(57)【要約】  静電検出センサのセンサ体は、第１電極と、第１電極を囲む第２電極とを有する。制御部は、第１電極と第２電極とを接続した状態でセンサ体の第１感度を得る。また、制御部は、第２電極を接地した状態で第１電極の第２感度を得る。さらに、制御部は、第１電極を接地した状態で第２電極の第３感度を得る。そして、制御部は、第１感度から第３感度の時間的な変化分を演算した第１から第３演算値に基づいて対象物がセンサ体に近接しているか否かを判定する。
2016132665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、前記第１電極から離れて前記第１電極を囲む第２電極とを有するセンサ体と、
前記第１電極と前記第２電極とに接続された制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１電極と前記第２電極とを接続した状態で前記センサ体の静電容量に対応する第１感度を得て、
前記第２電極をグランド電位に接地した状態で前記第１電極に第１の駆動電圧を印加して前記第１電極の静電容量に対応する第２感度を得て、
前記第１電極を前記グランド電位に接地した状態で前記第２電極に第２の駆動電圧を印加して前記第２電極の静電容量に対応する第３感度を得て、
前記第１感度の時間的な変化に対応する第１演算値と、前記第２感度の時間的な変化に対応する第２演算値と、前記第３感度の時間的な変化に対応する第３演算値とに基づいて、対象物が前記センサ体に近接しているか否かを判定する、
ように動作する、静電検出センサ。
【請求項２】
前記第１演算値は前記第１感度の第１の時刻での値と前記第１感度の第２の時刻での値との差分値である、請求項１記載の静電検出センサ。
【請求項３】
前記第２演算値は前記第２感度の第１の時刻での値と前記第２感度の第２の時刻での値との差分値である請求項１記載の静電検出センサ。
【請求項４】
前記第３演算値は前記第３感度の第１の時刻での値と前記第３感度の第２の時刻での値との差分値である、請求項１記載の静電検出センサ。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１演算値を所定の第１閾値と対比して前記センサ体への前記対象物の近接を判定するように動作する、請求項１記載の静電検出センサ。
【請求項６】
前記制御部は、
前記第２演算値と所定の第２閾値とから第４演算値を得て、
前記第３演算値と所定の第３閾値とから第５演算値を得て、
前記第１演算値が前記第４演算値より大きくかつ前記第５演算値より大きい場合に前記センサ体に前記対象物が近接していると判定する、
ように動作する、請求項５記載の静電検出センサ。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第２演算値と前記所定の第２閾値とを乗算して前記第４演算値を得て、
前記第３演算値と前記所定の第３閾値とを乗算して前記第５演算値を得る、
ように動作する、請求項６記載の静電検出センサ。
【請求項８】
前記制御部は、
前記第１演算値と前記第２演算値とから第４演算値を得て、
前記第１演算値と前記第３演算値とから第５演算値を得て、
前記第４演算値が所定の第２閾値より大きくかつ前記第５演算値が所定の第３閾値より大きい場合に前記センサ体に前記対象物が近接していると判定する、
ように動作する、請求項５記載の静電検出センサ。
【請求項９】
前記制御部は、
前記第１演算値を前記第２演算値で除算して前記第４演算値を得て、
前記第１演算値を前記第３演算値で除算して前記第５演算値を得る、
ように動作する、請求項８記載の静電検出センサ。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記第１演算値と前記第２演算値とから第４演算値を得て、
前記第１演算値と前記第３演算値とから第５演算値を得て、
前記第４演算値が所定の第２閾値より小さくかつ前記第５演算値が所定の第３閾値より小さい場合に前記センサ体に前記対象物が近接していると判定する、
ように動作する、請求項５記載の静電検出センサ。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記第２演算値を前記第１演算値で除算して前記第４演算値を得て、
前記第３演算値を前記第１演算値で除算して前記第５演算値を得る、
ように動作する、請求項１０記載の静電検出センサ。
【請求項１２】
前記制御部は、
前記第１演算値と前記第２演算値とから第４演算値を得て、
前記第１演算値と前記第３演算値とから第５演算値を得て、
前記第４演算値が所定の第２閾値より小さくかつ前記第５演算値が所定の第３閾値より大きい場合に前記センサ体に前記対象物が近接していると判定する、
ように動作する、請求項５記載の静電検出センサ。
【請求項１３】
前記制御部は、
前記第２演算値を前記第１演算値で除算して前記第４演算値を得て、
前記第１演算値を前記第３演算値で除算して前記第５演算値を得る、
ように動作する、請求項１２記載の静電検出センサ。
【請求項１４】
前記制御部は、
前記第１演算値と前記第２演算値とから第４演算値を得て、
前記第１演算値と前記第３演算値とから第５演算値を得て、
