JP4163354B2

JP4163354B2 - レンタル用収納ケース

Info

Publication number: JP4163354B2
Application number: JP34659299A
Authority: JP
Inventors: 良智加藤; 秀人加藤; 照子市塚
Original assignee: ケイエステクノ株式会社
Priority date: 1999-11-01
Filing date: 1999-11-01
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2019-11-01
Also published as: JP2001133559A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体検出装置を備えた収納体に関し、特に、静電容量センサを用いた物体検出装置を備えたレンタル用収納ケースに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、従来の静電容量センサを用いた物体検出装置は、被検出物の電荷量による検出電極とアース電極間の静電容量の変化を検出回路によって検出することにより、物体の存在を検出していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の物体検出装置は、検出電極とアース電極間の静電容量の変化を引き起こすに十分な、即ち、検出回路の閾値を超えることができる程度の電荷量を有しない物体を検出することができなかった。
【０００４】
十分な電荷量を有しない場合とは、以下のような２つの場合がある。第１は、硬貨のように物体が極めて小さく絶対的な電荷量が小さい場合である。第２は、物体が検出領域に存在しない場合の検出電極とアース電極の静電容量（以下、基礎容量という）に対し、該物体が検出領域内に存在する場合に増加した検出電極とアース電極の静電容量（以下、変化容量という）が相対的に小さい場合である。
【０００５】
このような場合、従来は、検出回路の感度を上昇させるために検出回路の閾値を低下させて物体を検出するという手法を採っていた。しかし、この方法では、検出電極がアンテナとしての性質も有するため、検出回路が外界のノイズ（電源ノイズや電波等）の影響を受けやすくなり、誤検知するという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記の物体検出装置の問題点に鑑み、絶対的に電荷量の小さな物体、又は、基礎容量に対して相対的に電荷量の小さな物体を安定して検出できる物体検出装置を備えたレンタル用収納ケースを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のレンタル用収納ケースは、検出領域を形成する検出電極と、該検出電極と対向して設けられると共に該検出電極と絶縁した基準電極と、該検出電極と隣接して設けられている電荷供給電極と、該検出領域内の硬貨のように比較的小さい静的物体を含む被検出物の存在により生じた該検出電極と該基準電極間の静電容量の変化を検出する検出回路とを有する物体検出装置を備えたレンタル用収納ケースであり、該レンタル用収納ケースの底部に、前記検出電極と電荷供給電極の各凹部と各凸部とが互いに組合わされるように、かつ該検出電極と該電荷供給電極を同一平面上に設け、また、前記基準電極は所定の面積を有して前記検出電極の裏側に配設されていることを特徴とする。
【０００８】
上記構成に於いて、検出電極は、第１検出電極と、該第１検出電極に対して所要間隙を有して同一平面上に配設された第２検出電極とから成り、これらの第１及び第２検出電極の各凹部内に電荷供給電極の各凸部がそれぞれ位置するように該電荷供給電極が配設されていることを特徴とする。また、レンタル用収納ケースは、検出領域周囲の電荷状態を検出する電荷状態検出電極を備えていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の収納体の一例であるレンタル用収納ケースに適用できる第１の実施の形態の物体検出装置を図１及び図２を参照しつつ説明する。なお、図では収納体は省略してある。
