JP2019145484A - 静電センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接触操作の検出精度を高めることができる静電センサ装置を得ることにある。【解決手段】静電センサ装置１０は、リアガーニッシュ３（被取付部材）の内面３ａ（第１面）に配置されたセンサ体１２と、リアガーニッシュ３の外面３ｂ（第２面）に配置されかつセンサ体１２と電気的に接続されていない導電性を有する浮遊導体１５と、を備えている。センサ体１２は、第１電極１３と、その外周を囲むようにリング状に形成されかつ第１電極１３と電気的に接続されていない第２電極１４と、を有している。浮遊導体１５は、内面３ａから見たときの投影視において少なくとも第１電極１３と重なるように形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は静電センサ装置に関するものである。

従来から、例えば静電センサ装置として、特許文献１に示されるものが知られている。

特許文献１には、センサ体と、センサ体と電気的に接続された制御部と、を備えた静電センサ装置（操作入力検知装置）が開示されている。センサ体は、第１電極と、第１電極の周囲に間隔をあけて線状で囲む第２電極とを有している。この静電センサ装置は、使用者の指などの操作体がセンサ体に対して接触操作を行うことにより第１および第２電極の静電容量が変化するように構成されている。制御部は、この静電容量の変化を所定の検出フローにより接触操作の状態を検出する。

特開２０１３−１１３６２６号公報

特許文献１の静電センサ装置では、センサ体の静電容量がセンサ体と操作体（指）との実際の接触面積に依存して増減するようになっている。このため、特にセンサ体と操作体との接触面積が狭小となる場合には、接触操作によりセンサ体と操作体間で形成される静電容量が小さくなり、接触操作の状態を正確に検出することが困難となる場合があった。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、接触操作の検出精度を高めることにある。

上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る静電センサ装置は、第１面および第１面の反対側に位置する第２面を有する被取付部材に取り付けられ、操作体により第２面から接触操作を行うことが可能な静電センサ装置である。静電センサ装置は、被取付部材の第１面に配置されたセンサ体と、被取付部材の第２面に配置されかつセンサ体と電気的に接続されていない導電性を有する浮遊導体と、を備えている。センサ体は、第１電極と、第１電極の外周を囲むようにリング状に形成されかつ第１電極と電気的に接続されていない第２電極と、を有している。そして、浮遊導体は、第１面から見たときの投影視において少なくとも第１電極と重なるように形成されていることを特徴とする。

本発明によると、接触操作の検出精度を高めることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る静電センサ装置を自動車におけるトランクドアのリアガーニッシュに取り付けた状態を示す斜視図である。 図２は、図１のII−II線断面図である。 図３は、センサ体および浮遊導体の位置関係をリアガーニッシュの内面から見て概略的に示す投影図である。 図４は、本発明の実施形態に係る静電センサ装置の機能構成を示すブロック図である。 図５は、制御部の処理動作を示すフローチャート図である。 図６は、センサ体における静電容量測定値の変化を示すグラフである。 図７は、センサ体における静電容量の差分値の変化を示すグラフである。 図８は、静電センサ装置の変形例１を示す図２相当図である。 図９は、静電センサ装置の変形例１を示す図３相当図である。 図１０は、静電センサ装置の変形例２を示す図３相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る静電センサ装置１０を、自動車１の後部に位置するトランクドア２のリアガーニッシュ３（被取付部材）に取り付けた状態を示している。図２に示すように、リアガーニッシュ３は、例えば略板状の樹脂材からなる。リアガーニッシュ３は、自動車１の車室内に面する内面３ａ（第１面）および内面３ａの反対側に位置する外面３ｂ（第２面）を有している。

本実施形態において、静電センサ装置１０は、人体の手または指などの操作体Ｆ（図２参照）によりリアガーニッシュ３の外面３ｂから後述する浮遊導体１５に対し近接操作および接触操作を行うことが可能となっている。すなわち、静電センサ装置１０は、自動車１のリアゲートスイッチとして機能するように構成されている。

（基板）
図２に示すように、静電センサ装置１０は、基板１１を備えている。基板１１は、静電センサ装置１０の装置本体１０ａに取り付けられた状態でリアガーニッシュ３の内面３ａに配置されている。

（センサ体）
図３に示すように、静電センサ装置１０は、センサ体１２を備えている。センサ体１２は、例えば導電金属または導電樹脂を基板１１上に積層配置した自己容量方式のセンサ電極として構成されている。

センサ体１２は、第１および第２電極１３，１４を有している。図４に示すように、第１および第２電極１３，１４の各々は、互いに電気的に接続されていない状態となっている。

図３に示すように、第１電極１３は、楕円形状に形成されている。一方、第２電極１４は、第１電極１３の外周を囲むように楕円のリング状に形成されている。第２電極１４は、内周縁１４ｂが第１電極１３の外周縁１３ａと径方向に間隔をあけた状態で配置されている。なお、図２および図３では、第１および第２電極１３，１４を強調して示すために、第１および第２電極１３，１４に対してドットによるハッチングを付している。

