(57)【要約】【課題】静電容量型近接センサの機能を高度に発揮するとともに、タッチセンサとしても機能する簡素なコード型の静電容量センサであって、しかも可撓性があって各種の湾曲した形状に沿って容易に取り付け可能なセンサを提供する。【解決手段】静電容量変化を検出する検出電極Ａ，Ｂと、静電容量の検出範囲を制限すべく、当該センサ本体１の長手方向に直交する断面おいて略Ｕ字形をし、検出方向に開口部を向けたシールド電極Ｓとを、前記長手方向に配設し、検出電極Ａ，Ｂを、シールド電極Ｓ内の開口部に近い位置と遠い位置とに配設し、各電極を導電性の可撓体で形成し、各電極が、自然状態においては離れた状態に維持され、当該センサ本体１が物体の接触によって検出方向から押されると、検出電極Ａ，Ｂ相互、又は／及び検出電極Ａ，Ｂとシールド電極Ｓが接触し導通して、物体の接触が検出可能となるよう、各電極を非導電性の可撓体２，３で一体に連結する。【選択図】図１
2009250857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量の変化を検出するコード型のセンサであって、
静電容量の変化を検出するための複数の検出電極と、静電容量の検出範囲を制限するために、当該センサの長手方向に直交する断面おいて略Ｕ字形をし、検出方向に開口部を向けたシールド電極とを、当該センサの長手方向に沿って配設し、
前記検出電極を、前記シールド電極内の開口部に近い位置と、前記シールド電極内の開口部から遠い位置とに配設し、
前記検出電極と前記シールド電極を導電性の可撓体で形成し、
前記検出電極相互、及び前記検出電極と前記シールド電極が、自然状態においては間隔をおいて離れた状態に維持され、当該センサが物体の接触によって検出方向から押されると、前記検出電極相互、又は／及び前記検出電極と前記シールド電極が、相互に接触して物体の接触が検出可能となるように、前記検出電極と前記シールド電極を非導電性の可撓体によって一体に連結したことを特徴とする静電容量センサ。
【請求項２】
前記検出電極が、前記シールド電極内の開口部に近い位置に配置される主電極と、前記シールド電極内の開口部から遠い位置であって、前記主電極と前記シールド電極の間の位置に配置される比較電極とからなることを特徴とする請求項１記載の静電容量センサ。
【請求項３】
当該センサが物体の接触によって検出方向から押されて変形することにより、まず前記主電極と前記比較電極が相互に接触して物体の接触が検出可能となり、さらに変形することにより、前記主電極、前記比較電極、及び前記シールド電極が相互に接触して物体の接触が検出可能となる構成としたことを特徴とする請求項２記載の静電容量センサ。
【請求項４】
当該センサが物体の接触によって検出方向から押されて変形することにより、まず前記主電極と前記シールド電極が相互に接触して物体の接触が検出可能となり、さらに変形することにより、前記主電極、前記比較電極、及び前記シールド電極が相互に接触して物体の接触が検出可能となる構成としたことを特徴とする請求項２記載の静電容量センサ。
【請求項５】
当該センサが物体の接触によって検出方向から押されて変形することにより、まず前記比較電極と前記シールド電極が相互に接触して物体の接触が検出可能となり、さらに変形することにより、前記主電極、前記比較電極、及び前記シールド電極が相互に接触して物体の接触が検出可能となる構成としたことを特徴とする請求項２記載の静電容量センサ。
【請求項６】
前記主電極と前記比較電極の先端間に、前記主電極と前記比較電極間の静電容量よりも大きな容量をもつコンデンサを接続して、少なくとも前記比較電極の断線を検知可能としたことを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の静電容量センサ。
【請求項７】
前記検出電極又は／及び前記シールド電極の内部又はその外周面に、前記導電性の可撓体よりも電気抵抗の小さい材料よりなる導線を、当該センサの長手方向に沿って配設し、
この導線の設置位置を、検出方向と直交する平面での曲げに対する当該センサの中立面付近に設定したことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の静電容量センサ。
【請求項８】
表面に撥水加工を施したことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の静電容量センサ。
【請求項９】
表面に撥油加工を施したことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の静電容量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばドアなどの開閉体への物体の挟み込みを検知するためのセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ドアなどの開閉体の制御システムにおいては、人体などの挟み込みを防止するため、自動閉動作の際には、このような挟み込みの発生或いは発生の恐れを検知して少なくとも開閉体の自動閉動作を停止し、或いはさらに反転動作させる挟み込み防止機能が設けられる。
【０００３】
そして従来、このような挟み込み防止のための挟み込み検知を行う検知装置の方式としては、間接検知と直接検知がある。間接検知は、開閉体の駆動モータの動作情報（回転位置や回転速度など）や駆動電流に基づいて、間接的に挟み込みを検知するもので、直接検知は、開閉体の開閉端部に接近又は接触する対象物（人体など）を検出するセンサを用いるものである。このうち、間接検知は、挟み込みをなるべく低い荷重で早めに、かつ確実に検知することが比較的困難であるという不利がある。一方、直接検知は、対象物を直接検知するので信頼性が高いという長所があるが、従来のこの種のセンサとしては感圧スイッチが用いられていたため、挟み込みをなるべく低い荷重で早めに検知することができなかった。というのは、感圧スイッチは、例えば導電性樹脂を用いたケーブル状のもので、対象物の圧力による変形によって内部の導電体が接触して導通することによって作動するものである。このため感圧スイッチは、対象物がある程度の圧力で接触してはじめて作動し、その時点でやっと挟み込み防止機能が働くことになるからである。
【０００４】
ところで、一般に物体の接近を非接触で検出するセンサとしては、光学式のもの、電波式のもの、静電容量型のものがある。このうち、光学式は、車両のドアなどの開閉体の湾曲した開閉端部に沿うように検出エリアを配置することが困難（即ち、直線性の高い光を用いるためにセンサを多数配置して対応する必要があり、現実的では無い。センサ数が少ない場合、不感帯ができる）、また電波式は、指向性を開閉端部に接近する方向だけに制限することが困難で、誤動作の可能性が高いという問題がある。一方、静電容量型のものは、コード型として、湾曲した開閉端部に沿うようにして比較的容易に取り付けられる、不感帯がない、指向性が制御容易であるといった点で有望である。
【０００５】
そこで発明者らは、車両のパワースライドドアなどにおける挟み込み検知装置として、基本的に静電容量センサを適用することを検討している。
特許文献１には、電車のドアの開閉状態（挟み込み含む）を静電容量センサを用いて検知する扉開閉検知装置が記載されている。また、特許文献２には、シャッターにおける人の挟み込み検知に静電容量センサを用いる技術が開示されている。また、特許文献３には、静電容量センサにより挟み込み検知を行う自動ドア用安全装置が開示されている。また、特許文献４には、車両ドア用に適用できる静電容量センサが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−９６３６８号公報
【特許文献２】特開２００１−２６４４４８号公報
【特許文献３】特開２００１−３２６２７号公報
【特許文献４】ＷＯ２００４／０５９３４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した静電容量センサを車両のスライドドアなどの開閉体に適用して挟み込みを検知しようとすると、開閉体の全閉位置付近で、開閉体の周辺部材（例えば、車両のＢピラーやフロントドアなど）に静電容量センサが反応して静電容量センサの出力（以下、場合によりセンサ出力という）が変化し、実際には人体などの挟み込みが発生していないのに、挟み込みが発生したと誤検知してしまうという問題があった。
ここでスライドドアとは、車両の側面等に設けられたスライド型のドアであり、四輪自動車の場合、一般的には後部座席用のドア（リヤドア）として設けられることが多い。
【０００８】
