JP2010286314A - 薄型で耐ノイズ性にすぐれた静電式近接センサの電極システム、および静電式近接センサ - Google Patents

Abstract

【課題】薄型で容易に装着できるとともに、至近距離の被検出物体を満遍なく検出でき、さらに、激しい降雨や凍結、泥や融雪剤等の付着があっても、安定に動作できる高い耐環境性を備えた静電式近接センサの電極システム、および静電式近接センサを提供する。
【解決手段】絶縁ベース上に第１シールド電極膜Ｓｓａと第２シールド電極膜Ｓｓｂが互いに絶縁隔離された状態で面方向に並んで設置され、Ｓｓａ上には第１検出電極膜Ａが、Ｓｓｂ上には第２検出電極膜Ｂが、それぞれ絶縁膜３１を介して設置され、両検出電極膜Ａ，Ｂは共に絶縁膜で被覆され、ＳｓａはＡが配置された部分の周囲を取り囲むようにはみ出して広がり、電極膜ＳｓｂはＡが配置された部分の周囲を取り囲むようにはみ出して広がり、電極膜Ａ，Ｂはそれぞれ周期的に変化する電圧で充放電されるとともに、ＳｓａとＡ間、ＳｓｂとＢ間はそれぞれ同じ電位が印加される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、湾曲した被装着面にも装着可能な薄型で耐ノイズ性にすぐれた静電式近接センサの電極システムおよびこの電極システムを用いた近接センサに関し、たとえば自動車バンパーの表面に装着してそのバンパーに近接する人体等を検出するのに利用して有効である。

静電式近接センサについては、たとえば、特開２００３−２０２３８３号公報（特許文献１）やＪＰＷＯ２００４／０５９３４３号公報（特許文献２）にそれぞれ開示されている。

特許文献１には、物体検出領域に配置される平板状に形成された金属板からなる電極と、直流電源を有する充電系と、電流検出手段を有する放電系と、上記電極に対して上記充電系と上記放電系とを所定の切換周波数で交互に切り換えるスイッチとを含み、被検出物体と上記電極との間の静電容量を上記放電系に流れる電流として検出する近接スイッチが開示されている。

さらに、その特許文献１には、接近する物体を高感度に検出するため、ともに平板状に形成された同一サイズの金属板からなり、物体検出領域内でほぼ同一平面上に並設される第１および第２電極と、直流電源を有する充電系と、電流検出手段を有する放電系と、上記第１および第２電極をともに所定の切換周波数で上記充電系と上記放電系とに交互に切り換えるスイッチ手段とを備えた構成も開示されている。

特許文献２には、Ｕ字断面のレール状に形成されたシールド電極（遮蔽電極）のＵ字溝内に、共に帯板状の第１検出電極と第２検出電極が電極面の高さを違えた状態で収容された電極システムと、この電極システムを用いた近接センサが開示されている。このセンサは、シールド電極のＵ字溝の開口方向が検出領域となり、それ以外の方向はシールド電極でＵ字状に囲まれて非検出領域となる。

被検出体が２つの検出電極から十分な距離で離れている場合、その被検出体によって２つの検出電極にそれぞれ生じる静電容量はそれほど大きくなく、また距離による変化も緩慢であるが、距離がある程度以下になると、そこから急に増大するようになる。この急増大は被検出体に近い方の検出電極にて先に生じる。これより、２つの静電容量間の差が急激に拡大する。

したがって、その２つの静電容量をそれぞれに測定してその差出力を取り出せば、その差出力のレベル状態は、被検出体がある程度のところまで近接したところで大きく変化（急増大）する。この急増大によって被検出体の接近を検出することができる。

