JP2017161494A - Proximity sensor - Google Patents

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智 棚橋
Satoshi Tanahashi
智 棚橋
井上 学
Manabu Inoue
学 井上
一樹 高木
Kazuki Takagi
一樹 高木
加道 博行
Hiroyuki Kado
博行 加道
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a smaller proximity sensor that can detect a detection object while suppressing the influence from a peripheral object except the detection object.SOLUTION: A proximity sensor includes: a substrate; a first shield electrode provided on a surface of the substrate; a first detection electrode which is provided on the surface of the substrate around the first shield electrode, insulated from the first shield electrode, and has an outer periphery with a polygonal shape; a driving unit in which the first shield electrode and the first detection electrode are connected, to which power is supplied, and which applies voltage so that the first shield electrode and the first detection electrode have the same potential; and a detection unit that detects the change in electrostatic capacitance in the first detection electrode.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、人物等の物体の接近を検知する近接センサに関する。   The present disclosure relates to a proximity sensor that detects the approach of an object such as a person.

特許文献1は、静電容量の変化によって物体を検知する近接センサを開示する。この近接センサは、2つの検知電極とグランド電極とにより、検出対象外の周辺物体による影響を軽減しつつ検出対象を検出することができる。   Patent Document 1 discloses a proximity sensor that detects an object based on a change in capacitance. This proximity sensor can detect a detection target by using two detection electrodes and a ground electrode while reducing the influence of a peripheral object that is not the detection target.

国際公開第2004/059343号International Publication No. 2004/059343

本開示は、検出対象外の周辺物体による影響を軽減しつつ検出対象を検出することができ、小型化することができる近接センサを提供する。   The present disclosure provides a proximity sensor that can detect a detection target while reducing the influence of a peripheral object that is not the detection target, and can be downsized.

本開示の一態様による近接センサは、基板と、基板の表面上に設けられる第1シールド電極と、基板の表面上で第1シールド電極の周囲に設けられる第1検知電極であって、第1シールド電極とは絶縁され且つ外周が多角形状である第1検知電極と、第1シールド電極と第1検知電極とが接続され且つ電力が供給される駆動部であって、第1シールド電極及び第1検知電極が同電位になるように電圧を印加する駆動部と、第1検知電極における静電容量の変化を検知する検知部と、を備える。   A proximity sensor according to an aspect of the present disclosure includes a substrate, a first shield electrode provided on a surface of the substrate, and a first detection electrode provided around the first shield electrode on the surface of the substrate, A drive unit that is insulated from the shield electrode and has a polygonal outer periphery; the first shield electrode and the first detection electrode are connected to each other; and the power is supplied to the drive unit. A drive unit that applies a voltage so that one detection electrode has the same potential, and a detection unit that detects a change in capacitance in the first detection electrode.

また、本開示の別の一態様による近接センサは、基板と、基板の表面上に設けられる第1シールド電極と、基板の表面上で第1シールド電極の周囲に設けられる第1検知電極であって、第1シールド電極とは絶縁された第1検知電極と、基板の表面上で第1検知電極の内側に設けられる第2検知電極であって、第1シールド電極及び第1検知電極とは絶縁された第2検知電極と、第1シールド電極、第1検知電極及び第2検知電極が接続され且つ電力が供給される駆動部であって、第1シールド電極、第1検知電極及び第2検知電極が同電位になるように電圧を印加する駆動部と、第1検知電極及び第2検知電極における静電容量の変化を検知する検知部と、を備える。   A proximity sensor according to another aspect of the present disclosure includes a substrate, a first shield electrode provided on the surface of the substrate, and a first detection electrode provided around the first shield electrode on the surface of the substrate. A first detection electrode insulated from the first shield electrode, and a second detection electrode provided inside the first detection electrode on the surface of the substrate, wherein the first shield electrode and the first detection electrode are A drive unit to which the insulated second detection electrode, the first shield electrode, the first detection electrode, and the second detection electrode are connected and supplied with power, the first shield electrode, the first detection electrode, and the second A drive unit that applies a voltage so that the detection electrodes have the same potential; and a detection unit that detects a change in capacitance in the first detection electrode and the second detection electrode.

本開示における近接センサは、検出対象外の周辺物体による影響を軽減しつつ検出対象を検出することができ、小型化することができる。   The proximity sensor according to the present disclosure can detect a detection target while reducing the influence of a peripheral object that is not the detection target, and can be downsized.

図1は、実施の形態1に係る近接センサのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a proximity sensor according to the first embodiment. 図2は、実施の形態1に係る近接センサのセンサ部の外観図である。FIG. 2 is an external view of a sensor unit of the proximity sensor according to the first embodiment. 図3は、図1の近接センサの検知部の構成の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the detection unit of the proximity sensor in FIG. 1. 図4は、実施の形態1の実施例1のセンサ部の計算モデル図である。FIG. 4 is a calculation model diagram of the sensor unit of Example 1 of the first embodiment. 図5は、実施例1の比較例1のセンサ部の計算モデル図である。FIG. 5 is a calculation model diagram of the sensor unit of the first comparative example of the first embodiment. 図6は、実施例1及び比較例1のセンサ部の静電容量の計算結果を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing the calculation results of the capacitances of the sensor units of Example 1 and Comparative Example 1. 図7は、実施の形態1の実施例2のセンサ部の計算モデル図である。FIG. 7 is a calculation model diagram of the sensor unit of Example 2 of the first embodiment. 図8は、実施例2の比較例2のセンサ部の比較計算モデル図である。FIG. 8 is a comparative calculation model diagram of the sensor unit of the second comparative example of the second embodiment. 図9は、実施例2及び比較例2のセンサ部の静電容量の計算結果を示した図である。FIG. 9 is a diagram showing the calculation results of the capacitances of the sensor units of Example 2 and Comparative Example 2. 図10は、実施の形態2に係る近接センサのセンサ部の概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram of a sensor unit of the proximity sensor according to the second embodiment. 図11は、実施の形態2に係る近接センサの検知部の構成の一例を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a detection unit of the proximity sensor according to the second embodiment. 図12は、実施の形態3に係る近接センサのセンサ部の概略図である。FIG. 12 is a schematic diagram of a sensor unit of the proximity sensor according to the third embodiment. 図13は、実施の形態3に係る近接センサの検知部の構成の一例を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a detection unit of the proximity sensor according to the third embodiment. 図14は、本開示の近接センサの適用例を示す概略図である。FIG. 14 is a schematic diagram illustrating an application example of the proximity sensor of the present disclosure.

本発明者らは、「背景技術」の欄において記載した技術に関し、検出対象外の周辺物体による影響を軽減しつつ検出対象を検出することができ、小型化することができる近接センサを、以下のように見出した。   The inventors of the present invention relate to the technology described in the section of “Background Art”, a proximity sensor that can detect a detection target while reducing the influence of a peripheral object that is not the detection target, and can be downsized. I found it like this.

本開示の一態様による近接センサは、基板と、基板の表面上に設けられる第1シールド電極と、基板の表面上で第1シールド電極の周囲に設けられる第1検知電極であって、第1シールド電極とは絶縁され且つ外周が多角形状である第1検知電極と、第1シールド電極と第1検知電極とが接続され且つ電力が供給される駆動部であって、第1シールド電極及び第1検知電極が同電位になるように電圧を印加する駆動部と、第1検知電極における静電容量の変化を検知する検知部と、を備える。   A proximity sensor according to an aspect of the present disclosure includes a substrate, a first shield electrode provided on a surface of the substrate, and a first detection electrode provided around the first shield electrode on the surface of the substrate, A drive unit that is insulated from the shield electrode and has a polygonal outer periphery; the first shield electrode and the first detection electrode are connected to each other; and the power is supplied to the drive unit. A drive unit that applies a voltage so that one detection electrode has the same potential, and a detection unit that detects a change in capacitance in the first detection electrode.

上述の構成において、第1検知電極が第1シールド電極の周囲に配置されているため、第1検知電極及び第1シールド電極の全体のサイズが小さくても、被検出体と第1検知電極との間での所定の静電容量の確保が可能である。これにより、近接センサを容易に小型化することができる。さらに、第1検知電極及び第1シールド電極を配置することで、第1検知電極及び第1シールド電極の全体のサイズが小さくても、被検出体に対する感度を大きくしつつ、水滴等の付着物に対する感度を小さくすることができる。従って、近接センサは、誤検知を防止しつつ被検出体の接近を検出することができ、且つ小型化を可能にする。   In the above-described configuration, since the first detection electrode is disposed around the first shield electrode, even if the overall size of the first detection electrode and the first shield electrode is small, the detected object and the first detection electrode It is possible to ensure a predetermined capacitance between the two. Thereby, a proximity sensor can be reduced in size easily. Furthermore, by arranging the first detection electrode and the first shield electrode, even if the entire size of the first detection electrode and the first shield electrode is small, the sensitivity to the detected object is increased, and the attached matter such as water droplets. The sensitivity to can be reduced. Therefore, the proximity sensor can detect the approach of the detected object while preventing erroneous detection, and can be downsized.

また、本開示の別の一態様による近接センサは、基板と、基板の表面上に設けられる第1シールド電極と、基板の表面上で第1シールド電極の周囲に設けられる第1検知電極であって、第1シールド電極とは絶縁された第1検知電極と、基板の表面上で第1検知電極の内側に設けられる第2検知電極であって、第1シールド電極及び第1検知電極とは絶縁された第2検知電極と、第1シールド電極、第1検知電極及び第2検知電極が接続され且つ電力が供給される駆動部であって、第1シールド電極、第1検知電極及び第2検知電極が同電位になるように電圧を印加する駆動部と、第1検知電極及び第2検知電極における静電容量の変化を検知する検知部と、を備える。   A proximity sensor according to another aspect of the present disclosure includes a substrate, a first shield electrode provided on the surface of the substrate, and a first detection electrode provided around the first shield electrode on the surface of the substrate. A first detection electrode insulated from the first shield electrode, and a second detection electrode provided inside the first detection electrode on the surface of the substrate, wherein the first shield electrode and the first detection electrode are A drive unit to which the insulated second detection electrode, the first shield electrode, the first detection electrode, and the second detection electrode are connected and supplied with power, the first shield electrode, the first detection electrode, and the second A drive unit that applies a voltage so that the detection electrodes have the same potential; and a detection unit that detects a change in capacitance in the first detection electrode and the second detection electrode.

上述の構成において、第1及び第2検知電極並びに第1シールド電極が配置され且つ第1検知電極が第1シールド電極の周囲に配置されているため、近接センサは、誤検知を防止しつつ被検出体の接近を検出することができ、且つ小型化を可能にする。さらに、第1検知電極と第2検知電極との間の電圧変化の差分を利用することによって、電磁波等に起因する環境ノイズによる近接センサの検知精度への影響の低減が可能である。よって、近接センサは、安定して動作することができる。   In the above-described configuration, the first and second detection electrodes and the first shield electrode are arranged and the first detection electrode is arranged around the first shield electrode. The approach of the detection body can be detected, and the size can be reduced. Furthermore, by using the difference in voltage change between the first detection electrode and the second detection electrode, it is possible to reduce the influence on the detection accuracy of the proximity sensor due to environmental noise caused by electromagnetic waves or the like. Therefore, the proximity sensor can operate stably.

