TWI820590B - 鄰近檢測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明的課題係提供具有可檢測出離開操作面某種程度之對象物的檢測距離的鄰近檢測裝置。 解決手段的鄰近檢測裝置，其特徵為具備：具有壓電體，與以接觸前述壓電體之方式設置的第1電極及第2電極，檢測出對象物的接近的鄰近檢測部、利用對前述第1電極及前述第2電極的至少一方，施加複數之不同頻率的訊號，使前述鄰近檢測部進行靜電容檢測與超音波發送及/或超音波接收的訊號施加部、及連接於前述第1電極與前述第2電極的至少一方，進行電荷的測量的電荷測量部。

Description

鄰近檢測裝置

本發明係關於鄰近檢測裝置。

先前，有一種附按壓檢測功能的觸控面板，係具備：具備靜電感測器，與層積於前述靜電感測器的背面，或一部分共用前述靜電感測器與構造層的壓電感測器的感測器部、連接於前述感測器部的前述靜電感測器，根據靜電容變化而檢測出有無觸控與觸控位置，並將電性訊號送出至主機的電容檢測電路、連接於前述感測器部的前述壓電感測器，將電荷訊號轉換成電壓訊號的電荷放大器、連接於前述電荷放大器，前述電容檢測電路將靜電感測器設為非驅動時，送出前述電荷放大器的輸出，前述容量檢測電路使靜電感測器以從非驅動到驅動之方式變化時，保持並送出變化之前的前述電荷放大器的輸出的取樣保持電路、及連接於前述取樣保持電路，數位轉換前述取樣保持電路的輸出並發送至主機的AD轉換器(例如參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本特開2019-194791號公報

[發明所欲解決之課題]

然而，附按壓檢測功能的觸控面板雖然可見測出有無對觸控表面的觸控與觸控位置，但是，無法檢測出離開觸控表面某種程度的手等之對象物。亦即，於離開像觸控表面般之操作面的方向中可檢測出對象物的距離被限制。

因此，目的為提供具有可檢測出離開操作面某種程度之對象物的檢測距離的鄰近檢測裝置。 [用以解決課題之手段]

本發明的實施形態的鄰近檢測裝置，其特徵為具備：具有壓電體，與以接觸前述壓電體之方式設置的第1電極及第2電極，檢測出對象物的接近的鄰近檢測部、利用對前述第1電極及前述第2電極的至少一方，施加複數之不同頻率的訊號，使前述鄰近檢測部進行靜電容檢測與超音波發送及/或超音波接收的訊號施加部、及連接於前述第1電極與前述第2電極的至少一方，進行電荷的測量的電荷測量部。 [發明的效果]

可提供具有可檢測出離開操作面某種程度之對象物的檢測距離的鄰近檢測裝置。

以下，針對適用本發明的鄰近檢測裝置的實施形態進行說明。

＜實施形態＞ 圖1係揭示實施形態的鄰近檢測裝置100之一例的圖。圖2係揭示圖1之A-A箭頭視點剖面的構造之一例的圖。以下，界定XYZ座標系進行說明。平行於X軸的方向(X方向)、平行於Y軸的方向(Y方向)、平行於Z軸的方向(Z方向)係相互正交。又，以下說明中，為了方便說明，有將 -Z方向側稱為下側或下，將+Z方向側稱為上側或上之狀況，但是，並不是表示普遍的上下關係者。又，俯視係指XY面視。又，以下說明中，有以容易理解構造之方式誇張地揭示各部的長度、粗度、厚度等之狀況。

鄰近檢測裝置100係包含鄰近檢測部110、MUX(多工器)120、發送電路130、接收電路140、計時器145、及MPU(Micro Processing Unit)150。MUX120、發送電路130、及MPU150係為訊號施加部之一例。訊號施加部係利用對第1電極111及第2電極112的至少一方，施加複數之不同頻率的訊號，使鄰近檢測部110進行靜電容檢測與超音波發送及/或超音波接收。

鄰近檢測裝置100係具有操作面100A。操作面100A係成為在鄰近檢測裝置100檢測對象物的接近時的基準面之面，例如包含鄰近檢測裝置100的電子機器之框體等的面板的表面。電子機器係例如只要是包含觸控面板的電子機器即可，作為一例有智慧型手機或平板電腦等。鄰近檢測部110係位於操作面100A的背面側，操作面100A係位於鄰近檢測部110的表面側。在此，針對對象物為包含鄰近檢測裝置100的電子機器之利用者的手的狀況進行說明。

鄰近檢測裝置100係檢測出利用者的手接近操作面100A。在此，接近係指手未接觸且接近操作面100A，或手接觸操作面100A。

鄰近檢測裝置100係檢測相當於手與鄰近檢測部110之間的靜電容的電荷量，利用依據該電荷量，進行輪廓及圖像檢測，計算出對象物即手的位置。依據靜電容之手的位置的計算係指可計算出接觸(觸控)操作面100A之狀態的手的位置，與未接觸操作面100A，但是非常接近操作面100A之狀態的手的位置。依據靜電容所計算出之手的位置可三維地表示。

又，鄰近檢測裝置100係依據從鄰近檢測部110的複數處朝向手發送超音波，到接收反射波為止的往返時間，計算從操作面100A到手的複數點為止的距離。亦即，鄰近檢測部110係進行超音波發送之後進行反射波所致之超音波接收。鄰近檢測裝置100係進而可根據計算出的距離，計算出手的位置分布。

