JP2009032570A - Human body approach detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車などの車両に設けられたドアや建物などの施設に設けられたドアの施錠および解錠を制御するシステムに用いられ、これらのドアに設けられたドアハンドルへの人体の接近を検知する人体接近検出装置に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used in a system for controlling the locking and unlocking of doors provided in a vehicle such as an automobile or a facility such as a building, and the approach of a human body to door handles provided in these doors. The present invention relates to a human body approach detection device.
従来より、自動車などの車両に設けられたドアや建物などの施設に設けられたドアの施錠および解錠の操作を制御するシステムとして、例えば図１２に示すように、車両用ドアに設けられた車両用ドアハンドルのハウジング３０内のドア側の壁面内側近傍にセンサ電極３１を設け、人体が車両用ドアハンドルのドア側の壁面に接触すると静電容量変化を検知して施錠および解錠を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
Conventionally, as a system for controlling the operation of locking and unlocking doors provided in a facility such as a door or a building provided in a vehicle such as an automobile, it has been provided in a vehicle door as shown in FIG. 12, for example. A
従来のこの種のシステムは、通常、車体のフレーム（ボディ）自体が電気的に接地されており、車体のドア３２とそのドアハンドルのハウジング３０内のセンサ電極３１とにより形成される静電容量を基準として、人のドアハンドルへの接近を判断することができるように構成されている。
In the conventional system of this type, the frame (body) of the vehicle body is normally electrically grounded, and the capacitance formed by the
すなわち、この種のシステムでは、人の手がそのドア３２とセンサ電極３１との間に入ってセンサ電極３１と人体とにより静電容量が形成されることによって、センサ電極３１が検出する静電容量が変化するので、この静電容量変化によって人の車両用ドアハンドルへの接近を検出することが行われている。
That is, in this type of system, when a human hand enters between the
なお、この種のシステムにおいて、例えばハウジング３０内のドアとは反対側の壁面内側近傍にキーレスエントリーシステムに用いられる送受信用アンテナ３９がさらに配置されている場合、人が所持する認証用送受信キーの送受信器との間で、この認証用送受信キーの送受信が行われて車両の所有者などであると認証された場合にドアの施錠および解錠が行われる。
In this type of system, for example, when a transmission /
このとき、図１３（ａ）に示すように、送受信用アンテナ３９からは電波が発生し、この送受信用アンテナ３９と対称ではない状態で配置されたセンサ電極３１に影響を及ぼす磁力線３８ａ，３８ｂで表すような磁界が発生する。この場合、同図（ｂ）に示すように、発生した磁界はセンサ電極３１上で図示のような向きの渦電流３７を発生させる。
At this time, as shown in FIG. 13 (a), radio waves are generated from the transmitting / receiving
しかしながら、上述したような従来の車両用ドアの施錠および解錠の操作を制御するシステムでは、例えばセンサ電極３１の近傍に上述したような送受信用アンテナ３９が存在する場合、その送受信用アンテナ３９とセンサ電極３１との間には静電容量結合がある。このため、送受信用アンテナ３９から電波が発生するとその影響によって送受信用アンテナ３９とセンサ電極３１との間で静電容量が変化して、人体が接近したものと誤って検知してしまうという問題がある。
However, in the conventional system for controlling the locking and unlocking operation of the vehicle door as described above, for example, when the transmission /
また、自車とは異なる他の自動車などの送受信用アンテナが接近した場合にも、同様に誤動作が生じてしまうという問題がある。さらに、上述したような渦電流３７によって、センサ電極３１にて検出される静電容量値が変動すると、誤動作の要因となってしまう場合があるという問題がある。
In addition, when a transmission / reception antenna such as another automobile different from the own vehicle approaches, there is a problem that a malfunction occurs similarly. Furthermore, there is a problem that if the capacitance value detected by the
このような問題は、人体が接近した場合や送受信用アンテナ３９から電波が発生した場合などの様々な状況の静電容量の変化を信号パターンとして制御装置などに記憶させておき、実際に発生した静電容量の信号パターンと比較判定することにより解消可能ではある。しかし、このような方式では、大量のデータ処理や記憶装置などが必要となり、システム全体が高価なものとなるとともに処理が複雑になってしまうという問題がある。
Such problems are actually generated by storing changes in electrostatic capacity in various situations such as when a human body approaches or when radio waves are generated from the transmitting / receiving
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、送受信用アンテナにより電波の送受信が行われた場合であっても、誤動作が生じるのを効果的に防止することができるとともに、安価に構成可能で複雑な前処理を不要とすることができる人体接近検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems. Even when radio waves are transmitted / received by a transmitting / receiving antenna, it is possible to effectively prevent malfunctions and to reduce the cost. It is an object of the present invention to provide a human body approaching detection device that can be configured in a simple manner and can eliminate complicated preprocessing.
上記課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る人体接近検出装置は、ドアに取り付けられたドアハンドルのハウジングの内部におけるドア側壁面近傍に設けられ、人体が接近することにより静電容量が変化する板状のセンサ電極と、前記センサ電極の静電容量変化を検出する検知回路と、前記ハウジングの内部の前記ドアとは反対側の壁面近傍かつ前記センサ電極の平面方向に対して平行に設けられ、キーレスエントリーシステムに用いられる認証用送受信キーの送受信用アンテナとを備え、前記センサ電極は、前記送受信用アンテナの平面方向の中心に対して、該送受信用アンテナに発生する磁界の影響の受け方が対称となるように配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a human body approach detection device according to the present invention is provided in the vicinity of a door side wall surface inside a housing of a door handle attached to a door, and electrostatically moves when the human body approaches. A plate-like sensor electrode whose capacitance changes, a detection circuit which detects a change in capacitance of the sensor electrode, a wall surface on the opposite side of the door inside the housing, and a plane direction of the sensor electrode And a transmitting / receiving antenna for an authentication transmitting / receiving key used in a keyless entry system, wherein the sensor electrode has a magnetic field generated in the transmitting / receiving antenna with respect to a center in a planar direction of the transmitting / receiving antenna. It is characterized by being arranged so that the way of influence is symmetrical.