なお、前述の特許文献３には、許容値（検知判定のしきい値）を、例えば自動ドアの開方向への動作時に測定されたセンサ出力（即ち、学習データ）に基づいて設定し、自動ドアの閉方向への動作時には、センサ出力を前記許容値と比較することにより挟み込みを判定する技術、さらには、ドアの全閉位置付近では、前記学習データに基づいて前記許容値を漸次変化させる技術が開示されている。この技術によれば、原理的には、前記周辺部材による影響を上記許容値の変化によって打ち消し、開閉体の全閉位置付近で発生する前述の誤検知の可能性を低減できる。
【０００９】
しかし、この特許文献３の構成では、周辺部材の影響を考慮して検知判定のしきい値を学習結果に応じて変化させるため、検知判定において比較する二つの値（即ち、センサ出力と前記許容値）が、開閉体の動作位置によって大きく変化するようになり、開閉体の動作に対してレベル変化の大きなものとなる。このため、例えば水滴などの影響によるノイズや温度ドリフト等によってセンサ出力が全体的に変動すると、検知判定を実行する回路における信号（例えばセンサ出力や前記許容値に相当する電圧値）の飽和が発生し易くなって検知判定が正確に行われなくなる可能性、或いは前記回路の性能（レベル変化に対する許容量）を向上させる必要性が生じる。特に、検知感度を向上させるべく、検知判定の前にセンサ出力を増幅する場合、前記許容値もセンサ出力の変化に対応してレベル変化のより大きなものとしなければならず、上述したレベル変化の増大による不具合が発生し易くなる。また、検知判定のしきい値が開閉体の動作位置によって大きく変化するため、検知感度を、開閉体の動作範囲全体にわたって一定に設定することが困難になるという不利もある。
【００１０】
また、最近の発明者の研究によると、自動車のスライドドアなどでは、機構的ガタに基づくドア位置の変動や、フロントドアの開閉状態などの状況変動により、上記学習データによる補正がうまく機能せず、却って誤検知の可能性を高める恐れがあることが分かった。というのは、自動車の傾斜方向や傾斜角度が変化すると、ドア位置の検出値が同じでも機構的ガタ分だけドア位置が重力によって変動することにより、学習時のドア位置と実際のドア位置が微妙に異なる。また、フロントドアの開閉状態が学習時に対して変化すると、全閉位置付近における周辺部材がセンサ出力に与える影響が当然変化する。そして、このような位置変動や周辺部材の変化があると、その差に応じて検知判定のしきい値（学習により補正したもの）が適正値からズレてしまい、特に全閉位置付近ではこのズレが大きいため、検出対象物がないにもかかわらず検出状態となってしまう誤検知、或いは逆に、検出対象物があるのに検出状態にならない不具合が発生する可能性があることが分かった。
【００１１】
また、静電容量センサは、コード状にして湾曲する自動車のドア端などに沿って配設し易いといっても、何れかの電極が剛体によって構成されている構造では、個々の適用条件（取り付けるドア端などの形状）に応じて、湾曲形状の違うものを予め製造しなければならず、部品の共用化が図れないという問題があった。
また静電容量センサは、誘電体でないと反応しないため、プラスチックなどの低誘電体は検知できず、例えば車両内へ運び込もうとするプラスチック製の品物がスライドドアに挟み込まれるといったことを防止できないという短所もある。
なお、上述したような静電容量センサの欠点（低誘電体が検知できない欠点、周囲の誘電体によって誤動作する欠点）を補完すべく、例えば従来使用されている感圧スイッチを別途設けて、静電容量センサと併用することが考えられる。しかしこの構成は、コスト増や設置スペース増が著しく実用的ではない。
【００１２】
また、静電容量センサは、検出電極の断線によって、検知不能になるという問題がある。特に、湾曲するドア端などに沿って配置されるコード型の静電容量センサは、長尺な検出電極が、長手方向のどこかで曲げ応力等によって断線する場合があり、この場合、少なくとも断線した箇所より先端側では、センサとして検知不能になる。
なお、開閉体の挟み込み防止などの安全装置用のセンサとしては、上述した問題（対象物が低誘電体であると検出できない問題や、断線によって検知不能になるという問題）は、重大であり、鋭意解決する必要がある。
【００１３】
そこで本発明は、静電容量型の近接センサ（非接触センサ）としての本来の機能を高度に発揮するとともに、物体の接触を検出するタッチセンサとしても機能する簡素なコード型の静電容量センサであって、しかも全体として可撓性があって各種の湾曲した形状に沿って容易に取り付け可能な静電容量センサを提供することを目的としている。また、断線による検知不能状態が発生し難く、或いはさらに断線検知機能を備えた上記静電容量センサを提供することを、さらなる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願の静電容量センサは、静電容量の変化を検出するコード型のセンサであって、
静電容量の変化を検出するための複数の検出電極と、静電容量の検出範囲を制限するために、当該センサの長手方向に直交する断面おいて略Ｕ字形をし、検出方向に開口部を向けたシールド電極とを、当該センサの長手方向に沿って配設し、
前記検出電極を、前記シールド電極内の開口部に近い位置と、前記シールド電極内の開口部から遠い位置とに配設し、
前記検出電極と前記シールド電極を導電性の可撓体で形成し、
前記検出電極相互、及び前記検出電極と前記シールド電極が、自然状態においては間隔をおいて離れた状態に維持され、当該センサが物体の接触によって検出方向から押されると、前記検出電極相互、又は／及び前記検出電極と前記シールド電極が、相互に接触して物体の接触が検出可能となるように、前記検出電極と前記シールド電極を非導電性の可撓体によって一体に連結したことを特徴とする。
【００１５】
ここで、「可撓体」とは、例えば樹脂又はゴムよりなり、可撓性持つ材料である。
また、「検出電極」としては、シールド電極内の開口部に近い位置に配置される主電極（検出電極Ａ）と、シールド電極内の開口部から遠い位置であって、前記主電極とシールド電極の間の位置に配置される比較電極（検出電極Ａ）との、２種類を設けた態様が有り得る。
また、「略Ｕ字形」とは、一方の側に開口部を有する形状を意味し、Ｕ字形そのものに限定されず、例えばコ字形も含まれるし、部分的に湾曲又は屈曲していたり、部分的にくびれていたりする形状であってもよい。即ち、シールド電極は、断面形状が検出方向に開口部を有する中空形状であればよく、例えば部分的に湾曲又は屈曲していたり、部分的にくびれていたりする形状であってもよい。また例えば、このシールド電極の底部両側の角部の形状は、丸みを帯びた形状でもよいし、尖った形状でもよい。また、例えば後述する図５に示すように、断面外形が円形状のシールド電極であってもよい。
【００１６】
本願の静電容量センサによれば、複数の検出電極により、差分式の高感度な静電容量変化の検出（誘電体の接近）が可能となり、人体などの誘電体を非接触で早めに検出できる。また、シールド電極が設けられているため、検出方向（シールド電極の開口側）に接近した誘電体のみを検出し、側面から接近した誘電体を誤検知することがない。
しかも、物体の接触によって検出方向から押されると、前記検出電極相互、又は／及び前記検出電極と前記シールド電極が、相互に接触して物体の接触が検出可能となる。このため、ＷＯ２００４／０５９３４３で提案された静電容量センサ（近接センサとしてのみ機能するもの）と略同等の簡素な構成のコード型静電容量センサでありながら、物体の接触を検出するタッチセンサとしても機能する。
また、静電容量センサ（近接センサ）としての基本原理は、ＷＯ２００４／０５９３４３で提案されたものと全く同様であるため、同出願明細書に記載されているように、空間的に開放された領域を検出範囲とし、周囲物体の影響を回避して誤動作の少ない近接検出が可能である（即ち、近接センサとしての本来の機能も高度に発揮できる）。
また本願の静電容量センサ（即ち、センサ本体）は、検出電極を含めて全体が可撓体で一体成形されているため、全体的に可撓性を有している。このため、取り付け箇所の形状に合わせて湾曲させた形状に予め成形しておく必要は、必ずしも無く、また各種形状の取り付け箇所に組立現場で柔軟に適合させて取り付けること（現場合わせ）が可能であり、部品の共用化や、このセンサを取り付ける製品（例えば車両）の生産性向上が図れる。
【００１７】
なお、本願の静電容量センサには、検出回路が当然必要になるが、この検出回路は、検出電極が前述の検出電極Ａと検出電極Ｂの２種類ある場合、例えば次のような構成とすればよい。
即ち、電圧Ｖｒを基準電圧として検出電極Ａが構成する浮遊容量をスイッチドキャパシタ動作により電圧に変換する容量検出回路Ａと、電圧Ｖｒを基準電圧として検出電極Ｂが構成する浮遊容量をスイッチドキャパシタ動作により電圧に変換する容量検出回路Ｂと、非検出状態における各容量検出回路Ａ，Ｂの出力電圧が等しくなるように調整する電圧調整回路と、電圧Ｖｒを基準電圧として容量検出回路Ａ，Ｂの出力差に応じた電圧を出力する差分回路と、電圧Ｖｒを基準電圧として各検出電極通電タイミングにおける前記差分回路の出力をサンプリングする検波回路と、この検波回路の出力を平滑化する平滑回路とを備える構成とし、前記平滑回路の出力に応じた信号をセンサ出力とした検出回路であればよい。
