JP2017083402A - 静電容量検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静電容量の変化について様相の異なる複数の変化態様を検出することができる静電容量検出装置を提供する。【解決手段】静電容量検出装置は、静電容量センサと、静電容量センサを制御する制御装置を備える。制御装置は、静電容量センサの静電容量の変化量に対応する容量変化量を検出するための複数の検出態様を有する。制御装置は、複数の検出態様のそれぞれで容量変化量を検出し、容量変化量に基づいて静電容量センサに接触または接近する物の存否を判定する。【選択図】図５

Description

本発明は、物を検出する静電容量検出装置に関する。

物の接触または接近を検出する、静電容量検出装置が知られている。静電容量検出装置は、静電容量センサを有し、静電容量センサに物が接触または接近するときの当該静電容量センサの静電容量の変化に基づいて物の接触または接近の存否を判定する。例えば、静電容量検出装置は車両のドアハンドルに内蔵される。この静電容量検出装置は、人の手が当該ドアハンドルに接触または接近したことを検出する（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１７６４２号公報

従来の静電容量検出装置では、静電容量センサの静電容量の変化量を検出し、その変化量が設定値よりも大きいか否かに基づいて人の手の接触または接近の存否を判定する。ところで、物の接触または接近の態様は様々であり、従来の静電容量検出装置では検出可能な態様は限られるという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、静電容量の変化について様相の異なる複数の変化態様を検出することができる静電容量検出装置を提供することにある。

（１）上記課題を解決する静電容量検出装置は、静電容量センサと、前記静電容量センサを制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記静電容量センサの静電容量の変化量に対応する容量変化量を検出するための複数の検出態様を有し、前記複数の検出態様のそれぞれで前記容量変化量を検出し、前記容量変化量に基づいて前記静電容量センサに接触または接近する物の存否を判定する。上記構成の静電容量検出装置によれば、静電容量の変化について様相の異なる複数の変化態様を検出することができる。

（２）上記静電容量検出装置において、前記制御装置は、前記複数の検出態様として、前記静電容量の検出についての分解能が異なる高分解能検出態様と低分解能検出態様とを有する。この構成によれば、静電容量センサに接触または接近する物の判定において、高精度の判定と、低精度の判定とを行うことができる。

（３）上記静電容量検出装置において、前記制御装置は、前記低分解能検出態様により検出された前記容量変化量に基づいて、前記静電容量センサに物が接触する状態を示す接触状態にあるか否かを判定する。この構成によれば、高分解能検出態様により検出された容量変化量に基づいて物の接触状態を判定する場合に比べて、静電容量センサに接触または接近する物の存否を判定するときの判定に要する時間を短くすることができる。

（４）上記静電容量検出装置において、前記制御装置は、前記高分解能検出態様により検出された前記容量変化量に基づいて、前記静電容量センサに接触しない状態でかつ前記静電容量センサに物が接近する状態である接近状態にあるか否かを判定する。なお、ここで、「物が接近する状態である接近状態」とは、物が接近している状態（物への接近動作が継続している状態）と、接近した状態（接近動作が完了した状態、または、物が静電容量センサに対して離れて止まっている若しくは静止せずに静電容量センサの近くにある状態）とを含む。

この構成によれば、高分解能検出態様により検出された容量変化量に基づいて静電容量センサに接触または接近する物の接近態様を判定するため、高精度で当該接近状態を判定することができる。

（５）上記静電容量検出装置において、前記制御装置は、前記高分解能検出態様で連続して得られる複数の前記容量変化量それぞれについて、前記静電容量センサに物が接触する状態を示す接触状態、前記静電容量センサに接触しない状態でかつ前記静電容量センサに物が接近する状態である接近状態、及び前記静電容量センサに物が接近していない状態である非検知状態のいずれにあるかを判定し、複数の前記容量変化量それぞれについての判定結果のパターンに基づいて前記静電容量センサに接触した物の種類を判定する。なお、ここで、「物が接近する状態である接近状態」とは、物が接近している状態（物への接近動作が継続している状態）と、接近した状態（接近動作が完了した状態、または、物が静電容量センサに対して離れて止まっている若しくは静止せずに静電容量センサの近くにある状態）とを含む。

静電容量センサに物が接近するときの静電容量センサの静電容量の変化態様は、物の種類により異なる。上記構成では、この変化態様を、高分解能検出態様で連続して得られる複数の容量変化量についてのパターンとして検出する。そして、制御装置は、１つの情報（１つの容量変化量）だけでなく、複数の情報のパターン（組み合わせ）に基づいて静電容量センサに接触した物の種類を判定する。このため、静電容量センサに接触または接近する物について、その物の種類を判定するときの判定精度を向上させることができる。

（６）上記静電容量検出装置において、前記制御装置は、前記判定結果の前記パターンに基づいて前記静電容量センサに接触した物または接近する物を特定したときの判定結果が水であるとき、前記高分解能検出態様に基づく判定を停止する。

静電容量センサに水が付着（または、静電容量センサの近傍のカバーに付着）すると次のことが生じる。すなわち、水の量または水が付着する面積の大きさ等の変化により静電容量センサの静電容量が変動する。このため、物の接近状態を判定するときの判定精度が低下する。上記構成では、静電容量センサに接触した物または接近する物が水であると判定したときには、高分解能検出態様に基づく判定を停止する。すなわち、上記静電容量検出装置は、精度の低い判定結果を出力しない。

（７）上記静電容量検出装置において、前記制御装置は、前記静電容量センサに直列に接続される基準コンデンサを備え、第１時刻において前記基準コンデンサと前記静電容量センサとを断続的に接続するとき、前記基準コンデンサと前記静電容量センサとの間の中間電位が初期電位から設定電位に至るまでの接続回数を第１接続回数として検出し、前記第１時刻よりも所定時間だけ隔てた第２時刻において、前記基準コンデンサと前記静電容量センサとを断続的に接続するとき、前記基準コンデンサと前記静電容量センサとの間の中間電位が前記初期電位から前記設定電位に至るまでの接続回数を第２接続回数として検出し、前記容量変化量を、前記第１接続回数と前記第２接続回数との回数差として導出する。

この構成では、静電容量センサの静電容量の変化量（すなわち容量変化量）を、デジタル値として検出する。このため、静電容量センサの静電容量の変化量を用いる演算が簡単になる。

（８）上記静電容量検出装置において、前記基準コンデンサは、複数のサブコンデンサにより構成され、前記制御装置は、前記複数のサブコンデンサの容量結合態様として前記基準コンデンサの静電容量が異なる少なくとも２つの結合態様を有し、前記高分解能検出態様では、第１結合態様により前記複数のサブコンデンサを結合して前記容量変化量を検出し、前記低分解能検出態様では、前記第１結合態様よりも前記基準コンデンサの静電容量が小さい第２結合態様により前記複数のサブコンデンサを結合して前記容量変化量を検出する。なお、ここで、結合態様とは、非結合態様（すなわち一方のサブコンデンサを他方のサブコンデンサに容量結合させない態様）も含む。

この構成では、サブコンデンサの結合態様により、基準コンデンサの静電容量を変更する。そして、基準コンデンサの静電容量を変更することにより、静電容量センサの静電容量の変化量（すなわち容量変化量）の検出の分解能を異ならせる。このように、検出の分解能を変更する構造が簡単である。

（９）上記静電容量検出装置において、前記中間電位が前記初期電位から前記設定電位に至るまでの接続回数を前記第１接続回数または第２接続回数として検出するときの、前記設定電位は設定変更可能に構成され、前記制御装置は、前記高分解能検出態様では、前記設定電位を第１設定電位に設定して前記容量変化量を検出し、前記低分解能検出態様では、前記設定電位を前記第１設定電位よりも前記高い第２設定電位に設定して前記容量変化量を検出する。

この構成では、上記の設定電位の値を変更することにより、静電容量センサの静電容量の変化量（すなわち容量変化量）の検出の分解能を異ならせる。このように、検出の分解能を変更する構造が簡単である。

（１０）上記静電容量検出装置は、複数の前記静電容量センサを備え、前記複数の静電容量センサの一つである第１静電容量センサと、前記複数の静電容量センサの他の一つである第２静電容量センサとは設定距離を隔てて配置され、前記制御装置は、前記第１静電容量センサ及び前記第２静電容量センサのそれぞれについて前記容量変化量を検出して前記容量変化量に基づいて、前記静電容量センサに物が接触する状態である接触状態、前記静電容量センサに接触しない状態でかつ前記静電容量センサに物が接近する状態である接近状態、及び前記静電容量センサに物が接近していない状態である非検知状態のいずれにあるかを判定し、同期間に得られる前記第１静電容量センサの判定結果と前記第２静電容量センサの判定結果とを含めた総合判定結果のパターンに基づいて、前記第１静電容量センサ及び前記第２静電容量センサに接近する物の動きを検出する。この構成によれば、静電容量検出装置の付近で手を移動させるようなジェスチャーを検出することができる。

