JP2014167415A - 静電容量式近接センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触で、対象物の位置または大きさを得ることができる静電容量式近接センサ装置を提供する。
【解決手段】センサ装置は、距離を隔てて配置された少なくとも３つの電極２２ａ〜２２ｃを備えるセンサ２０と、対象物６２を各電極２２ａ〜２２ｃとの間における静電容量をそれぞれ検出する検出器３０と、対象物６２に相当する物体６１の形状を円柱状または球体状としたときに、物体６１の表面と各電極２２ａ〜２２ｃとの実際の離間距離Ｌ１〜Ｌ３と検出器３０により検出されるそれぞれの静電容量Ｃ１〜Ｃ３とに基づいて取得した、静電容量と離間距離との関係７０を記憶する記憶装置４０と、対象物６２の形状を円柱状または球体状とみなし、検出器３０により検出される静電容量Ｃａ１〜Ｃａ３と関係７０とに基づいて、対象物６２の位置または対象物６２の大きさを算出する演算装置５０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量を用いて近接する対象物の位置または大きさを算出する静電容量式近接センサ装置に関するものである。

特許文献１には、ヘッドレストに設けられた静電容量センサにより、頭部と静電容量センサの電極との間における静電容量に基づいて、ヘッドレストに対する頭部の高さ方向および横方向の位置を算出することが記載されている。また、特許文献２，３にも同様のことが記載されている。また、特許文献４には、３つの接触子を用いて円筒形状物体の寸法を測定する装置が記載されている。

特開２０１０−２２１８１９号公報 国際公開第２０１０／１１０３０６号 国際公開第２０１０／１１０３０７号 特開２００４−４５２０６号公報

特許文献１〜３によれば、ヘッドレストに対する対象物の高さ方向位置および横方向位置を算出するのみであり、ヘッドレストから対象物の離間方向の位置を算出するものではない。また、当該文献によれば、対象物の大きさを算出することもできない。一方、特許文献４は、接触式であるため、非接触で計測することが求められる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、非接触で、対象物の位置または大きさを得ることができる静電容量式近接センサ装置を提供することを目的とする。

本手段に係る静電容量式近接センサ装置は、距離を隔てて配置された少なくとも３つの電極を備えるセンサと、対象物と各電極との間における静電容量をそれぞれ検出する検出器と、対象物に相当する物体の形状を円柱状または球体状としたときに、物体の表面と各電極との実際の離間距離と検出器により検出されるそれぞれの静電容量とに基づいて取得した、静電容量と離間距離との関係を記憶する記憶装置と、対象物の形状を円柱状または球体状とみなし、検出器により検出される静電容量と関係とに基づいて、対象物の位置または対象物の大きさを算出する演算装置とを備える。

ここで、電極と対象物との間の静電容量は、対象物の導電率などに応じて変化する。そのため、検出される静電容量から、対象物の離間方向の位置を算出することは容易ではない。しかし、本手段によれば、対象物に相当する物体と各電極との実際の離間距離を用いて取得した関係を用いている。予め実験的に求めた実測値を用いることで、検出される静電容量から、対象物と電極との離間距離を推定することができる。この推定値を用いることで、対象物の位置または対象物の大きさを算出することができる。

また、センサは、直線上に距離を隔てて配置された少なくとも３つの電極を備え、演算装置は、対象物を円柱状とみなして、対象物の位置または対象物の大きさを算出してもよい。直線上に少なくとも３つの電極を配置することで、確実に円柱状の対象物の位置または大きさを算出できる。

この場合、対象物の位置は、円柱状の対象物の中心軸の位置とするとよい。また、対象物の大きさは、円柱状の対象物の直径または半径とするとよい。

また、演算装置は、検出器により検出される静電容量と関係とに基づいて、対象物の表面と３つの電極との離間距離をそれぞれ算出し、算出された３つの離間距離および各電極間距離に基づいて、対象物の位置または対象物の大きさを算出してもよい。このように、各電極間距離を用いることで、確実に、対象物の位置または大きさを算出できる。

