特開 2025-5020 センサ装置

(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】P2025005020

(43)【公開日】2025-01-16

(54)【発明の名称】センサ装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/03 20060101AFI20250108BHJP

   G01S 13/56 20060101ALI20250108BHJP

【ＦＩ】

G01S7/03 240

G01S13/56

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023105001

(22)【出願日】2023-06-27

(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】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】村田 健二

【テーマコード（参考）】

5J070

【Ｆターム（参考）】

5J070AB24

(57)【要約】

【課題】静電容量方式のタッチセンサの電極を設けてもセンサの検出精度の低下を抑制できるセンサ装置を提供する。
【解決手段】センサ装置１は、貫通部４０が形成されるとともに、静電容量方式のタッチセンサを構成する電極４１と、貫通部４０を通る波動を受信するセンサ６１と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

貫通部が形成されるとともに、静電容量方式のタッチセンサを構成する電極と、
前記貫通部を通る波動を受信するセンサと、を備える
センサ装置。

【請求項2】

前記貫通部の貫通方向から見たとき、前記センサにおける前記波動の受信部は、前記貫通部の内側に収まる位置に配されている、
請求項１に記載のセンサ装置。

【請求項3】

前記センサは、前記波動としての１ＧＨｚ以上の周波数の電磁波を受信するレーダである、
請求項１に記載のセンサ装置。

【請求項4】

前記センサは、前記波動としての音波を受信するマイクロフォンである、
請求項１に記載のセンサ装置。

【請求項5】

前記貫通部を通して光を放つ照明部を更に備える、
請求項３又は４に記載のセンサ装置。

【請求項6】

車両の車室内に取り付けられる、
請求項５に記載のセンサ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、自動車等の車両の車室に子供等の乗員が置去りにされることを防ぐための置去警報装置が開示されている。当該置去警報装置は、車室の天井に取り付けられたミリ波センサを有する。ミリ波センサは、ミリ波を出力するとともにその反射波を受信することで、車室にいる乗員等を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１８２３３６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に記載の置去警報装置のミリ波センサのような、波動を受信するセンサの周囲に、静電容量方式のタッチセンサを取り付けようとした場合、特に工夫しなければ、タッチセンサの電極が波動の伝播を阻害し、センサの検出精度が低下するおそれがある。

【0005】

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、静電容量方式のタッチセンサの電極を設けてもセンサの検出精度の低下を抑制できるセンサ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、前記の目的を達成するため、貫通部が形成されるとともに、静電容量方式のタッチセンサを構成する電極と、前記貫通部を通る波動を受信するセンサと、を備えるセンサ装置を提供する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、静電容量方式のタッチセンサの電極を設けてもセンサの検出精度の低下を抑制できるセンサ装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施の形態における、センサ装置が取り付けられた車両の車室の天井を示す図である。

【図2】第１の実施の形態における、センサ装置の正面図である。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図である。

【図4】第２の実施の形態における、センサ装置の正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

【0010】

図１は、本形態におけるセンサ装置１が取り付けられた車両１０の車室の天井１０１を示す図である。本形態のセンサ装置１は、自動車等の車両１０の車室内、具体的には車室の天井１０１に取り付けられている。このように車室の天井１０１に取り付けられるモジュールは、オーバーヘッドモジュールと称されることもある。図１においては、センサ装置１が車両１０の天井１０１における前端付近に取り付けられる例を示しているが、これに限られず、車両１０の天井１０１における前席よりも後ろ側の席の上方にセンサ装置１を設けてもよい。また、センサ装置１は、例えば車両１０のインストルメントパネル等の天井１０１以外の箇所に取り付けられてもよい。また、センサ装置１は、車両以外の用途で用いてもよい。

【0011】

図２は、センサ装置１の正面図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図である。本形態のセンサ装置１は、ケース２、第１及び第２透明パネル３１，３２、第１及び第２電極４１，４２、第１及び第２照明部５１，５２並びに第１及び第２センサ６１，６２を備える。ケース２には、２つの開口部２１０が形成されており、この２つの開口部２１０は、第１及び第２透明パネル３１，３２にて塞がれている。第１透明パネル３１の裏側に第１電極４１、第１照明部５１及び第１センサ６１が配されており、第２透明パネル３２の裏側に第２電極４２、第２照明部５２及び第２センサ６２が配されている。第１及び第２電極４１，４２のそれぞれは、貫通部４０が形成されるとともに静電容量方式（具体的には自己容量方式）のタッチセンサを構成する電極である。第１透明パネル３１へ手指Ｆ等が接触又は接近することで第１電極４１を用いてタッチ操作が検出され、これよって第１照明部５１のオンオフが切り替わるよう構成されている。また、第２透明パネル３２へ手指Ｆ等が接触又は接近することで第２電極４２を用いてタッチ操作が検出され、これによって第２照明部５２のオンオフが切り替わるよう構成されている。第１センサ６１は、第１電極４１の貫通部４０を通る波動を受信するセンサであり、第２センサ６２は、第２電極４２の貫通部４０を通る波動を受信するセンサである。本形態においては、一例として、第１センサ６１が１ＧＨｚ以上の周波数の波動としての電磁波を送受信するレーダであり、第２センサ６２が波動としての音波を受信するマイクロフォンである例を説明する。以後、第１センサ６１をレーダ６１といい、第２センサ６２をマイクロフォン６２ということもある。なお、レーダ６１及びマイクロフォン６２のいずれか一方が省略されてもよい。以下、センサ装置１の各構成について詳説する。

