(57)【要約】【課題】本発明は、導体および絶縁体を問わず各種材質で構成された被検出物に対して、正確な状態検出を行うことが可能な物体検出センサを提供すること。【解決手段】物体検出センサは、複数の平行な送信側電極線（４ａ）を有する送信側電極層（４）と、複数の平行な受信側電極線（６ａ）を有して、送信側電極線（４ａ）と交差するよう配設された受信側電極層（６）と、被検出物に対して接触可能に構成された放電電極（２）と、物体検出部（７）とを備え、物体検出部（７）が、送信側電極線（４ａ）と受信側電極線（６ａ）との交差する部分に静電容量が形成されて、送信側電極線（４ａ）に駆動信号が順次供給されて、受信側電極線（６ａ）からの検出信号により、被検出物に関する状態を示す状態検出データが出力されるよう構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の平行な第１電極線を一面上に有する第１電極層、
複数の平行な第２電極線を一面上に有し、前記第１電極線と平面視で交差するよう配設された第２電極層、
前記第１電極層における前記第２電極層に対向する第１の主面に設けられ、前記第１電極線と前記第２電極線との平面視で交差する部分に静電容量を形成する誘電体の中間絶縁層、
前記第１電極層における前記第１の主面の反対側の第２の主面に設けられ、被検出物との間に配設される誘電体の表面側絶縁層、
被検出物に対して接触可能に構成され、基準電位に保持された放電電極、および
前記第１電極線および前記第２電極線のうちの一方の電極線である送信側電極線に駆動信号を順次供給し、他方の電極線である受信側電極線からの検出信号が入力されて、被検出物に関する状態を示す状態検出データを出力する物体検出部、
を備える物体検出センサ。
【請求項２】
前記物体検出部は、
前記送信側電極線に駆動信号を順次供給する駆動部と、
前記受信側電極線から入力された検出信号が入力されて、前記送信側電極線と受信側電極線と交差する各部分に関するインピーダンスを示すインピーダンス検出信号を形成する信号処理部と、
前記信号処理部からのインピーダンス検出信号に基づいて状態検出データを形成する状態検出部と、
前記駆動部および前記信号処理部に制御信号を供給して、前記駆動部および前記信号処理部が協調動作を行うよう構成された制御部と、を備えた、請求項１に記載の物体検出センサ。
【請求項３】
前記放電電極は、前記物体検出部における基準電位と実質的に同じ電位に構成された、請求項２に記載の物体検出センサ。
【請求項４】
前記駆動部から前記送信側電極線に供給される駆動信号は、正弦波信号である、請求項２または３に記載の物体検出センサ。
【請求項５】
前記駆動部から前記送信側電極線に供給される駆動信号は、矩形波信号である、請求項２または３に記載の物体検出センサ。
【請求項６】
前記状態検出部は、前記信号処理部からのインピーダンス検出信号における周波数特性に基づく状態検出データを形成するよう構成された、請求項４に記載の物体検出センサ。
【請求項７】
前記状態検出部は、前記信号処理部からのインピーダンス検出信号における位相のズレまたは過渡特性に基づく状態検出データを形成するよう構成された、請求項５に記載の物体検出センサ。
【請求項８】
前記表面側絶縁層における前記第１電極層に対向する面の反対側の面に被検出物に関する状態を検出するための検出面を形成し、被検出物が、前記検出面と前記放電電極との間に配設されて、被検出物に関する状態を示す状態検出データが出力されるよう構成された、請求項１から７のいずれか一項に記載の物体検出センサ。
【請求項９】
前記放電電極が格子状の形状を有する構成であり、前記表面側絶縁層における前記第１電極層に対向する面の反対側の面に前記放電電極が配設され、前記放電電極が配設された面を被検出物に関する状態を検出するための検出面とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の物体検出センサ。
【請求項１０】
被検出物を前記検出面に押し付けるための押さえ板が、前記放電電極の被検出物側と反対側に更に設けられた、請求項８に記載の物体検出センサ。
【請求項１１】
前記放電電極が、被検出物を前記検出面に押し付けるための押さえ板である、請求項８に記載の物体検出センサ。
【請求項１２】
被検出物を前記検出面に押し付けるための押さえ板を更に有する、請求項９に記載の物体検出センサ。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の物体検出センサを備え、把持対象物として被検出物を挟んで移動するロボットハンドであって、
前記ロボットハンドには、表面側絶縁層、第１電極層、中間絶縁層および第２電極層の順に積層された検出電極部と、放電電極とが設けられ、
物体検出部は前記放電電極が接触した被検出物に関する状態検出データを前記検出電極部からの検出信号に基づいて形成し、形成された前記状態検出データに基づいて当該被検出物を移動するよう構成されたロボットハンド。
【請求項１４】
前記ロボットハンドは、複数の把持部を有し、第１把持部に前記検出電極部を設け、前記第１把持部との間で被検出物を挟む第２把持部に前記放電電極を設けた構成を有し、
前記表面側絶縁層における前記第１電極層に対向する面の反対側の面に被検出物に関する状態を検出するための検出面を形成し、被検出物が前記検出面と前記放電電極との間に挟まれて、被検出物に関する状態を示す状態検出データが検出されるよう構成された、請求項１３に記載のロボットハンド。
【請求項１５】
前記ロボットハンドは、複数の把持部を有し、第１把持部が前記検出電極部と前記放電電極とを積層する積層体を有し、前記放電電極に被検出物に関する状態を検出するための検出面が形成され、第２把持部と前記検出面とにより被検出物を挟むよう構成された、請求項１３に記載のロボットハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象である被検出物に関する状態、例えば形状、位置、材質、物性および／または電気的特性などを検出することが可能な物体検出センサに関し、特に静電容量の変化を検出して被検出物に関する状態を検出する物体検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の物体検出センサとしては、製造機械およびロボットなどにおいて用いられている近接・接触センサが知られている。例えば、特許文献１には、ロボット表面全体を近接・接触センサで覆い、ロボット表面全体の近接および接触状態で対象物の検出を行うことにより安全性を向上させることが開示されている。特許文献１に開示された近接・接触センサは、具体的には、略同一サイズ、同一形状の第１導電体を一の方向に複数連接して並設した第１電極を、前記一の方向と垂直な他の方向に複数並列して形成されるＸ電極層と、前記第１電極と略同一サイズ、同一形状を有する第２導電体からなる第２電極を、前記第１電極と重複しないように前記一の方向に複数配列して形成されるＹ電極層と、前記Ｘ電極層における前記第１導電体と測定対象物との間、および前記Ｙ電極層における前記第２導電体と前記測定対象物との間で自己容量測定方式により静電容量を検出する検出手段とを備えた構成である。この近接・接触センサにおいては、前記検出手段が、前記測定対象物の近接距離に応じて、前駆Ｘ電極層における一又は複数の前記第１導電体と、前記Ｙ電極層における一又は複数の前記第２導電体とを、電気的に接続状態又は非接続状態にする構造を有する。
