JPWO2012043443A1 - 静電容量センサ及び静電容量センサの故障判定方法 - Google Patents

静電容量センサ及び静電容量センサの故障判定方法 Download PDF

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Abstract

新たな電極や回路を設けることなく、静電容量センサの異常を判定する。静電容量を検知する検知電極（２）と、検知電極（２）の近傍に配置されたシールド電極（３）と、シールド電極（３）に第１電位と第１電位とは異なる第２電位を切り替えて印加するシールド駆動回路（３１）と、検知電極（２）で検知された静電容量に応じた検知信号を出力する検知回路（２１）と、この検知回路（２１）から取得した、シールド駆動手段（３１）がシールド電極（３）に第１電位を印加したときに検知電極（２）にて検知された静電容量に応じた第１検知信号とシールド駆動手段（３１）がシールド電極に第２電位を印加したときに検知電極（２）にて検知された静電容量に応じた第２検知信号とに基づいて検知電極（２）又はシールド電極（３）の異常の有無を判定する判定回路（６）と、を有する。

Description

本発明は、静電容量センサ及び静電式容量センサの故障判定方法に関するものである。
文献の参照による組み込みが認められる指定国については、２０１０年９月２８日に日本国に出願された特願２０１０−２１７３１６号、及び２０１０年１２月２８日に日本国に出願された特願２０１０−２９１７８０号に記載された内容を参照により本明細書に組み込み、本明細書の記載の一部とする。
電極と接地部との間の静電容量に基づいて物体を検出する静電容量検出装置において、模擬物体として機能する補助電極を別途設け、静電容量センサの故障を自己診断するものが知られている（特許文献１）。
特開２００１−２６４４４８号公報
しかしながら、特許文献１のように、静電容量センサの故障を検出するための補助電極や故障検出回路などの手段を別途設けると、静電容量センサの構成部品数が増加してしまうという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、静電容量センサの故障を検出するための補助電極や故障検出回路などを別途設けることなく、静電容量センサの故障の有無を判定することである。
[１]第１の発明は、物体との間の静電容量を検知する検知電極と、前記検知電極の近傍に配置されたシールド電極と、前記シールド電極に第１電位と第１電位とは異なる第２電位とを切り替えて印加するシールド駆動手段と、前記検知電極で検知された静電容量に応じた検知信号を出力する検知手段と、前記検知手段から取得した、前記シールド駆動手段が前記シールド電極に前記第１電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第１検知信号と、前記シールド駆動手段が前記シールド電極に前記第２電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第２検知信号とに基づいて、前記検知電極又はシールド電極の異常の有無を判定する判定手段と、を有する静電容量センサを提供することにより、上記課題を解決する。
[２]上記発明において、前記判定手段は、前記第１検知信号と前記第２検知信号との差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知電極及び／又は前記シールド電極に異常があると判定することができる。
[３]上記発明において、前記第１検知信号を得る際において、前記検知電極の電位と、前記シールド電極に印加される前記第１電位は同じ電位とすることができる。
[４]上記発明において、検知電極と検知手段との間の接続部に第１スイッチを介して第１コンデンサの一端を接続するとともに、前記第１コンデンサの他端には前記第１電位とは異なる固定電位を接続し、前記判定手段は、前記接続部に前記第１のコンデンサが接続されているときの検知信号と、前記接続部に前記第１コンデンサが接続されていないときの検知信号とを比較し、その差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知手段の検知機能に異常があると判定することができる。
[５]上記発明において、前記検知電極とは別に設けられた参照電極と、前記参照電極で検知された静電容量に応じた参照信号を出力する参照電極制御手段と、をさらに備え、前記判定手段は、前記シールド駆動手段により前記シールド電極に前記第１電位が印加されたときに、前記検知電極にて検知された静電容量に応じた検知信号と前記参照電極にて検知された静電容量に応じた参照信号とに基づく第１検知信号と、前記シールド駆動手段により前記第１電位とは異なる第２電位が印加されたときに、前記検知電極にて検知された静電容量に応じた検知信号と前記参照電極にて検知された静電容量に応じた参照信号に基づく第２検知信号とに基づいて、前記検知電極又は前記シールド電極の異常の有無を判定することができる。
[６]上記発明において、前記参照電極と前記参照電極制御手段との間の接続部に、第２コンデンサの一端を接続するとともに、前記第２コンデンサの他端に前記第１電位とは異なる固定電位を接続し、前記判定手段は、前記第２スイッチにより前記参照電極と前記参照電極制御手段との間の接続部に前記第２コンデンサが接続されているときの検知信号と、前記第２コンデンサが接続されていないときの検知信号とを比較し、その差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知手段の検知機能に異常があると判定することができる。
[７]上記発明において、前記検知電極若しくは前記検知手段の近傍の温度を検出し、前記検出した温度に基づいて、前記第１検知信号及び／又は前記第２検知信号を補正する機能を有する温度補償手段をさらに備えることができる。温度補償手段は、前記参照電極若しくは前記参照電極制御手段の近傍の温度を検出し、前記検出した温度に基づいて、前記第１検知信号及び／又は前記第２検知信号を補正する機能を有することもできる。
[８]上記発明において、前記第２電位は、前記第１電位の８０％〜１２０％とすることができる。
[９]異なる観点における本発明は、検知電極の近傍に設けられたシールド電極に第１電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第１検知信号を検知するステップと、前記シールド電極に前記第１電位とは異なる第２電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第２検知信号を検知するステップと、前記第１検知信号と前記第２検知信号とに基づいて、前記検知電極の異常の有無を判定するステップと、を有する静電容量センサの故障判定方法を提供することにより、上記課題を解決する。
[１０]上記発明において、前記検知電極と当該検知電極で検知された静電容量に応じた検知信号の出力部分との間の接続部に、第１スイッチを介して第１コンデンサの一端に接続するとともに、前記第１コンデンサの他端には前記第１電位とは異なる固定電位を接続し、前記第１スイッチにより、前記接続部に前記第１コンデンサが接続されているときの検知信号と、前記接続部に前記第１コンデンサが接続されていないときの検知信号との差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知信号を検知する機能に異常があると判定するステップを有することを特徴とする静電容量センサの故障判定方法。
[１１]第２の発明は、物体との間の静電容量を検知する検知電極と、前記検知電極の近傍に配置されたシールド電極と、前記検知電極に第１電位と第１電位とは異なる第２電位とを切り替えて印加するとともに、前記検知電極で検知された静電容量に応じた検知信号を出力する検知電極制御手段と、前記検知電極制御手段が前記検知電極に前記第１電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第１検知信号と、前記検知電極制御手段が前記検知電極に前記第２電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第２検知信号とに基づいて、前記検知電極及び／又はシールド電極の異常の有無を判定する判定手段と、を有する静電容量センサを提供することにより、上記課題を解決する。
[１２]上記発明において、前記判定手段は、前記第１検知信号と前記第２検知信号の値の差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知電極及び／又は前記シールド電極に異常があると判定することができる。
[１３]上記発明において、前記第１検知信号を得る際において、前記検知電極に印加される前記第１電位は、前記シールド電極に印加される電位と同じ電位とすることができる。
[１４]上記発明において、前記検知電極と前記検知電極制御手段との間の接続部に、第１スイッチを介して第１コンデンサの一端に接続するとともに、前記第１コンデンサの他端には前記第１電位とは異なる固定電位を接続し、前記判定手段は、前記接続部に前記第１コンデンサが接続されているときの検知信号と、前記接続部に前記第１コンデンサが接続されていないときの検知信号との差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知電極制御手段の検知機能に異常があると判定することができる。
[１５]上記発明において、前記検知電極とは別に設けられた参照電極と、前記参照電極で検知された静電容量に応じた参照信号を出力する参照電極制御手段と、をさらに備え、前記判定手段は、前記検知電極制御手段により前記検知電極に前記第１電位が印加されたときに、前記検知電極にて検知された静電容量に応じた検知信号と前記参照電極にて検知された静電容量に応じた参照信号とに基づいて求められた第１検知信号と、前記検知電極制御手段により前記第１電位とは異なる第２電位が印加されたときに、前記検知電極にて検知された静電容量に応じた検知信号と前記参照電極にて検知された静電容量に応じた参照信号に基づいて求められた第２検知信号とに基づいて、前記検知電極及び／又は前記シールド電極の異常の有無を判定することができる。