【００１０】
図１は、電極部分を示しており、該電極部分は、検出領域を形成する検出電極１と、該検出電極１と同一平面上に設けられている電荷供給電極３と、該検出電極１と対向するように該検出電極１の裏面側に絶縁板２を介して設けられている基準電極４とから成る。尚、検出電極１と電荷供給電極３の表面側には、合成樹脂製の絶縁シートが設けられている。
【００１１】
上記検出電極１と電荷供給電極３は、絶縁板２の表面にプリントされた銅箔パターンであり、また、基準電極４は、該絶縁板２の裏面全体に設けられている。また、上記検出電極１と電荷供給電極３は櫛歯状に形成され、この検出電極１と電荷供給電極３は櫛歯状の凹部と凸部とが互いに組合わされるように配設されている。
【００１２】
そして、上記検出電極１は、図２に示す検出回路１０の入力端子に接続され、上記電荷供給電極３は、大地とアースされ、上記基準電極４は、検出回路１０の回路上のアースに接続されている。
【００１３】
検出回路１０は、一連に接続されたパルス信号発生回路１１と、差動増幅器１２と、ＡＣ−ＤＣ変換器１３と、比較器１４とから成る。回路１１から出力されたパルス信号Ｖ１は分枝され、分枝されたパルス信号は、抵抗１５と、検出電極及び基準電極４により形成されるコンデンサＣ１の静電容量の増大とによって、パルス信号波形が鈍るように変形する。
【００１４】
差動増幅器１２は、パルス信号Ｖ１と、静電容量の変化により形成されたパルス信号Ｖ２の電圧差を増幅し、さらに、この出力Ｖ３を変換器１３により直流電圧に変換する。比較器１４は、変換器１３の出力Ｖ４を、予め設定されている検出閾値と比較し、この閾値よりもＶ４が大きい場合、検出信号を出力する。
【００１５】
次に、本実施の形態の作用を説明する。上記電極部分の絶縁シート５の表面に物体（図１では硬貨として表示されているが、導体、不導体であることを問わない。）を置いた場合、図２に示すコンデンサＣ２が形成される。
【００１６】
この場合、図１に示すように、静的物体表面は、斜線で示す面積Ｓ１、Ｓ２の部分で夫々検出電極１と電荷供給電極３と対向し、図２に示すコンデンサＣ２を形成する。これは、物体を置くことにより、大地のアースと検出電極１の距離が急激に近寄った状態を生じさせる。
【００１７】
このため、絶対的に電荷量の小さい物体であっても、該物体が誘電体となって、コンデンサＣ１の静電容量を急激に増大することができるのである。このため、検出回路１０の感度を上昇、即ち、閾値を低下させなくても物体を安定して検出できる。
【００１８】
ところで、検出回路１０が安定して作動するためには、さらに、検出回路１０に接続された電極部分の基礎容量が一定値を維持していることが必要である。この基礎容量の維持は、基準電極４を用いることにより達成される。
【００１９】
例えば、本実施の形態においては、検出電極１と電荷供給電極３は、プリントされた銅箔であり、互いに銅箔の厚さである側部で対向しているため、この検出電極１と電荷供給電極３間の静電容量を基礎容量とすることも理論上考えられる。
【００２０】
しかし、それら電極間の対向面積を製造工程で一定値に管理することは事実上不可能である。また、この対向面積は極めて小さいため基礎容量も極めて小さくなり、例えば、温度や湿度、あるいは、電源ノイズや電波等の外界の電界変動によって検出回路１０は誤検知を繰り返すようになる。
【００２０】
そこで、本発明では、電荷供給電極３と基準電極４を夫々別部材として構成し、夫々の役目に応じた最適化を行うことができる。基準電極４は、検出電極１と所定の面積で対向させることにより、検出回路１０を安定動作させるために十分な基礎容量を容易に確保することができる。
【００２１】
一方、電荷供給電極３の設計において、基礎容量を考慮することなく検出を希望する物体の大きさに合わせて検出電極１との間隔である距離Ｌ１を決定することができる。即ち、さらに小さな物体の検出を希望する場合には、距離Ｌ１と櫛歯状の検出電極１及び電荷供給電極３の幅をさらに小さくすることになるが、この際、距離Ｌ１を小さくしても基礎容量の増加率は極めて小さく、検出回路１０の安定性に影響を与えない。
