JP2000009848A - 物体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 物体が接近しつつある場合でも正常に動作
し、検出範囲の向上を図る。 【解決手段】 物体が接近すると入力インピーダンスが
変化するセンサ電極２０ａ，２０ｂと、入力インピーダ
ンスの変化によって共振周波数を変化させる発振回路３
と、発振回路３からの発振レベルＶ０の低下を検出し、
発振レベルＶ０の低下に対応して発振回路３を形成する
インピーダンスＺ１を変化させ、発振回路３の発振周波
数を所定周波数とする発振制御回路１０とを備えた物体
検出装置１００において、センサ電極は近距離用センサ
電極２０ａと、近距離用センサ電極２０ａと感度特性の
異なる遠距離用センサ電極２０ｂとを備え、物体の接近
によりインピーダンスＺ１が変化し、発振が停止する前
に両センサ電極２０ａ，２０ｂを切替えて感度特性を変
化させ、発振が継続して物体が検出できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体検出装置に関
するものであり、特に感度特性の異なるセンサ電極を利
用して、物体を検出する物体検出装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、障害物（物体等）がセンサ電極に
接近すると静電容量が変化し、その静電容量の変化によ
り物体を検出するものが、例えば、特開昭６０−１１１
９８３号公報、特開昭５８−１１５３８４号公報、特開
平３−２３３３９０号公報等に開示されている。

【０００３】この種の従来技術はいずれも車両の障害物
検出装置に関するものであり、発振回路の出力を抵抗、
コンデンサからなる回路を直列接続し、センサとして機
能する一定面積を有する電極板を用いて検出を行うもの
である。これは障害物（物体）との距離により電極板と
物体との間の浮遊容量である静電容量（コンデンサ）が
形成され、コンデンサの容量変化によりコンデンサの端
子電圧が変化し、電圧変化をもって物体を検出するもの
である。

【０００４】このように、静電容量の変化により物体を
検出するものにおいては、センサ電極と物体との距離が
ないときにはコンデンサは無限大となり、コンデンサの
端子電圧は非常に小さな値となる。また、センサ電極に
物体が近接した状態では端子電圧は非常に微小のレベル
の変化を検出することになるため、上記に示すものでは
微小レベルの検出となり、検出距離を４０ｃｍ以上に設
定することができない。ここでは容量性を意味するとき
は静電容量と記し、回路等の定数的な意味のときにはコ
ンデンサと記載するが、両者は基本的に同一とする。

【０００５】そこで、上記の検出距離の問題を解決し、
４０ｃｍ前後に存在する物体を簡単な回路で検出できる
ようにしたものが、特開平９−９６６７８号公報に開示
されている。

【０００６】この装置は、物体が接近すると発振回路の
センサ電極の媒介定数が変化し、センサの入力インピー
ダンスの変化によって共振周波数を変化させるインピー
ダンスＺ１と他の２個のインピーダンスＺ２，Ｚ３と共
に形成する発振回路と、発振回路からの発振レベルの低
下を判定回路で検出して、発振制御回路で発振レベルの
低下に対応して発振回路を形成するインピーダンスを変
化させ、発振回路の発振周波数を所定の周波数領域内と
して所定の発振レベルが維持できるかで物体の検出を行
うようにしている。

【０００７】センサ電極と検出される物体との間に形成
される入力インピーダンスの変化により物体を検出する
上記に示すような物体検出装置は、カメラ、赤外線、超
音波を用いて物体を検出する回路に比べ回路構成は比較
的簡単なものとなり、感知部となるセンサ電極が電極構
造のため汚れに強いなどの利点はある。

【０００８】

【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、セン
サ回路の構成要素である発振回路の発振レベル（発振電
圧）が周囲環境や温度の変化に大変反応しやすく、装置
を安定に動作させるためには発振レベルの変動を常に監
視して、レベル変動が物体の変動よるものか、環境変化
（外乱）によるものなのかを判断し、レベル変動を補正
するため発振回路にフィードバック処理をおこなう必要
がある。