（浮遊導体）
図１〜図３に示すように、静電センサ装置１０は、導電性を有する浮遊導体１５を備えている。浮遊導体１５は、例えば金属板からなり、ビス（図示せず）などによりリアガーニッシュ３の外面３ｂに取り付けられている。浮遊導体１５は、第１および第２電極１３，１４の各々と電気的に接続されていない状態となっている。また、浮遊導体１５は、自動車１の車体などのグランドとも電気的に接続されていない。ゆえに、浮遊導体１５は、自動車１におけるあらゆる導体とは電気的に接続されない、絶縁された状態である。

図３に示すように、浮遊導体１５は、リアガーニッシュ３の内面３ａから見たときの投影視において少なくとも第１電極１３と重なるように形成されている。また、浮遊導体１５は、使用者の指（操作体Ｆ）の静電検出有効面積を拡大する大きさを有している。具体的には、例えば、浮遊導体１５は、その表面積が操作体Ｆの表面積よりも大きくなるように形成されている（図２参照）。さらに、浮遊導体１５は、外周縁１５ａが上記投影視において第１電極１３の外周縁１３ａと第２電極１４の内周縁１４ｂとの間に位置するように形成されている。なお、上記した浮遊導体１５の表面積が操作体Ｆの表面積より大きくなる構成に限定されるものではなく、例えば、操作体Ｆが浮遊導体１５に接触した時の操作体Ｆの接触面積よりも、上記投影視における浮遊導体１５の面積が大きくなる構成としてもよい。

（制御部など）
図４に示すように、静電センサ装置１０は、制御部１６と、切替部１７と、測定部１８とを備えている。

制御部１６は、第１および第２電極１３，１４の各々と電気的に接続されている。また、制御部１６は、外部装置３０と電気的に接続されている。制御部１６には、後述する処理動作（図５参照）で説明する第１ないし第３測定の各条件、第１〜第６閾値ＴＨ１〜ＴＨ６、および各演算値を得るための演算式などに関する情報が記憶されている。なお、本実施形態では、外部装置３０として、自動車１のトランクドア２に設けられた図示しない開閉装置および施錠装置が挙げられる。

制御部１６は、操作体Ｆが浮遊導体１５に対して近接または接触したときのセンサ体１２（第１および第２電極１３，１４）における静電容量の変化を検出し、その変化量に基づいて操作体Ｆによる操作が近接操作および接触操作のいずれであるかを判別する。

切替部１７は、制御部１６および測定部１８の各々と電気的に接続されている一方、グランドの電位と接続されている。そして、切替部１７は、第１および第２電極１３，１４の各々と制御部１６との電気的な接続状態（ＯＮ状態／ＯＦＦ状態）を、制御部１６からの信号を受けて切替可能となっている。また、切替部１７は、第１および第２電極１３，１４の各々を、制御部１６からの信号を受けてグランドの電位に接続可能となっている。

測定部１８は、制御部１６と電気的に接続されている。測定部１８は、制御部１６からの信号を受けて、第１および第２電極１３，１４の各々がその近傍に位置する導体との関係で形成される静電容量を測定しかつその測定値を制御部１６に出力することが可能となっている。

（制御部による処理動作）
次に、図５を参照しながら制御部１６による一連の処理動作を説明する。なお、図５に示した処理動作は、制御部１６が実行するメインルーチンによって繰り返し実行される。

図５に示すように、最初のステップＳ１０１において、制御部１６は、センサ体１２をスキャンする。すなわち、制御部１６は、第１〜第３測定によりセンサ体１２における静電容量の変化を測定しかつセンサ体１２の静電容量に対応した第１感度Ｘないし第３感度Ｚを得る。その後、ステップＳ１０２に進む。

具体的に、第１測定では、切替部１７が制御部１６と第１および第２電極１３，１４の各々とを電気的に接続する。この接続状態において、制御部１６が第１および第２電極１３，１４に駆動電圧を印可して、測定部１８が第１および第２電極１３，１４の静電容量を測定する。制御部１６は、第１および第２電極１３，１４における静電容量の測定値に対応した第１感度Ｘ（図６参照）を得る。

第２測定では、切替部１７が制御部１６と第１電極１３とを電気的に接続しかつ第２電極１４をグランドの電位（以下、ＧＮＤ電位ともいう）に接続する。この接続状態において、制御部１６が第１電極１３に駆動電圧を印可して、測定部１８が第１電極１３の静電容量を測定する。制御部１６は、第１電極１３における静電容量の測定値に対応した第２感度Ｙ（図６参照）を得る。

第３測定では、切替部１７が制御部１６と第２電極１４とを電気的に接続しかつ第１電極１３をグランドの電位に接続する。この接続状態において、制御部１６が第２電極１４に駆動電圧を印可して、測定部１８が第２電極１４の静電容量を測定する。制御部１６は、第２電極１４における静電容量の測定値に対応した第３感度Ｚ（図６参照）を得る。

