JP2004340662A - 物体検知センサ - Google Patents

Abstract

【課題】表面に露出する検出電極を持たず、しかも接触面積が小さい場合の入力信号の減少が僅かで、接触面積が小さくても接触面積が大きい場合と略同様に物体の接触を確実に検知できる物体検知センサを提供する。
【解決手段】絶縁材料よりなるセンサケース１１と、センサケース１１の内面に配置された検出電極１３（Ａ電極）と、センサケース１１の外面における検出電極１３に対向する位置に配置されて、検出電極１３に容量結合されたタッチ電極１４（タッチ電極Ａ）と、検出電極１３に接続され、検出電極１３とグランド間の静電容量の変化に基づいて、タッチ電極１４への物体の接触を検出して検出信号を出力する検出回路４０とを備えた構成とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両のトランク開閉操作用のスイッチとして好適な物体検知センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、人体などの物体の接触（僅かな間隔での接近も含む）を検知する物体検知センサは、各種装置の操作用スイッチなどに広く用いられている。
従来、この種の物体検知センサとしては、例えば図８（ａ）に示すような一般的なタッチセンサが知られている。これは、センサケース１の前面部（接触を検知しようとする部分）の表面にタッチ電極２を配置し、センサケース１内に配置された回路基板３上の検出回路とタッチ電極２を、センサケース１の前面部を貫通するように設けられた配線４により接続したものである。なお符号５は、センサが設けられる装置の筐体であり、通常はグランド電位となっている。また、上記検出回路は、例えばタッチ電極２に人体等が接触することによる電位や磁界の変化に基づいて接触を検知するものである。
【０００３】
また、検出電極を露出させないタイプのセンサとしては、例えば特許文献１に開示されたような静電容量式のものがある。これは、図８（ｂ）に示すように、センサケース６（表面材）の前面部の内面に検出電極７（検知エレメント）を配置し、センサケース６内に配置された回路基板８上の検出回路と検出電極７を、センサケース６内の配線９により接続したものである。なお、この場合の検出回路は、検出電極７により構成される浮遊容量（検出電極７とグランド間の静電容量）が、人体等の接近（センサケース６の前面部に接触する程度の接近）によって変化することに基づいて、人体等を検知するものである。また、センサケース６は、検出電極７の前面側が水で濡れ難くなるように、前面部が前方（図８（ｂ）では上方）に突出した形状となっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１６２８８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の物体検知センサは、次のような問題がある。
まず、図８（ａ）に示すタイプでは、センサケース１の前面部を貫通するように配線４を設けなければならないので、組立性が悪いなどの欠点がある。また、検出電極であるタッチ電極２が露出しているので、水濡れ（例えば、グランドである筐体５とタッチ電極２を導通させるような水濡れ）によって誤動作する可能性が高く、雨等の水滴が飛散するような環境では基本的に使用困難である。
一方、特許文献１に開示されたような静電容量式のセンサは、検出電極が露出していないので、上述のような問題はない。しかし、検出電極７に対する人体等（通常は指先）の接触面積（検出電極７に対向する部分の面積）によって検出回路の入力信号である浮遊容量が大きく異なり、前記接触面積が小さい場合（例えば図８（ｂ）に点線で示すように指先が少しだけ接触した場合）には、それに応じて前記浮遊容量の変化が格段に小さくなるため、検出回路の感度を相当に高めないと人体等を検知できないという欠点があった。なお、接触面積が小さくても人体等を確実に検知できるように検出回路の感度を高めると、水滴等によって誤動作する可能性が高くなるという問題がある。