本発明に係る人体接近検出装置は、以上のように構成することにより、ドアハンドルのハウジング内に設けられた送受信用アンテナにより電波が送受信された場合であっても、この送受信用アンテナの平面方向の中心に対して磁界の影響の受け方が対称となるようにセンサ電極が配置されているため、検出される静電容量値が変動することは抑制されるので、誤動作が生じるのを効果的に防止することができる。また、本発明に係る人体接近検出装置は、上述したような大量のデータ処理や記憶装置などは必要としない。 The human body approach detection device according to the present invention is configured as described above, so that even when radio waves are transmitted / received by the transmission / reception antenna provided in the housing of the door handle, the plane direction of the transmission / reception antenna is Since the sensor electrodes are arranged so that the influence of the magnetic field is symmetrical with respect to the center of the sensor, fluctuations in the detected capacitance value are suppressed, so that it is effective to prevent malfunctions. Can be prevented. In addition, the human body approach detection device according to the present invention does not require a large amount of data processing or storage device as described above.
前記送受信用アンテナは、丸棒状または矩形棒状の金属部材からなり、前記センサ電極は、前記送受信用アンテナの中心を基準として位置的に対称となる状態、または前記送受信用アンテナの両端部それぞれとの前記平面方向と直交する方向の離間距離が異なる状態で配置されている構成とされていてもよい。 The transmission / reception antenna is made of a round bar-shaped or rectangular bar-shaped metal member, and the sensor electrode is positioned symmetrically with respect to the center of the transmission / reception antenna, or both ends of the transmission / reception antenna. You may be set as the structure arrange | positioned in the state from which the separation distance of the direction orthogonal to the said planar direction differs.
前記センサ電極は、例えば前記位置的に対称となる状態で配置されている場合、前記送受信用アンテナの磁界の影響が及ぶ範囲内に収まるように配置されている構成とされていてもよい。また、前記センサ電極は、例えば前記離間距離が異なる状態で配置されている場合、前記磁界の影響の受け方が大きい方の前記送受信用アンテナの端部と対応する部分の離間距離が、該送受信用アンテナの他の端部と対応する部分の離間距離よりも大きくなるように、所定位置に段差が設けられた状態で配置されている構成とされていてもよい。 For example, when the sensor electrodes are arranged in the position-symmetrical state, the sensor electrodes may be arranged so as to be within a range affected by the magnetic field of the transmitting / receiving antenna. For example, when the sensor electrodes are arranged in a state where the separation distances are different from each other, the separation distance of the portion corresponding to the end of the transmission / reception antenna, which is more influenced by the magnetic field, is It may be configured to be arranged in a state where a step is provided at a predetermined position so as to be larger than the separation distance of the portion corresponding to the other end of the antenna.
前記センサ電極は、リジッド基板上にパターン形成された導電体からなり、前記段差は、該リジッド基板の両面上にパターン形成された前記導電体間のギャップにより構成されていてもよい。また、前記センサ電極は、フレキシブルプリント基板またはメンブレン回路にパターン形成された導電体からなり、前記段差は、該フレキシブルプリント基板または該メンブレン回路を所定位置でクランク状に折り曲げることにより構成されていてもよい。 The sensor electrode may be made of a conductor patterned on a rigid substrate, and the step may be constituted by a gap between the conductors patterned on both surfaces of the rigid substrate. The sensor electrode may be made of a conductor patterned on a flexible printed circuit board or a membrane circuit, and the step may be formed by bending the flexible printed circuit board or the membrane circuit in a crank shape at a predetermined position. Good.
この場合、前記段差は、前記フレキシブルプリント基板または前記メンブレン回路を所定位置でクランク状に折り曲げた上で、離間距離が大きい方の前記センサ電極と前記送受信用アンテナとの間に樹脂を充填することにより構成されていてもよい。 In this case, the step is formed by bending the flexible printed circuit board or the membrane circuit into a crank shape at a predetermined position and filling a resin between the sensor electrode having a larger separation distance and the transmitting / receiving antenna. It may be constituted by.
前記ハウジングの内部における前記センサ電極と前記送受信用アンテナとの間に設けられ、該センサ電極の外部環境変化による静電容量変化を抑制するとともに、当該センサ電極と同等の電位またはグランド電位が与えられる補助電極をさらに備えた構成とされていてもよい。 Provided between the sensor electrode and the transmitting / receiving antenna inside the housing, suppresses a change in capacitance due to a change in the external environment of the sensor electrode, and gives a potential equal to the sensor electrode or a ground potential. It may be configured to further include an auxiliary electrode.
前記補助電極は、前記ハウジングの内部の前記ドア側壁面近傍に設けられ、前記センサ電極の周囲を取り囲むように配置されたシールド電極を含む構成とされていてもよい。 The auxiliary electrode may be provided in the vicinity of the door side wall surface inside the housing and include a shield electrode arranged so as to surround the sensor electrode.
前記センサ電極および前記補助電極は、同一のフレキシブルプリント基板に形成され、該フレキシブルプリント基板上に、前記検知回路が搭載されている構成とされていてもよい。また、前記センサ電極および前記補助電極の少なくとも一方には、溝が形成されている構成とされていてもよい。 The sensor electrode and the auxiliary electrode may be formed on the same flexible printed circuit board, and the detection circuit may be mounted on the flexible printed circuit board. Further, a groove may be formed in at least one of the sensor electrode and the auxiliary electrode.
