JP2013516602A5

JP2013516602A5 -

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Publication number: JP2013516602A5
Application number: JP2012546447A
Authority: JP
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2014-02-20
Anticipated expiration: 2030-12-29

Description

本発明は、上述のある特定の実施形態を参照することによって記載されている。様々な構成と代替例が記載されており、当業者に分かるように、ここに記載されている実施形態の何れかと共に、これらの構成と代替例とを使用してもよいことに留意すべきである。更に、これらの実施形態は、本発明の意図及び範囲から逸脱することなく、当業者に周知の様々な変更及び代わりの形態が可能であることが分かるであろう。従って、特定の実施形態が記載されているが、これらは単に例であって、本発明の範囲を制限していない。本発明の範囲は、請求項において定められている。
以下に、本願出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］複数のセンサとターゲットとの間の距離を測定する複数の静電容量センサ(３０ａ、３０ｂ)と、
前記複数の静電容量センサにエネルギを与える１つ以上のＡＣ電力源（３０６）と、
前記複数の静電容量センサからの出力信号を処理する信号処理回路（３０１）と、
を具備する、静電容量感知システムであって、
前記複数のセンサは、ペアで配置されており、
前記１つ以上のＡＣ電力源は、前記複数のセンサの１つのペアのうちの第１のセンサに、前記複数のセンサの前記１つのペアのうちの第２のセンサの電流又は電圧に対して位相が１８０度ずれている交流電流又は電圧で、エネルギを与えるように構成されており、
前記信号処理回路は、
前記ペアの各センサから出力信号を受信し、
前記受信した出力信号に基づいて、前記ペアの前記複数のセンサと前記ターゲットとの間の平均の距離に関係する測定値を生成するように構成されており、
前記エネルギを与える信号の前半のサイクル中と、前記エネルギを与える信号の後半のサイクル中とにおいて、前記センサの出力信号を別々に合計することによって、前記距離の測定値を生成する、静電容量感知システム。
［２］前記静電容量感知システムは、複数のセンサの複数のペアを具備し、
前記信号処理回路(３０１)は、複数のセンサの各ペアに対して差動測定値を生成する、前記［１］の静電容量感知システム。
［３］前記複数のセンサは、一定のスロープと振幅とを有する三角形の電圧波形でエネルギを与えられる、前記［１］又は［２］の静電容量感知システム。
［４］前記エネルギを与える信号の前半のサイクル中と、前記エネルギを与える信号の後半のサイクル中とにおいて、前記センサの出力信号を別々に合計することによって、差動測定値を生成する、前記［１］乃至［３］の何れか１つの静電容量感知システム。
［５］複数のセンサの各ペアは、薄膜のベースの絶縁層（３４、１０２、１２０）上において互いに直ぐ近くに形成されていて、
前記複数のセンサの１つのペアのうちの各センサは、
前記ベースの絶縁層の第１の表面上に形成された異なる薄膜の感知電極（３１ａ、３１ｂ）と、
前記ベースの絶縁層の第２の表面上に配置された異なる薄膜の背部ガード電極（３５）と、
を具備している、前記［１］乃至［４］の何れか１つの静電容量感知システム。
［６］複数のセンサの各ペアは、
前記背部ガード電極に隣り合う第１の表面を有する第２の絶縁層(４３)と、
前記第２の絶縁層（４３）の第２の表面上に配置された薄膜のシールド電極（４４）と、
を更に具備しており、
前記第２の絶縁層と、前記シールド電極は、前記複数のセンサのペアのうちの両者のセンサに共通である、前記［１］乃至［５］の何れか１つの静電容量感知システム。
［７］前記静電容量感知システムは、ペアで配置された４つ以上の静電容量センサ（３０）を具備しており、
第１のペアの複数のセンサのうちの各センサは、隣り合う第２のペアの複数のセンサのうちの各センサにエネルギを与える電流又は電圧に対して位相のずれた交流電流又は電圧によって、エネルギを与えられる、前記［１］乃至［６］の何れか１つの静電容量感知システム。
［８］隣り合う複数のペアの複数のセンサにエネルギを与える電流又は電圧は、位相が９０度ずれている、前記［７］の静電容量感知システム。
