JP2020096215A - 静電容量センサ - Google Patents

Abstract

【課題】寄生容量の変化に起因して検出対象物の存否の判定精度が低下することを抑制できる静電容量センサを提供する。【解決手段】電源に接続される直列接続の第１及び第２コンデンサ１１，１２と、第１〜第３スイッチ１３〜１５と、第１スイッチ１３をオン状態にする第１スイッチング処理を行った後、オフ状態で第２及び第３スイッチ１４，１５を相補的にオフ状態及びオン状態に切り替える第２スイッチング処理を繰り返し行うスイッチ制御部１７ａと、中間電位ＶＭと参照電位Ｖｒｅｆとの大小関係が反転したと判定されたときの第２スイッチング処理の繰り返し回数をセンサ出力値として導出する導出部１７ｂと、センサ出力値の分解能の逆数に比例するように判定閾値を補正した補正閾値を算出する算出部１７ｃと、センサ出力差分値と補正閾値との大小関係に基づいて、検出対象物の存否を判定する判定部１７ｄとを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、静電容量センサに関するものである。

従来、静電容量センサとしては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この静電容量センサは、第１コンデンサと、該第１コンデンサに接続され物の存否に基づいて容量が変動する第２コンデンサと、第１コンデンサを初期化する第１スイッチと、第１及び第２コンデンサの間に配置される第２スイッチと、第２コンデンサを初期化する第３スイッチと、制御回路とを備える。制御回路は、第１スイッチの操作による第１コンデンサの初期化後、第２スイッチの操作と第３スイッチの操作とからなるスイッチ操作を複数回行うとともに、第１及び第２コンデンサの間の電位である中間電位を取得し、更に中間電位が参照電位を超えるときのスイッチ操作の操作回数に対応する検出回数を導出する。この検出回数は、操作回数１回あたりに第２コンデンサが放電できる放電容量、即ち第２コンデンサの容量に相関しており、検出回数の導出によって第２コンデンサの容量が検出される。

特に、制御回路は、スイッチ操作ごとに、複数の時点で、中間電位を取得し、これら複数の中間電位に基づいて検出回数を導出する。これにより、例えば中間電位にノイズがあったとしても検出回数の導出精度、即ち第２コンデンサの容量の検出精度が向上するという。

なお、第２コンデンサの容量、即ち検出回数は、物の存否に基づいて変動する。従って、このような静電容量センサは、例えば検出回数の変動量と予め設定された判定閾値との大小関係に基づいて、物としての検出対象物の存否を判定することに利用されている。

特開２０１８−４４９１７号公報

ところで、第２コンデンサの容量は、例えば検出対象物が存在しない初期状態であってもこれに含まれる寄生容量の影響を受けて変化する。従って、特許文献１では、操作回数１回あたりに第２コンデンサが放電できる放電容量が寄生容量に応じて変化することになり、検出回数がばらついて第２コンデンサの容量の検出精度が低下する可能性がある。そして、ひいては検出対象物の存否（例えばユーザの近接や操作など）の判定精度が低下する可能性がある。

まず、図１６（ａ）、（ｂ）において、第１コンデンサ９１の容量Ｃ１１が１００［ｐＦ］、初期状態での第２コンデンサ９２の寄生容量を含んだ容量Ｃ１２が５［ｐＦ］、検出対象物の存在する状態での容量Ｃ１２の変動量ΔＣ１２が５［ｐＦ］であると仮定して、対応する検出回数（以下、「静電容量カウント値ＣＮ［ＬＳＢ］」ともいう）等について単純化して説明する。

図１６（ａ）に示す初期状態では、静電容量カウント値ＣＮ０は下式のように表される。
静電容量カウント値ＣＮ０＝１００／５＝２０［ＬＳＢ］
一方、図１６（ｂ）に示す検出対象物の存在する状態では、静電容量カウント値ＣＮ１は下式のように表される。

静電容量カウント値ＣＮ１＝１００／（５＋５）＝１０［ＬＳＢ］
そして、検出対象物の存在判定に係る静電容量カウント値ＣＮの変動量ΔＣＮは下式のように表される。

変動量ΔＣＮ＝｜ＣＮ１−ＣＮ０｜＝｜１０−２０｜＝１０［ＬＳＢ］
つまり、静電容量センサは、検出対象物の存在判定に係る変動量ΔＣ１２（５［ｐＦ］）を変動量ΔＣＮ（１０［ＬＳＢ］）で検知していることになり、その分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］は下式のように表される。

分解能Ｒｅｓ＝ΔＣ１２／ΔＣＮ＝５／１０＝０．５［ｐＦ／ＬＳＢ］
一方、図１７（ａ）、（ｂ）において、初期状態での第２コンデンサ９２の寄生容量を含んだ容量Ｃ１２のみが２０［ｐＦ］に変化していると仮定して、対応する検出回数（静電容量カウント値ＣＮ［ＬＳＢ］）等について単純化して説明する。

図１７（ａ）に示す初期状態では、静電容量カウント値ＣＮ０は下式のように表される。
静電容量カウント値ＣＮ０＝１００／２０＝５［ＬＳＢ］
一方、図１７（ｂ）に示す検出対象物の存在状態では、静電容量カウント値ＣＮ１は下式のように表される。

静電容量カウント値ＣＮ１＝１００／（２０＋５）＝４［ＬＳＢ］
そして、検出対象物の存在判定に係る静電容量カウント値ＣＮの変動量ΔＣＮは下式のように表される。

変動量ΔＣＮ＝｜ＣＮ１−ＣＮ０｜＝｜４−５｜＝１［ＬＳＢ］
つまり、静電容量センサは、検出対象物の存在判定に係る変動量ΔＣ１２（５［ｐＦ］）を変動量ΔＣＮ（１［ＬＳＢ］）で検知していることになり、その分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］は下式のようになる。