【０００９】上記した公報においても、発振レベルを安
定させるためフィードバック制御を行っているが、フィ
ードバック処理を行うためには発振レベルが存在する
（発振が持続している）ことが必要となる。発振レベル
が零（発振が停止）状態では、フィードバックを行うこ
とができない。

【００１０】発振レベルはセンサ電極に対し物体が所定
距離だけ近づくと、発振の周波数条件が変化し発振は停
止してしまい、この状態では周囲の環境変化や発振回路
自身の温度による回路定数変化などにより条件が変化し
ても発振レベルを補正することが不可能となる。こうし
た不具合は正確な検出動作を妨げ、検出範囲を低下させ
る要因となっている。

【００１１】よって、本発明は上記の問題点に鑑みてな
されたものであり、物体が接近しつつある場合でも正常
に動作し、検出範囲を向上することを提供することを課
題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに講じた技術的手段は、物体が接近すると入力インピ
ーダンスが変化するセンサ電極と、センサ電極の入力イ
ンピーダンスの変化によって共振周波数を変化させる発
振回路と、発振回路からの発振レベルの低下を検出し、
発振レベルの低下に対応して発振回路を形成するインピ
ーダンスを変化させ、発振回路の発振周波数を所定周波
数とする発振制御回路とを備えた物体検出装置におい
て、センサ電極は第１センサ電極と、第１センサ電極と
感度特性の異なる第２センサ電極とを備え、物体の接近
によりインピーダンスが変化し、発振が停止する前に第
１および第２センサ電極を切替えて感度特性を変化させ
るようにしたものである。

【００１３】上記の構成により、第１センサ電極と、第
１センサ電極と感度特性の異なる第２センサ電極とを備
え、物体の接近によりインピーダンスが変化し、発振が
停止する前に第１および第２センサ電極を切替えて感度
特性を変化させるようにしたので、発振が停止する前に
感度特性を変化させるため、物体が接近しつつある場合
でも正常に動作し、発振が止まることがなくなる。この
ため、発振が継続するのでフィードバック制御が可能に
なり、近くにきた物体でも検出することができるものと
なる。つまり、従来より検出距離を短くすることが可能
となり、検出範囲が向上する。

【００１４】この場合、発振レベルの低下が所定レベル
になったときに感度特性を切替えるようにすれば、感度
良く切替が行える。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。

【００１６】図１は本発明の実施形態における発振回路
を説明するための基本原理説明図であり、（ａ）はＦＥ
Ｔを用いた場合の公知の発振回路、（ｂ）は、その等価
回路である。

【００１７】図１の（ａ）に示される発振回路は、ＦＥ
ＴのドレインＤとゲートＧ間に接続されたインピーダン
スＺ２と、ソースＳとゲートＧ間に接続されたインピー
ダンスＺ３と、インピーダンスＺ２，Ｚ３の両端子間、
即ちＦＥＴのドレインＤとソースＳ間に接続されたイン
ピーダンスＺ１とにより発振を行う。

【００１８】この等価回路は、（ｂ）に示されるように
増幅回路Ａと帰還回路Ｆの組合せとして相互コンダクタ
ンスｇｍ、ドレイン抵抗ｒｄを用いて等価回路に表すこ
とが可能であり、この場合の発振条件は、次式のように
表される。

【００１９】 −ｒｄ・ｇｍ−１−Ｚ２／Ｚ３＝ｒｄ（Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚ３）／（Ｚ１＋Ｚ３） ・・・（１） （１）式の左辺は実数で振幅条件となり、右辺は虚数で
周波数条件となる。

【００２０】 ｒｄ・ｇｍ・Ｚ１・Ｚ３＋Ｚ１・Ｚ３＋Ｚ１・Ｚ２≦０ ・・・（２） Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚ３＝０ ・・・（３） ここで、（２）式は振幅、（３）式は周波数の変化に対
応する条件となり、この場合、一般的に、インピーダン
スＺ１，Ｚ３を誘導性、インピーダンスＺ２を容量性と
する場合にはハートレー型、また、インピーダンスＺ
１，Ｚ３を容量性、インピーダンスＺ２を誘導性とする
場合、コルピッツ型と呼ばれている。本発明を実施する
場合においては両者いずれでもよいが、ここではハート
レー型の場合について説明する。

