(57)【要約】【課題】物体の位置を検出できるようにする。【解決手段】検出電極Ａと検出電極Ｂとは、所定の距離だけ離れた位置に配置され、シールド電極ＳＥは、検出電極Ａと検出電極Ｂを取り囲むようにして配置され、物体Ｐを検出する方向に開口部を有する。除算回路１３は、物体Ｐと検出電極Ｂにより形成される静電容量Ｃｂに応じたＣＶ変換出力を、物体Ｐと検出電極Ａにより形成される静電容量Ｃａに応じたＣＶ変換出力で除算し、その除算結果から得られる物体Ｐとの距離に関する情報を出力することにより、物体Ｐの位置が検出できるようになる。本発明は、車両等の開閉体等への人体の挟み込みの検出に用いられる静電容量センサに適用できる。【選択図】図２
2010210591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の近接を静電容量の変化により検出する静電容量センサにおいて、
第１の検出電極と、
前記第１の検出電極と所定の距離だけ離れた位置に配置される第２の検出電極と、
前記第１の検出電極及び前記第２の検出電極を取り囲むようにして配置され、前記物体を検出する方向に開口部を有するシールド電極と、
前記物体と前記第２の検出電極により形成される第２の静電容量に応じた第２の検出値を、前記物体と前記第１の検出電極により形成される第１の静電容量に応じた第１の検出値で除算するか、あるいは、前記第１の検出値を前記第２の検出値で除算して、その除算結果から得られる前記物体との距離に関する情報を出力する除算手段と
を備えることを特徴とする静電容量センサ。
【請求項２】
前記第１の静電容量をＣａ、前記第２の静電容量をＣｂとし、前記物体の誘電率をε、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極の極板面積をＳ、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極との中心位置から前記物体までの距離をｘ、前記中心位置から前記第１の検出電極と前記第２の検出電極とのそれぞれの距離をｄとしたとき、
Ｃａ＝（ε×Ｓ）／（ｘ−ｄ）、
Ｃｂ＝（ε×Ｓ）／（ｘ＋ｄ）
の関係を用いて、前記除算結果を、
Ｃｂ／Ｃａ＝（ｘ−ｄ）／（ｘ＋ｄ）、
あるいは、Ｃａ／Ｃｂ＝（ｘ＋ｄ）／（ｘ−ｄ）
とみなすことにより演算する
ことを特徴とする請求項１に記載の静電容量センサ。
【請求項３】
前記第１の検出電極及び／又は前記第２の検出電極は、複数の電極に分割されて配置されており、
前記シールド電極は、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極との配置の位置関係に応じた所定の形状を有し、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極とを静電遮蔽する
ことを特徴とする請求項１に記載の静電容量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量センサに関し、特に、物体の位置を検出できるようにした静電容量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
人体などの物体の接触を検知する物体検知センサとして、物体により生じる静電容量の変化を計測することで、その物体の近接を検出する静電容量センサが知られている。
【０００３】
特許文献１には、互いに独立した浮遊電極である２つの検出電極と、それらの検出電極を囲んで静電遮蔽する遮蔽電極とからなる静電容量検出型近接センサが開示されている。
【０００４】
この種の静電容量センサでは、２つの検出電極により検出される静電容量Ｃａ，Ｃｂの差分（Ｃａ−Ｃｂ）を用いて、物体の近接の有無を判定する。
【０００５】
ここで、図１を参照して、静電容量の差分を用いた従来の物体Ｐの近接の有無の判定方法について説明する。
【０００６】