[１６]上記発明において、参照電極と前記参照電極制御手段との間の接続部に、第２スイッチを介して第２コンデンサの一端に接続するとともに、前記第２コンデンサの他端には前記第１電位とは異なる固定電位を接続し、前記判定手段は、前記第２スイッチにより、前記参照電極と前記参照電極制御手段との間の接続部に前記第２コンデンサが接続されているときの検知信号と、前記第２コンデンサが接続されていないときの検知信号との差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知電極制御手段の検知機能に異常があると判定することができる。
[１７]上記発明において、さらに前記検知電極若しくは前記検知電極制御手段の近傍の温度を検出し、前記検出した温度に基づいて、前記第１検知信号及び／又は第２検知信号を補正する機能を有する温度補償手段をさらに備えるように構成することができる。また、温度補償手段は、前記参照電極若しくは前記参照電極制御手段の近傍の温度を検出し、前記検出した温度に基づいて、前記第１検知信号及び／又は第２検知信号を補正する機能を有することもできる。
[１８]上記発明において、前記第２電位は、前記第１電位の８０％〜１２０％であることを特徴とすることができる。
[１９]異なる観点において、本発明は、検知電極に第１電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第１検知信号を検知するステップと、前記検知電極に前記第１電位とは異なる第２電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第２検知信号を検知するステップと、前記第１検知信号と前記第２検知信号とに基づいて、前記検知電極の異常の有無を判定するステップと、を有する静電容量センサの故障判定方法を提供することにより、上記課題を解決する。
[２０]上記発明において、検知電極と当該検知電極で検知された静電容量に応じた検知信号の出力部分との間の接続部に、第１スイッチを介して第１コンデンサの一端に接続するとともに、前記第１コンデンサの他端には前記第１電位とは異なる固定電位を接続し、前記第１スイッチにより、前記接続部に前記第１コンデンサが接続されているときの検知信号と、前記接続部に前記第１コンデンサが接続されていないときの検知信号との差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知信号を検知する機能に異常があると判定するステップを有することができる。
上記第１の発明によれば、シールド電極に第１電位を印加したときに検知電極にて検知された静電容量に応じた第１検知信号と、シールド電極に第２電位を印加したときに検知電極にて検知された静電容量に応じた第２検知信号とに基づいて検知電極の異常の有無を判定するので、別の手段やステップを設けることなく、検知電極及び／又はシールド電極故障を検出することができる。
上記第２の発明によれば、検知電極に第１電位を印加したときに検知された静電容量に応じた第１検知信号と、検知電極に第２電位を印加したときに検知された静電容量に応じた第２検知信号とに基づいて検知電極及び／又はシールド電極の異常の有無を判定するので、別の手段やステップを設けることなく静電容量センサの故障を検出することができる。
第１の発明の第１実施形態に係る静電容量センサの構成示す構成図である。 図１の静電容量センサの通常測定モードにおける制御手順を示すフローチャート図である。 図１の静電容量センサの電極検査モードにおけるフローチャート図である。 図１の静電容量センサの回路検査モードにおける制御手順を示すフローチャート図である。 第１の発明の第２実施形態に係る静電容量センサを示す構成図である。 第２の発明の第１実施形態に係る静電容量センサの構成図である。 図６の静電容量センサの通常測定モードにおける制御手順を示すフローチャート図である。 図６の静電容量センサの電極検査モードにおける制御手順を示すフローチャート図である。 図６の静電容量センサの回路検査モードにおける制御手順を示すフローチャート図である。 第２の発明の第２実施形態に係る静電容量センサの構成図である。
＜第１発明の第１実施形態＞
以下、図面に基づいて、人や物などの物体の存否及び近接を検出するとともに、電極異常や回路異常などの静電容量センサの故障を自己診断可能な第１発明の第１実施形態に係る静電容量センサ１について説明する。
図１は、静電容量センサ１の構成を示す図である。
図１に示すように、本発明の実施形態に係る静電容量センサ１は、検知電極２及び検知回路２１と、検知電極２の近傍に設けられたシールド電極３及びシールド駆動回路３１と、検知回路２１にて検出された検知信号を増幅する増幅回路５と、得られた検知信号の値に基づいて物体検出結果及び静電容量センサ１の自己診断結果を判定する判定回路６とを備える。
また、検知電極２と検知回路２１との間の接続部に、第１スイッチＳ４を介して第１コンデンサＣｄ１の一端が接続され、第１コンデンサＣｄ１の他端に、グランドなど、第１電位とは異なる電位をもつ固定電位が接続されている。
本実施形態の検知電極２は、板状の導電体であって（図面は便宜上斜視図で示す）、検知回路２１により検知電極２に所定の電位（Ｖｒ）が印加されたとき、該検知電極２と物体との間の静電容量を検知する。なお、電極形状は板状に限定されず、棒状や立体形状であってもよい。
シールド電極３は、検知電極２の近傍に設けられている。本実施形態のシールド電極３は、検知電極２の検知面（板状の導電体からなる検知電極の表面）を除いて検知電極２を包囲する。これにより、検知電極２の検知面側の所定領域（以下、検知領域という）内の被検出物体（物体）の存否や物体までの距離を高い感度で検出できる。
シールド駆動回路３１は、シールド電極３に所定の電位を切り替えて付与する機能を備える。本実施形態におけるシールド駆動回路３１は、シールド電極３に第１電位（Ｖｒ´）を印加するとともに、第１電位とは異なる第２電位（Ｖｄ）を切り替えて印加することができる。第１電位（Ｖｒ´）は、検知電極２に印加される電位（Ｖｒ）と同じ電位であってもよいし異なる電位であってもよい。
本実施形態の検知回路２１は、シールド駆動回路３１がシールド電極３に第１電位（Ｖｒ´）を印加したときに検知電極２にて検知された静電容量に応じた第１検知信号を検出するとともに、シールド駆動回路３１がシールド電極３に第２電位（Ｖｄ）を印加したときに検知電極２にて検知された静電容量に応じた第２検知信号を検出する。検知回路２１は、検知した信号を後述する増幅回路５へ送出する。
なお、シールド電極３に印加される第１電位（Ｖｒ´）が、検知電極に印加された所定の電位（Ｖｒ）と同じ電位である場合、検知電極２とシールド電極３との間の静電容量（Ｃｓ１）は検知されず、検知回路２１は、検知電極２にて検知した、検知電極２と検知領域内に存する物体との間の静電容量（Ｃ１）に応じた検知信号を検出する。
第２電位（Ｖｄ）は、特に限定されないが、第１電位の８０％〜１２０％とすることができる。付与する電位の範囲を第１電位の＋２０％〜−２０％の範囲とすることにより、第１電位を印加したときの静電容量に応じた第１検知信号と、第２電位を印加したときの静電容量に応じた第２検知信号とをダイナミックレンジの範囲内とすることができ、静電容量センサの故障診断を正確に行える。
また、本実施形態の静電容量センサ１は、検知電極２または検知回路２１近傍の温度に基づいて、第１検知信号及び／又は第２検知信号を補正する温度補償機能を有する温度補償回路７を備える。この温度補償回路７は、増幅回路５及び判定回路６と別の回路として構成してもよいし、増幅回路５又は判定回路６がこの温度補償回路７を含むように構成してもよい。この温度補償回路７は、ダイオード素子が有する順方向の電位の温度特性を利用する手段など、一般的な手段を用いることができる。これにより、温度による検出結果（測定値）への影響を除去することができる。
さらに本実施形態では、検知電極２と検知回路２１との間の接続部に、第１スイッチＳ４を介して、第１コンデンサＣｄ１の一端が接続されるとともに、第１コンデンサＣｄ１の他端に、第１電位とは異なる電位をもつ固定電位が接続されており、第１スイッチのオン／オフ状態に応じて、検知回路２１から出力される検出信号が変化する。つまり、検知回路２１が正常であれば、第１スイッチＳ４をオフからオンに切り替えたときに、第１コンデンサＣｄ１に応じて検知信号が変化する。
ここで、第１スイッチＳ４は、他端に第１の固定電位とは異なる電位をもつ固定電位が接続された第１コンデンサＣｄ１の一端を検知電極と検知回路との間に接続するか否か入切を制御するスイッチである。
増幅回路５は、検知回路２１で取得した検知信号を増幅する。この増幅回路５は、ノイズ成分を除去するためのバンドパスフィルタ、リップル成分除去するためのローパスフィルタを備えることができる。そして、増幅回路５は、検知電極２で検知した静電容量に応じた検知信号を後述する判定回路６へ送出する。
本実施形態の判定回路６は、以下の３つの機能を備える。
第１の機能は、検知された物体との間の静電容量に応じた検知信号に基づいて、検知領域内の物体の存否を判断する機能及び物体との距離を判断する機能である。第２の機能は、検知電極２及び／又はシールド電極３の電極異常の有無を判定する機能である。第３の機能は、検知回路２１の検知機能の異常の有無を判定する機能である。
本実施形態の静電容量センサ１の判定回路６の各機能を概説する。
第１に、判定回路６は、シールド電極３に第１電位が印加されたときに検知された静電容量に応じた第１検知信号に基づいて、検知領域内の物体の存否及び／又は物体までの距離を判断する。このとき、検知電極２に印加される電位とシールド電極３に印加される第１電位とは同じ値とすることができる。
