(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に並設された複数のセンサ電極を備え、検知領域に存する検知対象物との間の静電容量を検知する静電容量型センサであって、
前記複数のセンサ電極は、並設方向外側にそれぞれ配置され、その周囲の少なくとも一部にガード電極を備える２つの外側のセンサ電極と、
該外側のセンサ電極間に配置され、前記ガード電極を備えていない内側のセンサ電極とを備えている
ことを特徴とする静電容量型センサ。
【請求項２】
検知領域に存する検知対象物との間の静電容量を検知する静電容量型センサであって、
基板上に並設された複数のセンサ電極と、
前記複数のセンサ電極のうち、並設方向外側に配置された外側のセンサ電極の周囲の少なくとも一部にそれぞれ形成されたガード電極と、
該外側のセンサ電極に隣り合う内側のセンサ電極それぞれの周囲の少なくとも一部に形成されたガード電極とを備え、
これらガード電極の面積は、前記外側のセンサ電極の周囲の少なくとも一部に形成された方が大きくなるように形成されている
ことを特徴とする静電容量型センサ。
【請求項３】
前記内側のセンサ電極の面積と、前記外側のセンサ電極の面積に前記ガード電極の面積を加えた面積とが、同等となるように配置形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の静電容量型センサ。
【請求項４】
前記周囲の少なくとも一部にガード電極が形成されたセンサ電極以外のセンサ電極を更に備え、
前記周囲の少なくとも一部にガード電極が形成されたセンサ電極以外のセンサ電極の面積と、前記周囲の少なくとも一部にガード電極が形成されたセンサ電極の面積に該ガード電極の面積を加えた面積とが、同等となるように配置形成されていることを特徴とする請求項２記載の静電容量型センサ。
【請求項５】
前記複数のセンサ電極は、それぞれセンサ電位または該センサ電位と同等のガード電位が与えられて駆動され、
前記複数のセンサ電極からの出力に基づき前記検知対象物の静電容量値を検出する検出回路をさらに備え、
前記検出回路は、前記複数のセンサ電極に与える前記センサ電位または前記ガード電位を切り替える切替手段と、前記切替手段を介して前記複数のセンサ電極に前記センサ電位または前記ガード電位を与え、各センサ電極によって検知された静電容量値を検出する検出手段とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の静電容量型センサ。
【請求項６】
前記切替手段は、前記複数のセンサ電極のうちの一のセンサ電極に前記センサ電位が与えられているときは、他のセンサ電極に前記ガード電位が与えられるように切り替えることを特徴とする請求項５記載の静電容量型センサ。
【請求項７】
前記複数のセンサ電極は、少なくとも５つ設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の静電容量型センサ。
【請求項８】
前記複数のセンサ電極は、矩形短冊状に形成されてその短手方向に沿って前記基板上に並設されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の静電容量型センサ。
【請求項９】
前記検出手段は、前記複数のセンサ電極からの静電容量値を前記並設方向の一方から他方に向けて順番に検出することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項記載の静電容量型センサ。
【請求項１０】
前記検出手段は、前記複数のセンサ電極からの静電容量値を前記並設方向の一方から他方に向けて奇数配置順または偶数配置順に検出した後さらに偶数配置順または奇数配置順に検出することを特徴とする請求項７記載の静電容量型センサ。
【請求項１１】