また、センサは、直線上に距離を隔てて少なくとも４つの電極を備え、演算装置は、静電容量の大きな３つの電極を選択し、選択された３つの電極により検出された静電容量に基づいて、対象物の位置または対象物の大きさを算出してもよい。これにより、広範囲に計測することができつつ、高精度に計測することができる。

また、センサは、非直線上かつ平面上に距離を隔てて配置された少なくとも４つの電極を備え、演算装置は、対象物を球体状とみなして、対象物の位置または対象物の大きさを算出してもよい。平面上に非直線上に少なくとも４つの電極を配置することで、確実に球体状の対象物の位置または大きさを算出できる。

この場合、対象物の位置は、球体状の対象物の中心の位置とするとよい。また、対象物の大きさは、球体状の対象物の直径または半径とするとよい。

また、演算装置は、検出器により検出される静電容量と関係とに基づいて、対象物の表面と４つの電極との離間距離をそれぞれ算出し、算出された４つの離間距離および各電極間距離に基づいて、対象物の位置または対象物の大きさを算出してもよい。このように、各電極間距離を用いることで、確実に、対象物の位置または大きさを算出できる。

また、センサは、非直線上かつ平面上に距離を隔てて少なくとも５つの電極を備え、演算装置は、静電容量の大きな４つの電極を選択し、選択された４つの電極により検出された静電容量に基づいて、対象物の位置または対象物の大きさを算出してもよい。これにより、広範囲に計測することができつつ、高精度に計測することができる。

また、センサは、弾力性を有するシートに配置され、エラストマーにより形成されるとよい。弾力性を有するシートに人間が着座することにより、シート形状が変化する。このような場合に、センサをエラストマー製とすることで、センサの形状がシート形状に追従する。従って、シートの弾力性に影響を与えることを抑制でき、座り心地を良好に保つことができる。

第一実施形態の静電容量式近接センサ装置の全体構成を示す図である。 図１のセンサの断面図である。 疑似対象物を用いて、図１の記憶装置に記憶される情報を取得する際の事前実測状態図である。 図１の記憶装置に記憶される情報（関係式）を示す図である。 実際の対象物の位置、大きさを算出する際の、センサと実際の対象物との位置を示す図であり、前後方向（Ｙ方向）と左右方向（Ｘ方向）の平面上における図である。 図５と同様にセンサと実際の対象物との位置を示す図であり、前後方向（Ｙ方向）と上下方向（Ｚ方向）の平面上における図である。 第二実施形態のセンサの正面図である。 第三実施形態のセンサの正面図である。 第三実施形態において、実際の対象物の位置、大きさを算出する際の、センサと実際の対象物との位置を示す図であり、前後方向（Ｙ方向）と左右方向（Ｘ方向）の平面上における図である。 図９と同様にセンサと実際の対象物との位置を示す図であり、前後方向（Ｙ方向）と上下方向（Ｚ方向）の平面上における図である。 第四実施形態のセンサの正面図である。 第五実施形態のセンサの正面図である。

＜第一実施形態＞
（センサ装置の全体構成）
第一実施形態の静電容量式近接センサ装置（以下、センサ装置と称する）の全体構成について、図１および図２を参照して説明する。図１に示すように、センサ装置は、例えば、車両のシート１０に好適に用いられ、当該シート１０の着座者の位置、大きさを算出するために用いる。ここで、車両シート１０の各部材は、弾力性を有することで、着座者の座り心地を良好にしている。

そして、センサ装置は、例えば、車両シート１０の座面１１に人間が着座しているかを判定したり、車両シート１０のヘッドレスト１３に対する着座者の頭部の位置を算出したり、着座者の頭部の大きさを算出したり、車両シート１０の背もたれ部１２に対する着座者の上半身の位置を算出したり、着座者の上半身の大きさ（体格）を算出したりするために用いる。着座者の頭部や上半身の位置、大きさを得ることにより、例えば、エアバッグの開閉の判定に用いたり、運転者の居眠り検知に用いたりすることができる。

本実施形態においては、センサ装置は、着座者の頭部を計測対象物として、ヘッドレスト１３に対する頭部の位置を計測すると共に、頭部の大きさを計測する。センサ装置は、センサ２０と、検出器３０と、記憶装置４０と、演算装置５０とを備える。