このため、水滴が飛散するような環境、或いはその他誘電性異物などによるノイズの多い環境では、検出回路の感度を高められないので、結局、十分な接触面積がないと人体等が検知できず、使い勝手や応答性の悪いものとなる。なお、検出回路の感度を高める方法としては、例えば、検出回路における検出判定のしきい値と非接触時の入力信号との差（しきい値のマージン）を小さく設定する、或いは検出回路における入力信号の増幅率を高めるなどがあるが、いずれの場合も、水滴その他の誘電性異物などのノイズによる誤動作、或いは温度ドリフトによる誤動作等が発生し易くなる。また、増幅率を高める場合には、検出回路の電力消費が増加する不利もある。
そこで本発明は、表面に露出する検出電極（検出回路に導体で接続される電極）を持たず、しかも接触面積が小さい場合の入力信号の減少が僅かで、接触面積が小さくても接触面積が大きい場合と略同様に物体の接触を確実に検知できる物体検知センサであって、好ましくは水滴等による誤動作の発生可能性が特に低減された物体検知センサを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の物体検知センサは、絶縁材料よりなる支持部材と、この支持部材の内面に配置された検出電極と、前記支持部材の外面における前記検出電極に対向する位置に配置されて、前記検出電極に容量結合されたタッチ電極と、前記検出電極に接続され、前記検出電極とグランド間の静電容量の変化に基づいて、前記タッチ電極への物体の接触を検出して検出信号を出力する検出回路とを備えるものである。
ここで、「物体」とは、上記静電容量を変化させ得る人体等の誘電体である。また、検出回路は、支持部材の内部（前記検出電極の裏側）或いは支持部材の裏側等に配置した回路基板上に形成すればよい。
【０００７】
本発明の物体検知センサでは、誘電率の高い人体等の物体が前記タッチ電極に接触すると、接触面積が僅かでも、前記タッチ電極の作用により検出電極とグランド間の静電容量が大きく変化する。そして、この物体接触時の静電容量（即ち、検出回路への入力信号）は、接触面積が大きい場合も小さい場合も大差なく、物体が接触していない非接触時よりも格段に大きな値となる。このため、検出回路の感度を高めることなく、接触面積が小さい場合でも、人体等を確実に検知できる。したがって、検出回路の感度を高めることによる前述した不利を回避しつつ、使い勝手や応答性を高めることができる。
また本発明の物体検知センサでは、検出回路に導体により接続される検出電極が、支持部材の内面側に配置されて露出していないため、検出電極が表面に露出することによる既述した欠点も解消される。
【０００８】
次に、本発明の好ましい態様は、前記支持部材の内面であって、前記検出電極の周囲を囲む位置に、差分補正用検出電極が配置され、前記検出回路が、前記検出電極とグランド間の静電容量に応じた値と、前記差分補正用検出電極とグランド間の静電容量に応じた値との差分値を演算し、この差分値の変化に基づいて、前記タッチ電極への物体の接触を検出して検出信号を出力するものである。
この態様であると、水滴などのノイズや温度ドリフトなどの影響が相殺され、より高感度かつ信頼性の高い接触検知が可能となる。
なおこの場合には、前記支持部材の外面における前記差分補正用検出電極に対向する位置に、前記差分補正用検出電極に容量結合された差分補正用タッチ電極を配設した構成とすることが望ましい。このようにすると、前記検出電極により構成される容量と、前記差分補正用検出電極により構成される容量を、非接触時において略同等の値に維持することが可能となり、上記相殺の精度を最大限に高めることが可能となる。
また、差分補正用検出電極は、検出電極とグランド側（例えば車体側）との間の位置に配置するのが望ましい。このようにすると、検出電極の位置からグランド側までの間に水が存在する状態（即ち、水による誤動作がおき易い状態）において、水の影響を上記相殺によって排除できる確実性がより高まる。
【０００９】