【００２２】
次に、図３及び図４を参照しつつ、本発明に係る第２の実施の形態の物体検出装置を説明する。本実施の形態は、上記第１の実施の形態と比較して、さらに外界の電界変動を受けにくく、このため、検出感度を高くすることができるという利点がある。
【００２３】
図3に示す本実施の形態の電極部分は、検出領域を形成する第1検出電極２１及び第2検出電極２４と、該検出電極２１、２４と同一平面上に設けられている電荷供給電極２３と、該検出電極２１、２４と対向するように該検出電極２１、２４の裏面側に絶縁板２２を介して設けられている基準電極２５とから成る。尚、検出電極２１、２４と電荷供給電極２３の表面側には、合成樹脂製の絶縁シート２６が設けられている。
【００２４】
上記第1の実施の形態と同様に、検出電極２１、２４と電荷供給電極２３は、絶縁板２２の表面にプリントされた銅箔パターンであり、また、基準電極２５は、該絶縁板２２の裏面全体に設けられている。また、上記検出電極２１、２４と電荷供給電極２３は櫛歯状に形成され、この検出電極２１、２４と電荷供給電極２３は櫛歯状の凹部と凸部とが互いに組合わされるように配設されている。
【００２５】
そして、上記検出電極２１、２４は、図４に示す検出回路３０の入力端子に夫々接続され、上記電荷供給電極２３及び上記基準電極２５は、検出回路１０の回路上のアースに接続されている。
【００２６】
次に、図４を参照しつつ検出回路３０を説明する。検出回路３０は、第１検出電極２１に接続された第１コンパレータ３１、第２検出電極２４に接続された第２コンパレータ３２と、フリップフロップ回路３３と、比較手段であるＣＰＵ３４と、自動感度調整回路３５と、自動バランス調整回路３６とから構成されている。
【００２７】
第１コンパレータ３１は、パルス波形出力であるクロック信号ＣＫを形成し、第２コンパレータ３２は、クロック信号ＣＫよりも進んだ位相を有するパルス波形出力である第１データ信号Ｐ１を形成する。
【００２８】
さらに、第２コンパレータ３２から出力したパルス波形出力は、ＣＰＵ３４により制御されている自動感度調整回路３５により、クロック信号ＣＫよりも遅延した位相を有する第２データ信号Ｐ２を形成する。
【００２９】
フリップフリップ回路３３は、第１データ信号Ｐ１の波形タイミングとクロック信号ＣＫの波形タイミングの時間差と、第２データ信号Ｐ２の波形タイミングとクロック信号ＣＫの波形タイミングの時間差を比較する。この比較結果に基づきＣＰＵ３４は、当該時間差が同一値になるように自動バランス調整回路３６を作動させる。
【００３０】
また、外界のノイズ等により、上記両時間差が比較不可能となった場合には、ＣＰＵ３４は、上記自動感度調整回路３５の感度を１段階下げ、該電波ノイズの影響を排除する。このため、本検出回路３０を用いると、環境の影響を受けにくくなり、このことは比較的高い検出感度を設定しても安定動作が確保されることを意味し、故に、より電荷量の小さな物体でも検出することができる。
【００３１】
次に、本実施の形態の作用を説明する。図３に示すように、上記第１検出電極２１が直下に位置している絶縁シート２６の表面に物体を置いた場合、図２に示すコンデンサＣ５が形成される。
【００３２】
この場合、上記第１の実施の形態と同様に、回路上のアースと第１検出電極間の距離が急激に近寄った状態を生じさせる。このため、絶対的に電荷量の小さい物体であっても、該物体が誘電体となって、コンデンサＣ３の静電容量を急激に増大することができるのである。このため、検出回路３０の感度を上昇、即ち、閾値を低下させなくても物体を安定して検出できる。
【００３３】
一方、第２検出電極２４が直下に位置している絶縁シート２６の表面に物体を置いた場合、図４に破線で示すコンデンサＣ６が形成され、この場合、コンデンサＣ４の静電容量が急激に上昇する。
【００３４】
このように、コンデンサＣ３、Ｃ４の静電容量に差異が生じた場合、比較手段であるＣＰＵ３４は、検出信号を出力する。一方、外界のノイズや温度や湿度の変化による第１及び第２検出電極２１、２４の電荷量の変動は、両電極に対等に変動を与えるため、静電容量の差異を基本的に生じさせない。