前記第４演算値が所定の第２閾値より大きくかつ前記第５演算値が所定の第３閾値より小さい場合に前記センサ体に前記対象物が近接していると判定する、
ように動作する、請求項５記載の静電検出センサ。
【請求項１５】
前記制御部は、
前記第１演算値を前記第２演算値で除算して前記第４演算値を得て、
前記第３演算値を前記第１演算値で除算して前記第５演算値を得る、
ように動作する、請求項１４記載の静電検出センサ。
【請求項１６】
前記対象物が指である、請求項１から１５のいずれか一項に記載の静電検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両や各種電子機器などに搭載される静電検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両や各種電子機器では静電検出センサを搭載し、この静電検出センサによる検出結果で所定操作を可能とする。【０００３】
特許文献１は、車両における車体に対して可動可能に装着されるドアハンドルの筐体内に設けられた従来の静電検出センサを開示している。【０００４】
図７は特許文献１に開示されている従来の静電検出センサ５００の平面図である。図８は静電検出センサ５００の検出フローを示す。静電検出センサ５００のセンサ体５０１は、図７に示すように、矩形状の第１電極１と、第１電極１の周囲に間隔をあけて線状で囲む第２電極２とを備えている。使用者は、センサ体５０１に応じた位置を指等で触れて操作する。この操作で第１電極１および第２電極２と近傍の導体との間に形成された静電容量が変化する。制御部が、この静電容量の変化を図８に示す検出フローに沿って処理１０１〜１０７を順に行って操作状態を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１１３６２６号公報
【発明の概要】
【０００６】
静電検出センサのセンサ体は、第１電極と、第１電極を囲む第２電極とを有する。制御部は、第１電極と第２電極とを接続した状態でセンサ体の第１感度を得る。また、制御部は、第２電極を接地した状態で第１電極の第２感度を得る。さらに、制御部は、第１電極を接地した状態で第２電極の第３感度を得る。そして、制御部は、第１感度から第３感度の時間的な変化分を演算した第１から第３演算値に基づいて対象物がセンサ体に近接しているか否かを判定する。
【０００７】
この静電検出センサは、水に晒された状態でも高精度に指等の対象物を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は実施の形態による静電検出センサを備えたリアゲートスイッチの断面図である。
【図２】図２は実施の形態によるリアゲートスイッチの分解斜視図である。
【図３】図３は実施の形態による静電検出センサと制御部との接続状態を示すブロック図である。
【図４】図４は実施の形態による静電検出センサの検出フローを示す図である。
【図５】図５は使用者がエンブレムに手をかざした際の実施の形態による静電検出センサの静電容量の変化を示す図である。
【図６】図６は実施の形態による静電検出センサの他の検出フローを示す図である。
【図７】図７は従来の静電検出センサの平面図である。
【図８】図８は従来の静電検出センサの検出フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は実施の形態による静電検出センサ１０を備えたリアゲートスイッチの断面図である。図２はリアゲートスイッチの分解斜視図である。図３は静電検出センサ１０のブロック図である。
【００１０】
静電検出センサ１０は、車体の後部のトランクドア５５に設けられたリアガーニッシュ５０の内面５０Ａに装着されてリアゲートスイッチを構成している。リアガーニッシュ５０は樹脂製である。
【００１１】
静電検出センサ１０は、配線基板３０と、センサ体２５と、配線基板３０に搭載された制御部４５とを備える。センサ体２５は電極２１、２２を有する。
【００１２】
電極２１、２２は金属板からなる。電極２１の外形は円形である。電極２２の外形は円環形である。なお、電極２１は円形でなくてもよい。
【００１３】
電極２２は電極２１の外周全周に亘って電極２１から間隔をあけて電極２１の外周を実質的に囲む。すなわち、電極２１、２２は電気的に独立して配置されている。静電検出センサ１０は、電極２１、２２が覆われるように樹脂４０でモールドされて、例えば接着剤でリアガーニッシュ５０の内面５０Ａに装着される。
【００１４】
電極２１、２２は配線基板３０に実装された制御部４５に接続されている。制御部４５は電極２１、２２を駆動することで電極２１の静電容量の変化と電極２２の静電容量の変化を検出する。制御部４５は、検出した静電容量の変化に所定処理をして対応する信号を出力する。この信号は、配線基板３０に装着されたコネクタ３２を介して車体に設けられた機器に伝えられる。
【００１５】
リアガーニッシュ５０の外面５０Ｂにはエンブレム６０が装着されている。エンブレム６０は、電極２１、２２が配置されている範囲よりも少し小さい円形状を有する。センサ体２５はリアガーニッシュ５０を介してエンブレム６０を覆うようにエンブレム６０に対向して配置されている。
