(57)【要約】【課題】水濡れによる誤検出が抑制される静電センサを提供する。【解決手段】静電センサ１０は、第１電極１１と、第１電極１１よりも面積が大きい第２電極１２と、これら各電極を、遠距離における静電容量の変化を検出するための高感度モードと、近距離における静電容量の変化を検出するための低感度モードとの間で切り替える制御ＥＣＵとを備える。制御ＥＣＵは、低感度モードの第２電極１２における静電容量変化量が、低感度モードの第１電極１１における静電容量変化量よりも大きい場合に、水濡れ状態と判定する判定部としても機能する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
前記第１電極よりも面積が大きい第２電極と、
前記第１電極及び前記第２電極を、遠距離における静電容量の変化を検出するための高感度モードと、近距離における静電容量の変化を検出するための低感度モードとの間で切り替える切替部と、
前記低感度モードの前記第２電極における静電容量変化量が、前記低感度モードの前記第１電極における静電容量変化量よりも大きい場合に、水濡れ状態と判定する判定部と、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、
前記判定部は、前記第２電極における静電容量変化量があらかじめ設定される水濡れ判定閾値を超える場合に、水濡れ状態と判定する静電センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の静電センサにおいて、
前記判定部は、少なくとも前記低感度モードの前記第２電極における静電容量変化量が、前記低感度モードの前記第１電極における静電容量変化量よりも大きい状態が設定時間を超える場合に、水濡れ状態と判定する静電センサ。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の静電センサにおいて、
前記判定部は、前記高感度モードの前記第１電極の静電容量変化量及び前記高感度モードの前記第２電極における静電容量変化量に基づき、導電体の接近の有無を判定する通常モードと、導電体の接近の有無を判定しない非判定モードとを有し、前記水濡れ状態の判定をトリガに前記通常モードから前記非判定モードに切り替わる静電センサ。
【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】
人体の接近の有無を、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、静電容量の変化に応じて検知信号を出力する第１センサと、アンテナから送信される送信波に応じて検知信号を出力する第２センサと、監視部とを備える。監視部は、第１センサ及び第２センサが出力するそれぞれの検知信号を監視するとともに、第２センサが出力する検知信号に応じて第１センサからの出力を設定時間だけ禁止する。
【０００３】
特許文献１の静電センサにおいて、アンテナから送信される送信波は、車両のユーザに所持される電子キーとの間で無線通信を行うためのものである。すなわち、特許文献１の静電センサは、車両と電子キーとの間の無線通信に起因する人体の接近の誤検出を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２００６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、静電センサは、雨や水などによって静電容量が変化しやすいため、水がかかることによって、人体が接近したと誤検出することがある。しかしながら、上述の通り、特許文献１の静電センサは、無線通信に起因する人体の接近の誤検出を抑制する構成であるため、水濡れによる誤検出は抑制されない。
【０００６】
本発明の目的は、水濡れによる誤検出を抑制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】
【０００７】
上記課題を解決するために、静電センサは、第１電極と、前記第１電極よりも面積が大きい第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極を、遠距離における静電容量の変化を検出するための高感度モードと、近距離における静電容量の変化を検出するための低感度モードとの間で切り替える切替部と、前記低感度モードの前記第２電極における静電容量変化量が、前記低感度モードの前記第１電極における静電容量変化量よりも大きい場合に、水濡れ状態と判定する判定部とを備えることを要旨とする。
【０００８】
