(57)【要約】  本発明は、空間伝搬成形電界を生成する構成と、該電界を利用するセンサ装置とに関し、集束効果を伴って監視エリア内に投射できる交流準静的電界の生成を可能にする。この目的は、ＬＣ回路網に接続され、自身を含むシステムの容量が電界空間の空間エリア内物質の誘電特性で変化するよう空間エリアに露出される電界生成電極装置（第1装置）と、第1装置の後側に延在し空間エリアの反対側を向く絶縁層と、該絶縁層の後側に延在し第1装置の反対側を向くシールド電極装置と、消去エリアを向く電極面を含む電界消去電極（第2装置）とを備える構成で実施される。さらに、第1、第2装置は、第1装置が生成する電界の空間エリア及び消去エリアが部分的に重なるように静電電圧を受ける。【選択図】なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路構成であって、
ＬＣネットワーク内に組み込まれる電界生成電極装置であって、該電界生成電極装置は、電界空間に対して、該電界生成電極を含むコンデンサシステムの静電容量が前記電界空間内に存在する物質の誘電特性に応答して変化するように露出される、電界生成電極装置と、
前記電界生成電極装置の後側に延在すると共に、前記電界空間の反対側を向いている絶縁層と、
前記絶縁層の後側に延在すると共に、前記電界空間の反対側を向いているシールド電極装置と、
消去エリアの方を向いている電極エリアを含む電界消去電極装置と、
を備え、
前記電界生成電極装置及び前記電界消去電極装置は、前記電界空間及び前記消去電界空間が部分的に互いに重なるように、配置されると共に、電圧を受けとることを特徴とする、回路構成。
【請求項２】
前記電界消去電極装置は、前記電界生成電極装置によって生成されると共に前記消去電界空間内に貫入する前記電界の周縁ゾーンが削除されるように構成及び駆動されることを特徴とする、請求項１に記載の回路構成。
【請求項３】
前記電界生成電極装置と前記電界消去電極装置との間に分離電極装置が設けられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の回路構成。
【請求項４】
前記分離電極装置は２つの絶縁材層間に収納されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路構成。
【請求項５】
前記分離電極装置は前記シールド電極装置に結合されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路構成。
【請求項６】
前記分離電極装置は前記シールド電極装置に直接結合されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回路構成。
【請求項７】
前記電圧が、位相オフセットを伴って、前記電界生成電極装置に印加される電圧よりも高いレベルで前記電界消去電極装置に印加されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の回路構成。
【請求項８】
前記位相オフセットは実質的にπであること、及び、前記電圧は、実質的に前記電界生成電極に印加される電圧の大きさを有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の回路構成。
【請求項９】
前記位相オフセットは調整可能なように可変であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の回路構成。
【請求項１０】
前記電界生成電極と前記電界消去電極との間の電圧差は調整可能なように可変であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の回路構成。
【請求項１１】
前記分離電極装置は、前記電界生成電極と前記電界消去電極との間に棒状に延在することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の回路構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その空間伝搬がかなり成形された電界を生成するための構成を対象とする。さらに本発明は、上記の構成を含むセンサ装置を対象とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
本発明の目的は、特定の集束効果を伴って監視エリア内を伝搬する、準静的特性を有する交流電界を生成することを可能にする解決策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明によれば、この目的は、回路構成であって、
ＬＣネットワーク内に含まれる電界生成電極装置であって、当該該電界生成電極装置は、電界空間に対して、当該電界生成電極を含むコンデンサシステムの静電容量が上記電界空間内に存在する物質の誘電特性に応答して変化するように露出される、電界生成電極装置と、
上記電界生成電極装置の後側に延在すると共に、上記電界空間の反対側を向いている絶縁層と、
上記絶縁層の後側に延在すると共に、上記電界空間の反対側を向いているシールド電極装置と、
消去エリアの方を向いている電極エリアを含む電界消去電極装置と、
を備え、上記電界生成電極装置及び電界消去電極装置は、電界空間及び消去電界空間が部分的に互いに重なるように配置されると共に、静電電圧を受ける、回路構成によって実施される。
【０００４】
この手法に基づいて、有利には、電界生成電極によって生成された電界の、側方の無関係の周縁領域を削減すると共に、電界生成電極によって観察される空間を明確に限定することが可能となる。
【０００５】
好ましくは、電界消去電極装置をそれぞれの回路に接続するように構成し、当該消去電極を用いて、電界生成電極装置によって生成される電界の周縁ゾーンが削り取られるようにする。
【０００６】
好ましくは、電界生成電極装置と電界消去電極装置との間に分離電極装置が設けられる。この分離電極装置は、好ましくは、２つの絶縁材層間に配置され、シールド電極装置に結合される。分離電極装置をシールド電極装置に直接電気接続することができ、特に上記シールド電極装置と一体に作成してもよい。
【０００７】