【００２１】図２は本発明の一実施形態における物体検
出装置１００を説明するためのハートレー型発振回路の
基本的原理説明図である。図３は図２に示されるインピ
ーダンスＺ３の等価回路であり、図４は図３の回路の周
波数とリアクタンスとの関係を示す周波数特性図であ
る。尚、ここに示される点線ｆ１は、図２のインピーダ
ンスＺ１の周波数特性を示している。

【００２２】ここで、ハートレー型の発振回路について
説明する。抵抗ＲG はＦＥＴのゲートＧの直流バイアス
のための抵抗、抵抗ＲS はＦＥＴのソースＳの直流バイ
アス抵抗であり、コンデンサＣS ，ＣC はバイパスコン
デンサである。この回路構成で、発振条件を決めるのは
インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚ３となる。ここでは、ハ
ートレー型発振回路のためインピーダンスＺ２が容量
性、Ｚ１，Ｚ３は誘導性となる。

【００２３】また、図２に示すインピーダンスＺ３は図
３の等価回路に示すように、抵抗Ｒ３、コンデンサＣ３
及びリアクタンスＬ３からなる直列回路と、その回路に
並列接続されたコンデンサＣ０で表され、共振周波数ｆ
3Sは、次式で表せる。

【００２４】ｆ3s＝１／２π√（Ｌ３・Ｃ３） また、並列回路の共振周波数ｆ3pは、 ｆ3p＝１／２π√｛Ｌ３・Ｃ３・Ｃ０／（Ｃ３＋Ｃ
０）｝ となる。即ち、図４の実線に示されるように共振周波数
ｆ3Sと共振周波数ｆ3pの間で誘導性となり発振する。そ
こで、インピーダンスＺ１のリアクタンスを誘導性とす
れば、共振周波数はｆ3Sとｆ3pの範囲内で発振を行うよ
うになる。ここに示される点線は、インピーダンスＺ１
の周波数特性ｆ１を表す。

【００２５】一般的に、電気的機械振動子のＱファクタ
は非常に大きく、共振周波数はf3pからｆ3Sであり、こ
の範囲内で発振レベルの検出を行うことができる。そこ
で、共振回路を構成するインピーダンスＺ１の共振周波
数ｆ１を周波数条件となる（３）式を満たす範囲（ｆ１
＞ｆ３）で変化させ、発振レベルを常に一定になるよう
にして発振レベルの変化を検出し、その発振レベルによ
り物体検出を行う。

【００２６】例えば、物体がセンサ電極に近づいたとき
にはインピーダンスＺ１のｆ１が図４に点線で示される
インピーダンスＺ１の周波数ｆ１が左方向に移動し、離
れたときには右方向に移動することにより、狭い共振周
波数の範囲からのずれで発振レベルが変化することによ
り、物体検出を行うものである。

【００２７】次に、物体検出のインピーダンス変化につ
いて図５を参照して簡単に説明を行う。図５は後述する
センサ電極２０ａ，２０ｂのまわりの電気力線分布を示
しており、この図においては検出電極２１（２３）と接
地電極２２（２４）との間に交流電圧ｖｎが印加される
ものとする。検出電極２１（２３）と接地電極２２（２
４）はそれぞれアルミまたは銅等から成る平行板であ
り、互いにセンサ電極２０ａ，２０ｂは面積が異なるこ
とで感度特性の異なるものであり、２枚電極２１，２２
（２３，２４）が一組で一種のコンデンサと考えること
ができる。ここで、２組のセンサ電極２０ａ，２０ｂは
同様に考えることができるため、センサ電極２０ａ（２
０ｂ）を例にとって説明する。尚、センサ電極２０ａ，
２０ｂは、いずれかの電極、つまり、２０ａまたは２０
ｂが発振回路３に接続されるものとなる。以下、カッコ
は前に示すものといずれかであることを意味し、対応状
態を示すものとする。

【００２８】電極２１，２２（２３，２４）間の静電容
量は、両者間の距離をｄ、真空の誘電率をε0 、比誘電
率をε r、互いに向かい合う面積をＳとすれば、次式で
表わされる。