上記静電容量検出装置は、静電容量の変化について様相の異なる複数の変化態様を検出することができる。

ドアハンドルの斜視図。 静電容量検出装置の基本構成の回路図。 第１スイッチ、第２スイッチ、及び第３スイッチの動作タイミングと、中間位置の電位の変化を示す電圧変位グラフとの関係を示す図。 本実施形態に係る静電容量検出装置の回路図。 （ａ）は、高分解能検出態様において、スイッチング回数差と判定内容との関係を示す表、（ｂ）は、低分解能検出態様において、スイッチング回数差と判定内容との関係を示す表。 （ａ）は、比較に係る静電容量検出装置のスイッチング制御の動作態様と、静電容量センサの静電容量増加のタイミングと、判定のタイミングとの関係を示す図、（ｂ）は、実施形態に係る静電容量検出装置のスイッチング制御の動作態様と、静電容量センサの静電容量増加のタイミングと、判定のタイミングとの関係を示す図。 低分解能検出態様の制御と高分解能検出態様の制御について、動作例を示すタイミングチャート。 低分解能検出態様の制御と高分解能検出態様の制御について、他の動作例を示すタイミングチャート。 高分解能検出態様の動作タイミングと、静電容量センサの静電容量変化量の推移と、判定結果との関係を示す図であり、（ａ）は、手が静電容量センサに接触するときの図、（ｂ）は、水が静電容量センサに付着するときの図。 判定結果のパターンと総合判定結果との関係を示す表。 （ａ）は、アンロック用センサにおける、高分解能検出態様の動作タイミングと、静電容量センサの静電容量変化量の推移と、判定結果との関係を示す図、（ｂ）は、ロック用センサにおける、高分解能検出態様の動作タイミングと、静電容量センサの静電容量変化量の推移と、判定結果との関係を示す図。 判定結果のパターンと総合判定結果との関係を示す表。 ジェスチャー判定処理を示すフローチャート。 静電容量検出装置の回路図。 静電容量検出装置の回路図。 被水処理を示すフローチャート。

図１〜図１６を参照して、静電容量検出装置について説明する。
図１に示されるように、静電容量検出装置２は、例えば、車両ドアのドアハンドル１に装備される。この静電容量検出装置２は、ドアハンドル１に接触する人の手、またはドアハンドル１にかかる水を検出する。以下、ドアハンドル１内に内蔵される静電容量検出装置２について説明する。

［基本構成］
図２を参照して、静電容量検出装置２の基本構成を説明する。静電容量検出装置２は、２個の静電容量センサと、制御装置１１（図１参照）とを備える。２個の静電容量センサのうちの一方は、車両ドアの解錠用センサ（以下、「アンロック用センサ１０Ａ」という。）であり、他方は、車両ドアの施錠用センサ（以下、「ロック用センサ１０Ｂ」という。）である。アンロック用センサ１０Ａとロック用センサ１０Ｂとは、予め設定された距離（設定距離）だけ離間する。

なお、アンロック用センサ１０Ａとロック用センサ１０Ｂとを区別せず説明するときは、単に静電容量センサ１０という。アンロック用センサ１０Ａは、ドアハンドル１の中間部かつ内側（車両ドアの外面に向かう部分）に配置される。ロック用センサ１０Ｂは、ドアハンドル１の前側かつ外側に配置される。

静電容量センサ１０は、平面または曲面を有する電極１４を有する。好ましくは、当該電極１４と同じ構造を有する平面または曲面の導電性部材が、当該電極１４に対向し、かつ所定距離を隔てて配置される。このような静電容量センサ１０は所定容量を有する。静電容量センサ１０の静電容量は、直接または間接に物が接触すること、または当該静電容量センサ１０の近辺に物が配置されることによって増大する。すなわち、静電容量センサ１０は、外的要因（物の接触または接近）により静電容量が変化するコンデンサ（以下、これを「センサコンデンサＣＸ」という。）を有する。

制御装置１１は、静電容量センサ１０の静電容量の変化量に対応する量（以下、これを「容量変化量」という。）を検出する。
制御装置１１は、アンロック用センサ１０Ａに接続される第１回路部１２Ａと、ロック用センサ１０Ｂに接続される第２回路部１２Ｂと、第１回路部１２Ａ及び第２回路部１２Ｂを制御する制御部１３とを備える。第１回路部１２Ａの基本構成と第２回路部１２Ｂの基本構成とは同じである。一方、設定電位Ｖｔｈの大きさ、基準コンデンサＣＳの静電容量の大きさ、電極１４の大きさ等については、第１回路部１２Ａと第２回路部１２Ｂとは異なる値を有する。

第１回路部１２Ａは、基準コンデンサＣＳと、制御部１３により動作制御される３つのスイッチ（以下、それぞれを「第１スイッチＳＷ１」〜「第３スイッチＳＷ３」という。）と、電位判定装置ＣＰとを備える。

基準コンデンサＣＳは、静電容量センサ１０に直列に接続される。具体的には、基準コンデンサＣＳと静電容量センサ１０とは第１電位源と第２電位源との間に直列に配置される。第１電位源は、第２電位源よりも高電位である。第２電位源は接地されうる。基準コンデンサＣＳの一端は、第１電位源に接続され、他端は、第２電位源に接続される。基準コンデンサＣＳと第２電位源との間に静電容量センサ１０の電極１４が接続される。電極１４は、空間を介して第２電位源と容量結合される。静電容量センサ１０の静電容量は、電極１４に接触または接近する物の存否により変化する。物の概念には、人の手、衣類、バッグ等の物体、水等の流動体が含まれる。

第１スイッチＳＷ１は、基準コンデンサＣＳに並列に接続される。第２スイッチＳＷ２は、基準コンデンサＣＳと静電容量センサ１０の電極１４との間に接続される。第２スイッチＳＷ２の一端は、基準コンデンサＣＳに接続され、他端は抵抗Ｒを介して電極１４に接続される。また、第２スイッチＳＷ２の他端は第３スイッチＳＷ３を介して第２電位源に接続される。第３スイッチＳＷ３は、静電容量センサ１０に並列接続される。第３スイッチＳＷ３の一端は抵抗Ｒを介して電極１４側に接続され、他端は第２電位源に接続される。

電位判定装置ＣＰは、基準コンデンサＣＳと静電容量センサ１０との間（すなわち、基準コンデンサＣＳと電極１４との間）の位置（以下、「中間位置ＰＭ」という。）の電位（以下、「中間電位ＶＭ」という。）と、設定電位Ｖｔｈとを比較し、中間電位ＶＭが設定電位Ｖｔｈよりも小さいか否かを判定する。電位判定装置ＣＰは、中間電位ＶＭが設定電位Ｖｔｈ以上であるとき、初期信号を出力し、中間電位ＶＭが設定電位Ｖｔｈよりも小さいとき、終了信号を出力する。電位判定装置ＣＰは、比較器（コンパレータ）により構成され得る。

図３を参照して、静電容量センサ１０の容量変化量（すなわち、静電容量センサ１０の静電容量の変化量に対応する量）を検出するためのスイッチング制御について説明する。
第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３は、所定周期で動作する。周期の初期において、第１スイッチＳＷ１が閉状態に制御され、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３が開状態に制御される。これにより、基準コンデンサＣＳが初期化され、中間位置ＰＭの電位は第１電位源の電位Ｖ１と等しくなる。以下の説明では、基準コンデンサＣＳが初期化されたときの中間位置ＰＭの電位を「初期電位」（初期電位は電位Ｖ１に等しい。）という。

次に、第１スイッチＳＷ１が開状態に制御され、第２スイッチＳＷ２が閉状態に制御され、かつ第３スイッチＳＷ３が開状態に維持される（以下、このスイッチ動作を「第２スイッチ閉動作」という。）。このとき、基準コンデンサＣＳとセンサコンデンサＣＸとに電流が流れ、中間電位ＶＭが低下する。

次に、第１スイッチＳＷ１が開状態に維持され、第２スイッチＳＷ２が開状態に制御され、かつ第３スイッチＳＷ３が閉状態に制御される（以下、このスイッチ動作を「第３スイッチ閉動作」という。）。

引き続き、第１スイッチＳＷ１が開状態に維持されたまま、第２スイッチ閉動作と第３スイッチ閉動作とは交互に繰り返される。このため、図３に示されるように、中間電位ＶＭは徐々に低下する。中間電位ＶＭが設定電位Ｖｔｈよりも小さい値になると、電位判定装置ＣＰは、終了信号を制御部１３に出力する。

制御部１３は、各周期において、周期の最初から終了信号を受信するまでの期間に実行された、第２スイッチ閉動作の回数（すなわち接続回数：以下、これを「スイッチング回数」という。）をカウントする。すなわち、制御部１３は、中間電位ＶＭが初期電位から設定電位Ｖｔｈに至るまでの期間（時間ｔ０から時間ｔ１の間）にわたって第２スイッチ閉動作の回数（接続回数）をカウントする。

