(57)【要約】【課題】自動車バンパー等の湾曲した被装着面に、そのデザインを阻害することなく、また表面塗装等の支障になることもなく、その被装着面の湾曲に沿って容易に装着できるとともに、至近距離の被検出物体を満遍なく検出でき、さらに、激しい降雨や凍結、泥や融雪剤等の付着があっても、感度低下が小さく安定に動作できる高い耐環境性を備え、カー無線等の強い電磁波が存在するノイズ環境下でも、誤動作無く安定に動作できる静電式近接センサの電極システム、および静電式近接センサを実現する。【解決手段】絶縁ベース上にシールド電極膜を形成し、このシールド電極膜を絶縁膜で覆うとともに、この絶縁膜上にて、第１帯状電極膜Ａと、この第１帯状電極膜よりも狭幅の第２帯状電極膜Ｂを平行に近接配置し、シールド電極膜は、第１および第２帯状電極膜の外縁を面方向から取り囲むとともに、第１および第２帯状電極膜と同じ電圧を印加し、さらに、シールド電極膜の周縁部を第１および第２帯状電極膜の外縁からはみ出させる。【選択図】  図１
2010276524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体である絶縁ベースと、
絶縁ベースの上面に配置されたシールド電極膜と、
シールド電極膜の上面を覆う誘電体である第１絶縁膜と、
第１絶縁膜の上面に配置された第１および第２帯状電極膜と、
第１および第２帯状電極膜の上面を覆う誘電体である第２絶縁膜と、を備え、
第１帯状電極膜と第２帯状電極膜は長さがほぼ同じで近接して平行に並んで配置され、
第１帯状電極膜の幅は第２帯状電極膜の幅より大きく、
シールド電極膜は、第１および第２帯状電極膜が配置された部分の周囲を取り囲むようにはみ出して広がっている
静電式近接センサの電極システム。
【請求項２】
請求項１において、第１および第２帯状電極膜を同一面上で面方向から取り囲む環状シールド電極膜が設けられ、この環状シールド電極膜は、第１および第２帯状電極膜に対して同一層面に形成されるとともに、その下側に位置するシールド電極膜に導電接続され、その上側面が第１および第２帯状電極膜と共に、誘電体である絶縁膜で覆われていることを特徴とする静電式近接センサの電極システム。
【請求項３】
請求項１または２において、第１帯状電極膜の両幅にそれぞれ第２帯状電極膜が平行に近接配置されていることを特徴とする静電式近接センサの電極システム。
【請求項４】
請求項１または２において、第２帯状電極膜の両幅にそれぞれ第１帯状電極膜が平行に近接配置されていることを特徴とする静電式近接センサの電極システム。
【請求項５】
請求項１〜４において、第１および第２帯状電極膜の外縁を面方向から取り囲むシールド電極膜周縁部に沿って、高抵抗の導電性被覆を環状に設けたことを特徴とする静電式近接センサの電極システム。
【請求項６】
請求項１〜４において、第１および第２帯状電極膜の外縁を面方向から取り囲むシールド電極膜周縁部の幅の一部または全部を露出させたことを特徴とする静電式近接センサの電極システム。
【請求項７】
請求項１〜６において、第１帯状電極膜の上に絶縁膜を介して第２帯状電極膜が配置されることを特徴とする静電式近接センサの電極システム。
【請求項８】
電極システムと、回路システムを備えた静電式近接センサであって、
電極システムは、誘電体である絶縁ベースと、絶縁ベースの上面に配置されたシールド電極膜と、シールド電極膜の上面を覆う誘電体である第１絶縁膜と、第１絶縁膜の上面に配置された第１および第２帯状電極膜と、第１および第２帯状電極膜の上面を覆う誘電体である第２絶縁膜を備え、
第１帯状電極膜と第２帯状電極膜は長さがほぼ同じで近接して平行に並置され、
第１帯状電極膜の幅は第２帯状電極膜の幅より大きく、
シールド電極膜は、第１および第２帯状電極膜が配置された部分の周囲を取り囲むようにはみ出して広がっており、
回路システムは、電圧印加手段と、差検出手段を備え、
電圧印加手段は、第１帯状電極膜・第２帯状電極膜・シールド電極膜のそれぞれにほぼ等しい電圧を印加するとともに、印加電圧を繰り返し変化させ、
差検出手段は、第１帯状電極膜の蓄積電荷量と第２帯状電極膜の蓄積電荷量の差分に対応した電圧信号を出力する
静電式近接センサ。
【請求項９】
請求項８において、差検出手段は、第１帯状電極膜の蓄積電荷量を電圧変換する第１の電荷電圧変換回路と、第２帯状電極膜の蓄積電荷量を電圧変換する第２の電荷電圧変換回路と、第１および第２の電荷電圧変換回路の各出力電圧の差を抽出する差動回路とを備え、  第１および第２の電荷電圧変換回路はそれぞれ演算増幅器を用いて構成され、
各演算増幅器は、その出力と反転入力間に負帰還容量素子および放電リセット用スイッチング回路が接続されるとともに、その非反転入力に電位の異なる第１電位と第２電位が周期的に切り換えて印加され、その非反転入力に切り換えて印加される第１電位と第２電位がシールド電極膜にも印加されることを特徴とする静電式静電式近接センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、薄型帯状で、湾曲した被装着面にも装着可能で、耐ノイズ性にすぐれた静電式近接センサの電極システムおよびこの電極システムを用いた近接センサに関し、たとえば自動車バンパーの表面に装着してそのバンパーに近接する人体等を検出するのに利用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