図１に示すように、静電容量センサは、検出電極Ａ，Ｂの２つの検出電極と、シールド電極ＳＥから構成される。これらの検出電極は共に、物体Ｐが接近してくる方向を向いており、その検出方向に対して、検出電極Ａと検出電極Ｂとの中心位置から物体Ｐまでの距離をｘとした場合、検出電極Ａはｘ−ｄの位置、検出電極Ｂはｘ＋ｄの位置にそれぞれ配置される。すなわち、検出電極Ａと検出電極Ｂとは、所定の距離差を持つように配置される。
【０００７】
検出電極Ａと検出電極Ｂとは、互いに独立した浮遊電極であり、それぞれが共通の接地電位に対して静電容量Ｃａ，Ｃｂを形成する。
【０００８】
この場合の静電容量Ｃａ，Ｃｂ（Ｆ）は、下記の式（１）により求められる。
【０００９】
Ｃａ＝（ε×Ｓ）／（ｘ−ｄ）
Ｃｂ＝（ε×Ｓ）／（ｘ＋ｄ）      ・・・（１）
【００１０】
ただし、式（１）において、εは物体Ｐの誘電率（F/m）、Ｓは検出電極Ａ，Ｂのそれぞれの極板面積（m2）をそれぞれ表している。
【００１１】
それらの測定出力（Ｃａ，Ｃｂ）は、不図示の減算回路に出力され、２つの測定出力の差（Ｃａ−Ｃｂ）が演算される。具体的には、その差分は、式（１）の関係を用いて、下記の式（２）のようになる。
【００１２】
Ｃａ−Ｃｂ＝（ε×Ｓ）（ｘ＋ｄ）−（ε×Ｓ）（ｘ−ｄ）      ・・・（２）
【００１３】
従来では、この差分を用いて、物体Ｐの近接の有無を判定していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】ＷＯ２００４／０５９３４３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術であると、物体の近接の有無については判定できるものの、物体の接近の有無を静電容量の差分を用いて判定していたため、その物体までの距離を求めることはできず、物体の正確な位置を検出できないという問題があった。
【００１６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、物体までの距離を求められるようにすることで、物体の位置を検出できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の静電容量センサは、物体の近接を静電容量の変化により検出する静電容量センサにおいて、第１の検出電極と、前記第１の検出電極と所定の距離だけ離れた位置に配置される第２の検出電極と、前記第１の検出電極及び前記第２の検出電極を取り囲むようにして配置され、前記物体を検出する方向に開口部を有するシールド電極と、前記物体と前記第２の検出電極により形成される第２の静電容量に応じた第２の検出値を、前記物体と前記第１の検出電極により形成される第１の静電容量に応じた第１の検出値で除算するか、あるいは、前記第１の検出値を前記第２の検出値で除算して、その除算結果から得られる前記物体との距離に関する情報を出力する除算手段とを備える。
【００１８】
これにより、物体までの距離が求められるので、物体の位置を検出できる。
【００１９】
静電容量センサは、例えば、車両等の開閉体への人体（手など）の挟み込みの検出やドアハンドル等への人体（手など）の近接や接触を検知することに用いられる。
【００２０】
第１の検出電極と、第２の検出電極は、それぞれ極板面積Ｓ（m2）を有する電極であり、それらの電極は、所定の距離差を持って配置される。第１の検出電極（検出電極Ａ）は、物体と検出電極の極板によって形成される第１の静電容量が物体の近接により変化するので、その変化を検出値として出力する。第２の検出電極（検出電極Ｂ）は、物体と検出電極の極板によって形成される第２の静電容量が物体の近接により変化するので、その変化を検出値として出力する。
【００２１】
シールド電極は、例えば、物体の検出側の面が開口した断面コ字状の形状からなり、その内側には、第１の検出電極と第２の検出電極がそれぞれ配置される。
【００２２】
除算手段は、例えば、専用の除算回路、又はCPU（Central Processing Unit）等によって実行されるプログラムに含まれる除算部により構成される。除算手段は、第２の検出電極により形成される第２の静電容量に応じた第２の検出値を、第１の検出電極により形成される第１の静電容量に応じた第１の検出値で除算するか、あるいは、第１の検出値を第２の検出値で除算する。
