JP2016100099A

JP2016100099A - 車両用操作検出装置

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Publication number: JP2016100099A
Application number: JP2014234149A
Authority: JP
Inventors: 治樹辻; Haruki Tsuji; 高柳　均; Hitoshi Takayanagi; 均高柳; 合山　隆弥; Takaya Goyama; 隆弥合山
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2016-05-30
Also published as: EP3024144A1; CN105610421A; US9753172B2; US20160139285A1

Abstract

【課題】誤検出の可能性を低減した車両用操作検出装置を提供する。
【解決手段】静電容量値の変化を検出するための第１の電極（１１２）及び第２の電極（１１３）を含む検出部（１１０）と、第１の電極により検出される第１の静電容量値と、第２の電極により検出される第２の静電容量値とを計測する容量計測部（１３０）と、第１の静電容量値の変化量に基づく値と第２の静電容量値の変化量に基づく値とを比較して、その比較結果に基づいてユーザからの操作の有無を判断する判断部（１２３）と、判断部の判断結果に基づいて、制御信号を出力する出力部（１２７）とを備える。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、静電容量センサを用いた、車両用操作検出装置に関する。

被検出物の位置又は動作を静電容量の変化によって検出する静電容量センサが知られている。静電容量センサは検出用の１つ又は複数の電極を有する。被検出物が検出用の電極に接近すると、電極と電極の間又は電極とグラウンドとの間に生じる静電容量値が変化する。静電容量センサはこの容量値の変化を電気信号として測定することによって、被検出物の動作を検出する装置である。

特許文献１（特開２００６−２１３２０６号公報）には、車両の窓ガラスに設置したセンサ電極を一方の電極とし、車体を他方の電極として、２つの電極間の静電容量の変化を検出する車両用窓センサが開示されている。

特開２００６−２１３２０６号公報

特許文献１に記載の車両用窓センサは窓ガラスの電極と車体の間の静電容量を検出するものであるため、検出領域が広い。このような車両用窓センサを操作検出装置として用いた場合、駐車時に車両の近くを人が通過した場合など、ユーザが操作を行っていないときにも誤検出が生じる可能性がある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、誤検出の可能性を低減した車両用操作検出装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態によれば、静電容量値の変化を検出するための第１の電極及び第２の電極を含む検出部と、第１の電極により検出される第１の静電容量値と、第２の電極により検出される第２の静電容量値とを計測する容量計測部と、第１の静電容量値の変化量に基づく値と第２の静電容量値の変化量に基づく値とを比較して、その比較結果に基づいてユーザからの操作の有無を判断する判断部と、判断部の判断結果に基づいて、制御信号を出力する出力部とを備える、車両用操作検出装置が提供される。

本発明によれば、誤検出の可能性を低減した車両用操作検出装置が提供される。

第１の実施形態に係る車両用開閉体の静電容量センサの構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係る車両用開閉体の容量計測部の構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係る静電容量センサ電極の構成を示す図である。第１の実施形態に係る静電容量センサ電極のＡ−Ａ’断面図である。第１の実施形態に係る静電容量センサ電極による容量変化の検出を示す図である。人が静電容量センサ電極の近くに立っている状況を示す図である。ユーザが静電容量センサ電極を手で操作している状況を示す図である。ユーザが静電容量センサ電極を手で操作している状況を示す図である。被検出物を接近させ、その後離したときの容量値の変化量を示すグラフである。第１の実施形態に係る静電容量センサ１００の制御方法を示すフローチャートである。第２の実施形態に係る静電容量センサ電極の構成を示す図である。第２の実施形態に係る静電容量センサ電極のＡ−Ａ’断面図である。第２の実施形態に係る静電容量センサ電極による容量変化の検出を示す図である。第２の実施形態に係る静電容量センサ電極の車両への取り付け位置を示す図である。人が静電容量センサ電極の近くに立っている状況を示す図である。ユーザが静電容量センサ電極を足で操作している状況を示す図である。相互容量型の静電容量センサ電極の変形例を示す図である。自己容量型の静電容量センサ電極の変形例を示す図である。

以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に説明される実施形態で具体的に記載された形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。

＜第１の実施形態＞
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る車両用開閉体（スライドドア、バックドアなど）の操作検出装置の構成を示すブロック図である。車両用開閉体の操作検出装置である静電容量センサ１００は静電容量センサ電極１１０及び静電容量センサ制御部１２０を含む。静電容量センサ電極１１０は、ユーザによる車両用開閉体の操作を検出するための静電容量センサ１００の検出部である。静電容量センサ制御部１２０は、静電容量センサ電極１１０の動作を制御するとともに、静電容量センサ電極１１０での検出結果を開閉体制御装置１４０に出力する部分である。

