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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024162020
(43)【公開日】2024-11-21
(54)【発明の名称】異常検出装置、及び静電容量検出装置
(51)【国際特許分類】
H03K 17/955 20060101AFI20241114BHJP
G06F 3/041 20060101ALI20241114BHJP
G06F 3/044 20060101ALI20241114BHJP
【ＦＩ】
H03K17/955 G
G06F3/041 430
G06F3/044 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023077158
(22)【出願日】2023-05-09
(71)【出願人】
【識別番号】000003551
【氏名又は名称】株式会社東海理化電機製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 聡
【テーマコード（参考）】
5J050
【Ｆターム（参考）】
5J050AA36
5J050BB23
5J050CC19
5J050FF25
(57)【要約】
【課題】装置自身が異常の有無を検出することができる異常検出装置、及び静電容量検出装置を提供する。
【解決手段】異常検出装置１１は、検出対象２の接触又は接近に応じた静電容量を発生する電極３の静電容量の変化を検出する静電容量検出装置１に使用される。素子１４は、静電容量検出装置１の制御回路７と電極３とを結ぶ配線９にスイッチング部１２を介して接続されている。判定部２０は、スイッチング部１２をオフして素子１４を配線９に繋がないときに制御回路７に入力される静電容量と、スイッチング部１２をオンして素子１４を配線９に繋いだときに制御回路７に入力される静電容量とに基づいて、静電容量検出装置１の異常の有無を判定する。
【選択図】図１
【解決手段】異常検出装置１１は、検出対象２の接触又は接近に応じた静電容量を発生する電極３の静電容量の変化を検出する静電容量検出装置１に使用される。素子１４は、静電容量検出装置１の制御回路７と電極３とを結ぶ配線９にスイッチング部１２を介して接続されている。判定部２０は、スイッチング部１２をオフして素子１４を配線９に繋がないときに制御回路７に入力される静電容量と、スイッチング部１２をオンして素子１４を配線９に繋いだときに制御回路７に入力される静電容量とに基づいて、静電容量検出装置１の異常の有無を判定する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
検出対象の接触又は接近に応じた静電容量を発生する電極の静電容量の変化を検出する静電容量検出装置に使用される異常検出装置であって、
前記静電容量検出装置の制御回路と前記電極とを結ぶ配線にスイッチング部を介して接続された素子と、
前記スイッチング部をオフして前記素子を前記配線に繋がないときに前記制御回路に入力される静電容量と、前記スイッチング部をオンして前記素子を前記配線に繋いだときに前記制御回路に入力される静電容量とに基づいて、前記静電容量検出装置の異常の有無を判定する判定部と、を備える異常検出装置。
前記静電容量検出装置の制御回路と前記電極とを結ぶ配線にスイッチング部を介して接続された素子と、
前記スイッチング部をオフして前記素子を前記配線に繋がないときに前記制御回路に入力される静電容量と、前記スイッチング部をオンして前記素子を前記配線に繋いだときに前記制御回路に入力される静電容量とに基づいて、前記静電容量検出装置の異常の有無を判定する判定部と、を備える異常検出装置。
【請求項2】
前記素子は、コンデンサである、請求項１に記載の異常検出装置。
【請求項3】
前記コンデンサの充電及び放電を選択的に実行可能な充放電回路を備え、
前記判定部は、異常判定を実行するのに先立ち、前記充放電回路によって放電経路を形成することにより、前記コンデンサを放電させ、放電後に前記充放電回路によって充電経路を形成することにより、異常有無の判定に必要な電荷を前記コンデンサに充電する、請求項２に記載の異常検出装置。
前記判定部は、異常判定を実行するのに先立ち、前記充放電回路によって放電経路を形成することにより、前記コンデンサを放電させ、放電後に前記充放電回路によって充電経路を形成することにより、異常有無の判定に必要な電荷を前記コンデンサに充電する、請求項２に記載の異常検出装置。
【請求項4】
前記電極は、複数設けられ、
前記スイッチング部及び前記素子の組は、前記電極ごとに設けられている、請求項１に記載の異常検出装置。
前記スイッチング部及び前記素子の組は、前記電極ごとに設けられている、請求項１に記載の異常検出装置。
【請求項5】
前記電極に繋がる複数端子コネクタの第１端子と前記制御回路との間に接続された前記配線に、前記スイッチング部としての第１スイッチング部を介して接続された前記素子としての第１素子と、
前記複数端子コネクタの第２端子に第２スイッチング部を介して接続された第２素子と、を備え、
前記判定部は、前記第１スイッチング部及び前記第１素子を用いた第１異常判定と、前記第２スイッチング部及び前記第２素子を用いた第２異常判定と、を実行する、請求項１に記載の異常検出装置。
前記複数端子コネクタの第２端子に第２スイッチング部を介して接続された第２素子と、を備え、
前記判定部は、前記第１スイッチング部及び前記第１素子を用いた第１異常判定と、前記第２スイッチング部及び前記第２素子を用いた第２異常判定と、を実行する、請求項１に記載の異常検出装置。
【請求項6】
前記第２素子としてのコンデンサの充電及び放電を選択的に実行可能な第２素子用充放電回路を備え、
前記判定部は、前記第２異常判定を実行するのに先立ち、前記第２素子用充放電回路によって放電経路を形成することにより、前記コンデンサを放電させ、放電後に前記第２素子用充放電回路によって充電経路を形成することにより、異常有無の判定に必要な電荷を前記コンデンサに充電する、請求項５に記載の異常検出装置。