前記切替手段は、複数のＦＥＴ、複数のアナログスイッチまたは複数のマルチプレクサにより構成されていることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項記載の静電容量型センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知領域に存する検知対象物との間の静電容量を検知する静電容量型センサに関し、特に高精度に検知領域における検知対象物の位置を検知することができる静電容量型センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、検知領域に存する検知対象物（物体など）を検知するものとして、次のようなものが知られている。すなわち、下記特許文献１に開示されているヘッドレスト駆動装置は、ヘッドレストを移動可能に支持する支持手段と、ヘッドレストを往復駆動する駆動手段と、ヘッドレスト外カバーの頭部を支える部位の内側に互いに離れて設けられた複数の検出電極（検知電極）と、これら複数の検出電極が共通電位ラインに対して形成する静電容量を検出する静電容量検出手段と、静電容量がバランスする方向にヘッドレストを移動させるように駆動する駆動手段を制御する位置制御手段とを備えている。
【０００３】
そして、このヘッドレスト駆動装置は、頭部が複数の検出電極の中心に位置するように、換言すると、頭部の動きに追従してヘッドレストが移動するように、ヘッドレストが位置制御手段に制御された駆動手段によって駆動され、自動的にヘッドレストの位置を調整するようにしている。
【０００４】
また、下記特許文献２に開示されているヘッドレストを調節するための装置は、乗員の頭部位置を検知するためのヘッドレスト内に配置されている二つのコンデンサプレートを含むセンサを有して構成され、これら二つのコンデンサプレートは、ヘッドレスト内に上下に配置されている。
【０００５】
そして、一方のコンデンサプレートのセンサ信号の増加が他方のコンデンサプレートのセンサ信号の減少と同時に生じる限り、ヘッドレストの高さ位置が、ヘッドレストが引っ込められている定位置から出発して変化するように調節されるようにしている。
【０００６】
また、下記特許文献３に開示されているヘッドレスト調整装置は、モータの駆動によって上下動可能なようにシートバック（背もたれ部）の上部に配置されたヘッドレストと、着座者（乗員）の頭部位置を検出する頭部検出センサと、頭部検出センサからの信号に基づいて、着座者の頭部位置に応じてヘッドレストの高さを調整するＣＰＵとを備えている。
【０００７】
このヘッドレスト調整装置は、ＣＰＵがイグニッションスイッチの電気的導通を検知し、かつ着座センサが着座があることを検知し、さらにシートベルトバックルスイッチが車両のシートベルトが装着されていることを検知したときに、ヘッドレストの調整作動を開始するようにしている。
【０００８】
さらに、下記特許文献４に開示されている物体検出装置は、電極間隔が一定とされた複数のセンサ電極を樹脂にインサートして、インサート成形によりセンサ電極ユニットを形成している。このセンサ電極ユニットは、中空の断面略矩形状で、その少なくとも一辺にセンサ電極が設けられ、これにより検出性能を維持して取付自由度を向上させるとしている。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６４−１１５１２号公報
【特許文献２】特開２０００−３０９２４２号公報
【特許文献３】特開平１１−１８０２００号公報
【特許文献４】特開平１１−２１３２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献１に開示されているヘッドレスト駆動装置では、ヘッドレストと車両の天井部などとの間の静電容量によって、ヘッドレストの位置調整を行うとされている。また、上述した特許文献２に開示されているヘッドレストを調節するための装置では、二つもしくは三つのコンデンサプレートによって、頭部と検知電極との間の静電容量を測定して位置調整に利用するとされている。
【００１１】
また、上述した特許文献３に開示されているヘッドレスト位置調整装置では、シート各部の調整結果によってヘッドレストの位置調整を行うとされている。さらに、上述した特許文献４に開示されている物体検出装置では、例えば複数のセンサ電極の中心と検知対象物の中心とが正対しているような場合においては、各センサ電極によって安定的に静電容量を検知するとされている。
【００１２】
このように、従来のものでは、センサの出力バランスや各検知電極の出力ピークなどを比較して物体を検知する必要があり、このような検知方式では、例えば複数の検知電極を配置する位置によって、検知電極の初期静電容量（すなわち、検知対象物が存在しない状態での静電容量値）や検知感度が大きく異なってしまう場合があった。
【００１３】
