(57)【要約】【課題】単純な構造でありながら、近傍に位置する対象物の存在領域を非接触状態で検出することが可能な物体センサを提供する。【解決手段】本発明による物体センサ１は、支持体３０と、電極によって構成される複数組の容量素子Ｃ１、Ｃ２と、位置特定手段６０と、を備えている。電極は、内側電極Ｅ０と、一対の第１外側電極Ｅ１、Ｅ２と、を有し、第１外側電極Ｅ１、Ｅ２は、Ｙ軸方向に延びている。一の第１外側電極Ｅ１、Ｅ２と、内側電極Ｅ０とによって、容量素子Ｃ１、Ｃ２が構成さている。位置特定手段６０は、一の容量素子の静電容量値と、他の容量素子の静電容量値とに基づいて、対象物２０が近傍に存在する検出領域を特定する。内側電極Ｅ０のＹ軸方向における長さは、第１外側電極Ｅ１、Ｅ２のＹ軸方向における長さよりも短くなっている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近傍に位置する対象物を検出する物体センサであって、
複数の検出領域を定義するための検出面を有する支持体と、
前記支持体によって支持される電極によって構成される複数組の容量素子と、
前記容量素子の静電容量値に基づいて、前記対象物の位置を特定する位置特定手段と、を備え、
前記検出領域の境界線は、前記容量素子を構成する前記電極の位置に基づいて定義されており、
前記検出面上にＸＹ座標系を定義したときに、前記電極は、内側電極と、Ｘ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた一対の第１外側電極と、を有し、
前記第１外側電極は、Ｙ軸方向に延び、
一の前記第１外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づいて、前記対象物が近傍に存在する前記検出領域を特定し、
前記内側電極の前記Ｙ軸方向における長さは、前記第１外側電極の前記Ｙ軸方向における長さよりも短い、
物体センサ。
【請求項２】
前記第１外側電極は、前記Ｘ軸方向に延びる延長線状部分を含み、
前記延長線状部分は、前記Ｙ軸方向における前記第１外側電極の少なくとも一方の端部に設けられている、請求項１に記載の物体センサ。
【請求項３】
前記電極は、前記Ｙ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた一対の第２外側電極を更に有し、
前記第２外側電極は、前記Ｘ軸方向に延び、
一の前記第２外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、
前記内側電極の前記Ｘ軸方向における長さは、前記第２外側電極の前記Ｘ軸方向における長さよりも短い、請求項１に記載の物体センサ。
【請求項４】
前記内側電極は、前記Ｙ軸方向に延びる第１内側線状部分と、前記Ｘ軸方向に延びる、前記第１内側線状部分に電気的に接続された第２内側線状部分と、を含んでいる、請求項３に記載の物体センサ。
【請求項５】
前記内側電極は、前記Ｙ軸方向に延びる第１内側線状部分と、前記Ｘ軸方向に延びる、前記第１内側線状部分とは電気的に絶縁された第２内側線状部分と、を含んでいる、請求項３に記載の物体センサ。
【請求項６】
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記支持体の上面に形成されている、請求項３〜５のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項７】
近傍に位置する対象物を検出する物体センサであって、
複数の検出領域を定義するための検出面を有する支持体と、
前記支持体によって支持される電極によって構成される複数組の容量素子と、
前記容量素子の静電容量値に基づいて、前記対象物の位置を特定する位置特定手段と、を備え、
前記検出領域の境界線は、前記容量素子を構成する前記電極の位置に基づいて定義されており、
前記検出面上にＸＹ座標系を定義したときに、前記電極は、内側電極と、Ｘ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた第１線状部分をそれぞれ含む一対の第１外側電極および一対の第２外側電極を有し、
前記第１線状部分は、Ｙ軸方向に延び、
一の前記第１外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成されるとともに、一の前記第２外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づいて、前記対象物が近傍に存在する前記検出領域を特定し、
一方の前記第１外側電極の前記第１線状部分は、一方の前記第２外側電極の前記第１線状部分と前記Ｙ軸方向において整列し、他方の前記第１外側電極の前記第１線状部分は、他方の前記第２外側電極の前記第１線状部分と前記Ｙ軸方向において整列し、
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記第１線状部分に電気的に接続された第２線状部分であって、前記Ｙ軸方向とは異なる方向に延びる第２線状部分を更にそれぞれ含み、
一の前記第１外側電極の前記第２線状部分と、対応する前記第２外側電極の前記第２線状部分は、Ｙ軸方向において前記内側電極の両側に設けられ、
前記第１外側電極の前記第２線状部分は、前記第１線状部分のうち対応する前記第２外側電極とは反対側の端部から他方の前記第１外側電極の側に延び、
前記第２外側電極の前記第２線状部分は、前記第１線状部分のうち対応する前記第１外側電極とは反対側の端部から他方の前記第２外側電極の側に延び、
前記内側電極の前記Ｙ軸方向における長さは、前記第１外側電極の前記Ｙ軸方向における長さよりも短いとともに、前記第２外側電極の前記Ｙ軸方向における長さよりも短い、
物体センサ。
【請求項８】
前記第２線状部分は、前記Ｘ軸方向に延びている、請求項７に記載の物体センサ。
【請求項９】
前記内側電極は、互いに絶縁された複数の内側電極分割体であって、対向する前記第１外側電極または前記第２外側電極と前記容量素子を構成する複数の内側電極分割体を含んでいる、請求項７または８に記載の物体センサ。
【請求項１０】
前記内側電極分割体は、前記Ｘ軸方向に延びる第１内側線状部分と、前記Ｙ軸方向に延びる、前記第１内側線状部分に電気的に接続された第２内側線状部分と、を含んでいる、請求項９に記載の物体センサ。
【請求項１１】
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記支持体の上面に形成されている、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項１２】
前記内側電極は、円盤状に形成されている、請求項１〜３、７および８のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項１３】
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づく差分演算を行うことにより、前記対象物が近傍に存在する検出領域を特定する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項１４】
前記位置特定手段が、前記容量素子の各々の静電容量値を測定して測定値を得る容量値測定部と、一の前記容量素子の測定値と、他の前記容量素子の測定値とに基づく差分演算を行う演算実行部と、前記差分演算の結果として得られた差に基づいて、近傍に前記対象物が存在する前記検出領域を特定する領域特定部と、を有している、請求項１３に記載の物体センサ。
【請求項１５】
前記領域特定部が、前記差分演算の結果として得られる前記差の符号に基づいて前記検出領域の特定を行う、請求項１４に記載の物体センサ。
【請求項１６】
前記領域特定部が、前記差分演算の結果として得られる前記差の絶対値が所定のしきい値以上である場合に、近傍に前記対象物が存在する旨の検出を行う、請求項１４に記載の物体センサ。
【請求項１７】
前記領域特定部が、前記差分演算の結果として得られる前記差の絶対値が所定のしきい値以上である場合に、当該差の符号に基づいて前記検出領域の特定を行う、請求項１６に記載の物体センサ。
【請求項１８】
前記演算実行部が、一の前記容量素子の測定値と、他の前記容量素子の測定値とに基づく加算演算を行う機能を更に有し、
前記領域特定部が、前記加算演算の結果として得られた和を前記検出領域の特定に利用する、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項１９】
前記領域特定部が、前記加算演算の結果として得られる和が所定の第２のしきい値以上である場合には、前記差分演算の結果として得られる前記差の絶対値が所定の前記しきい値未満であっても、一対の前記容量素子の近傍に前記対象物が存在する旨の検出を行う、請求項１８に記載の物体センサ。
【請求項２０】
前記位置特定手段が、前記容量素子の各々の静電容量値を測定して測定値を得る容量値測定部と、一の前記容量素子の測定値と、他の前記容量素子の測定値とに基づく差分演算を行う演算実行部と、前記差分演算の結果として得られた差に基づいて、近傍に前記対象物が存在する前記検出領域を特定する領域特定部と、を有し、
前記演算実行部が、隣接する一対の前記容量素子の測定値に基づく加算演算を行う機能と、前記加算演算の結果として得られた、隣接する一対の前記容量素子の測定値の和と、他の隣接する一対の前記容量素子の測定値の和とに基づく差分演算を行う機能と、を更に有する、請求項３〜１０のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項２１】
前記位置特定手段が、
入力される所定周波数のバルス信号を、一の前記容量素子の静電容量値に基づいて遅延させる第１遅延回路と、
入力される所定周波数のパルス信号を、他の前記容量素子の静電容量値に基づいて遅延させる第２遅延回路と、
前記第１遅延回路から出力されるパルス信号の位相と、前記第２遅延回路から出力されるパルス信号の位相とを比較し、位相差に応じたパルス信号を出力する位相比較手段と、
前記位相比較手段から出力されるパルス信号に基づいて、近傍に前記対象物が存在する前記検出領域を特定する領域特定部と、を有している、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項２２】
近傍に位置する対象物を検出する物体センサであって、
複数の検出領域を定義するための検出面を有する支持体と、
前記支持体によって支持される電極によって構成される複数組の容量素子と、
前記容量素子の静電容量値に基づいて、前記対象物の位置を特定する位置特定手段と、を備え、
前記検出領域の境界線は、前記容量素子を構成する前記電極の位置に基づいて定義されており、
前記検出面上にＸＹ座標系を定義したときに、前記電極は、内側電極と、Ｘ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた一対の第１外側電極と、Ｙ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた一対の第２外側電極と、を有し、
前記第１外側電極は、前記Ｙ軸方向に延び、
前記第２外側電極は、前記Ｘ軸方向に延び、
一の前記第１外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、一の前記第２外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づいて、前記対象物が近傍に存在する検出領域を特定し、
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記支持体の上面に形成されている、
物体センサ。
【請求項２３】
近傍に位置する対象物を検出する物体センサであって、
複数の検出領域を定義するための検出面を有する支持体と、
前記支持体によって支持される電極によって構成される複数組の容量素子と、
前記容量素子の静電容量値に基づいて、前記対象物の位置を特定する位置特定手段と、を備え、
前記検出領域の境界線は、前記容量素子を構成する前記電極の位置に基づいて定義されており、
前記検出面上にＸＹ座標系を定義したときに、前記電極は、内側電極と、Ｘ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた第１線状部分をそれぞれ含む一対の第１外側電極および一対の第２外側電極を有し、
前記第１線状部分は、Ｙ軸方向に延び、
一の前記第１外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成されるとともに、一の前記第２外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づいて、前記対象物が近傍に存在する検出領域を特定し、
一方の前記第１外側電極の前記第１線状部分は、一方の前記第２外側電極の前記第１線状部分と前記Ｙ軸方向において整列し、他方の前記第１外側電極の前記第１線状部分は、他方の前記第２外側電極の前記第１線状部分と前記Ｙ軸方向において整列し、
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記第１線状部分に電気的に接続された第２線状部分であって、前記Ｙ軸方向とは異なる方向に延びる第２線状部分を更にそれぞれ含み、
一の前記第１外側電極の前記第２線状部分と、対応する前記第２外側電極の前記第２線状部分は、Ｙ軸方向において前記内側電極の両側に設けられ、
前記第１外側電極の前記第２線状部分は、前記第１線状部分のうち対応する前記第２外側電極とは反対側の端部から他方の前記第１外側電極の側に延び、
前記第２外側電極の前記第２線状部分は、前記第１線状部分のうち対応する前記第１外側電極とは反対側の端部から他方の前記第２外側電極の側に延び、
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記支持体の上面に形成されている、
物体センサ。  
【請求項２４】
被取付体上に取り付けられ、近傍に位置する対象物を検出する物体センサであって、
前記被取付体の表面に設けられた絶縁体と、
前記絶縁体上に設けられ、複数の検出領域を定義するための検出面を有する支持体と、
前記支持体によって支持される電極によって構成される複数組の容量素子と、
前記容量素子の静電容量値に基づいて、前記対象物の位置を特定する位置特定手段と、を備え、
前記検出領域の境界線は、前記容量素子を構成する前記電極の位置に基づいて定義されており、
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づく差分演算を行うことにより、前記対象物が近傍に存在する検出領域を特定する、
物体センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体センサに関し、特に、近傍に存在する対象物の位置を非接触状態で検出する物体センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近隣に存在する対象物を検出する物体センサとして、従来から様々なタイプのものが利用されている。その多くは、光波、電波、音波などを対象物に照射し、戻ってくる反射波を測定するタイプのものである。一方、ごく近傍に位置する対象物を検出するセンサとしては、容量素子や抵抗素子を用いた物体センサも提案されており、更に、多数の検出素子を二次元的に配置することにより、対象物の位置を高い精度で検出できる物体センサも提案されている。
【０００３】
たとえば、下記の特許文献１には、車両のドアに手や指などが挟まれるのを防止するために、一対の電極によって構成される容量素子を利用した物体センサが開示されている。また、特許文献２には、多数の抵抗素子を二次元的に配置することにより、対象物の位置を高い精度で検出でき、ロボット用の触覚センサとしての利用に適した物体センサが提案されている。更に、特許文献３には、多数のマイクロセンサ素子を二次元的に配置することにより、対象物の位置を非接触状態で検出し、非接触型タッチパネルとして利用可能な物体センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２７２４４号公報
【特許文献２】特開２０１５−１１４３０８号公報
【特許文献３】特開２０１１−２２１９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に開示された物体センサは、車両のドアへの挟み込みを防止するためのものであるため、近傍に物体が有るか無いか、を判定することができれば足りる。しかしながら、ロボットアームなどに装着して用いる物体センサには、近傍に存在する物体の有無だけでなく、近傍のどの領域に物体が存在するのかを検出する機能が望まれている。上述の特許文献２に開示された物体センサでは、多数の抵抗素子が設けられているため、どの位置に物体が接触したかを検出することができる。しかしながら、このセンサはあくまでも接触を検知するための触覚センサであるため、実際に物体が接触するまで、その存在を検知することはできない。
【０００６】
今後は、人間社会のあらゆる分野にロボットが広く利用されてゆくものと予想され、ロボットが人に接触して危害を及ぼすような事態を避けるための安全措置が重要になる。上述の特許文献２に開示された触覚センサでは、ロボットアームが人に接触するまでは検出信号が得られないため、十分な安全策を講じることが困難である。ロボットに利用する物体センサには、ある程度の近傍に接近した物体を接触前に検知し、危険を予知できる機能が望まれている。
【０００７】
一方、上述の特許文献３に開示された物体センサは、多数のマイクロセンサ素子によって電界もしくは磁界の変化を検出することにより、非接触状態で物体の検出が可能になる。しかしながら、個々のマイクロセンサ素子の構造が複雑になり、コストの高騰は避けられない。また、この物体センサは、そもそもタッチパネルへの利用を前提とした装置であるため、個々の検出素子を平面上に配置できれば足りる。このため、個々の検出素子が複雑な構造をもっていても問題は生じない。しかしながら、ロボットなどに装着する物体センサの場合、センサの装着面は、平面や単純な円柱面とは限らない。たとえば、ロボットの指先に取り付ける物体センサの場合、三次元の自由曲面に装着可能な構造が要求される。
【０００８】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、単純な構造でありながら、近傍に位置する対象物の存在領域を非接触状態で検出することが可能な物体センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、
近傍に位置する対象物を検出する物体センサであって、
複数の検出領域を定義するための検出面を有する支持体と、
前記支持体によって支持される電極によって構成される複数組の容量素子と、
前記容量素子の静電容量値に基づいて、前記対象物の位置を特定する位置特定手段と、を備え、
前記検出領域の境界線は、前記容量素子を構成する前記電極の位置に基づいて定義されており、
前記検出面上にＸＹ座標系を定義したときに、前記電極は、内側電極と、Ｘ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた一対の第１外側電極と、を有し、
前記第１外側電極は、Ｙ軸方向に延び、
一の前記第１外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づいて、前記対象物が近傍に存在する前記検出領域を特定し、
前記内側電極の前記Ｙ軸方向における長さは、前記第１外側電極の前記Ｙ軸方向における長さよりも短い、
物体センサ、
を提供する。
【００１０】
上述した物体センサにおいて、
前記第１外側電極は、前記Ｘ軸方向に延びる延長線状部分を含み、
前記延長線状部分は、前記Ｙ軸方向における前記第１外側電極の少なくとも一方の端部に設けられている、
ようにしてもよい。
【００１１】
上述した物体センサにおいて、
前記電極は、前記Ｙ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた一対の第２外側電極を更に有し、
前記第２外側電極は、前記Ｘ軸方向に延び、
一の前記第２外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、
前記内側電極の前記Ｘ軸方向における長さは、前記第２外側電極の前記Ｘ軸方向における長さよりも短い、
ようにしてもよい。
【００１２】
上述した物体センサにおいて、
前記内側電極は、前記Ｙ軸方向に延びる第１内側線状部分と、前記Ｘ軸方向に延びる、前記第１内側線状部分に電気的に接続された第２内側線状部分と、を含んでいる、
ようにしてもよい。
【００１３】
上述した物体センサにおいて、
前記内側電極は、前記Ｙ軸方向に延びる第１内側線状部分と、前記Ｘ軸方向に延びる、前記第１内側線状部分とは電気的に絶縁された第２内側線状部分と、を含んでいる、
ようにしてもよい。
【００１４】
上述した物体センサにおいて、
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記支持体の上面に形成されている、
ようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明は、
近傍に位置する対象物を検出する物体センサであって、
複数の検出領域を定義するための検出面を有する支持体と、
前記支持体によって支持される電極によって構成される複数組の容量素子と、
前記容量素子の静電容量値に基づいて、前記対象物の位置を特定する位置特定手段と、を備え、
前記検出領域の境界線は、前記容量素子を構成する前記電極の位置に基づいて定義されており、
前記検出面上にＸＹ座標系を定義したときに、前記電極は、内側電極と、Ｘ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた第１線状部分をそれぞれ含む一対の第１外側電極および一対の第２外側電極を有し、
前記第１線状部分は、Ｙ軸方向に延び、
一の前記第１外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成されるとともに、一の前記第２外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づいて、前記対象物が近傍に存在する前記検出領域を特定し、
一方の前記第１外側電極の前記第１線状部分は、一方の前記第２外側電極の前記第１線状部分と前記Ｙ軸方向において整列し、他方の前記第１外側電極の前記第１線状部分は、他方の前記第２外側電極の前記第１線状部分と前記Ｙ軸方向において整列し、
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記第１線状部分に電気的に接続された第２線状部分であって、前記Ｙ軸方向とは異なる方向に延びる第２線状部分を更にそれぞれ含み、
一の前記第１外側電極の前記第２線状部分と、対応する前記第２外側電極の前記第２線状部分は、Ｙ軸方向において前記内側電極の両側に設けられ、
前記第１外側電極の前記第２線状部分は、前記第１線状部分のうち対応する前記第２外側電極とは反対側の端部から他方の前記第１外側電極の側に延び、
前記第２外側電極の前記第２線状部分は、前記第１線状部分のうち対応する前記第１外側電極とは反対側の端部から他方の前記第２外側電極の側に延び、
前記内側電極の前記Ｙ軸方向における長さは、前記第１外側電極の前記Ｙ軸方向における長さよりも短いとともに、前記第２外側電極の前記Ｙ軸方向における長さよりも短い、
物体センサ、
を提供する。
【００１６】
上述した物体センサにおいて、
前記第２線状部分は、前記Ｘ軸方向に延びている、
ようにしてもよい。
【００１７】
上述した物体センサにおいて、
前記内側電極は、互いに絶縁された複数の内側電極分割体であって、対向する前記第１外側電極または前記第２外側電極と前記容量素子を構成する複数の内側電極分割体を含んでいる、
ようにしてもよい。
【００１８】
上述した物体センサにおいて、
前記内側電極分割体は、前記Ｘ軸方向に延びる第１内側線状部分と、前記Ｙ軸方向に延びる、前記第１内側線状部分に電気的に接続された第２内側線状部分と、を含んでいる、
ようにしてもよい。
【００１９】
上述した物体センサにおいて、
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記支持体の上面に形成されている、
ようにしてもよい。
【００２０】
上述した物体センサにおいて、
前記内側電極は、円盤状に形成されている、
ようにしてもよい。
【００２１】
上述した物体センサにおいて、
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づく差分演算を行うことにより、前記対象物が近傍に存在する検出領域を特定する、
ようにしてもよい。
【００２２】
上述した物体センサにおいて、
前記位置特定手段が、前記容量素子の各々の静電容量値を測定して測定値を得る容量値測定部と、一の前記容量素子の測定値と、他の前記容量素子の測定値とに基づく差分演算を行う演算実行部と、前記差分演算の結果として得られた差に基づいて、近傍に前記対象物が存在する前記検出領域を特定する領域特定部と、を有している、
ようにしてもよい。
【００２３】
上述した物体センサにおいて、
前記領域特定部が、前記差分演算の結果として得られる前記差の符号に基づいて前記検出領域の特定を行う、
ようにしてもよい。
【００２４】
上述した物体センサにおいて、
前記領域特定部が、前記差分演算の結果として得られる前記差の絶対値が所定のしきい値以上である場合に、近傍に前記対象物が存在する旨の検出を行う、
ようにしてもよい。
【００２５】
上述した物体センサにおいて、
前記領域特定部が、前記差分演算の結果として得られる前記差の絶対値が所定のしきい値以上である場合に、当該差の符号に基づいて前記検出領域の特定を行う、
ようにしてもよい。
【００２６】
上述した物体センサにおいて、
前記演算実行部が、一の前記容量素子の測定値と、他の前記容量素子の測定値とに基づく加算演算を行う機能を更に有し、
前記領域特定部が、前記加算演算の結果として得られた和を前記検出領域の特定に利用する、
ようにしてもよい。
【００２７】
上述した物体センサにおいて、
前記領域特定部が、前記加算演算の結果として得られる和が所定の第２のしきい値以上である場合には、前記差分演算の結果として得られる前記差の絶対値が所定の前記しきい値未満であっても、一対の前記容量素子の近傍に前記対象物が存在する旨の検出を行う、
ようにしてもよい。
【００２８】
上述した物体センサにおいて、
前記位置特定手段が、前記容量素子の各々の静電容量値を測定して測定値を得る容量値測定部と、一の前記容量素子の測定値と、他の前記容量素子の測定値とに基づく差分演算を行う演算実行部と、前記差分演算の結果として得られた差に基づいて、近傍に前記対象物が存在する前記検出領域を特定する領域特定部と、を有し、
前記演算実行部が、隣接する一対の前記容量素子の測定値に基づく加算演算を行う機能と、前記加算演算の結果として得られた、隣接する一対の前記容量素子の測定値の和と、他の隣接する一対の前記容量素子の測定値の和とに基づく差分演算を行う機能と、を更に有する、
ようにしてもよい。
【００２９】
上述した物体センサにおいて、
前記位置特定手段が、
入力される所定周波数のバルス信号を、一の前記容量素子の静電容量値に基づいて遅延させる第１遅延回路と、
入力される所定周波数のパルス信号を、他の前記容量素子の静電容量値に基づいて遅延させる第２遅延回路と、
前記第１遅延回路から出力されるパルス信号の位相と、前記第２遅延回路から出力されるパルス信号の位相とを比較し、位相差に応じたパルス信号を出力する位相比較手段と、
前記位相比較手段から出力されるパルス信号に基づいて、近傍に前記対象物が存在する前記検出領域を特定する領域特定部と、を有している、
ようにしてもよい。
【００３０】
また、本発明は、
近傍に位置する対象物を検出する物体センサであって、
