JP2020190095A - 静電容量式近接センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 コストダウンを可能にした共振方式の静電容量式近接センサを提供する。【解決手段】 センサ電極１１は、自動車に配された上辺部１１ａと、上辺部１１ａに対して所定の間隔を空けて配された下辺部１１ｂと、上辺部１１ａと下辺部１１ｂをつなぐ連結部１１ｃとを有する。制御部３２は、電気的に接続された、上辺部１１ａと下辺部１１ｂと連結部１１ｃに、ユーザを検知するための信号を入力する。下辺部１１ｂは、上辺部１１ａよりもユーザが通過する領域から遠い側に配されている。上辺部１１ａの設置高さは、下辺部１１ｂの設置高さ以上である。【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車のリアバンパー内に設置され、ユーザの足部を検出する静電容量式近接センサに関する。

従来より、車両ドア（バックドアやスライドドア等）の開閉のために車両の下部に設置された静電センサを用いてユーザの足部を検出し、その検出結果に基づいて車両ドアの開閉を行う技術が知られている。

例えば特許文献１には、ユーザの足部を検出する複数の下段静電センサと、ユーザの足部を除く身体を検出する上段静電センサ、を有する車両ドア開閉装置が記載されている。この車両ドア開閉装置では、下段静電センサのセンサ部の１つからの検出信号と上段静電センサからの検出信号が得られた場合に、車両のドアを開駆動又は閉駆動するための駆動信号がドア駆動装置へ出力される。一方、下段静電センサのセンサ部の２つ以上から検出信号が得られた場合には、駆動信号がドア駆動装置へ出力されないようにしている。

特許文献１の車両ドア開閉装置によれば、下段静電センサの少なくとも２つのセンサ部でユーザを検出すると車両ドアの開閉を開始しない又は停止するため、ユーザの安全性を保つことができるとされている。

また、特許文献２には、車両ドアを非接触で作動させるための２つの近接センサを有するセンサユニットが記載されている。このセンサユニットをテールゲートの開閉用として用いる場合には、センサユニットは車両のリアバンパー内に車両の横断方向と平行に配置され、一方の近接センサの検出領域が他方の近接センサの検出領域を越えて突出するようにしている。

特許文献２のセンサユニットによれば、少なくとも２つの近接センサによって生成される信号を評価することにより、Ｙ方向の動きと、Ｘ方向またはＺ方向の動きとを区別することができ、ユーザによる車両ドアの開閉要求を精度良く検出できる、とされている。

特開２０１５−２１２３８号公報 特表２０１４−５００４１４号公報

特許文献１や特許文献２に記載されているような静電容量式センサは、２つ以上の静電センサを用いる必要があるため、コストアップの問題がある。

本発明は、コストダウンを可能にした静電容量式近接センサの提供を目的とする。

本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサは、
自動車に配された上辺部と、前記上辺部に対して所定の間隔を空けて配された下辺部と、前記上辺部と前記下辺部をつなぐ連結部とを有する、センサ電極と、
電気的に接続された、前記上辺部と前記下辺部と前記連結部に、ユーザを検知するための信号を入力する制御部と、を備えており、
前記下辺部は、前記上辺部よりもユーザが通過する領域から遠い側に配され、
前記上辺部の設置高さは、前記下辺部の設置高さ以上であることを特徴とする。

本発明の静電容量式近接センサによれば、１個のセンサ電極で人体（ユーザの足部）を検知できるため、コストダウンを可能にした静電容量式近接センサが得られる。

本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサの自動車への設置状態を示す模式図（ａ）と、自動車１００の後方から見たセンサ電極の拡大図（ｂ）と、センサ電極の上辺部１１ａと下辺部１１ｂの設置角度θを示す模式図（ｃ）である。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサおける周波数特性であり、検出物体が近接していない状態Ｓ_１ａとユーザの足部がセンサ電極に近接した状態Ｓ_１ｂとユーザの足部がセンサ電極にさらに近接した状態Ｓ_１ｃとユーザがリアバンパーに接触した状態Ｓ_１ｄを示すグラフである。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサによる足部の検出状態を示す模式図である。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサによる判定電圧信号Ｓ_１の時間経過を示す図である。（ａ）は、ユーザの足部がセンサ電極に近接した状態であり、（ｂ）は、ユーザの足部がセンサ電極にさらに近接した状態であり、（ｃ）は、ユーザがリアバンパーに接触した状態である。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサにおいて実行するステップ制御を説明するためのメインのフローチャートである。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサにおける通常時の較正ステップを説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサにおいてユーザの足部の検出判定を行う検出ステップを説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサにおいてユーザの足部の検出判定を行う検出ステップを説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサにおいてセンサ電極の変形例１（ａ）、変形例２（ｂ）、変形例３（ｃ）である。 本発明の実施形態例に係る変形例４となるセンサ電極を自動車へ設置した状態を示す模式図（ａ）と、自動車１００の後方から見たセンサ電極の拡大図（ｂ）と、センサ電極の上辺部１１ａと下辺部１１ｂの設置角度θを示す模式図（ｃ）である。

（実施形態例）
本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサ１を、図面を参照して説明する。

本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサ１は、図１（ａ）のように自動車１００のリアバンパー１０１内に設置され、ユーザがリアバンパー１０１の下側に足部を差し入れるキック動作をすると、バックドア１０２の開閉制御を自動的に実現するものである。
なお、本発明のキック動作とは、ユーザ４０が足部４１をリアバンパー１０１の下方に差し入れてから離れるまでの断続でない一連の往復動作を言う。

本例の近接センサ１は、図２のブロック図に示すように、主にＬＣＲ共振回路１０、センサ回路２０およびマイコン３０で構成されている。

ＬＣＲ共振回路１０は、コイルＬとコンデンサＣと抵抗Ｒがこの順で直列に接続されたＬＣＲ直列共振回路と、センサ電極１１を備えている。
センサ電極１１には、自動車１００のユーザの足部を検出するために、高周波信号生成部３３から所定の高周波信号Ｓ_０が入力される。

センサ電極１１は、コイルＬの下流側で且つコンデンサＣの上流側のセンサ電極接続点Ｐ１に、コンデンサＣと並列に接続されている。このセンサ電極１１にユーザの足部等が近接すると、センサ電極１１の自己静電容量が増加する。
本例のコイルＬのインダクタンスは４．７ｍＨ、コンデンサＣの静電容量は７ｐＦ、抵抗Ｒの抵抗は４７０Ωであるが、これらの値は適宜設定することができる。

センサ電極１１は、リアバンパー１０１の内側に自動車１００の車幅方向（図１（ａ）の紙面垂直方向）に沿って非磁性体の樹脂板に貼り付けられて配置されている。
このセンサ電極１１とリアバンパー１０１の外周面とは約１ｃｍの距離が設けられている。
このセンサ電極１１の車幅方向の全長は、自動車の車幅方向の全長より若干短い。

センサ電極１１は、自動車１００の車幅方向に沿って配された略直線状の上辺部１１ａと、上辺部１１ａに対して所定の間隔を空けて略平行に配された略直線状の下辺部１１ｂと、上辺部１１ａと下辺部１１ｂをつなぐ連結部１１ｃとからなる、連続した１個の電極である。本例の上辺部１１ａと下辺部１１ｂと連結部１１ｃは、それぞれ１本であり、同じ直径である。
センサ電極１１の材料は特に限定されるものではなく、絶縁電線、同軸ケーブル、銅板等の導電性金属板などを用いることができる。