さらに、制御部１３は、各周期のスイッチング回数Ｎを時系列順にまたは時系列パラメータに関連付けて記憶する。そして、制御部１３は、２時点間のスイッチング回数Ｎの差（以下、「スイッチング回数差ΔＮ」という。）を算出する。スイッチング回数差ΔＮは、当該スイッチング回数差ΔＮを演算する時よりも前の時点で得られたスイッチング回数Ｎ１（第１接続回数）と、当該演算時点でのスイッチング回数Ｎ２（第２接続回数）との差として定義される。すなわち、「スイッチング回数差ΔＮ」＝「−（演算時点でのスイッチング回数Ｎ２−演算前時点のスイッチング回数Ｎ１）」である。演算前時点とは、演算時点よりも所定周期前または所定時間前の時点を示す。

次に、制御部１３は、スイッチング回数差ΔＮと設定値ＮＵＭと比較し、スイッチング回数差ΔＮが設定値ＮＵＭよりも大きいか否かを判定する。設定値ＮＵＭは、静電容量センサ１０に物が接触または接近する場合においてスイッチング回数差ΔＮが取り得る範囲の下限値を示す。制御部１３は、スイッチング回数差ΔＮが設定値ＮＵＭよりも大きいとき、静電容量センサ１０に物が接触したまたは接近したと判定する。なお、以下では、制御部１３が、スイッチング回数差ΔＮと設定値ＮＵＭとの比較により、静電容量センサ１０に接触するまたは接近する物の存否を判定することを「検出判定」という。

ここで、スイッチング回数差ΔＮの技術的意義を説明する。
上記したように、第１スイッチ閉動作により基準コンデンサＣＳは初期化されて、中間電位ＶＭは初期電位になる。次いで、第２スイッチ閉動作と第３スイッチ閉動作とが交互に繰り返されることにより、中間電位ＶＭは徐々に低下する。中間電位ＶＭの低下の速度は、静電容量センサ１０の静電容量の大きさに基づいて変化する。具体的には、静電容量センサ１０の静電容量が大きい程、中間電位ＶＭの低下が速くなる。中間電位ＶＭの低下の遅さ（すなわち、中間電位ＶＭが初期電位から設定電位Ｖｔｈに至るまでの時間の長さ）はスイッチング回数Ｎに相関する。従って、静電容量センサ１０の静電容量の変化量は、２時点間のスイッチング回数差ΔＮと関係付けられる。このことから、２時点間のスイッチング回数差ΔＮは、静電容量センサ１０に物が接触または接近しているか否かを判定するためのパラメータとして用いられる。

具体的には、静電容量センサ１０に物が接触または接近することにより静電容量センサ１０の静電容量が大きくなると、スイッチング制御で得られるスイッチング回数Ｎが減少し、スイッチング回数差ΔＮ（減少回数）が大きくなる。すなわち、スイッチング回数差ΔＮの増大は、静電容量センサ１０に物が接触または接近することを意味する。

なお、静電容量センサ１０の静電容量の容量変化量に対応するスイッチング回数差ΔＮを得る際、２時点間のスイッチング回数Ｎ１，Ｎ２を用いるのは、次の理由による。静電容量センサ１０の静電容量は、物の接触または接近以外の要因、例えば、環境（例えば、温度）により変化する。すなわち、静電容量センサ１０の静電容量は、物の接触または接近がない場合においても変化し得る。このため、スイッチング回数差ΔＮを演算するときの基準となるスイッチング回数Ｎ１を固定値とすると、そうして得られるスイッチング回数差ΔＮは、物の接触または接近以外の要因に基づく変化を含むようになり、物の接触または接近を正確に判定するためのパラメータとして不適切なものとなる。これに対して、基準となるスイッチング回数Ｎ１を、スイッチング回数差ΔＮを演算する演算時点よりも所定時間前の時点で得られる値に設定すると、両時点での環境は実質的に同じであると見做すことができるため、２時点間のスイッチング回数差ΔＮは、物の接触または接近以外の要因に基づく変化を含まないようになる。従って、２時点間のスイッチング回数差ΔＮを用いることにより、物の接触または接近を正確に判定することができる。このような理由で、実施形態では、２時点間のスイッチング回数差ΔＮを物の接触または接近を正確に判定するためのパラメータとして用いる。

［第１実施形態］
図４を参照して、第１実施形態に係る静電容量検出装置２について説明する。
本実施形態に係る静電容量検出装置２は、次の点で基本構成の静電容量検出装置２と相違する。

静電容量検出装置２の基本構成では、基準コンデンサＣＳが１つのコンデンサにより構成されるが、本実施形態では、基準コンデンサＣＳが複数のサブコンデンサにより構成される。図４に示される例では、基準コンデンサＣＳは、２個のサブコンデンサ（以下、「第１サブコンデンサＣＳ１」及び「第２サブコンデンサＣＳ２」という。）により構成される。２個のサブコンデンサＣＳ１，ＣＳ２は並列接続される。

また、静電容量検出装置２は、基準コンデンサＣＳの静電容量を切り替えるための第４スイッチＳＷ４を備える。本実施形態では、第４スイッチＳＷ４は、２個のサブコンデンサＣＳ１，ＣＳ２のうち一方に設けられている。すなわち、２個のサブコンデンサＣＳ１，ＣＳ２のうち一方のサブコンデンサが、第４スイッチＳＷ４の動作に基づいて他方のスイッチに並列接続及び非接続可能に設けられている。

制御部１３は、第４スイッチＳＷ４の動作により基準コンデンサＣＳを変更する。すなわち、制御部１３は、第４スイッチＳＷ４を開状態に制御することにより基準コンデンサＣＳの静電容量を第１サブコンデンサＣＳ１の静電容量にし、第４スイッチＳＷ４を閉状態に制御することにより基準コンデンサＣＳの静電容量を第１サブコンデンサＣＳ１と第２サブコンデンサＣＳ２との静電容量和とする。

基準コンデンサＣＳが大容量の場合、中間位置ＰＭの電位が初期電位から設定電位Ｖｔｈに至るまでの時間が長い。このため、制御部１３が、スイッチング回数Ｎを得る周期が長いといった特徴がある。一方、中間位置ＰＭの電位が初期電位から設定電位Ｖｔｈに至るまでの時間が長いという特徴から、静電容量センサ１０の静電容量の変化量が小さいときでも、その変化量をスイッチング回数差ΔＮａとして検出することが可能になる。すなわち、基準コンデンサＣＳが大容量の場合、静電容量センサ１０の静電容量の変化は、高分解能で検出される。

基準コンデンサＣＳが小容量の場合、中間位置ＰＭの電位が初期電位から設定電位Ｖｔｈに至るまでの時間が短い。このため、制御部１３が、スイッチング回数Ｎを得る周期が短いといった特徴がある。一方、中間位置ＰＭの電位が初期電位から設定電位Ｖｔｈに至るまでの時間が短いという特徴から、静電容量センサ１０の静電容量の変化量が小さいとき、その変化量をスイッチング回数差ΔＮｂとして検出することが困難になる。すなわち、基準コンデンサＣＳが小容量の場合、静電容量センサ１０の静電容量の変化は、低分解能で検出される。

制御部１３は、基準コンデンサＣＳが高容量の場合の特徴と基準コンデンサＣＳが低容量の場合の特徴を活用して、２つの検出態様を有する。すなわち、制御部１３は、高分解能検出態様と低分解能検出態様とを有する。なお、分解能は、静電容量センサ１０の静電容量が規定量増大するときの、スイッチング回数Ｎの多さとして定義される。

高分解能検出態様では、制御部１３は、第４スイッチＳＷ４を閉状態に制御し、基準コンデンサＣＳを高静電容量のコンデンサとして動作させ、高分解能で静電容量センサ１０の容量変化量を検出する。これにより、制御部１３は、静電容量センサ１０に物の接近している状態であってかつ静電容量センサ１０に接触していない状態（以下、「接近状態」）を高精度に検出する。以下、接近状態を検出することを「接近検知」という。

図５（ａ）に示されるように、高分解能検出態様では、制御部１３は、容量変化量としてのスイッチング回数差ΔＮａが第１設定値ＮＵＭ１よりも小さいとき、静電容量センサ１０に物が接触していない状態（以下、「非検知状態」という。）にあると判定する。以下、この判定結果を「非検知（Ｎ）」という。

また、制御部１３は、スイッチング回数差ΔＮａが第１設定値ＮＵＭ１以上かつ第２設定値ＮＵＭ２よりも小さいとき、静電容量センサ１０に物が接近する接近状態であると判定する。この判定結果を「接近検知（Ａ）」という。なお、「物が接近する接近状態」には、物が接近している状態（物への接近動作が継続している状態）と、接近した状態（接近動作が完了した状態、または、物が静電容量センサに対して離れて止まっている若しくは静止せずに静電容量センサの近くにある状態）とが含まれる。