本発明によれば、電界消去電極装置は、電界生成電極装置に印加される静電電圧に対する位相オフセットを有する静電電圧を受け得る。位相オフセットは、好ましくはπの範囲内にあり、電圧は、好ましくは電界生成電極装置における電圧の範囲内にある。位相オフセット及び電圧差を調整可能なように変化させることができるように回路を設計することが可能である。
【０００８】
分離電極装置を、電界生成電極装置と電界消去電極装置との間に実質的に棒状に延在するように成形することができる。上記分離電極装置はシールド電極装置と一体に作成することができる。
【０００９】
本発明による概念に基づいて、かなり低い周波数で動作すると共に、弁別的に検出する向きで動作する容量センサを設けることが可能となる。本発明は、指向性検出特性によって動作する適切なセンサ構造及び適切な電子機器によって容量センサを設けることを可能にする。
【００１０】
電界生成電極装置は、その周波数決定静電容量が当該電界生成電極装置の前面のエリアの誘電特性によって決まる発振器の一部を形成する。物体が電界生成電極装置に接近すると、当該電界生成電極装置の静電容量が増加し、周波数が変化する。接地電極の影響下で感度が低下するのを回避するために、上記接地電極は同位相及び同レベルの信号によって退場させられる（トランスインピーダンス変換器をシールドドライバとして使用することができる。
【００１１】
本発明のさらなる詳細及び特徴は、図面に関連して後続の説明から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、電界相互作用効果の使用に基づくセンサシステムの回路設計図を示す。このセンサシステムを用いて、電界生成電極１の前面のエリアを観察することができる。これは、ＬＣネットワークの一部を形成する電界生成電極１によって達成することができる。電界生成電極１は、ＬＣネットワークの周波数決定静電容量の一部を形成する。この静電容量は空間ＲＢ内に存在する物質の誘電特性の変化に影響される。
【００１３】
図２は、電界生成電極装置１の周囲の空間のいずれのゾーンが電界生成電極装置を含んで形成されるコンデンサシステムの静電容量に影響するかを示す。図示されるように、電界生成電極１の主面に隣接する空間部分が、主面の上下の上記空間部分間に延在する周縁のＶ字部分よりも大きく容量に影響する。
【００１４】
図３は、片面シールド構成の電界生成電極装置を示す。図３に示される実施形態によれば、物体の電界生成電極に対する密着に応答しての周波数の変化が大きいほど、上記物体は、電界生成電極の表面により対向する位置をとっている。
【００１５】
特に図４に関連する、後述する具体的な概念によって、すでにかなり低い周波数の（「準静的」に動作）センサにおいて、近接場エリア内で顕著な指向性を得ることが可能になる。本発明の概念によれば、センサの前面の空間を分割可能で、画定された空間部分を退場させることが可能である。それによって、低周波数で動作される容量センサの特殊な指向特性を得ることができる。本発明によるこの概念によって、有利には、かなり明確に限定される空間エリア内で生じる動きに反応（検出、切り換え、制御．．．）すると共に、他の空間部分内で生じる動きを無視することが可能である。
【００１６】
本発明によれば、所望の空間内でセンサ電界を中和又は吸引する効果を提供する電極が設けられる。したがって、以下の文脈では、上記電極は吸引電極とも称する。その限りでは、図４は原理的なセンサ構成を示している。電極構成は変更することもできる。たとえば、センサは垂直方向にも延在して、そのｘ方向における感度を向上させることができる。
【００１７】
図５は、本発明による電気回路Ｓの原理的な構成を示している。望ましくない空間部分における良好な電界中和を達成するために、吸引電極は、センサ電極に対して逆位相に駆動される。
【００１８】
本発明は、顕著な指向性が必要とされる場合に、特に有利に使用することができる。これは、たとえば光バリア若しくは光バリア格子を置き換える場合、又は危険にさらされる領域のみを観察する必要があるトラッピング保護システムに関連する場合である。これは、また、狭い空間において容量スイッチを直線的に配列するのにも適している。
【００１９】
それぞれのセンサ回路を、アドレスコードによって制御可能となるように設計することが可能である。それらの動作モードを一時的に変更することも可能である。たとえば、（好ましくはアドレスによって制御される）検出電界の限定の仕方は、検出電界の特定のサイクル数や周期を変更しておこなうことができる。それによって、観察エリア全体の監視と、観察エリア全体内の対象、又は限定された観察エリア若しくは観察エリア全体内の対象の存在の認識、とを組み合わせて実施することができる。さらに、選択された電極を電界生成電極及び電界消去電極として交互に使用することを可能にする回路設計を利用することも可能である。
【００２０】
図６から明らかであるように、感度を向上させるために接地容量を低減することが可能である。これは、センサ配列（センサ＋シールド）を使用することによって、接地面がシールド電極によりセンサを超えて補償されるようにして可能となる。センサ電極に印加される電圧よりも高い同位相電圧で動作するさらなる電極を追加することによって、より狭い空間で感度の向上を達成することができる。したがって、ドライバの電圧の増幅係数Ｖｕの値は１よりも大きくなければならない。これは、吸引電極と組み合わせても可能である。容量変化の評価は、たとえば周波数分析手順、位相分析手順、及び振幅変調法のような一般的な評価手順によって行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】静電相互作用効果の使用に基づくセンサシステムの回路設計図である。
【図２】シールドを有しないフラットセンサの感知エリアを示す概略図である。
【図３】シールドを有するフラットセンサ電極の感知エリアを示す概略図である。
【図４】電界消去電極装置及びシールド棒電極を設けられる「遮断電界センサ」を示す概略図である。
【図５】電界消去電極装置に印加される逆位相電圧（遮断電界動作モード）に関して、図４によるセンサの電極の接続を示す概略図である。
【図６】電界消去電極装置に印加される同位相電圧（広電界（Wide Field）動作モード）に関して、図４によるセンサの電極の接続を示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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