また、本発明の好ましい別の態様は、前記前記検出電極の裏側を少なくとも含む非検知範囲を覆うように、シールド用のシールド電極が配設されているものである。
この場合、シールド電極のシールド作用によって、検出側（タッチ電極が設けられた面）の指向性を特に高めることができ、所望の検知位置でない支持部材の裏面などに誘電体が接触したときの誤動作の可能性を基本的に低減できる。また、検出電極の裏側に存在するグランド電位の部材（例えば車体など）の悪影響を排除して、この部材の影響による誤動作や性能低下を回避することができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい別の態様は、前記支持部材が、裏側の取付面に対して前面部が突出した形状とされ、突出した前面部の外面に前記タッチ電極が配置され、この前面部の内面に前記検出電極が配置されているものである。
この態様であると、雨が直接降り注ぐような悪環境（例えば、車体外面等に取り付けられるような場合）でも、水による誤動作の可能性を低減できる。この場合、水による誤動作が起き易い状況、即ち、タッチ電極が配置された前面部外面が水で覆われたり、タッチ電極からグランド側である車体等までを連続的に覆うように水が流れたりする状況が、上述した突出形状によって阻止されるからである。
なおこの態様の場合、前記支持部材の前面部の側縁に、側方に突出する庇状部が形成された形状（例えば、キノコ状の形状）とすることが望ましい。このようにすれば、この庇状部で水を遮断し、タッチ電極からグランド側である車体等までを連続的に覆うように水が付着したり流れたりする状況を、より確実に阻止できる。
【００１１】
次に、本発明の物体検知センサは、車体表面の特定位置への人体等の接触を検出する車両用センサ（例えば、車両のトランク開閉操作用のスイッチ）として好適である。このような車両用センサは、高い使い勝手と応答性が要求されるとともに、雨滴が飛散したり雨が直接降り注ぐ場合があるため、水に対する信頼性が特に高度に要求されるからである。
なおこの場合、前記タッチ電極が車体表面の特定位置に露出するように、前記支持部材を車体に設ける構成とすればよく、車体が絶縁体よりなる場合には、支持部材が車体と一体に形成されていてもよい。
またこの場合、少なくとも前記タッチ電極が、車体の表面に設けられる飾り部材を構成している態様でもよい。例えば、前記支持部材における、少なくとも前記タッチ電極と前記検出電極に挟まれる部分が、車体の表面に設けられる飾り部材（例えば、エンブレム）の基部として機能する構成であり、前記タッチ電極が、前記基部の外表面を覆う被覆層（例えば、エンブレムのメッキ層）として形成されている態様でもよい。この態様であると、飾り部材がセンサヘッドとしても機能することになり、部品の共用化が図れるとともに、車体表面のデザインを害さないでセンサを設けることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて説明する。
本例は、自動車の車体表面の特定位置に人体等（物体）が接触したことを検知する物体検知センサである。
図１は、本センサのセンサ本体１０の構成を示す断面図であり、図２は、本センサの検出回路を含む回路構成を示す図である。また図３は、検出回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。また図４及び図５は、本センサの作用効果を説明するための図である。また図９は、本センサの作用効果を対比的に説明するための比較例を示す図である。
【００１３】
センサ本体１０は、図１に示すように、絶縁材料よりなる支持部材であるセンサケース１１と、センサケース１１の薄板状の前面部１２の内面に配置された検出電極１３（Ａ電極）と、前面部１２の外面における検出電極１３に対向する位置に配置されて、検出電極１３に容量結合されたタッチ電極１４（タッチ電極Ａ）と、センサケース１１の内周面であって検出電極１３の周囲を囲む位置に配置された差分補正用検出電極１５（Ｂ電極）と、センサケース１１の外周面における差分補正用検出電極１５に対向する位置に配置されて、差分補正用検出電極１５に容量結合された差分補正用タッチ電極１６（タッチ電極Ｂ）と、検出電極１３の裏側を少なくとも含む非検知範囲を覆うように配置されたシールド用のシールド電極１７とを備える。