【０００３】
このような近接・接触センサは、測定対象物である被検出物の存在のみならず、形状、位置なども検出することができる。また、製造機械およびロボット以外の用途においても使用可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１６７２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記センサでは、被検出物が導体である場合には、導体が浮き電極となり、正確な検出ができないという問題を有している。なお、このような被検出物としての導体としては、水分が多く、イオン導電性を有するものを含むものとする。
【０００６】
本発明は、導体および絶縁体を問わず各種材質で構成された被検出物に対して、正確な状態検出を行うことができる物体検出センサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の物体検出センサは、
複数の平行な第１電極線を一面上に有する第１電極層、
複数の平行な第２電極線を一面上に有し、前記第１電極線と平面視で交差するよう配設された第２電極層、
前記第１電極層における前記第２電極層に対向する第１の主面に設けられ、前記第１電極線と前記第２電極線との平面視で交差する部分に静電容量を形成する誘電体の中間絶縁層、
前記第１電極層における前記第１の主面の反対側の第２の主面に設けられ、被検出物との間に配設される誘電体の表面側絶縁層、
被検出物に対して接触可能に構成され、基準電位に保持された放電電極、および
前記第１電極線および前記第２電極線のうちの一方の電極線である送信側電極線に駆動信号を順次供給し、他方の電極線である受信側電極線からの検出信号が入力されて、被検出物に関する状態を示す状態検出データを出力する物体検出部、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、導体および絶縁体を問わず各種材質で構成された被検出物に対して、正確な状態検出を行うことが可能な物体検出センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る実施の形態１の物体検出センサにおける基本構成を模式的に示す分解図
【図２】実施の形態１の物体検出センサにおける物体検出部の構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１の物体検出センサの構成において、被検出物と電極線との関係の一例を示した等価回路図
【図４】実施の形態１の物体検出センサに関して発明者が行った実験結果を示す図
【図５】実施の形態１の物体検出センサの構成における駆動信号として矩形波信号を用いた場合の状態情報の検出原理を示す図
【図６】実施の形態１の物体検出センサの構成における駆動信号として正弦波信号を用いた場合の状態情報の検出原理を示す図
【図７】実施の形態１の物体検出センサにおける駆動信号および検出信号との関係と、被検出物に関する周波数特性を示す波形図
【図８】実施の形態１の物体検出センサにおける駆動信号として正弦波信号が入力されたときの検出信号における位相のズレを示す波形図
【図９】実施の形態１の物体検出センサにおける駆動信号として矩形波信号が入力されたときの検出信号における過渡特性を示す波形図
【図１０】実施の形態１の物体検出センサの構成をロボットハンドに適用した例を示す図
【図１１】実施の形態１の物体検出センサの構成をロボットハンドにおける別の構成に適用した例を示す図
【図１２】実施の形態１の物体検出センサの構成を適用した別の例を示す図
【図１３】実施の形態１の物体検出センサの構成を用いて、被検出物としてステーキ用の肉に適用した場合を示す図
【図１４】実施の形態１の物体検出センサの構成を適用した装置を用いて細胞ソーティングの例を示す図
【図１５】本発明に係る実施の形態２の物体検出センサの構成を模式的に示す図
【図１６】実施の形態２の物体検出センサを構成の異なる装置に適用した例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
先ず始めに、本発明に係る物体検出センサにおける各種態様の構成について記載する。
本発明に係る第１の態様の物体検出センサは、
複数の平行な第１電極線を一面上に有する第１電極層、
複数の平行な第２電極線を一面上に有し、前記第１電極線と平面視で交差するよう配設された第２電極層、
前記第１電極層における前記第２電極層に対向する第１の主面に設けられ、前記第１電極線と前記第２電極線との平面視で交差する部分に静電容量を形成する誘電体の中間絶縁層、
前記第１電極層における前記第１の主面の反対側の第２の主面に設けられ、被検出物との間に配設される誘電体の表面側絶縁層、
被検出物に対して接触可能に構成され、基準電位に保持された放電電極、および
前記第１電極線および前記第２電極線のうちの一方の電極線である送信側電極線に駆動信号を順次供給し、他方の電極線である受信側電極線からの検出信号が入力されて、被検出物に関する状態を示す状態検出データを出力する物体検出部、を備える。
【００１１】
上記のように構成された第１の態様の物体検出センサにおいては、被検出物に対して放電電極を接触させることにより、被検出物に関する精度の高い状態（位置、形状、材質、物性、電気的特性など）に関する情報を確実に得ることができる。
【００１２】
本発明に係る第２の態様の物体検出センサは、前記の第１の態様における前記物体検出部が、
前記送信側電極線に駆動信号を順次供給する駆動部と、
前記受信側電極線から入力された検出信号が入力されて、前記送信側電極線と受信側電極線と交差する各部分に関するインピーダンスを示すインピーダンス検出信号を形成する信号処理部と、
前記信号処理部からのインピーダンス検出信号に基づいて状態検出データを形成する状態検出部と、
前記駆動部および前記信号処理部に制御信号を供給して、前記駆動部および前記信号処理部が協調動作を行うよう構成された制御部と、を備えた構成としてもよい。
【００１３】
本発明に係る第３の態様の物体検出センサは、前記の第２の態様における前記放電電極が、前記物体検出部における基準電位と実質的に同じ電位に構成されてもよい。
【００１４】
本発明に係る第４の態様の物体検出センサは、前記の第２または第３の態様における前記駆動部から前記送信側電極線に供給される駆動信号が、正弦波信号であってもよい。
【００１５】
本発明に係る第５の態様の物体検出センサは、前記の第２または第３の態様における前記駆動部から前記送信側電極線に供給される駆動信号が、矩形波信号であってもよい。
【００１６】