上述した近接センサは、ワゴン車などの車両等に取付けられている引き戸式または扉式の自動開閉ドアにおいて指挟み込みを自動的に防止させるためのセンサとして使用される。

特開２００３−２０２３８３号公報 ＪＰＷＯ２００４／０５９３４３号公報

たとえば自動車においては、運転者からの死角となる車両の前後至近距離に対する安全確認がとくに求められている。このために、たとえば車両の前後至近距離での映像を撮影して表示させるモニターカメラが提供されている。しかし、そのモニターカメラにも死角があって、たとえばバンパーの下方の狭い空間に屈んでいる幼児の存在を高い確度で発見することは困難であった。モニターカメラの死角は撮影レンズの広角化によりある程度縮小可能であるが、過度の広角化は映像の歪みを大きくして視認性を低下させるため、この種の安全確認用途には不適である。

車両の前後至近距離に存在する幼児等の障害物を確実に検出する候補手段としては、たとえば特許文献２に開示されているレール状の近接センサの利用が考えられる。この近接センサをバンパーの横幅に沿って装着すれば、バンパー下方の死角空間に隠れている幼児の存在も高い確度で検出可能になるであろう。

しかし、特許文献２の近接センサは、Ｕ字溝をなすシールド電極内に第１検出電極と第２検出電極体を、高さを違えた状態で収納するという立体構造を有する。この立体構造は検出領域外からの誘導ノイズを遮蔽するために必要な構造であるが、このような立体構造の近接センサをたとえば自動車のバンパーに装着することは、バンパーのデザインを大きく阻害し、また表面塗装の支障にもなってしまうという問題が生じる。

また、自動車のバンパー付近は風雨等の自然環境や路面状況等にもっとも過酷に曝される部分であって、この部分に装着されるセンサには、とくに高い耐環境性が要求される。特許文献１，２には、これらの問題の解決に有効な手段が開示されていなかった。

この発明は以上のような問題を鑑みたものであって、その目的は、たとえば自動車バンパー等の湾曲した被装着面にも、そのデザインを阻害することなく、また表面塗装等の支障になることもなく、薄型で容易に装着できるとともに、至近距離の被検出物体を満遍なく検出でき、さらに、激しい降雨や凍結、泥や融雪剤等の付着があっても、安定に動作できる高い耐環境性を備えた静電式近接センサの電極システムおよびこの電極システムを用いた近接センサを提供することにある。

本発明による静電式近接センサの電極システムは、次の（11）〜（14）により特定されるものである。
（11）誘電体である絶縁ベース上に第１シールド電極膜と第２シールド電極膜が互いに絶縁隔離された状態で面方向に並んで設置されていること
（12）第１シールド電極膜上には第１検出電極膜が、第２シールド電極膜上には第２検出電極膜が、それぞれ誘電体である絶縁膜を介して設置されていること
（13）第１検出電極膜および第２検出電極膜の表面は共に誘電体である絶縁膜で被覆されていること
（14）第１シールド電極膜は第１検出電極膜が配置された部分の周囲を取り囲むようにはみ出して広がり、第２シールド電極膜は第２検出電極膜が配置された部分の周囲を取り囲むようにはみ出して広がっていること

本発明による静電式近接センサは、次の（21）〜（28）により特定されるものである。
（21）電極システムと、回路システムを備えた静電式近接センサであること
（22）電極システムは、誘電体である絶縁ベース上に第１シールド電極膜と第２シールド電極膜が互いに絶縁隔離された状態で面方向に並んで設置されていること
（23）第１シールド電極膜上には第１検出電極膜が、第２シールド電極膜上には第２検出電極膜が、それぞれ誘電体である絶縁膜を介して設置されていること
（24）第１検出電極膜および第２検出電極膜の表面は共に誘電体である絶縁膜で被覆されていること
（25）第１シールド電極膜は第１検出電極膜が配置された部分の周囲を取り囲むようにはみ出して広がり、第２シールド電極膜は第２検出電極膜が配置された部分の周囲を取り囲むようにはみ出して広がっていること
（26）回路システムは、電圧印加手段と、差検出手段を備えていること
（27）電圧印加手段は、第１電圧印加手段と、第２電圧印加手段を備え、第１電圧印加手段は、第１シールド電極膜と第１検出電極膜にほぼ等しい電圧を印加するとともに、その印加電圧を繰り返し変化させ、第２電圧印加手段は、第２シールド電極膜と第２検出電極膜にほぼ等しい電圧を印加するとともに、その印加電圧を第１電圧印加手段の印加電圧に対して逆相で繰り返し変化させること
（28）差検出手段は、第１検出電極膜の蓄積電荷量と第２検出電極膜の蓄積電荷量の差分に対応した電圧信号を出力すること