前記ハウジング内に設けられ、前記センサ電極による静電容量の検出状態を発光により報知する発光体をさらに備え、前記ハウジングの少なくとも一部は、透光性素材で形成されている構成とされていてもよい。 A light-emitting body provided in the housing for notifying the detection state of capacitance by the sensor electrode by light emission; and at least a part of the housing being made of a translucent material. Also good.
以上のように本発明によれば、送受信用アンテナにより電波の送受信が行われた場合であっても、誤動作が生じるのを効果的に防止することができるとともに、安価に構成可能で複雑な前処理を不要とすることができる人体接近検出装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to effectively prevent malfunction even when radio waves are transmitted / received by a transmitting / receiving antenna, and at the same time, it can be configured at a low cost and is complicated. It is possible to provide a human body approach detection device that can eliminate processing.
以下に、添付の図面を参照して、本発明に係る人体接近検出装置の好ましい実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a human body approach detection device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１は、本発明の第１実施の形態に係る人体接近検出装置が搭載される自動車の車両用ドアハンドルの例を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ’断面図、図３は同人体接近検出装置におけるセンサ電極と送受信用アンテナとの配置の例を示す斜視図である。この第１実施の形態に係る人体接近検出装置は、例えば自動車の車両用ドアの施錠および解錠を制御するシステムに用いられ、車両用ドアに設けられた車両用ドアハンドルへの人体の接近を検知するものである。 FIG. 1 is a plan view showing an example of a vehicle door handle for an automobile on which the human body approaching detection apparatus according to the first embodiment of the present invention is mounted, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. FIG. 5 is a perspective view showing an example of arrangement of sensor electrodes and transmission / reception antennas in the human body approach detection device. The human body approach detection device according to the first embodiment is used, for example, in a system that controls locking and unlocking of a vehicle door of an automobile, and detects the approach of a human body to a vehicle door handle provided on the vehicle door. It is something to detect.
第１実施の形態に係る人体接近検出装置は、主にセンサ部１０と主回路部２０とを備えて構成されている。センサ部１０は、車両用ドアハンドル４を構成するハウジング６のドア２側の壁面６ａに沿って長手方向（図２の紙面と直交する方向）に延びる矩形状（板状）のセンサ電極１１を備えている。
The human body approach detection apparatus according to the first embodiment is mainly configured by including a
このように構成されたセンサ部１０は、図２に示すように、例えば一枚のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）によって構成されており、センサ電極１１は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）またはエポキシ樹脂などの各種の絶縁体からなる絶縁板１４上にパターン形成された銅、銅合金またはアルミニウムなどの各種の導電体などから構成されている。なお、主回路部２０は、センサ電極１１の静電容量変化を検出するものであり、同様にこの絶縁板４上に搭載されていてもよいが、既存の検知回路を適用することができるので、この第１実施の形態においては、図示および説明を省略する。
As shown in FIG. 2, the
センサ電極１１は、図３（ａ）に示すように、ここでは長方形状に形成されており、人体が接近することにより静電容量が変化するものであり、キーレスエントリーシステムの認証用送受信キーの送受信用アンテナ１９と対向配置されている。この送受信用アンテナ１９は、車両用ドアハンドル４のハウジング６内におけるドア２とは反対側の壁面６ｂの近傍かつセンサ電極１１の平面方向と平行に設けられ、この壁面６ｂとセンサ電極１１との間に配置される。この送受信用アンテナ１９は、具体的には、ハウジング６の壁面６ｂに沿って長手方向に延びる矩形棒状の金属部材からなる。その他、送受信用アンテナ１９は、丸棒状の金属部材により構成されてもよい。
As shown in FIG. 3 (a), the
これらセンサ電極１１と送受信用アンテナ１９とは、センサ電極１１が、送受信用アンテナ１９に対して、この送受信用アンテナ１９に発生する磁界の影響の受け方が対称となるように配置されている。すなわち、図３（ａ）に示した場合では、例えば送受信用アンテナ１９の中心部Ｐ（例えば、長さ方向、幅方向および厚さ方向すべての中心となる位置）を基準とすると、センサ電極１１は、位置的に対称（点対称）となる状態（すなわち、例えば、ある平面方向の左右前後の位置関係が対称となる状態）で配置されている。
The
このため、第１実施の形態に係る人体接近検出装置は、送受信用アンテナ１９により電波の送受信が行われた場合であっても、センサ電極１１が受ける送受信用アンテナ１９にて発生する磁界の影響に伴う渦電流の影響を、センサ電極１１全体で打ち消し合い、結果的にセンサ電極１１が検出する静電容量の変動を抑制することができる。これにより、誤動作が生じるのを効果的に防止することができ、安価に構成可能で複雑な前処理を不要とすることができる。
For this reason, the human body approaching detection apparatus according to the first embodiment is affected by the magnetic field generated by the transmission /
なお、第１実施の形態に係る人体接近検出装置は、上述したように、センサ電極１１が送受信用アンテナ１９に発生する磁界の影響の受け方が対称となるように配置されればよいため、次のような位置関係で配置されてもよい。すなわち、図３（ｂ）に示すように、例えばセンサ電極１１が、送受信用アンテナ１９の中心部Ｐを基準とした両端部１９ａ，１９ｂのいずれか一方の端部側に平面方向に偏って配置されている場合（ここでは、センサ電極の端部１１ｂと送受信用アンテナ１９の端部１９ｂとが距離的に近い状態で配置されている場合）、換言すれば送受信用アンテナ１９の両端部１９，１９ｂとそれぞれ平面方向と直交する方向の離間距離が異なる状態で配置されている場合は、センサ電極１１の所定位置に段差１５が設けられた状態で配置される。
