JP7090901B2 - 静電容量式近接センサ - Google Patents

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知し、その検知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、ユーザの足部を検知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知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つからの検知信号と上段静電センサからの検知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の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つ以上から検知信号が得られた場合には、駆動信号がドアの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知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と特許文献２に記載の装置では、ユーザの身体と足部をそれぞれ個別の静電センサで検出しているため、これらの検出を別々に確実に行うためには、各静電センサの検出領域が重複しないようにする必要がある。
ところが、ユーザの足部を検出してバックドアやスライドドアの開閉装置に用いられる静電センサでは、例えばフロントドアのアウトドアハンドル内に設置される静電センサよりも広い検出領域が要求される。
このため、特許文献１と特許文献２に記載のものでは、車両ドア開閉装置やセンサユニットの設置に必要な面積が大きくなり、車種によっては適用できない問題がある。また、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もある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、設置面積が小さく、低コスト化を実現することができる静電容量式近接センサの提供を目的とする。

自動車に用いられる本発明の静電容量式近接センサの一実施態様は、
自動車の下部に略直線状に配された１本の細長いセンサ電極と、
所定の間隔を空けて前記センサ電極に対して略平行に配された１本の細長い接地電極と、を備え、
前記センサ電極は、前記接地電極よりもユーザが通過する領域から遠い側に配され、
前記センサ電極には、ユーザの足部を検知するために高周波信号が入力され、
前記接地電極の設置高さは、前記センサ電極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は、さらなる特徴として、
「前記センサ電極と前記接地電極の水平方向の間隔は、３ｃｍ以上１２ｃｍ以下であること」、
「前記センサ電極と前記接地電極の垂直方向の間隔は、０ｃｍ以上１２ｃｍ以下であること」、
「前記センサ電極と前記接地電極の少なくとも一方は電線からなること」、
「前記電線は１往復以上となるように折り曲げられていること」、
「前記電線は同軸ケーブルであること」、
「前記センサ電極は同軸ケーブルであり、前記同軸ケーブルの外部導体に前記高周波信号が入力されること」、
「前記接地電極は同軸ケーブルであり、前記同軸ケーブルの外部導体が接地されること」、
「前記センサ電極と前記接地電極の水平方向の間隔は、３ｃｍ以上１２ｃｍ以下であり、前記高周波信号の周波数は、２００ｋＨｚ以上１０００ｋＨｚ以下であること」、
「前記センサ電極の自己静電容量の変化に応じて、前記高周波信号が間欠発振から連続発振に切り替えられ、
前記高周波信号が間欠発振中に、キャリブレーションを実施するか否かのキャリブレーション実施判定が行われること」、
「前記キャリブレーション実施判定において、
一定期間中に物体が前記センサ電極に近接していないときの検出電圧が所定値以上変化した場合、もしくは、前記高周波信号の周波数を上げた後と上げる前の検出電圧の差が所定値以下の場合、キャリブレーションのフラグがＯＮされること」、
を含む。

本発明の静電容量式近接センサによれば、検出領域を自動車の車体の下方もしくは斜め下方に効果的に限定することができるため、１つのセンサ電極だけでユーザの足部を検出し、バックドアやスライドドアの開閉装置を制御することができる。また、検出用のセンサ電極が１つだけであるため、検出領域の重複を回避する必要がなく、設置面積を小さくできるとともに、センサのコストを抑制することができる。

本発明の一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である。 本発明の一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。 本発明の一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、検出物がない状態Ｓ_１１と検出物がある状態Ｓ_Ｘ１を示すグラフである。 本発明の一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。 本発明の一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検出処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態例に係る静電容量式近接センサにおけるキャリブレーション実施判定のフローチャートである。 キャリブレーション実施判定について説明するためのグラフである。 キャリブレーション実施判定について説明するためのグラフである。 キャリブレーション実施判定について説明するためのグラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態例を説明する。

本発明の一実施形態例に係る静電容量式近接センサ１は、図１のように自動車１００の後方下部に位置するリアバンパ１０１内に設置され、ユーザがリアバンパ１０１の下側に足部を差し入れる動作をすると、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。