本発明に係る第６の態様の物体検出センサは、前記の第４の態様における前記状態検出部が、前記信号処理部からのインピーダンス検出信号における周波数特性に基づく状態検出データを形成するよう構成されてもよい。
【００１７】
本発明に係る第７の態様の物体検出センサは、前記の第５の態様における前記状態検出部が、前記信号処理部からのインピーダンス検出信号における位相のズレまたは過渡特性に基づく状態検出データを形成するよう構成されてもよい。
【００１８】
本発明に係る第８の態様の物体検出センサは、前記の第１から第７の態様のいずれかの態様において、前記表面側絶縁層における前記第１電極層に対向する面の反対側の面に被検出物に関する状態を検出するための検出面を形成し、被検出物が、前記検出面と前記放電電極との間に配設されて、被検出物に関する状態を示す状態検出データが出力されるよう構成されてもよい。
【００１９】
本発明に係る第９の態様の物体検出センサは、前記の第１から第７の態様のいずれかの態様において、前記放電電極が格子状の形状を有する構成であり、前記表面側絶縁層における前記第１電極層に対向する面の反対側の面に前記放電電極が配設され、前記放電電極が配設された面を被検出物に関する状態を検出するための検出面とする構成としてもよい。
【００２０】
本発明に係る第１０の態様の物体検出センサは、前記の第８の態様において、被検出物を前記検出面に押し付けるための押さえ板が、前記放電電極の被検出物側と反対側に更に設けられた構成としてもよい。
【００２１】
本発明に係る第１１の態様の物体検出センサは、前記の第８の態様において、前記放電電極が、被検出物を前記検出面に押し付けるための押さえ板である構成でもよい。
【００２２】
本発明に係る第１２の態様の物体検出センサは、前記の第９の態様において、被検出物を前記検出面に押し付けるための押さえ板を更に有する構成でもよい。
【００２３】
本発明に係る第１３の態様のロボットハンドは、前記の第１から第１２の態様のいずれかの態様の物体検出センサを備え、把持対象物として被検出物を挟んで移動するロボットハンドであって、
前記ロボットハンドには、表面側絶縁層、第１電極層、中間絶縁層および第２電極層の順に積層された検出電極部と、放電電極とが設けられ、
物体検出部は前記放電電極が接触した被検出物に関する状態検出データを前記検出電極部からの検出信号に基づいて形成し、形成された前記状態検出データに基づいて当該被検出物を移動するよう構成されてもよい。
【００２４】
本発明に係る第１４の態様のロボットハンドは、前記の第１３の態様における前記ロボットハンドが、複数の把持部を有し、第１把持部に前記検出電極部を設け、前記第１把持部との間で被検出物を挟む第２把持部に前記放電電極を設けた構成を有し、
前記表面側絶縁層における前記第１電極層に対向する面の反対側の面に被検出物に関する状態を検出するための検出面を形成し、被検出物が前記検出面と前記放電電極との間に挟まれて、被検出物に関する状態を示す状態検出データが検出されるよう構成されてもよい。
【００２５】
本発明に係る第１５の態様のロボットハンドは、前記の第１３の態様における前記ロボットハンドが、複数の把持部を有し、第１把持部が前記検出電極部と前記放電電極とを積層する積層体を有し、前記放電電極に被検出物に関する状態を検出するための検出面が形成され、第２把持部と前記検出面とにより被検出物を挟むよう構成されてもよい。
【００２６】
以下、本発明に係る物体検出センサの具体的な構成の例示としての実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態の物体検出センサとしては、例えば各種ロボットなどにおける触覚センサの一つとして適用できると共に、各種物体の状態を検出するための状態検出手段、および各種物体を検査するための状態検査手段として用いることが可能である。
【００２７】
《実施の形態１》
図１は、本発明に係る実施の形態１の物体検出センサ１における基本構成を模式的に示す分解図である。図１に示すように、実施の形態１の物体検出センサは、中間絶縁層（誘電体）５を挟んで送信側電極層４および受信側電極層６が密着して配設されている。実施の形態１の物体検出センサ１においては、中間絶縁層５を挟んで送信側電極層４および受信側電極層６を設ける構成であるが、中間絶縁層５の表裏となるいずれかの主面に第１電極層を設け、反対側の主面に第２電極層を設けて、第１電極層および第２電極層のいずれかの電極層を送信側電極層４として、反対側の電極層を受信側電極層６とすればよい。
【００２８】
送信側電極層４および受信側電極層６は、それぞれが複数の平行な電極線（４ａ，６ａ）を一面上に並設した電極パターンと、当電極パターンを支持する基材シート（４ｂ，６ｂ）とを含んでおり、送信側電極層４および受信側電極層６のそれぞれの電極線（４ａ，６ａ）により平面視が所謂、縦横のマトリックス状になるよう構成されている。即ち、送信側電極層４の複数の平行な送信側電極線４ａは、受信側電極層６の複数の平行な受信側電極線６ａと平面視で交差するよう配設されており、送信側電極層４の送信側電極線４ａと受信側電極層６の受信側電極線６ａとの交差部分は、中間絶縁層（誘電体）５を介して静電容量を有して結合される構成である。なお、マトリックス状の電極パターンとしては、交差角度が直角でなくてもよく、電極パターンにおける平面視の格子状の枠が平行四辺形を形成する構成でもよい。電極パターンを形成する電極線（４ａ，６ａ）としては銅などの電気伝導度の高い材料が用いられる。なお、図１では、電極線（４ａ，６ａ）が基材シート（４ｂ，６ｂ）に支持された送信側電極層４および受信側電極層６で中間絶縁層５を挟む構成が示されているが、中間絶縁層５に電極線（４ａ，６ａ）を直接形成して送信側電極層４および受信側電極層６の構成から基材シート（４ｂ，６ｂ）を省略してもよい。
【００２９】
図１において、送信側電極層４の上面（第２の主面）には表面側絶縁層（誘電体）３が形成されており、この表面側絶縁層３の送信側電極４に対向する面と反対側の面（図１においては上面）が被検出物８を検出するための検出領域となる検出面９である。実施の形態１の物体検出センサ１においては、被検出物８が表面側絶縁層３の検出面９と放電電極２とにより挟まれるように構成されており、被検出物８が表面側絶縁層３の検出面９と物理的に接触可能であり、放電電極２に電気的に接触可能に構成されている。放電電極２は、当該物体検出センサ１の基準電位（接地電位）と同じレベルに一致するように構成されている。なお、実施の形態１の物体検出センサ１の構成においては、放電電極２が当該物体検出センサ１の基準電位である接地電位に接続された構成であるが、基準電位としては、接地電位に限定されるものではなく、予め設定された所定の電位を基準電位としてもよい。なお、前述のように基材シートを省略する場合、電極線４ａを中間絶縁層５に直接形成する代わりに、電極線４ａを表面側絶縁層３に直接形成してもよい。
【００３０】