分解能Ｒｅｓ＝ΔＣ１２／ΔＣＮ＝５／１＝５［ｐＦ／ＬＳＢ］
このように、第２コンデンサ９２の寄生容量を含んだ容量Ｃ１２が５［ｐＦ］から２０［ｐＦ］に変化することで、分解能Ｒｅｓが０．５［ｐＦ／ＬＳＢ］から５［ｐＦ／ＬＳＢ］に変化することになって、１０倍の差が生じている。

そして、このように分解能Ｒｅｓが変化すると、同等の変動量ΔＣ１２に対して静電容量カウント値ＣＮの変動量ΔＣＮが一定にならない。この場合、検出対象物の存否の判定に係る当該検出対象物の検出距離が変化することになり、その判定精度が低下する。以上により、第２コンデンサの容量に含まれる寄生容量の変化によって、検出対象物の存否の判定精度が低下することが確認される。

本発明の目的は、寄生容量の変化に起因して検出対象物の存否の判定精度が低下することを抑制できる静電容量センサを提供することにある。

上記課題を解決する静電容量センサは、電源に接続される直列接続の第１コンデンサ及び第２コンデンサと、前記第１コンデンサの両端子間に接続されている第１スイッチと、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの間に接続されている第２スイッチと、前記第２コンデンサの両端子間に接続されている第３スイッチと、前記第１スイッチをオン状態にする第１スイッチング処理を行った後、前記第１スイッチのオフ状態で前記第２スイッチ及び前記第３スイッチを相補的にオフ状態及びオン状態に切り替える第２スイッチング処理を繰り返し行うスイッチ制御部と、前記第１及び第２コンデンサの間の中間電位と予め設定された参照電位との大小関係が反転したと判定されたときの前記第２スイッチング処理の繰り返し回数をセンサ出力値として導出する導出部と、前記センサ出力値の分解能の逆数に比例するように、予め設定された判定閾値を補正した補正閾値を算出する算出部と、現在の前記センサ出力値及び過去の前記センサ出力値に基づく基準センサ出力値の差分であるセンサ出力差分値と、前記補正閾値の大小関係に基づいて、検出対象物の存否を判定する判定部とを備える。

この構成によれば、前記センサ出力差分値は、基本的に前記基準センサ出力値と共に前記センサ出力値の前記分解能と同等の分解能となる。従って、前記センサ出力差分値は、前記第２コンデンサの容量の変動量が同等であれば、前記分解能の逆数に比例して変化する。一方、前記補正閾値は、前記センサ出力値の前記分解能の逆数に比例するように前記判定閾値を補正したものである。これにより、前記判定部は、前記第２コンデンサの容量に含まれる寄生容量が異なっていたとしても、前記センサ出力差分値と前記補正閾値との大小関係に基づいて、前記検出対象物の存否を同水準で判定できる。このように、前記第２コンデンサの容量に含まれる寄生容量の変化に起因して前記検出対象物の存否の判定精度が低下することを抑制できる。

なお、「分解能」とは、センサ出力値の単位量あたりの第２コンデンサの容量の容量変化である。
上記静電容量センサについて、前記センサ出力値の全範囲を分けた複数の区分のうちのいずれの該区分に前記センサ出力値が属するかを判定する区分判定部と、前記複数の区分ごとに、前記センサ出力値が属していると判定された回数を計数する区分計数部と、前記複数の区分ごとの前記回数の計数結果を記憶する記憶部とを備えることが好ましい。

この構成によれば、前記複数の区分ごとに、前記第２コンデンサの容量（寄生容量）に相関する前記センサ出力値が属していると判定された前記回数が計数され、該計数の結果が前記記憶部に記憶される。従って、例えば整備時などに当該計数の結果を前記記憶部から読み込むことで、前記第２コンデンサの寄生容量の分布状況などの特徴を捉えることができる。

本発明は、寄生容量の変化に起因して検出対象物の存否の判定精度が低下することを抑制できる効果がある。

静電容量センサの一実施形態が適用される車両の後部を示す斜視図。 同実施形態の静電容量センサについてその電極と検出対象物との関係を示す模式図。 同実施形態の静電容量センサについてその電気的構成を示すブロック図。 同実施形態の静電容量センサについてその電気的構成を示す回路図。 スイッチング処理とこれに伴う中間電位の推移を示すタイムチャート。 センサ出力値と第２コンデンサの容量との関係を示すグラフ。 センサ出力値と分解能との関係を示すグラフ。 分解能と補正係数との関係を示すグラフ。 同等の第２コンデンサの容量変動に伴う分解能に応じたセンサ出力値（変動量）と補正閾値との関係を示すグラフ。 同等の第２コンデンサの容量変動に伴う分解能に応じたセンサ出力値（変動量）に合わせて補正閾値が変動することを簡略的に説明する一覧図。 同実施形態の静電容量センサについてその検出対象物の存否の判定態様を示すフローチャート。 センサ出力値とその全範囲を分ける複数の区分との関係を示す概略図。 同実施形態の静電容量センサについてその複数の区分ごとの回数の計数態様を示すフローチャート。 静電容量センサの変形形態が適用される車両の後部を示す斜視図。 静電容量センサの別の変形形態が適用される車両の側部を示す斜視図。 （ａ）、（ｂ）は、第２コンデンサの寄生容量が相対的に小さいときの分解能を説明する例図。 （ａ）、（ｂ）は、第２コンデンサの寄生容量が相対的に大きいときの分解能を説明する例図。