前記判定部は、前記第２異常判定を実行するのに先立ち、前記第２素子用充放電回路によって放電経路を形成することにより、前記コンデンサを放電させ、放電後に前記第２素子用充放電回路によって充電経路を形成することにより、異常有無の判定に必要な電荷を前記コンデンサに充電する、請求項５に記載の異常検出装置。
【請求項7】
検出対象の接触又は接近に応じた静電容量を発生する電極と、前記電極の静電容量の変化を検出する制御回路と、を備える静電容量検出装置であって、
前記電極及び前記制御回路を結ぶ配線にスイッチング部を介して接続された素子と、
前記スイッチング部をオフして前記素子を前記配線に繋がないときに前記制御回路に入力される静電容量と、前記スイッチング部をオンして前記素子を前記配線に繋いだときに前記制御回路に入力される静電容量とに基づいて、前記静電容量検出装置の異常の有無を判定する判定部と、を備える静電容量検出装置。
前記電極及び前記制御回路を結ぶ配線にスイッチング部を介して接続された素子と、
前記スイッチング部をオフして前記素子を前記配線に繋がないときに前記制御回路に入力される静電容量と、前記スイッチング部をオンして前記素子を前記配線に繋いだときに前記制御回路に入力される静電容量とに基づいて、前記静電容量検出装置の異常の有無を判定する判定部と、を備える静電容量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、異常検出装置、及び静電容量検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、特許文献１に開示されるように、押圧操作される複数の操作ボタンが設けられたコントローラが周知である。特許文献１のコントローラは、静電容量の変化によって押圧操作を検出する静電シートと、操作ボタンごとに設けられたメカニカルスイッチと、を備える。このコントローラは、静電シートがタッチ操作を検出しつつ、メカニカルスイッチがオンを検出したとき、メカニカルスイッチが押圧操作されたと検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－１３４２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１においては、メカニカルスイッチを押圧操作した後に手を離しても、メカニカルスイッチの可動部が元の状態に復帰しないことに対する懸念が記載されている。そこで、特許文献１の場合、静電シートがタッチ操作を検出していないにも関わらず、メカニカルスイッチがオンの状態をとったとき、メカニカルスイッチが元の状態に復帰していないとして、メカニカルスイッチが異常であることを報知するようにしている。
【0005】
ところで、静電シートを用いたタッチセンサにおいては、例えば、タッチセンサに発生する異常を装置自身が検出できることが求められている。しかし、特許文献１は、押圧操作時にメカニカルスイッチが元の状態に戻らない故障を検出する技術であるので、前述のニーズに対応することができない。よって、タッチセンサの異常を装置自身で検出可能な技術の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題を解決する異常検出装置は、検出対象の接触又は接近に応じた静電容量を発生する電極の静電容量の変化を検出する静電容量検出装置に使用される装置であって、前記静電容量検出装置の制御回路と前記電極とを結ぶ配線にスイッチング部を介して接続された素子と、前記スイッチング部をオフして前記素子を前記配線に繋がないときに前記制御回路に入力される静電容量と、前記スイッチング部をオンして前記素子を前記配線に繋いだときに前記制御回路に入力される静電容量とに基づいて、前記静電容量検出装置の異常の有無を判定する判定部と、を備える。
【0007】
前記課題を解決する静電容量検出装置は、検出対象の接触又は接近に応じた静電容量を発生する電極と、前記電極の静電容量の変化を検出する制御回路と、を備える装置であって、前記電極及び前記制御回路を結ぶ配線にスイッチング部を介して接続された素子と、前記スイッチング部をオフして前記素子を前記配線に繋がないときに前記制御回路に入力される静電容量と、前記スイッチング部をオンして前記素子を前記配線に繋いだときに前記制御回路に入力される静電容量とに基づいて、前記静電容量検出装置の異常の有無を判定する判定部と、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本発明は、装置自身が異常の有無を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１実施形態に係る異常検出装置の構成を示す回路図である。
【図2】複数電極の配置パターンを示す模式図である。
【図3】異常判定の動作を説明するための回路図である。
【図4】異常判定の動作を説明するための回路図である。
【図5】異常判定の手順を示すフローチャートである。
【図6】異常検出装置の動作を説明するための回路図である。
【図7】第２実施形態に係る異常検出装置の構成を示す回路図である。
【図8】（ａ）は接続ケーブルを複数端子コネクタに接続するときの説明図であり、（ｂ）は複数端子コネクタに接続ケーブルが半嵌合となっている状態を示す説明図である。
【図9】第１異常判定の動作を説明するための回路図である。
【図10】第２異常判定の動作を説明するための回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
（第１実施形態）
以下、本開示の第１実施形態を説明する。
（静電容量検出装置１）
図１に示すように、静電容量検出装置１は、検出対象２の接触又は接近に基づいて静電容量が変化する電極３を備える。検出対象２は、例えば、指等の人体の一部である。電極３は、例えば、検知面４の裏面に配置される電極シートが用いられる。静電容量検出装置１は、検知面４に対する検出対象２の接触又は接近を、電極３の静電容量の変化に基づいて検出する。静電容量検出装置１は、例えば、車両に使用される。