【００２３】
前記第１の静電容量をＣａ、前記第２の静電容量をＣｂとし、前記物体の誘電率をε、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極の極板面積をＳ、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極との中心位置から前記物体までの距離をｘ、前記中心位置から前記第１の検出電極と前記第２の検出電極とのそれぞれの距離をｄとしたとき、Ｃａ＝（ε×Ｓ）／（ｘ−ｄ）、Ｃｂ＝（ε×Ｓ）／（ｘ＋ｄ）の関係を用いて、前記除算結果を、Ｃｂ／Ｃａ＝（ｘ−ｄ）／（ｘ＋ｄ）、あるいは、Ｃａ／Ｃｂ＝（ｘ＋ｄ）／（ｘ−ｄ）とみなすことにより演算される。
【００２４】
これにより、物体との距離ｘを求めることが可能となるので、この距離ｘを用いて、物体の近接の有無を判定することは勿論、物体との距離ｘに応じた各種の制御を行うことが可能となる。
【００２５】
前記シールド電極は、前記第１の検出電極及び／又は前記第２の検出電極は、複数の電極に分割されて配置されており、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極との配置の位置関係に応じた所定の形状を有し、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極とを静電遮蔽する。
【００２６】
これにより、第１の検出電極と第２の検出電極のそれぞれが、シールド電極により静電遮蔽されるので、外乱が抑制され、物体の位置を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明によれば、物体の位置を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の静電容量センサを説明するための図である。
【図２】本発明を適用した静電容量センサの一実施の形態を示す図である。
【図３】静電容量センサの動作を示すタイミングチャートである。
【図４】物体までの距離と検出電極の出力との関係を示す図である。
【図５】除算回路による演算の詳細を説明するための図である。
【図６】検出電極とシールド電極との配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００３０】
図２は、本発明を適用した静電容量センサの一実施の形態を示す図である。
【００３１】
図２に示すように、静電容量センサ１は、検出電極Ａ、検出電極Ｂ、シールド電極ＳＥＡ，シールド電極ＳＥＢ、パルス駆動回路１１Ａ、パルス駆動回路１１Ｂ、電荷積分回路１２Ａ、電荷積分回路１２Ｂ、及び除算回路１３から構成される。
【００３２】
静電容量センサ１においては、検出電極Ａ，Ｂと、それらの２つの検出電極を取り囲むようにして配置されるシールド電極ＳＥＡ，ＳＥＢにより、人体等の物体Ｐとの間の静電容量Ｃａ，Ｃｂの変化を検出する。
【００３３】
検出電極Ａは、その極板が物体Ｐの近接してくる方向を向くように、検出電極Ｂに対して所定の距離差を持って配置される。検出電極Ａは、物体Ｐと検出電極Ａの極板によって形成される静電容量Ｃａが物体Ｐの近接により変化するので、その変化を検出値として出力する。
【００３４】
検出電極Ｂは、その極板が物体Ｐの近接してくる方向を向くように、検出電極Ａと所定の距離だけ離れた位置に配置される。図２では、検出電極Ｂは、物体Ｐに対し、検出電極Ａよりも後方に配置されている。検出電極Ｂは、検出電極Ａと同様に、物体Ｐと検出電極Ｂの極板とが形成する静電容量Ｃｂを検出値として出力する。
【００３５】
すなわち、静電容量Ｃａ，Ｃｂは、検知対象である人体などの物体Ｐと、検出電極Ａ，Ｂとで形成されるコンデンサの静電容量（キャパシタンス）をそれぞれ示している。
【００３６】