一例として、本出願人が行った実験についての試料構成を図１１に、および実験結果を図１２に示す。本実験では、図１１に示すように、例えば発泡スチロールからなる台座１０１上に、複数のセンサ電極１０２ａ〜１０２ｅが基板１０２ｆ上に形成されたセンサ部１０２を配置した。そして、所定の厚みＬを持たせた発泡スチロールからなる板材１０３を挟んで図１１中白抜き矢印方向に接地（ＧＮＤ）電位が与えられた平板１０４をセンサ部１０２上に被せて配置した。
【００１４】
このように、センサ部１０２の各センサ電極１０２ａ〜１０２ｅと平板１０４との間の距離（板材１０３の厚みＬ）が一定となる状態において、センサ部１０２と平板１０４との間の距離Ｌに対する各センサ電極１０２ａ〜１０２ｅの出力（Ｖ）（図１２（ａ）参照）と、距離Ｌの変化に対する出力変化量（Ｖ）（図１２（ｂ）参照）とを測定した。
【００１５】
なお、図１２（ａ）におけるグラフの縦軸はセンサ出力（Ｖ）を表し、横軸は各センサ電極１０２ａ〜１０２ｅに付した電極番号（例えば、センサ電極１０２ａから１０２ｅにかけて順番に電極番号１〜５を付した。）を表している。また、図１２（ｂ）におけるグラフの縦軸はセンサ出力（Ｖ）を表し、横軸は移動距離（ｍｍ）を表している。
【００１６】
そして、測定結果により、例えば図１２（ａ）に示すように、センサ部１０２と平板１０４との距離Ｌを２０ｍｍ、４０ｍｍ、６０ｍｍ、７５ｍｍと変化させた場合は、センサ電極１０２ａ（電極番号１）とセンサ電極１０２ｅ（電極番号５）のセンサ出力（Ｖ）がそれぞれ最も大きくなった。つまり、各センサ電極１０２ａ〜１０２ｅの配列方向（並設方向）の最も外側に配置された電極の出力が最も大きくなる結果となった。
【００１７】
また、例えば図１２（ｂ）に示すように、距離Ｌの変化量ΔＬを２０ｍｍ−４０ｍｍ、４０ｍｍ−６０ｍｍ、６０ｍｍ−７５ｍｍとした場合のそれぞれの静電容量値の差（＝ΔＣ）は、各センサ電極１０２ａ〜１０２ｅごとに異なった軌跡を描いた。特に、この軌跡の差は、出力変化量の差となるものであり、例えば変化量ΔＬが２０ｍｍ−４０ｍｍの場所における各センサ出力の点集団は、約１００ｍＶのばらつきがある範囲内に収まっていることが分かった。
【００１８】
したがって、このような各センサ電極１０２ａ〜１０２ｅごとのセンサ出力の出力変化量の差が顕著になると、上述したような各種の検知方式によっては正確に検知対象物とセンサ部１０２との間の距離を測定することが困難となる場合がある。
【００１９】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、センサの出力変化量の差を小さくして検知対象物とセンサとの間の距離を正確に測定することができ、検知対象物を高精度に検出することができる静電容量型センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係る静電容量型センサは、検知領域に存する検知対象物との間の静電容量を検知する静電容量型センサであって、基板上に並設された複数のセンサ電極と、前記複数のセンサ電極のうちの少なくとも並設方向外側に配置されたセンサ電極の周囲の少なくとも一部にそれぞれ形成されたガード電極とを備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の静電容量型センサは、以上のように構成することにより、複数のセンサ電極の配置位置の相違によるセンサの出力変化量の差を小さくして検知対象物とセンサとの間の距離を正確に測定することができ、検知対象物を高精度に検出することができる。
【００２２】
前記周囲の少なくとも一部にガード電極が形成されたセンサ電極の隣接する内側のセンサ電極の周囲の少なくとも一部にガード電極がさらに形成され、例えば前記ガード電極の面積は、前記並設方向のより外側に配置された方が大きくなるように形成されている。
【００２３】
また、前記周囲の少なくとも一部にガード電極が形成されたセンサ電極の前記並設方向内側のセンサ電極の周囲の少なくとも一部にガード電極がさらに形成され、例えば前記ガード電極の面積は、前記並設方向内側のセンサ電極よりも前記並設方向のより外側およびより内側の少なくとも一方に配置された方が大きくなるように形成されてもよい。
【００２４】
また、例えば前記周囲の少なくとも一部にガード電極が形成されたセンサ電極以外のセンサ電極の面積と、前記周囲の少なくとも一部にガード電極が形成されたセンサ電極の面積に該ガード電極の面積を加えた面積とが、同等となるように配置形成されている。
【００２５】
前記複数のセンサ電極は、例えばそれぞれセンサ電位または該センサ電位と同等のガード電位が与えられて駆動される。