As described above, the human body approach detection device according to the first embodiment may be arranged so that the
この場合、センサ電極１１の段差１５は、送受信用アンテナ１９の磁界の影響の受け方が大きい方の端部１９ａと対応する端部１１ａの離間距離が、他の端部１９ｂと対応する端部１１ｂの離間距離よりも大きくなるように所定位置に形成されている。段差１５は、例えば絶縁板１４がリジッド基板からなる場合は、このリジッド基板の両面上にパターン形成されたセンサ電極１１のリジッド基板を貫通する方向のギャップにより構成されればよく、絶縁板１４がフレキシブルプリント基板やメンブレン回路からなる場合は、センサ電極１１が形成された所定位置をクランク状に折り曲げて構成されればよい。
In this case, the
なお、絶縁板１４がフレキシブルプリント基板やメンブレン回路からなる場合においては、上述した段差１５を形成した後に、送受信用アンテナ１９との離間距離が大きい方のセンサ電極１１上の空間に、樹脂材などを充填して段差１５が形成された絶縁板１４の形状を保つように構成してもよい。
In the case where the insulating
通常、送受信用アンテナ１９の電波の出力は、端部１９ａ，１９ｂにおいて影響が特に強くなることから（図３（ｂ）の場合は端部１９ａ）、この端部１９ａと端部１１ａとの間に端部１９ｂと端部１１ｂとの間よりも広い空間を設けることで、センサ電極１１にて受ける送受信用アンテナ１９の磁界の影響を対称とすることが可能となり、図３（ａ）にて示した状態と同様の効果を発揮することができる。
Usually, the radio wave output of the transmission /
また、例えばセンサ電極１１が、図３（ａ）に示したように送受信用アンテナ１９の中心部Ｐを基準として位置的に対称となる状態で配置されており、かつ図３（ｃ）に示すように、センサ電極１１の面積が送受信用アンテナ１９の対向面の面積よりも小さく形成されているときは、送受信用アンテナ１９の磁界の影響が及ぶ範囲内にセンサ電極１１が収まるように（すなわち、センサ電極１１の両端部１１ａ，１１ｂが、それぞれ送受信用アンテナ１９の両端部１９ａ，１９ｂよりも平面方向に中心部Ｐ寄りに配置され、かつ幅方向端部も平面方向に中心部Ｐ寄りに配置されるように）、配置されていてもよい。このような場合であっても、センサ電極１１にて受ける送受信用アンテナ１９の磁界の影響を対称とすることができる。
Further, for example, the
さらに、図３（ｂ）に示したように送受信用アンテナ１９の中心部Ｐを基準とした両端部１９ａ，１９ｂのいずれか一方の端部側に偏ってセンサ電極１１が配置されている場合は、磁界の影響の大きさを考慮して、例えば図３（ｄ）に示すように、段差１５を介して送受信用アンテナ１９との離間距離が大きい方のセンサ電極１１の表面に（ここでは、端部１１ａ側の表面）、センサ電極１１と同等の電位またはグランド電位が与えられる補助電極（シールド電極）１２を形成してもよい。このような場合であっても、センサ電極１１にて受ける送受信用アンテナ１９の磁界の影響を対称とすることができる。
Further, as shown in FIG. 3B, when the
このように、第１実施の形態に係る人体接近検出装置によれば、センサ電極１１が受ける送受信用アンテナ１９の磁界の影響をセンサ電極１１の配置態様によりセンサ電極１１全体で打ち消し合って、静電容量の変動を抑制することができる。これにより、誤動作が生じるのを効果的に防止して、さらに安価に構成可能で複雑な前処理を不要とすることができる。
As described above, according to the human body approaching detection apparatus according to the first embodiment, the influence of the magnetic field of the transmitting / receiving
なお、キーレスエントリーシステムの基本的構造は、上述した特許文献１に記載されているため、ここでは説明を省略する。また、第１実施の形態に係る人体接近検出装置は、車両用ドアハンドル４のハウジング６のドア２側の壁面６ａのセンサ領域に人体の手が存在しないときの静電容量と最大値との間の任意の閾値に静電容量が達したときをトリガとして、自動車のドア２の施錠および解錠を行うように構成されている。
Since the basic structure of the keyless entry system is described in
図４は、本発明の第２実施の形態に係る人体接近検出装置が搭載される自動車の車両用ドアハンドルの例を示す断面図、図５は同人体接近検出装置の電気的な概略構成の例を示す回路図である。なお、以降において、既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を付して説明を省略する。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a vehicle door handle of an automobile on which a human body approach detection device according to a second embodiment of the present invention is mounted, and FIG. 5 is an electrical schematic configuration of the human body approach detection device. It is a circuit diagram which shows an example. In the following description, the same parts as those already described are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図４に示すように、第２実施の形態に係る人体接近検出装置は、例えばハウジング６の内部におけるセンサ電極１１と送受信用アンテナ１９との間に設けられ、センサ電極１１の外部環境変化による静電容量変化を抑制するとともに、上述した補助電極１２に含まれ、図５に示すように、このセンサ電極１１と同等の電位が与えられる第１シールド電極１２ａおよびグランド電位が与えられる第２シールド電極１３が配置されている点が、第１実施の形態の人体接近検出装置と相違している。
As shown in FIG. 4, the human body approaching detection apparatus according to the second embodiment is provided between the
すなわち、第１シールド電極１２ａは、壁面６ａ側の絶縁板１４上のセンサ電極１１形成箇所近傍においては、このセンサ電極１１の周りを取り囲むロの字状に形成されており、送受信用アンテナ１９との間においては、センサ電極１１を覆うような長方形状に形成されている。また、第２シールド電極１３は、センサ電極１１上の第１シールド電極１２ａと送受信用アンテナ１９との間に配置され、センサ電極１１上の第１シールド電極１２ａよりも平面方向における長手方向とは異なる幅方向（図４の紙面における上下方向）に多少小さな長方形状に形成されている。
That is, the
なお、図４に示すように、ここではセンサ電極１１上の第１シールド電極１２ａは、センサ電極１１と同等の大きさで形成され、この第１シールド電極１２ａ上の第２シールド電極１３は、第１シールド電極１２ａよりも小さく形成されているが、これら第１シールド電極１２ａおよび第２シールド電極１３は、送受信用アンテナ１９よりも幅方向が大きくなるように形成されている。
As shown in FIG. 4, here, the
図５に示すように、この第２実施の形態に係る人体接近検出装置の主回路部２０は、例えば次のように構成されている。すなわち、センサ電極１１は、主回路部２０の検知回路２３の入力端に接続されている。また、センサ電極１１は、演算増幅器からなるバッファ２１の一方の入力端に接続されている。バッファ２１の他方の入力端には、第１シールド電極１２ａが接続されるとともに、出力端に接続されている。
As shown in FIG. 5, the