【００３５】
また、上記の要因により、コンデンサＣ３、Ｃ４間の静電容量に差違がもたらされた場合でも、当該電荷量の変動は徐々に変化してゆくため、上記自動バランス調整回路３６により相殺され、検出回路３０は誤作動しない。
【００３６】
次に、図５及び図６を参照しつつ本発明に係る第３の実施の形態の収納体、特に、収納体の一例としてのレンタル用収納ケースを説明する。ここでは、収納体４１は上位概念であり、一方、レンタル用収納ケース４０は下位概念である。付言すると、図５で示す縦横に並列状態に配列された複数個のレンタル用収納ケース４０でもって「一つの収納体４１」を構成している。尚、本実施の形態の電極部分及び検出回路は、上記第２の実施の形態と類似しており、同様の構成を有する部分には、同一の符号が付されている。尚、検出回路３０には、コントローラ（図示せず）が接続されており、さらに、このコントローラには、後述するキーシリンダスイッチ（図示せず）、閉鎖状態検出スイッチ（図示せず）、及び、音声発生装置（図示せず）が接続されている。
【００３７】
比較的小型の貴重品等を預けておくために、貴重品等を収納し施錠可能な複数設けたいわゆる収納ケース（収納ボックス）がホテルやゴルフ場等に設置されている。そして、利用者がこの収納ケース（収納ボックス）に複数の貴重品を収納し施錠し、その後、この利用者が貴重品を取り出す出すために解鍵し、貴重品の一部を取り忘れ立ち去ってしまう場合がある。
【００３８】
この取り忘れを防止するために、収納ケース（収納ボックス）の天板に赤外線発光素子を設けると共に底板に赤外線受光素子を設けた赤外線センサを備えた複数のレンタル用収納ケース４０が存在する。これらの収納体としてのレンタル用収納ケース４０は、取り忘れた物品により、受光素子が遮蔽され、解鍵状態において受光素子が発光素子からの赤外線を検出できない場合、音声等により、利用者に取り忘れを知らせるというものである。
【００３９】
しかし、上記の赤外線を使用したレンタル用収納ケース４０においては、受光素子が底面の一部にしか存在していない。このため、鍵等の比較的小さな物品が受光素子の検知領域外に位置している場合には、赤外線が遮蔽されないため、当該物品を検出することができない。そこで、本実施の形態の収納体の一例としてのレンタル用収納ケース４０は、上記第２の実施の形態の基本的構成を応用し、指輪等の極めて小さな物品でも検出することができるようにするものである。
【００４０】
符号４０は、レンタル用収納ケースであり、これらのレンタル用収納ケース４０が縦・横方向に集まって「一つの収納体４１」を構成されている。各レンタル用収納ケース４０には、それぞれ扉４２が設けられており、また、各扉４２には、不使用状態検出手段であるキーシリンダスイッチを備えた鍵部４３が設けられている。尚、扉４２は、付勢手段（図示せず）により、常に閉鎖方向に付勢されている。また、この扉４２の閉鎖状態を検出する閉鎖状態検出スイッチがレンタル用収納ケース４０に設けられている。
【００４１】
レンタル用収納ケース４０の底部４４には、検出回路３０が収納されている空間４５が設けられており、さらに、この空間４５の上部には、電極部分を支持する仕切り板４７が配設されている。電極部分には、絶縁シート２６と、検出領域を形成する検出電極２１と、電荷供給電極２３と、絶縁体２２と、基準電極２５が設けられている。
【００４２】
レンタル用収納ケース４０の側壁４６には、絶縁体を介して電荷状態検出電極４８が取付けられている。この電荷状態検出電極４８は、検出領域周囲の電荷状態を検出する銅箔であり、また、検出電極２１の検出領域外に設けられている。この電荷状態検出電極は、上記第２の実施の形態の第２検出電極２４の代わりに検出回路３０の第２コンパレータに接続されている。
【００４３】
さらに、この側壁４６はアルミ板であり、検出回路３０の回路上のアースに接続されている。また、該電荷状態検出電極４８の面積は、側壁４６と電荷状態検出電極４８間の静電容量と検出電極２１と基準電極２３間の静電容量とが略同一値になるように調整されている。