【００２６】
前記複数のセンサ電極からの出力に基づき前記検知対象物の静電容量値を検出する検出回路をさらに備え、前記検出回路は、例えば前記複数のセンサ電極に与える前記センサ電位または前記ガード電位を切り替える切替手段と、前記切替手段を介して前記複数のセンサ電極に前記センサ電位または前記ガード電位を与え、各センサ電極によって検知された静電容量値を検出する検出手段とを有する。
【００２７】
前記切替手段は、例えば前記複数のセンサ電極のうちの一のセンサ電極に前記センサ電位が与えられているときは、他のセンサ電極に前記ガード電位が与えられるように切り替える。
【００２８】
前記複数のセンサ電極は、例えば少なくとも５つ設けられている。
【００２９】
また、前記複数のセンサ電極は、例えば矩形短冊状に形成されてその短手方向に沿って前記基板上に並設されている。
【００３０】
前記検出手段は、例えば前記複数のセンサ電極からの静電容量値を前記並設方向の一方から他方に向けて順番に検出する。
【００３１】
また、前記検出手段は、例えば前記複数のセンサ電極からの静電容量値を前記並設方向の一方から他方に向けて奇数配置順または偶数配置順に検出した後さらに偶数配置順または奇数配置順に検出する。
【００３２】
前記切替手段は、例えば複数のＦＥＴ、複数のアナログスイッチまたは複数のマルチプレクサにより構成されている。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、センサの出力変化量の差を小さくして検知対象物とセンサとの間の距離を正確に測定することができ、検知対象物を高精度に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、添付の図面を参照して、本発明に係る静電容量型センサの好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００３５】
図１は、本発明の一実施の形態に係る静電容量型センサの電極構造の例を説明するための説明図、図２は同静電容量型センサの全体構成の例を示すブロック図、図３は同静電容量型センサのセンサＩＣの構成例を示すブロック図、図４は同静電容量型センサのセンサＩＣの動作波形の例を示す動作波形図である。
【００３６】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る静電容量型センサは、例えば矩形短冊状に形成されてその短手方向（長手方向と交差する方向）に沿って図示しない基板上に並設された複数のセンサ電極１１〜１５と、これら各センサ電極１１〜１５のうちの少なくとも並設方向外側に配置されたセンサ電極（例えば、センサ電極１１，１５）の周囲の少なくとも一部（例えば、長手方向に沿った両端部）に、例えばセンサ電極１１，１５と非接触状態でそれぞれ形成されたガード電極１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂとを備えて構成されている。
【００３７】
この静電容量型センサは、このように構成された各センサ電極１１〜１５によって、検知領域に存する検知対象物との間の静電容量を検知するものである。なお、センサ電極およびガード電極は、上記ガード電極１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂが形成されたセンサ電極１１，１５以外のセンサ電極１２〜１４の面積Ａと、上記ガード電極１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂが形成されたセンサ電極１１，１５の面積にガード電極１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂの面積を加えた面積Ａ’とが、例えば同等となるように配置形成されている。
【００３８】
そして、各センサ電極１１〜１５は、それぞれ所定のセンサ電位またはこのセンサ電位と同等のガード電位が与えられて駆動され、各ガード電極１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂには、ガード電位が与えられる。
【００３９】