【００１６】
静電検出センサ１０は車体に装着される。静電検出センサ１０は、指等の対象物１０Ｐがエンブレム６０に近接したか否かを検出する。
【００１７】
次に、静電検出センサ１０の動作について説明する。エンブレム６０に指等の対象物１０Ｐが近接すると電極２１、電極２２の静電容量の変化が生じる。制御部４５はそれらの静電容量の変化を検出して入力操作の有無の操作を判定する。
【００１８】
図４は静電検出センサ１０の検出フローを示す図である。
【００１９】
静電検出センサ１０に電源が入ると、制御部４５はセンサ体２５の静電容量を検出する（処理２００）。処理２００では、３つの条件Ａ１、Ｂ１、Ｃ１のそれぞれで静電容量の変化を検出する。
【００２０】
条件Ａ１では、制御部４５は、電極２１、２２を互いに電気的に接続した状態で電極２１、２２に駆動電圧を印加する。このとき、電極２１、２２はグランド（ＧＮＤ）には接続されていない。制御部４５は、互いに接続された電極２１、２２であるセンサ体２５の静電容量に応じた第１感度ＳＡ１を得るようセンサ体２５をスキャンする。
【００２１】
条件Ａ１での上記のスキャンは、所謂結合スキャンであり、この結合スキャンはセンサ体２５に近接する対象物１０Ｐの有無を判定するために行う。結合スキャンをすると、センサ体２５の面積を最大にして電界を大きく広げられる。このために、感度ＳＡ１は、遠くから近接してくる対象物１０Ｐや水などによる静電容量の変化を反映する。
【００２２】
条件Ｂ１では、制御部４５は、電極２２をグランド（ＧＮＤ）の電位に接続した状態で電極２１のスキャンを行い、電極２１の静電容量に応じた第２感度ＳＢ１を得るように動作する。すなわち、制御部４５は、電極２１、２２を互いに切断した状態で電極２１に駆動電圧を印加し、かつ電極２２をグランドの電位に接続して第２感度ＳＢ１を得るように動作する。
【００２３】
電極２２がグランド（ＧＮＤ）の電位に接続されているので、第２感度ＳＢ１は電極２１近傍の水による変化を積極的に反映する。
【００２４】
条件Ｃ１では、制御部４５は、電極２１をグランド（ＧＮＤ）の電位に接続した状態で電極２２のスキャンを行い、電極２２の静電容量に対応する第３感度ＳＣ１を得るように動作する。すなわち、制御部４５は、電極２１、２２を互いに切断した状態で電極２２に駆動電圧を印加し、かつ電極２１をグランドの電位に接続して第３感度ＳＣ１を得るように動作する。
【００２５】
電極２１がグランド（ＧＮＤ）の電位に接続されているので、第３感度ＳＣ１は電極２２近傍の水による変化を積極的に反映する。
【００２６】
制御部４５は、処理２００で所定の時間間隔、例えば、５０ｍｓｅｃで繰り返し条件Ａ１、Ｂ１、Ｃ１を切り替えて感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値を得る。制御部４５は処理２００を、静電検出センサ１０が操作されていない非操作状態でも繰り返して行う。
【００２７】
続いて、制御部４５は処理２０１を行う。処理２０１では、例えば、時刻ｔ０で検出した第１感度ＳＡ１の値Ｘ０と第２感度ＳＢ１の値Ｙ０と第３感度ＳＢ１の値Ｚ０と、時刻ｔ０の前の時刻ｔ１（＝ｔ−５００ｍｓｅｃ）で検出した第１感度ＳＡ１の値Ｘ１と第２感度ＳＢ１の値Ｙ１と第３感度ＳＢ１の値Ｚ１を用い、第１感度ＳＡ１の値Ｘ０、Ｘ１を基に値Ｘ０、Ｘ１の差分値である第１演算値ΔＸ（＝Ｘ０−Ｘ１）を算出する。また、第２感度ＳＢ１の値Ｙ０、Ｙ１を基に値Ｙ０、Ｙ１の差分値である第２演算値ΔＹ（＝Ｙ０−Ｙ１）を算出する。同様に、制御部４５は、第３感度ＳＢ１の値Ｚ０、Ｚ１を基に値Ｚ０、Ｚ１の差分値である第３演算値ΔＺ（＝Ｚ０−Ｚ１）を算出する。なお、条件Ａ１、Ｂ１、Ｃ１での感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値は電極２１、２２の接続を切り替えて得られるので、厳密には同時には得られない。しかし、時刻ｔ０、ｔ１間の時間間隔（ｔ０−ｔ１）に比べて電極２１、２２の切り替えにかかる時間すなわち感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値が得られる時間は非常に短いので、制御部４５は実質的には時刻ｔ０における感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値を実質的に同時に得ることができる。時刻ｔ１においても同様に、感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値を実質的に同時に得ることができる。
【００２８】
なお、制御部４５は、上記演算をする演算部を内蔵していると好ましい。なお、第１演算値ΔＸは、上述とは逆に値Ｘ０、Ｘ１の差分をとった差分値（ΔＸ＝Ｘ１−Ｘ０）でもよく、同様に第２演算値ΔＹは、上述とは逆に値Ｙ０、Ｙ１の差分をとった差分値（ΔＹ＝Ｙ１−Ｙ０）でもよく、第３演算値ΔＺも、上述とは逆に値Ｚ０、Ｚ１の差分をとった差分値（ΔＺ＝Ｚ１−Ｚ０）でもよい。なお、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間隔は５００ｍｓｅｃに限定はされないが、１０００ｍｓｅｃ以下が望ましい。