【００２９】Ｃｏ１ ＝ （ε0 ・ε r・Ｓ）／ ｄ そこで、検出電極２１（２３）の遠方に仮想境界ＬＬを
想定し、仮想境界ＬＬまでの検出電極２２（２４）から
の放射電界における静電容量をＣｓとすれば、検出電極
２１（２３）とグランドとなる接地電極２２（２４）と
の間のインピーダンスＺｉｎ１は電極２１，２２（２
３，２４）間のインピーダンス［−１／（ｊωＣo1）］
と、検出電極２１（２３）と仮想境界ＬＬ間のインピー
ダンス［−１／（ｊωＣs ）］の合成となり、 Ｚｉｎ１ ＝ −１ ／ ［ｊω（Ｃo1 ＋ Ｃs ）］ で示される。ここで、仮想境界ＬＬと検出電極２１（２
３）の間に、人、建造物、金属等の検出物体が存在する
と、仮想境界ＬＬと検出電極２１（２３）間の放射電界
の静電容量Ｃｓが変化し、これによりインピーダンスＺ
１が変化する。尚、電極２１，２２（２３，２４）間の
静電容量Ｃo1は、接地電極２２（２４）が大地に接地さ
れていることにより一定となる。

【００３０】そこで、図６に示す本発明の実施形態にお
ける物体検出装置１００を説明する。図６において、Ｆ
ＥＴのドレインＤとゲートＧ間に接続されたインピーダ
ンスＺ２のコンデンサＣZ2と、ＦＥＴのソースＳとゲー
トＧ間に接続された水晶振動子ＸTAL のインピーダンス
Ｚ３及びＦＥＴのドレインＤとソースＳ間に接続された
インピーダンスＺ１により発振回路を構成している。

【００３１】また、カップリングコンデンサＣ１０を介
し、ＦＥＴのドレインＤ側に接続された検波回路１は、
ダイオードＤ１１，Ｄ１２，抵抗Ｒ１１，コンデンサＣ
１１から成り、抵抗Ｒ１１に印加された電圧がダイオー
ドＤ１２を介しコンデンサＣ１１に充電される。この検
波回路１によって発振レベルを示す直流電圧（発振レベ
ルと称す）Ｖ０に変換され、判定回路２と後述する発振
制御回路１０の出力制御回路１２とＣＰＵ（コントロー
ラ）１３に伝送される。

【００３２】判定回路２は、比較回路ＣＯＭＰの一方に
所定の基準となる閾値電圧ＶT1が入力され、他方に検波
回路１からの電圧Ｖ０が入力されて電圧比較を行い、閾
値電圧ＶT1よりも発振レベル電圧Ｖ０が大きいときは、
比較回路ＣＯＭＰの出力は低電位（Ｌｏと示す）とな
り、また、電圧Ｖ０の方が閾値電圧ＶT1よりも小さいと
きは比較回路ＣＯＭＰの出力は物体有りを示す高電位
（Ｈｉと示す）となる。通常の状態においては、比較回
路ＣＯＭＰの出力はＬｏ出力となっている。

【００３３】次に、発振制御回路１０について説明す
る。発振制御回路１０は発振レベルＶ０を常に監視し、
発振状態を一定の周波数範囲内に収めるよう制御するも
のである。発振制御回路１０は内部にＣＰＵ１３、ｎビ
ットアップ／ダウンカウンタ１５、Ｄ／Ａ変換回路１
１、出力制御回路１２、および、ＡＮＤゲートを備えて
いる。

【００３４】ｎビットアップ／ダウンカウンタ１５は、
判定回路２の比較回路ＣＯＭＰの出力がＬｏで所定値が
プリセットされ、Ｈｉでカウンタ動作をウェイト状態に
するものである。

【００３５】カウンタ動作を起こすクロック入力は、発
振回路のドレイン側からのクロック入力を使用してお
り、このクロック入力は、クロックスタート・ストップ
信号によりｎビットアップ／ダウンカウンタ１５に入力
され、スタート信号（Ｈｉ）でＡＮＤゲートを開き、ス
トップ信号（Ｌｏ）でＡＮＤゲートを閉じるようになっ
ている。ここでは、ＡＮＤゲートのクロック信号入力
は、発振回路３の信号を使用しているが、他のクロック
発生器からの信号を入力することも可能である。

