JP2017156169A

JP2017156169A - センサ装置

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Publication number: JP2017156169A
Application number: JP2016038206A
Authority: JP
Inventors: 爆坂口; Baku Sakaguchi; 剛西尾; Takeshi Nishio; 祐太岡崎; Yuta Okazaki; 基之岳山; Motoyuki Takeyama
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2017-09-07

Abstract

【課題】簡易な構成で物体の接触を精度良く測定することができるセンサ装置を提供する。【解決手段】センサ装置２は、接地されたフレーム１２を覆い、物体が接触する被接触部材１４を備え、物体の接触を判定するためのセンサ装置であって、被接触部材１４の内部においてフレーム１２に対向する位置に配置された第１のセンサ電極１８と、被接触部材１４の内部においてフレーム１２と第１のセンサ電極１８との間に配置された第２のセンサ電極２０と、第１の静電容量ｙ１及び第２の静電容量ｙ２を測定する測定部２６と、第３の静電容量Ｃ２と第４の静電容量Ｃ３との比を表す容量比ｋを演算し、第１の静電容量ｙ１、第２の静電容量ｙ２及び容量比ｋに基づいて、第１のセンサ電極１８と被接触部材１４に接触した手１６との間における第５の静電容量Ｃ１を演算する演算部２８とを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、物体の接触を判定するためのセンサ装置に関する。

車両用のステアリングホイールとして、運転者が車両の運転時にステアリングホイールのリムから手を放した際に運転者に警告する機能を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この種のステアリングホイールのリムの内部には、リング状のフレームと、フレームに対向する位置に配置されたセンサ電極とが配置されている。車両の運転時には、センサ電極とリムの表面に接触した運転者の手との間における静電容量（浮遊容量）が測定される。この測定された静電容量に基づいて、運転者がリムを手で把持しているか否かが判定される。

国際公開第２０１３／１１７７１９号

しかしながら、上述した従来のステアリングホイールでは、次のような課題が生じる。車両の運転時に測定される静電容量には、上述した浮遊容量だけでなく、センサ電極とフレームとの間における寄生容量も含まれる。ステアリングホイールのセンサ電極とフレームとの間の材料が有する誘電率は温度特性を有することから、寄生容量も温度変化の影響を受け易いという特性を有している。そのため、車両の運転時にステアリングホイールの温度が変動した場合には、ステアリングホイールの温度変動に伴って寄生容量が変動するようになる。その結果、車両の運転時に測定される静電容量が変動してしまい、運転者がリムを手で把持しているか否かを精度良く判定することができない。

そこで、本発明は、簡易な構成で物体の接触を精度良く測定することができるセンサ装置を提供する。

本発明の一態様に係るセンサ装置は、接地されたフレームを覆い、物体が接触する被接触部材を備え、前記物体の接触を判定するためのセンサ装置であって、前記被接触部材の内部において前記フレームに対向する位置に配置された第１のセンサ電極と、前記被接触部材の内部において前記フレームと前記第１のセンサ電極との間に配置された第２のセンサ電極と、前記第１のセンサ電極により形成される第１の静電容量及び前記第２のセンサ電極により形成される第２の静電容量を測定する測定部と、前記第１のセンサ電極と前記第２のセンサ電極との間における第３の静電容量と、前記第２のセンサ電極と前記フレームとの間における第４の静電容量との比を表す容量比を演算し、前記第１の静電容量、前記第２の静電容量及び前記容量比に基づいて、前記第１のセンサ電極と前記被接触部材に接触した前記物体との間における第５の静電容量を演算する演算部と、を備える。

なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本発明の一態様に係るセンサ装置では、簡易な構成で物体の接触を精度良く測定することができる。

実施の形態に係るセンサ装置の使用例を示す図である。実施の形態に係るセンサ装置を抜き出して示す図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面斜視図である。図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。第１の静電容量を測定する状態での、実施の形態に係るセンサ装置の機能構成を示すブロック図である。第２の静電容量を測定する状態での、実施の形態に係るセンサ装置の機能構成を示すブロック図である。自動車の起動時における、実施の形態に係るセンサ装置の動作の流れを示すフローチャートである。図６における第１の静電容量及び第２の静電容量の測定のステップを具体的に示すフローチャートである。図６における容量比の初期化のステップを具体的に示すフローチャートである。自動車の運転時における、実施の形態に係るセンサ装置の動作の流れを示すフローチャートである。図９における把持判定のステップを具体的に示すフローチャートである。第５の静電容量の経時変化を示すグラフである。