静電式近接センサについては、たとえば、特開２００３−２０２３８３号公報（特許文献１）やＪＰＷＯ２００４／０５９３４３号公報（特許文献２）にそれぞれ開示されている。
【０００３】
特許文献１には、物体検出領域に配置される平板状に形成された金属板からなる電極と、直流電源を有する充電系と、電流検出手段を有する放電系と、上記電極に対して上記充電系と上記放電系とを所定の切換周波数で交互に切り換えるスイッチとを含み、被検出物体と上記電極との間の静電容量を上記放電系に流れる電流として検出する近接スイッチが開示されている。
【０００４】
さらに、その特許文献１には、接近する物体を高感度に検出するため、ともに平板状に形成された同一サイズの金属板からなり、物体検出領域内でほぼ同一平面上に並設される第１および第２電極と、直流電源を有する充電系と、電流検出手段を有する放電系と、上記第１および第２電極をともに所定の切換周波数で上記充電系と上記放電系とに交互に切り換えるスイッチ手段とを備えた構成も開示されている。
【０００５】
特許文献２には、Ｕ字断面のレール状に形成されたシールド電極（遮蔽電極）のＵ字溝内に、共に帯板状の第１検出電極と第２検出電極が電極面の高さを違えた状態で収容された電極システムと、この電極システムを用いた近接センサが開示されている。このセンサは、シールド電極のＵ字溝の開口方向が検出領域となり、それ以外の方向はシールド電極でＵ字状に囲まれて非検出領域となる。
【０００６】
被検出体が２つの検出電極から十分な距離で離れている場合、その被検出体によって２つの検出電極にそれぞれ生じる静電容量はそれほど大きくなく、また距離による変化も緩慢であるが、距離がある程度以下になると、そこから急に増大するようになる。この急増大は被検出体に近い方の検出電極にて先に生じる。これより、２つの静電容量間の差が急激に拡大する。
【０００７】
したがって、その２つの静電容量をそれぞれに測定してその差出力を取り出せば、その差出力のレベル状態は、被検出体がある程度のところまで近接したところで大きく変化（急増大）する。この急増大によって被検出体の接近を検出することができる。
【０００８】
上述した近接センサは、ワゴン車などの車両等に取付けられている引き戸式または扉式の自動開閉ドアにおいて指挟み込みを自動的に防止させるためのセンサとして使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２０２３８３号公報
【特許文献２】ＪＰＷＯ２００４／０５９３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
たとえば自動車においては、運転者からの死角となる車両の前後至近距離に対する安全確認がとくに求められている。このために、たとえば車両の前後至近距離での映像を撮影して表示させるモニターカメラが提供されている。しかし、そのモニターカメラにも死角があって、たとえばバンパーの下方の狭い空間に屈んでいる幼児の存在を高い確度で発見することは困難であった。モニターカメラの死角は撮影レンズの広角化によりある程度縮小可能であるが、過度の広角化は映像の歪みを大きくして視認性を低下させるため、この種の安全確認用途には不適である。
【００１１】
車両の前後至近距離に存在する幼児等の障害物を確実に検出する候補手段としては、たとえば特許文献２に開示されているレール状の近接センサの利用が考えられる。この近接センサをバンパーの横幅に沿って装着すれば、バンパー下方の死角空間に隠れている幼児の存在も高い確度で検出可能になるであろう。
【００１２】
しかし、特許文献２の近接センサは、Ｕ字溝をなすシールド電極内に第１検出電極と第２検出電極体を、高さを違えた状態で収納するという立体構造を有する。この立体構造は検出領域外からの誘導ノイズを遮蔽するために必要な構造であるが、このような立体構造の近接センサをたとえば自動車のバンパーに装着することは、バンパーのデザインを大きく阻害し、また表面塗装の支障にもなってしまうという問題が生じる。
【００１３】
また、自動車のバンパー付近は風雨等の自然環境や路面状況等にもっとも過酷に曝される部分であって、この部分に装着されるセンサには、とくに高い耐環境性が要求される。特許文献１，２には、これらの問題の解決に有効な手段が開示されていなかった。
【００１４】