【００３６】ｎビットアップ／ダウンカウンタ１５は、
４ｂｉｔのカウンタを２つ用いてカウンタ動作を行うも
のであり、コントローラ１３からカウントアップするか
カウントダウンするかを決めるカウンタ制御信号及びｎ
ビットアップ／ダウンカウンタ１５をスタートさせるか
ストップさせるかを決めるイネーブル信号が入力され
る。

【００３７】Ｄ／Ａ変換回路１１は、ｎビットアップ／
ダウンカウンタ１５のカウンタ出力を受け、その出力に
相当するアナログ信号Ｖ０１を出力するものである。

【００３８】出力制御回路１２は検波回路１からの電圧
Ｖ０と、Ｄ／Ａ変換回路１１からのアナログ出力Ｖ０１
を受け、オペアンプＯＰにより出力を行う。このオペア
ンプＯＰの出力（制御電圧となる）Ｖ２は、両者の信号
を比較して電圧Ｖ０の方が大きい場合にはＬｏになり、
またＤ／Ａ変換回路からの電圧Ｖ０１の方が大きい場合
にはＨｉになる。

【００３９】コントローラ１３には、検波回路１からの
Ｖ０とｎビットアップ／ダウンカウンタ１０のカウンタ
値をＤ／Ａ変換したＶ０１とが入力され、Ｖ０１に対し
てＶ０が下がった状態ではダウンカウントし、またＶ０
が上がっている状態ではアップカウントする信号をカウ
ンタ制御信号により出力すると共に、Ｖ０とＶ０１の差
の絶対値が所定電圧以上の場合にイネーブル信号をＬｏ
にして、カウンタ動作を開始させるスタート信号をクロ
ックスタート・ストップ信号により出力する。

【００４０】具体的には、コントローラ１３により比較
回路ＣＯＭＰの出力がＬｏ（発振レベルの低下がＶT1よ
り小）のときにはＶ０１が一定値にセットされ、Ｖ０を
目標となる電圧Ｖ０１になるようににする。一方、比較
回路ＣＯＭＰの出力がＨｉ（発振レベルの低下がＶT1よ
り大）のときには、目標値となるＶ０１が発振レベルの
電圧Ｖ０になるようにする。このようにすることで、物
体が近くで停まっている場合には目標となる電圧Ｖ０１
を下げることで、物体が近くで停まっている状態が確実
に保持されるようになっている。

【００４１】出力制御回路１２のオペアンプＯＰの出力
は、抵抗Ｒ３５を介して可変容量ダイオードＶＤに加え
られ、インピーダンスＺ１の周波数が変動しても共振周
波数ｆが一定となるように制御される。

【００４２】インピーダンスＺ１は、インダクタンス
Ｌ、キャパシタンスＣからなる共振回路からなってお
り、インダクタンスＬは１：ｎの巻線比の相互インダク
タンスで構成されることにより、インダクタンスＬのセ
ンサ電極側のリアクタンスの変化によるインピーダンス
の変化が小さくても、発振回路により検波回路１側には
大きな変化が表れることにより、微弱なインピーダンス
の変化でも確実に検出することが可能となるために、物
体が、例えば４０ｃｍ程度の距離にいても検出すること
ができるようになる。

【００４３】インダクタンスＬの巻線ｎ側は、コンデン
サＣZ1，可変容量（バリキャップ）ダイオードＶＤの直
流回路が接続されており、インダクタンスＬの巻線比ｎ
側とコンデンサＣZ1との接続点には切替回路３０が接続
され、切替回路３０により２組のセンサ電極２０ａ，２
０ｂのいずれかが選択されるようになっている。この場
合、切替回路３０はコントローラ１３により制御され
る。

