JP2014123434A - Proximity sensor and door device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば扉やドアノブ等の被操作体の両面において近接物体を検出することができる近接センサと、このような近接センサを備える各種ドア装置に関する。 The present invention relates to a proximity sensor capable of detecting a proximity object on both surfaces of an object to be operated such as a door and a door knob, and various door devices including such a proximity sensor.
特許文献1には、扉の両側から操作される近接センサ(非接触スイッチ)を備える扉スイッチが開示されている。
この非接触スイッチは、回路基板と、該回路基板上に搭載された静電容量センサ、該静電容量センサからの信号変化に基づいてスイッチング信号を出力する信号処理回路、電源回路等を備えている。
この扉スイッチによれば、扉のいずれの側からも扉スイッチに手などを近づけるだけで室内の照明等をスイッチ操作することができる。
The non-contact switch includes a circuit board, a capacitance sensor mounted on the circuit board, a signal processing circuit that outputs a switching signal based on a signal change from the capacitance sensor, a power supply circuit, and the like. Yes.
According to this door switch, indoor lighting or the like can be switched by simply bringing a hand or the like closer to the door switch from either side of the door.
また、特許文献2には、静電容量の変化を検出する静電容量センサの表面側及び裏面側から入力することができる入力装置が開示されている。
この入力装置は、クロック信号を発信するクロック信号生成手段と、基板に電極が形成されている静電容量センサを有する遅延手段と、静電容量センサの表面側及び裏面側の両面に配設された誘電体からなる保護シートと、クロック信号生成手段から得られるクロック信号及び遅延手段から得られる遅延信号に基づいて出力信号を発信する論理積手段と、論理積手段に基づいて得られる出力信号に応じて所定のプログラムを実行する制御部とを備えている。
This input device is disposed on both the front and back sides of the capacitance sensor, a clock signal generation unit for transmitting a clock signal, a delay unit having a capacitance sensor with electrodes formed on a substrate. A protective sheet made of a dielectric, logical product means for transmitting an output signal based on a clock signal obtained from the clock signal generating means and a delayed signal obtained from the delay means, and an output signal obtained based on the logical product means And a control unit that executes a predetermined program accordingly.
しかしながら、特許文献1に記載の扉スイッチでは、扉の表側から操作されたのか扉の裏側から操作されたのかを判別することができず、操作された側に応じて異なるプログラムを実行することができないという問題がある。
However, in the door switch described in
一方、特許文献2に記載の入力装置によれば、静電容量センサの表面側及び裏面側に配設されている保護シートの厚さを異ならせ、静電容量センサの表面側及び裏面側の遅延手段が形成するRC回路の時定数を異ならせることにより、静電容量センサの表面側及び裏面側のどちら側から操作されたのかを判別できるようになっている。
しかしながら、RC回路の時定数は、静電容量センサの静電容量Cによって大きく左右される。この静電容量センサの静電容量Cは、保護シートの誘電率εのみならず、保護シートに接触する指などの面積や、静電容量センサと指との対向距離によって変化する。
このため、操作する者の指の大きさや、保護シートへの指の押し付け状態により、遅延手段が形成するRC回路の時定数が変化してしまい、静電容量センサの表面側及び裏面側のどちら側から操作されたのかを誤認し、入力装置が誤作動する可能性がある。
On the other hand, according to the input device described in
However, the time constant of the RC circuit greatly depends on the capacitance C of the capacitance sensor. The capacitance C of this capacitance sensor varies not only with the dielectric constant ε of the protective sheet, but also with the area of the finger or the like that contacts the protective sheet and the facing distance between the capacitive sensor and the finger.
For this reason, the time constant of the RC circuit formed by the delay means changes depending on the size of the finger of the operator and the pressing state of the finger against the protective sheet, and either the front side or the back side of the capacitance sensor. There is a possibility that the input device may malfunction because it is mistaken for the operation from the side.
また、扉等の両側に静電容量センサを各1つずつ配設すれば、扉等の両側からスイッチ操作することができるものの、この場合、2つの静電容量センサの電気力線が混ざり合い、感度が低下し、誤作動する可能性がある。 Also, if one capacitance sensor is provided on each side of the door, etc., the switch can be operated from both sides of the door, etc., but in this case, the electric lines of force of the two capacitance sensors are mixed. , Sensitivity will decrease and may malfunction.
そこで、本発明は、被操作体の両側における近接物体の検出を個別に行うことができ、感度の低下を抑制して、誤作動を防止し得る近接センサ、及び、この近接センサを備えるドア装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention can individually detect a proximity object on both sides of an object to be operated, can suppress a decrease in sensitivity, and can prevent a malfunction, and a door device including the proximity sensor Is to provide.