なお、図１においては、検出面９の上に被検出物８が載置されるように記載しているが、検出面９と被検出物８とにおける上下関係が崩れたり、逆であってもよい。例えば、被検出物を両側から挟んで保持するロボットハンドのような構成においては、一方の把持部に検出面９を設け、他方の把持部に放電電極２を設ける構成としてもよい。このように構成した場合には、ロボットハンドが全方位に移動可能であるため検出面９および放電電極２における位置関係は、上下の位置関係が壊れる。なお、実施の形態１においては、中間絶縁層５における上側の面に密接して送信側電極層４が形成され、中間絶縁層５における下側の面に密接して受信側電極層６が形成された構成で説明するが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば、中間絶縁層５における上側の面に密接して受信側電極層６を形成し、中間絶縁層５における下側の面に密接して送信側電極層４を形成してもよい。従って、本発明の物体検出センサの構成においては、送信側電極層４および受信側電極層６におけるいずれか一方を第１電極層とし、他方を第２電極層とした場合、中間絶縁層５は第１電極層と第２電極層とに挟まれた構成となる。
【００３１】
送信側電極層４の送信側電極線４ａおよび受信側電極層６の受信側電極線６ａは、物体検出部７に接続されている。物体検出部７からの駆動信号（例えば、矩形波信号、正弦波信号）は、送信側電極層４の複数の送信側電極線４ａに順次印加される構成であり、受信側電極層６の複数の受信側電極線６ａにより検出された検出信号は、物体検出部７において信号処理され、状態検出データが形成される。
【００３２】
図２は、物体検出部７の構成を示すブロック図である。図２において、検出電極部１０は、表面側絶縁層３、送信側電極層４、中間絶縁層５、および受信側電極層６の順に積層された積層体である。また、検出電極部１０に対向するように放電電極２が配置されており、被検出物７が検出電極部１０と放電電極２とにより挟まれる構成である。
【００３３】
図２に示すように、物体検出部７は、検出電極部１０（送信側電極線４ａ）に駆動信号を順次供給する駆動部１１と、検出電極部１０（受信側電極線６ａ）からの検出信号を順次選択して出力するマルチプレクサ１２と、駆動部１１に対して駆動信号を順次供給するように制御信号を出力する制御部１３と、マルチプレクサ１２からの検出信号が入力されて検出電極部１０（検出面９）におけるインピーダンスを示すインピーダンス検出信号を形成する信号処理部１４と、信号処理部１４からのインピーダンス検出信号に基づいて状態検出データを形成する状態検出部１５と、を備えている。制御部１３は、駆動部１１および信号処理部１４のそれぞれに制御信号を供給して、駆動部１１および信号処理部１４を構成する各回路が協調動作を行うよう構成されている。
【００３４】
物体検出部７においては、検出電極部１０の送信側電極層４における複数の送信側電極線４ａに対して、駆動部１１からの駆動信号が順次供給され、送信側電極線４ａに対するスキャン動作が行われる。このスキャン動作により、受信側電極層６の受信側電極線６ａにおいて検出される検出信号が、検出電極部１０と放電電極２とにより挟着された被検出物８の状態（位置、外形、材質、物性、電気的特性など）に対応した電気的信号となる。
【００３５】
検出電極部１０においては、送信側電極層４の複数の送信側電極線４ａと、受信側電極層６の複数の受信側電極線６ａとの交差部分が静電容量を検出する静電容量センサとなり、広義のインピーダンスを検出するインピーダンスセンサとなる。送信側電極線４ａと受信側電極線６ａとの交差部分は、検出電極部１０の検出面９における全域にわたってマトリックス状に配設されているため、被検出物８が検出面９の何れの位置に接触していても被検出物８の状態を確実に検出することが可能な構成である。
【００３６】
図２に示すように、受信側電極層６の複数の受信側電極線６ａからの検出信号は、制御部１３からの制御信号に基づいて、マルチプレクサ１２において順次選択されて信号処理部１４に供給される。実施の形態１における信号処理部１４は、マルチプレクサ１２からの選択された検出信号が入力されるオペアンプ回路１６、Ｓ／Ｈ回路（サンプルホールド回路）、およびＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）を備えている。また、信号処理部１４には、オペアンプ回路１６におけるフィードバック信号を形成するキャパシタ１９が設けられている。また、回路の安定性のために、キャパシタ１９と並列に抵抗（図示せず）を接続してもよい。
【００３７】
実施の形態１における信号処理部１４においては、マルチプレクサ１２からの検出信号がオペアンプ回路１６の負入力端子（−）に入力され、オペアンプ回路１６の正入力端子（＋）が接地されている。オペアンプ回路１６の負入力端子（−）にはキャパシタ１９の一端が接続され、オペアンプ回路１６の出力端子にはキャパシタ１９の他端が接続される。
【００３８】
オペアンプ回路１６の出力端子にはＳ／Ｈ回路１７が接続されており、Ｓ／Ｈ回路１７は制御部１３からの制御信号に基づいて、オペアンプ回路１６の出力信号をサンプリングして、そのサンプリングした信号を一定期間保持するものである。ＡＤＣ１８は、制御部１３からの制御信号に基づいて、Ｓ／Ｈ回路１７からのアナログ信号をデジタル信号に変換して、インピーダンス検出信号を形成する。
【００３９】
信号処理部１４から出力されたインピーダンス検出信号は、状態検出部１５に入力されて演算処理されて、被検出物に関する状態を示す状態検出データが形成される。状態検出データは、被検出物８を挟着したときの検出電極部１０における電極間の広義のインピーダンス特性を示すものであり、例えば、電極間の静電容量、または静電容量の周波数特性、複素インピーダンスの実部および／または虚部、駆動信号と検出信号との位相のズレ、駆動信号としてステップ信号を入力したときの検出信号（電流）における過渡特性などが検出されて、被検出物８に関する状態（位置、形状、材質、物性、および／または電気的特性など）が検知される。
【００４０】
また、図２においては、オペアンプ回路１６、Ｓ／Ｈ回路１７およびＡＤＣ１８を１つだけ用意し、マルチプレクサ１２で各受信側電極線６ａに接続しているが、各受信側電極線６ａにそれぞれオペアンプ回路１６、Ｓ／Ｈ回路１７およびＡＤＣ１８を取り付けても構わない。
【００４１】
図３は、実施の形態１の物体検出センサ１の構成において、導電性を有する被検出物８が検出面９と放電電極２とにより挟着されたときの送信側電極層４の送信側電極線４ａと受信側電極層６の受信側電極線６ａとの関係を模式的に等価回路で示した図である。図３に示した導電性を有する被検出物８の等価回路は一例であるが、被検出物８の等価回路としてはキャパシタと抵抗との組み合わせで表すことが可能である。被検出物８の物性によってこの等価回路は変わる。例えば、導電率の高い被検出物８としては等価回路における抵抗値が低く、導電率の低い被検出物８としては等価回路における抵抗値が高くなる。また、誘電率が高い被検出物８はキャパシタの容量が高く、誘電率の低い被検出物８はキャパシタの容量が低い。さらには、これらは周波数によっても変わる。このため、実施の形態１の物体検出センサ１において被検出物８を検出面９と放電電極２とにより挟着してスキャン動作を行うことにより、被検出物８に対応して駆動信号と検出信号との間におけるインピーダンス特性の変化として表れてくる。また、検出された被検出物８における各部位のインピーダンス特性の変化を検出することにより、被検出物における導電率誘電率、さらにはその周波数の分布を検出することが可能となる。