近接センサは、基板の第1検知電極が設けられた表面と反対側の裏面上に設けられる第2シールド電極をさらに備えてもよい。上述の構成によって、被検出体が当該表面側から近接センサに接近する場合、第1検知電極は、被検出体の接近を検知する。一方、被検出体が当該裏面側から近接センサに接近する場合、第2シールド電極が、第1検知電極の検出動作を遮蔽する。よって、近接センサが被検出体の接近を検出する方向を限定することが可能になる。   The proximity sensor may further include a second shield electrode provided on the back surface of the substrate opposite to the surface on which the first detection electrode is provided. With the above configuration, when the detected object approaches the proximity sensor from the surface side, the first detection electrode detects the approach of the detected object. On the other hand, when the detected object approaches the proximity sensor from the back side, the second shield electrode shields the detection operation of the first detection electrode. Therefore, it is possible to limit the direction in which the proximity sensor detects the approach of the detection target.

さらに、第2シールド電極は、基板の表面の平面視で第1検知電極よりも外側に延出しないように設けられてもよい。上述の構成は、第2シールド電極が、第1検知電極と被検出体との間に生じる静電容量を減少することを、抑える。   Furthermore, the second shield electrode may be provided so as not to extend outward from the first detection electrode in a plan view of the surface of the substrate. The above-described configuration suppresses the second shield electrode from reducing the capacitance generated between the first detection electrode and the detection target.

また、第1検知電極の外周の形状は矩形状であってもよい。上述の構成によって、第1検知電極の外周の長さを、第1検知電極が円、楕円、長円形等である場合よりも長くすることができる。よって、第1検知電極の感度を高くしつつ、第1検知電極及び第1シールド電極の全体の小型化が可能になる。   Further, the shape of the outer periphery of the first detection electrode may be rectangular. With the above-described configuration, the outer circumference of the first detection electrode can be made longer than when the first detection electrode is a circle, an ellipse, an oval, or the like. Therefore, the overall size of the first detection electrode and the first shield electrode can be reduced while increasing the sensitivity of the first detection electrode.

また、シールド電極は、シールド電極の周囲の検知電極の内側の領域を埋めるように設けられてもよい。上述の構成によって、シールド電極の面積を大きくすることができる。シールド電極及び検知電極の表面に水滴等の付着物が付着した場合、付着物と検知電極との間に静電容量が発生する。この静電容量では、面積の大きいシールド電極の静電容量が支配的となるため、付着物に対する検知電極の感度を低く抑えることができる。   The shield electrode may be provided so as to fill a region inside the detection electrode around the shield electrode. With the above-described configuration, the area of the shield electrode can be increased. When a deposit such as a water droplet adheres to the surfaces of the shield electrode and the detection electrode, a capacitance is generated between the deposit and the detection electrode. In this electrostatic capacity, since the electrostatic capacity of the shield electrode having a large area becomes dominant, the sensitivity of the detection electrode to the deposit can be kept low.

近接センサは、少なくとも1つの検知電極と、少なくとも1つのシールド電極とを備え、少なくとも1つの検知電極及び少なくとも1つのシールド電極のうちで、最も外側に配置される電極は、検知電極であってもよい。上述の構成において、最も外側に配置される検知電極は、シールド電極によって囲まれない。よって、当該検知電極の検出範囲が、シールド電極によって限定されることが抑えられる。   The proximity sensor includes at least one detection electrode and at least one shield electrode, and among the at least one detection electrode and the at least one shield electrode, the outermost electrode may be a detection electrode. Good. In the above-described configuration, the outermost detection electrode is not surrounded by the shield electrode. Therefore, it is suppressed that the detection range of the detection electrode is limited by the shield electrode.

さらに、近接センサは、複数の検知電極を備え、シールド電極は、検知電極の周囲に設けられてもよい。上述の構成において、検知電極と、当該検知電極の周囲のシールド電極とによる構成は、検知電極と被検出体との距離が十分近い場合の被検出体の検知に効果的である。一方、シールド電極と、当該シールド電極の周囲の検知電極とによる構成は、検知電極と被検出体との距離が十分に離れている場合の被検出体の検知に効果的である。よって、近接センサは、2つの検知への有効な適合性を有し得る。   Further, the proximity sensor may include a plurality of detection electrodes, and the shield electrode may be provided around the detection electrodes. In the above-described configuration, the configuration including the detection electrode and the shield electrode around the detection electrode is effective for detecting the detection target when the distance between the detection electrode and the detection target is sufficiently short. On the other hand, the configuration of the shield electrode and the detection electrode around the shield electrode is effective for detection of the detected object when the distance between the detection electrode and the detected object is sufficiently large. Thus, the proximity sensor may have an effective suitability for the two detections.

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art.

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。   The accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.

(実施の形態1)
以下、図1〜図7を用いて、実施の形態1に係る近接センサ100を説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the proximity sensor 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

[1−1.構成]
実施の形態1に係る近接センサ100の構成を、図1を用いて説明する。図1は、実施の形態1に係る近接センサ100のブロック図である。この近接センサ100は、センサ部200と回路部300とを備えている。回路部300は、センサ部200からの信号を検知する検知部310と、近接センサ100から外部装置に通信を行う通信部320と、検知部310及び通信部320を制御する制御部330とを備える。
[1-1. Constitution]
The configuration of the proximity sensor 100 according to Embodiment 1 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of a proximity sensor 100 according to the first embodiment. The proximity sensor 100 includes a sensor unit 200 and a circuit unit 300. The circuit unit 300 includes a detection unit 310 that detects a signal from the sensor unit 200, a communication unit 320 that communicates from the proximity sensor 100 to an external device, and a control unit 330 that controls the detection unit 310 and the communication unit 320. .

近接センサ100は、被検出体の接近を検知するためのものであり、様々な用途で利用可能である。近接センサ100の具体的な適用例は後述する。   The proximity sensor 100 is for detecting the approach of the detection target, and can be used for various purposes. A specific application example of the proximity sensor 100 will be described later.

センサ部200は、静電容量式のセンサであり、詳細は後述する。   The sensor unit 200 is a capacitance type sensor, and details will be described later.

検知部310は、例えば、回路によって構成されてもよく、電源、充放電回路、電荷電圧変換回路(C−V変換回路)等を有し得る。検知部310は、センサ部200に電圧を印加し、被検出体の接近によってセンサ部200に充電される電荷を検出し、電圧に変換する。ここで、検知部310は、駆動部及び検知部の一例である。   The detection unit 310 may be configured by a circuit, for example, and may include a power source, a charge / discharge circuit, a charge / voltage conversion circuit (CV conversion circuit), and the like. The detection unit 310 applies a voltage to the sensor unit 200, detects the electric charge charged in the sensor unit 200 due to the approach of the detected object, and converts it into a voltage. Here, the detection unit 310 is an example of a drive unit and a detection unit.

制御部330は、検知部310及び通信部320の制御を実施するが、近接センサ100全体の制御を実施してもよい。また、制御部330は、後述するように、検知部310が検出したセンサ部200の電圧が閾値を超えたか否かを判断する。制御部330は、例えば、MPU(Micro Processing Unit)、CPU(Central Processing Unit)、プロセッサ、LSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)などの回路等であってよい。   The control unit 330 controls the detection unit 310 and the communication unit 320, but may control the entire proximity sensor 100. Further, as will be described later, the control unit 330 determines whether or not the voltage of the sensor unit 200 detected by the detection unit 310 has exceeded a threshold value. The control unit 330 may be, for example, a circuit such as an MPU (Micro Processing Unit), a CPU (Central Processing Unit), a processor, or an LSI (Large Scale Integration).

通信部320は、制御部330によって判断した結果をWi−Fi(登録商標)(Wireless Fidelity)等の無線通信によって、外部装置へと通信する。通信部320は、例えば、通信回路であってもよい。   The communication unit 320 communicates the result determined by the control unit 330 to an external device by wireless communication such as Wi-Fi (registered trademark) (Wireless Fidelity). The communication unit 320 may be a communication circuit, for example.

次に、図2を参照してセンサ部200の詳細を説明する。図2は、実施の形態1に係るセンサ部200の外観図である。図2は、センサ部200の平面図と、センサ部200の長手に沿うX−X’線に沿ったセンサ部200の断面図と、X−X’線に垂直なY−Y’線に沿ったセンサ部200の断面図とを示す。センサ部200は、リジッドプリント回路基板(RPC:Rigid Printed Circuits)、フレキシブルプリント回路基板(FPC:Flexible Printed Circuits)等により構成される。センサ部200は、本実施の形態では矩形状の平面形状を有しているが、これに限定されず、いかなる形状を有してもよい。   Next, details of the sensor unit 200 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an external view of the sensor unit 200 according to the first embodiment. 2 is a plan view of the sensor unit 200, a cross-sectional view of the sensor unit 200 along the line XX ′ along the length of the sensor unit 200, and a line YY ′ perpendicular to the line XX ′. 2 is a cross-sectional view of the sensor unit 200. The sensor unit 200 includes a rigid printed circuit board (RPC), a flexible printed circuit board (FPC), and the like. The sensor unit 200 has a rectangular planar shape in the present embodiment, but is not limited to this, and may have any shape.

具体的には、センサ部200は、絶縁基板210と、絶縁基板210の表面上にパターン形成された第1シールド電極220及び第1検知電極230による電極パターンとを備えるように構成されている。第1シールド電極220及び第1検知電極230は、検知部310と電気的に接続されている。センサ部200では、第1検知電極230の電界が、接近する被検出体により影響を受けることによって、第1検知電極230に電荷が充電される。この充電される電荷に基づき、被検出体の接近の検出が可能である。第1シールド電極220は、第1検知電極230における電荷の充電に基づく検出精度が、被検出体の周辺物体により受ける影響を軽減する。ここで、絶縁基板210は、基板の一例である。   Specifically, the sensor unit 200 is configured to include an insulating substrate 210 and an electrode pattern formed by a first shield electrode 220 and a first detection electrode 230 that are patterned on the surface of the insulating substrate 210. The first shield electrode 220 and the first detection electrode 230 are electrically connected to the detection unit 310. In the sensor unit 200, the electric field of the first detection electrode 230 is affected by the approaching detection target, whereby the first detection electrode 230 is charged. Based on this charged electric charge, it is possible to detect the approach of the detection object. The first shield electrode 220 reduces the influence that the detection accuracy based on the charge of the first detection electrode 230 is affected by the surrounding object of the detection target. Here, the insulating substrate 210 is an example of a substrate.

絶縁基板210は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等の電気的な絶縁性材料から作製される。第1シールド電極220及び第1検知電極230は、銅、アルミニウム、酸化インジウムスズ(ITO)等の導電性材料から作製される。   The insulating substrate 210 is made of an electrically insulating material such as an epoxy resin, a phenol resin, polyethylene terephthalate (PET), or polyethylene naphthalate (PEN). The first shield electrode 220 and the first detection electrode 230 are made of a conductive material such as copper, aluminum, or indium tin oxide (ITO).

第1シールド電極220は、絶縁基板210の表面の平面視で多角形状(本実施の形態では矩形)の形状に形成され、その外周縁の外側に第1検知電極230が形成されている。第1シールド電極220は、第1検知電極230の内側の領域を埋めるように設けられており、それにより、第1検知電極230よりも大きい面積を有している。なお、上記多角形状の形状は、多角形に加え、丸められた角を含む多角形、湾曲した辺を含む多角形等を含み得る。   The first shield electrode 220 is formed in a polygonal shape (rectangular in the present embodiment) in a plan view of the surface of the insulating substrate 210, and the first detection electrode 230 is formed outside the outer peripheral edge thereof. The first shield electrode 220 is provided so as to fill a region inside the first detection electrode 230, and thereby has a larger area than the first detection electrode 230. In addition to the polygon, the polygonal shape may include a polygon including a rounded corner, a polygon including a curved side, and the like.