一般に、静電センサでは、検出レンジが設定される。検出レンジは適宜設定可能であるが、検出レンジを近距離に設定した場合には、手を十分に接近させなければ当該手の接近を検出できず、検出レンジを遠距離に設定した場合には、水膜が張るような水濡れ状態にあると誤検出のおそれがある。
【０００９】
その点、この構成によれば、近距離における静電容量の変化を検出する低感度モードを有し、低感度モードにおいて面積の大きい第２電極における静電容量変化量が面積の小さい第１電極における静電容量変化量よりも大きい場合に水濡れ状態と判定する。これにより水濡れ状態にあるか否かを好適に判定することができる。したがって、水濡れによる誤検出が抑制される。また、高感度モードも有しているので、手の接近の有無についても判定しやすい。
【００１０】
上記構成において、前記判定部は、前記第２電極における静電容量変化量があらかじめ設定される水濡れ判定閾値を超える場合に、水濡れ状態と判定することが好ましい。
この構成によれば、より正確に水濡れ状態の有無を判定することができる。
【００１１】
上記構成において、前記判定部は、少なくとも前記低感度モードの前記第２電極における静電容量変化量が、前記低感度モードの前記第１電極における静電容量変化量よりも大きい状態が設定時間を超える場合に、水濡れ状態と判定することが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、瞬間的な水濡れの場合を除外した水濡れ状態の有無を判定することができる。
上記構成において、前記判定部は、前記高感度モードの前記第１電極の静電容量変化量及び前記高感度モードの前記第２電極における静電容量変化量に基づき、導電体の接近の有無を判定する通常モードと、導電体の接近の有無を判定しない非判定モードとを有し、前記水濡れ状態の判定をトリガに前記通常モードから前記非判定モードに切り替わることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、静電センサの検出結果に基づき作動する機器において、静電センサの誤検出に基づいて作動することが抑制される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の静電センサは、水濡れによる誤検出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】車両後部の斜視図。
【図２】静電センサの正面図。
【図３】図２の断面指示線３−３における断面図。
【図４】静電センサの電気的な概略構成を示すブロック図。
【図５】低感度モード及び高感度モードにおける検出レンジと距離との関係を示すグラフ。
【図６】静電容量変化量と時間との関係及び制御ＥＣＵにおけるモードの切り替わりを示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、静電センサ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のバックドア２には、静電センサ１０が設けられている。この静電センサ１０は、車載ＥＣＵ３に接続されており、車載ＥＣＵ３は、静電センサ１０の検出結果に基づき、バックドア２の解錠をはじめとする各種車載機器の制御を実行する。
【００１７】
図２及び図３に示すように、静電センサ１０は、第１電極１１、第２電極１２、ドライブ電極１３、グランド電極１４、電極基板１５、及び制御基板１６と、これら各構成を収容するケース１７とを備える。
【００１８】
ケース１７は、外部に向かって開口する第１収容部７１を有する。第１収容部７１は、正面視（図３）において、上下方向よりも左右方向に長い楕円形状とされている。ケース１７には、第１収容部７１を閉塞するとともに外部に露出する第１カバー１８が取り付けられている。第１カバー１８には、車種や車両の製造元等を特定するためのエンブレムを取り付けてもよい。なお、上下方向は重力方向に対応し、左右方向は車幅方向に対応するものとする。
【００１９】
また、ケース１７は、第１収容部７１と背中合わせの態様で、すなわち内部に向かって開口する第２収容部７２を有する。第２収容部７２の開口面積は、第１収容部７１の開口面積よりも小さく設定されている。ケース１７には、第２収容部７２を閉塞する第２カバー１９が取り付けられている。
【００２０】
なお、これら、ケース１７、第１カバー１８、及び第２カバー１９は、静電容量に影響を与えにくい樹脂等で形成されることが望ましい。また、第１カバー１８にエンブレムを取り付ける場合、当該エンブレムも静電容量に影響を与えにくい樹脂等で形成されることが望ましい。