本実施形態の静電容量センサ１００は相互容量型の静電容量センサである。静電容量センサ電極１１０は、送信電極１１１、第１の受信電極１１２及び第２の受信電極１１３を含む。送信電極１１１は電圧を印加することにより電気力線を生じさせる電極であり、第１の受信電極１１２及び第２の受信電極１１３は当該電気力線を受信する電極である。これにより、送信電極１１１と第１の受信電極１１２との間、及び送信電極１１１と第２の受信電極１１３との間には静電容量が生じる。本実施形態の静電容量センサ１００は、この静電容量の変化を計測することにより、ユーザの手などの被検出物の接近及び離れを検出するものである。

静電容量センサ電極１１０は、ユーザが操作可能で、かつ電気力線が導電体により遮られない位置であれば車両の任意の位置に設置可能である。例えば、ドアハンドル、センターピラー（車両の側面であって、前部座席と後部座席の間の位置に設けられる柱）、センターピラーガーニッシュ、ベルトモール、エンブレムの裏側、バックドアガーニッシュ、バンパーなどに設置可能である。静電容量センサ電極１１０は車両の開閉体１５０の可動部材上に設置されてもよく、それ以外の部分に設置されてもよい。さらに、開閉体を構成する部材の一部が金属製でない場合にはその金属製でない部分の内側に設置してもよい。

静電容量センサ制御部１２０は、バス１２１、計測制御部１２２、判断部１２３、演算部１２４、メモリ１２５、タイマ１２６、制御信号入出力部１２７及び容量計測部１３０を含む。バス１２１は静電容量センサ制御部１２０の各部を接続する配線である。容量計測部１３０は静電容量センサ電極１１０の各電極間の静電容量を計測する部分である。

制御信号入出力部１２７は、静電容量センサ計測部１２０と開閉体制御装置１４０との間で信号を送受信するインターフェイスとなる部分である。制御信号入出力部１２７は、静電容量センサ電極１１０によるユーザからの操作有無などのユーザ操作に関する信号を、開閉体制御装置１４０に出力する、出力部として機能する。また、制御信号入出力部１２７は、開閉体制御装置１４０から開閉体１５０の状態（開状態、閉状態など）を示す信号を受信する入力部として機能する。

開閉体制御装置１４０は、例えば車両に搭載されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、静電容量センサ制御部１２０の制御信号入出力部１２７から入力されたユーザ操作に関する信号に基づいて、開閉体１５０の開閉動作を制御する。開閉体１５０は、モータなどの動力源により自動で開閉動作を行うことができる車両用の開閉体である。より具体的には、開閉体１５０は、スライドドア、サンルーフ、バックドア、パワーウィンドウ、スウィングドアなどを含み得る。開閉体１５０には、動力源の動作状態を検出するセンサが備えられている。例えば、開閉体１５０は、モータの回転を検出するセンサとして、ホール素子を用いたパルスセンサを備えることができる。当該センサの出力は、開閉体１５０から開閉体制御装置１４０に出力され、そして静電容量センサ制御部１２０の制御信号入出力部１２７を介して判断部１２３に入力される。なお、当該センサの出力は、直接判断部１２３に入力せず、一旦メモリ１２５に保持し、その後判断部１２３が読み出すようにしてもよい。

計測制御部１２２は、容量計測部１３０の計測状態を制御するための部分である。例えば、計測制御部１２２からの出力信号により、スイッチ１３１の接続状態が切り替えられる。これにより第１の受信電極１２２による計測と、第２の受信電極１２３とのいずれにより計測を行うかを切り替えることができる。

メモリ１２５は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなり、容量計測部１３０からの出力値、タイマ１２６から出力される時刻又は時間、開閉体制御装置１４０から出力される開閉体１５０の状態などのデータを一時的又は永続的に記憶する記憶媒体である。メモリ１２５は、判断部１２３及び演算部１２４からの指示に応じて記憶しているデータを供給する。タイマ１２６は各部に対し時刻情報の提供などを行う部分である。

判断部１２３は、メモリ１２５に記憶された容量計測部１３０からの出力値などに基づいて、ユーザからの正規の操作があったかどうかを判断する部分である。正規の操作とは、ユーザが開閉体１５０の開閉操作を行いたいという意思を示す際に行われる、特定の操作手順である。

演算部１２４は、容量値計測部１２３から出力された容量値を示す出力信号に対し、ノイズ低減、オフセット除去、係数の乗算などのデータ処理のための各種演算を行う部分である。