複数の検出領域を定義するための検出面を有する支持体と、
前記支持体によって支持される電極によって構成される複数組の容量素子と、
前記容量素子の静電容量値に基づいて、前記対象物の位置を特定する位置特定手段と、を備え、
前記検出領域の境界線は、前記容量素子を構成する前記電極の位置に基づいて定義されており、
前記検出面上にＸＹ座標系を定義したときに、前記電極は、内側電極と、Ｘ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた一対の第１外側電極と、Ｙ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた一対の第２外側電極と、を有し、
前記第１外側電極は、前記Ｙ軸方向に延び、
前記第２外側電極は、前記Ｘ軸方向に延び、
一の前記第１外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、一の前記第２外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づいて、前記対象物が近傍に存在する検出領域を特定し、
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記支持体の上面に形成されている、
物体センサ、
を提供する。
【００３１】
また、本発明は、
近傍に位置する対象物を検出する物体センサであって、
複数の検出領域を定義するための検出面を有する支持体と、
前記支持体によって支持される電極によって構成される複数組の容量素子と、
前記容量素子の静電容量値に基づいて、前記対象物の位置を特定する位置特定手段と、を備え、
前記検出領域の境界線は、前記容量素子を構成する前記電極の位置に基づいて定義されており、
前記検出面上にＸＹ座標系を定義したときに、前記電極は、内側電極と、Ｘ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた第１線状部分をそれぞれ含む一対の第１外側電極および一対の第２外側電極を有し、
前記第１線状部分は、Ｙ軸方向に延び、
一の前記第１外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成されるとともに、一の前記第２外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づいて、前記対象物が近傍に存在する検出領域を特定し、
一方の前記第１外側電極の前記第１線状部分は、一方の前記第２外側電極の前記第１線状部分と前記Ｙ軸方向において整列し、他方の前記第１外側電極の前記第１線状部分は、他方の前記第２外側電極の前記第１線状部分と前記Ｙ軸方向において整列し、
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記第１線状部分に電気的に接続された第２線状部分であって、前記Ｙ軸方向とは異なる方向に延びる第２線状部分を更にそれぞれ含み、
一の前記第１外側電極の前記第２線状部分と、対応する前記第２外側電極の前記第２線状部分は、Ｙ軸方向において前記内側電極の両側に設けられ、
前記第１外側電極の前記第２線状部分は、前記第１線状部分のうち対応する前記第２外側電極とは反対側の端部から他方の前記第１外側電極の側に延び、
前記第２外側電極の前記第２線状部分は、前記第１線状部分のうち対応する前記第１外側電極とは反対側の端部から他方の前記第２外側電極の側に延び、
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記支持体の上面に形成されている、
物体センサ、
を提供する。
【００３２】
また、本発明は、
被取付体上に取り付けられ、近傍に位置する対象物を検出する物体センサであって、
前記被取付体の表面に設けられた絶縁体と、
前記絶縁体上に設けられ、複数の検出領域を定義するための検出面を有する支持体と、
前記支持体によって支持される電極によって構成される複数組の容量素子と、
前記容量素子の静電容量値に基づいて、前記対象物の位置を特定する位置特定手段と、を備え、
前記検出領域の境界線は、前記容量素子を構成する前記電極の位置に基づいて定義されており、
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づく差分演算を行うことにより、前記対象物が近傍に存在する検出領域を特定する、
物体センサ
を提供する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、単純な構造でありながら、近傍に位置する対象物の存在領域を非接触状態で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の基本原理を説明するための静電容量型物体センサの基本構造部の斜視図である。
【図２】図１に示す静電容量型物体センサの検出動作を説明するために、これをＸＺ平面で切断した側断面図である。
【図３】図２に示す静電容量型物体センサの上方の移動経路Ｇを導電性の対象物が通過したときの静電容量値Ｃの変化を示すグラフである。
【図４】図２に示す静電容量型物体センサにおける静電容量の発生原理を示す側断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る物体センサを構成する基本構造部の上面図（図５（ａ））およびこれをＸＺ平面で切断した側断面図（図５（ｂ））である。
【図６】図５に示す第１の実施の形態に係る物体センサにおける静電容量値の検出回路の一例を示す回路図および位置特定手段の構成を示すブロック図（図６（ａ））ならびに各静電容量値を測定する際の切替動作を示す表（図６（ｂ））である。
【図７】図５に示す第１の実施の形態に係る物体センサの上方の移動経路を導電性の対象物が通過したときの静電容量値Ｃの変化を示すグラフである。
【図８】図７に示すグラフを元にして求めた静電容量値の差Ｃｄｉｆｆ（図８（ａ））および和Ｃａｄｄ（図８（ｂ））を示すグラフである。
【図９】図８（ｂ）のグラフにしきい値Ｃｔｈを設定して領域定義を行った状態を示すグラフである。
【図１０】図９のグラフを利用して、対象物が存在する検出領域を特定する方法を示す表である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る物体センサを構成する基本構造部の第１の変形例を示す上面図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る物体センサの第２の変形例において、静電容量値の検出回路の一例を示すブロック図である。
【図１３】図１２の信号処理回路の動作波形を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る物体センサを構成する基本構造部の上面図である。
【図１５】図１４に示す第２の実施の形態に係る物体センサにおける静電容量値の検出回路の一例を示す回路図（図１５（ａ））および各静電容量値を測定する際の切替動作を示す表（図１５（ｂ））である。
【図１６】図１４に示す第２の実施の形態に係る物体センサにおいて、位置特定に利用される領域構成を示す上面図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る物体センサを構成する基本構造部の比較例を示す上面図（図１７（ａ））およびこれをＸＺ平面で切断した側断面図（図１７（ｂ））である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態の第１の変形例に係る物体センサにおいて、位置特定に利用される領域構成を示す上面図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る物体センサの第２の変形例において、静電容量値の検出回路のうち第１遅延回路および第２遅延回路を示すブロック図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態に係る物体センサを構成する基本構造部の第３の変形例を示す上面図である。
【図２１】本発明の第２の実施の形態に係る物体センサを構成する基本構造部の第４の変形例を示す上面図（図２１（ａ））およびこれをＸＺ平面で切断した側断面図（図２１（ｂ））である。
【図２２】本発明の第２の実施の形態に係る物体センサを構成する基本構造部の第５の変形例を示す上面図である。
【図２３】本発明の第３の実施の形態に係る物体センサを構成する基本構造部の上面図である。
【図２４】図２３に示す第３の実施の形態に係る物体センサにおける静電容量値の検出回路の一例を示す回路図（図２４（ａ））および各静電容量値を測定する際の切替動作を示す表（図２４（ｂ））である。
【図２５】本発明の第３の実施の形態に係る物体センサを構成する基本構造部の第１の変形例を示す上面図である。
【図２６】本発明の第３の実施の形態に係る物体センサを構成する基本構造部の第２の変形例を示す上面図である。
【図２７】本発明の第４の実施の形態に係る物体センサを構成する基本構造部の上面図である。
【図２８】図２７に示す物体センサをＸＺ平面で切断した側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明する。
【００３６】
＜＜＜  §１．  近接物体に基づく容量素子の静電容量値の変化  ＞＞＞
本発明に係る物体センサは、容量素子の静電容量値の変化に基づいて、近接する物体を検出するタイプのセンサである。そこで、ここでは便宜上、検出対象となる物体（以下、単に対象物という）が容量素子に接近した場合に、当該容量素子の静電容量値にどのような変化が生じるかを簡単に説明しておく。
【００３７】
図１は、本発明の基本原理を説明するための静電容量型物体センサの基本構造部の斜視図である。図示のとおり、この物体センサの基本構造部は、平板状の支持体１０と、その上面に形成された一対の線状電極Ｅ１、Ｅ２とによって構成されている。支持体１０は絶縁性材料から構成され、線状電極Ｅ１、Ｅ２は金属などの導電性材料から構成されている。ここでは、説明の便宜上、図示のようなＸＹＺ三次元直交座標系を定義して、各部の構造を説明する。この座標系の原点Ｏは、平板状の支持体１０の上面の中心位置に定義されており、図の右方向にＸ軸、図の奥方向にＹ軸、図の上方向にＺ軸が定義されている。したがって、平板状の支持体１０の上面はＸＹ平面に含まれる。
【００３８】
支持体１０の上面には、Ｙ軸に平行な２本の配置線Ｌｘ１、Ｌｘ２が定義されており、線状電極Ｅ１、Ｅ２は、それぞれ配置線Ｌｘ１、Ｌｘ２に沿って配置された平板状の細長い電極である。配置線Ｌｘ１とＹ軸との距離および配置線Ｌｘ２とＹ軸との距離は等しく、この基本構造部は、ＹＺ平面に関して面対称の構造を有している。
【００３９】
図２は、図１に示す静電容量型物体センサの検出動作を説明するために、これをＸＺ平面で切断した側断面図である。上述したとおり、平板状の支持体１０の上面には、一対の線状電極Ｅ１、Ｅ２が設けられている。ここでは、配置線Ｌｘ１、Ｌｘ２とＸＺ平面との交点を、それぞれ配置点Ｐｘ１、Ｐｘ２と呼ぶことにする。配置点Ｐｘ１、Ｐｘ２は、いずれもＸ軸上の点になる。なお、図２には、線状電極Ｅ１と端子Ｔ１の間および線状電極Ｅ２と端子Ｔ２の間に配線が描かれているが、実際には、この配線や端子は、平板状の支持体１０の上面に形成されることになる。
【００４０】
この静電容量型物体センサの検出動作を説明するために、図示のとおり、Ｘ軸の上方に移動経路Ｇを定義する。この移動経路Ｇは、Ｘ軸をＺ軸正方向に高さｈだけ移動させた直線に相当する。そして、この移動経路Ｇに沿って、図の左側から右側に向かって対象物２０を移動させた場合に、端子Ｔ１、Ｔ２間の静電容量値Ｃがどのように変化するかを考えてみる。
【００４１】
ここでは、便宜上、対象物２０が中心点Ｑを有する金属球であるものとし、図示のとおり、中心点Ｑの位置が、移動経路Ｇに沿ってＱ１→Ｑ０→Ｑ２と変化するように、対象物２０を移動させたものとしよう。図３は、このようにして、対象物２０が移動経路Ｇ上を移動したときの端子Ｔ１、Ｔ２間の静電容量値Ｃの変化を示すグラフである。グラフの横軸は、対象物２０の中心点ＱのＸ座標値であり、グラフの縦軸は、端子Ｔ１、Ｔ２間（すなわち、線状電極Ｅ１、Ｅ２間）の静電容量値Ｃである。図示のとおり、点Ｑが原点Ｏの直上にあるとき（対象物２０が図２における中心点Ｑ０の位置にあるとき）、静電容量値Ｃは最大値Ｃｍａｘをとり、点Ｑが原点Ｏから離れるにしたがって、静電容量値Ｃは減少してゆく。
【００４２】
図２に示す基本構造部は、ＹＺ平面に関して面対称の構造を有しているため、図３のグラフも、原点Ｏを中心として左右対称のグラフになる。このため、点Ｑが配置点Ｐｘ１の直上にあるとき、および、点Ｑが配置点Ｐｘ２の直上にあるとき（別言すれば、対象物２０が線状電極Ｅ１の直上にあるとき、および、対象物２０が線状電極Ｅ２の直上にあるとき）には、静電容量値Ｃは所定値Ｃｅをとる。
【００４３】
図４は、図２に示す静電容量型物体センサにおける静電容量の発生原理を示す側断面図である。図４（ａ）は、対象物２０が存在しない状態（この静電容量型物体センサから十分に離れている状態）において、両電極Ｅ１、Ｅ２間に電圧を印加した場合に生じる電気力線のイメージを示している。電極Ｅ１、Ｅ２は、いずれも平板状の導電層（たとえば、金属層）によって構成され、図示のとおり、支持体１０の上面に並んで配置されている。このため、両電極Ｅ１、Ｅ２の対向面は、図に太線で示す側面部分ということになり、これら側面間に多くの電気力線（図には、破線で示す）が描かれることになる。ただ、電極Ｅ１、Ｅ２の上面や下面間にも、多少の電気力線が描かれる。
【００４４】
したがって、この一対の電極Ｅ１、Ｅ２を容量素子Ｃとして把握した場合、容量素子Ｃを構成する一対の電極の対向面は、図に太線で示す側面部分であるため、静電容量値Ｃは比較的小さい値をとる。図３のグラフの両端における静電容量値Ｃが０に近い値になっているのは、一対の電極Ｅ１、Ｅ２のみでは、小さな静電容量値Ｃしか得られないためである。グラフの縦軸の一番下の目盛りに示す値Ｃ０は、両電極Ｅ１、Ｅ２間に存在する既存容量の値であり、図４（ａ）に示すように、対象物２０が存在しない場合において、容量素子Ｃが本来保有する静電容量値に対応する。
【００４５】
一方、図４（ｂ）は、一対の電極Ｅ１、Ｅ２間の上方空間に対象物２０が存在する状態において、両電極Ｅ１、Ｅ２間に電圧を印加した場合に生じる電気力線のイメージを示している。図４（ａ）と同様に、両電極Ｅ１、Ｅ２の対向する側面部分に電気力線が描かれることになるが、それだけではなく、電極Ｅ１と対象物２０の対向面および電極Ｅ２と対象物２０の対向面（図では、その一部を太線で示す）の間にも電気力線が描かれることになる。これは、導電性材料からなる対象物２０の表面が、電極Ｅ１、Ｅ２に対する対向電極として機能するためである。
【００４６】
結局、図４（ａ）に示すように対象物２０が近傍に存在しない場合は、端子Ｔ１、Ｔ２間の静電容量値Ｃは、専ら電極Ｅ１とＥ２との間の既存容量によって定まることになるのに対して、図４（ｂ）に示すように対象物２０が近傍に存在する場合は、端子Ｔ１、Ｔ２間の静電容量値Ｃは、電極Ｅ１とＥ２との間の既存容量に、対象物２０との間に生じる左側付加容量Ｃｌｅｆｔおよび右側付加容量Ｃｒｉｇｈｔを加えた値になる。このような理由から、図３に示すグラフのように、対象物２０が一対の電極Ｅ１、Ｅ２の間の地点（原点Ｏ）の直上に位置したときに、得られる静電容量値は最大値Ｃｍａｘになる。
【００４７】
したがって、図２に示す例のように、予め定められた移動経路Ｇ（高さｈの経路）上を、予め定められた対象物２０が移動する場合に、図３のグラフに示すような静電容量値Ｃの変化が生じることがわかっていれば、両端子Ｔ１、Ｔ２間の静電容量値Ｃを測定することにより、対象物２０の位置を特定することが可能である。具体的には、たとえば、測定された静電容量値Ｃが所定値Ｃｅ以上であれば、対象物２０は、図３に示す検出領域Ａ内（図１に示す配置線Ｌｘ１とＬｘ２との間の領域上空）に位置すると判断でき、所定値Ｃｅ未満であれば、対象物２０は、図３に示す検出領域Ａ外に位置すると判断できる（左側の外か、右側の外かは判断できない）。
【００４８】
もっとも、対象物２０の移動経路が図２に示す移動経路Ｇよりも上方であった場合（高さがｈよりも大きかった場合）は、図３のグラフの山の高さはより低くなり、対象物２０の移動経路が図２に示す移動経路Ｇよりも下方であった場合（高さがｈよりも小さかった場合）は、図３のグラフの山の高さはより高くなる。別言すれば、対象物２０が三次元空間上の任意の移動経路に沿って接近してきた場合は、図３に示すグラフの形状は変化してしまう。同様に、対象物２０の形状や大きさが異なる場合や、材質が異なる場合も、図３に示すグラフの形状は変化してしまう。
【００４９】
上述の例は、対象物２０が金属球の例であるが、実際には、人間の指などを対象物２０とした場合にも、図４（ｂ）に示すような現象が生じる。これは、水分を含む指が誘電体の性質を呈するためと考えられる。したがって、実際には、完全な導体に限らず、様々な材質からなる対象物２０の接近により、図３のグラフに準じたグラフが得られることになる。ただ、グラフの正確な形状や図３に示す所定値Ｃｅの値は、対象物２０の形状、大きさ、材質によって変化し、また、移動経路Ｇの高さｈによっても変化してしまう。
【００５０】
このように、図１に示す静電容量型物体センサは、静電容量値Ｃの変化に基づいて、「ある程度の大きさをもつ何らかの対象物がある程度の距離に接近している」という漠然とした検出を行うことは可能であるが、「任意の対象物が検出領域Ａ内に存在する」というような正確な検出を行うことはできない。このため、図１に示す静電容量型物体センサは、前掲の特許文献１のように、車両のドアに手や指などが挟まれるのを防止するための物体センサとしての利用には適しているが、ロボットアームなどに装着して、対象物の位置をより正確に特定するための物体センサとしては不十分である。
【００５１】
本発明は、上述した静電容量型物体センサの基本原理を踏まえ、一対の電極からなる容量素子を複数配置する、という単純な構造を採用しながら、近傍に位置する対象物の存在領域に関する情報を、非接触状態で検出する技術を提案するものである。以下、本発明を具体的な実施の形態に基づいて説明する。
【００５２】
＜＜＜  §２．  本発明の第１の実施の形態  ＞＞＞
ここでは、本発明の第１の実施の形態に係る物体センサについて述べる。
【００５３】
＜２−１  第１の実施の形態の基本構成＞
図５（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る物体センサ１を構成する基本構造部２の上面図、図５（ｂ）は、その側断面図である。図示のとおり、この物体センサ１の基本構造部２は、平板状の支持体３０と、その上面に形成された３つの電極Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２とによって構成されている。支持体３０は、絶縁性材料から構成され、電極Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２は導電性材料から構成されている。
【００５４】
具体的には、支持体３０は、可撓性が必要な場合は、たとえば、ポリイミドフィルムやＰＥＴフィルムによって構成すればよく、可撓性が必要ない場合は、たとえば、ガラスエポキシ基板やセラミック基板によって構成すればよい。一方、電極Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２は、たとえば、アルミニウムや銅などの金属で構成すればよい。ここでも、説明の便宜上、図示のようなＸＹＺ三次元座標系を定義して、各部の構造を説明する。この座標系の原点Ｏは、平板状の支持体３０の上面の中心位置（所定の基準位置）に定義されており、図５（ａ）の右方向にＸ軸、上方向にＹ軸、紙面垂直手前方向にＺ軸が定義されている。図５（ｂ）では、右方向がＸ軸、上方向がＺ軸になる。平板状の支持体３０の上面はＸＹ平面に含まれている。Ｘ軸が延びる方向をＸ軸方向と称し、Ｙ軸が延びる方向をＹ軸方向と称して、以下説明する。
【００５５】
３つの電極Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２は、内側電極Ｅ０と、Ｘ軸方向において内側電極Ｅ０の両側に設けられた一対の外側電極Ｅ１、Ｅ２（第１外側電極）と、を有している。このうち内側電極Ｅ０は、Ｘ軸方向において、外側電極Ｅ１と外側電極Ｅ２との間に配置されており、外側電極Ｅ１、Ｅ２よりも原点Ｏの側に配置されている。外側電極Ｅ１、Ｅ２の各々は、Ｙ軸方向に沿って直線状に延びている。
【００５６】
支持体３０の上面には、Ｙ軸に平行な３本の配置線Ｌｘ０、Ｌｘ１、Ｌｘ２が定義されており、内側電極Ｅ０は、配置線Ｌｘ０上（すなわち、原点Ｏ上）に配置された、円盤状の電極である。外側電極Ｅ１、Ｅ２は、それぞれ配置線Ｌｘ１、Ｌｘ２上に配置された平板状の細長い電極である。なお、配置線Ｌｘ０はＹ軸に一致し、配置線Ｌｘ０（Ｙ軸）と配置線Ｌｘ１との距離、および配置線Ｌｘ０（Ｙ軸）と配置線Ｌｘ２との距離は等しく、この基本構造部２は、ＹＺ平面に関して面対称の構造を有している。
【００５７】
図５に示すように、内側電極Ｅ０のＹ軸方向における長さＬＥｙ０は、外側電極Ｅ１、Ｅ２のＹ軸方向における長さＬＥｙ１よりも短くなっている。すなわち、円盤状の内側電極Ｅ０の直径が、外側電極Ｅ１、Ｅ２のＹ軸方向長ＬＥｙ１さよりも短くなっている。なお、図５に示す形態では、外側電極Ｅ１と外側電極Ｅ２は、ＹＺ平面に関して面対称になっているため、外側電極Ｅ１のＹ軸方向における長さＬＥｙ１と、外側電極Ｅ２のＹ軸方向における長さＬＥｙ１は、等しくなっている。
【００５８】
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す基本構造部２をＸＺ平面で切断した側断面図である。上述のとおり、平板状の支持体３０の上面には、１つの内側電極Ｅ０と、２本の外側電極Ｅ１、Ｅ２が設けられている。内側電極Ｅ０と外側電極Ｅ１との間隔と、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅ２との間隔は、等しくなっている。ここでは、配置線Ｌｘ０、Ｌｘ１、Ｌｘ２とＸＺ平面との交点を、それぞれ配置点Ｐｘ０、Ｐｘ１、Ｐｘ２と呼ぶことにする。配置点Ｐｘ０、Ｐｘ１、Ｐｘ２は、いずれもＸ軸上の点になる。上述したとおり、実際には、配置線Ｌｘ０は、原点Ｏを通るＹ軸に一致するので、図示の配置点Ｐｘ０は原点Ｏに一致する。
【００５９】
図５（ｂ）  に示すとおり、支持体３０の上面には、内側電極Ｅ０および外側電極Ｅ１、Ｅ２を覆うように、第１絶縁層４０が形成されている。言い換えると、内側電極Ｅ０および外側電極Ｅ１、Ｅ２は、第１絶縁層４０に埋め込まれている。第１絶縁層４０は、たとえば、ポリイミドなどの樹脂層によって構成されており、保護膜としての機能を果たす。なお、図５（ａ）の上面図では、説明の便宜上、この第１絶縁層４０の図示は省略してあるが、実際には、平板状の支持体３０の上面全面を覆うように、第１絶縁層４０が形成されている。
【００６０】
ここで、２つの外側電極Ｅ１、Ｅ２のうちのいずれか一の外側電極Ｅ１、Ｅ２と、内側電極Ｅ０とによって、容量素子が構成されている。すなわち、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅ１とによって容量素子Ｃ１が構成され、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅ２とによって容量素子Ｃ２が構成される。なお、本願では、便宜上、各容量素子を示す符号と当該容量素子の静電容量値を示す符号とについて同一符号を用いることにする。したがって、容量素子Ｃ１の静電容量値はＣ１、容量素子Ｃ２の静電容量値はＣ２ということになる。図４を用いて説明したとおり、各容量値Ｃ１、Ｃ２の値は、近傍に対象物２０が存在すると増加する。
【００６１】
図５（ｂ）に描かれているように、この物体センサ１には、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅ１との間の静電容量値Ｃ１を測定するための配線と、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅ２との間の静電容量値Ｃ２を測定するための配線と、が設けられており、後述するように、これらの静電容量値Ｃ１、Ｃ２に基づいて、対象物２０の位置が特定される。実際には、上記配線は、たとえば、平板状の支持体３０の上面に形成することができる。また、図では、説明の便宜上、内側電極Ｅ０の左右両端から、それぞれ静電容量値Ｃ１を測定するための配線と静電容量値Ｃ２を測定するための配線とが別個に描かれているが、実際には、これら２本の配線は共通の１本の配線に置き換えることができる（後述する図６（ａ）の回路図参照）。
【００６２】
このように、図５に示す物体センサ１では、一対の電極Ｅ０、Ｅ１によって第１の容量素子Ｃ１が構成され、一対の電極Ｅ０、Ｅ２によって第２の容量素子Ｃ２が構成される。中央に配置された内側電極Ｅ０は、２組の容量素子Ｃ１、Ｃ２に共通して利用される共通電極になる。この共通電極となる内側電極Ｅ０の位置を、２つの領域ＡｌｅｆｔとＡｒｉｇｈｔとを隔てる境界線Ｂが通っている。
【００６３】
すなわち、図５（ａ）に示すとおり、配置線Ｌｘ０（Ｙ軸）は、平板状の支持体３０の上面（ここでは、検出面と呼ぶ）を２つに仕切る境界線Ｂとしての役割を果たし、検出面のうち、境界線Ｂの左側が検出領域Ａｌｅｆｔになり、右側が検出領域Ａｒｉｇｈｔになる。そして、この物体センサ１は、検出対象となる対象物２０（物体）が近傍に存在しているか否かのみならず、当該対象物２０が検出領域Ａｌｅｆｔの近傍（上方）に存在するのか、検出領域Ａｒｉｇｈｔの近傍（上方）に存在するのか、を検出することができる。
【００６４】
なお、検出領域Ａｌｅｆｔには、外側電極Ｅ１が配置され、検出領域Ａｌｅｆｔは、この外側電極Ｅ１と内側電極Ｅ０とで構成される容量素子Ｃ１に対応する領域となっている。検出領域Ａｒｉｇｈｔには、外側電極Ｅ２が配置され、検出領域Ａｒｉｇｈｔは、この外側電極Ｅ２と内側電極Ｅ０とで構成される容量素子Ｃ２に対応する領域となっている。
【００６５】
図６（ａ）は、図５に示す物体センサ１における静電容量値の検出回路の一例を示す回路図および位置特定手段の構成を示すブロック図であり、図６（ｂ）は、各静電容量値を測定する際の切替動作を示す表である。
【００６６】
図６（ａ）の回路図に示すとおり、第１の外側電極Ｅ１は、切替スイッチＳＷ１を介して端子Ｔ１に接続されており、第２の外側電極Ｅ２は、切替スイッチＳＷ２を介して同じく端子Ｔ１に接続されている。また、共通電極として機能する内側電極Ｅ０は、端子Ｔ０に接続されている。したがって、切替スイッチＳＷ１をＯＮにすれば、端子Ｔ０、Ｔ１間の静電容量値Ｃは、電極Ｅ０、Ｅ１間の静電容量値Ｃ１を示すことになり、切替スイッチＳＷ２をＯＮにすれば、端子Ｔ０、Ｔ１間の静電容量値Ｃは、電極Ｅ０、Ｅ２間の静電容量値Ｃ２を示すことになる。
【００６７】
図６（ａ）にブロック図として示した位置特定手段６０は、一の容量素子の静電容量値と、他の静電容量値の静電容量値とに基づいて、対象物２０が近傍に存在する検出領域を特定する処理を行う構成要素である。ここでは、位置特定手段６０は、容量素子Ｃ１の静電容量値Ｃ１と、他の容量素子Ｃ２の静電容量値Ｃ２とに基づいて、対象物２０が近傍に存在する検出領域を特定するものであり、図示のとおり、容量値測定部６１、演算実行部６２、領域特定部６３を有している。
【００６８】
容量値測定部６１は、各容量素子Ｃ１、Ｃ２の静電容量値を測定して測定値Ｃ１、Ｃ２を得る構成要素であり、切替スイッチＳＷ１、ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦを切り替える機能（図の破線は切替用制御信号を示す）と、両端子Ｔ０、Ｔ１間の静電容量値Ｃを測定する機能とを有する。
【００６９】