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

センサ回路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と、接地電極１２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知するために、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に人体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１０ｍＨ、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と接地電極１２は、リアバンパ１０１の内側に自動車１００の車幅方向（図１の紙面垂直方向）に沿って互いに所定の間隔を空けて略平行に直線状に配される。
センサ電極１１と接地電極１２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、絶縁電線や同軸ケーブルを用いる場合には、１往復以上となるように折り曲げて使用することにより容易に電極面積を増して感度調整を行うことができる。

本例では、センサ電極１１と接地電極１２として同軸ケーブルを用いている。そして、センサ電極１１では同軸ケーブルの外部導体に高周波信号Ｓ_０を入力し、接地電極１２では同軸ケーブルの外部導体を接地（回路ＧＮＤ）している。センサ電極１１と接地電極１２として同軸ケーブルを用いることにより、これらを比較的容易に線状に配置することができる。また、同軸ケーブルの外部導体を電極として用いることにより、電極面積を稼ぐことができ、センサの検出能力を高めることもできる。
なお、本例では同軸ケーブルの内部導体を利用していないが、内部導体にも高周波信号を入力したり接地（回路ＧＮＤしてもよい。

センサ電極１１は、接地電極１２よりもユーザが通過する領域から遠い側に配される。つまりセンサ電極１１は接地電極１２よりも車体の奥側（図１の右側）に配される。一方、接地電極１２は、センサ電極１１と同等若しくはセンサ電極１１よりも高い位置に配される。
このように両電極を配置することにより、ユーザがリアバンパ１０１の下側に足部（足の甲）を差し入れる動作を行った際、センサ電極１１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。一方、ユーザがリアバンパ１０１の近くを通過しただけでは、ユーザの脚部（脛）の近くに接地電極１２が位置することになるため、ユーザの脚部（脛）には反応しない。

接地電極１２を設けずにセンサ電極１１だけであると、検出領域が全方位に拡散するため誤検出を招き易い。具体的には、ユーザの脚部（脛）は足部に比べて静電容量がかなり大きいため、ユーザがリアバンパ１０１の近くを通過しただけでも脚部に反応し易くなり、誤検出の原因となる。

センサ電極１１と接地電極１２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、ユーザの足部を検出するのが困難になり易い。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、センサ電極１１と接地電極１２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。センサ電極１１が接地電極１２よりも高い位置にあったり、接地電極１２がセンサ電極１１よりも１２ｃｍ超高い位置にあると、ユーザが自動車１００に接近したまま通過しただけでも脚部全体に反応し易くなり、誤検出の原因となり易い。

検出回路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。
この検出回路２０は、センサ回路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、検出回路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、検出回路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、センサ回路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の電気信号を検出回路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直列共振回路に流れる電流を電圧に変換して検出回路２０に入力しており、検出回路２０はセンサ電極１１に直接、接続されていない。このため、検出回路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検出回路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、検出回路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に基づき人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知信号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をセンサ回路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。

センサ回路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、センサ回路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_１１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_Ｘ１は人の足部がセンサ電極１１に近接したときのグラフである。
図３に示されるように、人の足部がセンサ電極１１に近接したときの共振周波数ｆ_Ｘ１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_１１よりも低い。これは、人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。
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_１１は約４５０ｋＨｚ、ｆ_Ｘ１は約４４５ｋＨｚであるが、周囲環境が変わってもｆ_１１とｆ_Ｘ１の差は約５ｋＨｚ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ピーク電圧（図３の点Ｐ_１１の電圧）と、人の足部がセンサ電極１１に近接したときのピーク電圧（図３の点Ｐ_Ｘ１の電圧）は、周囲環境が変わってもほぼ同じＶ_ＰＫである。