可檢測出手的接近所致之靜電容的變化的範圍，於離開操作面100A的方向中有限度。又，依據超音波的往返時間之手的位置的計算，係手的位置過於接近操作面100A的話，有難以進行計算的課題。因此，鄰近檢測裝置100係在操作面100A到手為止的距離比所定距離還長時，利用超音波來計算出到手為止的距離，在操作面100A到手為止的距離為所定距離以下時，利用靜電容來計算出到手為止的距離。在判定操作面100A到手為止的距離是否比所定距離還長時，作為一例，依據超音波的往返時間，求出操作面100A到手的複數點為止的複數距離，根據複數距離的平均值是否比所定距離還長來判斷即可。所定距離係作為一例，為3cm到10cm。又，並不是根據複數距離的平均值，根據複數距離的最小值是否比所定距離還長來判斷亦可，根據某1點之距離是否比所定距離還長來判斷亦可。

又，鄰近檢測裝置100係利用者的手接近操作面100A時，可計算出表示手的形狀之二維分布的二維輪廓，或表示手的形狀之三維分布的三維圖像。此種手的形狀的二維輪廓或三維圖像係尤其可依據從操作面100A到手的複數點為止的距離來求出，從操作面100A到手的複數點為止的距離係依據從鄰近檢測部110的複數處發送超音波，到接收反射波為止的往返時間來計算。

手的形狀之二維輪廓係例如表示根據某Y座標之XZ面，或某X座標之YZ面之操作面100A到手的複數位置為止之Z方向的距離的分布所求出之手的位置的二維分布。又，手的形狀之三維圖像係表示根據操作面100A到手的複數位置為止之Z方向的距離的分布所求出之手的位置的三維分布。

又，鄰近檢測裝置100係謀求進行超音波所致之到手為止的距離的檢測，與靜電容所致之手的位置的檢測之檢測部的共通化，作為共通的檢測部，使用MUX120、發送電路130、接收電路140、計時器145、及MPU150。

＜鄰近檢測部110＞ 鄰近檢測部110係具有壓電體，與以接觸該壓電體之方式設置的第1電極及第2電極，檢測出對象物的接近。再者，本案之壓電體係指具有壓電性的物質，例如具有壓電性的駐極體也包含於壓電體。於本實施例中，鄰近檢測部110係具有第1電極111、第2電極112、壓電體113、及基板114，檢測出對象物即手的接近。第1電極111係延伸存在於X方向之線狀的電極(電極線)，於Y方向以等間隔排列複數條。X方向係維第1方向之一例，Y方向係維第2方向之一例。第2電極112係延伸存在於Y方向之線狀的電極(電極線)，於X方向以等間隔排列複數條。第1電極11與第2電極112係於Z方向隔開間隔在俯視中交叉，在俯視中交叉之處即交叉部110A中，在第1電極111與第2電極112之間設置壓電體113。亦即，第1電極111及第2電極112係以接觸壓電體113之方式設置，第1電極111與第2電極112以中間挾持壓電體113之方式構成。

第1電極111與第2電極112係使用於超音波所致之到手為止的距離的檢測，與靜電容所致之手的位置的檢測雙方。壓電體113係使用於超音波所致之到手為止的距離的檢測。換句話說，鄰近檢測部110係利用靜電容檢測用的電極兼用於壓電體的電極，一併具有超音波檢測的功能。

第1電極111與第2電極112在俯視中交叉的交叉部110A係如圖1所示，排列成矩陣狀。於第1電極111的上側，與第2電極112的下側，設置基板114，故交叉部110A的剖面構造係如圖2所示，成為從下朝上層積基板114、第2電極112、壓電體113、第1電極111、基板114的構造。

第1電極111及第2電極112係作為一例，只要是銅或鋁等的金屬製之線狀的電極即可。作為一例，準備於一方的表面形成複數條第1電極111的基板114，與於一方的表面形成複數條第2電極112的基板114，於交叉部110A挾持壓電體113，貼合兩張基板114的話，可製作鄰近檢測部110。在交叉部110A中，在第1電極111及第2電極112之間配置壓電體113，但是，在交叉部110A以外，第1電極111及第2電極112之間藉由絕緣層等絕緣即可。

壓電體113係為了生成超音波的振動而設置。使用超音波是由於藉由將指向性高的超音波放射於各壓電體113的正上方(+Z方向)，容易測定位於壓電體113的正上方之手為止的距離。作為壓電體113，例如可使用像壓電元件般藉由電壓的施加而產生應變的元件。在交叉部110A中，於壓電體113的上下設置第1電極111及第2電極112，故利用對第1電極111及第2電極112之間施加超音波用的交流訊號，可使壓電體113共振，對壓電體113的正上方發送超音波。

超音波用的交流訊號係超音波發送用的第2頻率訊號之一例，只要是可使配置於第1電極111及第2電極112之間的壓電體113共振的頻率即可。超音波用之交流訊號的頻率係作為一例，為數10kHz～數100kHz，壓電體113以與交流訊號的頻率相等的頻率振動。利用對第1電極111及第2電極112之間施加超音波用的交流訊號，可使壓電體113共振，以產生所希望之頻率的超音波。

