(57)【要約】【課題】より少ないチャンネル数で検出対象の位置を検出する静電センサを提供する。【解決手段】静電センサは、次に示す形状を有する第１電極２１及び第２電極２２と、容量比較検出部を備える。第１電極２１は、後方に向かうにつれて徐々にサイズが小さくなる形状とされている。第２電極２２は、前方に向かうにつれて徐々にサイズが小さくなる形状とされている。容量比較検出部は、第１電極２１及び第２電極２２における静電容量変化量の比較に基づき、検出対象の前後方向位置を検出する。【選択図】図３
2018091810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
あらかじめ設定される設定方向の一方に向かうにつれてサイズが小さくなる第１電極と、
前記設定方向の他方に向かうにつれてサイズが小さくなるとともに前記設定方向において前記第１電極に対して並設される第２電極と、
検出対象が近接することにより変化する前記第１電極及び前記第２電極における静電容量に基づき、前記設定方向における前記検出対象の位置を検出する検出部とを備える静電センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の静電センサにおいて、
前記第１電極及び前記第２電極は、前記設定方向及びこの直交方向における寸法が等しく形成され、
前記第１電極は、前記設定方向の一方に向かうにつれて徐々に先鋭となる形状とされ、
前記第２電極は、前記設定方向の他方に向かうにつれて徐々に先鋭となる形状とされ、
これら前記第１電極及び前記第２電極は、前記設定方向及び前記直交方向から見たとき、重なるように配置される静電センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の静電センサにおいて、
前記第２電極は、前記設定方向の一方に向かうにつれて先鋭となる形状の被挿入部を有し、
前記第１電極は、前記被挿入部を前記設定方向において反転させた形状の挿入部を有する静電センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の静電センサにおいて、
前記第１電極及び前記第２電極は、それぞれ同数となるように複数個設けられ、これらは前記設定方向において互い違いとなるように並設される静電センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば人体等の検出対象が近接したか否かを、静電容量の変化を通じて検出する静電センサが周知である。
特許文献１の静電センサは、発振周波数の異なる多数の電極を用いて検出対象の位置を検出することができる多チャンネル方式を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２６４６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような多チャンネル方式を採用する静電センサは、処理能力の高い制御部や回路が必要であった。
本発明の目的は、より少ないチャンネル数で検出対象の位置を検出する静電センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、静電センサは、あらかじめ設定される設定方向の一方に向かうにつれてサイズが小さくなる第１電極と、前記設定方向の他方に向かうにつれてサイズが小さくなるとともに前記設定方向において前記第１電極に対して並設される第２電極と、検出対象が近接することにより変化する前記第１電極及び前記第２電極における静電容量に基づき、前記設定方向における前記検出対象の位置を検出する検出部とを備えることを要旨とする。
【０００６】
電極に手などの導電体が接近することにより電極における静電容量が変化することが周知である。また、電極における静電容量の変化に伴い、第１電極及び第２電極それぞれの静電容量変化を検出することが周知である。
【０００７】
この構成によれば、第１電極は設定方向に向かうにしたがい電極のサイズが小さくなる。また、第２電極は設定方向に向かうにしたがい電極のサイズが大きくなる。
静電容量の変化量は、次の（式１）にしたがう。すなわち、電極と使用者の手といった導電体との対向面積に比例するので、電極と導電体とを対向させたとき、静電容量の変化量は、電極に対する導電体の位置に応じて一義的に決まる。したがって、検出部は、静電容量の変化量に基づき、電極に対する導電体の位置を好適に検出することができる。
【０００８】
Ｃ＝ε０εｒＳ／ｄ・・・（式１）
Ｃ：静電容量、ε：誘電率、０：電極、ｒ：導電体、Ｓ：対向面積、ｄ：距離
このように、この構成によれば、２つの電極（２チャンネル）を用いるだけ、すなわち従来よりも少ないチャンネル数で、検出対象の位置を精度良く検出することができる。
【０００９】