ここで、制御部１６は、第１〜第３感度Ｘ〜Ｚをメモリ（図示せず）に一時記憶する。なお、メインルーチンにより図５に示された処理動作を繰り返し行うため、ステップＳ１０１における第１〜第３測定を切り替え、第１〜第３感度Ｘ〜Ｚを得る処理は、所定の時間間隔（例えば５０ｍｓｅｃの間隔）で繰り返し行われる。そして、メモリには随時過去の第１〜第３感度Ｘ〜Ｚが蓄積して記憶されていく。つまり、静電センサ装置１０が操作されていない非操作状態でもステップＳ１０１は繰り返し行われ、第１〜第３感度Ｘ〜Ｚは蓄積して記憶される。そして、所定の蓄積期間が経過した第１〜第３感度Ｘ〜Ｚの値は、順次消去される。

次に、ステップＳ１０２において、制御部１６は、現在の時間ｔ１における第１〜第３感度Ｘ１〜Ｚ１と、時間ｔ１から所定の時間（例えば５００ｍｓ）過去の時点における第１〜第３感度Ｘ０〜Ｚ０を用い、Ｘ１とＸ０との差分値である第１演算値ΔＸ（＝Ｘ１−Ｘ０）、Ｙ１とＹ０との差分値である第２演算値ΔＹ（＝Ｙ１−Ｙ０）、およびＺ１とＺ０との差分値である第３演算値ΔＺ（＝Ｚ１−Ｚ０）を算出する。その後、ステップＳ１０３に進む。なお、時間ｔ０と時間ｔ１との間隔は５００ｍｓｅｃに限定されないが、当該間隔は１０００ｍｓｅｃ以下であるのが望ましい。

ステップＳ１０３において、制御部１６は、第１演算値ΔＸを所定の第１閾値ＴＨ１と比較する。第１演算値ΔＸが第１閾値ＴＨ１よりも大きいＹｅｓの場合は、ステップＳ１０４に進む。一方、第１演算値ΔＸが第１閾値ＴＨ１よりも小さいＮｏの場合は、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０４において、制御部１６は、第１演算値ΔＸを、所定の第２閾値ＴＨ２に第３演算値ΔＺを乗算して得た第４演算値（ＴＨ２×ΔＺ）と比較する。また、制御部１６は、第１演算値ΔＸを、所定の第３閾値ＴＨ３に第２演算値ΔＹを乗算して得た第５演算値（ＴＨ３×ΔＹ）と比較する。第１演算値ΔＸが第４演算値（ＴＨ２×ΔＺ）よりも大きくかつ第５演算値（ＴＨ３×ΔＹ）よりも大きいＹｅｓの場合は、ステップＳ１０５に進む。一方、第１演算値ΔＸが第４演算値（ＴＨ２×ΔＺ）および第５演算値（ＴＨ３×ΔＹ）のいずれか一方または両方の値よりも小さいＮｏの場合は、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０５において、制御部１６は、操作体Ｆが浮遊導体１５に接触したことにより接触操作が行われたものと判定する。すなわち、制御部１６は、接触操作判定をＯＮとする。その後、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６において、制御部１６は、接触操作判定がＯＮとなる所定信号を図４に示す外部装置３０に出力する。これにより、外部装置３０が作動して、例えばトランクドア２の開閉動作が停止する。その後、ステップＳ１０１に戻る。

他方、ステップＳ１０７において、制御部１６は、操作体Ｆが浮遊導体１５に接触していない状態にあると判定し、接触操作判定をＯＦＦとする。その後、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８において、制御部１６は、第１演算値ΔＸを所定の第４閾値ＴＨ４と比較する。第１演算値ΔＸが第４閾値ＴＨ４よりも大きいＹｅｓの場合は、ステップＳ１０９に進む。一方、第１演算値ΔＸが第４閾値ＴＨ４よりも小さいＮｏの場合は、ステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１０９において、制御部１６は、第１演算値ΔＸを、所定の第５閾値ＴＨ５に第３演算値ΔＺを乗算して得た第６演算値（ＴＨ５×ΔＺ）と比較する。また、制御部１６は、第１演算値ΔＸを、所定の第６閾値ＴＨ６に第２演算値ΔＹを乗算して得た第７演算値（ＴＨ６×ΔＹ）と比較する。第１演算値ΔＸが、第６演算値（ＴＨ５×ΔＺ）よりも大きくかつ第７演算値（ＴＨ６×ΔＹ）よりも大きいＹｅｓの場合は、ステップＳ１１０に進む。一方、第１演算値ΔＸが第６演算値（ＴＨ５×ΔＺ）および第７演算値（ＴＨ６×ΔＹ）のいずれか一方または両方の値よりも小さいＮｏの場合は、ステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１０において、制御部１６は、操作体Ｆが浮遊導体１５に近接したことにより近接操作が行われたものと判定する。すなわち、制御部１６は、近接操作判定をＯＮとする。その後、ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１において、制御部１６は、近接操作判定がＯＮとなる所定信号を図４に示す外部装置３０に出力する。これにより、外部装置３０が作動して、例えばトランクドア２の施錠が解除される。その後、ステップＳ１０１に戻る。