以下、静電容量センサの一実施形態について説明する。
図１に示すように、自動車などの車両１のボデー２の後部には開口２ａが形成されている。また、ボデー２の後部には、開口２ａの上部に設けられたドアヒンジ（図示略）を介してバックドア３が開閉自在に取着されている。バックドア３は、ドアヒンジを中心に上方に押し上げられることで開放される。さらに、バックドア３の車室内側の先端には、閉状態にあるバックドア３を施解錠するドアロック５が設置されている。

ボデー２の後部には、開口２ａの下方で車両の幅方向に延びるバンパー６が設けられている。そして、バンパー６には、該バンパー６に沿って車両の幅方向に延びる一対の略線状の電極２１が設けられている。図２に示すように、各電極２１は、例えばユーザの足Ｆが近接することで容量が変動する第２コンデンサ１２を形成する。両第２コンデンサ１２は、バンパー６の下部と路面との間への足Ｆの出し入れ操作（以下、「キック操作」ともいう）の有無（検出対象物の存否）の判定に供される。

次に、本実施形態の電気的構成について説明する。
図３に示すように、両電極２１を含む静電容量センサ１０には、例えばＭＣＵ（マイコン）からなるドアＥＣＵ３０が電気的に接続されているとともに、該ドアＥＣＵ３０には、ドア駆動ユニット３１及びドアロック駆動ユニット３２が電気的に接続されている。ドア駆動ユニット３１は、例えば電動モータなどの電気的駆動源を主体に構成されており、適宜のドア駆動機構を介してバックドア３と機械的に連係されることで該バックドア３を開閉駆動する。ドアロック駆動ユニット３２は、例えば電動モータなどの電気的駆動源を主体に構成されており、適宜のロック駆動機構を介してドアロック５と機械的に連係されることで該ドアロック５を施解錠駆動する。

静電容量センサ１０は、前述のキック操作の有無の判定結果を表す検出信号ＳｘをドアＥＣＵ３０に出力する。ドアＥＣＵ３０は、静電容量センサ１０からの検出信号Ｓｘに基づいて、ドア駆動ユニット３１及びドアロック駆動ユニット３２を個別に駆動制御する。

具体的には、検出信号Ｓｘが「キック操作有り」を表しているとき、ドアＥＣＵ３０は、閉状態にあるバックドア３の開操作入力（操作対象に対する操作入力）を検出するとともに、施錠状態にあるドアロック５の解錠操作入力（操作対象に対する操作入力）を検出する。そして、ドアＥＣＵ３０は、バックドア３を開作動させるべくドア駆動ユニット３１を駆動制御するとともに、ドアロック５を解錠作動させるべくドアロック駆動ユニット３２を駆動制御する。

あるいは、検出信号Ｓｘが「キック操作有り」を表しているとき、ドアＥＣＵ３０は、開状態にあるバックドア３の閉操作入力（操作対象に対する操作入力）を検出するとともに、解錠状態にあるドアロック５の施錠操作入力（操作対象に対する操作入力）を検出する。そして、ドアＥＣＵ３０は、バックドア３を閉作動させるべくドア駆動ユニット３１を駆動制御するとともに、ドアロック５を施錠作動させるべくドアロック駆動ユニット３２を駆動制御する。

次に、静電容量センサ１０の電気的構成について説明する。なお、両第２コンデンサ１２（電極２１）の電気的な接続は互いに同等であるため、以下では一方を代表して説明する。

図４に示すように、静電容量センサ１０は、第１コンデンサ１１と、前述の第２コンデンサ１２と、第１スイッチ１３と、第２スイッチ１４と、第３スイッチ１５と、制御回路１６とを備える。

第１コンデンサ１１は、所定の容量Ｃ１１を有する。第１コンデンサ１１は、例えば車両１の周囲環境が変化したり、ユーザの足Ｆが近接したりしても、容量Ｃ１１が変動することがないように構成・配置されている。

第２コンデンサ１２は、ユーザの足Ｆが近接しなければ、例えば車両１の周囲環境で決定される概ね安定した容量Ｃ１２を有する。ただし、容量Ｃ１２は、例えばバンパー６（又は電極２１）に異物が付着するなど車両１の周囲環境が変化することで、これに含まれる浮遊容量と共に変化する。また、既述のように、容量Ｃ１２は、ユーザの足Ｆが近接することで変動する。

第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ１２は、直列接続で電源に接続されている。すなわち、第１コンデンサ１１は、一端が電源としての高側電位Ｖ１に電気的に接続されており、他端が第２スイッチ１４を介して第２コンデンサ１２の一端に電気的に接続されている。そして、第２コンデンサ１２は、他端が電源としての低側電位Ｖ２（＜Ｖ１）に電気的に接続されている。低側電位Ｖ２は、例えばグランドと等電位に設定される。

第１スイッチ１３は、第１コンデンサ１１を初期化する。具体的には、第１スイッチ１３は、第１コンデンサ１１の両端子間に接続（並列接続）されており、オン状態及びオフ状態への切り替わりに伴って第１コンデンサ１１の両端子間をそれぞれ接続（短絡）及び遮断する。第２スイッチ１４は、第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ１２間に電気的に接続されており、オン状態及びオフ状態への切り替わりに伴って第１コンデンサ１１及び第２コンデンサ１２をそれぞれ接続及び遮断する。第３スイッチ１５は、第２コンデンサ１２を初期化する。具体的には、第３スイッチ１５は、第２コンデンサ１２の両端子間に接続（並列接続）されており、オン状態及びオフ状態への切り替わりに伴って第２コンデンサ１２の両端子間をそれぞれ接続（短絡）及び遮断する。

