JP2010223900A - 物体検知センサ及び車両用ワイパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検知感度を向上させることができる物体検知センサを提供する。
【解決手段】液体検知センサ２は、一対のセンサ電極１１，１２を備え、対をなすセンサ電極１１，１２間の静電容量の変化に基づいてセンサ電極１１，１２に近接する液体Ｒを検知する。そして、センサ電極１１，１２における液体Ｒが近接される検知面１１ｄ，１２ｄには、表面プラズモン共鳴を起こす複数のナノ粒子を含むナノ粒子層３２が設けられている。
【選択図】図７

Description

本発明は、近接する物体を検知する物体検知センサ、及び該液体検知センサを用いた車両用ワイパ装置に関するものである。

従来、一対のセンサ電極間の静電容量の変化に基づいてセンサ電極に近接する導電性の物体を検知する物体検知センサは、例えば、降雨時に車両用ワイパを自動的に作動させる車両用ワイパ装置に利用されている。このような車両用ワイパ装置は、車両のフロントガラスの車室外側の表面に付着した雨滴等の液体を物体検知センサにて検知すると、その検知結果に基づいて車両用ワイパが自動的に作動されるように構成されている。そして、当該車両用ワイパ装置に用いられる物体検知センサにおいては、センサ電極は、特許文献１に記載されているようにフロントガラスの車室外側の表面に貼り付けられたり、特許文献２に記載されているようにフロントガラスを構成する２枚のガラス板の間に配置されたりする。

特開昭６２−１２９７４９公報 特開平５−２６４４９６号公報

車両用ワイパによる自動払拭動作を降雨状況に一層適したものとするためには、フロントガラスに付着した液体の量をより正確に検知するべく、物体検知センサの検知感度を高感度化することが望まれる。

物体検知センサでは、フロントガラスに液体が付着していないときと付着したときとの一対のセンサ電極間の静電容量の変化を検出するため、フロントガラスに液体が付着していないときと付着したときとの静電容量の変化量が大きいほど検知感度が高くなる。ところで、物体検知センサの一対のセンサ電極はコンデンサを構成しており、コンデンサの静電容量Ｃは、コンデンサを構成するセンサ電極間の電位差をＶ、コンデンサに蓄えられる電荷をＱとすると、「Ｃ＝Ｑ／Ｖ」にて表される。また、静電容量Ｃは、コンデンサを構成する電極間の比誘電率をε、真空誘電率をε０、電極の面積をＳ、センサ電極間の距離をｄとすると、「Ｃ＝ε・ε０・（Ｓ／ｄ）」と表される。従って、一対のセンサ電極間の静電容量の変化量は、センサ電極の形状に依存し、センサ電極の材料やセンサ電極間の電位差には依存しないことがわかる。そして、センサ電極は、フロントガラス等の運転者の視界に入る部位に設けられることが多いため、液体が付着していないときと付着したときとの静電容量の変化量を大きくするためにセンサ電極の面積を大きくする等、その形状を変更するには制約が大きい。そのため、どのように物体検知センサの検知感度を高感度化するかが問題となっていた。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、検知感度を向上させることができる物体検知センサ、及び該物体検知センサを用いた車両用ワイパ装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、少なくとも一対のセンサ電極を備え、対をなす前記センサ電極間の静電容量の変化に基づいて前記センサ電極に近接する導電性の被検知体を検知する物体検知センサであって、前記センサ電極における前記被検知体が近接される検知面には、表面プラズモン共鳴を起こす複数のナノ粒子を含むナノ粒子層が設けられていることをその要旨としている。

同構成によれば、ナノ粒子層に含まれる複数のナノ粒子が表面プラズモン共鳴を起こすと、該表面プラズモン共鳴によって電場が増強され、センサ電極の検知面における電場がナノ粒子層に入射する入射光の電場に比べて大きくなる。従って、センサ電極の検知面に近接する被検知体に大きな電場をかけることができるため、対をなすセンサ電極を用いて検出される静電容量は、近接する被検知体があるときと無いときとの変化量が大きくなる。その結果、センサ電極に近接する被検知体の検知感度を向上させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の物体検知センサにおいて、前記ナノ粒子は、金属粒子であることをその要旨としている。
同構成によれば、金属粒子よりなるナノ粒子は、可視光領域の入射光で表面プラズモン共鳴が起こる。従って、容易に表面プラズモン共鳴を利用してセンサ電極に近接する被検知体を高感度に検知することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の物体検知センサにおいて、前記ナノ粒子層に含まれる複数の前記ナノ粒子は互いに電気的に絶縁されていることをその要旨としている。