これら各センサ電極１１〜１５およびガード電極１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂは、例えばフレキシブルプリント基板、リジッド基板あるいはリジッドフレキシブル基板からなる基板上に形成されている。また、各センサ電極１１〜１５およびガード電極１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）あるいはエポキシ樹脂などの絶縁体からなる基板上にパターン形成された銅、銅合金またはアルミニウムなどからなる。
【００４０】
また、各センサ電極１１〜１５には、例えばそれぞれ電極番号１〜５が割り当てられている。これら各センサ電極１１〜１５は、本例では５つ設けられているが、例えば５以上設けられていてもよい。
【００４１】
そして、図２に示すように、各センサ電極１１〜１５は、これらの電極１１〜１５からの出力に基づき検知対象物の静電容量値を検出する検出回路に接続されている。検出回路は、各センサ電極１１〜１５に与えるセンサ電位またはガード電位を切り替える切替器２０と、この切替器２０を介して各センサ電極１１〜１５にセンサ電位またはガード電位を与え、各センサ電極１１〜１５によって検知された静電容量値を検出するセンサＩＣ２１とを備えている。
【００４２】
また、検出回路は、センサＩＣ２１からの出力に基づいて切替器２０を制御するとともに、上記出力に基づく各種処理を行うＥＣＵ（電子制御ユニット）２２を備えている。切替器２０は、例えばセンサＩＣ２１からのセンサ電位またはガード電位を切り替えて各センサ電極１１〜１５に供給可能に構成された複数のＦＥＴ、複数のアナログスイッチまたは複数のマルチプレクサにより構成されている。
【００４３】
この切替器２０は、例えば各センサ電極１１〜１５にセンサ電位を与えつつガード電極１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂにガード電位を与えるように切り替えたり、各センサ電極１１〜１５のうちの一のセンサ電極（例えば、センサ電極１１）にセンサ電位が与えられているときは、他のセンサ電極（例えば、センサ電極１２〜１５）にガード電位が与えられるように切り替えたりする。なお、ガード電極１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂには、例えばセンサＩＣ２１によって、常時ガード電位が与えられていてもよい。
【００４４】
センサＩＣ２１は、各センサ電極１１〜１５からの静電容量値を、同時に、すなわち、センサ電極１１〜１５ごとに異時的に走査せずに検出したり、並設方向の一方から他方に向けて順番（例えば、電極番号１→５と異時的な順番）に検出したり、この並設方向の一方から他方に向けて奇数配置順（例えば、電極番号１→３→５と異時的に走査して）または偶数配置順（例えば、電極番号２→４と異時的に走査して）に検出した後さらに偶数配置順または奇数配置順に検出したりする。
【００４５】
このセンサＩＣ２１は、例えば各センサ電極１１〜１５と検知対象物（図示せず）との間の静電容量に応じてデューティー比が変化するパルス信号を生成するとともに平滑化して信号を出力する。ＥＣＵ２２は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えてなり、センサＩＣ２１によって検出された静電容量値を用いた各種処理を行う。
【００４６】
センサＩＣ２１は、図３に示すように、静電容量Ｃに応じてデューティー比が変化するものであり、例えば一定周期のトリガ信号ＴＧを出力するトリガ信号発生回路１０１と、入力端に接続された静電容量Ｃの大きさによってデューティー比が変化するパルス信号Ｐｏを出力するタイマー回路１０２と、このパルス信号Ｐｏを平滑化するローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０３とを備えて構成されている。
【００４７】
タイマー回路１０２は、例えば２つの比較器２０１，２０２と、これら比較器２０１，２０２の出力がそれぞれリセット端子Ｒおよびセット端子Ｓに入力されるＲＳフリップフロップ（以下、「ＲＳ−ＦＦ」と呼ぶ。）２０３と、このＲＳ−ＦＦ２０３の出力ＤＩＳをＬＰＦ１０３に出力するバッファ２０４と、ＲＳ−ＦＦ２０３の出力ＤＩＳでオン／オフ制御させるトランジスタ２０５とを備えて構成されている。
【００４８】
比較器２０２は、トリガ信号発生回路１０１から出力される図４に示すようなトリガ信号ＴＧを、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３によって分割された所定のしきい値Ｖｔｈ２と比較して、トリガ信号ＴＧに同期したセットパルスを出力する。このセットパルスは、ＲＳ−ＦＦ２０３のＱ出力をセットする。