（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した技術に関し、以下の問題が生じることを見出した。

特許文献１のセンサ装置では、ステアリングホイールのリムの内部には、「背景技術」の欄で説明したフレーム及びセンサ電極に加えて、シールド電極がセンサ電極とフレームとの間に配置されている。このシールド電極でフレームを静電遮蔽することにより、センサ電極とフレームとの間に寄生容量が生じるのを抑制することができる。

しかしながら、フレームを確実に静電遮蔽するためには、シールド電極でフレーム全体を覆う必要があり、ステアリングホイールの製造上の制約が厳しくなるという問題が生じる。

このような問題を解決するために、本発明の一態様に係るセンサ装置は、接地されたフレームを覆い、物体が接触する被接触部材を備え、前記物体の接触を判定するためのセンサ装置であって、前記被接触部材の内部において前記フレームに対向する位置に配置された第１のセンサ電極と、前記被接触部材の内部において前記フレームと前記第１のセンサ電極との間に配置された第２のセンサ電極と、前記第１のセンサ電極により形成される第１の静電容量及び前記第２のセンサ電極により形成される第２の静電容量を測定する測定部と、前記第１のセンサ電極と前記第２のセンサ電極との間における第３の静電容量と、前記第２のセンサ電極と前記フレームとの間における第４の静電容量との比を表す容量比を演算し、前記第１の静電容量、前記第２の静電容量及び前記容量比に基づいて、前記第１のセンサ電極と前記被接触部材に接触した前記物体との間における第５の静電容量を演算する演算部と、を備える。

本態様によれば、第１のセンサ電極及び第２のセンサ電極を用いて測定した第１の静電容量及び第２の静電容量と、演算した容量比とに基づいて、第５の静電容量を演算する。容量比は、第３の静電容量と第４の静電容量との比であるため、センサ装置の温度変動に影響されない（すなわち、温度に依存する誘電率がキャンセルされた）値である。そのため、このような容量比を用いることにより、センサ装置の温度変動の影響が小さな第５の静電容量を演算することができる。したがって、このような第５の静電容量の変化を検出することにより、上述したシールド電極でフレーム全体を覆う必要がなく簡易な構成で、センサ装置の温度が変動した場合であっても、物体の接触を精度良く判定することができる。

例えば、前記センサ装置は、さらに、前記第５の静電容量が閾値以上である場合には、前記物体が前記被接触部材に接触していると判定し、前記第５の静電容量が前記閾値未満である場合には、前記物体が前記被接触部材に接触していないと判定する判定部を備えるように構成してもよい。

本態様によれば、第５の静電容量と閾値とを比較することにより、物体が被接触部材に接触しているか否かを判定することができる。

例えば、前記第１の静電容量は、寄生容量としての前記第３の静電容量及び前記第４の静電容量と、浮遊容量としての前記第５の静電容量との合成容量であり、前記第２の静電容量は、寄生容量としての前記第４の静電容量と、浮遊容量としての第３の静電容量及び前記第５の静電容量との合成容量であるように構成してもよい。

本態様によれば、第１の静電容量及び第２の静電容量を測定することにより、第５の静電容量を演算で求めることができる。

例えば、前記第１の静電容量をｙ_１、前記第２の静電容量をｙ_２、前記容量比をｋ、前記第５の静電容量をＣ_１、前記第３の静電容量をＣ_２、前記第４の静電容量をＣ_３としたとき、前記演算部は、下記の式１〜式３を用いて前記第５の静電容量を演算するように構成してもよい。