以下、本開示の第１実施形態を説明する。
（静電容量検出装置１）
図１に示すように、静電容量検出装置１は、検出対象２の接触又は接近に基づいて静電容量が変化する電極３を備える。検出対象２は、例えば、指等の人体の一部である。電極３は、例えば、検知面４の裏面に配置される電極シートが用いられる。静電容量検出装置１は、検知面４に対する検出対象２の接触又は接近を、電極３の静電容量の変化に基づいて検出する。静電容量検出装置１は、例えば、車両に使用される。
【0011】
静電容量検出装置１は、例えば、自己容量方式により、ユーザの人体の一部が触れる検知面４に対するユーザのタッチ操作を検出する。タッチ操作は、例えば、指をタッチして直ぐに離すタップ操作、指をタッチしたまま暫く静止する長押し操作、指を一定方向に動かすなぞり操作、指を一定方向に短く動かすスワイプ操作を含む。また、タッチ操作は、２本以上の指を広げたり摘まんだりするピンチ操作、２本以上の指を回す回転操作、２本以上の指を広げるストレッチ操作を含む。
【0012】
（静電容量検出装置１の電気構成）
図１に示す通り、静電容量検出装置１は、静電容量検出装置１の動作を制御する制御回路７を備える。制御回路７は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、各種メモリなどから構成される。制御回路７は、電極３の静電容量を入力する静電検出ポート８を有する。静電検出ポート８は、線上に電圧調整用の抵抗Ｒ１が設けられた配線９を介して電極３に接続されている。制御回路７は、電極３に発生する静電容量を、静電検出ポート８から電圧値で入力する。
図１に示す通り、静電容量検出装置１は、静電容量検出装置１の動作を制御する制御回路７を備える。制御回路７は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、各種メモリなどから構成される。制御回路７は、電極３の静電容量を入力する静電検出ポート８を有する。静電検出ポート８は、線上に電圧調整用の抵抗Ｒ１が設けられた配線９を介して電極３に接続されている。制御回路７は、電極３に発生する静電容量を、静電検出ポート８から電圧値で入力する。
【0013】
（電極３）
図２に示すように、電極３は、複数の操作位置を検出できるように複数設けられている。本例の場合、電極３は、第１電極３ａ、第２電極３ｂ、第３電極３ｃ、第４電極３ｄ、及び第５電極３ｅの５つを含む。本例の場合、電極３の配置パターンは、例えば、第１電極３ａを中心として、その周囲に第２電極３ｂ～第５電極３ｅが並ぶ例を挙げている。制御回路７は、第１電極３ａ～第５電極３ｅから静電容量を各々入力する。そして、制御回路７は、第１電極３ａ～第５電極３ｅの静電容量の変化を監視することにより、どの電極３がタッチ操作されたのかを検出する。
図２に示すように、電極３は、複数の操作位置を検出できるように複数設けられている。本例の場合、電極３は、第１電極３ａ、第２電極３ｂ、第３電極３ｃ、第４電極３ｄ、及び第５電極３ｅの５つを含む。本例の場合、電極３の配置パターンは、例えば、第１電極３ａを中心として、その周囲に第２電極３ｂ～第５電極３ｅが並ぶ例を挙げている。制御回路７は、第１電極３ａ～第５電極３ｅから静電容量を各々入力する。そして、制御回路７は、第１電極３ａ～第５電極３ｅの静電容量の変化を監視することにより、どの電極３がタッチ操作されたのかを検出する。
【0014】
また、図２に示す電極配置パターンの場合、静電容量検出装置１は、検知面４における上下左右の十字方向への指の操作を検出可能としてもよい。具体的には、第１電極３ａから第２電極３ｂへのタッチ操作の切り替わりが検出された場合、図中の上方向への操作があったと検出するとともに、第２電極３ｂから第１電極３ａへのタッチ操作の切り替わりが検出された場合、図中の下方向への操作があったと検出してもよい。このように、他の電極３の間でも同様の検出方法をとることにより、十字方向の操作を検出可能としてもよい。
【0015】
（異常検出装置１１）
図１に示す通り、静電容量検出装置１は、静電容量検出装置１に発生する異常を検出する異常検出装置１１を備える。異常検出装置１１は、例えば、所定のタイミングにおいて異常判定の処理を実行することにより、静電容量検出装置１に発生する異常を自発的に検出する。異常判定の処理を実行するタイミングとしては、例えば、静電容量検出装置１に電力が供給されたタイミングや、電力供給中の定期的なタイミングなどが挙げられる。
図１に示す通り、静電容量検出装置１は、静電容量検出装置１に発生する異常を検出する異常検出装置１１を備える。異常検出装置１１は、例えば、所定のタイミングにおいて異常判定の処理を実行することにより、静電容量検出装置１に発生する異常を自発的に検出する。異常判定の処理を実行するタイミングとしては、例えば、静電容量検出装置１に電力が供給されたタイミングや、電力供給中の定期的なタイミングなどが挙げられる。
【0016】
異常検出装置１１は、電極３と制御回路７とを結ぶ配線９にスイッチング部１２を介して接続された素子１４を備える。素子１４は、例えば、コンデンサ１６である。素子１４は、スイッチング部１２及びグランドの間に接続されている。電極３が複数の場合、スイッチング部１２及び素子１４の組は、電極３ごとに設けられている。
【0017】
スイッチング部１２は、例えば、トランジスタである。この場合、トランジスタは、コレクタが抵抗Ｒ１及び電極３の中点１７に接続され、エミッタが素子１４に接続され、ベースが制御回路７の第１出力ポート１８に接続されている。スイッチング部１２は、第１出力ポート１８から出力される信号に基づいて、オンとオフとが切り替えられる。
【0018】
異常検出装置１１は、異常検出装置１１において異常の有無を判定する判定部２０を備える。判定部２０は、例えば、制御回路７に設けられている。判定部２０は、スイッチング部１２をオフして素子１４を配線９に繋がないときに制御回路７に入力される静電容量と、スイッチング部１２をオンして素子１４を配線９に繋いだときに制御回路７に入力される静電容量とに基づいて、静電容量検出装置１の異常の有無を判定する。電極３が複数の場合、判定部２０は、各電極３の異常判定を順に実行する。