具体的には、容量値測定部６１は、図６（ｂ）の表に示すように、切替スイッチＳＷ１をＯＮ、切替スイッチＳＷ２をＯＦＦにして、両端子Ｔ０、Ｔ１間の静電容量値Ｃ（すなわち、電極Ｅ０、Ｅ１間の静電容量値Ｃ１）を測定する第１の測定操作と、切替スイッチＳＷ１をＯＦＦ、切替スイッチＳＷ２をＯＮにして、両端子Ｔ０、Ｔ１間の静電容量値Ｃ（すなわち、電極Ｅ０、Ｅ２間の静電容量値Ｃ２）を測定する第２の測定操作と、を交互に実行することにより、所定のサンプリング周期で、測定値Ｃ１、Ｃ２を得ることができる。スイッチのＯＮ／ＯＦＦを切り替える回路や両端子Ｔ０、Ｔ１間の静電容量値Ｃを測定する回路は、種々のタイプのものが知られているため、ここでは詳しい説明は省略する。
【００７０】
演算実行部６２は、一の容量素子の静電容量値と、他の容量素子の静電容量値とに基づく差分演算を行う構成要素である。ここでは、演算実行部６２は、容量値測定部６１によって測定された容量素子Ｃ１の測定値Ｃ１と容量素子Ｃ２の測定値Ｃ２とに基づく差分演算を行う。第１の実施の形態の場合、静電容量値の差Ｃｄｉｆｆ＝Ｃ１−Ｃ２が演算される。当該差Ｃｄｉｆｆは、隣接する一対の容量素子Ｃ１、Ｃ２の測定値に基づく差分演算の結果として得られた差（符号付きの値）ということになる。
【００７１】
また、演算実行部６２は、一の容量素子の静電容量値と、他の静電容量値の静電容量値とに基づく加算演算を行う構成要素にもなっている。ここでは、演算実行部６２は、容量値測定部６１によって測定された容量素子Ｃ１の測定値Ｃ１と容量素子Ｃ２の測定値Ｃ２とに基づく加算演算を行い、第１の実施の形態の場合、静電容量値の和Ｃａｄｄ＝Ｃ１＋Ｃ２が演算される。
【００７２】
領域特定部６３は、演算実行部６２による差分演算によって得られた差Ｃｄｉｆｆに基づいて、近傍に対象物２０が存在する検出領域を特定する処理を行う。この第１の実施の形態の場合、領域特定部６３は、「Ａｌｅｆｔ」、「Ａｒｉｇｈｔ」、「圏外」の３通りの検出結果を出力する。ここで、出力「Ａｌｅｆｔ」は、図５（ａ）に示す検出領域Ａｌｅｆｔ（実際には、その上方領域）に対象物２０の存在を検知した旨の出力であり、出力「Ａｒｉｇｈｔ」は、図５（ａ）に示す検出領域Ａｒｉｇｈｔ（実際には、その上方領域）に対象物２０の存在を検知した旨の出力であり、出力「圏外」は、近傍には対象物２０の存在は検知されなかった旨の出力である。
【００７３】
なお、図５（ａ）では、説明の便宜上、平板状の支持体３０の上面を検出面として、この検出面を境界線Ｂ（配置線Ｌｘ０（Ｙ軸））を境として２つの領域に分割し、支持体３０の上面のうち、境界線Ｂの左側半分の領域を検出領域Ａｌｅｆｔ、右側半分の領域を検出領域Ａｒｉｇｈｔとしているが、検出領域Ａｌｅｆｔおよび検出領域Ａｒｉｇｈｔは、支持体３０の上面の左半分および右半分というような明確な閉領域として定義されているものではなく、実際には、境界線Ｂの左側の領域あるいは右側の領域という漠然とした概念として定義される。
【００７４】
これは、対象物２０のＸＹ平面への投影像が支持体３０の上面の外側に位置するような場合であっても、その存在が、容量素子Ｃ１、Ｃ２の静電容量値Ｃにある程度の影響を与えることになり、しかも、対象物２０の形状、大きさ、材質および検出面からの距離（高さｈ）によって、影響の程度が変化するため、各検出領域を「静電容量値Ｃに基づいて対象物２０の存在が認識できる領域」と定義した場合、検出領域Ａｌｅｆｔの左端や検出領域Ａｒｉｇｈｔの右端を正確に定めることができないためである。したがって、図５では、境界線Ｂより左側を検出領域Ａｌｅｆｔとし、右側を検出領域Ａｒｉｇｈｔとしている。
【００７５】
後述するように、実用上は、演算実行部６２による差分演算によって得られた差Ｃｄｉｆｆと、所定のしきい値Ｃｔｈとを比較することにより、領域特定部６３は、「Ａｌｅｆｔ」、「Ａｒｉｇｈｔ」、「圏外」の３通りのいずれかの検出結果を出力することになるが、「Ａｌｅｆｔ」なる出力で特定される空間上の実領域と「圏外（左側の検出域外）」なる出力で特定される空間上の実領域との境界や、「Ａｒｉｇｈｔ」なる出力で特定される空間上の実領域と「圏外（右側の検出域外）」なる出力で特定される空間上の実領域との境界は、対象物２０の形状、大きさ、材質および検出面からの距離（高さｈ）に加えて、更に、しきい値Ｃｔｈの値によって変動することになる。
【００７６】
したがって、この図５に示す形態の場合、領域特定部６３からの「Ａｌｅｆｔ」なる出力は、「何らかの対象物２０が境界線Ｂより左側に存在することが検出された」旨を示し、「Ａｒｉｇｈｔ」なる出力は、「何らかの対象物２０が境界線Ｂより右側に存在することが検出された」旨を示し、「圏外」なる出力は、「対象物２０は検出されなかった」旨を示すことになる。このように、図５に示す形態の場合、対象物２０が境界線Ｂの左に存在するか、右に存在するか、あるいは存在しないか、という漠然とした情報しか得られないが、それでも、「対象物２０が存在するかしないか」という二値情報に比べれば、対象物２０の接近方向に関する情報が得られるため、ロボットアームなどに装着した場合には、有益な情報提供が可能になる。
【００７７】
＜２−２  第１の実施の形態の基本動作＞
続いて、図５に示す物体センサ１の基本動作を説明する。§１で述べたとおり、図２に示すような一対の電極Ｅ１、Ｅ２の上方に、高さｈの位置に定義された移動経路Ｇに沿って所定の対象物２０を移動させると、電極Ｅ１、Ｅ２によって構成される容量素子の静電容量値Ｃは、図３のグラフに示すように変化する。この現象を踏まえて、図５（ｂ）に示す３つの電極Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２の上方の高さｈの位置に、同じようにＸ軸に平行な移動経路Ｇを定義し、この移動経路Ｇに沿って所定の対象物２０（たとえば、金属球）を移動させたときに、電極Ｅ０、Ｅ１によって構成される第１の容量素子Ｃ１の静電容量値Ｃ１および電極Ｅ０、Ｅ２によって構成される第２の容量素子Ｃ２の静電容量値Ｃ２がどのように変化するかを考えてみる。
【００７８】
図７は、図５に示す物体センサ１の上方の移動経路を対象物２０が通過したときの各容量素子Ｃ１、Ｃ２の静電容量値Ｃの変化を示すグラフである。グラフの横軸は、対象物２０の中心点ＱのＸ座標値であり、グラフの縦軸は、図６（ａ）に示す端子Ｔ０、Ｔ１間の静電容量値Ｃである。図６（ｂ）に示すとおり、切替スイッチＳＷ１、ＳＷ２の切替操作により、得られる静電容量値Ｃは、第１の容量素子の容量値Ｃ１になったり、第２の容量素子の容量値Ｃ２になったりする。図７に実線で示すグラフＣ１は、容量値Ｃ１の変化を示し、一点鎖線で示すグラフＣ２は、容量値Ｃ２の変化を示している。なお、縦軸の一番下の目盛りに示す値Ｃ０は、両電極間に存在する既存容量の値であり、図４（ａ）に示すように、対象物２０が存在しない場合において、各容量素子が本来保有する静電容量値に対応する。
【００７９】
図７に示すようなグラフが得られることは、図３のグラフを参照すれば容易に理解できよう。すなわち、図７の実線のグラフＣ１は、図３に示すグラフに対応し、図７の一点鎖線のグラフＣ２は、図３に示すグラフを右方向に所定距離（電極Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２の配置間隔に相当する距離）だけシフトしたグラフに対応する。
【００８０】
実線のグラフＣ１は、配置点Ｐｘ１に位置する外側電極Ｅ１と配置点Ｐｘ０に位置する内側電極Ｅ０とによって構成される第１の容量素子Ｃ１の静電容量値を示すグラフであるため、対象物２０の中心点Ｑが配置点Ｐｘ１と配置点Ｐｘ０との間の位置（グラフＣ１自体が左右対称の場合には中間点）の直上に位置するときに最大値Ｃｍａｘをとり、左右に離れるにしたがって徐々に減少してゆくグラフになる。同様に、一点鎖線のグラフＣ２は、配置点Ｐｘ０に位置する内側電極Ｅ０と配置点Ｐｘ２に位置する外側電極Ｅ２とによって構成される第２の容量素子Ｃ２の静電容量値を示すグラフであるため、対象物２０の中心点Ｑが配置点Ｐｘ０と配置点Ｐｘ２との間の位置（グラフＣ２自体が左右対称の場合には中間点）の直上に位置するときに最大値Ｃｍａｘをとり、左右に離れるにしたがって徐々に減少してゆくグラフになる。
【００８１】
各電極Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２は、ＹＺ平面に関して面対称に形成されているため、図７に示すグラフＣ１とグラフＣ２は、配置点Ｐｘ０を基準にして左右対称のグラフになる。グラフＣ１自体が左右対称である場合には、点Ｑが配置点Ｐｘ１の直上にあるとき、及び、点Ｑが配置点Ｐｘ０の直上にあるとき（別言すれば、対象物２０が外側電極Ｅ１の直上にあるとき、および、対象物２０が内側電極Ｅ０の直上にあるとき）には、静電容量値Ｃ１は所定値Ｃｅをとる。同様に、グラフＣ２が左右対称である場合には、点Ｑが配置点Ｐｘ０の直上にあるとき、及び、点Ｑが配置点Ｐｘ２の直上にあるとき（別言すれば、対象物２０が内側電極Ｅ０の直上にあるとき、および、対象物２０が外側電極Ｅ２の直上にあるとき）には、静電容量値Ｃ２は所定値Ｃｅをとる。一方、各電極Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２の形状によっては、グラフＣ１自体およびグラフＣ２自体が左右対称にならない場合もあり得る。グラフＣ１が左右対称でない場合には、点Ｑが配置点Ｐｘ１の真上にあるときに静電容量値Ｃ１は所定値Ｃｅをとるが、点Ｑが配置点Ｐｘ０の真上にあるときに静電容量値Ｃ１は所定値Ｃｅにはならない。また、グラフＣ２が左右対称でない場合には、点Ｑ１が配置点Ｐｘ２の真上にあるときに静電容量値Ｃ２は所定値Ｃｅをとるが、点Ｑが配点Ｐｘ０の真上にあるときに静電容量値Ｃ２は所定値Ｃｅにはならない。本実施の形態では、説明を簡略化するために、グラフＣ１自体およびグラフＣ２自体が左右対称であるものとして説明する。
【００８２】
図８は、図７に示す２つのグラフＣ１、Ｃ２についての差分演算および加算演算の結果を示す図である。すなわち、図８（ａ）は、図７と同じグラフＣ１、Ｃ２を示し、図８（ｂ）は、これらのグラフを元にして求めた静電容量値の差「Ｃｄｉｆｆ＝Ｃ１−Ｃ２」および和「Ｃａｄｄ＝Ｃ１＋Ｃ２」を示すグラフである。図８に示すグラフの横軸は、対象物２０の中心点ＱのＸ座標値である。
【００８３】
図８（ｂ）に実線で示すグラフＣｄｉｆｆは、図８（ａ）に示すグラフＣ１とＣ２との差を示しており、配置点Ｐｘ０の位置（すなわち、境界線Ｂの位置）ではＣｄｉｆｆ＝０になるが、それより左の位置ではＣｄｉｆｆ＞０、右の位置ではＣｄｉｆｆ＜０になる。これは、対象物２０の中心点Ｑの位置を当該対象物２０の位置と定義した場合、静電容量値の差Ｃｄｉｆｆの符号に基づいて検出領域の特定を行い、対象物２０の位置が境界線Ｂより左の領域（すなわち、検出領域Ａｌｅｆｔ）にあるか、右の領域（すなわち、検出領域Ａｒｉｇｈｔ）にあるか、を判定できることを意味している。
【００８４】
したがって、図６（ａ）に示す位置特定手段６０において、まず、容量値測定部６１によってある時点の各容量素子の静電容量値Ｃ１、Ｃ２を測定し、演算実行部６２による差分演算によって両者の差「Ｃｄｉｆｆ＝Ｃ１−Ｃ２」を求めれば、領域特定部６３は、当該差Ｃｄｉｆｆの符号に基づき、Ｃｄｉｆｆ＞０であれば「Ａｌｅｆｔ」なる検出結果を出力し、Ｃｄｉｆｆ＜０であれば「Ａｒｉｇｈｔ」なる検出結果を出力することができる。もちろん、差分演算として「Ｃｄｉｆｆ＝Ｃ２−Ｃ１」なる演算を行った場合には、上例とは逆に、Ｃｄｉｆｆ＞０であれば「Ａｒｉｇｈｔ」、Ｃｄｉｆｆ＜０であれば「Ａｌｅｆｔ」なる検出結果を出力すればよい。
【００８５】
＜２−３  第１の実施の形態のより実用的な実施例＞
このように、図６（ａ）に示す第１の実施の形態に係る物体センサ１では、演算実行部６２による差分演算の結果として得られる差Ｃｄｉｆｆの符号に基づいて、領域特定部６３が検出領域の特定を行うことになるが、ここでは、この物体センサ１について、より実用的な実施例を説明する。
【００８６】
図８（ｂ）には、図８（ａ）に示すグラフＣ１、Ｃ２の差に相当する実線グラフＣｄｉｆｆとともに、和に相当するグラフＣａｄｄが一点鎖線で示されている。このグラフＣａｄｄは、図８（ａ）に示すグラフＣ１とＣ２とを加算したものであるため、配置点Ｐｘ０の位置（すなわち、境界線Ｂの位置）で最大値をとり、そこから左右に離れるにしたがって徐々に減少するグラフになる。ここで述べる実施例の場合、演算実行部６２は、静電容量値Ｃ１、Ｃ２の差「Ｃｄｉｆｆ＝Ｃ１−Ｃ２」を求める差分演算とともに、静電容量値Ｃ１、Ｃ２の和「Ｃａｄｄ＝Ｃ１＋Ｃ２」を求める加算演算を行い、領域特定部６３は、差Ｃｄｉｆｆと和Ｃａｄｄとの双方を利用して、検出領域を特定する処理を行う。以下、その具体的な処理内容について説明する。
【００８７】
図９は、図８（ｂ）に示すグラフＣｄｉｆｆおよびグラフＣａｄｄの左右を若干拡張して示す図である。上述したとおり、領域特定部６３は、原理的には、図に実線で示すグラフＣｄｉｆｆの符号に基づいて、対象物２０の位置が境界線Ｂの左右どちらにあるのかを示す検出結果「Ａｌｅｆｔ」もしくは「Ａｒｉｇｈｔ」を出力することが可能である。ただ、ここで留意すべき点は、差Ｃｄｉｆｆ＝０の場合の取り扱いである。
【００８８】
図示のとおり、グラフＣｄｉｆｆの値は、配置点Ｐｘ０の位置（すなわち、境界線Ｂの位置）において０になるが、左右の端部においても実質的に０になる。これは、対象物２０が容量素子の左遠方や右遠方に位置する場合、対象物２０の位置が遠すぎるため、図４（ａ）に示すように、対象物２０が存在しない状態と同等になるためである。この状態では、一対の容量素子Ｃ１、Ｃ２の静電容量値Ｃ１、Ｃ２は、いずれも既存容量のみになるので、両容量素子Ｃ１、Ｃ２が同一形状同一サイズの電極によって構成されている場合、両者の静電容量値Ｃ１、Ｃ２は等しくなり、その差Ｃｄｉｆｆは０になる。なお、和Ｃａｄｄは、それぞれの既存容量値の和になるため、０にはならない。
【００８９】
図９のグラフに示す左右の配置点Ｐｘ３、Ｐｘ４は、このように差Ｃｄｉｆｆが０になる点（対象物２０による静電容量値Ｃ１、Ｃ２への実質的な影響がなくなる点）に相当し、配置点Ｐｘ３より左の領域や配置点Ｐｘ４より右の領域では、差Ｃｄｉｆｆの値は０になる。したがって、領域特定部６３は、Ｃｄｉｆｆ＞０であれば「Ａｌｅｆｔ」、Ｃｄｉｆｆ＜０であれば「Ａｒｉｇｈｔ」、Ｃｄｉｆｆ＝０であれば「圏外」（左圏外か右圏外かは識別できない）という検出結果を出力することができる。
【００９０】
ただ、図示の例の場合、対象物２０の位置が配置点Ｐｘ０（境界線Ｂ）上にあった場合もＣｄｉｆｆ＝０になるため、Ｃｄｉｆｆ＝０のときに一義的に「圏外」なる検出結果を出力してしまうと、対象物２０が境界線Ｂ上にある場合も「圏外」とされてしまう。たとえば、対象物２０が図の左遠方から近づきながら、右遠方へと通りすぎた場合、領域特定部６３からの検出結果の出力は、「圏外」→「Ａｌｅｆｔ」→「圏外」→「Ａｒｉｇｈｔ」→「圏外」となり、「Ａｌｅｆｔ」から「Ａｒｉｇｈｔ」へ切り替わる際（境界線Ｂを通過する際）に、一時的に「圏外」との検出結果が出力されてしまうことになる。
【００９１】
もちろん、境界線Ｂを通過する際に「圏外」が出力されるのは一時的であるので、「Ａｌｅｆｔ」→「圏外」→「Ａｒｉｇｈｔ」となる出力がなされ、中間の「圏外」がごく短時間であった場合には、これを無視して「Ａｌｅｆｔ」→「Ａｒｉｇｈｔ」なる検出結果として取り扱うような修正処理を行うようにすれば、上記問題を解決することが可能である。ただ、この問題は、和Ｃａｄｄを利用することにより容易に解決することができる。
【００９２】
すなわち、図９に一点鎖線で示されたグラフＣａｄｄを見ればわかるように、和Ｃａｄｄの値は左右の両端（配置点Ｐｘ３より左側および配置点Ｐｘ４より右側）では、非常に小さな値（既存容量の和）になるのに対して、配置点Ｐｘ０（境界線Ｂ）上では大きな値をとることになる。そこで、領域特定部６３は、Ｃｄｉｆｆ＝０のときには、和Ｃａｄｄの値を参照するようにし、Ｃａｄｄの値が基準より大きければ、対象物２０の位置を境界線Ｂ上と判断し、Ｃａｄｄの値が基準より小さければ、対象物２０の位置を圏外と判断することができる。
【００９３】
ただ、実用上は、差Ｃｄｉｆｆを用いた判定にも、和Ｃａｄｄを用いた判定にも、所定のしきい値を利用するのが好ましい。図９のグラフに示すＣｔｈは、差Ｃｄｉｆｆについて設定したしきい値であり、Ｃｔｈ２は、和Ｃａｄｄについて設定したしきい値である。差Ｃｄｉｆｆは正負両方の値をとるので、図示のとおり、正のしきい値＋Ｃｔｈと負のしきい値−Ｃｔｈとを設定している。図示の例の場合、いずれも絶対値Ｃｔｈは同一の値であるが、正と負とでそれぞれ異なる絶対値Ｃｔｈを用いるようにしてもかまわない。一方、和Ｃａｄｄは正の値しかとらないので、正のしきい値Ｃｔｈ２のみを設定すればよい。
【００９４】
ここで、差Ｃｄｉｆｆについてのしきい値Ｃｔｈは、近傍に対象物２０が存在するか否かの判定を行うために利用される。すなわち、領域特定部６３は、まず、差分演算の結果として得られる差Ｃｄｉｆｆの絶対値が所定のしきい値Ｃｔｈ以上である場合に、近傍に対象物２０が存在する旨の検出を行うことになる。具体的には、図９に示す例の場合、「差Ｃｄｉｆｆの絶対値が所定のしきい値Ｃｔｈ以上」という条件を満たす領域は、グラフの上部に矢印「Ａｌｅｆｔ」で示す検出領域と矢印「Ａｒｉｇｈｔ」で示す検出領域ということになる。これらの２つの検出領域については、差Ｃｄｉｆｆを領域特定に利用することができ、差Ｃｄｉｆｆの符号に基づいて、検出領域「Ａｌｅｆｔ」か、検出領域「Ａｒｉｇｈｔ」かのいずれであるかを特定可能である。具体的には、前述したとおり、Ｃｄｉｆｆ＞０であれば検出領域「Ａｌｅｆｔ」、Ｃｄｉｆｆ＜０であれば検出領域「Ａｒｉｇｈｔ」との判定ができる。
【００９５】
一方、図９において、検出領域「Ａｌｅｆｔ」と検出領域「Ａｒｉｇｈｔ」との間に位置する「Ａｃｅｎｔｅｒ」なる矢印で示す領域は、「差Ｃｄｉｆｆの絶対値がしきい値Ｃｔｈ未満」であるため、上記条件を満たしていない。同様に、検出領域「Ａｌｅｆｔ」よりも左側の領域（左圏外）および検出領域「Ａｒｉｇｈｔ」よりも右側の領域（右圏外）も、「差Ｃｄｉｆｆの絶対値がしきい値Ｃｔｈ未満」であるため、上記条件を満たしていない。
【００９６】
ただ、ここで述べる実施例の場合、演算実行部６２は、上述したように、容量素子Ｃ１の測定値と容量素子Ｃ２の測定値とに基づく差分演算だけでなく加算演算を行う機能を有している。このため、静電容量値Ｃ１、Ｃ２の差「Ｃｄｉｆｆ＝Ｃ１−Ｃ２」とともに、和「Ｃａｄｄ＝Ｃ１＋Ｃ２」が得られる。そこで、領域特定部６３は、この和Ｃａｄｄを検出領域の特定に利用することができる。すなわち、「差Ｃｄｉｆｆの絶対値がしきい値Ｃｔｈ未満」であった場合には、この和Ｃａｄｄを検出領域の特定に利用することが可能になる。
【００９７】
具体的には、「差Ｃｄｉｆｆの絶対値がしきい値Ｃｔｈ未満」であった場合でも、「和Ｃａｄｄが所定のしきい値Ｃｔｈ２以上」という条件を満たす場合には、当該一対の容量素子Ｃ１、Ｃ２の近傍に対象物２０が存在する旨の検出が行われる。特に、図９のグラフに示す例の場合、「差Ｃｄｉｆｆの絶対値がしきい値Ｃｔｈ未満」かつ「和Ｃａｄｄが所定のしきい値Ｃｔｈ２以上」という条件を満たす場合には、検出領域「Ａｌｅｆｔ」と検出領域「Ａｒｉｇｈｔ」との間に定義された中央の検出領域「Ａｃｅｎｔｅｒ」、別言すれば、境界線Ｂの上方に対象物２０が存在する旨の検出を行うことができる。
【００９８】
要するに、領域特定部６３は、隣接する一対の容量素子Ｃ１、Ｃ２に関する差分演算の結果として得られる差Ｃｄｉｆｆの絶対値が所定のしきい値Ｃｔｈ未満であり、かつ、加算演算の結果として得られる和Ｃａｄｄが所定のしきい値Ｃｔｈ２以上である場合には、当該一対の容量素子Ｃ１、Ｃ２に共通して用いられている電極Ｅ０の配置線Ｌｘ０となる境界線Ｂの上方に対象物２０が存在する旨の検出を行うことになる。もちろん、差Ｃｄｉｆｆの絶対値がしきい値Ｃｔｈ未満であり、和Ｃａｄｄも所定のしきい値Ｃｔｈ２未満であった場合には、領域特定部６３は一対の容量素子Ｃ１、Ｃ２の近傍には対象物２０は存在しないと判断し、「圏外」との検出結果を出力する（左圏外か右圏外かの区別はできない）。
【００９９】
このように、隣接する一対の容量素子Ｃ１、Ｃ２に関する加算演算の結果として得られる和Ｃａｄｄが所定のしきい値Ｃｔｈ２以上である場合には、差分演算の結果として得られる差Ｃｄｉｆｆの絶対値が所定のしきい値Ｃｔｈ未満であっても、当該一対の容量素子Ｃ１、Ｃ２の近傍に対象物２０が存在する旨の検出が行われることになる。
【０１００】
図１０は、図９のグラフを利用して、対象物２０が存在する検出領域を特定する方法を示す表である。この表には、「左圏外」、「Ａｌｅｆｔ」、「Ａｃｅｎｔｅｒ」、「Ａｒｉｇｈｔ」、「右圏外」なる５つの列が示されているが、これは、図９のグラフの上部に示された各検出領域に対応するものである。そして、「差」の行には、各検出領域に対象物２０が存在するときの差Ｃｄｉｆｆがとるべき値が記載され、「和」の行には、各検出領域に対象物２０が存在するときの和Ｃａｄｄがとるべき値が記載されている。領域特定部６３は、この図１０に示す表を参照して、演算実行部６２によって演算された差Ｃｄｉｆｆの値と和Ｃａｄｄの値に基づき、５つの列に示された各検出領域のいずれか１つを特定することができる。
【０１０１】
たとえば、差Ｃｄｉｆｆの値が「Ｃｄｉｆｆ≧＋Ｃｔｈ」であった場合は、表の第２列により対象物２０の位置を検出領域「Ａｌｅｆｔ」と特定することができる。この場合、和Ｃａｄｄの値は不問である。同様に、「Ｃｄｉｆｆ≦−Ｃｔｈ」であった場合は、表の第４列により対象物２０の位置を検出領域「Ａｒｉｇｈｔ」と特定することができる。この場合も、和Ｃａｄｄの値は不問である。
【０１０２】
これに対して、差Ｃｄｉｆｆの値が「＋Ｃｔｈ＞Ｃｄｉｆｆ＞−Ｃｔｈ」であった場合は、和Ｃａｄｄの値を参照することにより、表の第１列もしくは第５列か、あるいは、表の第３列か、のいずれであるかを特定することができる。すなわち、和Ｃａｄｄの値が「Ｃａｄｄ＜Ｃｔｈ２」であれば、表の第１列もしくは第５列により対象物２０の位置を「圏外」と特定することができ、和Ｃａｄｄの値が「Ｃａｄｄ≧Ｃｔｈ２」であれば、表の第３列により対象物２０の位置を検出領域「Ａｃｅｎｔｅｒ」と特定することができる。
【０１０３】
なお、領域特定部６３から出力される検出結果だけでは、左圏外か右圏外かの区別はできず、いずれの場合も単に「圏外」という結果が出力されるだけであるが、この領域特定部６３から出力される検出結果を時系列で解析すれば、「圏外」が「左圏外」であるのか「右圏外」であるのかを推定することができる。たとえば、「圏外」→「Ａｌｅｆｔ」という変化をした場合には、変化前の「圏外」を「左圏外」と推定し、「Ａｒｉｇｈｔ」→「圏外」という変化をした場合には、変化後の「圏外」を「右圏外」と推定することができる。
【０１０４】
このように、この§２−３で述べる物体センサ１における領域特定部６３は、図１０の表を参照することにより、差Ｃｄｉｆｆおよび和Ｃａｄｄの値に基づき、「圏外」、「Ａｌｅｆｔ」、「Ａｃｅｎｔｅｒ」、「Ａｒｉｇｈｔ」なる４通りの検出領域のいずれかを特定する検出結果を出力することができる。もちろん、この物体センサ１では、対象物２０のサイズや正確な位置を認識することはできないが、「圏外」なる検出結果は、近傍には対象物２０は存在していないことを示し、「Ａｌｅｆｔ」なる検出結果は、境界線Ｂよりも左側の近傍に対象物２０が存在していることを示し、「Ａｃｅｎｔｅｒ」なる検出結果は、境界線Ｂ上に対象物２０が存在していることを示し、「Ａｒｉｇｈｔ」なる検出結果は、境界線Ｂよりも右側の近傍に対象物が存在していることを示すものになり、対象物２０に関する大まかな情報を得ることができる。
【０１０５】
もちろん、このような方法で特定される各検出領域の範囲は、各しきい値＋Ｃｔｈ、−Ｃｔｈ、Ｃｔｈ２の値に応じて定められる。たとえば、検出領域「Ａｌｅｆｔ」、「Ａｒｉｇｈｔ」の幅は、しきい値Ｃｔｈの絶対値を小さく設定すれば広がり、大きく設定すれば狭まる。したがって、実用上は、検出対象として予想される対象物２０の形状、サイズ、検出面に対する高さｈ、ならびに、各電極Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２の配置間隔を考慮して、用途に応じて最も適切と思われるしきい値を設定するのが好ましい。なお、和Ｃａｄｄに関するしきい値Ｃｔｈ２は、容量素子Ｃ１、Ｃ２から得られる電気信号の静止ノイズを基準として決めればよく、例えば、静止ノイズが１％ＦＳ（ＦＳ：フルスケール）ならば、余裕を考慮して、和Ｃａｄｄの最大値の２〜２０％ＦＳとすればよい。これらのしきい値は、領域特定部６３に設定されることになるが、もちろん、ユーザの操作入力に基づいて、これらしきい値の値を自由に調整できるようにしておくことも可能である。
【０１０６】
なお、しきい値Ｃｔｈの絶対値を比較的小さく設定すると、検出領域「Ａｃｅｎｔｅｒ」の幅はかなり狭くなると予想されるため、領域「Ａｃｅｎｔｅｒ」を独立した検出領域とはせずに、その左側半分を検出領域「Ａｌｅｆｔ」の一部として取り扱い、その右側半分を検出領域「Ａｒｉｇｈｔ」の一部として取り扱うようにしてもかまわない。この場合、図１０の表の第３列に該当するケースについては、たとえば、Ｃｄｉｆｆ≧０なら検出領域「Ａｌｅｆｔ」、Ｃｄｉｆｆ＜０なら検出領域「Ａｒｉｇｈｔ」と判定するようにすればよい。このような取り扱いを行うようにした場合、領域特定部６３から出力される検出結果は、「圏外」、「Ａｌｅｆｔ」、「Ａｒｉｇｈｔ」なる３通りの検出領域のいずれかを特定するものになる。
＜２−４  第１の実施の形態のより実用的な他の実施例＞
【０１０７】
また、この物体センサ１について、更に実用的な実施例を説明する。
【０１０８】
第１の実施の形態による物体センサ１は、容量素子の測定値に基づいて、対象物２０の高さ（図２のｈ、Ｚ軸方向）、あるいは対象物２０の対向表面積（大きさ）が、所定の値よりも大きいか、または小さいかを特定する諸元特定手段を備えていてもよい。この諸元特定手段は、基準値記憶部と、設定入力部と、静電容量値比較部と、諸元特定部と、を有している。この諸元特定手段は、対象物２０が図５の左側から右側に向かって原点Ｏの真上を通る移動経路（すなわちＸ軸の上方を移動する移動経路）を移動する場合に、対象物２０の高さまたは対向表面積が、所定の値よりも大きいかまたは小さいかを特定するように構成されている。
【０１０９】
基準値記憶部は、容量素子Ｃ１の静電容量値Ｃ１の基準値（以下、静電容量基準値と記す）を記憶する構成要素である。基準値記憶部が記憶する静電容量基準値は、対象物２０が図５の左側から右側に向かって原点Ｏの真上を通る移動経路を移動した場合の容量素子Ｃ１の静電容量値Ｃ１の最大値となっている。このような静電容量基準値は、基準値記憶部に複数記憶されている。すなわち、種々の対象物２０の高さまたは種々の対向表面積に関連付けられた複数の静電容量基準値が基準値記憶部に記憶されている。例えば、高さｈ１かつ対向表面積Ｓ１のときの静電容量基準値１と、高さｈ１かつ対向表面積Ｓ２（＞Ｓ１）のときの静電容量基準値２と、高さｈ２（＞ｈ１）かつ対向表面積Ｓ１のときの静電容量基準値３と、高さｈ２かつ対向表面積Ｓ２のときの静電容量基準値４とが、記憶されている。
【０１１０】
設定入力部は、動作時に検出される対象物２０の高さまたは対向表面積を設定入力する構成要素である。すなわち、設定入力部は、検出される対象物２０の高さおよび対向表面積を入力可能に構成されている。このため、検出される対象物２０の高さが予め定められている場合には、その高さが設定入力部に入力される。一方、検出される対象物２０の対向表面積が予め定められている場合には、その対向表面積が設定入力部に入力される。入力された高さまたは対向表面積を示す情報は、静電容量値比較部および諸元特定部に送信される。
【０１１１】
静電容量値比較部は、容量値測定部６１によって測定された容量素子Ｃ１の測定値の最大値と、基準値記憶部に記憶された静電容量基準値とに基づく差分演算を行う構成要素であり、例えば、測定値の最大値−静電容量基準値が演算される。静電容量値比較部には、設定入力部から送信された高さまたは対向表面積を示す情報に基づいて、基準値記憶部に記憶された複数の静電容量基準値から、比較対象とすべき静電容量基準値を選択する。そして、選択された静電容量基準値を用いて、差分演算を行う。