図１Ｂは、第１の実施形態に係る車両用開閉体の容量計測部の構成を示すブロック図である。容量計測部１３０はスイッチ１３１、電圧供給部１３２、ＣＶ(Capacitance-to-Voltage)変換部１３３及びＡＤ(Analog-to-Digital)変換部１３４を含む。

電圧供給部１３２はバス１２１を介して入力される計測制御部１２２からの制御信号に応じて、送信電極１１１に、電気力線の出力のための電圧を供給する部分である。電圧供給部１３２は、送信電極１１１に供給する電圧を調整するために、電圧変換回路、増幅回路などを含みうる。

スイッチ１３１は容量の計測を行う電極の選択などのために各電極の接続を切り替える部分である。スイッチ１３１は、送信電極１１１と電圧供給部１３２の間のオン／オフの切り替え部分を含む。また、スイッチ１３１は、ＣＶ変換部１３３を第１の受信電極１１２又は第２の受信電極１１３のいずれに接続するかを切り替える切り替え部分をさらに含む。

ＣＶ変換部１３３は、送信電極１１１と第１の受信電極１１２との間の静電容量又は送信電極１１１と第２の受信電極１１３との間の静電容量を電圧値に変換して出力するＣＶ変換回路である。ＣＶ変換部１３３は、ＣＶ変換の際に出力電圧を可変とするための増幅器を含んでもよい。

ＡＤ変換部１３４は、ＣＶ変換部１３３から出力される電圧値をアナログ信号からデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換回路である。ＡＤ変換部１３４から出力された、容量値を示すデジタル信号はバス１２１を介してメモリ１２５に保持される。

なお、本実施形態では容量計測部１３０はＣＶ変換回路により静電容量の計測を行う回路を有しているが、静電容量の計測はこれ以外の方法により行ってもよい。例えば、基準容量素子に電荷を繰り返し転送してその回数をカウントする回路、ＣＲ共振回路などの種々の回路による静電容量計測方法が適用可能である。

図１Ａ及び図１Ｂに示された本発明に係る１又は複数の機能部分は、ハードウェアにより提供されるものであってもよく、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有するコンピュータのハードウェア上で動作するプログラムにより提供されるものであってもよい。これらのプログラムはメモリ１２５に格納することができる。

図２Ａは、第１の実施形態に係る静電容量センサ電極１１０の構成を示す図である。また、図２Ｂは、第１の実施形態に係る静電容量センサ電極のＡ−Ａ’断面図である。静電容量センサ電極１１０の送信電極１１１、第１の受信電極１１２及び第２の受信電極１１３は、薄板状の基体２１１の一主面上に形成される。基体２１１は樹脂、ガラス、セラミックスなどの高抵抗材料又は絶縁体材料により構成される。基体２１１は、楕円形状を有する。送信電極１１１は基体２１１の長軸付近に配置される。第１の受信電極１１２及び第２の受信電極１１３は、送信電極１１１を挟んで両側に配置される。第１の受信電極１１２と送信電極１１１の間には間隙２１２が形成される。第２の受信電極１１３と送信電極１１１の間には間隙２１３が形成される。第１の受信電極１１２の長辺方向の長さは、第２の受信電極１１３のそれよりも小さい。すなわち、第１の受信電極１１２の面積は、第２の受信電極１１３の面積よりも小さい。基体２１１、送信電極１１１、第１の受信電極１１２、第２の受信電極１１３及び間隙２１２、２１３の配置及び形状を図２Ａのようにすることは必須ではなく適宜変更可能である。

図２Ｃは、第１の実施形態に係る静電容量センサ電極１１０による容量変化の検出を示す図である。送信電極１１１に電圧が印加されると、送信電極１１１から電気力線が送信される。送信電極１１１から送信された電気力線のうちの一部は第１の受信電極１１２で受信される。これにより、送信電極１１１と第１の受信電極１１２の間には静電容量が生じる。同様に、送信電極１１１と第２の受信電極１１３の間にも静電容量が生じる。

図２Ｃには、送信電極１１１と第１の受信電極１１２の間の間隙２１２に人の手などの導電性を有する被検出物２１４が接近した場合の電気力線の分布が示されている。被検出物２１４は等価的にグラウンドとして機能するので、送信電極１１１から送信された電気力線は被検出物２１４に遮られる。これにより、送信電極１１１と第１の受信電極１１２との間の静電容量は減少する。この静電容量の減少を第１の受信電極１１２を介して計測することにより、被検出物２１４の接近及び離れを検出することができる。第２の受信電極１１３に被検出物２１４が接近した場合も同様である。すなわち、本実施形態の静電容量センサ電極１１０は、２つの検出領域を有しているので、２チャンネルでの計測に対応可能である。なお、本明細書において、検出領域とは被検出物２１４が侵入した際に静電容量の変化が検出可能な空間的範囲を指す。