センサ２０は、図２に示すように、基材２１、３つの検出用電極２２ａ〜２２ｃ、シールド電極２３、被覆材２４，２５を備える。基材２１は、エラストマーにより形成され、可撓性を有し、面接線方向に伸縮自在である。３つの検出用電極２２ａ〜２２ｃは、直線上に距離を隔てて配置されている。この検出用電極２２ａ〜２２ｃは、基材２１の一方面に接着されている。この検出用電極２２ａ〜２２ｃも、導電性フィラーを配合させたエラストマーにより形成される。検出用電極２２ａ〜２２ｃのそれぞれは、接近する対象物（導電体）との間の静電容量を検出するための電極である。

基材２１のうち検出用電極２２ａ〜２２ｃの反対面には、シールド電極２３が接着されている。シールド電極２３は、シールド電極２３側に導電体が接近したとしても、検出用電極２２ａ〜２２ｃによる静電容量の検出に影響を及ぼさないようにするためのものである。被覆材２４，２５は、絶縁製のエラストマーにより形成され、被覆材２４は、検出用電極２２ａ〜２２ｃを被覆し、被覆材２５は、シールド電極２３を被覆する。

つまり、センサ２０は、エラストマーにより形成され、全体として可撓性を有しかつ伸縮自在な性質を有する。センサ２０は、車両のシートのヘッドレスト１３の内部に収容されており、詳細にはヘッドレスト１３の表皮材１３ａの裏面に固定される。従って、着座者がヘッドレスト１３にもたれることでヘッドレスト１３の表皮材１３ａが変形したときに、センサ２０は表皮材１３ａの変形に追従して変形する。

また、弾力性を有するシート１０に人間が着座することにより、シート形状が変化する。このような場合に、センサ２０をエラストマー製とすることで、センサ２０の形状がシート形状に追従する。従って、シート１０の弾力性に影響を与えることを抑制でき、座り心地を良好に保つことができる。

検出器３０は、対象物と各検出用電極２２ａ〜２２ｃとの間における静電容量をそれぞれ検出する。検出器３０は、例えば、電気回路により形成される。なお、検出器３０は、静電容量そのものを検出する場合に限られず、静電容量を変換して得られる物理量、例えば、変換された電圧として検出する場合を含む。

記憶装置４０は、実対象物に相当する物体（以下、疑似対象物）６１（図３に示す）を用いた実測値に基づいて、静電容量と離間距離との関係を記憶する。当該関係における静電容量は、検出用電極２２ａ〜２２ｃのそれぞれと疑似対象物との間の静電容量である。当該関係における離間距離は、検出用電極２２ａ〜２２ｃのそれぞれと疑似対象物６１の表面との離間距離である。
演算装置５０は、実対象物６２（図５に示す）がセンサ２０に接近する場合に、接近した実対象物６２の位置および大きさを算出する。

（記憶装置に記憶される関係の説明）
上述した記憶装置４０に記憶される静電容量と離間距離との関係について、図３および図４を参照して説明する。当該関係を取得するために、図３に示すように、疑似対象物６１を用意する。本実施形態においては、疑似対象物６１は、円柱状表面を有する物体であって、例えば金属などである導電性材料により形成する。疑似対象物６１は、実対象物６２である着座者の頭部に相当するため、頭部に近い導電性を有する材料により形成する。

図３に示すように、円柱状の疑似対象物６１を、センサ２０から離れた位置に設置する。図３においては、疑似対象物６１の中心軸が検出用電極２２ａ〜２２ｃの配列直線方向に対して直交するように、かつ、疑似対象物６１の中心軸が検出用電極２２ｂの法線方向（図３の前後方向）に位置するように、疑似対象物６１とセンサ２０とを位置決めする。なお、疑似対象物６１の中心軸が検出用電極２２ｂの法線方向からずれた位置であってもよい。