なお、図１における符号２１で示すものは、例えば鋼板よりなる車体であり、また符合２２は、車体２１とセンサ本体１０との間に介装された絶縁シートである。
【００１４】
ここで、センサケース１１は、例えば合成樹脂の成形品であり、裏側の取付面に対して板状の前面部１２が突出した高さに位置する形状とされ、前面部１２の外周部裏側に円筒状の側壁部（符号省略）を有する中空状のケースである。また本例の場合、このセンサケース１１の前面部１２の周縁には、径方向（側方）に突出する庇状部１２ａがこの場合全周に渡って形成されており、センサケース１１の前面側はキノコ状の外形となっている。
次に、検出電極１３とタッチ電極１４は、例えば銅箔により形成された円板状のもので、略等しい面積を有し、例えば接着によって前記前面部１２を挟むように取り付けられことによって、後述する検出回路４０に対して適度な静電容量を形成するように設けられている（即ち、容量結合されている）。また、差分補正用検出電極１５と差分補正用タッチ電極１６も同様に、例えば銅箔により形成されたもので、この場合リング状の形状とされてセンサケース１１の側壁部を挟むように取り付けられている。なお、差分補正用検出電極１５及び差分補正用タッチ電極１６は、差分によってノイズ成分や温度ドリフト成分を相殺すべく、検出電極１３及びタッチ電極１４と同等の静電容量を形成する仕様となっている。
【００１５】
なお、タッチ電極１４、或いはタッチ電極１４とセンサケース１１は、車両におけるエンブレムなどの飾り部材を構成するものでもよい。例えば、センサケース１１の前面部１２が、車体の表面に設けられるエンブレムの基部として機能する構成であり、タッチ電極１４が、前記基部の外表面を覆う被覆層（例えばメッキ層）として形成されていてもよい。このような態様であると、上記飾り部材がセンサヘッドとしても機能することになり、部品の共用化が図れるとともに、車体表面のデザインを害さないで本センサを設けることができる。
次に、シールド電極１７（Ｓ電極）は、例えばアルミ箔により形成され、検出電極１３の裏側（この場合、センサケース１１の裏面開口部）を覆うように配設されている。
【００１６】
次に、検出回路について説明する。図２において、符号４０で示すものが検出回路である。検出回路４０は、検出電極１３（Ａ電極）に接続され、検出電極１３により構成される静電容量（Ａ電極とグランド間の静電容量）の変化に基づいて、タッチ電極１４（タッチ電極Ａ）への人体等の接触を検出して検出信号（センサ出力）を出力するものであり、この場合は、検出電極１３により構成される静電容量に応じた値と、差分補正用検出電極１５（Ｂ電極）により構成される静電容量（Ｂ電極とグランド間の静電容量）に応じた値との差分値を演算し、この差分値の変化に基づいてタッチ電極１４への人体の接触を検出する。
この検出回路４０は、例えばセンサケース１１の内部（例えば、検出電極１３の裏側でシールド電極１７の表面側）に配置した回路基板上に形成すればよい。
【００１７】
本例の検出回路４０は、図２に示すように、図示省略した駆動回路によって周期的に動作するアナログスイッチＳ１〜Ｓ１３と、ＯＰアンプＡ４〜Ａ７などにより構成される。
なお、図２において符号Ｃｔａで示すコンデンサの記号は、Ａ電極（検出電極１３）とタッチ電極Ａ（タッチ電極１４）との間に構成される静電容量を示している。また同様に、符合Ｃｔｂで示すコンデンサの記号は、Ｂ電極（差分補正用検出電極１５）とタッチ電極Ｂ（差分補正用タッチ電極１６）との間に構成される静電容量を示している。また符合Ｃａは、タッチ電極Ａと車体２１等のグランド側との間の静電容量を示し、符合Ｃｂは、タッチ電極Ｂとグランド側との静電容量を示している。また符合Ｃｓは、車体２１（グランド）とＳ電極（シールド電極１７）との間に構成される静電容量を示している。また、符号Ｃｐは、タッチ電極Ａに接触した人体の静電容量（通常、１００ｐＦ〜２００ｐＦ）を示している。さらに、符合ＣｓａとＣｓｂは、Ｓ電極とＡ電極間と、Ｓ電極とＢ電極間の静電容量をそれぞれ示している。但し本例の場合には、Ａ電極とＢ電極とＳ電極を基本的に同電位に制御するため、見かけ上、上記静電容量ＣｓａとＣｓｂは生じない。