【００２１】
電極基板１５は、外面１５ａに第１電極１１、第２電極１２、及びドライブ電極１３が、内面１５ｂにグランド電極１４が、それぞれ配設された状態で、第１収容部７１に取り付けられている。なお、電極基板１５は、第１収容部７１と同様の楕円形状とされている。
【００２２】
制御基板１６は、制御ＥＣＵ６１（図４参照）が設けられる基板であって、第２収容部７２に取り付けられている。
なお、電極基板１５と制御基板１６との間は、接続線２０により電気的に接続されている。また、制御基板１６は、第２収容部７２の側部に設けられるコネクタ部２１まで延びるコネクタ端子２２を備える。コネクタ部２１は、図示しない車載側コネクタと接続される部分である。制御基板１６は、コネクタ端子２２を介して車載ＥＣＵ３（図１及び図４参照）と電気的に接続されている。
【００２３】
図２に示すように、第１電極１１は、電極基板１５の上側縁部に沿って緩やかに上側に膨らむように湾曲する半円弧状の外周辺と、これと対をなす態様で下側に膨らむように湾曲する半円弧状の外周辺とに囲まれた左右方向の端部が先鋭とされる紡錘形状の電極であって、電極基板１５の上部に取り付けられている。
【００２４】
第２電極１２は、電極基板１５の下側の縁部に沿って緩やかに湾曲する半円弧状の電極であって、電極基板１５の下側の縁部に沿って取り付けられている。なお、正面視（図１）において、第２電極１２の面積は、第１電極１１の面積よりも大きく設定されている。また、第２電極１２における電極基板１５の下側の縁部に沿う外周辺１２ａの寸法Ｌ２は、第１電極における電極基板１５の上側縁部に沿う外周辺１１ａの寸法Ｌ１よりも長く設定されている（Ｌ１＞Ｌ２）。このため、静電センサ１０が設けられる図示しないバックドアの鋼板に対する隣接面積は、第２電極１２の方が、第１電極１１よりも大きく設定されている。
【００２５】
ドライブ電極１３は、上下方向において、第１電極１１と第２電極１２との間に挟まれるように設けられる態様で電極基板１５の上下方向中央部に取り付けられている。
なお、第１電極１１とドライブ電極１３との間、及びドライブ電極１３と第２電極１２との間には、これら隣接する両者の絶縁を確保するために隙間２３が設けられている。なお、隙間２３は、絶縁物質により置き換えられてもよい。
【００２６】
この静電センサ１０は、ドライブ電極１３を通じて形成させる電界を、第１電極１１及び第２電極１２に受信させる相互容量方式の静電センサである。制御基板１６に設けられる制御ＥＣＵ６１は、静電センサ１０に人体の一部や水などの導電体が近接したときの第１電極１１及び第２電極１２における静電容量変化量に基づき、導電体の近接や水濡れ等の判定を実施する。
【００２７】
なお、グランド電極１４は、設けられない場合と比較して、各電極における静電容量の増加に寄与する。したがって、静電センサ１０に導電体が近接したときに静電容量変化量の増加に寄与する。
【００２８】
次に、制御基板１６に設けられる制御ＥＣＵ６１について説明する。
図４に示すように、制御ＥＣＵ６１は、ドライブ電極１３に供給する信号レベルの調整を通じて、当該ドライブ電極１３を通じて形成させる電界の強さを調整する。当該調整を通じて、制御ＥＣＵ６１は、第１電極１１及び第２電極１２を、比較的遠い距離（例えば１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下）における導電体の近接を検出しやすい検出レンジとされた高感度モードと、比較的短い距離（例えば１０ｍｍ未満）における導電体の近接を検出しやすい検出レンジとされた低感度モードとを切り替える。すなわち、制御ＥＣＵ６１は、切替部として機能する。
【００２９】
なお、図５に示すように、高感度モードの検出レンジと低感度モードの検出レンジは、重複している。本例では、電極からの距離１０ｍｍを基準として、高感度モードで検出する距離の範囲と低感度モードで検出する距離の範囲との切り分けを実行している。なお、切り分ける基準の距離は適宜変更可能である。
【００３０】
制御ＥＣＵ６１は、第１電極１１及び第２電極１２を、高感度モードと低感度モードとを定期的に切り替える。
ここで、第１電極１１が高感度モードのときの静電容量変化量Ｓ１、第２電極１２が高感度モードのときの静電容量変化量Ｓ２、第１電極１１が低感度モードのときの静電容量変化量Ｓ３、第２電極１２が低感度モードのときの静電容量変化量Ｓ４と規定する。制御ＥＣＵ６１は、静電容量変化量Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が、メモリ６２に記憶される各条件が成立するとき、各種信号を生成する。すなわち、制御ＥＣＵ６１は、判定部として機能する。