制御回路１６は、例えばＭＣＵ（マイコン）からなる制御部１７と、例えばコンパレータからなる比較部１８とを備える。
比較部１８は、第１コンデンサ１１及び第２スイッチ１４の接続点Ｎの電位である中間電位ＶＭと参照電位Ｖｒｅｆとを比較するとともに、当該比較の結果を表す信号を制御部１７に出力する。参照電位Ｖｒｅｆは、高側電位Ｖ１及び低側電位Ｖ２の中間の電位（Ｖ２＜Ｖｒｅｆ＜Ｖ１）に設定されている。

制御部１７は、第１スイッチ１３、第２スイッチ１４及び第３スイッチ１５をオン・オフ制御（スイッチング制御）する。また、制御部１７は、比較部１８の出力信号（即ち比較結果）に基づいてセンサ出力値Ｃｒａｗを導出する。

ここで、図５を参照して、制御部１７が実行するスイッチング制御及びセンサ出力値Ｃｒａｗの導出処理について説明する。
スイッチ制御部１７ａとしての制御部１７は、第１スイッチ１３、第２スイッチ１４及び第３スイッチ１５を所定周期で動作させる。すなわち、制御部１７は、周期の初期において、第２スイッチ１４及び第３スイッチ１５のオフ状態で第１スイッチ１３をオン状態にする第１スイッチング処理を行う。これにより、第１コンデンサ１１が初期化され、中間電位ＶＭは高側電位Ｖ１と等しくなる。

その後、制御部１７は、第１スイッチ１３をオフ状態に切り替えた状態で、第２スイッチ１４をオン状態にするとともに第３スイッチ１５をオン状態にする（以下、このスイッチ動作を「第２スイッチ操作」という）。このとき、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２とに電流が流れ、中間電位ＶＭが低下する。

次に、制御部１７は、第１スイッチ１３のオフ状態を維持したまま、第２スイッチ１４をオフ状態にするとともに第３スイッチ１５をオン状態にする（以下、このスイッチ動作を「第３スイッチ操作」という）。このとき、第２コンデンサ１２が初期化される。

引き続き、制御部１７は、第１スイッチ１３のオフ状態を維持したまま、第２スイッチ操作及び第３スイッチ操作を交互に実行する。つまり、制御部１７は、第１スイッチ１３のオフ状態で第２スイッチ１４及び第３スイッチ１５を相補的にオフ状態及びオン状態に切り替える第２スイッチング処理を繰り返し行う。これに伴い、中間電位ＶＭは徐々に低下する。

制御部１７は、第１スイッチ１３のオフ状態を維持したままでの第２スイッチング処理の繰り返し回数が所定回数Ｎｔｈに到達するまで繰り返し行う。所定回数Ｎｔｈは、第２コンデンサ１２の容量Ｃ１２が最小値のときに中間電位ＶＭと参照電位Ｖｒｅｆとの大小関係が反転するまでに要する第２スイッチング処理の繰り返し回数よりも大きく設定されている。これは、第２コンデンサ１２の容量Ｃ１２に関わらず、第２スイッチング処理の繰り返し回数が所定回数Ｎｔｈに到達するまでの間に、中間電位ＶＭと参照電位Ｖｒｅｆとの大小関係を必ず反転させるためである。

なお、制御部１７は、第１スイッチ１３のオフ状態を維持したままでの第２スイッチング処理の繰り返し回数が所定回数Ｎｔｈに到達すると、第１スイッチング処理を再開して同様の処理を繰り返す。

導出部１７ｂとしての制御部１７は、中間電位ＶＭと参照電位Ｖｒｅｆとの大小関係が反転するまでの第２スイッチング処理の繰り返し回数を計数する。すなわち、制御部１７は、比較部１８の出力信号に基づき、中間電位ＶＭが参照電位Ｖｒｅｆを下回る（ＶＭ＜Ｖｒｅｆ）と判定されるまでの第２スイッチング処理の繰り返し回数を計数する。そして、制御部１７は、中間電位ＶＭが参照電位Ｖｒｅｆを下回ると判定されたときの当該繰り返し回数をセンサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］として導出する。このセンサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］は、第２スイッチング処理の操作回数１回あたりに第２コンデンサ１２が放電できる放電容量、即ち第２コンデンサ１２の容量Ｃ１２［ｐＦ］に相関している。つまり、センサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］は、容量Ｃ１２［ｐＦ］の指標となるものである。

具体的には、容量Ｃ１２［ｐＦ］は、センサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］の周知の指数関数となっている。図６に示すように、この指数関数は、基本的にセンサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］が小さくなるほど容量Ｃ１２［ｐＦ］が大きくなる特徴を示している。これは、容量Ｃ１２［ｐＦ］が大きいほど第２スイッチング処理の操作回数１回あたりの放電容量が大きくなって該第２スイッチング処理の繰り返し回数、即ちセンサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］が小さくなるためである。

算出部１７ｃとしての制御部１７は、センサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］の分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］の逆数に比例するように、予め設定されている所定の判定閾値Ｃｔｈ［ＬＳＢ］を補正した補正閾値ＣｔｈＲ［ＬＳＢ］を算出する。判定閾値Ｃｔｈ［ＬＳＢ］は、分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］の影響が皆無であるときにキック操作に伴うセンサ出力値Ｃｒａｗの変動量を表す好適な値に設定されている。補正閾値ＣｔｈＲ［ＬＳＢ］は、分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］に応じたキック操作に伴うセンサ出力値Ｃｒａｗの変動量に合わせて判定閾値Ｃｔｈ［ＬＳＢ］を補正したものである。

すなわち、制御部１７は、前述の指数関数（図６参照）にこのときのセンサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］を代入して容量Ｃ１２［ｐＦ］を算出する。
また、制御部１７は、容量Ｃ１２［ｐＦ］を微分して分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］を算出する。具体的には、制御部１７は、センサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］から１［ＬＳＢ］を減じた値を前述の指数関数に代入することで得られた値［ｐＦ］と容量Ｃ１２［ｐＦ］との差分に基づいて分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］を算出する。図７に示すように、分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］は、センサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］に応じて変化する。