［９］前記薄膜の構造は、フレキシブルである、前記［１］乃至［８］の何れか１つの静電容量感知システム。
［１０］各センサの前記背部ガード電極の外周部分は、前記センサの前記感知電極を越えて延在し、側部ガード電極を形成し、
前記側部ガード電極は、前記感知電極を実質的に囲んでおり、
前記外周部分は、前記第２の絶縁層の第２の表面上に配置されている、前記［１］乃至［９］の何れか１つの静電容量感知システム。
［１１］各センサは、前記ベースの絶縁層の第１の表面上に形成されている、異なる薄膜の側部ガード電極（３２）を具備しており、
前記側部ガード電極は、
前記センサの前記感知電極に隣り合って形成され、
前記側部ガード電極と前記感知電極との間にギャップ（３９）を定めており、
前記側部ガード電極は、前記センサの前記背部ガード電極（３５）に電気的に接続されている、前記［１］乃至［１０］の何れか１つの静電容量感知システム。
［１２］各センサは、フレキシブルなメンブレンを備えた細長い接続部材（１１）を更に具備しており、
前記フレキシブルなメンブレン上に、導電性トラック（１１４ａ−ｃ）がプリントされ又は付けられていて、
前記導電性トラックは、一方の端部において、前記センサの前記感知電極（３１）に電気的に接続され、他方の端部において、コネクタ（１１６）に電気的に接続されている、前記［１］乃至［１１］の何れか１つの静電容量感知システム。
［１３］前記導電性トラック（１１４ａ−ｃ）は、前記絶縁層（３４）上に形成され、
前記絶縁層は、
前記感知電極が形成されている第１のエリアと、
前記導電性トラックが形成されている第２の細長いエリアと、
を具備する、前記［１２］の静電容量感知システム。
［１４］前記ベースの絶縁層は、
前記感知電極（３１）が形成されている第１のエリアと、
導電性トラックが形成されている第２の細長いエリアと、
を具備しており、
前記導電性トラックは、一方の端部において、前記感知電極（３１）に電気的に接続され、他方の端部において、コネクタ（１１６）に電気的に接続されている、前記［１］乃至［１３］の何れか１つの静電容量感知システム。
［１５］前記静電容量センサからの信号を処理する前記信号処理回路（３０１）は、前記１つ以上のＡＣ電力源（３０６）を駆動する信号を生成するために、位相シフト回路（３７７、３３３）と発振器（３３１、３７６）とを有する同期検波回路を具備する、前記［１］乃至［１４］の何れか１つの静電容量感知システム。
［１６］前記位相シフト回路（３７７、３３３）を調整する自動較正アルゴリズムを更に具備する、前記［１５］の静電容量感知システム。
［１７］前記自動較正アルゴリズムは、ミキサ回路（３７２）の出力を最大化するように、前記位相シフト回路（３７７、３３３）の位相シフトを調整する、前記［１５］の静電容量感知システム。
［１８］前記自動較正アルゴリズムは、前記静電容量感知システムにおいて行なわれる位相シフトに実質的に等しくなるように、前記位相シフト回路（３７７、３３３）の位相シフトを調整する、前記［１５］乃至［１７］の何れか１つの静電容量感知システム。
［１９］前記自動較正アルゴリズムは、前記１つ以上のＡＣ電力源（３０６）を駆動する信号を調整する、前記［１５］乃至［１８］の何れか１つの静電容量感知システム。
［２０］各センサは、ブリッジ回路において接続され、
前記ブリッジ回路は、並列に接続された第１の脚と第２の脚とを有し、
前記第１の脚は、第１のノードにおいて一緒に接続されている直列の、第１のインピーダンス（７１）と可変キャパシタンス（７３）とを具備し、
前記第２の脚は、第２のノードにおいて一緒に接続されている直列の、第２のインピーダンス（７２）とセンサ（３０）とを具備し、
前記静電容量感知システムは、前記ブリッジ回路の前記第１のノードと前記第２のノードとにかかる電圧の差を測定する回路（７５）を更に具備する、前記［１５］乃至［１９］の何れか１つの静電容量感知システム。
［２１］前記ＡＣ電力源（３０６）は、前記ブリッジ回路の前記第１の脚と前記第２の脚とに接続されている、前記［２０］の静電容量感知システム。
［２２］前記第１と第２のインピーダンス（７１、７２）は、固定されていて、同じインピーダンス値を有する、前記［２０］又は［２１］の静電容量感知システム。
［２３］前記静電容量感知システムは、共通の基板上で統合され、
前記第１と第２のインピーダンス（７１、７２）と、前記センサは、前記共通の基板上に形成されている、前記［２０］乃至［２２］の何れか１つの静電容量感知システム。