次に、本例における人の足部の検知方法を簡単に説明する。
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_１１よりも５ｋＨｚ低い周波数を検出周波数に設定する。つまり、本例では人の足部がセンサ電極１１に近接したときの共振周波数ｆ_Ｘ１を検出周波数に設定している。
検知を行う際は、検出周波数ｆ_Ｘ１の高周波信号Ｓ_０をセンサ電極１１に印加する。だだし、気候や周囲の環境の変化に応じて、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が変化するため、後述のキャリブレーションを実施することによって、検出周波数を再設定している。

また、物体がセンサ電極１１に近接していないときに検出周波数ｆ_Ｘ１の高周波信号をセンサ回路１０に入力した際の判定電圧信号（図３の点Ｐ_Ｂ１の電圧）を基準電圧Ｖ_Ｂ、人の足部がセンサ電極１１に近接したときに検出周波数ｆ_Ｘ１の高周波信号をセンサ回路１０に入力した際の判定電圧信号（図３の点Ｐ_Ｘ１の電圧）を検出電圧Ｖ_ＰＫとしたとき、
Ｖ_Ｂ＜Ｖ_ｔｈ１＜Ｖ_ＰＫ
の関係を満足する第１の閾値Ｖ_ｔｈ１が設定される。
本例では、
Ｖ_ｔｈ１＝（Ｖ_Ｂ＋Ｖ_ＰＫ）／２
に設定している。

なお、検出周波数ｆ_Ｘ１と第１の閾値Ｖ_ｔｈ１は、近接センサ１が実際に配される自動車を想定して事前に得られた図３の各データに基づいて決定し、予めマイコン３０に初期設定値として格納しておくことができる。

本例では、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、検出領域１１ａに足部４１が入ると、判定電圧信号Ｓ_１が基準電圧Ｖ_Ｂから検出電圧Ｖ_ＰＫに変化し、第１の閾値Ｖ_ｔｈ１以上になる。この状態が所定時間（もしくは所定回数）連続して検出されると、制御部３２は人の検知信号Ｓ_４を出力し、バックドア１０２の開閉制御が行われる。

次に、本例の近接センサ１による検出動作を図５と図６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、キャリブレーションのフラグをＯＮする。

（ステップＳ２）
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間欠発振させる。本例では、初期のキャリブレーションで得られた検出周波数ｆ_Ｘ１（４４５ｋＨｚ）の高周波信号Ｓ_０を出力する。

（ステップＳ３）
検出回路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に出力されるが、ここでは最新の判定信号Ｓ_２が出力されているか否かを判断する。
最新の判定信号Ｓ_２が出力されている場合はステップＳ４に進み、最新の判定信号Ｓ_２が出力されていなければステップＳ２に戻る。

（ステップＳ４）
キャリブレーションのフラグがＯＮであれば、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間欠発振させ、約３００ｋＨｚから６００ｋＨｚの範囲で少なくとも１回走査するように発振制御する。これにより、物体がセンサ電極１１に近接していないときの最新の共振周波数が検出される。そして、検出周波数は、この最新の共振周波数よりも５ｋＨｚ低く設定される。
なお、近接センサ１の駆動初期は、ステップＳ１においてキャリブレーションのフラグをＯＮにしているため、常にキャリブレーションが行われる。

（ステップＳ５）
キャリブレーションのフラグがＯＮのままであればステップＳ２に戻る。一方、キャリブレーションのフラグがＯＦＦの場合は、制御部３２は、高周波信号Ｓ_０の周波数を検出周波数とする。

（ステップＳ６）
検出中フラグがＯＮの場合はステップＳ７に進み、検出中フラグがＯＦＦの場合はステップＳ８に進む。なお、検出中フラグがＯＮの間は、センサ回路１０に出力される高周波信号Ｓ_０が検出周波数で連続発振となるように制御されている。

（ステップＳ７）
判定電圧信号Ｓ_１が第１の閾値Ｖ_ｔｈ１よりも低くなったか否かを判定する。
判定電圧信号Ｓ_１が第１の閾値Ｖ_ｔｈ１より低くなっていれば、検出中フラグをＯＦＦとし、検出解除が行われて連続発振から間欠発振に切り換わり、ステップＳ２に戻る。
判定電圧信号Ｓ_１が第１の閾値Ｖ_ｔｈ１以上のままであれば、連続発振のままステップＳ２に戻って検出が続けられる。