この発明は以上のような問題を鑑みたものであって、その目的は、自動車バンパー等の湾曲した被装着面に、そのデザインを阻害することなく、また表面塗装等の支障になることもなく、その被装着面の湾曲に沿って容易に装着できるとともに、至近距離の被検出物体を満遍なく検出でき、さらに、激しい降雨や凍結、泥や融雪剤等の付着があっても、感度低下が小さく安定に動作できる高い耐環境性を備え、カー無線等の強い電磁波が存在するノイズ環境下でも、誤動作無く安定に動作できる静電式近接センサの電極システムおよびこの電極システムを用いた近接センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明による静電式近接センサの電極システムは、次の（11）〜（18）により特定されるものである。  
（11）誘電体である絶縁ベースをそなえること
（12）絶縁ベースの上面に配置されたシールド電極膜を備えること
（13）シールド電極膜の上面を覆う誘電体である第１絶縁膜を備えること
（14）第１絶縁膜の上面に配置された第１および第２帯状電極膜を備えること
（15）第１および第２帯状電極膜の上面を覆う誘電体である第２絶縁膜を備えること
（16）第１帯状電極膜と第２帯状電極膜は長さがほぼ同じで近接して平行に並んで配置されること
（17）第１帯状電極膜の幅は第２帯状電極膜の幅より大きいこと
（18）シールド電極膜は、第１および第２帯状電極膜が配置された部分の周囲を取り囲むようにはみ出して広がっていること
【００１６】
この発明による静電式近接センサは、次の（21）〜（28）により特定されるものである。  
（21）電極システムと、回路システムを備えた静電式近接センサであること
（22）電極システムは、誘電体である絶縁ベースと、絶縁ベースの上面に配置されたシールド電極膜と、シールド電極膜の上面を覆う誘電体である第１絶縁膜と、第１絶縁膜の上面に配置された第１および第２帯状電極膜と、第１および第２帯状電極膜の上面を覆う誘電体である第２絶縁膜を備えること
（23）第１帯状電極膜と第２帯状電極膜は長さがほぼ同じで近接して平行に並置されること
（24）第１帯状電極膜の幅は第２帯状電極膜の幅より大きいこと
（25）シールド電極膜は、第１および第２帯状電極膜が配置された部分の周囲を取り囲むようにはみ出して広がっていること
（26）回路システムは、電圧印加手段と、差検出手段を備えること
（27）電圧印加手段は、第１帯状電極膜・第２帯状電極膜・シールド電極膜のそれぞれにほぼ等しい電圧を印加するとともに、印加電圧を繰り返し変化させること
（28）差検出手段は、第１帯状電極膜の蓄積電荷量と第２帯状電極膜の蓄積電荷量の差分に対応した電圧信号を出力すること
【発明の効果】
【００１７】
自動車バンパー等の湾曲した被装着面に、そのデザインを阻害することなく、また表面塗装等の支障になることもなく、その被装着面の湾曲に沿って容易に装着できるとともに、至近距離の被検出物体を満遍なく検出でき、さらに、激しい降雨や凍結、泥や融雪剤等の付着があっても、感度低下が小さく安定に動作できる高い耐環境性を備え、カー無線等の強い電磁波が存在するノイズ環境下でも、誤動作無く安定に動作できる静電式近接センサの電極システム、および静電式近接センサを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第１実施形態を示す平面図およびその一部断面図である。
【図２】この発明の電極システムを用いた静電式近接センサ回路システムの第１実施形態を示す回路図である。
【図３】この発明の近接センサを自動車バンパーに装着した場合の近接物検出範囲を示す図である。
【図４】この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第２〜４実施形態を示す平面図である。
【図５】この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第５〜７実施形態を示す平面図である。
【図６】この発明に係る静電式近接センサの電極システムの変形例的な第８実施形態を示す平面図である。
【図７】この発明に係る静電式近接センサ回路システムの第２実施形態を示す回路図である。
【図８】この発明に係る静電式近接センサ回路システムの第３実施形態を示す回路図である。
【図９】この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第９実施形態を示す平面図および断面図である。
【図１０】この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第１０実施形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＝＝＝この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第１実施形態＝＝＝
図１は、この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第１実施形態を平面図と厚みを誇張した部分断面図によって示す。
【００２０】