【００２９】
続いて、制御部４５は、処理２０２において第１演算値ΔＸを所定の第１閾値ＴＨ１と比較する。制御部４５は、第１演算値ΔＸが第１閾値ＴＨ１より大きくない場合（処理２０２の「Ｎｏ」）、エンブレム６０（電極２１、２２）に対して対象物１０Ｐで操作していない非操作状態（操作判定：ＯＦＦ）であると判定して処理２００に戻る。
【００３０】
制御部４５は、処理２０２において第１演算値ΔＸが第１閾値ＴＨ１より大きい場合（処理２０２の「Ｙｅｓ」）、処理２０３を行う。
【００３１】
制御部４５は、処理２０３で、第２演算値ΔＹに所定の第２閾値ＴＨ２を乗算して第４演算値（ΔＹ×ＴＨ２）を得て、第１演算値ΔＸを第４演算値（ΔＹ×ＴＨ２）と比較する。
【００３２】
また、制御部４５は、処理２０３で、第３演算値ΔＺに所定の第３閾値ＴＨ３を乗算して第５演算値（ΔＺ×ＴＨ３）を得て、第１演算値ΔＸを第５演算値（ΔＺ×ＴＨ３）と比較する。
【００３３】
制御部４５は、処理２０３において第１演算値ΔＸが第４演算値（ΔＹ×ＴＨ２）より大きくかつ第５演算値（ΔＺ×ＴＨ３）より大きい場合（処理２０３の「Ｙｅｓ」）、操作判定をＯＮであると判定する、すなわち、制御部４５は、この場合、エンブレム６０（電極２１、２２）に対して対象物１０Ｐでの操作中であると判定し、所定信号を送出する。所定信号を受けた車体は、相応する制御を行う、例えば、トランクドア５５の鍵を解除する。
【００３４】
なお、当該検出フローでは、第１演算値ΔＸと第４演算値（ΔＹ×ＴＨ２）の比較と、第１演算値ΔＸと第５演算値（ΔＺ×ＴＨ３）の比較との両方の比較結果をもってして操作判定を行っている。これは、操作判定においてセンサ体２５全体での変化をカバーし、操作判定の精度を高めるためである。第１演算値ΔＸは、電極２１、２２を結合スキャンすることによりセンサ体２５全体に対する静電容量の変化が測定されて得られる。対して第２演算値ΔＹは電極２１近傍の変化のみが測定されて得られ、第３演算値ΔＺは電極２２近傍の変化のみが測定されて得られる。よって、制御部４５は、第１演算値ΔＸと第４演算値（ΔＹ×ＴＨ２）の比較によって電極２１近傍の変化を確認し、第１演算値ΔＸと第５演算値（ΔＺ×ＴＨ３）の比較によって電極２２近傍の変化を確認する。そして、両方の比較結果を操作判定に用いることで、センサ体２５全体に対する正確な操作判定が行える。
【００３５】
制御部４５は、処理２０３において、第１演算値ΔＸが第４演算値（ΔＹ×ＴＨ２）より大きくない場合、または第１演算値ΔＸが第５演算値（ΔＺ×ＴＨ３）より大きくない場合（以上、処理２０３の「Ｎｏ」）、エンブレム６０（電極２１、２２）に対して対象物１０Ｐで操作していない非操作状態（操作判定：ＯＦＦ）であると判定して処理２００に戻る。
【００３６】
制御部４５では、以上の流れで入力操作の操作判定を行っている。この流れを採用した理由を以下に説明する。
【００３７】
制御部４５で検出される静電容量は、環境に依存する静電容量の変化を含む。環境に依存する容量の変化は、例えば静電検出センサ１０の表面側（つまりエンブレム６０の表面）にとどまる水滴や水の膜の状態、周辺温度などによって起こる。
【００３８】
さらに、制御部４５で検出される静電容量は、短期的な水に依存する静電容量値の容量変化も含む。短期的な水に依存する容量変化とは、例えば静電検出センサ１０の表面上の流水によるグランド（ＧＮＤ）への経路や短絡の経路の消滅によって起こる。
【００３９】
当該検出フローは、今現在で起こった変化を精度良く捉えるように、前の状態からの静電容量の変化を測定する。つまり、前の時刻における検出結果と現在の時刻での静電容量の検出結果とを対比し、操作判定を行う。換言すると、第１演算値ΔＸと第２演算値ΔＹと第３演算値ΔＺを用いて操作判定を行う。これにより、環境に依存する容量の変化や短期的な水に依存する容量の変化を排除しつつ操作判定の結果を精度よく得られる。
【００４０】
実施の形態１における静電検出センサ１０において、操作判定の結果が、第１演算値ΔＸと第２演算値ΔＹと第３演算値ΔＺを用いれば精度よく得られる理由について説明する。
【００４１】
図５は、使用者がエンブレム６０に対象物１０Ｐであるに手をかざした際の条件Ａ１、Ｂ１、Ｃ１での静電容量に対応する感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１を示す。図５において、横軸は時刻を示し、縦軸は感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値を示す。図５において感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値は静電容量に比例した任意単位（ａ．ｕ．）で示す。前述のように、感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１はそれぞれ条件Ａ１、Ｂ１、Ｃ１での電極２１、２２の静電容量に対応する。