【0019】
（異常判定）
判定部２０は、例えば、スイッチング部１２及び素子１４を用いた異常判定を実行する。本例の場合、異常判定は、例えば、静電容量検出装置１のオープン故障の有無を判定する処理である。オープン故障は、例えば、電気経路が開放される異常である。オープン故障で検出する対象は、例えば、静電検出ポート８の接続箇所Ｐ１、抵抗Ｒ１の一方の抵抗端の接続箇所Ｐ２、抵抗Ｒ２の他方の抵抗端の接続箇所Ｐ３などが挙げられる。判定部２０は、第１出力ポート１８から出力する信号に基づいてスイッチング部１２を制御することにより、オープン故障の有無の判定を実行する。
判定部２０は、例えば、スイッチング部１２及び素子１４を用いた異常判定を実行する。本例の場合、異常判定は、例えば、静電容量検出装置１のオープン故障の有無を判定する処理である。オープン故障は、例えば、電気経路が開放される異常である。オープン故障で検出する対象は、例えば、静電検出ポート８の接続箇所Ｐ１、抵抗Ｒ１の一方の抵抗端の接続箇所Ｐ２、抵抗Ｒ２の他方の抵抗端の接続箇所Ｐ３などが挙げられる。判定部２０は、第１出力ポート１８から出力する信号に基づいてスイッチング部１２を制御することにより、オープン故障の有無の判定を実行する。
【0020】
（素子１４の充放電）
図１に示す通り、異常検出装置１１は、素子１４であるコンデンサ１６の充電及び放電を選択的に実行可能な充放電回路２２を備える。異常検出装置１１に充放電回路２２を設けるのは、例えば、コンデンサ１６に寄生容量が発生していても、コンデンサ１６が放電→充電されることにより、制御回路７でコンデンサ１６の正しい静電容量が検出できるようにするためである。
図１に示す通り、異常検出装置１１は、素子１４であるコンデンサ１６の充電及び放電を選択的に実行可能な充放電回路２２を備える。異常検出装置１１に充放電回路２２を設けるのは、例えば、コンデンサ１６に寄生容量が発生していても、コンデンサ１６が放電→充電されることにより、制御回路７でコンデンサ１６の正しい静電容量が検出できるようにするためである。
【0021】
充放電回路２２は、充放電回路２２の経路を接続又は遮断するための第１充放電用スイッチング部２４及び第２充放電用スイッチング部２５を有する。第１充放電用スイッチング部２４は、例えば、素子１４及び第２充放電用スイッチング部２５の間に接続されている。第１充放電用スイッチング部２４は、例えば、トランジスタである。この場合、第１充放電用スイッチング部２４は、コレクタが素子１４とスイッチング部１２との中点２６に接続され、エミッタが第２充放電用スイッチング部２５と抵抗Ｒ２との中点２７に接続され、ベースが制御回路７の第２出力ポート２８に接続されている。電圧調整用である抵抗Ｒ２は、一端が第２充放電用スイッチング部２５に接続され、他方がグランドに接続されている。第１充放電用スイッチング部２４は、第２出力ポート２８から入力する信号に基づいて、オンオフが制御される。
【0022】
第２充放電用スイッチング部２５は、例えば、トランジスタである。この場合、第２充放電用スイッチング部２５は、コレクタが電圧調整用の抵抗Ｒ３を介して電源＋Ｂに接続され、エミッタが中点２７に接続され、ベースが制御回路７の第３出力ポート２９に接続されている。第２充放電用スイッチング部２５は、第３出力ポート２９から入力する信号に基づいて、オンオフが制御される。
【0023】
判定部２０は、異常判定（オープン故障の判定）を実行するのに先立ち、充放電回路２２によって放電経路を形成することにより、素子１４を放電させる。そして、判定部２０は、素子１４の放電後に、充放電回路２２によって充電経路を形成することにより、異常有無の判定に必要な電荷を素子１４に充電する。判定部２０は、素子１４の充電後、スイッチング部１２及び素子１４を用いた異常判定を実行する。
【0024】
次に、本実施形態の異常検出装置１１（静電容量検出装置１）の作用について説明する。
（素子１４の放電→充電の動作）
図３に示すように、判定部２０は、定期又は不定期に、スイッチング部１２、第１充放電用スイッチング部２４、及び第２充放電用スイッチング部２５を用いて、異常判定を実行する。まず、判定部２０は、素子１４に蓄えられる電荷を最適化するために、素子１４の充放電を実行する。具体的には、判定部２０は、第２出力ポート２８からＨｉレベル信号を出力することにより、第１充放電用スイッチング部２４をオンする。第１充放電用スイッチング部２４がオンされると、素子１４から第１充放電用スイッチング部２４を介して抵抗Ｒ２に電流が流れる放電経路が形成される。よって、素子１４の電荷がゼロ又はその付近の値となる。
（素子１４の放電→充電の動作）
図３に示すように、判定部２０は、定期又は不定期に、スイッチング部１２、第１充放電用スイッチング部２４、及び第２充放電用スイッチング部２５を用いて、異常判定を実行する。まず、判定部２０は、素子１４に蓄えられる電荷を最適化するために、素子１４の充放電を実行する。具体的には、判定部２０は、第２出力ポート２８からＨｉレベル信号を出力することにより、第１充放電用スイッチング部２４をオンする。第１充放電用スイッチング部２４がオンされると、素子１４から第１充放電用スイッチング部２４を介して抵抗Ｒ２に電流が流れる放電経路が形成される。よって、素子１４の電荷がゼロ又はその付近の値となる。
【0025】
続いて、図４に示すように、判定部２０は、第２出力ポート２８及び第３出力ポート２９の両方からＨｉレベル信号を出力することにより、第１充放電用スイッチング部２４及び第２充放電用スイッチング部２５をオンする。第１充放電用スイッチング部２４及び第２充放電用スイッチング部２５がオンされると、電源＋Ｂから第１充放電用スイッチング部２４及び第２充放電用スイッチング部２５を経由して素子１４に電流が流れる充電経路が形成される。よって、素子１４に最適な電荷が充電される。
【0026】
（異常判定の具体的な処理）
図５は、異常判定（オープン故障の有無の判定）の主処理の流れを示す。まず、判定部２０は、スイッチング部１２がオフのときに静電検出ポート８に入力される静電容量を取得しておく。すなわち、判定部２０は、電極３のみの静電容量を静電検出ポート８で検出する。