ここで、「浮遊容量」とは、車体や検出対象である人体などと検出電極とより構成されるキャパシタンス（対接地容量）である。また、「電圧Ｖｒ」は、ゼロＶより大きな電圧値である。
【００１８】
上記検出回路によれば、非検出状態（検出面に物体が接近も接触もしていない初期状態）においては、電圧調整回路の作用により各容量検出回路Ａ，Ｂの出力電圧が等しいため、センサ出力（平滑回路の出力）は基準電圧Ｖｒに対応した値となる。そして、検出面（シールド電極が開口した側）に物体（誘電体）が接近すると、検出電極Ａ，Ｂが検出面に対して距離差を持っているため、各容量検出回路Ａ，Ｂの出力電圧に差が生じ、その結果、センサ出力が基準電圧Ｖｒに対応した値よりも一方向に変化する（例えば、容量検出回路Ａの出力が差分回路の非反転入力であれば、増大する）。
また、検出面に物体（誘電体又は非誘電体）が接触して各検出電極Ａ，Ｂが相互に接触して導通すると、電圧調整回路の存在により各容量検出回路Ａ，Ｂの出力電圧が逆方向に変化し、センサ出力が基準電圧Ｖｒに対応した値よりも他方向に変化する（例えば、容量検出回路Ａの出力が差分回路の非反転入力であれば、減少してほぼゼロになる）。
【００１９】
また、検出面に物体（誘電体又は非誘電体）が接触して検出電極Ａとシールド電極とが相互に接触して導通すると、検出電極Ａからの電荷の放出が増大し、センサ出力が基準電圧Ｖｒに対応した値よりも一方向に変化する（例えば、容量検出回路Ａの出力が差分回路の非反転入力であれば、増大して最大電圧になる）。
また、検出面に物体（誘電体又は非誘電体）が接触して検出電極Ｂとシールド電極とが相互に接触して導通すると、検出電極Ｂからの電荷の放出が増大し、センサ出力が基準電圧Ｖｒに対応した値よりも他方向に変化する（例えば、容量検出回路Ａの出力が差分回路の非反転入力であれば、減少してほぼゼロになる）。
なお、各検出電極Ａ，Ｂが両方ともシールド電極に接触して導通すると、各検出電極Ａ，Ｂが相互に接触して導通した場合と同様になり、センサ出力が基準電圧Ｖｒに対応した値よりも他方向に変化する（例えば、容量検出回路Ａの出力が差分回路の非反転入力であれば、減少してほぼゼロになる）。
このため上記検出回路によれば、上述したセンサ出力の変化を、基準電圧Ｖｒに対応した値の上下に適度に設定したしきい値と比較すれば、物体（誘電体）の接近と、物体（誘電体又は非誘電体）の接触を、同一の検出回路で判定することができる。したがって、この検出回路によれば、単一の検出回路によって、検出回路や信号処理の切り替え無しに物体の接近と接触をリアルタイムかつ連続的に検出できるという優れた特長を実現できる。
【００２０】
次に、本願の好ましい態様は、当該センサが物体の接触によって検出方向から押されて変形することにより、まず前記主電極と前記比較電極が相互に接触して物体の接触が検出可能となり、さらに変形することにより、前記主電極、前記比較電極、及び前記シールド電極が相互に接触して物体の接触が検出可能となる構成である。
この態様であると、物体の接触が２段階に検出可能となるため、断線に対して、検出の信頼性が向上する。例えば、主電極が断線しても、比較電極とシールド電極の接触によって、物体の接触を検出可能であり、比較電極が断線しても、主電極とシールド電極の接触によって、物体の接触を検出可能であり、シールド電極が断線しても、主電極と比較電極の接触によって、物体の接触を検出可能だからである。
また、物体の接触が最初に検出される段階（前記主電極と前記比較電極が相互に接触した状態）と、次に物体の接触が検出される段階（各電極が相互に接触した状態）とで、センサ出力が異なる場合（例えば、逆方向に変化する場合）には、物体が接触している程度（押込みストローク）を２段階に判定可能となる。
【００２１】
次に、本願の好ましい別の態様は、当該センサが物体の接触によって検出方向から押されて変形することにより、まず前記主電極と前記シールド電極が相互に接触して物体の接触が検出可能となり、さらに変形することにより、前記主電極、前記比較電極、及び前記シールド電極が相互に接触して物体の接触が検出可能となる構成である。この態様でも、物体の接触が２段階に検出可能となるため、断線に対して検出の信頼性が向上し、場合により押込みストロークの判定が可能となる。
【００２２】
次に、本願の好ましい別の態様は、当該センサが物体の接触によって検出方向から押されて変形することにより、まず前記比較電極と前記シールド電極が相互に接触して物体の接触が検出可能となり、さらに変形することにより、前記主電極、前記比較電極、及び前記シールド電極が相互に接触して物体の接触が検出可能となる構成である。この態様でも、物体の接触が２段階に検出可能となるため、断線に対して検出の信頼性が向上し、場合により押込みストロークの判定が可能となる。
【００２３】
次に、本願の好ましい別の態様は、前記主電極と前記比較電極の先端間に、前記主電極と前記比較電極間の静電容量よりも大きな容量をもつコンデンサを接続して、少なくとも前記比較電極の断線を検知可能とした構成である。この態様であると、比較電極の断線によって、比較電極とグランド間の浮遊容量が減少する（即ち、電荷の放出が少なくなる）ため、静電容量センサとしてのセンサ出力が一方向に変化し（例えば、前述の検出回路において、容量検出回路Ａの出力が差分回路の非反転入力であれば、比較電極の断線によって容量検出回路Ｂの出力が減少するため、センサ出力が増大する）、そしてこの変化した状態が維持される。したがって、このようなセンサ出力の変化が継続すれば、物体が接近しているのではなく、比較電極が断線していることが判定できる。
なお、主電極が断線すると、上述したコンデンサが接続されていなくても、静電容量センサとしてのセンサ出力が変化するので、上述したコンデンサが無い態様でも主電極の断線検知は可能である。このため、上記態様では、通常では検知不可能であった比較電極の断線が検知可能となる点で特に意義がある。
【００２４】
次に、本願の好ましい別の態様は、前記検出電極又は／及び前記シールド電極の内部又はその外周面に、前記導電性の可撓体よりも電気抵抗の小さい材料よりなる導線を、当該センサの長手方向に沿って配設し、
この導線の設置位置を、検出方向と直交する平面での曲げに対する当該センサの中立面付近設定した構成である。
なお、「中立面」とは、曲げ応力がゼロとなる面を意味する。
また、上述したような導線が設けられていると、次のような利点がある。まず第１に、検出電極の抵抗分布を低減することができる。一般的に導電性ゴムなど導電性材料は金属導線などに比べて抵抗値が高いため、変調電気駆動した場合その抵抗値の影響で波形がなまってしまい、給電点の近くと遠くでは検知性能に差が出来てしまう。特に長尺になった場合はこの悪影響が大きい。しかし、上述したように導線を設ければ、全体的に抵抗値を下げて、このような弊害を解消できる利点がある。次いで第２に、給電又は信号取り出しのためのケーブルとの接続（検出回路側との接続）が、上記導線を介して容易に可能となる利点がある。
また、上記導線が中立面付近に設置されていることによって、次の効果が得られる。即ち、上記導線が十分な伸縮性を有さない材料よりなる場合であっても、上記曲げによって上記導線に加わる応力はゼロ又は僅かであるため、上記曲げがストレスなく行い易いという本センサの特性を維持することができ、ドア端などの形状に合わせて湾曲させて本センサを取り付けることの容易性を高く維持できる。
【００２５】
次に、本願の好ましい別の態様は、表面に撥水加工又は／及び撥油加工を施したことを特徴とする構成である。
この場合、水分又は油分による誤作動の発生可能性を低減できる効果がある。発明者らの研究によれば、例えば、静電容量センサ（検出回路を除くセンサ本体部分）の検出面を横断するように水滴等が連続して付着すると、物体（誘電体）が接近していないにもかかわらず、センサ出力が変化して、物体が接近していると誤判定してしまうという現象がある。本態様によれば、水滴等の連続する付着が阻止されるので、このような誤作動が起き難くなる。
【００２６】
なお、本願の静電容量センサは、開閉体の挟み込み防止装置に適用することができる。即ち、本願の静電容量センサと、例えば、この静電容量センサの出力が非検出状態よりも一方向に変化することに基づいて検出面に物体が接近したと判定し、前記静電容量センサの出力が例えば非検出状態よりも他方向に（或いは、一方向により大きく）変化することに基づいて検出面に物体が接触したと判定する判定回路とを備え、前記センサ本体を開閉体（例えば、車両のスライドドア）の開閉端部に設置して、開閉体に挟み込まれる恐れのある位置範囲に接近又は接触した対象物を前記静電容量センサにより検出し、前記判定回路の判定結果に基づいて開閉体の挟み込みを検知する装置構成とすればよい。
