することが好ましい。
（形態３）前記対象物の表面に対してアクティブに作用する前記周囲電極の面積は、前記センサ電極の面積とほぼ同じ大きさであることが好ましい。
（形態４）前記制御回路は、クロック制御部を有し、該クロック制御部は、前記センサ電極の電位を制御するために前記周囲電極へクロック信号を伝達し、反転したクロック信号を基準静電容量の電気信号として伝達し、この際、前記センサ電極により受信された信号は、外部影響により影響を及ぼされ且つ前記反転されたクロック信号と重ね合わされた状態で入力信号を形成すること、及び／又は、制御値として比較値を形成するために比較器の入力部にはクロック的に分解された信号が存在するように、前記入力信号をクロック的に割り当てるための同期復調器が設けられていること、及び、前記クロック信号及び／又は前記反転されたクロック信号の信号経過部において少なくとも１つの振幅制御器が設けられており、該振幅制御器は、前記クロック信号の振幅値を制御するために、クロック的に分解された前記入力信号の振幅が互いに実質的に同じ大きさであるように前記制御値を使用し、従って前記入力信号は前記比較器の入力部において、安定制御された状態ではクロック同期した信号成分を含まないことが好ましい。
（形態５）好ましくは電磁放射線を透過させる平らな物体の背後又は壁部の背後に配設されている、柱材や配管配線や指のような対象物を静電容量式検知するための方法であって、電極を備えたセンサと平らな物体又は対象物との間において相対運動が行われ、静電容量変化の検知により前記対象物の位置が決定され、この際、制御回路が前記センサのセンサ電極を制御し、前記センサの出力信号を評価する形式の方法において、少なくとも１つの前記センサ電極の電位の変化時には、前記センサ電極を取り囲む少なくとも１つの別の周囲電極がその電位について前記センサ電極に対して反対向きに制御されることにより、少なくとも１つの前記センサ電極の電位が予め定めた又は予め定めることのできる電位へ制御されること。
（形態６）前記対象物又は例えばネジのような不均質部の位置及び／又は厚さを決定するために、前記センサの複数のセンサ部分領域、及び／又は該センサ部分領域を全体として又は各別に別々に取り囲む少なくとも１つの周囲電極について、互いの静電容量比率又は基準静電容量に対する静電容量比率が評価されることが好ましい。
（形態７）前記センサの信号の高抵抗の減少が、アクティブ回路を介し、特にインピーダンス変換器を介して行われること、及び、前記アクティブ回路の後に、前記センサ電極の信号と、基準区間からの基準信号との合流がアクティブに差動増幅器を介して行われることが好ましい。
（形態８）クロック制御部が、前記センサ電極の電位を制御するために前記周囲電極へクロック信号を伝達し、反転したクロック信号を少なくとも１つの基準静電容量に伝達し、そして前記センサ電極により受信された信号と重ね合わせることが好ましい。
（形態９）前記クロック制御部は、前記周囲電極へ前記クロック信号を伝達し、前記クロック信号は、同相で前記センサ電極により受信され、この際、前記センサ電極に印加する信号は、外部影響により影響を及ぼすことができ、前記反転されたクロック信号と重ね合わされた状態で入力信号を形成すること、及び、制御値として比較値を形成するために比較器の入力部にはクロック的に分解された信号が生ずるように、前記入力信号がクロック的に分解されること、及び、前記クロック信号及び／又は前記反転されたクロック信号の信号経過部において少なくとも１つの振幅制御器が設けられており、該振幅制御器は、前記クロック信号の振幅値を制御するために、クロック的に分解された前記入力信号の振幅が互いに実質的に同じ大きさであるように前記制御値を使用し、従って前記入力信号は前記比較器の入力部において、クロック同期した信号成分を含まないことが好ましい。
（形態１０）高増幅する構成要素を有する前記制御回路は、前記センサに対する前記対象物の間隔を測定曲線の振幅から読み取ることが好ましい。

Claims

柱材(1.2)や配管配線や指のような対象物を静電容量式検知するための装置であって、
− 前記対象物を検知するためのセンサ電極を有するセンサ(5.1, 8.1)と、
− 前記センサ電極を制御するため及び前記センサの出力信号を評価するための制御回路とを含んで構成され、
− 前記センサは、少なくとも１つのセンサ電極(5.2; SA, SB, SC, SD)を有し、該センサ電極は、少なくとも１つの別の周囲電極(5.3; 8.11)により取り囲まれている形式の装置において、
前記周囲電極(5.3; 8.11)は、前記制御回路を介して前記センサ電極と接続されていること、及び、
前記センサ電極(5.2; SA, SB, SC, SD)と前記周囲電極(5.3; 8.11)とを反対向きに制御するための手段が設けられており、この際、少なくとも１つの前記センサ電極の電位の変化時には、前記周囲電極がその電位について前記センサ電極に対して反対向きに制御されることにより、少なくとも１つの前記センサ電極の電位が予め定めた又は予め定めることのできる電位へ制御されること
を特徴とする装置。
前記センサ電極は、複数のセンサ部分領域(SA, SB, SC, SD)を有し、該センサ部分領域は、全体として又は各別に、少なくとも１つの周囲電極(8.11)により取り囲まれていること、及び、