他方、ステップＳ１１２において、制御部１６は、操作体Ｆが浮遊導体１５に近接していない状態にあると判定して、近接操作判定をＯＦＦとする。その後、ステップＳ１０１に戻る。

次に、図６および図７を参照しながら、第１〜第３演算値ΔＸ〜ΔＺを用いることにより操作状態（近接操作または接触操作）を精度よく判別することが可能となる理由を説明する。

図６および図７は、第１測定ないし第３測定を実行して得られた第１〜第３感度Ｘ〜Ｚの測定結果の一例を示すものである。ここで、図６では、横軸を時間とする一方、縦軸を静電容量測定値（各感度の値を静電容量に比例した任意単位（ａ．ｕ．）で示す）としている。また、図７では、横軸を時間とする一方、縦軸を静電容量の差分値としている。

図６および図７において、時間ｔ００から時間ｔ１０まで時間帯は、浮遊導体１５に水がかかっていない状態（ドライ状態）で浮遊導体１５に手（操作体Ｆ）を３回近接させたときの測定結果を示している。時間ｔ１０から時間ｔ２０まで時間帯は、ドライ状態で浮遊導体１５に手を３回接触させたときの測定結果を示している。時間ｔ２０から時間ｔ３０まで時間帯は、浮遊導体１５に水をかけている時に浮遊導体１５に手を３回近接させたときの測定結果を示している。時間ｔ３０から時間ｔ４０まで時間帯は、浮遊導体１５に水をかけている時に浮遊導体１５に手を３回接触させたときの測定結果を示している。

ここで、図６に示すように、使用者が手を浮遊導体１５に近接または接触させると、第１〜第３感度Ｘ〜Ｚの各値が一時的に上昇する。さらに、時間ｔ２０で浮遊導体１５に水をかけても、第１〜第３感度Ｘ〜Ｚの各値が上昇する。そして、浮遊導体１５に水をかけた状態で使用者が手を浮遊導体１５に近接または接触させると、時間ｔ２０から時間ｔ４０までの時間帯に示すように、水をかけることにより上昇した第１〜第３感度Ｘ〜Ｚの各値が、それらの値から、さらに、近接または接触に応じて第１〜第３感度Ｘ〜Ｚの各値が上昇する。なお、時間ｔ４０で水をかけることを中止すると、第１〜第３感度Ｘ〜Ｚの各値は、時間ｔ００における各値に向かって低下する。

次に、縦軸を静電容量の差分値とした図７から、時間ｔ００から時間ｔ２０までの時間帯で使用者が手を浮遊導体１５に近接または接触させるときの波形と、時間ｔ２０から時間ｔ４０までの時間帯で使用者が手を浮遊導体１５に近接または接触させるときの波形は同傾向になることがわかる。これは、静電容量の差分値が、図６の静電容量測定値を時間微分した値に相当するためである。したがって、静電容量の差分値を求めることで、水がかかっていてもいなくても、近接または接触の波形を同等とすることができる。

そして、使用者が手を浮遊導体１５に接触させるときは、図７の時間ｔ１０からｔ２０の時間帯、および、時間ｔ３０から時間ｔ４０の時間帯における静電容量差分値（第１演算値ΔＸ）が急峻に大きくなることがわかる。これにより、図５のステップＳ１０３に記載したように、例えば第１閾値ＴＨ１を１４００（任意単位）とすれば、図７において第１演算値ΔＸが１４００を超えていれば（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、接触操作があった可能性があると判断できる。そして、第１演算値ΔＸが１４００以下であれば（ステップＳ１０３でＮｏ）、接触操作がなかったと判断できる。

ここで、ステップＳ１０３でＹｅｓであっても、必ずしも接触操作があったと判断できない場合について説明する。

図７の時間ｔ２０では、浮遊導体１５に水をかけた場合の静電容量差分値の挙動を示している。ここでは、第１演算値ΔＸが約８００までしか上昇していないため、第１閾値ＴＨ１（＝１４００）には至らない。したがって、図７の例ではステップＳ１０３の判断で単に水がかかっている状態を排除できる。しかし、水の量が多かったり、水が融雪材のような電解質を含んでいたりした場合、静電容量測定値が急増し、静電容量差分値が大きくなり、第１演算値ΔＸが第１閾値ＴＨ１（＝１４００）を超える可能性がある。このような場合は、単にステップＳ１０３の判断では水の影響を排除できないこととなる。