さらに、制御部１７は、分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］の逆数の大きさ（絶対値）を補正係数Ｋとして算出する。図８に示すように、補正係数Ｋは、分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］に反比例する。

そして、制御部１７は、判定閾値Ｃｔｈ［ＬＳＢ］に補正係数Ｋを乗じて補正閾値ＣｔｈＲ［ＬＳＢ］を算出する。
以上により、制御部１７は、センサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］の分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］の逆数に比例するように判定閾値Ｃｔｈ［ＬＳＢ］を補正した補正閾値ＣｔｈＲ［ＬＳＢ］を算出する。これは、センサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］がキック操作の有無に伴う変動よりも大きく変化すると、分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］が変化して、同等の容量Ｃ１２［ｐＦ］の変動量に対して一定のセンサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］の変動量にならないためである。つまり、同等の容量Ｃ１２［ｐＦ］の変動量に対するセンサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］の変動量が分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］の逆数に比例するため、これに合わせてキック操作の有無の判定に係る判定閾値Ｃｔｈ［ＬＳＢ］を補正閾値ＣｔｈＲ［ＬＳＢ］に補正している。

図９は、キック操作に伴う容量Ｃ１２［ｐＦ］の変動量が同等と見なしたときのセンサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］の変動量と算出された判定閾値Ｃｔｈ［ＬＳＢ］との関係を示すグラフである。このように算出された判定閾値Ｃｔｈ［ＬＳＢ］は、分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］に応じて変化するセンサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］の変動量に比例する。この場合、キック操作の有無の判定に係る足Ｆの検出距離が不変になり、その判定精度が低下する可能性が低減される。

ここで、キック操作に伴う容量Ｃ１２［ｐＦ］の変動量に対するセンサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］の分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］に応じた変動量と補正閾値ＣｔｈＲ［ＬＳＢ］との関係について簡略化して説明する。なお、以下では、便宜的に分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］を補正係数Ｋに合わせて正数にしている。また、センサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］は、変動量の大きさ（絶対値）を表すようにしている。

図１０に示すように、キック操作に伴う容量Ｃ１２［ｐＦ］の変動量が１０［ｐＦ］で分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］の違いにより当該変動量に対するセンサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］が異なっているとする。また、補正前の判定閾値Ｃｔｈ［ＬＳＢ］が１０［ＬＳＢ］とする。

分解能Ｒｅｓが０．５［ｐＦ／ＬＳＢ］であることでセンサ出力値Ｃｒａｗが２０［ＬＳＢ］であるとする。この場合、補正係数Ｋとして０．５の逆数（＝２）を判定閾値Ｃｔｈ［ＬＳＢ］に乗ずれば、補正後の判定閾値Ｃｔｈ（即ち補正閾値ＣｔｈＲ）が２０（＝１０×２）［ＬＳＢ］となる。

また、分解能Ｒｅｓが１［ｐＦ／ＬＳＢ］であることでセンサ出力値Ｃｒａｗが１０［ＬＳＢ］であるとする。この場合、補正係数Ｋとして１の逆数（＝１）を判定閾値Ｃｔｈ［ＬＳＢ］に乗ずれば、補正後の判定閾値Ｃｔｈ（即ち補正閾値ＣｔｈＲ）が１０（＝１０×１）［ＬＳＢ］となる。

さらに、分解能Ｒｅｓが５［ｐＦ／ＬＳＢ］であることでセンサ出力値Ｃｒａｗが２［ＬＳＢ］であるとする。この場合、補正係数Ｋとして５の逆数（＝０．２）を判定閾値Ｃｔｈ［ＬＳＢ］に乗ずれば、補正後の判定閾値Ｃｔｈ（即ち補正閾値ＣｔｈＲ）が２（＝１０×１）［ＬＳＢ］となる。

以上により、補正閾値ＣｔｈＲ［ＬＳＢ］は、キック操作に伴う容量Ｃ１２［ｐＦ］の変動量に対するセンサ出力値Ｃｒａｗ［ＬＳＢ］の分解能Ｒｅｓ［ｐＦ／ＬＳＢ］に応じた変動量に合わせて補正されることが確認される。

次に、本実施形態のキック操作の有無の判定態様について説明する。この処理は、所定時間（例えば第１スイッチング処理の繰り返し周期）ごとの定時割り込みにより繰り返し実行される。

図１１に示すように、処理がこのルーチンに移行すると、制御部１７は、前述の態様でセンサ出力値Ｃｒａｗを算出（導出）するとともに（ステップＳ１）、該センサ出力値Ｃｒａｗに基づいて容量Ｃ１２を算出し（ステップＳ２）、更に該容量Ｃ１２に基づいて分解能Ｒｅｓを算出する（ステップＳ３）。引き続き、制御部１７は、分解能Ｒｅｓの逆数に基づいて補正係数Ｋを算出するとともに（ステップＳ４）、該補正係数Ｋを判定閾値Ｃｔｈに乗じて補正閾値ＣｔｈＲを算出する（ステップＳ５）。

次に、制御部１７は、過去のセンサ出力値Ｃｒａｗに基づいて基準センサ出力値Ｃｂａｓｅを算出する（ステップＳ６）。具体的には、演算周期に比べて十分に長い所定時間内でのセンサ出力値Ｃｒａｗの平均値を基準センサ出力値Ｃｂａｓｅとして算出する（ステップＳ６）。