又，代替壓電體113，使用具有壓電性的駐極體亦可。此時，駐極體可藉由以第1電極111及第2電極112挾持，施加超音波用的交流訊號，與壓電體113同樣地產生超音波。

基板114係可撓性型或剛性型的配線基板，可使用絕緣片等。又，讓鄰近檢測部110對於可視光成為透明亦可。此時，以如ITO(Indium Tin Oxide)的透明導電材料，製作第1電極111及第2電極112，作為壓電體113使用透明者，作為兩張基板114使用透明的基板即可。

＜MUX120＞ MUX120係透過配線連接於第1電極111及第2電極112，並且連接於發送電路130及接收電路140。MUX120係藉由從複數條第1電極111中選擇1條或2條以上的第1電極111，並且從複數條第2電極112中選擇1條或2條以上的第2電極112，時間序列地切換連接於發送電路130及接收電路140的第1電極111及第2電極112。MUX120所致之第1電極111及第2電極112的選擇的切換係藉由MPU150進行。

＜發送電路130＞ 發送電路130係在進行超音波所致之到手為止的距離的檢測時，利用藉由MPU150控制，透過MUX120對各第1電極111與第2電極112之間輸出超音波用的交流訊號，並且對計時器145輸出交流訊號。又，發送電路130係在進行靜電容所致之位置檢測時，利用藉由MPU150控制，透過MUX120對各第1電極111與第2電極112任一方輸出靜電容檢測用之頻率的交流訊號。超音波所致之到手為止的距離的檢測，與靜電容所致之位置檢測係例如利用時間分割個別進行，故發送電路130係將超音波用的交流訊號，與靜電容檢測用之頻率的交流訊號，選擇性地施加於各第1電極111與各第2電極112的任一方。

靜電容檢測用之頻率的交流訊號係靜電容檢測用的第1頻率訊號之一例，超音波用的交流訊號係超音波發送用的第2頻率訊號之一例。靜電容檢測用之交流訊號的頻率係作為一例，與超音波用的交流訊號同樣為數10kHz～數100kHz亦可，只要偏離壓電體113的共振頻率即可。因為進行依據靜電容的位置檢測時，不會使壓電體113共振。

＜接收電路140＞ 電荷測量部係連接於第1電極111與第2電極112的至少一方，進行電荷的測量。於本實施例中，接收電路140相當於電荷測量部。接收電路140係在進行超音波所致之到手為止的距離的檢測時，利用藉由MPU150控制，透過MUX120取得藉由各第1電極111與第2電極112的電荷所產生的波形，並輸出至計時器145。又，接收電路140係在進行靜電容所致之位置檢測時，利用藉由MPU150控制，透過MUX120檢測出相當於各第1電極111與第2電極112之靜電容的電荷量，並輸出至MPU150。

＜計時器145＞ 計時器145係在進行超音波所致之到手為止的距離的檢測時，利用藉由MPU150控制，針對各第1電極111與各第2電極112，作為超音波的往返時間，測量從發送電路130輸入之交流訊號的波形與從接收電路140輸入的波形的時間差。計時器145係將針對各第1電極111與各第2電極112測量之往返時間，輸出至MPU150。

＜MPU150＞ MPU150係具有主控制部151、計算部152、及記憶體153。MPU150係藉由包含CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、輸出入介面、及內部匯流排等的電腦所實現。主控制部151及計算部152係作為功能區塊皆是MPU150所執行之程式的功能(function)者。又，記憶體153係功能性表示MPU150的記憶體者。

主控制部151係統一管理MPU150的處理的處理部，例如計算部152所執行的處理以外的處理。

計算部152係計算出對象物(例如手)與鄰近檢測部110之間的距離。MPU150係在進行超音波所致之到手為止的距離的檢測時，與進行靜電容所致之手的位置的檢測時中，進行MUX120所致之第1電極111及第2電極112的選擇的切換。MPU150係與藉由MUX120選擇之第1電極111及第2電極112連接，故計算部152係透過發送電路130或接收電路140，連接於第1電極111及第2電極112。

訊號施加部係選擇性施加靜電容檢測用的第1頻率訊號與超音波發送用的第2頻率訊號。計算部152係依據藉由訊號施加部選擇的訊號與藉由接收電路140(電荷測量部)測量的電荷，取得靜電容檢測及/或超音波檢測的結果，並且依據所得之前述結果，計算出對象物與鄰近檢測部110之間的距離。具體來說，計算部152係在藉由訊號施加部選擇第1頻率訊號時，依據藉由接收電路140測量的電荷量，取得靜電容檢測的結果，並且依據所得之前述結果，計算出對象物與鄰近檢測部110之間的距離。又，計算部152係在藉由訊號施加部選擇第2頻率訊號時，依據從基於藉由接收電路140測量之電荷的超音波發送到超音波接收為止的時間，計算出對象物與鄰近檢測部110之間的距離。亦即，計算部152可說是使用藉由電荷測量部(接收電路140)測量之第1電極111及/或第2電極112的電荷量，可判斷對於靜電容檢測與超音波檢測雙方的結果之共通的計算部。