【００４２】
図４は、発明者が行った実験結果を描画したものである。実施の形態１の物体検出センサ１の構成において、導電性を有する被検出物８として金属棒を検出電極部１０の検出面９に載置して実験を行った。この実験においては、金属棒が検出面９に載置される前後の検出信号に基づいて、検出された静電容量の変化を調べた。
【００４３】
図４の（ａ）は、被検出物８としての金属棒の検出面９における載置位置を示している。図４の（ｂ）は、金属棒を検出面９に載置した状態において、金属棒に対して放電電極２を接触させない状態で検出信号における静電容量の変化を面内分布として示している。図４の（ｃ）は、金属棒を検出面９に載置した状態において、金属棒に対して放電電極２を接触させた状態の検出信号における静電容量の変化を面内分布として示している。図４の（ｂ）において、静電容量が増加したところをドット領域Ｂとして示し、静電容量が減少したところを斜線領域Ａとして示した。なお、実験において実際に得られたデータでは、静電容量が増加したドット領域Ｂが赤く表示されており、静電容量が減少した斜線領域Ａが青く表示されている。但し、図４の（ｂ）に示すように、斜線領域Ａとドット領域Ｂとの境界が不鮮明であり、被検出物８としての金属棒の載置位置が明確ではなかった。
【００４４】
一方、図４の（ｃ）に示すように、被検出物８としての金属棒に対して放電電極２を接触させることにより、検出されたデータにおいては静電容量が増加したドット領域Ｂが存在しなくなり、静電容量が減少した斜線領域Ａのみの表示となり、被検出物８としての金属棒の存在位置が明確になった。
【００４５】
図４の（ｂ）に示したように、被検出物８としての金属棒に対して放電電極２を接触させない状態では、金属棒が検出面９の上に載せられた状態であり、所謂、金属棒が接地されていない「浮き電極」の状態となっている。このため、送信側電極層４の送信側電極線４ａに順次供給された駆動信号により、送信側電極線４ａと受信側電極線６ａとの間の各電極間には、導電性を有する金属棒を介して複数の電気的経路が形成される。この結果、検出面９においては多くの静電容量が増加した領域（ドット領域Ｂ）が存在することとなり、被検出物８の存在位置が不明確な状態となっていると考えられる。
【００４６】
被検出物８としての金属棒に対して放電電極２を接触させて金属棒を基準電位（接地）とすることにより、金属棒を介して形成される電流経路がなくなり、検出面９における金属棒が存在する領域の静電容量は確実に減少する。この結果、図４の（ｃ）に示すように、静電容量の減少した領域（斜線領域Ａ）が明確となり、検出面９における被検出物８の状態情報（位置、形状、姿勢などの情報）を確実に得ることができる。
【００４７】
また、発明者の実験においては、水分を含む布を被検出物８として同様の実験を行った。水分を含む布においても、導電性を有するため、前述の金属棒の場合と同様の結果を得た。即ち、被検出物８としての水分を含む布を検出面９の上に載置して、当該布に対して放電電極２を接触させることにより、検出面９における被検出物８の位置情報を確実に得ることができた。なお、発明者の実験においては、被検出物８として非常に軽い紙材、例えば名刺を用いた場合には、放電電極２を接触させることなく、検出面９における被検出物８の位置情報を確実に得ることができた。
【００４８】
上記のように、実施の形態１の物体検出センサ１は、検出面９における被検出物８の状態情報（位置、形状、姿勢などの情報）を確実に得ることができる構成であるが、送信側電極層４の送信側電極線４ａに入力される駆動信号としては、矩形波信号または正弦波信号を用いることができる。
【００４９】
図５は、駆動信号として矩形波信号を用いた場合における被検出物８の状態情報の検出原理を示す図である。図５の（ａ）は、１対の送信側電極線４ａと受信側電極線６ａとの間の静電容量（相互容量）を検出する場合の駆動信号と検出信号の流れを示す回路図である。オペアンプ回路１６から出力される検出信号は電流が積分された波形となる。図５の（ｂ）に示す検出信号においては、ΔＶで示す波形の高さが当該送信側電極線４ａと受信側電極線６ａとの間の静電容量（相互容量）に比例している。
【００５０】
図６は、駆動信号として正弦波信号を用いた場合における被検出物８の状態情報の検出原理を示す図である。図６の（ａ）は、１対の送信側電極線４ａと受信側電極線６ａとの間の静電容量（相互容量）を検出する場合の駆動信号と検出信号の流れを示す回路図である。図６の（ａ）に示すように、信号処理部１４におけるオペアンプ回路１６のフィードバックにはキャパシタ１９が用いられる。オペアンプ回路１６から出力される検出信号は電流が積分された波形となる。図６の（ｂ）に示す検出信号においては、ΔＶで示す振幅が当該送信側電極線４ａと受信側電極線６ａとの間の静電容量（相互容量）に比例している。
【００５１】
実施の形態１の物体検出センサ１においては、図５および図６に示したように駆動信号として矩形波信号または正弦波信号により駆動して、検出信号における波形の大きさにより、各電極線間の静電容量（相互容量）を検出する構成で説明したが、本発明としてはこのような構成に限定されるものではない。例えば、以下に説明するように、検出信号に対して更に詳細なインピーダンス解析を行うことにより、被検出物８に対する各種の状態検出（形状、位置、材質、物性、および電気的特性など）を行うことが可能となる。
【００５２】
図７は、実施の形態１の物体検出センサ１における駆動信号および検出信号との関係（図７の（ａ））と、状態検出データとして得られた、被検出物８に関する周波数特性（図７の（ｂ））を示すものである。図７の（ｂ）に示した周波数特性を得るために、物体検出センサ１においては、駆動部１１からの駆動信号の周波数ｆを変更しつつスキャン動作を行っている。図７の（ａ）は、ある特定の周波数ｆ１の駆動信号が入力されたときの検出面９における特定の電極間に対応する駆動信号および検出信号（振幅：ΔＶ（ｆ１））を示している。この構成の場合には、検出面９における全ての電極間の検出信号を得るスキャン動作が完了した後、次の異なる周波数ｆ２の駆動信号が入力されて新たなスキャン動作を行い、順次周波数を変えてスキャン動作が行われる。図７の（ｂ）は、周波数ｆ（ｆ１→ｆ２→・・・→ｆｎ）を変えて得られた検出信号における振幅（ΔＶ（ｆ））を示す特定の電極間の周波数特性である。予め特定されている被検出物８における状態（材質、物性、成分、水分量など）に応じて変化する周波数特性を予め測定しておき、検出された周波数特性から当該被検出物８の各部位の状態を把握することを可能とするものである。
【００５３】
