(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振回路と、この発振回路に接続した電極とからなり、前記電極への人体の接触で、前記発振回路の発振条件が変化することにより、人体の接触を検出するタッチセンサにおいて、
前記電極と電源ラインとの間に、少なくとも２個のノイズ保護用ダイオードを、各々極性が逆向きで、直列に設けたことを特徴とするタッチセンサ。
【請求項２】
前記ノイズ保護用ダイオードの各々に、抵抗器を並列に接続したことを特徴とする請求項１記載のタッチセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、人体検出に用いられるタッチセンサに関し、特にパチンコ機等の球を発射するに際して、遊戯者が発射ハンドルに設けられた電極に触れていないと、球の発射ができないようにし、遊戯者が複数のパチンコ機を使用することを防止するのに好適なタッチセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
タッチセンサには、人体の大地間容量を利用し、人体が電極に接触したか否かで発振回路の発振条件が変化することにより、人体の接触を検出するものがある。この種の従来のタッチセンサの回路構成を図４に示す。図４において、電源ＶCCは定電圧回路１で一定電圧となり、発振回路２、検波平滑回路３、比較回路４に電力が供給される。発振回路２と、この発振回路２に直流カット用コンデンサＣ4 （電蝕防止）を介して電極６とが接続されている。また、電極６にはノイズ保護用のマイクロギャップＧ（または、バリスタ等）の一端が接続され、このマイクロギャップＧの他端がＧＮＤに接続されている。
【０００３】
発振回路２の出力側には、検波平滑回路３が接続され、発振出力が検波及び平滑される。検波平滑回路３は比較回路４に接続されており、検波及び平滑された出力信号が、比較回路４で比較電圧（一定値）と比較され、それに応じた出力が出力回路５に入力される。出力回路５では、比較回路４の入力に応じて、人体が電極６に接触したか否かの出力信号を出力する。
【０００４】
大地間容量Ｃ0 を持った人体が電極６へ接触すると、発振回路２の発振条件が変化し、発振出力が変化する。この発振出力が検波平滑回路３で検波平滑され、比較回路４に入力される。比較回路４では、比較電圧以下の入力レベルになると、出力はＬレベルからＨレベルとなり、出力回路５に入力される。そして、出力回路５からは人体の接触検出信号が出力される。
【０００５】
また、電極６から静電気等のノイズがあると、ノイズ保護用のマイクロギャップＧ（または、バリスタ等）によって、回路が保護される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
タッチセンサにおいては、表面直出しの電極部に人体が接触する。ところが、人体は化繊や毛織物の衣服を着用したり、絨毯上を歩行する等により、常に静電気を帯びている。特に冬は、この静電気は数万Ｖにも達し、電極に対して高電圧の静電気放電が常に繰り返されている。
【０００７】
以上のことから、従来のタッチセンサでは、次のような問題点▲１▼〜▲５▼がある。
▲１▼静電気等により、部品が破壊される。
▲２▼数万Ｖの静電気に耐えるマイクロギャップやバリスタ等は大きいため、それらを除いた回路部をＨＩＣ化し、マイクロギャップやバリスタ等は外部接続されており、タッチセンサ全体の小型化（ＨＩＣ化等）ができない。
【０００８】
▲３▼マイクロギャップやバリスタ等は高価である。
▲４▼マイクロギャップを応用したものでは、放電による金属磨耗でマイクロギャップが大きくなり、放電電圧が上昇してしまうため、寿命が短い。
▲５▼バリスタ等を用いると、検出容量Ｃd （１００ｐＦ程度に設定される）より、はるかに大きなバリスタ等の静電容量（数百〜数千ｐＦ）が、検出容量の一部として接続されたことになり、発振回路の発振ゲインと電極に係る静電容量との関係は、検出容量付近においては、図３に示すように、緩やかな傾斜を持つ近似直線になる。この場合、少しの検出容量の変化で検出出力がＯＮ／ＯＦＦされてしまう。したがって、バリスタ等の静電容量のバラツキや温度変化等の環境変化により、動作が不安定になる。