たとえば自動車バンパー等の湾曲した被装着面にも、そのデザインを阻害することなく、また表面塗装等の支障になることもなく、薄型で容易に装着できるとともに、至近距離の被検出物体を満遍なく検出でき、さらに、激しい降雨や凍結、泥や融雪剤等の付着があっても、安定に動作できる高い耐環境性を備えた静電式近接センサの電極システム、および静電式近接センサを実現できる。

この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第１実施形態を示す平面図およびその断面図である。 この発明の電極システムを用いた静電式近接センサ回路システムの実施形態を示す回路図および要部波形図である。 この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第２実施形態を示す断面図である。 この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第３〜５実施形態を示す断面図である。

＝＝＝この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第１実施形態＝＝＝
図１は、この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第１実施形態を平面図と厚みを誇張した断面図によって示す。
同図に示す静電式近接センサの電極システム２０は、たとえば自動車のバンパーやハッチバックドアあるいは建造物の自動ドア等の被装着面１１に装着されて使用されるものであって、その被装着面１１と反対側面上の空間領域を検出領域とする。装着は接着剤や粘着剤等を使って行われるが、電極システム２０全体を薄型の可撓構成とすることにより、自動車バンパー等の湾曲した被装着面１１に沿って面状に装着させることが簡単にできる。これにより、被装着面１１であるバンパー等のデザインを阻害することなく、また塗装等を阻害する突起を形成することなく、近接センサの電極システム２０を装着させることができる。

この近接センサの電極システム２０は、第１シールド電極膜Ｓｓａ、第１検出電極膜Ａ、第２シールド電極膜Ｓｓｂ、第２検出電極膜Ｂ、および各電極膜Ａ，Ｂ，Ｓｓａ，Ｓｓｂ間を互いに絶縁隔離するとともに、被装着体からも絶縁隔離する絶縁ベース３０および絶縁膜３１により構成される。絶縁ベース３０および絶縁膜３１は誘電体であって、フィルム添着、塗布、印刷等により積層形成される。

第１シールド電極膜Ｓｓａと第２シールド電極膜Ｓｓｂは、絶縁ベース３０上で互いに絶縁隔離された状態で配置されている。第１検出電極膜Ａと第２検出電極膜Ｂは、長さと幅がほぼ同じ帯状であって、互いに面方向に並んだ状態で平行に近接するように配置されている。

第１シールド電極膜Ｓｓａは、第１検出電極膜Ａが配置された部分の周囲を取り囲むべく、はみ出して広がるように形成される。この第１シールド電極膜Ｓｓａは絶縁ベース３０上に形成されていて、自動車バンパー等の被装着体（被装着面１１）から絶縁される。

同様に、第２シールド電極膜Ｓｓｂも、第２検出電極膜Ｂが配置された部分の周囲を取り囲むべく、はみ出して広がるように形成される。この第２シールド電極膜Ｓｓｂも絶縁ベース３０上に形成されていて、自動車バンパー等の被装着体（被装着面１１）から絶縁される。

第１および第２シールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂの上面と、第１および第２検出電極膜Ａ，Ｂの上面はそれぞれ、誘電体である絶縁膜３１で覆われている。第１シールド電極膜Ｓｓａと第１検出電極膜Ａ間、およびは第２シールド電極膜Ｓｓｂと第２検出電極膜Ｂ間も、誘電体である絶縁膜３１で絶縁隔離されている。各絶縁膜３１はそれぞれ絶縁フィルムの添着あるいは絶縁材の塗布もしくは印刷等により積層形成される。