同図に示す静電式近接センサの電極システム２０は、自動車バンパー等の被装着面に装着されて使用されるものであって、その被装着面と反対側面上の空間領域を検出領域とする。装着は接着剤や粘着剤等を使って行われるが、電極システム２０全体を薄型帯状の可撓構成とすることにより、自動車バンパー等の湾曲した被装着面に沿って面状に装着させることが簡単にできる。これにより、被装着面であるバンパーのデザインを阻害することなく、また塗装等を阻害する突起を形成することなく、そのバンパーの幅長全体に跨って近接センサの電極システム２０を装着させることができる。
【００２１】
この近接センサの電極システム２０は、第１帯状電極膜Ａ、第２帯状電極膜Ｂ、シールド電極膜Ｓ、および各電極膜Ａ，Ｂ，Ｓを相互に絶縁隔離するとともに被装着体からも絶縁隔離する絶縁ベース３０および絶縁膜３１により構成される。
【００２２】
第１帯状電極膜Ａは所定の長さと幅に形成される。第２帯状電極膜Ｂは第１帯状電極膜Ａと同じ長さで、幅だけを狭くして形成される。第１帯状電極膜Ａと第２帯状電極膜Ｂは面方向に並んだ状態で平行に近接配置される。シールド電極膜Ｓは、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂが配置された部分の周囲を取り囲むべく、はみ出して広がるように形成される。このシールド電極膜Ｓは絶縁ベース３０上に形成されていて自動車バンパー等の被装着体から絶縁されている。
【００２３】
シールド電極膜Ｓの上面と、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂの上面はそれぞれ、誘電体である絶縁膜で覆われている。シールド電極膜Ｓと第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂの間は誘電体である絶縁膜３１で絶縁隔離されている。各絶縁膜３１はそれぞれ絶縁フィルムの添着あるいは絶縁材の塗布もしくは印刷等により積層形成される。
【００２４】
シールド電極膜Ｓは、その周縁部が第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂの外縁を面方向から取り囲む。この際、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂの外縁からシールド電極膜Ｓの外縁までの間には、ある程度以上の沿面距離（はみ出し幅）ｄが確保されている。
【００２５】
さらに、図１に示した近接センサの電極システム２０では、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂを同一面上で面方向から取り囲む環状シールド電極膜２４が設けられている。この環状シールド電極膜２４は、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂに対して同一層面に形成されるとともに、その下側に位置するシールド電極膜Ｓにビア２５を介して導電接続されている。この環状シールド電極膜２４の上側面は、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂと共に、誘電体である絶縁膜３１で覆われている。
【００２６】
＝＝＝静電式近接センサの回路システムの実施形態＝＝＝
図２は、図１に示した電極システム２０を用いる静電式近接センサの回路システムを示す。  
同図において、ＳＩＡは第１帯状電極膜Ａの接続端子、ＳＩＢは第２帯状電極膜Ｂの接続端子、ＳＩＳはシールド電極膜Ｓの接続端子をそれぞれ示す。また、Ｃａは被検出体の近接により第１帯状電極膜Ａに形成される静電容量、Ｃｂはその被検出体の近接により第２帯状電極膜Ｂに形成される静電容量をそれぞれ示す。
【００２７】
近接センサ電極システム２０の検出領域に被検出体が近接すると、その被検出体により、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂにそれぞれ静電容量Ｃａ，Ｃｂが生じる。この静電容量Ｃａ，Ｃｂは被検出体が帯状電極膜Ａ，Ｂに接近するにしたがって増大する。この接近したときの静電容量Ｃａ，Ｃｂは、第１帯状電極膜Ａは第２帯状電極膜Ｂに対して長さは同じだが幅広に形成されて電極面積が相対的に大きいことにより、ＣａがＣｂよりも相対的に大きくなる。この静電容量の差（Ｃａ−ｃｂ）の大きさを所定のしきい値でレベル弁別することにより、被検出体の接近を検出することができる。
【００２８】
この検出を行わせるため、図示の回路システムは、充放電回路、第１および第２の電荷電圧変換回路、差動回路、電圧印加手段（アクティブシールド駆動手段）を備えている。
【００２９】
充放電回路は、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂの接続端子ＳＩＡ，ＳＩＢにそれぞれ電位の異なる２つの所定電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２（Ｖｓ１＞Ｖｓ２）を、スイッチング回路Ｓａｓにより、周期的に交互に与えてその第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂがそれぞれに形成する静電容量Ｃａ，Ｃｂを充放電駆動する。この充放電回路は、単独に形成してもよいが、図示の実施形態では、後述する電圧印加手段と共に構成される。
