(57)【要約】【課題】検出電極が移動して検出電極と大地及び周囲の導体との間の距離が変動するときに、人体の接近を誤検知するおそれが低い静電容量センサを提供する。【解決手段】静電容量センサ１は、人体が接近可能な第１面と第１面と反対側の第２面とを有する平板状の第１電極１０と、一方の面が第２面と対向し且つ第１面の法線方向から見たときに少なくとも一部が第１電極と重畳する平板状の第２電極１１と、人体を介した第１電極１０と大地との間の静電容量ＣＸ１、第２電極１１と大地との間の静電容量Ｃ１１、及び第１電極１０と第２電極１１との間の静電容量ＣＰに基づいて求められる第１電極１０と大地との間の合成容量がしきい値容量よりも大きいと判定したときに、第１面に人体が接近したことを示す人体検知信号を出力する接近検知回路２０とを有する。【選択図】図１
2019050939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体が接近可能な第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有する平板状の第１電極と、
一方の面が前記第２面と対向し且つ前記第１面の法線方向から見たときに少なくとも一部が前記第１電極と重畳する平板状の第２電極と、
前記人体を介した前記第１電極と大地との間の静電容量、前記第２電極と大地との間の静電容量、及び前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量に基づいて求められる前記第１電極と大地との間の合成容量がしきい値容量よりも大きいと判定したときに、前記第１面に人体が接近したことを示す人体検知信号を出力する接近検知回路と、
を有することを特徴とする静電容量センサ。
【請求項２】
前記しきい値容量は、前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量よりも大きい、請求項１に記載の静電容量センサ。
【請求項３】
人体が接近可能な第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有する平板状の第１電極と、
一方の面が前記第２面と対向し且つ前記第１面の法線方向から見たときに少なくとも一部が前記第１電極と重畳する平板状の第２電極と、
前記第１電極及び前記第２電極を移動可能に支持する支持部材と、
前記支持部材による前記第１電極及び前記第２電極の移動を制御する移動制御回路と、
前記人体を介した前記第１電極と大地との間の静電容量、前記第２電極と大地との間の静電容量、及び前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量に基づいて求められる前記第１電極と大地との間の合成容量がしきい値容量よりも大きいと判定したときに、押下されたことを示す押下検出信号を出力する押下検出回路と、
を有することを特徴とするスイッチ。
【請求項４】
前記移動制御回路及び前記押下検出回路を搭載する回路基板を更に有し、
前記第２電極は、前記第１電極と前記回路基板との間に配置される、請求項３に記載のスイッチ。
【請求項５】
前記回路基板に搭載される発光素子を更に有し、
前記第１電極及び前記第２電極は、光を透過する導電性の部材である、請求項４に記載のスイッチ。
【請求項６】
前記回路基板に搭載される発光素子を更に有し、
前記第１電極及び前記第２電極は、前記発光素子が貫通する孔子が形成されている、請求項４に記載のスイッチ。
【請求項７】
制御信号が入力されると共に、押下されたことを示す押下されたことを示す押下検出信号を出力するスイッチと、
前記押下検出信号が入力されると共に、前記制御信号を前記スイッチに出力する制御回路と、を有し、前記スイッチは、
人体が接近可能な第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有する平板状の第１電極と、
一方の面が前記第２面と対向し且つ前記第１面の法線方向から見たときに少なくとも一部が前記第１電極と重畳する平板状の第２電極と、
前記第１電極及び前記第２電極を移動可能に支持する支持部材と、
前記支持部材による前記第１電極及び前記第２電極の移動を制御する移動制御回路と、
前記人体を介した前記第１電極と大地との間の静電容量、前記第２電極と大地との間の静電容量、及び前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量に基づいて求められる前記第１電極と大地との間の合成容量がしきい値容量よりも大きいと判定したときに、押下されたことを示す押下検出信号を出力する押下検出回路と、
を有する、ことを特徴とする遊技機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量センサ、スイッチ及びそのようなスイッチを有する遊技機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、人体が検出電極に近接するときの検出電極と大地との間の静電容量を検出する静電容量センサにおいて、検出電極の回りに遮蔽補助電極を設けて検出電極と他の部材との間の静電容量を小さくすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２９５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載される静電容量センサは、検出電極が移動して検出電極と大地との間の距離が変動するときに、人体が近接したと誤検知するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、検出電極が移動して検出電極と大地との間の距離が変動するときに、人体の接近を誤検知することを抑制可能な静電容量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】
【０００６】