【００４４】センサ電極２０ａ，２０ｂは導電性の平行
板電極を２組用いており、一列に並んだ近距離用電極２
０ａと遠距離用電極２０ｂから構成されている。ここで
は近距離用電極２０ａと遠距離用電極２０ｂは互いに電
極面積の異なる平行板電極２１，２２，２３，２４と
し、図１０の（ａ）の特性図に示されるように感度特性
の異なる２組の電極を用いているが、電極形状および設
けられる電極の組はこれに限定されないものとする。

【００４５】この構成において、例えば、人、建造物、
金属等の検出物体が近づくと、センサ電極２０ａ，２０
ｂが設けられたセンサ部のリアクタンスが変化すること
により、発振回路３のインピーダンスＺ１が変化する。
その結果、検波回路後のＶ０が低下状態を検出すること
で、物体を検出することが可能となる。

【００４６】そこで、物体が所定距離、例えば、単にセ
ンサ電極を並べて特性を見てみると、図１０の（ａ）に
示すように遠距離用センサ電極２０ｂでは所定距離Ｓま
で近づくと、インピーダンスＺ１が変化し発振回路３の
共振周波数ｆが変化することにより、上記した周波数条
件である（３）式が満たされなくなり、発振が停止す
る。これにより、遠距離用センサ電極２０ｂのみでは所
定距離Ｓより近くなると、フィードバック制御を行っ
て、更に短い距離の物体を検出することができなくな
る。このため、感度特性の異なる近距離用センサ電極２
０ａを更に用いて、発振が停止する前に切り替えてやる
方法をとる。この場合、発振が停止する前に発振が継続
できる所定の発振レベルＶA，ＶBを近距離用および遠距
離用センサ電極で予め設定しておき、発振レベルが所定
レベルＶAよりも下がったとき、または、ＶBより上がっ
たときに、感度特性の異なるセンサ電極２０ａ，２０ｂ
に互いに切り替えるようにしている。

【００４７】次に、コントローラ１３の処理について図
７から図１０を参照して説明する。図７においてコント
ローラ１３は外部から電源が供給されると、ステップＳ
１０１で最初にイニシャルを行う。このイニシャルで
は、自己チェックおよびシステムが正常に動作するかの
チェックを行い、次のステップＳ１０２において電極切
替初期設定を行う。

【００４８】電極切替初期設定は図８に示すように、ス
テップＳ２０１において予め遠距離用センサ電極２０ｂ
を用いて、切替回路３０による電極２０ａ，２０ｂの切
り替えを行わず、物体の検出を行う。この場合、物体の
接近に伴う発振レベルＶ０の低下を監視し、周波数条件
が崩れ発振が停止する距離Ｓを求める。遠距離用センサ
電極２０ａを用いて発振が停まった距離Ｓを求めたら、
近距離用および遠距離用センサ電極２０ａ，２０ｂが共
に発振が行われ、互いのセンサ電極２０ａ，２０ｂが飽
和しない状態で、発振が停止する距離Ｓから少しだけ離
れた距離ＳＴに物体が存在する場合を仮定し、この距離
ＳＴでの発振レベルＶ０に基づいて所定レベルＶA，ＶB
（ＶB＞ＶAとする）を設定する。ここで、ＶA，ＶBを設
定したら、各々メモリに記憶する。

【００４９】その後、ステップＳ２０２において物体が
近くにない状態の基で近距離用センサ電極２０ａに接続
されるよう、切替回路３０に対してコントローラ１３は
指示を出力し、センサ電極との接続状態を近距離用電極
２０ａに切り替え定める。その後、ステップＳ２０３に
おいては物体が近くに存在しない状態で、発振回路３へ
送られる制御電圧Ｖ２が安定化したレベルＶcon1に調整
し、安定した制御電圧Ｖcon１をステップＳ２０４にお
いてメモリに記憶する。その後、ステップＳ２０５にお
いて、切替回路３０に対しコントローラ１３は電極切替
指示を出力し、近距離用センサ電極２０ａから遠距離用
センサ電極２０ｂに切り替え、遠距離用センサ電極２０
ｂで検出のスタンバイが行われる。

【００５０】つまり、この電極切替初期設定では物体が
センサ電極２０ａの近くに存在しない状態での近距離用
センサ電極２０ａの安定した制御電圧Ｖcon１の記憶を
行い、その後、遠距離用センサ電極２０に切り替え、検
出のスタンバイを行うものである。