【００１８】
アナログスイッチＳ１，Ｓ２は、Ａ電極のパルス駆動回路を構成するもので、図示省略した駆動回路によって駆動されて、Ａ電極の接続を所定周期で切り替える。このうちスイッチＳ１は、Ａ電極とグランド間を接続するラインを開閉し、スイッチＳ２はＡ電極とＯＰアンプＡ４の反転入力間を接続するラインを開閉する。
アナログスイッチＳ３，Ｓ４は、Ｂ電極のパルス駆動回路を構成するもので、Ｂ電極の接続を所定周期で切り替える。このうちスイッチＳ３は、Ｂ電極とグランド間を接続するラインを開閉し、スイッチＳ４はＢ電極とＯＰアンプＡ５の反転入力間を接続するラインを開閉する。
アナログスイッチＳ５，Ｓ６は、Ｓ電極のパルス駆動回路を構成するもので、Ｓ電極の接続を所定周期で切り替える。このうちスイッチＳ６は、Ｓ電極とグランド間を接続するラインを開閉し、スイッチＳ５はＳ電極と基準電圧ラインを接続するラインを開閉する。
【００１９】
なお、アナログスイッチＳ１，Ｓ３は、図３の上から４段目に示すように、周期的にオンする。また、アナログスイッチＳ２，Ｓ４も、同様に周期的にオンするが、図３の上から３段目に示すように、アナログスイッチＳ１，Ｓ３がオフであるタイミングでオンする。
また、アナログスイッチＳ５は、図３の上から２段目に示すように、アナログスイッチＳ１，Ｓ３がオフになった後、アナログスイッチＳ２，Ｓ４がオンする前のタイミングでオンとなり、アナログスイッチＳ２，Ｓ４がオフとなった後、アナログスイッチＳ１，Ｓ３がオンする前のタイミングでオフとなる。また、アナログスイッチＳ６は、図３の上から１段目に示すように、アナログスイッチＳ５と全く逆のタイミングでオンオフする。
【００２０】
ＯＰアンプＡ４は、Ａ電極の電荷積分回路を構成するもので、このＯＰアンプＡ４の出力と反転入力間には、コンデンサＣｃ１とアナログスイッチＳ７が並列に接続されている。また、ＯＰアンプＡ４の非反転入力は、基準電圧ラインに接続され、基準電圧が印加されている。なお、アナログスイッチＳ７は、コンデンサＣｃ１の両端子間（即ち、ＯＰアンプＡ４の出力と反転入力間）を開閉するスイッチであり、図３の上から５段目に示すように、スイッチＳ１，Ｓ３と同時にオンし、スイッチＳ１，Ｓ３がオフした直後のタイミングでオフする。
また、ＯＰアンプＡ５は、Ｂ電極の電荷積分回路を構成するもので、このＯＰアンプＡ５の出力と反転入力間には、コンデンサＣｃ２とアナログスイッチＳ８が並列に接続されている。また、ＯＰアンプＡ５の非反転入力は、基準電圧ラインに接続され、基準電圧が印加されている。なお、アナログスイッチＳ８は、コンデンサＣｃ２の両端子間（即ち、ＯＰアンプＡ５の出力と反転入力間）を開閉するスイッチであり、アナログスイッチＳ７と全く同じように動作する。
【００２１】
次に、ＯＰアンプＡ６は、ＯＰアンプＡ４の出力（以下、出力ＶＡという）とＯＰアンプＡ５の出力（以下、出力ＶＢという）の差分を増幅して出力する差分回路を構成するものである。
また、アナログスイッチＳ１０，Ｓ１３とＯＰアンプＡ７は、同期検波回路を構成するものである。この同期検波回路は、ＯＰアンプＡ６（差分回路）の出力（以下、差分出力Ｖ０という）からセンサ出力Ｖ１（検出信号）を出力する回路である。この場合、差分出力Ｖ０は、例えば図３の上から６段目（最下段）に示すように変化するが、この差分出力Ｖ０の波形における高電圧部分（即ち、スイッチＳ７，Ｓ８がオフとなり、スイッチＳ２，Ｓ４がオンとなってから差分出力Ｖ０が安定した時の電圧）がセンサ出力Ｖ１として、例えば車両のトランクの開閉制御を行うコントローラ（図示省略）に出力される。
なお、アナログスイッチＳ１０はアナログスイッチＳ６と、アナログスイッチＳ１３はアナログスイッチＳ５と同じ動作をする（図３参照）。