第1検知電極230は、多角形状(本実施の形態では矩形)の外周縁を有し且つ第1シールド電極220を囲む枠形状に形成されている。なお、上記多角形状の形状は、多角形に加え、丸められた角を含む多角形、湾曲した辺を含む多角形等を含み得る。第1検知電極230は、第1シールド電極220から等間隔の幅で形成されている。具体的には、第1検知電極230は、第1シールド電極220から一定の幅のギャップをあけて配置され、一定の幅で形成されている。これにより、第1検知電極230は、第1シールド電極220とは電気的に絶縁されている。第1検知電極230の幅は、その外周縁に垂直な方向の幅である。また、第1検知電極230は、絶縁基板210の外周縁に沿って配置されている。具体的には、図2の各断面図に示されるように、第1検知電極230の外周縁が、絶縁基板210の外周縁と実質的に面一、つまり、実質的に同一平面上にある。これにより、第1検知電極230の電界が被検出体によって影響を受け得る範囲である検出範囲に関して、絶縁基板210による検出範囲の制限が抑えられる。つまり、絶縁基板210によるセンサ部200の検出範囲の制限が抑えられる。   The first detection electrode 230 has a polygonal shape (rectangular in the present embodiment) and has a frame shape surrounding the first shield electrode 220. In addition to the polygon, the polygonal shape may include a polygon including a rounded corner, a polygon including a curved side, and the like. The first detection electrodes 230 are formed at equal intervals from the first shield electrode 220. Specifically, the first detection electrode 230 is disposed with a gap having a certain width from the first shield electrode 220 and is formed with a certain width. Thereby, the first detection electrode 230 is electrically insulated from the first shield electrode 220. The width of the first detection electrode 230 is a width in a direction perpendicular to the outer peripheral edge thereof. Further, the first detection electrode 230 is disposed along the outer peripheral edge of the insulating substrate 210. Specifically, as shown in each cross-sectional view of FIG. 2, the outer peripheral edge of the first detection electrode 230 is substantially flush with the outer peripheral edge of the insulating substrate 210, that is, substantially on the same plane. . Thereby, regarding the detection range that is a range in which the electric field of the first detection electrode 230 can be influenced by the detection target, the limitation of the detection range by the insulating substrate 210 is suppressed. That is, the limit of the detection range of the sensor unit 200 by the insulating substrate 210 can be suppressed.

実施の形態1に係るセンサ部200に関する寸法について、センサ部200の寸法は約25mm×80mm、第1検知電極230の幅は約2mm、第1検知電極230と第1シールド電極220との電極間ギャップの幅は約1mm、第1シールド電極220の寸法は約19mm×74mm、絶縁基板210の厚みは約1.5〜3mm程度であるが、本開示における技術は、これらに限定されるものではない。なお、絶縁基板210の厚みは、第1シールド電極220及び第1検知電極230が形成される表面と垂直な方向の厚みである。後述するように、絶縁基板210の表面上での第1シールド電極220の面積は、第1検知電極230の面積よりも大きいことが、望ましい。   Regarding the dimensions related to the sensor unit 200 according to the first embodiment, the size of the sensor unit 200 is about 25 mm × 80 mm, the width of the first detection electrode 230 is about 2 mm, and the distance between the first detection electrode 230 and the first shield electrode 220. The width of the gap is about 1 mm, the dimension of the first shield electrode 220 is about 19 mm × 74 mm, and the thickness of the insulating substrate 210 is about 1.5 to 3 mm. However, the technology in the present disclosure is not limited to these. Absent. The insulating substrate 210 has a thickness in a direction perpendicular to the surface on which the first shield electrode 220 and the first detection electrode 230 are formed. As will be described later, it is desirable that the area of the first shield electrode 220 on the surface of the insulating substrate 210 is larger than the area of the first detection electrode 230.

また、本実施の形態に係る近接センサ100では、検知部310が第1シールド電極220及び第1検知電極230が同電位になるように電圧を印加するように構成される。ここで、第1シールド電極220及び第1検知電極230を同電位にする構成を有する本実施の形態に係る検知部310の構成の一例を、図3を用いて説明する。図3は、図1の近接センサ100の検知部310の構成の一例を示す概略図である。   In the proximity sensor 100 according to the present embodiment, the detection unit 310 is configured to apply a voltage so that the first shield electrode 220 and the first detection electrode 230 have the same potential. Here, an example of the configuration of the detection unit 310 according to the present embodiment having a configuration in which the first shield electrode 220 and the first detection electrode 230 are set to the same potential will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the detection unit 310 of the proximity sensor 100 of FIG.

図3を参照すると、検知部310は、電荷電圧変換回路(以下、C−V変換回路と呼ぶ)311と、電源回路312とを備えている。C−V変換回路311は、オペアンプ311aとコンデンサ311bとを含む。電源回路312は、第1シールド電極220及びオペアンプ311aの非反転入力端子と接続されている。オペアンプ311aの反転入力端子は、第1検知電極230と接続され、オペアンプ311aの出力端子は、制御部330と接続されている。コンデンサ311bは、オペアンプ311aの反転入力端子の上流の経路とオペアンプ311aの出力端子の下流の経路とに接続されている。第1検知電極230は、接地されていてもされていなくてもよい。本実施の形態では、第1検知電極230は、電源回路312によって電圧が印加されないように構成され、第1シールド電極220は、電源回路312によって電圧が印加されるように構成されている。   Referring to FIG. 3, the detection unit 310 includes a charge-voltage conversion circuit (hereinafter referred to as a CV conversion circuit) 311 and a power supply circuit 312. The CV conversion circuit 311 includes an operational amplifier 311a and a capacitor 311b. The power supply circuit 312 is connected to the first shield electrode 220 and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 311a. An inverting input terminal of the operational amplifier 311 a is connected to the first detection electrode 230, and an output terminal of the operational amplifier 311 a is connected to the control unit 330. The capacitor 311b is connected to a path upstream of the inverting input terminal of the operational amplifier 311a and a path downstream of the output terminal of the operational amplifier 311a. The first detection electrode 230 may or may not be grounded. In the present embodiment, the first detection electrode 230 is configured such that no voltage is applied by the power supply circuit 312, and the first shield electrode 220 is configured such that the voltage is applied by the power supply circuit 312.

上述の構成により、電源回路312は、第1検知電極230の電位と同等の電位を与えるように、第1シールド電極220に電圧を印加する。この状態において、第1検知電極230に被検出体が接近すると、後述するように、被検出体と第1検知電極230との間に生成される静電容量が増加し、それにより、第1検知電極230に電荷が充電される。第1検知電極230に充電される電荷は、C−V変換回路311によって電圧に変換されて、制御部330へ出力される。なお、オペアンプ311aの出力端子と制御部330との間に、アナログ/デジタル変換器(A/D変換器)が設けられてもよく、A/D変換器は、制御部330に含まれてもよい。A/D変換器は、オペアンプ311aの出力端子から出力される電圧のアナログ信号をデジタル信号に変換する。   With the above-described configuration, the power supply circuit 312 applies a voltage to the first shield electrode 220 so as to give a potential equivalent to the potential of the first detection electrode 230. In this state, when the detection object approaches the first detection electrode 230, as will be described later, the capacitance generated between the detection object and the first detection electrode 230 increases. The detection electrode 230 is charged. The charge charged in the first detection electrode 230 is converted into a voltage by the CV conversion circuit 311 and output to the control unit 330. An analog / digital converter (A / D converter) may be provided between the output terminal of the operational amplifier 311 a and the control unit 330, and the A / D converter may be included in the control unit 330. Good. The A / D converter converts an analog signal of a voltage output from the output terminal of the operational amplifier 311a into a digital signal.

[1−2.動作]
上記のように構成された実施の形態1に係る近接センサ100の動作を説明する。図1及び図2を参照すると、近接センサ100がONになると、検知部310は、第1シールド電極220と第1検知電極230とが同電位になるように電圧を印加する。具体的には、検知部310は、第1検知電極230と同等の電位を第1シールド電極220に与えるように、第1シールド電極220を駆動する。
[1-2. Operation]
The operation of the proximity sensor 100 according to the first embodiment configured as described above will be described. Referring to FIGS. 1 and 2, when the proximity sensor 100 is turned on, the detection unit 310 applies a voltage so that the first shield electrode 220 and the first detection electrode 230 have the same potential. Specifically, the detection unit 310 drives the first shield electrode 220 so that the same potential as the first detection electrode 230 is applied to the first shield electrode 220.

この状態で、センサ部200に被検出体が接近すると、その被検出体の接近にともない、被検出体と第1検知電極230との間に静電容量Caが生じ、被検出体と第1シールド電極220との間に静電容量Csが生じる。なお、これら静電容量Ca及びCsは、被検出体が第1検知電極230に接近するにしたがって増大する。   In this state, when the detected object approaches the sensor unit 200, the capacitance Ca is generated between the detected object and the first detection electrode 230 with the approach of the detected object, and the detected object and the first A capacitance Cs is generated between the shield electrode 220 and the shield electrode 220. The capacitances Ca and Cs increase as the detection target approaches the first detection electrode 230.

検知部310は、静電容量Caを電圧Vaに変換する。制御部330は、検知部310によって変換された電圧Vaが所定の閾値を超えるかどうか判断する。電圧Vaが所定の閾値を超える場合には、制御部330は、被検出体が所定の接近状態にあると判定する。制御部330は、この判定結果に基づき、被検出体の接近を認定する。   The detection unit 310 converts the capacitance Ca into the voltage Va. The controller 330 determines whether the voltage Va converted by the detector 310 exceeds a predetermined threshold. When the voltage Va exceeds a predetermined threshold value, the control unit 330 determines that the detected object is in a predetermined approach state. The controller 330 recognizes the approach of the detected object based on the determination result.

制御部330は、この認定結果を、通信部320を介して外部装置へ出力する。   The control unit 330 outputs this authorization result to an external device via the communication unit 320.

なお、第1シールド電極220と第1検知電極230とは、同電位のため、第1シールド電極220と第1検知電極230との間で電荷の充放電が行われず、両者間の見かけの静電容量は等価的にゼロとなる。このため、静電容量Csの変化は、静電容量Caに影響しない。   Since the first shield electrode 220 and the first detection electrode 230 have the same potential, charge is not charged or discharged between the first shield electrode 220 and the first detection electrode 230, and the apparent static electricity between the two is not detected. The capacitance is equivalently zero. For this reason, the change in the capacitance Cs does not affect the capacitance Ca.