【００４４】
次に、本実施の形態の作用を説明する。最初に、初期設定のため、物品が収納されていない状態で検出回路３０を作動させる。検出回路３０は、検出電極２１と基準電極２３間の静電容量と電荷状態検出電極４８と側壁４６間との静電容量が同一値になるように自動バランス調整回路３６を作動し、初期設定を完了する。
【００４５】
使用者が貴重品を収納体４１に収納し、扉４２を閉じて鍵部４３を施錠すると、鍵部４３のキーシリンダスイッチが接続されているコントローラにより施錠状態が検出される。この状態においても検出回路３０は作動しており、検出信号をコントローラに送信しているが、施錠状態であるため、コントローラは、音声発生装置に音声発生信号を送信しない。
【００４６】
次に、使用者が鍵部４３を解鍵し、一部の静的物品（この静的物品は、図６において指輪として示されている。）を取り忘れて立ち去ろうとすると、音声発生装置により、物品の取り忘れのアナウンスがなされる。即ち、コントローラは、扉４２が上記付勢手段により閉鎖され閉鎖状態検出スイッチによる閉鎖状態検出し、キーシリンダスイッチによる解鍵状態を検出し、且つ、検出回路３０からの検出信号が持続している場合には、音声発生装置に音声発生信号を送信する。
【００４７】
使用者が、取り忘れた物品を取り出した場合には、検出回路３０からの検出信号が停止するため、コントローラは音声発生信号の送信を停止し、初期設定を再度行う。
【００４８】
本実施の形態においては、キーシリンダ型のスイッチを用いたが、施錠及び解鍵状態の検出を行えるものであれば、その態様は問わない。また、各収納ケース毎に施錠部材を設ける必要は無く、例えば、複数の収納ケースの施錠及び解鍵を管理するテンキー操作による電磁ロック等を用いた収納体にも適用できる。
【００４９】
本実施の形態は、貴重品を収納するためレンタル用収納ケース４０である。
【００５０】
尚、上記各実施の形態においては、検出電極と電荷供給電極とが櫛歯状に形成され、その凹部と凸部が組合わされていたが、必ずしも櫛歯状である必要は無く、収納体の用途及び検出を希望する物体により様々な形状を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の収納体用物体検出装置の電極部分の平面図である。
【図２】図１に示す物体検出装置の検出回路のブロック図である。
【図３】本発明に係る第２の実施の形態の収納体用物体検出装置の電極部分の平面図である。
【図４】図３に示す物体検出装置の検出回路のブロック図である。
【図５】本発明に係る第３の実施の形態のレンタル用収納ケースを備えた収納体の斜視図である。
【図６】図５に示す収納体の説明図である。
【符号の説明】
１検出電極
２絶縁体
３電荷供給電極
４基準電極
５絶縁シート
１０検出回路
１１パルス信号発生回路
１２差動増幅器
１３ＡＣ−ＤＣ変換器
１４比較器
１５抵抗
４０レンタル用収納ケース４０
４１収納体。

Claims

検出領域を形成する検出電極と、該検出電極と対向して設けられると共に該検出電極と絶縁した基準電極と、該検出電極と隣接して設けられている電荷供給電極と、該検出領域内の硬貨のように比較的小さい静的物体を含む被検出物の存在により生じた該検出電極と該基準電極間の静電容量の変化を検出する検出回路とを有する物体検出装置を備えたレンタル用収納ケースであり、該レンタル用収納ケースの底部に、前記検出電極と電荷供給電極の各凹部と各凸部とが互いに組合わされるように、かつ該検出電極と該電荷供給電極を同一平面上に設け、また、前記基準電極は所定の面積を有して前記検出電極の裏側に配設されていることを特徴とするレンタル用収納ケース。
請求項１に於いて、検出電極は、第１検出電極と、該第１検出電極に対して所要間隙を有して同一平面上に配設された第２検出電極とから成り、これらの第１及び第２検出電極の各凹部内に電荷供給電極の各凸部がそれぞれ位置するように該電荷供給電極が配設されていることを特徴とするレンタル用収納ケース。
請求項１に於いて、レンタル用収納ケースは、検出領域周囲の電荷状態を検出する電荷状態検出電極を備えていることを特徴とするレンタル用収納ケース。