第１シールド電極膜Ｓｓａは、その周縁部が第１検出電極膜Ａの外縁を面方向から取り囲む。同様に、第２シールド電極膜Ｓｓｂも、その周縁部が第２検出電極膜Ｂの外縁を面方向から取り囲む。この際、第１および第２検出電極膜Ａ，Ｂの外縁からシールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂの外縁までの間には、ある程度以上の沿面距離（はみ出し幅）ｄが確保されている。

さらに、図１に示した近接センサの電極システム２０では、第１および第２検出電極膜Ａ，Ｂをそれぞれに同一面上で面方向から取り囲む環状シールド電極膜２４が設けられている。この環状シールド電極膜２４は、第１および第２検出電極膜Ａ，Ｂに対して同一層面に形成されるとともに、その下側に位置するシールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂにビア２５を介して導電接続されている。この環状シールド電極膜２４の上側面は、第１および第２検出電極膜Ａ，Ｂと共に、誘電体である絶縁膜３１で覆われている。

＝＝＝静電式近接センサの回路システムの実施形態＝＝＝
図２は、図１に示した電極システム２０を用いる静電式近接センサの回路システムをその要部波形図とともに示す。
同図において、Ｓｃａは第１検出電極膜Ａの接続端子、Ｓｃｂは第２検出電極膜Ｂの接続端子をそれぞれ示す。また、Ｃａは被検出体の近接により第１検出電極膜Ａに形成される静電容量、Ｃｂはその被検出体の近接により第２検出電極膜Ｂに形成される静電容量をそれぞれ示す。

近接センサ電極システム２０の検出領域に被検出体が近接すると、その被検出体により、第１および第２検出電極膜Ａ，Ｂにそれぞれ静電容量Ｃａ，Ｃｂが生じる。この静電容量Ｃａ，Ｃｂは被検出体が検出電極膜Ａ，Ｂに接近するにしたがって増大する。この接近したときの静電容量Ｃａ，Ｃｂは、第１検出電極膜Ａと第２検出電極膜Ｂがほぼ同じ長さと幅に形成されて電極面積がほぼ同じであることにより、ほぼ同じように変化する。

一方、回路システムは、スイッチング回路Ｓｓ１，Ｓｔａ，Ｓｓ２，Ｓｔｂを用いた電圧印加手段と、演算増幅器（オペアンプ）５１〜５３を用いた差検出手段を備えている。

電圧印加手段は、スイッチング回路Ｓｓ１，Ｓｔａによる第１電圧印加手段と、スイッチング回路Ｓｓ２，Ｓｔｂによる第２電圧印加手段とにより構成される。スイッチング回路Ｓｓ１，ＳｔａとＳｓ２，Ｓｔｂは互いに逆相で周期的にオン／オフさせられ、それぞれに互いに異なる第１電位Ｖｓ１と第２電位Ｖｓ２（Ｖｓ１＞Ｖｓ２）を切換選択する。

第１電圧印加手段をなすスイッチング回路Ｓｓ１，Ｓｔａは、第１シールド電極膜Ｓｓａと第１検出電極膜Ａの接続端子Ｓｃａに、電位Ｖｓ１とＶｓ２を周期的に切り換えながら印加する。同様に、第２電圧印加手段をなすスイッチング回路Ｓｓ２，Ｓｔｂは、第２シールド電極膜Ｓｓｂと第１検出電極膜Ｂの接続端子Ｓｃｂに、電位Ｖｓ１とＶｓ２を周期的に切り換えながら印加する。

このとき、第１シールド電極膜Ｓｓａと第１検出電極膜Ａ間、第２シールド電極膜Ｓｓｂと第２検出電極膜Ｂ間にはそれぞれ、同電位が印加されるが、第１シールド電極膜Ｓｓａおよび第１検出電極膜Ａの電位と、第２シールド電極膜Ｓｓｂおよび第２検出電極膜Ｂの電位は、互いに極性が逆になるように印加される。