又，訊號施加部係選擇第2頻率訊號，使鄰近檢測部110進行超音波發送及/或超音波接收，在藉由計算部152計算出之對象物與鄰近檢測部110之間的距離成為所定距離以下時，選擇第1頻率訊號，使鄰近檢測部110進行靜電容檢測。具體來說，MPU150係作為一例，一邊時間序列地切換MUX120所致之第1電極111及第2電極112的選擇，一邊控制發送電路130，對各第1電極111與各第2電極112之間輸出超音波用的交流訊號，並且從計時器145取得往返時間。然後，計算部152係計算各交叉部110A的正上方之操作面100A到手的各部為止的距離，例如所有距離的平均值比所定距離還長時，利用訊號施加部使鄰近檢測部110進行超音波發送接收，進行超音波所致之到手為止的距離的計算。又，計算部152係所有距離的平均值為所定距離以下時，利用訊號施加部使鄰近檢測部110進行靜電容檢測，進行靜電容所致之對象物的位置計算。再者，並不一定需要根據所有距離的平均值來進行判斷，根據所有距離的最小值來進行判斷亦可，或者依據某1點之對象物與鄰近檢測部110之間的距離，進行是否是所定距離以下的判斷亦可。又，本實施例中，計時器145不同於MPU150而另外設置，但是，MPU150本身具有測量時間的功能亦可，此時不需要設置計時器145。

MPU150係在進行超音波所致之到手為止的距離的檢測時，一邊時間序列地切換MUX120所致之第1電極111及第2電極112的選擇，一邊控制發送電路130，對各第1電極111與各第2電極112之間輸出超音波用的交流訊號，並且使接收電路140取得因為電荷所產生的波形，且從計時器145取得往返時間。

計算部152係依據往返時間與音速，求出從操作面100A到超音波被反射之點為止的距離。超音波被反射之點係位於在藉由MUX120選擇之第1電極111及第2電極112的交叉部110A的壓電體113的正上方之手的部分。

又，計算部152係依據求出的距離，進而檢測出手的形狀的二維輪廓，或手的形狀的三維圖像亦可。具體來說，計算部152係依據藉由接收電路140(電荷測量部)測量的電荷量及/或從超音波發送到超音波接收為止的時間，檢測出對象物即手的二維輪廓或三維圖像。利用檢測出二維輪廓或三維圖像，可掌握手的形狀，可檢測出利用者的手的動作。

MPU150係在進行靜電容所致之位置檢測時，一邊時間序列地切換MUX120所致之第1電極111及第2電極112的選擇，一邊控制發送電路130，對各第1電極111與各第2電極112之間輸出靜電容檢測用之頻率的交流訊號，並且控制接收電路140檢測出根據各第1電極111與各第2電極112的電荷所得之靜電容。

再者，如此根據是否為所定距離以上來改變檢測方法僅為一例，MPU150係根據時間分割，進行超音波所致之到手為止的距離的檢測，與靜電容所致之位置檢測亦可。此時，訊號施加部係根據時間分割，切換第1頻率訊號與第2頻率訊號。藉由以時間分割執行2種類的檢測方法，可無關於操作面100A到手為止的距離，時常進行超音波所致之到手為止的距離的檢測，與靜電容所致之手的位置的檢測。

記憶體153係儲存主控制部151及計算部152為了進行上述的處理所需的程式及資料、從計時器145輸入至MPU150的往返時間、計算部152所計算的距離、靜電容、表示手的形狀的二維輪廓或三維圖像的資料等。

＜MPU150所執行的處理＞ 圖3係揭示表示MPU150所執行的處理之一例的流程圖。

計算部152係開始處理的話，進行超音波所致之到手為止的距離的計算(步驟S1)。計算部152係計算各交叉部110A的正上方之操作面100A到手的各部為止的距離。步驟S1的處理係為了決定進行超音波所致之到手為止的距離的檢測，與靜電容所致之手的位置的檢測之任一方而執行。

MPU150係判定所有距離的平均值是否比所定距離還長(步驟S2)。

MPU150係判定為所有距離的平均值比所定距離還長(S2：YES)時，進行超音波所致之到手為止的距離的檢測(步驟S3)。因為手的位置對於利用靜電容檢測來說太遠，故依據超音波的往返時間來計算。再者，超音波所致之到手為止的距離的檢測的詳細內容如上所述，在此省略。

計算部152係依據步驟S2中求出的距離，檢測出手的形狀的二維輪廓，或手的形狀的三維圖像(步驟S4)。藉此，取得正接近操作面100A之手的形狀的二維輪廓或手的形狀的三維圖像。

MPU150係結束步驟S4的處理的話，判定是否結束一連的處理(步驟S5)。步驟S5中判定為結束一連串的處理是在例如搭載鄰近檢測裝置100的電子機器的電源被關閉的狀況。

MPU150係判定為不結束一連串的處理(S5：NO)的話，則將流程返回步驟S1。為了因應之後的手的位置，持續進行處理。

又，MPU150係於步驟S2中，判定為所有距離的平均值不比所定距離長(S2：NO)時，進行靜電容所致之位置檢測(步驟S6)。因為手的位置對於利用超音波的往返時間求出來說太近，故藉由靜電容來求出音波。再者，MPU150係結束步驟S6的處理的話，使流程進行到步驟S5。