また、制御部１３は、スイッチング回数差ΔＮａが第３設定値ＮＵＭ３以上であるとき、静電容量センサ１０に物が接触する接触状態にあると判定する。以下、この判定結果を「接触検知（Ｃ）」という。

なお、第１設定値ＮＵＭ１、第２設定値ＮＵＭ２及び第３設定値ＮＵＭ３は、第１設定値ＮＵＭ１＜第２設定値ＮＵＭ２＜第３設定値ＮＵＭ３の関係を有する。第２設定値ＮＵＭ２と第３設定値ＮＵＭ３とは等しい値ではない理由、すなわち接近検知の上限値と接触検知の下限値とを等しい値としていない理由は、物が接触しているにも拘わらず接近検知として検出する誤検知を抑制するためである。

低分解能検出態様では、制御部１３は、第４スイッチＳＷ４を開状態に制御し、基準コンデンサＣＳを低静電容量のコンデンサとして動作させ、低分解能で静電容量センサ１０の容量変化量を検出する。

図５（ｂ）に示されるように、低分解能検出態様では、制御部１３は、容量変化量としてのスイッチング回数差ΔＮｂが設定値ＮＵＭ４よりも小さいとき、静電容量センサ１０に物が接触していないと判定する（「非検知（Ｎ）」判定）。また、制御部１３は、容量変化量としてのスイッチング回数差ΔＮｂが設定値ＮＵＭ４以上の値であるとき、静電容量センサ１０に物が接触していると判定する（「接触検知Ｃ」判定）。なお、この例では、分解能が低いため、静電容量センサ１０に物が接近する状態（すなわち接近状態）の判定を行わない。

制御部１３は、低分解能検出態様でのスイッチング制御と、高分解能検出態様でのスイッチング制御とを所定規則に従って実行する。
例えば、制御部１３は、低分解能検出態様でのスイッチング制御と高分解能検出態様でのスイッチング制御とを交互に実行する。

図６を参照して、制御部１３が、低分解能検出態様でのスイッチング制御と高分解能検出態様でのスイッチング制御とを交互に実行するときの作用を説明する。なお、図６では、低分解能検出態様でのスイッチング制御が実行される期間は、「Ｐ」で示されている。高分解能検出態様でのスイッチング制御が実行される期間は、「ＧＰ」で示されている。

図６（ａ）は、制御部１３が、高分解能検出態様でのスイッチング制御だけを実行するときの、制御部１３が実行する検出判定の判定タイミングを示す。この制御は、図６（ｂ）に示されるスイッチング制御の比較例である。図６（ｂ）は、制御部１３が、低分解能検出態様でのスイッチング制御と高分解能検出態様でのスイッチング制御とを交互に実行するときの、制御部１３が実行する検出判定の判定タイミングを示す。

制御部１３は、スイッチング制御の終了後、スイッチング制御において得られるタイミング回数差に基づいて静電容量センサ１０に物が接触する物の存否を判定する。
制御部１３が、高分解能検出態様でのスイッチング制御だけを実行するときは、図６（ａ）に示されるように、制御部１３は、スイッチング制御の周期と同じ周期で判定結果（例えば、物の接触または接近の存否の判定結果）を出力する。このため、静電容量センサ１０に物が接触した時点から制御部１３がその物の接触があったと判定する時点までの応答時間の平均時間は、スイッチング制御の周期に等しいかこれに近い時間になる。

一方、制御部１３が、低分解能検出態様でのスイッチング制御と高分解能検出態様でのスイッチング制御とを交互に実行するときは、図６（ｂ）に示されるように、制御部１３は、低分解能検出態様でのスイッチング制御の周期と高分解能検出態様でのスイッチング制御の周期の両方で判定結果を出力し得る。このため、静電容量センサ１０に物が接触した時点から制御部１３がその物の接触があったと判定する時点までの応答時間の平均時間は、両周期の平均か、その平均に近い値になる。すなわち、低分解能検出態様でのスイッチング制御と高分解能検出態様でのスイッチング制御とを交互に実行すると、高分解能検出態様でのスイッチング制御だけを実行する場合に比べて、平均すると、短時間で、物の接触を検出することができる。

なお、物の接触を検出するのに要する応答時間の平均を更に短くするために、低分解能検出態様でのスイッチング制御と高分解能検出態様でのスイッチング制御との実行パターンにおいて、高分解能検出態様でのスイッチング制御の実行回数に対する低分解能検出態様でのスイッチング制御の実行回数の比率を高めてもよい。これにより、応答時間の平均を短縮することができる。

以下、静電容量検出装置２の効果を説明する。
（１）本実施形態に係る静電容量検出装置２は、静電容量センサ１０と、静電容量センサ１０を制御する制御装置１１を備える。制御装置１１は、容量変化量（静電容量センサ１０の静電容量の変化量に対応する量）を検出するための複数の検出態様を有する。制御装置１１は、複数の検出態様のそれぞれで容量変化量を検出し、容量変化量に基づいて静電容量センサ１０に対して接触または接近する物の存否を判定する。この構成によれば、静電容量検出装置２は、静電容量の変化について様相の異なる複数の変化態様を検出することができる。

（２）上記実施形態では、制御装置１１は、スイッチング回数差ΔＮ（容量変化量）を検出するための検出態様として、高分解能検出態様と低分解能検出態様とを有する。このため、静電容量センサ１０に接触または接近する物の判定において、高精度の判定と、低精度の判定を行うことができる。

（３）上記実施形態では、制御装置１１は、低分解能検出態様により検出されたスイッチング回数差ΔＮｂ（容量変化量）に基づいて、静電容量センサ１０に物が接触する状態を示す接触状態にあるか否かを判定する。この構成によれば、高分解能検出態様により検出されたスイッチング回数差ΔＮａ（容量変化量）に基づいて物の接触状態を判定する場合に比べて、静電容量センサ１０に接触または接近する物の存否を判定するときの判定に要する時間を短くすることができる。

（４）上記実施形態では、制御装置１１は、高分解能検出態様により検出されたスイッチング回数差ΔＮａ（容量変化量）に基づいて、静電容量センサ１０に接触しない状態でかつ静電容量センサ１０に物が接近する状態である接近状態にあるか否かを判定する。

この構成によれば、高分解能検出態様により検出されたスイッチング回数差ΔＮｂ（容量変化量）に基づいて、静電容量センサ１０に接触または接近する物の接近態様を判定するため、高精度で当該接近状態を判定することができる。すなわち、接近状態とは異なる状態を接近状態と判定したり、この逆すなわち接近状態であるときに接近状態でないと判定したりする、誤判定を抑制することができる。

（５）上記実施形態では、静電容量センサ１０に直列に接続される基準コンデンサＣＳを備える。第１時刻において基準コンデンサＣＳと静電容量センサ１０とを断続的に接続するとき、基準コンデンサＣＳと静電容量センサ１０との間の中間電位ＶＭが初期電位から設定電位Ｖｔｈに至るまでのスイッチング回数（Ｎ１）を第１スイッチング回数（第１接続回数）として検出する。第１時刻よりも所定時間だけ隔てた第２時刻において、基準コンデンサＣＳと静電容量センサ１０とを断続的に接続するとき、基準コンデンサＣＳと静電容量センサ１０との間の中間電位ＶＭが初期電位から設定電位Ｖｔｈに至るまでのスイッチング回数（Ｎ２）を第２スイッチング回数（第２接続回数）として検出する。そして、容量変化量を第１スイッチング回数と第２スイッチング回数との差であるスイッチング回数差ΔＮ（回数差）として導出する。なお、第１時刻とは、実施形態に示す「当該スイッチング回数差ΔＮを演算する時よりも前の時点」であり、第２時刻とは、実施形態に示す「スイッチング回数差ΔＮを演算する時点」である。

この構成では、静電容量センサ１０の静電容量の変化量（すなわち容量変化量）を、デジタル値として検出する。このため、静電容量センサ１０の静電容量の変化量を用いる演算が簡単になる。

（６）上記実施形態では、基準コンデンサＣＳは、複数のサブコンデンサＣＳ１，ＣＳ２により構成される。制御装置１１は、複数のサブコンデンサＣＳ１，ＣＳ２の容量結合態様として基準コンデンサＣＳの静電容量が異なる少なくとも２つの態様を有する。制御装置１１は、高分解能検出態様では、第１結合態様により複数のサブコンデンサＣＳ１，ＣＳ２を結合して容量変化量を検出する。制御装置１１は、低分解能検出態様では、第１結合態様よりも基準コンデンサＣＳの静電容量が小さい第２結合態様により複数のサブコンデンサＣＳ１，ＣＳ２を結合して容量変化量を検出する。なお、第１結合態様とは、実施形態において、第１サブコンデンサＣＳ１と第２サブコンデンサＣＳ２とを並列結合させる態様である。第２結合態様とは、実施形態においては、第１サブコンデンサＣＳ１から第２サブコンデンサＣＳ２を電気的に絶縁し、第１サブコンデンサＣＳ１だけが第１回路部１２Ａに接続される態様を示す。

