(57)【要約】【課題】振動板の振動を抑制せずに出力信号を取得することが可能な接触検出装置を提供することを目的としている。【解決手段】本発明は、振動板の役割を果たす検出板１２０をケース体１１０に固定する際に、挟持部材１３０ａ、１３０ｂを介して検出板１２０の外周領域を部分的に固定する。本発明によれば、検出板１２０の外周領域全体がケース体１１０に固定されないため、振動の抑制を防止することができる。【選択図】図２
2009198222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース体と、振動板とを含み、前記振動板に対する被接触物の接触を検出する検出装置であって、
前記振動板は、
前記振動板の外周領域の一部が、前記ケース体との間に配置された挟持部材を介して前記ケース体に固定される検出装置。
【請求項２】
前記挟持部材は、前記外周領域と前記ケース体との間に複数配置されており、
前記振動板の外周領域は、複数配置された前記挟持部材を介して前記ケース体に固定された請求項１記載の検出装置。
【請求項３】
前記挟持部材を形成する材料の材質は、前記振動板を形成する材料の材質よりも硬質である請求項１又は２記載の検出装置。
【請求項４】
前記振動板に固定された圧電素子と、
前記圧電素子から出力される電圧信号の変動を検出する検出回路を有し、
前記検出回路は、
前記振動板に対する被接触物の接触がない場合の電圧信号の波形を記憶する記憶手段と、
前記圧電素子から出力される電圧信号の波形を取得する取得手段と、
前記記憶手段に記憶された波形と、前記取得手段により取得された前記電圧信号の波形とを比較する比較手段と、を有し、
前記比較手段による比較結果に基づき、前記振動板に対する被接触物の接触を検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動板に対する被接触物の接触を検出する検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、振動板を振動させ、この振動を用いて各種の処理を行う装置が数多くある。このような振動を用いる装置では、圧電素子等の振動子が固定された振動板の外周領域がケース体等に固定されている場合がある。例えば特許文献１には、ケースに設けられた段差状の支持部により振動板の周辺部を支持することが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２３８０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来の技術では、振動板の外周領域が固定されるため、振動板の振動が抑制されて振動による出力信号のレベルが低下する。例えば振動を用いた装置が、振動板の振動の変化により、振動板に物体が接触したか否かを判定する装置等であった場合、出力信号のレベルが低下すると振動の変化の検出が困難となる。
【０００４】
本発明は、上記事情を鑑みてこれを解決すべく成されたものであり、振動板の振動を抑制せずに出力信号を取得することが可能な検出装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の如き構成を採用した。
【０００６】
本発明の検出装置は、ケース体（１１０）と、振動板（１２０）とを含み、前記振動板（１２０）に対する被接触物の接触を検出する検出装置（１００）であって、
前記振動板（１２０）は、
前記振動板（１２０）の外周領域の一部が、前記ケース体（１１０）との間に配置された挟持部材（１３０ａ、１３０ｂ）を介して前記ケース体（１１０）に固定される構成とした。
【０００７】
また本発明の検出装置において、前記挟持部材（１３０ａ、１３０ｂ）は、前記外周領域と前記ケース体（１１０）との間に複数配置されており、
前記振動板（１２０）の外周領域は、複数配置された前記挟持部材（１３０ａ、１３０ｂ）を介して前記ケース体（１１０）に固定された構成としても良い。
【０００８】
また本発明の検出装置において、前記挟持部材（１３０ａ、１３０ｂ）を形成する材料の材質は、前記振動板（１２０）を形成する材料の材質よりも硬質である構成としても良い。
【０００９】
また本発明の検出装置において、前記振動板（１２０）に固定された圧電素子（１４０）と、
前記圧電素子（１４０）から出力される電圧信号の変動を検出する検出回路（３００）を有し、
前記検出回路（３００）は、
前記振動板（１２０）に対する被接触物の接触がない場合の電圧信号の波形を記憶する記憶手段（３５２）と、
前記圧電素子（１４０）から出力される電圧信号の波形を取得する取得手段（３５４）と、
前記記憶手段に記憶された波形と、前記取得手段により取得された前記電圧信号の波形とを比較する比較手段（３５５）と、を有し、
前記比較手段（３５５）による比較結果に基づき、前記振動板（１２０）に対する被接触物の接触を検出する構成としても良い。