シールド電極ＳＥＡは、検出側の面が開口した断面コ字状の形状からなり、その内側には、検出電極Ａが配置される。同様にして、シールド電極ＳＥＢは、検出側の面が開口した断面コ字状の形状からなり、その内側に、検出電極Ｂが配置される。シールド電極ＳＥＡ，ＳＥＢは、ドリブンシールド（ガード電極）として作用して、検出電極Ａ，Ｂの検出方向以外を静電遮蔽する。
【００３７】
パルス駆動回路１１Ａは、不図示の駆動回路により駆動されて、検出電極Ａの接続を高速で切り替えるスイッチＳＷＡ１からなる。パルス駆動回路１１Ａにおいて、検出電極Ａ側の端子（以下、コモン端子という）は、スイッチＳＷＡ１のスイッチング動作によって、ＯＰアンプ２１Ａの反転入力（−）側、開放位置（OPEN）側、又は接地電位（GND）側の何れかの端子に接続される。
【００３８】
スイッチＳＷＡ１は、図３の最上段のタイミングチャートで示すように、コモン端子が接地電位（GND）側に導通したGND状態と、コモン端子が開放位置（OPEN）側に導通したOPEN状態と、コモン端子が反転入力（−）側に導通した反転入力状態との何れかの状態となるように、高速で周期的に切り替わる。
【００３９】
図２に戻り、電荷積分回路１２Ａは、ＯＰアンプ２１Ａと、ＯＰアンプ２１Ａの帰還回路を構成するスイッチＳＷＡ２と、コンデンサ２２Ａと、ＯＰアンプ２１Ａの非反転入力（＋）にパルス電圧を供給する電源回路２３Ａとを備える。
【００４０】
コンデンサ２２Ａは、ＯＰアンプ２１Ａの反転入力（−）側と出力側との間に接続される。また、静電容量Ｃｆａは、コンデンサ２２Ａの静電容量を示す。
【００４１】
スイッチＳＷＡ２は、コンデンサ２２Ａと並列に接続され、コンデンサ２２Ａの両端子間（ＯＰアンプ２１Ａの反転入力側と出力側との間）を開閉するスイッチである。スイッチＳＷＡ２は、不図示の駆動回路により駆動され、図３の上から３段目のタイミングチャートで示すように、スイッチＳＷＡ１が反転入力状態となる前のOPEN状態であるタイミングで、ON状態からOFF状態に切り替わり、スイッチＳＷＡ１がOPEN状態からGND状態に切り替わるタイミングで、OFF状態からON状態に切り替わる。
【００４２】
また、電源回路２３Ａの出力は、図３の上から２段目のタイミングチャートに示すように、充電電圧Vrと接地電位GNDとが周期的に変化する。すなわち、スイッチＳＷＡ２がON状態からOFF状態に切り替わるタイミングで、接地電位GNDから充電電圧Vrとなり、スイッチＳＷＡ１が反転入力状態からOPEN状態に切り替わった後のタイミングにおいて、充電電圧Vrから接地電位GNDに切り替わる。
【００４３】
すなわち、スイッチＳＷＡ１が反転入力状態となり、検出電極Ａにより形成された静電容量ＣａがＯＰアンプ２１Ａの反転入力（−）に入力され、かつスイッチＳＷＡ２がオフのタイミングのとき、ＯＰアンプ２１Ａの出力には、反転入力（−）と非反転入力（＋）との間を仮想短絡させる負帰還動作により、静電容量Ｃａと、静電容量Ｃｆａとの容量比（インピーダンス比）に応じた電圧があらわれる。
【００４４】
この出力電圧は、静電容量Ｃａが反転入力（−）から切り離された後も、スイッチＳＷＡ２がオンに転じるまで保持される。スイッチＳＷＡ２がオフからオンに転じると、静電容量Ｃｆａが短絡放電され、出力電圧が一旦リセットされる。このとき、スイッチＳＷＡ１によって、コモン端子の接続が、接地電位（GND）側に切り替わると、静電容量Ｃａも放電リセットされる。このリセット動作から所定の期間経過した後、スイッチＳＷＡ２が再度オフに転じて、静電容量Ｃｆａを負帰還路に介在させる。この状態で、スイッチＳＷＡ１が反転入力状態に切り替わると、静電容量ＣａがＯＰアンプ２１Ａの反転入力（−）に再度入力される。すると、ＯＰアンプ２１Ａの出力には、その静電容量Ｃａと、静電容量Ｃｆａとの容量比に応じた電圧が再度あらわれる。
【００４５】
このような動作が繰り返し実行され、静電容量Ｃａが周期的に測定される。ＯＰアンプ２１Ａからは、その測定電圧が周期的に更新されて、除算回路１３に出力される。この出力は、静電容量電圧変換出力（ＣＶ変換出力）になる。
【００４６】