この構成では、サブコンデンサＣＳ１，ＣＳ２の結合態様により、基準コンデンサＣＳの静電容量を変更する。そして、基準コンデンサＣＳの静電容量を変更することにより、静電容量センサ１０の静電容量の変化量（すなわち容量変化量）の検出の分解能を異ならせる。このように、上記構成では、検出の分解能を変更する構造が簡単である。

［第２実施形態］
本実施形態に係る静電容量検出装置２の回路構成は、第１実施形態に係る静電容量検出装置２の回路構成に準ずる。更に、本実施形態では、次の構成を備える。制御部１３は、低分解能検出態様において、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３の閉状態の時間を制御する。

具体的には、制御部１３は、閉時間（閉状態になっている時間）が異なる２つの態様で第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３を制御する。なお、第２スイッチＳＷ２の閉時間と第３スイッチＳＷ３の閉時間とは等しい。以下、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３を所定時間（以下、「第１時間」という。）にわたって閉状態にする制御を第１開閉制御といい、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３を第１時間よりも短い時間（以下、「第２時間」）にわたって閉状態にする制御を第２開閉制御という。

制御部１３は、低分解能検出態様におけるスイッチング制御として、２つの態様のスイッチング制御を実行する。
第１スイッチング制御では、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３を第１開閉制御により制御する。第２スイッチング制御では、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３を第２開閉制御により制御する。

また、制御部１３は、第１スイッチング制御において得られるスイッチング回数差ΔＮと、第２スイッチング制御において得られるスイッチング回数差ΔＮとの比（第１スイッチング制御において得られるスイッチング回数差／第２スイッチング制御において得られるスイッチング回数差：以下、これを「スイッチング回数差比」という。）を演算する。

スイッチング回数差比は、静電容量センサ１０に接触する物の種類により異なる。人が静電容量センサ１０に接触または接近する場合は、１または１に近い値になる。一方、水が静電容量センサ１０に接触または接近する場合は、１から離れた値になる。これは次の理由による。

静電容量センサ１０への人の接触は水の付着に比べて、静電容量センサ１０の静電容量を大きく増大させる。すなわち、人の接触は水の付着に比べてセンサコンデンサＣＸの時定数を小さくさせる。このため、人の接触の場合、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３の閉状態の時間長さに関係なく、中間電位ＶＭは略一定値で低下する。したがって、スイッチング回数差比は１に近い値になる。これに対して、水の付着は人の接触に比べてセンサコンデンサＣＸの時定数を小さくさせる効果が小さい。水の接触の場合、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３の閉状態の時間長さが短くなると、中間電位ＶＭの低下幅が小さくなる。この結果、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３の閉状態の時間長さが短くなると、当該時間長さが長い場合に比べて、中間電位ＶＭが初期電位から設定電位Ｖｔｈに至るまでの時間の短縮が少なくなり、スイッチング回数Ｎの減少量も小さくなり、スイッチング回数差ΔＮが小さくなる。この結果、スイッチング回数差比は、１よりも大きくなる。なお、スイッチング回数差の差分（第１スイッチング制御において得られるスイッチング回数差−第２スイッチング制御において得られるスイッチング回数差）は、スイッチング回数差比と同様の特性を示す。すなわち、スイッチング回数差の差分は、静電容量センサ１０に接触する物の種類により異なる。

制御部１３は、このことを利用し、スイッチング回数差比（第１スイッチング制御において得られるスイッチング回数差／第２スイッチング制御において得られるスイッチング回数差）またはスイッチング回数差の差分（第１スイッチング制御において得られるスイッチング回数差−第２スイッチング制御において得られるスイッチング回数差）が、所定値よりも大きいか否かに基づいて、静電容量センサ１０に接触する物を判定する。

図７は、低分解能検出態様での上記第１スイッチング制御と、低分解能検出態様での上記第２スイッチング制御と、高分解能検出態様でのスイッチング制御とのタイミングチャートの一例である。図７に示される「Ｐ１」は、低分解能検出態様の第１スイッチング制御を示す。「Ｐ２」は、低分解能検出態様の第２スイッチング制御を示す。「ＧＰ」は、高分解能検出態様でのスイッチング制御を示す。図７に示されるように、本実施形態では、アンロック用センサ１０Ａ及びロック用センサ１０Ｂのいずれにおいても、スイッチング回数差比を求めるための制御を実行する。なお、スイッチング回数差比またはスイッチング回数差の差分を求めるための制御は、アンロック用センサ１０Ａ及びロック用センサ１０Ｂの一方でのみ実行してもよい。

以上の構成によれば、上述したように、静電容量センサ１０に物が接触または接近するとき、スイッチング回数差比またはスイッチング回数差の差分に基づいてその物の種類を判定することができる。また、上記のスイッチング回数差比またはスイッチング回数差の差分によれば、静電容量検出装置２の分解能の高低に関係なく、所定の精度で、静電容量センサ１０に物が接触または接近するとき、その物の種類を判定することができる。

［第２実施形態の変形例］
図８を参照して、第２実施形態の変形例について説明する。
本変形例では、制御部１３は、低分解能検出態様及び高分解能検出態様のいずれにおいても、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３の閉状態の時間を制御する。これにより、低分解能検出態様でのスイッチング制御において、スイッチング回数差比（またはスイッチング回数差の差分）が得られ、かつ、高分解能検出態様でのスイッチング制御において、スイッチング回数差比（またはスイッチング回数差の差分）が得られる。静電容量センサ１０に接触する物の種類を精確に判定するときは、高分解能検出態様でのスイッチング制御において得られるスイッチング回数差比（またはスイッチング回数差の差分）が用いられる。静電容量センサ１０に接触する物の種類を迅速に判定するときは、低分解能検出態様でのスイッチング制御において得られるスイッチング回数差比（またはスイッチング回数差の差分）が用いられる。

図８は、低分解能検出態様の第１スイッチング制御と、低分解能検出態様の第２スイッチング制御と、高分解能検出態様の第１スイッチング制御と、高分解能検出態様の第２スイッチング制御とのタイミングチャートを示す。図８に示される「ＧＰ１」は、高分解能検出態様の第１スイッチング制御を示す。「ＧＰ２」は、高分解能検出態様の第２スイッチング制御を示す。

以上の構成によれば、第２実施形態に準じた効果が得られる。また、高分解能検出態様の第１スイッチング制御と高分解能検出態様の第２スイッチング制御とに基づいて得られるスイッチング回数差比またはスイッチング回数差の差分は、高分解能検出により得られる値であるため、静電容量センサ１０の静電容量を増大させる量が人と水との中間あたりである物を、人及び水から区別して判定することができる。

［第３実施形態］
本実施形態に係る静電容量検出装置２の回路構成は、第１実施形態に係る静電容量検出装置２の回路構成に準じた構成を有する。なお、本実施形態では、第１実施形態に係る回路構成を前提に説明するが、本実施形態に係る技術では、基準コンデンサＣＳが高容量であれば足り、基準コンデンサＣＳが複数のサブコンデンサにより構成されていなくてもよい。本実施形態に係る技術では、第１実施形態で説明した、高分解能検出態様でのスイッチング制御に係る技術と、スイッチング回数差ΔＮの大きさに基づいて非検知と、接近検知と、接触検知とに区別して静電容量センサ１０の物の接触または接近の存否を判定する技術とが用いられる。

図９及び図１０を参照して、高分解能検出態様でのスイッチング制御による、物の判定処理について説明する。図９（ａ）は、手が、静電容量センサ１０に接触するときの、静電容量センサ１０の静電容量の変化の例である。図９（ｂ）は、水が、静電容量センサ１０に付着するときの、静電容量センサ１０の静電容量の変化の例である。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に示されるように、水が静電容量センサ１０に付着するときは、手が静電容量センサ１０に接触するときに比べて、静電容量センサ１０の静電容量の容量変化が速い。このように、静電容量センサ１０に接触する物により、静電容量の容量変化の速度が異なる。この性質を利用し、静電容量センサ１０に接触する物の種類を判別することが可能である。

図９（ａ）及び図９（ｂ）には、静電容量センサ１０の静電容量の変化を示すグラフの上には、スイッチング制御のタイミングが示されている。また、当該グラフの下には、高分解能検出態様における物の判定処理（図５（ａ）参照）により得られる、スイッチング制御毎の判定結果が示されている。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように、静電容量センサ１０に物が接近及び接触するときの静電容量の変化態様は、物に応じて、特有のパターンを有する。

本実施形態では、このことを利用し、静電容量センサ１０に接近及び接触する物の種類を判定する。図１０に示されるパターン１は、静電容量センサ１０に人または手が接近及び接触するか否かを判定するときに用いられる、照合パターンである。照合パターンは、連続する第１期間、第２期間、第３期間、及び第４期間それぞれにおいて判定内容が規定されたものである。