【００４９】
このＱ出力は、ディスチャージ信号ＤＩＳとしてトランジスタ２０５をオフ状態にし、センサ電極１１（１２〜１５）およびグランドの間を、センサ電極１１（１２〜１５）の対接地静電容量Ｃおよび入力端と電源ラインとの間に接続された抵抗Ｒ４による時定数で決まる速度で充電する。これにより、入力信号Ｖｉｎの電位が静電容量Ｃによって決まる速度で上昇する。
【００５０】
入力信号Ｖｉｎが、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３で決まるしきい値Ｖｔｈ１を超えたら、比較器２０１の出力が反転してＲＳ−ＦＦ２０３の出力を反転させる。この結果、トランジスタ２０５がオン状態となって、センサ電極１１（１２〜１５）に蓄積された電荷がトランジスタ２０５を介して放電される。
【００５１】
したがって、このタイマー回路１０２は、図４に示すように、センサ電極１１（１２〜１５）および検知領域に存する検知対象物（図示せず）との間の静電容量Ｃに基づくデューティー比で発振するパルス信号Ｐｏを出力する。ＬＰＦ１０３は、この出力を平滑化することにより、図４に示すような直流の信号Ｖｏｕｔを出力する。なお、図４中において、実線で示す波形と点線で示す波形は、前者が後者よりも静電容量が小さいことを示しており、例えば後者が物体接近状態を示している。
【００５２】
このように構成された静電容量型センサによって、上述したように、図１１および図１２を用いて説明した条件と同条件にて行った測定結果を図５に示す。なお、図５におけるグラフの縦軸はセンサ出力（Ｖ）を表し、横軸は移動距離（ｍｍ）を表している。図５に示すように、本例のセンサ電極１１〜１５およびガード電極１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂを備える静電容量型センサによれば、図１２（ｂ）に示した場合と比較して、距離Ｌの変化量ΔＬの差が縮まる結果となった。
【００５３】
すなわち、本例の静電容量型センサによれば、変化量ΔＬが２０ｍｍ−４０ｍｍの場所における電極番号１〜５の各センサ出力の点集団は、図１２（ｂ）に示したものが約１００ｍＶのばらつきがある範囲内に収まっていたのに対し、約６０ｍＶのばらつきがある範囲内に収めることが可能となった。また、変化量ΔＬが６０ｍｍ−７５ｍｍの場所における各センサ出力の点集団は、ほぼ同一の値となった。
【００５４】
これにより、各センサ電極１１〜１５間での変化量の差が少なくなり、検知対象物として例えば凹凸のある人体の頭部などの検知を行う場合においても、検知対象物とセンサ電極１１〜１５との間の距離が離れていても、正確かつ高精度に検知対象物およびセンサ電極１１〜１５間の距離を測定することが可能となることが判明した。
【００５５】
このように、上述した静電容量型センサによれば、複数のセンサ電極１１〜１５の配置位置の相違によるセンサの出力変化量の差を小さくして、検知対象物とセンサとの間の距離を正確に測定することができるので、検知対象物を高精度に検出することが可能となる。
【００５６】
図６は、本発明の一実施の形態に係る静電容量型センサを座席のヘッドレスト位置調整装置に適用した場合のヘッドレストの例を示す説明図である。なお、以降において、既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を付して説明を省略し、この静電容量型センサに特に関連する部分以外は、図示を省略して説明する。
【００５７】
ヘッドレスト位置調整装置は、例えば車両などの座席に設けられ、この座席のヘッドレスト４３に配置された上記センサ電極１１〜１５およびガード電極１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂを備えたセンサ部１０と、例えば座席の背もたれ部に配置された駆動モータ部とを備えて構成されている。これらセンサ部１０および駆動モータ部は、有線あるいは無線により電気的に接続されている。
【００５８】
センサ部１０は、基板の一方の面側に形成された上記センサ部１１〜１５およびガード電極１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂ（符号の図示は省略）と、例えばこの基板の他方の面側に設けられたセンサＩＣ２１などを備えて構成される。そして、座席の着座部に着座した人体の頭部（検知対象物）とヘッドレスト４３（具体的には、センサ電極１１〜１５）との間の静電容量を検知する。