図８は、駆動信号として正弦波信号が入力されたときの検出信号における位相θのズレに基づいて、被検出物８における状態（材質、物性、成分、水分量など）を検出することを示す波形図である。検出信号における位相θのズレに関しても、予め特定されている被検出物８における状態（材質、物性、成分、水分量など）に応じて変化する位相のズレを予め測定しておき、検出された位相のズレから当該被検出物８の各部位の状態を把握することを可能とするものである。
【００５４】
図９は、実施の形態１の物体検出センサ１における駆動信号として矩形波信号が入力されたときの検出信号における過渡特性を示す波形図である。図９においては、駆動信号として矩形波信号が入力されたときの検出信号における変化に基づいて、被検出物８における状態（材質、物性、成分、水分量など）を検出することを示している。例えば、駆動信号として方形波信号が入力されたときの検出信号における立ち上がり直後の電圧（ΔＶ１）および立ち下がり直前の電圧（ΔＶ２）を測定し、測定された電圧（ΔＶ１，ΔＶ２）、およびその差電圧（ΔＶ２−ΔＶ１）に基づいて、被検出物８における状態（材質、物性、成分、水分量など）を検出する。この場合においても、予め特定されている被検出物８における状態（材質、物性、成分、水分量など）に応じて変化する電圧（ΔＶ１，ΔＶ２）およびその電圧差を予め測定しておき、検出された電圧差から当該被検出物８の各部位の状態を把握することを可能とするものである。
【００５５】
更に、実施の形態１の物体検出センサ１を用いることにより、被検出物８の状態を確実に検出することができるため、例えばロボットハンドに物体検出センサ１を適用した場合には、更なる効果を奏するものとなる。
【００５６】
図１０は、実施の形態１の物体検出センサ１の構成をロボットハンド２１に適用した例を示す具体例である。このロボットハンド２１は、把持対象物を被検出物８とするものであり、２本の把持部３２ａ，３２ｂで両側から挟んで被検出物８を保持する構成である。ロボットハンド２１における一方の把持部３２ａに検出電極部１０を設け、他方の把持部３２ｂに放電電極２を設けている。図１０の（ａ）は、ロボットハンド２１がテーブル２７上の被検出物８を把持する直前の状態を示している。図１０の（ａ）において、下側にはロボットハンド２１が被検出物８を把持する直前の状態の状態検出データ３１の一例を示している。この状態検出データ３１の例においては、検出面９における静電容量の変化を面内分布の状態を表示したものである。
【００５７】
図１０の（ｂ）は、ロボットハンド２１の把持部３２ａ，３２ｂが被検出物８を把持した状態を示している。例えば、被検出物８である把持対象物が柔らかいもの、若しくは壊れやすいものであることが、例えばカメラなどによる外観監視により検出された場合には、ロボットハンド２１が特別な把持動作を行うように構成してもよい。特別な把持動作としては、例えば、上記のような特別な被検出物８に対しては、ロボットハンド２１の両側の把持部３２ａ，３２ｂの間隔を徐々に狭くする把持動作を行うことにより、検出面９における静電容量の面内分布が徐々に変化していき、被検出物８に対する確実な把持（保持）を行うことが可能となる。図１０の（ｂ）の下側に示す状態検出データ３１においては、静電容量の面内分布における中央部分の静電容量が変化して、被検出物８が接触した領域が示されている。このような状態において、被検出物８が接触した領域が予め設定した所定の面積となったとき、当該ロボットは、ロボットハンド２１に対して持ち上げ指令を出力して、被検出物８に対して持ち上げる把持動作を行ってもよい。また、静電容量の面内分布において、被検出物８を示す領域がロボットハンド２１において確実に把持できる領域にない場合には、ロボットハンド２１の両側の把持部３２ａ，３２ｂによる把持しなおしを行う特別な把持動作を行ってもよい。
【００５８】
図１０の（ｃ）は、被検出物８をロボットハンド２１により持ち上げたとき、検出面９における静電容量の面内分布を示す状態検出データ３１においては、被検出物８を示す領域が徐々に下方に移動している状態を示している。このような状態においては、被検出物８がロボットハンド２１の把持領域から滑り落ちていると判断して、再度、把持しなおし動作を行うか、若しくは把持部３２ａ，３２ｂの間隔を更に狭くして、検出面９における被検出物８を示す領域を増加させて、把持力を増加させる。
【００５９】
図１１は、ロボットハンド２１における別の構成例の把持部３３ａ，３３ｂ（図１１の（ａ））と、その把持部３３ａ，３３ｂにより被検出物８を把持した状態（図１１の（ｂ），（ｃ））を示す図である。図１１の（ａ）に示すように、対向する把持部３３ａ，３３ｂは、それぞれが丸棒で構成されており、ロボットハンド２１の本体の先端から平行に導出している。把持部３３ａ，３３ｂの対向する面のそれぞれには、検出電極部１０または放電電極２が設けられている。また、対向して配設された把持部３３ａ，３３ｂは、少なくとも一方が離接可能に移動するよう構成されている。このように構成された対向する把持部３３ａ，３３ｂを用いて、例えば、柔らかい物質で構成された被検出物８を把持する場合、図１１の（ｂ）に示すように把持部３３ａ，３３ｂにより柔らかい被検出物８が把持される。もし、図１１の（ｃ）に示すように被検出物８が２つの把持部３３ａ，３３ｂによりバランスよく保持されていない場合には、検出電極部１０の検出面９における静電容量の面内分布においても偏った位置に被検出物８の検出領域が表れる。このように、検出電極部１０の検出面９において、被検出物８の検出領域が偏った位置に表れた場合には、ロボットハンド２１における物体検出センサ１が把持部３３ａ，３３ｂの把持状態がアンバランスであるとして、把持しなおし動作を行うか、若しくは把持部３３ａ，３３ｂの間隔を更に狭くして、把持力を増加させる。
【００６０】
［物体検出センサの適用例］
図１２は、実施の形態１の物体検出センサ１を適用した例を示す図である。図１２に示した適用例はあくまで例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。図１２の（ａ）は、物体検出センサ１を産業用のロボットアーム３４に設けた構成例を示す図である。ロボットアーム３４において、ロボットハンド２１の対向する把持部に検出電極部１０および放電電極２が設けられている。ロボットアーム３４は、例えば、テーブル２７上における形状および材質などが異なる各種の被検出物８を把持して、把持した被検出物８の形状および材質などを検出し、その被検出物８に対応する最適な位置を選択して移動する。
【００６１】
図１２の（ｂ）は、物体検出センサ１を物体検出装置３５に設けた構成例を示す斜視図である。物体検出装置３５は、その本体３６の上面に検出電極部１０が設けられている。本体３６の検出電極部１０には、被検出物８が載置される構成である。また、本体３６には検出電極部１０を覆うようにカバー３７が開閉可能に設けられている。カバー３７における検出電極部１０に対向する面には放電電極２が設けられており、放電電極２は本体３６に設けた物体検出部７と基準電位（接地電位）が同じとなるよう構成されている。
【００６２】