【００５１】次に、図７に示すメインルーチンのステッ
プＳ１０３において物体判定処理を行う。この処理は発
振レベルＶ０の状態を監視し、物体が接近した場合に発
振回路３のインピーダンスＺ１が変化することで発振レ
ベルＶ０が低下し、低下した発振レベルＶ０が予め定め
られた物体の判定閾値ＶTHよりも低くなった場合、物体
ありとするものである。ここで、発振レベルＶ０により
物体ありと判断された場合には、更に、物体が接近しつ
つある状態から近くにきて停まった状態を検出するた
め、前記したカウンタを動作させて、発振レベルＶ０と
Ｄ／Ａ変換回路１１からの出力電圧Ｖ０１の状態によ
り、近くに存在する物体の停止状態を発振レベルを下げ
て保持する。

【００５２】ステップＳ１０３において物体判定処理を
行った後、ステップＳ１０４において図９に示される電
極切替処理を行う。ここでは、物体が遠方からセンサ電
極２０ａ，２０ｂに接近してきた場合、まず、遠距離用
センサ電極２０ｂにより物体の検出が行われる。コント
ローラ１３のメモリには予め遠距離用センサ電極２０ｂ
と近距離用センサ電極２０ａの切り替えタイミングを決
定する発振レベルＶA，ＶBが記憶されており、このレベ
ルを超えるか否かで電極切替を行う。物体と電極の間の
距離がＳＴより離れている場合は遠距離用センサ電極２
０ｂの特性を行い、ＳＴより接近している場合には近距
離用センサ電極２０ａの特性で検出を行うようにしてい
る。

【００５３】また、コントローラ１３は検波回路後の発
振レベルＶ０を常時監視しながら、Ｖ０が所定レベルＶ
A以上であれば、電極の切り替えは行わず、物体と遠距
離用センサ電極２０ｂの間の距離が、距離ＳＴより離れ
ているものと判断して、遠距離用センサ電極２０ｂで検
出を行う。一方、発振レベルＶ０が所定レベルＶ１より
小さくなった場合には、ステップＳ３０２においてその
ときの制御電圧Ｖ２（＝Ｖcon２）をメモリに記憶す
る。

【００５４】物体が更に接近してセンサ電極との距離が
ＳＴより短くなった（物体が遠距離用センサ電極２０ｂ
だけでは検出できない距離まで近づいた）場合には遠距
離用センサ電極２０ｂでは発振が停まり検出ができなく
なるため、ステップＳ３０３においてコントローラ１３
は切替回路３０に対して指示を出力し、発振回路３と接
続する電極を遠距離用センサ電極２０ｂから近距離検出
用の電極２へ切替える。

【００５５】つまり、切替回路３０がセンサ電極２０
ａ，２０ｂを切替えるタイミングは発振レベルＶ０が所
定レベルＶAより低くなったときである。しかし、電極
切替の直前にコントローラ１３は切替前の近距離用の制
御電圧Ｖcon1をメモリに記憶していることから、記憶し
ている制御電圧Ｖcon1を安定した状態を基に発振回路３
へ出力し、近距離用センサ電極２０ａによる検出が開始
される。

【００５６】その後、発振レベルＶ０が所定レベルＶB
以下の状態では、距離ＳＴより近いところで物体が接近
しつつあることから、近距離用センサ電極２０ａによる
物体の検出が続行される。検波回路５の発振レベルを常
時監視し、物体がセンサ電極２０ａから次第に遠ざか
り、物体とセンサ電極の間の距離がＳＴ、つまり、発振
レベルＶ０が所定レベルＶBよりも上がった場合、コン
トローラ１３は電極の接続を近距離用センサ電極２０ａ
から再び近距離用センサ電極２０ａよりも感度特性の良
い遠距離用センサ電極２０ｂへ切替える指示を切替回路
３０に対して出力して、遠距離用センサ電極２０ｂに切
り換える。

