(57)【要約】      （修正有）【課題】位置精度を出すための精密機構部品や複雑な形状の部品を用いずに、電極間の距離を一定に保つ静電型センサを提供する。【解決手段】スライド筐体２３からＸ方向に向かって延びるガイドシャフト２４は、マグネットケース３１に設けられた孔を経て、直方体形状のフェライト磁石であるマグネット２５に接触している。可動電極２６は、プリント基板に形成された長方形状の平面電極であり、絶縁体で覆われている。当該絶縁体の表面のうち、Ｘ方向側の面には、摺動部材（シート）２６１が貼り付けられていて、摺動部材２６１には、固定電極３０が接触する。固定電極３０は、プリント基板に形成された平面電極からなり、絶縁体で覆われている。当該プリント基板は、磁性体である第１下部筐体１１に結合されている。可動電極２６は、マグネット２５が磁力により第１下部筐体１１に吸着されることにより、固定電極３０に圧着される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に沿って配置された固定電極部と、
前記固定電極部に対向する可動電極部と、
前記可動電極部と前記固定電極部との間の静電容量に基づき、前記可動電極部の位置を検出する解析部と、
を備えた静電型センサであって、
前記固定電極部と前記可動電極部との間に設けられた摺動部材と、
前記固定電極部と前記可動電極部と、を磁力で圧着する圧着部と、
を備えた静電型センサ。
【請求項２】
前記圧着部は、磁性体の筐体と、前記筐体の内部に配置された磁石と、からなり、
前記筐体と前記磁石とで、前記固定電極部と前記可動電極部とを挟み込む構造となっていることを特徴とする請求項１に記載の静電型センサ。
【請求項３】
前記摺動部材は、高分子ポリエチレンからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電型センサ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の静電型センサと、
所定方向に移動する移動体と、を備えたスライド操作装置であって、
前記移動体は、前記圧着部の一部に接触する接触部を備え、
当該接触部が、前記移動体に伝えられた移動力を当該圧着部に伝達することにより、前記可動電極部が、前記移動体の移動に伴って前記所定方向に移動することを特徴とするスライド操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電位の変化により位置を検出する静電型センサおよび当該静電型センサを備えたスライド操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子楽器や音響ミキサ等には、フェーダを備えたスライド操作装置が用いられている。フェーダは、箱形状の本体の上部に設けた摘み等の操作子をスライドすることにより、当該操作子のスライド位置に応じて音量、音質、エフェクト等のパラメータの設定を行なうものである。
【０００３】
フェーダは、操作子のスライド位置を検出するための位置検出装置が取り付けられている。例えば、特許文献１には、操作子を抵抗体の上面に押し当て、操作子の位置変化に応じて変化する抵抗値が検出することにより、スライド位置を検出する構成が記載されている。
【０００４】
しかし、抵抗値の変化により位置を検出する方式では、操作子と抵抗体の接触箇所の汚れや摩耗等により抵抗値が変化する場合がある。
【０００５】
そこで、信頼性および耐久性の高い非接触型の位置検出用センサとして、例えば静電型センサが知られている（特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１２４４０５号公報
【特許文献２】特開２０１１−４７６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ただし、静電型センサでは、電極間の距離が変化すると静電誘導による電位が変化するため、電極間の距離を高い精度で一定に保つ必要がある。
【０００８】
そこで、本発明は、位置精度を出すための精密機構部品や複雑な形状の部品を用いずに、電極間の距離を一定に保つことができる静電型センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の静電型センサは、所定方向に沿って配置された固定電極部と、前記固定電極部に対向する可動電極部と、前記可動電極部と前記固定電極部との間の静電容量に基づき、前記可動電極部の位置を検出する解析部と、を備えている。