上記構成において、前記第１電極及び前記第２電極は、前記設定方向及びこの直交方向における寸法が等しく形成され、前記第１電極は、前記設定方向の一方に向かうにつれて徐々に先鋭となる形状とされ、前記第２電極は、前記設定方向の他方に向かうにつれて徐々に先鋭となる形状とされ、これら前記第１電極及び前記第２電極は、前記設定方向及び前記直交方向から見たとき、重なるように配置されることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、設定方向及び直交方向の両方向と直交する方向から見たとき第１電極及び第２電極は共同で矩形状を呈する。これにより、ユーザは、これら第１電極及び第２電極のどの位置に、手を翳したのか把握しやすい。
【００１１】
上記構成において、前記第２電極は、前記設定方向の一方に向かうにつれて先鋭となる形状の被挿入部を有し、前記第１電極は、前記被挿入部を前記設定方向において反転させた形状の挿入部を有することが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、第１電極の直交方向両側に第２電極が位置する。このため、第１電極と対向するように手を翳せば第２電極とも対向する。すなわち、手が直交方向にずれても、手は第１電極及び第２電極と対向しやすい。このため、ユーザにとって、静電センサの使い勝手がよい。
【００１３】
上記構成において、前記第１電極及び前記第２電極は、それぞれ同数となるように複数個設けられ、これらは前記設定方向において互い違いとなるように並設されることが好ましい。
【００１４】
この構成は、設定方向の一方に向かうにつれて段階的にサイズが小さくなる第１電極と、設定方向の他方に向かうにつれて段階的にサイズが小さくなる第２電極とを、互い違いとなるように並設するという簡易な構成である。このように構成しても、電極と導電体とを対向させたとき、第１電極及び第２電極のそれぞれの静電容量の変化は、電極に対する導電体の位置に応じて一義的に決まる。したがって、検出部は、静電容量変化量に基づき、電極に対する導電体の位置を好適に検出することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の静電センサは、より少ないチャンネル数で検出対象の位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】車両側部を示す側面図。
【図２】スライドドア開閉装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】第１電極及び第２電極の正面図。
【図４】第１電極及び第２電極に翳した手の位置と静電容量変化量との関係性を示すグラフ。
【図５】別形態の静電センサを採用したスライドドア開閉装置の電気的構成を示すブロック図。
【図６】第１電極及び第２電極の別例を示す正面図。
【図７】図６に示す別例を採用した場合において、第１電極及び第２電極に翳した手の位置と静電容量変化量との関係性を示すグラフ。
【図８】第１電極及び第２電極の別例を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、静電センサを採用するスライドドア開閉装置の一実施形態について図面にしたがって説明する。
図１に示すように、車両１は、車両の側部に設けられるスライドドア２が前後方向に変位することによりスライドドア開口部３を開閉するスライドドア開閉装置１０を備える。
【００１８】
スライドドア開閉装置１０は、前席開口部４とスライドドア開口部３とを隔てる部位、いわゆるＢピラー５に設けられる静電センサ１１を備える。当該静電センサ１１は、同センサを構成する第１電極２１及び第２電極２２を露出させる態様で、Ｂピラー５に取り付けられている。
【００１９】
図２及び図３に示すように、静電センサ１１は、第１電極２１、第２電極２２、及び容量比較検出部２６を備え、これら各構成は、図示しない基板に設けられている。容量比較検出部２６は、スライドドア開閉装置１０を構成する車載ＥＣＵ１２と電気的に接続されている。
【００２０】
第１電極２１は、上下方向に延びる辺を底辺３１とし、当該底辺３１の両端部から後方に向かって延びる等辺３２を有する二等辺三角形の電極とされている。第１電極２１は、底辺３１の長さよりも底辺３１に対する高さ（車両前後方向における長さ）が長く設定されている。なお、前後方向が設定方向に、上下方向が直交方向に、それぞれ相当する。また、第１電極２１は、上述したように、後方に向かうにつれて徐々に先鋭となる形状をなし、挿入部として機能する。
【００２１】
第２電極２２は、上側電極４１と下側電極４２とを備える。
上側電極４１は、第１電極２１の上側等辺３２に対して平行に延びる斜辺４３と、斜辺４３の上側端部から後方に向かって延びる長隣辺４４と、長隣辺４４の後側端部から下方に向かって延びる短隣辺４５とを有する略直角三角形の部分である。なお、長隣辺４４の長さは第１電極２１の高さと、短隣辺４５の長さは第１電極２１の底辺３１の半分の長さと、それぞれ略等しく設定されている。