ここで、上記のようにセンサ部200を形成する理由を詳細に説明する。一般的に静電容量式のセンサでは、センサの検知電極と被検出体との間に発生する静電容量は、検知電極と被検出体との距離が十分近い場合、検知電極の面積に依存する。これに対して、検知電極と被検出体との距離が十分離れている場合、検知電極と被検出体との間の静電容量において、フリンジ静電容量が支配的となる。例えば、検知電極と被検出体との距離が十分近い場合の距離(距離d1とする)は、d1<Sを満たすような距離とすることができる。なお、Sは、検知電極の面積である。これにより、例えば、本実施の形態に例示される約25mm×80mmの寸法のセンサ部200の場合、距離d1は約20mm未満とすることができる。また、検知電極と被検出体との距離が十分離れている場合の距離d2は、約50mm以上とすることができる。 Here, the reason why the sensor unit 200 is formed as described above will be described in detail. In general, in a capacitance type sensor, the capacitance generated between the detection electrode of the sensor and the detected object depends on the area of the detection electrode when the distance between the detection electrode and the detected object is sufficiently close. To do. On the other hand, when the distance between the detection electrode and the detection object is sufficiently large, the fringe capacitance is dominant in the capacitance between the detection electrode and the detection object. For example, the distance (referred to as distance d1) when the distance between the detection electrode and the detection target is sufficiently short can be a distance that satisfies d1 2 <S. S is the area of the detection electrode. Thereby, for example, in the case of the sensor unit 200 having a size of about 25 mm × 80 mm exemplified in the present embodiment, the distance d1 can be less than about 20 mm. Further, the distance d2 when the distance between the detection electrode and the detection object is sufficiently large can be about 50 mm or more.

上記2つの性質を利用したものが本実施の形態に係るセンサ部200の電極パターンである。センサ部200による被検出体の検知、具体的には、検知電極と被検出体との距離が十分離れている場合での検知に関して、本実施の形態の電極パターンの利点を、計算モデルを使って説明する。   The electrode pattern of the sensor unit 200 according to the present embodiment uses the above two properties. Regarding the detection of the detection object by the sensor unit 200, specifically, the detection when the distance between the detection electrode and the detection object is sufficiently large, the advantage of the electrode pattern of the present embodiment is calculated using a calculation model. I will explain.

まず、センサ部の電極パターンの配置を変更した場合について、第1検知電極と被検出体との間に発生する静電容量を比較検討した結果を、図4〜図6を用いて説明する。この検討では、本実施の形態の実施例1のセンサ部と、実施例1の比較例1のセンサ部とを比較した。実施例1は、上述したように、第1検知電極を第1シールド電極の外周外側に形成するケースであり、比較例1は、第1シールド電極を第1検知電極の外周外側に形成するケースである。実施例1及び比較例1のセンサ部において、第1検知電極の面積は互いに同等であり、第1シールド電極の面積は互いに同等である。なお、図4は、実施の形態1の実施例1のセンサ部200aの計算モデル図である。図5は、実施例1の比較例1のセンサ部201aの計算モデル図である。図6は、実施例1及び比較例1のセンサ部の静電容量の計算結果を示した図である。   First, the results of comparing and examining the capacitance generated between the first detection electrode and the detection target when the arrangement of the electrode pattern of the sensor unit is changed will be described with reference to FIGS. In this examination, the sensor unit of Example 1 of the present embodiment and the sensor unit of Comparative Example 1 of Example 1 were compared. As described above, Example 1 is a case where the first detection electrode is formed outside the outer periphery of the first shield electrode, and Comparative Example 1 is a case where the first shield electrode is formed outside the outer periphery of the first detection electrode. It is. In the sensor portions of Example 1 and Comparative Example 1, the areas of the first detection electrodes are equal to each other, and the areas of the first shield electrodes are equal to each other. FIG. 4 is a calculation model diagram of the sensor unit 200a of Example 1 of the first embodiment. FIG. 5 is a calculation model diagram of the sensor unit 201a of the first comparative example of the first embodiment. FIG. 6 is a diagram showing the calculation results of the capacitances of the sensor units of Example 1 and Comparative Example 1.

図4を参照すると、実施例1のセンサ部200aの電極パターンは、第1検知電極230aが第1シールド電極220aの外周外側となるように、形成されている。ここで、図4において、矩形状のセンサ部200aの長手方向をy軸方向とし、センサ部200aの短手方向であり且つy軸に垂直な方向をx軸方向と定義する。図4以降の図についても同様である。   Referring to FIG. 4, the electrode pattern of the sensor unit 200a according to the first embodiment is formed such that the first detection electrode 230a is on the outer periphery of the first shield electrode 220a. Here, in FIG. 4, the longitudinal direction of the rectangular sensor unit 200a is defined as the y-axis direction, and the short direction of the sensor unit 200a and the direction perpendicular to the y-axis are defined as the x-axis direction. The same applies to the drawings after FIG.

このとき、第1検知電極230aのx軸方向の外側長さは25mmであり、y軸方向の外側長さは80mmであり、電極幅は2mmである。第1シールド電極220aのx軸方向の長さは19mmであり、y軸方向の長さは74mmである。さらに、第1検知電極230a及び第1シールド電極220aの間の電極間ギャップの幅は1mmである。   At this time, the outer length of the first detection electrode 230a in the x-axis direction is 25 mm, the outer length in the y-axis direction is 80 mm, and the electrode width is 2 mm. The length of the first shield electrode 220a in the x-axis direction is 19 mm, and the length in the y-axis direction is 74 mm. Further, the width of the interelectrode gap between the first detection electrode 230a and the first shield electrode 220a is 1 mm.

これに対して、図5を参照すると、比較例1のセンサ部201aの電極パターンは、第1検知電極231aが第1シールド電極221aの内側となるように、形成されている。第1検知電極231aのx軸方向の長さは10mmであり、y軸方向の長さは40.4mmである。第1シールド電極221aのx軸方向の外側長さは25mmであり、y軸方向の外側長さは80mmである。さらに、第1検知電極231a及び第1シールド電極221aの間の電極間ギャップの幅は1mmである。   On the other hand, referring to FIG. 5, the electrode pattern of the sensor unit 201a of Comparative Example 1 is formed so that the first detection electrode 231a is inside the first shield electrode 221a. The length in the x-axis direction of the first detection electrode 231a is 10 mm, and the length in the y-axis direction is 40.4 mm. The first shield electrode 221a has an outer length in the x-axis direction of 25 mm and an outer length in the y-axis direction of 80 mm. Further, the width of the interelectrode gap between the first detection electrode 231a and the first shield electrode 221a is 1 mm.

実施例1及び比較例1の電極パターンにおける静電容量を比較した結果を、図6に示す。図6は、それぞれの計算結果をプロットしたものであり、横軸が被検出体とセンサ部と間の距離であり、縦軸が被検出体と第1検知電極との間の静電容量である。   FIG. 6 shows the result of comparing the electrostatic capacitances in the electrode patterns of Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 6 is a plot of the respective calculation results, where the horizontal axis is the distance between the detected object and the sensor unit, and the vertical axis is the capacitance between the detected object and the first sensing electrode. is there.

図6に示すように、センサ部200aの電極パターンである第1検知電極230aを外周側に設ける構成(実施例1)の方が、センサ部201aの電極パターンである第1シールド電極221aを外周側に設ける構成(比較例1)と比べて、静電容量が大きくなることがわかる。特に距離が50mmの場合では、センサ部200aでの静電容量はセンサ部201aでの静電容量の約10倍の大きさになるという結果が得られる。検知電極がシールド電極の外周外側に形成される構成の方が、逆の構成よりも、フリンジ静電容量を静電容量に効果的に利用できるため、静電容量を大きくすることができ、センサ部の感度を上げることができる。   As shown in FIG. 6, the configuration in which the first detection electrode 230a that is the electrode pattern of the sensor unit 200a is provided on the outer peripheral side (Example 1) is the outer periphery of the first shield electrode 221a that is the electrode pattern of the sensor unit 201a. It can be seen that the capacitance increases compared to the configuration provided on the side (Comparative Example 1). In particular, when the distance is 50 mm, the result is that the capacitance at the sensor unit 200a is about 10 times the capacitance at the sensor unit 201a. The configuration in which the detection electrode is formed on the outer periphery of the shield electrode can effectively use the fringe capacitance for the capacitance than the reverse configuration, so that the capacitance can be increased. The sensitivity of the part can be increased.

また、第1検知電極230aが第1シールド電極220aの外周外側に形成される構成では、第1検知電極230aの周囲が開放されているため、第1検知電極230aの検出範囲が広い。一方、第1検知電極231aが第1シールド電極221aの内側に形成される構成では、第1検知電極231aの周囲が第1シールド電極221aに囲まれるため、第1検知電極231aの検出範囲が狭い。例えば、前者の場合、第1検知電極230aの検出範囲は、絶縁基板210に垂直な前方から側方及び後方にわたり、後者の場合、第1検知電極231aの検出範囲は、絶縁基板210に垂直な前方に限定される。   Further, in the configuration in which the first detection electrode 230a is formed outside the outer periphery of the first shield electrode 220a, since the periphery of the first detection electrode 230a is open, the detection range of the first detection electrode 230a is wide. On the other hand, in the configuration in which the first detection electrode 231a is formed inside the first shield electrode 221a, the detection range of the first detection electrode 231a is narrow because the periphery of the first detection electrode 231a is surrounded by the first shield electrode 221a. . For example, in the former case, the detection range of the first detection electrode 230a extends from the front to the side and rearward perpendicular to the insulating substrate 210, and in the latter case, the detection range of the first detection electrode 231a is perpendicular to the insulating substrate 210. Limited to the front.

次に、実施例1及び比較例1に対して、センサ部のサイズを変更した場合について、第1検知電極と被検出体との間に発生する静電容量を比較検討した結果を、図7〜図9を用いて説明する。この検討では、実施例1のセンサ部200aのサイズを変更した実施例2と、比較例1のセンサ部201aのサイズを変更した比較例2とを比較した。図7は、実施の形態1の実施例2のセンサ部200bの計算モデル図である。図8は、実施例2の比較例2のセンサ部201bの比較計算モデル図である。図9は、実施例2及び比較例2のセンサ部の静電容量の計算結果を示した図である。   Next, with respect to Example 1 and Comparative Example 1, in the case where the size of the sensor unit is changed, the result of comparing and examining the capacitance generated between the first detection electrode and the detection target is shown in FIG. Description will be made with reference to FIG. In this examination, Example 2 in which the size of the sensor unit 200a in Example 1 was changed was compared with Comparative Example 2 in which the size of the sensor unit 201a in Comparative Example 1 was changed. FIG. 7 is a calculation model diagram of the sensor unit 200b according to the second example of the first embodiment. FIG. 8 is a comparative calculation model diagram of the sensor unit 201b of the second comparative example of the second embodiment. FIG. 9 is a diagram showing the calculation results of the capacitances of the sensor units of Example 2 and Comparative Example 2.

図7を参照すると、実施例2のセンサ部200bの電極パターンは、第1検知電極230bが第1シールド電極220bの外周外側を囲むように配置された電極パターンである。図8を参照すると、比較例2のセンサ部201bの電極パターンは、第1シールド電極221bが第1検知電極231bの外周外側を囲むように配置された電極パターンである。   Referring to FIG. 7, the electrode pattern of the sensor unit 200b according to the second embodiment is an electrode pattern in which the first detection electrode 230b is disposed so as to surround the outer periphery of the first shield electrode 220b. Referring to FIG. 8, the electrode pattern of the sensor unit 201b of Comparative Example 2 is an electrode pattern in which the first shield electrode 221b is disposed so as to surround the outer periphery of the first detection electrode 231b.

ここで、図7に示すように、実施例2のセンサ部200bにおいては、第1検知電極230bのx軸方向及びy軸方向の1辺の外側の長さはそれぞれ80mmであり、電極幅は2mmである。第1シールド電極220bのx軸方向及びy軸方向の長さはそれぞれ74mmであり、第1検知電極230bと第1シールド電極220bとの間の電極間ギャップの幅は1mmである。   Here, as shown in FIG. 7, in the sensor part 200b of Example 2, the lengths of the outer sides of one side of the first detection electrode 230b in the x-axis direction and the y-axis direction are each 80 mm, and the electrode width is 2 mm. The lengths of the first shield electrode 220b in the x-axis direction and the y-axis direction are 74 mm, respectively, and the width of the interelectrode gap between the first detection electrode 230b and the first shield electrode 220b is 1 mm.