バッファ２１は、センサ電極１１と第１シールド電極１２ａとを常に高インピーダンス状態を保ちつつ、同電位として両者間の充放電を防止する。センサ電極１１からの出力信号は、検知回路２３に入力されている。検知回路２３は、センサ電極１１と、第２シールド電極１３、ドア２およびグランドとみなされる接近した人体との間の静電容量に応じて周波数またはデューティー比が変化するパルス信号を出力する。
The
このパルス信号は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２４に入力されている。ＬＰＦ２４は、検知回路２３からのパルス信号を平滑化して検知信号を出力する。制御回路２５は、ＬＰＦ２４からの検知信号を入力し、その信号レベルに応じて外部電気回路にスイッチ出力を行う。
This pulse signal is input to a low-pass filter (LPF) 24. The
図６は、静電容量Ｃに応じてデューティー比が変化する検知回路２３の構成の例を示す回路図である。検知回路２３は、例えば、一定周期のトリガ信号ＴＧを出力するトリガ信号発生回路２３１と、入力端に接続された静電容量Ｃの大きさによってデューティー比が変化するパルス信号Ｐｏを出力するタイマー回路２３２とを備えて構成されている。
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating an example of the configuration of the
タイマー回路２３２は、例えば２つの比較器２３２１，２３２２と、これら比較器２３２１，２３２２の出力がそれぞれリセット端子Ｒおよびセット端子Ｓに入力されるＲＳフリップフロップ回路（以下、「ＲＳ−ＦＦ」と呼ぶ）２３２３と、このＲＳ−ＦＦ２３２３の出力ＤＩＳ（ディスチャージ信号）をＬＰＦ２４に出力するバッファ２３２４と、ＲＳ−ＦＦ２３２３の出力ＤＩＳでオン／オフ制御されるトランジスタ２３２５とを備えて構成されている。
The
比較器２３２２は、トリガ信号発生回路２３１から出力される図７に示すようなトリガ信号ＴＧを、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３によって分割された所定の閾値Ｖｔｈ２と比較して、トリガ信号ＴＧに同期したセットパルスを出力する。このセットパルスはＲＳ−ＦＦ２３２３のＱ出力をセットする。
The
このＱ出力は、ディスチャージ信号ＤＩＳとしてトランジスタ２３２５をオフ状態にし、センサ電極１１およびグランドの間を、センサ電極１１の対接地静電容量Ｃおよび入力端と電源ラインとの間に接続された抵抗Ｒ４による時定数で決まる速度で充電する。これにより、図７に示すように、入力信号Ｖｉｎの電位が静電容量によって決まる速度で上昇する。
The Q output turns off the
そして、入力信号Ｖｉｎが、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３により決まる閾値Ｖｔｈ１を超えたら、比較器２３２１の出力が反転してＲＳ−ＦＦ２３２３の出力を反転させる。この結果、トランジスタ２３２５がオン状態となってセンサ電極１１に蓄積された電荷がトランジスタ２３２５を介して放電される。
When the input signal Vin exceeds the threshold value Vth1 determined by the resistors R1, R2, and R3, the output of the
したがって、このタイマー回路２３２は、図７に示すように、センサ電極１１および第２シールド電極１３間の静電容量に基づくデューティー比で発振するパルス信号Ｐｏを出力する。ＬＰＦ２４は、この出力を平滑化することにより、図７に示すような直流の検知信号Ｖｏｕｔを出力する。
Accordingly, the
なお、図７中、実線で示す波形と点線で示す波形は、前者が後者よりも静電容量が小さいことを示している。第２実施の形態に係る人体接近検出装置においては、例えば車両用ドアハンドル４のハウジング６のドア２側の壁面６ａにおけるセンサ電極１１のセンサ領域に人体の手などが近づくと、センサ電極１１と第２シールド電極１３およびドア２との間の静電容量に加えて、センサ電極１１に対する人体をグランドとする容量結合が発生する。
In FIG. 7, the waveform indicated by the solid line and the waveform indicated by the dotted line indicate that the former has a smaller capacitance than the latter. In the human body approach detection device according to the second embodiment, for example, when a human hand approaches the sensor region of the
このため、検出されるセンサ電極１１とグランドとの間の静電容量は大きくなる。したがって、図７の点線で示す波形は人体の近接状態を示している。そして、車両用ドアハンドル４のハウジング６のドア２側の壁面６ａにおけるセンサ電極１１のセンサ領域全体に人体の手が接触して完全に覆われた状態となると、検出されるセンサ電極１１とグランドとの間の静電容量は最大値に達する。
For this reason, the electrostatic capacitance between the detected
この第２実施の形態に係る人体接近検出装置も、第１実施の形態に係る人体接近検出装置と同様に、人体の手が存在しないときの静電容量と最大値との間の任意の閾値に静電容量が達したときをトリガとして、自動車のドア２の施錠および解錠を行うように構成されている。なお、この閾値は、車両用ドアハンドル４への人体の手のかけ方などによる静電容量の増加量から適切な値を演算などして決定し、人体接近検出装置に設定しておけばよい。
Similar to the human body approach detection device according to the first embodiment, the human body approach detection device according to the second embodiment also has an arbitrary threshold value between the capacitance and the maximum value when no human hand is present. The
第２実施の形態に係る人体接近検出装置は、第１実施の形態に係る人体接近検出装置と同様に、センサ電極１１が送受信用アンテナ１９に対して磁界の影響の受け方が対称となるように配置されていることを前提としつつ、ハウジング６内のセンサ電極１１の周囲および対向位置にセンサ電極１１と同等の電位の第１シールド電極１２ａを設けるとともに、この第１シールド電極１２ａと送受信用アンテナ１９との間にグランド電位の第２シールド電極１３を設けている。
Similar to the human body approach detection device according to the first embodiment, the human body approach detection device according to the second embodiment is configured so that the
すなわち、センサ電極１１に近い位置には、センサ電極１１と同等の電位の第１シールド電極１２ａを配置し、送受信用アンテナ１９に近い位置にはグランド電位の第２シールド電極１３を配置している。このため、センサ電極１１が受ける送受信用アンテナ１９の磁界の影響による静電容量の変動が抑制された上で、センサ電極１１と送受信用アンテナ１９との間の静電容量が低下する。これにより、送受信用アンテナ１９による電波の送受信による磁界および静電容量変化の影響を極力受けずに、接近する人体の検出感度を良好に保つことができる構成を実現し、送受信用アンテナ１９により電波の送受信が行われた場合であっても、誤動作が生じるのを効果的に防止することができる。
That is, the