本態様によれば、上式１〜式３を用いることにより、第５の静電容量を容易に演算することができる。

例えば、前記フレーム及び前記被接触部材は、車両用のステアリングホイールに含まれるように構成してもよい。

本態様によれば、運転者がステアリングホイールを把持しているか否かを判定することができる。

なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態）
［１．センサ装置の全体構成］
まず、図１〜図４を参照しながら、実施の形態に係るセンサ装置２の全体構成について説明する。図１は、実施の形態に係るセンサ装置２の使用例を示す図である。図２は、実施の形態に係るセンサ装置２を抜き出して示す図である。図２の（ａ）は、運転者がリム６を手１６で把持した状態での、実施の形態に係るセンサ装置２を示す図であり、図２の（ｂ）は、運転者がリム６から手１６を放した状態での、実施の形態に係るセンサ装置２を示す図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面斜視図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

図１に示すように、実施の形態に係るセンサ装置２は、自動車４（車両の一例）の車室に搭載されている。センサ装置２は、例えば自動車４を操舵するための車両用のステアリングホイールに含まれる。

センサ装置２は、リング形状のリム６と、リム６の内周面に一体的に形成された略Ｔ字状のスポーク８と、スポーク８の中央部に配置されたホーンスイッチ（図示せず）を覆うホーンスイッチカバー１０とを備えている。

図２の（ｂ）及び図３に示すように、リム６は、金属で形成されたリング状のフレーム１２と、フレーム１２の全周を覆う略円筒状の被接触部材１４とを有している。したがって、フレーム１２及び被接触部材１４は、車両用のステアリングホイールに含まれる。図４に示すように、フレーム１２は、自動車４のシャーシ（図示せず）に電気的に接続されることにより、シャーシの電位であるグランド１５に接地されている。被接触部材１４は、運転者の手１６（物体の一例）により把持（接触）される部材であり、例えば樹脂又は木材等の誘電体で形成されている。なお、被接触部材１４については、樹脂の表面に、皮革又は木材等の薄板が形成される構成のものであっても、それらを全体として被接触部材１４と定義する。図２の（ａ）に示すように、運転者は、自動車４の運転時にリム６を手１６で把持するようになる。

実施の形態に係るセンサ装置２は、運転者がリム６を手１６で把持しているか否か（すなわち、運転者の手１６がリム６に接触しているか否か）を判定する機能を搭載している。以下、センサ装置２の当該機能に関連する構成について説明する。

図２〜図４に示すように、センサ装置２は、さらに、リム６の被接触部材１４の内部に配置された（埋め込まれた）第１のセンサ電極１８及び第２のセンサ電極２０を備えている。第１のセンサ電極１８及び第２のセンサ電極２０は、静電容量方式のグリップセンサである。図２に示すように、第１のセンサ電極１８及び第２のセンサ電極２０は、運転者の手１６により把持されるリム６の位置、例えばいわゆる９時１５分から１０時１０分までの位置に２箇所配置されている。

図３及び図４に示すように、第１のセンサ電極１８及び第２のセンサ電極２０の各々は、金属で形成された略矩形状の薄板である。第１のセンサ電極１８及び第２のセンサ電極２０の各々の有効面積は、略同一である。第１のセンサ電極１８は、フレーム１２の側面に対向する位置に配置されている。第２のセンサ電極２０は、フレーム１２と第１のセンサ電極１８との間において、第１のセンサ電極１８と略平行に配置されている。

［２．センサ装置の機能構成］
次に、図４〜図５Ｂを参照しながら、実施の形態に係るセンサ装置２の機能構成について説明する。図５Ａは、第１の静電容量ｙ_１を測定する状態での、実施の形態に係るセンサ装置２の機能構成を示すブロック図である。図５Ｂは、第２の静電容量ｙ_２を測定する状態での、実施の形態に係るセンサ装置２の機能構成を示すブロック図である。

図５Ａ及び図５Ｂに示すように、センサ装置２は、第１のスイッチ２２、第２のスイッチ２４、測定部２６、演算部２８及び判定部３０を備えている。

第１のスイッチ２２は、測定部２６からの切替信号に基づいて、第１のセンサ電極１８の接続先を切り替えるための切替スイッチである。第１のスイッチ２２は、ａ）第１のセンサ電極１８が測定部２６に接続された状態（図５Ａに示す状態）、ｂ）第１のセンサ電極１８がグランド１５に接続された状態（図５Ｂにおいて破線で示す状態）、及び、ｃ）第１のセンサ電極１８が測定部２６及びグランド１５から切断された状態（図５Ｂにおいて実線で示す状態）のいずれかに切り替えられる。