同構成によれば、ナノ粒子層に入射光が入射することにより表面プラズモン共鳴が良好に起こる。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の物体検知センサにおいて、前記センサ電極は透明電極よりなり、前記ナノ粒子層は、透明な薄膜状をなすことをその要旨としている。

同構成によれば、センサ電極及び該センサ電極の検知面に設けられるナノ粒子層は、何れも透明である。従って、被検知体を検知すべくセンサ電極が配置されたとしても、センサ電極が配置された場所の外観が損ねられることが抑制される。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の物体検知センサにおいて、前記センサ電極は、液体が付着する液体付着面を有するガラス体に設けられ、対をなす前記センサ電極間の静電容量の変化に基づいて前記液体付着面に付着した前記液体を検知することをその要旨としている。

同構成によれば、ガラス体の液体付着面に付着した液体を高感度に検知することができる。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の物体検知センサにおいて、前記センサ電極は、前記ガラス体の表面に設置されていることをその要旨としている。

同構成によれば、センサ電極のガラス体への設置が容易となる。また、センサ電極の交換も容易に行うことができる。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の物体検知センサにおいて、前記ガラス体は車両のウインドシールドであり、前記センサ電極は、前記ナノ粒子層が前記ウインドシールドとの間に介在されるように前記ウインドシールドにおける車室内側の表面に設置されていることをその要旨としている。

同構成によれば、対をなすセンサ電極の間には、ウインドシールドが介在されることになるが、表面プラズモン共鳴による電場増強作用によってセンサ電極の検知面における電場が増強されるため、ウインドシールドを通して該ウインドシールドにおける車室外側の表面に大きな電場をかけることができる。従って、液体付着面に液体が付着していないときと付着しているときとの対をなすセンサ電極間の静電容量の変化量を大きくすることができ、対をなすセンサ電極間にウインドシールドが介在されたとしても、液体付着面に付着した液体を高感度に検知することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項５乃至請求項７の何れか１項に記載の物体検知センサを備え、前記物体検知センサの検知結果に基づいて、自動的に車両用ワイパを駆動して前記液体付着面を払拭することをその要旨としている。

同構成によれば、検知感度が高感度化された物体検知センサの検知結果に基づいて、自動的に車両用ワイパが駆動されるため、車両用ワイパは、液体付着面に付着した液体の量に応じて適切に駆動される。

本発明によれば、検知感度を向上させることができる物体検知センサ、及び該物体検知センサを用いた車両用ワイパ装置を提供することができる。

車両用ワイパ装置の電気的構成を示す概略図。 静電容量検出回路の電気的構成図。 フロントガラスに設けられた配置エリアを説明するための説明図。 センサ電極の平面図。 フロントガラス及びセンサ電極の部分断面図。 金属ナノ粒子を含むナノ粒子層を示す模式図。 センサ電極が配置されたフロントガラスの部分断面図。 （ａ）〜（ｄ）は表面プラズモン共鳴による電場増幅の原理を説明するための説明図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、車両用ワイパ装置１を構成する物体検知センサとしての液体検知センサ２は、一対のセンサ電極（即ち、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２）と、静電容量検出回路４と、雨滴量判定回路５とを備えている。

第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２は、図３に示すように、車両のフロントガラス２１における車両用ワイパ２２にて払拭されるワイパ払拭エリア２３（図３において破線で囲まれた領域）内に設定された配置エリア２４に設けられている。尚、図３では、図面が複雑化されることを避けるため、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２の図示を省略している。配置エリア２４は、ワイパ払拭エリア２３の中央よりやや上方に設けられるとともに、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２は、配置エリア２４内において、フロントガラス２１における車両室内側の表面２１ａに貼り付けられている（図５参照）。

図４に示すように、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２は透明電極よりなるとともに、絶縁性を有する略長方形状の透明な貼着フィルム３１上に配置されている。尚、図４では、各センサ電極１１，１２の形状を理解し易くするために、各センサ電極１１，１２にハッチングを施している。