【０１１２】
諸元特定部は、静電容量値比較部による差分演算の結果に基づいて、検出された対象物２０の高さまたは対向表面積が、所定の値よりも大きいかまたは小さいかを特定する。すなわち、諸元特定部は、設定入力部から対向表面積を示す情報が送信された場合には、差分演算の結果から、検出された対象物２０の高さが、静電容量基準値に関連付けられた高さよりも大きいか否かを特定し、出力する。一方、諸元特定部は、設定入力部から高さを示す情報が送信された場合には、差分演算の結果から、検出された対象物２０の対向表面積が、静電容量基準値に関連付けられた対向表面積よりも大きいか否かを特定し、出力する。ここで、対象物２０と物体センサ１の電極Ｅ０、Ｅ１とは平行平板電極であるとみなし、静電容量値は高さに反比例するとともに対向表面積に比例するという関係に基づいて、対象物２０の高さまたは対向表面積が特定される。
【０１１３】
例えば、動作時に検出される対象物２０の対向表面積がＳ１であると予め定められている場合には、設定入力部に、対向表面積がＳ１である旨入力される。そして、静電容量値比較部は、高さｈ１かつ対向表面積Ｓ１に関連付けられた静電容量基準値１と、高さｈ２かつ対向表面積Ｓ１に関連付けられた静電容量基準値３とを比較対象として選択し、測定値の最大値−静電容量基準値１を演算するとともに、測定値の最大値−静電容量基準値３を演算する。
【０１１４】
諸元特定部は、測定値の最大値−静電容量基準値１が正の値の場合、すなわち、測定値の最大値が静電容量基準値１よりも大きい場合には、検出された対象物２０の高さが、高さｈ１よりも大きいと特定する。また、測定値の最大値−静電容量基準値３が正の値の場合、すなわち、測定値の最大値が静電容量基準値３よりも大きい場合には、検出された対象物２０の高さが、高さｈ２よりも大きいと特定する。このようにして、検出された対象物２０の高さが、高さｈ２よりも高いことがわかる。一方、測定値の最大値−静電容量基準値１が正の値であるが、測定値の最大値−静電容量基準値３が負の値である（測定値の最大値が静電容量基準値３よりも小さい）場合には、検出された対象物２０の高さが、高さｈ２よりも小さいと特定する。この場合には、検出された対象物２０の高さが、高さｈ１よりも高いが高さｈ２よりは低いことがわかる。
【０１１５】
一方、例えば、動作時に検出される対象物２０の高さがｈ１であると予め定められている場合には、設定入力部に、高さがｈ１である旨入力される。そして、静電容量値比較部は、高さｈ１かつ対向表面積Ｓ１に関連付けられた静電容量基準値１と、高さｈ１かつ対向表面積Ｓ２に関連付けられた静電容量基準値２とを比較対象として選択し、測定値の最大値−静電容量基準値１を演算するとともに、測定値の最大値−静電容量基準値２を演算する。
【０１１６】
諸元特定部は、測定値の最大値−静電容量基準値１が正の値の場合、すなわち、測定値の最大値が静電容量基準値１よりも大きい場合には、検出された対象物２０の対向表面積が、対向表面積Ｓ１よりも大きいと特定する。また、測定値の最大値−静電容量基準値２が正の値の場合、すなわち、測定値の最大値が静電容量基準値２よりも大きい場合には、検出された対象物２０の対向表面積が、対向表面積Ｓ２よりも大きいと特定する。このようにして、検出された対象物２０の対向表面積が、対向表面積Ｓ２よりも大きいことがわかる。一方、測定値の最大値−静電容量基準値１が正の値であるが、測定値の最大値−静電容量基準値２が負の値である（測定値の最大値が静電容量基準値２よりも小さい）場合には、検出された対象物２０の対向表面積が、対向表面積Ｓ２よりも小さいと特定する。この場合には、検出された対象物２０の対向表面積が、対向表面積ｈ１よりも大きいが対向表面積Ｓ２よりは小さいことがわかる。
【０１１７】
このようにして、対象物２０の高さが予め定められている場合には、容量素子の測定値に基づいて、対象物２０の高さが所定の値よりも大きいかまたは小さいかを特定することができる。また、対象物２０の対向表面積が予め定められている場合には、容量素子の測定値に基づいて、対象物２０の対向表面積が所定の値よりも大きいかまたは小さいかを特定することができる。なお、基準値記憶部では、４つの静電容量基準値が記憶されている旨の説明をしたが、これに限られることはなく、高さおよび対向表面積を細分化して多数の静電容量基準値を記憶しておけば、任意の対向表面積を有する対象物２０に対して高さの大小関係を特定することができるとともに、任意の高さを有する対象物２０に対して対向表面積の大小関係を特定することができる。また、上述の説明では、容量素子Ｃ１の静電容量値Ｃ１の基準値と測定値とを用いているが、その代わりに、容量素子Ｃ２の静電容量値Ｃ２の基準値と測定値とを用いてもよく、あるいは、Ｃｄｉｆｆの基準値と測定値とを用いてもよく、Ｃａｄｄの基準値と測定値とを用いてもよい。
【０１１８】
＜２−５  本発明における検出領域の本質＞
これまで、図５に示す基本構造部２を有する物体センサ１について、その構造および動作を述べた。この物体センサ１は、近傍に位置する対象物２０を検出するセンサであり、その基本的な構成要素は、複数の検出領域（図５の例の場合、少なくとも２つの検出領域「Ａｌｅｆｔ」、「Ａｒｉｇｈｔ」）を定義するための検出面を有する支持体３０と、この支持体３０によって支持される電極によって構成される複数組の容量素子（図５の例の場合、容量素子Ｃ１、Ｃ２）と、これら容量素子の静電容量値に基づいて、対象物２０の位置を特定する位置特定手段６０である。
【０１１９】
ここで、各検出領域の境界線は、容量素子を構成する電極の位置に基づいて定義されている。たとえば、図５に示す形態の場合、支持体３０上には、「Ａｌｅｆｔ」および「Ａｒｉｇｈｔ」なる２つの検出領域が示されているが、その境界線Ｂは、容量素子Ｃ１およびＣ２に共通して利用される内側電極Ｅ０の位置（配置線Ｌｘ０）に基づいて定義されている。
【０１２０】
また、図９のグラフを用いて§２−３で説明した実施例の場合、しきい値Ｃｔｈの設定により、検出領域「Ａｌｅｆｔ」、「Ａｒｉｇｈｔ」の間に検出領域「Ａｃｅｎｔｅｒ」が定義されるが、これらの境界線は、やはり内側電極Ｅ０の位置（配置線Ｌｘ０）を基準として定められる。更に、この実施例の場合、検出領域「Ａｌｅｆｔ」の左側に「左圏外」、検出領域「Ａｒｉｇｈｔ」の右側に「右圏外」なる領域が定義されているが、「Ａｌｅｆｔ」と「左圏外」との間の境界線は、外側電極Ｅ１の位置（配置線Ｌｘ１）に基づいて定められ、「Ａｒｉｇｈｔ」と「右圏外」との間の境界線は、外側電極Ｅ２の位置（配置線Ｌｘ２）に基づいて定められる。
【０１２１】
もっとも、検出領域「Ａｃｅｎｔｅｒ」の両側の境界線、「左圏外」の境界線、「右圏外」の境界線は、空間上の特定の位置に固定された境界線ではなく概念的な境界線であり、検出対象となる対象物２０の形状、サイズ、検出面に対する高さｈ等に応じて逐次変化し、また、設定されたしきい値の大きさにも依存して変化するものである。たとえば、図９に示す領域「左圏外」と領域「Ａｌｅｆｔ」との間の境界線は、グラフＣｄｉｆｆ（図の実線）としきい値＋Ｃｔｈを示す直線（図の水平破線）との交点として定められるものであるが、そもそもグラフＣｄｉｆｆは、対象物２０の形状、サイズ、検出面に対する高さｈ等に応じて変化するものであり、しきい値＋Ｃｔｈの値も任意に設定することができるものであるから、当該境界線の位置を空間上の絶対的な位置として定義することはできない。
【０１２２】
たとえば、領域「左圏外」と領域「Ａｌｅｆｔ」との間の境界線は、図５（ａ）に示す矩形状の支持体３０の上面に形成される可能性もあれば、支持体３０の左外側に形成される可能性もある。ただ、領域「左圏外」は領域「Ａｌｅｆｔ」の左側に位置する領域であることは確かであり、両者の境界線の位置は、外側電極Ｅ１の位置（配置線Ｌｘ１）に依存することも確かである。
【０１２３】
結局、図９のグラフを用いて説明した実施例では、「左圏外」、「Ａｌｅｆｔ」、「Ａｃｅｎｔｅｒ」、「Ａｒｉｇｈｔ」、「右圏外」なる５つの検出領域が定義されているが、これらの検出領域は空間上の絶対的な位置を示す領域ではなく、概念的な領域ということになる。別言すれば、「Ａｃｅｎｔｅｒ」は内側電極Ｅ０（配置線Ｌｘ０）の上方領域、「Ａｌｅｆｔ」は「Ａｃｅｎｔｅｒ」の左側に位置する領域、「左圏外」は外側電極Ｅ１より更に左側に位置する領域、「Ａｒｉｇｈｔ」は「Ａｃｅｎｔｅｒ」の右側に位置する領域、「右圏外」は外側電極Ｅ２より更に右側に位置する領域、という漠然とした領域を示すものになる。
【０１２４】
したがって、上述したとおり、「圏外」なる検出結果は「近傍には対象物２０は存在しない」という漠然とした検出結果を示し、「Ａｃｅｎｔｅｒ」なる検出結果は「境界線Ｂ上に対象物２０が存在する」という漠然とした検出結果を示し、「Ａｌｅｆｔ」なる検出結果は「境界線Ｂよりも左側の近傍に対象物２０が存在する」という漠然とした検出結果を示し、「Ａｒｉｇｈｔ」なる検出結果は「境界線Ｂよりも右側の近傍に対象物２０が存在する」という漠然とした検出結果を示すものになる。ただ、これら５つの検出領域の各境界線の空間上の位置を定めるのに寄与する根本的な要因は、容量素子Ｃ１、Ｃ２を構成する電極Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２の空間上の位置ということになる。
【０１２５】
第１の実施の形態の特徴は、このように容量素子を構成する電極の位置に基づいて複数の概念的な検出領域を定義しておき、隣接する一対の容量素子の静電容量値に基づく差分演算を行うことにより、検出の対象となる対象物２０が近傍に存在する検出領域を特定することにある。上述したとおり、各検出領域は、絶対的な位置を占有する特定の空間領域として定義されるものではなく、各電極の位置を基準として定義された概念的な領域であるため、図５に示す物体センサ１は、対象物２０の正確な位置を検出することはできないが、対象物２０が近くにあるか否か、境界線Ｂの左側にあるか右側にあるか、といった大まかな情報を提示することが可能である。
【０１２６】
また、本発明の第１の実施の形態によれば、内側電極Ｅ０のＹ軸方向における長さＬＥｙ０は、外側電極Ｅ１、Ｅ２のＹ軸方向における長さＬＥｙ１よりも短くなっている。このため、内側電極Ｅ０を形成する材料の使用量を低減しながらも、近傍に位置する対象物２０の存在領域を非接触状態で検出することができる。
【０１２７】
また、本発明の第１の実施の形態によれば、容量素子Ｃ１の測定値と、容量素子Ｃ２の測定値とに基づく差分演算を行うため、各容量素子Ｃ１、Ｃ２から測定される測定値のノイズを相殺することができ、Ｓ／Ｎ比（信号／ノイズ比）を向上させて、対象物２０の位置を高い精度で特定することができる。
【０１２８】
＜２−６  電極形状に関する変形例＞
図５に示す形態では、平板状の支持体３０の上面に１つの円盤状の内側電極Ｅ０と、２本の線状電極Ｅ１、Ｅ２が形成されている。内側電極Ｅ０を配置線Ｌｘ０が通り、外側電極Ｅ１、Ｅ２は、直線からなる配置線Ｌｘ１、Ｌｘ２に沿って配置されて、直線状に延びる電極になっている。しかしながら、第１の実施の形態に係る物体センサ１に用いる内側電極Ｅ０および外側電極Ｅ１、Ｅ２は、必ずしもこのような形状の電極である必要はなく、任意形状の電極であってもかまわない。
【０１２９】
図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る物体センサ１を構成する基本構造部２の第１の変形例を示す上面図である。この物体センサ１を構成する基本構造部２は、平板状をなす支持体３０と、その上面に形成された内側電極Ｅ０および２つの外側電極Ｅ１、Ｅ２とによって構成されている。しかしながら、図５に示す基本構造部２と異なる点は、図１１に示す外側電極Ｅ１、Ｅ２が、第１線状部分Ｅａと延長線状部分Ｅｂとを有するように構成されている点である。このうち第１線状部分Ｅａは、Ｙ軸方向に延びる部分である。
【０１３０】
図１１に示す第１の変形例では、延長線状部分Ｅｂは、Ｘ軸方向に沿って延びており、第１線状部分Ｅａに電気的に接続されている。すなわち、第１線状部分Ｅａと延長線状部分Ｅｂとは一体に連続的に形成されている。また、延長線状部分Ｅｂは、Ｙ軸方向における第１線状部分Ｅａの少なくとも一方の端部に設けられている。図１１に示す第１の変形例では、第１線状部分Ｅａの両端部に、延長線状部分Ｅｂがそれぞれ設けられている。そして、延長線状部分Ｅｂは、第１線状部分Ｅａの端部から、他方の外側電極の側に延びるように形成されている。なお、延長線状部分Ｅｂは、当該端部から、他方の外側電極の側とは反対側には延びていない。このようにして、図１１に示す第１の変形例では、外側電極Ｅ１、Ｅ２は、コの字状に形成されている。
【０１３１】
このような第１の変形例であっても、第１の実施の形態と同様にして、検出の対象となる対象物２０が近傍に存在する検出領域を特定することができる。
【０１３２】
また、第１の実施の形態では、内側電極Ｅ０が、円盤状の電極になっている。しかしながら、内側電極Ｅ０は、必ずしも円盤状の電極である必要はなく、内側電極Ｅ０のＹ軸方向における長さＬＥｙ０が、外側電極Ｅ１、Ｅ２のＹ軸方向における長さＬＥｙ１よりも短ければ、任意の平面形状とすることができる。例えば、内側電極Ｅ０は、平面視で矩形状に形成してもよく、更には、Ｙ軸方向に沿って直線状に延びるように形成して、外側電極Ｅ１、Ｅ２と平行に形成してもよい（図２７参照）。また、内側電極Ｅ０は、後述する図２５に示すように、互いに絶縁された状態で配置された２つの内側電極分割体を含むように構成され、一方の内側電極分割体が外側電極Ｅ１に対向して外側電極Ｅ１と容量素子Ｃ１を構成し、他方の内側電極分割体が外側電極Ｅ２に対向して外側電極Ｅ２と容量素子Ｃ２を構成してもよい。
【０１３３】
＜２−７  位置特定手段に関する変形例＞
本発明の第１の実施の形態では、位置特定手段６０が、容量値測定部６１と演算実行部６２と領域特定部６３とを有し、容量値測定部６１が、各容量素子Ｃ１、Ｃ２の静電容量値を測定し、演算実行部６２が、容量値測定部６１によって測定された容量素子Ｃ１の測定値Ｃ１と容量素子Ｃ２の測定値Ｃ２とに基づく差分演算を行う例について説明した。しかしながら、位置特定手段６０は、この構成に限られることはない。例えば、図１２に示すように構成されていてもよい。
【０１３４】
図１２に示す第２の変形例では、位置特定手段６０は、クロック発生回路７０と、並列に接続された第１遅延回路７２および第２遅延回路７３と、位相比較器７４（位相比較手段）と、領域特定部７６と、を有している。
【０１３５】
クロック発生回路７０は、所定周波数のパルス信号（より詳細には、クロックパルス信号）を出力するように構成されている。クロック発生回路７０と各遅延回路７２、７３との間には、カウンタ７１が介在されている。このカウンタ７１は、クロック発生回路７０から出力されたパルス信号を変換して、第１遅延回路７２に第１パルス信号Ｑ１として出力するとともに、第２遅延回路７３に第２パルス信号Ｑ２として出力する。この際、カウンタ７１は、第１遅延回路７２に出力する第１バルス信号Ｑ１と、第２遅延回路７３に出力する第２パルス信号Ｑ２とに、所定の位相差φ（図１３参照）を付与する。例えば、カウンタ７１は、第２パルス信号Ｑ２を、第１パルス信号Ｑ１よりも位相差φだけ遅らせて出力するようになっている。
【０１３６】
第１遅延回路７２は、入力される第１パルス信号Ｑ１を、一の容量素子Ｃ１の静電容量値に基づいて遅延させるための回路である。図１２に示す第２の変形例では、第１遅延回路７２は、抵抗素子Ｒ１と容量素子Ｃ１との積分回路として構成されている。より具体的には、容量素子Ｃ１を構成する外側電極Ｅ１が抵抗素子Ｒ１の下流側の端子Ｔｃ１に接続されている。内側電極Ｅ０は、接地されている。このような構成により、第１遅延回路７２は、カウンタ７１から出力された第１パルス信号Ｑ１を、容量素子Ｃ１の静電容量値の変化に応じて遅延させる。すなわち、第１遅延回路７２は、抵抗素子Ｒ１の抵抗値と容量素子Ｃ１の静電容量値とで決定される時定数に応じた量だけ遅延するように第１パルス信号Ｖｃ１（図１３参照）を出力する。
【０１３７】
第２遅延回路７３は、入力される第２パルス信号Ｑ２を、他の容量素子Ｃ２の静電容量値に基づいて遅延させるための回路である。図１２に示す第２の変形例では、第１遅延回路７２と同様に、第２遅延回路７３は、抵抗素子Ｒ２と容量素子Ｃ２との積分回路として構成されている。より具体的には、容量素子Ｃ２を構成する外側電極Ｅ２が抵抗素子Ｒ２の下流側の端子Ｔｃ２に接続されている。内側電極Ｅ０は、接地されている。このような構成により、第２遅延回路７３は、カウンタ７１から出力された第２パルス信号Ｑ２を、容量素子Ｃ２の静電容量値の変化に応じて遅延させる。すなわち、第２遅延回路７３は、抵抗素子Ｒ２の抵抗値と容量素子Ｃ２の静電容量値とで決定される時定数に応じた量だけ遅延するように第２パルス信号Ｖｃ２（図１３参照）を出力する。なお、第２遅延回路７３の抵抗素子Ｒ２は、第１遅延回路７２の抵抗素子Ｒ１と同一特性であることが好適である。
【０１３８】
位相比較器７４は、第１遅延回路７２から出力される第１パルス信号Ｖｃ１の位相と、第２遅延回路７３から出力される第２パルス信号Ｖｃ２の位相とを比較して、位相差に応じたパルス幅Ｔｘ（図１３参照）の信号を出力するように構成されている。例えば、位相比較器７４は、排他的論理和演算を行うＥＸ−ＯＲ素子で構成されていてもよい。
【０１３９】
位相比較器７４の下流にローパスフィルタ７５（平滑化手段）が設けられている。このローパスフィルタ７５は、位相比較器７４から出力されたパルス信号Ｖｘを平滑化して、レベル信号ＶＬを出力する。出力されるレベル信号ＶＬは、容量素子Ｃ１と容量素子Ｃ２の静電容量差に相当する量を示す信号となる。
【０１４０】
領域特定部７６は、ローパスフィルタ７５から出力されるレベル信号ＶＬに基づいて、近傍に対象物２０が存在する検出領域を特定する処理を行う。ローパスフィルタ７５から出力されたレベル信号ＶＬは、容量素子Ｃ１と容量素子Ｃ２の静電容量差Ｃｄｉｆｆに相当する量を示す信号となっているため、上述した第１の実施の形態と同様にして、領域特定部７６は、近傍に対象物２０が存在する検出領域を特定することができる。
【０１４１】
図１２に示す位置特定手段６０の動作時には、クロック発生回路７０から発生したパルス信号は、カウンタ７１によって位相差が異なる第１パルス信号Ｑ１と第２パルス信号Ｑ２に変換され、第１パルス信号Ｑ１が第１遅延回路７２に入力され、第２パルス信号Ｑ２が第２遅延回路７３に入力される。ここでは、図１３に示すように、第１パルス信号Ｑ１が第２パルス信号Ｑ２よりも位相差φだけ進んでいるものとする。
【０１４２】
第１遅延回路７２に入力された第１パルス信号Ｑ１は、抵抗素子Ｒ１と容量素子Ｃ１で決定される時定数に応じて遅延量Ｄ１だけ位相が遅延される。第２遅延回路７３に入力された第２パルス信号Ｑ２は、抵抗素子Ｒ２と容量素子Ｃ２で決定される時定数に応じて遅延量Ｄ２だけ位相が遅延される。なお、各遅延回路７２、７３から出力されるパルス信号Ｖｃ１、Ｖｃ２は、実際は積分波形になるが、便宜上ここではパルス波形として示す。
【０１４３】
対象物２０が存在しない状態（この物体センサ１から十分に離れている状態）では、物体センサ１の２つの容量素子Ｃ１、Ｃ２はともに等容量であり、かつ、第１遅延回路７２の抵抗素子Ｒ１の抵抗値と第２遅延回路７３の抵抗素子Ｒ２の抵抗値が等しく設定されているため、第１遅延回路７２の時定数と第２遅延回路７３の時定数は同一である。この場合、遅延量Ｄ１、Ｄ２は、ほぼ同一であり、Ｖｃ１とＶｃ２の位相差φｘは、第１パルス信号Ｑ１と第２パルス信号Ｑ２の位相差φと同一である。
【０１４４】
第１遅延回路７２から出力される第１パルス信号Ｖｃ１と、第２遅延回路７３から出力される第２パルス信号Ｖｃ２は、位相比較器７４で排他的論理和演算が行われる。このことにより、一方がＨレベルで他方がＬレベルのときに、Ｈレベルとなるパルス信号Ｖｘ０が出力される。このパルス信号Ｖｘ０のパルス幅Ｔｘ０は、上述した位相差φに対応している。
【０１４５】
そして、位相比較器７４から出力されたパルス信号Ｖｘ０は、ローパスフィルタ７５によって平滑化されて出力され、この平滑化されたレベル信号ＶＬが、対象物２０が物体センサ１の近傍に存在しない場合の基準レベル信号となる。
【０１４６】
一方、対象物２０が物体センサ１の検出領域Ａｌｅｆｔの近傍に存在する場合には、図７および図８に示すように、容量素子Ｃ１の静電容量値が、容量素子Ｃ２の静電容量値よりも大きくなる。このことにより、第１遅延回路７２の時定数が大きくなり、第２遅延回路７３の時定数が小さくなる。従って、第１遅延回路７２に入力する第１パルス信号Ｑ１に対する遅延量Ｄ１が大きくなり、第２遅延回路７３に入力する第２パルス信号Ｑ２に対する遅延量Ｄ２が小さくなる。このため、第１遅延回路７２から出力される第１パルス信号Ｖｃ１と第２遅延回路７３から出力される第２パルス信号Ｖｃ２の位相差φｘは、上述した位相差φよりも小さくなる。その結果、位相比較器７４から出力されるパルス信号Ｖｘのパルス幅Ｔｘは小さくなり、ローパスフィルタ７５から出力されるレベル信号ＶＬのレベルが、上述した基準レベル信号よりも低下する。
【０１４７】
逆に、対象物２０が物体センサ１の検出領域Ａｒｉｇｈｔの近傍に存在する場合には、図７および図８に示すように、容量素子Ｃ２の静電容量値が、容量素子Ｃ１の静電容量値よりも大きくなる。このことにより、第１遅延回路７２の時定数が小さくなり、第２遅延回路７３の時定数が大きくなる。従って、第１遅延回路７２に入力する第１パルス信号Ｑ１に対する遅延量Ｄ１が小さくなり、第２遅延回路７３に入力する第２パルス信号Ｑ２に対する遅延量Ｄ２が大きくなる。このため、第１遅延回路７２から出力されるパルス信号Ｖｃ１と第２遅延回路７３から出力されるパルス信号Ｖｃ２の位相差φｘは、上述した位相差φよりも大きくなる。その結果、位相比較器７４から出力されるパルス信号Ｖｘ’のパルス幅Ｔｘ’は大きくなり、ローパスフィルタ７５から出力されるレベル信号ＶＬのレベルが、上述した基準レベル信号よりも上昇する。
【０１４８】
このようにして、対象物２０の位置によって、ローパスフィルタ７５から出力されるレベル信号ＶＬのレベルが、基準レベル信号よりも上昇したり、低下したりするため、対象物２０が近傍に存在する検出領域を特定することができる。すなわち、レベル信号ＶＬのレベルが、基準レベル信号よりも上昇した場合には、対象物２０が、物体センサ１の検出領域Ａｌｅｆｔの近傍に存在することを特定することができる。一方、レベル信号ＶＬのレベルが、基準レベル信号よりも低下した場合には、対象物２０が、物体センサ１の検出領域Ａｒｉｇｈｔの近傍に存在することを特定することができる。従って、図１２に示す位置特定手段６０は、第１の実施の形態で述べた差分演算方式に位置特定手段６０の代用とすることができる。
【０１４９】
また、図１２に示した位置特定手段６０では、第１遅延回路７２の抵抗素子Ｒ１と第２遅延回路７３の抵抗素子Ｒ２は、同一特性であることから、環境条件、例えば温度等が変化した場合であっても、抵抗素子に基づく特性変化を相殺することができる。このため、Ｓ／Ｎ比を向上させることができるとともに、環境条件の変化が影響を及ぼすことを防止し、対象物２０の位置を高い精度で特定することができる。
【０１５０】
＜２−７  位置特定手段に関する他の変形例＞
本発明の第１の実施の形態では、領域特定部６３が、演算実行部６２による差分演算によって得られた差Ｃｄｉｆｆに基づいて、近傍に対象物２０が存在する検出領域を特定する処理を行う例について説明した。しかしながら、領域特定部６３は、この構成に限られることはない。例えば、第１の実施の形態における第３の変形例として、領域特定部６３は、各容量素子の測定値Ｃ１、Ｃ２のうちの最大値をとる容量素子が配置された検出領域を、対象物２０が近傍に存在する領域として特定するようにしてもよい。この場合、演算実行部６２は、容量値測定部６１により測定された各容量素子Ｃ１、Ｃ２の静電容量値Ｃ１、Ｃ２の差分演算を行い、領域特定部６３は、この差分演算の結果に基づいて、静電容量値が最大である容量素子を特定し、特定された容量素子に対応する検出領域を、近傍に対象物２０が存在する領域として特定する。例えば、領域特定部６３が、容量素子Ｃ１の測定値が容量素子Ｃ２の測定値よりも大きいと判定した場合には、容量素子Ｃ１が配置された検出領域Ａｌｅｆｔ（図５）を、近傍に対象物２０が存在する領域であると特定する。
【０１５１】
＜＜＜  §３．  本発明の第２の実施の形態  ＞＞＞
次に、図１４〜図１９を用いて、本発明の第２の実施の形態における物体センサについて説明する。
【０１５２】
図１４〜図２２に示す第２の実施の形態においては、電極が、Ｙ軸方向において内側電極の両側に設けられた一対の外側電極を更に有している点が主に異なり、他の構成は、図１〜図１３に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１４〜図２２において、図１〜図１３に示す第１の実施の形態と同一部分には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１５３】
図１４は、本発明の第２の実施の形態に係る物体センサ１を構成する基本構造部２の上面図である。この物体センサ１の基本構造部２は、平板状の支持体３０と、その上面に形成された５つの電極Ｅ０、Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２とによって構成されている。
【０１５４】
５つの電極Ｅ０、Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２は、４つの外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２と、外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２よりも原点Ｏの側に設けられた内側電極Ｅ０と、を有している。
【０１５５】
このうち、外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２（第１外側電極）は、Ｘ軸方向において内側電極Ｅ０の両側に配置されており、外側電極Ｅｘ１が、Ｙ軸より左側に位置するＸの負側領域に配置され、外側電極Ｅｘ２が、Ｙ軸より右側に位置するＸの正側領域に配置されている。外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２は、Ｙ軸方向に沿って直線状に延びている。
【０１５６】
一方、外側電極Ｅｙ１、Ｅｙ２（第２外側電極）は、Ｙ軸方向において内側電極Ｅ０の両側に配置されており、外側電極Ｅｙ１が、Ｘ軸より上側に位置するＹの正側領域に配置され、外側電極Ｅｙ２が、Ｘ軸より下側に位置するＹの負側領域に配置されている。外側電極Ｅｙ１、Ｅｙ２は、Ｘ軸方向に沿って直線状に延びている。
【０１５７】
図１４においては、４つの外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２が、全体として正方形状をなすように配置されているが、これに限られることはなく、長方形状をなすように配置されていてもよい。
【０１５８】
支持体３０の上面には、Ｙ軸に平行な３本の配置線Ｌｘ０、Ｌｘ１、Ｌｘ２と、Ｘ軸に平行な３本の配置線Ｌｙ０、Ｌｙ１、Ｌｙ２と、が定義されている。内側電極Ｅ０は、配置線Ｌｘ０上に配置されるとともに配置線Ｌｙ０上に配置されている。すなわち、内側電極Ｅ０は、原点Ｏ上に配置された、円盤状の電極である。外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２は、それぞれ配置線Ｌｘ１、Ｌｘ２上に配置された平板状の細長い電極である。同様に、外側電極Ｅｙ１、Ｅｙ２は、それぞれ配置線Ｌｙ１、Ｌｙ２に沿って配置された平板状の細長い電極である。
【０１５９】