第２のスイッチ２４は、測定部２６からの切替信号に基づいて、第２のセンサ電極２０の接続先を切り替えるための切替スイッチである。第２のスイッチ２４は、ｄ）第２のセンサ電極２０が測定部２６に接続された状態（図５Ｂに示す状態）、ｅ）第２のセンサ電極２０がグランド１５に接続された状態（図５Ａにおいて破線で示す状態）、及び、ｆ）第２のセンサ電極２０が測定部２６及びグランド１５から切断された状態（図５Ａにおいて実線で示す状態）のいずれかに切り替えられる。

測定部２６は、第１のセンサ電極１８により形成される第１の静電容量ｙ_１と、第２のセンサ電極２０により形成される第２の静電容量ｙ_２とを測定する。測定部２６は、第１の静電容量ｙ_１を測定する際には、図５Ａに示すように、第１のセンサ電極１８が測定部２６に接続されるように第１のスイッチ２２を切り替え、且つ、第２のセンサ電極２０が測定部２６及びグランド１５から切断されるように第２のスイッチ２４を切り替える。一方、測定部２６は、第２の静電容量ｙ_２を測定する際には、図５Ｂに示すように、第１のセンサ電極１８が測定部２６及びグランド１５から切断されるように第１のスイッチ２２を切り替え、且つ、第２のセンサ電極２０が測定部２６に接続されるように第２のスイッチ２４を切り替える。

図４に示すように、第１の静電容量ｙ_１は、寄生容量としての第３の静電容量Ｃ_２及び第４の静電容量Ｃ_３と、浮遊容量としての第５の静電容量Ｃ_１との合成容量である。一方、第２の静電容量ｙ_２は、寄生容量としての第４の静電容量Ｃ_３と、浮遊容量としての第３の静電容量Ｃ_２及び第５の静電容量Ｃ_１との合成容量である。

ここで、第３の静電容量Ｃ_２は、第１のセンサ電極１８と第２のセンサ電極２０との間における静電容量である。第４の静電容量Ｃ_３は、第２のセンサ電極２０とフレーム１２との間における静電容量である。第５の静電容量Ｃ_１は、第１のセンサ電極１８と被接触部材１４に接触した運転者の手１６との間における静電容量である。第１の静電容量ｙ_１及び第２の静電容量ｙ_２は、次式１のようにモデル化することができる。

なお、上式１では、第１の静電容量ｙ_１は、第３の静電容量Ｃ_２と第４の静電容量Ｃ_３とが直列接続され、且つ、第５の静電容量Ｃ_１と、第３の静電容量Ｃ_２及び第４の静電容量Ｃ_３とが並列接続された合成容量であることを表している。また、上式１では、第２の静電容量ｙ_２は、第５の静電容量Ｃ_１と第３の静電容量Ｃ_２とが直列接続され、且つ、第５の静電容量Ｃ_１及び第３の静電容量Ｃ_２と、第４の静電容量Ｃ_３とが並列接続された合成容量であることを表している。

演算部２８は、測定部２６により測定された第１の静電容量ｙ_１及び第２の静電容量ｙ_２に基づいて、第３の静電容量Ｃ_２と第４の静電容量Ｃ_３との比を表す容量比ｋを演算する。具体的には、演算部２８は、次式２を用いて容量比ｋを演算する。

なお、上式２は、次のようにして導出される。容量比ｋは、運転者がリム６を手１６で把持していない状態で演算されるため、上式１においてＣ_１＝０とすることにより、次式１’が得られる。

上式１’の前段の式をＣ_２について解いた後に、上式１’の後段の式を代入して変形することにより、上式２が導出される。

演算部２８は、さらに、測定部２６により測定された第１の静電容量ｙ_１及び第２の静電容量ｙ_２と、演算した容量比ｋとに基づいて、第５の静電容量Ｃ_１を演算する。具体的には、演算部２８は、次式３を用いて第５の静電容量Ｃ_１を演算する。