第１のセンサ電極１１は、図４において中央で上下方向に延びる帯状の中心部１１ａと、該中心部１１ａから該中心部１１ａと直交するように該中心部１１ａの幅方向の両側に延びる複数の延設部１１ｂとから構成されている。延設部１１ｂは、中心部１１ａの先端部（図４において上側の端部）と、該先端部から基端部側に離間した１箇所との合計２箇所から延設されるとともに、中心部１１ａの短手方向の幅と延設部１１ｂの短手方向の幅とは等しく形成されている。

前記第２のセンサ電極１２は、第１のセンサ電極１１を囲繞する略四角形の枠状をなす囲繞部１２ａと、該囲繞部１２ａから内側に向かって延設された２つの延設部１２ｂとから構成されている。囲繞部１２ａは、図４における下側の一辺の長手方向の中央部に開口部１２ｃを有するとともに、該開口部１２ｃから、前記中心部１１ａの基端部（図４における下側の端部）が囲繞部１２ａの外側に若干突出している。また、各延設部１２ｂは、中心部１１ａの長手方向に隣り合う第１のセンサ電極１１の延設部１１ｂ間に向かって延びており、延設部１１ｂと平行をなしている。即ち、櫛歯状の第２のセンサ電極１２と、第１のセンサ電極１１の櫛歯状の部位とが互いに噛み合っている。そして、囲繞部１２ａの幅及び延設部１２ｂの幅は、第１のセンサ電極１１を構成する中心部１１ａの短手方向の幅と等しく形成されている。また、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２は、その厚さが等しく形成されるとともに、第１のセンサ電極１１と第２のセンサ電極１２との間には一定の幅の隙間が設けられている。

図５に示すように、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２の厚さ方向の一端面であって貼着フィルム３１と反対側の端面である検知面１１ｄ，１２ｄには、全面に亘って、ナノ粒子層３２が設けられている。このナノ粒子層３２は、表面プラズモン共鳴を起こす複数の金属ナノ粒子３３（図６参照）を含む薄膜である。そして、ナノ粒子層３２は、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２の検知面１１ｄ，１２ｄに交互積層法により薄膜状に形成され、薄膜状をなすことにより透明になっている。

図５及び図６に示すように、金属ナノ粒子３３は、本実施形態では、１０〜１００ｎｍオーダーの大きさ（直径）の金の金属粒子である。そして、複数の金属ナノ粒子３３は、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２の検知面１１ｄ，１２ｄ上で、隣り合う金属ナノ粒子３３間にナノレベルの距離を置くことにより互いに絶縁されている。このようなナノ粒子層３２では、可視光が照射されると表面プラズモン共鳴が起こる。

図５に示すように、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２が配置された貼着フィルム３１上には、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２を覆うように全面に亘って接着剤よりなる粘着層３４が形成されている。そして貼着フィルム３１は、粘着層３４を介して、前記配置エリア２４（図３参照）内でフロントガラス２１の車室内側の表面２１ａに貼り付けられる。これにより、図７に示すように、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２は、液体が付着するフロントガラス２１側にそれぞれの検知面１１ｄ，１２ｄが配置されるとともにそれぞれのナノ粒子層３２がフロントガラス２１との間に介在されるようにフロントガラス２１における車室内側の表面２１ａに設置される。

図２に示すように、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２は、それぞれ前記静電容量検出回路４に電気的に接続されている。静電容量検出回路４は、インピーダンスブリッジを備えた構成となっている。詳述すると、静電容量検出回路４は、増幅器４１を備えるとともに、該増幅器４１の一方側の入力端子（図２において下側の入力端子）には、第１のインピーダンス４２及び交流電源４３を介して第１のセンサ電極１１が接続されている。第１のセンサ電極１１には、交流電源４３から一定の電圧が印加される。また、増幅器４１の一方側の入力端子（図２において下側の入力端子）は、第２のインピーダンス４４を介してグランドＧＮＤに接続（即ち車体に接地）されるとともに、同増幅器４１の他方側の入力端子（図２において上側の入力端子）には、第２のセンサ電極１２が接続されている。更に、第２のセンサ電極１２は、第３のインピーダンス４５を介してグランドＧＮＤに接続されている。また、増幅器４１の出力端子は、整流回路４６に接続されるとともに、該整流回路４６は、雨滴量判定回路５（図１参照）に接続されている。