【００２２】
下側電極４２は、第１電極２１の下側等辺３２に対して平行に延びる斜辺４６と、斜辺４６の下側端部から後方に向かって延びる長隣辺４７と、長隣辺４７の後側端部から上方に向かって延びる短隣辺４８とを有する略直角三角形の部分である。なお、長隣辺４７の長さは第１電極２１の高さと、短隣辺４８の長さは第１電極２１の底辺３１の半分の長さと、それぞれ略等しく設定されている。
【００２３】
上側電極４１及び下側電極４２は、互いの短隣辺４５，４８同士が上下方向において１本の辺を形成するように互いに連続している。
なお、第１電極２１と第２電極２２との間には、正確には第１電極２１の等辺３２と第２電極２２の斜辺４３，４６との間には、それぞれ絶縁物質４９が介在されている。
【００２４】
以上の構成により、第１電極２１及び第２電極２２は共同で、前後方向に長く上下方向に短い略長方形とされている。
なお、第１電極２１及び第２電極２２により共同で構成される略長方形において、上下方向の長さは一般的な大人の手首から指先までの長さよりも十分に短く、前後方向の長さは一般的な大人の手の平の幅方向長さよりも十分に長くなるように、各寸法が設定されている。また、第２電極２２は、斜辺４３，４６によって上下方向が囲われる形状が、後方に向かって徐々に先鋭となる被挿入部として機能する。この被挿入部として機能する形状は、第１電極２１の挿入部として機能する形状を、前後方向に反転させたものである。
【００２５】
第１電極２１及び第２電極２２は、それぞれ容量比較検出部２６に電気的に接続されている。
容量比較検出部２６は、第１電極２１への導電体の接近及び離間によって変化する当該第１電極２１の静電容量変化量と、第２電極２２への導電体の接近及び離間によって変化する当該第２電極２２の静電容量変化量とを比較する。容量比較検出部２６は、第１電極２１の静電容量変化量と第２電極２２の静電容量変化量との割合に応じて、第１電極２１及び第２電極２２に対する導電体の位置を検出する。そして、容量比較検出部２６は、検出結果である位置情報を含ませた位置情報信号を生成する。
【００２６】
車載ＥＣＵ１２は、各種車載機器の制御を実行するものであって、位置情報信号に応じて、図示しないモータの駆動を制御する。当該図示しないモータが駆動されることにより、スライドドア２（図１参照）が前後方向に変位する。これにより、スライドドア開口部３が開閉される。
【００２７】
次に、このように構成された静電センサの作用及び効果について説明する。なお、図３に示すように、第１電極２１における上下方向長さをＬａ、第２電極２２における上下方向長さをＬｂとそれぞれ規定する。
【００２８】
図３に示すように、本構成の静電センサ１１によれば、第１電極２１における上下方向長さＬａは後方に向かうにつれて徐々に短くなり、第２電極２２における上下方向長さＬｂは後方に向かうにつれて徐々に長くなるように、第１電極２１は挿入部を有して、第２電極２２は被挿入部を有して、それぞれ配置されている。
【００２９】
ここで、第１電極２１及び第２電極２２により共同で構成される略長方形において、上下方向の長さは一般的な大人の手首から指先までの長さよりも十分に短く、前後方向の長さは一般的な大人の手の平の幅方向長さよりも十分に長い。
【００３０】
したがって、第１電極２１と手との対向面積は、手の前後方向位置に対応する第１電極２１の上下方向長さＬａに比例し、第２電極２２と手との対向面積は、手の前後方向位置に対応する第２電極２２の上下方向長さＬｂに比例する。
【００３１】
これにより、図４に示すように、手が後方へ変位するのにしたがい、第１電極２１における静電容量変化量は徐々に減少し、第２電極２２における静電容量変化量は徐々に増加する。
【００３２】
ここで、静電容量の変化量は、次の（式１）にしたがう。すなわち、電極と使用者の手といった導電体との対向面積に比例するので、電極と導電体とを対向させたとき、静電容量の変化量は、電極に対する導電体の位置に応じて一義的に決まる。したがって、検出部は、静電容量の変化量に基づき、電極に対する導電体の位置を好適に検出することができる。
【００３３】
Ｃ＝ε０εｒＳ／ｄ・・・（式１）
Ｃ：静電容量、ε：誘電率、０：電極、ｒ：導電体、Ｓ：対向面積、ｄ：距離
したがって、第１電極２１及び第２電極２２に対する手との対向面積に比例する各電極における静電容量変化量は、手の前後方向位置に応じて一義的に決まる。このため、容量比較検出部２６は、第１電極２１及び第２電極２２の静電容量変化量に基づき、手の第１電極２１及び第２電極２２に対する前後方向位置を検出することができる。そして、容量比較検出部２６は、手の前後方向位置に応じた位置情報信号を生成することができる。
【００３４】