【００５９】
センサＩＣ２１は、各センサ電極１１〜１５からの信号に基づいて静電容量値を検出し、ＥＣＵ２２は、センサＩＣ２１からの出力に基づいてこれらセンサ電極１１〜１５のうち、例えば信号の出力値が最も高いセンサ電極を検出し、検出結果に応じたヘッドレストの駆動情報を駆動モータ部に出力する。
【００６０】
駆動モータ部は、ＥＣＵ２２からの出力に応じて、ヘッドレストの位置を頭部に対する適正位置に調整する。具体的には、検出したセンサ電極の位置が、ヘッドレストの高さ方向の中心位置と水平方向に正対するように調整したり、このセンサ電極の位置がヘッドレストの中心位置よりも上方に位置するように調整したり、あらかじめ設定された頭部形状のプロファイル情報に基づきヘッドレストを適正位置に調整したりする。
【００６１】
なお、上述した実施の形態に係る静電容量型センサのセンサ電極やガード電極などの電極構造は、次のようなものであってもよい。図７は、本発明の一実施の形態に係る静電容量型センサの電極構造の他の例を示す説明図、図８は同電極構造におけるセンサ電極と平板との間の距離の変化に対する出力変化量を示す図である。
【００６２】
図７に示すように、本例のセンサ電極１１〜１５は、先の例のセンサ電極１１〜１５と同様に矩形短冊状に形成されてその短手方向に沿って図示しない基板上に並設されている。そして、これら各センサ電極１１〜１５のうちの並設方向外側に配置されたセンサ電極（例えば、センサ電極１１，１５）の周囲の少なくとも一部（例えば、長手方向に沿った両端部）に、例えばセンサ電極１１，１５と非接触状態でそれぞれ形成されたガード電極１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂが設けられている。
【００６３】
また、これらガード電極１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂとセンサ電極１１，１５との間に、各ガード電極１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂよりも短手方向の幅が短いガード電極１１ａａ，１１ｂｂ，１５ａａ，１５ｂｂが設けられている。
【００６４】
さらに、周囲の少なくとも一部にこれらのガード電極が形成されたセンサ電極１１，１５の（隣接する）並設方向内側のセンサ電極１２，１４の周囲の少なくとも一部には、他のガード電極１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂが形成されている。なお、これらガード電極の面積は、センサ電極１２，１４の周囲に配置されたガード電極１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂよりも、センサ電極１１，１５の周囲に配置されたガード電極１１ａ，１１ａａ，１１ｂ，１１ｂｂ，１５ａ，１５ａａ，１５ｂ，１５ｂｂの方が総合的に大きくなるように形成されている。
【００６５】
また、センサ電極およびガード電極は、上記ガード電極が形成されたセンサ電極１１，１２，１４，１５以外のセンサ電極１３の面積Ａと、上記ガード電極１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂが形成されたセンサ電極１２，１４の面積にこれらガード電極の面積を加えた面積Ａ’と、上記ガード電極１１ａ，１１ａａ，１１ｂ，１１ｂｂ，１５ａ，１５ａａ，１５ｂ，１５ｂｂが形成されたセンサ電極１１，１５の面積にこれらガード電極の面積を加えた面積Ａ’’とが、上述したようにそれぞれ同等となるように配置形成されている。
【００６６】
このようにセンサ電極およびガード電極が形成された静電容量センサによって、上述したような図１１および図１２を用いて説明した条件と同条件にて行った測定結果によれば、図８に示すように、図１２（ｂ）に示した場合と比較して、図５に示した場合と同様に距離Ｌの変化量ΔＬの差が縮まる結果となった。
【００６７】
具体的には、この静電容量型センサによれば、例えば変化量ΔＬが６０ｍｍ−７５ｍｍの場所における電極番号１〜５の各センサ出力の点集団は、ほぼ同一の値となった。したがって、図５に示した場合と同様に、この構造のセンサ電極およびガード電極によっても、検知対象物とセンサ電極１１〜１５との間の距離が離れていても正確かつ高精度に検知対象物およびセンサ電極１１〜１５間の距離を測定し、検知対象物を高精度に検出することが可能となる。