続いて、検出用電極２２ａ〜２２ｃのそれぞれと疑似対象物６１の表面との離間距離Ｌ１〜Ｌ３を実測する。図３においては、離間距離Ｌ２が、Ｌ１，Ｌ３より短い。
さらに、この離間距離Ｌ１〜Ｌ３は、さらに、検出器３０によって、検出用電極２２ａ〜２２ｃのそれぞれと疑似対象物６１との間の静電容量Ｃ１〜Ｃ３を検出する。ここで、静電容量は、対向する電極間距離が近いほど大きな値を示し、対向する電極間距離が遠いほど小さな値を示す。つまり、図３においては、静電容量Ｃ２が、Ｃ１，Ｃ３より大きな値となる。

上述した離間距離Ｌ１〜Ｌ３の実測および静電容量Ｃ１〜Ｃ３の検出について、疑似対象物６１の複数の位置に変化させて行う。その結果について、横軸を離間距離とし、縦軸を静電容量とするグラフにプロットすると、図４の黒点で示される。図４において、各黒点に基づいて、近似式７０を導出する。例えば、最小二乗近似により、近似式７０を導出する。このようにして取得された近似式７０を、静電容量と離間距離の関係として、記憶装置４０に記憶する。

（演算装置の説明）
次に、演算装置５０による実対象物６２の位置および大きさの算出方法について、図５および図６を参照して説明する。図５に示すように、実対象物６２である頭部がヘッドレスト１３の近傍に位置する。ここで、実対象物６２である頭部は、実際には、円柱状ではないが、円柱状に近似する形状であることから、円柱状として考える。そこで、本実施形態においては、演算装置５０により算出される位置とは、円柱状の実対象物６２の中心軸の位置とし、大きさとは、円柱状の実対象物６２の半径ｒとする。もちろん、大きさは、直径としてもよい。

実対象物６２がヘッドレスト１３の近傍に位置する状態において、検出器３０により各検出用電極２２ａ〜２２ｃと実対象物６２との間の静電容量Ｃａ１〜Ｃａ３を検出する。そして、演算装置５０は、検出した静電容量Ｃａ１〜Ｃａ３と記憶装置４０に記憶される関係７０とに基づいて、各検出用電極２２ａ〜２２ｃと実対象物６２の表面との離間距離Ｌａ１〜Ｌａ３を算出する。例えば、離間距離Ｌａ１は、図４に示す関係７０より、静電容量Ｃａ１に対応する離間距離として得られる。Ｌａ２，Ｌａ３も同様である。

続いて、演算装置５０は、算出した離間距離Ｌａ１〜Ｌａ３と、各検出用電極２２ａ〜２２ｃの離間距離Ａ１，Ａ２とに基づいて、実対象物６２の中心軸の位置および半径ｒを算出する。

実対象物６２の中心軸の位置および半径ｒは、離間距離Ｌａ１〜Ｌａ３および電極間距離Ａ１，Ａ２から幾何学的に求めることができる。幾何学的な関係について説明する。図５および図６に示すように、中央の検出用電極２２ｂの位置を基準として、実対象物６２の中心軸の位置を（Ｘ，Ｙ）とする。なお、車両左右方向をＸ軸とし、車両前後方向をＹ軸とし、車両上下方向をＺ方向とする。

このとき、実対象物６２の中心軸の位置および半径ｒ、離間距離Ｌａ１〜Ｌａ３および電極間距離Ａ１，Ａ２は、式（１）〜（３）のように表される。

式（１）〜（３）において、未知数はＸ，Ｙ，ｒの３つであるため、上記３つの連立方程式を解くことにより未知数Ｘ，Ｙ，ｒを得ることができる。このようにして、演算装置５０は、円柱状とみなした実対象物６２の中心軸の位置（Ｘ，Ｙ）および実対象物６２の半径ｒを算出することができる。

一般に、検出用電極２２ａ〜２２ｃと実対象物６２との間の静電容量Ｃａ１〜Ｃａ３は、実対象物６２の導電率などに応じて変化する。そのため、検出される静電容量Ｃａ１〜Ｃａ３から、実対象物６２の離間方向の位置（Ｘ，Ｙ）を算出することは容易ではない。しかし、上記した本実施形態によれば、実対象物６２に相当する物体（疑似対象物６１）と各検出用電極２２ａ〜２２ｃとの実際の離間距離Ｌ１〜Ｌ３を用いて取得した関係７０を用いている。予め実験的に求めた実測値を用いることで、検出される静電容量Ｃａ１〜Ｃａ３から、実対象物６２と検出用電極２２ａ〜２２ｃとの離間距離Ｌａ１〜Ｌａ３を推定することができる。そして、式（１）〜（３）に示すように、この推定値Ｌａ１〜Ｌａ３を用いることで、円柱状とみなした実対象物６２の中心軸の位置（Ｘ，Ｙ）および実対象物６２の半径ｒを確実に算出することができる。

＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態のセンサ１２０について、図７を参照して説明する。センサ１２０は、第一実施形態のセンサ２０に対して検出用電極の数を３つから５つにしたものに相当する。

図７に示すように、センサ１２０は、基材１２１の一方面に、直線上に５つの検出用電極１２２ａ〜１２２ｅを配置して構成される。検出用電極１２２ａ〜１２２ｅ（図７の丸印）は、等間隔に配置される。また、図７において、検出用電極１２２ａ〜１２２ｅには導線が接続されている。

本実施形態において、演算装置５０は、検出器３０により検出される５つの静電容量を取得し、それらの中から大きな３つの静電容量を選択する。そして、演算装置５０は、選択した３つの静電容量と、図４に示す関係７０と、選択された静電容量に対応する３つの検出用電極の位置とに基づいて、実対象物６２の中心軸の位置および実対象物６２の半径ｒを算出する。

５つの検出用電極１２２ａ〜１２２ｅの中から、より適切な電極を選択して、選択された電極によって検出された静電容量を用いて、実対象物６２の位置および大きさを算出している。これにより、確実に算出できる。なお、本実施形態においては電極間距離を等間隔にしたが、不等間隔としたとしても各電極間距離を把握していればよい。

＜第三実施形態＞
第三実施形態のセンサ装置について、図８〜図１０を参照して説明する。本実施形態のセンサ装置は、実対象物６２を球体状とみなして、疑似対象物６１の形状を球体状とする。さらに、センサ２２０は、４つの検出用電極２２２ａ〜２２２ｄを非直線上かつ平面上に配置する。

本実施形態においては、図８に示すように、センサ２２０は、基材２２１の一方面に、４つの検出用電極２２２ａ〜２２２ｄを配置する。第一の検出用電極２２２ａは、基材２２１の中心から−Ｘ方向にＢ１の距離を隔てた位置に配置される。第二の検出用電極２２２ｂは、基材２２１の中心から＋Ｚ方向にＢ２の距離を隔てた位置に配置される。第三の検出用電極２２２ｃは、基材２２１の中心から−Ｚ方向にＢ３の距離を隔てた位置に配置される。第四の検出用電極２２２ｄは、基材２２１の中心から＋Ｘ方向にＢ４の距離を隔てた位置に配置される。

記憶装置４０には、予め球体状の疑似対象物６１を位置決めして、実測した静電容量と離間距離とから取得した静電容量と離間距離との関係７０（図４に示す）を記憶する。この関係７０は、実質的に、第一実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。

演算装置５０も、上記実施形態と同様に、球体状に相当する実対象物２６２がヘッドレスト１３に接近した状態において、検出器３０により検出された静電容量と、記憶装置４０に記憶される関係７０とに基づいて、実対象物２６２の位置および大きさを算出する。本実施形態においては、実対象物２６２を球体状とみなしているため、演算装置５０により算出される実対象物２６２の位置は、実対象物の中心の位置とし、実対象物２６２の大きさは、実対象物２６２の半径とする。

ここで、実対象物２６２および疑似対象物６１を球体状とした場合にも、上記同様に、実対象物２６２の中心位置および半径ｒは、離間距離Ｌｂ１〜Ｌｂ４および電極間距離Ｂ１〜Ｂ４から幾何学的に求めることができる。幾何学的な関係について説明する。図９および図１０に示すように、センサ２２０の基材２２１の中心を基準として、実対象物２６２の中心位置を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とする。なお、車両左右方向をＸ軸とし、車両前後方向をＹ軸とし、車両上下方向をＺ方向とする。