下辺部１１ｂは、上辺部１１ａよりもユーザが通過する領域から遠い側に配される。つまり下辺部１１ｂは上辺部１１ａよりも車体の奥側（図１（ａ）の右側）に配される。一方、上辺部１１ａは、下辺部１１ｂと同等若しくは下辺部１１ｂよりも高い位置に配される。
具体的に、本例の下辺部１１ｂはリアバンパー１０１から離れて配され、この下辺部１１ｂより上方に配された上辺部１１ａはリアバンパー１０１近くに配され、下辺部１１ｂと上辺部１１ａは所定の設置角度θを設けている。

この下辺部１１ｂと上辺部１１ａの設置角度θとは、図１（ｃ）に示すように、下辺部１１ｂを中心として自動車の移動方向ｕから立ち上げられた上辺部１１ａまでの角度を言う。
すなわち、この設置角度θとは、ユーザが上辺部１１ａと下辺部１１ｂを重畳して見たときの自動車の移動方向に対する角度を言う。

この設置角度θは、２０度から７０度以内が好ましく、３０度から６０度以内が特に好ましい。
なお、本例の設置角度θは４５度である。
この設置角度θが３０度未満であると、センサ電極１１が自動車の移動方向に大きくなり設置場所を不要にとってしまう。この設置角度θが６０度を超えると、センサ電極１１が自動車１００の車高方向に大きくなり設置場所を不要にとってしまう。
また、この設置角度θが２０度未満であると、センサ電極１１が自動車の移動方向に大きくなり設置場所を不要にとってしまう。この設置角度θが７０度を超えると、センサ電極１１が自動車１００の車高方向に大きくなり設置場所を不要にとってしまう。

上辺部１１ａと下辺部１１ｂの水平方向の間隔Ｗは、３ｃｍ以上１２ｃｍ以下が好ましく、４ｃｍ以上１０ｃｍ以下が特に好ましい。間隔Ｗが３ｃｍ未満であると、検出領域が狭くなり過ぎてしまう。一方、間隔Ｗが１２ｃｍを超えると、近接センサ１の設置に必要な面積が大きくなり過ぎてコストアップを招く。
また、上辺部１１ａと下辺部１１ｂの垂直方向の間隔Ｈは、０ｃｍ以上１２ｃｍ以下が好ましく、２ｃｍ以上１０ｃｍ以下が特に好ましい。上辺部１１ａが下辺部１１ｂよりも１２ｃｍ超えて高い位置にあると、ユーザの脚部が検出されにくい。

上辺部１１ａの設置高さは、下辺部１１ｂの設置高さより高い。具体的には、自動車の後方から移動方向ｕを見ると、上辺部１１ａは、下辺部１１ｂと重畳せずに、下辺部１１ｂの上方に配置されている。

連結部１１ｃは、下辺部１１ｂと上辺部１１ａの端部に位置しており、自動車１００の後方から見ると、センサ電極１１は概略Ｃ形状である（図１（ｂ）参照）。
上辺部１１ａの車幅方向の全長は、下辺部１１ｂの車幅方向の全長と同じであり、下辺部１１ｂは、上辺部１１ａに全て対向して配されている。
この対向とは、図１（ｃ）において、ユーザが自動車の後方に立ち上辺部１１ａと下辺部１１ｂを設置角度θで見ると、上辺部１１ａと下辺部１１ｂが重畳していることをいう。
すなわち、この対向とは、図１（ｃ）において、上辺部１１ａが、自動車の移動方向（図１（ｃ）の右側）に若干平行移動して、かつ、車高方向（図１（ｃ）の下側）に若干平行移動すると、下辺部１１ｂの位置になることをいう。

このセンサ電極１１では、上辺部１１ａと下辺部１１ｂを配置することにより、ユーザがリアバンパー１０１の下側に足部（足の甲）を差し入れるキック動作を行った際、下辺部１１ｂがユーザの足部（足の甲）の近くに位置し、ユーザの足部を検出することができる。また、ユーザがリアバンパー１０１の近くを通過すると、ユーザの脚部（脛）の近くに上辺部１１ａが位置することになるため、ユーザの脚部（脛）にも反応する。

上辺部１１ａを設けずに下辺部１１ｂのみであると、ユーザのキック動作を検出できるものの、ユーザがリアバンパー１０１に僅かに離れて（約１ｃｍ）立った場合、ユーザがキック動作をすると、リアバンパー１０１がユーザに当接して怪我をする恐れがある。そこで、上辺部１１ａと下辺部１１ｂが共に配置されることにより、ユーザがリアバンパー１０１に僅かに離れて立った場合に、上辺部１１ａにより、ユーザがリアバンパー１０１に僅かに離れて立ったことが検出されて、物体の検出が不可となる。

そして、物体の検出が可能な状態で、下辺部１１ｂにより、ユーザのキック動作が検出できる。
しかしながら、本発明のセンサ電極は、１個の電極のため、意図された物体の動作（バックドア１０２の開閉をするための足のキック動作）か、意図されない物体の動作（例えば、物体が自動車１００の車幅方向にリアバンパー１０１の下方近くを単に通過した場合）を判別しにくい。そこで、本発明では、これらの場合を判別できるように、検出時間（後述の判定電圧信号Ｓ_１の第一基準範囲ｔ_１、第二基準範囲ｔ_２）が設定されている。

センサ回路２０は、半波整流用のダイオード２１と、ローパスフィルタを構成する固定抵抗２２とコンデンサ２３、および増幅器（バッファ回路）２４を有する。
このセンサ回路２０は、ＬＣＲ共振回路１０から出力された電気信号に基づいて、センサ電極１１の自己静電容量に応じた判定電圧信号Ｓ_１を出力する。具体的には、センサ回路２０は、コンデンサＣの下流側で且つ抵抗Ｒの上流側の検出点Ｐ３における電気信号に基づいて判定電圧信号Ｓ_１を出力する。ダイオード２１はコンデンサＣと検出点Ｐ３の間の整流点Ｐ２に接続されている。
なお、センサ回路２０は、センサ電極１１の自己静電容量に応じた判定電圧信号Ｓ_１を出力するものであれば任意の回路構成が可能である。また、抵抗Ｒの抵抗値を低くすることにより、ノイズの影響を受けにくくすることができる。

本例のように、ＬＣＲ共振回路１０のコンデンサＣの下流側で且つ抵抗Ｒの上流側の検出点Ｐ３の電気信号をセンサ回路２０に入力することにより、入力インピーダンスの高い安価な検出回路を用いてセンサ電極１１の自己静電容量を検出することができる。具体的には、本例の近接センサ１では、ＬＣＲ共振回路１０に流れる電流を電圧に変換してセンサ回路２０に入力しており、センサ回路２０はセンサ電極１１に直接、接続されていない。このため、センサ回路２０によるセンサ電極１１の自己静電容量に対する影響が少なく、環境温度変化等によってセンサ回路２０の入力インピーダンスが多少変化しても、センサ電極１１の自己静電容量を検出することができる。

マイコン３０は、ＡＤコンバータ３１、制御部３２、高周波信号生成部３３を有する。ＡＤコンバータ３１は、センサ回路２０から入力された判定電圧信号Ｓ_１をＡ／Ｄ変換し、判定信号Ｓ_２として制御部３２に出力する。制御部３２は、詳しくは後述するが、高周波信号生成部３３に制御信号Ｓ_３を出力する他、判定信号Ｓ_２（言い換えれば判定電圧信号Ｓ_１）に基づきユーザの足部がセンサ電極１１に近接したと判断した場合には人の検出信号Ｓ_４を出力する。発振手段としての高周波信号生成部３３は、詳しくは後述するが、制御部３２から入力される制御信号Ｓ_３に基づき、所定の周波数および所定のデューティ比の高周波信号Ｓ_０をＬＣＲ共振回路１０に出力する。