【００５７】このとき、コントローラ１３は切り換え前
にメモリに記憶した遠距離用の制御電圧Ｖcon2を発振回
路３へ出力し、遠距離用センサ電極２０ｂによる検出を
再び開始することで、検出距離に応じた適切な電極切替
が行われ、その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ
１０３とステップＳ１０４の処理を繰り返す。

【００５８】尚、上記に示した物体検出装置１００は、
物体とセンサ電極２０ａ，２０ｂとの静電容量変化を応
用して物体を検出するようにしたものであり、物体を検
出する移動物（例えば、障害物を検出する車両側）また
は固定物（例えば、駐車場等において駐車車両の有無を
駐車センサとして検出するように大地側）のいずれかに
取り付けが可能である。

【００５９】

【効果】本発明によれば、物体が接近すると入力インピ
ーダンスが変化するセンサ電極と、センサ電極の入力イ
ンピーダンスの変化によって共振周波数を変化させる発
振回路と、発振回路からの発振レベルの低下を検出し、
発振レベルの低下に対応して発振回路を形成するインピ
ーダンスを変化させ、発振回路の発振周波数を所定周波
数とする発振制御回路とを備えた物体検出装置におい
て、センサ電極は第１センサ電極となる近距離用センサ
電極と、感度特性の異なる第２センサ電極となる遠距離
用センサ電極を備え、物体の接近によりインピーダンス
が変化し、発振が停止する前に両センサ電極を切替えて
感度特性を変化させるようにしたことにより、発振が停
止する前に感度特性を変化させるため、物体が接近しつ
つある場合でも正常に動作し、発振が止まることがなく
なる。

【００６０】このため、発振が継続するのでフィードバ
ック制御が可能になり、近くにきた物体でも検出するこ
とができ、従来より検出距離を短くすることが可能とな
り、検出範囲が向上する。

【００６１】この場合、発振レベルの低下が所定レベル
になったときに感度特性を切替えるようにすれば、感度
良く切替が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態における物体検出装置を
説明するための公知の発振回路図であり、（ａ）は発振
回路、（ｂ）はその等価回路である。

【図２】 本発明の一実施形態における物体検出装置を
説明するためのハートレー型発振回路の基本原理説明図
である。

【図３】 図２に示すインピーダンスＺ３の等価回路で
ある。

【図４】 図３に示す回路での周波数とリアクタンスの
関係を示す特性図である。

【図５】 本発明の一実施形態における物体検出装置の
センサ電極に対する電気力線の関係を示した平面図であ
る。

【図６】 本発明の一実施形態における物体検出装置の
システム構成図である。

【図７】 図６に示すコントローラの処理を示すフロー
チャートである。

【図８】 図７に示す電極切替初期設定を示すフローチ
ャートである。

【図９】 図７に示す電極切替処理を示すフローチャー
トである。

【図１０】 図６に示す遠距離／近距離用センサ電極の
特性図であり、（ａ）は切替回路により切替なしの状
態、（ｂ）は切替ありの状態を示した特性図である。

【符号の説明】

３ 発振回路 １０ 発振制御回路 １３ ＣＰＵ（コントローラ） ２１，２３ 検出電極 ２２，２４ 接地電極 ２０ａ 近距離用センサ電極（第１センサ電極） ２０ｂ 遠距離用センサ電極（第２センサ電極） １００ 物体検出装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体が接近すると入力インピーダンスが
   変化するセンサ電極と、該センサ電極の入力インピーダ
   ンスの変化によって共振周波数を変化させる発振回路
   と、前記発振回路からの発振レベルの低下を検出し、発
   振レベルの低下に対応して前記発振回路を形成するイン
   ピーダンスを変化させ、前記発振回路の発振周波数を所
   定周波数とする発振制御回路とを備えた物体検出装置に
   おいて、前記センサ電極は第１センサ電極と、該第１セ
   ンサ電極と感度特性の異なる第２センサ電極とを備え、
   物体の接近によりインピーダンスが変化し、発振が停止
   する前に前記第１および第２センサ電極を切替えて感度
   特性を変化させることを特徴とする物体検出装置。
2. 【請求項２】 前記発振レベルの低下が所定レベルにな
   ったときに感度特性を切替える請求項１に記載の物体検
   出装置。