配置線Ｌｘ０はＹ軸に一致し、配置線Ｌｘ１と配置線Ｌｘ０との距離および配置線Ｌｘ０と配置線Ｌｘ２との距離は等しく、この基本構造部２は、ＹＺ平面に関して面対称の構造を有している。このため、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅｘ１との間隔と、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅｘ２との間隔は、等しくなっている。
【０１６０】
配置線Ｌｙ０はＸ軸に一致し、配置線Ｌｙ１と配置線Ｌｙ０との距離および配置線Ｌｙ０と配置線Ｌｙ２との距離は等しく、この基本構造部２は、ＸＺ平面に関しても面対称の構造を有している。このため、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅｙ１との間隔と、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅｙ２との間隔は、等しくなっている。
【０１６１】
図１４に示すように、内側電極Ｅ０のＹ軸方向における長さＬＥｙ０は、外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２のＹ軸方向における長さＬＥｙ１よりも短くなっている。また、内側電極Ｅ０のＸ軸方向におけるＬＥｘ０長さは、外側電極Ｅｙ１、Ｅｙ２のＸ軸方向における長さＬＥｘ１よりも短くなっている。すなわち、円盤状の内側電極Ｅ０の直径が、外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２のＹ軸方向長さＬＥｙ１よりも短くなっているとともに、外側電極Ｅｙ１、Ｅｙ２のＸ軸方向長さＬＥｘ１よりも短くなっている。なお、図１４に示す形態では、外側電極Ｅｘ１と外側電極Ｅｘ２は、ＹＺ平面に関して面対称になっているため、外側電極Ｅｘ１のＹ軸方向における長さＬＥｙ１と、外側電極Ｅｘ２のＹ軸方向における長さＬＥｙ１は、等しくなっている。同様に、外側電極Ｅｙ１と外側電極Ｅｙ２は、ＸＺ平面に関して面対称になっているため、外側電極Ｅｙ１のＸ軸方向における長さＬＥｘ１と、外側電極Ｅｙ２のＸ軸方向における長さＬＥｘ１は、等しくなっている。
【０１６２】
支持体３０の上面には、内側電極Ｅ０および外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２を覆うように、第１絶縁層４０（図５参照）が形成されている。言い換えると、内側電極Ｅ０および外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２は、第１絶縁層４０に埋め込まれている。
【０１６３】
ここで、４つの外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２のうちのいずれか一の外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２と、内側電極Ｅ０とによって、容量素子が構成されている。すなわち、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅｘ１とによって容量素子Ｃｘ１が構成され、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅｘ２とによって容量素子Ｃｘ２が構成される。また、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅｙ１とによって容量素子Ｃｙ１が構成され、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅｙ２とによって容量素子Ｃｙ２が構成される。ここでも便宜上、各容量素子を示す符号と当該容量素子の静電容量値を示す符号とについて同一符号を用いることにする。したがって、上記容量素子Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２の静電容量値は、それぞれＣｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２になる。図４を用いて説明したとおり、これらの各静電容量値は、近傍に対象物２０が存在すると増加する。
【０１６４】
図示は省略するが、５つの電極Ｅ０、Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２には、上記各静電容量値を測定するための配線が施されている。なお、各配線は、支持体３０の上面に配置させることが好適である。内側電極Ｅ０に接続された配線は、４つの外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２のうちの任意の隣接する２つの外側電極の間の領域に配置すればよい。
【０１６５】
図１５（ａ）は、図１４に示す第２の実施の形態に係る物体センサ１における静電容量値の検出回路の一例を示す回路図であり、図１５（ｂ）は、各静電容量値を測定する際の切替動作を示す表である。図１５（ａ）の左の回路図に示すとおり、外側電極Ｅｘ１は、切替スイッチＳＷｘ１を介して端子Ｔｘ１に接続されており、外側電極Ｅｘ２は、切替スイッチＳＷｘ２を介して同じく端子Ｔｘ１に接続されている。また、共通電極として機能する内側電極Ｅ０は、端子Ｔｘ０に接続されている。したがって、切替スイッチＳＷｘ１をＯＮにすれば、端子Ｔｘ０、Ｔｘ１間の静電容量値Ｃｘは、電極Ｅ０、Ｅｘ１間の静電容量値Ｃｘ１を示すことになり、切替スイッチＳＷｘ２をＯＮにすれば、端子Ｔｘ０、Ｔｘ１間の静電容量値Ｃｘは、電極Ｅ０、Ｅｘ２間の静電容量値Ｃｘ２を示すことになる。
【０１６６】
同様に、図１５（ａ）の右の回路図に示すとおり、外側電極Ｅｙ１は、切替スイッチＳＷｙ１を介して端子Ｔｙ１に接続されており、外側電極Ｅｙ２は、切替スイッチＳＷｙ２を介して同じく端子Ｔｙ１に接続されている。また、共通電極として機能する内側電極Ｅ０は、端子Ｔｙ０に接続されている。したがって、切替スイッチＳＷｙ１をＯＮにすれば、端子Ｔｙ０、Ｔｙ１間の静電容量値Ｃｙは、電極Ｅ０、Ｅｙ１間の静電容量値Ｃｙ１を示すことになり、切替スイッチＳＷｙ２をＯＮにすれば、端子Ｔｙ０、Ｔｙ１間の静電容量値Ｃｙは、電極Ｅ０、Ｅｙ２間の静電容量値Ｃｙ２を示すことになる。なお、便宜上、図１５（ａ）の左の回路図と右の回路図とで、内側電極Ｅ０の接続先が、端子Ｔｘ０と端子Ｔｙ０とに別個に描かれているが、実際には、内側電極Ｅ０と端子Ｔｘ０および端子Ｔｙ０は、共通の１つの電極と１つの端子として構成してもよい。
【０１６７】
この第２の実施の形態に係る物体センサ１にも、図６（ａ）にブロック図として示したものと同様の位置特定手段６０が備わっている。この位置特定手段６０を構成する容量値測定部６１は、各容量素子Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２の静電容量値を測定して測定値Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２を得る構成要素であり、切替スイッチＳＷｘ１、ＳＷｘ２、ＳＷｙ１、ＳＷｙ２のＯＮ／ＯＦＦを切り替える機能と、両端子Ｔｘ０、Ｔｘ１間の静電容量値Ｃｘを測定する機能と、両端子Ｔｙ０、Ｔｙ１間の静電容量値Ｃｙを測定する機能と、を有する。
【０１６８】
この第２の実施の形態における容量値測定部６１の具体的な測定操作は、図１５（ｂ）の表に示すとおりである。すなわち、容量値測定部６１は、切替スイッチＳＷｘ１をＯＮ、切替スイッチＳＷｘ２をＯＦＦにして、両端子Ｔｘ０、Ｔｘ１間の静電容量値Ｃｘ（すなわち、電極Ｅ０、Ｅｘ１間の静電容量値Ｃｘ１）を測定する第１の測定操作と、切替スイッチＳＷｘ１をＯＦＦ、切替スイッチＳＷｘ２をＯＮにして、両端子Ｔｘ０、Ｔｘ１間の静電容量値Ｃｘ（すなわち、電極Ｅ０、Ｅｘ２間の静電容量値Ｃｘ２）を測定する第２の測定操作と、を交互に実行することにより、所定のサンプリング周期で、測定値Ｃｘ１、Ｃｘ２を得ることができる。
【０１６９】
また、容量値測定部６１は、上記測定操作と並行して、切替スイッチＳＷｙ１をＯＮ、切替スイッチＳＷｙ２をＯＦＦにして、両端子Ｔｙ０、Ｔｙ１間の静電容量値Ｃｙ（すなわち、電極Ｅ０、Ｅｙ１間の静電容量値Ｃｙ１）を測定する第３の測定操作と、切替スイッチＳＷｙ１をＯＦＦ、切替スイッチＳＷｙ２をＯＮにして、両端子Ｔｙ０、Ｔｙ１間の静電容量値Ｃｙ（すなわち、電極Ｅ０、Ｅｙ２間の静電容量値Ｃｙ２）を測定する第４の測定操作と、を交互に実行することにより、所定のサンプリング周期で、測定値Ｃｙ１、Ｃｙ２を得ることができる。
【０１７０】
この第２の実施の形態における演算実行部６２は、容量値測定部６１によって測定された容量素子の測定値Ｃｘ１、Ｃｘ２に基づく差分演算を行い、静電容量値の差Ｃｘｄｉｆｆ＝Ｃｘ１−Ｃｘ２を求めるとともに、測定値Ｃｙ１、Ｃｙ２に基づく差分演算を行い、静電容量値の差Ｃｙｄｉｆｆ＝Ｃｙ１−Ｃｙ２を求める。そして、領域特定部６３は、演算実行部６２による差分演算によって得られた差Ｃｘｄｉｆｆと差Ｃｙｄｉｆｆとに基づいて、近傍に対象物２０が存在する検出領域を特定する処理を行う。
【０１７１】
ここで、差Ｃｘｄｉｆｆと差Ｃｙｄｉｆｆとは別個独立した値であり、前者は、対象物２０のＸ軸方向に関する位置に関する情報を与え、後者は、対象物２０のＹ軸方向に関する位置に関する情報を与えることになる。
【０１７２】
この第２の実施の形態では、まず、図１６の上面図に示すとおり、平板状の支持体３０の検出面上に、二次元的に分布した４つの検出領域を定義することができる。図示の例の場合、支持体３０の上面には、その中央に原点ＯをもったＸＹ座標系が定義されており、各検出領域は、このＸＹ座標系の象限に対応している。より具体的には、第１象限が第１の検出領域Ａ１として定義され、第２象限が第２の検出領域Ａ２として定義され、第３象限が第３の検出領域Ａ３として定義され、第４象限が第４の検出領域Ａ４として定義されている。そして、原点Ｏを通りＸ軸に一致する線が境界線Ｂ１として定義され、原点Ｏを通りＹ軸に一致する線が境界線Ｂ２として定義されている。これらの境界線Ｂ１、Ｂ２が、各検出領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４（以下、Ａ１〜Ａ４と記す）を画定している。なお、第２の実施の形態においても、各検出領域Ａ１〜Ａ４の境界線Ｂ１、Ｂ２は、容量素子を構成する電極の位置に基づいて定義されている。境界線Ｂ１は、外側電極Ｅｘ１の中点、内側電極Ｅ０（より具体的には原点Ｏ）、および外側電極Ｅｘ２の中点を通るように定義されている。同様に、境界線Ｂ２は、外側電極Ｅｙ１の中点、内側電極Ｅ０（より具体的には原点Ｏ）、および外側電極Ｅｙ２の中点を通るように定義されている。
【０１７３】
なお、外側電極Ｅｘ１は、第２の検出領域Ａ２と第３の検出領域Ａ３とに跨がって配置されている。同様に、外側電極Ｅｘ２は、第１の検出領域Ａ１と第４の検出領域Ａ４とに跨がって配置されている。外側電極Ｅｙ１は、第１の検出領域Ａ１と第２の検出領域Ａ２とに跨がって配置され、外側電極Ｅｙ２は、第３の検出領域Ａ３と第４の検出領域Ａ４とに跨がって配置されている。
【０１７４】
すなわち、§２−２で述べたとおり、静電容量値の差「Ｃｘｄｉｆｆ＝Ｃｘ１−Ｃｘ２」は、対象物２０のＸ軸方向に関する位置を示しており、領域特定部６３は、当該差Ｃｘｄｉｆｆの符号に基づき、Ｙ軸より左側の領域か、Ｙ軸より右側の領域か、を特定することができる。同様に、静電容量値の差「Ｃｙｄｉｆｆ＝Ｃｙ１−Ｃｙ２」は、対象物２０のＹ軸方向に関する位置を示しており、領域特定部６３は、当該差Ｃｙｄｉｆｆの符号に基づき、Ｘ軸より上側の領域か、Ｘ軸より下側の領域か、を特定することができる。したがって、領域特定部６３は、両者を組み合わすことにより、対象物２０の位置が第１検出領域Ａ１、第２検出領域Ａ２、第３検出領域Ａ３および第４検出領域Ａ４のいずれであるかを特定することができ、特定した検出領域を検出結果として出力することができる。
【０１７５】
要するに、Ｘ軸方向に関する検出領域としては、Ｙ軸より左側に位置する負側領域（第２検出領域Ａ２と第３検出領域Ａ３とを合併させた領域）と、Ｙ軸より右側に位置する正側領域（第１検出領域Ａ１と第４検出領域Ａ４とを合併させた領域）と、が定義されており、静電容量値Ｃｘ１、Ｃｘ２によって、Ｘ軸に関する負側領域か正側領域かが特定されることになる。
【０１７６】
例えば、Ｃｘ１−Ｃｘ２＞０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、Ｙ軸より左側に位置する負側領域であることを特定することができる。逆に、Ｃｘ１−Ｃｘ２＜０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、Ｙ軸より右側に位置する正側領域であることを特定することができる。
【０１７７】
同様に、Ｙ軸方向に関する検出領域としては、Ｘ軸より上側に位置する正側領域（第１検出領域Ａ１と第２検出領域Ａ２とを合併させた領域）と、Ｘ軸より下側に位置する負側領域（第３検出領域Ａ３と第４検出領域Ａ４とを合併させた領域）と、が定義されており、静電容量値Ｃｙ１、Ｃｙ２によって、Ｙ軸に関する正側領域か負側領域かが特定されることになる。
【０１７８】
例えば、Ｃｙ１−Ｃｙ２＞０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、Ｘ軸より上側に位置する正側領域であることを特定することができる。逆に、Ｃｙ１−Ｃｙ２＜０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、Ｘ軸より下側に位置する負側領域であることを特定することができる。
【０１７９】
そして、領域特定部６３は、Ｘ軸方向に関する領域の特定とＹ軸方向に関する領域の特定とを組み合わすことにより、対象物２０の位置が第１検出領域Ａ１、第２検出領域Ａ２、第３検出領域Ａ３、第４検出領域Ａ４の何れであるかを特定することができ、特定した検出領域を検出結果として出力することができる。
【０１８０】
要するに、Ｃｘ１−Ｃｘ２＞０で、かつＣｙ１−Ｃｙ２＞０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、第２検出領域Ａ２と第３検出領域Ａ３とを合併させたＸ軸に関する負側領域と、第１検出領域Ａ１と第２検出領域Ａ２とを合併させたＹ軸に関する正側領域とで重なる領域である、第２検出領域Ａ２となる。
【０１８１】
同様に、Ｃｘ１−Ｃｘ２＞０で、かつＣｙ１−Ｃｙ２＜０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、第２検出領域Ａ２と第３検出領域Ａ３とを合併させたＸ軸に関する負側領域と、第３検出領域Ａ３と第４検出領域Ａ４とを合併させたＹ軸に関する負側領域とで重なる領域である、第３検出領域Ａ３となる。
【０１８２】
また、Ｃｘ１−Ｃｘ２＜０で、かつＣｙ１−Ｃｙ２＞０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、第１検出領域Ａ１と第４検出領域Ａ４とを合併させたＸ軸に関する正側領域と、第１検出領域Ａ１と第２検出領域Ａ２とを合併させたＹ軸に関する正側領域とで重なる領域である、第１検出領域Ａ１となる。
【０１８３】
また、Ｃｘ１−Ｃｘ２＜０で、かつＣｙ１−Ｃｙ２＜０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、第１検出領域Ａ１と第４検出領域Ａ４とを合併させたＸ軸に関する正側領域と、第３検出領域Ａ３と第４検出領域Ａ４とを合併させたＹ軸に関する負側領域とで重なる領域である、第４検出領域Ａ４となる。
【０１８４】
なお、領域特定部６３が領域を特定する前提として、容量素子Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２の静電容量値を加算した加算結果を用いて、対象物２０が、容量素子Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２の近傍に存在するかどうかを判断することが好適である。例えば、上述した第１の実施の形態と同様にして、静電容量値Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２を合計した加算演算の結果として得られる和Ｃａｄｄ’が所定のしきい値以上である場合には、差分演算の結果として得られる差Ｃｘｄｉｆｆ、Ｃｙｄｉｆｆの絶対値が所定のしきい値未満であっても、領域特定部６３は、容量素子Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２の近傍（例えば、原点Ｏ近傍の領域）に対象物２０が存在すると判断してもよい。逆に、和Ｃａｄｄ’が所定のしきい値未満である場合には、容量素子Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２の近傍には対象物２０は存在しないと判断し、「圏外」との検出結果を出力してもよい。また、対象物２０が容量素子Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２の近傍に存在するかどうかの判断は、静電容量値Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２の合計値ではなく、Ｃｘ１とＣｘ２の合計値や、Ｃｙ１とＣｙ２の合計値を用いてもよく、あるいは、個々の静電容量値Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２を用いて、少なくとも一つの静電容量値がしきい値以上である場合には、対象物２０が容量素子Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２の近傍に存在すると判断するようにしてもよい。
【０１８５】
また、§２−３で述べた実施例のように、演算実行部６２において、静電容量値の差とともに和（「Ｃｘａｄｄ＝Ｃｘ１＋Ｃｘ２」、「Ｃｙａｄｄ＝Ｃｙ１＋Ｃｙ２」）を演算するようにし、Ｘ軸方向に関する位置検出を、差Ｃｘｄｉｆｆとしきい値＋Ｃｘｔｈ、−Ｃｘｔｈとの比較、および、和Ｃｘａｄｄとしきい値Ｃｘｔｈ２との比較によって行うようにし、Ｙ軸方向に関する位置検出を、差Ｃｙｄｉｆｆとしきい値＋Ｃｙｔｈ、−Ｃｙｔｈとの比較、および、和Ｃｙａｄｄとしきい値Ｃｙｔｈ２との比較によって行うようにすることもできる。そうすれば、検出領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４に加えて、「Ｘ軸近傍領域」、「Ｙ軸近傍領域」（§２−３で述べた実施例における領域「Ａcenter」に対応）や、「圏外」といった領域を更に追加することができる。
【０１８６】
この二次元センサに用いる基本構造部２の構成を一般論として述べれば、検出面上にＸＹ座標系を定義したときに、Ｙ軸に平行な配置線に沿って延び、Ｘ軸方向に等間隔に並んで配置された第１グループの外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２と、Ｘ軸に平行な配置線に沿って延び、Ｙ軸方向に等間隔に並んで配置された第２グループの外側電極Ｅｙ１、Ｅｙ２と、が互いに絶縁された状態で配置されるようにすればよい。図１４に示す例の場合、両グループは支持体３０の検出面上に、互いに離間していることにより、互いに絶縁されている。
【０１８７】
そして、第１グループに所属する外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２と内側電極Ｅ０とによって構成された第１グループの容量素子Ｃｘ１、Ｃｘ２によってＸ軸方向に関する位置を特定し、第２グループに所属する外側電極Ｅｙ１、Ｅｙ２と内側電極Ｅ０とによって構成された第２グループの容量素子Ｃｙ１、Ｃｙ２によってＹ軸方向に関する位置を特定するようにすれば、対象物２０に関する二次元的な位置を検出できるようになる。
【０１８８】
第２の実施の形態の特徴は、上述したように、対象物２０に関する二次元的な位置を検出できることである。そして、内側電極Ｅ０と、外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２が、支持体３０の上面に形成されている。このことにより、各容量素子の静電容量値に指向性が生じることを抑制できる。このことについて、以下により詳細に説明する。
【０１８９】
例えば、図１７に示すような基本構造部２を有する物体センサ１の場合には、各容量素子の静電容量値に指向性が生じ得る。すなわち、図１７に示す比較例では、Ｙ軸に平行な配置線に沿って延び、Ｘ軸方向に等間隔に並んで配置された第１グループの線状電極Ｅｘ５、Ｅｘ６、Ｅｘ７と、Ｘ軸に平行な配置線に沿って延び、Ｙ軸方向に等間隔に並んで配置された第２グループの線状電極Ｅｙ５、Ｅｙ６、Ｅｙ７とが、互いに絶縁された状態で配置されている場合を考える。図１７に示す比較例の場合、第１グループの線状電極Ｅｘ５、Ｅｘ６、Ｅｘ７は、支持体３０の上面に形成され、支持体３０の上面に形成された第１絶縁層４０によって覆われている。第２グループの線状電極Ｅｙ５、Ｅｙ６、Ｅｙ７は、第１絶縁層４０上に形成され、第１絶縁層４０上に形成された第２絶縁層４１によって覆われている。このようにして、図１７において、第１グループの線状電極Ｅｘ５、Ｅｘ６、Ｅｘ７が破線で示され、第２グループの線状電極Ｅｙ５、Ｅｙ６、Ｅｙ７が実線で示されており、線状電極Ｅｘ５、Ｅｘ６、Ｅｘ７と線状電極Ｅｙ５、Ｅｙ６、Ｅｙ７とが立体的に交差し、互いに絶縁されている。
【０１９０】
図１７に示す比較例では、線状電極Ｅｘ５、Ｅｘ６によって容量素子Ｃｘ５が構成され、線状電極Ｅｘ６、Ｅｘ７によって容量素子Ｃｘ６が構成される。同様に、線状電極Ｅｙ５、Ｅｙ６によって容量素子Ｃｙ５が構成され、線状電極Ｅｙ６、Ｅｙ７によって容量素子Ｃｙ６が構成される。
【０１９１】
図１７に示す比較例での動作時、線状電極Ｅｘ５、Ｅｘ６、Ｅｘ７と、線状電極Ｅｙ５、Ｅｙ６、Ｅｙ７が交差している領域で、交流信号による電気的なカップリングが起る場合がある。このことにより、第１グループの線状電極Ｅｘ５、Ｅｘ６によって容量素子Ｃｘ５を測定した場合、第２グループの線状電極Ｅｙ５、Ｅｙ６、Ｅｙ７が第１グループの線状電極Ｅｘ５、Ｅｘ６に立体的に交差していることにより、測定される容量素子Ｃｘ５に、指向性が発生し得る。線状電極Ｅｘ６、Ｅｘ７によって容量素子Ｃｘ６を測定した場合も同様である。また、第２グループの線状電極Ｅｙ５、Ｅｙ６によって容量素子Ｃｙ５を測定した場合には、第１グループの線状電極Ｅｘ５、Ｅｘ６、Ｅｘ７が第２グループの線状電極Ｅｙ５、Ｅｙ６に立体的に交差していることにより、測定される容量素子Ｃｙ５に、指向性が発生し得る。線状電極Ｅｙ６、Ｅｙ７によって容量素子Ｃｙ６を測定した場合も同様である。
【０１９２】
これに対して、本発明の第２の実施の形態によれば、外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２が、支持体３０の上面に形成されて、互いに離間して絶縁されている。このことにより、電極Ｅ０、Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２を、立体的に交差させることなく配置することができる。このため、容量素子Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２の静電容量値に、指向性が発生することを防止でき、静電容量値の検出精度を向上させることができる。
【０１９３】
また、本発明の第２の実施の形態によれば、内側電極Ｅ０のＹ軸方向における長さＬＥｙ０が、外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２のＹ軸方向における長さＬＥｙ１よりも短くなっている。このため、容量素子Ｃｘ１、Ｃｘ２の静電容量値に指向性が発生することをより一層防止できる。同様に、内側電極Ｅ０のＸ軸方向における長さＬＥｘ０が、外側電極Ｅｙ１、Ｅｙ２のＸ軸方向における長さＬＥｘ１よりも短くなっている。このため、容量素子Ｃｙ１、Ｃｙ２の静電容量値に指向性が発生することをより一層防止できる。
【０１９４】
なお、内側電極Ｅ０のＹ軸方向における長さＬＥｙ０が、外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２のＹ軸方向における長さＬＥｙ１よりも短くなくてもよい。この場合においても、外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２が、支持体３０の上面に形成されていることで、上述したように容量素子Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２の静電容量値に指向性が発生することを防止でき、静電容量値の検出精度を向上させることができる。同様に、内側電極Ｅ０のＸ軸方向における長さＬＥｘ０が、外側電極Ｅｙ１、Ｅｙ２のＸ軸方向における長さＬＥｘ１よりも短くなくてもよい。
【０１９５】
＜位置特定手段に関する変形例＞
【０１９６】
本発明の第２の実施の形態では、演算実行部６２は、容量素子の測定値Ｃｘ１、Ｃｘ２に基づく差分演算を行い、静電容量値の差Ｃｘｄｉｆｆ＝Ｃｘ１−Ｃｘ２を求めるとともに、測定値Ｃｙ１、Ｃｙ２に基づく差分演算を行い、静電容量値の差Ｃｙｄｉｆｆ＝Ｃｙ１−Ｃｙ２を求める例について説明した。しかしながら、これに限られることはない。第２の実施の形態における第１の変形例として、演算実行部６２は、隣接する二対の検出領域における容量素子の静電容量値を加算する加算演算を行い、領域特定部６３は、加算演算の結果として得られた二対の容量素子の静電容量値の和を利用して、検出領域を特定する処理を行うようにしてもよい。以下、その具体的な処理方法について説明する。
【０１９７】
この場合には、まず図１８の上面図に示すとおり、平板状の支持体３０の検出面上に、二次元的に分布した４つの検出領域を定義することができる。図示の例の場合、支持体３０の上面には、その中央に原点ＯをもったＸＹ直交座標系が定義されており、この原点Ｏを通りＸ軸およびＹ軸に対して４５°の角度をなす境界線Ｂ１’、Ｂ２’が定義されている。そして、この境界線Ｂ１’と境界線Ｂ２’によって画定される４つの扇形の領域のうち外側電極Ｅｘ１が配置された領域が第１の検出領域Ａ１’として定義されている。同様にして、境界線Ｂ１’と境界線Ｂ２’とによって画定される４つの扇形の領域のうち外側電極Ｅｘ２が配置された領域が第２の検出領域Ａ２’として定義されている。境界線Ｂ１’と境界線Ｂ２’とによって画定される４つの扇形の領域のうち外側電極Ｅｙ１が配置された領域が第３の検出領域Ａ３’として定義されている。境界線Ｂ１’と境界線Ｂ２’とによって画定される４つの扇形の領域のうち外側電極Ｅｙ２が配置された領域が第４の検出領域Ａ４’として定義されている。領域特定部６３は、上述した加算演算の結果として得られた静電容量値の和を用いることにより、対象物２０がいずれの領域に存在するかを特定することができる。なお、図１８に示す形態においても、各検出領域Ａ１’〜Ａ４ ’の境界線Ｂ１’、Ｂ２’は、容量素子を構成する電極の位置に基づいて定義されている。境界線Ｂ１’は、外側電極Ｅｘ１と外側電極Ｅｙ２との間、内側電極（より具体的には原点Ｏ）、および外側電極Ｅｘ２と外側電極Ｅｙ１との間を通るように定義されている。同様に、境界線Ｂ２’は、外側電極Ｅｘ１と外側電極Ｅｙ１との間、内側電極（より具体的には原点Ｏ）、および外側電極Ｅｘ２と外側電極Ｅｙ２との間を通るように定義されている。
【０１９８】
なお、第１の検出領域Ａ１’には、外側電極Ｅｘ１が配置され、第１の検出領域Ａ１’は、この外側電極Ｅｘ１と内側電極Ｅ０とで構成される容量素子Ｃｘ１に対応する領域となっている。第２の検出領域Ａ２’には、外側電極Ｅｘ２が配置され、第２の検出領域Ａ２’は、この外側電極Ｅｘ２と内側電極Ｅ０とで構成される容量素子Ｃｘ２に対応する領域となっている。第３の検出領域Ａ３’には、外側電極Ｅｙ１が配置され、第３の検出領域Ａ３’は、この外側電極Ｅｙ１と内側電極Ｅ０とで構成される容量素子Ｃｙ１に対応する領域となっている。第４の検出領域Ａ４’には、外側電極Ｅｙ２が配置され、第４の検出領域Ａ４’は、この外側電極Ｅｙ２と内側電極Ｅ０とで構成される容量素子Ｃｙ２に対応する領域となっている。