図１０に示されるパターン２は、静電容量センサ１０に水が接近及び付着するか否かを判定するときに利用される、照合パターンである。
制御部１３は、高分解能検出態様でスイッチング制御を周期的に実行し、スイッチング制御毎に、検出判定（スイッチング回数差ΔＮに基づく、物の接触または接近の存否の判定）を実行する。制御部１３は、その判定結果を時系列順に、または時系列パラメータに関連付けして記憶する。制御部１３が、検出判定により接触検知と判定するときは、パターン照合を行う。例えば、制御部１３は、所定期間にわたる判定結果のパターンと、照合パターンであるパターン１及びパターン２のそれぞれとを比較し、いずれと一致するかを判定する。所定期間にわたる判定結果のパターンがいずれかと一致する場合、当該接触は、照合パターンに対応する物が静電容量センサ１０に接触したと判定する。所定期間にわたる判定結果のパターンがいずれとも一致しないときは、その後に得られる判定結果のパターンに基づいてパターン照合を再度実行する。

本実施形態に係る静電容量検出装置２の効果を説明する。
制御装置１１は、高分解能検出態様で連続して得られる複数のスイッチング回数差（容量変化量）それぞれに基づいて、接触状態、接近状態、及び非検知状態のいずれにあるかを判定する。そして、複数のスイッチング回数差（容量変化量）それぞれについての判定結果のパターンに基づいて静電容量センサ１０に接触した物の種類を判定する。

静電容量センサ１０に物が接近するときの静電容量センサ１０の静電容量の変化態様は、物の種類により異なる。上記構成では、この変化態様を、高分解能検出態様で連続して得られる複数の容量変化量についてのパターンとして検出する。そして、制御装置１１は、１つの情報（１つの容量変化量）だけでなく複数の情報のパターン（容量変化量それぞれの判定結果の組み合わせ）に基づいて、静電容量センサ１０に接触した物の種類を判定する。このため、静電容量センサ１０に接触または接近する物について、その物の種類を判定するときの判定精度を向上させることができる。なお、本実施形態の技術は、霧、霙、雪、雹、砂塵等の物の検出にも適用され得る。

［第４実施形態］
本実施形態に係る静電容量検出装置２の回路構成は、第１実施形態に係る静電容量検出装置２の回路構成に準じた構成を有する。なお、本実施形態では、第１実施形態に係る回路構成を前提に説明するが、本実施形態に係る技術では、基準コンデンサＣＳが高容量であれば足り、基準コンデンサＣＳが複数のサブコンデンサにより構成されていなくてもよい。本実施形態に係る技術では、第１実施形態で説明した、高分解能検出態様でのスイッチング制御に係る技術と、スイッチング回数差ΔＮの大きさに基づいて非検知と、接近検知と、接触検知とに区別して静電容量センサ１０の物の接触または接近の存否を判定する技術とが用いられる。

図１１〜図１３を参照して、高分解能検出態様でのスイッチング制御による、ジェスチャー判定処理について説明する。
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、手が、静電容量センサ１０に接触せずにその近傍で、アンロック用センサ１０Ａ側からロック用センサ１０Ｂ側に移動するときの、静電容量センサ１０の静電容量の変化の一例を示す。

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示されるように、手が、アンロック用センサ１０Ａに接近すると、その接近に従って、アンロック用センサ１０Ａの静電容量の変化量は増大する。手がアンロック用センサ１０Ａに最も接近したときはその静電容量の変化量はピークに達する。その後、手が、アンロック用センサ１０Ａから離れるにつれて、アンロック用センサ１０Ａの静電容量の変化量は減少する。手が、アンロック用センサ１０Ａとロック用センサ１０Ｂとの間に位置すると、両者において静電容量の変化量は「０」または「０」に近い値になる。その後、これに引き続いて、手が、ロック用センサ１０Ｂに接近すると、その接近に従って、ロック用センサ１０Ｂの静電容量の変化量は増大する。手がロック用センサ１０Ｂに最も接近したときはその静電容量の変化量はピークに達する。その後、手が、ロック用センサ１０Ｂから離れるにつれて、ロック用センサ１０Ｂの静電容量の変化量は減少する。

このように、アンロック用センサ１０Ａからロック用センサ１０Ｂに沿うように移動させる手の操作（ジェスチャー）は、アンロック用センサ１０Ａの静電容量の変化量及びロック用センサ１０Ｂの静電容量の変化量の時系列変化として把握されうる。すなわち、所定のジェスチャーは、アンロック用センサ１０Ａとロック用センサ１０Ｂとの静電容量の変化量のパターンに基づいて検出され得る。

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）において、静電容量センサ１０の静電容量の変化を示すグラフの上には、スイッチング制御のタイミングが示されている。また、当該グラフの下には、高分解能検出態様における物の判定処理（図５（ａ）参照）により得られる、スイッチング制御毎の判定結果が示されている。このように、アンロック用センサ１０Ａからロック用センサ１０Ｂにかけて所定のジェスチャーが行われるときの静電容量の変化態様は、特有のパターンを有する。本実施形態では、このことを利用し、アンロック用センサ１０Ａからロック用センサ１０Ｂにかけての所定ジェスチャーを検出する。

図１２に示されるパターンは、所定ジェスチャーであるか否かを判定するときに用いられる、照合パターンである。
制御部１３は、アンロック用センサ１０Ａ及びロック用センサ１０Ｂのそれぞれについて、高分解能検出態様でのスイッチング制御を周期的に実行し、スイッチング制御毎に、検出判定（スイッチング回数差ΔＮに基づく、物の接触または接近の存否の判定）を実行する。制御部１３は、その判定結果を時系列順に、または時系列パラメータに関連付けして記憶する。そして、制御部１３は、このようにして得られた判定結果のパターンと、所定ジェスチャーに対応する照合パターンとの間でパターン照合を行う。例えば、制御部１３は、所定期間にわたる判定結果のパターン（アンロック用センサ１０Ａ及びロック用センサ１０Ｂの判定結果を含む。）と照合パターンとを比較し、両者が一致するか否かを判定する。所定期間にわたる判定結果のパターンが照合パターンと一致する場合、制御部１３は、所定ジェスチャーが実行されたと判定する。

なお、本実施形態の技術は、アンロック用センサ１０Ａからロック用センサ１０Ｂに手を移動させるジェスチャーだけでなく、様々なジェスチャーの検出に適用され得る。例えば、本技術は、上記ジェスチャーとは反対方向に手を移動させるジェスチャー、アンロック用センサ１０Ａ及びロック用センサ１０Ｂに両手をかざすようなジェスチャー、アンロック用センサ１０Ａまたはロック用センサ１０Ｂに、手を接近させて離間させるという往復操作を２回以上繰り返すジェスチャーの検出に適用され得る。

図１３は、ジェスチャーを判定する処理（以下、「ジェスチャー判定処理」）のフローチャートである。ジェスチャー判定処理は、図１２の表に対応するものである。制御部１３は、次のステップＳ１〜Ｓ５の一連の処理を所定周期で実行する。また、制御部１３は、各ステップで、アンロック用センサ１０Ａ及びロック用センサ１０Ｂのそれぞれにおいて、高分解能検出態様でスイッチング制御を実行し、両センサ１０Ａ，１０Ｂそれぞれの判定結果を得る。

ステップＳ１において、制御部１３は、アンロック用センサ１０Ａとロック用センサ１０Ｂとにおいて、第１期間において得られる全ての判定結果が「非検知」であるか否かを判定する。この判定が肯定であるとき、すなわち全ての判定結果が「非検知」であるとき、ステップＳ２に移行する。

ステップＳ２において、制御部１３は、アンロック用センサ１０Ａにおいて第２期間に得られる判定結果の少なくとも１個以上（例えば３つ）が連続して「接近検知」であり、かつロック用センサ１０Ｂにおいて第２期間に得られる全ての判定結果が「非検知」であるか否かを判定する。この判定が肯定であるとき、ステップＳ３に移行する。

ステップＳ３において、制御部１３は、アンロック用センサ１０Ａとロック用センサ１０Ｂとにおいて、第３期間において得られる判定結果の少なくとも１個以上（例えば、７個）が連続して「非検知」であるか否かを判定する。この判定が肯定であるとき、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ４において、制御部１３は、ロック用センサ１０Ｂにおいて第４期間に得られる判定結果の少なくとも１個以上（例えば３つ）が連続して「接近検知」であり、かつアンロック用センサ１０Ａにおいて第４期間に得られる全ての判定結果が「非検知」であるか否かを判定する。この判定が肯定であるとき、ステップＳ５に移行する。