このように、本実施形態の静電容量センサ電極１１０は、送信電極１１１と第１の受信電極１１２の間の容量値（第１の容量値）と、送信電極１１１と第２の受信電極１１３の間の容量値（第２の容量値）とに基づく、２つの検出領域を有する。計測制御部１２２からの制御に基づき、容量計測部１３０は、これらの容量値を繰り返し連続的又は断続的に計測して、第１の容量値を示すデータと第２の容量値を示すデータとを繰り返しメモリ１２５に保持させる。

本実施形態に係る静電容量センサ１００の判断部１２３は、第１の容量値の変化量ΔＣ１に基づいて被検出物の接近があったかどうかを判断し、第２の容量値の変化量ΔＣ２に基づいて、第１の容量値の変化量ΔＣ１がユーザ操作による変化かどうかを判断する。すなわち、第１の受信電極１１２はユーザ操作の検出用電極として機能し、第２の受信電極１１３は誤検出の判断用電極として機能する。これにより、ユーザの意図によらない静電容量の変化による誤検出が低減される。このユーザ操作判断について説明する。

以下、「容量値の変化量」であるΔＣ１、ΔＣ２は、ある時点の容量の測定値と、被検出物が接近していないときの基準容量値との差の絶対値を意味するものとする。本実施形態では、静電容量センサ１００は相互容量型であるため、被検出物が静電容量センサ電極１１０に接近すると、容量値は小さくなる。しかしながら、「容量値の変化量」は絶対値であるため正の値となる。

第１の容量値又は第２の容量値が変化した場合、判断部１２３は、第１の容量値又は第２の容量値に変化があった場合、下表にしたがってユーザ操作の有無を判断する。

状況Ａは、静電容量センサ電極１１０に人などの被検出物２１４が接近していない状況である。この状況においては、第１の容量値の変化量ΔＣ１はゼロ又は十分に小さい値となる。判断部１２３は、ノイズなどを考慮して設定された所定の閾値に対し、ΔＣ１＜閾値の場合に、状況Ａに該当し、ユーザ操作は行われていないと判断する。なお、この場合において、第２の容量値の変化量ΔＣ２は判断に用いない。

状況Ｂは、静電容量センサ電極１１０の近くに人などの被検出物２１４が接近しているが、ユーザ操作が行われていない状況である。具体的な例としては、静電容量センサ電極１１０の近くに人が立っているが、その人は開閉体１５０の開閉操作をする意図がない場合が挙げられる。

図３は、状況Ｂに対応する、人が静電容量センサ電極１１０の近くに立っている状況を示す図である。図２Ａ〜図２Ｃに示した静電容量センサ電極１１０が垂直に設置されており、その近くに人が背中を向けて立っている。このとき、静電容量センサ電極１１０の近傍には、送信電極１１１と第１の受信電極１１２の間の電気力線により第１の検出領域３０１が形成される。同様に、送信電極１１１と第２の受信電極１１３の間の電気力線により、第２の検出領域３０２が形成される。上述のように、第１の受信電極１１２の面積は、第２の受信電極１１３の面積よりも小さいので、第１の検出領域３０１は、第２の検出領域３０２よりも小さい。すなわち、状況Ｂにおいて、被検出物２１４である人の背中による、第１の容量値の変化量ΔＣ１は、第２の容量値の変化量ΔＣ２よりも小さくなる。よって、判断部１２３は、ΔＣ１≧閾値、かつΔＣ１＜ΔＣ２の場合に、状況Ｂに該当し、ユーザ操作は行われていないと判断する。

状況Ｃは、静電容量センサ電極１１０をユーザが開閉体１５０の開閉操作をする意図をもって操作している状況である。図４Ａ及び図４Ｂはユーザが静電容量センサ電極１１０を手で操作している状況を示す図である。図４Ａは静電容量センサ電極１１０を正面方向から見た図であり、図４Ｂは静電容量センサ電極１１０を側面方向から見た図である。