具体的には、判定回路６は、増幅回路５から取得した第１検知信号の値が所定値以上である場合は、検知領域内に物体が存在すると判断する。
また、判定回路６は、増幅回路５から取得した第１検知信号の値に基づいて、検知電極２と物体との間の距離を算出する。検知領域内の物体の存否判断や、物体までの距離の判定手法は特に限定されず、出願時において知られている手法を適宜に用いることができる。
第２に、判定回路６は、シールド電極３に第１電位が印加されたときに検知された静電容量に応じた第１検知信号と、シールド電極３に第２電位が印加されたときに検知された静電容量に応じた第２検知信号とに基づいて、検知電極２又はシールド電極３の異常の有無、例えば検知電極２又はシールド電極３の破損や欠けや歪みや湾曲などの電極異常を判定する。
具体的には、判定回路６は、第１検知信号と第２検知信号の値を比較し、その差分（変化量）が所定の範囲内にない場合は、検知電極２及び／又はシールド電極３に異常があると判定する。
第３に、本実施形態の判定回路６は、検知電極２と検知回路２１の間の接続部に第１コンデンサＣｄ１が接続されているときの検知信号と、第１コンデンサＣｄ１が接続されていないときの検知信号とを比較し、その差分（変化量）が予め設定された所定の範囲内にない場合は、検知回路２１の検知機能に異常があると判定する。
このように、本実施形態の静電容量センサ１は、物体の存在、物体までの距離を計測する測定モードと、検知電極２及び／又はシールド電極３の欠けや割れや歪みや湾曲などの電極異常を検知する電極検査モードと、検知電極２における静電容量を検知する検知回路２１の異常を検知する回路検査モードの３つの機能モードを有する。本例では、上記の機能のすべてを備える静電容量センサ１を例にして説明するが、回路検査モードの機能を省略することもできる。
以下、図２〜４に基づいて、通常測定モードＡ、電極検査モードＢ、検知回路の回路検査モードＣの各制御手順を説明する。
図２は、本実施形態の静電容量センサ１の通常測定モードＡのフローチャートである。
図２に示すフローチャートのステップＳ１において、静電容量センサ１は、検知回路２１内に蓄積された電荷を放電し、初期化（リセット）する。
具体的には、図１に示す静電容量センサ１の検知回路２１内にあるスイッチＳ１〜Ｓ３の接続を切り替え、スイッチ１により検知電極２をグランドに接続し、スイッチＳ２により検知回路内のオペアンプの＋入力側をグランドに接続し、スイッチＳ３をオンにしてコンデンサＣｆ１を短絡させる。これによって、検知回路２１内に蓄積された電荷が放電される。このとき、駆動回路３１内のスイッチＳ９により、シールド電極３はグランドに接続されている。また、第１スイッチＳ４はオフし、検知電極２と検知回路２１との間の接続部に第１コンデンサＣｄ１を接続しない。
次に、ステップ２において、検知電極２に所定の電位（Ｖｒ）を印加するとともに、シールド電極３に第１電位（Ｖｒ´）を印加し、検知電極２で検知した静電容量に応じた第１測定値（第１検知信号）を算出する。
具体的には、図１に示す静電容量センサ１のシールド駆動回路３１内にあるスイッチＳ９の接続を切り替えてシールド電極３を第１電極（Ｖｒ´）に接続するとともに、検知回路２１内の２１内にあるスイッチＳ１〜Ｓ３の接続を切り替え、スイッチＳ１により検知電極２をオペアンプの−入力側に接続し、スイッチＳ２によりオペアンプの＋入力側を所定の電位（Ｖｒ）に接続し、スイッチＳ３によりコンデンサＣｆ１を開放することにより、コンデンサＣｆ１に、電荷Ｑｆ１＝Ｖｒ×Ｃ１＋（Ｖｒ−Ｖｒ’）×Ｃｓ１を蓄え、その後、スイッチＳ１により検知電極２を開放し、スイッチＳ２によりオペアンプの＋入力側をグランドに接続することにより、電位Ｖ＝（Ｖｒ×Ｃ１＋（Ｖｒ−Ｖｒ’）×Ｃｓ１）／Ｃｆ１を第１測定値として算出する。
なお、シールド電極３に印加される第１電位（Ｖｒ´）を、検知電極２に印加される電位（Ｖｒ）と同じ電位とすることにより、検知電極２とシールド電極３との間の静電容量（Ｃｓ１）は検知されず、検知電極２と物体との間の静電容量に応じた測定値（電位Ｖ＝Ｖｒ×（Ｃ１／Ｃｆ１））を取得できる。
そして、ステップＳ３において、判定回路６は、第１検知信号の値に基づいて検知電極２による検知領域内に物体（被検出物体）が存在するか否かを判断するとともに、検知電極２と物体（被検出物体）との間の距離を求める。以上の処理により、物体の存在、物体までの距離を計測する測定モードＡの処理が実行される。
続いて、図３に基づいて、本実施形態の静電容量センサ１の電極検査モードＢの処理について説明する。
図３のステップＳ１１において、判定回路６は、通常測定モードＡを処理しつつ電極検査モードＢの処理開始タイミングを待機する。電極検査モードＢは、所定周期で実行してもよいし、処理終了時又は処理開始時などの所定のタイミングで実行してもよいし、出力値の変動など所定の条件が成立した場合に実行してもよい。
電極異常の判定は、通常の測定値との比較において行われるため、ステップＳ１２では、上述した図２に示すステップＳ１〜Ｓ２を実行し、第１測定値（第１検知信号）を得る。本処理においては、前回出力された第１測定値（第１検知信号）を読み出してもよい。
続いて、ステップＳ１３において、静電容量センサ１は、上述した図２に示すステップＳ１を実行し、図１に示す静電容量センサ１の検知回路２１内にあるスイッチＳ１〜Ｓ３の接続を切り替え、検知回路２１内に蓄積された電荷を放電し、初期化（リセット）する。
ステップＳ１３と相前後して実行されるステップＳ１４において、シールド駆動回路３１はシールド電極３に第１電位とは異なる第２電位を印加する。そして、上述した図２に示すステップＳ２と同様に、図１に示す静電容量センサ１の検知回路２１ないにあるスイッチＳ１〜Ｓ３の接続を切り替えることにより、シールド電極２に第２電位が印加されているときに、検知電極２で検知した静電容量に応じた第２測定値（第２検知信号）を算出する。
ステップＳ１５及びＳ１６において、判定回路６は、第１測定値と第２測定値（第１検知信号と第２検知信号）に基づいて、検知電極及び／又はシールド電極の異常を判定する。
具体的に、ステップＳ１５において、判定回路６は、第１測定値と第２測定値の差分（変化量）Ｙを算出する。そして、ステップＳ１６において、判定回路６は、第１測定値と第２測定値の差分Ｙが所定の範囲内（ａ≦Ｙ≦ｂ）であるか否かを判定する。
検知電極２とシールド電極３との間の静電容量（Ｃｓ１）は、検知電極やシールド電極の面積や、検知電極とシールド電極の間の距離に依存する。そのため、シールド電極３に印加する電位の切り替えにともなって生じる検知電極２とシールド電極３との間の静電容量（Ｃｓ１）の変化量が、予め設定された所定の範囲内にあるか否かにより、検知電極２又はシールド電極３に破損や断線、湾曲、歪みなどの電極異常がないか否かを判断できる。つまり、第１測定値と第２測定値の差分（変化量）が、予め設定された範囲内でない場合は、検知電極２又はシールド電極３に破損や断線や歪みや湾曲などの電極異常が生じていると判定することができる。
本実施形態の静電容量センサ１は、電極異常がない静電容量センサ１において、シールド電極３に印加する電位の切り替えにともなって生じる検知電極２とシールド電極３との間の静電容量（Ｃｓ１）の変化量の範囲を予め設定しておき（ａ≦Ｙ≦ｂ）、差分Ｙが所定の範囲内にあるか否かを判定し、所定の範囲内にない場合には、ステップＳ１７に進み、判定回路６は検知電極２又はシールド電極３に異常があると判定する。他方、差分Ｙが所定の範囲内にある場合には、ステップＳ１８に進み、判定回路６は検知電極２及びシールド電極３に異常なしと判定する。
このように、本実施形態の静電容量センサ１は、シールド電極３に２つの異なる電位Ｖｒ´，Ｖｄを切り替えて与えることにより得た第１測定値と第２測定値（第１検知信号と第２検知信号）とを比較することにより、静電容量センサ１の電極異常を検知する。すなわち、検知電極２とその近傍に設けられたシールド電極３との間の静電容量（Ｃｓ１）に着目し、検知電極２の近傍に設けたシールド電極３に異なる２つの電位を与えたときの静電容量の変化により電極異常を検知するので、電極異常を高い精度で検出することができる。
最後に、図４に基づいて、本実施形態の静電容量センサ１の検知回路の回路検査モードＣについて説明する。
ステップＳ２１において、判定回路６は、回路検査モードＣの起動タイミングを待機する。先述した電極検査モードＢのステップＳ１１の処理と同様に、判定回路６は所定周期、所定タイミング又は所定条件充足時において、回路検査モードＣを実行する。
ステップＳ２２において、検知電極２と検知回路２１との間の接続部に固定電位を接続しない状態で、続くステップＳ２３において第１検知信号（第１Ａ測定値）を求める。つまり、図１に示す静電容量センサ１の、検知電極２と検知回路２１との間の接続部に接続された第１スイッチＳ４をオフとした状態で、図２に示すステップＳ１〜Ｓ２を実行する。
続くステップＳ２４において、第１スイッチＳ４をオンとし、検知電極２と検知回路２１との間の接続部に第１コンデンサＣｄ１の一端を接続する。第１コンデンサＣｄ１の他端は、第１電位とは異なる電位に接続されており、該電位は、グランド電位であってもよいし、任意に設定された所定電位であってもよい。
続くステップＳ２５において、判定回路６は、スイッチＳ４オンの状態であるときの第１検知信号（第１Ｂ測定値）を求める。
さらに、ステップＳ２６において、判定回路６は、第１検知信号（第１Ａ測定値）と（第１Ｂ測定値）との差分Ｚを算出する。
次に、ステップＳ２７において、判定回路６は、差分Ｚが所定の範囲内にあるか否かを判定する（ｃ≦Ｚ≦ｄ）。
静電容量検知に関する検知回路２１が正常であれば、検知電極２と検知回路２１との間の接続部に固定電位を接続したときに取得される検知信号（第１Ａ測定値）と、固定電位を接続しないときに取得される検知信号（第１Ｂ測定値）とに、接続された固定電位に応じた変化が生じる。つまり、第１Ａ測定値と第１Ｂ測定値の差分Ｚが、接続された固定電位に応じた変化の範囲内でない場合、検知回路２１に故障があると推定できる。