第２実施の形態に係る人体接近検出装置のこのような効果は、自車の近傍にある他車の送受信用アンテナにより電波の送受信が行われた場合にも有効である。また、このような構成にすることによって、人体接近検出装置を安価に構成することができ、データ処理などの複雑な前処理や新たな記憶装置などを不要とすることができる。 Such an effect of the human body approaching detection apparatus according to the second embodiment is also effective when radio waves are transmitted / received by a transmitting / receiving antenna of another vehicle in the vicinity of the own vehicle. In addition, with such a configuration, the human body approach detection device can be configured at low cost, and complicated preprocessing such as data processing and a new storage device can be dispensed with.
図８は、本発明の第３実施の形態に係る人体接近検出装置が搭載される自動車の車両用ドアハンドルの例を示す断面図である。図８に示すように、第３実施の形態に係る人体接近検出装置は、上述した第２実施の形態に係る人体接近検出装置と同様の構造を備えているが、第２シールド電極１３の幅方向の大きさが、第１シールド電極１２ａと同等（すなわち、センサ電極１１とも同等）に形成されている点が相違している。その他の構成や効果は、第２実施の形態の人体接近検出装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of a vehicle door handle of an automobile on which a human body approach detection device according to a third embodiment of the present invention is mounted. As shown in FIG. 8, the human body approach detection device according to the third embodiment has the same structure as the human body approach detection device according to the second embodiment described above, but the width of the
図９は、本発明の第４実施の形態に係る人体接近検出装置が搭載される自動車の車両用ドアハンドルの例を示す断面図である。図９に示すように、第４実施の形態に係る人体接近検出装置は、第２実施の形態および第３実施の形態に係る人体接近検出装置と同様の構成を備えているが、センサ電極１１上に、第２シールド電極１３が配置され、この第２シールド電極１３と送受信用アンテナ１９との間に、第１シールド電極１２ａが配置されている点が相違している。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a vehicle door handle of an automobile on which a human body approach detection device according to a fourth embodiment of the present invention is mounted. As shown in FIG. 9, the human body approach detection device according to the fourth embodiment has the same configuration as the human body approach detection device according to the second embodiment and the third embodiment. The
そして、この第４実施の形態に係る人体接近検出装置は、センサ電極１１上の第２シールド電極１３の幅方向の大きさが、送受信用アンテナ１９の幅方向の大きさより小さく、かつこの第２シールド電極１３と送受信用アンテナ１９との間の第１シールド電極１２ａの幅方向の大きさが、送受信用アンテナ１９の幅方向の大きさよりも大きくなるように構成されている。その他の構成や効果は、第２実施の形態および第３実施の形態の人体接近検出装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。
In the human body approach detection device according to the fourth embodiment, the
図１０は、本発明の第５実施の形態に係る人体接近検出装置が搭載される自動車の車両用ドアハンドルの例を示す断面図である。図１０に示すように、第５実施の形態に係る人体接近検出装置は、センサ電極１１の周囲およびセンサ電極１１上に第１シールド電極１２ａが配置され、センサ電極１１上の第１シールド電極１２ａの周囲に第２シールド電極が配置されている点が第２〜第４実施の形態の人体接近検出装置と相違している。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a vehicle door handle of an automobile on which a human body approach detection device according to a fifth embodiment of the present invention is mounted. As shown in FIG. 10, in the human body approach detection device according to the fifth embodiment, the
この第５実施の形態に係る人体接近検出装置は、センサ電極１１上の第１シールド電極１２ａおよびこの第１シールド電極１２ａの周囲の第２シールド電極１３の幅方向の大きさは、それぞれ送受信用アンテナ１９の幅方向の大きさよりも小さくなるように構成されている。その他の構成や効果は、第２〜第４実施の形態の人体接近検出装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。
In the human body approach detection device according to the fifth embodiment, the size in the width direction of the
図１１は、本発明の第６実施の形態に係る人体接近検出装置が搭載される自動車の車両用ドアハンドルの例を示す断面図である。図１１に示すように、第６実施の形態に係る人体接近検出装置は、センサ電極１１の周囲およびセンサ電極１１上に第１シールド電極１２ａのみが配置されている点が第２〜第５実施の形態の人体接近検出装置と相違している。
FIG. 11: is sectional drawing which shows the example of the vehicle door handle of the motor vehicle in which the human body approaching detection apparatus which concerns on 6th Embodiment of this invention is mounted. As shown in FIG. 11, the human body approach detection device according to the sixth embodiment is the second to fifth embodiments in that only the
この第６実施の形態に係る人体接近検出装置は、センサ電極１１上の第１シールド電極１２ａの幅方向の大きさがセンサ電極１１の幅方向の大きさと同等であるとともに、送受信用アンテナ１９の幅方向の大きさよりも大きくなるように構成されている。この場合、センサ電極１１上の第１シールド電極１２ａは、センサ電極１１と同等の電位あるいはグランド電位が与えられるように構成されるとよい。その他の構成や効果は、第２〜第５実施の形態の人体接近検出装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。
In the human body approach detection device according to the sixth embodiment, the size in the width direction of the