図２に戻り、パルス駆動回路１１Ｂ及び電荷積分回路１２Ｂは、パルス駆動回路１１Ａ及び電荷積分回路１２Ａに対応し、検出電極Ｂ側においても、上述した検出電極Ａ側と同様の動作が行われる。以下、検出電極Ｂ側の動作を簡単に説明する。
【００４７】
パルス駆動回路１１Ｂは、パルス駆動回路１１ＡのスイッチＳＷＡ１と同様のスイッチＳＷＢ１から構成され、スイッチＳＷＢ１は、図３の最上段のタイミングチャートで示すように、スイッチＳＷＡ１と同様に動作する。
【００４８】
電荷積分回路１２Ｂは、電荷積分回路１２Ａと同様に、ＯＰアンプ２１Ｂと、その帰還回路を構成するスイッチＳＷＡ２及びコンデンサ２２Ｂと、ＯＰアンプ２１Ｂの非反転入力（＋）にパルス電圧を供給する電源回路２３Ｂとを備える。
【００４９】
スイッチＳＷＢ２は、不図示の駆動回路により駆動され、図３の上から３段目のタイミングチャートで示すように、上述したスイッチＳＷＡ２と同様にスイッチング動作する。また、電源回路２３Ｂの出力は、上述した電源回路２３Ａと同様に、図３の上から２段目のタイミングチャートに示すように変化する。
【００５０】
以上の構成を有することで、検出電極Ｂ側においても、スイッチＳＷＢ１が反転入力状態となり、検出電極Ｂにより形成された静電容量ＣｂがＯＰアンプ２１Ｂの反転入力（−）に入力され、かつスイッチＳＷＢ２がオフのタイミングのとき、ＯＰアンプ２１Ｂの出力には、反転入力（−）と非反転入力（＋）との間を仮想短絡させる負帰還動作により、静電容量Ｃｂと、静電容量Ｃｆｂとの容量比（インピーダンス比）に応じた電圧があらわれる。
【００５１】
そして、上述した検出電極Ａ側と同様の動作が繰り返し実行されることにより、検出電極Ｂ側においても、静電容量Ｃｂが周期的に測定される。ＯＰアンプ２１Ｂからは、その測定電圧が周期的に更新され、除算回路１３に出力（ＣＶ変換出力）される。
【００５２】
除算回路１３には、ＯＰアンプ２１Ａ，２１Ｂ（電荷積分回路１２Ａ，１２Ｂ）から測定電圧がそれぞれ入力される。除算回路１３は、ＯＰアンプ２１Ｂからの出力である静電容量Ｃｂに応じた検出値（ＣＶ変換出力）を、ＯＰアンプ２１Ａからの出力である静電容量Ｃａに応じた検出値（ＣＶ変換出力）で除算する。
【００５３】
図４は、静電容量センサ１と物体Ｐとの距離と、ＯＰアンプ２１Ａ，２１ＢからのＣＶ変換出力との関係を示す図である。
【００５４】
図４において、横軸は、検出電極Ａと検出電極Ｂとの中心位置から物体Ｐまでの距離ｘを示し、図中右から左に向かうにつれて、物体Ｐが静電容量センサ１側に近づくことを意味する。縦軸は、ＯＰアンプ２１Ａ，２１Ｂから出力されるＣＶ変換出力を示し、図中上側に向かうほど、その値が大きくなる。また、図中のＡで示されるグラフは、ＯＰアンプ２１ＡからのＣＶ変換出力、すなわち、検出電極Ａにより形成された静電容量Ｃａの変化を表す。一方、図中のＢで示されるグラフは、ＯＰアンプ２１ＢからのＣＶ変換出力、すなわち、検出電極Ｂにより形成された静電容量Ｃｂの変化を表す。
【００５５】
検出電極Ａは、検出電極Ｂよりも所定の距離だけ前方に位置するため、物体Ｐとの距離ｘが同じ場合には、例えば、図４のＣＶ変換出力の値である0.6と、1とで示すように、静電容量Ｃａに対応するＣＶ変換出力の値のほうが、静電容量Ｃｂに対応するＣＶ変換出力の値よりも大きくなる。
【００５６】
また、検出電極ＡのグラフＡと、検出電極ＢのグラフＢとは、距離ｘの値が大きくなり、静電容量センサ１と物体Ｐとの距離が離れるにつれて、両者の値の差が狭まり、ほぼ同じ値となる。逆に、距離ｘの値が小さくなり、静電容量センサ１と物体Ｐとの距離が近づくと、両者の値の差は大きくなる。これらの関係は、上記の式（１）の２つの式の関係からも明らかである。
【００５７】
図５は、除算回路１３による演算の詳細について説明するための図である。
【００５８】
図５に示すように、検出電極Ａと検出電極Ｂとの中心位置から物体Ｐまでの距離をｘとした場合、検出電極Ａはｘ−ｄの位置、検出電極Ｂはｘ＋ｄの位置にそれぞれ配置される。
【００５９】
この場合の検出電極Ａ，Ｂにより形成される静電容量Ｃａ，Ｃｂは、上述したように、式（１）の関係を有する。