また、上記コントローラでは、この検出回路４０の出力Ｖ１が例えば規定のしきい値を超えるレベルになると、人体の接触が検知されたと判定する。なお、このしきい値は、タッチ電極Ａに例えば人体が接触した接触時のセンサ出力Ｖ１の値と、物体の接触がない非接触時におけるセンサ出力Ｖ１の値との、間に設定すればよい。後述するように、接触面積によらず、これらの値には大きさ差があるので、十分なマージンをとって上記しきい値を設定することができる。
【００２２】
以上のように構成された検出回路４０では、アナログスイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ６がオンしている時には、各電極（Ａ電極、Ｂ電極、及びＳ電極）により構成される静電容量は短絡されてその端子間電圧はゼロである。またこの時、アナログスイッチＳ７，Ｓ８もオンしているため、コンデンサＣｃ１，Ｃｃ２も同様に端子間電圧がゼロとなり、出力ＶＡと出力ＶＢは、何れも基準電圧となる。したがってこの時、差分出力Ｖ０はゼロとなる。
ところがその後、アナログスイッチＳ１，Ｓ３、アナログスイッチＳ７，Ｓ８、及びアナログスイッチＳ６が順にオフし、アナログスイッチＳ５、及びアナログスイッチＳ２，Ｓ４が順にオンした時には、コンデンサＣｃ１，Ｃｃ２の短絡が解除されて、各電極（Ａ電極、Ｂ電極、及びＳ電極）には基準電圧が印加される。このため、静電容量Ｃｔａ，Ｃａを含むＡ電極の静電容量とコンデンサＣｃ１の容量比に応じた電圧が出力ＶＡとして出力され、同様にＢ電極の静電容量とコンデンサＣｃ２の容量比に応じた電圧が出力ＶＢとして出力される。したがってこの結果、差分出力Ｖ０としては、Ａ電極側に構成される静電容量とＢ電極側に構成される静電容量の容量差（差分値）に応じた電圧が出力され、この電圧の安定値が、前述した同期検波回路によってセンサ出力Ｖ１（検出信号）として出力される。
なおこの場合、人体などの接触によって、コンデンサＣｃ１に対してＡ電極側の静電容量が大きくなると、出力ＶＡが減少する。
【００２３】
以上説明した本例の物体検知センサによれば、人体などの誘電率の高い物体がタッチ電極Ａに接触すると、接触面積が僅かでも、タッチ電極Ａの作用によりＡ電極とグランド間の静電容量（即ち、検出回路への入力信号）が大きく変化する。そして、この物体接触時の前記静電容量は、接触面積が大きい場合も小さい場合も大差なく、物体が接触していない非接触時よりも常に格段に大きな値となる。
というのは、例えばＡ電極の大きさがφ３０ｍｍ、センサケース１１の前面部１２の板厚が２ｍｍであり、人体（通常、指先）の接触面積がφ１０ｍｍである場合、仮に図９（ａ）に示すようにタッチ電極Ａがないとすると、Ａ電極とグランド間の等価回路は図９（ｂ）に示すようになり、約１ｐＦ程度の僅かな静電容量（Ａ電極−指間静電容量）を介して人体容量Ｃｐが検出回路４０に接続されたものとなる。つまり、タッチ電極Ａがないと、人体等の接触面積が小さくなるにつれて検出回路４０への入力信号（Ａ電極とグランド間の静電容量値）がそれに応じて相当に小さくなってしまう。
【００２４】
ところが、タッチ電極Ａが設けられている本例の構成であれば、図４（ａ）に示すように人体がタッチ電極Ａとの接触を介して検出電極Ａと結合するため、Ａ電極とグランド間の等価回路は図４（ｂ）に示すようになり、約９ｐＦ程度の大きな静電容量Ｃｔａを介して人体容量Ｃｐが検出回路４０に接続されたものとなる。なお、タッチ電極Ａと人体との間（タッチ電極−指間）は、図４（ｂ）に示すように、タッチ電極−指間の静電容量とタッチ電極−指間の接触抵抗が並列に接続された回路により結合されるので、接触面積が僅かでもインピーダンスは低くなる。このため、タッチ電極Ａがあると、人体等の接触面積が小さくても検出回路４０への入力信号である静電容量値はほとんど変化せず、接触面積が大きい時と大差なくなる。また、接触面積が小さい場合でも、人体等の接触がある接触時と接触のない非接触時の入力信号の差が大きく確保される。