上記の目的を達成するために、本発明の第一の近接センサは、
被操作体の一面側における近接物体を検出するための第1センサ部と、前記被操作体の他面側における近接物体を検出するための第2センサ部と、補助電極とを備える近接センサであって、
前記第1センサ部は、互いに近接させて同一平面上に配置した第1入力電極と該第1入力電極に静電結合される第1出力電極を有し、
前記第2センサ部は、互いに近接させて同一平面上に配置した第2入力電極と該第2入力電極に静電結合される第2出力電極を有し、
前記補助電極は、前記第1入力電極と前記第2入力電極に対面するようにこれらの間に配されており、
前記第1入力電極と前記第2入力電極には互いに逆相のパルス電圧が印加され、
前記第1出力電極の出力信号から近接物体を検出する際は、前記補助電極には前記第1入力電極と同相のパルス電圧が印加され、
前記第2出力電極の出力信号から近接物体を検出する際は、前記補助電極には前記第2入力電極と同相のパルス電圧が印加される、
ことを特徴としているものである。
In order to achieve the above object, the first proximity sensor of the present invention includes:
A proximity sensor comprising: a first sensor unit for detecting a proximity object on one side of the operated body; a second sensor unit for detecting a proximity object on the other side of the operated body; and an auxiliary electrode. There,
The first sensor unit includes a first input electrode disposed on the same plane so as to be close to each other, and a first output electrode that is electrostatically coupled to the first input electrode,
The second sensor unit has a second input electrode disposed on the same plane in close proximity to each other, and a second output electrode electrostatically coupled to the second input electrode,
The auxiliary electrode is disposed between the first input electrode and the second input electrode so as to face each other,
Pulse voltages having opposite phases to each other are applied to the first input electrode and the second input electrode,
When detecting a proximity object from the output signal of the first output electrode, a pulse voltage in phase with the first input electrode is applied to the auxiliary electrode,
When detecting a proximity object from the output signal of the second output electrode, a pulse voltage in phase with the second input electrode is applied to the auxiliary electrode.
It is characterized by that.
本発明の第一の近接センサにおいては、前記第1センサ部は多層基板の上層に形成され、前記第2センサ部は前記多層基板の下層に形成され、前記補助電極は前記多層基板の中間層に形成されていることが好ましい。 In the first proximity sensor of the present invention, the first sensor unit is formed in an upper layer of the multilayer substrate, the second sensor unit is formed in a lower layer of the multilayer substrate, and the auxiliary electrode is an intermediate layer of the multilayer substrate. It is preferable to be formed.
また、上記の目的を達成するために、本発明の第二の近接センサは、
被操作体の一面側における近接物体を検出するための第1センサ部と、前記被操作体の他面側における近接物体を検出するための第2センサ部と、第1補助電極と、第2補助電極とを備える近接センサであって、
前記第1センサ部は、互いに近接させて同一平面上に配置した第1入力電極と該第1入力電極に静電結合される第1出力電極を有し、
前記第2センサ部は、互いに近接させて同一平面上に配置した第2入力電極と該第2入力電極に静電結合される第2出力電極を有し、
前記第1補助電極は、前記第1入力電極に対面するように、前記第1入力電極と前記第2入力電極の間に配されており、
前記第2補助電極は、前記第2入力電極に対面するように、前記第1入力電極と前記第2入力電極の間に配されており、
前記第1入力電極と前記第2入力電極には同相のパルス電圧が印加され、
前記第1出力電極の出力信号から近接物体を検出する際は、前記第1補助電極には前記第1入力電極と同相のパルス電圧が印加されると共に、前記第2補助電極には前記第2入力電極と逆相のパルス電圧が印加され、
前記第2出力電極の出力信号から近接物体を検出する際は、前記第1補助電極には前記第1入力電極と逆相のパルス電圧が印加されると共に、前記第2補助電極には前記第2入力電極と同相のパルス電圧が印加される、
ことを特徴としているものである。
In order to achieve the above object, the second proximity sensor of the present invention includes:
A first sensor unit for detecting a proximity object on one side of the operated body, a second sensor unit for detecting a proximity object on the other side of the operated body, a first auxiliary electrode, and a second A proximity sensor comprising an auxiliary electrode,
The first sensor unit includes a first input electrode disposed on the same plane so as to be close to each other, and a first output electrode that is electrostatically coupled to the first input electrode,
The second sensor unit has a second input electrode disposed on the same plane in close proximity to each other, and a second output electrode electrostatically coupled to the second input electrode,
The first auxiliary electrode is disposed between the first input electrode and the second input electrode so as to face the first input electrode,
The second auxiliary electrode is disposed between the first input electrode and the second input electrode so as to face the second input electrode,
An in-phase pulse voltage is applied to the first input electrode and the second input electrode,
When detecting a proximity object from the output signal of the first output electrode, a pulse voltage having the same phase as the first input electrode is applied to the first auxiliary electrode, and the second auxiliary electrode is supplied with the second voltage. A pulse voltage in reverse phase to the input electrode is applied,
When the proximity object is detected from the output signal of the second output electrode, a pulse voltage having a phase opposite to that of the first input electrode is applied to the first auxiliary electrode, and the second auxiliary electrode has the first voltage. A pulse voltage in phase with the two input electrodes is applied,
It is characterized by that.
本発明の第二の近接センサにおいては、前記第1センサ部は多層基板の上層に形成され、前記第2センサ部は前記多層基板の下層に形成され、前記第1補助電極は前記多層基板の上層寄りの第1中間層に形成され、前記第2補助電極は前記多層基板の下層寄りの第2中間層に形成されていることが好ましい。 In the second proximity sensor of the present invention, the first sensor unit is formed on an upper layer of the multilayer substrate, the second sensor unit is formed on a lower layer of the multilayer substrate, and the first auxiliary electrode is formed on the multilayer substrate. Preferably, the second auxiliary electrode is formed in a second intermediate layer near the lower layer of the multilayer substrate.