【００３０】
第１および第２の電荷電圧変換回路は演算増幅器（オペアンプ）５１，５２を用いて構成され、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂの充電電荷（電圧印加により充電された蓄積電荷）を電極膜Ａ，Ｂごとに電圧変換する。
【００３１】
差動回路は演算増幅器５３と抵抗Ｒ１，Ｒ２および容量素子Ｃ２を用いて構成され、第１および第２の電荷電圧変換回路の各出力電圧Ｖａ，Ｖｂの差（Ｖａ−Ｖｂ）を抽出して出力する。この差出力（Ｖａ−Ｖｂ）はアクティブ・ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５４を介して出力される。この出力電圧Ｖｏ（＝Ｖａ−Ｖｂ）に基づいて被検出物体の有無が判定される。
【００３２】
上記構成において、第１および第２の電荷電圧変換回路を構成する演算増幅器５１，５２は、その出力と反転入力（−）間に負帰還容量素子Ｃｆａ，Ｃｆｂおよび放電リセット用スイッチング回路Ｓａ，Ｓｂが接続されるとともに、その非反転入力（＋）に電位の異なる第１電位Ｖｓ１と第２電位Ｖｓ２が、スイッチング回路Ｓａｓにより、周期的に切り換えられて印加されるようになっている。そして、その非反転入力（＋）に切り換えられて印加される第１電位Ｖｓ１と第２電位Ｖｓ２がシールド電極膜Ｓにも印加されるようになっている。
【００３３】
＝＝＝充放電回路と電圧印加手段（アクティブシールド駆動手段）＝＝＝＝
図２において、演算増幅器５１，５２の非反転入力（＋）には、スイッチング回路Ｓａｓにより、第１電位Ｖｓ１と第２電位Ｖｓ２が周期的に切り換えられて印加される。演算増幅器５１，５２は、負帰還容量素子Ｃｆａ，Ｃｆｂおよび放電リセット用スイッチング回路Ｓａ，Ｓｂにより、その反転入力（−）が非反転入力（＋）と同電位になるように負帰還動作する。つまり、反転入力（−）が非反転入力（＋）に仮想短絡されるように負帰還動作が行われる。
【００３４】
ここで、その演算増幅器５１，５２の非反転入力（＋）に第１電位Ｖｓ１が印加されると、これに追従して反転入力（−）が第１電位Ｖｓ１となる。同様に、演算増幅器５１，５２の非反転入力（＋）に第２電位Ｖｓ１が印加されると、反転入力（−）も第２電位Ｖｓ２となる。
【００３５】
したがって、演算増幅器５１，５２の反転入力（−）に接続端子ＳＩＡ，ＳＩＢを介して第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂを接続すると、この第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂに第１電位Ｖｓ１と第２電位Ｖｓ２が周期的に切り換えられて印加されて、その電位Ｖｓ１，Ｖｓ２の差電圧（Ｖｓ１−Ｖｓ２）と帯状電極膜Ａ，Ｂが形成する静電容量Ｃａ，Ｃｂに応じた電荷の充放電がそれぞれに行われる。Ｃａ，Ｃｂの充放電電荷はそれぞれ、演算増幅器５１，５２が形成する電荷電圧変換回路によって電圧Ｖａ，Ｖｂに変換される。
【００３６】
演算増幅器５１，５２の放電リセット用スイッチング回路Ｓａ，Ｓｂは、スイッチング回路Ｓａｓと一定の同期関係でオンオフ動作し、第１電位Ｖｓ１と第２電位Ｖｓ２の切り換えごとにオンして負帰還容量素子Ｃｆａ，Ｃｆｂを放電リセットする。これにより、第１電位Ｖｓ１と第２電位Ｖｓ２の切り換えごとに、Ｃａ，Ｃｂに充電された電荷が電圧変化される。
【００３７】
このとき、第１の電位Ｖｓ１と第２の電位Ｖｓ２はシールド電極膜Ｓにも印加されるので、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂはシールド電極膜Ｓと同電位に保持される。これにより、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂとシールド電極膜Ｓ間では電荷の充放電が行われず、両者間での見かけの静電容量は等価的にゼロとなる。
【００３８】
このようにして、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂがそれぞれに形成する静電容量Ｃａ，Ｃｂを充放電駆動する充放電回路が形成されるとともに、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂとシールド電極膜Ｓ間での等価的な静電容量はゼロにする電圧印加手段（アクティブシールド駆動手段）が形成されている。
【００３９】
このアクティブシールド駆動が行われるシールド電極膜Ｓが、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂと被装着面との間に介在して両者間を電気的に遮蔽することにより、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂによる検出動作を、被装着体に影響されることなく、的確に行わせることができる。