本発明の一つの形態として、静電容量センサは、人体が接近可能な第１面と第１面と反対側の第２面とを有する平板状の第１電極と、一方の面が第２面と対向し且つ第１面の法線方向から見たときに少なくとも一部が第１電極と重畳する平板状の第２電極と、人体を介した第１電極と大地との間の静電容量、第２電極と大地との間の静電容量、及び第１電極と第２電極との間の静電容量に基づいて求められる第１電極と大地との間の合成容量がしきい値容量よりも大きいと判定したときに、第１面に人体が接近したことを示す人体検知信号を出力する接近検知回路とを有する。この静電容量センサは、人体が接近可能な第１電極と大地との間に第２電極を配置して、第２電極と大地の間の静電容量が変動するときの第１電極と大地との間の合成容量を第１電極と第２電極との間の静電容量より小さくする。この静電容量センサは、第２電極と大地の間の静電容量が変動するときの電極と大地との間の合成容量に対する影響を小さくすることで、人体検出用の電極と大地との間の距離が変動するときの誤検知の発生を抑制する。
【０００７】
この静電容量センサでは、しきい値容量は、第１電極と第２電極との間の静電容量よりも大きいことが好ましい。この静電容量センサでは、電極と大地との間の距離が変動するときの第１電極と大地との間の静電容量の合成容量は、第１電極と第２電極との間の静電容量よりも小さい。この静電容量センサは、人体の接近を判定するしきい値容量を第１電極と第２電極との間の静電容量より大きくなるように設定することで、人体検出用の電極と大地との間の距離が変動するときの誤検知の発生を更に抑制できる。
【０００８】
本発明の他の形態として、スイッチは、人体が接近可能な第１面と第１面と反対側の第２面とを有する平板状の第１電極と、一方の面が第２面と対向し且つ第１面の法線方向から見たときに少なくとも一部が第１電極と重畳する平板状の第２電極と、第１電極及び第２電極を移動可能に支持する支持部材と、支持部材による第１電極及び第２電極の移動を制御する移動制御回路と、人体を介した第１電極と大地との間の静電容量、第２電極と大地との間の静電容量、及び第１電極と第２電極の静電容量に基づいて求められる第１電極と大地との間の合成容量がしきい値容量よりも大きいと判定したときに、押下されたことを示す押下検出信号を出力する押下検出回路とを有する。このスイッチは、人体が接近可能な第１電極と大地との間に第２電極を配置して、第２電極と大地の間の静電容量が変動するときの第１電極と大地との間の合成容量を第１電極と第２電極との間の静電容量より小さくする。このスイッチは、第２電極と大地の間の静電容量が変動するときの電極と大地との間の合成容量に対する影響を小さくすることで、人体検出用の電極と大地との間の距離が変動するときの誤検知の発生を抑制する。
【０００９】
このスイッチは、移動制御回路及び押下検出回路を搭載する回路基板を更に有し、第２電極は、第１電極と回路基板との間に配置されることが好ましい。このスイッチでは、第２電極は、第１電極と回路基板及びソレノイドとの間に配置されるので、第１電極と回路基板及びソレノイドとの間の静電容量が小さくなる。このスイッチでは、第１電極と回路基板及びソレノイドとの間の静電容量が小さくなるので、人体の接近を検知するときの第１電極と回路基板及びソレノイドとの間の静電容量の影響が小さくなり、誤検知の発生を更に抑制できる。
【００１０】
このスイッチは、回路基板に搭載される発光素子を更に有し、第１電極及び第２電極は、光透過性導電部材であることが好ましい。このスイッチは、光透過性導電部材で形成された第１電極及び第２電極を有するので、発光素子を第１電極及び第２電極の直下に配置する等、発光素子の配置位置の自由度を上げることができる。
【００１１】
このスイッチは、回路基板に搭載される発光素子を更に有し、第１電極及び第２電極は、発光素子が貫通する孔子が形成されていることが好ましい。このスイッチは、第１電極及び第２電極のそれぞれに発光素子が貫通する孔を形成することで、第１電極と第２電極との間の静電容量を小さくできるので、人体の接近を判定するときに使用されるしきい値容量を小さくできる。
【００１２】
本発明の一つの形態として、遊技機は、制御信号が入力されると共に、押下されたことを示す押下されたことを示す押下検出信号を出力するスイッチと、押下検出信号が入力されると共に、制御信号をスイッチに出力する制御回路と、を有し、スイッチは、人体が接近可能な第１面と第１面と反対側の第２面とを有する平板状の第１電極と、一方の面が第２面と対向し且つ第１面の法線方向から見たときに少なくとも一部が第１電極と重畳する平板状の第２電極と、第１電極及び第２電極を移動可能に支持する支持部材と、支持部材による第１電極及び第２電極の移動を制御する移動制御回路と、人体を介した第１電極と大地との間の静電容量、第２電極と大地との間の静電容量、及び第１電極と第２電極との間の静電容量に基づいて求められる第１電極と大地との間の合成容量がしきい値容量よりも大きいと判定したときに、押下されたことを示す押下検出信号を出力する押下検出回路とを有する。この遊技機では、スイッチは、人体が接近可能な第１電極と大地との間に第２電極を配置して、第２電極と大地の間の静電容量が変動するときの第１電極と大地との間の合成容量を第１電極と第２電極との間の静電容量より小さくする。この遊技機では、スイッチは、第２電極と大地の間の静電容量が変動するときの電極と大地との間の合成容量に対する影響を小さくすることで、人体検出用の電極と大地との間の距離が変動するときの誤検知の発生を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は従来の静電容量センサを示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す静電容量センサの特性を示す図であり、（ｃ）は実施形態に係る静電容量センサの第１の状態を示す図であり、（ｄ）は実施形態に係る静電容量センサの第２の状態を示す図であり、（ｅ）は（ｃ）及び（ｄ）に示す静電容量センサの特性を示す図である。