図５は、異常判定（オープン故障の有無の判定）の主処理の流れを示す。まず、判定部２０は、スイッチング部１２がオフのときに静電検出ポート８に入力される静電容量を取得しておく。すなわち、判定部２０は、電極３のみの静電容量を静電検出ポート８で検出する。
【0027】
続いて、ステップ１０１において、判定部２０は、素子１４の電荷を最適化した後、第１出力ポート１８からＨｉレベル信号を出力することにより、スイッチング部１２をオンする。すなわち、判定部２０は、静電容量検出装置１のオープン故障の有無を判定するために、素子１４を有効にする。
【0028】
図６に示すように、スイッチング部１２がオンされた場合、素子１４からスイッチング部１２及び抵抗Ｒ１を経由して静電検出ポート８に電流が流れる経路が形成される。すなわち、静電検出ポート８には、電極３及び素子１４の両方の静電容量が入力される。
【0029】
ここで、静電容量検出装置１にオープン故障が発生していないとき、スイッチング部１２がオンされると、静電検出ポート８に入力される静電容量は、素子１４の電荷分、増加する。すなわち、スイッチング部１２のオンオフの前後で、静電検出ポート８に入力される静電容量に変化が生じる。
【0030】
一方、静電容量検出装置１にオープン故障が発生していた場合、電極３の電荷は静電検出ポート８に入力されず、かつ、スイッチング部１２をオンして素子１４を有効にしても、素子１４の電荷が静電検出ポート８に入力されない。すなわち、静電容量検出装置１にオープン故障が発生すると、スイッチング部１２がオンオフされる前後で、静電検出ポート８に入力される静電容量に変化が生じない。よって、スイッチング部１２をオンしても静電容量に変化が生じない場合には、オープン故障ありと判定できる。
【0031】
図５に示す通り、ステップ１０２において、判定部２０は、第１出力ポート１８からＨｉレベル信号を出力してスイッチング部１２をオンした後、静電検出ポート８に入力される静電容量が増加したか否かを判定する。静電容量は、オープン故障の発生時、増加し、オープン故障の非発生時、増加しない。ステップ１０２の判定において、静電容量が増加したと判定された場合、ステップ１０３に移行する。一方、ステップ１０２の判定において、静電容量が増加していないと判定された場合、ステップ１０４に移行する。
【0032】
ステップ１０３において、判定部２０は、静電容量の増加時、静電容量検出装置１に異常がないと判定する。すなわち、判定部２０は、スイッチング部１２がオンした後に静電容量が増加した場合、静電容量検出装置１の状態が「異常なし」であると判定する。
【0033】
ステップ１０４において、判定部２０は、静電容量の非増加時、静電容量検出装置１に異常があると判定する。すなわち、判定部２０は、スイッチング部１２がオンした後も静電容量に変化がない場合、静電容量検出装置１の状態が「異常あり」であると判定する。判定部２０は、異常ありと判定した場合、例えば、異常ありの旨の通知を実行することが好ましい。異常ありの通知は、例えば、車載ディスプレイを用いた視覚的な通知や、車載スピーカを用いた音声による通知などが挙げられる。
【0034】
電極３が複数の場合、判定部２０は、各電極３の異常判定を順に実行する。例えば、第１電極３ａ～第５電極３ｅの５つの電極３が存在する場合、第１電極３ａ～第５電極３ｅについて、異常判定を順に実行する。よって、電極３が複数存在する場合でも、各電極３について、異常有無を検出することが可能となる。
【0035】
（第１実施形態の効果）
上記実施形態の構成によれば、以下のような効果を得ることができる。
（1.1）異常検出装置１１は、検出対象２の接触又は接近に応じた静電容量を発生する電極３の静電容量の変化を検出する静電容量検出装置１に使用される。異常検出装置１１が備える素子１４は、静電容量検出装置１の制御回路７と電極３とを結ぶ配線９にスイッチング部１２を介して接続されている。異常検出装置１１が備える判定部２０は、スイッチング部１２をオフして素子１４を配線９に繋がないときに制御回路７に入力される静電容量と、スイッチング部１２をオンして素子１４を配線９に繋いだときに制御回路７に入力される静電容量とに基づいて、静電容量検出装置１の異常の有無を判定する。
上記実施形態の構成によれば、以下のような効果を得ることができる。
（1.1）異常検出装置１１は、検出対象２の接触又は接近に応じた静電容量を発生する電極３の静電容量の変化を検出する静電容量検出装置１に使用される。異常検出装置１１が備える素子１４は、静電容量検出装置１の制御回路７と電極３とを結ぶ配線９にスイッチング部１２を介して接続されている。異常検出装置１１が備える判定部２０は、スイッチング部１２をオフして素子１４を配線９に繋がないときに制御回路７に入力される静電容量と、スイッチング部１２をオンして素子１４を配線９に繋いだときに制御回路７に入力される静電容量とに基づいて、静電容量検出装置１の異常の有無を判定する。
【0036】
本構成によれば、例えば静電容量検出装置１の配線９が正しく接続されていない配線異常が発生した場合、異常有無の判定においてスイッチング部１２をオンにして素子１４を有効にしても、素子１４を制御回路７に接続することができない。このため、スイッチング部１２のオンオフの前後で静電容量の変化が生じないので、静電容量検出装置１に配線異常が発生していると判定することが可能となる。よって、装置自身が異常の有無を検出することができる。
【0037】
（1.2）素子１４は、コンデンサ１６である。この構成によれば、汎用のコンデンサ１６を用いて異常検出装置１１の構成を簡素化できる。
（1.3）異常検出装置１１は、コンデンサ１６の充電及び放電を選択的に実行可能な充放電回路２２を備える。判定部２０は、異常判定を実行するのに先立ち、充放電回路２２によって放電経路を形成することにより、コンデンサ１６を放電させ、放電後に充放電回路２２によって充電経路を形成することにより、異常有無の判定に必要な電荷をコンデンサ１６に充電する。この構成によれば、コンデンサ１６に蓄電する電荷を最適化することが可能となるので、異常有無の判定精度を向上できる。
