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公開番号2024052067
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-11
出願番号2022158514
出願日2022-09-30
発明の名称接触検知装置
出願人住友理工株式会社
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類G01L 1/14 20060101AFI20240404BHJP(測定;試験)
要約【課題】簡易な構成により接触位置および接触面積の少なくとも一方を検知可能な接触検知装置を提供する。
【解決手段】静電型センサ7と、第一ブリッジ用キャパシタ12と、充放電用スイッチング素子13と、制御装置14と、計測器15と、を備える接触検知装置10であって、静電型センサ7は、導体が接触した面積及び導体との距離の少なくとも一方に応じて静電容量が変化するように構成され、かつ、第一計測位置29からの距離に応じた電気抵抗により時定数が変化するように構成され、計測器15は、充電する工程における、第一サンプリング時点ST1に取得した第一電位V1である第一電位第一サンプリング値V11と、第一サンプリング時点ST1から所定時間経過後の第二サンプリング時点ST2に取得した第一電位V1である第一電位第二サンプリング値V12と、に基づいて、導体が静電型センサ7に接触した位置を検知する。
【選択図】図5

特許請求の範囲【請求項１】
電源から定電圧である入力電圧を印加される印加電極と、前記印加電極に対向して配置されるとともに電位が計測される計測電極と、前記印加電極と前記計測電極との間に配置される誘電体と、を備え、導体が接触したことを検知するための静電型センサと、
前記計測電極の第一計測位置とグランド電位との間に直列接続される第一ブリッジ用キャパシタと、
前記計測電極と前記グランド電位との間に直列接続されるとともに、前記第一ブリッジ用キャパシタに対して並列接続され、閉状態時に前記計測電極の電位をグランド電位に放電させる充放電用スイッチング素子と、
前記入力電圧を前記印加電極に印加していない状態にし且つ前記充放電用スイッチング素子を閉状態にすることで、前記計測電極の電位をグランド電位に放電する工程と、前記放電する工程の後に、前記充放電用スイッチング素子を開状態にし且つ前記入力電圧を前記印加電極に印加する状態にすることで、前記静電型センサに充電する工程とを実行する制御装置と、
前記充電する工程において、前記計測電極の前記第一計測位置と前記第一ブリッジ用キャパシタとの間の第一電位を取得する計測器と、
を備える接触検知装置であって、
前記静電型センサは、前記導体が接触した面積及び前記導体との距離の少なくとも一方に応じて静電容量が変化するように構成され、かつ、前記第一計測位置からの距離に応じた電気抵抗により時定数が変化するように構成され、
前記計測器は、
前記充電する工程における、前記静電型センサへの充電が開始されてから所定時間経過後の第一サンプリング時点に取得した前記第一電位である第一電位第一サンプリング値と、前記第一サンプリング時点から所定時間経過後の第二サンプリング時点に取得した前記第一電位である第一電位第二サンプリング値と、に基づいて、前記導体が前記静電型センサに接触した位置を検知する、接触検知装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記第一サンプリング時点は、前記静電型センサへの充電が開始されてから所定の第一時間経過後であって、前記計測電極の電位の変化が飽和状態になる前までの過渡状態における時点であり、
前記第二サンプリング時点は、前記第一サンプリング時点よりも後であって、前記静電型センサへの充電が開始されてから所定の第二時間経過後の時点である、請求項１に記載の接触検知装置。
【請求項３】
前記計測器は、前記第一電位第二サンプリング値に対する前記第一電位第一サンプリング値の比に基づいて、前記導体が前記静電型センサに接触した位置を検知する、請求項２に記載の接触検知装置。
【請求項４】
前記静電型センサは、長手方向に細長い形状に形成され、前記長手方向の両端に第一端部と第二端部とを有しており、
前記第一ブリッジ用キャパシタは、前記計測電極の前記第一計測位置である前記長手方向の前記第一端部と前記グランド電位との間に接続されており、
前記印加電極の前記長手方向の前記第一端部は、前記電源に接続されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の接触検知装置。
【請求項５】
前記静電型センサは、長手方向に細長い形状に形成され、前記長手方向の両端に第一端部と第二端部とを有しており、
前記第一ブリッジ用キャパシタは、前記計測電極の前記第一計測位置である前記長手方向の前記第一端部と前記グランド電位との間に接続されており、
前記印加電極の前記長手方向の前記第二端部は、前記電源に接続されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の接触検知装置。
【請求項６】
前記静電型センサは、長手方向に細長い形状に形成され、前記長手方向の両端に第一端部と第二端部とを有しており、
前記第一ブリッジ用キャパシタは、前記計測電極の前記第一計測位置である前記長手方向の前記第一端部と前記グランド電位との間に接続されており、
さらに、