このような静電容量検出回路４では、第１のセンサ電極１１と第２のセンサ電極１２とを用いて検出される静電容量Ｃの変化を検出し、その検出結果に応じた電圧信号である検出信号Ｓ１を、電気的に接続された雨滴量判定回路５（図１参照）に出力する。即ち、静電容量検出回路４は、増幅器４１において、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２を用いて検出される静電容量Ｃ（図７参照）の変化によるインピーダンスブリッジの電圧出力を増幅し、整流回路４６において、増幅器４１にて増幅された電圧出力を整流して検出信号Ｓ１として雨滴量判定回路５に出力する。

ここで、静電容量検出回路４における第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２を用いた静電容量Ｃの変化の検出について詳述する。
まず、図８（ａ）乃至図８（ｄ）を参照してナノ粒子層３２の働きについて説明する。図８（ａ）に示すように、ナノ粒子層３２に含まれるナノレベルの大きさ（直径）の金属ナノ粒子３３は、特定の波長の光（振動電場）、例えば可視光領域の入射光Ｌが入射すると、図８（ｂ）に示すように、該金属ナノ粒子３３の表面に存在する自由電子ｅが集団的に振動する。そして、自由電子ｅの振動によって、図８（ｃ）に示すように、金属ナノ粒子３３では、分極を生じ電気的に不安定な状態となる。その結果、図８（ｄ）に示すように、ナノレベルの距離を置いて隣り合う金属ナノ粒子３３との間に電位差が生じ、当該金属ナノ粒子３３間に大きな電場が発生する。このように、ナノ粒子層３２に入射光Ｌが照射されると、金属ナノ粒子３３の表面の自由電子ｅの振動に付随して金属ナノ粒子３３の近傍に局在的な電場が発生する表面プラズモン共鳴が起こる。そして、本実施形態のナノ粒子層３２に含まれる金属ナノ粒子３３のように、１０〜１００ｎｍオーダーの大きさの金属粒子は、可視光領域の入射光Ｌが照射されると表面プラズモン共鳴が起こり、その粒子表面では、入射光Ｌの電場に比べて２〜３桁程度大きな電場が生じる。

図７に示すように、本実施形態の液体検知センサ２では、この表面プラズモン共鳴を利用してフロントガラス２１の車室外側の表面２１ｂに付着した液体を高感度に検知する。詳述すると、外部からフロントガラス２１に日光等の可視光領域の入射光Ｌ（振動電場）が照射されると、その入射光Ｌによってナノ粒子層３２に含まれる複数の金属ナノ粒子３３（図６参照）において表面プラズモン共鳴が起こり、第１のセンサ電極１１の検知面１１ｄと第２のセンサ電極１２の検知面１２ｄとにおける電場が増強される。従って、フロントガラス２１において検知すべき液体が付着する車室外側の表面２１ｂには強い電場がかかる。図７には、増強された電場の電気力線を矢印αにて図示している。そして、フロントガラス２１の車室外側の表面２１ｂに液体Ｒが付着すると、液体Ｒの比誘電率は空気の比誘電率よりも高いことから、液体Ｒには第１のセンサ電極１１と第２のセンサ電極１２との間の電位差に比例した電荷が蓄えられるとともに、液体Ｒに蓄えられた電荷に応じてセンサ電極１１，１２を用いて検出される静電容量Ｃが変化する。このとき、第１のセンサ電極１１と第２のセンサ電極１２との間の電場は、ナノ粒子層３２における表面プラズモン共鳴によって増強されているため、表面プラズモン共鳴によって増強された電場の大きさに応じて、液体Ｒには、ナノ粒子層３２が無い場合よりも多くの電荷が蓄えられる。よって、第１及び第２のセンサ電極１１，１２の検知面１１ｄ，１２ｄにナノ粒子層３２が設けられない場合に比べて、フロントガラス２１の表面２１ｂに液体Ｒが付着していないときと付着したときとの静電容量Ｃの変化量が大きくなる。その結果、表面プラズモン共鳴によって増幅された電場の大きさに応じて、液体Ｒの検知感度が高感度化される。