差検出手段は、第１および第２の電荷電圧変換回路と差動回路により構成される。第１電荷電圧変換回路は、演算増幅器５１、負帰還容量素子Ｃｆａ、放電リセット用スイッチング回路Ｓｒａを用いて構成され、第１検出電極膜Ａが形成する静電容量Ｃａの蓄積電荷を電圧Ｖａに変換する。第２電荷電圧変換回路は、演算増幅器５２、負帰還容量素子Ｃｆｂ、放電リセット用スイッチング回路Ｓｒｂを用いて構成され、第２検出電極膜Ｂが形成する静電容量Ｃｂの蓄積電荷を電圧Ｖｂに変換する。差動回路は、演算増幅器５３と抵抗Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂを用いて構成され、第１および第２の電荷電圧変換回路の各出力電圧Ｖａ，Ｖｂの差Ｖｄ（＝Ｖａ−Ｖｂ）を出力する。この差出力Ｖｄは、サンプリング用スイッチング回路Ｓｓｈにより周期的に抽出される。この抽出された差出力Ｖｏを、レベル弁別などの処理を行うことにより、被検出物の接近の有無を判定することができる。

＝＝＝検出動作＝＝＝＝
上述した電極システム２０と回路システムによる被検出物の接近検出動作について説明する。

図１および図２において、まず、第１シールド電極膜Ｓｓａと第１検出電極膜Ａ間は、共に同電位（Ｖｓ１またはＶｓ２）が印加されることにより電荷の充放電が行われない。これにより、第１シールド電極膜Ｓｓａは、第１検出電極膜Ａを被装着体から静電遮蔽しながらも、その第１検出電極膜Ａとの間に形成される静電容量は等価的にゼロとなる。つまり、第１シールド電極膜Ｓｓａは、第１検出電極膜Ａの静電挙動に干渉することなく、その第１検出電極膜Ａを被装着体から静電シールドする。

同様に、第２シールド電極膜Ｓｓｂと第２検出電極膜Ｂ間も、共に同電位（Ｖｓ２またはＶｓ１）が印加されることにより、等価的な静電容量がゼロとなる。これにより、第２シールド電極膜Ｓｓｂも、第２検出電極膜Ｂの検出電極の静電挙動に干渉することなく、その第２検出電極膜Ｂを被装着体から静電シールドする。

被装着体は、たとえば自動車のバンパー等であったりするが、これらは一般に、電気的に不完全に浮遊していて、たとえば電位は接地電位などの特定の基準電位に固定されず、さらに種々のノイズ源を内蔵あるいは搭載している場合が多い。また、被装着体自体がノイズを拾うことがある。

このような被装着体に静電式近接センサの電極システムを装着した場合、その被装着体からのノイズがもっとも懸念されるところであるが、上述した電極システムと回路システムを用いた本発明に係る静電式近接センサでは、センサ部分をなす第１検出電極膜Ａと第２検出電極膜Ｂがそれぞれ、シールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂにより被装着体から静電シールドされることにより、その被装着体からのノイズの影響を効果的に抑圧あるいは低減させることができる。これにより、従来は静電式近接センサの弱点とされていた耐ノイズ性を改善し、むしろ、その耐ノイズ性を高めることができる。

電極システム２０の検出領域に被検出物体が接近すると、この被検出物体と第１検出電極膜Ａおよび第２検出電極膜Ｂの間にそれぞれ静電容量Ｃａ，Ｃｂが形成される。この静電容量Ｃａ，Ｃｂは、被検出物体と検出電極膜Ａ，Ｂ間の距離が短くなるにしたがい、ほぼその距離の逆数に比例して増大する。

各検出電極膜Ａ，Ｂにはそれぞれ、周期的に変化する電位（Ｖｓ１，Ｖｓ２）が印加されることにより、その印加電位の差と検出電極膜Ａ，Ｂが形成する静電容量Ｃａ，Ｃｂの積に相当する電荷が充放電される。このとき、第１検出電極膜Ａと第２検出電極膜Ｂには互いに逆相の電位が印加されるため、第１検出電極膜Ａの静電容量Ｃａと第２検出電極膜Ｂの静電容量Ｃｂには、互いに逆極性の電荷が蓄積される。