上記のように構成された物体検出装置３５においては、本体３６の検出電極部１０上に被検出物８が載置されて、本体３６の検出電極部１０に対してカバー３７で覆うように閉成することにより、被検出物８が放電電極２に接触して、精度の高い状態検出データを得ることができる。なお、カバー３７に設けた放電電極２は、各種の形状を有する被検出物８に対して可能な限り広い範囲で接触するように、可撓性（柔軟性）を有する導電材料で構成してもよい。
【００６３】
図１２の（ｃ）に示す構成は、図１２の（ｂ）に示した物体検出装置３５の変形例であり、放電電極２を有するカバー３７の代わりに、放電電極プローブ３９を設けた構成である。即ち、図１２の（ｃ）に示す物体検出装置３８は、本体３６の検出電極部１０上に載置された被検出物８に対して放電電極プローブ３９の先端に形成された放電電極２を接触させて、精度の高い状態検出データを得る構成である。図１２の（ｃ）においては棒状の放電電極２が示されているが、本発明においてはこのような構成に限定されるものではない。例えば、放電電極２は放電電極プローブ３９の先端が突出していれば、その長さは任意である。また、放電電極プローブ３９の構成としては、被検出物８の露出表面に対して小さな面積での接触であれば、点接触でなくても構わない。さらに、図１２の（ｂ）のカバー３７の開閉および図１２の（ｃ）の放電電極プローブ３９の移動は、手動操作、自動操作のいずれも可能である。
【００６４】
次に、上記のように実施の形態１の物体検出センサ１を適用した装置を用いて実施することが可能である、状態検出の具体例について説明する。この具体例においては、物体検出センサ１からの状態検出データに対して詳細なインピーダンス解析（静電容量変化、周波数特性、位相変化、過渡特性などの検出）を行うことにより、被検出物８の状態を精度高く検出することが可能となり、被検出物８に対する様々な状態に関する情報を入手することができる。例えば、被検出物８としてステーキ用の肉４０の場合について説明する。肉４０は、水分を保有しているためある程度の導電性を有する。
【００６５】
図１３は、被検出物８としてステーキ用の肉４０に適用した場合において、肉４０における種類の異なる部位によりインピーダンス解析結果が異なることを示している。肉４０における骨部位Ｃ、脂肪部位Ｄ、赤身部位Ｆに関しては、状態検出データにおける静電容量変化および過渡特性がそれぞれの部位により異なることが知られている。更に、肉４０の中に異物（例えば、金属片）Ｅが混入している場合においては、その混入位置において静電容量が大きく変化し、過渡特性が表れない状態となり、肉４０の中に異物が混入していること、および異物Ｅの混入位置を検出することが可能となる。
【００６６】
図１３に示すように、肉４０の各部位においては、骨部位Ｃでは静電容量の変化が小さく、過渡特性が殆ど無い状態であり、脂肪部位Ｄでは静電容量の変化が小さく、過渡特性が表れる状態であり、赤身部位Ｆでは静電容量の変化が大きく、過渡特性が表れる状態である。従って、被検出物８としてのステーキ用の肉４０を検出した場合、例えば図１２の（ｂ）に示した物体検出装置３５により得られた状態検出データに基づいて、肉４０の各部位の位置、および異物（金属片）Ｅの混入を検出することが可能となる。
【００６７】
更に、状態検出データに基づいて静電容量の変化、過渡特性、および／または周波数特性などの情報から、被検出物８（例えば、肉などの食料品）における水分量を推定して、被検出物８における新鮮さの度合いなどを検知することが可能となる。このように、実施の形態１の物体検出センサ１を適用した装置を用いることにより、被検出物８に対する精度の高い状態検出を行うことが可能となる。
【００６８】
このように物体検出センサ１を適用した装置としては、前述のように各種のロボットに組み込むことが可能であり、ロボットによる製品（食品を含む）の移動時において同時に当該製品の精度の高い状態検出を行うことができる。例えば、食品工場の製品検査ラインなどにおいて、製品に対する精度の高い品質検査を行うことができる。
【００６９】
図１４は、実施の形態１の物体検出センサ１を適用した装置を用いて、検出された状態検出データに基づいてより詳細なインピーダンス解析を行うことにより可能となる細胞ソーティングの例を示す図である。
【００７０】
被検出物８として細胞分散液を実施の形態１の物体検出センサ１における検出電極部１０の検出面９に展開して、電極線間における静電容量（インピーダンス）の周波数特性を検出する。検出された周波数特性は、細胞の誘電分散の影響を受ける。ここで、「誘電分散」とは生体組織の誘電率の周波数依存性が、マイクロ波オーダー［Ｍ〜ＧＨｚ］、音波オーダー［ｋＨｚ］、およびそれ以下の周波数の３つの領域で異なっている（分散している）ことをいう。このように、被検出物８としての細胞により誘電分散が異なるため、異なる細胞（細胞Ｇ，細胞Ｈ，細胞Ｊ）の近傍位置を検出することができる。この結果、実施の形態１の物体検出センサ１を適用した装置を用い、さらに近傍位置の検出された細胞を吸引ノズル等の分離手段にて回収又は廃棄することにより、簡単な方法で効率的な細胞ソーティングを行うことができる。また、実施の形態１の物体検出センサ１を用いることにより、超音波、高電荷および高い水圧を用いた従来の細胞ソーティングのように、そのソーティングプロセスにおいて生細胞に無視できないほど大きな物理的ダメージ（ストレス）を与えることを避けることが可能となる。
【００７１】
図１４の（ａ）は、被検出物８として細胞分散液を検出電極部１０の検出面９に展開した状態を模式的に示した図である。図１４の（ｂ）は、検出された細胞Ｇ付近、細胞Ｈ付近、および細胞Ｊ付近の状態を示す周波数特性図である。このように実施の形態１の物体検出センサ１の構成を用いることにより、細胞分散液における細胞Ｇ付近、細胞Ｈ付近、および細胞Ｊ付近の位置を確定することが可能となり、細胞ソーティングを行うことができる。
【００７２】
なお、図１４の（ａ）に示した検出電極部１０の検出面９を平面で構成し、その検出面９上に細胞分散液を展開した例で説明したが、検出電極部１０の検出面９を凹面で形成して細胞分散液の展開が容易な構成としてもよい。
【００７３】
上記のように、実施の形態１の物体検出センサ１の構成を用いて、検出電極部１０の検出面９における被検出物８に対して放電電極２を接触させることにより、被検出物８に関する精度の高い状態（位置、形状、材質、物性、電気的特性など）に関する情報を確実に得ることができる。
【００７４】
《実施の形態２》
以下、本発明に係る実施の形態２の物体検出センサ１Ａについて説明する。実施の形態２の物体検出センサ１Ａに関しては、実施の形態１の物体検出センサ１との相違点を中心に説明する。なお、実施の形態２の説明において、前述の実施の形態１と同様の構成、作用および機能を有する要素には同じ参照符号を付し、重複する記載を避けるため説明を省略する場合がある。
【００７５】
実施の形態２の物体検出センサ１Ａにおいて、実施の形態１の物体検出センサ１との相違点は、放電電極２２の配設位置およびその形状であり、その他の構成は実施の形態１の物体検出センサ１と実質的に同じである。