このとき、実対象物２６２の中心位置および半径ｒ、離間距離Ｌｂ１〜Ｌｂ４および電極間距離Ｂ１〜Ｂ４は、式（４）〜（７）のように表される。

式（４）〜（７）において、未知数はＸ，Ｙ，Ｚ，ｒの４つであるため、上記４つの連立方程式を解くことにより未知数Ｘ，Ｙ，Ｚ，ｒを得ることができる。このようにして、演算装置５０は、球体状とみなした実対象物２６２の中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）および実対象物２６２の半径ｒを算出することができる。

＜第四実施形態＞
次に、第四実施形態のセンサ３２０について、図１１を参照して説明する。センサ３２０は、第三実施形態のセンサ２２０に対して検出用電極の数を４個から１３個にしたものに相当する。

図１１に示すように、センサ３２０は、基材３２１の一方面に、基材３２１の対角方向に一定距離を隔てて１３個の検出用電極３２２（図１１の丸印）を配置して構成される。本実施形態において、演算装置５０は、検出器３０により検出される１３個の静電容量を取得し、それらの中から大きな４つの静電容量を選択する。そして、演算装置５０は、選択した４つの静電容量と、図４に示す関係７０と、選択された静電容量に対応する４つの検出用電極の位置とに基づいて、実対象物２６２の中心位置および実対象物２６２の半径ｒを算出する。

１３個の検出用電極の中から、より適切な電極を選択して、選択された電極によって検出された静電容量を用いて、実対象物２６２の位置および大きさを算出している。これにより、確実に算出できる。なお、本実施形態においては電極間距離を等間隔にしたが、不等間隔としたとしても各電極間距離を把握していればよい。

＜第五実施形態＞
第五実施形態のセンサ装置について、図１２を参照して説明する。本実施形態のセンサ装置は、第三実施形態と同様に、実対象物６２を球体状とみなして、疑似対象物６１の形状を球体状とする。さらに、センサ４２０は、４つの検出用電極４２２ａ〜４２２ｄを非直線上かつ平面上に配置する。ここで、本実施形態は、第三実施形態に対して、検出用電極４２２ａ〜４２２ｄの配置と、実対象物２６２の中心位置および半径ｒは、離間距離Ｌｃ１〜Ｌｃ４および電極間距離Ｃ１〜Ｃ４の幾何学的な関係が相違する。以下、相違する点について説明する。

本実施形態においては、図１２に示すように、センサ４２０は、基材４２１の一方面に、４つの検出用電極４２２ａ〜４２２ｄを配置する。第一の検出用電極４２２ａは、基材４２１の中心から−Ｘ方向にＣ１の距離を隔て、かつ、＋Ｚ方向にＣ３の距離を隔てた位置に配置される。第二の検出用電極４２２ｂは、基材２２１の中心から−Ｘ方向にＣ１の距離を隔て、かつ、−Ｚ方向にＣ４の距離を隔てた位置に配置される。第三の検出用電極４２２ｃは、基材２２１の中心から＋Ｘ方向にＣ２の距離を隔て、かつ、＋Ｚ方向にＣ３の距離を隔てた位置に配置される。第四の検出用電極４２２ｄは、基材２２１の中心から＋Ｘ方向にＣ２の距離を隔て、かつ、−Ｚ方向にＣ４の距離を隔てた位置に配置される。

ここで、ｒは、実対象物２６２の半径であり、Ｌｃ１〜Ｌｃ４は、各検出用電極４２２ａ〜４２２ｄと実対象物２６２との離間距離であり、Ｃ１〜Ｃ４は、電極間距離。幾何学的な関係について説明する。このとき、実対象物２６２の中心位置および半径ｒ、離間距離Ｌｃ１〜Ｌｃ４および電極間距離Ｃ１〜Ｃ４は、式（８）〜（１１）のように表される。

式（８）〜（１１）において、未知数はＸ，Ｙ，Ｚ，ｒの４つであるため、上記４つの連立方程式を解くことにより未知数Ｘ，Ｙ，Ｚ，ｒを得ることができる。このようにして、演算装置５０は、球体状とみなした実対象物２６２の中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）および実対象物２６２の半径ｒを算出することができる。