また、本発明のドア装置は、上記本発明の第一の近接センサまたは第二の近接センサと、前記第1出力電極もしくは前記第2出力電極の出力信号に応じて所定のプログラムを実行する制御部を備えるものである。 Further, the door device of the present invention controls the first proximity sensor or the second proximity sensor of the present invention and a predetermined program according to an output signal of the first output electrode or the second output electrode. It has a part.
本発明の近接センサによれば、第1センサ部と第2センサ部における電気力線の混信を効果的に防ぐことができ、被操作体の内側から操作されたのか、もしくは外側から操作されたのかを的確に判別することができ、操作された側に応じて所定のプログラム(例えば、ドアの解錠制御もしくは施錠制御)を誤作動なく実行することができる。 According to the proximity sensor of the present invention, it is possible to effectively prevent the interference of the electric lines of force in the first sensor unit and the second sensor unit, and it is operated from the inside of the operated body or operated from the outside. Therefore, a predetermined program (for example, door unlocking control or locking control) can be executed without malfunction according to the operated side.
以下、図面を参照して本発明の各実施形態例(第1及び第2の実施形態例)を説明する。 Embodiments of the present invention (first and second embodiments) will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態例)
図1は、本発明の第1の実施形態例に係るドア装置1Aのブロック図である。
本例のドア装置1Aは、車両用のドア装置に関するものであり、所謂スマートエントリーシステムにおけるドアの解錠・施錠用の近接センサを備えるものである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram of a door device 1A according to a first embodiment of the present invention.
The door device 1A of this example relates to a door device for a vehicle, and includes a proximity sensor for unlocking / locking a door in a so-called smart entry system.
本例のドア装置1Aは、主に近接センサ10Aと制御装置20からなる。
近接センサ10Aは、被操作体としてのドアハンドル(不図示)の内部に設けられ、制御装置20はドアのアウタパネル(不図示)の内側に設けられる。なお、ドアハンドルは、ドアのアウタパネルから外側に向けて突出して取り付けられるものである。
この近接センサ10Aは、第1センサ部11と、第2センサ部12と、補助電極13を有し、これらは一枚の多層基板に形成されており、第1センサ部11がドアハンドルの内表面側、第2センサ部12がドアハンドルの外表面側となるように、ドアハンドル内に配される。
The door device 1A of this example mainly includes a proximity sensor 10A and a
The proximity sensor 10A is provided inside a door handle (not shown) as an object to be operated, and the
The proximity sensor 10A includes a
第1センサ部11は、ドアハンドルの一面側(内表面側)における近接物体(例えば人の指等)を検出するためのものであり、多層基板の上層に互いに近接して配置した第1入力電極11aと第1出力電極11bを有する。
本例では図2(a)に示すように、第1入力電極11aは正方形のループ状に形成されており、第1出力電極11bは正方形に形成されて第1入力電極11aの内側に配されている。
The
In this example, as shown in FIG. 2A, the first input electrode 11a is formed in a square loop shape, and the first output electrode 11b is formed in a square shape and is arranged inside the first input electrode 11a. ing.
第2センサ部12は、ドアハンドルの他面側(外表面側)における近接物体(例えば人の指等)を検出するためのものであり、多層基板の下層に互いに近接して配置した第2入力電極12aと第2出力電極12bを有する。
本例では図2(c)に示すように、第2入力電極12aは第1入力電極11aと同じ大きさの正方形のループ状に形成されており、第2出力電極12bは第1出力電極11bと同じ大きさの正方形に形成されて第2入力電極12aの内側に配されている。
The
In this example, as shown in FIG. 2C, the second input electrode 12a is formed in a square loop shape having the same size as the first input electrode 11a, and the
補助電極13は、第1入力電極11aと第2入力電極12aに対面するように多層基板の中間層に形成されている。
本例では図2(b)に示すように、補助電極13は、第1入力電極11a及び第2入力電極12aと同じ大きさの正方形のループ状に形成されている。
The
In this example, as shown in FIG. 2B, the
また、近接センサ10Aを構成する回路には、2つの位相反転回路14、15とスイッチSW1が設けられている。
位相反転回路14、15は、オペアンプを用いた一般的な反転増幅回路である。
位相反転回路14は、第1入力電極11aと第2入力電極12aに互いに逆相のパルス電圧を印加するために設けられている。
位相反転回路15とスイッチSW1は、スイッチSW1の接続ラインを切替えることにより、補助電極13に印加するパルス電圧の位相を所定のタイミングで反転させるために設けられている。
The circuit constituting the proximity sensor 10A is provided with two
The
The
The
制御装置20は、信号生成部21、信号切替部22、検出部23及び制御部24を備える。
信号生成部21は近接センサ10Aに矩形状のパルス信号(例えば、100kHz〜数MHz、数Vpp程度のパルス電圧)を出力するものであり、信号切替部22はスイッチSW1を所定のタイミングで切り替えるものである。
検出部23は、第1出力電極11bもしくは第2出力電極12bの出力信号から、第1センサ部11もしくは第2センサ部12への物体の近接を検出するものである。具体的には、第1センサ部11の第1入力電極11aと第1出力電極11bは静電結合されており、これらに人の手が近接すると第1入力電極11aと第1出力電極11b間の静電容量が減少し、検出部23はこの静電容量の変化を第1出力電極11bの出力信号を用いて検出することができる。同様に、第2センサ部12の第2入力電極12aと第2出力電極12bは静電結合されており、これらに人の手が近接すると第2入力電極12aと第2出力電極12b間の静電容量が減少し、検出部23はこの静電容量の変化を第2出力電極12bの出力信号を用いて検出することができる。
なお、上記の信号生成部21、信号切替部22及び検出部23は、公知の技術を用いて構成することができる。
制御部24は、マイクロコンピュータからなり、信号生成部21と信号切替部22に制御信号を送ってこれらを制御すると共に、検出部23の検出信号に基づきアウタパネル内に設けられているドアロック機構を制御する。この点については、後で詳しく説明する。
The
The
The
In addition, said
The
次に、本例のドア装置1Aにおける近接センサ10Aによる物体検出について、図3と図4を用いて説明する。なお、図3と図4では、各電極間の電気力線を破線で示している。 Next, object detection by the proximity sensor 10A in the door device 1A of this example will be described with reference to FIGS. In FIGS. 3 and 4, the electric lines of force between the electrodes are indicated by broken lines.