なお、上述した第２〜第６実施の形態に係る人体接近検出装置では、第１シールド電極１２ａは、必ずしも絶縁板１４におけるセンサ電極１１と同一面上に設けられている必要はなく、ハウジング６のドア２側の壁面６ａにおけるセンサ電極１１の対応する位置の周囲において、センサ電極１１と同等の電位（またはグランド電位）を生じさせるものであれば、異なる平面上に設けられていてもよい。
In the human body approach detection device according to the second to sixth embodiments described above, the
また、センサ電極１１に対応する位置の周囲とは、センサ電極１１の近傍だけでなく、車両用ドアハンドル４とドア２との接続部など、車両用ドアハンドル４のハウジング６を介したセンサ電極１１とドア２との間の空間的位置も含まれる。また、図示は省略するが、上述した人体接近検出装置（第１〜第６実施の形態に係る人体接近検出装置のすべてあるいは一部）において、センサ電極１１、第１シールド電極１２ａおよび第２シールド電極１３のそれぞれに、例えば長手方向に延びる溝を形成するようにしてもよい。
Further, the periphery of the position corresponding to the
この溝は、例えば各電極１１，１２ａ，１３の長手方向に延びるパターンをそれぞれ長手方向に折り返すことによって形成され、各溝の幅は、各電極１１，１２ａ，１３の長手方向に延びるパターンの幅と同一またはそれよりも短く形成されればよい。
This groove is formed by, for example, folding back a pattern extending in the longitudinal direction of each
すなわち、送受信用アンテナ１９は、一般的にバーアンテナと呼ばれるフェライトに巻き線を巻いた構造からなり、コンデンサと直列共振回路を構成して駆動するので、送受信用アンテナ１９からの出力によって、各電極１１，１２ａ，１３の一部またはすべてから渦電流が発生し、送受信用アンテナ１９の磁界の影響の受け方が対称となるように配置したにもかかわらず、送受信用アンテナ１９からの出力が低下したり、またはそのインピーダンスにより回路の共振周波数が変化して特性が劣化してしまうことがある。
That is, the transmission /
しかしながら、上述したような溝を各電極１１，１２ａ，１３に設けることによって、各電極１１，１２ａ，１３から発生する渦電流を減少させることができるようになる。また、溝の幅を各電極１１，１２ａ，１３の長手方向に延びるパターンの幅と同一またはそれよりも短く形成することで、各溝の電位は周囲と同じになり、各電極１１，１２ａ，１３の効果が低減することを防止することができる。なお、このような溝は、各電極１１，１２ａ，１３のすべてに形成する必要はなく、そのパターンも折り返すのではなく長手方向に延びる櫛歯状に形成するようにしてもよい。
However, by providing the
また、上述した人体接近検出装置は、キーレスエントリーシステムに用いられる発振回路を主回路部２０に含めてＦＰＣの絶縁板１４上に形成するようにしてもよく、車両用ドアハンドル４のハウジング６内に、ＬＥＤやＥＬなどの発光体を設けて、自動車のドア２の施錠および解錠のトリガとなる静電容量の検出の際に、この検出状態を報知するためにＬＥＤやＥＬなどの発光体を発光させるように構成してもよい。
In the human body approach detection device described above, an oscillation circuit used in the keyless entry system may be included in the
この場合は、少なくとも車両用ドアハンドル４のハウジング６の一部、すなわち光を外部に出したい部分を透光性の部材で構成する必要がある。また、この部分にセンサ電極１１などを配置する場合は、絶縁板１４として透光性を有するものを使用し、その絶縁板１４上に透光性導電材料を塗布などすることによってセンサ電極１１などのパターンを形成すればよい。なお、透光性導電材料としては、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、導電性ポリマー（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などを用いればよい。
In this case, at least a part of the
また、上述した人体接近検出装置では、静電容量を検知する検知回路２３として、抵抗とコンデンサの時定数によって出力パルスのデューティー比が変化する周知のタイマー回路（タイマーＩＣ）を利用する構成のものを説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば直接インピーダンスを測定する方法、発振回路を構成して発振周波数を測定する方法、ＲＣ充放電回路を構成して充放電時間を計測する方法、既知の電圧で充電した電荷を既知の容量に移動してその電圧を測定する方法、または電荷の移動を複数回行い既知容量に所定電圧が充電されるまでの回数を測定する方法など、各種の方法があり、検出した静電容量に閾値を設け、または静電容量の信号波形を解析して該当する静電容量の波形になったときをトリガとするなどの各種の処理を行ってもよい。
The human body approach detection device described above uses a known timer circuit (timer IC) in which the duty ratio of the output pulse changes depending on the time constant of the resistor and the capacitor as the
さらに、上述した人体接近検出装置では、演算増幅器のボルテージフォロワによりバッファ２１を構成し、センサ電極１１と第１シールド電極１２ａとをこれらバッファ２１を介して接続しているが、このようなボルテージフォロワでなくても、例えば１倍の増幅器で高入力インピーダンス低出力インピーダンスであればよく、このときに使用する演算増幅器は、高速（低遅延時間）、高スルーレートの特性を有することが好ましい。
Furthermore, in the human body approach detection device described above, the
また、センサ電極１１への印加電圧をＡ／Ｄコンバータで取り込み、同じ電圧をＤ／Ａコンバータで出力して、それを第１シールド電極１２ａに接続する方法であってもよい。そして、検知回路２３からセンサ電極１１への印加電圧は、演算増幅器の非反転入力に接続し、反転入力をセンサ電極１１に接続し、さらに第１シールド電極１２ａには非反転入力を直接接続してドライブするようにしてもよい。また、センサ電極１１へ加える信号と同一周期の矩形波（ディジタル信号）を第１シールド電極１２ａに加えても、同電位に近い効果が得られることは言うまでもない。
Moreover, the method of taking in the applied voltage to the
以上述べたように、本発明に係る人体接近検出装置によれば、車両用ドアハンドル４のハウジング６内に設けられた送受信用アンテナ１９により電波が送受信されたり、自車の近傍にある他車の送受信用アンテナにより電波が送受信された場合であっても、センサ電極１１が送受信用アンテナ１９に対して磁界の影響の受け方が対称となる状態で配置されているため、センサ電極１１の静電容量変化が抑制される。
As described above, according to the human body approach detection device according to the present invention, radio waves are transmitted / received by the transmission /
このため、ドア２の施錠や解錠に際しての誤動作が生じるのを効果的に防止することができるとともに、簡単な構成で誤動作を防止することができるので、大量のデータ処理や記憶装置などを必要とせず、安価に人体接近検出装置を構成することが可能となる。
For this reason, it is possible to effectively prevent malfunctions at the time of locking and unlocking the