【００２７】
このように、本願の静電容量センサを開閉体の挟み込み防止装置に適用すると、次のような効果が得られる。
即ち、タッチセンサとしても機能可能な本願の静電容量センサを使用し、物体が接近したのか接触したのか判定する判定回路を備え、その判定結果に基づいて開閉体の挟み込みを検知している。このため、静電容量型近接センサとして良好に検出可能な状態（例えば、全閉近くの検出困難な位置範囲以外に開閉体が位置する状態）では、例えば物体が接近したと判定回路で判定したときに、挟み込みが生じたと判定して挟み込み防止動作を実行するようにすれば、挟み込み防止動作が感圧スイッチを使用した従来よりも低い荷重（無荷重の場合もあり得る）で早く実行できる。また、静電容量型近接センサとして良好に検出困難な状態（例えば、全閉近くの検出困難な位置範囲に開閉体が位置する状態）では、物体が接触したと判定回路で判定したときに、挟み込みが生じたと判定して挟み込み防止動作を実行するようにすれば、静電容量型近接センサとして良好に検出困難な状態であっても、誤動作なく的確に挟み込み防止動作が実現できる。また、静電容量型近接センサとして良好に検出可能な状態においても、物体が接触したと判定回路で判定したときには、挟み込みが生じたと判定して挟み込み防止動作を必ず実行するようにすれば、物体がプラスチックなどの低誘電体であっても検知して挟み込み防止動作を確実に実行できるようになる。
つまり、上記開閉体挟み込み検知装置によれば、タッチセンサ方式の利点と静電容量型近接センサ方式の利点を併せ持つ挟み込み検知装置であって、しかも装置構成は、静電容量型近接センサ方式と同程度の簡素な構成の装置が実現できる。さらに、湾曲したドア端などへのセンサの取付性も高く確保でき、センサの断線に対する挟み込み検知の信頼性も向上できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、静電容量型の近接センサ（非接触センサ）としての本来の機能を高度に発揮するとともに、物体の接触を検出するタッチセンサとしても機能する簡素なコード型の静電容量センサであって、しかもセンサ本体が全体として可撓性があって各種の湾曲した形状に沿って容易に取り付け可能な静電容量センサが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１形態例）
まず、第１形態例を説明する。
図１（ａ）は、静電容量センサのセンサ本体１の内部構成を模式的に示す図であり、図１（ｂ）は、センサ本体１の第１作動状態（物体により押し潰された状態）を示す図であり、図１（ｃ）は、センサ本体１の第２作動状態（物体によりさらに押し潰された状態）を示す図である。また、図４（ａ）は、センサ本体１の全体を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、センサ本体１及びその周辺構成を示す水平断面図である。また図５は、センサ本体１の内部構成の具体例（実際の構成の例）を示す図である。また図７は、本例の静電容量センサを含む挟み込み検知装置（検出回路等含む）の概略を示すブロック図である。また、図８及び図９は、静電容量センサの検出回路２０等の具体例を示す回路図である。また図１０は、近接検知領域とタッチ検知領域を説明する図である。また図１１は、検出回路２０の動作を説明するタイミングチャートであり、図１２は、検出回路２０の動作を説明するデータ例を示す図である。
【００３０】
センサ本体１は、図１（ａ）に示すように、導電性の可撓体（例えば、天然ゴム、合成ゴム、又はエラストマをベースとし、適度な可撓性と導電性をもつ材料）より形成され、検出面の側が開口した断面略Ｕ字状のシールド電極Ｓと、導電性の可撓体により形成され、このシールド電極Ｓの内側に配置された検出電極Ａ，Ｂと、シールド電極Ｓと検出電極Ａの上面（検出面側の面）とを連結するように、検出面側に配設された低誘電率絶縁材２と、検出電極Ｂとシールド電極Ｓを連結する（シールド電極Ｓに対して検出電極Ｂを支持する）ように、シールド電極Ｓの内部底面と検出電極Ｂの下端部（検出面と反対側の端部）との間に介在するように配設された低誘電率絶縁材３とよりなる。
このセンサ本体１の各検出電極Ａ，Ｂとシールド電極Ｓの内部には、前記導電性の可撓体よりも電気抵抗の小さい材料（例えば、銅線）よりなる導線４，５，６が、それぞれ配設されている。なお、これら導線４，５，６の設置位置は、検出方向（図１における上下方向）と直交する平面での曲げに対する当該センサの中立面（曲げ応力がゼロの面）付近に設定されている。
また、シールド電極Ｓの左右両側の中ほど（検出電極Ａ，Ｂの間の位置）には、内側に向かって（検出電極Ａ，Ｂの側に向かって）突出する突出部７が設けられている。
【００３１】
なお、低誘電率絶縁材２と低誘電率絶縁材３は、非導電性の可撓体（例えば、天然ゴム、合成ゴム、又はエラストマをベースとし、適度な可撓性をもち、導電性を持たない材料）よりなり、静電容量センサとしての検出動作に悪影響を及ぼさないように、誘電率の低いものとされている。また、低誘電率絶縁材２は、図５の具体例では、センサ本体１の断面においてセンサ本体１の全体を覆うように設けられる。
また上記センサ本体１は、例えば、各可撓体（シールド電極Ｓ、検出電極Ａ，Ｂ、低誘電率絶縁材２と低誘電率絶縁材３）を一体に成形することによって、一体物として製造される。
また上記センサ本体１は、図４（ａ）に示すようなコード型のもので、各可撓体と各導線が長手方向に配設された断面一様のものとなっている。但し、上記センサ本体１は、必ずしも長尺なものでなくてもよく、例えば断面寸法と比較して長手方向（断面に直交する方向）の長さが短いものであってもよいことはいうまでもない。
このような構成のセンサ本体１は、十分小型にすることが可能であるとともに、十分な曲げ加工性や可撓性を有し、長手方向において湾曲した形状とすることが容易であり、スライドドア１０の開閉端部の形状に沿ってコンパクトに配置することが十分可能である。また、シールド電極Ｓのシールド作用により、検出面側（即ち、スライドドア１０の端部に対向し、スライドドア１０に挟まれる可能性のある位置範囲の側）だけを高い感度とし、他の面を基本的に不感面とすることが可能となる。
【００３２】
ここで、検出電極Ａ，Ｂは、検出面に対して比較的近い位置と遠い位置にそれぞれ配置されている。この場合、検出電極Ａが、主電極に相当し、シールド電極Ｓ内の開口部に近い位置に配置されている。一方、検出電極Ｂが、比較電極に相当し、シールド電極Ｓ内の開口部から遠い位置であって、主電極（検出電極Ａ）とシールド電極Ｓの間の位置（検出電極Ａの裏側の位置）に配置されている。
また、検出電極Ａ，Ｂは、センサ本体１に外力が加わっていない自然状態では、検出面に対向する方向において所定の距離差を持つように離れて配置され、かつシールド電極Ｓとも接触しないように離れた状態に配置されている（いいかえると、そのように配置されるように、低誘電率絶縁材２と低誘電率絶縁材３が、各電極を連結し相互に支持している）。そして、センサ本体１の検出面が物体の接触により押されると、図１（ｂ）に矢印で示すように、検出面側の検出電極Ａ及び低誘電率絶縁材２の押された部分（長手方向の一部）が奥側に移動するように変形して、検出電極Ａが奥側の検出電極Ｂに接触し、検出電極Ａ，Ｂのみが相互に導通する第１作動状態となる構成とされている。なお、物体が押す力がある程度の範囲内で斜めに加わっても（図２（ｃ）参照）、同様に第１作動状態になる。次に、センサ本体１の検出面が物体の接触によりさらに押し込まれると、図１（ｃ）に矢印で示すように、検出面側の検出電極Ａ及び低誘電率絶縁材２の押された部分（長手方向の一部）が奥側にさらに移動するように変形するとともに、シールド電極Ｓの前記突出部７が内側に前進するように変形して、シールド電極Ｓが検出電極Ａと検出電極Ｂに接触し、検出電極Ａ，Ｂ及びシールド電極Ｓが相互に導通する第２作動状態となる構成とされている。
【００３３】
なお、センサ本体１は、図４（ｂ）に示すように、車両におけるスライドドア１０（リヤドア）の開閉端部にブラケット１１を介して取り付けられている。なお図４（ｂ）は、スライドドア１０が閉じている状態を示しており、この閉状態でスライドドア１０は、Ｂピラー１２（フロントドア１３とスライドドア１０の中間に位置する、車体側の柱部）を挟むようにしてフロントドア１３に僅かな隙間で接合している。また、スライドドア１０の開閉端部には、フロントドア１３の側に突出するヘム部１４が形成され、閉状態においてこのヘム部１４の先端がフロントドア１３の内側に伸びることによって、スライドドア１０とフロントドア１３の接合部が車外に対して閉じられる。
そしてセンサ本体１は、ヘム部１４よりも内側（車内側）に配置され、その検出面が、ヘム部１４よりもさらにフロントドア１３側に突出した位置になるように、フロントドア１３側に突出するブラケット１１の先端に例えば接着等によって取り付けられる。