この基準センサ出力値Ｃｂａｓｅは、例えばキック操作時に変動するセンサ出力値Ｃｒａｗとの比較の基準となる安定値である。換言すれば、基準センサ出力値Ｃｂａｓｅは、キック操作に伴ってそのまま変動することがないように、過去のセンサ出力値Ｃｒａｗが反映されている。基準センサ出力値Ｃｂａｓｅの分解能Ｒｅｓがセンサ出力値Ｃｒａｗと同等であることはいうまでもない。なお、基準センサ出力値Ｃｂａｓｅの算出にあたって現在のセンサ出力値Ｃｒａｗを含めてもよい。あるいは、所定時間前のセンサ出力値Ｃｒａｗをそのまま基準センサ出力値Ｃｂａｓｅにしてもよい。

次に、制御部１７は、現在のセンサ出力値Ｃｒａｗと基準センサ出力値Ｃｂａｓｅとの差の大きさ（絶対値）であるセンサ出力差分値Ｃｄｉｆｆを算出する（ステップＳ７）。このセンサ出力差分値Ｃｄｉｆｆは、容量Ｃ１２の変化量の指標になるものであって、その分解能Ｒｅｓは、センサ出力値Ｃｒａｗ等と同等である。

続いて、判定部１７ｄとしての制御部１７は、センサ出力差分値Ｃｄｉｆｆが補正閾値ＣｔｈＲを超えたか否かを判断する（ステップＳ８）。そして、制御部１７は、センサ出力差分値Ｃｄｉｆｆが補正閾値ＣｔｈＲを超えたと判断されると、センサ出力値Ｃｒａｗの変動量が大きいことからキック操作有りと判定して（ステップＳ９）、その後の処理を終了する。一方、制御部１７は、センサ出力差分値Ｃｄｉｆｆが判定閾値Ｃｔｈ以下と判断されると、センサ出力値Ｃｒａｗの変動量が小さいことから「キック操作無し」と判定して（ステップＳ１０）、その後の処理を終了する。

以上により、分解能Ｒｅｓ、即ち容量Ｃ１２に含まれる寄生容量の変化に起因してキック操作の有無の判定精度が低下することが抑制される。
図１２に模式的に示すように、センサ出力値Ｃｒａｗの全範囲は、互いに交わることなく連続する複数の区分ｎ（ｎ＝１，２，…）に予め分けられている。そして、区分判定部１７ｅとしての制御部１７は、現在のセンサ出力値Ｃｒａｗが複数の区分ｎのうちのいずれの該区分ｎに属するかを判定する。また、区分計数部１７ｆとしての制御部１７は、複数の区分ｎごとに、センサ出力値Ｃｒａｗが属していると判定された回数（頻度）ＣＮＴｎ（ｎ＝１，２，…）を計数するとともに、制御部１７は、複数の区分ｎごとの回数ＣＮＴｎの計数結果をその内蔵する不揮発性メモリからなる記憶部１７ｇに記憶する。これは、例えば整備時などに当該計数の結果（回数ＣＮＴｎ）を記憶部１７ｇから読み込むことで、第２コンデンサ１２の寄生容量（容量Ｃ１２）の分布状況などの特徴を捉えるためである。

次に、本実施形態の複数の区分ｎごとの回数ＣＮＴｎの計数態様について説明する。この処理は、例えばセンサ出力値Ｃｒａｗの属する区分ｎの判定結果が前回から切り替わることで起動される。

図１３に示すように、処理がこのルーチンに移行すると、制御部１７は、判定結果の切り替わった現在の区分ｎの回数ＣＮＴｎを「１」だけインクリメントしてこれを更新する（ステップＳ１１）。続いて、制御部１７は、更新した該当回数ＣＮＴｎを記憶部１７ｇに記憶して（ステップＳ１２）、その後の処理を終了する。

以上により、第２コンデンサ１２の寄生容量（容量Ｃ１２）の分布状況などの特徴が捉えられる。
本実施形態の作用及び効果について説明する。

（１）本実施形態では、センサ出力差分値Ｃｄｉｆｆは、基本的に基準センサ出力値Ｃｂａｓｅと共にセンサ出力値Ｃｒａｗの分解能Ｒｅｓと同等の分解能となる。従って、センサ出力差分値Ｃｄｉｆｆは、第２コンデンサ１２の容量Ｃ１２の変動量が同等であれば、分解能Ｒｅｓの逆数に比例して変化する。一方、補正閾値ＣｔｈＲは、センサ出力値Ｃｒａｗの分解能Ｒｅｓの逆数に比例するように判定閾値Ｃｔｈを補正したものである。これにより、制御部１７（判定部１７ｄ）は、第２コンデンサ１２の容量Ｃ１２に含まれる寄生容量が異なっていたとしても、センサ出力差分値Ｃｄｉｆｆと補正閾値ＣｔｈＲとの大小関係に基づいて、キック操作の有無（検出対象物の存否）を同水準で判定できる。このように、第２コンデンサ１２の容量Ｃ１２に含まれる寄生容量の変化に起因してキック操作の有無の判定精度が低下することを抑制できる。

（２）本実施形態では、複数の区分ｎごとに、第２コンデンサ１２の容量Ｃ１２（寄生容量）に相関するセンサ出力値Ｃｒａｗが属していると判定された回数ＣＮＴｎが計数され、該計数の結果が記憶部１７ｇに記憶される。従って、例えば整備時などに当該計数の結果を記憶部１７ｇから読み込むことで、第２コンデンサ１２の容量Ｃ１２（寄生容量）の分布状況などの特徴を捉えることができる。また、第２コンデンサ１２の容量Ｃ１２（寄生容量）の分布状況により、例えば整備等で回収した静電容量センサ１０の使用環境を想定でき、故障要因の解析に資することができる。