これにより、車載ＥＣＵ１２は、第１電極２１及び第２電極２２に対する手の前後方向位置に対応するように、図示しないモータの駆動を制御することができる。したがって、スライドドア２は、手の前後方向位置に対応する位置まで変位することができる。
【００３５】
すなわち、車両ユーザは、第１電極２１及び第２電極２２に対する手の前後方向位置を調整するだけで、スライドドア開口部３を好みの開度に調整することができる。
なお、車載ＥＣＵ１２は、第１電極２１及び第２電極２２に対する手の前後方向位置に対応するように、図示しないモータの駆動を制御したが、第１電極２１及び第２電極２２に対する手の前後方向位置の時間変化に対応するように、図示しないモータの駆動を制御してもよい。
【００３６】
このように構成すれば、車両ユーザが第１電極２１及び第２電極２２にかざした手を前方又は後方に変位させる、いわゆるモーション操作を行った場合に、スライドドア２を
この場合、第１電極２１及び第２電極２２にかざした手を前方又は後方に変位させるモーション操作された場合に、スライドドア開口部３を最前方まで変位させたり、最後方まで変位させたりすることができる。すなわち、車両ユーザは、モーション操作することにより、スライドドア２を開閉させることができる。
【００３７】
以上、説明したように、本構成の静電センサ１１は、第１電極２１及び第２電極２２という２つのチャンネルを用いるだけ、すなわち従来よりも少ないチャンネル数で、検出対象である手の変位を検出することができる。そして、この静電センサ１１を採用するスライドドア開閉装置１０は、静電センサ１１において検出される手のかざされた位置に応じて、すなわち、車両ユーザの好みの位置まで、スライドドア２を変位させることができる。
【００３８】
また、本構成の静電センサ１１は、車両前後方向及び車両上下方向に対して直交する車両幅方向から見たとき、第１電極２１及び第２電極２２は共同で長方形状を呈する。これにより、ユーザは、これら第１電極２１及び第２電極２２のどの位置に、手を翳したのか把握しやすい。
【００３９】
さらに、本構成の静電センサ１１は、第１電極２１が第２電極２２の凹部に収容されているため、第１電極２１の上下方向両側に第２電極２２が位置している。このため、第１電極２１と対向するように手を翳せば、手は第２電極２２とも対向する。すなわち、手が上下方向にずれても、第１電極２１及び第２電極２２と対向しやすい。このため、ユーザにとって、静電センサ１１の使い勝手がよい。
【００４０】
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態の静電センサ１１は、第１電極２１及び第２電極２２における静電容量変化量を容量比較検出部２６が検出する構成であったが、次のように構成してもよい。
【００４１】
すなわち、図５に示すように、静電センサ５０は、第１電極２１、第２電極２２、第１共振回路５１、第２共振回路５２、発振回路５３及び検出部５４を備える。
第１電極２１は第１共振回路５１を介して、第２電極２２は第２共振回路５２を介して、それぞれ発振回路５３に電気的に接続されている。また、第１共振回路５１及び第２共振回路５２は、検出部５４にも電気的に接続されている。
【００４２】
第１共振回路５１は、発振回路５３から発振信号が供給されることにより、あらかじめ設定された共振周波数の共振信号を生成する。
第２共振回路５２は、発振回路５３から発振信号が供給されることにより、あらかじめ第１共振回路５１の共振周波数とは異なる値に設定された共振周波数の共振信号を生成する。
【００４３】
なお、第１共振回路５１は、第１電極２１への導電体の接近及び離間によって変化する当該第１電極２１の静電容量変化量に応じた共振周波数を生成する。
また、第２共振回路５２は、第２電極２２への導電体の接近及び離間によって変化する当該第２電極２２の静電容量変化量に応じた共振周波数を生成する。
【００４４】
検出部５４は、第１共振回路５１及び第２共振回路５２がそれぞれ生成する共振信号に応じて、第１電極２１及び第２電極２２に対する導電体の位置を検出する。そして、検出結果である位置情報を含ませた位置情報信号を生成する。
【００４５】
このように構成した静電センサ５０を採用しても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
・上記別例において、第１電極２１及び第２電極２２を、次のように変更してもよい。
【００４６】
すなわち、図６に示すように、第１共振回路５１（図５参照）に接続される第１電極６１，６２と、第２共振回路５２（図５参照）に接続される第２電極６３，６４とを採用する。
【００４７】
第１電極６１，６２及び第２電極６３，６４は、それぞれ上下方向の寸法が等しく設定されている。第１電極６１及び第２電極６３の前後方向寸法はＬ１、第１電極６２及び第２電極６４の前後方向寸法は、第１電極６１及び第２電極６３の前後方向寸法よりも短いＬ２にそれぞれ設定されている。
【００４８】