如上所述，鄰近檢測裝置100係於第1電極111與第2電極112的交叉部110A設置壓電體113，在手的位置為所定距離以下時，進行根據第1電極111及第2電極112的電荷所得的靜電容所致之位置檢測，在手的位置比所定距離還長時，依據驅動壓電體113而發送之超音波的往返時間，計算出到手為止的距離。在超音波所致之到手為止的距離的檢測中，可檢測出利用靜電容所致之位置檢測無法實現程度的遠距離。

所以，可提供具有可檢測出離開操作面100A某種程度之對象物的檢測距離的鄰近檢測裝置100。

又，鄰近檢測裝置100係謀求進行超音波所致之到手為止的距離的檢測，與靜電容所致之手的位置的檢測之檢測部的共通化。共通的檢測部係MUX120、發送電路130、接收電路140、計時器145、及MPU150。尤其，接收電路140係藉由擔任作為電荷測量部的作用，能以1個構造進行共通於靜電容檢測與超音波檢測所需之電荷的檢測。因此，可利用相同電路來執行超音波所致之到手為止的距離的檢測與靜電容所致之手的位置的檢測，可利用簡易的構造，求出依據靜電容之操作面100A附近的手的位置，與利用超音波之離開操作面100A某種程度之手的位置。又，藉由以相同檢測部執行超音波所致之到手為止的距離的檢測，與靜電容所致之手的位置的檢測，可讓2個不同的檢測方法所致之檢測精度一致。此係對應利用個別的檢測部進行超音波所致之到手為止的距離的檢測，與靜電容所致之手的位置的檢測的話，裝置構造會複雜且大型化之課題的解決對策。

又，鄰近檢測部110係以第1電極111及第2電極112中間挾持壓電體113之方式構成，所以，利用靜電容檢測用的第1電極111及第2電極112，可容易對壓電體113施加交流訊號。再者，鄰近檢測部110係以第1電極111與第2電極112中間挾持具有壓電性的駐極體之方式構成亦可。又，連接於第1電極111及第2電極112的MUX120、發送電路130、接收電路140、及MPU150係使用於靜電容檢測用者，故僅利用計時器145的追加與MPU150執行之程式的變更，即可實現也可進行超音波檢測的鄰近檢測裝置100。此係對應利用個別的鄰近檢測部進行超音波所致之到手為止的距離的檢測，與靜電容所致之手的位置的檢測的話，裝置構造會複雜且大型化之課題的解決對策。

又，鄰近檢測部110係進行超音波發送之後進行反射波所致之超音波接收，故不需要因為發送用與接收用設置個別的鄰近檢測部，可利用1個鄰近檢測部110進行超音波的發送與接收，可利用簡易的構造實現超音波的發送接收。

又，訊號施加部係選擇性施加靜電容檢測用的第1頻率訊號與超音波發送用的第2頻率訊號。於本實施例中，相當於訊號施加部的MPU150、MUX120及發送電路130選擇性施加靜電容檢測用交流訊號與超音波發送用的交流訊號。計算部152係依據藉由訊號施加部(MPU150、MUX120及發送電路130)選擇的訊號與測量的電荷，取得靜電容檢測及/或超音波檢測的結果，並且依據所得之前述結果，計算出對象物即手與鄰近檢測部110之間的距離。所以，可實現可將1個MUX120、1個發送電路130、1個接收電路140用於靜電容檢測與超音波檢測雙方之簡易的構造。

又，訊號施加部(MPU150、MUX120及發送電路130)係選擇超音波發送用的交流訊號，使鄰近檢測部110進行超音波發送及/或超音波接收，在藉由計算部152計算出之對象物與鄰近檢測部110之間的距離成為所定距離以下時，選擇靜電容檢測用的交流訊號，使鄰近檢測部110進行靜電容檢測，所以，可實現可將1個鄰近檢測部110、1個MUX120、1個發送電路130、1個接收電路140用於靜電容檢測與超音波檢測雙方之簡易的構造。

更具備測量從發送電路130施加第2頻率訊號，到依據在對象物反射之超音波發送用的交流訊號的電荷被接收電路140測量為止的時間(往返時間)的計時器145，計算部152係依據藉由計時器145測量的時間，計算出對象物與鄰近檢測部110之間的距離，所以，可依據超音波的往返時間，容易檢測出到對象物即手為止的距離。

又，發送電路130及接收電路140也可根據時間分割來切換靜電容檢測用的交流訊號與超音波檢測用的交流訊號，所以，可實現可將1個發送電路130、1個接收電路140以時間分割用於靜電容檢測與超音波檢測雙方之簡易的構造。

鄰近檢測部110係如上所述，只要具備1個壓電體113與以接觸壓電體113之方式設置的1個第1電極111及1個第2電極112即可，故並不一定要如圖1所記載般，需要複數第1電極111與複數第2電極112。然而，對於為了檢測對象物的二維輪廓或三維圖像來說，需要複數地點的距離資料，故如圖1所記載般，鄰近檢測部110可具備複數第1電極111與複數第2電極112。於此狀況中，具備複數第1電極111、1以上的壓電體113、及複數第2電極112，1以上的壓電體113各別係設置於複數第1電極111中至少任一與複數第2電極112中至少任一之間，所以，可利用以設置於複數第1電極111與複數第2電極112之間的1以上的壓電體113來進行超音波的發送接收，測定到對象物即手為止的距離。在此，壓電體113為1個時，係例如在設置第1電極111之層與設置第2電極112之層之間涵蓋整面設置壓電體113的薄片層之狀況。