また、図8に示すように、比較例2のセンサ部201bにおいては、第1検知電極231bと第1シールド電極221bとの配置が、実施例2のセンサ部200bの配置に対して入れ替えられている。つまり、第1シールド電極221bのx軸方向及びy軸方向の1辺の外側の長さはそれぞれ80mmであり、電極幅は2mmである。第1検知電極231bのx軸方向及びy軸方向の長さはそれぞれ74mmであり、第1検知電極231bと第1シールド電極221bとの間の電極間ギャップの幅は1mmである。   Further, as shown in FIG. 8, in the sensor unit 201b of the comparative example 2, the arrangement of the first detection electrode 231b and the first shield electrode 221b is replaced with the arrangement of the sensor unit 200b of the second embodiment. Yes. That is, the lengths of the outer sides of one side of the first shield electrode 221b in the x-axis direction and the y-axis direction are 80 mm, respectively, and the electrode width is 2 mm. The lengths of the first detection electrode 231b in the x-axis direction and the y-axis direction are each 74 mm, and the width of the interelectrode gap between the first detection electrode 231b and the first shield electrode 221b is 1 mm.

図7及び図8で説明したセンサ部200b及び201bの電極パターンについて、各電極パターンの全体のサイズを縮小させた場合のサイズの変化比と静電容量の変化との関係の計算結果を示したものが、図9に示すグラフである。なお、図9において、横軸はセンサ部の外周の長さの比であり、縦軸は被検出体と第1検知電極との間の静電容量の変化比である。外周の長さの比及び静電容量の変化比はそれぞれ、図7及び図8に関して説明した上述の寸法を有するセンサ部200b及び201bの外周の長さ及び静電容量に対する、サイズ縮小後の外周の長さ及び静電容量の比である。さらに、静電容量は、被検出体とセンサ部との距離が500mmである場合の静電容量である。   For the electrode patterns of the sensor units 200b and 201b described in FIG. 7 and FIG. 8, the calculation results of the relationship between the change ratio of the size and the change of the capacitance when the overall size of each electrode pattern is reduced are shown. This is the graph shown in FIG. In FIG. 9, the horizontal axis represents the ratio of the length of the outer periphery of the sensor unit, and the vertical axis represents the change ratio of the capacitance between the detection target and the first detection electrode. The ratio of the outer circumference and the change ratio of the capacitance are the outer circumference after size reduction with respect to the outer circumference and the capacitance of the sensor units 200b and 201b having the above-described dimensions described with reference to FIGS. The ratio of the length and capacitance. Further, the electrostatic capacity is an electrostatic capacity when the distance between the detected object and the sensor unit is 500 mm.

例えば、センサ部の外周の寸法をx軸方向に2分の1(x軸方向長さ40mm、外周長さの比0.75)及び4分の1(x軸方向長さ20mm、外周長さの比0.625)それぞれに縮小変化した場合を検討する。この結果、図9に示すように、第1検知電極230bを外周側に配置した構成(実施例2)の方が、第1シールド電極221bを外周側に配置した構成(比較例2)よりも、サイズの縮小に伴う静電容量の減少量が小さいことが分かる。つまり、第1検知電極を外周側に形成する方が、センサ部を小型化してもセンサ部の感度の悪化を抑えることができる。   For example, the outer dimension of the sensor unit is halved in the x-axis direction (length in the x-axis direction is 40 mm, the ratio of the outer circumference length is 0.75) and 1/4 (the length in the x-axis direction is 20 mm, the outer circumference length). The ratio is reduced to 0.625). As a result, as shown in FIG. 9, the configuration in which the first detection electrode 230b is disposed on the outer peripheral side (Example 2) is more than the configuration in which the first shield electrode 221b is disposed on the outer peripheral side (Comparative Example 2). It can be seen that the amount of decrease in capacitance accompanying the reduction in size is small. That is, when the first detection electrode is formed on the outer peripheral side, deterioration of the sensitivity of the sensor unit can be suppressed even if the sensor unit is downsized.

したがって、図6及び図9の結果から、検知電極をシールド電極の外周外側に形成する構成の方が、逆の構成よりも、被検出体に対する一定以上の感度を確保しながら、センサ部200のサイズを小さくすることができる。   Therefore, from the results of FIGS. 6 and 9, the configuration in which the detection electrode is formed on the outer periphery of the shield electrode secures a certain level of sensitivity to the object to be detected, while maintaining the sensitivity of the detection unit 200 more than the reverse configuration. The size can be reduced.

なお、上記のように、被検出体を検出する際には、静電容量に対するフリンジ静電容量の影響が大きくなるため、センサ部200の小型化のためには、センサ部200の面積を小さくしつつ、外周の長さを長くする必要がある。そのため、平面視でのセンサ部200の形状は、円形、楕円形、長円形等よりも多角形、特に本実施の形態に示す矩形が好ましい。   As described above, since the influence of the fringe capacitance on the capacitance increases when detecting the detection target, the area of the sensor portion 200 is reduced in order to reduce the size of the sensor portion 200. However, it is necessary to increase the length of the outer periphery. Therefore, the shape of the sensor unit 200 in plan view is preferably a polygon, particularly a rectangle shown in this embodiment, rather than a circle, an ellipse, an oval, or the like.

また、センサ部200の表面に、例えば雨、雪、結露などで水滴等の付着物が付着する場合がある。この場合、付着物によって、検知電極と被検出体との距離が十分近い場合に該当する静電容量が、検知電極と付着物との間に発生する。そのため、この静電容量は、検知電極及びシールド電極の面積に依存することになる。   In addition, there may be cases where deposits such as water droplets adhere to the surface of the sensor unit 200 due to, for example, rain, snow, or condensation. In this case, an electrostatic capacitance corresponding to the case where the distance between the detection electrode and the detection target is sufficiently short is generated between the detection electrode and the deposit due to the deposit. Therefore, this electrostatic capacity depends on the areas of the detection electrode and the shield electrode.

このとき、水滴等の付着物によってセンサ部200に発生する静電容量では、面積の大きい第1シールド電極220の静電容量が支配的となり、面積の小さい第1検知電極230の静電容量は小さい。その結果、センサ部200の付着物に対する感度を下げることができる。これにより、第1シールド電極220の面積は、第1検知電極230の面積よりも大きいことが、望ましい。   At this time, in the electrostatic capacitance generated in the sensor unit 200 due to adhered matter such as water droplets, the electrostatic capacitance of the first shield electrode 220 having a large area is dominant, and the electrostatic capacitance of the first detection electrode 230 having a small area is small. As a result, the sensitivity of the sensor unit 200 to the attached matter can be lowered. Accordingly, it is desirable that the area of the first shield electrode 220 is larger than the area of the first detection electrode 230.

[1−3.効果等]
以上のように、本実施の形態に係る近接センサ100では、第1検知電極230が第1シールド電極220の外周つまり周囲に配置されているので、第1検知電極230及び第1シールド電極220によるセンサ部200の全体のサイズが小さくても所定の静電容量の確保が可能である。これにより、近接センサ100を容易に小型化することができる。
[1-3. Effect]
As described above, in the proximity sensor 100 according to the present embodiment, since the first detection electrode 230 is disposed on the outer periphery, that is, around the first shield electrode 220, the first detection electrode 230 and the first shield electrode 220 are used. Even if the entire size of the sensor unit 200 is small, it is possible to ensure a predetermined capacitance. Thereby, the proximity sensor 100 can be reduced in size easily.

また、第1検知電極230及び第1シールド電極220を配置することで、センサ部200のサイズが小さくても、センサ部200の被検出体に対する感度を大きくしつつ、水滴等の付着物に対する感度を小さくすることができる。よって、近接センサ100は、誤検知を防止しつつ被検出体の接近を検出することができる静電容量式センサの小型化を可能にする。   In addition, by arranging the first detection electrode 230 and the first shield electrode 220, even if the size of the sensor unit 200 is small, the sensitivity of the sensor unit 200 to an object to be detected is increased, and the sensitivity to attached substances such as water droplets is increased. Can be reduced. Therefore, the proximity sensor 100 enables downsizing of the capacitive sensor that can detect the approach of the detection target while preventing erroneous detection.

(実施の形態2)
以下、図10を用いて、実施の形態2に係る近接センサを説明する。実施の形態2に係る近接センサでは、そのセンサ部の構成が、実施の形態1に係るセンサ部200の構成と異なり、その他の構成は、実施の形態1と同様である。このため、実施の形態1と同一の構成の説明を省略する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the proximity sensor according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the proximity sensor according to the second embodiment, the configuration of the sensor unit is different from the configuration of the sensor unit 200 according to the first embodiment, and other configurations are the same as those of the first embodiment. For this reason, description of the same structure as Embodiment 1 is abbreviate | omitted.

[2−1.構成]
図10は、実施の形態2に係る近接センサのセンサ部2200の概略図である。実施の形態2に係る近接センサのセンサ部2200では、実施の形態1に係るセンサ部200の構成に加えて、第1検知電極230の内側に第2検知電極240が形成されている。具体的には、第2検知電極240は、第1検知電極230と第1シールド電極220との間に形成され、第1シールド電極220の外周を囲む枠形状に形成されている。第2検知電極240は、第1検知電極230及び第1シールド電極220それぞれから一定の幅のギャップをあけて配置され、一定の幅で形成されている。これにより、第2検知電極240は、第1検知電極230及び第1シールド電極220と電気的に絶縁されている。第2検知電極240は、検知部310と電気的に接続されている。
[2-1. Constitution]
FIG. 10 is a schematic diagram of the sensor unit 2200 of the proximity sensor according to the second embodiment. In the sensor unit 2200 of the proximity sensor according to the second embodiment, a second detection electrode 240 is formed inside the first detection electrode 230 in addition to the configuration of the sensor unit 200 according to the first embodiment. Specifically, the second detection electrode 240 is formed between the first detection electrode 230 and the first shield electrode 220 and is formed in a frame shape surrounding the outer periphery of the first shield electrode 220. The second detection electrode 240 is disposed with a certain width gap from each of the first detection electrode 230 and the first shield electrode 220, and is formed with a certain width. Thereby, the second detection electrode 240 is electrically insulated from the first detection electrode 230 and the first shield electrode 220. The second detection electrode 240 is electrically connected to the detection unit 310.

上述のように構成される第1検知電極230、第2検知電極240及び第1シールド電極220が同電位になるように、検知部310が電圧を印加する。ここで、第1検知電極230、第2検知電極240及び第1シールド電極220を同電位にする構成を有する本実施の形態に係る検知部310の構成の一例を、図11を用いて説明する。図11は、実施の形態2に係る近接センサの検知部310の構成の一例を示す概略図である。   The detection unit 310 applies a voltage so that the first detection electrode 230, the second detection electrode 240, and the first shield electrode 220 configured as described above have the same potential. Here, an example of the configuration of the detection unit 310 according to the present embodiment having a configuration in which the first detection electrode 230, the second detection electrode 240, and the first shield electrode 220 are set to the same potential will be described with reference to FIG. . FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the detection unit 310 of the proximity sensor according to the second embodiment.