【図２】（ａ）は実施形態に係る静電容量センサの分解斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す静電容量センサの長手方向の断面図である。
【図３】図２に示す接近検知回路のブロック図である。
【図４】図３に示す接近検知回路に代替可能な接近検知回路のブロック図である。
【図５】図４に示す遅延時間判定回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】（ａ）は第１変形例に係る静電容量センサの断面図であり、（ｂ）は第２変形例に係る静電容量センサの長手方向の断面図である。
【図７】実施形態に係るスイッチのブロック図である。
【図８】（ａ）は図７に示すスイッチの斜視図であり、図８（ｂ）は（ａ）に示すスイッチのＡ−Ａ´線に沿う断面図である。
【図９】（ａ）は光透過性導電部材で形成された第１電極及び第２電極を有するスイッチのブロック図であり、（ｂ）は（ａ）に示すスイッチの部分分解斜視図である。
【図１０】（ａ）は発光素子が貫通する孔子が形成された第１電極及び第２電極を有するスイッチのブロック図であり、（ｂ）は（ａ）に示すスイッチの部分分解斜視図である。
【図１１】実施形態又は変形例に係るスイッチを備えた弾球遊技機の概略正面図である。
【図１２】図１１に示す弾球遊技機の概略背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一つの実施形態係る静電容量センサ、スイッチ及びそのスイッチを搭載した遊技機を、図を参照しつつ説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。
【００１５】
（実施形態に係る静電容量センサの概要）
平板状の検出電極と大地との間の合成容量の変動に基づいて検出電極への人体を含む人体の接近を検出する従来の静電容量センサでは、電極と大地との間の合成容量ＣＺは、人体を介した検出電極と間の静電容量ＣＸと、電極と大地との間の静電容量Ｃ１１との合成容量ＣＺとして、
CZ=CX+C11  ・・・（１）
で示される。従来の静電容量センサでは、人体が接近して人体を介した検出電極と間の静電容量ＣＸが大きくなり、電極と大地との間の合成容量ＣＺが所定のしきい値容量よりも大きくなったときに、検出電極に人体が接近したことを検知できる。しかしながら、従来の静電容量センサでは、遊技機等の装置において演出のために検出電極が移動するように配置される場合、検出電極の移動により検出電極の大地側の面と大地との間の合成容量ＣＺが増加して人体の接近を誤検知するおそれがある。
【００１６】
実施形態に係る静電容量センサは、第１面と第１面と反対側の第２面とを有する平板状の第１電極と、一方の面が第２面と対向し且つ第１面の法線方向から見たときに少なくとも一部が第１電極と重畳する平板状の第２電極とを有する。人体が第１電極の第１面から接近したときの第１電極と大地との間の合成容量ＣＺ1は、人体を介した第１電極と大地との静電容量ＣＸ１、第１電極と第２電極との間の静電容量ＣＰ及び第２電極と大地との間の静電容量Ｃ１１との合成容量ＣＺ１として、
CZ1=CX1+CP*C11/(CP + C11)  ・・・（２）
で示される。一方、第２電極と大地の間の静電容量が変動するときの第１電極と大地１０との間の合成容量ＣＺ２は、人体を介した第２電極と大地との静電容量ＣＸ２、及び第１電極と第２電極との間の静電容量ＣＰとの合成容量ＣＺ２として、
CZ2=CP*{CX2/(CP+CX2)}  ・・・（３）
で示される。実施形態に係る静電容量センサは、人体を介した第２電極と大地の間の静電容量ＣＸ２が変動するときの第１電極と大地との間の合成容量ＣＺ２は、式（３）で示すように第１電極と第２電極との間の静電容量ＣＰより大きくなることはない。実施形態に係る静電容量センサは、人体が接近可能な第１電極と大地との間に第２電極を配置して、第２電極と大地の間の静電容量が変動するときの第１電極と大地との間の合成容量を第１電極と第２電極との間の静電容量より小さくする。実施形態に係る静電容量センサは、第２電極と大地の間の静電容量ＣＸ２が変動するときの電極と大地との間の合成容量に対する影響を小さくすることで、人体検出用の電極と大地との間の距離が変動するときの誤検知の発生を抑制する。
【００１７】
（従来の静電容量センサ）
図１（ａ）は従来の静電容量センサを示す図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す静電容量センサの特性を示す図である。図１（ｃ）は実施形態に係る静電容量センサの第１の状態を示す図であり、図１（ｄ）は実施形態に係る静電容量センサの第２の状態を示す図である。図１（ｅ）は図１（ｃ）及び１（ｄ）に示す静電容量センサの特性を示す図である。図１（ｂ）において、横軸は静電容量センサに接近する人体と第１電極との間の静電容量であり、縦軸は第１電極と大地との間の静電容量の合成容量を示す。図１（ｅ）において、横軸は静電容量センサに接近する人体と第１電極又は第２電極との間の静電容量であり、縦軸は第１電極と大地との間の静電容量の合成容量を示す。
【００１８】
従来の静電容量センサ１０１は、電極１１０と、接近検知回路１２０とを有する。電極１１０は、金属で形成された平板であり、大地と同電位である人体９００が接近したときに、人体９００と共に人体容量ＣＸを形成する。人体９００は、大地と同電位である導電体の一例であり、電極１１０に接近する導電体は、人体が支持する金属等の導電体であってもよい。また、人体９００が支持する合成樹脂材料等の誘電体の接近に応じて、電極１１０は、人体９００と共に人体容量ＣＸを形成してもよい。
【００１９】