図3は、第1センサ部11を活性化し、第2センサ部12を不活性化した状態を示している。図3(a)のようにスイッチSW1を端子A側に接続すると、図3(b)に示すように、第1入力電極11aと補助電極13に正相のパルス電圧が印加され、第2入力電極12aに逆相のパルス電圧が印加される。
図3の状態では、静電結合されている第1入力電極11aと第1出力電極11bとの間に多くの電荷が分布している。このため、第1センサ部11に対して人体のような大地間容量の大きくなる物体が近接すると、第1入力電極11aと物体との間にコンデンサが形成される。このコンデンサは大地へのバイパスコンデンサとして機能するため、第1入力電極11aと第1出力電極11bとの間の静電容量は物体が存在しないときよりも減少することになり、第1出力電極11bの出力信号の変化から近接物体を検出することができる。
また、図3の状態では、第2入力電極12aと補助電極13との間に多くの電荷が分布し、第2入力電極12aと第2出力電極12bとの間には極僅かな漏れ電界による電荷しか分布しない。このため、第2センサ部12に対して人体のような大地間容量の大きくなる物体が近接したとしても、第2入力電極12aと第2出力電極12bとの間の静電容量の変化は極僅かであり、第2出力電極12bの出力信号から近接物体を検出することはない。
FIG. 3 shows a state where the
In the state of FIG. 3, a lot of electric charges are distributed between the first input electrode 11a and the first output electrode 11b that are electrostatically coupled. For this reason, when an object having a large earth-to-ground capacity such as a human body approaches the
Further, in the state of FIG. 3, a large amount of charge is distributed between the second input electrode 12a and the
図4は、第2センサ部12を活性化し、第1センサ部11を不活性化した状態を示している。図4(a)のようにスイッチSW1を端子B側に接続すると、図4(b)に示すように、第1入力電極11aに正相のパルス電圧が印加され、第2入力電極12aと補助電極13に逆相のパルス電圧が印加される。
図4の状態では、第1入力電極11aと補助電極13との間に多くの電荷が分布し、第1入力電極11aと第1出力電極11bとの間には極僅かな漏れ電界による電荷しか分布しない。このため、第1センサ部11に対して人体のような大地間容量の大きくなる物体が近接したとしても、第1入力電極11aと第1出力電極11bとの間の静電容量の変化は極僅かであり、第1出力電極11bの出力信号から近接物体を検出することはない。
また、図4の状態では、静電結合されている第2入力電極12aと第2出力電極12bとの間に多くの電荷が分布している。このため、第2センサ部12に対して人体のような大地間容量の大きくなる物体が近接すると、第2入力電極12aと物体との間にコンデンサが形成される。このコンデンサは大地へのバイパスコンデンサとして機能するため、第2入力電極12aと第2出力電極12bとの間の静電容量は物体が存在しないときよりも減少することになり、第2出力電極12bの出力信号の変化から近接物体を検出することができる。
FIG. 4 shows a state in which the
In the state of FIG. 4, a large amount of charge is distributed between the first input electrode 11a and the
Further, in the state of FIG. 4, a large amount of electric charge is distributed between the second input electrode 12a and the
このように、本例の近接センサ10Aは、図3のスイッチング状態では第1センサ部11が活性化し第2センサ部12が不活性化し、第1センサ部11でのみ近接物体を検出できる。また、図4のスイッチング状態では第2センサ部12が活性化し第1センサ部11が不活性化し、第2センサ部12でのみ近接物体を検出できる。
As described above, in the proximity sensor 10A of this example, the
次に、本例のドア装置1Aにおける動作を図5のフローチャートを用いて説明する。 Next, the operation of the door device 1A of this example will be described using the flowchart of FIG.
(ステップS1)
まず、電子キーを携帯したユーザが車両に近づくと、車載の認証システムと電子キーとの間で無線通信が行われ、当該車両の正規の電子キーであることの認証が行われる。なお、この認証は、スマートエントリーシステムにおける公知の認証方法で行うことができる。
(Step S1)
First, when a user carrying an electronic key approaches the vehicle, wireless communication is performed between the in-vehicle authentication system and the electronic key, and authentication that the vehicle is a regular electronic key is performed. This authentication can be performed by a known authentication method in the smart entry system.