【００１０】
そして、静電型センサは、前記固定電極部と前記可動電極部との間に設けられた摺動部材と、前記固定電極部と前記可動電極部と、を磁力で圧着する圧着部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このように、本発明の静電型センサは、電極間を磁力により圧着するため、板バネ等により圧着する方式に比べて広い面積で均一な圧力をかけることができ、精密機構部品や複雑な形状の部品を用いずとも電極間の距離を一定にしながら、可動電極部を摺動させることができる。また、磁界の強さを調整すれば圧着力を容易に制御できるため、軽い動作力で可動電極を摺動させながらも電極間の距離を一定にすることができる。
【００１２】
なお、圧着部は、磁性体の筐体と、当該筐体内部に配置された磁石と、からなり、前記筐体と前記磁石とで、前記固定電極部と前記可動電極部とを挟み込む構造となっていることが好ましい。このように、筐体内部に磁石を配置すれば、筐体外部に磁束が漏れないため、他の部品への影響を抑えることができる。
【００１３】
また、摺動部材は、高分子ポリエチレンのように、摩擦係数が低く、かつ耐久性の高い材料を用いることが好ましい。
【００１４】
本発明の静電型センサは、所定方向に移動する移動体とともに用いられ、スライド操作装置として機能する。この場合、移動体は、前記圧着部の一部に接触し、当該移動体に伝えられた移動力を当該圧着部に伝達する接触部を備え、可動電極部は、移動体の移動に伴って前記所定の方向に移動することが好ましい。すなわち、全部品を一体とするのではなく、固定電極部と可動電極部は圧着されるが、移動体自体は別部品として、移動力を可動電極部に伝える構造とすることにより、移動体自体が前記所定方向以外にもある程度移動可能にし、マージンをもたせる。これにより、部品の寸法精度を不必要に高くする必要がなく、製造が容易になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、位置精度を出すための精密機構部品や複雑な形状の部品を用いずに、電極間の距離を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】スライド操作装置の構成を示す図である。
【図２】静電型センサのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係るスライド操作装置を示す図である。図１（Ａ）は、上面図であり、図１（Ｂ）は一部の筐体を省略した側面図である。図１（Ｃ）は、Ａ−Ａ断面図である。
【００１８】
スライド操作装置は、例えば音響ミキサに複数並べて使用されるフェーダとして用いられる。スライド操作装置は、外観上、第１下部筐体１１、第２下部筐体１２、および上部筐体１３からなる。
【００１９】
第１下部筐体１１および第２下部筐体１２は、薄い金属板からなり、互いに結合することで内部が中空の直方体形状の筐体になる。第１下部筐体１１は、スライド操作装置の第１側面（図中Ｘ方向側の側面）と、下面（図中−Ｚ方向側）の一部と、上面（図中Ｚ方向）の一部とを形成している。第２下部筐体１２は、スライド操作装置の第２側面（図中−Ｘ方向側の側面）と、下面の一部と、上面の一部とを形成している。なお、図示はしていないが、第１下部筐体１１および第２下部筐体１２は、前面（Ｙ方向側）および後面（−Ｙ方向側）も形成している。
【００２０】
第１下部筐体１１および第２下部筐体１２の内部には、これら筐体の長手方向（Ｙ，−Ｙ方向）に延びるスライドシャフト１７と、該スライドシャフト１７に摺動可能に支持されて長手方向に移動可能な移動体２２と、が設けられている。スライドシャフト１７は、円柱形状の金属棒であり、両端部が第１下部筐体１１および第２下部筐体１２に固定されている。
【００２１】
第１下部筐体１１および第２下部筐体１２の上面には、上部筐体１３が接続されている。上部筐体１３は、第１下部筐体１１および第２下部筐体１２に接続される水平部分と、その両側から上面側に立ち上がった起立部分とからなる。
【００２２】
上部筐体１３の水平部分には、長手方向に延びるスリット７１が形成されている。スリット７１の下面側は、第１下部筐体１１と第２下部筐体１２との間にある空隙が配置され、このスリット７１からは、移動体２２から上面側に延びる薄板状の操作子２１が露出している。
【００２３】