本例では高周波信号Ｓ_０として、矩形波状の高周波信号を用いている。高周波信号Ｓ_０の周波数は、特に限定されるものではないが、本例のように近接センサ１をリアバンパー１０１内に設置してユーザの足部を検出する用途では、検出領域や検出感度を考慮すると２００ｋＨｚ以上１０００ｋＨｚ以下が好ましい。なお、高周波信号Ｓ_０としては、矩形波に限らず正弦波や三角波等であってもよい。

ＬＣＲ共振回路１０に入力された高周波信号Ｓ_０は、コイルＬとコンデンサＣ（およびセンサ電極１１の自己静電容量）により歪まされ、立上がりおよび立下がりが遅れた鋸歯状波に近い波形となり、ダイオード２１により半波整流される。そして、検出点Ｐ３における電気信号は、ローパスフィルタを構成する固定抵抗２２とコンデンサ２３によって平滑化された後、バッファ回路２４を介して直流に近い判定電圧信号Ｓ_１が出力される。

図３は、ある一定の周囲環境下において、ＬＣＲ共振回路１０に入力される高周波信号Ｓ_０の周波数ｆ（横軸）と、判定電圧信号Ｓ_１（縦軸）との関係を示している。
図３において、Ｓ_１ａは物体がセンサ電極１１に近接していないときのグラフであり、Ｓ_１ｂはユーザの足部がセンサ電極１１に近接（約１０ｃｍ）したときのグラフであり、Ｓ_１ｃはユーザの足部がセンサ電極１１にさらに近接（約５ｃｍ）したときのグラフであり、Ｓ_１ｄはユーザがバンパー１０１に接触したときのグラフである。
なお、Ｓ_１ｃは、水がバンパーに接触したときのグラフでもあり、Ｓ_１ｄは、水がセンサ電極１１に接触したときのグラフでもある。

図３において、ｆ_１ａは物体がセンサ電極１１に近接していないときの共振周波数であり、ｆ_１ｂはユーザの足部がセンサ電極１１に近接したときの共振周波数であり、ｆ_１ｃはユーザの足部がセンサ電極１１にさらに近接したときの共振周波数であり、ｆ_１ｄはユーザがリアバンパー１０１に接触したときの共振周波数である。

図３に示すように、物体がセンサ電極１１に近接したときの共振周波数ｆ_１ｂは、ユーザの足部がセンサ電極１１に近接していないときの共振周波数ｆ_１ａよりも低い。これは、ユーザの足部がセンサ電極１１に近接すると、センサ電極１１の自己静電容量が増えることによる。
また、ユーザの足部がセンサ電極１１にさらに近接したときの共振周波数ｆ_１ｃは、ユーザの足部がセンサ電極１１に近接したときの共振周波数ｆ_１ｂよりも低い。これは、ユーザの足部がセンサ電極１１にさらに近接すると、センサ電極１１の自己静電容量が増えることによる。
また、ユーザがリアバンパー１０１に接触したときの共振周波数ｆ_１ｄは、ユーザの足部がセンサ電極１１にさらに近接したときの共振周波数ｆ_１ｃよりも低い。これは、ユーザがリアバンパー１０１に接触すると、センサ電極１１の自己静電容量が増えることによる。

これらの共振周波数は、まとめると、
ｆ_１ａ＞ｆ_１ｂ＞ｆ_１ｃ＞ｆ_１ｄ
の関係を有する。

本例の近接センサ１では、ある一定の周囲環境下において、ｆ_１ａは約４５０ｋＨｚ、ｆ_１ｂは約４４５ｋＨｚ、ｆ_１ｃは約４４０ｋＨｚ、ｆ_１ｄは約４１５ｋＨｚであるが、周囲環境が変わってもｆ_１ａとｆ_１ｂの差は約５ｋＨｚ、ｆ_１ｂとｆ_１ｃの差は約５ｋＨｚ、ｆ_１ｃとｆ_１ｄの差は約２５ｋＨｚとほぼ一定である。

また、物体がセンサ電極１１に近接していないときの最大電圧（ピーク電圧）（図３の点Ｐ_１ａの電圧）と、ユーザの足部がセンサ電極１１に近接したときの最大電圧（図３の点Ｐ_１ｂの電圧）と、ユーザの足部がセンサ電極１１にさらに近接したときの最大電圧（図３の点Ｐ_１ｃの電圧）と、ユーザがリアバンパー１０１に接触したときの最大電圧（図３の点Ｐ_１ｄの電圧）は、周囲環境が変わってもほぼ同じＶ_ｒａである。本例のＶ_ｒａ＝２．５Ｖである。

また、図３において、ｆ_１ｘは物体がセンサ電極１１に近接の有無を判定する判定周波数である。判定周波数ｆ_１ｘは、物体がセンサ電極１１に近接していないときの共振周波数ｆ_１ａよりも高く設定されている。
つまり、判定周波数ｆ_１ｘと物体がセンサ電極１１に近接していないときの共振周波数は、
ｆ_１ｘ＞ｆ_１ａ
の関係を有する。
また、図３において、Ｖ_１ａは、物体がセンサ電極に近接していないときの判定周波数ｆ_１ｘにおける判定電圧信号として、Ｖ_１ｂは、人体がセンサ電極に近接したとき判定周波数ｆ_１ｘにおける判定電圧信号として、Ｖ_１ｃは、人体がセンサ電極にさらに近接したときの判定周波数ｆ_１ｘにおける判定電圧信号として、Ｖ_１ｄは、人体がバンパーに接触したときの判定周波数ｆ_１ｘにおける判定電圧信号としている。
なお、本例では、Ｖ_１ａは２Ｖ、Ｖ_１ｂは１．５Ｖ、Ｖ_１ｃは１Ｖ、Ｖ_１ｄは０．５Ｖとなっている。

これらの判定電圧信号は、まとめると、
Ｖ_１ａ＞Ｖ_１ｂ＞Ｖ_１ｃ＞Ｖ_１ｄ
の関係を有する。

なお、判定周波数ｆ_１ｘは、物体がセンサ電極１１に近接していないときの共振周波数ｆ_１ａよりも高く設定されている。これは、共振周波数が下がる順番に（つまり、ｆ_１ｂ＞ｆ_１ｃ＞ｆ_１ｄ）、判定電圧信号も順番に下がること（つまり、Ｖ_１ｂ＞Ｖ_１ｃ＞Ｖ_１ｄ）を利用して、検出しやすくするためである。

次に、本例におけるユーザの足部の検出方法の一例を簡単に説明する。
まず、物体がセンサ電極１１に近接していないときの共振周波数ｆ_１ａよりも５ｋＨｚ高い周波数を判定周波数ｆ_１ｘに設定する。

制御部３２は、
Ｖ_１ａ＞Ｖ_１ｂ＞Ｖ_１ｃ、の関係を満たすように高周波信号の周波数を制御するとともに、
Ｖ_１ａ＞Ｖ_ｔｈ１ａ＞Ｖ_１ｂ、を満足する第１閾値Ｖ_ｔｈ１ａと、
Ｖ_１ａ＞Ｖ_ｔｈ２ａ＞Ｖ_１ｂ、を満足する第２閾値Ｖ_ｔｈ２ａと、
Ｖ_１ｂ＞Ｖ_ｔｈ３ａ＞Ｖ_１ｃ、を満足する第３閾値Ｖ_ｔｈ３ａと、
が設定される。
また、本例では、第２閾値Ｖ_ｔｈ２ａ≧第１閾値Ｖ_ｔｈ１ａとして設定されている。
なお、本例では、第１閾値Ｖ_ｔｈ１ａをＶ_１ａ−０．２Ｖ、第２閾値Ｖ_ｔｈ２ａをＶ_１ａ−０．１Ｖ、第３閾値Ｖ_ｔｈ３ａをＶ_１ａ−０．７Ｖに設定している。