Claims

複数の静電容量センサとターゲットとの間の距離を測定する前記複数の静電容量センサ(３０ａ、３０ｂ)と、
前記複数の静電容量センサにエネルギを与える１つ以上のＡＣ電力源（３０６）と、
前記複数の静電容量センサからの信号を処理する信号処理回路（３０１）と、
を具備する、静電容量感知システムであって、
前記複数のセンサは、ペアで配置されており、
前記１つ以上のＡＣ電力源は、前記複数のセンサの１つのペアのうちの第１のセンサに、前記複数のセンサの１つのペアのうちの第２のセンサの電流又は電圧に対して位相が１８０度ずれている交流電流又は電圧で、エネルギを与えるように構成されており、
前記複数のセンサの１つのペアは、１つの距離測定値のための測定ユニットを提供し、
前記信号処理回路は、
前記ペアの各センサから出力信号を受信し、
前記ペアの複数のセンサと前記ターゲットとの間の平均距離に関連する測定値を生成する、静電容量感知システム。
前記静電容量感知システムは、複数のセンサの複数のペアを具備し、
前記信号処理回路(３０１)は、複数のセンサの各ペアに対して差の測定値を生成する、請求項１の静電容量感知システム。
前記複数のセンサは、一定のスロープと振幅とを有する三角形の電圧波形でエネルギを与えられる、請求項１又は２の静電容量感知システム。
エネルギを与える信号の前半のサイクル中と、エネルギを与える信号の後半のサイクル中とにおいて、前記センサの出力信号を別々に合計することによって、前記距離測定値を生成する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の静電容量感知システム。
エネルギを与える信号の前半のサイクル中と、エネルギを与える信号の後半のサイクル中とにおいて、前記センサの出力信号を別々に合計し、一方の合計値から他方の合計値を減算することによって、差の測定値を生成する、請求項２乃至４の何れか１項の静電容量感知システム。
複数のセンサの各ペアは、薄膜のベースの絶縁層（３４、１０２、１２０）上において互いに直ぐ近くに形成されていて、
前記複数のセンサの１つのペアのうちの各センサは、
前記ベースの絶縁層の第１の表面上に形成された異なる薄膜の感知電極（３１ａ、３１ｂ）と、
前記ベースの絶縁層の第２の表面上に配置された異なる薄膜の背部ガード電極（３５）と、
を具備しており、
複数のセンサの各ペアは、
前記背部ガード電極に隣り合う第１の表面を有する第２の絶縁層(４３)と、
前記第２の絶縁層（４３）の第２の表面上に配置された薄膜のシールド電極（４４）と、
を更に具備しており、
前記第２の絶縁層と、前記シールド電極は、前記複数のセンサのペアのうちの両者のセンサに共通である、請求項１乃至５の何れか１項の静電容量感知システム。
前記静電容量感知システムは、ペアで配置された４つ以上の静電容量センサ（３０）を具備しており、
第１のペアのセンサのうちの各センサは、隣り合う第２のペアのセンサのうちの各センサにエネルギを与える電流又は電圧に対して位相のずれた交流電流又は電圧によって、エネルギを与えられる、請求項１乃至６の何れか１項の静電容量感知システム。
隣り合うペアのセンサにエネルギを与える電流又は電圧は、位相が９０度ずれている、請求項７の静電容量感知システム。
前記静電容量センサからの信号を処理する前記信号処理回路（３０１）は、前記１つ以上のＡＣ電力源（３０６）を駆動する信号を生成するために、位相シフト回路（３７７、３３３）と発振器（３３１、３７６）とを有する同期検波回路を具備する、請求項１乃至８の何れか１項の静電容量感知システム。
前記位相シフト回路（３７７、３３３）を調整する自動較正アルゴリズムを更に具備する、請求項９の静電容量感知システム。
前記自動較正アルゴリズムは、ミキサ回路（３７２）の出力を最大化するように、前記位相シフト回路（３７７、３３３）の位相シフトを調整する、請求項１０の静電容量感知システム。
前記自動較正アルゴリズムは、前記静電容量感知システムにおいて行なわれる位相シフトに実質的に等しくなるように、前記位相シフト回路（３７７、３３３）の位相シフトを調整する、請求項９乃至１１の何れか１項の静電容量感知システム。
前記自動較正アルゴリズムは、前記１つ以上のＡＣ電力源（３０６）を駆動する信号を調整する、請求項９乃至１２の何れか１項の静電容量感知システム。
各センサは、ブリッジ回路において接続され、
前記ブリッジ回路は、並列に接続された第１の脚と第２の脚とを有し、
前記第１の脚は、第１のノードにおいて一緒に接続されている直列の、第１のインピーダンス（７１）と可変キャパシタンス（７３）とを具備し、
前記第２の脚は、第２のノードにおいて一緒に接続されている直列の、第２のインピーダンス（７２）とセンサ（３０）とを具備し、
前記静電容量感知システムは、前記ブリッジ回路の前記第１のノードと前記第２のノードとにかかる電圧の差を測定する回路（７５）を更に具備する、請求項１乃至１３の何れか１項の静電容量感知システム。
前記静電容量感知システムは、共通の基板上で統合され、
前記第１と第２のインピーダンス（７１、７２）と、前記センサは、前記共通の基板上に形成されている、請求項１４の静電容量感知システム。