接近検知回路１２０は、例えば半導体集積回路であり、入力配線１１２を介して電極１１０と接続される。接近検知回路１２０は、人体９００が電極１１０に接近したことに応じて電極１１０と大地との間の静電容量の合成容量ＣＺが変化したことを検知し、電極１１０に人体９００が接近したことを示す人体検知信号を出力する。電極１１０と大地との間の静電容量の合成容量ＣＺは、電極１１０と電極１１０の周囲に配置される種々の導体との間の寄生容量を含む。電極１１０と大地との間の静電容量に含まれる寄生容量は、第１大地容量Ｃ１１と、第２大地寄生容量Ｃ１２と、配線間容量Ｃ２とを含む。第１大地容量Ｃ１１は電極１１０と大地との間の寄生容量であり、第２大地容量Ｃ１２は接近検知回路１２０の基準電位が印加される基準配線１１３と大地との間の寄生容量であり、配線間容量Ｃ２は入力配線１１２と基準配線１１３との間の寄生容量である。
【００２０】
人体９００が電極１１０に接近しないとき、電極１１０と大地との間の静電容量の合成容量ＣＺ０は、
CZ0＝C11＋C2*C12/(C2+C12)  ・・・（４）
で示される。また、人体９００が電極１１０に接近したとき、電極１１０と大地との間の静電容量の合成容量ＣＺ１は、
CZ1=CX＋C11＋C2*C12/(C2+C12)  ・・・（５）
で示される。
【００２１】
接近検知回路１２０は、人体９００が電極１１０に接近することで、合成容量ＣＺが増加し、合成容量ＣＺがしきい値容量Ｃｔｈよりも大きくなったと判定したときに、電極１１０に人体９００が接近したことを示す人体検知信号を出力する。
【００２２】
静電容量センサ１０１が、例えばスイッチ等として搭載されるとき、電極１１０はスイッチを制御する制御回路が搭載される回路基板の表面と裏面が対向するように配置され、人体９００は、電極１１０の表面のみから接近する。静電容量センサ１０１は、人体９００が電極１１０の表面のみから接近するため、人体９００が電極１１０の表面から電極１１０に接近したか、又は人体９００が電極１１０の裏面から電極１１０に接近したかを区別しない。
【００２３】
しかしながら、遊技機等において、静電容量センサ１０１が種々の演出のため移動するように配置される場合、電極１１０の裏面と大地等との間の距離が変動して、電極１１０と大地との間の静電容量の合成容量ＣＺが変動する。静電容量センサ１０１は、電極１１０の裏面と大地等との間の距離が変動して電極１１０の裏面と回路基板等との間の静電容量が増加して、合成容量ＣＺがしきい値容量Ｃｔｈより大きくなったときに人体９００の接近を誤検知するおそれがある。
【００２４】
（実施形態に係る静電容量センサ）
実施形態に係る静電容量センサ１は、第１電極１０と、第２電極１１と、接近検知回路２０とを有する。第１電極１０は、人体９００が接近可能な第１面と第１面と反対側の第２面とを有する平板状の導体であり、大地と同電位である人体９００が表面である第１面に接近したときに、人体９００と共に人体容量ＣＸ１を形成する。第１電極１０は、入力配線１２を介して接近検知回路２０に接続される。
【００２５】
第２電極１１は、一方の面が第１電極１０の第２面と対向し且つ第１面の法線方向から見たときに少なくとも一部が第１電極１０と重畳する平板状の導体である。第２電極１１は、接近検知回路２０の基準電位が印加される基準配線１３を介して接近検知回路２０に接続される。第２電極１１の面積は、第１電極１０の面積と略同一である。なお、第２電極１１の面積は、第１電極１０と大地との間の静電容量を小さくするために、第１電極１０の面積以上であることが好ましい。
【００２６】
接近検知回路２０は、人体９００が第１電極１０の第１面に接近したことに応じて第１電極１０と大地との間の静電容量の合成容量ＣＺが変化したことを検知して、第１電極１０に人体９００が接近したことを示す人体検知信号を出力する。第１電極１０と大地との間の静電容量は、人体９００を介した第１電極１０と大地との間の静電容量ＣＸと、第１電極１０と第２電極１１との間の静電容量ＣＰとを含む。第１電極１０と大地との間の静電容量は、第１大地容量Ｃ１１と、第２大地寄生容量Ｃ１２と、配線間容量Ｃ２とを更に含む。第１大地容量Ｃ１１は第２電極１１と大地との間の寄生容量であり、第２大地容量Ｃ１２は基準配線１３と大地との間の寄生容量である。配線間容量Ｃ２は入力配線１２と基準配線１３との間の寄生容量である。なお、人体９００が第１電極１０に接近しないとき、第１電極１０は第２電極１１によって大地と遮蔽されるので、第１電極１０と大地との間の静電容量は非常に小さくなるため、ここでは無視する。
【００２７】
人体９００が第１電極１０に接近しないとき、第１電極１０と大地との間の静電容量の合成容量ＣＺ０は、
CZ0＝(CP+C2)*(C11+C12)/(CP+C2+C11+C12)  ・・・（６）
で示される。また、図１（ｃ）に示すように、人体９００が第１電極１０の第１面に接近したとき、第１電極１０と大地との間の静電容量の合成容量ＣＺ１は、
CZ1=CX1＋(CP+C2)*(C11+C12)/(CP+C2+C11+C12)  ・・・（７）
で示される。ここで、ＣＸ１は、人体９００を介した第１電極１０と間の静電容量である。図１（ｅ）及び式（７）に示すように、人体９００が第１電極１０の第１面に接近したとき、第１電極１０と大地との間の静電容量の合成容量ＣＺ１は、人体９００を介した第１電極１０と間の静電容量ＣＸ１の増加に比例して増加する。
【００２８】
図１（ｄ）に示すように、第１電極１０及び第２電極１１の移動に応じて第２電極１１と大地との間の静電容量がＣ１１からＣＸ２に変動するとき、第１電極１０と大地との間の静電容量の合成容量ＣＺ２は、
CZ2=(CP+C2)*{(C12+CX2)/(CP+C2+C12+CX2)}  ・・・（８）
で示される。図１（ｅ）及び式（８）に示すように、第２電極１１と大地との間の静電容量ＣＸ２が増加したとき、第１電極１０と大地との間の静電容量の合成容量ＣＺ２は、静電容量（ＣＰ＋Ｃ２）に漸近するように増加する。
【００２９】
接近検知回路２０は、人体９００が第１電極１０の第１面に徐々に接近することで、合成容量ＣＺが増加し、合成容量ＣＺがしきい値容量Ｃｔｈよりも大きくなったと判定したときに、第１電極１０に人体９００が接近したことを示す人体検知信号を出力する。