検出を行う際は、共振周波数ｆ_１ａに基づいて決定された判定周波数ｆ_１ｘの高周波信号Ｓ_０をＬＣＲ共振回路１０に印加する。だだし、気候や周囲の環境の変化に応じて、ｆ_１ａが変化するため、後述の較正ステップと検出ステップの実行を制御するステップ制御を行うことによって、ｆ_１ａを常に最新のものに更新し、この最新のｆ_１ａに基づいて判定周波数ｆ_１ｘを再設定している。

本例の近接センサ１は、図４に示すように、ユーザ４０が足部４１をリアバンパー１０１の下方に差し入れると、ある一定の周囲環境下において判定電圧信号がＶ_１ａからＶ_１ｂに変化し、第１閾値Ｖ_ｔｈ１ａ以下になる（図３、図５（ａ）参照）。また、ユーザ４０が足部４１をリアバンパー１０１の下方から離れると、ある一定の周囲環境下において判定電圧信号がＶ_１ｂからＶ_１ａに変化して、第２閾値Ｖ_ｔｈ２ａ以上になる。（図３、図５（ａ）参照）。この状態が検出されると、制御部３２は人の検出信号Ｓ_４を出力し、バックドア１０２の開閉制御が行われる。

具体的に、図５（ａ）に、判定電圧信号がＶ_１ａからＶ_１ｂに変化後、Ｖ_１ｂからＶ_１ａに変化する様子を示す。ユーザ４０がキック動作をすると、物体がセンサ電極に近接していないときの判定電圧信号をＶ_１ａが、時間の経過と共にレベルを下げて、Ｖ_ｔｈ１ａ以下かつＶ_ｔｈ３ａ以上の最小電圧（ピーク電圧）となった後、Ｖ_ｔｈ２ａ以上となった場合、センサ電極への人体の近接を検出する。
本例において、図５（ａ）は、意図された物体の動作（バックドア１０２の開閉をするための足のキック動作）の時間経過を示す図である。

次に、本例の近接センサ１による動作を図６から図９のフローチャートを用いて説明する。

（ステップＳ０）
まず、電子キーを携帯したユーザが自動車１００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、当該自動車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。
正規の電子キーであることの認証が行われると、近接センサ１が駆動する。

（ステップＳ１）
制御部３２はセンサーシステムの初期化を実行し、内部レジスタやメモリのクリアを実行するとともに、通常フラグをＯＦＦにし、較正フラグをＯＮにし、検出ステップを０とする。
なお、通常フラグがＯＮの場合は、通常時の制御として較正ステップと検出ステップを交互に実行するステップ制御が行われ、通常フラグがＯＦＦの場合は、特別時の制御として較正ステップだけを連続して行う制御が行われる。検出ステップは、後述の分岐条件の意味を持つ。

（ステップＳ２〜Ｓ３）
制御部３２は、高周波信号生成部３３から出力する高周波信号Ｓ_０の周波数を所定のデューティ比で発振させる。また、センサ回路２０から入力された最新の判定電圧信号Ｓ_１をＡＤコンバータ３１がＡ／Ｄ変換すると、ＡＤコンバータ３１から最新の判定信号Ｓ_２が制御部３２に出力される。

（ステップＳ４）
通常フラグがＯＮの場合はステップＳ５に進み、通常フラグがＯＦＦの場合はステップＳ６に進む。なお、近接センサ１の駆動初期は、ステップＳ１にて通常フラグがＯＦＦになっているため常にステップＳ６に進む。

（ステップＳ５）
最新の判定電圧信号Ｓ_１が所定の範囲内にない場合は、通常時ではないと判断してステップＳ６に進む。一方、最新の判定電圧信号Ｓ_１が所定の範囲内にある場合は、ステップＳ８に進む。本例では、最新の判定電圧信号Ｓ_１が所定の範囲として第３閾値Ｖ_ｔｈ３ａを超えているのか判定する。

（ステップＳ６）
通常時でないときは、特別時の較正を行う。
まず、制御部３２は、高周波信号生成部３３からＬＣＲ共振回路１０に入力する高周波信号Ｓ_０の周波数掃引を行うように制御する。本例では、この周波数掃引はスタート周波数２００ｋＨｚからストップ周波数６００ｋＨｚまで指定された掃引速度で行われる。
上記の周波数掃引を行うことで、図３に示したグラフＳ_１ａが得られ、物体がセンサ電極１１に近接していないときのＬＣＲ共振回路１０の共振周波数ｆ_１ａと、共振周波数ｆ_１ａの高周波信号をＬＣＲ共振回路１０に入力した際の電圧信号Ｖ_ｒａ（点Ｐ_１ａの電圧）が検出される。なお、本例の近接センサ１では、ある一定の環境下において共振周波数ｆ_１ａは４５０ｋＨｚ、判定電圧信号Ｖ_１ａは２Ｖである。
本例では、判定周波数ｆ_１ｘは、共振周波数ｆ_１ａよりも５ｋＨｚ高く設定している。

また、第１閾値Ｖ_ｔｈ１ａ、第２閾値Ｖ_ｔｈ２ａ、第３閾値Ｖ_ｔｈ３ａは、図３の判定電圧信号Ｖ_１ａに基づいて設定される。

（ステップＳ７）
特別時の較正を行った後は、通常フラグをＯＮにし、ステップＳ２に戻る。

（ステップＳ８）
較正フラグを参照し、この較正フラグがＯＮの場合はステップＳ２００に進み、較正フラグがＯＦＦの場合はステップＳ１００に進む。なお、近接センサ１の駆動初期は、ステップＳ１にて較正フラグがＯＮになっているため、常にステップＳ２００に進む。

（ステップＳ２００）
この通常時の較正ステップは、物体がセンサ電極１１に近接していないときのグラフＳ_１ａ（図３参照）が周囲の環境等によって変化しても、人体の近接を正しく検出できるようにするために行われるものである。

（ステップＳ２０１）
共振周波数の更新がある場合はステップＳ２０２に進み、共振周波数の更新がない場合はステップＳ２１０に進む。

（ステップＳ２０２）
ＬＣＲ共振回路の現在の共振周波数をｆ_１ｐとし、ＬＣＲ共振回路の現在より一つ前の共振周波数をｆ_１ｑとした場合、
｜ｆ_１ｑ−ｆ_１ｐ｜が所定値ｆ_ｒを超える場合は、ステップＳ２０３に進む。これは、例えば、ユーザがリアバンパー１０１に僅かに離れて立ったことを検出している。
｜ｆ_１ｑ−ｆ_１ｐ｜が所定値ｆ_ｒ未満の場合は、ステップＳ２０４に進む。
なお、本例の所定値ｆ_ｒは、４ｋＨｚとなる。

（ステップＳ２０３）
制御部３２は、ユーザがリアバンパー１０１に僅かに離れて立っているため、リアバンパー１０１がユーザに当接して怪我をする恐れがあるとして、検出不可とする。そして、制御部３２は、検出不可タイマを設定して、ステップＳ２１０に進む。本例の検出不可タイマは３秒としている。

（ステップＳ２０４）
検出不可タイマがタイムアップである場合、ステップＳ２０５に進み、検出不可タイマがタイムアップでない場合、ステップＳ２１０に進む。

（ステップＳ２０５）
制御部３２は、検出不可を解除して、ステップＳ２１０に進む。

（ステップＳ９）
通常時の較正ステップを図７のフローチャートに沿って実行した後、較正フラグをＯＦＦにする。

（ステップＳ１００）
次に、ステップ８において較正フラグがＯＦＦであれば、検出ステップを実行し、ユーザの足部の検出判定を行う。
検出ステップを、図８と図９のフローチャートに沿って実行する。この検出ステップは、物体がセンサ電極１１に近接した際に、判定電圧信号レベルの時間的変化を見ることにより、意図された物体の動作（バックドア１０２の開閉をするための足のキック動作）か、意図されない物体の動作（例えば、物体が自動車１００の車幅方向にリアバンパー１０１の下方近くを単に通過した場合）を判別するため行われるものである。