なお実際には、図５の具体例に示すように、センサ本体１の周囲には、保護用のカバー８（可撓性を持つ非導電性の樹脂やゴムよりなるもの）が装着される。
【００３４】
また、センサ本体１とセンサ本体１の周辺部分（ブラケット１１やヘム部１４の全体、又はこれらのセンサ本体１側の部分）の表面には、例えばシリコンテープが貼着されて撥水加工が施されている。なお、撥水コーティングを施してもよいし、又は／及び、撥油コーティングなどの撥油加工を施してもよい。
このような加工が施されていると、この表面に水滴や油滴が付着し難く、付着したとしても撥水又は撥油作用によって分散して流れ落ち易く、誤動作を起こすような大きな水滴等或いは連続する水滴等が発生しないので、前述した水滴等による誤動作の発生可能性が格段に低減される。
【００３５】
次に、センサ本体１に接続されてセンサ本体１の駆動及び信号処理を行う回路部について説明する。
この回路部は、図７又は図８〜９に示すように、検出電極Ａのパルス駆動回路２１Ａ、検出電極Ｂのパルス駆動回路２１Ｂ、検出電極Ａの電荷積分回路２２Ａ、検出電極Ｂの電荷積分回路２２Ｂ、差分回路２３、検波回路２４、平滑回路２５、電圧調整回路２６Ａ、電圧調整回路２６Ｂ、減算回路２７、増幅回路２８、及び判定回路２９を備える。
ここで、パルス駆動回路２１Ａと電荷積分回路２２Ａは、電圧Ｖｒを基準電圧として検出電極Ａが構成する浮遊容量をスイッチドキャパシタ動作により電圧に変換する容量検出回路３０Ａ（容量検出回路Ａ）を構成している。また、パルス駆動回路２１Ｂと電荷積分回路２２Ｂは、電圧Ｖｒを基準電圧として検出電極Ｂが構成する浮遊容量をスイッチドキャパシタ動作により電圧に変換する容量検出回路３０Ｂ（容量検出回路Ｂ）を構成している。また、減算回路２７と増幅回路２８は、減算増幅回路３１を構成している。
またこの場合、増幅回路２８までがセンサの検出回路２０を構成し、増幅回路２８の出力ＴＰ７が最終的なセンサ出力となっている。なお、基準電圧として使用される電圧Ｖｒは、図示省略した分圧回路によって電源電圧（例えば５Ｖ）から生成される一定の電圧（例えば２．５Ｖ）である。
【００３６】
図８に示すように、パルス駆動回路２１Ａは、図示省略した駆動回路によって駆動されて、検出電極Ａの接続を高速で切り替えるスイッチＳＷ−Ａ１よりなる。スイッチＳＷ−Ａ１は、コモン端子、グランド端子、Ｏｐｅｎ端子、及びＤＰＡ端子（符合省略）を有し、コモン端子が検出電極Ａに接続され、グランド端子が車両グランドに接続され、ＤＰＡ端子が後述するＯＰアンプ３５Ａの反転入力に接続されている。またスイッチＳＷ−Ａ１は、図１１の最上段に示すように、コモン端子がグランド端子に導通したＧＮＤ状態と、コモン端子がＯｐｅｎ端子に導通したＯｐｅｎ状態と、コモン端子がＤＰＡ端子に導通したＤＰＡ接続状態とに、高速で周期的に切り替わる。なお、図８において符号Ｃａで示すキャパシタンスは、検出電極Ａにより構成される浮遊容量を示している。
【００３７】
パルス駆動回路２１Ｂは、パルス駆動回路２１ＡのスイッチＳＷ−Ａ１と同様のスイッチＳＷ−Ｂ１よりなる。スイッチＳＷ−Ｂ１は、コモン端子が検出電極Ｂに接続され、グランド端子が車両グランドに接続され、ＤＰＡ端子が後述するＯＰアンプ３５Ｂの反転入力に接続されている。またスイッチＳＷ−Ｂ１は、図１１の最上段に示すように、スイッチＳＷ−Ａ１と同様に動作する。なお、図８において符号Ｃｂで示すキャパシタンスは、検出電極Ｂにより構成される浮遊容量を示している。
【００３８】
電荷積分回路２２Ａは、ＯＰアンプ（オペレーショナルアンプ）３５Ａと、ＯＰアンプ３５Ａの帰還回路を構成するスイッチＳＷ−Ａ２及びコンデンサＣｆａと、ＯＰアンプ３５Ａの非反転入力にパルス電圧（電圧Ｖｒ）を供給する電源回路３６Ａとを備える。
ここで、コンデンサＣｆａは、ＯＰアンプ３５Ａの出力ＴＰ１と反転入力間に接続されている。また、スイッチＳＷ−Ａ２は、コンデンサＣｆａと並列に接続され、コンデンサＣｆａの両端子間（即ち、ＯＰアンプ３５Ａの出力と反転入力間）を開閉するスイッチである。またスイッチＳＷ−Ａ２は、図示省略した駆動回路によって駆動され、図１１の上から３段目に示すように、スイッチＳＷ−Ａ１がＤＰＡ接続状態となる前のＯｐｅｎ状態であるタイミングにおいて、Ｏｎ状態からＯｆｆ状態に切り替わり、スイッチＳＷ−Ａ１がＯｐｅｎ状態からＧＮＤ状態に切り替わるタイミングで、Ｏｆｆ状態からＯｎ状態に切り替わる。
【００３９】
また、電源回路３６Ａの出力は、図１１の上から２段目に示すように周期的に変化する。即ち、スイッチＳＷ−Ａ２がＯｎ状態からＯｆｆ状態に切り替わるタイミングで、グランド電圧から充電電圧（電圧Ｖｒ）となり、スイッチＳＷ−Ａ１がＤＰＡ接続状態からＯｐｅｎ状態に切り替わった後のタイミングにおいて、充電電圧Ｖｒからグランド電圧に切り替わる。
なお図示省略しているが、シールド電極Ｓにも同様のパルス電圧（電圧Ｖｒ）が供給される。
【００４０】
電荷積分回路２２Ｂは、電荷積分回路２２Ａと同様に、ＯＰアンプ３５Ｂと、その帰還回路を構成するスイッチＳＷ−Ｂ２及びコンデンサＣｆｂと、ＯＰアンプ３５Ｂの非反転入力にパルス電圧を供給する電源回路３６Ｂとを備える。
ここで、コンデンサＣｆｂは、ＯＰアンプ３５Ｂの出力ＴＰ２と反転入力間に接続されている。また、スイッチＳＷ−Ｂ２は、コンデンサＣｆｂと並列に接続され、コンデンサＣｆｂの両端子間（即ち、ＯＰアンプ３５Ｂの出力と反転入力間）を開閉するスイッチである。またスイッチＳＷ−Ｂ２は、図１１の上から３段目に示すように、スイッチＳＷ−Ａ２と同様に動作する。また、電源回路３６Ｂの出力は、電源回路３６Ａと同様に、図１１の上から２段目に示すように変化する。
【００４１】
差分回路２３は、図８に示すように、ＯＰアンプ３７と符合省略した抵抗よりなり、ＯＰアンプ３５Ａの出力ＴＰ１（容量検出回路Ａの出力）とＯＰアンプ３５Ｂの出力ＴＰ２（容量検出回路Ｂの出力）の差分を演算して出力する回路である。この差分回路２３は、前記電圧Ｖｒを基準電圧としているため、出力ＴＰ１と出力ＴＰ２に差がないときには、その出力ＴＰ３は基準電圧Ｖｒとなる。
検波回路２４は、電圧Ｖｒを基準電圧として差分回路２３の出力ＴＰ３から信号電圧ＴＰ４を抽出する同期検波回路である。この検波回路２４は、図１１の上から４段目に示すように駆動されるＳＷ−３（各検出電極通電タイミングでオンされるスイッチ）よりなる。
【００４２】
平滑回路２５は、図８に示すように、ＯＰアンプ３８と符合省略した抵抗やコンデンサよりなる積分回路であり、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）として機能して、検波回路２４の出力ＴＰ４から無用な高周波成分を除去し平滑化する回路である。
【００４３】
また、電圧調整回路２６Ａ，２６Ｂは、図８に示すように、各検出電極Ａ，Ｂとグランド間にそれぞれ接続された可変コンデンサＶＣａ，ＶＣｂよりなる。これら可変コンデンサＶＣａ，ＶＣｂの値は、非検出状態における各容量検出回路Ａ，Ｂの出力電圧ＴＰ１，ＴＰ２が等しくなるように、予め設定される。
この電圧調整回路２６Ａ，２６Ｂがないと、検出電極Ａが検出面近くに配置されていて電荷放出量が多いため、非検出状態であるにもかかわらず、出力電圧ＴＰ１の方が出力電圧ＴＰ２よりも大きくなってしまう。そこで、これら電圧調整回路２６Ａ，２６Ｂを設け、ＶＣａ＜ＶＣｂとして、上記出力ＴＰ１，ＴＰ２が非検出状態において等しくなるように調整している。
【００４４】
なお、以上説明した平滑回路２５までの回路構成は、先願（ＷＯ２００４／０５９３４３）で提案されたものと基本的に同じ構成である。この先願の明細書には、検波回路２４、平滑回路２５、及び電圧調整回路２６Ａ，２６Ｂに相当する構成要素が開示されていないが、実用的には、このような回路が必要になるのが通常であるからである。但し、上記先願に開示されたものは、差分回路などの基準電圧がグランド電圧（ゼロＶ）であり、非検出状態におけるセンサ出力がゼロＶである点で、本形態例と異なる。
【００４５】
次に、減算回路２７は、図９に示すように、ＯＰアンプ３９と符合省略した抵抗よりなり、平滑回路２５の出力ＴＰ５から電圧Ｖｒに相当する値を減算し、この減算結果を増幅（プレ増幅）するものである。
また、増幅回路２８は、図９に示すように、ＯＰアンプ４０と符合省略した抵抗よりなり、減算回路２７の出力ＴＰ６からオフセット電圧に相当する値を減算し、この減算結果を増幅（最終増幅）するものである。オフセット電圧は、例えば図９に示すオフセット電圧調整回路４１（出力電圧可変式）で生成される。このオフセット電圧調整回路４１は、単なる分圧回路（出力電圧が一定のもの）であってもよい。
なお、増幅回路２８の出力（ＯＰアンプ４０の出力）が、本例におけるセンサ出力ＴＰ７となっている。また、上記オフセット電圧は、最終的なセンサ出力ＴＰ７を、判定回路２９に対応した所定レベルに調整するためのものである。例えば、非検出状態において、平滑回路ＴＰ５の出力が電圧Ｖｒ（例えば２．５Ｖ）のときに、センサ出力ＴＰ７が所定の初期値Ｖ０（例えば１Ｖ）になるように、上記オフセット電圧が設定される。