そこで、ステップＳ１０４の判断を加えることにより、水の影響を排除している。以下、水の影響の排除について詳細に説明する。

図１に示すように、大雨や、電解質を含む水が静電センサ装置１０にかかると、これらの水は、図２の浮遊導体１５の周囲を伝って優先的に流れる。その結果、水は浮遊導体１５と第２電極１４との間の静電容量に対して影響が大きくなる。よって、第３測定による第３演算値ΔＺが大きくなる。これに対し、一部の水は浮遊導体１５の表面にかかるが、その割合は、浮遊導体１５の周囲に流れる水の割合よりも小さくなる。したがって、第２測定による第２演算値ΔＹは、第３演算値ΔＺに比べ、相対的に小さくなる。

これらのことから、大量の水や電解質を含む水が浮遊導体１５にかかれば、第３演算値ΔＺが大きくなるので、第１演算値ΔＸが第４演算値（ＴＨ２×ΔＺ）以下となる。また、第２演算値ΔＹは、第３演算値ΔＺに比べ、相対的に小さくなるものの、第１電極１３の面積は第２電極１４の面積よりも大きいため、急減するわけではない。したがって、第１演算値ΔＸは、第５演算値（ＴＨ３×ΔＹ）以下となる傾向がある。

したがって、ステップＳ１０４において、大量の水や電解質を含む水が浮遊導体１５にかかった場合、第１演算値ΔＸが第４演算値（ＴＨ２×ΔＺ）以下となるか、または第１演算値ΔＸが第５演算値（ＴＨ３×ΔＹ）以下となる、少なくともいずれか一方が成立することになる。これにより、ステップＳ１０４でＮｏとなるので、水の影響を十分に排除することができる。なお、図７の実測結果から、第２閾値ＴＨ２の値は、例えば５（任意単位）とし、第３閾値ＴＨ３の値は、例えば０．７（任意単位）とすればよい。

次に、使用者が手を浮遊導体１５に接触ではなく近接させた場合について述べる。まず、図７の時間ｔ００からｔ１０の時間帯、および、時間ｔ２０から時間ｔ３０の時間帯における静電容量差分値（第１演算値ΔＸ）が、接触時ほどではないものの急に大きくなることがわかる。これにより、図５のステップＳ１０８に記載したように、例えば第４閾値ＴＨ４を２００（任意単位）とすれば、図７において第１演算値ΔＸが２００を超えていれば（ステップＳ１０８でＹｅｓ）、近接操作があった可能性があると判断できる。そして、第１演算値ΔＸが２００以下であれば（ステップＳ１０８でＮｏ）、近接操作がなかったと判断できる。

ここで、ステップＳ１０８でＹｅｓであっても、必ずしも近接操作があったと判断できない場合について説明する。

図７の時間ｔ２０において、浮遊導体１５に水をかけると、上記した通り、第１演算値ΔＸが約８００まで上昇している。したがって、第４閾値ＴＨ４（＝２００）を超えているので、ステップＳ１０８では、水の影響を排除して近接操作を判断できない。

そこで、ステップＳ１０９の判断を加えることにより、水の影響を排除している。以下、水の影響の排除について詳細に説明する。

水が静電センサ装置１０にかかると、上記したように図２の浮遊導体１５の周囲を伝って優先的に流れる。その結果、水は浮遊導体１５と第２電極１４との間の静電容量に対して影響が大きくなる。よって、第３測定による第３演算値ΔＺが大きくなる。これに対し、一部の水は浮遊導体１５の表面にかかるが、その割合は、浮遊導体１５の周囲に流れる水の割合よりも小さくなる。したがって、第２測定による第２演算値ΔＹは、第３演算値ΔＺに比べ、相対的に小さくなる。

これらのことから、水が浮遊導体１５にかかれば、第３演算値ΔＺが大きくなるので、第１演算値ΔＸが第６演算値（ＴＨ５×ΔＺ）以下となる。また、第２演算値ΔＹは、第３演算値ΔＺに比べ、相対的に小さくなるものの、第１電極１３の面積は第２電極１４の面積よりも大きいため、急減するわけではない。したがって、第１演算値ΔＸは、第７演算値（ＴＨ６×ΔＹ）以下となる傾向がある。

したがって、ステップＳ１０９において、水が浮遊導体１５にかかった場合、第１演算値ΔＸが第６演算値（ＴＨ５×ΔＺ）以下となるか、または第１演算値ΔＸが第７演算値（ＴＨ６×ΔＹ）以下となる、少なくともいずれか一方が成立することになる。これにより、ステップＳ１０９でＮｏとなるので、水の影響を十分に排除することができる。なお、図７の実測結果から、第５閾値ＴＨ５の値は、例えば３（任意単位）とし、第６閾値ＴＨ６の値は、例えば１．８（任意単位）とすればよい。