（ステップＳ１０１ａ）
検出不可ではない場合はステップＳ１０２ａに進み、検出不可である場合はステップＳ１３０ａに進む。

（ステップＳ１０２ａ）
現在の判定電圧信号Ｓ_１≧第３閾値Ｖ_ｔｈ３ａの場合はステップＳ１０４ａに進み、現在の判定電圧信号Ｓ_１＜第３閾値Ｖ_ｔｈ３ａの場合はステップＳ１０３ａに進む。

（ステップＳ１０３ａ）
判定電圧信号Ｓ_１＜Ｖ_ｔｈ３ａの場合、ユーザの足部がセンサ電極１１にさらに近接した状態（または水がセンサ電極１１に近接した状態）（図５（ｂ）参照）、または、ユーザがバンパーに接触したときの状態（または水がセンサ電極１１に接触した状態）（図５（ｃ）参照）であり、一時的に検出を行わないように検出不可タイマが設定される。
これは、検出不可の場合、所定の時間が設定されて、検出可能になるまで繰り返される。そしてステップＳ１３０ａに進む。

（ステップＳ１０４ａ）
検出ステップが０の場合はステップＳ１０５ａに進む。検出ステップが０以外の場合はステップＳ１０８ａに進む。
なお、ステップＳ１０４ａからステップＳ１０７ａについて、現在の判定電圧信号Ｓ_１が一定のレベルから下がり始めてから、Ｖ_ｔｈ１ａ以下になるまでの時間（タイマ１）が、予め設定された第一基準範囲ｔ_１の上限値ｔ_{１ｌｏｎｇ}未満になることを検出している。

（ステップＳ１０５ａ）
タイマ１＜ｔ_{１ｌｏｎｇ}の場合、ステップＳ１０６ａに進む。
タイマ１≧ｔ_{１ｌｏｎｇ}の場合、ステップＳ１３０ａに進む。
なお、本例では、ｔ_{１ｌｏｎｇ}＝０．６ｓとしている。
また、タイマ１は一定時間毎に加算される。

（ステップＳ１０６ａ）
現在の判定電圧信号Ｓ_１＜第１閾値Ｖ_ｔｈ１ａの場合、ステップＳ１０７ａに進み、現在の判定電圧信号Ｓ_１≧第１閾値Ｖ_ｔｈ１ａの場合、ステップＳ１３０ａに進む。

（ステップＳ１０７ａ）
検出ステップには１が入力されて、ステップＳ１３０ａに進む。

（ステップＳ１０８ａ）
検出ステップが１の場合、ステップＳ１０９ａに進む。検出ステップが１以外の場合、ステップＳ１１６ａに進む。
なお、ステップＳ１０８ａからステップＳ１１５ａについて、現在の判定電圧信号Ｓ_１が一定のレベルから下がり始めてから、Ｖ_ｔｈ１ａ以下で最小電圧に達するまでの時間（タイマ１）が、予め設定された第一基準範囲ｔ_１の上限値ｔ_{１ｌｏｎｇ}と下限値ｔ_{１ｓｈｏｒｔ}の間に入ることを検出している。

（ステップＳ１０９ａ）
タイマ１＜ｔ_{１ｌｏｎｇ}の場合、ステップＳ１１０ａに進む。
タイマ１≧ｔ_{１ｌｏｎｇ}の場合、ステップＳ１３０ａに進む。
本例では、ｔ_{１ｌｏｎｇ}＝０．６ｓとしている。

（ステップＳ１１０ａ）
現在の判定電圧信号Ｓ_１＜最小電圧の場合、ステップＳ１１１ａに進む。現在の判定電圧信号Ｓ_１≧最小電圧の場合、ステップＳ１１３ａに進む。
ここでは、現在の判定電圧信号Ｓ_１のレベルが下がり続けているかを確認している。

（ステップＳ１１１ａ）
現在の判定電圧信号Ｓ_１が最小電圧に入力される。

（ステップＳ１１２ａ）
タイマ２に０が入力される。

（ステップＳ１１３ａ）
現在の判定電圧信号Ｓ_１＞最小電圧＋αの場合、ステップＳ１１４ａに進む。現在の判定電圧信号Ｓ_１≦最小電圧＋αの場合、ステップＳ１３０ａに進む。
ここでは、現在の判定電圧信号が最小電圧になったのか、なっていないのかを判定している。つまり、下がり続ける判定電圧信号のレベルが上がる場合、判定電圧信号が最小電圧になったと判定している。なお、αは所定の値である。

（ステップＳ１１４ａ）
タイマ１＞ｔ_{１ｓｈｏｒｔ}の場合、ステップＳ１１５ａに進む。
タイマ１≦ｔ_{１ｓｈｏｒｔ}の場合、ステップＳ１３０ａに進む。
本例では、ｔ_{１ｓｈｏｒｔ}＝０．４ｓとしている。

（ステップＳ１１５ａ）
検出ステップには２が入力されて、ステップＳ１３０ａに進む。

（ステップＳ１１６ａ）
検出ステップが２の場合はステップＳ１１７ａに進む。検出ステップが２以外の場合はステップＳ１３０ａに進む。
なお、ステップＳ１１６ａからステップＳ１１９ａについて、現在の判定電圧信号Ｓ_１が、Ｖ_ｔｈ１ａ以下の最小電圧から、Ｖ_ｔｈ２ａ以上の電圧に達するまでの時間（タイマ２）が、予め設定された第二基準範囲ｔ_２の上限値ｔ_{２ｌｏｎｇ}と下限値ｔ_{２ｓｈｏｒｔ}の間に入ることを検出している。

（ステップＳ１１７ａ）
タイマ２＜ｔ_{２ｌｏｎｇ}の場合、ステップＳ１１８ａに進む。
タイマ２≧ｔ_{２ｌｏｎｇ}の場合、ステップＳ１３０ａに進む。
本例では、ｔ_{２ｌｏｎｇ}＝０．６ｓとしている。

（ステップＳ１１８ａ）
現在の判定電圧信号Ｓ_１≧第２閾値Ｖ_ｔｈ２ａの場合、ステップＳ１１９ａに進み、現在の判定電圧信号Ｓ_１＜第２閾値Ｖ_ｔｈ２ａの場合、ステップＳ１３０ａに進む。

（ステップＳ１１９ａ）
タイマ２＞ｔ_{２ｓｈｏｒｔ}の場合、ステップＳ１２０ａに進む。
タイマ２≦ｔ_{２ｓｈｏｒｔ}の場合、ステップＳ１３０ａに進む。
本例では、ｔ_{２ｓｈｏｒｔ}＝０．４ｓとしている。

（ステップＳ１２０ａ）
制御部３２は、ユーザの足部のキック動作を判定して、ステップＳ１１に進む。

（ステップＳ１１）
ユーザの足部の検出判定を行った後、較正フラグをＯＮにする。
このように、判定電圧信号Ｓ_１が一定のレベルから下がり始めてから最小電圧に達するまでの時間が、予め設定された第一基準範囲ｔ_１内であるとともに、判定電圧信号が最小電圧に達してからＶ_ｔｈ２ａ以上になるまでの時間が、予め設定された第二基準範囲ｔ_２内である場合、制御部３２は、センサ電極１１への人体の近接を検出する。