【００４０】
＝＝＝耐ノイズ性について＝＝＝
静電式の電極システムを用いた静電式近接センサは、カー無線等の環境ノイズの影響を受けて誤動作しやすいという問題があったが、この発明の近接センサ電極システム２０では、第１帯状電極膜Ａと第２帯状電極膜Ｂを面方向に並んだ状態で平行に近接配置することにより、高い耐環境ノイズ性能を得ることを可能にした。
【００４１】
すなわち、同じ長さで近接して平行する帯状電極膜Ａ，Ｂには、位相や振幅等が同じように揃った電磁波ノイズが誘導される。このようなノイズは差動キャンセルにより簡単かつ高効率に相殺・除去させることができる。これにより、カー無線等の強い電磁波が存在するノイズ環境下でも、誤動作無く安定に動作することが可能になる。
【００４２】
＝＝＝耐環境性について＝＝＝
この発明に係る近接センサの電極システム２０の主要な利用形態としては、自動車バンパーに装着して使用することが想定されている。しかし、自動車のバンパー付近は風雨等の自然環境や路面状況等にもっとも過酷に曝される部分であって、この部分に装着されるセンサには、とくに高い耐環境性が要求される。上述した近接センサ電極システム２０をバンパーに装着した場合、激しい降雨や凍結、泥や融雪剤等の付着が予想される。
【００４３】
このため、この発明の近接センサ電極システム２０では、図１に示すように、シールド電極膜Ｓと第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂの表面を誘電体である絶縁膜３１で覆い、さらに、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂの外縁からシールド電極膜Ｓの外縁までの間にはある程度以上の沿面距離（はみ出し幅）ｄを確保している。
【００４４】
まず、シールド電極膜Ｓと第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂの表面を誘電体である絶縁膜３１で覆うことにより、雨水、泥、融雪剤などが電極Ａ，Ｂに直接接触して浸食するのを防ぐことができる。
【００４５】
次に、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂの外縁からシールド電極膜Ｓの外縁までの間にある程度以上の沿面距離ｄを確保することにより、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂによる検出動作が抵抗導電性の水膜によって阻害されるのを回避させることができる。
【００４６】
第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂの表面は絶縁膜３１によって保護されるが、その絶縁膜３１の表面が雨水や融雪剤を含んだ水などで濡れて水膜ができると、この水膜は抵抗性導電膜として第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂに覆い被さる。
【００４７】
この抵抗性導電膜は電極システム２０と被装着体に跨って覆い被さるため、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂが、被装着体に導電接続している導電膜で覆われてしまったのと同じような作用を受け、正常な検出動作が阻害されてしまう。
【００４８】
しかし、この発明の電極システム２０では、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂの外縁からシールド電極膜Ｓの外縁までの間にある程度以上の沿面距離ｄを確保することにより、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂに覆い被さる抵抗性導電膜を、その沿面距離ｄ部分にて被装着体から交流的に分離させることができる。これにより、その抵抗性導電膜による検出動作への影響を回避させることができる。
【００４９】
雨水や融雪剤を含んだ水などの水膜は、１ｃｍ平方あたり数百Ｋオーム〜数Ｍオームの抵抗性導電膜を形成するが、シールド電極膜Ｓに覆い被さる部分の抵抗性導電膜は、そのシールド電極膜Ｓとの間で絶縁膜３１を介して分布容量を形成する。この分布容量がある程度以上の沿面距離ｄにわたって形成されることにより、帯状電極膜Ａ，Ｂを囲む環状部分の内側と外側を交流的に遮断するローパス・フィルタの分離帯が分布形成される。これにより、激しい降雨や凍結、泥や融雪剤等の付着があっても、感度低下が小さく安定に動作できる高い耐環境性を得ることができる。
【００５０】
＝＝＝沿面距離（はみ出し幅）ｄについて＝＝＝
