JP5984827B2 - 静電容量センサ - Google Patents
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Description
図14に記載のタッチセンサでは、矩形波発振器102の信号を2波に分け、一方を抵抗107及びコンデンサ105を用いたローパスフィルタを用いて移相し、他方の信号と論理演算している。コンデンサ105と並列に、タッチ検出部104が接続されている。タッチ検出部104に指先等が接触すると、例えば、人体を容量としたコンデンサが並列接続されることになる。このコンデンサは、一方の電極をタッチ検出部104とし他方の電極を電極41として示した。コンデンサ105の容量をC0、人体の容量をChとすると、タッチ検出部104に指先等が接触すると、ローパスフィルタの容量はC0から(C0+Ch)へ増加し、結果として入力信号の移相量が増加する。
図15では、受信アンテナ104と電極41とで2本の平行導線を構成し、受信アンテナ104をコンデンサ105及び抵抗107の接続点に結合し、電極41を接地している。図15に示す静電容量センサでは、受信アンテナ104及び電極41に接触しなくても、2本の平行導線間に指や人などの誘電体が接近するだけで、物体の近接を検出することが可能である。図14及び図15で説明したセンサの構成を、自己キャパシタンス型の静電容量センサと呼ぶ。
図16に記載のセンサでは、平行導線を構成する2つの電極の一方を送信アンテナ103とし、他方を受信アンテナ104としている。この構成を、相互キャパシタンス型の静電容量センサと呼ぶ。この構成では、発振器102で生成した交流信号を空中に直接放射するので、自己キャパシタンス型の場合のような減衰が起こらない。
タッチの有無による容量の変化を検出するセンサではなく、電極に接触していない空間上の物体の位置を検出する目的の静電容量センサの場合、非常に小さな容量変化を検出しなければならない。このため、図14又は図15に記載の自己キャパシタンス型の静電容量センサでは、低周波領域でローパスフィルタを構成する場合、抵抗107の抵抗値を大きくしなければならない。また、図15に示した構成では、抵抗107とコンデンサ105とで分圧される点にアンテナ104が接続され、電圧が減衰した信号をアンテナに印加して容量検出を行うことから、感度が低くなり空間上の物体の位置を検出するセンサとして用いることができない。
上記は、更に、Eb×sin(ωt)×Eb×sin(ωt)−Ea×sin(ωt−90°)×Ea×sin(ωt−90°)の形に変形できる。
2倍角の公式のより、上記は、更に、Eb×Eb×{cos(0)−cos(2ωt)}/2−Ea×Ea×{cos(2ωt−180°)−cos(0)}/2と変形できる。
Claims (7)
- 交流信号発生源と、
前記交流信号発生源と接続された送信電極と、
第1の受信電極と、
前記第1の受信電極と同じ温度特性を有する第2の受信電極と、
前記送信電極と前記第1の受信電極との間に設けられた第1の移相部と、
前記第1の移相部と同じ温度特性を有し、前記送信電極と前記第2の受信電極との間に設けられた第2の移相部と、
前記送信電極と前記第2の受信電極との間に設けられた信号移相部と、
前記第1の移相部で移相された信号と前記第1の受信電極で受信した信号とを合成する第1の合成部と、
前記第2の移相部及び前記信号移相部で移相された信号と前記第2の受信電極で受信した信号とを合成する第2の合成部と、
前記第1の合成部で合成された第1の合成信号と、前記第2の合成部で合成された第2の合成信号との位相のずれを検出する位相検出部と、
を有することを特徴とする静電容量センサ。 - 前記信号移相部は、前記交流信号発生源の出力信号を反転させるインバータ又は反転増幅器である、請求項1に記載の静電容量センサ。
- 前記交流信号発生源は、出力する出力信号の振幅が、使用する電源電圧に比例するよう動作するAGC回路を有する、請求項1又は2に記載の静電容量センサ。
- 前記第1の移相部及び前記第2の移相部は、抵抗及びコンデンサである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の静電容量センサ。
- 前記位相検出部は、位相検波回路を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の静電容量センサ。
- 前記位相検出部は、論理演算回路を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の静電容量センサ。
- 請求項1〜6の何れか一項に記載の静電容量センサを少なくとも2つ有する、3次元位置検出センサ。
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