なお、上式３は、次のようにして導出される。上式２を上式１に代入することにより、次式１’’が得られる。

上式１’’をＣ_１及びＣ_３を未知数とする連立方程式と見て、Ｃ_１について解くことにより、上式３が導出される。

判定部３０は、演算部２８により演算された第５の静電容量Ｃ_１と閾値との比較に基づいて、運転者がリム６を手１６で把持しているか否かを判定する。具体的には、判定部３０は、第５の静電容量Ｃ_１が閾値以上である場合には、図２の（ａ）に示すように、運転者がリム６を手１６で把持していると判定する。一方、判定部３０は、第５の静電容量Ｃ_１が閾値未満である場合には、図２の（ｂ）に示すように、運転者がリム６から手１６を放していると判定する。

すなわち、運転者がリム６を手１６で把持している場合には、図４に示すように、第１のセンサ電極１８と被接触部材１４に接触した運転者の手１６との間に第５の静電容量Ｃ_１（浮遊容量）が発生するようになる。そのため、この第５の静電容量Ｃ_１の大きさを検出することによって、運転者がリム６を手１６で把持しているか否かを判定することができる。

なお、上述した測定部２６、演算部２８及び判定部３０は、例えばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）又はプロセッサ等で構成されており、メモリ（図示せず）に記憶されたコンピュータプログラムを読み出してそれを実行することにより各種機能を実行する。

［３．センサ装置の動作］
［３−１．自動車の起動時におけるセンサ装置の動作］
まず、図６〜図８を参照しながら、自動車４の起動時におけるセンサ装置２の動作について説明する。図６は、自動車４の起動時における、実施の形態に係るセンサ装置２の動作の流れを示すフローチャートである。図７は、図６における第１の静電容量ｙ_１及び第２の静電容量ｙ_２の測定のステップを具体的に示すフローチャートである。図８は、図６における容量比ｋの初期化のステップを具体的に示すフローチャートである。

まず、運転者は、自動車４を起動（例えば、イグニッションをオン）する（図６のＳ１１）。その後、測定部２６は、第１の静電容量ｙ_１及び第２の静電容量ｙ_２を測定する（Ｓ１２）。なお、この測定は、運転者がリム６から手１６を放した状態で行われる。

ここで、図７を参照しながら、図６のステップＳ１２の内容について具体的に説明する。図５Ａにおいて破線で示すように、測定部２６は、第２のセンサ電極２０がグランド１５に接続されるように第２のスイッチ２４を切り替える（図７のＳ１２１）。これにより、第２のセンサ電極２０に蓄積された電荷は、第２のスイッチ２４を介してグランド１５に流れることにより、第２のセンサ電極２０から除去される。その後、図５Ａにおいて実線で示すように、測定部２６は、第２のセンサ電極２０が測定部２６及びグランド１５から切断されるように第２のスイッチ２４を切り替える（Ｓ１２２）。これにより、第２のセンサ電極２０の電位が浮いた状態となる。

その後、図５Ａに示すように、測定部２６は、第１のセンサ電極１８が測定部２６に接続されるように第１のスイッチ２２を切り替え（Ｓ１２３）、第１の静電容量ｙ_１を測定する（Ｓ１２４）。なお、ステップＳ１２４で測定される第１の静電容量ｙ_１は、上式１の前段の式でＣ_１＝０としたときのｙ_１である。

次に、図５Ｂにおいて破線で示すように、測定部２６は、第１のセンサ電極１８がグランド１５に接続されるように第１のスイッチ２２を切り替える（Ｓ１２５）。これにより、第１のセンサ電極１８に蓄積された電荷は、第１のスイッチ２２を介してグランド１５に流れることにより、第１のセンサ電極１８から除去される。その後、図５Ｂにおいて実線で示すように、測定部２６は、第１のセンサ電極１８が測定部２６及びグランド１５から切断されるように第１のスイッチ２２を切り替える（Ｓ１２６）。これにより、第１のセンサ電極１８の電位が浮いた状態となる。