また、図１（Ｃ）に示すように、移動体２２は、操作子２１に結合される直方体形状のスライド筐体２３と、操作子２１に結合され、スライドシャフト１７が挿入される筒状部材１７１と、スライド筐体２３に接続され、当該スライド筐体２３との接続面と反対側の面からＸ方向に向かって延びるガイドシャフト２４と、からなる。すなわち、図１（Ｃ）の斜線部に示す各構成（操作子２１、スライド筐体２３、筒状部材１７１、およびガイドシャフト２４）は、全て結合され、一体となっている。
【００２４】
上部筐体１３の水平部分には、長手方向の端部に受動プーリ１５および駆動プーリ１６が取り付けられている。受動プーリ１５および駆動プーリ１６には、タイミングベルト９１が装着されている。駆動プーリ１６には、モータ５１が取り付けられている。タイミングベルト９１は、操作子２１に結合されている。したがって、モータ５１の回転に伴ってタイミングベルト９１が移動すると、操作子２１が長手方向に移動する。したがって、操作子２１に結合されている移動体２２の筒状部材１７１がスライドシャフト１７に摺動し、移動体２２がスライド移動することになる。
【００２５】
また、スライド筐体２３は、下面側に溝が設けられており、当該溝に第２下部筐体１２の端部であるガイド板１２１が挿入されることにより、移動体２２が長手方向に摺動可能に保持される。
【００２６】
なお、移動体２２は、モータ５１によって移動させるだけでなく、利用者が操作子２１を手動で操作してスライド移動させることも可能である。
【００２７】
このスライド操作装置は、移動体２２のスライド位置を検出し、検出したスライド位置を示す情報を音響ミキサの制御部（不図示）に出力し、当該音響ミキサの制御部が音量、音質、エフェクト等のパラメータの設定を行なうものである。
【００２８】
以下、移動体２２のスライド位置検出の構成について説明する。図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示すように、スライド筐体２３からＸ方向に向かって延びるガイドシャフト２４は、マグネットケース３１に設けられた孔を経て、マグネット２５に接触している。なお、ガイドシャフト２４の数は、本実施形態の例（３つ）に限るものではない。
【００２９】
ガイドシャフト２４は、本発明の接触部に相当し、マグネットケース３１およびマグネット２５には結合されていない。すなわち、移動体２２は、マグネットケース３１およびマグネット２５とは一体とはならず、別部品となっている。したがって、移動体２２は、操作子２１に伝えられた移動力をマグネットケース３１およびマグネット２５に伝達するが、長手方向以外（Ｘ，−Ｘ方向）にもある程度移動可能になっている。
【００３０】
マグネット２５は、直方体形状のフェライト磁石である。マグネットケース３１は、マグネット２５に結合されている。マグネットケース３１は、Ｘ方向が開口し、マグネット２５を覆う形状となっている。また、マグネットケース３１は、Ｘ方向側の端部がＺ方向および−Ｚ方向にそれぞれ延在し、可動電極２６のうち−Ｘ方向の面に結合されている。
【００３１】
可動電極２６は、図２にも示すように、プリント基板に形成された長方形状の平面電極であり、絶縁体で覆われている。また、当該絶縁体の表面のうち、Ｘ方向側の面には、摺動部材（シート）２６１が貼り付けられている。摺動部材２６１は、摩擦係数が低く耐久性の高いもの（例えば発泡高分子ポリエチレン）が用いられる。
【００３２】
摺動部材２６１には、固定電極３０が接触する。固定電極３０は、プリント基板に形成された平面電極（第１誘導電極３２Ａ、第２誘導電極３２Ｂ、電位検出電極３３Ａ、および電位検出電極３３Ｂ）からなり、絶縁体で覆われている。当該プリント基板は、第１下部筐体１１に結合されている。第１下部筐体１１は、磁性体であり、例えば亜鉛めっき鋼板からなる。なお、第２下部筐体１２および上部筐体１３は、軽量で強度の高い部材（例えばＳＵＳ）を用いる。
【００３３】
したがって、可動電極２６は、上記マグネット２５が磁力により第１下部筐体１１に吸着されることにより、固定電極３０に圧着される。マグネット２５の磁界の強さは、可動電極２６と固定電極３０を圧着しつつ、軽い動作力で可動電極２６を摺動させることができるように調整されている。したがって、可動電極２６は、絶縁体の表面に貼り付けられた摺動部材２６１を介して、一定の距離で固定電極３０に対向しつつ、長手方向に摺動可能になっている。
【００３４】
なお、摺動部材２６１は、可動電極２６側の表面に貼り付けられていてもよい。
【００３５】