【０００９】
この発明は上記問題点に着目してなされたものであって、次の項目ａ〜ｄを達成するタッチセンサを提供することを目的としている。
ａ．静電気等による部品破壊を防止する。
ｂ．小型で、ＨＩＣ化等を可能とする。
ｃ．安価なものを提供する。
【００１０】
ｄ．長寿命、高信頼性である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達するため、本願の特許請求の範囲の請求項１に係るタッチセンサは、発振回路と、この発振回路に接続した電極とからなり、前記電極への人体の接触で、前記発振回路の発振条件が変化することにより、人体の接触を検出するものにおいて、前記電極と電源ラインとの間に、少なくとも２個のノイズ保護用ダイオードを、各々極性が逆向きで、直列に設けている。
【００１２】
このタッチセンサでは、電極に手等が接触して静電気が放電された場合、ノイズ保護用ダイオードにより、所定の降伏電圧でカットされるため、部品破壊を防止できる。ノイズ保護用ダイオードは、小型で安価なため、タッチセンサを小型で安価にできる。
また、ノイズ保護用ダイオードは、端子間容量が小さいため、発振回路に与える影響は小さい。したがって、ノイズ保護用ダイオードの静電容量のバラツキや温度変化等の環境変化による誤動作が防止される。
【００１３】
なお、本発明において、ノイズ保護用ダイオードとしては、ツェナー特性を持ったダイオードであれば良く、アバランシェ、トランキラー、クリッピング等のダイオードが例示される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態であるタッチセンサの回路構成を示すブロック図である。図１において、電源ＶCCは定電圧回路１で一定電圧となり、発振回路２、検波平滑回路３、比較回路４に電力が供給される。この発振回路２には、直流カット用コンデンサＣ4 （電蝕防止）を介して電極６が接続され、電極６とＧＮＤ間に２個のノイズ保護用ダイオードＺＤ1 、ＺＤ2 が、各々極性が逆向きで直列に接続されている。電極６とＧＮＤ間は交流であり、ノイズ保護用ダイオードが１個では、プラス側またはマイナス側のどちらか一方の波形が壊れるため、ノイズ保護用ダイオードは２個必要である。ノイズ保護用ダイオードＺＤ1 、ＺＤ2 の各々には、抵抗器Ｒ1 、Ｒ2 が並列に接続されている。これら抵抗器Ｒ1 、Ｒ2 は、ノイズ保護用ダイオードＺＤ1 、ＺＤ2 の端子間容量Ｃt1、Ｃt2に、ノイズにより充電された電荷を放電させるためのもので、充電時と非充電時とで発振条件が変化し、動作感度が変わることを防止する。抵抗器Ｒ1 、Ｒ2 はどちらか一方では、端子間容量Ｃt1、Ｃt2に充電された電荷の一方が放電されないため、２個必要である。また、抵抗Ｒ1 、Ｒ2 は高インピーダンスで良いため、動作感度にほとんど影響を与えない。
【００１５】
発振回路２の出力側には、検波平滑回路３が接続され、発振出力が検波及び平滑される。検波平滑回路３は比較回路４に接続されており、検波及び平滑された出力信号が、比較回路４で比較電圧（一定値）と比較され、それに応じた出力が出力回路５に入力される。出力回路５では、比較回路４の入力に応じて、人体が電極６に接触したか否かの出力信号を出力する。
【００１６】
発振回路２は、コンデンサＣ1 、Ｃ2 、コイルＬ及びトランジスタＴr からなるコルピッツ型発振回路である。抵抗器Ｒ3 は発振ゲイン調整用のフィードバック抵抗で、抵抗器Ｒ4 、Ｒ5 はトランジスタＴr のバイアス抵抗である。コンデンサＣ3 、Ｃ5 はバイパス用のコンデンサである。電極６から携帯電話機等からの電波ノイズを受けた場合、電波ノイズはコンデンサＣ4 、Ｃ5 、Ｃ3 を介して、電源ラインに逃がされるため、発振回路２への影響はなく、電波ノイズによる誤動作を防止できる。