その後、図５Ｂに示すように、測定部２６は、第２のセンサ電極２０が測定部２６に接続されるように第２のスイッチ２４を切り替え（Ｓ１２７）、第２の静電容量ｙ_２を測定する（Ｓ１２８）。なお、ステップＳ１２８で測定される第２の静電容量ｙ_２は、上式１の後段の式でＣ_１＝０としたときのｙ_２である。

以上のようにして第１の静電容量ｙ_１及び第２の静電容量ｙ_２を測定した後に（図６のＳ１２）、演算部２８は、容量比ｋを初期化（演算）する（Ｓ１３）。

ここで、図８を参照しながら、図６のステップＳ１３の内容について具体的に説明する。演算部２８は、測定部２６により測定された第１の静電容量ｙ_１及び第２の静電容量ｙ_２に基づいて、容量比ｋを演算する（Ｓ１３１）。その後、演算部２８は、演算した容量比ｋが想定値（すなわち、工場出荷時における容量比）の範囲内に含まれるか否かを判定する（Ｓ１３２）。演算部２８は、演算した容量比ｋが想定値の範囲内に含まれると判定した場合には（Ｓ１３２でＹＥＳ）、演算した容量比ｋをメモリ（図示せず）に記憶する（Ｓ１３３）。これにより、容量比ｋが初期化される。このように初期化された容量比ｋは、後述するように、自動車４の運転時に把持判定する際に用いられる。

一方、演算部２８は、演算した容量比ｋが想定値の範囲内に含まれないと判定した場合には（Ｓ１３２でＮＯ）、容量比ｋをメモリに記憶しない。この場合には、容量比ｋは初期化されない。なお、演算した容量比ｋが想定値の範囲内に含まれない場合としては、例えば、運転者がリム６を手１６で把持している場合等が考えられる。したがって、より確実に容量比ｋを初期化するためには、自動車４の起動時に手１６がリム６を把持していない状態（例えばドアロックの解錠時）で、演算部２８が図６のフローチャートの処理を実行すればよい。

［３−２．自動車の運転時におけるセンサ装置の動作］
まず、図９及び図１０を参照しながら、自動車４の運転時におけるセンサ装置２の動作について説明する。図９は、自動車４の運転時における、実施の形態に係るセンサ装置２の動作の流れを示すフローチャートである。図１０は、運転者がリム６を手１６で把持しているか否かを判定する流れを示すフローチャートである。

まず、測定部２６は、上述した図６のステップＳ１２と同様に、第１の静電容量ｙ_１及び第２の静電容量ｙ_２を測定する（図９のＳ２１）。なお、この測定は、運転者がリム６を手１６で把持した状態で行われる。その後、判定部３０は、容量比ｋの初期化が完了しているか否かを判定する（Ｓ２２）。

判定部３０は、容量比ｋの初期化が完了していると判定した場合には（Ｓ２２でＹＥＳ）、運転者がリム６を手１６で把持しているか否かを判定する（Ｓ２３）。一方、判定部３０が容量比ｋの初期化が完了していないと判定した場合には（Ｓ２２でＮＯ）、上述した図６のステップＳ１３と同様に、容量比ｋの初期化を行う（Ｓ２４）。なお、イグニッションをオンした時から継続して手１６がリム６を把持している場合には、容量比ｋの初期化を行うことができなくなる。この場合には、判定部３０は、容量比ｋの初期化が完了するまで、把持判定不可を示す信号を自動車４の制御部（図示せず）に出力する。

ここで、図１０を参照しながら、図９のステップＳ２３の内容について具体的に説明する。まず、演算部２８は、測定部２６により測定された第１の静電容量ｙ_１及び第２の静電容量ｙ_２と、演算した容量比ｋとに基づいて、第５の静電容量Ｃ_１を演算する（図１０のＳ２３１）。その後、判定部３０は、第５の静電容量Ｃ_１と閾値との比較を行う（Ｓ２３２）。判定部３０は、第５の静電容量Ｃ_１が閾値以上である場合には（Ｓ２３２でＹＥＳ）、運転者がリム６を手１６で把持していると判定する（Ｓ２３３）。一方、判定部３０は、第５の静電容量Ｃ_１が閾値未満である場合には（Ｓ２３２でＮＯ）、運転者がリム６から手１６を放していると判定する（Ｓ２３４）。