このため、第１および第２の電荷電圧変換回路の出力電圧Ｖａ，Ｖｂは、被検出物体の接近によりその絶対値は共に増加するが、その極性は反対となる。この極性が反対の変換出力電圧Ｖａ，Ｖｂを差動回路に入力させると、両出力電圧Ｖａ，Ｖｂの絶対値の総和（Ｖａ＋Ｖｂ）が差出力Ｖｏとして出力される。この差出力Ｖｏを、フィルタリング処理（図示省略）などを行ってから、所定のしきい値でレベル弁別することにより、被検出物体の接近の有無を判別させることができる。

＝＝＝耐ノイズ性について＝＝＝
上述した検出動作において、シールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂ上にて互いに面方向に並んで設置されている第１検出電極膜Ａと第２検出電極膜Ｂにそれぞれ、カー無線等の環境電磁波ノイズが誘導されると、この誘導ノイズは第１検出電極膜Ａと第２検出電極膜Ｂに同相で現れてそれぞれに電圧変換される。このため、第１および第２の電荷電圧変換回路の出力電圧Ｖａ，Ｖｂにはその誘導ノイズ成分も含まれているが、このノイズ成分はほぼ同相であることにより、演算増幅器５３による差動回路にて差動相殺される。これにより、耐ノイズ性が高められる。

この場合、第１検出電極膜Ａと第２検出電極膜Ｂを、その長さと幅がほぼ同じの帯状とするとともに、互いに平行に近接するように配置することにより、ノイズの同相除去効率を高めて、耐ノイズ性をさらに高めることができる。

＝＝＝耐環境性について＝＝＝
この発明に係る近接センサの電極システム２０の主要な利用形態としては、たとえば自動車バンパーに装着して使用することが想定されている。しかし、自動車のバンパー付近は風雨等の自然環境や路面状況等にもっとも過酷に曝される部分であって、この部分に装着されるセンサには、とくに高い耐環境性が要求される。上述した近接センサ電極システム２０をバンパーに装着した場合、激しい降雨や凍結、泥や融雪剤等の付着が予想される。

このため、この発明の近接センサ電極システム２０では、図１に示すように、各電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂ，Ａ，Ｂの表面をそれぞれ誘電体である絶縁膜３１で覆い、さらに、第１検出電極膜Ａの外縁から第１シールド電極膜Ｓｓａ外縁までの間、第２検出電極膜Ｂの外縁から第２シールド電極膜Ｓａｂの外縁までの間にそれぞれ、ある程度以上の沿面距離（はみ出し幅）ｄを確保している。

まず、各電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂ，Ａ，Ｂの表面を誘電体である絶縁膜３１で覆うことにより、雨水、泥、融雪剤などが電極Ａ，Ｂに直接接触して浸食するのを防ぐことができる。また、シールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂについては、その下面が誘電体である絶縁ベース３０により、被装着体から絶縁隔離および保護されている。

次に、検出電極膜Ａ，Ｂの外縁からシールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂの外縁までの間にある程度以上の沿面距離ｄを確保することにより、検出電極膜Ａ，Ｂによる検出動作が抵抗導電性の水膜によって阻害されるのを回避させることができる。

検出電極膜Ａ，Ｂの表面は絶縁膜３１によって保護されるが、その絶縁膜３１の表面が雨水や融雪剤を含んだ水などで濡れて水膜ができると、この水膜は抵抗性導電膜として検出電極膜Ａ，Ｂに覆い被さる。

この抵抗性導電膜は電極システム２０と被装着体に跨って覆い被さるため、検出電極膜Ａ，Ｂが、被装着体に導電接続している導電膜で覆われてしまったのと同じような作用を受け、正常な検出動作が阻害されてしまう。

しかし、この発明の電極システム２０では、検出電極膜Ａ，Ｂの外縁からシールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂの外縁までの間にある程度以上の沿面距離ｄを確保することにより、検出電極膜Ａ，Ｂに覆い被さる抵抗性導電膜を、その沿面距離ｄ部分にて被装着体から交流的に分離させることができる。これにより、その抵抗性導電膜による検出動作への影響を回避させることができる。