ステップＳ５において、制御部１３は、アンロック用センサ１０Ａとロック用センサ１０Ｂとにおいて、第５期間において得られる全ての判定結果が「非検知」であるか否かを判定する。この判定が肯定であるとき、すなわち全ての判定結果が「非検知」であるとき、「スライドジェスチャー」があったと判定する。

なお、ステップＳ４において判定が否定されるときは、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６において、制御部１３は、アンロック用センサ１０Ａとロック用センサ１０Ｂとにおいて、第４期間において得られる全ての判定結果が「非検知」であるか否かを判定する。この判定が肯定であるとき、「アンロック用センサ１０Ａに手をかざすジェスチャー」があったと判定する。

制御部１３は、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ５、ステップＳ６において否定判定するとき、一旦、ジェスチャー判定処理を終了し、その後、所定時間の経過後、ジェスチャー判定処理を再実行する。

以下、本実施形態に係る静電容量検出装置２の効果を説明する。
本実施形態では、静電容量検出装置２は、アンロック用センサ１０Ａ（第１静電容量センサ）とロック用センサ１０Ｂ（第２静電容量センサ）とを備える。アンロック用センサ１０Ａとロック用センサ１０Ｂとは設定距離を隔てて配置される。

制御装置１１は、アンロック用センサ１０Ａ及びロック用センサ１０Ｂのそれぞれについてスイッチング回数差（容量変化量）を検出して容量変化量に基づいて、接触状態、接近状態、及び非検知状態のいずれにあるかを判定する。そして、同期間に得られるアンロック用センサ１０Ａの判定結果とロック用センサ１０Ｂの判定結果とを含めた総合判定結果のパターンに基づいて、アンロック用センサ１０Ａ及びロック用センサ１０Ｂに接近する物の動きを検出する。この構成によれば、静電容量検出装置２の付近で手を移動させるようなジェスチャーを検出することができる。

［第５実施形態］
図１４を参照して、第５実施形態に係る静電容量検出装置２について説明する。本実施形態に係る静電容量検出装置２は、次の点で基本構成の静電容量検出装置２と相違する。

静電容量検出装置２の基本構成では、スイッチング制御において、中間電位ＶＭが設定電位Ｖｔｈよりも小さいか否かを判定する。これに対し、本実施形態に係る静電容量検出装置２では、中間電位ＶＭが第１設定電位Ｖｔｈ１よりも小さいか否かを判定する第１態様と、中間電位ＶＭが第２設定電位Ｖｔｈ２よりも小さいか否かを判定する第２態様とを有する。なお、第２設定電位Ｖｔｈ２は、第１設定電位Ｖｔｈ１よりも高い電位である。

電位判定装置ＣＰは、比較器（コンパレータ）により構成される。電位判定装置ＣＰの基準電位は、第５スイッチＳＷ５及び第６スイッチＳＷ６の動作により第１設定電位Ｖｔｈ１及び第２設定電位Ｖｔｈ２の一方に切り替えられる。具体的には、電位判定装置ＣＰの入力部（基準電位を入力する部分）には、第１設定電位Ｖｔｈ１の電位源と第２設定電位Ｖｔｈ２の電位源とが接続される。そして、入力部と第１設定電位Ｖｔｈ１の電位源との間に第５スイッチＳＷ５が配置され、入力部と第２設定電位Ｖｔｈ２の電位源との間に第６スイッチＳＷ６が配置される。

制御部１３は、第５スイッチＳＷ５及び第６スイッチＳＷ６の動作により、入力部に入力する電位を第１設定電位Ｖｔｈ１及び第２設定電位Ｖｔｈ２の一方に切り替える。入力部に入力される電位が、中間電位ＶＭの比較の基準となる設定電位Ｖｔｈに対応する。

設定電位Ｖｔｈが高い場合、上記のスイッチング制御において中間位置ＰＭの電位が初期電位から設定電位Ｖｔｈに至るまでの時間が短い。このため、制御部１３が、スイッチング回数Ｎを得る周期が短いといった特徴がある。一方、中間位置ＰＭの電位が初期電位から設定電位Ｖｔｈに至るまでの時間が短いという特徴から、静電容量センサ１０の静電容量の変化量が小さいとき、その変化量をスイッチング回数差ΔＮとして検出することが困難になる。すなわち、設定電位Ｖｔｈが高い場合、静電容量センサ１０の静電容量の変化は、低分解能で検出される。

設定電位Ｖｔｈが低い場合、上記のスイッチング制御において中間位置ＰＭの電位が初期電位から設定電位Ｖｔｈに至るまでの時間が長い。このため、制御部１３が、スイッチング回数Ｎを得る周期が長いといった特徴がある。一方、中間位置ＰＭの電位が初期電位から設定電位Ｖｔｈに至るまでの時間が長いという特徴から、静電容量センサ１０の静電容量の変化量が小さいときでも、その変化量をスイッチング回数差ΔＮとして検出することが可能になる。すなわち、設定電位Ｖｔｈが低い場合、静電容量センサ１０の静電容量の変化は、高分解能で検出される。

制御部１３は、設定電位Ｖｔｈが高い場合の特徴と設定電位Ｖｔｈが低い場合の特徴を活用して、２つの検出態様を有する。すなわち、制御部１３は、高分解能検出態様と低分解能検出態様とを有する。

高分解能検出態様では、制御部１３は、第５スイッチＳＷ５を閉状態に制御しかつ第６スイッチＳＷ６を開状態に制御することにより中間電位ＶＭに対する基準電位を第１設定電位Ｖｔｈ１（低電位）に設定して、高分解能で静電容量センサ１０の容量変化量を検出する。これにより、制御部１３は、静電容量センサ１０に物の接近している状態であってかつ静電容量センサ１０に接触していない状態（すなわち、接近状態）を高精度に検出する。

低分解能検出態様では、制御部１３は、第６スイッチＳＷ６を閉状態に制御しかつ第５スイッチＳＷ５を開状態にすることにより中間電位ＶＭに対する基準電位を第２設定電位Ｖｔｈ２（高電位）に設定して、低分解能で静電容量センサ１０の容量変化量を検出する。これにより、制御部１３は、短い周期で容量変化量を得ることができるため、短い時間で、静電容量センサ１０に物の接触または接近があるか否かの判定結果を出す。

制御部１３は、高分解能検出態様のスイッチング動作と低分解能検出態様のスイッチング動作とについての実行態様は、第１実施形態の実行態様に準ずる。例えば、高分解能検出態様のスイッチング動作と低分解能検出態様のスイッチング動作とを交互に実行すること、各スイッチング動作それぞれについてスイッチング回数差ΔＮを求めること、スイッチング回数差ΔＮに基づいて静電容量センサ１０に物が接触するまたは接近することを判定することは、第１実施形態の実行態様に準じる。

上記したように、高分解能検出態様のスイッチング動作の特徴と低分解能検出態様のスイッチング動作の特徴とは、第１実施形態に示した各態様の特徴と同じであるため、本実施形態においても、第１実施形態の効果に準じた効果が得られる。

本実施形態に係る静電容量検出装置２の効果を説明する。
本実施形態では、中間電位ＶＭが初期電位から設定電位Ｖｔｈに至るまでの接続回数を第１接続回数または第２接続回数として検出するときの、設定電位Ｖｔｈは設定変更可能に構成される。制御装置１１は、高分解能検出態様では、設定電位Ｖｔｈを第１設定電位Ｖｔｈ１に設定して容量変化量を検出し、低分解能検出態様では、設定電位Ｖｔｈを第１設定電位Ｖｔｈ１よりも高い第２設定電位Ｖｔｈ２に設定して容量変化量を検出する。

この構成では、上記の設定電位Ｖｔｈの値を変更することにより、静電容量センサ１０の静電容量の変化量（すなわち容量変化量）の検出の分解能を異ならせる。このように、上記構成では、検出の分解能を変更する構造が簡単である。

また、この構成では、第１実施形態に係る静電容量検出装置２よりも基準コンデンサＣＳの構成が簡単である。なお、基準コンデンサＣＳの構成を第１実施形態のように複数のサブコンデンサにより構成し、かつサブコンデンサの結合態様に応じて第５実施形態のように電位判定装置ＣＰの基準電位を切り替えてもよい。

［第５実施形態の変形例］
図１５を参照して、第５実施形態の変形例について説明する。
本変形例に係る静電容量検出装置２では、中間電位ＶＭが第１設定電位Ｖｔｈ１よりも小さいか否かを判定する第１態様と、中間電位ＶＭが第２設定電位Ｖｔｈ２よりも小さいか否かを判定する第２態様とを有する。この点では、第５実施形態と同じである。本変形例と第５実施形態との間で相違する点は、第１設定電位Ｖｔｈ１と第２設定電位Ｖｔｈ２とを切り替える手段である。