前記計測電極の第二計測位置である前記長手方向の前記第二端部と前記グランド電位との間に直列接続される第二ブリッジ用キャパシタ、を備え、
前記計測電極は、前記第一計測位置からの距離に応じて電気抵抗が変化するように構成され、且つ、前記第二計測位置からの距離に応じて電気抵抗が変化するように構成され、
前記計測器は、
前記充電する工程において、前記計測電極の前記第二計測位置と前記第二ブリッジ用キャパシタとの間の第二電位を取得し、
前記充電する工程における、前記第一電位第一サンプリング値と、前記第一サンプリング時点において取得する前記第二電位である第二電位第一サンプリング値と、前記第一電位第二サンプリング値と、前記第二サンプリング時点に取得する前記第二電位である第二電位第二サンプリング値と、に基づいて、前記導体が前記静電型センサに接触した位置を検知する、請求項１～３のいずれか１項に記載の接触検知装置。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記計測器が前記第一電位を取得するために、前記放電する工程、および、前記放電する工程に続く前記充電する工程を含む第一サイクルを実行し、
前記第一サイクルの後に、前記計測器が前記第二電位を取得するために、前記放電する工程、および、前記放電する工程に続く前記充電する工程を含む第二サイクルを実行する、請求項６に記載の接触検知装置。
【請求項８】
前記計測電極および前記印加電極は、導電性エラストマーからなる、請求項１～３のいずれか１項に記載の接触検知装置。
【請求項９】
前記印加電極と前記計測電極は、単位長さ当たりの電気抵抗が異なる、請求項８に記載の接触検知装置。
【請求項１０】
前記計測電極の単位長さ当たりの電気抵抗は、前記印加電極の単位長さ当たりの電気抵抗よりも大きい、請求項９に記載の接触検知装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触検知装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、静電容量の変化で人体の接触を検知する接触検知装置が、例えば特許文献１に提案されている。
【０００３】
この特許文献１の接触検知装置は、シート状に形成された可撓性を有するセンサ本体を備える。センサ本体は、複数行の第一電極と、複数列の第二電極と、を備える。複数の第一電極のそれぞれの第一電極は帯状に形成され、相互に平行に配置されている（特許文献１の図１１参照）。複数列の第二電極のそれぞれの第二電極は、帯状に形成され、相互に平行に配置されている。複数行の第一電極と、複数列の第二電極とは互いに交差して配置されている。
【０００４】
複数行の第一電極と、複数列の第二電極とはマトリックス状に配置されている。これにより、センサ本体に人間の手や指などの導体が接触した場合、導体が接触した位置や面積を、マトリックス状に配置された複数行の第一電極および複数列の第二電極によって検知することができる。
【０００５】
特許文献２には、押圧位置と押圧力の両方を検出することができる感圧装置が提案されている。この感圧装置は、誘電体、所定の体積抵抗率を有する第１の電極、および、第２の電極を有する感圧部２を備える。また、感圧装置は、第１の電極の左端に位置する第１左端子２１ａと第２の電極の左端に位置する第２左端子２２ａとに接続された第１測定器３０ａと、第１の電極の右端に位置する第１右端子２１ｂと第２の電極の右端に位置する第２右端子２２ｂとに接続された第２測定器３０ｂとを備える。
【０００６】
感圧部２は、電極間の静電容量Ｃと、主として第１の電極の電気抵抗Ｒとによる、ＲＣ回路を形成する。感圧部は、外部から押圧力が加えられて変形することにより静電容量Ｃが変化する。また、第１の電極は、所定の体積抵抗率を有するため、外部から感圧部に加えられた押圧位置と第１左端子２１ａとの距離に応じて、押圧位置と第１左端子２１ａとの間の電気抵抗が変化し、同様に、押圧位置と第１右端子２１ｂとの間の電気抵抗が変化する。第１測定器３０ａの測定値におけるＲＣ遅延時間と、第２測定器３０ｂの測定値におけるＲＣ遅延時間とを用いて、押圧力と押圧位置とを求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１５－５５５８９号公報
特開２０１９－１９６９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術によれば、複数行の第一電極と、複数列の第二電極とをマトリックス状に配置するため、配線および配線を接続するための端子を多くする必要があり、部品点数が多くなり、構造が複雑化するという問題があった。
【０００９】
特許文献２に記載の技術によれば、押圧力および押圧位置を求めるためには、それぞれ異なる位置の端子に接続された第１測定器の測定値および第２測定器の測定値を用いなければならない。つまり、押圧力および押圧位置を求めるためには、２つの測定器が必要となる。従って、部品点数が多くなり、構造が複雑化するという問題があった。
【００１０】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、簡易な構成により接触位置および接触面積の少なくとも一方を検知可能な接触検知装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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