【００６８】
そして、この静電容量型センサのセンサ電極やガード電極などの電極構造は、さらに次のようなものであってもよい。図９は、本発明の一実施の形態に係る静電容量型センサの電極構造のさらに他の例を示す説明図、図１０は同電極構造におけるセンサ電極と平板との間の距離の変化に対する出力変化量を示す図である。
【００６９】
図９に示すように、本例のセンサ電極１１〜１５は、センサ電極１１，１２，１４，１５およびこれらの周囲のガード電極が図７で示した例と同様の構造を備えるが、センサ電極１３がさらにガード電極を備える点において、先の例と相違している。
【００７０】
すなわち、各センサ電極１１〜１５の並設方向外側に配置されたセンサ電極１１，１５の並設方向内側のセンサ電極１２，１４よりも、並設方向のより内側のセンサ電極１３の周囲の少なくとも一部にガード電極１３ａ，１３ａａ，１３ｂ，１３ｂｂがさらに形成されている。なお、ガード電極１３ａａ，１３ｂｂは、ガード電極１３ａ，１３ｂよりも短手方向の幅が短くなるように設けられている。
【００７１】
このようにセンサ電極およびガード電極が形成された静電容量センサによって、上述したような図１１および図１２を用いて説明した条件と同条件にて行った測定結果によれば、図１０に示すように、図１２（ｂ）に示した場合と比較して、図５および図７に示した場合と同様に距離Ｌの変化量ΔＬの差が縮まる結果となった。
【００７２】
したがって、図５および図７に示した場合と同様に、この構造のセンサ電極およびガード電極によっても、検知対象物とセンサ電極１１〜１５との間の距離が離れていても正確かつ高精度に検知対象物およびセンサ電極１１〜１５間の距離を測定し、検知対象物を高精度に検出することが可能となる。
【００７３】
以上述べたように、上述した一実施の形態に係る静電容量型センサによれば、複数のセンサ電極１１〜１５の配置位置の相違によるセンサの出力変化量の差を小さくすることができる。これにより、検知対象物とセンサとの間の距離を正確に測定することができ、検知対象物を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る静電容量型センサの電極構造の例を説明するための説明図である。
【図２】同静電容量型センサの全体構成の例を示すブロック図である。
【図３】同静電容量型センサのセンサＩＣの構成例を示すブロック図である。
【図４】同静電容量型センサのセンサＩＣの動作波形の例を示す動作波形図である。
【図５】同静電容量型センサのセンサ電極と平板との間の距離の変化に対する出力変化量を示す図である。
【図６】同静電容量型センサを座席のヘッドレスト位置調整装置に適用した場合のヘッドレストの例を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る静電容量型センサの電極構造の他の例を示す説明図である。
【図８】同電極構造におけるセンサ電極と平板との間の距離の変化に対する出力変化量を示す図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る静電容量型センサの電極構造のさらに他の例を示す説明図である。
【図１０】同電極構造におけるセンサ電極と平板との間の距離の変化に対する出力変化量を示す図である。
【図１１】本出願人が行った実験についての試料構成を示す図である。
【図１２】本出願人が行った実験についての実験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０…センサ部、１１〜１５…センサ電極、１１ａ，１１ａａ，１１ｂ，１１ｂｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ａａ，１３ｂ，１３ｂｂ，１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ａａ，１５ｂ，１５ｂｂ…ガード電極、２０…切替器、２１…センサＩＣ、２２…ＥＣＵ、４３…ヘッドレスト。
【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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