（３）本実施形態では、第２コンデンサ１２の容量Ｃ１２に含まれる寄生容量が異なっていたとしても、キック操作の有無が同水準で判定されることで、バックドア３及びドアロック５（操作対象）に対する操作入力の検出精度が低下することを抑制できる。つまり、例えばバンパー６（又は電極２１）に異物が付着して第２コンデンサ１２の容量Ｃ１２に含まれる寄生容量が変化しても、バックドア３及びドアロック５に対する操作入力の検出精度が低下することを抑制できる。そして、バックドア３及びドアロック５に対する操作入力の誤検出を抑制できる。

（４）本実施形態では、区分計数部１７ｆは、区分判定部１７ｅによる区分ｎの判定結果が切り替わったときに、該当の区分ｎの回数ＣＮＴｎを更新する。従って、例えば区分判定部１７ｅによる区分ｎの判定結果が長時間に亘って不変であるときに、区分計数部１７ｆが当該区分ｎの回数ＣＮＴｎを徒に更新し続けることを解消できる。また、区分計数部１７ｆは、区分判定部１７ｅによる区分ｎの判定結果の切り替わりのみを監視すればよいため、その演算負荷（処理負荷）を軽減できる。また、区分計数部１７ｆ（制御部１７）の演算負荷が軽減されることで、制御部１７の処理時間を短縮でき、ひいてはサンプリング周期を短縮できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・図１４に示すように、バックドア３の外表面の中央部に、例えば会社名などの標章７が設置されている場合、該標章７の背部に設置された電極２６によって構成される第２コンデンサ２５であってもよい。第２コンデンサ２５は、ユーザがその手指を標章７に近接させる操作の有無（検出対象物の存否）の判定に供される。この場合、例えば標章７（又は電極２６）に異物が付着して第２コンデンサ２５の容量に含まれる寄生容量が変化しても、当該操作の有無の判定精度が低下することを抑制できる。

・図１５に示すように、車両４１のボデー４２の側部に形成された開口４２ａを開閉するスライドドア４３が設けられている場合、該スライドドア４３の窓ガラス４４に設置された電極４６によって構成される第２コンデンサ４５であってもよい。第２コンデンサ４５は、ユーザがその手指Ｈを窓ガラス４４に近接させる操作の有無（検出対象物の存否）の判定に供される。この場合、例えば窓ガラス４４（又は電極４６）に異物が付着して第２コンデンサ４５の容量に含まれる寄生容量が変化しても、当該操作の有無の判定精度が低下することを抑制できる。

・前記実施形態において、車両１のサイドロッカーに設置された電極によって構成される第２コンデンサであってもよい。第２コンデンサは、キック操作の有無（検出対象物の存否）の判定に供される。この場合、例えばサイドロッカー（又は電極）に異物が付着して第２コンデンサの容量に含まれる寄生容量が変化しても、キック操作の有無の判定精度が低下することを抑制できる。

・前記実施形態において、制御部１７は、センサ出力値Ｃｒａｗと、容量Ｃ１２との関係を表すマップ又はテーブルをその記憶部１７ｇに予め記憶していてもよい。そして、制御部１７は、記憶部１７ｇから読み込んだ当該マップ又はテーブルに基づいて容量Ｃ１２を算出してもよい。この場合、制御部１７は、前述の指数関数にセンサ出力値Ｃｒａｗを代入して容量Ｃ１２を算出する必要性がなくなることで、その演算負荷（処理負荷）を軽減できる。

・前記実施形態において、制御部１７は、センサ出力値Ｃｒａｗと、分解能Ｒｅｓとの関係を表すマップ又はテーブルをその記憶部１７ｇに予め記憶していてもよい。そして、制御部１７は、記憶部１７ｇから読み込んだ当該マップ又はテーブルに基づいて分解能Ｒｅｓを算出してもよい。この場合、制御部１７は、例えば理論的な演算式（指数関数等）に基づいて分解能Ｒｅｓを算出する必要性がなくなることで、その演算負荷を軽減できる。

・前記実施形態において、制御部１７は、センサ出力値Ｃｒａｗと、補正係数Ｋとの関係を表すマップ又はテーブルをその記憶部１７ｇに予め記憶していてもよい。そして、制御部１７は、記憶部１７ｇから読み込んだ当該マップ又はテーブルに基づいて補正係数Ｋを算出してもよい。この場合、制御部１７は、例えば理論的な演算式（指数関数等）に基づいて補正係数Ｋを算出する必要性がなくなることで、その演算負荷を軽減できる。また、制御部１７の演算負荷が軽減されることで、制御部１７の処理時間を短縮でき、ひいてはサンプリング周期を短縮できる。あるいは、制御部１７の演算能力をより低スペック化でき、ひいてはコストを削減できる。

なお、センサ出力値Ｃｒａｗに応じて補正係数Ｋが段階的に変化するテーブルを使用してもよい。これにより、センサ出力値Ｃｒａｗと、補正係数Ｋとの関係を表すデータを間引くことができ、記憶部１７ｇに要求される記憶容量（又は記憶部１７ｇで使用する記憶量）を低減できる。また、この場合、例えば線形補間で補正係数Ｋを補正してもよい。これにより、データの間引かれた補正係数Ｋをより正確に算出できる。

・前記実施形態において、制御部１７は、センサ出力値Ｃｒａｗと、補正閾値ＣｔｈＲとの関係を表すマップ又はテーブルをその記憶部１７ｇに予め記憶していてもよい。そして、制御部１７は、記憶部１７ｇから読み込んだ当該マップ又はテーブルに基づいてセンサ出力補正値ＣｒａｗＲを算出してもよい。この場合、制御部１７は、例えば理論的な演算式（指数関数等）に基づいて補正閾値ＣｔｈＲを算出する必要性がなくなることで、その演算負荷を軽減できる。また、制御部１７の演算負荷が軽減されることで、制御部１７の処理時間を短縮でき、ひいてはサンプリング周期を短縮できる。あるいは、制御部１７の演算能力をより低スペック化でき、ひいてはコストを削減できる。