【００３０】
図２（ａ）は実施形態に係る静電容量センサ１の分解斜視図であり、図２（ｂ）は静電容量センサ１の長手方向の断面図である。図２（ａ）において入力配線１２及び基準配線１３は省略される。
【００３１】
静電容量センサ１は、第１電極１０と、第２電極１１と、接近検知回路２０と、回路基板３０と、第１筐体３１と、第２筐体３２とを有する。第１電極１０及び第２電極１１は、図１を参照して説明したので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００３２】
図３は、接近検知回路２０のブロック図である。
【００３３】
接近検知回路２０は、周波数生成回路２１と、周波数判定回路２２とを有する。周波数生成回路２１は、定電流源２３と、検知コンデンサ２４と、検知コイル２５とを有する。定電流源２３は、一端が電源電圧を供給する電源に接続され、他端が検知コンデンサ２４及び検知コイル２５の一端に接続される。定電流源２３は、一例ではゲートとソースとが接続されたＣＭＯＳダイオードである。
【００３４】
検知コンデンサ２４は、容量がＣ１であり、他端が接地される。検知コイル２５は、インダクタンスがＬ１であり、検知コンデンサ２４と直列接続される。検知コンデンサ２４及び検知コイル２５と、第１電極１０の第１面に接近したことに応じて第１電極１０と大地との間の静電容量の合成容量ＣＺとにより形成される発振回路は、定電流源２３から定電流が供給されることで発振する。検知コンデンサ２４、検知コイル２５及び合成容量ＣＺにより形成される発振回路が発振すると、検知コンデンサ２４及び検知コイル２５の一端の発振電圧Ｖａは、発振周波数ｆで振動する。ここで、発振電圧Ｖａの発振周波数ｆは、
f=1/[2π√{L1*(C1+CZ)}]
で示される。
【００３５】
周波数判定回路２２は、例えば半導体集積回路であり、回路基板３０に搭載される。周波数判定回路２２は、発振電圧Ｖａが入力され、発振電圧Ｖａの発振周波数ｆを所定の判定周期で検出する。周波数判定回路２２は、検出した発振周波数ｆが所定のしきい値周波数ｆｔｈより低いか否かを判定する。しきい値周波数ｆｔｈは、合成容量ＣＺが第１電極１０と第２電極１１との間の静電容量ＣＰであるときの発振周波数ｆよりも小さな値が選択される。
【００３６】
人体９００が第１電極１０に接近するに従って、合成容量ＣＺは増加する。合成容量ＣＺが増加するに従って、発振周波数ｆは低下する。周波数判定回路２２は、発振周波数ｆがしきい値周波数ｆｔｈより低くなると、第１電極１０に人体９００が接近したことを示す人体検知信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００３７】
回路基板３０は、例えばガラスエポキシ基板等のプリント基板であり、表面及び裏面の双方に配線パターンが形成され、接近検知回路２０を含む種々の電子部品が搭載される。第１筐体３１及び第２筐体３２のそれぞれは、例えば合成樹脂で形成され、第１電極１０、第２電極１１、接近検知回路２０及び回路基板３０等を収納するように、互いに嵌合される。
【００３８】
実施形態に係る静電容量センサは、人体が接近可能な第１電極と大地との間に第２電極を配置して、第２電極と大地の間の静電容量が変動するときの第１電極と大地との間の合成容量を第１電極と第２電極との間の静電容量より小さくする。実施形態に係る静電容量センサは、第２電極と大地の間の静電容量が変動するときの電極と大地との間の合成容量に対する影響を小さくすることで、人体検出用の電極と大地との間の距離が変動するときの誤検知の発生を抑制する。
【００３９】
また、実施形態に係る静電容量センサでは、電極と大地との間の距離が変動するときの第１電極と大地との間の静電容量の合成容量は、配線間容量Ｃ２を無視すると、第１電極と第２電極との間の静電容量よりも小さい。静電容量センサ１は、人体の接近を判定するしきい値容量を第１電極と第２電極との間の静電容量より大きくなるように設定することで、人体検出用の電極と大地との間の距離が変動するときの誤検知の発生を更に抑制できる。
【００４０】
（実施形態に係る静電容量センサの変形例）
静電容量センサ１では、接近検知回路２０は、発振電圧Ｖａの発振周波数ｆに基づいて、第１電極１０に人体９００が接近したか否かを判定する。しかしながら、実施形態に係る静電容量センサでは、接近検知回路は、発振電圧Ｖａの発振周波数ｆに基づく判定方法以外の方法で、第１電極１０に人体９００が接近したか否かを判定してもよい。
【００４１】
図４は、接近検知回路２０に代替可能な接近検知回路４０のブロック図である。
【００４２】
接近検知回路４０は、遅延時間生成回路４１と、検知制御回路４２とを有する。遅延時間生成回路４１は、第１スイッチ４３と、第２スイッチ４４と、検知抵抗４５とを有する。第１スイッチ４３及び第２スイッチ４４のそれぞれは、例えばＣＭＯＳトランジスタで形成され、スイッチ制御回路４６から入力されるスイッチ制御信号に応じてオンオフする。第１スイッチ４３は、電源電圧を供給する電源に一端が接続され、他端が検知抵抗４５に接続される。第２スイッチ４４は、検知抵抗４５の他端に一端が接続され、他端が接地される。検知抵抗４５は、抵抗値がＲＺの抵抗である。
【００４３】
検知制御回路４２は、例えば半導体集積回路であり、回路基板３０に搭載される。検知制御回路４２は、スイッチ制御回路４６と、遅延時間検出回路４７と、遅延時間判定回路４８とを有する。スイッチ制御回路４６は第１スイッチ制御信号ＳＷ１を第１スイッチ４３に出力すると共に、第２スイッチ制御信号ＳＷ２を第２スイッチ４４に出力する。遅延時間検出回路４７は遅延信号Ｖ１が入力され、入力された遅延信号Ｖ１がしきい値電圧Ｖｔｈに達するまでの時間を示す遅延時間信号Ｖ２を出力する。遅延時間判定回路４８は、遅延時間信号Ｖ２が入力され、遅延時間信号Ｖ２のパルス幅が所定のハルス幅しきい値以上のときに、第１電極１０に人体９００が接近したことを示す人体検知信号Ｖ３を出力する。