【００１０】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、振動板の振動を抑制せずに出力信号を取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、振動板をケース体に固定する際に、挟持部材を介して振動板の外周領域を部分的に固定する。本発明によれば、振動板の外周領域全体がケース体に固定されないため、振動の抑制を防止することができる。
（第一の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第一の実施形態について説明する。本実施形態では、本発明の接触検出装置の一実施形態である水滴検出装置について説明する。本実施形態の水滴検出装置では、振動板に水滴が接触したか否かを検出する装置である。
【００１３】
図１は、第一の実施形態の水滴検出装置１００を示す斜視図である。本実施形態の水滴検出装置１００は、ケース体１１０から検出領域１２０Ａを露出させた検出板１２０を有する。
【００１４】
本実施形態のケース体１１０は、回路収納部１１１と蓋部１１２とを有する。回路収納部１１１には、水滴検出を行うための回路等が収納されている。蓋部１１２は、回路収納部１１１の蓋となる。また本実施形態のケース体１１０の回路収納部１１１及び蓋部１１２には、それぞれ検出領域１２０Ａを取り囲む枠部１１３ａ、１１３ｂと検出領域１２０Ａを露出させるための切り抜き部１１４ａ、１１４ｂが形成されている。枠部１１３ａ、１１３ｂ及び切り抜き部１１４ａ、１１４ｂは、回路収納部１１１に蓋部１１２が被せられたとき、それぞれが重なって検出領域１２０Ａが露出するように形成されている。
【００１５】
本実施形態の検出板１２０は、例えば透明な板に後述する圧電素子が接着されたものであり、振動板として機能する。本実施形態の検出板１２０は、圧電素子が接着されたガラス板とした。尚圧電素子は、検出板１２０の露出面１２０Ａ以外の箇所に接着されているものとした。
【００１６】
本実施形態の水滴検出装置１００では、回路収納部１１１に収納された回路により圧電素子を予め振動させておき、圧電素子の振動が伝搬された検出領域１２０Ａに水滴が付着したときの検出領域１２０Ａの振動の変化に基づき、水滴の付着（接触）を検出する。
【００１７】
次に図２を参照して、本実施形態の水滴検出装置１００における検出板１２０の固定方法について説明する。図２は、検出板１２０の固定方法を説明する図である。図２（Ａ）は、水滴検出装置１００の上面投透視図であり、図２（Ｂ）は水滴検出装置１００のＡ−Ａ断面図である。
【００１８】
本実施形態の検出板１２０は、検出領域１２０Ａが露出するように挟持されている。尚検出領域１２０Ａは、検出板１２０において切り抜き部１１４ａ、１１４ｂから露出している領域である。検出領域１２０Ａは、例えば本実施形態の水滴検出装置１００が設置される目的等を考慮して決定されても良い。例えば本実施形態の水滴検出装置１００が、雨滴検出を目的として設置される場合には、検出領域１２０Ａは広い方が、広範囲での雨滴検出を行うことができるため好ましい。また本実施形態の水滴検出装置１００が、水滴が落下した位置を特定する目的として設定される場合には、検出領域１２０Ａは狭い方が、より精密に位置を特定することができるため好ましい。
【００１９】
また検出板１２０には、検出領域１２０Ａ以外の領域に圧電素子１４０が接着されて固定されている。尚圧電素子１４０は、検出板１２０と密着するように接着されていることが好ましい。圧電素子１４０は、後述する駆動回路及び検出回路と接続されており、駆動回路からの信号に基づき駆動する。
【００２０】
また本実施形態の検出板１２０は、外周領域を回路収納部１１１に設けられた挟持部材１３０ｂと、蓋部１１２に設けられた挟持部材１３０ａ（図２（Ｂ）参照）とにより挟持されている。検出板１２０の外周領域とは、例えば検出領域１２０Ａの外側であって、枠部１１３ａ、１１３ｂと重なる領域を示す。
【００２１】
本実施形態では、このように検出板１２０を挟持部材１３０ａ、１３０ｂで挟持するため、検出板１２０がケース体１１０（回路収納部１１１及び蓋部１１２）に触れることがない。よって本実施形態では、検出板１２０がケース体１１０に直接固定されることにより、圧電素子１４０から検出板１２０に伝搬された振動が抑制されることがない。
【００２２】
また本実施形態の検出板１２０は、外周領域が部分的に挟持部材１３０ａ、１３０ｂに挟持されている。よって本実施形態では、検出板１２０の外周領域全てが固定された状態に比べて、検出板１２０に伝搬された振動は抑制されない。このため本実施形態では、検出板１２０の微細な振動の変化を検出することができる。
【００２３】
また本実施形態では、挟持部材１３０ａ、１３０ｂは、検出板１２０よりも硬質な材質で形成されることが好ましい。例えば本実施形態の検出板１２０がガラスであった場合には、挟持部材１３０ａ、１３０ｂは金属等で形成されることが好ましい。挟持部材１３０ａ、１３０ｂを検出板１２０よりも硬質な部材で形成した場合、検出板１２０に伝搬される振動（表面弾性波）が挟持部材１３０ａ、１３０ｂに吸収されないため、検出板１２０の振動の抑制をより一層小さくすることができる。