（ステップＳ８）
連続発振中であれば、ステップＳ１１に進む。一方、間欠発振中であれば、ステップＳ９に進む。

（ステップＳ９）
図６のフローチャートのステップＳ９１からＳ９８を行い、キャリブレーションの実施判定を行う。

（ステップＳ９１）
まず、直前のキャリブレーションで設定された検出周波数ｆ_ｘでの現在の判定電圧信号Ｓ_１と、物体がセンサ電極１１に近接していないときの直前の基準電圧Ｖ_Ｂとの差が、第２の閾値Ｖ_ｔｈ２を超えていればＳ９２に進み、第２の閾値Ｖ_ｔｈ２を超えていなければＳ９４に進む。なお、本例では第２の閾値Ｖ_ｔｈ２は０．５Ｖに設定されているが、この値は適宜設定することができる。

（ステップＳ９２）
タイマＴｒが０（タイムオーバー）であればステップＳ９３に進み、タイマＴｒが０でなければステップＳ９５に進む。

（ステップＳ９３）
キャリブレーションのフラグをＯＮし、ステップＳ９５に進む。

（ステップＳ９４）
所定時間（本例では５秒）のタイマＴｒをスタ－トさせ、ステップＳ９５に進む。なお、タイマＴｒは一定時間毎に減算される。

上記ステップＳ９１からＳ９４は、キャリブレーションを実施する必要があるか判定する第１段階に相当し、一定期間（本例では５秒間）に物体がセンサ電極１１に近接していないときの基準電圧Ｖ_Ｂが第２の閾値Ｖ_ｔｈ２以上（本例では０．５Ｖ以上）変化すると、キャリブレーションのフラグをＯＮにして再度キャリブレーションを行うようにしている。

この点について図７を参照して説明する。
図７は、図３に示したある一定の周囲環境下での状態から、例えばリアバンパーの近くにセンサ電極１１の自己静電容量を増加させる物体が存在する状態に変化した際の高周波信号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。周囲環境が変化した後のグラフは破線で示しており、Ｓ_１２は人の足部がセンサ電極１１に近接していないときのグラフであり、Ｓ_Ｘ２は人の足部がセンサ電極１１に近接したときのグラフである。
なお、グラフＳ_１２の共振周波数ｆ_１２とグラフＳ_Ｘ２の共振周波数ｆ_１２の差は、グラフＳ_１１の共振周波数ｆ_１１とグラフＳ_Ｘ１の共振周波数ｆ_Ｘ１の差とほぼ同じ約５ｋＨｚである。

仮に、人の足部がセンサ電極１１に近接していないときのグラフがＳ_１１からＳ_１２に変化した後も、変化前の検出周波数ｆ_Ｘ１で検出を続けると誤検知の原因となる。
具体的には、Ｓ_１２に変化後に物体がセンサ電極１１に近接していない場合であっても、第１の閾値Ｖ_ｔｈ１よりも高い判定電圧信号Ｖ_１２１（図７の点Ｐ_１２１の電圧）が検出され、制御部３２が人の検知信号Ｓ４を出力してしまう。
また、Ｓ_１２に変化後に人の足部がセンサ電極１１に近接しても、第１の閾値Ｖ_ｔｈ１よりも低い判定電圧信号Ｖ_Ｘ２１（図７の点Ｐ_Ｘ２１の電圧）が検出され、人の検出に至らない。

このため本例では、上記ステップＳ９１からＳ９４のキャリブレーション実施判定の第１段階において、判定電圧信号の変化に応じて再度キャリブレーションを行うようにしている。

（ステップＳ９５）
一定期間（本例では１０秒間）が経過していなければステップＳ１０に進み、経過していればステップＳ９６に進む。

（ステップＳ９６）
検出周波数を僅かに（本例では２ｋＨｚ）上げる。

（ステップＳ９７）
検出周波数を上げた後の判定電圧信号が、検出周波数を上げる前の判定電圧信号のよりも第３の閾値Ｖ_ｔｈ３以上上昇していればステップＳ１０に進み、第３の閾値Ｖ_ｔｈ３以上上昇していなければステップＳ９８に進む。なお、本例では第３の閾値Ｖ_ｔｈ３は０．５Ｖに設定されているが、この値は適宜設定することができる。