以上のように、本例の静電容量式近接センサ１では、ステップＳ２００の通常時の較正ステップを行った後は、較正フラグがＯＦＦとなる。また、ステップＳ１００の検出ステップを行った後は、較正フラグがＯＮとなる。そして、制御部３２は、ステップＳ２００の通常時の較正ステップとステップＳ１００の検出ステップの実行を制御するステップ制御を行う。このステップ制御は、突発的な大きな環境変化がない場合（ステップＳ５の判定がＹｅｓの場合）には、ステップＳ８においてステップＳ１００とステップＳ２００とに交互に振り分け、通常ルーチンとして通常時の較正ステップと検出ステップを交互に繰り返し実行するように制御される。

本発明の実施形態例に係る自動車に用いられる静電容量式近接センサ１は、センサ電極１１と、制御部３２を有する。
センサ電極１１は、自動車に配された上辺部１１ａと、上辺部１１ａに対して所定の間隔を空けて配された下辺部１１ｂと、上辺部１１ａと下辺部１１ｂをつなぐ連結部１１ｃとを有する。
制御部３２は、電気的に接続された、上辺部１１ａと下辺部１１ｂと連結部１１ｃに、ユーザを検知するための信号を入力する。
下辺部１１ｂは、上辺部１１ａよりもユーザが通過する領域から遠い側に配されている。
上辺部１１ａの設置高さは、下辺部１１ｂの設置高さ以上である。
このため、少なくとも１個のセンサ電極で人体（足部のキック動作）を確実に検知できるため、コストダウンを可能にした静電容量式近接センサが得られる。

また、上辺部１１ａの設置高さは、下辺部１１ｂの設置高さより高くてもよい。
このため、少なくとも１個のセンサ電極で人体（足部のキック動作）を確実に検知できるため、コストダウンを可能にした静電容量式近接センサが得られる。

また、下辺部１１ｂと上辺部１１ａの設置角度θは、自動車の移動方向に対して２０度から７０度以内である。
よって、センサ電極は、自動車の設置場所を不要にとらずに設置できる。

また、下辺部１１ｂと上辺部１１ａの設置角度θは、自動車の移動方向に対して３０度から６０度以内である。
よって、センサ電極は、自動車の設置場所を不要にとらずに設置できる。

また、連結部１１ｃは、下辺部１１ｂと上辺部１１ａの端部に位置しており、センサ電極１１は、Ｃ形状である。

以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記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できることは言うまでもない。

上記の実施形態例の連結部１１ｃは、下辺部１１ｂと上辺部１１ａの端部に位置しており、自動車１００の後方から見て、センサ電極は概略Ｃ形状であるが、これに限られない。
例えば、図１０（ａ）に示すように、連結部１１ｃは、下辺部１１ｂと上辺部１１ａの両端部に位置しており、自動車１００の後方から見て、センサ電極は概略Ｏ形状でもよい（変形例１）。
また、例えば、図１０（ｂ）に示すように、連結部１１ｃは、下辺部１１ｂと上辺部１１ａの途中に位置しており、自動車１００の後方から見て、センサ電極は、Ｈ形状でもよい（変形例２）。

上記の実施形態例の上辺部１１ａの車幅方向の全長は、下辺部１１ｂの車幅方向の全長と同じであり、下辺部１１ｂは、上辺部１１ａに全て対向して配されているが、これに限られない。
例えば、図１０（ｃ）に示すように、上辺部１１ａの車幅方向の全長は、下辺部１１ｂの車幅方向の全長を超えており、下辺部１１ｂは、上辺部１１ａに全て対向して配されてもよい（変形例３）。

仮に、下辺部１１ｂの車幅方向の全長が、上辺部１１ａの車幅方向の全長を超えており、上辺部１１ａが、下辺部１１ｂに全て対向して配されていると、下辺部により、ユーザのキック動作を検出できるものの、ユーザがリアバンパー１０１に僅かに離れて（約１ｃｍ）立っていた場合、上辺部により、ユーザがリアバンパー１０１に僅かに離れて（約１ｃｍ）立っていたことが検出されない場合がある。このため、下辺部により、ユーザのキック動作が検出された場合に、リアバンパー１０１がユーザに当接して怪我をする恐れがある。

そこで、上辺部１１ａの車幅方向の全長は、下辺部１１ｂの車幅方向の全長を超えており、下辺部１１ｂは、上辺部１１ａに全て対向して配されていることが好ましい。
このため、ユーザが下辺部１１ｂによりキック動作を検出できる場所に立つなら、上辺部により、ユーザがリアバンパー１０１に僅かに離れて（約１ｃｍ）立っていたことが確実に検出できて、リアバンパー１０１がユーザに当接して怪我をする恐れがない。

上記の実施形態例では、上辺部１１ａと下辺部１１ｂと連結部１１ｃは、それぞれ１本で構成されているが、これに限られない。
例えば、図１１に示すように、上辺部１１ａは２本であり、下辺部１１ｂと連結部１１ｃは１本とする構成としてもよい（変形例４）。
具体的に、変形例４のセンサ電極は、上記の実施形態例のセンサ電極の上辺部１１ａに対して車高方向上方に所定の間隔を空けて略平行に配された別の上辺部１１ａと、この別の上辺部１１ａに伴い車高方向上方に延出した連結部１１ｃを有する。変形例４のセンサ電極は、２本の上辺部１１ａにより、ユーザがリアバンパー１０１に僅かに離れて（約１ｃｍ）立っていたことをさらに確実に検出できる。

上記の実施形態例の下辺部１１ｂと上辺部１１ａは、同径であるがが、これに限られない。
例えば、上辺部１１ａの外径は、下辺部１１ｂの外径より大きくてもよい。このため、上辺部は、下辺部より検出感度を高められる。

上記の実施形態例では静電容量式近接センサを車両のリアバンパー内に装着した場合を説明したが、本発明の静電容量式近接センサは車両のスライドドアなどにも適用できるものである。

上記の実施形態例では、センサ電極１１の車幅方向の全長は、自動車の車幅方向の全長より若干短く形成されており、概略Ｃ形状のセンサ電極１１が、リアバンパー１０１の内側に１個配置されているが、これに限られない。
例えば、センサ電極の車幅方向の全長が、自動車の車幅方向の全長半分より若干短く形成されており、このセンサ電極が、リアバンパー１０１の内側に車幅方向に沿って１列に２個配置されてもよい。
また、例えば、センサ電極の車幅方向の全長が、自動車の車幅方向の全長の１／３長より若干短く形成されており、このセンサ電極が、リアバンパー１０１の内側に車幅方向に沿って１列に３個配置されてもよい。

１ 静電容量式近接センサ
１０ ＬＣＲ共振回路
１１ センサ電極
Ｌ コイル
Ｃ コンデンサ
Ｒ 抵抗
２０ センサ回路
２１ ダイオード
２２ 固定抵抗
２３ コンデンサ
２４ 増幅器（バッファ回路）
３０ マイコン（マイクロコンピュータ）
３１ ＡＤコンバータ
３２ 制御部
３３ 高周波信号生成部
４０ ユーザ
４１ 足部
１００ 自動車
１０１ リアバンパー
１０２ バックドア
Ｐ１ センサ電極接続点
Ｐ２ 整流点
Ｐ３ 検出点

本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサは、
センサ電極を有する共振回路と、前記共振回路にユーザを検知するための信号を入力するマイコンとを備え、
前記センサ電極は、上辺部と、前記上辺部に対して所定の間隔を空けて配された下辺部と、前記上辺部と前記下辺部とを電気的に接続する連結部と、を有し、
前記下辺部は、前記上辺部よりもユーザが通過する領域から遠い側に配され、
前記上辺部の設置高さは、前記下辺部の設置高さ以上であることを特徴とする。