沿面距離ｄは、雨水や融雪剤を含んだ水などの水膜が形成する抵抗性導電膜の抵抗率、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂの充放電駆動周波数、沿面距離ｄ部分にてシールド電極膜Ｓを覆う絶縁体の厚さと誘電率等によって決めることができる。具体的には、帯状電極膜Ａ，Ｂの充放電駆動周波数よりも低いカットオフ周波数を持つローパス・フィルタが分布形成されるように沿面距離ｄを設定すればよい。一般的構造では、沿面距離ｄは１ｃｍ以上さらに好ましくは２ｃｍ以上確保されていることが望ましい。
【００５１】
＝＝＝近接センサ電極システムの使用状態＝＝＝
図３は、この発明の近接センサ電極システム２０を自動車１０のバンパー１１に装着した使用例を示す。同図において、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。  
同図に示すように、この発明の近接センサの電極システム２０は、自動車パンパー１１のほぼ全幅に沿って、デザインや塗装を阻害する突起を作ることなく、そのバンパー１１の曲面形状に適合しながら面状に装着することができる。
【００５２】
このように装着された近接センサの電極システム２０は、図中にその検出範囲を斜線ハッチングで示すように、バンパー１１の下方を含む周辺４０〜５０ｃｍの空間に接近した物体を満遍なく検出することができる。たとえば幼児などがバンパー１１下方の死角空間に隠れていても、確実に検出することが可能である。
【００５３】
＝＝＝近接センサ電極システムの第２〜４実施形態＝＝＝
図４は、この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第２〜４実施形態を示す。  
同図の（ａ）に示す電極システム２０では、シールド電極膜Ｓの上に絶縁膜３１を介して第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂを設けるとともに、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂは、その下に位置するシールド電極膜Ｓの周縁部によってほぼ面方向から環状に囲繞されている。  
同図の（ｂ）に示す電極システム２０では、第１帯状電極膜Ａの両幅にそれぞれ第２帯状電極膜Ｂ，Ｂが平行に近接配置されている。  
同図の（ｃ）に示す電極システム２０では、第２帯状電極膜Ｂの両幅にそれぞれ第１帯状電極膜Ａ，Ａが平行に近接配置されている。
【００５４】
＝＝＝近接センサ電極システムの第５〜７実施形態＝＝＝
図５は、この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第５〜７実施形態を示す。  
同図の（ａ）に示す電極システム２０では、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂの外縁を面方向から取り囲むシールド電極膜Ｓ周縁部に沿って、高抵抗の導電性被覆２６が環状に設けられている。導電性被覆２６は上面が露出されているとともに、シールド電極膜Ｓに接続されている。この導電性被覆２６は、雨水等による抵抗性導電膜が形成される場合に、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂと被装着体間を一層確実に分離させるのに有効である。  
同図の（ｂ）に示す電極システム２０では、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂの外縁を面方向から取り囲むシールド電極膜Ｓ周縁部の幅の一部を露出させている。  
同図の（ｃ）に示す電極システム２０では、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂの外縁を面方向から取り囲むシールド電極膜Ｓ周縁部の幅の全部を露出させている。
【００５５】
上記のように、シールド電極膜Ｓのはみだし部分上の誘電体層を削除すること、あるいはその厚さを薄くすることは、第１および第２帯状電極膜Ａ，Ｂと被装着体間の交流的分離を一層確実にする上で有効であり、これにより、そのはみ出し部分の幅（沿面距離ｄ）を縮小させることができる。
【００５６】
＝＝＝近接センサ電極システムの第８実施形態＝＝＝
図６は、この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第８実施形態を、厚みを誇張した断面図によって示す。  
同図に示す電極システム２０では、第１帯状電極膜Ａの上に絶縁膜３１を介して第２帯状電極膜Ｂが配置されている。この場合、第１帯状電極膜Ａの面積のうち、第２帯状電極膜Ｂが重なる部分の面積は、センサ電極としては機能しない無効な面積となる。したがって、第１帯状電極膜Ａの幅は少なくとも、第２帯状電極膜Ｂが重なる部分の幅を差し引いた幅が第２帯状電極膜Ｂの幅よりも大きく形成されている。
【００５７】
この実施形態では、第１帯状電極膜Ａの有効幅が第２帯状電極膜Ｂの幅分だけ減じられてしまうが、その幅分を減じた第１帯状電極膜Ａの有効幅が第２帯状電極膜Ｂの幅よりも大きければ、この発明の静電式近接センサ電極システムとして動作することができる。