（1.3）異常検出装置１１は、コンデンサ１６の充電及び放電を選択的に実行可能な充放電回路２２を備える。判定部２０は、異常判定を実行するのに先立ち、充放電回路２２によって放電経路を形成することにより、コンデンサ１６を放電させ、放電後に充放電回路２２によって充電経路を形成することにより、異常有無の判定に必要な電荷をコンデンサ１６に充電する。この構成によれば、コンデンサ１６に蓄電する電荷を最適化することが可能となるので、異常有無の判定精度を向上できる。
【0038】
（1.4）電極３は、複数設けられている。スイッチング部１２及び素子１４の組は、電極３ごとに設けられている。この構成によれば、電極３が複数設けられている場合であっても、各電極３において異常有無を判定することが可能となる。よって、静電容量検出装置１の信頼性の向上に寄与する。
【0039】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態に記載した異常判定（第１異常判定と記す）の他に、第２異常判定も行う実施例である。よって、第１実施形態と同一部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。なお、第２実施形態においては、スイッチング部１２を第１スイッチング部１３とし、素子１４を第１素子１５とし、充放電回路２２を第１素子用充放電回路２３とする。
次に、第２実施形態を説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態に記載した異常判定（第１異常判定と記す）の他に、第２異常判定も行う実施例である。よって、第１実施形態と同一部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。なお、第２実施形態においては、スイッチング部１２を第１スイッチング部１３とし、素子１４を第１素子１５とし、充放電回路２２を第１素子用充放電回路２３とする。
【0040】
（検出ユニット３４）
図７に示すように、静電容量検出装置１は、電極３を含む検出ユニット３４を備える。検出ユニット３４は、電極３を外部（例えば、制御回路７など）に接続するための複数の接続端子３５を有する複数端子コネクタ３６を備える。接続端子３５は、例えば、１つの電極３に対し、２つの端子（第１端子３７ａ、及び第２端子３７ｂ）を有する。このため、電極３が複数の場合、第１端子３７ａ及び第２端子３７ｂの端子対は、複数設けられる。
図７に示すように、静電容量検出装置１は、電極３を含む検出ユニット３４を備える。検出ユニット３４は、電極３を外部（例えば、制御回路７など）に接続するための複数の接続端子３５を有する複数端子コネクタ３６を備える。接続端子３５は、例えば、１つの電極３に対し、２つの端子（第１端子３７ａ、及び第２端子３７ｂ）を有する。このため、電極３が複数の場合、第１端子３７ａ及び第２端子３７ｂの端子対は、複数設けられる。
【0041】
（接続ケーブル４０）
図８（ａ）に示すように、検出ユニット３４は、接続ケーブル４０を介して制御回路７に電気接続されている。接続ケーブル４０は、例えば、ＦＦＣ（Flexible Flat Cable）が使用されている。制御回路７から延びる接続ケーブル４０の端部は、検出ユニット３４の複数端子コネクタ３６に接続される。
図８（ａ）に示すように、検出ユニット３４は、接続ケーブル４０を介して制御回路７に電気接続されている。接続ケーブル４０は、例えば、ＦＦＣ（Flexible Flat Cable）が使用されている。制御回路７から延びる接続ケーブル４０の端部は、検出ユニット３４の複数端子コネクタ３６に接続される。
【0042】
（第２異常判定）
図８（ｂ）に示すように、接続ケーブル４０は、傾いた状態で複数端子コネクタ３６に接続されてしまうことがある。このように、複数端子コネクタ３６と接続ケーブル４０とが傾いて接続されて半嵌合の状態になってしまうと、複数端子コネクタ３６の端子と接続ケーブル４０の端子との一部が接触しないコネクタ接触不良が発生してしまう。本例の場合、第２異常判定は、このような端子同士の一部が接触しないコネクタ接触不良の有無を判定する処理である。
図８（ｂ）に示すように、接続ケーブル４０は、傾いた状態で複数端子コネクタ３６に接続されてしまうことがある。このように、複数端子コネクタ３６と接続ケーブル４０とが傾いて接続されて半嵌合の状態になってしまうと、複数端子コネクタ３６の端子と接続ケーブル４０の端子との一部が接触しないコネクタ接触不良が発生してしまう。本例の場合、第２異常判定は、このような端子同士の一部が接触しないコネクタ接触不良の有無を判定する処理である。
【0043】
（異常検出装置１１）
図７に示す通り、第１端子３７ａは、静電検出ポート８に繋がる配線９に接続されている。第２端子３７ｂは、第２スイッチング部３８を介して第２素子３９に接続されている。このように、複数端子コネクタ３６は、配線９が接続された第１端子３７ａと、第２スイッチング部３８に接続された第２端子３７ｂと、を有する。電極３は、電気経路が途中で分岐することにより、第１端子３７ａ及び第２端子３７ｂの各々に接続されている。
図７に示す通り、第１端子３７ａは、静電検出ポート８に繋がる配線９に接続されている。第２端子３７ｂは、第２スイッチング部３８を介して第２素子３９に接続されている。このように、複数端子コネクタ３６は、配線９が接続された第１端子３７ａと、第２スイッチング部３８に接続された第２端子３７ｂと、を有する。電極３は、電気経路が途中で分岐することにより、第１端子３７ａ及び第２端子３７ｂの各々に接続されている。
【0044】
第２素子３９は、第２スイッチング部３８及びグランドの間に接続されている。第２素子３９は、例えば、コンデンサ４１である。電極３が複数の場合、第２スイッチング部３８及び第２素子３９の組は、電極３ごとに設けられている。
【0045】