したがって、ステップＳ２７の判定で、差分Ｚが所定の範囲内にある場合は、検知回路が正常であると判断し（ステップＳ２８）、差分Ｚが所定の範囲内にない場合は、検知回路に異常があると判断する（ステップＳ２９）。
＜第１発明の第２実施形態＞
第１発明の第２実施形態に係る静電容量センサは、第１発明の第１の実施形態に係る静電容量センサに、さらに、参照電極４及び参照電極制御回路４１を備えるとともに、増幅回路に替えて差動増幅回路５を備えるものである。
以下、第２実施形態を図５に基づいて説明する。
図５に示すように、本発明の第２実施形態に係る静電容量センサ１は、検知電極２及び検知回路２１と、検知電極２の近傍に設けられたシールド電極３及びシールド駆動回路３１と、参照電極４及び参照電極制御回路４１と、検知回路２１にて検知された検知信号と参照電極制御回路４１で検知された検知信号との差分を増幅する差分増幅回路５と、得られた検知信号の値に基づいて物体検出結果及び静電容量センサ１の自己診断結果を判定する判定回路６とを有する。
また、検知電極２と検知回路２１との間の接続部に、第１スイッチＳ４を介して第１コンデンサＣｄ１が接続されているとともに、参照電極４と参照電極制御回路４１との間の接続部に、第２スイッチＳ１４を介して第２コンデンサＣｄ２が接続されている。
第２実施形態における検知電極２及び検知回路２１、シールド電極３及びシールド駆動回路３１、判定回路６、第１スイッチＳ４は、上述した第１実施形態の各構成と同じ機能を備えている。ここでは、重複した説明を避けるため、第１実施形態に係る静電容量センサ１と共通する構成及びその機能に係る説明を援用して説明する。
本実施形態の参照電極４は、板状の導電体である（図面は便宜上斜視図で示す）。この参照電極４は、例えば、検知電極２よりも十分に小さく形成されたり、全周がシールド電極３で包囲されたり、被検出物体が存在しない場所に設置されたりするなど、被検知物体の影響を受けずに検出時における検知電極２の周囲の環境の静電容量を検出することができるように構成されている。なお、参照電極の電極形状は板状に限定されず、棒状、立体形状でもよい。
参照電極制御回路４１は、参照電極４に所定の電位が印加されたときの静電容量に応じた参照信号を検出する。検知電極２にて検出された静電容量からこの参照電極４にて検知された静電容量を差し引くことにより、検出時における環境の影響が考慮された静電容量を検出することができる。特に限定されないが、検知電極２に印加する電位と参照電極に印加する電位とは同じであることが好ましい。なお、参照電極１４及び参照電極制御回路１４は、接地しなくてもよい。参照電極制御回路４１は、検知した信号を後述する差動増幅回路５へ送出する。
本実施形態の差動増幅回路５は、オペアンプの反転増幅回路を備え、検知回路２１にて検知された検知信号の値から参照電極制御回路４１にて検知された検知信号の値を差し引いて、環境の影響を排除した物体との間の静電容量に応じた検知信号を得る機能を有する。この差動増幅回路５は、ノイズ成分を除去するためのフィルタを備えることができる。そして、差動増幅回路５は、物体との間の静電容量に応じた検知信号を後述する判定回路６へ送出する。
本実施形態の差動増幅回路５は、上述した第１測定値及び第２測定値（第１検知信号及び第２検知信号）を求める際に、参照電極４において検出された静電容量に応じた検知信号をも考慮する。具体的に、差動増幅回路５は、第１測定値（第１検知信号）を求める際に、シールド電極３に第１電位が印加されたときに検知電極２において検知された静電容量から、そのタイミングで参照電極４において検知された静電容量を差し引いて、環境の影響が排除された第１測定値（第１検知信号）を求める。
同様に、差動増幅回路５は、第２検知信号を求める際に、シールド電極３に第２電位が印加されたときに検知電極２において検知された静電容量から、そのタイミングで参照電極４において検知された静電容量を差し引いて、環境の影響が排除された第２測定値（第２検知信号）を求める。差動増幅回路５は、これらの値を判定回路６へ送出する。
上述した第１Ａ測定値及び第１Ｂ測定値（第１Ａ検知信号及び第１Ｂ検知信号）を求める際に、参照電極４において検出された静電容量に応じた検知信号をも考慮する。具体的に、差動増幅回路５は、第１Ａ検知信号を求める際に、第１スイッチＳ４により検知電極と検知回路との間の接続部に第１コンデンサＣｄ１が接続されていないときに検知電極２において検知された静電容量から、そのタイミングで、第２スイッチＳ１４により参照電極と参照電極制御回路との間の接続部に第２コンデンサＣｄ２が接続されていないときに参照電極４において検知された静電容量を差し引いて、環境の影響が排除された第１Ａ測定値（検知信号）を求める。
同様に、差動増幅回路５は、第１Ｂ測定値（検知信号）を求める際に、第１スイッチＳ４により検知電極と検知回路との間の接続部に第１コンデンサＣｄ１を接続したときに検知電極２において検知された静電容量から、そのタイミングで、第２スイッチＳ１４により参照電極と参照電極制御回路との間の接続部に第２コンデンサＣｄ２を接続したときに参照電極４において検知された静電容量を差し引いて、環境の影響が排除された第１Ｂ測定値（検知信号）を求める。差動増幅回路５は、これらの値を判定回路６へ送出する。
判定回路６は、差動増幅回路５から取得した静電容量に応じた第１測定値（第１検知信号の値）が所定値以上である場合は所定検知領域内に物体が存在すると判断することができる。また、第１測定値（第１検知信号の値）と人体（物体）までの距離とを対応づけた対応情報を参照し、第１検知信号の値に基づいて人体までの距離を求める。以上の処理により、第１実施形態と同様に、物体の存在、物体までの距離を計測する測定モードＡの処理が実行される。
また判定回路６は、差動増幅回路５から取得した静電容量に応じた第１測定値と第２測定値（第１検知信号と第２検知信号）に基づき、第１実施形態の電極異常の検査モードと同様に、検知電極、参照電極及びシールド電極の電極異常の判定に係る検査モードＢが実行される。
さらに判定回路６は、差動増幅回路５から取得した静電容量に応じた第１Ａ測定値と第１Ｂ測定値（第１Ａ検知信号と第１Ｂ検知信号）に基づき、第１実施形態の検知回路の検査モードと同様に、参照電極制御回路の回路異常を判定に係る回路検査モードＣが実行される。
このように、本実施形態の静電容量センサ１は、シールド電極３に２つの異なる電位Ｖｒ´，Ｖｄを切り替えて与えることにより得た第１検知信号と第２検知信号の差に基づいて、検知電極及び／又はシールド電極３の欠けや割れなどの異常を検知するので、新たな電極や回路を設けることなく、電極の異常を検知することができる。
なお、第２実施形態の静電容量センサ１にも、検知電極２若しくは検知回路２１近傍の温度、又は参照電極４若しくは参照電極制御回路４１近傍の温度に基づいて、第１検知信号及び／又は第２検知信号を補正する温度補償機能を有する温度補償回路７を設けることができる。この温度補償回路７は、差動増幅回路５１及び判定回路６と別の回路として構成してもよいし、差動増幅回路５１又は判定回路６がこの温度補償回路７を含むように構成してもよい。
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
本実施形態においては、本願発明に係る検知電極と、検知手段と、シールド電極と、シールド駆動手段と、判定手段と、を備える静電容量センサの一例として、検知電極２と、検知回路２１と、シールド電極３と、シールド駆動回路３１と、差動増幅回路５と、判定回路６とを備える静電容量センサ１を説明したが、本願発明はこれに限定されるものではない。本実施形態では検知電極及び／又はシールド電極の異常の有無を判定する判定手段が回路により構成される例を説明したが、ソフトウェアによって構成することも可能である。
＜第２発明の第１実施形態＞
以下、図面に基づいて、人や物などの物体の存否及び近接を検出するとともに、電極異常や回路異常などの静電容量センサの故障を自己診断可能な第２の発明の第１実施形態に係る静電容量センサ１について説明する。
図６は、静電容量センサ１の構成を示す図である。
図６に示すように、本発明の実施形態に係る静電容量センサ１は、検知電極２及び検知電極制御回路２１と、検知電極２の近傍に設けられたシールド電極３及びシールド駆動回路３１と、検知電極制御回路２１にて検出された検知信号を増幅する増幅回路５と、得られた検知信号の値に基づいて物体検出結果及び静電容量センサ１の自己診断結果を判定する判定回路６とを備える。
また、検知電極２と検知電極制御回路２１との間の接続部には、第１スイッチＳ４を介して第１コンデンサＣｄ１の一端が接続され、第１コンデンサＣｄ１の他端に、グランドなど、第１電位とは異なる電位をもつ固定電位が接続されている。
本実施形態の検知電極２は、板状の導電体であって、検知電極制御回路２１により検知電極２に所定の電位が印加されたとき、この検知電極２と物体との間の静電容量を検知する。なお、電極形状は板状に限定されず、棒状や立体形状であってもよい。
シールド電極３は、検知電極２の近傍に設けられている。本実施形態のシールド電極３は、検知電極２の検知面（板状の導電体からなる検知電極の表面）を除いて検知電極２を包囲する。これにより、検知電極２の検知面側の所定領域（以下、検知領域という）内の被検出物体（物体）の存否や物体までの距離を高い感度で検出できる。また、シールド電極３には、このシールド電極３に所定の電位（Ｖｒ´）を印加する機能を備えるシールド駆動回路３１が併設されている。
検知電極制御手段２１は、検知電極２に第１電位（Ｖｒ）と、この第１電位とは異なる第２電位（Ｖｄ）とを切り替えて印加する機能を有する。
また、本実施形態の検知電極制御回路２１は、検知電極２に第１電位（Ｖｒ）を印加したときに検知電極２にて検知された静電容量に応じた第１検知信号を検出するとともに、検知電極２に第２電位（Ｖｄ）を印加したときに検知電極２にて検知された静電容量に応じた第２検知信号を検出する。検知電極制御回路２１は、検知した信号を後述する増幅回路５へ送出する。