雨水や融雪剤を含んだ水などの水膜は、１ｃｍ平方あたり数百Ｋオーム〜数Ｍオームの抵抗性導電膜を形成するが、シールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂに覆い被さる部分の抵抗性導電膜は、そのシールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂとの間で絶縁膜３１を介して分布容量を形成する。この分布容量がある程度以上の沿面距離ｄにわたって形成されることにより、検出電極膜Ａ，Ｂを囲む環状部分の内側と外側を交流的に遮断するローパス・フィルタの分離帯が分布形成される。これにより、激しい降雨や凍結、泥や融雪剤等の付着があっても、感度低下が小さく安定に動作できる高い耐環境性を得ることができる。

＝＝＝沿面距離（はみ出し幅）ｄについて＝＝＝
沿面距離ｄは、雨水や融雪剤を含んだ水などの水膜が形成する抵抗性導電膜の抵抗率、検出電極膜Ａ，Ｂの充放電駆動周波数、沿面距離ｄ部分にてシールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂを覆う絶縁体の厚さと誘電率等によって決めることができる。具体的には、検出電極膜Ａ，Ｂの充放電駆動周波数よりも低いカットオフ周波数を持つローパス・フィルタが分布形成されるように沿面距離ｄを設定すればよい。一般的構造では、沿面距離ｄは１ｃｍ以上さらに好ましくは２ｃｍ以上確保されていることが望ましい。

＝＝＝近接センサ電極システムの第２実施形態＝＝＝
図３は、この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第２実施形態を示す。同図に示す電極システム２０では、シールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂの上に絶縁膜３１を介して検出電極膜Ａ，Ｂを設けるとともに、各検出電極膜Ａ，Ｂは、その下に位置するシールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂの周縁部によってほぼ面方向から環状に囲繞されている。

＝＝＝近接センサ電極システムの第３〜５実施形態＝＝＝
図４は、この発明に係る静電式近接センサの電極システムの第３〜５実施形態を示す。
同図の（ａ）に示す電極システム２０では、検出電極膜Ａ，Ｂの外縁を面方向から取り囲むシールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂの周縁部に沿って、高抵抗の導電性被覆２６が環状に設けられている。導電性被覆２６は上面が露出されているとともに、シールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂに接続されている。この導電性被覆２６は、雨水等による抵抗性導電膜が形成される場合に、検出電極膜Ａ，Ｂと被装着体間を一層確実に分離させるのに有効である。

同図の（ｂ）に示す電極システム２０では、検出電極膜Ａ，Ｂの外縁を面方向から取り囲むシールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂ周縁部の幅の一部を露出させている。

同図の（ｃ）に示す電極システム２０では、検出電極膜Ａ，Ｂの外縁を面方向から取り囲むシールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂの周縁部の幅の全部を露出させている。

上記のように、シールド電極膜Ｓｓａ，Ｓｓｂのはみだし部分上の誘電体層を削除すること、あるいはその厚さを薄くすることは、検出電極膜Ａ，Ｂと被装着体間の交流的分離を一層確実にする上で有効であり、これにより、そのはみ出し部分の幅（沿面距離ｄ）を縮小させることができる。

１１ 電極システムの被装着面
２０ 電極システム
Ａ 第１検出電極膜
Ｂ 第２検出電極膜
Ｓｓａ 第１シールド電極膜
Ｓｓａ 第２シールド電極膜
２４ 環状シールド電極膜
２５ ビア
２６ 高抵抗の導電性被覆
３０ 絶縁ベース
３１ 絶縁膜
５１ 第１電荷電圧変換回路を構成する演算増幅器
５２ 第２電荷電圧変換回路を構成する演算増幅器
５３ 差動回路を構成する演算増幅器
ｄ 沿面距離（はみ出し幅）
Ｓｃａ 第１検出電極膜Ａの接続端子
Ｓｃｂ 第２検出電極膜Ｂの接続端子
Ｃａ 第１検出電極膜Ａに形成される静電容量
Ｃｂ 第２検出電極膜Ｂに形成される静電容量
Ｃｆａ，Ｃｆｂ 負帰還容量素子
Ｓｒａ，Ｓｒｂ 放電リセット用スイッチング回路
Ｖｓ１，Ｖｓ２ 印加電位（Ｖｓ１＞Ｖｓ２）
Ｓｔａ，Ｓｔｂ，Ｓｓ１，Ｓｓ２ 電位Ｖｓ１，Ｖｓ２を切り換えるスイッチング回路
Ｖｄ 差出力
Ｖｏ サンプリング抽出された差出力