第２スイッチング部３８は、例えば、トランジスタである。この場合、トランジスタは、コレクタが複数端子コネクタ３６の第２端子３７ｂに接続され、エミッタが第２素子３９に接続され、ベースが制御回路７の第４出力ポート４２に接続されている。第２スイッチング部３８は、第４出力ポート４２から出力される信号に基づいて、オンとオフとが切り替えられる。
【0046】
判定部２０は、例えば、第２素子３９及び第２スイッチング部３８を用いた第２異常判定を実行する。判定部２０は、第４出力ポート４２から出力する信号に基づいて第２スイッチング部３８を制御することにより、第２異常判定を実行する。本例の場合、判定部２０は、第１スイッチング部１３及び第１素子１５を用いた第１異常判定と、前述の第２異常判定と、の両方を実行する。第１異常判定及び第２異常判定は、同時に実行されてもよいし、異なるタイミングで実行されてもよい。
【0047】
（第２素子３９の充放電）
図７に示す通り、異常検出装置１１は、第２素子３９であるコンデンサ４１の充電及び放電を選択的に実行可能な第２素子用充放電回路４４を備える。異常検出装置１１に第２素子用充放電回路４４を設けるのは、例えば、第２素子３９に寄生容量が発生していても、第２素子３９が放電→充電されることにより、制御回路７で第２素子３９の正しい静電容量が検出できるようにするためである。
図７に示す通り、異常検出装置１１は、第２素子３９であるコンデンサ４１の充電及び放電を選択的に実行可能な第２素子用充放電回路４４を備える。異常検出装置１１に第２素子用充放電回路４４を設けるのは、例えば、第２素子３９に寄生容量が発生していても、第２素子３９が放電→充電されることにより、制御回路７で第２素子３９の正しい静電容量が検出できるようにするためである。
【0048】
第２素子用充放電回路４４は、前述の第１素子用充放電回路２３と同様の構成である。具体的には、第３充放電用スイッチング部４５、第４充放電用スイッチング部４６、及び、２つの電圧調整用の抵抗Ｒ４、Ｒ５を有する。第３充放電用スイッチング部４５のベースは、制御回路７の第５出力ポート４７に接続されている。第４充放電用スイッチング部４６のベースは、制御回路７の第６出力ポート４８に接続されている。
【0049】
次に、本実施形態の異常検出装置１１（静電容量検出装置１）の作用について説明する。
（第１異常判定の処理）
図９に示すように、判定部２０は、定期又は不定期に、第１出力ポート１８からＨｉレベル信号を出力して第１スイッチング部１３をオンすることにより、第１異常判定を実行する。第１異常判定は、静電容量検出装置１におけるオープン故障の有無の判定である。なお、説明は省略するが、第１スイッチング部１３がオンする前に、第１素子用充放電回路２３によって、第１素子１５の電荷が最適化されることが好ましい。
（第１異常判定の処理）
図９に示すように、判定部２０は、定期又は不定期に、第１出力ポート１８からＨｉレベル信号を出力して第１スイッチング部１３をオンすることにより、第１異常判定を実行する。第１異常判定は、静電容量検出装置１におけるオープン故障の有無の判定である。なお、説明は省略するが、第１スイッチング部１３がオンする前に、第１素子用充放電回路２３によって、第１素子１５の電荷が最適化されることが好ましい。
【0050】
第１スイッチング部１３がオンされた場合、第１素子１５から第１スイッチング部１３及び抵抗Ｒ１を経由して静電検出ポート８に電流が流れる経路が形成される。すなわち、静電検出ポート８には、電極３及び第１素子１５の両方の静電容量が入力される。判定部２０は、第１スイッチング部１３のオンオフの前後で静電検出ポート８に入力される静電容量に基づいて、オープン故障の有無を判定する。具体的には、判定部２０は、静電容量の増加を検出した場合、オープン故障なしと判定し、静電容量の増加を検出しない場合、オープン故障ありと判定する。
【0051】
（第２異常判定の処理）
図１０に示すように、判定部２０は、定期又は不定期に、第２スイッチング部３８、第３充放電用スイッチング部４５、及び第４充放電用スイッチング部４６を用いて、第２異常判定を実行する。第２異常判定は、第１異常判定に連続して実行されてもよいし、第１異常判定とは無関係なタイミングで実行されてもよい。まず、判定部２０は、第２素子３９に蓄えられる電荷を最適化するために、第２素子３９の充放電を実行する。なお、第２素子３９の電荷を最適化する動作は、前述した第１素子１５の電荷を最適化する動作と同様であるので、説明を省略する。
図１０に示すように、判定部２０は、定期又は不定期に、第２スイッチング部３８、第３充放電用スイッチング部４５、及び第４充放電用スイッチング部４６を用いて、第２異常判定を実行する。第２異常判定は、第１異常判定に連続して実行されてもよいし、第１異常判定とは無関係なタイミングで実行されてもよい。まず、判定部２０は、第２素子３９に蓄えられる電荷を最適化するために、第２素子３９の充放電を実行する。なお、第２素子３９の電荷を最適化する動作は、前述した第１素子１５の電荷を最適化する動作と同様であるので、説明を省略する。
【0052】
判定部２０は、第２素子３９の電荷を最適化した後、第４出力ポート４２からＨｉレベル信号を出力することにより、第２スイッチング部３８をオンする。すなわち、判定部２０は、静電容量検出装置１のコネクタ接触不良の有無を判定するために、第２素子３９を有効にする。第２スイッチング部３８がオンされた場合、第２素子３９から第２端子３７ｂ、第１端子３７ａ、及び抵抗Ｒ１を経由して静電検出ポート８に電流が流れる経路が形成される。
【0053】
ここで、複数端子コネクタ３６にコネクタ接触不良が発生していない場合、静電検出ポート８には、電極３及び第２素子３９の両方の静電容量が入力される。よって、判定部２０は、第２スイッチング部３８がオンされた場合、静電検出ポート８で入力する静電容量が増加していれば、複数端子コネクタ３６にコネクタ接触不良が発生していないと判定する。
【0054】