検知電極２に印加される電位（Ｖｒ）は、前述したシールド電極３に印加される電位（Ｖｒ´）と同じ電位であってもよいし異なる電位であってもよい。検知電極２に印加される第１電位（Ｖｒ）がシールド電極３に印加される電位（Ｖｒ´）と同じ電位である場合には、検知電極２とシールド電極３との間の静電容量（Ｃｓ１）が検知されないので、検知電極制御回路２１は、検知電極２と検知領域内に存する物体との間の静電容量（Ｃ１）に応じた検知信号を検出することができる。
検知電極２に印加される第２電位（Ｖｄ）の値は、特に限定されないが、第１電位の８０％〜１２０％とすることができる。付与する電位の範囲を第１電位の＋２０％〜−２０％の範囲とすることにより、第１電位を印加したときの静電容量に応じた第１検知信号と、第２電位を印加したときの静電容量に応じた第２検知信号とをダイナミックレンジの範囲内とすることができ、静電容量センサの故障診断を正確に行うことができる。
また、本実施形態の静電容量センサ１は、検知電極２または検知電極制御回路２１近傍の温度に基づいて、第１検知信号及び／又は第２検知信号を補正する温度補償機能を有する温度補償回路７を備える。この温度補償回路７は、増幅回路５及び判定回路６と別の回路として構成してもよいし、増幅回路５又は判定回路６がこの温度補償回路７を含むように構成してもよい。この温度補償回路７は、ダイオード素子が有する順方向の電位の温度特性を利用する手段など、一般的な手段を用いることができる。これにより、温度による検出結果（測定値）への影響を除去することができる。
さらに、本実施形態に係る静電容量センサ１は、検知電極２と検知電極制御回路２１との間の接続部に第１スイッチＳ４を備える。この第１スイッチＳ４を介して、第１コンデンサＣｄ１の一端に接続するとともに、第１コンデンサＣｄ１の他端に第１電位（Ｖｒ）とは異なる固定電位を接続する。このため、第１スイッチＳ４のオン／オフ状態に応じて、検知電極制御回路２１から出力される検出信号が変化する。つまり、検知電極制御回路２１が正常であれば、第１スイッチＳ４をオフからオンに切り替えたときに、第１コンデンサＣｄ１に応じた値の検知信号を得ることができる。ここで、第１スイッチＳ４は、他端に第１電位（Ｖｒ）とは異なる電位をもつ固定電位が接続された第１コンデンサＣｄ１の一端を、検知電極２と検知電極制御回路２１との間に接続するか否か入切を制御するスイッチである。
増幅回路５は、検知電極制御回路２１で取得した検知信号を増幅する。この増幅回路５は、ノイズ成分を除去するためのフィルタを備えることができる。そして、増幅回路５は、検知電極２で検知した静電容量に応じた検知信号を後述する判定回路６へ送出する。
次に判定回路６の機能について説明する。本実施形態の判定回路６は、以下の３つの機能を備える。
判定回路６の第１の機能は、検知電極１において検知された静電容量に応じた検知信号に基づいて、検知領域内の物体の存否を判断し及び／又は物体との距離を判断する機能である。第２の機能は、検知電極２及び／又はシールド電極３の電極異常の有無を判定する機能である。第３の機能は、検知電極制御回路２１の検知機能の異常の有無を判定する機能である。
以下、判定回路６の各機能を概説する。
第１に、判定回路６は、検知電極２に第１電位（Ｖｒ）が印加されたときに検知された静電容量に応じた第１検知信号に基づいて、検知領域内の物体の存否及び／又は物体までの距離を判断する。このとき、検知電極２に印加される第１電位（Ｖｒ）とシールド電極３に印加される電位（Ｖｒ´）とは同じ値とすることができる。
具体的に、判定回路６は、増幅回路５から取得した第１検知信号の値に基づき、検知領域内に近接した物体の大きさや距離を判定する。判定回路６は、増幅回路５から取得した第１検知信号の値が所定値以上である場合は、検知領域内に物体が存在すると判断する。また、判定回路６は、増幅回路５から取得した第１検知信号の値に基づいて、検知電極２と物体との間の距離を算出する。検知領域内の物体の存否判断や、物体までの距離の判定手法は特に限定されず、出願時において知られている手法を適宜に用いることができる。
第２に、判定回路６は、検知電極２に第１電位（Ｖｒ）が印加されたときに検知された静電容量に応じた第１検知信号と、検知電極２に第２電位（Ｖｄ）が印加されたときに検知された静電容量に応じた第２検知信号とに基づいて、検知電極２又はシールド電極３の異常の有無、例えば検知電極２又はシールド電極３の破損や欠けや歪みや湾曲などの電極異常を判定する。
具体的に、判定回路６は、第１検知信号と第２検知信号の値を比較し、その差分（変化量）が所定の範囲内にない場合は、検知電極２及び／又はシールド電極３に異常があると判定する。異常を判断するための閾値（所定の範囲）は、検知電極２に印加する第１電位（Ｖｒ）と第２電位（Ｖｄ）との差分に応じて予め定義することができる。
第３に、本実施形態の判定回路６は、検知電極２と検知電極制御回路２１の間の接続部に第１コンデンサＣｄ１が接続されているときの検知信号と、第１コンデンサＣｄ１が接続されていないときの検知信号とを比較し、その差分（変化量）が予め設定された所定の範囲内にない場合は、検知電極制御回路２１の検知機能に異常があると判定する。
このように、本実施形態の静電容量センサ１は、物体の存在、物体までの距離を計測する測定モードと、検知電極２及び／又はシールド電極３の欠けや割れや歪みや湾曲などの電極異常を検知する電極検査モードと、検知電極２における静電容量を検知する検知電極制御回路２１の異常を検知する回路検査モードの３機能のモードを有する。本例では、上記の機能のすべてを備える静電容量センサ１を例にして説明するが、回路検査モードの機能を省略することもできる。
以下、図７〜９に基づいて、通常測定モードＡ、電極検査モードＢ、検知電極制御回路の回路検査モードＣの各制御手順を説明する。
図７は、本実施形態の静電容量センサ１の通常測定モードＡのフローチャートである。
図７に示すフローチャートのステップＳ１０１において、静電容量センサ１は、検知電極制御回路２１内に蓄積された電荷を放電し、初期化（リセット）する。
具体的には、図６に示す静電容量センサ１の検知電極制御回路２１内にあるスイッチＳ１〜Ｓ３の接続を切り替え、スイッチ１により検知電極２をグランドに接続し、スイッチＳ２により検知電極制御回路内のオペアンプの＋入力側をグランドに接続し、スイッチＳ３をオンにしてコンデンサＣｆ１を短絡させる。これによって、検知電極制御回路２１内に蓄積された電荷が放電される。このとき、駆動回路３１内のスイッチＳ９により、シールド電極３はグランドに接続されている。また、第１スイッチＳ４はオフし、検知電極２と検知電極制御回路２１との間の接続部に第１コンデンサＣｄ１を接続しない。
次に、ステップＳ１０２において、検知電極２に第１電位（Ｖｒ）を印加するとともに、シールド電極３に所定の電位（Ｖｒ´）を印加し、検知電極２で検知した静電容量に応じた第１測定値（第１検知信号）を算出する。
具体的には、図６に示す静電容量センサ１のシールド駆動回路３１内にあるスイッチＳ９の接続を切り替えてシールド電極３を所定電位（Ｖｒ´）に接続するとともに、検知電極制御回路２１内にあるスイッチＳ１〜Ｓ３の接続を切り替え、スイッチＳ１により検知電極２をオペアンプの−入力側に接続し、スイッチＳ２によりオペアンプの＋入力側を所定の電位（Ｖｒ）に接続し、スイッチＳ３によりコンデンサＣｆ１を開放することにより、コンデンサＣｆ１に、電荷Ｑｆ１＝Ｖｒ×Ｃ１＋（Ｖｒ−Ｖｒ’）×Ｃｓ１を蓄え、その後、スイッチＳ１により検知電極２を開放し、スイッチＳ２によりオペアンプの＋入力側をグランドに接続することにより、電位Ｖ＝（Ｖｒ×Ｃ１＋（Ｖｒ−Ｖｒ’）×Ｃｓ１）／Ｃｆ１を第１測定値として算出する。
なお、シールド電極３に印加される所定電位（Ｖｒ´）を、検知電極２に印加される第１電位（Ｖｒ）と同じ電位とすることにより、検知電極２とシールド電極３との間の静電容量（Ｃｓ１）が検知されず、検知電極２と物体との間の静電容量に応じた測定値（電位Ｖ＝Ｖｒ×（Ｃ１／Ｃｆ１））を取得できる。
そして、ステップＳ１０３において、判定回路６は、第１検知信号の値に基づいて検知電極２による検知領域内に物体（被検出物体）が存在するか否かを判断するとともに、検知電極２と物体（被検出物体）との間の距離を求める。以上の処理により、物体の存在、物体までの距離を計測する測定モードＡの処理が実行される。
続いて、図８に基づいて、本実施形態の静電容量センサ１の電極検査モードＢの処理について説明する。
図８のステップＳ１１１において、判定回路６は、通常測定モードＡを処理しつつ電極検査モードＢの処理開始タイミングを待機する。電極検査モードＢは、所定周期で実行してもよいし、処理終了時又は処理開始時などの所定のタイミングで実行してもよいし、出力値の変動など所定の条件が成立した場合に実行してもよい。
電極異常の判定は、通常の測定値との比較において行われるため、ステップＳ１１２では、上述した図７に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０２を実行し、第１測定値（第１検知信号）を得る。本処理においては、前回出力された第１測定値（第１検知信号）を読み出してもよい。
続いて、ステップＳ１１３において、静電容量センサ１は、上述した図７に示すステップＳ１０１を実行し、図６に示す静電容量センサ１の検知電極制御回路２１内にあるスイッチＳ１〜Ｓ３の接続を切り替え、検知電極制御回路２１内に蓄積された電荷を放電し、初期化（リセット）する。
ステップＳ１１３と相前後して実行されるステップＳ１１４において、検知電極制御手段２１は検知電極２に第１電位（Ｖｒ）とは異なる第２電位（Ｖｄ）を印加する。そして、上述した図７に示すステップＳ１０２と同様に、図６に示す静電容量センサ１の検知電極制御回路２１内にあるスイッチＳ１〜Ｓ３の接続を切り替えることにより、検知電極２に第２電位（Ｖｄ）が印加されているときに、検知電極２で検知された静電容量に応じた第２測定値（第２検知信号）を算出する。