【００３１】
なお、メモリ６２には、操作判定条件Ｃ１、誤検出抑制条件Ｃ２、及び復帰条件Ｃ３があらかじめ記憶されている。
また、制御ＥＣＵ６１は、操作判定条件Ｃ１、誤検出抑制条件Ｃ２、及び復帰条件Ｃ３の各条件が成立するか否かを判定するとともに各種信号を生成する通常モードと、各条件が成立するか否かを判定するものの各種信号を生成しない信号生成停止モードとを有する。制御ＥＣＵ６１は、各条件が成立するか否かに応じて、通常モードと信号生成停止モードとの間で切り替わる。
【００３２】
操作判定条件Ｃ１は、静電容量変化量Ｓ１が第１操作判定閾値Ｔ１を超え、且つ静電容量変化量Ｓ２が第２操作判定閾値Ｔ２を超えないことと設定されている。なお、第１操作判定閾値Ｔ１及び第２操作判定閾値Ｔ２は、それぞれシミュレータや実験等に基づき設定されている。
【００３３】
Ｓ１＞Ｔ１、且つ、Ｓ２＞Ｔ２  ・・・Ｃ１
制御ＥＣＵ６１は、操作判定条件Ｃ１が成立するとき、静電センサ１０にユーザが手を近づけたる操作をしたと判断し、その旨示す電気信号である操作信号を生成する。なお、操作信号は、車載ＥＣＵ３に送られる。車載ＥＣＵ３は、バックドア２が施錠されている状態で、接近判定信号を認識した場合、バックドア２を解錠させる。
【００３４】
誤検出抑制条件Ｃ２は、静電容量変化量Ｓ４が静電容量変化量Ｓ３よりも大きく、且つ静電容量変化量Ｓ４が誤検出抑制判定閾値Ｔ３を超え、さらに、これら２つの判定成立状態が誤検出抑制継続時間Ｔ１１だけ続くことと設定されている。
【００３５】
Ｓ４＞Ｓ３、且つ、Ｓ４＞Ｔ３、さらに、Ｔ１１継続  ・・・Ｃ２
図６に示すように、制御ＥＣＵ６１は、誤検出抑制条件Ｃ２が成立するとき、静電センサ１０が水膜に覆われているものと判断し、通常モードから信号生成停止モードへ移行する。なお、制御ＥＣＵ６１は、信号生成停止モードとされている間も、各電極における静電容量の変化を監視する。制御ＥＣＵ６１は、信号生成停止モードとされている間、操作判定条件Ｃ１が成立しても、操作信号を生成しない。すなわち、信号生成停止モードは、非判定モードに相当する。
【００３６】
復帰条件Ｃ３は、静電容量変化量Ｓ１が復帰判定閾値Ｔ５未満であり、且つ静電容量変化量Ｓ２が復帰判定閾値Ｔ６未満であり、さらに、これら２つの判定成立状態が復帰判定時間Ｔ１２だけ続くことと設定されている。
【００３７】
Ｓ１＜Ｔ５、且つ、Ｓ２＜Ｔ６、さらに、Ｔ１２継続  ・・・Ｃ３
制御ＥＣＵ６１は、信号生成停止モードで復帰条件Ｃ３が成立するとき、静電センサ１０が水膜に覆われている状態が解消したものと判断し、信号生成停止モードから通常モードへ移行する。
【００３８】
次に、静電センサ１０の作用及び効果について説明する。
制御ＥＣＵ６１は、静電センサ１０から、より正確には第１電極１１及び第２電極１２からの距離が比較的遠い遠距離における各電極の静電容量変化量を検出するための高感度モードと、比較的近い近距離における各電極の静電容量変化量を検出するための低感度モードとを切り替える。そして、誤検出抑制条件Ｃ２が成立するとき、通常モードから信号生成停止モードに移行し、操作信号を生成しないように制御ＥＣＵ６１を構成した。
【００３９】
誤検出抑制条件Ｃ２には、静電容量変化量Ｓ４が静電容量変化量Ｓ３を超えることという条件式が含まれている。
ここで、静電容量変化量Ｓ３は、低感度モードの第１電極１１の静電容量変化量と規定され、静電容量変化量Ｓ４は、低感度モードの第２電極１２の静電容量変化量と規定されている。また、第２電極１２は、第１電極１１よりも面積が大きい。このため、静電センサ１０が水膜に覆われるとき、第２電極１２の方が第１電極１１よりも静電容量変化量が大きい。したがって、この静電センサ１０によれば、水膜に覆われるような水濡れ状態にあるか否かを好適に判定することができる。すなわち、この静電センサ１０は、水濡れによる誤検出が抑制されるという効果を有する。
【００４０】
なお、図２に示すように、第２電極１２の下側縁部に沿う外周辺１２ａの寸法Ｌ２は、第１電極１１の上側縁部に沿う外周辺１１ａの寸法Ｌ１よりも長く設定されている（Ｌ２＞Ｌ１）。このため、静電センサ１０が設けられる図示しないバックドアの鋼板に対する隣接面積は、第２電極１２の方が、第１電極１１よりも大きい。この点も、静電センサ１０が水膜に覆われるとき、第２電極１２の方が第１電極１１よりも静電容量変化量が大きいことに寄与している。
【００４１】