本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサの自動車への設置状態を示す模式図（ａ）と、自動車１００の後方から見たセンサ電極の拡大図（ｂ）と、センサ電極の上辺部１１ａと下辺部１１ｂの設置角度θを示す模式図（ｃ）である。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサおける周波数特性であり、検出物体が近接していない状態Ｓ_１ａと、ユーザの足部がセンサ電極に近接した状態Ｓ_１ｂと、ユーザの足部がセンサ電極にさらに近接した状態Ｓ_１ｃと、ユーザがリアバンパーに接触した状態Ｓ_１ｄを示すグラフである。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサによる足部の検出状態を示す模式図である。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサによる判定電圧信号Ｓ_１の時間経過を示す図である。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサにおいて実行するステップ制御を説明するためのメインのフローチャートである。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサにおける通常時の較正ステップを説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサにおいてユーザの足部の検出判定を行う検出ステップを説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサにおいてユーザの足部の検出判定を行う検出ステップを説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態例に係る静電容量式近接センサにおいてセンサ電極の変形例１（ａ）、変形例２（ｂ）、変形例３（ｃ）である。 本発明の実施形態例に係る変形例４となるセンサ電極を自動車へ設置した状態を示す模式図（ａ）と、自動車１００の後方から見たセンサ電極の拡大図（ｂ）と、センサ電極の上辺部１１ａと下辺部１１ｂの設置角度θを示す模式図（ｃ）である。

上辺部１１ａを設けずに下辺部１１ｂのみであると、ユーザのキック動作を検出できるものの、ユーザがリアバンパー１０１に僅かに離れて（約１ｃｍ）立った状態でキック動作をすると、開閉制御されるバックドア１０２がユーザに当接する可能性がある。そこで、上辺部１１ａと下辺部１１ｂが共に配置されることにより、ユーザがリアバンパー１０１に僅かに離れて立った場合に、上辺部１１ａにより、ユーザがリアバンパー１０１に僅かに離れて立ったことが検出されて、物体の検出を不可とするように制御することができる。

そして、物体の検出が可能な状態で、下辺部１１ｂにより、ユーザのキック動作が検出できる。
しかしながら、本例のセンサ電極は、１個の電極のため、意図された物体の動作（バックドア１０２の開閉をするための足のキック動作）か、意図されない物体の動作（例えば、物体が自動車１００の車幅方向にリアバンパー１０１の下方近くを単に通過した場合）を判別しにくい場合がある。そこで、本例では、これらの場合をより確実に判別できるように、検出時間（後述の判定電圧信号Ｓ_１の第一基準範囲、第二基準範囲）が設定されている。

図３は、ある一定の周囲環境下において、ＬＣＲ共振回路１０に入力される高周波信号Ｓ_０の周波数ｆ（横軸）と、判定電圧信号Ｓ_１（縦軸）との関係を示している。
図３において、Ｓ_１ａは物体がセンサ電極１１に近接していないときのグラフであり、Ｓ_１ｂはユーザの足部がセンサ電極１１に近接（約１０ｃｍ）したときのグラフであり、Ｓ_１ｃはユーザの足部がセンサ電極１１にさらに近接（約５ｃｍ）したときのグラフであり、Ｓ_１ｄはユーザがリアバンパー１０１に接触したときのグラフである。
なお、Ｓ_１ｃは、水がリアバンパーに接触したときのグラフでもあり、Ｓ_１ｄは、水がセンサ電極１１に接触したときのグラフでもある。

また、図３において、ｆ_１ｘ は、センサ電極１１への物体の近接の有無を判定する判定周波数である。判定周波数ｆ_１ｘは、物体がセンサ電極１１に近接していないときの共振周波数ｆ_１ａよりも高く設定されている。
つまり、判定周波数ｆ_１ｘと物体がセンサ電極１１に近接していないときの共振周波数ｆ _１ａ は、
ｆ_１ｘ＞ｆ_１ａ
の関係を有する。
また、図３において、Ｖ_１ａは、物体がセンサ電極に近接していないときの判定周波数ｆ_１ｘにおける判定電圧信号であり、Ｖ_１ｂは、人体がセンサ電極に近接したとき判定周波数ｆ_１ｘにおける判定電圧信号であり、Ｖ_１ｃは、人体がセンサ電極にさらに近接したときの判定周波数ｆ_１ｘにおける判定電圧信号であり、Ｖ_１ｄは、人体がリアバンパーに接触したときの判定周波数ｆ_１ｘにおける判定電圧信号である。
なお、本例では、Ｖ_１ａは２Ｖ、Ｖ_１ｂは１．５Ｖ、Ｖ_１ｃは１Ｖ、Ｖ_１ｄは０．５Ｖとなっている。

次に、本例におけるユーザの足部の検出方法の一例を簡単に説明する。
まず、制御部３２は、Ｖ _１ａ ＞Ｖ _１ｂ ＞Ｖ _１ｃ 、の関係を満たすように高周波信号Ｓ _０ の周波数、すなわち判定周波数ｆ _１ｘ を制御する。具体的に本例では、物体がセンサ電極１１に近接していないときの共振周波数ｆ_１ａよりも５ｋＨｚ高い周波数を判定周波数ｆ_１ｘに設定している。

また、
Ｖ_１ａ＞Ｖ_ｔｈ１ａ＞Ｖ_１ｂ、を満足する第１閾値Ｖ_ｔｈ１ａと、
Ｖ_１ａ＞Ｖ_ｔｈ２ａ＞Ｖ_１ｂ、を満足する第２閾値Ｖ_ｔｈ２ａと、
Ｖ_１ｂ＞Ｖ_ｔｈ３ａ＞Ｖ_１ｃ、を満足する第３閾値Ｖ_ｔｈ３ａと、
が設定される。
また、本例では、Ｖ _ｔｈ２ａ ≧Ｖ _ｔｈ１ａ に設定している。
なお、本例では、Ｖ _ｔｈ１ａをＶ_１ａ−０．２Ｖ、Ｖ _ｔｈ２ａをＶ_１ａ−０．１Ｖ、Ｖ _ｔｈ３ａをＶ_１ａ−０．７Ｖに設定している。

図５（ａ）は、意図された物体の動作（バックドア１０２の開閉をするための足のキック動作）が行われた際の判定電圧信号の経時変化を示しており、判定電圧信号がＶ_１ａからＶ_１ｂに変化後、Ｖ_１ｂからＶ_１ａに変化する様子を示す。ユーザ４０がキック動作をすることにより、判定電圧信号が、物体がセンサ電極に近接していないときのＶ _１ａ から、Ｖ_ｔｈ１ａ以下かつＶ_ｔｈ３ａ以上の最小電圧Ｖ _１ｂ （ピーク電圧）となった後、Ｖ_ｔｈ２ａ以上となった場合、制御部３２は、センサ電極１１への人体の近接を検出する。

（ステップＳ１）
制御部３２はセンサーシステムの初期化を実行し、内部レジスタやメモリのクリアを実行するとともに、通常フラグをＯＦＦにし、較正フラグをＯＮにし、検出ステップを０とする。
なお、通常フラグがＯＮの場合は、通常時の制御として較正ステップと検出ステップを交互に実行するステップ制御が行われ、通常フラグがＯＦＦの場合は、特別時の制御として較正ステップだけを連続して行う制御が行われる。

（ステップＳ６）
通常時でないときは、特別時の較正を行う。
まず、制御部３２は、高周波信号生成部３３からＬＣＲ共振回路１０に入力する高周波信号Ｓ_０の周波数掃引を行うように制御する。本例では、この周波数掃引はスタート周波数２００ｋＨｚからストップ周波数６００ｋＨｚまで指定された掃引速度で行われる。
上記の周波数掃引を行うことで、図３に示したグラフＳ_１ａが得られ、物体がセンサ電極１１に近接していないときのＬＣＲ共振回路１０の共振周波数ｆ_１ａと、共振周波数ｆ_１ａの高周波信号をＬＣＲ共振回路１０に入力した際の電圧信号Ｖ_ｒａ（点Ｐ_１ａの電圧）が検出される。なお、本例の近接センサ１では、ある一定の環境下において共振周波数ｆ_１ａは４５０ｋＨｚ、判定電圧信号Ｖ _ｒａ は２．５Ｖである。
本例では、判定周波数ｆ_１ｘは、共振周波数ｆ_１ａよりも５ｋＨｚ高く設定している。