本変形例では、静電容量検出装置２は、２つの電位判定装置ＣＰ（以下、「第１電位判定装置ＣＰ１，第２電位判定装置ＣＰ２」という。）を有する。そして、第１電位判定装置ＣＰ１の出力部と制御部１３との間に第７スイッチＳＷ７が設けられ、第２電位判定装置ＣＰ２の出力部と制御部１３との間に第８スイッチＳＷ８が設けられている。第１電位判定装置ＣＰ１の基準電位は第１設定電位Ｖｔｈ１に設定される。第２電位判定装置ＣＰ２の基準電位は第１電位よりも高い電位である第２設定電位Ｖｔｈ２に設定される。

このような構成において、第７スイッチＳＷ７と第８スイッチＳＷ８の制御は、第５実施形態における第５スイッチＳＷ５と第６スイッチＳＷ６の制御に準ずる。すなわち、制御部１３は、第７スイッチＳＷ７を閉状態に制御しかつ第８スイッチＳＷ８を開状態に制御して、高分解能で静電容量センサ１０の容量変化量を検出する。制御部１３は、第８スイッチＳＷ８を閉状態に制御しかつ第７スイッチＳＷ７を開状態に制御して、低分解能で静電容量センサ１０の容量変化量を検出する。すなわち、本変形例は、設定電位Ｖｔｈを切り替える点において第５実施形態に係る静電容量検出装置２と同じである。このため、本変形例に係る静電容量検出装置２は、第５実施形態に係る静電容量検出装置２の効果に準じた効果を奏する。

＜その他の実施形態＞
・上記各実施形態において、制御部１３は、上記に示された各制御及び処理に加えて、次に示される被水処理を実行し得る。

図１６に示されるように、制御部１３は、判定結果のパターンに基づいて静電容量センサ１０に接触または接近する物の種類を判定する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０では、第２実施形態または第３実施形態に示されるスイッチング制御及び物の判定処理が実行される。

制御部１３は、ステップＳ１０において物が水であると判定する（「被水」であると判定する）とき、制御部１３は、高分解能検出態様でのスイッチング制御から得られるスイッチング回数差ΔＮに基づいて、物の接近状態を判定する判定（接近判定）を停止する（ステップＳ１１）。

静電容量センサ１０に水が付着（または、静電容量センサ１０の近傍のカバーに付着）すると次のことが生じる。すなわち、水の量または水が付着する面積の大きさ等の変化により静電容量センサ１０の静電容量が変動する。このため、物の接近状態を判定するときの判定精度が低下する。上記構成では、静電容量センサ１０に接触した物または接近する物が水であると判定したときには、高分解能検出態様に基づく判定を停止する。すなわち、上記静電容量検出装置２は、精度の低い判定結果を出力しない。

・上記各実施形態では、静電容量検出装置２はドアハンドル１に内蔵されているが、静電容量検出装置２の配置場所はこれに限定されない。例えば、静電容量検出装置２は、車両ドア、車両（例えば乗降口周辺）、車両の窓柱内（ピラー内）、車両のエンブレム内に配置されうる。

１…ドアハンドル、２…静電容量検出装置、１０…静電容量センサ、１０Ａ…アンロック用センサ、１０Ｂ…ロック用センサ、１１…制御装置、１２Ａ…第１回路部、１２Ｂ…第２回路部、１３…制御部、１４…電極、ＣＳ…基準コンデンサ、ＣＳ１…第１サブコンデンサ、ＣＳ２…第２サブコンデンサ、ＣＸ…センサコンデンサ、ＣＰ…電位判定装置、ＣＰ１…第１電位判定装置、ＣＰ２…第２電位判定装置、ＳＷ１…第１スイッチ、ＳＷ２…第２スイッチ、ＳＷ３…第３スイッチ、ＳＷ４…第４スイッチ、ＳＷ５…第５スイッチ、ＳＷ６…第６スイッチ、ＳＷ７…第７スイッチ、ＳＷ８…第８スイッチ、Ｒ…抵抗、ＰＭ…中間位置、ＶＭ…中間電位、Ｖｔｈ…設定電位、Ｖｔｈ１…第１設定電位、Ｖｔｈ２…第２設定電位、ＮＵＭ…設定値、ＮＵＭ１…第１設定値、ＮＵＭ２…第２設定値、ＮＵＭ３…第３設定値、ＮＵＭ４…設定値、Ｎ…スイッチング回数、ΔＮ…スイッチング回数差、ΔＮａ…スイッチング回数、ΔＮｂ…スイッチング回数。

Claims (10)

1. 静電容量センサと、前記静電容量センサを制御する制御装置を備え、
   前記制御装置は、前記静電容量センサの静電容量の変化量に対応する容量変化量を検出するための複数の検出態様を有し、前記複数の検出態様のそれぞれで前記容量変化量を検出し、前記容量変化量に基づいて前記静電容量センサに接触または接近する物の存否を判定する、静電容量検出装置。
2. 前記制御装置は、前記複数の検出態様として、前記静電容量の検出についての分解能が異なる高分解能検出態様と低分解能検出態様とを有する
   請求項１に記載の静電容量検出装置。
3. 前記制御装置は、前記低分解能検出態様により検出された前記容量変化量に基づいて、前記静電容量センサに物が接触する状態を示す接触状態にあるか否かを判定する
   請求項２に記載の静電容量検出装置。
4. 前記制御装置は、前記高分解能検出態様により検出された前記容量変化量に基づいて、前記静電容量センサに接触しない状態でかつ前記静電容量センサに物が接近する状態である接近状態にあるか否かを判定する
   請求項２または請求項３に記載の静電容量検出装置。
5. 前記制御装置は、前記高分解能検出態様で連続して得られる複数の前記容量変化量それぞれについて、前記静電容量センサに物が接触する状態を示す接触状態、前記静電容量センサに接触しない状態でかつ前記静電容量センサに物が接近する状態である接近状態、及び前記静電容量センサに物が接近していない状態である非検知状態のいずれにあるかを判定し、複数の前記容量変化量それぞれについての判定結果のパターンに基づいて前記静電容量センサに接触した物の種類を判定する
   請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の静電容量検出装置。
6. 前記制御装置は、前記判定結果の前記パターンに基づいて前記静電容量センサに接触した物または接近する物を特定したときの判定結果が水であるとき、前記高分解能検出態様に基づく判定を停止する
   請求項５に記載の静電容量検出装置。
7. 前記制御装置は、前記静電容量センサに直列に接続される基準コンデンサを備え、
   第１時刻において前記基準コンデンサと前記静電容量センサとを断続的に接続するとき、前記基準コンデンサと前記静電容量センサとの間の中間電位が初期電位から設定電位に至るまでの接続回数を第１接続回数として検出し、
   前記第１時刻よりも所定時間だけ隔てた第２時刻において、前記基準コンデンサと前記静電容量センサとを断続的に接続するとき、前記基準コンデンサと前記静電容量センサとの間の中間電位が前記初期電位から前記設定電位に至るまでの接続回数を第２接続回数として検出し、
   前記容量変化量を前記第１接続回数と前記第２接続回数との回数差として導出する
   請求項２〜請求項６のいずれか一項に記載の静電容量検出装置。
8. 前記基準コンデンサは、複数のサブコンデンサにより構成され、
   前記制御装置は、前記複数のサブコンデンサの容量結合態様として前記基準コンデンサの静電容量が異なる少なくとも２つの結合態様を有し、
   前記高分解能検出態様では、第１結合態様により前記複数のサブコンデンサを結合して前記容量変化量を検出し、
   前記低分解能検出態様では、前記第１結合態様よりも前記基準コンデンサの静電容量が小さい第２結合態様により前記複数のサブコンデンサを結合して前記容量変化量を検出する
   請求項７に記載の静電容量検出装置。
9. 前記中間電位が前記初期電位から前記設定電位に至るまでの接続回数を前記第１接続回数または第２接続回数として検出するときの、前記設定電位は設定変更可能に構成され、
   前記制御装置は、前記高分解能検出態様では、前記設定電位を第１設定電位に設定して前記容量変化量を検出し、前記低分解能検出態様では、前記設定電位を前記第１設定電位よりも前記高い第２設定電位に設定して前記容量変化量を検出する
   請求項７または請求項８に記載の静電容量検出装置。
10. 複数の前記静電容量センサを備え、前記複数の静電容量センサの一つである第１静電容量センサと、前記複数の静電容量センサの他の一つである第２静電容量センサとは設定距離を隔てて配置され、
    前記制御装置は、前記第１静電容量センサ及び前記第２静電容量センサのそれぞれについて前記容量変化量を検出して前記容量変化量に基づいて、前記静電容量センサに物が接触する状態である接触状態、前記静電容量センサに接触しない状態でかつ前記静電容量センサに物が接近する状態である接近状態、及び前記静電容量センサに物が接近していない状態である非検知状態のいずれにあるかを判定し、同期間に得られる前記第１静電容量センサの判定結果と前記第２静電容量センサの判定結果とを含めた総合判定結果のパターンに基づいて、前記第１静電容量センサ及び前記第２静電容量センサに接近する物の動きを検出する
    請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の静電容量検出装置。

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