【００４４】
図５は、検知制御回路４２の動作を示すタイミングチャートである。図５において、波形５０１は第１スイッチ制御信号ＳＷ１を示し、波形５０２は第２スイッチ制御信号ＳＷ２を示す。また、波形５０３は遅延信号Ｖ１を示し、波形５０４は遅延時間信号Ｖ２を示し、波形５０５は人体検知信号Ｖ３を示す。
【００４５】
まず、時間ｔ１において、スイッチ制御回路４６は、オンすることを示す第２スイッチ制御信号ＳＷ２を第２スイッチに出力する。第２スイッチ４４は、オンすることを示す第２スイッチ制御信号ＳＷ２が入力されることに応じてオンして、合成容量ＣＺに充電されていた電荷を放電する。
【００４６】
次いで、時間ｔ２において、スイッチ制御回路４６は、オンすることを示す第１スイッチ制御信号ＳＷ１を第１スイッチに出力すると共に、オフすることを示す第２スイッチ制御信号ＳＷ２を第２スイッチに出力する。第１スイッチ４３がオンし且つ第２スイッチ４４がオフすることに応じて、合成容量ＣＺへの充電が開始され、遅延信号Ｖ１は上昇を開始する。遅延時間検出回路４７は、遅延信号Ｖ１が上昇を開始することに応じて、遅延時間信号Ｖ２をＬレベルからＨレベルに遷移させる。遅延信号Ｖ１は、第１電極１０と大地との間の静電容量の合成容量ＣＺと検知抵抗４５の抵抗値ＲＺとによって規定される時定数に応じた速度で上昇する。
【００４７】
次いで、時間ｔ３において、合成容量ＣＺが充電されることで遅延信号Ｖ１がしきい値電圧Ｖｔｈに達すると、遅延時間検出回路４７は、遅延時間信号Ｖ２をＨレベルからＬレベルに遷移させる。遅延時間判定回路４８は、遅延時間信号Ｖ２のパルス幅、すなわち時間ｔ２と時間ｔ３との間の時間がパルス幅しきい値以上であるか否かを判定する。ここでは、遅延時間判定回路４８は、遅延時間信号Ｖ２のパルス幅がパルス幅しきい値未満であると判定して、第１電極１０に人体９００が接近したことを示す人体検知信号Ｖ３を出力しない。
【００４８】
次いで、時間ｔ４において、スイッチ制御回路４６は、オフすることを示す第１スイッチ制御信号ＳＷ１を第１スイッチに出力すると共に、オンすることを示す第２スイッチ制御信号ＳＷ２を第２スイッチに出力する。時間ｔ１の動作と同様に、時間ｔ４の動作によって、合成容量ＣＺに充電されていた電荷を放電する。
【００４９】
次いで、時間ｔ５において、スイッチ制御回路４６は、オンすることを示す第１スイッチ制御信号ＳＷ１を第１スイッチに出力すると共に、オフすることを示す第２スイッチ制御信号ＳＷ２を第２スイッチに出力する。時間ｔ２の動作と同様に、時間ｔ５の動作によって、遅延信号Ｖ１は上昇を開始し、遅延時間検出回路４７は遅延時間信号Ｖ２をＬレベルからＨレベルに遷移させる。
【００５０】
次いで、時間ｔ６において、遅延信号Ｖ１がしきい値電圧Ｖｔｈに達すると、遅延時間検出回路４７は、遅延時間信号Ｖ２をＨレベルからＬレベルに遷移させる。遅延時間判定回路４８は、遅延時間信号Ｖ２のパルス幅、すなわち時間ｔ５と時間ｔ６との間の時間がパルス幅しきい値以上であるか否かを判定する。ここでは、遅延時間判定回路４８は、遅延時間信号Ｖ２のパルス幅がパルス幅しきい値以上であると判定して、第１電極１０に人体９００が接近したことを示す人体検知信号Ｖ３を出力する。
【００５１】
次いで、時間ｔ７において、時間ｔ４と同様に、スイッチ制御回路４６は、オフすることを示す第１スイッチ制御信号ＳＷ１を第１スイッチに出力すると共に、オンすることを示す第２スイッチ制御信号ＳＷ２を第２スイッチに出力する。時間ｔ８において、時間ｔ５と同様に、スイッチ制御回路４６は、オンすることを示す第１スイッチ制御信号ＳＷ１を第１スイッチに出力すると共に、オフすることを示す第２スイッチ制御信号ＳＷ２を第２スイッチに出力する。
【００５２】
次いで、時間ｔ９において、遅延信号Ｖ１がしきい値電圧Ｖｔｈに達すると、遅延時間検出回路４７は、遅延時間信号Ｖ２をＨレベルからＬレベルに遷移させる。遅延時間判定回路４８は、遅延時間信号Ｖ２のパルス幅がパルス幅しきい値以上であるか否かを判定する。ここでは、遅延時間判定回路４８は、遅延時間信号Ｖ２のパルス幅がパルス幅しきい値未満であると判定して、第１電極１０に人体９００が接近したことを示す人体検知信号Ｖ３を出力しない。
【００５３】
次いで、時間ｔ１０において、時間ｔ４と同様に、スイッチ制御回路４６は、オフすることを示す第１スイッチ制御信号ＳＷ１を第１スイッチに出力すると共に、オンすることを示す第２スイッチ制御信号ＳＷ２を第２スイッチに出力する。時間ｔ１１において、時間ｔ５と同様に、スイッチ制御回路４６は、オンすることを示す第１スイッチ制御信号ＳＷ１を第１スイッチに出力すると共に、オフすることを示す第２スイッチ制御信号ＳＷ２を第２スイッチに出力する。以降、スイッチ制御回路４６が所定の周期で時間ｔ４及び時間ｔ５の動作を繰り返すことで、検知制御回路４２は、第１電極１０に人体９００が接近したか否かの判定を繰り返す。
【００５４】
また、静電容量センサ１では、第１電極１０及び第２電極１１のそれぞれは、平板状の導体で形成されるが、実施形態に係る静電容量センサでは、第１電極及び第２電極の少なくとも一方は、回路基板上に形成されてもよい。
【００５５】
図６（ａ）は第１変形例に係る静電容量センサ２の断面図であり、図６（ｂ）は第２変形例に係る静電容量センサ３の長手方向の断面図である。
【００５６】
静電容量センサ２は、第２電極１４、回路基板３３及び第１筐体３４を第２電極１１、回路基板３０及び第１筐体３１の代わりに有することが静電容量センサ１と相違する。第２電極１４、回路基板３３及び第１筐体３４以外の静電容量センサ２の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された静電容量センサ１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５７】