(ステップS2)
正規の電子キーが認証された場合、制御部24は、信号生成部21と信号切替部22に制御信号を送り、図3のようにスイッチSW1を端子A側に所定期間(例えば、10msec〜100msec程度)接続して、第1入力電極11aと補助電極13に正相のパルス電圧を印加し、第2入力電極12aに逆相のパルス電圧を印加する。
(Step S2)
When the authorized electronic key is authenticated, the
(ステップS3)
所定期間内に第1センサ部11が物体(例えばユーザの指)を検出した場合にはステップS4に進み、物体を検出しない場合にはステップS5に進む。
この第1センサ部11による物体の検出は、検出部23によって第1入力電極11aと第1出力電極11bの間の静電容量の変化、即ち第1出力電極11bの出力信号の変化を検出することにより行われる。この検出は公知の静電容量センサの検出方法を用いることができる。
(Step S3)
If the
In the detection of the object by the
(ステップS4)
ドアハンドルとアウタパネルとの間に人の手が挿入され、ドアハンドルの内表面側に位置する第1センサ部11が物体を検出すると、制御部24は、解錠制御信号をドアロック機構に出力してドアロック機構を解錠した後、ステップS1に戻る。
(Step S4)
When a human hand is inserted between the door handle and the outer panel and the
(ステップS5)
制御部24は、信号生成部21と信号切替部22に制御信号を送り、図4のようにスイッチSW1を端子B側に所定期間(例えば、10msec〜100msec程度)接続して、第1入力電極11aに正相のパルス電圧を印加し、第2入力電極12aと補助電極13に逆相のパルス電圧を印加する。
(Step S5)
The
(ステップS6)
所定期間内に第2センサ部12が物体を検出した場合にはステップS7に進み、物体を検出しない場合にはステップS8に進む。
この第2センサ部12による物体の検出は、検出部23によって第2入力電極12aと第2出力電極12bの間の静電容量の変化、即ち第2出力電極12bの出力信号の変化を検出することにより行われる。この検出は公知の静電容量センサの検出方法を用いることができる。
(Step S6)
If the
In the detection of the object by the
(ステップS7)
ドアハンドルの外表面に人の手が触れ、ドアハンドルの外表面側に位置する第2センサ部12が物体を検出すると、制御部24は、施錠制御信号をドアロック機構に出力してドアロック機構を施錠した後、ステップS1に戻る。
(Step S7)
When a human hand touches the outer surface of the door handle and the
(ステップS8)
近接センサ10Aによる物体検出モードになってから所定期間(例えば数秒)が経過していなければ、ステップS1に戻って引き続き認証と物体の検出を行う。
(Step S8)
If a predetermined period (for example, several seconds) has not elapsed since the proximity sensor 10A has entered the object detection mode, the process returns to step S1 to continue authentication and object detection.
このように、本例のドア装置1Aは、利用者の携帯する電子キーが当該車両の正規の電子キーであることの認証が行われ、且つ、ドアハンドルの内表面側に位置する第1センサ部11が利用者の指等を検出すると、ドアが解錠される。
また、本例のドア装置1Aは、利用者の携帯する電子キーが当該車両の正規の電子キーであることの認証が行われ、且つ、ドアハンドルの外表面側に位置する第2センサ部12が利用者の指等を検出すると、ドアが施錠される。
As described above, the door device 1A of the present example is a first sensor that is authenticated that the electronic key carried by the user is an authorized electronic key of the vehicle and that is located on the inner surface side of the door handle. When the
In addition, the door device 1A of the present example performs authentication that the electronic key carried by the user is an authorized electronic key of the vehicle, and the
以上説明したように、本例の近接センサ10Aは、被操作体(ドアハンドル)の一面側(内表面側)における近接物体を検出する第1センサ部11と、被操作体の他面側(外表面側)における近接物体を検出する第2センサ部12と、補助電極13を有する。
また、第1センサ部11は、互いに近接させて同一平面上に配置した第1入力電極11aとこれに静電結合される第1出力電極11bを有し、第2センサ部12は、互いに近接させて同一平面上に配置した第2入力電極12aとこれに静電結合される第2出力電極12bを有し、第1補助電極13は、第1入力電極11aに対面するように第1入力電極11aと第2入力電極12aの間に配されている。
また、第1入力電極11aと第2入力電極12aには互いに逆相のパルス電圧が印加される。
そして、第1出力電極11bの出力信号から近接物体を検出する際は、図3のように補助電極13には第1入力電極11aと同相のパルス電圧が印加される。一方、第2出力電極12bの出力信号から近接物体を検出する際は、図4のように補助電極13には第2入力電極12aと同相のパルス電圧が印加される。
このため、本例の近接センサ10Aによれば、図3及び図4に示したように第1センサ部11と第2センサ部12において不必要な電気力線の混信を防ぐことができ、被操作体の内側から操作されたのか、もしくは被操作体の外側から操作されたのかを正確に判別することができ、操作された側に応じて所定の異なるプログラム(本例では、ドアの解錠制御と施錠制御)を誤作動なく実行することができる。
As described above, the proximity sensor 10A of the present example includes the
The
In addition, pulse voltages having opposite phases are applied to the first input electrode 11a and the second input electrode 12a.
