JPH04123736A - ノンタッチスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、平板コンデンサを用いて、該平板コンデン・
すの静電容量の変化を検出するノンタッチスイッチに関
するものである。

［従来の技術］ この種のノンタッチスイッチの基本特許はオーストラリ
アのインチレフト・エレクトロニクス・リミテッドが所
有しているものである。特許番号は、ＰＣＴ／ＡＵ８６
１０００４３である。

次に、このノンタッチスイッチの構成及び基本動作につ
いて説明する。第５図に示すように、外側極板２と、こ
の外側極板２の内側に配置され斜線で示した絶縁体３を
介した中央極板４とで構成される平板コンデンサにて形
成されている。第６図に示すように、外側極板２にドラ
イブ信号として方形波を入力し、中央極板４には検出用
のトランジスタＱ、が接続されている。

第８図（ａ）は、平板コンデンサの電荷の分布状層を示
し、第８図（ｂ）は指先を接近した場合の電荷の分布状
態を示している。すなわち、ノンタッチスイッチ１のス
イッチ面に指先が接近すると、指が第３の電極として働
き、外側極板２−中央極板４間のコンデンサの他に、外
側極板２と指先間、中央極板４と指先間のコンデンサが
形成されることになる、このため、電極間のｔＩＷは分
割され、極板２，４間の静電容量は通常状態に比べて減
少し、それに応じて、通常の指先を接近しない第７図（
ＩＬ）に示す出力波形は、同図（ｂ）に示すようにトラ
ンジスタＱ１に流れる電流が減少し、出力パルスが変化
する。この変化を検出してノンタッチスイッチ１のオン
、オフを判断する。このような個々のノンタッチスイッ
チｌが第９図に示すように、マトリックス状に配置され
ている。

一方、ノンタッチスイッチ１のオン、オフの判断は、電
源投入時の検出パルスの波高値から作成した基準値を記
憶しておき、検出パルス信号の波高値と逐次比較を行い
、基準値より小さい場合、そのノンタッチスイッチ１を
オンと判断するようになっている。検出パルスは一定の
周期で取り出され、比較判断を繰り返している。

尚、ノンタッチスイッチ１のオン／オフ状態を明確にす
る場合、第１０図に示すように、ノンタッチスイッチ１
の中央極板４及び基板５の中央にホール６を設け、この
ホール６内に発光ダイオード７を配置するようにしてい
る。もちろん、発光ダイオード７はなくても良い。

第１０口は、ノンタッチスイ・ソチ１の信号の系統を示
すブロック図を示している。尚、ノンタ・ツチスイッチ
１は１個だけ示しであるが、実際はマトリックス状に形
成しである。マイクロコンピュータからなる演算制御回
路１０からは、各ノンタ・ンチスイッチ１に対して上述
したように方形波のキースキャンドライブ信号がスキャ
ンされて入力されている。そして、ノンタッチスイ・ソ
チ１の出力はトランジスタＱ、により検出され、このト
ランジスタＱ、の出力は直流成分除去回路１１により直
流成分が除去される。そして、増幅回路１２で増幅した
出力信号をピークホールド回路１３でピークホールドし
５更に、コンパレータ１４で演算制御回路１０からの基
準値と比較し、出力を演算制御回路１０に入力している
。また、発光ダイオード７は演算制御回路１０によりコ
ンパレータ１４の出力を受けてオン／オフ制御信号にて
制御し、更に、発光ダイオード７をＬＥＤスキャン信号
にてダイナミック点灯するようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ 第１１図は実際のノンタッチスイッチ１の構成断面図を
示し、外側極板２と中央極板４とで構成される平板コン
デンサは、共に絶縁材料からなる表面材８と裏面材９と
で挟持されて構成されている。

ここで、スイッチ面（表面）に指先（導体物体）が接近
した時の容量の減少率がそのノンタッチスイッチの感度
となる。ノンタッチスイッチとしては高感度のもの方が
利用範囲が広がり、有効であると考えられる。

本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、感
度を上げることを目的としたノンタッチスイッチを提供
するものである。

し課題を解決するための手段］ 本発明は、平板コンデンサの裏面の容量を表面に比べて
小さくしたものである。

菰な、請求項２では、平板コンデンサの裏面の一部もし
くは全面をアースしている。

更に、請求項３においては、平板コンデンサの表面材の
誘電率を裏面材の誘電率よりも大きくしたものである。

［作　用］ 而して、平板コンデンサの裏面の容量を表面に比べて小
さくして、感度を上げるようにしている。

また、請求項２では、平板コンデンサの裏面の一部もし
くは全面をアースして、感度を上げるようにしている。

更に、請求項３においては、平板コンデンサの表面材の
誘電率を裏面材の誘電率よりも大きくして、感度を上げ
るようにしている。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。ノン
タッチスイッチのスイッチ面（表面）に指先（導体物体
）が接近した場合、表面の容量は減少するが、裏面の容
量はほとんど変化しない、このことより、感度を良くす
る、すなわち、全体容量の変化率を大きくとるには、平
板コンデンサの裏面の容量を表面に比べて小さくする必
要がある第４図はこの場合の説明図であり、同図（ａ）
は平板コンデンサを示し、図中の線は電気力線を示して
いる。同図（ｂ）に示すように、通常において、平板コ
ンデンサの表面の容量をｍ、裏面の容量をｎとすると、
全体の容量は（ｍ　＋　ｎ　）になる。