【0012】

ケース２は、センサ装置１の各種構成部品を収容する。ケース２の素材は特に限定されないが、一例として不透明な樹脂からなる。ケース２は、ケース２の少なくとも下壁２１が車室内に臨むよう、車両１０に取り付けられる。下壁２１には、車両左右方向に並ぶ２つの開口部２１０が形成されている。２つの開口部２１０の一方は、第１透明パネル３１にて塞がれており、他方は第２透明パネル３２にて塞がれている。

【0013】

第１透明パネル３１は、第１照明部５１が発する光及びレーダ６１が発する電磁波が透過可能な素材から構成される。第２透明パネル３２は、第２照明部５２が発する光が透過可能な素材から構成される。また、図示は省略するが、第２透明パネル３２には、マイクロフォン６２に対向する位置に、乗員が発する声が第２透明パネル３２を通過しやすくするための孔、スリット等が設けられてもよい。

【0014】

第１電極４１は、第１透明パネル３１への手指Ｆ等の接触又は接近に伴って手指Ｆ等との間の静電容量が変化し、第２電極４２は、第２透明パネル３２への手指Ｆ等の接触又は接近に伴って手指Ｆ等との間の静電容量が変化するものである。図示は省略するが、第１及び第２電極４１，４２は、第１及び第２照明部５１，５２、レーダ６１並びにマイクロフォン６２が実装された回路基板７に設けられた静電検出回路に電気的に接続されている。静電検出回路は、第１電極４１又は第２電極４２への手指Ｆ等の接近に伴う第１電極４１又は第２電極４２と手指Ｆ等との間の静電容量の変化を検出する回路であり、この静電容量の変化に基づいてタッチ操作が検出される。タッチ操作の検出手法は、特に限定されず、種々のものを利用可能である。

【0015】

第１及び第２電極４１，４２は、中央に貫通部４０が形成された環状部４００を１つずつ有する。環状部４００は、貫通部４０の貫通方向に厚みを有する板状に形成されている。本形態において、環状部４００は四角形の環状に形成された例を示すが、これに限られず、例えば円環状等の環状に形成してもよい。また、第１及び第２電極４１，４２は、例えばＣ字状等、環状の一部が途切れたような形状を呈していてもよい。例えば、第１及び第２電極４１，４２のそれぞれは、貫通部４０を１８０度以上の周範囲から囲うよう形成され得る。ただし、静電容量の検出を容易にする観点から、第１及び第２電極４１，４２のそれぞれは、貫通部４０を全周から囲っていること（すなわち環状部４００を有すること）が好ましい。

【0016】

本形態において、第１及び第２電極４１，４２は、透明導体から構成されるが、不透明の導体で形成されもよい。第１電極４１の貫通部４０は、第１照明部５１が発する光及びレーダ６１が発する電磁波を通し、第２電極４２の貫通部４０は、第２照明部５２が発する光及び乗員が発する声を通す。そのため、第１及び第２電極４２を透明にする必要性はなく、不透明の電極が好適に使用される。

【0017】

第１及び第２照明部５１，５２、レーダ６１並びにマイクロフォン６２は、回路基板７に実装されている。回路基板７は、第１及び第２電極４１，４２を介して第１及び第２透明パネル３１，３２と対向するよう配されている。また、回路基板７は、例えば車両１０の各種制御を行う図示しない車両制御装置に電気的に接続されており、回路基板７から車両制御装置にレーダ６１及びマイクロフォン６２による検出結果が出力される。

【0018】

本形態において、第１及び第２照明部５１，５２は、マップランプを構成する。第１照明部５１は、第１電極４１の貫通部４０を通して光を運転席側に発し、第２照明部５２は、第２電極４２の貫通部４０を通して光を助手席側に発する。第１及び第２照明部５１，５２は、各種照明を採用可能であるが、例えばＬＥＤ（light Emitting Diode）にて構成され得る。