【００６０】
そして、図４に示した関係を有している、静電容量Ｃａ，Ｃｂに対応するＣＶ変換出力が除算回路１３に出力され、それらの出力の商（Ｃｂ／Ｃａ）が演算される。具体的には、式（１）の関係を用いて、その商は、下記の式（３）の関係であるとみなすことにより演算される。
【００６１】
Ｃｂ／Ｃａ＝｛（ε×Ｓ）／（ｘ＋ｄ）｝／｛（ε×Ｓ）／（ｘ−ｄ）｝＝（ｘ−ｄ）／（ｘ＋ｄ）      ・・・（３）
【００６２】
ただし、式（３）において、εは物体Ｐの誘電率（F/m）、Ｓは検出電極Ａ，Ｂのそれぞれの極板面積（m2）をそれぞれ表している。
【００６３】
すなわち、式（３）において、ｄは既知の値であるので、Ｃｂ／Ｃａを演算することにより、物体Ｐとの距離ｘが求まることになる。また、ＣａとＣｂとを逆にして、Ｃａ／Ｃｂを演算した場合も同様の演算結果を得ることができる。その場合には、Ｃａ／Ｃｂは、（ｘ＋ｄ）／（ｘ−ｄ）とみなすことができる。
【００６４】
このように、静電容量センサ１においては、物体Ｐとの距離ｘを求めることが可能となるので、この距離ｘを用いて、物体Ｐの近接の有無を判定することは勿論、物体Ｐとの距離ｘに応じた各種の制御を行うことが可能となる。
【００６５】
例えば、静電容量センサ１を、車両等の開閉体への人体の手などの挟み込みの検出やドアハンドル等への人体の近接や接触を検知することに用いる場合、人体の手などの検知対象までの距離が検出されるので、その距離に応じた開閉体等の制動制御を行うことが可能となる。また、例えば、運転者の意識的な操作を必要とせず、車両のドアの開錠又は施錠動作を実現する、いわゆるパッシブエントリシステムにおいては、携帯機を持った運転者が車両に近づくと、ドアの開錠が行われるが、そのドア等に静電容量センサ１を取り付けることにより、運転者までの距離を求めて、所定の距離となったとき開錠するといったことも可能である。
【００６６】
また、図４のグラフＡ，Ｂと、式（３）によれば、物体Ｐが離れた位置にあって距離ｘの値が大きい場合、ｄの値を無視できるために、Ｃａ＝Ｃｂとなる。このことは、従来の差分を用いた上記の式（２）でも同様であるので、それらの演算結果を用いた静電容量センサのセンサ感度にほとんど差はあらわれない。一方、物体Ｐが近接して距離ｘの値が小さくなった場合、式（３）の商（Ｃｂ／Ｃａ）を用いた演算では、その演算結果が、ＣａとＣｂとの比で表されるため、式（２）の差分（Ｃａ−Ｃｂ）の演算結果を用いた場合よりも、静電容量センサにおけるセンサ感度がよくなる。つまり、本発明を適用した静電容量センサ１は、従来の差分の演算結果を用いた静電容量センサと比べて、特に、近接する物体Ｐの検知性能に優れている。なお、商（Ｃｂ／Ｃａ）に基づいて距離ｘの値を算出しなくても、商（Ｃｂ／Ｃａ）が所定の値以上であれば、物体Ｐが近接していると判定するようにしてもよい。このような場合も距離に関する情報とみなす。
【００６７】
さらに、式（３）によれば、商（Ｃｂ／Ｃａ）を求めることで、Ｃａ，Ｃｂの関係の式から物体Ｐの誘電率εが消えるので、誘電率εに依存しない測定、つまり、物体Ｐに制限されない測定を行うことが可能となる。
【００６８】
ところで、検出電極Ａ及び検出電極Ｂの配置位置と、シールド電極ＳＥの配置位置であるが、上述した図２及び図５に示した配置位置に限定されるものではない。
【００６９】
そこで、次に、図６を参照して、検出電極Ａ及び検出電極Ｂと、シールド電極ＳＥとの配置位置の関係について説明する。
【００７０】
図６の左側の配置で示すように、物体Ｐに対してより近い位置に配置される２つの検出電極Ａと、その背後に所定の距離だけ離れて配置される１つの検出電極Ｂとからなる場合、これらの３つの検出電極の物体Ｐの検出方向以外を取り囲むようにして、検出電極Ａと検出電極Ｂとの配置関係に応じた所定の形状を有するシールド電極ＳＥが配置される。
【００７１】
また、図６の右側の配置で示すように、２つの検出電極Ａと、２つの検出電極Ｂとからなる場合、これらの４つの検出電極の物体Ｐの検出方向以外を取り囲むようにして、所定の形状を有するシールド電極ＳＥが配置される。