なお、第１下部筐体１１を磁石とし、マグネット２５を磁性体としてもよいが、本実施形態では筐体の内側に磁石が配置される構造であるため、筐体の外部には磁束が漏れず、他の部品への影響を抑えることができる。
【００３６】
次に、図２は、静電型センサのブロック図である。静電型センサは、上述した固定電極３０と、固定電極３０に対向する可動電極２６と、固定電極３０に給電を行う給電部１０２と、固定電極３０と可動電極２６との間の静電容量を検出して可動電極２６の位置を検出する解析部１０３と、モータ駆動部１０４と、制御部１０１と、を備えている。
【００３７】
制御部１０１は、各構成を統括的に制御する機能部である。制御部１０１は、モータ駆動部１０４を制御し、モータ５１を駆動させてタイミングベルト９１を移動させ、可動電極２６を移動させる。
【００３８】
固定電極３０は、第１誘導電極３２Ａ、第２誘導電極３２Ｂ、電位検出電極３３Ａ、および電位検出電極３３Ｂからなる。第１誘導電極３２Ａおよび第２誘導電極３２Ｂは、それぞれスライド操作装置の長手方向に長く、長方形状に形成された平面電極である。電位検出電極３３Ａおよび電位検出電極３３Ｂは、第１誘導電極３２Ａと第２誘導電極３２Ｂの間の領域に配置される。
【００３９】
電位検出電極３３Ａおよび電位検出電極３３Ｂは、スライド操作装置の長手方向に沿って電極パターンが変化する（この例ではそれぞれ直角三角形状である）平面電極であり、点対称に近接して配置されている。電位検出電極３３Ａおよび電位検出電極３３Ｂの長手方向の長さは、第１誘導電極３２Ａおよび第２誘導電極３２Ｂの長手方向の長さと同じである。
【００４０】
第１誘導電極３２Ａおよび第２誘導電極３２Ｂは、それぞれ給電部１０２に接続されている。電位検出電極３３Ａおよび電位検出電極３３Ｂは、それぞれ解析部１０３に接続されている。
【００４１】
給電部１０２は、制御部１０１の制御にしたがって、例えば、パルス状に電圧が変化する送信信号（矩形波）を出力することで誘導電極３２Ａおよび誘導電極３２Ｂに電圧を印加する。
【００４２】
誘導電極３２Ａおよび誘導電極３２Ｂに給電部１０２から電圧が印加されると、静電誘導の作用によって、可動電極２６に電荷が誘導される。
【００４３】
そして、可動電極２６に電荷が誘導されると、さらに静電誘導の作用によって、電位検出電極３３Ａおよび電位検出電極３３Ｂに電荷が誘導される。
【００４４】
電位検出電極３３Ａおよび電位検出電極３３Ｂに誘導される電荷量は、それぞれ可動電極２６に対向している部分の面積に依存する。したがって、例えば可動電極２６がモータ５１側に近い位置であるほど電位検出電極３３Ｂに誘導される電荷量が大きくなり、可動電極２６がモータ５１から遠い位置であるほど電位検出電極３３Ａに誘導される電荷量が大きくなる。
【００４５】
解析部１０３は、電位検出電極３３Ａおよび電位検出電極３３Ｂに誘導された電荷量に基づく電流の大きさの差分値を取得することにより、可動電極２６の現在の位置（絶対位置）を検出する。検出した位置の情報は、制御部１０１に出力され、制御部１０１から音響ミキサの制御部（不図示）に出力される。
【００４６】
以上のようにして、静電型センサは、可動電極部２６のスライド位置、すなわち移動体２２のスライド位置を検出することができる。そして、静電型センサは、固定電極３０と可動電極部２６と、が磁力で圧着されているため、広い面積で均一な圧力がかかり、精密機構部品や複雑な形状の部品を用いずとも電極間の距離を一定にしながら、可動電極２６を摺動させることができるようになっている。
【００４７】
なお、本実施形態では、三角形状の２つの電位検出電極３３Ａおよび電位検出電極３３Ｂを配置する例を示したが、電位検出電極の配置パターンはこの例に限るものではない。
【００４８】
また、本発明は、上記実施形態に示した音響ミキサのフェーダ以外に、例えば電子楽器の操作部や、一般的な測定機器の可動部等、移動体の位置を検出して動作を行う機器に用いることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１１…第１下部筐体
１２…第２下部筐体
１３…上部筐体
１５…受動プーリ
１６…駆動プーリ
１７…スライドシャフト
２１…操作子
２２…移動体
２３…スライド筐体
２４…ガイドシャフト
２５…マグネット
２６…可動電極
３０…固定電極
３１…マグネットケース
５１…モータ
７１…スリット
９１…タイミングベルト
【図１】
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【図２】
2014181929.tif 000004