図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、本実施形態の静電容量センサ１００は、ユーザが第１の受信電極１１２の近くに指先を近づける動作（かざし操作）を正規の操作とする。この場合、図４Ｂに示されるように第１の検出領域３０１には指が接近するが、第２の検出領域３０２の近くには指又は手のひらが接近しない。すなわち、状況Ｃにおいて、被検出物２１４である人の手による、第１の容量値の変化量ΔＣ１は、第２の容量値の変化量ΔＣ２以上となる。よって、判断部１２３は、ΔＣ１≧閾値、かつΔＣ１≧ΔＣ２の場合に、状況Ｃに該当し、ユーザ操作が行われたと判断する。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、被検出物を接近させ、その後離したときの第１の容量値の変化量ΔＣ１及び第２の容量値の変化量ΔＣ２と時間との関係を示すグラフである。各図において、実線は第１の容量値の変化量ΔＣ１を示しており、破線は第２の容量値の変化量ΔＣ２を示している。また、時刻Ｔ１、Ｔ３において、被検出物が静電容量センサ電極１１０の検出領域に接近し始め、時刻Ｔ２、Ｔ４において、被検出物が静電容量センサ電極１１０の検出領域から脱するものとする。

図５（ａ）は、ユーザ操作が行われたときの容量値の変化を示す。図より、被検出物の接近時に第１の容量値の変化量ΔＣ１は、閾値以上であり、かつ第２の容量値の変化量ΔＣ２以上である。すなわち、ΔＣ１≧閾値、かつΔＣ１≧ΔＣ２であり、判断部１２３は、状況Ｃに該当し、ユーザ操作が行われたと判断する。

図５（ｂ）は、人の背中に相当する大面積の物体が静電容量センサ電極１１０に接近したときの容量値の変化を示す。図より、被検出物の接近時に第１の容量値の変化量ΔＣ１は、閾値以上であり、第２の容量値の変化量ΔＣ２よりも小さい。すなわち、ΔＣ１≧閾値、かつΔＣ１＜ΔＣ２であり、判断部１２３は、状況Ｂに該当し、ユーザ操作が行われていないと判断する。

このように、測定された複数の容量値変化量に基づいて判断することにより、判断部１２３は、ユーザ操作の有無を正しく判断でき、正規の操作でない静電容量変化による誤動作が防止される。

図６は、第１の実施形態に係る静電容量センサ１００の制御方法を示すフローチャートである。図６のフローチャートは、開閉体１５０の停止中又は動作中にユーザが静電容量センサ電極１１０に対し開閉のための操作を行う際の制御フローを示すものである。なお、本フローチャートは「START」から始まり、「END」で終了するように図示されているが、ユーザから操作が行われるタイミングは不定期であるため、この制御フローは連続的又は断続的に繰り返し行われることが好ましい。しかしながら、走行中などの開閉体１５０の開閉動作が行われないことが想定される状況においては本制御フローを停止してもよい。

ステップＳ６０１において、静電容量センサ１００はユーザのかざし操作を検出するための容量値の計測を行う。具体的には、容量計測部１３０は、送信電極１１１と第１の受信電極１１２の間の容量値（第１の容量値）の計測と、送信電極１１１と第２の受信電極１１３の間の容量値（第２の容量値）の計測とを交互に繰り返し行い、計測結果をメモリ１２５に保持させる。

ステップＳ６０２において、判断部１２３は、第１の容量値の変化量ΔＣ１が所定の閾値以上であるかどうかを判断する。ΔＣ１＜閾値の場合、判断部１２３は、状況Ａに該当し、ユーザ操作は行われていないと判断する（ステップＳ６０２の「ＮＯ」）。これにより、フローは終了する。ΔＣ１≧閾値の場合、フローはステップＳ６０３に進む（ステップＳ６０２の「ＹＥＳ」）。

ステップＳ６０３において、判断部１２３は、第１の容量値の変化量ΔＣ１が第２の容量値の変化量ΔＣ２以上であるかどうかを判断する。ΔＣ１＜ΔＣ２の場合、判断部１２３は、状況Ｂに該当し、ユーザ操作は行われていないと判断する（ステップＳ６０３の「ＮＯ」）。これにより、フローは終了する。ΔＣ１≧ΔＣ２の場合、判断部１２３は、状況Ｃに該当し、ユーザ操作が行われたと判断する（ステップＳ６０３の「ＹＥＳ」）。この場合、フローはステップＳ６０４に進む。

ステップＳ６０４において、判断部１２３は、ユーザが開閉体１５０の動作を停止させるために操作を行ったことを示す信号を開閉体制御装置１４０に出力する。これにより、開閉体制御装置１４０は、開閉体１５０を停止させるように制御する。停止制御が行われると、フローは終了する。

なお、ステップＳ６０２とステップＳ６０３の順序は逆でもよく、同時でもよい。また、ステップＳ６０２とステップＳ６０３で判断される条件が両方とも所定の時間継続した場合にユーザの操作があったと判断されるようにフローを変形してもよい。