なお、誤検出抑制条件Ｃ２には、静電容量変化量Ｓ４が誤検出抑制判定閾値Ｔ３を超えることという条件式が含まれている。これにより、静電センサ１０に少量の水滴が付着したような状況では、水濡れ状態と判定されない。したがって、この静電センサ１０によれば、水膜に覆われるような水濡れ状態にあるか否かをより好適に判定することができる。
【００４２】
また、誤検出抑制条件Ｃ２には、静電容量変化量Ｓ４が静電容量変化量Ｓ３よりも大きく、且つ静電容量変化量Ｓ４が誤検出抑制判定閾値Ｔ３を超え、さらに、これら２つの判定成立状態が誤検出抑制継続時間Ｔ１１だけ続くことという時間条件が含まれている。
【００４３】
これにより、静電センサ１０が水膜に瞬間的に覆われるような状況では、水濡れ状態と判定しない。言い換えると、この静電センサ１０によれば、水膜に覆われるような水濡れ状態が続く状態にあるか否かを好適に判定することができる。
【００４４】
なお、制御ＥＣＵ６１は、誤検出抑制条件Ｃ２が成立するとき、通常モードから信号生成停止モードに移行し、操作信号を生成しないので、車載ＥＣＵ３は、静電センサ１０の誤検出に基づいて作動することが抑制される。
【００４５】
さらに、制御ＥＣＵ６１は、信号生成停止モードにおいても、各電極の静電容量の変化を監視し、復帰条件Ｃ３が成立した場合には、信号生成停止モードから通常モードに復帰する。これにより、静電センサ１０は、水濡れ状態が解消されることに伴い、ユーザの操作を検出し、車載機器を作動（ここでは、バックドア２の解錠）させることができる。
【００４６】
なお、本例によれば、水濡れ状態に限らず、ユーザが静電センサ１０を覆うようにドアにもたれかかるいわゆるドアもたれの状態による車載機器の誤作動も抑制される。
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
【００４７】
・上記実施形態において、誤検出抑制条件Ｃ２から、時間条件が省略されてもよい。
・上記実施形態において、誤検出抑制条件Ｃ２から、静電容量変化量Ｓ４が誤検出抑制判定閾値Ｔ３を超えることという条件が省略されてもよい。
【００４８】
・上記実施形態において、復帰条件Ｃ３は、誤検出抑制条件Ｃ２が成立しないという条件に置き換えられてもよい。
・上記実施形態において、第１電極１１及び第２電極１２は、上下方向に隣接して設けられたが、位置関係は適宜変更可能である。
【００４９】
なお、上記実施形態のように、第２電極１２が第１電極１１の下側、正確には重力方向下側に設けられる場合、第１電極１１よりも第２電極１２が水濡れ状態になりやすいので、他の位置関係と比較して、より水濡れ状態を検出しやすく、車載機器の誤作動も抑制されやすい。
【００５０】
・上記実施形態において、第１電極１１及び第２電極１２をはじめとする各電極の形状は適宜変更可能である。また、電極基板１５及び制御基板１６の形状も適宜変更可能である。さらには、ケース１７の形状も適宜変更可能である。
【００５１】
・上記実施形態において、車載ＥＣＵ３は、バックドア２の解錠に静電センサ１０の検出結果を利用したが、他の用途に使用してもよい。例えば、バックドア２が電動で開閉されるパワーバックドアである場合には、開閉動作のトリガに用いてもよい。また、バックドア２の他のドアにおける施錠及び解錠のトリガに用いてもよい。
【００５２】
・上記実施形態において、制御ＥＣＵ６１が、直接車載機器を制御してもよい。
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）上記構成において、前記判定部は、あらかじめ設定される復帰条件が成立するとき、前記非判定モードから前記通常モードに復帰すること。
【００５３】
（ロ）上記構成において、前記復帰条件は、前記高感度モードの前記第１電極における静電容量変化量、及び前記高感度モードの前記第２電極における静電容量変化量が、それぞれあらかじめ設定される復帰判定閾値を下回る場合であること。
【符号の説明】
【００５４】
１…車両、２…バックドア、３…車載ＥＣＵ、１０…静電センサ、１１…第１電極、１２…第２電極、１３…ドライブ電極、１４…グランド電極、１５…電極基板、１６…制御基板、１７…ケース、１８，１９…カバー、２０…接続線、２１…コネクタ部、２２…
コネクタ端子、２３…隙間、６１…制御ＥＣＵ（切替部、判定部）、６２…メモリ、７１…第１収容部、７２…第２収容部。
【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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