第２電極１４は、回路基板３３の表面に平板状に形成される金属薄膜である。回路基板３３の表面に金属薄膜を形成する方法は、よく知られているので、ここでは説明は省略する。回路基板３３は、表面に第２電極１４が形成されると共に、裏面に接近検知回路２０を含む種々の電子部品が搭載される。第１筐体３４は、第１電極１０、第２電極１４、接近検知回路２０及び回路基板３３を収納するように、不図示の第２筐体と嵌合される。
【００５８】
静電容量センサ３は、第１電極１５、第２電極１６、回路基板３５及び第１筐体３６を第１電極１０、第２電極１１、回路基板３０及び第１筐体３１の代わりに有することが静電容量センサ１と相違する。第１電極１５、第２電極１６、回路基板３５及び第１筐体３６以外の静電容量センサ３の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された静電容量センサ１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５９】
第１電極１５及び第２電極１６のそれぞれは、回路基板３５の表面及び裏面に平板状に形成される金属薄膜である。回路基板３５は、表面に第１電極１５が形成され且つ裏面に第２電極１６が形成されると共に、表面に接近検知回路２０を含む種々の電子部品が搭載される。第１筐体３６は、第１電極１５、第２電極１６、接近検知回路２０及び回路基板３５を収納するように、不図示の第２筐体と嵌合される。
【００６０】
（実施形態に係るスイッチ）
図７は実施形態に係るスイッチ５のブロック図であり、図８（ａ）は実施形態に係るスイッチ５の斜視図であり、図８（ｂ）はスイッチ４のＡ−Ａ´線に沿う断面図である。
【００６１】
スイッチ５は、第１電極１０と、第２電極１１と、接近検知回路２０と、回路基板５０と、筐体５１と、ソレノイド５２、弾性部材５３及び支持筐体５４を含む支持部材５５と、発光素子５６と、移動制御回路５７と、発光制御回路５８とを有する。第１電極１０、第２電極１１並びに第１電極１０及び第２電極１１のそれぞれと入力配線１２及び基準配線１３を介して接続される接近検知回路２０は、図１を参照して説明したので、ここでは詳細な説明は省略する。接近検知回路２０は、第１電極と大地との間の合成容量がしきい値容量よりも大きいか否かを判定する。第１電極と大地との間の合成容量は、第１面に接近する人体を介した第１電極と大地との間の静電容量、第２電極と大地との間の静電容量、及び第１電極と第２電極との間の静電容量を含む。接近検知回路２０は、合成容量がしきい値容量よりも大きいと判定したときに、押下されたことを示す押下されたことを示す押下検出信号を出力する。
【００６２】
回路基板５０は、例えばガラスエポキシ基板等のプリント基板であり、表面及び裏面の双方に配線パターンが形成され、接近検知回路２０、移動制御回路５７及び発光制御回路５８を含む種々の電子部品が搭載される。
【００６３】
筐体５１は、例えば合成樹脂で形成され、第１電極１０、第２電極１１、接近検知回路２０、回路基板５０、支持部材５５と、移動制御回路５７及び発光制御回路５８等を収納し、発光素子５６が表面に搭載される。
【００６４】
ソレノイド５２、弾性部材５３及び支持筐体５４を含む支持部材５５は、第１電極１０及び第２電極１１を鉛直方向に移動可能に支持する。ソレノイド５２は、可動部の端部が支持筐体５４に接合され、移動制御回路５７からの移動指示信号の入力に応じて、端部が支持筐体５４を下方向に移動させる。弾性部材５３は、上端が支持筐体５４に接合され、ソレノイド５２が支持筐体５４を移動させていないときに、支持筐体５４を所定の位置に固定する。支持筐体５４は、第１電極１０及び第２電極１１を支持する。
【００６５】
発光素子５６は、例えばＬＥＤであり、第１電極１０及び第２電極１１の周囲を囲むように筐体５１の表面に配置され、発光制御回路５８からの発光指示信号の入力に応じて、発光する。
【００６６】
移動制御回路５７は、支持部材５５による第１電極１０及び第２電極１１の移動を制御する。より具体的には、移動制御回路５７は、不図示の上位制御装置からの指示に基づいて、ソレノイド５２に所定の周期で移動指示信号を出力することで、第１電極１０及び第２電極１１を上下方向に所定の周期で繰り返し移動するように制御する。
【００６７】
発光制御回路５８は、発光素子５６の発光を制御する。より具体的には、発光制御回路５８は、不図示の上位制御装置からの指示に基づいて、発光素子５６のそれぞれに所定の周期で発光指示信号を出力することで、発光素子５６が所定の周期で繰り返し点灯及び消灯するように制御する。
【００６８】
実施形態に係るスイッチは、人体が接近可能な第１電極と大地との間に第２電極を配置して、第２電極と大地の間の静電容量が変動するときの第１電極と大地との間の合成容量を第１電極と第２電極との間の静電容量より小さくする。実施形態に係るスイッチは、第２電極と大地の間の静電容量が変動するときの電極と大地との間の合成容量に対する影響を小さくすることで、人体検出用の電極と大地との間の距離が変動するときの誤検知の発生を抑制する。
【００６９】
また、実施形態に係るスイッチでは、第２電極は、第１電極と回路基板及びソレノイドとの間に配置されるので、第１電極と回路基板及びソレノイドとの間の静電容量が小さくなる。実施形態に係るスイッチでは、第１電極と回路基板及びソレノイドとの間の静電容量が小さくなるので、人体の接近を検知するときの第１電極と回路基板及びソレノイドとの間の静電容量の影響が小さくなり、人体の接近の誤検知の発生を更に抑制できる。
【００７０】
（実施形態に係るスイッチの変形例）
スイッチ５では、第１電極１０及び第２電極１１は何れも金属であるが、実施形態に係るスイッチでは、第１電極及び第２電極のそれぞれは、光を透過する導電性の部材で形成されてもよい。
【００７１】
図９（ａ）は光を透過する導電性の部材で形成された第１電極及び第２電極を有するスイッチ６のブロック図であり、図９（ｂ）はスイッチ６の部分分解斜視図である。