図１に示すように、前記雨滴量判定回路５は、車両用ワイパ装置１の制御を行うワイパ制御回路５１に電気的に接続されている。この雨滴量判定回路５は、静電容量検出回路４から入力された検出信号Ｓ１に基づいて、フロントガラス２１の車室外側の表面２１ｂ（図７参照）に付着した雨滴等の液体の量が、車両用ワイパ２２による払拭を必要とする量か否かを判定する。本実施形態では、雨滴量判定回路５は、フロントガラス２１の車室外側の表面２１ｂに付着した液体の量が車両用ワイパ２２による払拭を必要とする量か否かを判定するための閾値を持っている。そして、雨滴量判定回路５は、検出信号Ｓ１と閾値とを比較し、検出信号Ｓ１の電圧値が予め設定された当該閾値より小さい場合には、フロントガラス２１の車室外側の表面２１ｂに付着した液体の量は車両用ワイパ２２による払拭を必要とする量ではないと判定する。一方、検出信号Ｓ１の電圧値が前記閾値以上の値である場合には、雨滴量判定回路５は、フロントガラス２１の車室外側の表面２１ｂに付着した液体の量は車両用ワイパ２２による払拭を必要とする量であると判定し、車両用ワイパ２２によるフロントガラス２１の払拭が必要であることを示す払拭指令信号Ｓ２をワイパ制御回路５１に出力する。

ワイパ制御回路５１には、車両用ワイパ２２を往復回動運動させるための駆動源となるワイパモータ５２が電気的に接続されており、該ワイパ制御回路５１は、車両用ワイパ２２の動作を制御すべくワイパモータ５２の駆動を制御する。

上記のように構成された車両用ワイパ装置１においては、フロントガラス２１の車室外側の表面２１ｂに雨滴等の液体が付着して該液体が所定量以上になったことが液体検知センサ２にて検出されると、該液体検知センサ２の雨滴量判定回路５からワイパ制御回路５１に払拭指令信号Ｓ２が出力される。ワイパ制御回路５１は、払拭指令信号Ｓ２が入力されると、ワイパモータ５２を駆動して車両用ワイパ２２を作動させる。これにより、車両用ワイパ２２によってフロントガラス２１の表面２１ｂに付着した液体が払拭される。

車両用ワイパ２２によってフロントガラス２１の表面２１ｂが払拭されると、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２はワイパ払拭エリア２３内に設置されているため、これらセンサ電極１１，１２の近傍の液体が減少する。そして、液体検知センサ２では、第１のセンサ電極１１と第２のセンサ電極１２とを用いて検出される静電容量Ｃに応じた検出信号Ｓ１に基づいて、雨滴量判定回路５において、フロントガラス２１の車室外側の表面２１ｂに付着した液体の量が車両用ワイパ２２による払拭を必要とする量か否かが判定される。雨滴量判定回路５は、フロントガラス２１の車室外側の表面２１ｂに付着した液体の量が車両用ワイパ２２による払拭を必要とする量であると判定した場合には、払拭指令信号Ｓ２をワイパ制御回路５１に出力し、ワイパ制御回路５１は、該払拭指令信号Ｓ２に基づいて引き続きワイパモータ５２を駆動して車両用ワイパ２２による払拭作動を継続する。一方、雨滴量判定回路５は、フロントガラス２１の車室外側の表面２１ｂに付着した液体の量が車両用ワイパ２２による払拭を必要とする量ではないと判定した場合には、払拭指令信号Ｓ２の出力を停止し、ワイパ制御回路５１によってワイパモータ５２の駆動が停止される。このとき、ワイパモータ５２は、車両用ワイパ２２が格納位置に配置された後に停止される。このように、本実施形態の車両用ワイパ装置１は、液体検知センサ２の検出結果に基づいて自動的に車両用ワイパ２２を駆動する。