図５の左方は、エンブレム６０がドライ状態（水がかかっていない状態）でエンブレム６０に対象物１０Ｐである手を四回かざした場合の感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値の測定結果である。具体的には、時刻ｔ００（＝０）から時刻ｔ１０まではエンブレム６０には水はかかっておらずドライの状態である。時刻ｔ００から時刻ｔ１０までの期間では時刻ｔ０１〜ｔ０４に計４回だけ対象物１０Ｐ（手や指）をエンブレム６０（電極２１、２２）にかざして近接させている。図５の中央は、エンブレム６０に散水（シャワー状の放水）を行い、エンブレム６０の表面に流水のある状態で対象物１０Ｐである手を四回かざした場合の感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値の測定結果を示す。具体的には、時刻ｔ１０から時刻ｔ３０まではエンブレム６０に散水して、時刻ｔ１０から時刻ｔ３０の前の時刻ｔ２０までエンブレム６０に水がかかり、時刻ｔ２０から時刻ｔ３０までの期間で水がエンブレム６０から流れてエンブレム６０から離れている。時刻ｔ１０から時刻ｔ２０までの期間では時刻ｔ１１〜ｔ１４に計４回だけ対象物１０Ｐ（手や指）をエンブレム６０（電極２１、２２）にかざして近接させている。図５の右方は、エンブレム６０に注水（水道ホースから直接の放水）を行い、エンブレム６０の表面に水流のある状態で対象物１０Ｐである手を四回かざした場合の感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値の測定結果である。具体的には、時刻ｔ３０から時刻ｔ４０までエンブレム６０に直接放水してエンブレム６０に水がかかり、時刻ｔ４０に放水が止まり、かかった水は時刻ｔ４０以降にエンブレム６０から離れている。時刻ｔ３０から時刻ｔ４０までの期間では時刻ｔ３１〜ｔ３４に計４回だけ対象物１０Ｐ（手や指）をエンブレム６０（電極２１、２２）にかざして近接させている。
【００４２】
図５に示すように、使用者がエンブレム６０に対象物１０Ｐをかざして電極２１、２２に近接させると、対象物１０Ｐを電極２１、２２に近接させた時点（時刻ｔ０１〜０４、ｔ１１〜ｔ１４、ｔ３１〜ｔ３４）で静電容量の測定値である感度ＳＡ１、ＳＢ１，ＳＣ１の値は一時的に上昇する。これは、ドライ時（時刻ｔ００から時刻ｔ１０までの期間）、散水中（時刻ｔ１０から時刻ｔ２０までの期間）、注水中（時刻ｔ３０から時刻ｔ４０までの期間）のいずれであっても同様である。ただし、条件Ａ１の結合スキャンをしている際に起こる静電容量の測定値すなわち感度ＳＡ１の値の変化の量が、条件Ｂ１と条件Ｃ１での感度ＳＢ１、ＳＣ２の変化の量よりも大きい。
【００４３】
当該検出フローでは、条件Ａ１で得られる第１感度ＳＡ１の値の変化の量、すなわち現時点までの時間的な経過に対する静電容量値の変化の量（第１演算値ΔＸ）を用いるため、エンブレム６０にかかる水等の環境による容量の変化の影響をほぼ排除して、指などの操作している対象物１０Ｐの近接をセンサ体２５の全体を網羅しつつ高精度に判定できる。
【００４４】
そして、当該検出フローでは、処理２０２で対象物１０Ｐが近接していることを判別した後、処理２０３で第２演算値ΔＹと第３演算値ΔＺとを用いた判定を行う。
【００４５】
処理２０３では、第２演算値ΔＹを用いて得られた第４演算値（ΔＹ×ＴＨ２）と第１演算値ΔＸを対比する。また、第３演算値ΔＺを用いて得られた第５演算値（ΔＺ×ＴＨ３）と第１演算値ΔＸを対比する。例えば、図５に示す動作では閾値ＴＨ２は２．５であり、閾値ＴＨ３は３．０である。
【００４６】
車両のドアハンドルは、雨や洗車時の水に晒される。その水がハンドル筐体上を流れている時や、その水がドアハンドル内に浸水してセンサ体上を流れたりする状態になる場合もある。この場合、図８に示す従来の静電検出センサの検出フローではセンサ体に応じた位置を指で操作してもその指を検出できない可能性がある。
【００４７】
実施の形態における静電検出センサ１０では、処理２０３は、短期的な水に依存する容量変化の影響をほぼ排除するために行われる。つまり、当該検出フローでは、条件Ａ１、Ｂ１、Ｃ１で得られる感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値の変化の量、すなわち現時点までの時間的な経過に対する静電容量値の差分値（演算値ΔＸ、ΔＹ、ΔＺ）を用いているため、短期的な水に依存する容量変化の影響をほぼ排除できる。すなわち、センサ体２５が操作されている時刻ｔ０１〜ｔ０４、ｔ１１〜ｔ１４、ｔ３１〜ｔ３４と同様に、水がエンブレム６０にかかる時刻ｔ１０、ｔ３０でも処理２０２において演算値ΔＸが閾値ＴＨ１より大きくなる。しかし、時刻ｔ０１〜ｔ０４、ｔ１１〜ｔ１４、ｔ３１〜ｔ３４では感度ＳＢ１、ＳＣ１の値Ｙ、Ｚに基づく演算値ΔＹ、ΔＺが演算値ΔＸほど大きくは無いが、時刻ｔ１０、ｔ３０では演算値ΔＹ、ΔＺも演算値ΔＸと同様に大きいので、処理２０３で演算値（ΔＹ×ＴＨ２）と演算値（ΔＺ×ＴＨ３）の少なくとも一方が演算値ΔＸより大きい。その結果、処理２０３の結果は「Ｎｏ」となり、制御部４５はセンサ体２５が操作されていない状態である操作判定ＯＦＦと判定する。それに対して、時刻ｔ０１〜ｔ０４、ｔ１１〜ｔ１４、ｔ３１〜ｔ３４では感度ＳＢ１、ＳＣ１の値Ｙ、Ｚに基づく演算値ΔＹ、ΔＺが演算値ΔＸほど大きくないので、処理２０３で演算値（ΔＹ×ＴＨ２）と演算値（ΔＺ×ＴＨ３）は共に演算値ΔＸより小さい。その結果、処理２０３の結果は「Ｙｅｓ」となり、制御部４５はセンサ体２５が操作されている状態である操作判定ＯＮと判定し、所定信号を出力する。