図11を参照すると、検知部310は、第1のC−V変換回路311と、第2のC−V変換回路313と、オペアンプ314と、電源回路312とを備えている。第1及び第2のC−V変換回路311及び313はいずれも、オペアンプ311aとコンデンサ311bとを含む。電源回路312は、第1シールド電極220と接続されている。さらに、電源回路312は、第1及び第2のC−V変換回路311及び313のオペアンプ311aの非反転入力端子と接続されている。第1のC−V変換回路311のオペアンプ311aの反転入力端子は、第1検知電極230と接続され、当該オペアンプ311aの出力端子は、オペアンプ314の反転入力端子と接続されている。第2のC−V変換回路313のオペアンプ311aの反転入力端子は、第2検知電極240と接続され、当該オペアンプ311aの出力端子は、オペアンプ314の非反転入力端子と接続されている。オペアンプ314の出力端子は、制御部330と接続されている。第1のC−V変換回路311のコンデンサ311bは、第1のC−V変換回路311のオペアンプ311aの反転入力端子の上流と、当該オペアンプ311aの出力端子の下流とに接続されている。第2のC−V変換回路313のコンデンサ311bは、第2のC−V変換回路313のオペアンプ311aの反転入力端子の上流と、当該オペアンプ311aの出力端子の下流とに接続されている。第1検知電極230及び第2検知電極240は、接地されていてもされていなくてもよい。本実施の形態では、第1検知電極230及び第2検知電極240は、電源回路312によって電圧が印加されず、第1シールド電極220は、電源回路312によって電圧が印加されるように構成されている。   Referring to FIG. 11, the detection unit 310 includes a first CV conversion circuit 311, a second CV conversion circuit 313, an operational amplifier 314, and a power supply circuit 312. Each of the first and second CV conversion circuits 311 and 313 includes an operational amplifier 311a and a capacitor 311b. The power supply circuit 312 is connected to the first shield electrode 220. Further, the power supply circuit 312 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 311 a of the first and second CV conversion circuits 311 and 313. The inverting input terminal of the operational amplifier 311 a of the first CV conversion circuit 311 is connected to the first detection electrode 230, and the output terminal of the operational amplifier 311 a is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 314. The inverting input terminal of the operational amplifier 311 a of the second CV conversion circuit 313 is connected to the second detection electrode 240, and the output terminal of the operational amplifier 311 a is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 314. The output terminal of the operational amplifier 314 is connected to the control unit 330. The capacitor 311b of the first CV conversion circuit 311 is connected upstream of the inverting input terminal of the operational amplifier 311a of the first CV conversion circuit 311 and downstream of the output terminal of the operational amplifier 311a. The capacitor 311b of the second CV conversion circuit 313 is connected to the upstream of the inverting input terminal of the operational amplifier 311a of the second CV conversion circuit 313 and the downstream of the output terminal of the operational amplifier 311a. The first detection electrode 230 and the second detection electrode 240 may or may not be grounded. In the present embodiment, the first detection electrode 230 and the second detection electrode 240 are configured such that no voltage is applied by the power supply circuit 312, and the first shield electrode 220 is configured such that a voltage is applied by the power supply circuit 312. Yes.

上述の構成により、電源回路312は、第1検知電極230及び第2検知電極240の電位と同等の電位を与えるように、第1シールド電極220に電圧を印加する。これにより、第1検知電極230、第2検知電極240及び第1シールド電極220の電位が、同等にされる。この状態において、第1検知電極230及び第2検知電極240に被検出体が接近すると、静電容量の増加に伴い、第1検知電極230及び第2検知電極240に電荷が充電される。第1検知電極230に充電される電荷は、第1のC−V変換回路311によって電圧に変換されて制御部330へ出力される。第2検知電極240に充電される電荷は、第2のC−V変換回路313によって電圧に変換されて制御部330へ出力される。なお、オペアンプ314の出力端子と制御部330との間に、A/D変換器が設けられてもよく、A/D変換器は、制御部330に含まれてもよい。   With the above-described configuration, the power supply circuit 312 applies a voltage to the first shield electrode 220 so as to apply a potential equivalent to the potentials of the first detection electrode 230 and the second detection electrode 240. Thereby, the electric potential of the 1st sensing electrode 230, the 2nd sensing electrode 240, and the 1st shield electrode 220 is made equivalent. In this state, when the detection target approaches the first detection electrode 230 and the second detection electrode 240, the first detection electrode 230 and the second detection electrode 240 are charged with an increase in capacitance. The charge charged in the first detection electrode 230 is converted into a voltage by the first CV conversion circuit 311 and output to the controller 330. The charge charged in the second detection electrode 240 is converted into a voltage by the second CV conversion circuit 313 and output to the controller 330. Note that an A / D converter may be provided between the output terminal of the operational amplifier 314 and the control unit 330, and the A / D converter may be included in the control unit 330.

[2−2.動作]
上記のように構成された実施の形態2に係る近接センサにおける動作を説明する。図1及び図10を参照すると、近接センサがONになると、検知部310は、第1シールド電極220と第1検知電極230と第2検知電極240とが同電位になるように電圧を印加する。
[2-2. Operation]
The operation of the proximity sensor according to the second embodiment configured as described above will be described. Referring to FIGS. 1 and 10, when the proximity sensor is turned on, the detection unit 310 applies a voltage so that the first shield electrode 220, the first detection electrode 230, and the second detection electrode 240 have the same potential. .

この状態で、近接センサのセンサ部2200に被検出体が接近すると、その被検出体の接近にともない、被検出体と第1検知電極230との間に静電容量Caが生じ、被検出体と第2検知電極240との間に静電容量Cbが生じる。これら静電容量Ca及びCbは、被検出体が第1検知電極230及び第2検知電極240に接近するにしたがって増大する。   In this state, when the detection object approaches the sensor unit 2200 of the proximity sensor, a capacitance Ca is generated between the detection object and the first detection electrode 230 as the detection object approaches, and the detection object is detected. And the second detection electrode 240 generate a capacitance Cb. These capacitances Ca and Cb increase as the detection target approaches the first detection electrode 230 and the second detection electrode 240.

検知部310は、静電容量Ca及びCbをそれぞれ電圧Va及びVbに変換する。制御部330は、検知部310によって変換された電圧Va及びVbの差、具体的にはVa−Vbの絶対値が所定の閾値を超えるかどうか判断する。電圧の差が所定の閾値を超える場合には、制御部330は、被検出体が所定の接近状態にあると判定する。制御部330は、この判定結果に基づき、被検出体の接近を認定する。   The detection unit 310 converts the capacitances Ca and Cb into voltages Va and Vb, respectively. The control unit 330 determines whether the difference between the voltages Va and Vb converted by the detection unit 310, specifically, the absolute value of Va−Vb exceeds a predetermined threshold value. When the voltage difference exceeds a predetermined threshold, the control unit 330 determines that the detection target is in a predetermined approach state. The controller 330 recognizes the approach of the detected object based on the determination result.

なお、第1検知電極230が第2検知電極240の外側にあるため、被検出体の接近を判定する際、Ca>Cbとなる。このため、第1検知電極230の電圧Vaから第2検知電極240の電圧Vbを減算することによって、電圧の差が求められ得る。   Since the first detection electrode 230 is outside the second detection electrode 240, Ca> Cb is satisfied when determining the approach of the detection target. Therefore, the voltage difference can be obtained by subtracting the voltage Vb of the second detection electrode 240 from the voltage Va of the first detection electrode 230.

制御部330は、上記認定結果を、通信部320を介して外部装置へ出力する。   The control unit 330 outputs the authorization result to an external device via the communication unit 320.

なお、第1検知電極230、第2検知電極240及び第1シールド電極220は、互いに同電位であるため、それぞれの電極間で電荷の充放電が行われず、両者間の見かけの静電容量はそれぞれ等価的にゼロとなる。このため、各静電容量の変化は、他の静電容量に影響しない。   Since the first detection electrode 230, the second detection electrode 240, and the first shield electrode 220 are at the same potential, charge is not charged or discharged between the electrodes, and the apparent capacitance between the two is Each is equivalently zero. For this reason, the change in each capacitance does not affect other capacitances.

なお、水滴等の付着物によるセンサ部2200への影響について、実施の形態1と同様に第1シールド電極220によって、第1検知電極230及び第2検知電極240の付着物に対する感度は低くなる。   In addition, about the influence on the sensor part 2200 by deposits, such as a water droplet, the sensitivity with respect to the deposit of the 1st detection electrode 230 and the 2nd detection electrode 240 becomes low with the 1st shield electrode 220 similarly to Embodiment 1. FIG.

[2−3.効果等]
以上のように、本実施の形態2に係る近接センサにおいて、第1検知電極230が第1シールド電極220の外周に配置されているので、第1検知電極230、第2検知電極240及び第1シールド電極220によるセンサ部2200の全体のサイズが小さくても所定の静電容量の確保が可能である。これにより、近接センサを容易に小型化することができる。
[2-3. Effect]
As described above, in the proximity sensor according to the second embodiment, since the first detection electrode 230 is disposed on the outer periphery of the first shield electrode 220, the first detection electrode 230, the second detection electrode 240, and the first detection electrode are arranged. Even if the entire size of the sensor unit 2200 by the shield electrode 220 is small, a predetermined capacitance can be secured. Thereby, a proximity sensor can be reduced in size easily.

また、検知電極及びシールド電極を配置することで、センサ部2200のサイズが小さくても、センサ部2200の被検出体に対する感度を大きくしつつ、水滴等の付着物に対する感度を小さくすることができる。よって、近接センサは、誤検知を防止しつつ被検出体の接近を検出することができる静電容量式センサの小型化を可能にする。   Further, by arranging the detection electrode and the shield electrode, even when the size of the sensor unit 2200 is small, the sensitivity of the sensor unit 2200 with respect to the detection target can be increased, and the sensitivity with respect to a deposit such as a water droplet can be reduced. . Therefore, the proximity sensor enables downsizing of the capacitive sensor that can detect the approach of the detection target while preventing erroneous detection.

また、第1検知電極230と第2検知電極240との間の電圧変化の差分を利用することによって、照明のスイッチングや無線などの電磁波に起因する環境ノイズによるセンサ部2200の検知精度への影響の低減が、可能である。具体的には、電圧変化の差分によって、環境ノイズを相殺することができる。よって、近接センサは、より安定して動作することができる。   In addition, by using the difference in voltage change between the first detection electrode 230 and the second detection electrode 240, the influence on the detection accuracy of the sensor unit 2200 due to environmental noise caused by electromagnetic switching such as illumination switching or radio. Can be reduced. Specifically, environmental noise can be canceled by the difference in voltage change. Therefore, the proximity sensor can operate more stably.

(実施の形態3)
以下、図12を用いて、実施の形態3に係る近接センサを説明する。実施の形態3に係る近接センサでは、そのセンサ部が、実施の形態2に係るセンサ部2200の絶縁基板の裏面にシールド電極を追加した構成を有し、その他の構成は、実施の形態2と同様である。このため、実施の形態2と同一の構成の説明を省略する。
(Embodiment 3)
Hereinafter, the proximity sensor according to Embodiment 3 will be described with reference to FIG. In the proximity sensor according to the third embodiment, the sensor unit has a configuration in which a shield electrode is added to the back surface of the insulating substrate of the sensor unit 2200 according to the second embodiment. It is the same. For this reason, description of the same structure as Embodiment 2 is omitted.