【００７２】
スイッチ６は、第１電極６０及び第２電極６１を第１電極１０及び第２電極１１の代わりに有することがスイッチ５と相違する。また、スイッチ６は、素子基板６２を有することがスイッチ５と相違する。第１電極６０、第２電極６１及び素子基板６２以外のスイッチ６の構成及び機能は、同一符号が付されたスイッチ５の構成及び機能と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７３】
第１電極６０及び第２電極６１のそれぞれは、例えば酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide、ＩＴＯ）である透明導電性フィルムで形成される平板状の部材である。第２電極６１の面積は、第１電極６０の面積と略同一である。第１電極６０及び第２電極６１のそれぞれは、接近検知回路２０に接続される。
【００７４】
素子基板６２は、例えばガラスエポキシ基板等のプリント基板であり、発光素子５６が搭載される。第１電極６０及び第２電極６１のそれぞれは、発光素子５６が放射した光を透過して、上方に出射する。
【００７５】
実施形態に係るスイッチは、光を透過する導電性の部材で形成された第１電極及び第２電極を有するので、発光素子を第１電極及び第２電極の直下に配置する等、発光素子の配置位置の自由度を上げることができる。
【００７６】
また、実施形態に係るスイッチでは、第１電極及び第２電極のそれぞれは、発光素子が貫通する孔子が形成されてもよい。
【００７７】
図１０（ａ）は発光素子が貫通する孔子が形成された第１電極及び第２電極を有するスイッチ７のブロック図であり、図１０（ｂ）はスイッチ７の部分分解斜視図である。
【００７８】
スイッチ７は、第１電極７０及び第２電極７１を第１電極１０及び第２電極１１の代わりに有することがスイッチ５と相違する。また、スイッチ７は、素子基板７２を有することがスイッチ５と相違する。第１電極７０、第２電極７１及び素子基板７２以外のスイッチ６の構成及び機能は、同一符号が付されたスイッチ５の構成及び機能と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７９】
第１電極７０及び第２電極７１のそれぞれは、例えば金属及びＩＴＯである透明導電性フィルムの導体で形成される平板状の部材であり、発光素子５６が貫通する孔子が形成されている。第２電極７１の面積は、第１電極７０の面積と略同一である。第１電極６０及び第２電極６１のそれぞれは、接近検知回路２０に接続される。
【００８０】
素子基板７２は、例えばガラスエポキシ基板等のプリント基板であり、発光素子５６が搭載される。
【００８１】
実施形態に係るスイッチは、第１電極及び第２電極のそれぞれに発光素子が貫通する孔が形成されることで第１電極及び第２電極の面積を小さくすることができる。実施形態に係るスイッチは、第１電極及び第２電極のそれぞれに発光素子が貫通する孔を形成することで、第１電極及び第２電極の面積を小さくできるので、第１電極と第２電極との間の静電容量を小さくできる。実施形態に係るスイッチは、第１電極及び第２電極のそれぞれに発光素子が貫通する孔を形成することで、第１電極と第２電極との間の静電容量を小さくできるので、人体の接近を判定するときに使用されるしきい値容量を小さくできる。
【００８２】
上記の実施形態又は変形例に係るスイッチは、弾球遊技機又は回胴遊技機といった遊技機に搭載されてもよい。
【００８３】
図１１は上記の実施形態又は変形例に係るスイッチを備えた弾球遊技機８の概略正面図であり、図１２は弾球遊技機８の概略背面図である。図１１に示すように、弾球遊技機８は、上部から中央部の大部分の領域に設けられ、遊技機本体である遊技盤８１と、遊技盤８１の下方に配設される球受け部８２と、ハンドルを備えた操作部８３と、遊技盤８１の略中央に設けられた表示装置８４とを有する。
【００８４】
また弾球遊技機８は、遊技の演出のために、遊技盤８１の前面において遊技盤８１及び球受け部８２の下方に配置されたスイッチ８５を有する。スイッチ８５は、スイッチ５と同様な構成及び機能を有する。また遊技盤８１の側方にはレール８７が配設されている。また遊技盤８１上には不図示の多数の障害釘及び少なくとも一つの入賞装置８８が設けられている。
【００８５】
操作部８３は、遊技者の操作によるハンドルの回動量に応じて図示しない発射装置より所定の力で遊技球を発射する。発射された遊技球は、レール８７に沿って上方へ移動し、多数の障害釘の間を落下する。そして遊技球が何れかの入賞装置８８に入ったことを、図示しないセンサにより検知すると、遊技盤８１の背面に設けられた主制御回路９０は、遊技球が入った入賞装置８８に応じた所定個の遊技球を不図示の玉払い出し装置を介して球受け部８２へ払い出す。
【００８６】
更に主制御回路９０は、遊技盤８１の背面に設けられた演出用制御回路９１を介して表示装置８４に様々な映像を表示させる制御信号を表示装置８４に出力する。主制御回路９０は、スイッチ８５に搭載される発光素子を点滅させ且つスイッチ８５に搭載される第１電極及び第２電極を鉛直方向に移動させる制御信号をスイッチ８５に出力する。更に主制御回路９０は、スイッチ８５が押下されたことを示す押下検出信号がスイッチ８５から入力されると、演出用制御回路９１を介して表示装置８４にスイッチ８５の押下に応じた映像を表示させる。
【符号の説明】
【００８７】
１〜３    静電容量センサ
４〜７    スイッチ
８    弾球遊技機
１０、１５、６０、７０    第１電極
１１、１４、１６、６１、７１    第２電極
２０、４０    接近検知回路（押下検出回路）
【図１】
2019050939.tif 000003
【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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