【００４８】
なお、上記の検出フローの処理２０３のように、制御部４５の処理速度を考慮すると第４演算値（ΔＹ×ＴＨ２）、第５演算値（ΔＺ×ＴＨ３）を乗算で得ることが望ましいが、処理２０３の代わりに、第４演算値、第５演算値を除算で得てもよい。
【００４９】
図６は実施の形態による静電検出センサ１０の他の検出フローを示す。図６において、図５に示す検出フローと同じ部分には同じ参照番号を付す。図６に示す検出フローでは制御部４５は図５に示す検出フローの処理２０３の代わりに処理２０３Ａを行う。図６に示す処理２０３Ａでは、制御部４５は、第１演算値ΔＸと第２演算値ΔＹとの除算で第４演算値（ΔＸ／ΔＹ）を得て、第１演算値ΔＸと第３演算値ΔＺとの除算で第５演算値（ΔＸ／ΔＺ）を得る。そして、制御部４５は、第４演算値（ΔＸ／ΔＹ）を第２閾値ＴＨ２に対比し、第５演算値（ΔＸ／ΔＺ）を第３閾値ＴＨ３に対比する。
【００５０】
すなわち、処理２０３Ａで、第４演算値（ΔＸ／ΔＹ）が第２閾値ＴＨ２より大きく、かつ第５演算値（ΔＸ／ΔＺ）が第３閾値ＴＨ３より大きい場合（処理２０３Ａの「Ｙｅｓ」）、制御部４５はエンブレム６０に対して対象物１０Ｐで操作している操作状態（操作判定：ＯＮ）であると判定して所定信号を出力し、処理２００を行う。第４演算値（ΔＸ／ΔＹ）が第２閾値ＴＨ２より大きくない場合、または第５演算値（ΔＸ／ΔＺ）が第３閾値ＴＨ３より大きくない場合（処理２０３Ａの「Ｎｏ」）、エンブレム６０に対して対象物１０Ｐで操作していない非操作状態（操作判定：ＯＦＦ）であると判定して、その後処理２００を行う。
【００５１】
図６に示す検出フローでの処理２０３Ａにおいて、第４演算値（ΔＸ／ΔＹ）の代わりに第４演算値（ΔＸ／ΔＹ）の逆数を閾値ＴＨ２と比較してもよく、第５演算値（ΔＸ／ΔＺ）の代わりに第５演算値（ΔＸ／ΔＺ）の逆数を閾値ＴＨ３と比較してもよい。逆数を比較する場合には処理２０３Ａでの不等式の不等号の向きが逆になる。制御部４５は、第１演算値ΔＸと第２演算値ΔＹとの除算で第４演算値（ΔＹ／ΔＸ）を得てもよく、第１演算値ΔＸと第３演算値ΔＺとの除算で第５演算値（ΔＺ／ΔＸ）を得てもよい。そして、制御部４５は、第４演算値（ΔＹ／ΔＸ）を閾値ＴＨ２の逆数である第２閾値ＴＨ４に対比し、第５演算値（ΔＺ／ΔＸ）を閾値ＴＨ３の逆数である第３閾値ＴＨ５に対比する。
【００５２】
すなわち、処理２０３Ａで、第４演算値（ΔＹ／ΔＸ）が第２閾値ＴＨ４より小さく、かつ第５演算値（ΔＺ／ΔＸ）が第３閾値ＴＨ５より小さい場合、制御部４５はエンブレム６０に対して対象物１０Ｐで操作している操作状態（操作判定：ＯＮ）であると判定して所定信号を出力し、処理２００を行う。第４演算値（ΔＹ／ΔＸ）が第２閾値ＴＨ４より小さくない場合、または第５演算値（ΔＺ／ΔＸ）が第３閾値ＴＨ５より小さくない場合、エンブレム６０に対して対象物１０Ｐで操作していない非操作状態（操作判定：ＯＦＦ）であると判定して、その後処理２００を行う。
【００５３】
もしくは、逆数を混在させてもよい。すなわち、処理２０３Ａで、第４演算値（ΔＹ／ΔＸ）が第２閾値ＴＨ４より小さく、かつ第５演算値（ΔＸ／ΔＺ）が第３閾値ＴＨ３より大きい場合、制御部４５はエンブレム６０に対して対象物１０Ｐで操作している操作状態（操作判定：ＯＮ）であると判定して所定信号を出力し、処理２００を行う。第４演算値（ΔＹ／ΔＸ）が第２閾値ＴＨ４より小さくない場合、または第５演算値（ΔＸ／ΔＺ）が第３閾値ＴＨ３より大きくない場合、エンブレム６０に対して対象物１０Ｐで操作していない非操作状態（操作判定：ＯＦＦ）であると判定して、その後処理２００を行う。
【００５４】
もしくは、処理２０３Ａで、第４演算値（ΔＸ／ΔＹ）が第２閾値ＴＨ２より大きく、かつ第５演算値（ΔＺ／ΔＸ）が第３閾値ＴＨ５より小さい場合、制御部４５はエンブレム６０に対して対象物１０Ｐで操作している操作状態（操作判定：ＯＮ）であると判定して所定信号を出力し、処理２００を行う。第４演算値（ΔＸ／ΔＹ）が第２閾値ＴＨ２より大きくない場合、または第５演算値（ΔＺ／ΔＸ）が第３閾値ＴＨ５より小さくない場合、エンブレム６０に対して対象物１０Ｐで操作していない非操作状態（操作判定：ＯＦＦ）であると判定して、その後処理２００を行う。
【００５５】