これにより、検出回路４０の感度を高めることなく、接触面積が小さい場合でも、人体等を確実に検知できる。したがって、検出回路４０の感度を高めることによる既述した不利を回避しつつ、使い勝手や応答性を高めることができる。
また本例の物体検知センサでは、検出回路４０に接続される検出電極１３（Ａ電極）が、支持部材であるセンサケース１１の内面側に配置されているため、検出電極が表面に露出することによる既述した欠点も解消される。
【００２５】
また本例は、二つの検出電極（Ａ電極及びＢ電極）に応じた信号の差分をとっている差分式であるので、水滴などのノイズや温度ドリフトなどの影響が相殺され、より高感度かつ信頼性の高い接触検知が可能となる。
特に本例の場合、差分補正用検出電極１５（Ｂ電極）に容量結合された差分補正用タッチ電極１６（タッチ電極Ｂ）を配設した構成としているので、Ａ電極により構成される静電容量と、Ｂ電極により構成される静電容量を、非接触時において略同等の値に維持することが可能となり、上記相殺の精度を最大限に高めることが可能となる。
【００２６】
また本例では、Ａ電極の裏側を少なくとも含む非検知範囲を覆うように、シールド用のシールド電極１７が配設されている。このため、このシールド電極１７のシールド作用によって、検出側（タッチ電極Ａが設けられた面）の指向性を特に高めることができ、所望の検知位置でないセンサケース１１の裏面などに誘電体が接触したときの誤動作の可能性を基本的に低減できる。また、Ａ電極の裏側などに存在するグランド電位の部材（この場合、車体２１）の悪影響を排除して、この部材の影響による性能低下などを回避することができる。
【００２７】
また本例では、センサケース１１が、裏側の取付面に対して前面部１２が突出した位置に配置された形状とされ、突出した前面部１２の外面にタッチ電極Ａが配置され、この前面部の内面にＡ電極が配置されている。このため、雨が直接降り注ぐような場合でも、水による誤動作の可能性を低減できる。この場合、水による誤動作が起き易い状況、即ち、タッチ電極Ａが配置された前面部外面が水で覆われたり、タッチ電極Ａからグランド側である車体２１までを連続的に覆うように水が流れたりする状況が、図５に示すように、上述した突出形状によって阻止されるからである。
特に本例の場合、前記前面部１２の周縁に、側方に突出する庇状部１２ａが全周に渡り形成された形状（キノコ状の形状）となっているため、この庇状部１２ａで水を遮断し、タッチ電極Ａからグランド側である車体２１までを連続的に覆うように水が付着したり流れたりする状況を、より確実に阻止できる。
なお、このように水を遮断したり排除したり制限する機能をより高めるために、図５に示すような水対策カバー３１を庇状部１２ａの周辺に設けてもよい。図５に示した水対策カバー３１は、タッチ電極Ａの外周部や庇状部１２ａの裏側に形成した突出状の部分である。
【００２８】
なお、本発明は上述した形態例に限られず、各種の変形や応用があり得る。
例えば、水の影響を考慮する必要がない場合（例えば、屋内の水の飛散が無い環境で使用する場合）には、図６（ａ），（ｂ）に示すような平板状のセンサケースに各電極が設けられ、前述したキノコ状の形状でない態様でもよい。
また、Ｂ電極の作用とセンサケースの突出形状だけで水の影響による誤動作の可能性を十分低減できる場合（例えば、大量の雨が降り注ぐことがない場合）には、図７（ａ）に示すように、前述した庇状部１２ａや水対策カバー３１が無い態様でもよい。
また、センサケースの突出高さは、図７（ａ）に示すように、比較的低く設定してもよい場合もある。
また、Ｂ電極に対応するタッチ電極Ｂは、必ずしも必要ではなく、図７（ｂ）のように取り去ることができる場合もある。
また、検出回路の構成も上記形態例に限定されない。本発明は、支持部材を挟むように支持部材の内面と外面に検出電極とタッチ電極を配設した静電容量式のセンサ本体の構成を基本的特徴とするものであり、検出回路の詳細構成等は特に限定されるものではない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、検出回路の感度を高めることなく、接触面積が小さい場合でも、人体等を確実に検知できる。したがって、検出回路の感度を高めることによる既述した不利を回避しつつ、使い勝手や応答性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】物体検知センサのセンサ本体の構成を示す断面図である。