【０１９９】
演算実行部６２は、容量値測定部６１によって測定された容量素子の測定値Ｃｘ１、Ｃｙ１に基づく加算演算を行い、静電容量値の和Ｃａｄｄ１＝Ｃｘ１＋Ｃｙ１を求めるとともに、測定値Ｃｘ２、Ｃｙ２に基づく加算演算を行い、静電容量値の和Ｃａｄｄ２＝Ｃｘ２＋Ｃｙ２を求める。その後、演算実行部６２は、求められた和Ｃａｄｄ１と、和Ｃａｄｄ２とに基づく差分演算を行い、静電容量値の和の差Ｃｄｉｆｆ１＝Ｃａｄｄ１−Ｃａｄｄ２を求める。書き換えると、Ｃｄｉｆｆ１＝（Ｃｘ１＋Ｃｙ１）−（Ｃｘ２＋Ｃｙ２）となる。
【０２００】
また、演算実行部６２は、容量値測定部６１によって測定された容量素子の測定値Ｃｘ１、Ｃｙ２に基づく加算演算を行い、静電容量値の和Ｃａｄｄ３＝Ｃｘ１＋Ｃｙ２を求めるとともに、測定値Ｃｘ２、Ｃｙ１に基づく加算演算を行い、静電容量値の和Ｃａｄｄ４＝Ｃｘ２＋Ｃｙ１を求める。その後、演算実行部６２は、求められた和Ｃａｄｄ３と、和Ｃａｄｄ４とに基づく差分演算を行い、静電容量値の和の差Ｃｄｉｆｆ２＝Ｃａｄｄ３−Ｃａｄｄ４を求める。書き換えると、Ｃｄｉｆｆ２＝（Ｃｘ１＋Ｃｙ２）−（Ｃｘ２＋Ｃｙ１）となる。
【０２０１】
そして、領域特定部６３は、演算実行部６２による加算演算および差分演算によって得られた差Ｃｄｉｆｆ１と差Ｃｄｉｆｆ２とに基づいて、近傍に対象物２０が存在する検出領域を特定する処理を行う。
【０２０２】
ここで、差Ｃｄｉｆｆ１と差Ｃｄｉｆｆ２とは別個独立した値であり、差Ｃｄｉｆｆ１は、境界線Ｂ２’方向に関する対象物２０の位置を示している。領域特定部６３は、当該差Ｃｄｉｆｆ１の符号に基づき、境界線Ｂ１’より第２象限の側の領域か、境界線Ｂ１’より第４象限の側の領域か、を特定することができる。
【０２０３】
要するに、（Ｃｘ１＋Ｃｙ１）−（Ｃｘ２＋Ｃｙ２）＞０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域が、境界線Ｂ１’より第２象限の側の領域（第１の検出領域Ａ１’と第３の検出領域Ａ３’とを合併させた領域）であることを特定することができる。逆に、（Ｃｘ１＋Ｃｙ１）−（Ｃｘ２＋Ｃｙ２）＜０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域が、境界線Ｂ１’より第４象限の側の領域（第２の検出領域Ａ２’と第４の検出領域Ａ４’とを合併させた領域）であることを特定することができる。
【０２０４】
差Ｃｄｉｆｆ１と同様に、差Ｃｄｉｆｆ２は、境界線Ｂ１’方向に関する対象物２０の位置を示している。領域特定部６３は、当該差Ｃｄｉｆｆ２の符号に基づき、境界線Ｂ２’より第１象限の側の領域か、境界線Ｂ２’より第３象限の側の領域か、を特定することができる。
【０２０５】
要するに、（Ｃｘ１＋Ｃｙ２）−（Ｃｘ２＋Ｃｙ１）＞０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域が、境界線Ｂ２’より第３象限の側の領域（第１の検出領域Ａ１’と第４の検出領域Ａ４’とを合併させた領域）であることを特定することができる。逆に、（Ｃｘ１＋Ｃｙ２）−（Ｃｘ２＋Ｃｙ１）＜０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域が、境界線Ｂ２’より第１象限の側の領域（第２の検出領域Ａ２’と第３の検出領域Ａ３’とを合併させた領域）であることを特定することができる。
【０２０６】
そして、領域特定部６３は、境界線Ｂ１’方向に関する領域の特定と境界線Ｂ２’方向に関する領域の特定とを組み合わすことにより、対象物２０の位置が検出領域Ａ１’、Ａ２’、Ａ３’、Ａ４’の何れであるかを特定することができ、特定した検出領域を検出結果として出力することができる。
【０２０７】
要するに、（Ｃｘ１＋Ｃｙ１）−（Ｃｘ２＋Ｃｙ２）＞０で、かつ（Ｃｘ１＋Ｃｙ２）−（Ｃｘ２＋Ｃｙ１）＞０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、第１の検出領域Ａ１’と第３の検出領域Ａ３’とを合併させた領域と、第１の検出領域Ａ１’と第４の検出領域Ａ４’とを合併させた領域とで重なる領域である、第１の検出領域Ａ１’となる。
【０２０８】
同様に、（Ｃｘ１＋Ｃｙ１）−（Ｃｘ２＋Ｃｙ２）＞０で、かつ（Ｃｘ１＋Ｃｙ２）−（Ｃｘ２＋Ｃｙ１）＜０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、第１の検出領域Ａ１’と第３の検出領域Ａ３’とを合併させた領域と、第２の検出領域Ａ２’と第３の検出領域Ａ３’とを合併させた領域とで重なる領域である、第３の検出領域Ａ３’となる。  
【０２０９】
また、（Ｃｘ１＋Ｃｙ１）−（Ｃｘ２＋Ｃｙ２）＜０で、かつ（Ｃｘ１＋Ｃｙ２）−（Ｃｘ２＋Ｃｙ１）＞０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、第２の検出領域Ａ２’と第４の検出領域Ａ４’とを合併させた領域と、第１の検出領域Ａ１’と第４の検出領域Ａ４’とを合併させた領域とで重なる領域である、第４の検出領域Ａ４’となる。
【０２１０】
さらに、（Ｃｘ１＋Ｃｙ１）−（Ｃｘ２＋Ｃｙ２）＜０で、かつ（Ｃｘ１＋Ｃｙ２）−（Ｃｘ２＋Ｃｙ１）＜０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、第２の検出領域Ａ２’と第４の検出領域Ａ４’とを合併させた領域と、第２の検出領域Ａ２’と第３の検出領域Ａ３’とを合併させた領域とで重なる領域である、第２の検出領域Ａ２’となる。
【０２１１】
なお、図１８に示す検出領域を定義する場合には、位置特定手段６０は、第２の実施の形態の第１の変形例で説明した方法とは異なる方法で、対象物２０が近傍に存在する領域を特定するようにしてもよい。例えば、各容量素子の測定値Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２のうちの最大値をとる容量素子が配置された検出領域を、対象物２０が近傍に存在する領域として特定するようにしてもよい。この場合、領域特定部６３は、容量値測定部６１により測定された各容量素子Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２のうちの最大値をとる容量素子を判定し、この判定結果に基づいて、近傍に対象物２０が存在する検出領域を特定する。例えば、領域特定部６３が、容量素子Ｃｘ１の測定値が最大値をとると判定した場合には、容量素子Ｃｘ１が配置された検出領域Ａ１’を、近傍に対象物２０が存在する領域であると特定する。
＜位置特定手段に関する他の変形例＞
【０２１２】
本発明の第２の実施の形態では、位置特定手段６０が、容量値測定部６１と演算実行部６２と領域特定部６３とを有している例について説明した。しかしながら、これに限られることはない。第２の実施の形態における第２の変形例として、位置特定手段６０は、図１２および図１３に示す第１の実施の形態の第２の変形例で示した位置特定手段６０のように構成されていてもよい。
【０２１３】
この場合、第１遅延回路７２の構成は、図１９に示すようにすればよい。すなわち、端子Ｔｃ１には、切替スイッチＳＷｘ１１を介して外側電極Ｅｘ１が接続されているとともに、切替スイッチＳＷｘ２１を介して外側電極Ｅｘ２が接続されている。また、端子Ｔｃ１には、切替スイッチＳＷｙ１１を介して外側電極Ｅｙ１が接続されているとともに、切替スイッチＳＷｙ２１を介して外側電極Ｅｙ２が接続されている。このようにして、各切替スイッチＳＷｘ１１、ＳＷｘ２１、ＳＷｙ１１、ＳＷｙ２１を操作することにより、端子Ｔｃ１に、外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２を選択的に接続可能になっており、端子Ｔｃ１に接続された外側電極が構成する容量素子と、抵抗素子Ｒ１とで決定される時定数に応じて第１パルス信号Ｑ１が遅延される。
【０２１４】
同様に、第２遅延回路７３の構成も、図１９に示すようにすればよい。すなわち、図１９に示すように、端子Ｔｃ２には、切替スイッチＳＷｘ２２を介して外側電極Ｅｘ２が接続されている。また、端子Ｔｃ１には、切替スイッチＳＷｙ１２を介して外側電極Ｅｙ１が接続されているとともに、切替スイッチＳＷｙ２２を介して外側電極Ｅｙ２が接続されている。このようにして、各切替スイッチＳＷｘ２２、ＳＷｙ１２、ＳＷｙ２２を操作することにより、端子Ｔｃ２に、外側電極Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２を選択的に接続可能になっており、端子Ｔｃ２に接続された外側電極が構成する容量素子と、抵抗素子Ｒ１とで決定される時定数に応じて第２パルス信号Ｑ２が遅延される。
【０２１５】
このようにして、図１９に示す第１遅延回路７２および第２遅延回路７３を採用する場合には、ローパスフィルタ７５から出力される信号を、外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２のうちのいずれか２つの外側電極によって構成される一対の容量素子の静電容量差に相当する量を示す信号とすることができる。このため、図１９に示す第１遅延回路７２および第２遅延回路７３が組み込まれた図１２に示す位置特定手段６０は、第２の実施の形態で述べた差分演算方式の位置特定手段６０の代用とすることができる。この場合、環境条件による抵抗素子の特性変化を相殺して、Ｓ／Ｎ比を向上させることができるとともに、環境条件の変化が影響を及ぼすことを防止し、対象物２０の位置を高い精度で特定することができる。
【０２１６】
＜電極形状に関する変形例＞
図１４に示す形態では、内側電極Ｅ０は、円盤状に形成されている。しかしながら、内側電極Ｅ０は、必ずしもこのような形状の電極である必要はなく、任意形状の電極であってもかまわない。
【０２１７】
図２０は、本発明の第２の実施の形態に係る物体センサ１の第３の変形例を示す上面図である。この物体センサ１を構成する基本構造部２は、平板状の支持体３０と、その上面に形成された５つの電極Ｅ０、Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｘ３、Ｅｘ４とによって構成されている。しかしながら、図１４に示す基本構造部２と異なる点は、図２０に示す内側電極Ｅ０が、第１内側線状部分Ｅ０１と、第２内側線状部分Ｅ０２と、を含むように構成されている点である。
【０２１８】
図２０に示す第３の変形例では、第１内側線状部分Ｅ０１は、Ｙ軸方向に沿って直線状に延びている。第２内側線状部分Ｅ０２は、Ｘ軸方向に沿って直線状に延びている。第３の変形例では、内側電極Ｅ０のＹ軸方向における長さＬＥｙ０は、第１内側線状部分Ｅ０１のＹ軸方向における長さに相当し、対向する外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２のＹ軸方向における長さＬＥｙ１よりも短くなっている。また、内側電極Ｅ０のＸ軸方向における長さＬＥｘ０は、第２内側線状部分Ｅ０２のＸ軸方向における長さに相当し、対向する外側電極Ｅｙ１、Ｅｙ２のＸ軸方向における長さＬＥｘ１よりも短くなっている。第１内側線状部分Ｅ０１と第２内側線状部分Ｅ０２とは、互いに電気的に接続されている。すなわち、第１内側線状部分Ｅ０１と第２内側線状部分Ｅ０２とは、支持体３０の上面に形成されるとともに、交差するように一体に形成されており、内側電極Ｅ０は、全体として十字状に形成されている。
＜電極形状に関する他の変形例＞
【０２１９】
図２１（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る物体センサ１の第４の変形例を示す上面図であり、図２１（ｂ）は、その側断面図である。この物体センサ１は、第１内側線状部分Ｅ０１と第２内側線状部分Ｅ０２とが、互いに絶縁されている点で、図２０に示す第３の変形例とは異なっている。
【０２２０】
図２１（ａ）、（ｂ）に示す第４の変形例では、支持体３０の上面に第１内側線状部分Ｅ０１が形成され、当該上面に形成された第１絶縁層４０によって覆われている。第２内側線状部分Ｅ０２は、第１絶縁層４０上に形成されている。このようにして、第１内側線状部分Ｅ０１と第２内側線状部分Ｅ０２とは互いに絶縁されている。
【０２２１】
第２内側線状部分Ｅ０２は、第１絶縁層４０上に形成された第２絶縁層４１によって覆われている。第２絶縁層４１は、保護膜として機能している。第２絶縁層４１は、第１絶縁層４０の上面の全体に形成されていてもよく、第２内側線状部分Ｅ０２を覆うことができれば、第１絶縁層４０の中央部分だけに形成されるようにしてもよい。図２１（ａ）の上面図では、説明の便宜上、この第２絶縁層４１の図示は省略してある。第１内側線状部分Ｅ０１は、端子Ｔｘ０（図１５参照）に接続され、第２内側線状部分Ｅ０２は、端子Ｔｙ０に接続されている。
【０２２２】
また、図１４に示す形態では、支持体３０の上面に、４つの外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２が形成され、これらの外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２が、全体として平面視で正方形状をなすように配置されている。しかしながら、外側電極の個数は、必ずしも４つである必要はなく、任意の個数とすることができる。例えば、図２２に示す第５の変形例のように、支持体３０の上面に８つの外側電極が形成されて、全体として平面視で正八角形状をなすように配置されていてもよく、あるいは、図示しないが、１６個の外側電極が形成されて、全体として平面視で正十六角形状をなすように配置されていてもよい。
【０２２３】
図２２に示すように、支持体３０の上面に８つの外側電極を形成する場合、原点Ｏを中心とする周方向において、外側電極Ｅｘ１と外側電極Ｅｙ１との間に、１つの外側電極Ｅ３が追加される。この追加される外側電極Ｅ３は、正八角形状をなすように、外側電極Ｅｘ１に対して１３５°の内角をなすとともに外側電極Ｅｙ１に対して１３５°の内角をなす方向に沿って直線状に延びるように形成される。外側電極Ｅｘ１と外側電極Ｅｙ２との間にも同様に１つの外側電極Ｅ３が追加され、外側電極Ｅｘ２と外側電極Ｅｙ１との間、および外側電極Ｅｘ２と外側電極Ｅｙ２との間にも、それぞれ１つの外側電極Ｅ３が追加される。図２２に示す第５の変形例においては、追加される各外側電極Ｅ３は、それぞれ細長い電極として形成されており、各外側電極Ｅ３の長手方向において、内側電極Ｅ０の当該長手方向における長さが、外側電極Ｅ３の当該長手方向における長さよりも短くなっていることが好適である。
【０２２４】
そして、支持体３０の検出面上には、外側電極Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｙ１、Ｅｙ２、Ｅ３がそれぞれ配置されるように、８つの扇形の検出領域Ａ’’が定義される。各検出領域Ａ’’を画定する一対の境界線は、原点Ｏから放射方向に延び、一の検出領域を画定する一対の境界線がなす角度は４５°となる。すなわち、図１８に示す境界線Ｂ１’とＸ軸とがなす角度の二等分線が、境界線Ｂ３として定義され、境界線Ｂ２’とＸ軸とがなす角度の二等分線が、境界線Ｂ４として定義される。また、境界線Ｂ１’とＹ軸とがなす角度の二等分線が、境界線Ｂ５として定義され、境界線Ｂ２’とＹ軸とがなす角度の二等分線が、境界線Ｂ６として定義される。これら４つの境界線Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６によって、８つの検出領域Ａ’’が定義される。このため、対象物２０に関する二次元的な位置が、８つの検出領域Ａ’’のいずれであるかを特定することができ、対象物２０の位置をより細分化して特定できるようになる。なお、境界線Ｂ１’、Ｂ２’は検出領域Ａ’’を画定しない。
【０２２５】
なお、外側電極の個数は、対称性を考慮すれば４の倍数であることが好適であるが、これに限られることはなく、２以上の整数であれば、４の倍数以外の偶数であってもよく、奇数であってもよい。
【０２２６】
＜＜＜  §４．  本発明の第３の実施の形態  ＞＞＞
次に、図２３〜図２６を用いて、本発明の第３の実施の形態における物体センサについて説明する。
【０２２７】
図２３〜図２６に示す第３の実施の形態においては、外側電極が、Ｙ軸方向に延びる第１線状部分と、Ｙ軸方向とは異なる方向に延びる第２線状部分と、を含んでいる点が主に異なり、他の構成は、図１〜図１３に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図２３〜図２６において、図１〜図１３に示す第１の実施の形態と同一部分には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０２２８】
図２３は、本発明の第３の実施の形態に係る物体センサ１を構成する基本構造部２の上面図である。この物体センサ１の基本構造部２は、平板状の支持体３０と、その上面に形成された５つの電極Ｅ０、Ｅ１０、Ｅ２０、Ｅ３０、Ｅ４０とによって構成されている。
【０２２９】
５つの電極Ｅ０、Ｅ１０、Ｅ２０、Ｅ３０、Ｅ４０は、検出領域Ａ１〜Ａ４（図１６参照）の各々に配置された４つの外側電極Ｅ１０、Ｅ２０、Ｅ３０、Ｅ４０（以下、Ｅ１０〜Ｅ４０と記す）と、外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０よりも原点Ｏの側に設けられた内側電極Ｅ０と、を有している。このうち外側電極Ｅ１０は、第１象限に配置されており、外側電極Ｅ２０は、第２象限に配置されており、外側電極Ｅ３０は、第３象限に配置されており、外側電極Ｅ４０は、第４象限に配置されている。外側電極Ｅ１０を原点Ｏを中心に９０°回転すると、外側電極Ｅ２０に重なり、１８０°回転すると、外側電極Ｅ３０に重なり、２７０°回転すると外側電極Ｅ４０に重なるようになっている。
【０２３０】
すなわち、第３の実施の形態では、一対の外側電極Ｅ１０、Ｅ２０（第１外側電極）および一対の外側電極Ｅ３０、Ｅ４０（第２外側電極）が、Ｘ軸方向において内側電極Ｅ０の両側に設けられた第１線状部分Ｅａをそれぞれ含んでいる。第１線状部分Ｅａは、Ｙ軸方向に沿って直線状に延びている。外側電極Ｅ１０の第１線状部分Ｅａは、外側電極Ｅ４０の第１線状部分ＥａにＹ軸方向において整列している。すなわち、これらの第１線状部分Ｅａは、Ｙ軸方向（より具体的には配置線Ｌｘ２）に沿って一直線上に配置されている。同様に、外側電極Ｅ２０の第１線状部分Ｅａは、外側電極Ｅ３０の第１線状部分ＥａにＹ軸方向において整列している。すなわち、これらの第１線状部分Ｅａは、Ｙ軸方向（より具体的には配置線Ｌｘ１）に沿って一直線上に配置されている。
【０２３１】
外側電極Ｅ１０の第１線状部分Ｅａは、対応する外側電極Ｅ４０の側に設けられた第１端部Ｅａ１と、第１端部Ｅａ１とは反対側に設けられた第２端部Ｅａ２と、を含んでいる。同様に、外側電極Ｅ２０の第１線状部分Ｅａは、対応する外側電極Ｅ３０の側に設けられた第１端部Ｅａ１と、第１端部Ｅａ１とは反対側に設けられた第２端部Ｅａ２と、を含んでいる。外側電極Ｅ３０の第１線状部分Ｅａは、対応する外側電極Ｅ２０の側に設けられた第１端部Ｅａ１と、第１端部Ｅａ１とは反対側に設けられた第２端部Ｅａ２と、を含んでおり、外側電極Ｅ４０の第１線状部分Ｅａは、対応する外側電極Ｅ１０の側に設けられた第１端部Ｅａ１と、第１端部Ｅａ１とは反対側に設けられた第２端部Ｅａ２と、を含んでいる。図２３に示す第３の実施の形態においては、各外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０の第１線状部分Ｅａの第１端部Ｅａ１は、Ｘ軸に一致する境界線Ｂ１の側に設けられている。
【０２３２】
外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０は、第２線状部分Ｅｃを更に含んでいる。この第２線状部分Ｅｃは、第１線状部分Ｅａに電気的に接続されている。すなわち、第１線状部分Ｅａと第２線状部分Ｅｃとは一体に連続的に形成されている。
【０２３３】
第２線状部分Ｅｃは、第１線状部分Ｅａが延びる方向であるＹ軸方向とは異なる方向に沿って直線状に延びている。すなわち、第１線状部分Ｅａと第２線状部分Ｅｃとが、角度αで接続されている。第３の実施の形態では、第２線状部分ＥｃがＸ軸方向に延びている例が示されており、第２線状部分Ｅｃは、Ｘ軸方向に沿って直線状に延びるように形成されている。このため、上述した角度αは、９０°となっている。そして、外側電極Ｅ１０の第２線状部分Ｅｃと、対応する外側電極Ｅ４０の第２線状部分Ｅｃは、Ｙ軸方向において内側電極Ｅ０の両側に配置されている。外側電極Ｅ２０の第２線状部分Ｅｃと、対応する外側電極Ｅ３０の第２線状部分Ｅｃも、Ｙ軸方向において内側電極Ｅ０の両側に配置されている。
【０２３４】
各外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０の第２線状部分Ｅｃは、第１線状部分Ｅａの第２端部Ｅａ２から第２の境界線Ｂ２の側に延びている。すなわち、外側電極Ｅ１０の第２線状部分Ｅｃは、第１線状部分Ｅａの第２端部Ｅａ２から外側電極Ｅ２０の側に延び、外側電極Ｅ２０の第２線状部分Ｅｃは、第１線状部分Ｅａの第２端部Ｅａ２から外側電極Ｅ１０の側に延びている。また、外側電極Ｅ３０の第２線状部分Ｅｃは、第１線状部分Ｅａの第２端部Ｅａ２から外側電極Ｅ４０の側に延び、外側電極Ｅ４０の第２線状部分Ｅｃは、第１線状部分Ｅａの第２端部Ｅａ２から外側電極Ｅ３０の側に延びている。なお、第２線状部分Ｅｃは、この第２端部Ｅａ２から、第２の境界線Ｂ２の側とは反対側には延びていない。このようにして、図２３に示す第３の実施の形態では、各外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０は、平面視でＬ字状に形成されており、外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０は、全体として平面視で正方形状をなすように配置されている。言い換えると、各外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０の第１線状部分Ｅａは、Ｘ軸に一致する第１の境界線Ｂ１に垂直に形成されており、第２線状部分Ｅｃは、Ｙ軸に一致する第２の境界線Ｂ２に垂直に形成されている。
【０２３５】
支持体３０の上面には、Ｙ軸に平行な３本の配置線Ｌｘ０、Ｌｘ１、Ｌｘ２と、Ｘ軸に平行な３本の配置線Ｌｙ０、Ｌｙ１、Ｌｙ２と、が定義されている。内側電極Ｅ０は、配置線Ｌｘ０上に配置されるとともに配置線Ｌｙ０上に配置されている。すなわち、内側電極Ｅ０は、原点Ｏ上に配置された、円盤状の電極である。外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０の第１線状部分Ｅａは、それぞれ配置線Ｌｘ１、Ｌｘ２上に配置されている。より具体的には、外側電極Ｅ１０およびＥ４０の第１線状部分Ｅａは、配置線Ｌｘ２上に配置され、外側電極Ｅ２０およびＥ３０の第１線状部分Ｅａは、配置線Ｌｘ１上に配置されている。また、外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０の第２線状部分Ｅｃは、それぞれ配置線Ｌｙ１、Ｌｙ２上に配置されている。より具体的には、外側電極Ｅ１０およびＥ２０の第２線状部分Ｅｃは、配置線Ｌｙ１上に配置され、外側電極Ｅ３０およびＥ４０の第２線状部分Ｅｃは、配置線Ｌｙ２上に配置されている。
【０２３６】
配置線Ｌｘ０はＹ軸に一致し、配置線Ｌｘ１と配置線Ｌｘ０との距離および配置線Ｌｘ０と配置線Ｌｘ２との距離は等しく、この基本構造部２は、ＹＺ平面に関して面対称の構造を有している。このため、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅ１０およびＥ４０の第１線状部分Ｅａとの間隔と、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅ２０およびＥ３０の第１線状部分Ｅａとの間隔は、等しくなっている。
【０２３７】
配置線Ｌｙ０はＸ軸に一致し、配置線Ｌｙ１と配置線Ｌｙ０との距離および配置線Ｌｙ０と配置線Ｌｙ２との距離は等しく、この基本構造部２は、ＸＺ平面に関しても面対称の構造を有している。このため、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅ１０およびＥ２０の第２線状部分Ｅｃとの間隔と、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅ３０およびＥ４０の第２線状部分Ｅｃとの間隔は、等しくなっている。
【０２３８】
図２３に示すように、内側電極Ｅ０のＹ軸方向における長さＬＥｙ０は、各外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０のＹ軸方向における長さＬＥｙ１よりも短くなっている。また、内側電極Ｅ０のＸ軸方向における長さＬＥｘ０は、各外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０のＸ軸方向における長さＬＥｘ１よりも短くなっている。すなわち、円盤状の内側電極Ｅ０の直径が、外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０のＹ軸方向長さＬＥｙ１よりも短くなっているとともに、外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０のＸ軸方向長さＬＥｘ１よりも短くなっている。
【０２３９】
支持体３０の上面には、内側電極Ｅ０および外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０を覆うように、第１絶縁層４０（図５参照）が形成されている。言い換えると、内側電極Ｅ０および外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０は、第１絶縁層４０に埋め込まれている。
【０２４０】
ここで、４つの外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０のうちのいずれか一の外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０と、内側電極Ｅ０とによって、容量素子が構成されている。すなわち、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅ１０とによって容量素子Ｃ１０が構成され、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅ２０とによって容量素子Ｃ２０が構成される。また、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅ３０とによって容量素子Ｃ３０が構成され、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅ４０とによって容量素子Ｃ４０が構成される。ここでも便宜上、各容量素子を示す符号と当該容量素子の静電容量値を示す符号とについて同一符号を用いることにする。したがって、上記容量素子Ｃ１０、Ｃ２０、Ｃ３０、Ｃ４０の静電容量値は、それぞれＣ１０、Ｃ２０、Ｃ３０、Ｃ４０（以下、Ｃ１０〜Ｃ４０と記す）になる。図４を用いて説明したとおり、これらの各静電容量値は、近傍に対象物２０が存在すると増加する。
【０２４１】
図示は省略するが、５つの電極Ｅ０、Ｅ１０〜Ｅ４０には、上記各静電容量値を測定するための配線が施されている。なお、各配線は、支持体３０の上面に配置させることが好適である。内側電極Ｅ０に接続された配線は、４つの外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０のうちの任意の隣接する２つの外側電極の間の領域に配置すればよい。
【０２４２】