一方、複数端子コネクタ３６（図１０の場合は、第１端子３７ａ）にコネクタ接触不良が発生している場合、電極３の電荷は静電検出ポート８に入力されず、かつ、第２スイッチング部３８をオンして第２素子３９を有効にしても、第２素子３９の電荷が静電検出ポート８に入力されない。すなわち、静電容量検出装置１にコネクタ接触不良が発生すると、第２スイッチング部３８がオンオフされる前後で、静電検出ポート８に入力される静電容量に変化が生じない。よって、第２スイッチング部３８をオンしても静電容量に変化が生じない場合には、コネクタ接触不良ありと判定できる。
【0055】
判定部２０は、複数端子コネクタ３６にコネクタ接触不良ありと判定した場合、例えば、コネクタ接触不良ありの旨の通知を実行することが好ましい。コネクタ接触不良ありの通知は、例えば、車載ディスプレイを用いた視覚的な通知や、車載スピーカを用いた音声による通知などが挙げられる。
【0056】
（実施形態の効果）
上記実施形態の構成によれば、第１実施形態に記載の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
上記実施形態の構成によれば、第１実施形態に記載の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
【0057】
（2.1）異常検出装置１１は、電極３に繋がる複数端子コネクタ３６の第１端子３７ａと制御回路７との間に接続された配線９に、スイッチング部１２としての第１スイッチング部１３を介して接続された素子１４としての第１素子１５を備える。異常検出装置１１は、複数端子コネクタ３６の第２端子３７ｂに第２スイッチング部３８を介して接続された第２素子３９を備える。判定部２０は、第１スイッチング部１３及び第１素子１５を用いた第１異常判定と、第２スイッチング部３８及び前記第２素子３９を用いた第２異常判定と、を実行する。この構成によれば、第１スイッチング部１３及び第１素子１５を用いて配線異常を検出することができる。また、例えば複数端子コネクタ３６が半嵌合となった接触不良が発生した場合、異常有無の判定において第２スイッチング部３８をオンにして第２素子３９を有効にしても、第２素子３９を制御回路７に接続することができない。このため、第２スイッチング部３８のオンオフの前後で静電容量の変化が生じないので、複数端子コネクタ３６の接触不良も検出することができる。
【0058】
（2.2）異常検出装置１１は、第２素子３９としてのコンデンサ４１の充電及び放電を選択的に実行可能な第２素子用充放電回路４４を備える。判定部２０は、第２異常判定を実行するのに先立ち、第２素子用充放電回路４４によって放電経路を形成することにより、コンデンサ４１を放電させ、放電後に第２素子用充放電回路４４によって充電経路を形成することにより、異常有無の判定に必要な電荷をコンデンサ４１に充電する。この構成によれば、第２素子３９であるコンデンサ４１に蓄電する電荷を最適化することが可能となるので、複数端子コネクタ３６の接触不良の有無の判定精度を向上できる。
【0059】
（他の実施形態）
なお、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。
なお、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。
【0060】
・各実施形態において、スイッチング部１２（第１スイッチング部１３）及び第２スイッチング部３８は、トランジスタに限らず、例えば、ＦＥＴやリレーでもよい。
・各実施形態において、素子１４（第１素子１５）及び第２素子３９は、コンデンサ１６、４１に限らず、静電検出ポート８の入力の特性を変化することが可能な部材であればよい。
・各実施形態において、素子１４（第１素子１５）及び第２素子３９は、コンデンサ１６、４１に限らず、静電検出ポート８の入力の特性を変化することが可能な部材であればよい。
【0061】
・各実施形態において、充放電回路２２（第１素子用充放電回路２３）及び第２素子用充放電回路４４を省略してもよい。
・各実施形態において、静電容量検出装置１は、相互容量方式としてもよい。
・各実施形態において、静電容量検出装置１は、相互容量方式としてもよい。
【0062】
・各実施形態において、電極３が複数の電極配置パターンは、適宜変更できる。
・各実施形態において、異常検出装置１１（静電容量検出装置１）は、車両に使用されることに限らず、他の機器や装置に使用されてもよい。
・各実施形態において、異常検出装置１１（静電容量検出装置１）は、車両に使用されることに限らず、他の機器や装置に使用されてもよい。
【0063】
・各実施形態において、判定部２０は、［１］コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサによって構成されてもよいし、［２］そのようなプロセッサと、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の１つ以上の専用のハードウェア回路との組み合わせによって構成されてもよい。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコード、又は指令を格納している。メモリ（コンピュータ可読媒体）は、汎用、又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。或いは、上記プロセッサを含むコンピュータに代えて、各種処理の全てを実行する１つ以上の専用のハードウェア回路によって構成された処理回路が用いられてもよい。
【0064】
・各実施形態において、本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【0065】
１…静電容量検出装置、２…検出対象、３…電極、７…制御回路、９…配線、１１…異常検出装置、１２…スイッチング部、１３…第１スイッチング部、１４…素子、１５…第１素子、１６…コンデンサ、２０…判定部、２２…充放電回路、２３…第１素子用充放電回路、３６…複数端子コネクタ、３７ａ…第１端子、３７ｂ…第２端子、３８…第２スイッチング部、３９…第２素子、４１…コンデンサ、４４…第２素子用充放電回路。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】