上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）入射光Ｌがナノ粒子層３２に入射することによりナノ粒子層３２に含まれる複数の金属ナノ粒子３３が表面プラズモン共鳴を起こすと、該表面プラズモン共鳴によって電場が増強され、第１及び第２のセンサ電極１１，１２の検知面１１ｄ，１２ｄにおける電場がナノ粒子層３２に入射する入射光Ｌの電場に比べて２〜３桁程度大きくなる。従って、対をなすセンサ電極１１，１２の間にはフロントガラス２１が介在されることになるが、表面プラズモン共鳴による電場増強作用によってセンサ電極１１，１２の検知面１１ｄ，１２ｄにおける電場が増強されるため、フロントガラス２１における車室外側の表面２１ｂに付着した雨滴等の液体にフロントガラス２１を通して大きな電場をかけることができる。従って、フロントガラス２１の車室外側の表面２１ｂに液体が付着していないときと付着しているときとのセンサ電極１１，１２間の静電容量Ｃの変化量を大きくすることができ、対をなすセンサ電極１１，１２間にウインドシールドが介在されたとしても、フロントガラス２１の表面２１ｂに付着した液体の検知感度を向上させることができる。そして、検知感度が高感度化された液体検知センサ２の検知結果に基づいて、自動的に車両用ワイパ２２が駆動されるため、車両用ワイパ２２は、フロントガラス２１における車室外側の表面２１ｂに付着した液体の量に応じて適切に駆動される。

（２）本実施形態で用いた１０〜１００ｎｍオーダーの大きさの金の金属ナノ粒子３３は、可視光領域の入射光Ｌで表面プラズモン共鳴が起こる。従って、容易に表面プラズモン共鳴を利用してフロントガラス２１の車室外側の表面２１ｂに付着した雨滴等の液体を高感度に検知することができる。

（３）ナノ粒子層３２に含まれる複数金属ナノ粒子３３同士は、互いの間にナノレベルの距離を置くことで互いに電気的に絶縁されている。したがって、ナノ粒子層３２に入射光Ｌが入射することにより表面プラズモン共鳴が良好に起こる。

（４）第１及び第２のセンサ電極１１，１２及び該センサ電極１１，１２の検知面１１ｄ，１２ｄに設けられるナノ粒子層３２は、何れも透明である。従って、フロントガラス２１の車室外側の表面２１ｂに付着した液体を検知すべく該フロントガラス２１にセンサ電極１１，１２が配置されたとしても、センサ電極１１，１２及びナノ粒子層３２は目立ちにくく、フロントガラス２１の外観が損ねられることが抑制される。また、センサ電極１１，１２及びナノ粒子層３２が何れも透明であるため、これらのセンサ電極１１，１２及びナノ粒子層３２によって車両の運転者の視界が妨げられることが抑制され、同運転者の視界を良好に維持することができる。

（５）検知面１１ｄ，１２ｄにそれぞれナノ粒子層３２が設けられた第１及び第２のセンサ電極１１，１２は、フロントガラス２１の車室内側の表面２１ａに設置されている。従って、第１及び第２のセンサ電極１１，１２のフロントガラス２１への設置を容易に行うことができる。また、第１及び第２のセンサ電極１１，１２の交換も容易に行うことができる。

（６）第１及び第２のセンサ電極１１，１２は、ナノ粒子層３２がフロントガラス２１との間に介在されるようにフロントガラス２１における車室内側の表面２１ａに設置されている。従って、車両用ワイパ２２がセンサ電極１１，１２に干渉することがない。その結果、センサ電極１１，１２の劣化、及び車両用ワイパ２２の劣化が抑制される。

（７）ナノ粒子層３２に含まれる金属ナノ粒子３３は、金のナノ粒子であり、一般的に入射光Ｌの入射によってより大きな表面プラズモン共鳴が起こる。従って、表面プラズモン共鳴による電場増強作用が大きく、第１及び第２のセンサ電極１１，１２の検知面１１ｄ，１２ｄにおける電場がより大きくなる。従って、フロントガラス２１の車室外側の表面２１ｂに付着した雨滴等の液体をより高感度に検知することができる。