第1電極111係延伸於X方向，排列複數個於與X方向交叉的Y方向，第2電極112係延伸於Y方向，排列複數個於X方向，壓電體113係以於第1電極111與第2電極112交叉的交叉部110A中被第1電極111與第2電極112挾持之方式構成，所以，可實現可利用靜電容檢測用的第1電極111與第2電極112，容易對壓電體113施加超音波發送用的交流訊號，並且可容易檢測出反射波的構造。再者，靜電容檢測係藉由自電容檢測來進行亦可，藉由互電容檢測來進行亦可。又，第1電極111與第2電極112並不一定是交叉的構造亦可，例如在第1電極111與第2電極112之間挾持壓電體113者並排多數個於平面上的構造亦可。

又，計算部152係依據所測量的電荷量，檢測出對象物的二維輪廓或三維圖像，所以，可提供可容易掌握操作面100A附近的對象物即手的形狀及動作的鄰近檢測裝置100。亦即，鄰近檢測裝置100係利用並用靜電容檢測與超音波檢測，進行對象物的詳細圖像檢測，並且利用在接近觸控的區域進行靜電容檢測，在隔開某種程度的區域進行超音波檢測，可進行寬廣範圍的距離之對象物檢測。

再者，在以上內容中，已針對鄰近檢測部110具有複數第1電極111、複數第2電極112、1以上的壓電體113之形態進行說明，但是，鄰近檢測部110係作為最小的構造，具有各1個第1電極111、第2電極112、及壓電體113的構造亦可。第1電極111的數量與第2電極112的數量不相等亦可。

又，在以上內容中，已針對於複數第1電極111與複數第2電極112的各交叉部110A設置壓電體113之形態進行說明，但是，設置壓電體113的交叉部110A係全部交叉部110A中的一部分亦可。例如，於X方向及/或Y方向中，每隔1個交叉部110A設置壓電體113亦可。壓電體113的數量係關係於超音波檢測之手的位置的檢測、二維輪廓、及三維圖像的分析能力，故因應鄰近檢測裝置100的用途等適當設定即可。

亦即，1以上的各壓電體113係設置於複數第1電極111中至少任一與複數第2電極112中至少任一之間即可。

＜交叉部110A的變形例＞ 圖4A乃至圖7C係揭示交叉部110A的變形例的圖。於圖4A乃至圖7C，揭示相當於圖2所示之交叉部110A的剖面的剖面(圖1的A-A箭頭視點剖面)的構造。將圖2所示的交叉部110A變形為圖4A乃至圖7C的任一所示的構造亦可。

圖4A的交叉部110A係具有第1電極111、第2電極112、壓電體113、及基板114。圖4A的交叉部110A係省略位於圖2所示之交叉部110A的最上方的基板114的構造。例如，在一方的表面形成第2電極112的基板114上重疊設置壓電體113與第1電極111即可。

圖4B的交叉部110A係具有第1電極111、第2電極112、壓電體113、及兩張基板114，具有讓圖2所示之交叉部110A的壓電體113更薄的構造。

圖4C的交叉部110A係具有第1電極111、第2電極112、壓電體113、及兩張基板114，具有讓圖2所示之交叉部110A的第1電極111、第2電極112更薄的構造。

圖4D的交叉部110A係具有第1電極111、第2電極112、壓電體113、及兩張基板114，具有將圖2所示之交叉部110A的壓電體113分成2個的構造。

圖5A的交叉部110A係具有第1電極111、第2電極112、壓電體113、及兩張基板114，在圖5A所示的剖面中，具有將圖2所示之交叉部110A的第1電極111分成2個的構造。將第1電極111分成兩條亦可，例如將第1電極111設為俯視中為漩渦形狀等亦可。

圖5B的交叉部110A係具有第1電極111、第2電極112、壓電體113、及兩張基板114，具有將圖5A所示隻壓電體113分成2個的構造。

圖5C所示的交叉部110A係具有第1電極111、第2電極112、壓電體113、兩張基板114、及屏蔽電極115。屏蔽電極115係為遮蔽用的第3電極之一例。圖5C所示的交叉部110A係第2電極112與第1電極111一起配置於壓電體113上，於下側的基板114上，形成屏蔽電極115，於屏蔽電極115上設置壓電體113。屏蔽電極115係設置於對象物即手鄰近於第1電極111及第2電極112之操作面100A側的相反側。

第1電極111及第2電極112係俯視中圖案化成鑽石型的電極，在圖5C中省略第1電極111及第2電極112相互跨越之架橋的部分。

屏蔽電極115係為了讓操作面110A側的第1電極111及第2電極112遮蔽雜訊，與為了抑制與接地之間的寄生電容而設置，施加交流電壓亦可，連接於接地亦可。施加交流電壓時，訊號施加部可說是對第3電極(屏蔽電極115)施加第3頻率訊號。訊號施加部係在進行靜電容檢測時，利用將第3頻率訊號的頻率設為與第1頻率訊號的頻率相同頻率，也可讓屏蔽電極115具有作為主動屏蔽的功能。屏蔽電極115係作為一例，以利用銅或鋁製的金屬箔、ITO膜的透明導電材料製作的導電膜構成。屏蔽電極115係俯視中設置於整個鄰近檢測部110的1張電極。對此種屏蔽電極115施加交流電壓是在進行靜電容所致之手的位置的檢測時。