なお、上記では第４演算値、第５演算値を乗算で得た処理２０３または除算で得た処理２０３Ａを説明した。乗算または除算を減算に代えて第４演算値、第５演算値を得て、第２閾値や第３閾値の代わりにそれぞれ対応して予め設定した閾値を用いる検出フローにしてもよい。すなわち、処理２０３において、演算値ΔＸ、ΔＹの差分である演算値（ΔＸ−ΔＹ）と演算値ΔＸ、ΔＺの差分である演算値（ΔＸ−ΔＺ）と所定の第２閾値ＴＨ６と所定の第３閾値ＴＨ７について、演算値（ΔＸ−ΔＹ）が第２閾値ＴＨ６より大きいか否かと演算値（ΔＸ−ΔＺ）が第３閾値ＴＨ７より大きいか否かを制御部４５は判定する。演算値（ΔＸ−ΔＹ）が第２閾値ＴＨ６より大きくかつ演算値（ΔＸ−ΔＺ）が第３閾値ＴＨ７より大きい場合には、処理２０３の結果は「Ｙｅｓ」となり、制御部４５はセンサ体２５が操作されている状態である操作判定ＯＮと判定し、所定信号を出力する。演算値（ΔＸ−ΔＹ）が第２閾値ＴＨ６より大きくない、または演算値（ΔＸ−ΔＺ）が第３閾値ＴＨ７より大きくない場合には、処理２０３の結果は「Ｎｏ」となり、制御部４５はセンサ体２５が操作されていない状態である操作判定ＯＦＦと判定する。減算の順序が反対である場合には、閾値ＴＨ５、ＴＨ６の符号と、演算値と閾値の大小関係が上述とは逆である。
【００５６】
以上のように、当該検出フローでは、環境による静電容量値の容量変化の影響、短期的な水に依存する静電容量値の容量変化の影響をほぼ排除してエンブレム６０に対して操作する指等の対象物１０Ｐを高精度で検出できる。なお、操作している対象物１０Ｐは、指以外に手または肘などの人体を含む。または、それら以外に、対象物１０Ｐはエンブレム６０に近接した際にセンサ体２５の静電容量の変化を生じさせるものであってもよい。
【００５７】
なお、静電検出センサ１０のセンサ体２５の形状は、適宜設定すればよい。電極２２は、少なくとも電極２１を実質的に取り囲む形状であればよい。
【００５８】
実施の形態においては、事例として、エンブレム６０がリアガーニッシュ５０の外面５０Ｂに装着されているが、エンブレム６０は必須ではない。すなわち、静電検出センサ１０はエンブレム６０を備えていなくてもよい。
【００５９】
また、静電検出センサ１０は、リアゲートスイッチ以外に適用してもよい。例えば、車両のドアハンドルに搭載したり、車両以外の各種電子機器に搭載したりしてもよい。特に静電検出センサ１０は、水がかかった状態を含めて操作している対象物１０Ｐを精度良く検出できる。このため、水のかかる可能性がある部位などに用いると特に有用である。例えば、洗濯機などの家電機器、持ち運び可能な情報通信機器、情報端末機器、カメラなどの各種電子機器、また住宅関連では玄関のドアノブなどにも搭載してもよい。または、水等の導電性の流体のかかる可能性の低い各種電子機器に搭載してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明における静電検出センサは、操作している対象物を精度良く検出でき、車両や各種電子機器などの操作部位を構成するセンサとして有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１０    静電検出センサ
１０Ｐ    対象物
２１    電極（第１電極）
２２    電極（第２電極）
２５    センサ体
３０    配線基板
３２    コネクタ
４５    制御部
５０Ａ    内面
５０Ｂ    外面
６０    エンブレム
ＴＨ１    閾値（第１閾値）
ＴＨ２    閾値（第２閾値）
ＴＨ３    閾値（第３閾値）
ＴＨ４    閾値（第２閾値）
ＴＨ５    閾値（第３閾値）
【図１】
2016132665.tif 000003
【図２】
2016132665.tif 000004
【図３】
2016132665.tif 000005
【図４】
2016132665.tif 000006
【図５】
2016132665.tif 000007
【図６】
2016132665.tif 000008
【図７】
2016132665.tif 000009
【図８】
2016132665.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月15日(2017.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
図７は特許文献１に開示されている従来の静電検出センサ５００の平面図である。図８は静電検出センサ５００の検出フローを示す。静電検出センサ５００のセンサ体５０１は、図７に示すように、矩形状の第１電極１と、第１電極１の周囲に間隔をあけて線状で囲む第２電極２とを備えている。使用者は、センサ体５０１に応じた位置を指等で触れて操作する。この操作で第１電極１および第２電極２と近傍の導体との間に形成された静電容量が変化する。制御部が、この静電容量の変化から図８に示す検出フローに沿って処理１０１〜１０７を順に行って操作状態を検出する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