なお、上述したステップＳ２１〜Ｓ２４は、自動車４の運転中、所定の周波数（例えば、数十Ｈｚ程度）で繰り返し行われる。

［４．効果］
次に、図１１を参照しながら、実施の形態に係るセンサ装置２により得られる効果について説明する。図１１は、第５の静電容量Ｃ_１の経時変化を示すグラフである。

図１１に示すように、演算部２８で求めた第５の静電容量Ｃ_１は、手１６がリム６を把持するまでの間は第１のセンサ電極１８の対向電極となる手１６が存在しないため、０である。手１６がリム６を把持することにより、第５の静電容量Ｃ_１が増大する。このとき、リム６の温度によって、被接触部材１４の誘電率が変動するので、第５の静電容量Ｃ_１の値も変動する。すなわち、図１１の例では、リム６の温度が低温（１０℃）のときには、把持による第５の静電容量Ｃ_１の変動幅が小さく、リム６の温度が高温（２０℃〜３０℃）になるに従って、把持による第５の静電容量Ｃ_１の変動幅が大きくなる。ゆえに、想定されるリム６の最低温度における、把持時の第５の静電容量Ｃ_１の値よりも低い値を閾値として設定する。これにより、図１１に示すように、第５の静電容量Ｃ_１が温度特性を有している場合であっても、把持による第５の静電容量Ｃ_１の値の変動幅の方が閾値よりも大きいので、判定部３０は温度の影響を低減した高精度な把持判定が可能となる。このとき、第３の静電容量Ｃ_２及び第４の静電容量Ｃ_３については、把持判定に用いられないので、これらの温度による変動の影響も受けない。

手１６がリム６を把持すると、リム６の温度が手１６の体温に至るまで、第５の静電容量Ｃ_１の値は徐々に大きくなる。この間の温度上昇は、第５の静電容量Ｃ_１の値が閾値よりも大きい範囲で発生するので、温度上昇による把持判定への影響はほとんど発生しない。リム６の温度が手１６の体温に至ると、手１６がリム６を把持している限りリム６の温度は、ほぼ体温と等しくなり、その温度を維持する。ゆえに、第５の静電容量Ｃ_１の値も略一定となる。

手１６がリム６を放すと、第１のセンサ電極１８の対向電極が存在しなくなるので、第５の静電容量Ｃ_１は０に戻る。従って、第５の静電容量Ｃ_１が閾値以下となるので、判定部３０は手放しを判定する。このとき、手放しによる第５の静電容量Ｃ_１の変動幅は温度による変動幅よりも大きいので、判定部３０は高精度に手放しを判定することができる。

これらのことから、第１の静電容量ｙ_１から第５の静電容量Ｃ_１のみを分離して、第５の静電容量Ｃ_１の変化を検出することにより、リム６の温度が変動した場合であっても、運転者がリム６を手１６で把持しているか否かを精度良く判定することができる。

上述したように、実施の形態に係るセンサ装置２では、第１のセンサ電極１８及び第２のセンサ電極２０を用いて測定した第１の静電容量ｙ_１及び第２の静電容量ｙ_２と、演算した容量比ｋとに基づいて、第５の静電容量Ｃ_１を演算する。容量比ｋは、リム６の温度変動に影響されない（すなわち、温度に依存する被接触部材１４の誘電率がキャンセルされた）値であるので、このような容量比ｋを用いることにより、リム６の温度変動に起因した第３の静電容量Ｃ_２及び第４の静電容量Ｃ_３の温度特性に影響されない、第５の静電容量Ｃ_１を演算することができる。したがって、このような第５の静電容量Ｃ_１の変化を検出することにより、リム６の温度が変動した場合であっても、運転者がリム６を手１６で把持しているか否かを精度良く判定することができる。

（変形例）
以上、一つ又は複数の態様に係るセンサ装置について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思い付く各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態又は変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

上記実施の形態では、センサ装置２を車両用のステアリングホイールとしたが、これに限定されず、例えば車両用の座席シートであってもよい。この場合、被接触部材１４は、例えば運転者の上半身が接触する座席シートの背もたれ部又は座面となる。