これらの動作により、浮遊導体１５にかかる水等の影響を排除して、近接操作または接触操作を高精度に判定することが可能となる。

［実施形態の作用効果］
本発明の実施形態に係る静電センサ装置１０では、接触操作により操作体Ｆが浮遊導体１５に接触すると、浮遊導体１５が操作体Ｆと同じ電位となる。これにより、センサ体１２で測定される静電容量は増加する。浮遊導体１５は、リアガーニッシュ３の内面３ａ（第１面）から見たときの投影視において少なくとも第１電極１３と重なるように形成されている。ここで、浮遊導体１５は、操作体Ｆの静電検出有効面積を拡大する大きさを有しているので、浮遊導体１５に操作体Ｆが接触した場合には、第１測定においてセンサ体１２で測定される静電容量の増加量は、リアガーニッシュ３（被取付部材）を介して浮遊導体１５とセンサ体１２が対向する面積で形成される静電容量となる。したがって、操作体Ｆと浮遊導体１５の接触面積の大小に関わらず、センサ体１２で測定される静電容量の増加量はほぼ一定となる。このため、浮遊導体１５の存在により、操作体Ｆの接触面積の大小に関わらず、安定的に操作体Ｆによる接触操作を検知することができる。したがって、静電センサ装置１０では、接触操作の検出精度を高めることができる。なお、静電センサ装置１０として、リアガーニッシュ３の外面３ｂから少なくとも接触操作を行うことが可能であれば、上記作用効果を奏し得る。

また、浮遊導体１５は、その表面積が操作体Ｆの表面積よりも大きくなるように形成されている。これにより、浮遊導体１５に操作体Ｆが接触したとき、第１測定においてセンサ体１２で測定される静電容量の増加量は、操作体Ｆの接触面積よりも面積の大きい浮遊導体１５の表面積とセンサ体１２が対向する面積で形成される静電容量となる。すなわち、浮遊導体１５は、操作体Ｆの静電検出有効面積を拡大する大きさを有しているので、操作体Ｆの接触に起因してセンサ体１２と操作体Ｆとの間に形成される静電容量は、浮遊導体１５がない状態と比較して、浮遊導体１５があることで拡大されることとなる。そのため、センサ体１２で測定される静電容量の増加量も拡大される。したがって、接触操作の検出精度をより一層高めることができる。

また、浮遊導体１５の外周縁ａが上記投影視において第１電極１３の外周縁１３ａと第２電極１４の内周縁１４ｂとの間に位置している。すなわち、浮遊導体１５は、上記投影視において第１電極１３の全体を覆いかつ第２電極１４と重ならないような大きさに形成されている。

浮遊導体１５が第１電極１３の外周縁１３ａより大きく形成されていることにより、浮遊導体１５のどこに操作体Ｆが接触した場合にも、ほぼ同様の静電容量が操作体Ｆとセンサ体１２との間に形成される。したがって、操作体Ｆの接触位置に依存せず、安定的に接触操作を検出することができる。

また、浮遊導体１５が第２電極１４の内周縁１４ｂよりも小さく形成されていることにより、リアガーニッシュ３および浮遊導体１５に水がかかった場合に、その影響を高精度に排除することができる。本発明の実施形態では、前述のように、ステップＳ１０４、およびステップＳ１０９において、第１演算値ΔＸと第２演算値ΔＹ、および、第１演算値ΔＸと第３演算値ΔＺを比較することで、水による影響を排除しているが、これは第２測定、第３測定で得られる静電容量の測定値の変化について、互いにある程度独立した変化を検出できているからである。つまり、第２測定であれば、第２電極１４をＧＮＤ電位として第１電極１３をスキャンするため、第２電極１４周辺に水の付着があっても大きな静電容量の変化は起きず、第１電極１３近傍に水の付着があった場合に大きな静電容量の変化が発生する。その結果、第１電極１３近傍での水の付着に対して感度の高い測定を行うことができる。同様に第３測定であれば、第２電極１４近傍での水の付着に対して感度の高い測定を行うことができる。このため、第１電極１３近傍に水の付着があった場合は第２演算値ΔＹが増加し、第２電極１４近傍に水の付着があった場合は第３演算値ΔＺが増加する。したがって、センサ体１２に付着する水による影響を各電極で独立して捉えることができ、水の影響を高精度に排除することができる。しかしながら、浮遊導体１５が第２電極１４の内周縁１４ｂよりも大きく形成してしまうと、浮遊導体１５と第２電極１４の容量結合が顕著になってしまう。その結果、第１電極１３近傍に水の付着があっても、第２電極１４近傍に水の付着があっても、いずれも第２演算値ΔＹと第３演算値ΔＺの両方が増加する。そのため、どの電極近傍に水が付着しているかを区別できず、水の付着を検知する精度が低下してしまう。

これらの理由により本発明の実施形態では、浮遊導体１５は、第１電極１３の全体を覆いかつ第２電極１４と重ならないような大きさに形成されており、浮遊導体１５にかかる水等の環境による影響を排除した上で、操作状態（近接操作または接触操作）を高精度に判定することができる。