また、上述した構成とともに、第１シールド電極１２ａや第２シールド電極１３などの補助電極１２を設けることによって、さらにセンサ電極１１の静電容量変化を抑制することもできるので、ドア２の施錠や解錠に際しての誤動作が生じるのを確実に防止することができる。
In addition to the above-described configuration, the
さらに、上述した人体接近検出装置は、自動車などの車両に設けられた車両用ドアハンドル４にてドア２の施錠および解錠を制御する場合に適用したものを例に挙げて説明したが、建物などの施設に設けられたドアの施錠および解錠を制御する場合にも同様に適用することができる。
Further, the human body approach detection device described above has been described by taking as an example a case where the device is applied to control locking and unlocking of the
２…ドア、４…車両用ドアハンドル、６…ハウジング、６ａ，６ｂ…壁面、１０…センサ部、１１…センサ電極、１２ａ…第１シールド電極、１３…第２シールド電極、１４…絶縁板、１５…段差、１９…送受信用アンテナ、２０…主回路部、２１…バッファ、２３…検知回路、２４…ＬＰＦ、２５…制御回路。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記センサ電極の静電容量変化を検出する検知回路と、
前記ハウジングの内部の前記ドアとは反対側の壁面近傍かつ前記センサ電極の平面方向に対して平行に設けられ、キーレスエントリーシステムに用いられる認証用送受信キーの送受信用アンテナとを備え、
前記センサ電極は、前記送受信用アンテナの平面方向の中心に対して、該送受信用アンテナに発生する磁界の影響の受け方が対称となるように配置されている
ことを特徴とする人体接近検出装置。 A plate-like sensor electrode provided near the door side wall surface inside the housing of the door handle attached to the door, and the capacitance changes as the human body approaches,
A detection circuit for detecting a change in capacitance of the sensor electrode;
A transmission / reception antenna for an authentication transmission / reception key used in a keyless entry system, provided in the vicinity of the wall surface on the opposite side of the door inside the housing and parallel to the planar direction of the sensor electrode,
The human body approaching detection device, wherein the sensor electrode is arranged so that the influence of the magnetic field generated in the transmitting / receiving antenna is symmetrical with respect to the center of the transmitting / receiving antenna in the planar direction.
前記センサ電極は、前記送受信用アンテナの中心を基準として位置的に対称となる状態、または前記送受信用アンテナの両端部それぞれとの前記平面方向と直交する方向の離間距離が異なる状態で配置されていることを特徴とする請求項１記載の人体接近検出装置。 The transmission / reception antenna is made of a round or rectangular metal member,
The sensor electrodes are arranged in a state of being symmetrical with respect to the center of the transmission / reception antenna, or in a state in which the separation distances in the direction orthogonal to the planar direction are different from both ends of the transmission / reception antenna. The human body approach detection device according to claim 1, wherein
前記段差は、該リジッド基板の両面上にパターン形成された前記導電体間のギャップにより構成されていることを特徴とする請求項４記載の人体接近検出装置。 The sensor electrode is made of a conductor patterned on a rigid substrate,
5. The human body approach detection device according to claim 4, wherein the step is constituted by a gap between the conductors patterned on both surfaces of the rigid substrate.
前記段差は、該フレキシブルプリント基板または該メンブレン回路を所定位置でクランク状に折り曲げることにより構成されていることを特徴とする請求項４記載の人体接近検出装置。 The sensor electrode is made of a conductor patterned on a flexible printed circuit board or a membrane circuit,
5. The human body approach detection apparatus according to claim 4, wherein the step is formed by bending the flexible printed circuit board or the membrane circuit into a crank shape at a predetermined position.
該フレキシブルプリント基板上に、前記検知回路が搭載されていることを特徴とする請求項８または９記載の人体接近検出装置。 The sensor electrode and the auxiliary electrode are formed on the same flexible printed circuit board,
10. The human body approach detection device according to claim 8, wherein the detection circuit is mounted on the flexible printed board.
前記ハウジングの少なくとも一部は、透光性素材で形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の人体接近検出装置。 A light emitter that is provided in the housing and notifies the detection state of capacitance by the sensor electrode by light emission;
The human body approaching detection apparatus according to claim 1, wherein at least a part of the housing is formed of a translucent material.
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