図２４（ａ）は、図２３に示す第３の実施の形態に係る物体センサ１における静電容量値の検出回路の一例を示す回路図であり、図２４（ｂ）は、各静電容量値を測定する際の切替動作を示す表である。図２４（ａ）に示すとおり、外側電極Ｅ１０は、切替スイッチＳＷ１０を介して端子Ｔ１０に接続されており、外側電極Ｅ２０は、切替スイッチＳＷ２０を介して同じく端子Ｔ１０に接続されている。更に、外側電極Ｅ３０は、切替スイッチＳＷ３０を介して端子Ｔ１０に接続されており、外側電極Ｅ４０は、切替スイッチＳＷ４０を介して端子Ｔ１０に接続されている。また、共通電極として機能する内側電極Ｅ０は、端子Ｔ０に接続されている。したがって、切替スイッチＳＷ１０をＯＮにすれば、端子Ｔ０、Ｔ１０間の静電容量値Ｃは、電極Ｅ０、Ｅ１０間の静電容量値Ｃ１０を示すことになり、切替スイッチＳＷ２０をＯＮにすれば、端子Ｔ０、Ｔ１０間の静電容量値Ｃは、電極Ｅ０、Ｅ２０間の静電容量値Ｃ２０を示すことになる。また、切替スイッチＳＷ３０をＯＮにすれば、端子Ｔ０、Ｔ１０間の静電容量値Ｃは、電極Ｅ０、Ｅ３０間の静電容量値Ｃ３０を示すことになり、切替スイッチＳＷ４０をＯＮにすれば、端子Ｔ０、Ｔ１０間の静電容量値Ｃは、電極Ｅ０、Ｅ４０間の静電容量値Ｃ４０を示すことになる。
【０２４３】
この第３の実施の形態に係る物体センサ１にも、図６（ａ）にブロック図として示したものと同様の位置特定手段６０が備わっている。この位置特定手段６０を構成する容量値測定部６１は、各容量素子Ｃ１０〜Ｃ４０の静電容量値を測定して測定値Ｃ１０〜Ｃ４０を得る構成要素であり、切替スイッチＳＷ１０、ＳＷ２０、ＳＷ３０、ＳＷ４０（以下、ＳＷ１０〜ＳＷ４０と記す）のＯＮ／ＯＦＦを切り替える機能と、両端子Ｔ０、Ｔ１０間の静電容量値Ｃを測定する機能と、を有する。
【０２４４】
この第３の実施の形態における容量値測定部６１の具体的な測定操作は、図２４（ｂ）の表に示すとおりである。すなわち、容量値測定部６１は、第１の測定操作と、第２の測定操作と、第３の測定操作と、第４の測定操作とを交互に実行することにより、所定のサンプリング周期で、測定値Ｃ１０〜Ｃ４０を得ることができる。このうち第１の測定操作では、切替スイッチＳＷ１０をＯＮ、切替スイッチＳＷ２０、ＳＷ３０、ＳＷ４０をＯＦＦにして、両端子Ｔ０、Ｔ１０間の静電容量値Ｃ（すなわち、電極Ｅ０、Ｅ１０間の静電容量値Ｃ１０）を測定する。第２の測定操作では、切替スイッチＳＷ１０、ＳＷ３０、ＳＷ４０をＯＦＦ、切替スイッチＳＷ２０をＯＮにして、両端子Ｔ０、Ｔ１０間の静電容量値Ｃ（すなわち、電極Ｅ０、Ｅ２０間の静電容量値Ｃ２０）を測定する。第３の測定操作では、切替スイッチＳＷ１０、ＳＷ２０、ＳＷ４０をＯＦＦ、切替スイッチＳＷ３０をＯＮにして、両端子Ｔ０、Ｔ１０間の静電容量値Ｃ（すなわち、電極Ｅ０、Ｅ３０間の静電容量値Ｃ３０）を測定する。第４の測定操作では、切替スイッチＳＷ１０、ＳＷ２０、ＳＷ３０をＯＦＦ、切替スイッチＳＷ４０をＯＮにして、両端子Ｔ０、Ｔ１０間の静電容量値Ｃ（すなわち、電極Ｅ０、Ｅ４０間の静電容量値Ｃ４０）を測定する。
【０２４５】
この第３の実施の形態における演算実行部６２は、隣接する二対の検出領域における静電容量値を加算する加算演算を行い、加算演算の結果として得られた静電容量値の和を利用して、検出領域を特定する処理を行うようにしてもよい。以下、その具体的な処理方法について説明する。
【０２４６】
演算実行部６２は、容量値測定部６１によって測定された容量素子の測定値Ｃ１０、Ｃ４０に基づく加算演算を行い、静電容量値の和Ｃｘ１ａｄｄ＝Ｃ１０＋Ｃ４０を求めるとともに、測定値Ｃ２０、Ｃ３０に基づく加算演算を行い、静電容量値の和Ｃｘ２ａｄｄ＝Ｃ２０＋Ｃ３０を求める。その後、演算実行部６２は、求められた和Ｃｘ１ａｄｄと、和Ｃｘ２ａｄｄとに基づく差分演算を行い、静電容量値の和の差Ｃｘｄｉｆｆ’＝（Ｃ１０＋Ｃ４０）−（Ｃ２０＋Ｃ３０）となる。
【０２４７】
また、演算実行部６２は、容量値測定部６１によって測定された容量素子の測定値Ｃ１０、Ｃ２０に基づく加算演算を行い、静電容量値の和Ｃｙ１ａｄｄ＝Ｃ１０＋Ｃ２０を求めるとともに、測定値Ｃ３０、Ｃ４０に基づく加算演算を行い、静電容量値の和Ｃｙ２ａｄｄ＝Ｃ３０＋Ｃ４０を求める。その後、演算実行部６２は、求められた和Ｃｙ１ａｄｄと、和Ｃｙ２ａｄｄとに基づく差分演算を行い、静電容量値の和の差Ｃｙｄｉｆｆ’＝Ｃｙ１ａｄｄ−Ｃｙ２ａｄｄを求める。書き換えると、Ｃｙｄｉｆｆ’＝（Ｃ１０＋Ｃ２０）−（Ｃ３０＋Ｃ４０）となる。
【０２４８】
そして、領域特定部６３は、演算実行部６２による差分演算によって得られた差Ｃｘｄｉｆｆ’と差Ｃｙｄｉｆｆ’とに基づいて、近傍に対象物２０が存在する検出領域を特定する処理を行う。なお、上述した第１の実施の形態と同様にして、容量素子Ｃ１０〜Ｃ４０を合計した加算演算の結果として得られる和Ｃａｄｄ’’が所定のしきい値以上である場合には、差分演算の結果として得られる差Ｃｘｄｉｆｆ’、Ｃｙｄｉｆｆ’の絶対値が所定のしきい値未満であっても、領域特定部６３は、容量素子Ｃ１０〜Ｃ４０の近傍（例えば、原点Ｏ近傍の領域）に対象物２０が存在すると判断することが好適である。
【０２４９】
ここで、差Ｃｘｄｉｆｆ’と差Ｃｙｄｉｆｆ’とは別個独立した値であり、前者は、対象物２０のＸ軸方向に関する位置に関する情報を与え、後者は、対象物２０のＹ軸方向に関する位置に関する情報を与えることになる。すなわち、この第３の実施の形態の場合、図２３の上面図に示すとおり、平板状の支持体３０上には、二次元的に分布した検出領域を定義することができる。図示の例の場合、図１６に示す形態と同様に、支持体３０の上面には、その中央に原点ＯをもったＸＹ直交座標系が定義されており、Ｘ軸およびＹ軸に一致する境界線Ｂ１、Ｂ２が定義されている。そして、この境界線Ｂ１と境界線Ｂ２によって画定された第１象限が第１の検出領域Ａ１として定義されている。同様にして、第２象限が第２の検出領域Ａ２として定義され、第３象限が第３の検出領域Ａ３として定義され、第４象限が第４の検出領域Ａ４として定義されている。領域特定部６３は、上述した差Ｃｘｄｉｆｆ’と差Ｃｙｄｉｆｆ’の情報を用いることにより、対象物２０がこれら４つの検出領域（あるいは象限）のいずれに存在するかを特定することができる。なお、第３の実施の形態においても、各検出領域Ａ１〜Ａ４の境界線Ｂ１、Ｂ２は、容量素子を構成する電極の位置に基づいて定義されている。境界線Ｂ１は、外側電極Ｅ１０と外側電極Ｅ４０との間、内側電極Ｅ０（より具体的には原点Ｏ）、および外側電極Ｅ２０と外側電極Ｅ３０との間を通るように定義されている。同様に、境界線Ｂ２は、外側電極Ｅ１０と外側電極Ｅ２０との間、内側電極Ｅ０（より具体的には原点Ｏ）、および外側電極Ｅ３０と外側電極Ｅ４０との間を通るように定義されている。
【０２５０】
なお、第１の検出領域Ａ１には、外側電極Ｅ１０が配置され、第１の検出領域Ａ１は、この外側電極Ｅ１０と内側電極Ｅ０とで構成される容量素子Ｃ１０に対応する領域となっている。第２の検出領域Ａ２には、外側電極Ｅ２０が配置され、第２の検出領域Ａ２は、この外側電極Ｅ２０と内側電極Ｅ０とで構成される容量素子Ｃ２０に対応する領域となっている。第３の検出領域Ａ３には、外側電極Ｅ３０が配置され、第３の検出領域Ａ３は、この外側電極Ｅ３０と内側電極Ｅ０とで構成される容量素子Ｃ３０に対応する領域となっている。第４の検出領域Ａ４には、外側電極Ｅ４０が配置され、第４の検出領域Ａ４は、この外側電極Ｅ４０と内側電極Ｅ０とで構成される容量素子Ｃ４０に対応する領域となっている。
【０２５１】
すなわち、§２−２で述べたとおり、静電容量値の差「Ｃｘｄｉｆｆ’＝（Ｃ１０＋Ｃ４０）−（Ｃ２０＋Ｃ３０）」は、対象物２０のＸ軸方向に関する位置を示しており、領域特定部６３は、当該差Ｃｘｄｉｆｆ’の符号に基づき、Ｙ軸より右側の領域か、Ｙ軸より左側の領域か、を特定することができる。同様に、静電容量値の差「Ｃｙｄｉｆｆ＝（Ｃ１０＋Ｃ２０）−（Ｃ３０＋Ｃ４０）」は、対象物２０のＹ軸方向に関する位置を示しており、領域特定部６３は、当該差Ｃｙｄｉｆｆ’の符号に基づき、Ｘ軸より上側の領域か、Ｘ軸より下側の領域か、を特定することができる。したがって、領域特定部６３は、Ｘ軸方向に関する領域の特定とＹ軸方向に関する領域の特定とを組み合わすことにより、対象物２０の位置が第１の検出領域Ａ１、第２の検出領域Ａ２、第３の検出領域Ａ３および第４の検出領域Ａ４のいずれであるかを特定することができ、特定した検出領域を検出結果として出力することができる。
【０２５２】
要するに、Ｘ軸方向に関する検出領域としては、Ｙ軸より右側に位置する正側領域（第１の検出領域Ａ１と第４の検出領域Ａ４とを合併させた領域）と、Ｙ軸より左側に位置する負側領域（第２の検出領域Ａ２と第３の検出領域Ａ３とを合併させた領域）と、が定義されており、静電容量値Ｃｘ１ａｄｄ（＝Ｃ１０＋Ｃ４０）、Ｃｘ２ａｄｄ（＝Ｃ２０＋Ｃ３０）によって、Ｘ軸に関する正側領域か負側領域かが特定されることになる。
【０２５３】
例えば、（Ｃ１０＋Ｃ４０）−（Ｃ２０＋Ｃ３０）＞０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、Ｙ軸より右側に位置する正側領域であることを特定することができる。逆に、（Ｃ１０＋Ｃ４０）−（Ｃ２０＋Ｃ３０）＜０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、Ｙ軸より左側に位置する負側領域であることを特定することができる。
【０２５４】
同様に、Ｙ軸方向に関する検出領域としては、Ｘ軸より上側に位置する正側領域（第１の検出領域Ａ１と第２の検出領域Ａ２とを合併させた領域）と、Ｘ軸より下側に位置する負側領域（第３の検出領域Ａ３と第４の検出領域Ａ４とを合併させた領域）と、が定義されており、静電容量値Ｃｙ１ａｄｄ、Ｃｙ２ａｄｄによって、Ｙ軸に関する正側領域か負側領域かが特定されることになる。
【０２５５】
例えば、（Ｃ１０＋Ｃ２０）−（Ｃ３０＋Ｃ４０）＞０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、Ｘ軸より上側に位置する正側領域であることを特定することができる。逆に、（Ｃ１０＋Ｃ２０）−（Ｃ３０＋Ｃ４０）＜０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、Ｘ軸より下側に位置する負側領域であることを特定することができる。
【０２５６】
そして、領域特定部６３は、Ｘ軸方向に関する領域の特定とＹ軸方向に関する領域の特定とを組み合わすことにより、対象物２０の位置が第１の検出領域Ａ１、第２の検出領域Ａ２、第３の検出領域Ａ３、第４の検出領域Ａ４の何れであるかを特定することができ、特定した検出領域を検出結果として出力することができる。
【０２５７】
要するに、（Ｃ１０＋Ｃ４０）−（Ｃ２０＋Ｃ３０）＞０で、かつ（Ｃ１０＋Ｃ２０）−（Ｃ３０＋Ｃ４０）＞０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、第１の検出領域Ａ１と第４の検出領域Ａ４とを合併させた領域と、第１の検出領域Ａ１と第２の検出領域Ａ２とを合併させた領域とで重なる領域である、第１の検出領域Ａ１となる。
【０２５８】
同様に、（Ｃ１０＋Ｃ４０）−（Ｃ２０＋Ｃ３０）＞０で、かつ（Ｃ１０＋Ｃ２０）−（Ｃ３０＋Ｃ４０）＜０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、第１の検出領域Ａ１と第４の検出領域Ａ４とを合併させた領域と、第３の検出領域Ａ３と第４の検出領域Ａ４とを合併させた領域とで重なる領域である、第４の検出領域Ａ４となる。
【０２５９】
また、（Ｃ１０＋Ｃ４０）−（Ｃ２０＋Ｃ３０）＜０で、かつ（Ｃ１０＋Ｃ２０）−（Ｃ３０＋Ｃ４０）＞０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、第２の検出領域Ａ２と第３の検出領域Ａ３とを合併させた領域と、第１の検出領域Ａ１と第２の検出領域Ａ２とを合併させた領域とで重なる領域である、第２の検出領域Ａ２となる。
【０２６０】
また、（Ｃ１０＋Ｃ４０）−（Ｃ２０＋Ｃ３０）＜０で、かつ（Ｃ１０＋Ｃ２０）−（Ｃ３０＋Ｃ４０）＜０である場合には、対象物２０が近傍に存在する領域は、第２の検出領域Ａ２と第３の検出領域Ａ３とを合併させた領域と、第３の検出領域Ａ３と第４の検出領域Ａ４とを合併させた領域とで重なる領域である、第３の検出領域Ａ３となる。
【０２６１】
もちろん、§２−３で述べた実施例のように、演算実行部６２において、静電容量値の差とともに和（「Ｃｘ１ａｄｄ＋Ｃｘ２ａｄｄ＝（Ｃ１０＋Ｃ４０）＋（Ｃ２０＋Ｃ３０）」、「Ｃｙ１ａｄｄ＋Ｃｙ２ａｄｄ＝（Ｃ１０＋Ｃ２０）＋（Ｃ３０＋Ｃ４０）」）を演算するようにし、Ｘ軸方向に関する位置検出を、差Ｃｘｄｉｆｆ’としきい値＋Ｃｘｔｈ、−Ｃｘｔｈとの比較、および、和Ｃｘ１ａｄｄ＋Ｃｘ２ａｄｄとしきい値Ｃｘｔｈ２との比較によって行うようにし、Ｙ軸方向に関する位置検出を、差Ｃｙｄｉｆｆ’としきい値＋Ｃｙｔｈ、−Ｃｙｔｈとの比較、および、和Ｃｙ１ａｄｄ＋Ｃｙ２ａｄｄとしきい値Ｃｙｔｈ２との比較によって行うようにすることもできる。そうすれば、検出領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４に加えて、「Ｘ軸近傍領域」、「Ｙ軸近傍領域」（§２−３で述べた実施例における領域「Ａcenter」に対応）や、「圏外」といった領域を更に追加することができる。
【０２６２】
この二次元センサに用いる基本構造部２の構成を一般論として述べれば、検出面上にいて、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅ１０と外側電極Ｅ２０と外側電極Ｅ３０と外側電極Ｅ４０とが、互いに絶縁された状態で配置されるようにすればよい。図２３に示す例の場合、各電極Ｅ０、Ｅ１０〜Ｅ４０は、いずれも支持体３０の上面に形成されているが、互いに離間していることにより互いに絶縁されている。
【０２６３】
そして、Ｘ軸方向において、内側電極Ｅ０の両側に、外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０の第１線状部分Ｅａを配置して、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０とによって構成された容量素子Ｃ１０〜Ｃ４０によってＸ軸方向に関する位置を特定する。Ｙ軸方向において、内側電極Ｅ０の両側に、外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０の第２線状部分Ｅｃを配置して、内側電極Ｅ０と外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０とによって構成された容量素子Ｃ１０〜Ｃ４０によってＹ軸方向に関する位置を特定する。このようにすれば、対象物２０に関する二次元的な位置を特定できるようになる。
【０２６４】
第３の実施の形態の特徴は、上述したように、対象物２０に関する二次元的な位置を検出できることである。そして、内側電極Ｅ０と、外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０が、支持体３０の上面に形成されている。このことにより、各容量素子の静電容量値に指向性が生じることを抑制できる。
【０２６５】
すなわち、図１７に示す比較例について説明したように、図１７に示す基本構造部２を有する物体センサ１では、測定される容量素子Ｃｘ５、Ｃｘ６、Ｃｙ５、Ｃｙ６に指向性が発生し得る。これは、Ｘ軸方向に関する位置を特定する容量素子を構成する線状電極Ｅｘ５、Ｅｘ６、Ｅｘ７と、Ｙ軸方向に関する位置を特定する容量素子を構成する線状電極Ｅｙ５、Ｅｙ６、Ｅｙ７とが、立体的に交差していることに起因すると考えられる。
【０２６６】
これに対して、本発明の第３の実施の形態によれば、外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０が、支持体３０の上面に形成されて、互いに離間して絶縁されている。このことにより、電極Ｅ０、Ｅ１０〜Ｅ４０が、立体的に交差することを回避できる。このため、容量素子Ｃ１０〜Ｃ４０の静電容量値に、指向性が発生することを防止でき、静電容量値の検出精度を向上させることができる。
【０２６７】
また、本発明の第３の実施の形態によれば、内側電極Ｅ０のＹ軸方向における長さＬＥｙ０が、外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０のＹ軸方向における長さＬＥｙ１よりも短くなっている。このため、容量素子Ｃ１０〜Ｃ４０の静電容量値に指向性が発生することをより一層防止できる。同様に、内側電極Ｅ０のＸ軸方向における長さＬＥｘ０が、外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０のＸ軸方向における長さＬＥｘ１よりも短くなっている。このため、容量素子Ｃ１０〜Ｃ４０の静電容量値に指向性が発生することをより一層防止できる。
【０２６８】
なお、内側電極Ｅ０のＹ軸方向における長さＬＥｙ０が、外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０のＹ軸方向における長さＬＥｙ１よりも短くなくてもよい。この場合においても、外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０が、支持体３０の上面に形成されていることにより、容量素子Ｃ１０〜Ｃ４０の静電容量値に指向性が発生することを防止でき、静電容量値の検出精度を向上させることができる。同様に、内側電極Ｅ０のＸ軸方向における長さＬＥｘ０が、外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０のＸ軸方向における長さＬＥｘ１よりも短くなくてもよい。
【０２６９】
＜電極形状に関する変形例＞
図２３に示す形態では、内側電極Ｅ０は、円盤状に形成されている。しかしながら、内側電極Ｅ０は、必ずしもこのような形状の電極である必要はなく、任意形状の電極であってもかまわない。
【０２７０】
図２５は、本発明の第３の実施の形態に係る物体センサ１の第１の変形例を示す上面図である。この物体センサ１を構成する基本構成部は、平板状の支持体３０と、その上面に形成された５つの電極Ｅ０、Ｅ１０〜Ｅ４０とによって構成されている。しかしながら、図２３に示す基本構造部２と異なる点は、図２５に示す内側電極Ｅ０が、互いに絶縁された状態で配置された４つの内側電極分割体Ｅｉ１０、Ｅｉ２０、Ｅｉ３０、Ｅｉ４０を含むように構成されている点である。
【０２７１】
図２５に示す第１の変形例では、内側電極分割体Ｅｉ１０は、外側電極Ｅ１０に対向しており、外側電極Ｅ１０と容量素子Ｃ１０を構成している。この内側電極分割体Ｅｉ１０は、第１内側線状部分Ｅ０１と、第２内側線状部分Ｅ０２と、を含んでいる。このうち第１内側線状部分Ｅ０１は、Ｙ軸方向に沿って直線状に延びている。第２内側線状部分Ｅ０２は、Ｘ軸方向に沿って直線状に延びている。第１内側線状部分Ｅ０１のＹ軸方向における長さＬＥｙ０は、対向する外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０のＹ軸方向における長さＬＥｙ１よりも短くなっている。また、第２内側線状部分Ｅ０２のＸ軸方向における長さＬＥｘ０は、対向する外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０のＸ軸方向における長さＬＥｘ１よりも短くなっている。第１内側線状部分Ｅ０１と第２内側線状部分Ｅ０２とは、互いに電気的に接続されている。すなわち、第１内側線状部分Ｅ０１と第２内側線状部分Ｅ０２とは、支持体３０の上面に形成されている。そして、第１内側線状部分Ｅ０１の負側端部に、第２内側線状部分Ｅ０２の負側端部が接続されており、第１内側線状部分Ｅ０１と第２内側線状部分Ｅ０２とは、一体に連続的に形成されている。このようにして、内側電極分割体Ｅｉ１０は、全体としてＬ字状に形成されている。
【０２７２】
同様に、内側電極分割体Ｅｉ２０は、外側電極Ｅ２０に対向しており、外側電極Ｅ２０と容量素子Ｃ２０を構成している。この内側電極分割体Ｅｉ２０も、互いに電気的に接続された第１内側線状部分Ｅ０１と第２内側線状部分Ｅ０２とを含んでおり、第１内側線状部分Ｅ０１の負側端部に、第２内側線状部分Ｅ０２の正側端部が接続されて、全体としてＬ字状に形成されている。
【０２７３】
内側電極分割体Ｅｉ３０は、外側電極Ｅ３０に対向しており、外側電極Ｅ３０と容量素子Ｃ３０を構成している。この内側電極分割体Ｅｉ３０も、互いに電気的に接続された第１内側線状部分Ｅ０１と第２内側線状部分Ｅ０２とを含んでおり、第１内側線状部分Ｅ０１の正側端部に、第２内側線状部分Ｅ０２の正側端部が接続されて、全体としてＬ字状に形成されている。
【０２７４】
内側電極分割体Ｅｉ４０は、外側電極Ｅ４０に対向しており、外側電極Ｅ４０と容量素子Ｃ４０を構成している。この内側電極分割体Ｅｉ４０も、互いに電気的に接続された第１内側線状部分Ｅ０１と第２内側線状部分Ｅ０２とを含んでおり、第１内側線状部分Ｅ０１の正側端部に、第２内側線状部分Ｅ０２の負側端部が接続されて、全体としてＬ字状に形成されている。
【０２７５】
図２５に示す第１の変形例では、上述のようにＬ字状に形成された各内側電極分割体Ｅｉ１０、Ｅｉ２０、Ｅｉ３０、Ｅｉ４０は、全体として平面視で十字状をなすように配置されている。
【０２７６】
なお、図２５に示す第１の変形例では、第１内側線状部分Ｅ０１と第２内側線状部分Ｅ０２とが、互いに電気的に接続されているが、これに限られることはなく、第１内側線状部分Ｅ０１と第２内側線状部分Ｅ０２とは、互いに絶縁されていてもよい。この場合には、図２１に示す第２の実施の形態の第４の変形例と同様にして、第１内側線状部分Ｅ０１と第２内側線状部分Ｅ０２とを絶縁するようにしてもよい。
【０２７７】
また、図２５に示す第１の変形例では、内側電極Ｅ１０が、互いに絶縁された状態で配置された４つの内側電極分割体Ｅｉ１０、Ｅｉ２０、Ｅｉ３０、Ｅｉ４０を含むように構成されているが、これに限られることはなく、内側電極Ｅ１０は図２０に示す第２の実施の形態の第３の変形例や、図２１に示す第４の変形例と同様にしてもよい。
【０２７８】
＜電極形状に関する他の変形例＞
また、図２３に示す形態では、支持体３０の上面に、４つの外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０が形成され、これらの外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０が、全体として平面視で正方形状をなすように配置されている。しかしながら、外側電極の個数は、必ずしも４つである必要はなく、任意の個数とすることができる。例えば、図２６に示す第２の変形例のように、支持体３０の上面に８つの外側電極が形成されて、平面視で正八角形状に配置されていてもよく、あるいは、図示しないが、１６個の外側電極が形成されて、平面視で正十六角形状に配置されていてもよい。
【０２７９】
図２６に示すように、支持体３０の上面に８つの外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０、Ｅ５０を形成する場合、外側電極Ｅ１０において、第２線状部分Ｅｃが延びる方向は、正八角形状をなすように隣接するＸ軸方向に対して４５°の角度をなす方向に沿うようになり、角度αが、１３５°となる。他の外側電極Ｅ２０、Ｅ３０、Ｅ４０も同様の形状になる。そして、原点Ｏを中心とする周方向において、外側電極Ｅ１０と外側電極Ｅ２０との間に、２つの外側電極Ｅ５０が追加され、一方の外側電極Ｅ５０は、Ｙ軸より右側に位置する正側領域に配置され、他方の外側電極Ｅ５０は、Ｙ軸より左側に位置する負側領域に配置される。このうち正側領域に追加された外側電極Ｅ５０は、外側電極Ｅ１０を、原点Ｏを中心として４５°回転したものと同じ形状になる。負側領域に追加された外側電極Ｅ５０は、外側電極Ｅ２０を、原点Ｏを中心として−４５°回転したものと同じ形状になる（外側電極Ｅ１０を原点Ｏを中心として９０°回転したものと同じ形状でもある）。原点Ｏを中心とする周方向における外側電極Ｅ３０と外側電極Ｅ４０との間にも、同様に２つの外側電極Ｅ５０が追加される。なお、図２６に示す第２の変形例においては、内側電極Ｅ０の第３方向における長さＬＥｘ０’は、各外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０の第２線状部分Ｅｃが延びる方向（第２洗浄部分Ｅｃの長手方向）における長さＬＥｘ１’よりも短くなっている。また、詳細な説明は省略するが、他の外側電極Ｅ５０の各部の長さと内側電極Ｅ０の長さとの関係も、同様になっている。
【０２８０】
そして、支持体３０の検出面上には、外側電極Ｅ１０〜Ｅ４０、Ｅ５０がそれぞれ配置されるように、８つの扇形の検出領域Ａ’’’が定義される。各検出領域Ａ’’’を画定する一対の境界線Ｂ１、Ｂ２、Ｂ１’、Ｂ２’は、原点Ｏから放射方向に延び、一の検出領域Ａ’’’を画定する一対の境界線がなす角度は４５°となる。すなわち、Ｘ軸に一致する境界線Ｂ１とＹ軸に一致する境界線Ｂ２とがなす角度についての二等分線が、境界線Ｂ１’、Ｂ２’としてそれぞれ追加的に定義される。このため、対象物２０に関する二次元的な位置が、８つの検出領域Ａ’’’のいずれであるかを特定することができ、対象物２０の位置をより細分化して特定できるようになる。
【０２８１】
なお、外側電極の個数は、対称性を考慮すれば４の倍数であることが好適であるが、これに限られることはなく、２以上の整数であれば、４の倍数以外の偶数であってもよく、奇数であってもよい。
＜位置特定手段に関する変形例＞
【０２８２】
本発明の第３の実施の形態においても、第２の実施の形態の第１の変形例として述べたように、容量素子Ｃ１０〜Ｃ４０のうちの最大値をとる容量素子を判定して、対象物２０が存在する検出領域を特定するようにしてもよい。例えば、領域特定部６３が、容量素子Ｃ１０の測定値が最大値をとると判定した場合には、容量素子Ｃ１０が配置された検出領域Ａ１（図１６参照）を、近傍に対象物２０が存在する用域であると特定する。
【０２８３】
また、本発明の第３の実施の形態では、位置特定手段６０は、図１２、図１３および図１９に示す第２の実施の形態の第２の変形例で示した位置特定手段６０のように構成されていてもよい。
＜＜＜  §５．  本発明の第４の実施の形態  ＞＞＞
次に、図２７および図２８を用いて、本発明の第４の実施の形態における物体センサについて説明する。
【０２８４】
図２７および図２８に示す第４の実施の形態においては、物体センサの支持体が、絶縁体を介して被取付体の表面に設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１〜図１３に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図２７および図２８において、図１〜図１３に示す第１の実施の形態と同一部分には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０２８５】
図２７は、本発明の第４の実施の形態に係る物体センサ１を構成する基本構造部２の上面図である。この物体センサ１の基本構造部２は、内側電極Ｅ０がＹ軸方向に沿って直線状に延びるように形成されている点で、図５等に示す第１の実施の形態における物体センサ１を構成する基本構造部２とは異なっているが、その他の点では、第１の実施の形態と略同一である。また、第４の実施の形態における物体センサ１の位置特定手段６０は、後述する警告信号発生部８２を有している点以外では、第１の実施の形態における物体センサ１の位置特定手段６０と同様である。
【０２８６】
図２８に示すように、第４の実施の形態における物体センサ１は、被取付体８０上に、絶縁体８１を介して取り付けられている。すなわち、被取付体８０の表面に絶縁体８１が設けられている。この絶縁体８１上に、上述した支持体３０が設けられている。この絶縁体８１は、平板状に形成されており、絶縁体８１上に支持体３０が積層された形態をなしている。
【０２８７】