【0019】

第１照明部５１は、第１電極４１の貫通部４０の貫通方向から見たとき、第１電極４１の貫通部４０の内側に収まる位置に配されている。本形態においては、第１照明部５１のビーム角の範囲内に第１電極４１が入らないよう、第１電極４１の貫通部４０の大きさ、第１電極４１の貫通部４０の貫通方向における第１電極４１と第１照明部５１との間隔、貫通方向に直交する二次元方向における第１電極４１の貫通部４０と第１照明部５１との相対位置等が調整されている。また、第２照明部５２は、第２電極４２の貫通部４０の貫通方向から見たとき、第２電極４２の貫通部４０内に収まる位置に配されている。本形態においては、第２照明部５２のビーム角の範囲内に第２電極４２が入らないよう、第２電極４２の貫通部４０の大きさ、第２電極４２の貫通部４０の貫通方向における第２電極４２と第２照明部５２との間隔、貫通方向に直交する二次元方向における第２電極４２の貫通部４０と第２照明部５２との相対位置等が調整されている。

【0020】

レーダ６１は、第１電極４１の貫通部４０を通して電磁波を送信するとともに車室内にある物体にて反射された反射波を貫通部４０を通して受信することで物体の存在を検知するものである。レーダ６１は、一例として、車室内の乗員の位置をセンシングするためのレーダである。本形態において、レーダ６１は、１ＧＨｚ以上の周波数の電磁波を用いるものであり、一例として３０ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下のミリ波を用いるミリ波レーダとすることができる。このように、レーダ６１が比較的高い周波数の電磁波を発する場合は、レーダ６１が第１電極４１の貫通部４０を通して電磁波を送受信しても、電磁波が第１電極４１の影響を受け難く、レーダ６１による乗員の位置の検出精度の低下を抑制できる。

【0021】

第１電極４１の貫通部４０の貫通方向から見たとき、レーダ６１における電磁波の送受信部６１１は、第１電極４１の貫通部４０の内側に収まる位置に配されている。本形態においては、第１電極４１の貫通部４０の貫通方向から見たとき、レーダ６１の全体が、第１電極４１の貫通部４０の内側に収まる位置に配されている。本形態においては、レーダ６１の視野角θの範囲内に第１電極４１が入らないよう、第１電極４１の貫通部４０の大きさ、第１電極４１の貫通部４０の貫通方向における第１電極４１とレーダ６１との間隔、貫通方向に直交する二次元方向における第１電極４１の貫通部４０に対するレーダ６１の相対位置等が調整されている。

【0022】

マイクロフォン６２は、第２電極４２の貫通部４０を通して乗員の声を拾うものである。本形態において、マイクロフォン６２は、車両１０の所定の機能（例えばナビゲーション機能、オーディオ機能、空調機能等）を利用するための要求を音声入力にて受け付ける際に用いられる。マイクロフォン６２の正面に電極等の障害物が存在すると、障害物にて乗員の声が遮蔽されてマイクロフォン６２に乗員の声が届き難くなるところ、本形態においてはマイクロフォン６２が第２電極４２の貫通部４０を通して乗員の声を受けるため、マイクロフォン６２が乗員の声を拾いやすい。

【0023】

第２電極４２の貫通部４０の貫通方向から見たとき、マイクロフォン６２における音波の受信部（例えば振動板）は、第２電極４２の貫通部４０の内側に収まる位置に配されている。本形態においては、第２電極４２の貫通部４０の貫通方向から見たとき、マイクロフォン６２の全体が、第２電極４２の貫通部４０の内側に収まる位置に配されている。

【0024】

（第１の実施の形態の作用及び効果）
センサ装置１は、貫通部４０が形成されるとともに静電容量方式のタッチセンサを構成する第１及び第２電極４１，４２と、第１及び第２電極４１，４２の貫通部４０を通る波動を受信するレーダ６１及びマイクロフォン６２とを備える。それゆえ、静電容量方式のタッチセンサの第１及び第２電極４１，４２を設けても、レーダ６１及びマイクロフォン６２の受信対象となる波動（本形態においては電磁波及び音波）の進行が第１及び第２電極４１，４２に遮られることが抑制され、レーダ６１及びマイクロフォン６２の検出精度の低下が抑制される。さらに、レーダ６１及びマイクロフォン６２の受信対象としての波動を第１及び第２電極４１，４２の貫通部４０を通す構成とすることで、レーダ６１、マイクロフォン６２、並びに第１及び第２電極４１，４２をコンパクトに配置でき、センサ装置１の小型化を図りやすい。