【００２４】
次に本実施形態の水滴検出装置１００における水滴の付着の検出方法について説明する。本実施形態の水滴検出装置１００では、ケース体１１０の回路収納部１１１内に圧電素子１４０を駆動する駆動回路２００、検出板１２０の振動の変化を検出する検出回路３００が収納されている。
【００２５】
図３は、水滴検出装置１００の有する駆動回路２００と検出回路３００を示す回路図である。
【００２６】
本実施形態では、圧電素子１４０を駆動回路２００により駆動させ、検出板１２０を予め振動させておく。そして検出板１２０に水滴が触れたときの検出板１２０の振動の変化を、圧電素子１４０から出力される電圧信号の変化として検出回路３００により検出する。
【００２７】
圧電素子１４０には、圧電素子１４０を振動させるための駆動信号を供給する駆動回路２００と、圧電素子１４０の振動を電圧信号として検出する検出回路３００とが接続されている。
【００２８】
本実施形態の駆動回路２００は、所定間隔で間欠的にパルス信号を出力し、圧電素子１４０を振動させる。
【００２９】
本実施形態の検出回路３００はアンプ３１０、フィルタ３２０、整流回路３３０、積分回路３４０、演算部３５０を有する。アンプ３１０の入力は、圧電素子１４０と接続されており、圧電素子１４０の振動により発生した電圧信号を検出して増幅する。アンプ３１０で増幅された電圧信号は、フィルタ３２０によりノイズを除去されて、整流回路３３０に入力される。整流回路３３０は、ノイズが除去された電圧信号を整流する。
【００３０】
整流された電圧信号は、積分回路３４０を介して演算部３５０に入力される。演算部３５０では、積分回路３４０の出力に基づき圧電素子１４０から出力される電圧信号の変化を検出する。尚演算部３５０の出力信号は、例えば本実施形態の水滴検出装置１００を有する装置本体を制御する本体回路等に供給されても良い。
【００３１】
以下に、図４を参照して本実施形態の演算部３５０の処理について説明する。図４は、演算部３５０を説明するブロック図である。
【００３２】
演算部３５０は、演算処理装置３５１、記憶装置３５２を有し、後述する各部の機能を実現する。本実施形態の演算処理部３５１は、波形記憶部３５３、信号取得部３５４、波形比較部３５５を有する。
【００３３】
本実施形態の波形記憶部３５３は、駆動回路２００から供給されるパルス信号により圧電素子１４０が駆動した際に積分回路３４０から出力される波形を取得し、取得した波形を基準波形として記憶装置３５２に記憶させる。よって記憶装置３５２には、検出板１２０に水滴等の被接触物が接触していない状態における検出板１２０の振動の波形が基準波形として記憶されている。尚本実施形態では、駆動回路２００及び検出回路３００に電源が供給されて圧電素子１４０の駆動が開始した時点で、波形記憶部３５３による基準波形の記憶が行われても良い。
【００３４】
信号取得部３５４は、積分回路３４０から出力される信号を定期的に取得する。波形比較部３５５は、信号取得部３５４により取得された信号と、記憶装置３５２に記憶された基準波形とを比較する。そして波形比較部３５５は、比較の結果２つの波形が一致しなければ、検出板１２０に水滴等の非接触物が触れたものと検出したことを示す信号を出力する。
【００３５】
以下に図５を参照して本実施形態の演算部３５０の動作を説明する。図５は、演算部３５０において検出された波形を示す図である。図５（Ａ）は、検出板１２０に水滴が付着していない状態における波形を示す図であり、図５（Ｂ）は、検出板１２０に霧吹きで一度スプレーした状態における波形を示す図であり、図５（Ｃ）は、検出板１２０に霧吹きで二度スプレーした状態における波形を示す図である。
【００３６】
図５に示すように、本実施形態では、検出板１２０に水滴が付着した場合、検出板１２０の振動が変化し、圧電素子１４０から出力される電圧信号の波形の変化となって現れる。よって本実施形態では、検出板１４０に水滴が付着していない状態の電圧信号の波形を基準波形Ａとして記憶しておき、後に取得される電圧信号の波形Ｂと基準波形Ａとを比較すれば、検出板１２０の水滴が付着したか否かを検出することができる。
【００３７】
また本実施形態の演算部３５０では、例えば基準波形Ａと波形Ｂとが異なる場合、波形Ｂを一時的に記憶装置３５２に記憶しても良い。そして、波形比較部３５５は、例えば基準波形Ａと異なる波形Ｂが取得された後に、さらに変化した波形Ｃが取得された場合、波形Ｂと波形Ｃとを比較しても良い。
【００３８】
本実施形態において、演算部３５０を上記のように構成すれば、例えば検出板１２０に付着した水滴の量の変化等も検出することができる。
【００３９】
例えば本実施形態では、記憶装置３５２に、波形と、波形に対応した水滴の量等とが対応付けられたテーブルを予め格納しておいても良い。そして信号取得部３５４により積分回路３４０から出力される信号を取得したとき、このテーブルを参照して検出板１２０に付着した水滴の量等を検出しても良い。
【００４０】