上記実施の形態では、第１のセンサ電極１８及び第２のセンサ電極２０をリム６の９時１５分から１０時１０分までの位置に２箇所配置したが、これに限定されず、例えばリム６の全周に亘って配置してもよい。

なお、上記実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ又はプロセッサ等のプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

また、以下のような場合も本発明に含まれる。

（１）上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムで実現され得る。ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。

（２）上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、１個のシステムＬＳＩ（ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。ＲＯＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、ＲＯＭからＲＡＭにコンピュータプログラムをロードし、ロードしたコンピュータプログラムにしたがって演算等の動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。

（３）上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、各装置に脱着可能なＩＣカード又は単体のモジュールから構成されてもよい。ＩＣカード又はモジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。ＩＣカード又はモジュールには、上記の超多機能ＬＳＩが含まれてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、ＩＣカード又はモジュールは、その機能を達成する。このＩＣカード又はこのモジュールは、耐タンパ性を有してもよい。

（４）本発明は、上記に示す方法で実現されてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムで実現してもよいし、コンピュータプログラムからなるデジタル信号で実現してもよい。

また、本発明は、コンピュータプログラム又はデジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したもので実現してもよい。また、これらの記録媒体に記録されているデジタル信号で実現してもよい。

また、本発明は、コンピュータプログラム又はデジタル信号を、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送してもよい。

また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、メモリは、コンピュータプログラムを記憶しており、マイクロプロセッサは、コンピュータプログラムにしたがって動作してもよい。

また、プログラム又はデジタル信号を記録媒体に記録して移送することにより、又はプログラム又はデジタル信号をネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。

（５）上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。

本発明のセンサ装置は、例えば車両用のステアリングホイール等に適用することができる。

２センサ装置
４自動車
６リム
８スポーク
１０ホーンスイッチカバー
１２フレーム
１４被接触部材
１５グランド
１６手
１８第１のセンサ電極
２０第２のセンサ電極
２２第１のスイッチ
２４第２のスイッチ
２６測定部
２８演算部
３０判定部

Claims

接地されたフレームを覆い、物体が接触する被接触部材を備え、前記物体の接触を判定するためのセンサ装置であって、
前記被接触部材の内部において前記フレームに対向する位置に配置された第１のセンサ電極と、
前記被接触部材の内部において前記フレームと前記第１のセンサ電極との間に配置された第２のセンサ電極と、
前記第１のセンサ電極により形成される第１の静電容量及び前記第２のセンサ電極により形成される第２の静電容量を測定する測定部と、
前記第１のセンサ電極と前記第２のセンサ電極との間における第３の静電容量と、前記第２のセンサ電極と前記フレームとの間における第４の静電容量との比を表す容量比を演算し、前記第１の静電容量、前記第２の静電容量及び前記容量比に基づいて、前記第１のセンサ電極と前記被接触部材に接触した前記物体との間における第５の静電容量を演算する演算部と、を備える
センサ装置。
前記センサ装置は、さらに、前記第５の静電容量が閾値以上である場合には、前記物体が前記被接触部材に接触していると判定し、前記第５の静電容量が前記閾値未満である場合には、前記物体が前記被接触部材に接触していないと判定する判定部を備える
請求項１に記載のセンサ装置。
前記第１の静電容量は、寄生容量としての前記第３の静電容量及び前記第４の静電容量と、浮遊容量としての前記第５の静電容量との合成容量であり、
前記第２の静電容量は、寄生容量としての前記第４の静電容量と、浮遊容量としての第３の静電容量及び前記第５の静電容量との合成容量である
請求項１又は２に記載のセンサ装置。
前記第１の静電容量をｙ_１、前記第２の静電容量をｙ_２、前記容量比をｋ、前記第５の静電容量をＣ_１、前記第３の静電容量をＣ_２、前記第４の静電容量をＣ_３としたとき、前記演算部は、下記の式１〜式３を用いて前記第５の静電容量を演算する
請求項３に記載のセンサ装置。
前記フレーム及び前記被接触部材は、車両用のステアリングホイールに含まれる
請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサ装置。