絶縁体８１は、絶縁性を有していれば、任意の材料を用いて形成することができるが、例えば、シリコンゴムによって形成することが好適である。その他にも、絶縁体８１は、ガラスエポキシ基板や、セラミック基板、平板状の発泡スチロールなどによって構成してもよい。
【０２８８】
一般に、物体センサ１が取り付けられる被取付体８０は、静電容量値の測定に外乱として影響を及ぼす場合がある。とりわけ、支持体３０は、厚さを薄くして（例えば１ｍｍ以下）形成する場合があり、この場合には、静電容量値の測定に対する被取付体８０の影響が大きくなり、静電容量値の測定精度が低下するおそれがある。また、被取付体８０が、導電性を有する場合にも、被取付体８０の影響が大きくなる。
【０２８９】
これに対して、第４の実施の形態によれば、被取付体８０と支持体３０との間に絶縁体８１が介在される。このため、静電容量値の測定に対して被取付体８０が影響を及ぼすことを抑制することができ、静電容量値の測定精度を向上させることができる。この結果、対象物２０の位置の特定精度を高めることができる。
【０２９０】
例えば、図２８に示すように、外側電極Ｅ１と内側電極Ｅ０との距離をＬ１、外側電極Ｅ２と内側電極Ｅ０との距離をＬ２としたときに、支持体３０の上面（電極Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２の側の面）と、絶縁体８１の底面（被取付体８０の側の面）との間の距離（すなわち、支持体３０と絶縁体８１の合計厚さ）は、Ｌ１およびＬ２の小さい方の距離の０．１倍以上であることが好ましい。このことにより、支持体３０と絶縁体８１とによって、電極Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２と、被取付体８０との距離を増大させることができ、被取付体８０が、静電容量値の測定に外乱として影響を及ぼすことを抑制できる。
【０２９１】
また、第４の実施の形態における物体センサ１の位置特定手段６０は、図２７に示すように、警告信号を発生する警告信号発生部８２を更に有していてもよい。この警告信号発生部８２は、対象物２０が存在しない状態（この物体センサ１から十分に離れている状態）において、容量値測定部６１により測定された各容量素子Ｃ１、Ｃ２の静電容量値を所定の浮遊容量基準値と比較し、当該静電容量値が浮遊容量基準値よりも大きいと判定した場合には、警告信号を発生するように構成されている。浮遊容量基準値は、対象物２０が存在しない状態における静電容量値を初期値として予め測定しておき、この測定された初期値に基づいて設定されることが好適である。このことにより、物体センサ１の使用中に、静電容量値の測定に対する被取付体８０の影響が増大しているか否かを判定することができ、影響が増大している場合には、警告信号を発信して、異常が生じていることを報知することができる。このため、対象物２０の位置の特定精度が低下した状態で放置されることを防止できる。
【０２９２】
なお、絶縁体８１の形状は、平板状であることに限られない。例えば、複数の絶縁体８１を支持体３０の底面に取り付けて、脚として機能させてもよい。この場合においても、支持体３０と被取付体８０との間には空間が形成され、電極Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２と、被取付体８０との距離を増大させることができる。このため、静電容量値の測定に対して被取付体８０が影響を及ぼすことを抑制することができる。
【０２９３】
本発明は上記実施の形態および変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態および変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０２９４】
１：物体センサ
２：基本構造部
１０：支持体
２０：対象物
３０：支持体
４０：第１絶縁層
４１：第２絶縁層
６０：位置特定手段
６１：容量値測定部
６２：演算実行部
６３：領域特定部
７０：クロック発生回路
７１：カウンタ
７２：第１遅延回路
７３：第２遅延回路
７４：位相比較器
７５：ローパスフィルタ
８０：被取付体
８１：絶縁体
８２：警告信号発生部
Ａ１〜Ａ４、Ａ１’〜Ａ４’：検出領域
Ａｌｅｆｔ、Ａｒｉｇｈｔ、Ａｃｅｎｔｅｒ：検出領域
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ１’、Ｂ２’、：境界線
Ｃ１〜Ｃ２：容量素子／静電容量値
Ｃｘ１、Ｃｘ２、Ｃｙ１、Ｃｙ２：容量素子／静電容量値
Ｃ１０〜Ｃ４０：容量素子／静電容量値
Ｃａｄｄ、Ｃｘａｄｄ、Ｃｘ１ａｄｄ、Ｃｘ２ａｄｄ、Ｃｙａｄｄ、Ｃｙ１ａｄｄ、Ｃｙ２ａｄｄ：静電容量値の和
Ｃｄｉｆｆ、Ｃｘｄｉｆｆ、Ｃｘｄｉｆｆ’、Ｃｙｄｉｆｆ、Ｃｙｄｉｆｆ’：静電容量値の差
Ｃｔｈ、Ｃｔｈ２：しきい値
Ｅ０：内側電極
Ｅ０１：第１内側線状部分
Ｅ０２：第２内側線状部分
Ｅ１、Ｅ２：外側電極
Ｅｘ１、Ｅｘ２：外側電極
Ｅｙ１、Ｅｙ２：外側電極
Ｅａ：第１線状部分
Ｅａ１：第１端部
Ｅａ２：第２端部
Ｅｂ：延長線状部分
Ｅｃ：第２線状部分
Ｅ１０〜Ｅ４０：外側電極
Ｅｉ１０〜Ｅｉ４０：内側電極分割体
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年11月14日(2017.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近傍に位置する対象物を検出する物体センサであって、
複数の検出領域を定義するための検出面を有する支持体と、
前記支持体によって支持される電極によって構成される複数組の容量素子と、
前記容量素子の静電容量値に基づいて、前記対象物の位置を特定する位置特定手段と、を備え、
前記検出領域の境界線は、前記容量素子を構成する前記電極の位置に基づいて定義されており、
前記検出面上にＸＹ座標系を定義したときに、前記電極は、内側電極と、Ｘ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた一対の第１外側電極と、を有し、
前記第１外側電極は、Ｙ軸方向に延び、
一の前記第１外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づいて、前記対象物が近傍に存在する前記検出領域を特定し、
前記内側電極の前記Ｙ軸方向における長さは、前記第１外側電極の前記Ｙ軸方向における長さよりも短い、
物体センサ。
【請求項２】
前記第１外側電極は、前記Ｘ軸方向に延びる延長線状部分を含み、
前記延長線状部分は、前記Ｙ軸方向における前記第１外側電極の少なくとも一方の端部に設けられている、請求項１に記載の物体センサ。
【請求項３】
前記電極は、前記Ｙ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた一対の第２外側電極を更に有し、
前記第２外側電極は、前記Ｘ軸方向に延び、
一の前記第２外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、
前記内側電極の前記Ｘ軸方向における長さは、前記第２外側電極の前記Ｘ軸方向における長さよりも短い、請求項１に記載の物体センサ。
【請求項４】
前記内側電極は、前記Ｙ軸方向に延びる第１内側線状部分と、前記Ｘ軸方向に延びる、前記第１内側線状部分に電気的に接続された第２内側線状部分と、を含んでいる、請求項３に記載の物体センサ。
【請求項５】
前記内側電極は、前記Ｙ軸方向に延びる第１内側線状部分と、前記Ｘ軸方向に延びる、前記第１内側線状部分とは電気的に絶縁された第２内側線状部分と、を含んでいる、請求項３に記載の物体センサ。
【請求項６】
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記支持体の上面に形成されている、請求項３〜５のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項７】
近傍に位置する対象物を検出する物体センサであって、
複数の検出領域を定義するための検出面を有する支持体と、
前記支持体によって支持される電極によって構成される複数組の容量素子と、
前記容量素子の静電容量値に基づいて、前記対象物の位置を特定する位置特定手段と、を備え、
前記検出領域の境界線は、前記容量素子を構成する前記電極の位置に基づいて定義されており、
前記検出面上にＸＹ座標系を定義したときに、前記電極は、内側電極と、Ｘ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた第１線状部分をそれぞれ含む一対の第１外側電極および一対の第２外側電極を有し、
前記第１線状部分は、Ｙ軸方向に延び、
一の前記第１外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成されるとともに、一の前記第２外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づいて、前記対象物が近傍に存在する前記検出領域を特定し、
一方の前記第１外側電極の前記第１線状部分は、一方の前記第２外側電極の前記第１線状部分と前記Ｙ軸方向において整列し、他方の前記第１外側電極の前記第１線状部分は、他方の前記第２外側電極の前記第１線状部分と前記Ｙ軸方向において整列し、
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記第１線状部分に電気的に接続された第２線状部分であって、前記Ｙ軸方向とは異なる方向に延びる第２線状部分を更にそれぞれ含み、
一の前記第１外側電極の前記第２線状部分と、対応する前記第２外側電極の前記第２線状部分は、Ｙ軸方向において前記内側電極の両側に設けられ、
前記第１外側電極の前記第２線状部分は、前記第１線状部分のうち対応する前記第２外側電極とは反対側の端部から他方の前記第１外側電極の側に延び、
前記第２外側電極の前記第２線状部分は、前記第１線状部分のうち対応する前記第１外側電極とは反対側の端部から他方の前記第２外側電極の側に延び、
前記内側電極の前記Ｙ軸方向における長さは、前記第１外側電極の前記Ｙ軸方向における長さよりも短いとともに、前記第２外側電極の前記Ｙ軸方向における長さよりも短い、  物体センサ。
【請求項８】
前記第２線状部分は、前記Ｘ軸方向に延びている、請求項７に記載の物体センサ。
【請求項９】
前記内側電極は、互いに絶縁された複数の内側電極分割体であって、対向する前記第１外側電極または前記第２外側電極と前記容量素子を構成する複数の内側電極分割体を含んでいる、請求項７または８に記載の物体センサ。
【請求項１０】
前記内側電極分割体は、前記Ｘ軸方向に延びる第１内側線状部分と、前記Ｙ軸方向に延びる、前記第１内側線状部分に電気的に接続された第２内側線状部分と、を含んでいる、請求項９に記載の物体センサ。
【請求項１１】
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記支持体の上面に形成されている、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項１２】
前記内側電極は、円盤状に形成されている、請求項１〜３、７および８のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項１３】
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づく差分演算を行うことにより、前記対象物が近傍に存在する検出領域を特定する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項１４】
前記位置特定手段が、前記容量素子の各々の静電容量値を測定して測定値を得る容量値測定部と、一の前記容量素子の測定値と、他の前記容量素子の測定値とに基づく差分演算を行う演算実行部と、前記差分演算の結果として得られた差に基づいて、近傍に前記対象物が存在する前記検出領域を特定する領域特定部と、を有している、請求項１３に記載の物体センサ。
【請求項１５】
前記領域特定部が、前記差分演算の結果として得られる前記差の符号に基づいて前記検出領域の特定を行う、請求項１４に記載の物体センサ。
【請求項１６】
前記領域特定部が、前記差分演算の結果として得られる前記差の絶対値が所定のしきい値以上である場合に、近傍に前記対象物が存在する旨の検出を行う、請求項１４に記載の物体センサ。
【請求項１７】
前記領域特定部が、前記差分演算の結果として得られる前記差の絶対値が所定のしきい値以上である場合に、当該差の符号に基づいて前記検出領域の特定を行う、請求項１６に記載の物体センサ。
【請求項１８】
前記演算実行部が、一の前記容量素子の測定値と、他の前記容量素子の測定値とに基づく加算演算を行う機能を更に有し、
前記領域特定部が、前記加算演算の結果として得られた和を前記検出領域の特定に利用する、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項１９】
前記領域特定部が、前記加算演算の結果として得られる和が所定の第２のしきい値以上である場合には、前記差分演算の結果として得られる前記差の絶対値が所定の前記しきい値未満であっても、一対の前記容量素子の近傍に前記対象物が存在する旨の検出を行う、請求項１８に記載の物体センサ。
【請求項２０】
前記位置特定手段が、前記容量素子の各々の静電容量値を測定して測定値を得る容量値測定部と、一の前記容量素子の測定値と、他の前記容量素子の測定値とに基づく差分演算を行う演算実行部と、前記差分演算の結果として得られた差に基づいて、近傍に前記対象物が存在する前記検出領域を特定する領域特定部と、を有し、
前記演算実行部が、隣接する一対の前記容量素子の測定値に基づく加算演算を行う機能と、前記加算演算の結果として得られた、隣接する一対の前記容量素子の測定値の和と、他の隣接する一対の前記容量素子の測定値の和とに基づく差分演算を行う機能と、を更に有する、請求項３〜１０のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項２１】
前記位置特定手段が、
入力される所定周波数のバルス信号を、一の前記容量素子の静電容量値に基づいて遅延させる第１遅延回路と、
入力される所定周波数のパルス信号を、他の前記容量素子の静電容量値に基づいて遅延させる第２遅延回路と、
前記第１遅延回路から出力されるパルス信号の位相と、前記第２遅延回路から出力されるパルス信号の位相とを比較し、位相差に応じたパルス信号を出力する位相比較手段と、  前記位相比較手段から出力されるパルス信号に基づいて、近傍に前記対象物が存在する前記検出領域を特定する領域特定部と、を有している、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項２２】
近傍に位置する対象物を検出する物体センサであって、
複数の検出領域を定義するための検出面を有する支持体と、
前記支持体によって支持される電極によって構成される複数組の容量素子と、
前記容量素子の静電容量値に基づいて、前記対象物の位置を特定する位置特定手段と、を備え、
前記検出領域の境界線は、前記容量素子を構成する前記電極の位置に基づいて定義されており、
前記検出面上にＸＹ座標系を定義したときに、前記電極は、内側電極と、Ｘ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた一対の第１外側電極と、Ｙ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた一対の第２外側電極と、を有し、
前記第１外側電極は、前記Ｙ軸方向に延び、
前記第２外側電極は、前記Ｘ軸方向に延び、
一の前記第１外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、一の前記第２外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づいて、前記対象物が近傍に存在する検出領域を特定し、
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記支持体の上面に形成されている、
物体センサ。
【請求項２３】
近傍に位置する対象物を検出する物体センサであって、
複数の検出領域を定義するための検出面を有する支持体と、
前記支持体によって支持される電極によって構成される複数組の容量素子と、
前記容量素子の静電容量値に基づいて、前記対象物の位置を特定する位置特定手段と、を備え、
前記検出領域の境界線は、前記容量素子を構成する前記電極の位置に基づいて定義されており、
前記検出面上にＸＹ座標系を定義したときに、前記電極は、内側電極と、Ｘ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた第１線状部分をそれぞれ含む一対の第１外側電極および一対の第２外側電極を有し、
前記第１線状部分は、Ｙ軸方向に延び、
一の前記第１外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成されるとともに、一の前記第２外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づいて、前記対象物が近傍に存在する検出領域を特定し、
一方の前記第１外側電極の前記第１線状部分は、一方の前記第２外側電極の前記第１線状部分と前記Ｙ軸方向において整列し、他方の前記第１外側電極の前記第１線状部分は、他方の前記第２外側電極の前記第１線状部分と前記Ｙ軸方向において整列し、
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記第１線状部分に電気的に接続された第２線状部分であって、前記Ｙ軸方向とは異なる方向に延びる第２線状部分を更にそれぞれ含み、
一の前記第１外側電極の前記第２線状部分と、対応する前記第２外側電極の前記第２線状部分は、Ｙ軸方向において前記内側電極の両側に設けられ、
前記第１外側電極の前記第２線状部分は、前記第１線状部分のうち対応する前記第２外側電極とは反対側の端部から他方の前記第１外側電極の側に延び、
前記第２外側電極の前記第２線状部分は、前記第１線状部分のうち対応する前記第１外側電極とは反対側の端部から他方の前記第２外側電極の側に延び、
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記支持体の上面に形成されている、
物体センサ。  
【請求項２４】
前記支持体の前記検出面とは反対側の面に設けられた絶縁体を更に備えた、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の物体センサ。
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月26日(2018.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近傍に位置する対象物を検出する物体センサであって、
複数の検出領域を定義するための検出面を有する支持体と、
前記支持体によって支持される電極によって構成される複数組の容量素子と、
前記容量素子の静電容量値に基づいて、前記対象物の位置を特定する位置特定手段と、を備え、
前記検出領域の境界線は、前記容量素子を構成する前記電極の位置に基づいて定義されており、
前記検出面上にＸＹ座標系を定義したときに、前記電極は、内側電極と、Ｘ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた第１線状部分をそれぞれ含む一対の第１外側電極および一対の第２外側電極を有し、
前記第１線状部分は、Ｙ軸方向に延び、
一の前記第１外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成されるとともに、一の前記第２外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づいて、前記対象物が近傍に存在する前記検出領域を特定し、
一方の前記第１外側電極の前記第１線状部分は、一方の前記第２外側電極の前記第１線状部分と前記Ｙ軸方向において整列し、他方の前記第１外側電極の前記第１線状部分は、他方の前記第２外側電極の前記第１線状部分と前記Ｙ軸方向において整列し、
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記第１線状部分に電気的に接続された第２線状部分であって、前記Ｙ軸方向とは異なる方向に延びる第２線状部分を更にそれぞれ含み、
一の前記第１外側電極の前記第２線状部分と、対応する前記第２外側電極の前記第２線状部分は、Ｙ軸方向において前記内側電極の両側に設けられ、
前記第１外側電極の前記第２線状部分は、前記第１線状部分のうち対応する前記第２外側電極とは反対側の端部から他方の前記第１外側電極の側に延び、
前記第２外側電極の前記第２線状部分は、前記第１線状部分のうち対応する前記第１外側電極とは反対側の端部から他方の前記第２外側電極の側に延び、
前記内側電極の前記Ｙ軸方向における長さは、前記第１外側電極の前記Ｙ軸方向における長さよりも短いとともに、前記第２外側電極の前記Ｙ軸方向における長さよりも短い、  物体センサ。
【請求項２】
前記第２線状部分は、前記Ｘ軸方向に延びている、請求項１に記載の物体センサ。
【請求項３】
前記内側電極は、互いに絶縁された複数の内側電極分割体であって、対向する前記第１外側電極または前記第２外側電極と前記容量素子を構成する複数の内側電極分割体を含んでいる、請求項１または２に記載の物体センサ。
【請求項４】
前記内側電極分割体は、前記Ｘ軸方向に延びる第１内側線状部分と、前記Ｙ軸方向に延びる、前記第１内側線状部分に電気的に接続された第２内側線状部分と、を含んでいる、請求項３に記載の物体センサ。
【請求項５】
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記支持体の上面に形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項６】
前記内側電極は、円盤状に形成されている、請求項１または２に記載の物体センサ。
【請求項７】
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づく差分演算を行うことにより、前記対象物が近傍に存在する検出領域を特定する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項８】
前記位置特定手段が、前記容量素子の各々の静電容量値を測定して測定値を得る容量値測定部と、一の前記容量素子の測定値と、他の前記容量素子の測定値とに基づく差分演算を行う演算実行部と、前記差分演算の結果として得られた差に基づいて、近傍に前記対象物が存在する前記検出領域を特定する領域特定部と、を有している、請求項７に記載の物体センサ。
【請求項９】
前記領域特定部が、前記差分演算の結果として得られる前記差の符号に基づいて前記検出領域の特定を行う、請求項８に記載の物体センサ。
【請求項１０】
前記領域特定部が、前記差分演算の結果として得られる前記差の絶対値が所定のしきい値以上である場合に、近傍に前記対象物が存在する旨の検出を行う、請求項８に記載の物体センサ。
【請求項１１】
前記領域特定部が、前記差分演算の結果として得られる前記差の絶対値が所定のしきい値以上である場合に、当該差の符号に基づいて前記検出領域の特定を行う、請求項１０に記載の物体センサ。
【請求項１２】
前記演算実行部が、一の前記容量素子の測定値と、他の前記容量素子の測定値とに基づく加算演算を行う機能を更に有し、
前記領域特定部が、前記加算演算の結果として得られた和を前記検出領域の特定に利用する、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項１３】
前記領域特定部が、前記加算演算の結果として得られる和が所定の第２のしきい値以上である場合には、前記差分演算の結果として得られる前記差の絶対値が所定の前記しきい値未満であっても、一対の前記容量素子の近傍に前記対象物が存在する旨の検出を行う、請求項１２に記載の物体センサ。
【請求項１４】
前記位置特定手段が、前記容量素子の各々の静電容量値を測定して測定値を得る容量値測定部と、一の前記容量素子の測定値と、他の前記容量素子の測定値とに基づく差分演算を行う演算実行部と、前記差分演算の結果として得られた差に基づいて、近傍に前記対象物が存在する前記検出領域を特定する領域特定部と、を有し、
前記演算実行部が、隣接する一対の前記容量素子の測定値に基づく加算演算を行う機能と、前記加算演算の結果として得られた、隣接する一対の前記容量素子の測定値の和と、他の隣接する一対の前記容量素子の測定値の和とに基づく差分演算を行う機能と、を更に有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項１５】
前記位置特定手段が、
入力される所定周波数のバルス信号を、一の前記容量素子の静電容量値に基づいて遅延させる第１遅延回路と、
入力される所定周波数のパルス信号を、他の前記容量素子の静電容量値に基づいて遅延させる第２遅延回路と、
前記第１遅延回路から出力されるパルス信号の位相と、前記第２遅延回路から出力されるパルス信号の位相とを比較し、位相差に応じたパルス信号を出力する位相比較手段と、  前記位相比較手段から出力されるパルス信号に基づいて、近傍に前記対象物が存在する前記検出領域を特定する領域特定部と、を有している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の物体センサ。
【請求項１６】
近傍に位置する対象物を検出する物体センサであって、
複数の検出領域を定義するための検出面を有する支持体と、
前記支持体によって支持される電極によって構成される複数組の容量素子と、
前記容量素子の静電容量値に基づいて、前記対象物の位置を特定する位置特定手段と、を備え、
前記検出領域の境界線は、前記容量素子を構成する前記電極の位置に基づいて定義されており、
前記検出面上にＸＹ座標系を定義したときに、前記電極は、内側電極と、Ｘ軸方向において前記内側電極の両側に設けられた第１線状部分をそれぞれ含む一対の第１外側電極および一対の第２外側電極を有し、
前記第１線状部分は、Ｙ軸方向に延び、
一の前記第１外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成されるとともに、一の前記第２外側電極と、前記内側電極とによって、前記容量素子が構成され、
前記位置特定手段は、一の前記容量素子の静電容量値と、他の前記容量素子の静電容量値とに基づいて、前記対象物が近傍に存在する検出領域を特定し、
一方の前記第１外側電極の前記第１線状部分は、一方の前記第２外側電極の前記第１線状部分と前記Ｙ軸方向において整列し、他方の前記第１外側電極の前記第１線状部分は、他方の前記第２外側電極の前記第１線状部分と前記Ｙ軸方向において整列し、
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記第１線状部分に電気的に接続された第２線状部分であって、前記Ｙ軸方向とは異なる方向に延びる第２線状部分を更にそれぞれ含み、
一の前記第１外側電極の前記第２線状部分と、対応する前記第２外側電極の前記第２線状部分は、Ｙ軸方向において前記内側電極の両側に設けられ、
前記第１外側電極の前記第２線状部分は、前記第１線状部分のうち対応する前記第２外側電極とは反対側の端部から他方の前記第１外側電極の側に延び、
前記第２外側電極の前記第２線状部分は、前記第１線状部分のうち対応する前記第１外側電極とは反対側の端部から他方の前記第２外側電極の側に延び、
前記第１外側電極および前記第２外側電極は、前記支持体の上面に形成されている、
物体センサ。  
【請求項１７】
前記支持体の前記検出面とは反対側の面に設けられた絶縁体を更に備えた、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の物体センサ。