(57)【要約】　　　（修正有）【課題】設置場所等の使用環境による影響を受けにくい、検出精度に優れた構成とする。【解決手段】第１電極２と、該第１電極２の周囲に配置される第２電極３と、前記両電極を覆う絶縁ケース１と、該絶縁ケース１の表面での導電体の有無を、第１電極２と共通電極７との間の静電容量、及び、第２電極３と共通電極７との間の静電容量の比較結果に基づいて判定する判定手段とを備えた構成とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、該第１電極の周囲に配置される第２電極と、前記両電極に対向する共通電極と、前記全電極を覆う絶縁ケースと、該絶縁ケースの表面であって、前記第１電極の近傍に於ける誘電体の有無を、第１電極と共通電極との間の静電容量、及び、第２電極と共通電極との間の静電容量の比較結果に基づいて判定する判定手段とを備えたことを特徴とするタッチスイッチ。
【請求項２】
前記共通電極を接地したことを特徴とする請求項１に記載のタッチスイッチ。
【請求項３】
前記第１電極と前記第２電極の占有面積を略同一としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のタッチスイッチ。
【請求項４】
前記各電極を構成する導電層と、前記接地電極を構成する接地層と、導電層と接地層の間に介在する絶縁層とを有する多層基板を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタッチスイッチ。
【請求項５】
前記両電極と前記接地電極とをそれぞれ表裏面に形成される基板を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタッチスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電容量の変化に基づいて導電体の有無を検出するようにしたタッチスイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電極間の静電容量の変化に基づいて動作するスイッチとして、特開平１０−６４３８６号公報、特許２６４４０７２号公報等が公知である。
【０００３】
前者の公報には、基板上面に２組の電極を隣接配置し、各電極間の静電容量の変化に基づいて導電体である指の接近あるいは接触を判定することにより信号を出力するようにした静電容量型タッチスイッチが開示されている。このスイッチでは、電極間の電圧レベルを予め設定した閾値と比較することにより、静電容量の変化を推測し、導電体の有無を検出するようにしている。
【０００４】
後者の公報には、複数の電極を略同一平面上に配置し、電極間の静電容量の変化に基づいて、一方の面（スイッチ面）での誘電体の有無を判定することにより信号を出力するようにしたノンタッチスイッチが開示されている。このスイッチでは、電源投入時の検出パルスの波高値から作成した基準値と、検出パルス信号の波高値とを比較することにより、静電容量の変化を推測し、導電体の有無を検出するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記いずれのスイッチでも、導電体の有無による電極間の容量変化が小さいため、浮遊容量の影響を受けやすい。すなわち、スイッチの設置場所によっては浮遊容量が大きく、その影響により導電体の有無を判定できないことがある。このため、設置場所に応じた調整作業が必要となるが、種々の用途に使用できるタッチスイッチの全ての設置場所に対応させるために、個々に調整作業を行うのは実際には不可能である。
【０００６】
そこで、本発明は、設置場所等の使用環境による影響を受けにくい、検出精度に優れたタッチスイッチを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、タッチスイッチを、第１電極と、該第１電極の周囲に配置される第２電極と、前記両電極に対向する共通電極と、前記全電極を覆う絶縁ケースと、該絶縁ケースの表面であって、前記第１電極の近傍に於ける誘電体の有無を、第１電極と共通電極との間の静電容量、及び、第２電極と共通電極との間の静電容量の比較結果に基づいて判定する判定手段とを備えた構成としたものである。
【０００８】
この構成により、浮遊容量の影響を受けることのない静電容量の変化率に基づいて導電体の有無を検出することができるので、設置場所等の環境条件の違いに拘わらず、検出精度を高めて良好なスイッチ機能を発揮させることが可能となる。
【０００９】
前記共通電極を接地すると、初期状態を安定させることができる点で好ましい。
【００１０】
前記第１電極と前記第２電極の占有面積を略同一とするのが好ましい。
【００１１】
前記各電極を構成する導電層と、前記接地電極を構成する接地層と、導電層と接地層の間に介在する絶縁層とを有する多層基板を備えた構成としてもよい。
【００１２】
また、前記両電極と前記接地電極とをそれぞれ表裏面に形成される基板を備えた構成としてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
【００１４】
図１及び図２は、本実施形態に係るタッチスイッチを示す。このタッチスイッチは、絶縁ケース１内に、第１電極２、第２電極３、接地電極４、及び基板５を収容し、シールドプレート６で閉鎖した構成である。
【００１５】
絶縁ケース１は、絶縁性に優れた合成樹脂材料からなり、平面視略矩形の皿状となっている。下方開口縁には鍔部７が形成され、設置場所に接着等により固定できるようになっている。絶縁ケース１により、電極の絶縁が図られると共に、外力による変形等が防止される。
【００１６】
第１電極２は、銅合金等の導電性板材からなり、略楕円形状の電極部２ａと、電極部２ａの一端から直交して下方に延びる端子部２ｂとで構成されている。
【００１７】
第２電極３は、銅合金等の導電性板材からなり、第１電極２と略同一面内で、その周囲に配設される環状の電極部３ａと、電極部３ａの一端から直交して下方に延びる端子部３ｂとで構成されている。電極部３ａは、前記第１電極２の電極部２ａとほぼ同一面積となるように形成されている。なお、第１電極２と第２電極３を同一面内に設けることにより、性能を向上させることが可能となる。
【００１８】