続いて、制御部４５は処理２０１を行う。処理２０１では、例えば、時刻ｔ０で検出した第１感度ＳＡ１の値Ｘ０と第２感度ＳＢ１の値Ｙ０と第３感度ＳＣ１の値Ｚ０と、時刻ｔ０の前の時刻ｔ１（＝ｔ０−５００ｍｓｅｃ）で検出した第１感度ＳＡ１の値Ｘ１と第２感度ＳＢ１の値Ｙ１と第３感度ＳＣ１の値Ｚ１を用い、第１感度ＳＡ１の値Ｘ０、Ｘ１を基に値Ｘ０、Ｘ１の差分値である第１演算値ΔＸ（＝Ｘ０−Ｘ１）を算出する。また、第２感度ＳＢ１の値Ｙ０、Ｙ１を基に値Ｙ０、Ｙ１の差分値である第２演算値ΔＹ（＝Ｙ０−Ｙ１）を算出する。同様に、制御部４５は、第３感度ＳＣ１の値Ｚ０、Ｚ１を基に値Ｚ０、Ｚ１の差分値である第３演算値ΔＺ（＝Ｚ０−Ｚ１）を算出する。なお、条件Ａ１、Ｂ１、Ｃ１での感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値は電極２１、２２の接続を切り替えて得られるので、厳密には同時には得られない。しかし、時刻ｔ０、ｔ１間の時間間隔（ｔ０−ｔ１）に比べて電極２１、２２の切り替えにかかる時間すなわち感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値が得られる時間は非常に短いので、制御部４５は実質的には時刻ｔ０における感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値を実質的に同時に得ることができる。時刻ｔ１においても同様に、感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値を実質的に同時に得ることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
制御部４５で検出される静電容量の変化は、環境に依存する静電容量の変化を含む。環境に依存する容量の変化は、例えば静電検出センサ１０の表面側（つまりエンブレム６０の表面）にとどまる水滴や水の膜の状態、周辺温度などによって起こる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
さらに、制御部４５で検出される静電容量の変化は、短期的な水に依存する静電容量値の容量変化も含む。短期的な水に依存する容量変化とは、例えば静電検出センサ１０の表面上の流水によるグランド（ＧＮＤ）への経路や短絡の経路の消滅によって起こる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
実施の形態における静電検出センサ１０において、操作判定の結果が、第１演算値ΔＸと第２演算値ΔＹと第３演算値ΔＺを用いれば精度よく得られる理由について説明する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
図５は、使用者がエンブレム６０に対象物１０Ｐである手をかざした際の条件Ａ１、Ｂ１、Ｃ１での静電容量に対応する感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１を示す。図５において、横軸は時刻を示し、縦軸は感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値を示す。図５において感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値は静電容量に比例した任意単位（ａ．ｕ．）で示す。前述のように、感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１はそれぞれ条件Ａ１、Ｂ１、Ｃ１での電極２１、２２の静電容量に対応する。図５の左方は、エンブレム６０がドライ状態（水がかかっていない状態）でエンブレム６０に対象物１０Ｐである手を四回かざした場合の感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値の測定結果である。具体的には、時刻ｔ００（＝０）から時刻ｔ１０まではエンブレム６０には水はかかっておらずドライの状態である。時刻ｔ００から時刻ｔ１０までの期間では時刻ｔ０１〜ｔ０４に計４回だけ対象物１０Ｐ（手や指）をエンブレム６０（電極２１、２２）にかざして近接させている。図５の中央は、エンブレム６０に散水（シャワー状の放水）を行い、エンブレム６０の表面に流水のある状態で対象物１０Ｐである手を四回かざした場合の感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値の測定結果を示す。具体的には、時刻ｔ１０から時刻ｔ３０まではエンブレム６０に散水して、時刻ｔ１０から時刻ｔ３０の前の時刻ｔ２０までエンブレム６０に水がかかり、時刻ｔ２０から時刻ｔ３０までの期間で水がエンブレム６０から流れてエンブレム６０から離れている。時刻ｔ１０から時刻ｔ２０までの期間では時刻ｔ１１〜ｔ１４に計４回だけ対象物１０Ｐ（手や指）をエンブレム６０（電極２１、２２）にかざして近接させている。図５の右方は、エンブレム６０に注水（水道ホースから直接の放水）を行い、エンブレム６０の表面に水流のある状態で対象物１０Ｐである手を四回かざした場合の感度ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＣ１の値の測定結果である。具体的には、時刻ｔ３０から時刻ｔ４０までエンブレム６０に直接放水してエンブレム６０に水がかかり、時刻ｔ４０に放水が止まり、かかった水は時刻ｔ４０以降にエンブレム６０から離れている。時刻ｔ３０から時刻ｔ４０までの期間では時刻ｔ３１〜ｔ３４に計４回だけ対象物１０Ｐ（手や指）をエンブレム６０（電極２１、２２）にかざして近接させている。
【国際調査報告】
2016132665.tif 000011
2016132665.tif 000012