［実施形態の変形例１］
上記実施形態として、浮遊導体１５の外周縁１５ａが上記投影視において第１電極１３の外周縁１３ａと第２電極１４の内周縁１４ｂとの間に位置する形態を示したが、この形態に限られない。例えば、変形例１として、図８および図９に示すように、浮遊導体１５は、外周縁１５ａが上記投影視において第２電極１４の内周縁１４ｂよりも外側に位置するように形成されていてもよい。要は、浮遊導体１５が上記投影視において少なくとも第１電極１３と重なるように形成されていればよい。さらに、浮遊導体１５は、その外周縁１５ａが上記投影視において第１電極１３の少なくとも一部、および、第２電極１４の一部と重なるように形成されていてもよい。なお、浮遊導体１５が第２電極１４の一部と重なるとは、浮遊導体１５が第２電極１４の一部を横切って、上記投影視において、浮遊導体１５の一部が第２電極１４からはみ出すように形成される構成を含む。具体的には、浮遊導体１５が星形であり、上記投影視において、星形の頂点が第２電極１４からはみ出すように浮遊導体１５が形成されていてもよい。上記実施形態の説明において、浮遊導体１５が第２電極１４の内周縁１４ｂよりも大きく形成すると浮遊導体１５と第２電極１４の容量結合により水の付着を検知する精度が低下することを述べた。これに対し、本実施形態では、浮遊導体１５が第２電極１４の内周縁１４ｂよりも外側に位置しているため、浮遊導体１５と第２電極１４の一部が重なることにより、容量結合の影響が発生しうるが、これに対し、図８に示すように、リアガーニッシュ３の内面３ａに固定部１０ｂを設け、内面３ａと装置本体１０ａとの間に空隙を設けている。この空隙により浮遊導体１５と第２電極１４との容量結合を抑制することができるため、水の付着を検知する精度を高精度に保つことができる。ただし、浮遊導体１５の外形が第２電極１４よりも大きくなってしまうと、固定部１０ｂにより空隙を設けたとしても、浮遊導体１５と第２電極１４の容量結合の影響が大きいため、水の付着を検知する精度が大幅に低下してしまう。したがって、浮遊導体１５の外周縁１５ａが上記投影視において第２電極１４の外周縁１４ａよりも内側に位置しているのが望ましい。また、本実施形態では、固定部１０ｂにより空隙を設けることで、浮遊導体１５と第２電極１４との容量結合を抑制したが、例えば固定部１０ｂを設ける代わりにリアガーニッシュ３の厚みを増すなどして、浮遊導体１５と第２電極１４との容量結合を抑制してもよい。

［実施形態の変形例２］
また、上記実施形態として、静電センサ装置１０が一つの浮遊導体１５のみを備えた形態を示したが、この形態に限られない。すなわち、変形例２として、図１０に示すように、静電センサ装置１０は、複数（図示例では２つ）の浮遊導体１５を備えていてもよい。このような変形例２であっても、各浮遊導体１５が上記投影視において少なくとも第１電極１３と重なるように形成されていれば、静電センサ装置１０は上記実施形態と同様の作用効果を奏し得る。

［その他の実施形態］
上記実施形態では、静電センサ装置１０を自動車１におけるトランクドア２のリアガーニッシュ３に取り付けた形態（図１参照）を示したが、この形態に限られず、自動車１の各部位に取り付けてもよい。例えば、静電センサ装置１０を、自動車１の左右側面に設けられた自動開閉可能なドアパネルのハンドル部（図示せず）に取り付けてもよい。

また、上記実施形態では、静電センサ装置１０を自動車１における所定の部位に適用した形態を示したが、この形態に限られない。例えば、洗濯機などの家電機器、カメラなどの各種電子機器、パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コピー機、券売機、住宅関連における玄関のドアノブなどに適用してもよい。特に水などの導電性を有する流体がかかりやすい部位に静電センサ装置１０を設けるのが好ましいが、上記流体がかかる可能性が比較的低い部位に設けてもよい。

また、上記実施形態では、センサ体１２（第１および第２電極１３，１４）を基板１１上に積層配置した形態を示したが、この形態に限られない。例えば、静電センサ装置１０として、基板１１を用いずに、金属板からなるセンサ体１２（第１および第２電極１３，１４）をリアガーニッシュ３の内面３ａに直接取り付けた形態としてもよい。

また、上記実施形態では、第１および第２電極１３，１４ならびに浮遊導体１５の各々の外形を楕円形状とした形態を示したが、この形態に限られない。すなわち、第１および第２電極１３，１４ならびに浮遊導体１５の各々の外形を、円形状、多角形状などといった種々の形状にすることが可能である。

また、上記実施形態では、第１電極１３を一つだけ設けた形態を示したが、この形態に限られず、第１電極１３を複数設けた形態（図示せず）としてもよい。かかる形態であっても、浮遊導体１５が上記投影視において各第１電極１３と重なるように形成されていれば、静電センサ装置１０は上記実施形態と同様の作用効果を奏し得る。