評価ユニットが設けられており、該評価ユニットは、前記対象物又はネジのような不均質部の位置及び／又は厚さを決定するために、前記センサ部分領域及び／又は前記周囲電極について互いの静電容量比率又は基準静電容量(C2)に対する静電容量比率を評価すること
を特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記対象物の表面に対してアクティブに作用する前記周囲電極(5.3)の面積は、前記センサ電極(5.2)の面積とほぼ同じ大きさであること
を特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
前記制御回路は、クロック制御部(4.8)を有し、該クロック制御部(4.8)は、前記センサ電極(5.2)の電位を制御するために前記周囲電極(5.3; 8.11)へクロック信号を伝達し、反転したクロック信号を基準静電容量(C1, C2)の電気信号として伝達し、この際、前記センサ電極(5.2)により受信された信号は、外部影響により影響を及ぼされ且つ前記反転されたクロック信号と重ね合わされた状態で入力信号を形成すること、及び／又は、
制御値(4.16)として比較値を形成するために比較器(4.7)の入力部にはクロック的に分解された信号が存在するように、前記入力信号をクロック的に割り当てるための同期復調器(4.6)が設けられていること、及び、
前記クロック信号及び／又は前記反転されたクロック信号の信号経過部において少なくとも１つの振幅制御器(4.9, 4.10)が設けられており、該振幅制御器は、前記クロック信号の振幅値を制御するために、クロック的に分解された前記入力信号の振幅が互いに実質的に同じ大きさであるように前記制御値(4.16)を使用し、従って前記入力信号は前記比較器の入力部において、安定制御された状態ではクロック同期した信号成分を含まないこと
を特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
柱材(1.2)や配管配線や指のような対象物を静電容量式検知するための方法であって、
電極を備えたセンサ(5.1, 8.1)と平らな物体又は対象物との間において相対運動が行われ、静電容量変化の検知により前記対象物の位置が決定され、この際、制御回路が前記センサのセンサ電極を制御し、前記センサの出力信号を評価する形式の方法において、
少なくとも１つの前記センサ電極(5.2; SA, SB, SC, SD)の電位の変化時には、前記センサ電極を取り囲む少なくとも１つの別の周囲電極(5.3; 8.11)がその電位について前記センサ電極に対して反対向きに制御されることにより、少なくとも１つの前記センサ電極の電位が予め定めた又は予め定めることのできる電位へ制御されること
を特徴とする方法。
前記対象物又はネジのような不均質部の位置及び／又は厚さを決定するために、前記センサ(8.1)の複数のセンサ部分領域(SA, SB, SC, SD)、及び／又は該センサ部分領域を全体として又は各別に別々に取り囲む少なくとも１つの周囲電極(8.11)について、互いの静電容量比率又は基準静電容量(C2)に対する静電容量比率が評価されること
を特徴とする、請求項５に記載の方法。
前記センサの信号の高抵抗の減少が、アクティブ回路を介して行われること、及び、
前記アクティブ回路の後に、前記センサ電極(5.2, SA, SB, SC, SD)の信号と、基準区間からの基準信号との合流がアクティブに差動増幅器(4.23)を介して行われること
を特徴とする、請求項５又は６に記載の方法。
クロック制御部(4.8)が、前記センサ電極の電位を制御するために前記周囲電極(5.3)へクロック信号を伝達し、反転したクロック信号を少なくとも１つの基準静電容量(C1, C2)に伝達し、そして前記センサ電極(5.2)により受信された信号と重ね合わせること
を特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
前記クロック制御部(4.8)は、前記周囲電極(5.3)へ前記クロック信号を伝達し、前記クロック信号は、同相で前記センサ電極(5.2)により受信され、この際、前記センサ電極(5.2)に印加する信号は、外部影響により影響を及ぼすことができ、前記反転されたクロック信号と重ね合わされた状態で入力信号を形成すること、及び、
制御値(4.16)として比較値を形成するために比較器(4.7)の入力部にはクロック的に分解された信号が生ずるように、前記入力信号がクロック的に分解されること、及び、
前記クロック信号及び／又は前記反転されたクロック信号の信号経過部において少なくとも１つの振幅制御器(4.9, 4.10)が設けられており、該振幅制御器は、前記クロック信号の振幅値を制御するために、クロック的に分解された前記入力信号の振幅が互いに実質的に同じ大きさであるように前記制御値(4.16)を使用し、従って前記入力信号は前記比較器(4.7)の入力部において、クロック同期した信号成分を含まないこと
を特徴とする、請求項８に記載の方法。
高増幅する構成要素(4.5, 4.7, 4.23)を有する前記制御回路は、前記センサに対する前記対象物の間隔を測定曲線の振幅から読み取ること
を特徴とする、請求項５〜９のいずれか一項に記載の方法。