【００４６】
以上のように構成された検出回路を含む静電容量センサであると、非検出状態においては、電圧調整回路２６Ａ，２６Ｂの作用により各容量検出回路３０Ａ，３０Ｂの出力電圧ＴＰ１，ＴＰ２が等しいため、図１１の「初期状態」の個所に示すように、センサの出力（ＴＰ３〜ＴＰ７までの出力）は基準電圧Ｖｒに対応した値となり、最終的なセンサ出力ＴＰ７はこの場合初期値Ｖ０（例えば、１Ｖ）になる。そして、検出面に物体（誘電体）が接近すると、検出電極Ａ，Ｂが検出面に対して距離差を持っているため、容量検出回路３０Ａの出力電圧ＴＰ１の方が、容量検出回路３０Ｂの出力電圧ＴＰ２よりも大きくなり、その結果、図１１の「近接検知状態」の個所に示すように、センサ出力ＴＰ７が増大して基準電圧Ｖｒに対応した初期値Ｖ０よりも格段に大きくなる。また、検出面に物体（誘電体又は非誘電体）が接触して各検出電極Ａ，Ｂが相互に接触して導通する第１作動状態になると、電圧調整回路２６Ａ，２６Ｂの存在により、出力電圧ＴＰ１が出力電圧ＴＰ２よりも逆に小さくなり、図１１の「タッチ検知状態」の個所に示すように、センサ出力ＴＰ７が初期値Ｖ０よりも減少してほぼゼロＶになる。また、各検出電極Ａ，Ｂとシールド電極Ｓが相互に接触して導通する第２作動状態になっても、同様に、センサ出力ＴＰ７が初期値Ｖ０よりも減少してほぼゼロＶになる。
【００４７】
なお、各検出電極Ａ，Ｂが接触して導通するとセンサ出力ＴＰ７がゼロＶになる原理は次のように説明できる。即ち、各検出電極Ａ，Ｂが導通すると、回路としては、図８に点線で示すような接触抵抗が形成されたことになる。このような回路になると、電圧調整回路２６Ａの可変コンデンサＶＣａの方が、電圧調整回路２６Ｂの可変コンデンサＶＣｂより小さく設定されているために、出力ＴＰ１の方がＨＰＦ（ハイパスフィルタ）的特性を示し、出力ＴＰ１の方が逆にＬＰＦ（ローパスフィルタ）的特性を示すことになって、誘電体の接近状態に無関係に、出力電圧ＴＰ１が出力電圧ＴＰ２よりも逆に小さくなる。このため、サンプリング時の差分回路２３の出力ＴＰ３は略ゼロＶになり、平滑回路２５以降の出力ＴＰ５〜ＴＰ７は全て略ゼロＶになる。
図１２（ａ）は、各検出電極Ａ，Ｂが導通した状態（タッチ検知状態）における出力電圧ＴＰ１，ＴＰ２の波形データ例（横軸は時間）である。各検出電極Ａ，Ｂが導通すると、出力電圧ＴＰ１，ＴＰ２の関係が必ずこのような大小関係となって、センサ出力ＴＰ７がゼロＶになる。
【００４８】
このため、本例の静電容量センサは、ＷＯ２００４／０５９３４３で提案された静電容量センサ（近接センサとしてのみ機能するもの）と略同等の簡素な構成でありながら、物体の接触を検出するタッチセンサとしても機能する。なお、本願の静電容量センサは、同一の検出回路の出力ＴＰ７を物体の接近と接触に対する共通のセンサ出力としており、このセンサ出力ＴＰ７が物体の接近と接触に対して基本的に逆方向に変化して物体の接近又は接触を検出するものであるため、検出回路や信号処理の切り替え無しに物体の接近と接触をリアルタイムかつ連続的に検出できるという優れた特長を持つ。
なお、図１２（ｂ）は、誘電体がセンサ本体１に接近してきた場合の、センサ出力ＴＰ７の変化を示すデータ例である。誘電体がセンサ本体１に接近すると、既述したようにセンサ出力ＴＰ７が増加し、近接検知しきい値電圧を超えた時点で近接検知状態となる。そして、誘電体がセンサ本体１の検出面に対してさらに移動し、検出面に接触して検出電極Ａ，Ｂを導通させると、センサ出力ＴＰ７は瞬時に減少して略ゼロＶになり、タッチ検知状態となる。このように本センサによれば、物体（誘電体）の接近と接触をリアルタイムかつ連続的に検出できる。
また、図１２（ｃ）は、非誘電体がセンサ本体１に接近してきた場合の、センサ出力ＴＰ７の変化を示すデータ例である。非誘電体がセンサ本体１に接近する場合、静電容量の変化が無いため、センサ出力ＴＰ７は基準電圧に対応した値Ｖ０のままに維持され、近接検知状態とはならない。しかし、誘電体がセンサ本体１の検出面に対してさらに移動し、検出面に接触して検出電極Ａ，Ｂを導通させると、センサ出力ＴＰ７は瞬時に減少して略ゼロＶになり、タッチ検知状態となる。このように本センサによれば、物体（非誘電体）の接触をリアルタイムで検出できる。
【００４９】
また、本例の静電容量センサは、静電容量センサ（近接センサ）としての基本原理が、ＷＯ２００４／０５９３４３で提案されたものと全く同様であるため、同出願明細書に記載されているように、空間的に開放された領域を検出範囲とし、周囲物体の影響を回避して誤動作の少ない近接検出が可能である（即ち、近接センサとしての本来の機能も高度に発揮できる）。
また、本例の静電容量センサは、平滑回路２５の出力から電圧Ｖｒに相当する値を減算し、この減算結果を増幅する減算増幅回路３１を設け、この減算増幅回路３１の出力をセンサ出力としている。このため、電圧Ｖｒに相当する値が減算されたものが増幅前のセンサ出力とされるため、物体の接近又は接触による変化分だけが増幅前に取り出されて、出力信号の変化幅が必要最小限に抑えられるため、センサ出力の取り扱い（平滑回路後流での既述した信号増幅やオフセット処理、或いは後述する判定処理）が容易になる。
【００５０】
また、本例の静電容量センサは、断線に対する信頼性も高いものとなっている。
まず、検出電極Ａが断線している場合（断線箇所が先端側でない場合）には、検出電極Ａからの電荷の放出が減少し、センサ出力ＴＰ７が定常的に低下するため、これを検出することによって、この検出電極Ａの断線が検知できる。また本例では、検出電極Ａが断線していてこの断線箇所より先端側で物体の接触があった場合も、第２作動状態となった時点で、検出電極Ｂとシールド電極Ｓが導通状態となるため、これによりセンサ出力ＴＰ７が略ゼロＶになり、確実に物体の接触状態が検出される。検出電極Ｂとシールド電極Ｓとが相互に接触して導通すると、検出電極Ｂからの電荷の放出が増大し、センサ出力が基準電圧Ｖｒに対応した値よりも他方向に変化する（この場合、容量検出回路Ａの出力が差分回路の非反転入力であるため、センサ出力ＴＰ７は減少してほぼゼロになる）からである。
また、検出電極Ｂが断線していてこの断線箇所より先端側で物体の接触があった場合も、第２作動状態となった時点で、検出電極Ａとシールド電極Ｓが導通状態となるため、これによりセンサ出力ＴＰ７がこの場合最大電圧となり、確実に物体が検出される。というのは、検出電極Ａとシールド電極とが相互に接触して導通すると、検出電極Ａからの電荷の放出が増大し、センサ出力ＴＰ７が基準電圧Ｖｒに対応した値よりも一方向に変化する（この場合、容量検出回路Ａの出力が差分回路の非反転入力であるため、増大して最大電圧になる）からである。但し、本例の場合には、センサ出力ＴＰ７が増加した場合には、物体の接近としてこの物体の接触が検出される。なお、例えば後述する制御回路５０の制御処理によって上記センサ出力ＴＰ７の最大電圧への増加を判定することによって、検出電極Ｂが断線している場合の物体の接触を、接触として検知する構成とすることも可能である。
【００５１】
次に判定回路２９について説明する。
判定回路２９は、センサ出力ＴＰ７が非検出状態での初期値Ｖ０（例えば１Ｖ）よりも増加方向に変化することに基づいて検出面に物体（誘電体）が接近したと判定し、センサ出力ＴＰ７が初期値Ｖ０よりも減少方向に変化することに基づいて検出面に物体（誘電体及び非誘電体）が接触したと判定する回路であり、この場合はコンパレータ４２，４３よりなる。コンパレータ４２は、センサ出力ＴＰ７と近接検知しきい値電圧（例えば１．２Ｖ以上）を比較し、センサ出力ＴＰ７が増加して近接検知しきい値電圧を上回ると出力（近接検知出力）をオンする回路である。一方、コンパレータ４３は、センサ出力ＴＰ７とタッチ検知しきい値電圧（例えば０．５Ｖ）を比較し、センサ出力ＴＰ７が減少してタッチ検知しきい値電圧を下回ると出力（タッチ検知出力）をオンする回路である。なお、タッチ検知しきい値電圧は、ゼロＶ〜初期値Ｖ０未満の範囲における一定値でよい。但し、近接検知しきい値電圧は、全閉位置付近での周辺部材の影響を考慮して、例えば既述した特許文献３のように、学習データに基づきドア位置に対して変化させてもよい。この場合図１０に示すように、近接検知しきい値電圧が最大電圧（例えば、電源電圧である５Ｖ）を越える飽和領域は、近接検知ができない。
【００５２】