【図２】物体検知センサの検出回路を含む回路構成を示す図である。
【図３】検出回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】タッチ電極の作用効果を説明するための図である。
【図５】突出形状等による水対策効果を説明するための図である。
【図６】物体検知センサの他の形態例を示す図である。
【図７】物体検知センサの他の形態例を示す図である。
【図８】従来の物体検知センサを示す図である。
【図９】タッチ電極の作用効果を対比的に説明するための比較例を示す図である。
【符号の説明】
１０ センサ本体
１１ センサケース（支持部材）
１２ 前面部
１２ａ 庇状部
１３ Ａ電極（検出電極）
１４ タッチ電極Ａ（タッチ電極）
１５ Ｂ電極（差分補正用検出電極）
１６ タッチ電極Ｂ（差分補正用タッチ電極）
１７ シールド電極
２１ 車体
４０ 検出回路

Claims (9)

1. 絶縁材料よりなる支持部材と、
   この支持部材の内面に配置された検出電極と、
   前記支持部材の外面における前記検出電極に対向する位置に配置されて、前記検出電極に容量結合されたタッチ電極と、
   前記検出電極に接続され、前記検出電極とグランド間の静電容量の変化に基づいて、前記タッチ電極への物体の接触を検出して検出信号を出力する検出回路とを備えることを特徴とする物体検知センサ。
2. 前記支持部材の内面であって、前記検出電極の周囲を囲む位置には、差分補正用検出電極が配置され、
   前記検出回路は、前記検出電極とグランド間の静電容量に応じた値と、前記差分補正用検出電極とグランド間の静電容量に応じた値との差分値を演算し、この差分値の変化に基づいて、前記タッチ電極への物体の接触を検出して検出信号を出力するものであることを特徴とする請求項１記載の物体検知センサ。
3. 前記支持部材の外面における前記差分補正用検出電極に対向する位置に配置されて、前記差分補正用検出電極に容量結合された差分補正用タッチ電極を備えることを特徴とする請求項２に記載の物体検知センサ。
4. 前記検出電極の裏側を少なくとも含む非検知範囲を覆うように、シールド用のシールド電極が配設されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の物体検知センサ。
5. 前記支持部材は、裏側の取付面に対して前面部が突出した形状とされ、突出した前面部の外面に前記タッチ電極が配置され、この前面部の内面に前記検出電極が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の物体検知センサ。
6. 前記支持部材の前面部の側縁には、側方に突出する庇状部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の物体検知センサ。
7. 前記タッチ電極が車体表面の特定位置に露出するように、前記支持部材が車体に設けられるものであり、
   前記特定位置への物体の接触を検出する車両用センサとして機能することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の物体検知センサ。
8. 少なくとも前記タッチ電極が、車体の表面に設けられる飾り部材を構成していることを特徴とする請求項７に記載の物体検知センサ。
9. 前記支持部材における、少なくとも前記タッチ電極と前記検出電極に挟まれる部分が、車体の表面に設けられる飾り部材の基部として機能する構成であり、
   前記タッチ電極が、前記基部の外表面を覆う被覆層として形成されていることを特徴とする請求項８に記載の物体検知センサ。

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