本実施形態において、第１の受信電極１１２はユーザ操作の検出用電極として機能し、第２の受信電極１１３は誤検出の判断用電極として機能する。第１の受信電極１１２が静電容量の変化を検出した場合であっても、第２の受信電極１１３がそれを上回る静電容量の変化を検出した場合に、誤検出であると判断され、正規の操作でない静電容量変化による誤動作が防止される。よって、例えば、静電容量センサ電極１１０の近くに人などが接近しているが操作をしていない場合などに生じうる誤検出の可能性を低減することができる。

このような正規の操作でない静電容量変化の例としては、静電容量センサ電極１１０の近くを人、動物、車両などが通りすぎた場合、静電容量センサ電極１１０の近くに車両が駐車された場合、などが想定される。このような場合であっても同様に誤検出の可能性を低減され得る。また、水滴、霜、雪、泥などの異物が静電容量センサ電極１１０に付着した場合に生じうる誤検出の可能性も低減され得る。

なお、図２Ａにおいて、図中の第１の受信電極１１２は送信電極１１１の上側に配置され、第２の受信電極１１３は送信電極１１１の下側に配置されているように図示されている。電極の配置はこれに限定されるものではないが、本実施形態の静電容量センサ電極１１０がスライドドア、バックドアなどの車両の側面に設置される際は、図２Ａと同じように第１の受信電極１１２が送信電極１１１の上側に配置され、第２の受信電極１１３が送信電極１１１の下側に配置されるように設置されることがより好ましい。すなわち、図２Ａの静電容量センサ電極１１０の図の上下と、車両の側面への設置時の上下とが一致することが好ましい。これは以降の実施形態においても同様である。

図４Ａ及び図４Ｂのようにユーザが指先で静電容量センサ電極１１０を操作する場合、上側にある第１の受信電極１１２をユーザが指先で操作すると、ユーザの手のひらは自然に第２の受信電極１１３から離れる位置になる。これにより、正規の操作が行われた場合には自然に容量値の変化はΔＣ１≧ΔＣ２の関係となる。したがって、正規の操作と誤動作の判別精度が向上する。

本実施形態では、第１の検出領域３０１を、第２の検出領域３０２よりも小さくする方法として、第１の受信電極１１２の面積を、第２の受信電極１１３の面積よりも小さくしているがこれに限定されない。例えば、ＣＶ変換部１３３で行われるＣＶ変換の際に、第２の容量値を電圧値に変換する際の増幅率を、第１の容量値を電圧値に変換する際の増幅率よりも大きくして、検出領域の大きさを調整してもよい。また、演算部１２４において、第１の容量値及び第２の容量値に対応するデジタル信号に対して第１の係数及び第２の係数をそれぞれ乗算することで、判断に用いる値の大きさを調整することができる。この場合、第２の係数を第１の係数よりも大きくすることで、第１の受信電極１１２の面積を、第２の受信電極１１３の面積よりも小さくした場合と同様に検出領域の大きさを調整することができる。また、第２の容量値に対応するデジタル信号のみに対して１より大きい係数を乗算してもよく、第１の容量値に対応するデジタル信号のみに対して１より小さい係数を乗算してもよい。これらの方法により検出領域の大きさを調整する場合、第１の受信電極１１２の面積と第２の受信電極１１３の面積を任意に設定することができる。例えば、第１の受信電極１１２の面積と第２の受信電極１１３の面積が同一であってもよく、第１の受信電極１１２の面積が、第２の受信電極１１３の面積よりも大きくてもよい。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、相互容量型の静電容量センサが例示されているが、静電容量センサは自己容量型であってもよい。以下、第２の実施形態として自己容量型の静電容量センサの例を示す。

図７Ａは、第２の実施形態に係る静電容量センサ電極１１０の構成を示す図である。また、図７Ｂは、第３の実施形態に係る静電容量センサ電極のＢ−Ｂ’断面図である。静電容量センサ電極１１０は、基体２１１上に形成された第１の検出電極７１２及び第２の検出電極７１３を有する。第１の検出電極７１２及び第２の検出電極７１３は基体２１１の同一面上に並んで配置されている。基体２１１、第１の検出電極７１２及び第２の検出電極７１３はいずれも横長の長方形形状を有している。基体２１１、第１の検出電極７１２及び第２の検出電極７１３の長辺方向は略同一であり、長辺方向の長さも略同一である。第１の検出電極７１２の幅（短辺方向の長さ）は、第２の検出電極７１３の幅よりも小さい。すなわち、第１の検出電極７１２の面積は、第２の検出電極７１３の面積よりも小さい。