＜その他＞
上記実施形態においては、センサ２０をヘッドレスト１３に配置したが、背もたれ部１２に配置することもできる。この場合、対象物は、着座者の上半身となる。従って、演算装置５０は、着座者の上半身の中心軸の位置および上半身の半径を算出することができる。この場合、着座者の体格およびその位置を算出することができる。

１０：シート、 ２０，１２０，２２０，３２０，４２０：センサ、 ２２ａ〜２２ｃ，１２２ａ〜１２２ｅ，２２２ａ〜２２２ｄ，３２２，４２２ａ〜４２２ｄ：検出用電極、 ３０：検出器、 ４０：記憶装置、 ５０：演算装置、 ６１：疑似対象物、 ６２：実対象物、 ７０：静電容量と離間距離の関係、 Ａ１，Ａ２，Ｂ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４：電極間距離

Claims (12)

1. 距離を隔てて配置された少なくとも３つの電極を備えるセンサと、
   対象物と各前記電極との間における静電容量をそれぞれ検出する検出器と、
   前記対象物に相当する物体の形状を円柱状または球体状としたときに、前記物体の表面と各前記電極との実際の離間距離と前記検出器により検出されるそれぞれの静電容量とに基づいて取得した、静電容量と離間距離との関係を記憶する記憶装置と、
   前記対象物の形状を円柱状または球体状とみなし、前記検出器により検出される静電容量と前記関係とに基づいて、前記対象物の位置または前記対象物の大きさを算出する演算装置と、
   を備える静電容量式近接センサ装置。
2. 前記センサは、直線上に距離を隔てて配置された少なくとも３つの電極を備え、
   前記演算装置は、前記対象物を円柱状とみなして、前記対象物の位置または前記対象物の大きさを算出する、請求項１の静電容量式近接センサ装置。
3. 前記対象物の位置は、円柱状の対象物の中心軸の位置とする、請求項２の静電容量式近接センサ装置。
4. 前記対象物の大きさは、円柱状の対象物の直径または半径とする、請求項２の静電容量式近接センサ装置。
5. 前記演算装置は、前記検出器により検出される静電容量と前記関係とに基づいて、前記対象物の表面と３つの電極との離間距離をそれぞれ算出し、
   算出された３つの前記離間距離および各電極間距離に基づいて、前記対象物の位置または前記対象物の大きさを算出する、請求項２〜４の何れか一項の静電容量式近接センサ装置。
6. 前記センサは、直線上に距離を隔てて少なくとも４つの電極を備え、
   前記演算装置は、静電容量の大きな３つの電極を選択し、選択された３つの電極により検出された静電容量に基づいて、前記対象物の位置または前記対象物の大きさを算出する、請求項５の静電容量式近接センサ装置。
7. 前記センサは、非直線上かつ平面上に距離を隔てて配置された少なくとも４つの電極を備え、
   前記演算装置は、前記対象物を球体状とみなして、前記対象物の位置または前記対象物の大きさを算出する、請求項１の静電容量式近接センサ装置。
8. 前記対象物の位置は、球体状の対象物の中心の位置とする、請求項７の静電容量式近接センサ装置。
9. 前記対象物の大きさは、球体状の対象物の直径または半径とする、請求項７の静電容量式近接センサ装置。
10. 前記演算装置は、前記検出器により検出される静電容量と前記関係とに基づいて、前記対象物の表面と４つの電極との離間距離をそれぞれ算出し、
    算出された４つの前記離間距離および各電極間距離に基づいて、前記対象物の位置または前記対象物の大きさを算出する、請求項７〜９の何れか一項の静電容量式近接センサ装置。
11. 前記センサは、非直線上かつ平面上に距離を隔てて少なくとも５つの電極を備え、
    前記演算装置は、静電容量の大きな４つの電極を選択し、選択された４つの電極により検出された静電容量に基づいて、前記対象物の位置または前記対象物の大きさを算出する、請求項１０の静電容量式近接センサ装置。
12. 前記センサは、弾力性を有するシートに配置され、エラストマーにより形成される、請求項１〜１１の何れか一項の静電容量式近接センサ装置。
    

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