【0025】

また、第１電極４１の貫通部４０の貫通方向から見たとき、レーダ６１における電磁波の送受信部６１１は、第１電極４１の貫通部４０の内側に収まる位置に配されている。また、第２電極４２の貫通部４０の貫通方向から見たとき、マイクロフォン６２における音波の受信部（図示略）は、第２電極４２の貫通部４０の内側に収まる位置に配されている。それゆえ、レーダ６１及びマイクロフォン６２の検出精度の低下を一層抑制しやすい。

【0026】

また、センサ装置１は、波動としての１ＧＨｚ以上の周波数の電磁波を受信するレーダ６１を有する。このように、レーダ６１が比較的高い周波数の電磁波を発する場合、レーダ６１が第１電極４１の貫通部４０を通して電磁波を送受信しても、電磁波が第１電極４１の影響を受け難く、レーダ６１による乗員の位置等の検出精度の低下が抑制される。さらに、レーダ６１が発する電磁波が第１電極４１に影響してタッチセンサの感度が低下することが抑制される。

【0027】

また、センサ装置１は、波動としての音波を受信するマイクロフォン６２を有する。これにより、乗員の声等の音波が第２電極４２に遮られ、マイクロフォン６２にて音が拾い難くなることが抑制される。

【0028】

また、センサ装置１は、第１及び第２電極４１，４２の貫通部４０を通して光を放つ第１及び第２照明部５１，５２を更に備える。このように、貫通部４０を、レーダ６１及びマイクロフォン６２が受信する波動だけではなく第１及び第２照明部５１，５２の光をも通すものとすることで、第１及び第２電極４１，４２、レーダ６１及びマイクロフォン６２、並びに第１及び第２照明部５１，５２をコンパクトに配置でき、センサ装置１の全体の小型化を図ることができる。

【0029】

また、センサ装置１は、車両１０の車室内に取り付けられる。センサ装置１が備える第１及び第２照明部５１，５２のような照明と、レーダ６１及びマイクロフォン６２の少なくとも一方とは、車両１０にて用いられることが多く、センサ装置１が車両用として好適に使用される。

【0030】

以上のごとく、本形態によれば、静電容量方式のタッチセンサの電極を設けてもセンサの検出精度の低下を抑制できるセンサ装置を提供することができる。

【0031】

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態について、図４を参照して説明する。図４は、本形態におけるセンサ装置１の正面図である。

【0032】

本形態のセンサ装置１においては、第１及び第２電極４１，４２のそれぞれに、複数ずつ、より具体的には２つずつ、貫通部４０が形成されている。第１照明部５１が発する光が第１電極４１の一方の貫通部４０を通り、レーダ６１が送受信する電磁波が第１電極４１の他方の貫通部４０を通る。そして、第２照明部５２が発する光が第２電極４２の一方の貫通部４０を通り、マイクロフォン６２が受信する音波が第２電極４２の他方の貫通部４０を通る。つまり、第１照明部５１が発する光が通る貫通部４０と、第２照明部５２が発する光が通る貫通部４０と、レーダ６１が送受信する電磁波が通る貫通部４０と、マイクロフォン６２が受信する音波が通る貫通部４０とが互いに別の貫通部である。

【0033】

第１電極４１の貫通部４０の貫通方向から見たとき、第１電極４１の一方の貫通部４０の内側に収まる位置に第１照明部５１が配されており、他方の貫通部４０の内側に収まる位置にレーダ６１が配されている。また、第２電極４２の貫通部４０の貫通方向から見たとき、第２電極４２の一方の貫通部４０の内側に収まる位置に第２照明部５２が配されており、他方の貫通部４０の内側に収まる位置にマイクロフォン６２が配されている。

【0034】

本形態のその他の構成は、第１の実施の形態の構成と同様である。
なお、第２の実施の形態以降において用いた符号のうち、既出の形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

【0035】

（第２の実施の形態の作用及び効果）
本形態においては、第１及び第２電極４１，４２のそれぞれが複数の貫通部４０を有し、第１照明部５１が発する光が通る貫通部４０と、第２照明部５２が発する光が通る貫通部４０と、レーダ６１が送受信する電磁波が通る貫通部４０と、マイクロフォン６２が受信する音波が通る貫通部４０とが互いに別の貫通部である。これにより、各貫通部４０を小さくしても光や波動が第１及び第２電極４１，４２に干渉することが抑制されるため、各貫通部４０を小さくして第１及び第２電極４１，４２と手指Ｆ等との対向面積を確保しやすい。
その他、第１の実施の形態と同様の作用及び効果を奏する。

【0036】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、前述した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

【符号の説明】

【0037】

１…センサ装置
１０…車両
４０…貫通部
４００…環状部
４１…第１電極
４２…第２電極
５１…第１照明部
５２…第２照明部
６１…レーダ（第１センサ）
６２…マイクロフォン（第２センサ）
６１１…送受信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】