図７Ｃには、第１の検出電極７１２の近傍に被検出物２１４が接近した場合の電気力線の分布が示されている。被検出物２１４は等価的にグラウンドとして機能する。そのため、第１の検出電極７１２から出力された電気力線の一部が被検出物２１４に吸収される。これにより、第１の検出電極７１２により生じる静電容量は増加する。この静電容量の増加を第１の検出電極７１２を介して計測することにより、被検出物２１４の接近を検出することができる。第２の検出電極７１３に被検出物２１４が接近した場合も同様である。

本実施形態の第１の検出電極７１２及び第２の検出電極７１３は第１の実施形態の第１の受信電極１１２及び第２の受信電極１１３にそれぞれ対応する機能を有する。すなわち、第１の検出電極７１２はユーザ操作の検出用電極として機能し、第２の検出電極７１３は誤検出の判断用電極として機能する。検出方法は第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。

本実施形態の静電容量センサ電極１１０は、ユーザが足でバックドアの開閉操作を行うために車両のリアバンパに設けられることが好適である。図８は、第２の実施形態に係る静電容量センサ電極１００の車両への取り付け位置を示す図である。車両８００はバックドア８０１及びリアバンパ８０２を有する。リアバンパ８０２の中央部には、静電容量センサ電極１１０が備えられている。ユーザは足をリアバンパ８０２に近づける、又は接触させることによりバックドア８０１の開閉操作を行うことができる。このような構成によれば、ユーザが荷物を両手に持っている場合でも足で操作が可能である。なお、静電容量センサ電極１１０が設置される位置はリアバンパ８０２の中央部には限られず、任意の位置に設置され得る。

本実施形態の本実施形態の静電容量センサ１００は、ユーザが第１の検出電極７１２の近くに足を近づける動作（かざし操作）を正規の操作とする。図９Ａは、人が静電容量センサ電極１１０の近くに立っている状況を示す図である。これは、表１の状況Ｂに相当する。第１の実施形態の図３の場合と同様に、第１の検出領域３０１は、第２の検出領域３０２よりも小さい。したがって、被検出物２１４である人の足による、第１の容量値の変化量ΔＣ１は、第２の容量値の変化量ΔＣ２よりも小さくなる。よって、この場合、判断部１２３は、ΔＣ１≧閾値、かつΔＣ１＜ΔＣ２であるので、状況Ｂに該当し、ユーザ操作は行われていないと判断する。

図９Ｂに示される正規の操作を行っている場合、第１の検出領域３０１には足が接近するが、第２の検出領域３０２の近くには足が接近しない。すなわち、状況Ｃにおいて、被検出物２１４である人の足による、第１の容量値の変化量ΔＣ１は、第２の容量値の変化量ΔＣ２以上となる。よって、判断部１２３は、ΔＣ１≧閾値、かつΔＣ１≧ΔＣ２であるので、状況Ｃに該当し、ユーザ操作が行われたと判断する。

以上のように、本実施形態によれば、足で車両の開閉体の操作が可能な静電容量センサが提供されるとともに、第１の実施形態と同様に誤検出の可能性を低減することができる。

なお、図７Ａにおいて、図中の第１の検出電極７１２は下側に配置され、第２の検出電極７１３は上側に配置されているように図示されている。電極の配置はこれに限定されるものではないが、本実施形態の静電容量センサ電極１１０が車両８００のリアバンパ８０２に設置される際は、図７Ａと同じように第１の検出電極７１２が下側に配置され、第２の検出電極７１３が上側に配置されるように設置されることがより好ましい。図９Ｂのようにユーザが足で静電容量センサ電極１１０を操作する場合、下側にある第１の検出電極７１２をユーザが足先付近で操作すると、ユーザの足の膝付近は自然に第２の検出電極７１３から離れる位置になる。したがって、正規の操作と誤動作の判別精度が向上する。また、本実施形態では、自己容量型の静電容量センサを例示したが、第１の実施形態と同様な相互容量型のセンサも適用可能である。

＜その他の実施形態＞
その他の実施形態として、本発明の静電容量センサ電極１１０が適用可能な電極配置の変形例を列挙する。断面構造は上述の第１又は第２の実施形態と同様であるため、図示及び説明を省略する。また、以下の説明において、第１又は第２の実施形態との主要な差異点は電極の配置であるため、各電極の機能、制御方法などについての説明も省略する。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は相互容量型の静電容量センサ電極１１０の変形例を示す図である。図１０（ａ）は、楕円形状の基体２１１上に送信電極１１１、第１の受信電極１１２及び第２の受信電極１１３が形成され、送信電極１１１の水平方向の両側に第１の受信電極１１２及び第２の受信電極１１３が配置されている変形例である。本変形例によれば、電極が水平方向に並んでいるため、車両のベルトモールなどの縦方向にスペースが少ない箇所にも設置が可能である。また、楕円形状であるため、例えば車両のエンブレムの外装面の内側などに設置することが可能であり、美観を損なうことなく車両に静電容量センサ電極１１０を設置することができる。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の基体２１１、送信電極１１１、第１の受信電極１１２及び第２の受信電極１１３の形状を長方形又は正方形とした変形例である。本変形例によれば、上述の楕円形状に比べて面積効率が良好であり、さらにスペースが少ない箇所にも設置が可能である。