そして、上述した判定回路２９の判定結果（近接検知出力とタッチ検知出力）は、電動スライドドアの制御回路５０において、例えば次のように利用される。即ち、静電容量型近接センサとしての、近接検知が問題なく可能な近接検知領域（例えば、図１０に示すようにセンサ出力の飽和が起きない範囲、或いは、既述した機構的ガタなどによる誤検知発生が生じない、より限定された範囲）においては、前記近接検知出力がオンになると挟み込みが発生した（或いは挟み込みの恐れがある）として挟み込み防止動作を実行する。また、図１０に示すように、上記近接検知領域を含む全範囲において、前記タッチ検知出力がオンになると挟み込みが発生した（或いは挟み込みの恐れがある）として挟み込み防止動作を実行する。
なお、制御回路５０のＣＰＵを含むマイクロコンピュータに、センサ出力ＴＰ７の信号（図示省略したＤ／Ａコンバータでデジタル化したもの）を入力し、制御回路５０の制御処理（例えば、前述した検出電極Ａの断線検知や、検出電極Ｂが断線しているときの物体接触判定処理）に利用するようにしてもよい。
【００５３】
以上説明した静電容量センサよりなる挟み込み検知装置であると、次のような効果が得られる。
（１）車両ドアの湾曲した開閉端部に沿うように検出エリアを配置することができる（即ち、不感帯をなくすことができる）とともに、シールド電極Ｓによって指向性を開閉端部に接近する方向だけに制限することが可能で、誤動作の可能性が低い。
（２）また本センサは、検出電極やシールド電極を含めて本体全体が可撓体で構成されているため、本体が全体的に可撓性を有している。このため、取り付け箇所（ドア端）の形状に合わせて湾曲させた形状に予め成形しておく必要は、必ずしも無く、また各種形状の取り付け箇所に組立現場で柔軟に適合させて取り付けること（現場合わせ）が可能であり、部品の共用化や、このセンサを取り付ける製品（この場合、車両）の生産性向上が図れる。
（３）近接検知領域においては、対象物である人体等の誘電体を非接触で検知できるので、挟み込み又は挟み込み発生の恐れを早期に判断し、挟み込み荷重をほとんど生じることなく、挟み込み防止動作（開閉体の閉動作の停止、或いはさらに所定量の開動作）を実行可能である。
（４）差分電荷転送型の静電容量センサを使用しているので、ノイズに強く高感度な検知が可能である。
【００５４】
（５）静電容量型近接センサとして良好に検出可能な状態（上述した近接検知領域にスライドドアが位置する状態）では、例えば物体が接近したと判定回路２９で判定したとき（近接検知出力がオンとなったとき）に、制御回路５０で挟み込みが生じたと判定して挟み込み防止動作を実行するようにすれば、挟み込み防止動作が感圧スイッチを使用した従来よりも低い荷重で早く実行できる。また、例えば全範囲において、物体が接触したと判定回路２９で判定したとき（タッチ検知出力がオンとなったとき）に、制御回路５０で必ず挟み込みが生じたと判定して挟み込み防止動作を実行するようにすれば、静電容量型近接センサとして良好に検出困難な状態（上述した近接検知領域以外にスライドドアが位置する状態）であっても、上記タッチ検知によって誤動作なく的確に挟み込み防止動作が実現できる。また、上記タッチ検知によって、物体がプラスチックなどの低誘電体であっても検知して挟み込み防止動作を確実に実行できるようになる。つまり、本例のセンサを使用した開閉体挟み込み検知装置によれば、タッチセンサ方式の利点と静電容量型近接センサ方式の利点を併せ持つ挟み込み検知装置であって、しかも装置構成は、静電容量型近接センサ方式と同程度の簡素な構成の装置が実現できる。
【００５５】
（６）また本センサは、物体の接触によって検出方向から押されて変形することにより、まず検出電極Ａと検出電極Ｂが相互に接触して物体の接触が検出可能となり、さらに変形することにより、検出電極Ａ、検出電極Ｂ、及びシールド電極Ｓが相互に接触して物体の接触が検出可能となる構成である。これにより、物体の接触が２段階に検出可能となるため、断線に対して、検出の信頼性が向上する。既述したように、例えば、検出電極Ａが断線しても、検出電極Ｂとシールド電極Ｓの接触によって、物体の接触を検出可能であり、検出電極Ｂが断線しても、検出電極Ａとシールド電極Ｓの接触によって、物体の接触を検出可能であり、シールド電極Ｓが断線しても、検出電極Ａと検出電極Ｂの接触によって、物体の接触を検出可能だからである。
【００５６】
（７）また本例では、各検出電極Ａ，Ｂ及びシールド電極Ｓの内部に、各電極を構成する可撓体よりも電気抵抗の小さい材料よりなる導線４〜６を、当該センサの長手方向に沿って配設し、これら導線の設置位置を、検出方向と直交する平面での曲げに対する当該センサの中立面付近に設定した。このため、まず第１に、各電極の抵抗分布を低減することができる。一般的に導電性ゴムなど導電性材料は金属導線などに比べて抵抗値が高いため、変調電気駆動した場合その抵抗値の影響で波形がなまってしまい、給電点の近くと遠くでは検知性能に差が出来てしまう。特に長尺になった場合はこの悪影響が大きい。しかし、上述したように導線を設ければ、全体的に抵抗値を下げて、このような弊害を解消できる利点がある。次いで第２に、給電又は信号取り出しのためのケーブルとの接続（検出回路側との接続）が、上記導線を介して容易に可能となる利点がある。
また、上記導線が中立面付近に設置されていることによって、次の効果が得られる。即ち、上記導線が十分な伸縮性を有さない材料よりなる場合であっても、上記曲げによって上記導線に加わる応力はゼロ又は僅かであるため、上記曲げがストレスなく行い易いという本センサの特性を維持することができ、ドア端などの形状に合わせて湾曲させて本センサを取り付けることの容易性を高く維持できる。
（８）また本例のセンサは、表面に撥水加工又は／及び撥油加工が施されている。このため、既述したように、水分又は油分による誤作動の発生可能性を低減できる効果がある
【００５７】
（第２形態例）
次に、図２によって、第２形態例を説明する。なお、第１形態例と同様の構成については、説明を省略する（他の形態例も同様）。
図２（ａ）は、本例の静電容量センサにおけるセンサ本体１Ａの内部構成を模式的に示す図であり、図２（ｂ）は、センサ本体１Ａの第１作動状態（物体により押し潰された状態）を示す図であり、図２（ｃ）は、センサ本体１Ａの第１作動状態（物体により斜め方向から押し潰された状態）を示す図であり、図２（ｄ）は、センサ本体１の第２作動状態（物体によりさらに押し潰された状態）を示す図である。
本例は、当該センサが物体の接触によって検出方向から押されて変形することにより、まず検出電極Ａとシールド電極Ｓが相互に接触した第１作動状態（図２（ｂ）又は図２（ｃ）参照）となって物体の接触が検出可能となり、さらに変形することにより、検出電極Ａ、検出電極Ｂ、及びシールド電極Ｓが相互に接触した第２作動状態（図２（ｄ）参照）となって物体の接触が検出可能となる態様である。
【００５８】
次に図１４（ａ）は、誘電体が本例のセンサ本体１Ａに接近してきた場合の、センサ出力ＴＰ７の変化を示すデータ例である。誘電体がセンサ本体１Ａに接近すると、既述したようにセンサ出力ＴＰ７が増加し、近接検知しきい値電圧を超えた時点で近接検知状態となる。そして、誘電体がセンサ本体１Ａの検出面に対してさらに移動し、検出面に接触して検出電極Ａとシールド電極Ｓを接触させ導通させる第１作動状態になると、センサ出力ＴＰ７は瞬時に増大して最大となり、近接検知状態が維持される（或いはさらに、例えば制御回路５０の処理によって物体が接触したことが判定される）。また、誘電体がさらに移動し、検出電極Ａ、検出電極Ｂ、及びシールド電極Ｓが相互に接触した第２作動状態になると、センサ出力ＴＰ７は瞬時に減少して略ゼロＶになり、タッチ検知状態となる。このように本センサによれば、物体（誘電体）の接近と接触をリアルタイムかつ連続的に検出でき、しかも接触状態を２段階に検知できる。
【００５９】
また図１４（ｂ）は、非誘電体がセンサ本体１Ａに接近してきた場合の、センサ出力ＴＰ７の変化を示すデータ例である。非誘電体がセンサ本体１Ａに接近する場合、静電容量の変化が無いため、センサ出力ＴＰ７は基準電圧に対応した値Ｖ０のままに維持され、近接検知状態とはならない。しかし、誘電体がセンサ本体１Ａの検出面に対してさらに移動し、検出面に接触して検出電極Ａとシールド電極Ｓを接触させ導通させる第１作動状態になると、センサ出力ＴＰ７は瞬時に増大して最大となり、近接検知状態となる（或いはさらに、例えば制御回路５０の処理によって物体が接触したことが判定される）。また、誘電体がさらに移動し、検出電極Ａ、検出電極Ｂ、及びシールド電極Ｓが相互に接触した第２作動状態になると、センサ出力ＴＰ７は瞬時に減少して略ゼロＶになり、タッチ検知状態となる。このように本センサによれば、物体（非誘電体）の接触をリアルタイムで、しかも２段階で検出できる。
【００６０】