When detecting a proximity object from the output signal of the first output electrode 11b, a pulse voltage having the same phase as that of the first input electrode 11a is applied to the
For this reason, according to the proximity sensor 10A of this example, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, unnecessary interference of lines of electric force can be prevented in the
また、本例の近接センサ10Aでは、第1センサ部11を多層基板の上層に形成し、第2センサ部12を多層基板の下層に形成し、補助電極13を多層基板の中間に形成している。このため、ドア等の表裏両面における近接物体を検出できる近接センサを一枚の基板に形成でき、近接センサの集積化と薄型化が可能になり、より薄い物にもその内部に配設することができる。
Further, in the proximity sensor 10A of this example, the
また、本例の近接センサ10Aでは、1つの補助電極13に印加するパルス電圧の位相を切替えることにより2つのセンサ部の活性化・不活性化を制御できるため、電極や配線を非常に簡素化でき、低コスト化を図ることができる。
Further, in the proximity sensor 10A of this example, the activation and deactivation of the two sensor units can be controlled by switching the phase of the pulse voltage applied to one
(第2の実施形態例)
図6は本発明の第2の実施形態例に係るドア装置1Bのブロック図である。図6において図1中と同じ符号を付しているものは同等の構成要素を示しており、再度の説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a block diagram of a door apparatus 1B according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components, and the description thereof will be omitted.
本実施形態例と第1の実施形態例は、主に近接センサの構成が異なる。具体的には、第1の実施形態例では1つの補助電極を有する近接センサ10Aを用いているが、本実施形態例では2つの補助電極を有する近接センサ10Bを用いている。
The configuration of the proximity sensor is mainly different between the present embodiment example and the first embodiment example. Specifically, the proximity sensor 10A having one auxiliary electrode is used in the first embodiment, but the
本例の近接センサ10Bは、第1センサ部11と、第2センサ部12と、第1補助電極13aと、第2補助電極13bを有し、これらは一枚の多層基板に形成されている。
The
第1センサ部11は、多層基板の上層に互いに近接して配置した第1入力電極11aと第1出力電極11bを有し、図7(a)に示すように、第1入力電極11aは正方形のループ状に形成されており、第1出力電極11bは正方形に形成されて第1入力電極11aの内側に配されている。
The
第2センサ部12は、多層基板の下層に互いに近接して配置した第2入力電極12aと第2出力電極12bを有し、図7(d)に示すように、第2入力電極12aは第1入力電極11aと同じ大きさの正方形のループ状に形成されており、第2出力電極12bは第1出力電極11bと同じ大きさの正方形に形成されて第2入力電極12aの内側に配されている。
The
第1補助電極13aは、第1入力電極11aに対面するように多層基板の上層寄りの第1中間層に形成され、図7(b)に示すように、第1入力電極11a及び第2入力電極12aと同じ大きさの矩形ループ状に形成されている。
The first
第2補助電極13bは、第2入力電極12aに対面するように多層基板の下層寄りの第2中間層に形成され、図7(c)に示すように、第1入力電極11a及び第2入力電極12aと同じ大きさの矩形ループ状に形成されている。
The second
また、近接センサ10Bを構成する回路には、2つの位相反転回路16、17とスイッチSW2が設けられている。
The circuit constituting the
次に、本例のドア装置1Bにおける近接センサ10Bによる物体検出について、図8と図9を用いて説明する。なお、図8と図9では、各電極間の電気力線を破線で示している。
Next, object detection by the
図8は、第1センサ部11を活性化し、第2センサ部12を不活性化した状態を示している。図8(a)のようにスイッチSW2を端子C側に接続すると、図8(b)に示すように、第1入力電極11aと第2入力電極12aと第1補助電極13aに正相のパルス電圧が印加され、第2補助電極13bに逆相のパルス電圧が印加される。
図8の状態では、静電結合されている第1入力電極11aと第1出力電極11bとの間に多くの電荷が分布している。このため、第1センサ部11に対して人体のような大地間容量の大きくなる物体が近接すると、第1入力電極11aと物体との間にコンデンサが形成される。このコンデンサは大地へのバイパスコンデンサとして機能するため、第1入力電極11aと第1出力電極11bとの間の静電容量は物体が存在しないときよりも減少することになり、第1出力電極11bの出力信号の変化から近接物体を検出することができる。
また、図8の状態では、第1補助電極13aと第2補助電極13bの間と、第2入力電極12aと第2補助電極13bの間に多くの電荷が分布し、第2入力電極12aと第2出力電極12bとの間には極僅かな漏れ電界による電荷しか分布しない。このため、第2センサ部12に対して人体のような大地間容量の大きくなる物体が近接したとしても、第2入力電極12aと第2出力電極12bとの間の静電容量の変化は極僅かであり、第2出力電極12bの出力信号から近接物体を検出することはない。
FIG. 8 shows a state where the
In the state of FIG. 8, a lot of electric charges are distributed between the first input electrode 11a and the first output electrode 11b that are electrostatically coupled. For this reason, when an object having a large earth-to-ground capacity such as a human body approaches the
Further, in the state of FIG. 8, a large amount of charge is distributed between the first
図9は、第2センサ部12を活性化し、第1センサ部11を不活性化した状態を示している。図9(a)のようにスイッチSW2を端子D側に接続すると、図9(b)に示すように、第1入力電極11aと第2入力電極12aと第2補助電極13bに正相のパルス電圧が印加され、第1補助電極13aに逆相のパルス電圧が印加される。
図9の状態では、第1入力電極11aと第1補助電極13aの間と、第1補助電極13aと第2補助電極13bの間に多くの電荷が分布し、第1入力電極11aと第1出力電極11bとの間には極僅かな漏れ電界による電荷しか分布しない。このため、第1センサ部11に対して人体のような大地間容量の大きくなる物体が近接したとしても、第1入力電極11aと第1出力電極11bとの間の静電容量の変化は極僅かであり、第1出力電極11bの出力信号から近接物体を検出することはない。
また、図9の状態では、静電結合されている第2入力電極12aと第2出力電極12bとの間に多くの電荷が分布している。このため、第2センサ部12に対して人体のような大地間容量の大きくなる物体が近接すると、第2入力電極12aと物体との間にコンデンサが形成される。このコンデンサは大地へのバイパスコンデンサとして機能することになるため、第2入力電極12aと第2出力電極12bとの間の静電容量は物体が存在しないときよりも減少することになり、第2出力電極12bの出力信号の変化から近接物体を検出することができる。
FIG. 9 shows a state where the
In the state of FIG. 9, a lot of electric charges are distributed between the first input electrode 11a and the first
Further, in the state of FIG. 9, a lot of electric charges are distributed between the second input electrode 12a and the
このように、本例の近接センサ10Bは、図8のスイッチング状態では第1センサ部11が活性化し第2センサ部12が不活性化し、第1センサ部11でのみ近接物体を検出できる。また、図9のスイッチング状態では第2センサ部12が活性化し第1センサ部11が不活性化し、第2センサ部12でのみ近接物体を検出できる。
なお、本例のドア装置1Bにおける動作は、第1の実施形態例のドア装置1Aと同様であるので、説明は省略する。
As described above, the
In addition, since the operation | movement in the door apparatus 1B of this example is the same as that of the door apparatus 1A of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.