圖5D所示的交叉部110A係具有將圖5C所示之交叉部110A的壓電體113分成第1電極111與第2電極112的構造。例如，以第1電極111發送超音波，以第2電極112接收超音波亦可。

圖6A所示的交叉部110A係具有從圖5D所示之交叉部110A，去除第2電極112下的壓電體113的構造。圖6B所示的交叉部110A係具有讓圖6A所示之交叉部110A的第1電極111與第2電極112變薄的構造。

圖7A所示的交叉部110A係具有第1電極111、第2電極112、壓電體113、3張基板114、屏蔽電極115、及OCA(Optical Clear Adhesiv：透明接著劑)116。圖7A所示的交叉部110A係具有於最下方的基板114上，重疊屏蔽電極115、OCA116、基板114、第2電極112、壓電體113、第1電極111、基板114的構造。換句話說，圖7A所示的交叉部110A係具有於圖2所示之交叉部110A之下側的基板114下，以OCA116接著於一方的表面設置屏蔽電極115的第3張基板114的構造。屏蔽電極115係與圖5C的交叉部110A同樣地，在進行靜電容所致之手的位置的檢測時施加交流電壓即可。

圖7B所示的交叉部110A係具有於圖7A所示之交叉部110A的最上方，去除基板114的構造。換句話說，圖7B所示的交叉部110A係具有於圖4A所示之交叉部110A下，以OCA116接著於一方的表面設置屏蔽電極115的第3張基板114的構造。

圖7C所示的交叉部110A係具有去除圖7A所示之交叉部110A的第2電極112下的基板114，使設置屏蔽電極115的基板114上下翻轉的構造。使設置屏蔽電極115的基板114相較圖7A上下翻轉，使屏蔽電極115在下方，以OCA116接著於第2電極112下即可。

＜實施形態之變形例的鄰近檢測裝置100M＞ 圖8係揭示實施形態之變形例的鄰近檢測裝置100M之一例的圖。鄰近檢測裝置100M係代替圖1所示的鄰近檢測部110，包含鄰近檢測部110M。其他構造係與圖1所示之鄰近檢測裝置100相同。在此，針對相異點進行說明。

鄰近檢測部110M係代替如圖1的鄰近檢測部110般設置位於第1電極111與第2電極112的所有交叉部110A的壓電體113的構造，具有在交叉部110B1、110B2之第1電極111與第2電極112之間分別配置用於超音波的發送的壓電體113A，與用於超音波的接收的壓電體113B的構造。

交叉部110B1與交叉部110B2係以針對複數條第1電極111，每隔1條而相互包含不同的第1電極111之方式配置。又，交叉部110B1與交叉部110B2係以針對複數條第2電極112，每隔1條而相互包含不同的第1電極111之方式配置。

然後，交叉部110B1與交叉部110B2係俯視中於X方向及Y方向中並未相鄰，位於傾斜配置的位置。用於超音波的發送的壓電體113A，與用於超音波的接收的壓電體113B係具有與鄰近檢測裝置100的壓電體113相同的構造。

於具有此種構造的鄰近檢測裝置100M中，在發送超音波時，藉由以MUX120選擇包含於交叉部110B1的第1電極111與第2電極112，施加超音波用的交流訊號，對壓電體113A施加超音波用的交流訊號即可。

又，在接收超音波時，藉由以MUX120選擇包含於交叉部110B2的第1電極111與第2電極112，以接收電路140取得藉由第1電極111與第2電極112的電荷所產生之波形即可。

以鄰近檢測裝置100M，進行靜電容所致之位置檢測的方法係與以鄰近檢測裝置100進行靜電容所致之位置檢測的方法相同。

如實施形態之變形例的鄰近檢測裝置100M，藉由區分用於超音波的發送的壓電體113A，與用於超音波的接收的壓電體113B，有可讓進行超音波所致之到手為止的距離的檢測時之MUX120的切換控制及關於接收電路140之波形的取得的控制簡易化，並且以發送接收的功能分離容易進行裝置的性能提升的優點。

以上，已針對本發明之例示的實施形態的鄰近檢測裝置進行說明，但是，並不限定於具體揭示的實施形態者，可施加各種變形及變更。

100:鄰近檢測裝置 100M:鄰近檢測裝置 110:鄰近檢測部 110M:鄰近檢測部 110A:交叉部 110B1:交叉部 110B2:交叉部 111:第1電極 112:第2電極 113:壓電體 115:屏蔽電極 120:MUX 130:發送電路 140:接收電路 145:計時器 150:MPU 151:主控制部 152:計算部 153:記憶體