なお本例では（即ち、図１４のようにしきい値を設定した構成では）、第１作動状態になった場合、物体の接触が接近として検知される。しかし、例えば、近接検知しきい値電圧と最大電圧との間（最大電圧の近く）に、第２のタッチ検知しきい値電圧を設定して、上記センサ出力ＴＰ７の最大電圧への増加を検出するようにすれば（即ち、例えば、上記第２のタッチ検知しきい値電圧を超えた場合には、接近検知状態からタッチ検知状態に判定結果が切り替わるような判定回路を設けるか、或いは、センサ出力ＴＰ７が第２のタッチ検知しきい値電圧を超えたことを制御回路５０で読み取ってタッチ検知状態と制御回路５０が最終判定する構成とすれば）、物体の接触（第１作動状態）を、接近としてではなく、接触として検知できる。但し、近接検知しきい値電圧は、図１０で説明したように、ドアの全閉側に向かって増加させる必要があるため、ドアの全閉近くの範囲では、上記第２のタッチ検知しきい値電圧の設定は困難である。
【００６１】
また図１３は、本形態例（第２形態例）の変形例であり、物体が接触しセンサを押し込んでも第２作動状態にならない態様（検出電極Ａとシールド電極Ｓのみが接触した状態が維持される構成の場合）の動作を説明する図である。このうち、図１３（ａ）は、誘電体が接近し接触した場合、図１３（ｂ）は、非誘電体が接近し接触した場合である。この態様では、物体の接触の程度に無関係に、センサ出力ＴＰ７が最大電圧のままとなる。
【００６２】
（第３形態例）
次に、図３によって、第３形態例を説明する。
図３（ａ）は、本例の静電容量センサにおけるセンサ本体１Ｂの内部構成を模式的に示す図であり、図３（ｂ）は、センサ本体１Ｂの第１作動状態（物体により押し潰された状態）を示す図であり、図３（ｃ）は、センサ本体１Ｂの第２作動状態（物体によりさらに押し潰された状態）を示す図である。
本例は、当該センサが物体の接触によって検出方向から押されて変形することにより、まず検出電極Ｂとシールド電極Ｓが相互に接触した第１作動状態（図３（ｂ）参照）となって物体の接触が検出可能となり、さらに変形することにより、検出電極Ａ、検出電極Ｂ、及びシールド電極Ｓが相互に接触した第２作動状態（図２（ｃ）参照）となって物体の接触が検出可能となる態様である。
【００６３】
検出電極Ｂとシールド電極Ｓが接触すると、各検出電極Ａ，Ｂが接触した場合と同様に、センサ出力ＴＰ７は瞬時に減少して略ゼロＶになる。このため、本例の場合のセンサ出力ＴＰ７の変化は、図１２（ｂ），（ｃ）に示した第１形態例と同様である。したがって本例でも、物体（誘電体）の接近と接触をリアルタイムかつ連続的に検出でき、しかも接触状態を２段階に検知できる。また、物体（非誘電体）の接触をリアルタイムで、しかも２段階に検出できる。
【００６４】
（第４形態例）
次に、図６（ａ）によって、第４形態例を説明する。
図６（ａ）は、コンデンサによる断線検知機能を設けた場合（第４形態例）のセンサの全体構成を示す図である。本例では、検出電極Ａと検出電極Ｂの先端間に、検出電極Ａと検出電極Ｂ間の静電容量よりも大きな容量をもつコンデンサ６１を接続した構成のセンサ本体１Ｃとして、少なくとも検出電極Ｂの断線を検知可能とした。この場合、検出電極Ｂが断線すると、検出電極Ｂとグランド間の容量が減少する（電荷の放出が少なくなる）ため、差分回路２３の出力ＴＰ３が増大し、最終出力ＴＰ７が基準電圧Ｖ０に比較して常時増大した状態（第１形態例の構成の場合、接近検知状態のまま）となる。このため、この状態を例えば制御回路５０で判定すれば（例えば、予め設定された時間を超えて接近検知状態が長時間続いた場合、断線と判定する処理を実行する構成とすれば）、検出電極Ｂの断線が検知可能となり、この断線が発生したことをユーザ等に報知するなどが可能となる。
【００６５】
（第５形態例）
次に、図６（ｂ），（ｃ）によって、第５形態例を説明する。
本例は、検出電極Ｂに接続した折り返しの電線（断線検出用電線Ｂ２）による断線検知機能を設けた態様である。図６（ｂ）は、センサの全体構成を示す図であり、図６（ｃ）は、センサ本体１Ｄを示す断面図である。
本例では、例えば検出電極Ｂの導線５を延長するように、断線検出用電線Ｂ２が設けられている。断線検出用電線Ｂ２は、例えば導線５と同じ材料（一体品でもよい）で形成されたもので、図６（ｂ）に示すように、センサ本体１Ｄの先端外側で検出電極Ｂから折り返すようにして、センサ本体１Ｄ内（例えば、図６（ｃ）に示すように、低誘電率絶縁材３内）に長手方向に沿って配設されている。そして、この断線検出用電線Ｂ２の接続端部は、センサ本体１Ｄの基端から他の電極と同様に導出され、検出回路２０Ａに接続されている。
【００６６】
ここで、検出回路２０Ａは、図６（ｂ）に示すような断線判定回路７０をさらに備える点で、第１形態例の検出回路２０と異なる。断線判定回路７０は、検出電極Ｂ又は断線検出用電線Ｂ２にそれぞれ接続される入力端子を有する判定回路７３と、この判定回路７３の一方の入力端子と断線検出用電線Ｂ２との間に順次直列に接続される開閉スイッチ７２及び抵抗７３とよりなる。そして判定回路７３は、適当な時期（例えばドアの開閉が行われていない時）に適宜スイッチ７２を閉じて、入力端子間電圧を監視することによって、検出電極Ｂ及び断線検出用電線Ｂ２の導通状態を判定し、非導通状態であれば検出電極Ｂの断線と判定する。
このため本例でも、検出電極Ｂの断線が検知可能となり、この断線が発生したことをユーザ等に報知するなどが可能となる。但し本例の場合には、断線判定回路７０を別途設ける必要があるため、コスト面では、第４形態例が格段に有利である。
【００６７】
なお、本発明は上述した形態例に限られず、各種の変形や応用があり得る。
例えば、判定回路２９は、上述したようなコンパレータよりなるものではなく、例えば制御回路５０における判定処理により実現することができる。また、減算回路２７や増幅回路２８は必要に応じて設ければよい。
また、前記形態例では、物体に押されることによって接触して導通する電極の組み合わせや順番が、一定になるものとして説明したが、物体が接触した位置やその力の方向によって、接触する電極の組み合わせや順番が変化する構成もあり得る。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】（ａ）は静電容量センサのセンサ本体の内部構成を模式的に示す図であり、（ｂ）はセンサ本体の第１作動状態を示す図であり、（ｃ）はセンサ本体の第２作動状態を示す図である。
【図２】（ａ）はセンサ本体（第２形態例）の内部構成を模式的に示す図であり、（ｂ），（ｃ）はセンサ本体の第１作動状態を示す図であり、（ｄ）はセンサ本体の第２作動状態を示す図である。
【図３】（ａ）はセンサ本体（第３形態例）の内部構成を模式的に示す図であり、（ｂ）はセンサ本体の第１作動状態を示す図であり、（ｃ）はセンサ本体の第２作動状態を示す図である。
【図４】（ａ）はセンサ本体の全体を示す斜視図であり、（ｂ）はセンサ本体やその周辺構成を示す図である。
【図５】センサ本体の内部構成の具体例（実際の構成の例）を示す図である。
【図６】（ａ）は第４形態例のセンサ全体構成を示す図であり、（ｂ）は第５形態例のセンサ全体構成を示す図であり、（ｃ）は第５形態例のセンサ本体を示す断面図である。
【図７】本例の静電容量センサを含む挟み込み検知装置（検出回路等含む）の概略を示すブロック図である。
【図８】検出回路（平滑回路まで）の具体例を示す回路図である。
【図９】検出回路（平滑回路以降）と判定回路の具体例を示す回路図である。
【図１０】近接検知領域とタッチ検知領域を説明する図である。
【図１１】検出回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１２】検出回路の動作を説明するデータ例を示す図である。
【図１３】検出回路の動作を説明するデータ例を示す図である。
【図１４】検出回路の動作を説明するデータ例を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１，    
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  センサ本体
２，３  低誘電率絶縁材（非導電性の可撓体）
４，５，６  導線
１０  スライドドア（開閉体）
２０，２０Ａ  検出回路
６１  コンデンサ
Ｓ  シールド電極（導電性の可撓体）
Ａ  検出電極（主電極、導電性の可撓体）
Ｂ  検出電極（比較電極、導電性の可撓体）
【図１】
2009250857.tif 000003
【図２】
2009250857.tif 000004
【図３】
2009250857.tif 000005
【図４】
2009250857.tif 000006
【図５】
2009250857.tif 000007
【図６】
2009250857.tif 000008
【図７】
2009250857.tif 000009
【図８】
2009250857.tif 000010
【図９】
2009250857.tif 000011
【図１０】
2009250857.tif 000012
【図１１】
2009250857.tif 000013
【図１２】
2009250857.tif 000014
【図１３】
2009250857.tif 000015
【図１４】
2009250857.tif 000016