以上のように、本例の近接センサ10Bは、被操作体(ドアハンドル)の一面側(内表面側)における近接物体を検出する第1センサ部11と、被操作体の他面側(外表面側)における近接物体を検出する第2センサ部12と、第1補助電極13aと、第2補助電極13bを有する。
また、第1センサ部11は、互いに近接させて同一平面上に配置した第1入力電極11aとこれに静電結合される第1出力電極11bを有し、第2センサ部12は、互いに近接させて同一平面上に配置した第2入力電極12aとこれに静電結合される第2出力電極12bを有し、第1補助電極13aは、第1入力電極11aに対面するように第1入力電極11aと第2入力電極12aの間に配され、第2補助電極13bは、第2入力電極12aに対面するように第1入力電極11aと第2入力電極12aの間に配されている。
また、第1入力電極11aと第2入力電極12aには同相のパルス電圧が印加される。
そして、第1出力電極11bの出力信号から近接物体を検出する際は、図8のように第1補助電極13aには第1入力電極11aと同相のパルス電圧が印加されると共に、第2補助電極13bには第2入力電極12aと逆相のパルス電圧が印加される。一方、第2出力電極12bの出力信号から近接物体を検出する際は、図9のように第1補助電極13aには第1入力電極11aと逆相のパルス電圧が印加されると共に、第2補助電極13bには第2入力電極12aと同相のパルス電圧が印加される。
このため、本例の近接センサ10Bによれば、図8及び図9に示したように第1センサ部11と第2センサ部12において不必要な電気力線の混信を防ぐことができ、被操作体の内側から操作されたのか、もしくは被操作体の外側から操作されたのかを正確に判別することができ、操作された側に応じて所定の異なるプログラム(ドアの解錠制御と施錠制御)を誤作動なく実行することができる。
As described above, the
The
A pulse voltage having the same phase is applied to the first input electrode 11a and the second input electrode 12a.
When a proximity object is detected from the output signal of the first output electrode 11b, a pulse voltage having the same phase as that of the first input electrode 11a is applied to the first
For this reason, according to the
また、本例の近接センサ10Bでは、第1センサ部11を多層基板の上層に形成し、第2センサ部12を多層基板の下層に形成し、第1補助電極13aを多層基板の上層寄りの第1中間層に形成し、第2補助電極13bを多層基板の下層寄りの第2中間層に形成している。このため、一つの基板に近接センサを形成でき、薄型化が可能になり、より薄い被操作体にも装着することができる。
Further, in the
また、第1の実施形態例の近接センサ10Aでは、1つの補助電極に印加するパルス電圧の位相を切替えることにより2つのセンサ部の活性化・不活性化を制御しているため、2つのセンサ部の大きさや形状を大きく異ならせることが難しい。
一方、本例の近接センサ10Bでは、2つの補助電極に印加するパルス電圧の位相を切替えることにより2つのセンサ部の活性化・不活性化を制御しているため、例えば図10に示すように、各センサ部を異なる大きさや形状に設計することができる。
図10の例では、第1センサ部11を横長に形成し、第2センサ部12の2倍の大きさに形成している。この場合、第1補助電極13aも第1入力電極11aと同様に横長に形成することにより、第1センサ部11と第2センサ部12における電気力線の混信を効果的に防ぐことができる。
Further, in the proximity sensor 10A according to the first embodiment, the activation and deactivation of the two sensor units are controlled by switching the phase of the pulse voltage applied to one auxiliary electrode. It is difficult to greatly vary the size and shape of the parts.
On the other hand, in the
In the example of FIG. 10, the
以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明はこれらの実施形態例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態例を適宜に変形等できることは言うまでもない。
例えば各センサ部を構成する電極については、入力電極と出力電極が静電結合され人体等の物体が近接したことを検出できれば、入力電極と出力電極の形状、大きさ、配置等は特に限定されない。
また、上記の実施形態例では近接センサを車両用のドアに装着した場合を説明したが、本発明のドア装置は住宅や事務所等のドアにも適用できるものである。
また、上記の実施形態例では近接センサが操作された際のプログラムとして、ドアの解錠と施錠を制御する場合を説明したが、例えば室内側や室外側の各種照明や表示灯の点灯と消灯を制御するなどしてもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and it is needless to say that the above embodiments can be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention. Yes.