[3−1.構成]
図12は、実施の形態3に係る近接センサのセンサ部3200の概略図である。図12は、センサ部3200の平面図と、矩形状のセンサ部3200の短手に沿うY−Y’線に沿ったセンサ部3200の断面図とを示す。図12に示すように、センサ部3200では、第1シールド電極220、第1検知電極230及び第2検知電極240に対して絶縁基板210を挟んで反対側の絶縁基板210の表面である裏面上に、第2シールド電極250が形成される。
[3-1. Constitution]
FIG. 12 is a schematic diagram of a sensor unit 3200 of the proximity sensor according to the third embodiment. FIG. 12 shows a plan view of the sensor unit 3200 and a cross-sectional view of the sensor unit 3200 along the YY ′ line along the short side of the rectangular sensor unit 3200. As shown in FIG. 12, in the sensor unit 3200, the first shield electrode 220, the first detection electrode 230, and the second detection electrode 240 are on the back surface that is the surface of the insulating substrate 210 on the opposite side across the insulating substrate 210. In addition, the second shield electrode 250 is formed.

なお、図12の断面図に示すように、第2シールド電極250の電極外周縁は、絶縁基板210の表面の平面視で、第1検知電極230の電極外周縁と同じ位置、もしくは、第1検知電極230の電極外周縁よりも内側に位置する。つまり、当該平面視で、第2シールド電極250の電極外周縁は、第1検知電極230の電極外周縁を超えて外側に延出しないように形成される。さらに、第2シールド電極250の電極外周縁は、絶縁基板210の表面の平面視で、絶縁基板210の外周縁と同じ位置、もしくは、絶縁基板210の外周縁よりも内側に位置してもよい。   As shown in the cross-sectional view of FIG. 12, the electrode outer peripheral edge of the second shield electrode 250 is the same position as the electrode outer peripheral edge of the first detection electrode 230 in the plan view of the surface of the insulating substrate 210, or the first It is located inside the outer peripheral edge of the detection electrode 230. That is, the electrode outer peripheral edge of the second shield electrode 250 is formed so as not to extend outward beyond the electrode outer peripheral edge of the first detection electrode 230 in the plan view. Furthermore, the electrode outer peripheral edge of the second shield electrode 250 may be located at the same position as the outer peripheral edge of the insulating substrate 210 or inside the outer peripheral edge of the insulating substrate 210 in a plan view of the surface of the insulating substrate 210. .

ここで、第2シールド電極250の電極外周縁が、平面視で、第1検知電極230の電極外周縁を超えて外方へ延出しないように構成する理由について説明する。上述したように、検知電極と被検出体との距離が十分離れている場合、検知電極と被検出体との間の静電容量はフリンジ静電容量が支配的となる。そのため、第2シールド電極250の外周縁が第1検知電極230の外周縁を超えて外方へ延出するようだと、第2シールド電極250の影響により第1検知電極230の静電容量が減少してしまう。よって、第1検知電極に与える影響を低減するために、第2シールド電極250は、その電極外周縁が、第1検知電極230の電極外周縁を超えて外方へ延出しないように構成される。   Here, the reason why the electrode outer peripheral edge of the second shield electrode 250 is configured not to extend outward beyond the electrode outer peripheral edge of the first detection electrode 230 in plan view will be described. As described above, when the distance between the detection electrode and the detection object is sufficiently large, the fringe capacitance is dominant in the capacitance between the detection electrode and the detection object. Therefore, if the outer peripheral edge of the second shield electrode 250 extends outward beyond the outer peripheral edge of the first detection electrode 230, the capacitance of the first detection electrode 230 is affected by the influence of the second shield electrode 250. It will decrease. Therefore, in order to reduce the influence on the first detection electrode, the second shield electrode 250 is configured such that the outer periphery of the electrode does not extend outward beyond the outer periphery of the first detection electrode 230. The

上述のように構成される第2シールド電極250は、図1の検知部310と接続される。第2シールド電極250には、検知部310によって、第1シールド電極220、第1検知電極230及び第2検知電極240と同電位の電圧が供給される。ここで、第2シールド電極250、第1シールド電極220、第1検知電極230及び第2検知電極240を同電位にする構成を有する本実施の形態に係る検知部310の構成の一例を、図13を用いて説明する。図13は、実施の形態3に係る近接センサの検知部310の構成の一例を示す概略図である。   The second shield electrode 250 configured as described above is connected to the detection unit 310 of FIG. A voltage having the same potential as that of the first shield electrode 220, the first detection electrode 230, and the second detection electrode 240 is supplied to the second shield electrode 250 by the detection unit 310. Here, an example of the configuration of the detection unit 310 according to the present embodiment having a configuration in which the second shield electrode 250, the first shield electrode 220, the first detection electrode 230, and the second detection electrode 240 are set to the same potential is illustrated. 13 will be used for explanation. FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the detection unit 310 of the proximity sensor according to the third embodiment.

図13を参照すると、検知部310は、電源回路312が第1シールド電極220に加えて第2シールド電極250とも接続されていることを除き、図11の検知部310と同様の構成を有している。よって、本実施の形態では、第1検知電極230及び第2検知電極240は、電源回路312によって電圧が印加されず、第1シールド電極220及び第2シールド電極250は、電源回路312によって電圧が印加されるように構成されている。そして、電源回路312は、第1検知電極230、第2検知電極240、第1シールド電極220及び第2シールド電極250の電位を同等するように、第1シールド電極220及び第2シールド電極250に電圧を印加するように構成されている。検知部310のその他の構成は、図11の検知部310と同様である。   Referring to FIG. 13, the detection unit 310 has the same configuration as the detection unit 310 of FIG. 11 except that the power circuit 312 is connected to the second shield electrode 250 in addition to the first shield electrode 220. ing. Therefore, in the present embodiment, the voltage is not applied to the first detection electrode 230 and the second detection electrode 240 by the power supply circuit 312, and the voltage is applied to the first shield electrode 220 and the second shield electrode 250 by the power supply circuit 312. It is comprised so that it may be applied. Then, the power circuit 312 applies the first shield electrode 220 and the second shield electrode 250 so that the potentials of the first detection electrode 230, the second detection electrode 240, the first shield electrode 220, and the second shield electrode 250 are equal. It is comprised so that a voltage may be applied. The other configuration of the detection unit 310 is the same as that of the detection unit 310 of FIG.

[3−2.動作]
上記のように構成された実施の形態3に係る近接センサにおける動作を説明する。ON状態の近接センサのセンサ部3200に、第1検知電極230の形成面側から被検出体が接近する場合、近接センサは、実施の形態1及び2と同様に動作する。一方、第1検知電極230の形成面と反対側の裏面である第2シールド電極250の形成面側から被検出体が接近する場合、第2シールド電極250は、第1検知電極及び第2検知電極240と同電位であるため、第1検知電極230及び第2検知電極240の検出動作を遮蔽する。具体的には、第2シールド電極250は、被検出体が第1検知電極及び第2検知電極240の電界に与える影響を遮断する。これにより、第1検知電極230及び第2検知電極240と被検出体との間に静電容量が発生しないため、近接センサは、被検出体の接近の検出を行わない。よって、本実施の形態に係る近接センサでは、被検出体の接近の検出方向の限定が、可能である。
[3-2. Operation]
The operation of the proximity sensor according to the third embodiment configured as described above will be described. When the detection target approaches the sensor portion 3200 of the proximity sensor in the ON state from the surface on which the first detection electrode 230 is formed, the proximity sensor operates in the same manner as in the first and second embodiments. On the other hand, when the object to be detected approaches from the formation surface side of the second shield electrode 250 which is the back surface opposite to the formation surface of the first detection electrode 230, the second shield electrode 250 has the first detection electrode and the second detection electrode. Since the potential is the same as that of the electrode 240, the detection operation of the first detection electrode 230 and the second detection electrode 240 is shielded. Specifically, the second shield electrode 250 blocks the influence of the detection object on the electric fields of the first detection electrode and the second detection electrode 240. Thereby, since an electrostatic capacitance does not generate | occur | produce between the 1st sensing electrode 230 and the 2nd sensing electrode 240, and a to-be-detected body, a proximity sensor does not detect the approach of a to-be-detected body. Therefore, in the proximity sensor according to the present embodiment, the detection direction of the approach of the detection target can be limited.

[3−3.効果等]
以上のように、実施の形態3に係る近接センサは、実施の形態1及び2に係る近接センサと同様に、被検出体の接近を検知することができ、さらに、その接近を検知する方向を限定することができる。なお、実施の形態1に係る近接センサ100に第2シールド電極を追加することでも同様の効果が得られる。
[3-3. Effect]
As described above, the proximity sensor according to the third embodiment can detect the approach of the detected object and can detect the approach in the same manner as the proximity sensor according to the first and second embodiments. It can be limited. The same effect can be obtained by adding a second shield electrode to the proximity sensor 100 according to the first embodiment.

具体的には、実施の形態3に係る近接センサのセンサ部3200は、実施の形態2に係るセンサ部2200の構成において第1検知電極230の形成面の裏面に第2シールド電極を追加して形成されている。しかしながら、実施の形態1に係るセンサ部200の構成において第1検知電極230の形成面の裏面に第2シールド電極を設けることによって、センサ部が形成されてもよい。   Specifically, the sensor unit 3200 of the proximity sensor according to the third embodiment adds a second shield electrode to the back surface of the formation surface of the first detection electrode 230 in the configuration of the sensor unit 2200 according to the second embodiment. Is formed. However, in the configuration of the sensor unit 200 according to Embodiment 1, the sensor unit may be formed by providing the second shield electrode on the back surface of the surface on which the first detection electrode 230 is formed.

(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1〜3を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これらに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態及び下記の他の実施の形態で説明する各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
(Other embodiments)
As described above, Embodiments 1 to 3 have been described as examples of the technology disclosed in the present application. However, the technology in the present disclosure is not limited to these, and can be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, and the like are made. Moreover, it is also possible to combine each component demonstrated in the said embodiment and the following other embodiment into a new embodiment. Therefore, other embodiments will be exemplified below.

実施の形態1〜3に係る近接センサでは、センサ部の検知電極及びシールド電極は、連続する1つの電極で構成されていたが、これに限定されず、複数の電極で構成されてもよい。例えば、センサ部の各電極は、分割して配置されてもよい。例えば、第1検知電極230が4つに分割され、第1シールド電極220の四方を囲むように配置されてもよい。   In the proximity sensor according to the first to third embodiments, the detection electrode and the shield electrode of the sensor unit are configured by one continuous electrode, but are not limited thereto, and may be configured by a plurality of electrodes. For example, each electrode of the sensor unit may be divided and arranged. For example, the first detection electrode 230 may be divided into four and arranged so as to surround the four sides of the first shield electrode 220.