ステップＳ１１５及びＳ１１６において、判定回路６は、第１測定値と第２測定値（第１検知信号と第２検知信号）に基づいて、検知電極及び／又はシールド電極の異常を判定する。具体的に、ステップＳ１１５において、判定回路６は、第１測定値と第２測定値の差分（変化量）Ｙを算出する。そして、ステップＳ１１６において、判定回路６は、第１測定値と第２測定値の差分Ｙが所定の範囲内（ａ≦Ｙ≦ｂ）であるか否かを判定する。
検知電極２とシールド電極３との間の静電容量（Ｃｓ１）は、検知電極やシールド電極の面積や、検知電極とシールド電極の間の距離に依存する。そのため、シールド電極３に印加する電位の切り替えにともなって生じる検知電極２とシールド電極３との間の静電容量（Ｃｓ１）の変化量が、予め設定された所定の範囲内にあるか否かにより、検知電極２又はシールド電極３に破損や断線、湾曲、歪みなどの電極異常がないか否かを判断できる。つまり、第１測定値と第２測定値の差分（変化量）が、予め設定された範囲内でない場合は、検知電極２又はシールド電極３に破損や断線や歪みや湾曲などの電極異常が生じていると判定することができる。
本実施形態の静電容量センサ１は、電極異常がない静電容量センサ１において、シールド電極３に印加する電位の切り替えにともなって生じる検知電極２とシールド電極３との間の静電容量（Ｃｓ１）の変化量の範囲を予め設定しておき（ａ≦Ｙ≦ｂ）、差分Ｙが所定の範囲内にあるか否かを判定し、所定の範囲内にない場合には、ステップＳ１１７に進み、判定回路６は検知電極２又はシールド電極３に異常があると判定する。他方、差分Ｙが所定の範囲内にある場合には、ステップＳ１１８に進み、判定回路６は検知電極２及びシールド電極３に異常なしと判定する。
このように、本実施形態の静電容量センサ１は、検知電極２に２つの異なる電位Ｖｒ，Ｖｄを切り替えて与えて得た第１測定値と第２測定値（第１検知信号と第２検知信号）とを比較することにより、静電容量センサ１の電極異常を検知する。すなわち、検知電極２とその近傍に設けられたシールド電極３との間の静電容量（Ｃｓ１）に着目し、検知電極２に異なる２つの電位を与えたときの静電容量の変化により電極異常を検知するので、電極異常を高い精度で検出することができる。
最後に、図９に基づいて、本実施形態の静電容量センサ１の検知電極制御回路の回路検査モードＣについて説明する。
ステップＳ２０１において、判定回路６は、回路検査モードＣの起動タイミングを待機する。先述した電極検査モードＢのステップＳ１１１の処理と同様に、判定回路６は所定周期、所定タイミング又は所定条件充足時において、回路検査モードＣを実行する。
ステップＳ２０２において、検知電極２と検知電極制御回路２１との間の接続部に第１コンデンサＣｄ１を接続しない状態で、続くステップＳ２０３において第１検知信号（第１Ａ測定値）を求める。つまり、図６に示す静電容量センサ１の、検知電極２と検知電極制御回路２１との間の接続部に接続された第１スイッチＳ４をオフとした状態で、図７に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０２を実行する。
続くステップＳ２０４において、第１スイッチＳ４をオンとし、検知電極２と検知電極制御回路２１との間の接続部に第１コンデンサＣｄ１の一端を接続する。第１コンデンサＣｄ１の他端は、第１電位とは異なる電位に接続されており、該電位は、グランド電位であってもよいし、任意に設定された所定電位であってもよい。
続くステップＳ２０５において、判定回路６は、スイッチＳ４オンの状態であるときの第１検知信号（第１Ｂ測定値）を求める。
さらに、ステップＳ２０６において、判定回路６は、第１検知信号（第１Ａ測定値）と（第１Ｂ測定値）との差分Ｚを算出する。
次に、ステップＳ２０７において、判定回路６は、差分Ｚが所定の範囲内にあるか否かを判定する（ｃ≦Ｚ≦ｄ）。
静電容量検知に関する検知電極制御回路２１が正常であれば、検知電極２と検知電極制御回路２１との間の接続部に第１コンデンサＣｄ１を接続したときに取得される検知信号（第１Ａ測定値）と、第１コンデンサＣｄ１を接続しないときに取得される検知信号（第１Ｂ測定値）とに、接続された第１コンデンサＣｄ１をに応じた変化が生じる。つまり、第１Ａ測定値と第１Ｂ測定値の差分Ｚが、接続された第１コンデンサＣｄ１に応じた変化の範囲内でない場合、検知電極制御回路２１に故障があるとできる。
したがって、ステップＳ２０７の判定で、差分Ｚが所定の範囲内にある場合は、検知電極制御回路が正常であると判断し（ステップＳ２０８）、差分Ｚが所定の範囲内にない場合は、検知電極制御回路２１に異常があると判断する（ステップＳ２０９）。
＜第２発明の第２実施形態＞
以下、第２発明の第２実施形態について説明する。第２発明の第２実施形態に係る静電容量センサは、第１の実施形態に係る静電容量センサに、参照電極４及び参照電極制御回路４１をさらに備えるとともに、増幅回路に替えて差動増幅回路５１を備えるものである。
以下、第２実施形態を図１０に基づいて説明する。
図１０に示すように、本発明の第２実施形態に係る静電容量センサ１は、検知電極２及び検知電極制御回路２１と、検知電極２の近傍に設けられたシールド電極３及びシールド駆動回路３１と、参照電極４及び参照電極制御回路４１と、検知電極制御回路２１にて検知された検知信号と参照電極制御回路４１で検知された検知信号との差分を増幅する差動増幅回路５１と、得られた検知信号の値に基づいて物体検出結果及び静電容量センサ１の自己診断結果を判定する判定回路６とを有する。
また、検知電極２と検知電極制御回路２１との間の接続部に、第１スイッチＳ４を介して第１コンデンサＣｄ１の一端を接続するとともに、第１コンデンサＣｄ１の他端には第１電位とは異なる固定電位を接続するとともに、参照電極４と参照電極制御回路４１との間の接続部に、第２スイッチＳ１４を介して第２コンデンサＣｄ２の一端を接続するとともに、第２コンデンサＣｄ２の他端には第１電位とは異なる固定電位を接続する。
第２実施形態における検知電極２及び検知電極制御回路２１、シールド電極３及びシールド駆動回路３１、判定回路６、第１スイッチＳ４は、上述した第１実施形態の各構成と同じ機能を備えている。ここでは、重複した説明を避けるため、第１実施形態に係る静電容量センサ１と共通する構成及びその機能に係る説明を援用して説明する。
本実施形態の参照電極４は、板状の導電体である。この参照電極４は、例えば、検知電極２よりも十分に小さく形成されたり、全周がシールド電極３で包囲されたり、被検出物体が存在しない場所に設置されたりするなど、被検知物体の影響を受けずに検出時における検知電極２の周囲の環境の静電容量を検出することができるように構成されている。なお、参照電極の電極形状は板状に限定されず、棒状、立体形状でもよい。
参照電極制御回路４１は、参照電極４に所定の電位が印加されたときの静電容量に応じた参照信号を検出する。検知電極２にて検出された静電容量からこの参照電極４にて検知された静電容量を差し引くことにより、検出時における環境の影響が考慮された静電容量を検出することができる。特に限定されないが、検知電極２に印加する電位と参照電極４に印加する電位とは同じであることが好ましい。参照電極制御回路４１は、検知した信号を後述する差動増幅回路５１へ送出する。
本実施形態の差動増幅回路５１は、検知電極制御回路２１にて検知された検知信号の値から参照電極制御回路４１にて検知された検知信号の値を差し引いて、物体との間の静電容量に応じた検知信号を得る機能を有する。この差動増幅回路５１は、ノイズ成分を除去するためのフィルタを備えることができる。そして、差動増幅回路５１は、物体との間の静電容量に応じた検知信号を後述する判定回路６へ送出する。
本実施形態の差動増幅回路５１は、上述した第１測定値及び第２測定値（第１検知信号及び第２検知信号）を求める際に、参照電極４において検出された静電容量に応じた検知信号をも考慮する。具体的に、差動増幅回路５１は、第１測定値（第１検知信号）を求める際に、検知電極２に第１電位（Ｖｒ）が印加されたときに検知電極２において検知された静電容量から、そのタイミングで参照電極４において検知された静電容量を差し引いて、第１測定値（第１検知信号）を求める。
同様に、差動増幅回路５１は、第２検知信号を求める際に、検知電極２に第２電位（Ｖｄ）が印加されたときに検知電極２において検知された静電容量から、そのタイミングで参照電極４において検知された静電容量を差し引いて、第２測定値（第２検知信号）を求める。差動増幅回路５１は、これらの値を判定回路６へ送出する。なお、第１測定値を求める場合に、検知電極２に第１電位（Ｖｒ）が印加されたタイミングで、参照電極４に同じ第１電位（Ｖｒ）が印加し、第２測定値を求める場合に、検知電極２に第２電位（Ｖｄ）が印加されたタイミングで、参照電極４に同じ第２電位（Ｖｄ）を印加することができる。
上述した第１Ａ測定値及び第１Ｂ測定値（第１Ａ検知信号及び第１Ｂ検知信号）を求める際にも、参照電極４において検出された静電容量に応じた検知信号をも考慮することができる。具体的に、差動増幅回路５１は、第１Ａ検知信号を求める際に、第１スイッチＳ４により検知電極２と検知電極制御回路２１との間の接続部に第１コンデンサＣｄ１が接続されていないときに検知電極２において検知された静電容量から、そのタイミングで、第２スイッチＳ１４により参照電極４と参照電極制御回路４１との間の接続部に第２コンデンサＣｄ２が接続されていないときに参照電極４において検知された静電容量を差し引いて、第１Ａ測定値（検知信号）を求める。
同様に、差動増幅回路５１は、第１Ｂ測定値（検知信号）を求める際に、第１スイッチＳ４により検知電極２と検知電極制御回路２１との間の接続部に第１コンデンサＣｄ１を接続したときに検知電極２において検知された静電容量から、そのタイミングで、第２スイッチＳ１４により参照電極４と参照電極制御回路４１との間の接続部に第２コンデンサＣｄ２を接続したときに参照電極４において検知された静電容量を差し引いて、第１Ｂ測定値（検知信号）を求める。差動増幅回路５１は、これらの値を判定回路６へ送出する。