For example, as for the electrodes constituting each sensor unit, the shape, size, arrangement, etc. of the input electrode and the output electrode are not particularly limited as long as the input electrode and the output electrode are electrostatically coupled and it is possible to detect the proximity of an object such as a human body. .
In the above embodiment, the case where the proximity sensor is mounted on the vehicle door has been described. However, the door device of the present invention can also be applied to a door of a house or an office.
In the above embodiment, the case where the unlocking and locking of the door is controlled as a program when the proximity sensor is operated has been described. For example, various indoor and outdoor lighting and indicator lights are turned on and off. May be controlled.
1A、1B ドア装置
10A、10B 近接センサ
11 第1センサ部
11a 第1入力電極
11b 第1出力電極
12 第2センサ部
12a 第2入力電極
12b 第2出力電極
13 補助電極
13a 第1補助電極
13b 第2補助電極
14、15、16、17 位相反転回路
20 制御装置
21 信号生成部
22 信号切替部
23 検出部
24 制御部
SW1、SW2 スイッチ
1A,
Claims (5)
前記第1センサ部は、互いに近接させて同一平面上に配置した第1入力電極と該第1入力電極に静電結合される第1出力電極を有し、
前記第2センサ部は、互いに近接させて同一平面上に配置した第2入力電極と該第2入力電極に静電結合される第2出力電極を有し、
前記補助電極は、前記第1入力電極と前記第2入力電極に対面するようにこれらの間に配されており、
前記第1入力電極と前記第2入力電極には互いに逆相のパルス電圧が印加され、
前記第1出力電極の出力信号から近接物体を検出する際は、前記補助電極には前記第1入力電極と同相のパルス電圧が印加され、
前記第2出力電極の出力信号から近接物体を検出する際は、前記補助電極には前記第2入力電極と同相のパルス電圧が印加される、
ことを特徴とする近接センサ。 A proximity sensor comprising: a first sensor unit for detecting a proximity object on one side of the operated body; a second sensor unit for detecting a proximity object on the other side of the operated body; and an auxiliary electrode. There,
The first sensor unit includes a first input electrode disposed on the same plane so as to be close to each other, and a first output electrode that is electrostatically coupled to the first input electrode,
The second sensor unit has a second input electrode disposed on the same plane in close proximity to each other, and a second output electrode electrostatically coupled to the second input electrode,
The auxiliary electrode is disposed between the first input electrode and the second input electrode so as to face each other,
Pulse voltages having opposite phases to each other are applied to the first input electrode and the second input electrode,
When detecting a proximity object from the output signal of the first output electrode, a pulse voltage in phase with the first input electrode is applied to the auxiliary electrode,
When detecting a proximity object from the output signal of the second output electrode, a pulse voltage in phase with the second input electrode is applied to the auxiliary electrode.
Proximity sensor characterized by the above.
前記第1センサ部は、互いに近接させて同一平面上に配置した第1入力電極と該第1入力電極に静電結合される第1出力電極を有し、
前記第2センサ部は、互いに近接させて同一平面上に配置した第2入力電極と該第2入力電極に静電結合される第2出力電極を有し、
前記第1補助電極は、前記第1入力電極に対面するように、前記第1入力電極と前記第2入力電極の間に配されており、
前記第2補助電極は、前記第2入力電極に対面するように、前記第1入力電極と前記第2入力電極の間に配されており、
前記第1入力電極と前記第2入力電極には同相のパルス電圧が印加され、
前記第1出力電極の出力信号から近接物体を検出する際は、前記第1補助電極には前記第1入力電極と同相のパルス電圧が印加されると共に、前記第2補助電極には前記第2入力電極と逆相のパルス電圧が印加され、
前記第2出力電極の出力信号から近接物体を検出する際は、前記第1補助電極には前記第1入力電極と逆相のパルス電圧が印加されると共に、前記第2補助電極には前記第2入力電極と同相のパルス電圧が印加される、
ことを特徴とする近接センサ。 A first sensor unit for detecting a proximity object on one side of the operated body, a second sensor unit for detecting a proximity object on the other side of the operated body, a first auxiliary electrode, and a second A proximity sensor comprising an auxiliary electrode,
The first sensor unit includes a first input electrode disposed on the same plane so as to be close to each other, and a first output electrode that is electrostatically coupled to the first input electrode,
The second sensor unit has a second input electrode disposed on the same plane in close proximity to each other, and a second output electrode electrostatically coupled to the second input electrode,
The first auxiliary electrode is disposed between the first input electrode and the second input electrode so as to face the first input electrode,
The second auxiliary electrode is disposed between the first input electrode and the second input electrode so as to face the second input electrode,
An in-phase pulse voltage is applied to the first input electrode and the second input electrode,
When detecting a proximity object from the output signal of the first output electrode, a pulse voltage having the same phase as the first input electrode is applied to the first auxiliary electrode, and the second auxiliary electrode is supplied with the second voltage. A pulse voltage in reverse phase to the input electrode is applied,
When the proximity object is detected from the output signal of the second output electrode, a pulse voltage having a phase opposite to that of the first input electrode is applied to the first auxiliary electrode, and the second auxiliary electrode has the first voltage. A pulse voltage in phase with the two input electrodes is applied,
Proximity sensor characterized by the above.
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