実施の形態1〜3に係る近接センサのセンサ部では、検知電極は、シールド電極の外周外側に配置されていたが、これに限定されない。シールド電極が、検知電極の外側周囲に配置されてもよい。この場合、2つ以上の検知電極が設けられることが望ましい。さらに、最も外側に位置する電極には、検知電極が適用されることが望ましい。シールド電極と、シールド電極の内側に位置する検知電極とによる構成は、検知電極と被検出体との距離が十分近い場合の検知に効果的である。シールド電極と、シールド電極の外側に位置する検知電極とによる構成は、検知電極と被検出体との距離が十分に離れている場合の検知に効果的である。よって、シールド電極の外側及び内側に検知電極が配置される構成は、検知電極と被検出体との距離が十分近い場合、及び、検知電極と被検出体との距離が十分に離れている場合のいずれにも有効な適合性を有し得る。さらに、後者の場合、検知電極が最も外側に位置するため、検知電極の検出範囲がシールド電極によって制限を受けることが、抑えられる。   In the sensor part of the proximity sensor according to the first to third embodiments, the detection electrode is disposed on the outer periphery of the shield electrode, but is not limited thereto. A shield electrode may be disposed around the outside of the sensing electrode. In this case, it is desirable to provide two or more detection electrodes. Furthermore, it is desirable that a detection electrode be applied to the outermost electrode. The configuration of the shield electrode and the detection electrode positioned inside the shield electrode is effective for detection when the distance between the detection electrode and the detection target is sufficiently short. The configuration using the shield electrode and the detection electrode positioned outside the shield electrode is effective for detection when the distance between the detection electrode and the detection target is sufficiently large. Therefore, the configuration in which the detection electrode is arranged outside and inside the shield electrode is when the distance between the detection electrode and the detection target is sufficiently close, and when the distance between the detection electrode and the detection target is sufficiently large Any of the above may have an effective compatibility. Further, in the latter case, since the detection electrode is located on the outermost side, the detection range of the detection electrode is prevented from being limited by the shield electrode.

また、上記実施の形態1〜3に係る近接センサを以下のように適用することが可能である。例えば、図14に示すように、近接センサ100は、建物の窓1に貼り付けられ、建物内のセキュリティシステムと通信するように構成されることで、窓センサとして利用できる。   Further, the proximity sensor according to the first to third embodiments can be applied as follows. For example, as shown in FIG. 14, the proximity sensor 100 can be used as a window sensor by being affixed to a window 1 of a building and configured to communicate with a security system in the building.

このような構成では、人が被検出体となる。具体的には、人が近接センサ100に近づくと、近接センサ100にて静電容量が発生する。近接センサ100では、このような静電容量に対して所定の閾値が予め設定される。静電容量が閾値を超える場合、近接センサ100は、人が接近していると判断する。   In such a configuration, a person becomes a detected object. Specifically, when a person approaches the proximity sensor 100, capacitance is generated in the proximity sensor 100. In the proximity sensor 100, a predetermined threshold is set in advance for such a capacitance. When the capacitance exceeds the threshold value, the proximity sensor 100 determines that a person is approaching.

これにより、近接センサ100は、窓1の開閉及び窓の破壊等が実施される前に、窓1に人が近づいたことを検知できる。近接センサ100は、窓1の開閉及び窓1の破壊等の異常の発生を検知するためでなく、異常の発生を未然に防ぐ防犯に利用することができる。   Thereby, the proximity sensor 100 can detect that the person approached the window 1 before opening / closing of the window 1, destruction of a window, etc. were implemented. The proximity sensor 100 can be used not only for detecting the occurrence of an abnormality such as opening / closing of the window 1 and destruction of the window 1 but also for crime prevention to prevent the occurrence of the abnormality.

なお、近接センサ100が窓センサとして利用される場合、近接センサ100は、建物の外の人のみを検知し、建物内の人を検知しない方が好ましい。この場合、検知する方向を限定することができる実施の形態3に係る近接センサが特に有用である。   When the proximity sensor 100 is used as a window sensor, it is preferable that the proximity sensor 100 detects only people outside the building and does not detect people inside the building. In this case, the proximity sensor according to Embodiment 3 that can limit the detection direction is particularly useful.

また、実施の形態1〜3に係る近接センサにおいて、センサ部の第1シールド電極が枠状の形状に形成されてもよい。これにより、第1シールド電極の枠内に、液晶パネル、有機又は無機EL(Electro Luminescence)などの表示デバイス及びタッチセンサ等のデバイスを組み込むことができる。   In the proximity sensor according to Embodiments 1 to 3, the first shield electrode of the sensor unit may be formed in a frame shape. Accordingly, a device such as a liquid crystal panel, a display device such as an organic or inorganic EL (Electro Luminescence), and a touch sensor can be incorporated in the frame of the first shield electrode.

上述のように構成される近接センサを利用して、第1シールド電極の枠内にあるデバイス、つまりタッチセンサ及び/又は表示デバイスの電源のON/OFF動作等を実施できるような構成が、実現可能である。さらに、検知電極を複数に分割して、それぞれが独立した検知を実施するように構成してもよい。つまり、複数の分割された検知電極は、複数のセンサ部を構成する。これにより、近接センサは、人のジェスチャー等を検知することができ、このような近接センサを備える装置は、ジェスチャー入力等を受け入れる装置として利用できる。   Using the proximity sensor configured as described above, a configuration in which the device within the frame of the first shield electrode, that is, the touch sensor and / or the display device can be turned ON / OFF, etc. is realized. Is possible. Further, the detection electrode may be divided into a plurality of parts so that each of them performs independent detection. That is, the plurality of divided detection electrodes constitute a plurality of sensor units. Thereby, the proximity sensor can detect a human gesture or the like, and a device including such a proximity sensor can be used as a device that accepts a gesture input or the like.

また、実施の形態1〜3に係る近接センサは、上記以外にも様々な用途及び場所で利用できる。近接センサは、例えば、床、壁等に配置されることによって、床、壁等を通過する人の数をカウントするように用いられ得る。近接センサは、例えば、柵等に配置等されることによって、所定のエリアに部外者が侵入しないように警告するために用いられ得る。   Moreover, the proximity sensor according to Embodiments 1 to 3 can be used in various applications and places other than the above. Proximity sensors can be used to count the number of people passing through the floor, walls, etc., for example by being placed on the floor, walls, etc. The proximity sensor can be used to warn an outsider from entering a predetermined area, for example, by being arranged on a fence or the like.

また、近接センサは、例えば、ベッド又は布団等の下に配置等されることによって、人の離床、睡眠時の人の寝返り、人の脈拍等を検知することができ、健康の診断等に利用することができる。   In addition, the proximity sensor can be used to diagnose a person's getting out of bed, a person turning over during sleep, a person's pulse, etc. by being placed under a bed or a futon, for example. can do.

また、近接センサが検知する対象は、人以外にも考えられる。近接センサは、車両等の乗り物も検知することができる。例えば、近接センサは、駐車場等に配置され、車両の有無の検知に用いられることができる。   Moreover, the object which a proximity sensor detects can be considered besides a person. The proximity sensor can also detect a vehicle such as a vehicle. For example, the proximity sensor can be disposed in a parking lot or the like and used to detect the presence or absence of a vehicle.

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。   In addition, since the above-mentioned embodiment is for demonstrating the technique in this indication, a various change, substitution, addition, abbreviation, etc. can be performed in a claim or its equivalent range.

本開示の近接センサは、検出対象外の周辺物体による影響を軽減して検出対象を検出することができ、小型化することができるため、窓センサ等様々なシステムに適用可能である。   The proximity sensor of the present disclosure can be detected by reducing the influence of surrounding objects that are not detected, and can be reduced in size, and thus can be applied to various systems such as a window sensor.

100 近接センサ
200,2200,3200 センサ部
210 絶縁基板
220 第1シールド電極
230 第1検知電極
240 第2検知電極
250 第2シールド電極
300 回路部
310 検知部
320 通信部
330 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Proximity sensor 200,2200,3200 Sensor part 210 Insulating substrate 220 1st shield electrode 230 1st detection electrode 240 2nd detection electrode 250 2nd shield electrode 300 Circuit part 310 Detection part 320 Communication part 330 Control part

Claims (8)

基板と、
前記基板の表面上に設けられる第1シールド電極と、
前記基板の表面上で前記第1シールド電極の周囲に設けられる第1検知電極であって、前記第1シールド電極とは絶縁され且つ外周が多角形状である第1検知電極と、
前記第1シールド電極と前記第1検知電極とが接続され且つ電力が供給される駆動部であって、前記第1シールド電極及び前記第1検知電極が同電位になるように電圧を印加する駆動部と、
前記第1検知電極における静電容量の変化を検知する検知部と、を備えた近接センサ。
A substrate,
A first shield electrode provided on the surface of the substrate;
A first sensing electrode provided around the first shield electrode on the surface of the substrate, the first sensing electrode being insulated from the first shield electrode and having a polygonal outer periphery;
A drive unit in which the first shield electrode and the first detection electrode are connected to each other and power is supplied to the first shield electrode and the first detection electrode. The drive unit applies a voltage so that the first shield electrode and the first detection electrode have the same potential. And
A proximity sensor that detects a change in capacitance of the first detection electrode.
基板と、
前記基板の表面上に設けられる第1シールド電極と、
前記基板の表面上で前記第1シールド電極の周囲に設けられる第1検知電極であって、前記第1シールド電極とは絶縁された第1検知電極と、
前記基板の表面上で前記第1検知電極の内側に設けられる第2検知電極であって、前記第1シールド電極及び前記第1検知電極とは絶縁された第2検知電極と、
前記第1シールド電極、前記第1検知電極及び前記第2検知電極が接続され且つ電力が供給される駆動部であって、前記第1シールド電極、前記第1検知電極及び前記第2検知電極が同電位になるように電圧を印加する駆動部と、
前記第1検知電極及び前記第2検知電極における静電容量の変化を検知する検知部と、を備えた近接センサ。
A substrate,
A first shield electrode provided on the surface of the substrate;
A first sensing electrode provided around the first shield electrode on the surface of the substrate, wherein the first sensing electrode is insulated from the first shield electrode;
A second sensing electrode provided inside the first sensing electrode on the surface of the substrate, wherein the second sensing electrode is insulated from the first shield electrode and the first sensing electrode;
A driving unit to which the first shield electrode, the first detection electrode, and the second detection electrode are connected and supplied with power, wherein the first shield electrode, the first detection electrode, and the second detection electrode A drive unit for applying a voltage so as to have the same potential;
A proximity sensor, comprising: a detection unit that detects a change in capacitance in the first detection electrode and the second detection electrode.
前記基板の前記第1検知電極が設けられた表面と反対側の裏面上に設けられる第2シールド電極をさらに備える請求項1または2に記載の近接センサ。   The proximity sensor according to claim 1, further comprising a second shield electrode provided on a back surface opposite to the surface on which the first detection electrode of the substrate is provided. 前記第2シールド電極は、前記基板の表面の平面視で前記第1検知電極よりも外側に延出しないように設けられている請求項3に記載の近接センサ。   The proximity sensor according to claim 3, wherein the second shield electrode is provided so as not to extend outward from the first detection electrode in a plan view of the surface of the substrate. 前記第1検知電極の外周の形状は矩形状である請求項1〜4のいずれか一項に記載の近接センサ。   The proximity sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein a shape of an outer periphery of the first detection electrode is a rectangular shape. 前記シールド電極は、前記シールド電極の周囲の前記検知電極の内側の領域を埋めるように設けられる請求項1〜5のいずれか一項に記載の近接センサ。   The proximity sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the shield electrode is provided so as to fill a region inside the detection electrode around the shield electrode. 少なくとも1つの前記検知電極と、少なくとも1つの前記シールド電極とを備え、
前記少なくとも1つの検知電極及び前記少なくとも1つのシールド電極のうちで、最も外側に配置される電極は、前記検知電極である請求項1〜6のいずれか一項に記載の近接センサ。
Comprising at least one sensing electrode and at least one shield electrode;
The proximity sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the outermost electrode among the at least one detection electrode and the at least one shield electrode is the detection electrode.
複数の前記検知電極を備え、
前記シールド電極は、前記検知電極の周囲に設けられる請求項7に記載の近接センサ。
A plurality of the detection electrodes;
The proximity sensor according to claim 7, wherein the shield electrode is provided around the detection electrode.
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