【００１７】
また、ノイズ保護用ダイオードＺＤ1 、ＺＤ2 は、それぞれ端子間容量Ｃt1、Ｃt2を有しており、端子間容量は検出容量の一部となっている。この時、端子間容量Ｃt1、Ｃt2は数十ｐＦ程度であり、バリスタ等に比べて発振回路の発振ゲインに与える影響は小さい。
このように構成したタッチセンサでは、大地間容量Ｃ0 を持った人体が電極６へ接触すると、発振回路２の選択度Ｑが低下し、発振のゲインが下がる。発振は検波平滑回路３で検波及び平滑され、電圧レベルの下がった信号として比較回路４に入力される。比較回路４では、比較電圧以下のレベルになると、出力はＬレベルからＨレベルとなり、出力回路５に入力される。そして、出力回路５からは人体の接触検出信号として出力される。
【００１８】
ノイズ保護用ダイオードＺＤ1 、ＺＤ2 の端子間容量Ｃt1、Ｃt2は、検出容量の一部となるが、バリスタ等に比べて容量が小さいため、発振回路の発振ゲインに与える影響は小さい。発振回路の発振ゲインと電極に係る静電容量との関係は、検出容量付近においては、図３に示すように、大きな傾斜を持つ近似直線になる。この場合、少しの検出容量の変化くらいでは、検出出力がＯＮ／ＯＦＦされてしまうことがない。したがって、ノイズ保護用ダイオードＺＤ1 、ＺＤ2 の端子容量Ｃt1、Ｃt2のバラツキや温度変化等の環境変化があっても、検出動作が安定している。
【００１９】
人体が電極６へ接触する時、電極６に静電気が放電されると、ノイズ保護用ダイオードＺＤ1 、ＺＤ2 からＧＮＤに電流が流れ、回路が保護される。ノイズ保護用ダイオードＺＤ1 、ＺＤ2 は、面実装可能なチップタイプやメルフ（リードレス）タイプのものが使用でき、タッチセンサの小型化（ＨＩＣ化等）が可能となる。
【００２０】
なお、本発明において、発振回路２はコルピッツ型に限定されるものではなく、ハートレー型等の発振回路でも良い。更に、図１の回路構成におけるノイズ保護用ダイオードＺＤ1 、ＺＤ2 の極性向きに代えて、図２に示す回路構成のようにしてもよい。
また、このタッチセンサは、パチンコ機だけでなく、電子機器のＯＮ／ＯＦＦスイッチ、ドアノブスイッチ、エレベータのスイッチ等、人体の接触を検出するものであれば、あらゆるものに用いることができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明のタッチセンサは、以上説明したように構成されるので、次の効果を有する。
▲１▼ノイズ保護用ダイオードで静電気等のノイズを吸収するので、部品の破壊を防止できる。
【００２２】
▲２▼ノイズ保護用ダイオードが小型のため、ＨＩＣ化が可能である。
▲３▼安価なノイズ保護用ダイオードでノイズを吸収するため、安価なタッチセンサを提供することができる。
▲４▼ノイズ保護用ダイオードは半導体であり、長寿命、高信頼性である。
▲５▼ノイズ保護用ダイオードの持つ静電容量による発振回路への影響が微小で、安定した検出動作となり、回路の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るタッチセンサの回路構成を示すブロック図である。
【図２】図１の回路構成における変更部分を示す回路図である。
【図３】電極に係る静電容量Ｃ0 と発振ゲインとの関係を示すグラフである。
【図４】従来のタッチセンサの回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２                発振回路
６                電極
ＺＤ1 、ＺＤ2     ノイズ保護用ダイオード
Ｒ1 、Ｒ2         抵抗器
ＶCC              電源
【図１】
0003698238.tif 000002
【図２】
0003698238.tif 000003
【図３】
0003698238.tif 000004
【図４】
0003698238.tif 000005