また、上記実施形態では、浮遊導体１５が金属板からなる形態を示したが、この形態に限られない。例えば、浮遊導体１５を、図示しない樹脂板の外面に金属めっきを施した部材としてもよい。或いは、浮遊導体１５を、図示しない樹脂板の外面に金属板を別途貼り合わせた部材としてもよい。さらに、浮遊導体１５を保護するために、浮遊導体１５の表面が図示しない樹脂で覆われた部材としてもよい。このような形態であっても、浮遊導体１５が導電性を有していれば、静電センサ装置１０は上記実施形態と同様の作用効果を奏し得る。

また、上記実施形態では、図２、図８に示すように、浮遊導体１５が平板の金属板からなる形態を示したが、この形態に限られない。例えば、浮遊導体１５の断面が湾曲している形状であってもよい。このような構成であっても、浮遊導体１５が上記投影視において少なくとも第１電極１３と重なるように形成されていればよい。

また、上記実施形態として、浮遊導体１５の一部が、リアガーニッシュ３の内面３ａから外面３ｂに向かって貫通形成された孔部（図示せず）に挿入固定される形態であってもよい。かかる形態であっても、浮遊導体１５が上記投影視において少なくとも第１電極１３と重なるように形成されていれば、孔部の有無にかかわらず、静電センサ装置１０は上記実施形態と同様の作用効果を奏し得る。

また、上記実施形態の図５に示した処理動作のステップＳ１０４として、制御部１６が第１演算値ΔＸを第４演算値（ＴＨ２×ΔＺ）と比較しかつ第５演算値（ＴＨ３×ΔＹ）と比較する形態を示したが、この形態に限られない。例えば、ステップＳ１０４を、制御部１６が第１演算値ΔＸに第３演算値ΔＺを除算して得た値を第２閾値ＴＨ２と比較しかつ第１演算値ΔＸに第２演算値ΔＹを除算して得た値を第３閾値ＴＨ３と比較するステップに置き換えてもよい。これと同様に、ステップＳ１０９を、制御部１６が第１演算値ΔＸに第３演算値ΔＺを除算して得た値を第５閾値ＴＨ５と比較しかつ第１演算値ΔＸに第２演算値ΔＹを除算して得た値を第６閾値ＴＨ６と比較するステップに置き換えてもよい。

以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。

本発明は、自動車などに設けられる静電センサ装置として産業上の利用が可能である。

１：自動車
２：トランクドア
３：リアガーニッシュ
３ａ：内面
３ｂ：外面
１０：静電センサ装置
１１：基板
１２：センサ体
１３：第１電極
１４：第２電極
１５：浮遊導体
１６：制御部
１７：切替部
１８：測定部
Ｆ：操作体

Claims (6)

1. 第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する被取付部材に取り付けられ、操作体により前記第２面から接触操作を行うことが可能な静電センサ装置であって、
   前記被取付部材の前記第１面に配置されたセンサ体と、
   前記被取付部材の前記第２面に配置されかつ前記センサ体と電気的に接続されていない導電性を有する浮遊導体と、を備え、
   前記センサ体は、
   第１電極と、
   前記第１電極の外周を囲むようにリング状に形成されかつ前記第１電極と電気的に接続されていない第２電極と、を有し、
   前記浮遊導体は、前記第１面から見たときの投影視において少なくとも前記第１電極と重なるように形成されている、静電センサ装置。
2. 請求項１に記載の静電センサ装置において、
   前記浮遊導体は、その表面積が前記操作体の表面積よりも大きくなるように形成されている、静電センサ装置。
3. 請求項１または２に記載の静電センサ装置において、
   前記第２電極は、その内周縁が前記第１電極の外周縁と間隔をあけた状態となるように配置されており、
   前記浮遊導体は、その外周縁が前記投影視において前記第１電極の外周縁と前記第２電極の内周縁との間に位置するように形成されている、静電センサ装置。
4. 請求項１または２に記載の静電センサ装置において、
   前記浮遊導体は、その外周縁が前記投影視において前記第１電極の少なくとも一部、および、前記第２電極の一部と重なるように形成されている、静電センサ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電センサ装置において、
   前記浮遊導体の表面は、樹脂により覆われている、静電センサ装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の静電センサ装置において、
   前記操作体により前記第２面から前記浮遊導体に対し近接操作を行うことが可能であり、
   前記第１電極および前記第２電極の各々と電気的に接続された制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記第１電極および前記第２電極の双方をスキャンする第１測定と、前記第２電極をグランドに接続した状態で前記第１電極のみをスキャンする第２測定と、前記第１電極をグランドに接続した状態で前記第２電極のみをスキャンする第３測定と、を実施可能に構成されており、
   前記制御部は、前記第１測定ないし前記第３測定を実施することにより前記センサ体における静電容量の測定値を検出しかつ前記測定値の変化量に基づいて前記操作体による操作が近接操作および接触操作のいずれであるかを判別する、静電センサ装置。

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