[圖1]揭示實施形態的鄰近檢測裝置100之一例的圖。 [圖2]揭示圖1之A-A箭頭視點剖面的構造之一例的圖。 [圖3]揭示表示MPU150所執行的處理之一例的流程圖。 [圖4A]揭示交叉部110A的變形例的圖。 [圖4B]揭示交叉部110A的變形例的圖。 [圖4C]揭示交叉部110A的變形例的圖。 [圖4D]揭示交叉部110A的變形例的圖。 [圖5A]揭示交叉部110A的變形例的圖。 [圖5B]揭示交叉部110A的變形例的圖。 [圖5C]揭示交叉部110A的變形例的圖。 [圖5D]揭示交叉部110A的變形例的圖。 [圖6A]揭示交叉部110A的變形例的圖。 [圖6B]揭示交叉部110A的變形例的圖。 [圖7A]揭示交叉部110A的變形例的圖。 [圖7B]揭示交叉部110A的變形例的圖。 [圖7C]揭示交叉部110A的變形例的圖。 [圖8]揭示實施形態之變形例的鄰近檢測裝置100M之一例的圖。

100:鄰近檢測裝置

110:鄰近檢測部

110A:交叉部

111:第1電極

112:第2電極

113:壓電體

120:MUX

130:發送電路

140:接收電路

145:計時器

150:MPU

151:主控制部

152:計算部

153:記憶體

Claims (16)

1. 一種鄰近檢測裝置，其特徵為具備：鄰近檢測部，係具有壓電體，與以接觸前述壓電體之方式設置的第1電極及第2電極，檢測出對象物的接近；訊號施加部，係利用對前述第1電極及前述第2電極的至少一方，施加複數之不同頻率的訊號，使前述鄰近檢測部進行靜電容檢測與超音波發送及/或超音波接收；及電荷測量部，係連接於前述第1電極與前述第2電極的至少一方，進行電荷的測量。
2. 如請求項1所記載之鄰近檢測裝置，其中，前述鄰近檢測部，係以前述第1電極與前述第2電極中間挾持前述壓電體之方式構成。
3. 如請求項1或2所記載之鄰近檢測裝置，其中，前述鄰近檢測部，係進行前述超音波發送之後進行反射波所致之前述超音波接收。
4. 如請求項1或2所記載之鄰近檢測裝置，其中，更具備：計算部，係計算出前述對象物與前述鄰近檢測部之間的距離；前述訊號施加部，係選擇性施加靜電容檢測用的第1頻率訊號與超音波發送用的第2頻率訊號；前述計算部，係依據藉由前述訊號施加部選擇的訊號 與藉由前述電荷測量部測量的電荷，取得靜電容檢測及/或超音波檢測的結果，並且依據所得之前述結果，計算出前述對象物與前述鄰近檢測部之間的距離。
5. 如請求項4所記載之鄰近檢測裝置，其中，前述計算部，係在藉由前述訊號施加部選擇第1頻率訊號時，依據藉由前述電荷測量部測量的電荷量，取得靜電容檢測的結果，並且依據所得之前述結果，計算出前述對象物與前述鄰近檢測部之間的距離。
6. 如請求項4所記載之鄰近檢測裝置，其中，前述計算部，係在藉由前述訊號施加部選擇第2頻率訊號時，依據從基於藉由前述電荷測量部測量之電荷的超音波發送到超音波接收為止的時間，計算出前述對象物與前述鄰近檢測部之間的距離。
7. 如請求項4所記載之鄰近檢測裝置，其中，前述訊號施加部，係選擇前述第2頻率訊號，使前述鄰近檢測部進行前述超音波發送及/或前述超音波接收，在藉由前述計算部計算出之前述對象物與前述鄰近檢測部之間的距離成為所定距離以下時，選擇前述第1頻率訊號，使前述鄰近檢測部進行前述靜電容檢測。
8. 如請求項4所記載之鄰近檢測裝置，其中， 前述訊號施加部，係根據時間分割，切換前述第1頻率訊號與前述第2頻率訊號。
9. 如請求項4所記載之鄰近檢測裝置，其中，更具備：計時器，係測量從前述訊號施加部施加前述第2頻率訊號，到依據在前述對象物反射之第2頻率訊號的電荷被測量為止的時間；前述計算部，係依據藉由計時器測量的時間，計算出前述對象物與前述鄰近檢測部之間的距離。
10. 如請求項4所記載之鄰近檢測裝置，其中，前述計算部，係依據藉由前述電荷測量部測量的電荷量及/或從超音波發送到超音波接收為止的時間，檢測出前述對象物的二維輪廓或三維圖像。
11. 如請求項1或2所記載之鄰近檢測裝置，其中，具備：複數前述第1電極；1以上的前述壓電體；及複數前述第2電極；1以上的前述各壓電體，係設置於複數前述第1電極中至少任一與複數前述第2電極中至少任一之間。
12. 如請求項1或2所記載之鄰近檢測裝置，其中，前述第1電極，係延伸於第1方向，排列複數個於與前 述第1方向交叉的第2方向；前述第2電極，係延伸於第2方向，排列複數個於前述第1方向；前述壓電體，係以於前述第1電極與前述第2電極交叉之處中，被前述第1電極與前述第2電極挾持之方式設置。
13. 如請求項1或2所記載之鄰近檢測裝置，其中，更具備：第3電極，係設置於前述對象物鄰近於前述第1電極，與前述第2電極之側的相反側。
14. 如請求項13所記載之鄰近檢測裝置，其中，前述第3電極，係連接於接地。
15. 如請求項13所記載之鄰近檢測裝置，其中，前述訊號施加部，係對前述第3電極施加第3頻率訊號。
16. 如請求項1或2所記載之鄰近檢測裝置，其中，前述壓電體，係具有壓電性的駐極體。

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