接地電極４は、銅合金等の導電性板材からなり、前記両電極２，３に対して所定寸法の間隙を介して対向する略楕円形状の電極部４ａと、この電極部４ａの一端から直交して下方に延びる一対の端子部４ｂとで構成されている。なお、第１電極２と第２電極３を等間隔で配置することにより、性能を向上させることが可能となる。端子部４ｂの基部近傍には、前記各電極２，３の端子部２ｂ，３ｂが挿通する矩形孔４ｃが形成されている。接地電極４は、絶縁ケース１の表面に指が位置することによる第１電極２と第２電極３との間の静電容量の変化を適切に検出するために設けられている。すなわち、この接地電極４の存在により、第１電極２と第２電極３は、周囲の環境の違いによる浮遊容量の影響を回避され、製品間での初期特性が安定する。
【００１９】
基板５は、図示しない配線パターンが形成され、前記各電極が接続されている。また、基板５には、シールドプレート６が取り付けられると共に、リード線８が接続されている。
【００２０】
シールドプレート６は、矩形板状で、両側中央部に直交して上方に延びる係止片９が形成され、一端には前記リード線８のための切欠き１０が形成されている。シールドプレート６は、係止部を基板５に係止され、絶縁ケース１の下方開口部を覆うように取り付けられる。これにより、浮遊容量の影響が抑制される。
【００２１】
なお、絶縁ケース１とシールドプレート６によって区画される内部空間にはエポキシ樹脂等の絶縁樹脂が充填され、基板５が保護されると共に、防水性が高められる。
【００２２】
前記構成のタッチスイッチは、判定手段、例えば、図３に示す回路により絶縁ケース１の表面に導電体が位置するか否かを判定する。すなわち、発振回路１１からの高周波信号に基づいて、第１電極２と接地電極４との間の静電容量（以下、第１静電容量と記載する。）が第１ＣＶ変換回路１２に入力され、第２電極３と接地電極４との間の静電容量（以下、第２静電容量と記載する。）が第２ＣＶ変換回路１３に入力される。各変換回路１１，１２では入力された静電容量値を電圧値に変換して差動増幅回路１４に出力する。差動増幅回路１４では、入力電圧の差を演算して増幅して比較回路１５に出力する。比較回路１５では、入力された電圧差を予め設定した閾値と比較して制御信号を出力する。
【００２３】
次に、前記構成からなるタッチスイッチの動作について説明する。
【００２４】
絶縁ケース１の表面に導電体（例えば、指）が位置していない状態では、第１静電容量と第２静電容量の差は殆ど発生しない。つまり、アース接続される接地電極４を使用すると共に、第１電極２と第２電極３の占有面積をほぼ同一としているので、製品間の加工及び組立誤差に拘わらず、常に所望の初期特性を得ることが可能である。したがって、比較回路１５に入力される電圧差は閾値よりも小さくなり、制御信号としてオフ信号が出力される。
【００２５】
ここで、絶縁ケース１の表面、詳しくは第１電極２に対向する部分に導電体が位置すると、第１静電容量が大きくなり、第２静電容量との差が増大する。そして、差動増幅回路１４から出力される電圧値が基準電圧値を超える。この結果、比較回路１５にて絶縁ケース１の表面に導電体が位置していることが検出され、制御信号としてオン信号が出力される。
【００２６】
前記構成のタッチスイッチは、水道栓や携帯電話等、種々の用途に使用することができる。特に、外部が絶縁ケース１で覆われ、内部にエポキシ樹脂が充填されているので、防水性に優れ、水道栓を開閉させるために蛇口に直接設ける場合に最適である。
【００２７】
なお、前記実施形態では、各電極を基板５に実装する構成としたが、図４ないし図７に示す構成としてもよい。
【００２８】
図４及び図５では、絶縁ケース２０とシールドプレート２１で区画される内部空間内に多層基板２２が収容されている。多層基板２２は、上面側から電極層２３、基板層２４、接地層２５、基板層２６、及び回路層２７で構成されている。電極層２３には、第１電極２３ａ及び第２電極２３ｂが形成されている。第１電極２３ａ、第２電極２３ｂ、及び接地層２５には回路層２７を介してリード線２８がそれぞれ接続されている。
【００２９】
図６及び図７では、絶縁ケース３０内に、電極板３１、フレキシブル基板３２、接地電極板３３、及び回路基板３４が収容されている。電極板３１には、第１電極３１ａ及び第２電極３１ｂが形成されている。フレキシブル基板３２は、略Ｕ字形に折り曲げられ、上面部の下面に接地電極板３３及び回路基板３４が配置され、下面部は回路基板３４の下方に位置している。回路基板３４にはリード線３５が接続され、接地電極板３３と、フレキシブル基板３２を介して第１電極３１ａ及び第２電極３１ｂとにそれぞれ電圧を印加可能となっている。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電極間の静電容量の変化率に基づいて、絶縁ケースの表面での導電体の有無を検出するようにしたので、設置場所の違いに拘わらず、調整作業を必要とすることなく、適切に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るタッチスイッチの分解斜視図である。
【図２】（ａ）は図１の平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】図１に示すタッチスイッチの回路構成を示すブロック図である。
【図４】他の実施形態に係るタッチスイッチの分解斜視図である。
【図５】（ａ）は図４の平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図、（ｄ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】他の実施形態に係るタッチスイッチの分解斜視図である。
【図７】（ａ）は図６の平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１…絶縁ケース
２…第１電極
３…第２電極
４…接地電極
５…基板
６…シールドプレート
１１…発振回路
１２…第１ＣＶ変換回路
１３…第２ＣＶ変換回路
１４…差動増幅回路
１５…比較回路
【図１】
2004022356.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004022356.tif 000007
【図６】
2004022356.tif 000008
【図７】
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