これら各電極は、前方から後方に向かうにしたがって、第１電極６１、第２電極６４，第１電極６２、第２電極６３の順で配置されている。なお、これら各電極の間は、互いに離間している。
【００４９】
すなわち、第１電極６１，６２及び第２電極６３，６４は、前後方向において互い違いとなるように並設されている。また、第１電極６１，６２は後方に向かうにつれて段階的にサイズが小さくなり、第２電極６３，６４は前方に向かうにつれて段階的にサイズが小さくなるように並設されている。
【００５０】
このように構成しても、図７に示すように、各電極に対し、手などの導電体を対向させたとき、静電容量の変化量に起因して第１共振回路５１及び第２共振回路５２のそれぞれが生成する共振周波数は、各電極に対する導電体の位置に応じて一義的に決まる。したがって、検出部５４は、共振信号に基づき、各電極に対する導電体の位置を好適に検出することができる。
【００５１】
なお、本別例において、第１電極及び第２電極は２つずつであったが、３つ以上であってもよい。ただし、第１電極及び第２電極は同数である。
・上記実施形態において、第１電極２１は、徐々に上下方向の長さが短くなるように等辺３２を有していたが、この等辺３２を、上下方向の長さが段階的に短くなるように階段状に変更してもよい。また、これに対応するように、第２電極２２の斜辺４３，４６を階段状に変更してもよい。このように構成した場合でも、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
・上記実施形態において、第１電極２１及び第２電極２２を、次のように変更してもよい。すなわち、図８に示すように、第１電極８１及び第２電極８２は、互いに合同の直角三角形であって、互いの斜辺が向かい合うように設けてもよい。このように構成した場合でも、各電極における静電容量変化量は、各電極に対する導電体の位置に応じて一義的に決まる。したがって、容量比較検出部２６は、静電容量変化量に基づき、各電極に対する導電体の位置を好適に検出することができる。
【００５３】
・上記実施形態において、第１電極２１と第２電極２２との間には絶縁物質４９が、上記別例において、第１電極８１及び第２電極８２の斜辺同士の間には絶縁物質８３が、それぞれ介在されているが、これら絶縁物質４９，８３は、必須構成ではない。第１電極２１と第２電極２２との間、第１電極８１と第２電極８２との間のそれぞれ絶縁が確保されていれば、不要である。
【００５４】
・上記実施形態において、静電センサ１１、正確には第１電極２１及び第２電極２２は、Ｂピラーに設けられたが、設けられる位置はこれに限らない。スライドドア２に取り付けられていてもよいし、ウインドウであってもよい。また、車両下部にステップが設けられる場合は、そのステップに取り付けられていてもよい。
【００５５】
・上記実施形態において、開閉対象は、スライドドア２に限らない。例えば、バックドアや、ウインドウ、サンルーフなどが開閉対象であってもよい。
なお、静電センサは、開閉対象の近傍に設けられることが好ましい。
【００５６】
次に、上記実施形態及び上記別例より想起される技術的思想について記載する。
（イ）上記構成の静電センサの検出結果に基づき、開閉対象を開閉させる車両用開閉体装置。
【００５７】
（ロ）発振回路に接続されて発振信号が供給されることにより第１共振周波数の共振信号を生成する第１共振回路及び前記第１共振周波数とは異なる第２共振周波数の共振信号を生成する第２共振回路と、前記第１共振回路に接続されて、あらかじめ設定される設定方向の一方に向かうにつれてサイズが小さくなる第１電極と、前記第２共振回路に接続されて、前記設定方向の他方に向かうにつれてサイズが小さくなる第２電極と、前記第１共振回路及び前記第２共振回路のそれぞれに接続され各共振周波数の共振信号に基づき、前記第１電極及び前記第２電極の並設方向における検出対象の位置を検出する検出部とを備える静電センサ。
【符号の説明】
【００５８】
１…車両、２…スライドドア（開閉対象）、３…スライドドア開口部、４…前席開口部、５…Ｂピラー、１０…スライドドア開閉装置、１１，５０…静電センサ、１２…車載ＥＣＵ、２１，６１，６２，８１…第１電極、２２、６３，６４，８２…第２電極、２６…検出部、３１…底辺、３２…等辺、４１…上側電極、４２…下側電極、４３，４６…斜辺、４４、４７…長隣辺、４５，４８…短隣辺、４９，８３…絶縁物質、５１…第１共振回路、５２…第２共振回路、５３…発振回路、５４…検出部。
【図１】
2018091810.tif 000003
【図２】
2018091810.tif 000004
【図３】
2018091810.tif 000005
【図４】
2018091810.tif 000006
【図５】
2018091810.tif 000007
【図６】
2018091810.tif 000008
【図７】
2018091810.tif 000009
【図８】
2018091810.tif 000010