（ステップＳ２０２）
ＬＣＲ共振回路の現在の共振周波数をｆ_１ｐとし、ＬＣＲ共振回路の現在より一つ前の共振周波数をｆ_１ｑとした場合、
｜ｆ_１ｑ−ｆ_１ｐ｜が所定値ｆ_ｒを超える場合は、ステップＳ２０３に進む。これは、例えば、ユーザがリアバンパー１０１に僅かに離れて立ったことを検出している。
｜ｆ_１ｑ−ｆ_１ｐ｜が所定値ｆ_ｒ未満の場合は、ステップＳ２０４に進む。
なお、本例ではｆ_ｒ を４ｋＨｚとしている。

（ステップＳ２０３）
制御部３２は、ユーザがリアバンパー１０１に僅かに離れて立っていることを検出すると、検出不可として一時的に人体の検出を行わないようにする。そして、制御部３２は、検出不可タイマを設定して、ステップＳ２１０に進む。本例の検出不可タイマは３秒としている。

（ステップＳ１０３ａ）
判定電圧信号Ｓ_１＜Ｖ_ｔｈ３ａの場合、ユーザの足部がセンサ電極１１にさらに近接した状態（または水がセンサ電極１１に近接した状態）（図５（ｂ）参照）、または、ユーザがリアバンパーに接触したときの状態（または水がセンサ電極１１に接触した状態）（図５（ｃ）参照）であり、一時的に検出を行わないように検出不可タイマが設定される。
これは、検出不可の場合、所定の時間が設定されて、検出可能になるまで繰り返される。そしてステップＳ１３０ａに進む。

（ステップＳ１０４ａ）
検出ステップが０の場合はステップＳ１０５ａに進む。検出ステップが０以外の場合はステップＳ１０８ａに進む。
なお、ステップＳ１０４ａからステップＳ１０７ａでは、現在の判定電圧信号Ｓ_１が一定のレベルから下がり始めてから、Ｖ_ｔｈ１ａ以下になるまでの時間が、予め設定された第一基準範囲の上限値ｔ_{１ｌｏｎｇ}未満になることを検出している。

（ステップＳ１０８ａ）
検出ステップが１の場合、ステップＳ１０９ａに進む。検出ステップが１以外の場合、ステップＳ１１６ａに進む。
なお、ステップＳ１０８ａからステップＳ１１５ａでは、現在の判定電圧信号Ｓ_１が一定のレベルから下がり始めてから、Ｖ_ｔｈ１ａ以下で最小電圧Ｖ _１ｂ に達するまでの時間（ｔ _１ ）が、予め設定された第一基準範囲の上限値ｔ_{１ｌｏｎｇ}と下限値ｔ_{１ｓｈｏｒｔ}の間に入ることを検出している。

（ステップＳ１１６ａ）
検出ステップが２の場合はステップＳ１１７ａに進む。検出ステップが２以外の場合はステップＳ１３０ａに進む。
なお、ステップＳ１１６ａからステップＳ１１９ａでは、現在の判定電圧信号Ｓ_１が、Ｖ_ｔｈ１ａ以下の最小電圧Ｖ _１ｂ から、Ｖ_ｔｈ２ａ以上の電圧に達するまでの時間（ｔ _２ ）が、予め設定された第二基準範囲の上限値ｔ_{２ｌｏｎｇ}と下限値ｔ_{２ｓｈｏｒｔ}の間に入ることを検出している。

（ステップＳ１１）
ユーザの足部の検出判定を行った後、較正フラグをＯＮにする。
このように、判定電圧信号Ｓ_１が一定のレベルから下がり始めてから最小電圧に達するまでの時間が、予め設定された第一基準範囲内であるとともに、判定電圧信号が最小電圧に達してからＶ_ｔｈ２ａ以上になるまでの時間が、予め設定された第二基準範囲内である場合、制御部３２は、センサ電極１１への人体の近接を検出する。

本発明の実施形態例に係る自動車に用いられる静電容量式近接センサ１は、センサ電極１１を有する共振回路１０と、共振回路１０にユーザを検知するための信号S _０ を入力するマイコン３０とを備えている。
センサ電極１１は、上辺部１１ａと、上辺部１１ａに対して所定の間隔を空けて配された下辺部１１ｂと、上辺部１１ａと下辺部１１ｂとを電気的に接続する連結部１１ｃと、を有する。
下辺部１１ｂは、上辺部１１ａよりもユーザが通過する領域から遠い側に配されている。
上辺部１１ａの設置高さは、下辺部１１ｂの設置高さ以上である。
このため、１個のセンサ電極だけでも人体（足部のキック動作）を確実に検知できるため、コストダウンを可能にした静電容量式近接センサが得られる。

仮に、下辺部１１ｂの車幅方向の全長が、上辺部１１ａの車幅方向の全長を超えており、上辺部１１ａが、下辺部１１ｂに全て対向して配されていると、下辺部により、ユーザのキック動作を検出できるものの、ユーザがリアバンパー１０１に僅かに離れて（約１ｃｍ）立っていた場合、上辺部により、ユーザがリアバンパー１０１に僅かに離れて（約１ｃｍ）立っていたことが検出されない場合がある。このため、下辺部により、ユーザのキック動作が検出された場合に、開閉制御されるバックドア１０２がユーザに当接する可能性がある。

そこで、上辺部１１ａの車幅方向の全長は、下辺部１１ｂの車幅方向の全長を超えており、下辺部１１ｂは、上辺部１１ａに全て対向して配されていることが好ましい。
このため、ユーザが下辺部１１ｂによりキック動作を検出できる場所に立つなら、上辺部により、ユーザがリアバンパー１０１に僅かに離れて（約１ｃｍ）立っていたことが確実に検出できて、開閉制御されるバックドア１０２がユーザに当接する恐れがない。

上記の実施形態例の下辺部１１ｂと上辺部１１ａは、同径であるが、これに限られない。
例えば、上辺部１１ａの外径は、下辺部１１ｂの外径より大きくてもよい。このため、上辺部は、下辺部より検出感度を高められる。

Claims (6)

1. 自動車に配された上辺部と、前記上辺部に対して所定の間隔を空けて配された下辺部と、前記上辺部と前記下辺部をつなぐ連結部と、を有する、センサ電極と、
   電気的に接続された、前記上辺部と前記下辺部と前記連結部に、ユーザを検知するための信号を入力する制御部と、
   を備えており、
   前記下辺部は、前記上辺部よりもユーザが通過する領域から遠い側に配され、
   前記上辺部の設置高さは、前記下辺部の設置高さ以上であることを特徴とする静電容量式近接センサ。
2. 前記上辺部の設置高さは、前記下辺部の設置高さより高いことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式近接センサ。
3. 前記下辺部と前記上辺部の設置角度θは、自動車の移動方向に対して、２０度から７０度以内であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式近接センサ。
4. 前記下辺部と前記上辺部の設置角度θは、自動車の移動方向に対して、３０度から６０度以内であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式近接センサ。
5. 前記上辺部の車幅方向の全長は、前記下辺部の車幅方向の全長以上であり、前記下辺部は、前記上辺部に全て対向して配されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式近接センサ。
6. 前記連結部は、前記下辺部と前記上辺部の端部に位置しており、前記センサ電極は、Ｃ形状であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式近接センサ。

Images