【００７６】
図１５は、実施の形態２の物体検出センサ１Ａの構成を模式的に示す図である。図１５の（ａ）は、検出電極部１０における表面側絶縁層３の上面に格子状の放電電極２２が配設された構成を示している。図１５の（ａ）に示すように、検出電極部１０の送信側電極層４の送信側電極線４ａに入力する駆動信号、および受信側電極層６の受信側電極線６ａから出力される検出信号に関しては、前述の実施の形態１の物体検出センサ１と同様に、物体検出部７から駆動信号が出力され、検出信号が物体検出部７に入力されて、状態検出データが物体検出部７から出力される構成である。図１５の（ｂ）は、検出電極部１０における表面側絶縁層３の上面に放電電極２２が積層された積層体構成を示す断面図である。
【００７７】
実施の形態２の物体検出センサ１Ａの構成においても、放電電極２２は、実施の形態１における放電電極２と同様に、当該物体検出センサ１Ａの基準電位（接地電位）と一致するように構成されている。
【００７８】
上記のように、実施の形態２の物体検出センサ１Ａの構成においては、検出電極部１０の上面に格子状の形状の放電電極２２が配設された構成である。従って、検出面９の全体に形成された格子状の放電電極２２の上に被検出物８が置かれて、被検出物８が確実に放電電極２２と接触する構成となる。なお、格子状の形状の放電電極２２とは、検出電極部１０における電気力線が放電電極２２を通過して、被検出物８の影響を受ける形状であればよく、例えば、連続する複数の孔が縦横に並設された形状や、複数の平行なスリットが並設された形状などの複数の開口が連続的に形成された構成を含む。また、開口は不規則に設けられてもよい。
【００７９】
なお、実施の形態２の物体検出センサ１Ａの構成をロボットハンドに用いた場合には、一方の把持部の内面に検出電極部１０上に格子状の放電電極２２が設けられた構成となり、他方の把持部により被検出物８が挟着保持されて移動されるため、検出電極部１０と放電電極２２とに関する位置関係は壊れる。なお、実施の形態２の説明においては、送信側電極層４における受信側電極層６に対向する面を第１の主面として、第１の主面を送信側電極層４における中間絶縁層５が密接された下側の面とする。また、送信側電極層４における第１の主面の反対側を第２の主面として、第２の主面を送信側電極層４における表面側絶縁層３が密接された上側の面とする。従って、表面側絶縁層３の上側の面に放電電極２２が形成されて、放電電極２２の上面が検出面９となる。
【００８０】
実施の形態２の物体検出センサ１Ａの構成においては、被検出物８が検出面９に接触することにより、被検出物８は確実に格子状の放電電極２２と接触し、且つ放電電極２２が格子状であるため、検出電極部１０の各電極線（４ａ，６ａ）と被検出物８との間で容量結合する構成となる。
【００８１】
なお、放電電極２２として格子状に形成した例で説明するが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、検出電極部１０からの電気力線が放電電極２２を通過して被検出物８に到達する構成であればよく、少なくとも放電電極２２が開口（隙間）を有する構成であればよい。
【００８２】
図１６は、実施の形態２の物体検出センサ１Ａを構成の異なる装置に適用した例を示した図である。図１６の（ａ）に示した構成においては、テーブル２７の上に検出電極部１０と放電電極２２を設けた構成であり、検出面９の全面に放電電極２２が表出した構成である。このため、被検出物８を検出面に載置するだけで、被検出物８が確実に放電電極２２と接触する構成である。
【００８３】
図１６の（ｂ）に示した構成は、図１６の（ａ）に示した構成に押さえ板２８を付加した構成であり、検出面９上の被検出物８を上方から押さえ板２８で押し付ける構成である。このように押さえ板２８を設けることにより、被検出物８が確実に放電電極２２に接触して、更に精度の高い状態検出を行うことが可能となる。
【００８４】
図１６の（ｃ）に示した構成は、実施の形態２の物体検出センサ１Ａの構成をロボットハンド２１に用いた構成である。ロボットハンド２１の一方の把持部３２ａの内面に検出電極部１０と放電電極２２を設け、他方の把持部３２ｂにより被検出物８を押さえて挟着保持する構成である。このように物体検出センサ１Ａをロボットハンド２１に設けることにより、被検出物８を所望の位置に移動するときに、当該被検出物８の状態検出を行うことが可能となり、搬送、選別などの動作工程の時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００８５】
上記のように、実施の形態２の物体検出センサ１Ａの構成を用いて、検出面９における被検出物８が放電電極２２と確実に接触することにより、被検出物８に関する精度の高い状態検出を行い、当該被検出物８に関する状態（位置、形状、材質、物性、電気的特性などの情報）を確実に得ることができる。
【００８６】
なお、実施の形態２の物体検出センサ１Ａの構成においては、前述の実施の形態１の物体検出センサ１において説明した被検出物８に関する状態を検出する動作と同様の動作を行うことができると共に、実施の形態１の物体検出センサ１を適用することができるロボットハンド、物体検出装置などの各種装置に同様に適用することができ、同様の効果を奏する。
【００８７】
本発明をある程度の詳細さをもって各実施の形態において説明したが、これらの実施の形態の開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各実施の形態における要素の組合せや順序の変化は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【００８８】
以上のように、各実施の形態において具体的な構成を用いた説明したように、本発明によれば、導体および絶縁体を問わず各種材質で構成された被検出物に対して、正確な状態検出を行うことができる物体検出センサを提供することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の物体検出センサは、導体および絶縁体を問わず各種材質で構成された被検出物に対して、正確な状態検出を行うことができるため、あらゆる製品の不良品の検出などに用いることができ、有用な物品検出センサとなる。
【符号の説明】
【００９０】
１  物体検出センサ
２  放電電極
３  表面側絶縁層
４  送信側電極層
５  中間絶縁層
６  受信側電極層
７  物体検出部
８  被検出物
９  検出面
１０  検出電極部
１１  駆動部
１２  マルチプレクサ
１３  制御部
１４  信号処理部
１５  状態検出部
１６  オペアンプ回路
１７  Ｓ／Ｈ回路
１８  ＡＤＣ
１９  キャパシタ
２１  ロボットハンド
２２  放電電極
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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