（８）第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２は、フロントガラス２１において車両用ワイパ２２にて払拭されるワイパ払拭エリア２３内に配置されている。従って、ワイパ払拭エリア２３に付着した液体を検出することができ、作動された車両用ワイパ２２によってフロントガラス２１に付着した液体を的確に払拭することができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２は、フロントガラス２１の車室内側の表面２１ａに貼り付けられている。しかしながら、第１及び第２のセンサ電極１１，１２の配置位置はこれに限らない。例えば、第１及び第２のセンサ電極１１，１２は、フロントガラス２１の車室外側の表面２１ｂに貼り付けられてもよい。この場合、第１及び第２のセンサ電極１１，１２は、検知する液体との間にナノ粒子層３２が介在されるように、検知面１１ｄ，１２ｄがフロントガラス２１と反対側を向くように配置する。このようにすると、表面プラズモン共鳴による電場増強作用によって、検知する液体に大きな電場をかけることができ、液体を高感度に検知することができる。更に、センサ電極１１，１２のフロントガラス２１への設置及び交換を容易に行うことができる。また、第１及び第２のセンサ電極１１，１２は、フロントガラス２１を構成する２枚のガラス板の間に配置されてもよい。この場合には、第１及び第２のセンサ電極１１，１２は、検知する液体との間にナノ粒子層３２が介在されるように、検知面１１ｄ，１２ｄがフロントガラス２１の車室外側の表面２１ｂ側を向くように配置される。このようにしても、表面プラズモン共鳴による電場増強作用によって、検知する液体に大きな電場をかけることができ、液体を高感度に検知することができる。

・上記実施形態では、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２は、透明電極よりなるが、不透明な電極よりなるものであってもよい。また、上記実施形態では、ナノ粒子層３２は、薄膜化されて透明に形成されているが、不透明であってもよい。

・上記実施形態では、金属ナノ粒子３３は、１０〜１００ｎｍオーダーの大きさの金の金属粒子であった。しかしながら、ナノ粒子層３２に含まれる金属ナノ粒子は、１０〜１００ｎｍオーダーの大きさの銀若しくは白金の金属粒子であってもよい。このようにしても、上記実施形態の（７）と同様の作用効果を得ることができる。また、ナノ粒子層３２に含まれる金属ナノ粒子３３は、表面プラズモン共鳴を起こすものであれば、金、銀及び白金以外の金属よりなるものであってもよい。また、ナノ粒子層３２には、金属ナノ粒子３３に代えて、表面プラズモン共鳴を起こす金属以外の物質のナノ粒子が含まれてもよい。

・上記実施形態では、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２は、ワイパ払拭エリア２３内に配置されている。しかし、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２は、フロントガラス２１において、ワイパ払拭エリア２３の外に配置されてもよい。

・上記実施形態では、液体検知センサ２は、第１のセンサ電極１１と第２のセンサ電極１２との一対のセンサ電極を備えた構成とされている。しかしながら、液体検知センサ２は、複数対のセンサ電極を備えた構成であってもよい。また、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２の形状は上記実施形態の形状に限らない。例えば、第１及び第２のセンサ電極１１，１２は、直線状に延びる帯状をなし、互いに平行に配置されるものであってもよい。

・車両用ワイパ装置１は、液体検知センサ２において検出される静電容量に基づき、フロントガラス２１に付着した液体の量に応じて車両用ワイパ２２の払拭速度を変更するように構成されてもよい。

・静電容量検出回路４の構成は、上記実施形態の構成に限らない。静電容量検出回路４は、第１のセンサ電極１１と第２のセンサ電極１２とを用いて静電容量の検出が可能な構成であればよい。

・上記実施形態では、液体検知センサ２は、車両のフロントガラス２１を払拭する車両用ワイパ装置１に備えられ、フロントガラス２１の車室外側の表面２１ｂに付着した液体を検出している。しかしながら、液体検知センサ２は、車両のリヤガラス（ウインドシールド）を払拭する車両用ワイパ装置に備えられ、リヤガラスの車室外側の表面に付着した液体を検出するものであってもよい。この場合、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２は、リヤガラスに設けられる。また、液体検知センサ２は、ガラス体の表面に付着した液体の検出に用いられるのであれば、車両用ワイパ装置以外の装置に備えられてもよい。

・上記実施形態では、液体検知センサ２は、ガラス体の表面に付着した液体を検知するものである。しかしながら、液体以外の導電性の被検知体を検知する物体検知センサに本発明を応用してもよい。この場合、物体検知センサは、検知面１１ｄ，１２ｄにナノ粒子層３２が設けられた対をなす第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２を用いて検出した静電容量の変化に基づいて、センサ電極１１，１２に近接する導電性の被検知体を検知するように構成される。そして、第１のセンサ電極１１及び第２のセンサ電極１２は、検知したい被検知体が近接するものに配置されればよい。