Claims (5)

1. 誘電体である絶縁ベース上に第１シールド電極膜と第２シールド電極膜が互いに絶縁隔離された状態で面方向に並んで設置され、
   第１シールド電極膜上には第１検出電極膜が、第２シールド電極膜上には第２検出電極膜が、それぞれ誘電体である絶縁膜を介して設置され、
   第１検出電極膜および第２検出電極膜の表面は共に誘電体である絶縁膜で被覆され、
   第１シールド電極膜は第１検出電極膜が配置された部分の周囲を取り囲むようにはみ出して広がり、第２シールド電極膜は第２検出電極膜が配置された部分の周囲を取り囲むようにはみ出して広がっている、
   静電式近接センサの電極システム。
2. 請求項１において、第１検出電極膜と第２検出電極膜は、長さと幅がほぼ同じの帯状であって、互いに平行に近接するように配置されていることを特徴とする静電式近接センサの電極システム。
3. 請求項１または２において、第１検出電極膜を同一面上で面方向から取り囲む第１環状シールド電極膜と、第２検出電極膜を同一面上で面方向から取り囲む第２環状シールド電極膜が設けられ、各環状シールド電極膜はそれぞれ、第１および第２検出電極膜に対して同一層面に形成されるとともに、その下側に位置するシールド電極膜に導電接続され、その上側面が第１および第２検出電極膜と共に、誘電体である絶縁膜で覆われていることを特徴とする静電式近接センサの電極システム。
4. 電極システムと、回路システムを備えた静電式近接センサであって、
   電極システムは、誘電体である絶縁ベース上に第１シールド電極膜と第２シールド電極膜が互いに絶縁隔離された状態で面方向に並んで設置され、
   第１シールド電極膜上には第１検出電極膜が、第２シールド電極膜上には第２検出電極膜が、それぞれ誘電体である絶縁膜を介して設置され、
   第１検出電極膜および第２検出電極膜の表面は共に誘電体である絶縁膜で被覆され、
   第１シールド電極膜は第１検出電極膜が配置された部分の周囲を取り囲むようにはみ出して広がり、第２シールド電極膜は第２検出電極膜が配置された部分の周囲を取り囲むようにはみ出して広がっており、
   回路システムは、電圧印加手段と、差検出手段を備え、
   電圧印加手段は、第１電圧印加手段と、第２電圧印加手段を備え、第１電圧印加手段は、第１シールド電極膜と第１検出電極膜にほぼ等しい電圧を印加するとともに、その印加電圧を繰り返し変化させ、第２電圧印加手段は、第２シールド電極膜と第２検出電極膜にほぼ等しい電圧を印加するとともに、その印加電圧を第１電圧印加手段の印加電圧に対して逆相で繰り返し変化させ、
   差検出手段は、第１検出電極膜の蓄積電荷量と第２検出電極膜の蓄積電荷量の差分に対応した電圧信号を出力する
   静電式近接センサ。
5. 請求項４において、差検出手段は、第１検出電極膜の蓄積電荷量を電圧変換する第１の電荷電圧変換回路と、第２検出電極膜の蓄積電荷量を電圧変換する第２の電荷電圧変換回路と、第１および第２の電荷電圧変換回路の各出力電圧の差を出力する差動回路とを備えていることを特徴とする静電式静電式近接センサ。

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