また、指先を接近した場合には、表面の容量はｍ／α（
ただし、α〉１〉、裏面の容量は変化しないのでｎであ
り、従って、全体の容量は（ｍ／α）＋ｎとなる。従っ
て、変化率は同図（ｂ）のようになり、同図（ｃ）はｍ
／ｎに対するｆ、ｇの特性を示している。従って、図示
の変化率を大きくするためには、ｆ／ｇを小さくする必
要があり、そのためにはｍ／ｎを大きくする必要がある
。よって、平板コンデンサの裏面の容量ｎに対して、表
面の容量ｍを大きくすれば、変化率を大きくすることが
でき、結果、感度を良くすることができるものである。

第１図（ａ）はその具体的な構成として、外側極板２の
裏面の全面をアースした場合を示している。尚、裏面の
一部をアースするようにしても良い。図中の線は電気力
線であり、外側極板２から中央極板４への電気力線であ
る。この場合、平板コンデンサの表面の容量は変化せず
（全体の１．／２）、裏面の容量が１／２から０に変化
した場合である。この時、指先が接近すると、表面の容
量のみが減少しく図示の場合では、例えば１／′２から
１／４に減少）、裏面は変化せず、容量は０のままであ
る。従って、この場合の変化率は５０％である。

第２図は裏面をアースしていない場合を示し、表面、裏
面の容量を夫々１／２とした場合、指先を接近させると
、表面のみの容量が半分の１／４に減少し、裏面の容量
は１／２のままであるから、全体の容量は１から３／４
へと減少する。従って、この場合の変化率は２５％であ
る。

よって、全体容量としては、アースしていない場合の２
５％の変動に対して、全体アースを施せば５０％の変動
を得ることができ、高感度のノンタッチスイッチを実現
することができる６また、第１図では、全面をアースし
たが、アースの面積を変えることで、裏面容量を変える
ことができるので、感度を制御することも可能となる。

第３図は他の実施例を示し、平板コンデンサの表面材８
の誘電率をε１とし、裏面材９の誘電率をε２とした場
合に、ε、〉ε２としたものである。このように、表面
材８の誘電率を裏面材９の誘電率より大きくすることで
、感度を良くすることができる。ここでは、全体の容量
を１とし、表面の容量を３／４とし、裏面の容量を１／
４とした場合に、指先を接近させると、裏面の容量はそ
のままの１／４で、表面の容量のみが半分の３／８とな
り、従って、全体の容量は５／８になる。

結果、変化率は３７．５％となる。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、平板コンデンサの裏面の容量を
表面に比べて小さくしたものであるから、平板コンデン
サの裏面の容量を表面に比べて小さくして、感度を上げ
ることができ、そのため、例えば、表面材料を厚くする
ことができたり、スイッチとしての利用範囲が広がると
いう効果を奏するものである。

また、請求項２では、平板コンデンサの裏面の一部もし
くは全面をアースしていることで、感度を上げることが
できる。

更に、請求項３においては、平板コンデンサの表面材の
誘電率を裏面材の誘電率よりも大きくしていることで、
感度を上げることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）は本発明の詳細な説明図、第２図
（ａ）（ｂ）は同上の裏面をアースしない場合の説明図
、第３図（ａ）（ｂ）は同上の他の実施例の説明図、第
４図（ａ）〜（ｃ）は同上の原理等を示す説明図、第５
図はノンタッチスイッチの平面図、第６図は同上の回路
図、第７図（ａ）　（ｂ）は夫々同上の出力波形を示す
図、第８図（ａ）　（ｂ）は夫々同上の説明図、第９図
は同上のノンタッチスイッチをマトリックス状に配置し
た状態を示す平面図、第１０図は同上の構成図、第１ １図はノンタッチスイッチの断面 図である。 １はノンタッチスイッチ、 ８は表面材、 ９は 裏面材である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）平板コンデンサの静電容量の変化を検出するノン
   タッチスイッチにおいて、平板コンデンサの裏面の容量
   を表面に比べて小さくしたことを特徴とするノンタッチ
   スイッチ。
2. （２）平板コンデンサの裏面の一部もしくは全面をアー
   スしたことを特徴とする請求項１記載のノンタッチスイ
   ッチ。
3. （３）平板コンデンサの表面材の誘電率を裏面材の誘電
   率よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載のノ
   ンタッチスイッチ。