上記実施形態及び上記各変更例から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（イ）請求項２乃至請求項７の何れか１項に記載の物体検知センサにおいて、前記ナノ粒子は、可視光領域の入射光を受けて表面プラズモン共鳴を起こすことを特徴とする物体検知センサ。同構成によれば、ナノ粒子は、可視光領域の入射光で表面プラズモン共鳴を起こすため、ナノ粒子が表面プラズモン共鳴を起こすようにするために特別な装置等を必要としない。従って、容易に表面プラズモン共鳴を利用してセンサ電極に近接する被検知体を高感度に検知することができる。

（ロ）請求項２乃至請求項７及び前記（イ）の何れか１項に記載の物体検知センサにおいて、前記ナノ粒子は、金、銀及び白金の何れかの金属粒子であることを特徴とする物体検知センサ。一般的に、金、銀及び白金は、可視光領域の入射光の照射によって、大きな表面プラズモン共鳴が得られることが知られている。従って、上記構成とすることにより、表面プラズモン共鳴による大きな電場増強作用が得られるため、センサ電極の検知面における電場をより大きくすることができる。その結果、センサ電極に近接する被検知体をより高感度に検知することができる。

（ハ）前記（イ）又は前記（ロ）に記載の物体検知センサを備え、前記物体検知センサの検知結果に基づいて、自動的に車両用ワイパを駆動して前記液体付着面を払拭することを特徴とする車両用ワイパ装置。

２…物体検知センサとしての液体検知センサ、１１…センサ電極としての第１のセンサ電極、１１ｄ，１２ｄ…検知面、１２…センサ電極としての第２のセンサ電極、２１…ガラス体及びウインドシールドとしてのフロントガラス、２２…車両用ワイパ、２１ａ…ガラス体の表面及びウインドシールドにおける車室内側の表面としての表面、２１ｂ…ガラス体の表面及び液体付着面としての表面、３２…ナノ粒子層、３３…ナノ粒子としての金属ナノ粒子、Ｃ…静電容量、Ｒ…被検知体としての液体。

Claims (8)

1. 少なくとも一対のセンサ電極を備え、対をなす前記センサ電極間の静電容量の変化に基づいて前記センサ電極に近接する導電性の被検知体を検知する物体検知センサであって、
   前記センサ電極における前記被検知体が近接される検知面には、表面プラズモン共鳴を起こす複数のナノ粒子を含むナノ粒子層が設けられていることを特徴とする物体検知センサ。
2. 請求項１に記載の物体検知センサにおいて、
   前記ナノ粒子は、金属粒子であることを特徴とする物体検知センサ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の物体検知センサにおいて、
   前記ナノ粒子層に含まれる複数の前記ナノ粒子は互いに電気的に絶縁されていることを特徴とする物体検知センサ。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の物体検知センサにおいて、
   前記センサ電極は透明電極よりなり、
   前記ナノ粒子層は、透明な薄膜状をなすことを特徴とする物体検知センサ。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の物体検知センサにおいて、
   前記センサ電極は、液体が付着する液体付着面を有するガラス体に設けられ、
   対をなす前記センサ電極間の静電容量の変化に基づいて前記液体付着面に付着した前記液体を検知することを特徴とする物体検知センサ。
6. 請求項５に記載の物体検知センサにおいて、
   前記センサ電極は、前記ガラス体の表面に設置されていることを特徴とする物体検知センサ。
7. 請求項６に記載の物体検知センサにおいて、
   前記ガラス体は車両のウインドシールドであり、
   前記センサ電極は、前記ナノ粒子層が前記ウインドシールドとの間に介在されるように前記ウインドシールドにおける車室内側の表面に設置されていることを特徴とする物体検知センサ。
8. 請求項５乃至請求項７の何れか１項に記載の物体検知センサを備え、
   前記物体検知センサの検知結果に基づいて、自動的に車両用ワイパを駆動して前記液体付着面を払拭することを特徴とする車両用ワイパ装置。

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