判定回路６は、差動増幅回路５１から取得した静電容量に応じた第１測定値（第１検知信号の値）が所定値以上である場合は所定検知領域内に物体が存在すると判断することができる。また、第１測定値（第１検知信号の値）と人体（物体）までの距離とを対応づけた対応情報を参照し、第１検知信号の値に基づいて人体までの距離を求める。以上の処理により、第１実施形態と同様に、物体の存在、物体までの距離を計測する測定モードＡの処理が実行される。
また判定回路６は、差動増幅回路５１から取得した静電容量に応じた第１測定値と第２測定値（第１検知信号と第２検知信号）に基づき、第１実施形態の電極異常の検査モードと同様に、検知電極、参照電極及びシールド電極の電極異常の判定に係る検査モードＢが実行される。
さらに判定回路６は、差動増幅回路５１から取得した静電容量に応じた第１Ａ測定値と第１Ｂ測定値（第１Ａ検知信号と第１Ｂ検知信号）に基づき、第１実施形態の検知電極制御回路２１の検査モードと同様に、参照電極制御回路４１の回路異常を判定に係る回路検査モードＣが実行される。
このように、本実施形態の静電容量センサ１は、検知電極２に２つの異なる電位Ｖｒ，Ｖｄを切り替えて与えることにより得た第１検知信号と第２検知信号の差に基づいて、検知電極及び／又はシールド電極３の欠けや割れなどの異常を検知するので、新たな電極や回路を設けることなく、電極の異常を検知することができる。
本実施形態に係る静電容量センサ１の処理を説明する。本実施形態の静電容量センサ１の測定モードＡ、電極検査モードＢ及び回路検査モードＣの基本的な処理手順は、第１実施形態と共通するので、図７〜図９の説明を援用し、ここでは異なる点を中心に説明する。
測定モードＡの動作は、図７のフローチャートに沿って進む。測定モード時において、参照電極制御回路４１のスイッチＳ１１〜Ｓ１３は、検知電極制御回路２１のスイッチＳ１〜スイッチＳ３と同様の動作をする。特に限定されないが、検知電極２に第１電位（Ｖｒ）が印加された時には、参照電極４にも第１電位（Ｖｒ）を印加する。
電極検査モードＢの動作は、図８のフローチャートに沿って進む。電極検査モードＢの処理において、参照電極制御回路４１のスイッチＳ１２は、検知電極制御回路２１のスイッチＳ２と同様の動作をする。すなわち、検知電極２に第１電位（Ｖｒ）が印加された時には、参照電極４にも第１電位（Ｖｒ）を印加し、検知電極２に第２電位（Ｖｄ）が印加された時には、参照電極４にも第２電位（Ｖｄ）を印加する。
具体的に、図８のステップＳ１１２において、検知電極２に第１電位（Ｖｒ）を印加する時に、参照電極４にも第１電位（Ｖｒ）を印加して第１測定値を算出し、ステップＳ１１４において、検知電極２に第２電位（Ｖｄ）を印加する時に、参照電極４にも第２電位（Ｖｄ）を印加して第２測定値を算出し、この第２測定値と第１測定値とを比較して検知電極２、シールド電極３、又は参照電極４の故障判断を行うことができる（電極検査パターン１）。
スイッチＳ１２の動作は、検知電極２と参照電極４に同じ電位を印加する態様には限定されず、以下のようにも動作させることができる。
例えば、図８のステップＳ１１４において、検知電極２に第２電位（Ｖｄ）を印加する時に、スイッチＳ１２の接続を切り替えて、参照電極４に第１電位（Ｖｒ）を印加して第２測定値を算出し、この第２測定値と測定モード（ステップＳ１１２）において測定された第１測定値とを比較して検知電極２及び／又はシールド電極３故障判断を行うことができる（電極検査パターン２）。
また、図８のステップＳ１１４において、検知電極２に第１電位（Ｖｒ）を印加し、その時に、スイッチＳ１２の接続を切り替えて、参照電極４に第２電位（Ｖｄ）を印加して第２測定値を算出し、この第２測定値と測定モード（ステップＳ１１２）において測定された第１測定値とを比較して参照電極４及び／又はシールド電極３故障判断を行うことができる（電極検査パターン３）。
上述した電極検査パターン１，２，３は、電極検査パターン１のみを実行してもよいし、電極検査パターン２及び３を実行してもよいし、電極検査パターン１，２及び３のすべてを実行してもよい。
回路検査モードＣの動作は、図９のフローチャートに沿って実行される。
回路検査モードＣの動作において、第２スイッチＳ１４は第１スイッチＳ４と同様の動作をする。すなわち、図９のステップＳ２０４において、検知電極２に第１コンデンサＣｄ１を接続した時には、同時に参照電極４に第２コンデンサＣｄ２を接続し、この状態で第１Ｂ測定値を測定する。この第１Ｂ測定値と第１コンデンサＣｄ１、第２コンデンサＣｄ２をいずれも接続しない状態で測定された第１Ａ測定値（ステップＳ２０３で計測）とを比較することにより回路検査を行う（ステップＳ２０６以降）。これにより、検知電極制御回路２１及び／又は参照電極制御回路４１の検査を行うことができる。
ここでは、参照電極制御回路４１の第２スイッチＳ１４が、検知電極制御回路２１の第１スイッチＳ４と同様の動作をする態様を例にして説明したが、回路検査の態様はこれに限定されない。
たとえば、検知電極２に第１コンデンサＣｄ１を接続した時に、参照電極４に第２コンデンサＣｄ２を接続しない第１Ｂ１測定値を測定し、この第１Ｂ１測定値と第１コンデンサＣｄ１、第２コンデンサＣｄ２をいずれも接続しない状態で測定された第１Ａ測定値とを比較することにより検知電極制御回路２１の検査を行うようにしてもよい。
また、検知電極２に第１コンデンサＣｄ１を接続しない時に、参照電極４に第２コンデンサＣｄ２を接続して第１Ｂ２測定値を測定し、この第１Ｂ２測定値と第１コンデンサＣｄ１、第２コンデンサＣｄ２をいずれも接続しない状態で測定された第１Ａ測定値とを比較することにより参照電極制御回路４１の検査を行ってもよい。
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
なお、第２実施形態の静電容量センサ１にも、検知電極２若しくは検知電極制御回路２１近傍の温度、又は参照電極４若しくは参照電極制御回路４１近傍の温度に基づいて、第１検知信号及び／又は第２検知信号を補正する温度補償機能を有する温度補償回路７を設けることができる。この温度補償回路７は、差動増幅回路５１及び判定回路６と別の回路として構成してもよいし、差動増幅回路５１又は判定回路６がこの温度補償回路７を含むように構成してもよい。
本実施形態においては、本願発明に係る検知電極と、検知電極制御手段と、シールド電極と、判定手段と、を備える静電容量センサの一例として、検知電極２と、検知電極制御回路２１と、シールド電極３と、差動増幅回路５１と、判定回路６とを備える静電容量センサ１を説明したが、本願発明はこれに限定されるものではない。また、参照電極と、参照電極制御手段を備える静電容量センサの一例として、参照電極４と、参照電極制御回路４１とをさらに備える静電容量センサ１を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。加えて、温度補償手段を備える静電容量センサの一例として、温度補償回路７を備える静電容量センサ１を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、本実施形態では検知電極及び／又はシールド電極の異常の有無を判定する判定手段が回路により構成される例を説明したが、ソフトウェアによって構成することも可能である。
＜第１の発明について＞
１…静電容量式センサ
２…検知電極
２１…検知回路
３…シールド電極
３１…シールド駆動回路
４…参照電極
４１…参照電極制御回路
５…増幅回路
５１…差動増幅回路
６…判定回路
７…温度補償回路
Ｓ1〜Ｓ３，Ｓ１１〜Ｓ１３…スイッチ
Ｓ４…第１スイッチ
Ｓ１４…第２スイッチ
Ｓ９…スイッチ
Ｖｒ …所定の電位
Ｖｒ´…第１電位
Ｖｄ …第２電位
＜第２の発明について＞
１…静電容量式センサ
２…検知電極
２１…検知電極制御回路
３…シールド電極
３１…シールド駆動回路
４…参照電極
４１…参照電極制御回路
５…増幅回路
５１…差動増幅回路
６…判定回路
７…温度補償回路
Ｓ1〜Ｓ３，Ｓ１１〜Ｓ１３…スイッチ
Ｓ４…第１スイッチ
Ｓ１４…第２スイッチ
Ｓ９…スイッチ
Ｖｒ…第１電位
Ｖｄ …第２電位
Ｖｒ´ …所定の電位

Claims (20)

  1. 物体との間の静電容量を検知する検知電極と、
    前記検知電極の近傍に配置されたシールド電極と、
    前記シールド電極に第１電位と第１電位とは異なる第２電位とを切り替えて印加するシールド駆動手段と、
    前記検知電極で検知された静電容量に応じた検知信号を出力する検知手段と、
    前記検知手段から取得した、前記シールド駆動手段が前記シールド電極に前記第１電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第１検知信号と、前記シールド駆動手段が前記シールド電極に前記第２電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第２検知信号とに基づいて、前記検知電極及び／又はシールド電極の異常の有無を判定する判定手段と、を有する静電容量センサ。
  2. 請求項１に記載の静電容量センサにおいて、
    前記判定手段は、前記第１検知信号と前記第２検知信号の値の差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知電極及び／又は前記シールド電極に異常があると判定することを特徴とする静電容量センサ。
  3. 請求項１又は２に記載の静電容量センサにおいて、
    前記第１検知信号を得る際において、前記検知電極に印加される電位と、前記シールド電極に印加される前記第１電位は同じ電位であることを特徴とする静電容量センサ。