【００７２】
すなわち、本実施の形態においては、検出電極Ａと検出電極Ｂとの極板電極の面積Ｓが同一であれば、検出電極Ａ，Ｂの形状や配置は、どのようなものであってもよく、そのようにして分割して配置された検出電極Ａ及び／又は検出電極Ｂを、シールド電極ＳＥによって静電遮蔽し、その関係を絶つことにより、外乱を抑制して物体の位置を検出できるようにしている。
【００７３】
さらに、検出電極Ａと検出電極Ｂとの極板電極の面積Ｓを異なるようにしても構わない。ここで、検出電極Ａの極板電極の面積をＳ１、検出電極Ｂの極板電極の面積をＳ２とした場合について考える。この場合、上記の式（３）は、下記の式（４）のように表される。
【００７４】
Ｃｂ／Ｃａ＝｛（ε×Ｓ）／（ｘ＋ｄ）｝／｛（ε×Ｓ）／（ｘ−ｄ）｝＝Ｓ２／Ｓ１×（ｘ−ｄ）／（ｘ＋ｄ）      ・・・（４）
【００７５】
ただし、式（４）において、Ｓ２，Ｓ１は、予め分かっている値であって、定数となるので、この式（４）でも距離ｘを求めることが可能となる。
【００７６】
なお、外乱を抑制するためには、検出電極Ａと検出電極Ｂのそれぞれをシールド電極ＳＥにより囲ってしまうのが理想であるが、物体Ｐを検出する方向に設けられた開口部が狭まるほど、指向性が狭くなるので、シールド電極ＳＥは、それらのバランスを考慮した所定の形状を有して配置される。
【００７７】
以上のように、本発明によれば、静電容量Ｃａ，Ｃｂの商を演算することにより、物体までの距離を求められるので、物体の位置を検出できる。
【００７８】
また、従来の差分の演算結果を用いた静電容量センサと比べて、特に、近接してくる物体Ｐの検知性能に優れた静電容量センサを提供できる。
【００７９】
なお、本実施の形態においては、除算回路１３は、専用の回路から構成されるものとして説明したが、ソフトウェアとして構成することもできるし、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせとして構成することもできる。ソフトウェアとして構成される場合には、例えば、上述した除算回路１３が実行する処理を含んだプログラムを、CPU等の制御部によって実行することになる。
【００８０】
また、一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータ等に、記録媒体からインストールされる。
【００８１】
この記録媒体は、コンピュータとは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、若しくは半導体メモリなどにより構成されるだけでなく、コンピュータに予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されている記録部やROMにより構成される。
【００８２】
また、上述した一連の処理を実行させるプログラムは、必要に応じてルータ、モデム等のインターフェースを介して、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の通信媒体を介してコンピュータにインストールされるようにしてもよい。
【００８３】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１  静電容量センサ
１１Ａ，１１Ｂ  パルス駆動回路
１２Ａ，１２Ｂ  電荷積分回路
１３  除算回路
２１Ａ，２１Ｂ  ＯＡアンプ
２２Ａ，２２Ｂ  コンデンサ
２３Ａ，２３Ｂ  電源回路
Ａ，Ｂ  検出電極
Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｆａ，Ｃｆｂ  静電容量
Ｐ  物体
ＳＥ，ＳＥＡ，ＳＥＢ  シールド電極
ＳＷＡ１，ＳＷＡ２，ＳＷＢ１，ＳＷＡ２  スイッチ
【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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