以上に説明したように、本実施形態によれば、検出板１２０の外周領域を挟持部材１３０ａ、１３０ｂを介して部分的に固定することにより、検出板１２０の振動が抑制されて出力信号のレベルが低下することを防止できる。よって本実施形態では、検出板（振動板）の振動を抑制せずに出力信号を取得することができ、検出板の微細な振動の変化を検出することができる。
（第二の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。本発明の第二の実施形態では、検出領域を狭くした点が第一の実施形態と相違する。よって以下の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点についてのみ説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、説明を省略する。
【００４１】
図６は、第二の実施形態の水滴検出装置１００Ａを示す斜視図である。本実施形態の水滴検出装置１００Ａは、ケース体１１０Ａから検出領域１２０Ｂを露出させた検出板１２０Ｃを有する。
【００４２】
本実施形態のケース体１１０Ａは、回路収納部１１１Ａと蓋部１１２Ａとを有する。回路収納部１１１Ａには、水滴検出を行うための回路等が収納されている。蓋部１１２Ａは、回路収納部１１１Ａの蓋となる。また本実施形態のケース体１１０Ａの回路収納部１１１Ａ及び蓋部１１２Ａには、それぞれ検出領域１２０Ｂを取り囲む枠部１１３ｃ、１１３ｄと検出領域１２０Ｂを露出させるための切り抜き部１１４ｃ、１１４ｄが形成されている。枠部１１３ｃ、１１３ｄ及び切り抜き部１１４ｃ、１１４ｄは、回路収納部１１１Ａに蓋部１１２Ａが被せられたとき、それぞれが重なって検出領域１２０Ｂが露出するように形成されている。
【００４３】
次に図７を参照して、本実施形態の水滴検出装置１００Ａにおける検出板１２０Ｃの固定方法について説明する。図７は、検出板１２０Ｃの固定方法を説明する図である。図７（Ａ）は、水滴検出装置１００Ａの上面投透視図であり、図７（Ｂ）は水滴検出装置１００ＡのＡ−Ａ断面図である。
【００４４】
本実施形態では、検出板１２０Ｃは、挟持部材１３０ｃ、１３０ｄにより外周領域が部分的に挟持されて、ケース体１１０Ａに固定されている。よって本実施形態でも第一の実施形態と同様に、検出板１２０Ｃの振動が抑制することを防止できる。
【００４５】
尚本実施形態では、検出板１２０Ｃは、検出板１２０Ｃと枠部１１３ｃとの間に配置された４つの挟持部材１３０ｃと、検出板１２０Ｃと枠部１１３ｄとの間の配置された４つの挟持部材１３０ｄとの合計８つの挟持部材により挟持される構成としたが、これに限定されない。本実施形態では、検出板１２０Ｃと枠部１１３ｃとの間に２つ挟持部材１３０ｃが配置されており、検出板１２０Ｃと枠部１１３ｄとの間に２つの挟持部材１３０ｄが配置されていても良い。この場合検出板１２０Ｃは、合計４つの挟持部材により挟持されることとなる。
【００４６】
尚本実施形態の水滴検出装置１００Ａにおける検出板１２０Ｃの振動の変化の検出方法については、第一の実施形態と同様である。
【００４７】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第一の実施形態の水滴検出装置１００を示す斜視図である。
【図２】検出板１２０の固定方法を説明する図である。
【図３】水滴検出装置１００の有する駆動回路２００と検出回路３００を示す回路図である。
【図４】演算部３５０を説明するブロック図である。
【図５】演算部３５０において検出された波形を示す図である。
【図６】第二の実施形態の水滴検出装置１００Ａを示す斜視図である。
【図７】検出板１２０Ｃの固定方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００、１００Ａ  水滴検出回路
１１０、１１０Ａ  ケース体
１１１、１１１Ａ  回路収納部
１１２、１１２Ａ  蓋部
１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄ  枠部
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ  切り抜き部
１２０、１２０Ｃ  検出板
１２０Ａ、１２０Ｂ  検出領域
１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ  挟持部材
１４０  圧電素子
２００  駆動回路
３００  検出回路
３５０  演算部
【図１】
2009198222.tif 000003
【図２】
2009198222.tif 000004
【図３】
2009198222.tif 000005
【図４】
2009198222.tif 000006
【図５】
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【図６】
2009198222.tif 000008
【図７】
2009198222.tif 000009