【００５８】
＝＝＝近接センサ回路システムの他の実施形態＝＝＝
図７は、この発明に係る静電式近接センサ回路システムの第２実施形態を示す。  
図２に示した第１実施形態との相違に着目して説明すると、同図に示す第２実施形態では、第１帯状電極膜Ａの接続端子ＳＩＡ、第２帯状電極膜Ｂの接続端子ＳＩＢ、シールド電極膜Ｓの接続端子ＳＩＳへの電圧印加を、互いに同期動作するスイッチング回路Ｓｃｂ−Ｓｔｂ，Ｓｃａ−Ｓｔａ，Ｓｃｒ−Ｓｓｒにより、２つの電位Ｖｓ１，Ｖｓ２（Ｖｓ１＞Ｖｓ２）間を切り換えている。  
また、同図に示す実施形態の回路システムでは、演算増幅器５３が形成する差動回路の出力Ｖｄをスイッチング回路Ｓｓｈでサンプリングして後段の回路（図示省略）へ出力するようにしている。
【００５９】
図８は、この発明に係る静電式近接センサ回路システムの第３実施形態を示す。  
図７に示した第２実施形態との相違に着目して説明すると、同図に示す第３実施形態では、第１帯状電極膜Ａが形成する静電容量Ｃａと第２帯状電極膜Ｂが形成する静電容量Ｃｂとの差（Ｃａ−Ｃｂ）を縮小補正するための容量素子Ｃｃが設けられている。
【００６０】
この補正用容量素子Ｃｃは、スイッチング回路Ｓｓｂ，Ｓｓｃを介して第２帯状電極膜Ｂの静電容量Ｃｂに並列加算されることにより、第２帯状電極膜Ｂの静電容量Ｃｂと第１帯状電極膜Ａが形成する静電容量Ｃａとの差（Ｃａ−Ｃｂ）を縮小させることができる。これにより、その容量差（Ｃａ−Ｃｂ）に基づく被検出体の接近検出を行いやすくすることができる。
【００６１】
同図に示す実施形態の回路システムでは、図中に各スイッチング回路Ｓｓｃ，Ｓｓｂ，Ｓｓａ，Ｓｓｓ，Ｓａ，Ｓｂのオン／オフと要部における電圧Ｖｄ，Ｓｓｈ，Ｖｏのタイミングチャートを示すように、各電極膜Ａ，Ｂ，Ｓに所定電圧ＶｒとＧＮＤ（Ｖｒ＞ＧＮＤ）が周期的に交互に切り換えて印加されることにより、Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃを充放電駆動するとともに、シールド電極膜Ｓを第１および第２電極膜Ａ，Ｂと同電位にするアクティブシールド駆動が行われる。
【００６２】
＝＝＝近接センサ電極システムの第９，１０の実施形態＝＝＝
図９は、この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第９実施形態を平面図および断面図により示す。同図に示すように、第１帯状電極膜Ａの上に第２帯状電極膜Ｂを配置する場合、シードル電極膜Ｓがフィルム状の絶縁ベース３０上に配置されるとともに、各電極膜Ｓ，Ａ，Ｂ間および最上層の電極膜Ａの上にそれぞれ絶縁膜が配置される。第１帯状電極膜Ａと第２帯状電極膜Ｂは長手方向で完全に重なり合うように配置されることが理論上は望ましいが、同図に示すように、若干のオフセットが生じてもよい。
【００６３】
図１０は、この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第１０実施形態を平面図により示す。同図に示すように、第１帯状電極膜Ａ上に第２帯状電極膜Ｂを配置する場合、その第２帯状電極膜Ｂに重なる部分の第１帯状電極膜Ａ部分は、センサ電極としては機能しない無効な面積となる。したがって、同図に示すように、その第２帯状電極膜Ｂのパターンを変形させるとともに、その変形パターンにより、センサに不感帯を設けること、あるいはセンサの感度範囲を制御することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０  自動車
１１  バンパー
２０  静電式近接センサの電極システム
Ａ  第１帯状電極膜
Ｂ  第２帯状電極膜
Ｓ  シールド電極膜
２４  環状シールド電極膜
２５  ビア
２６  高抵抗の導電性被覆
３０  絶縁ベース
３１  絶縁膜
５１  第１電荷電圧変換回路を構成する演算増幅器
５２  第２電荷電圧変換回路を構成する演算増幅器
５３  差動回路を構成する演算増幅器
５４  アクティブ・ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
ｄ  沿面距離（はみ出し幅）
ＳＩＡ  第１帯状電極膜Ａの接続端子
ＳＩＢ  第２帯状電極膜Ｂの接続端子
ＳＩＳ  シールド電極膜Ｓの接続端子
Ｃａ  第１帯状電極膜Ａに形成される静電容量
Ｃｂ  第２帯状電極膜Ｂに形成される静電容量
Ｃｆａ，Ｃｆｂ  負帰還容量素子
Ｓａ，Ｓｂ  放電リセット用スイッチング回路
Ｖｓ１  第１電位
Ｖｓ２  第２電位
Ｓａｓ  第１電位Ｖｓ１と第２電位Ｖｓ２を切り換えるスイッチング回路
Ｖｏ  出力電圧
【図２】
2010276524.tif 000003
【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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