図１１（ａ）乃至図１１（ｅ）は自己容量型の静電容量センサ電極１１０の変形例を示す図である。図１１（ａ）は、横長の楕円形状の基体２１１上に第１の検出電極７１２及び第２の検出電極７１３を配置した変形例である。本変形例はユーザが手で操作することを意図したものである。図７Ａの場合とは逆に、第１の検出電極７１２が上側に配置され、第２の検出電極７１３が下側に配置されるように設置されることがより好ましい。第１の実施形態で説明したようにユーザが手で静電容量センサ電極１１０を操作する場合に、ユーザ操作の検出用電極である第１の検出電極７１２が上側に配置されている方が、正規の操作と誤動作の判別精度が向上するためである。

図１１（ｂ）は、第１の検出電極７１２と第２の検出電極７１３との間に広い空隙を設けた変形例である。空隙の幅は例えば第１の検出電極７１２の幅よりも広くすることが好ましい。これにより、ユーザ操作の検出領域がより限定されるため、正規の操作と誤動作の判別精度が向上する。

図１１（ｃ）は、図１１（ａ）の第１の検出電極７１２及び第２の検出電極７１３を水平方向に並べて配置するように変形した変形例である。図１０（ａ）と同様に縦方向にスペースが少ない箇所への設置が容易となる効果がある。

図１１（ｄ）は、図１１（ｃ）の第１の検出電極７１２と第２の検出電極７１３との間の空隙を広くした変形例である。空隙の幅は例えば第１の検出電極７１２の幅よりも広くすることが好ましい。図１１（ｂ）と同様に正規の操作と誤動作の判別精度が向上する効果がある。

図１１（ｅ）は、長方形の基体２１１上に、長方形又は正方形の形状を有する第１の検出電極７１２を設け、さらにその水平方向の両側に長方形又は正方形の形状を有する第２の検出電極７１３を設けた変形例である。本変形例では、誤検出の判断用電極として機能する第２の検出電極７１３が、第１の検出電極７１２の水平方向の両側に設けられている。これにより、ユーザ操作の検出領域がより限定されるため、正規の操作と誤動作の判別精度が向上する。

１００：静電容量センサ、１１０：静電容量センサ電極、１１１：送信電極、１１２：第１の受信電極、１１３：第２の受信電極、１２０：静電容量センサ制御部、１２１：バス、１２２：計測制御部、１２３：判断部、１２４：演算部、１２５：メモリ、１２６：タイマ、１２７：制御信号入出力部、１３０：容量計測部、１４０：開閉体制御装置、１５０：開閉体

Claims

静電容量値の変化を検出するための第１の電極及び第２の電極を含む検出部と、
前記第１の電極により検出される第１の静電容量値と、前記第２の電極により検出される第２の静電容量値とを計測する容量計測部と、
前記第１の静電容量値の変化量に基づく値と前記第２の静電容量値の変化量に基づく値とを比較して、その比較結果に基づいてユーザからの操作の有無を判断する判断部と、
前記判断部の判断結果に基づいて、制御信号を出力する出力部と
を備える、車両用操作検出装置。
前記判断部は、前記第１の静電容量値の変化量の絶対値が、所定の閾値よりも以上であり、かつ前記第１の静電容量値の変化量の絶対値が、前記第２の静電容量値の変化量の絶対値以上である場合にユーザからの操作があったと判断する、請求項１に記載の車両用操作検出装置。
前記第２の電極による検出領域は、前記第１の電極による検出領域よりも広い、請求項１又は２に記載の車両用操作検出装置。
前記第２の電極は、前記第１の電極よりも大きな面積を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用操作検出装置。
前記容量計測部は、前記第１の静電容量値及び前記第２の静電容量値を計測する際に電圧値に変換する変換部を含み、
前記第２の静電容量値を電圧値に変換する際の増幅率は、前記第１の静電容量値を電圧値に変換する際の増幅率よりも大きい、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用操作検出装置。
前記車両用操作検出装置は、前記第１の静電容量値の変化量に基づく値及び前記第２の静電容量値の変化量に基づく値の少なくとも一方に係数を乗算する演算部を含み、
前記係数の乗算により、前記第２の電極による検出領域を前記第１の電極による検出領域よりも広くする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用操作検出装置。