なお、センサ出力値Ｃｒａｗに応じて補正閾値ＣｔｈＲが段階的に変化するテーブルを使用してもよい。これにより、センサ出力値Ｃｒａｗと、補正閾値ＣｔｈＲとの関係を表すデータを間引くことができ、記憶部１７ｇに要求される記憶容量（又は記憶部１７ｇで使用する記憶量）を低減できる。また、この場合、例えば線形補間で補正閾値ＣｔｈＲを補正してもよい。これにより、データの間引かれた補正閾値ＣｔｈＲをより正確に算出できる。

・前記実施形態において、複数の区分（ｎ）は、センサ出力値Ｃｒａｗに相関する補正閾値ＣｔｈＲ、補正係数Ｋ、分解能Ｒｅｓ及び容量Ｃ１２のいずれか一つの全範囲を分けたものであってもよい。あるいは、複数の区分（ｎ）は、過去のセンサ出力値Ｃｒａｗに基づく基準センサ出力値Ｃｂａｓｅの全範囲を分けたものであってもよい。そして、制御部１７は、複数の区分（ｎ）ごとに、該当の補正閾値ＣｔｈＲ、補正係数Ｋ、分解能Ｒｅｓ、容量Ｃ１２又は基準センサ出力値Ｃｂａｓｅが属していると判定された回数を計数するとともに、当該回数の計数結果を記憶部１７ｇに記憶するものであってもよい。

・前記実施形態において、複数の区分ｎごとの回数ＣＮＴｎの計数及びその記憶の処理等を省略してもよい。
・前記実施形態において、バックドア３及びスライドドア４３等の車両の開閉体に対する操作は、開閉操作や施解錠操作に限定されるものではなく、例えば途中停止操作や予約操作などであってもよい。

・前記実施形態において、操作入力の検出に係る操作対象は、バックドア３及びスライドドア４３以外の車両の可動部（例えばスイングドア、トランクリッド、サンルーフ、ウインドレギュレータ、フューエルリッド、ボンネット、シートなど）であってもよい。

上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ）上記静電容量センサにおいて、
前記区分計数部は、前記区分判定部による前記区分の判定結果が切り替わったときに、該当の前記区分の前記回数を更新する、静電容量センサ。

この構成によれば、例えば前記区分判定部による前記区分の判定結果が長時間に亘って不変であるときに、前記区分計数部が当該区分の前記回数を徒に更新し続けることを解消できる。また、前記区分計数部は、前記区分判定部による前記区分の判定結果の切り替わりのみを監視すればよいため、その演算負荷を軽減できる。

（ロ）上記静電容量センサにおいて、
前記算出部は、予め設定されたテーブルに基づいて、前記センサ出力値から前記補正閾値を算出する、静電容量センサ。

この構成によれば、前記算出部は、前記テーブルに基づいて、前記補正閾値を算出すればよいため、例えば理論的な演算式に基づいて算出する場合に比べてその演算負荷を軽減できる。

ｎ…区分、ＶＭ…中間電位、Ｃ１２…容量、Ｃｔｈ…判定閾値、ＣｔｈＲ…補正閾値、Ｒｅｓ…分解能、Ｃｒａｗ…センサ出力値、Ｖｒｅｆ…参照電位、Ｃｂａｓｅ…基準センサ出力値、Ｃｄｉｆｆ…センサ出力差分値、ＣｒａｗＲ…センサ出力補正値、１１…第１コンデンサ、１２，２５，４５…第２コンデンサ、１３…第１スイッチ、１４…第２スイッチ、１５…第３スイッチ、１７…制御部。１７ａ…スイッチ制御部、１７ｂ…導出部、１７ｃ…算出部、１７ｄ…判定部、１７ｅ…区分判定部、１７ｆ…区分計数部、１７ｇ…記憶部。

Claims (2)

1. 電源に接続される直列接続の第１コンデンサ及び第２コンデンサと、
   前記第１コンデンサの両端子間に接続されている第１スイッチと、
   前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの間に接続されている第２スイッチと、
   前記第２コンデンサの両端子間に接続されている第３スイッチと、
   前記第１スイッチをオン状態にする第１スイッチング処理を行った後、前記第１スイッチのオフ状態で前記第２スイッチ及び前記第３スイッチを相補的にオフ状態及びオン状態に切り替える第２スイッチング処理を繰り返し行うスイッチ制御部と、
   前記第１及び第２コンデンサの間の中間電位と予め設定された参照電位との大小関係が反転したと判定されたときの前記第２スイッチング処理の繰り返し回数をセンサ出力値として導出する導出部と、
   前記センサ出力値の分解能の逆数に比例するように、予め設定された判定閾値を補正した補正閾値を算出する算出部と、
   現在の前記センサ出力値及び過去の前記センサ出力値に基づく基準センサ出力値の差分であるセンサ出力差分値と、前記補正閾値の大小関係に基づいて、検出対象物の存否を判定する判定部とを備えた、静電容量センサ。
2. 請求項１に記載の静電容量センサにおいて、
   前記センサ出力値の全範囲を分けた複数の区分のうちのいずれの該区分に前記センサ出力値が属するかを判定する区分判定部と、
   前記複数の区分ごとに、前記センサ出力値が属していると判定された回数を計数する区分計数部と、
   前記複数の区分ごとの前記回数の計数結果を記憶する記憶部とを備えた、静電容量センサ。