  4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の静電容量センサにおいて、
    前記検知電極と前記検知手段との間の接続部に、第１スイッチを介して第１コンデンサの一端に接続するとともに、前記第１コンデンサの他端には前記第１電位とは異なる固定電位を接続し、
    前記判定手段は、前記接続部に前記第１コンデンサが接続されているときの検知信号と、前記接続部に前記第１コンデンサが接続されていないときの検知信号との差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知手段の検知機能に異常があると判定することを特徴とする静電容量センサ。
  5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の静電容量センサにおいて、
    前記検知電極とは別に設けられた参照電極と、
    前記参照電極で検知された静電容量に応じた参照信号を出力する前記参照電極制御手段と、をさらに備え、
    前記判定手段は、
    前記シールド駆動手段により前記シールド電極に前記第１電位が印加されたときに、前記検知電極にて検知された静電容量に応じた検知信号と、前記参照電極にて検知された静電容量に応じた参照信号とに基づいて求められた第１検知信号と、
    前記シールド駆動手段により前記第１電位とは異なる第２電位が印加されたときに、前記検知電極にて検知された静電容量に応じた検知信号と、前記参照電極にて検知された静電容量に応じた参照信号に基づいて求められた第２検知信号とに基づいて、前記検知電極及び／又は前記シールド電極の異常の有無を判定する静電容量センサ。
  6. 請求項５に記載の静電容量センサにおいて、
    前記参照電極と前記参照電極制御手段との間の接続部に第２コンデンサの一端に接続するとともに、前記第２コンデンサの他端には前記第１の電位とは異なる固定電位を接続し、
    前記判定手段は、前記第２スイッチにより、前記参照電極と前記参照電極制御手段との間の接続部に前記第２コンデンサが接続されているときの検知信号と、前記第２コンデンサが接続されていないときの検知信号との差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知手段の検知機能に異常があると判定することを特徴とする静電容量センサ。
  7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の静電容量センサにおいて、
    前記検知電極若しくは前記検知手段の近傍の温度を検出し、前記検出した温度に基づいて、前記第１検知信号及び／又は前記第２検知信号を補正する機能を有する温度補償手段をさらに備える静電容量センサ。
  8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の静電容量センサにおいて、
    前記第２電位は、前記第１電位の８０％〜１２０％であることを特徴とする静電容量センサ。
  9. 検知電極の近傍に設けられたシールド電極に第１電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第１検知信号を検知するステップと、
    前記シールド電極に前記第１電位とは異なる第２電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第２検知信号を検知するステップと、
    前記第１検知信号と前記第２検知信号とに基づいて、前記検知電極の異常の有無を判定するステップと、を有する静電容量センサの故障判定方法。
  10. 請求項９の静電容量センサの故障判定方法において、
    前記検知電極と当該検知電極で検知された静電容量に応じた検知信号の出力部分との間の接続部に、第１スイッチを介して第１コンデンサの一端に接続するとともに、前記第１コンデンサの他端には前記第１電位とは異なる固定電位を接続し、
    前記第１スイッチにより、前記接続部に前記第１コンデンサが接続されているときの検知信号と、前記接続部に前記第１コンデンサが接続されていないときの検知信号との差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知信号を検知する機能に異常があると判定するステップを有することを特徴とする静電容量センサの故障判定方法。
  11. 物体との間の静電容量を検知する検知電極と、
    前記検知電極の近傍に配置されたシールド電極と、
    前記検知電極に第１電位と第１電位とは異なる第２電位とを切り替えて印加するとともに、前記検知電極で検知された静電容量に応じた検知信号を出力する検知電極制御手段と、
    前記検知電極制御手段が前記検知電極に前記第１電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第１検知信号と、前記検知電極制御手段が前記検知電極に前記第２電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第２検知信号とに基づいて、前記検知電極及び／又はシールド電極の異常の有無を判定する判定手段と、を有する静電容量センサ。
  12. 請求項１１に記載の静電容量センサにおいて、
    前記判定手段は、前記第１検知信号と前記第２検知信号の値の差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知電極及び／又は前記シールド電極に異常があると判定することを特徴とする静電容量センサ。
  13. 請求項１１又は１２に記載の静電容量センサにおいて、
    前記第１検知信号を得る際において、前記検知電極に印加される前記第１電位は、前記シールド電極に印加される電位と同じ電位であることを特徴とする静電容量センサ。
  14. 請求項１１〜１３の何れか一項に記載の静電容量センサにおいて、
    前記検知電極と前記検知電極制御手段との間の接続部に、第１スイッチを介して第１コンデンサの一端に接続するとともに、前記第１コンデンサの他端には前記第１電位とは異なる固定電位を接続し、
    前記判定手段は、前記接続部に前記第１コンデンサが接続されているときの検知信号と、前記接続部に前記第１コンデンサが接続されていないときの検知信号との差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知電極制御手段の検知機能に異常があると判定することを特徴とする静電容量センサ。
  15. 請求項１１〜１４の何れか一項に記載の静電容量センサにおいて、
    前記検知電極とは別に設けられた参照電極と、
    前記参照電極で検知された静電容量に応じた参照信号を出力する参照電極制御手段と、をさらに備え、
    前記判定手段は、
    前記検知電極制御手段により前記検知電極に前記第１電位が印加されたときに、前記検知電極にて検知された静電容量に応じた検知信号と前記参照電極にて検知された静電容量に応じた参照信号とに基づいて求められた第１検知信号と、
    前記検知電極制御手段により前記第１電位とは異なる第２電位が印加されたときに、前記検知電極にて検知された静電容量に応じた検知信号と前記参照電極にて検知された静電容量に応じた参照信号に基づいて求められた第２検知信号とに基づいて、前記検知電極及び／又は前記シールド電極の異常の有無を判定する静電容量センサ。
  16. 請求項１５に記載の静電容量センサにおいて、
    前記参照電極と前記参照電極制御手段との間の接続部に第２スイッチを介して第２コンデンサの一端に接続するとともに、前記第２コンデンサの他端には前記第１電位とは異なる固定電位を接続し、
    前記判定手段は、前記第２スイッチにより、前記参照電極と前記参照電極制御手段との間の接続部に前記第２コンデンサが接続されているときの検知信号と、前記第２コンデンサが接続されていないときの検知信号との差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知電極制御手段の検知機能に異常があると判定することを特徴とする静電容量センサ。
  17. 請求項１１〜１６の何れか一項に記載の静電容量センサにおいて、
    前記検知電極若しくは前記検知電極制御手段の近傍の温度を検出し、前記検出した温度に基づいて、前記第１検知信号及び／又は前記第２検知信号を補正する機能を有する温度補償手段をさらに備える静電容量センサ。
  18. 請求項１１〜１７の何れか一項に記載の静電容量センサにおいて、
    前記第２電位は、前記第１電位の８０％〜１２０％であることを特徴とする静電容量センサ。
  19. 検知電極に第１電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第１検知信号を検知するステップと、
    前記検知電極に前記第１電位とは異なる第２電位を印加したときに前記検知電極にて検知された静電容量に応じた第２検知信号を検知するステップと、
    前記第１検知信号と前記第２検知信号とに基づいて、前記検知電極の異常の有無を判定するステップと、を有する静電容量センサの故障判定方法。
  20. 請求項１９の静電容量センサの故障判定方法において、
    前記検知電極と当該検知電極で検知された静電容量に応じた検知信号の出力部分との間の接続部に、第１スイッチを介して第１コンデンサの一端に接続するとともに、前記第１コンデンサの他端には前記第１電位とは異なる固定電位を接続し、
    前記第１スイッチにより、前記接続部に前記第１コンデンサが接続されているときの検知信号と、前記接続部に前記第１コンデンサが接続されていないときの検知信号との差分が所定の範囲内にない場合は、前記検知信号を検知する機能に異常があると判定するステップを有することを特徴とする静電容量センサの故障判定方法。
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