（ステップＳ９８）
キャリブレーションのフラグをＯＮし、ステップＳ１０に進む。

上記ステップＳ９５からＳ９８は、キャリブレーションを実施する必要があるか判定する第２段階に相当する。このキャリブレーション実施判定の第２段階について説明する。

図８は、図７と同様に周囲環境の変化の前後における周波数ｆ（横軸）と判定電圧信号Ｓ_１（縦軸）との関係を示している。周囲環境が変化した後のグラフは破線で示しており、Ｓ_１２は人の足部がセンサ電極１１に近接していないときのグラフであり、Ｓ_Ｘ２は人の足部がセンサ電極１１に近接したときのグラフである。

図８の場合、人の足部がセンサ電極１１に近接していないときのグラフがＳ_１１からＳ_１２に変化した後も、検出周波数ｆ_Ｘ１における検出点はどちらも点Ｐ_Ｂ１となり、判定電圧信号はどちらもＶ_Ｂとなって変化は見られない。
このため、キャリブレーション実施判定の第１段階では、図８のように人の足部がセンサ電極１１に近接していないときのグラフがＳ_１１からＳ_１２に変化した場合にはキャリブレーションのフラグはＯＮされない。
仮に、人の足部がセンサ電極１１に近接していないときのグラフがＳ_１１からＳ_１２に変化した後も変化前の検出周波数ｆ_Ｘ１で検出を続けると、人の足部がセンサ電極１１に近接しても、第１の閾値Ｖ_ｔｈ１よりも低い判定電圧信号Ｖ_Ｘ２１（図８の点Ｐ_Ｘ２１の電圧）が検出され、人の検出に至らない。

このため本例では、キャリブレーション実施判定の第２段階では、第１段階の後に一定期間（本例では１０秒間）が経過した後に、検出周波数を僅かに上げ、上げる前と後の判定電圧信号の差が第３の閾値Ｖ_ｔｈ３以上（本例では０．５Ｖ以上）であれば、キャリブレーションのフラグをＯＮにして、再度キャリブレーションを行うようにしている。
具体的には、図９に示すように、周囲環境の変化後の検出周波数がｆ_Ｘ2であれば、検出周波数を僅かに上げてｆ_Ｘ２＋α（本例ではαは２ｋＨｚ）で検出を行うと、検出点は点Ｐ_Ｂ２から点Ｐ_Ｃ２に移り、判定電圧信号はＶ_ＢからＶ_Ｃ２に上昇する。一方、検出周波数が周囲環境の変化前の誤った検出周波数ｆ_Ｘ１のままであったとすると、検出周波数を僅かに上げてｆ_Ｘ１＋αで検出を行うと、検出点は点Ｐ_Ｂ１から点Ｐ_Ｃ１に移り、判定電圧信号はＶ_ＢからＶ_Ｃ１に低下する。
したがって、検出周波数を上げた後の判定電圧信号が、検出周波数を上げる前の判定電圧信号のよりも第３の閾値Ｖ_ｔｈ３以上上昇していなければ、古い検出周波数を使用していると判断し、再度キャリブレーションを行うようにしている。

（ステップＳ１０）
キャリブレーションの実施判定を行った後、近接判定を行う。この近接判定では、検出周波数における判定電圧信号が第１の閾値Ｖ_ｔｈ１以上になると、キャリブレーションのフラグをＯＦＦにするとともに、間欠発振から連続発振に切り替え、ステップＳ２に戻る。これは、人体の足部がセンサ電極１１に近接している可能性があるため、その後は本格的な検出を行うためである。

（ステップＳ１１）
ステップ８において連続発振中であれば、検出判定を行う。この検出判定では、ステップＳ１０で近接を検出した後、検出周波数における判定電圧信号が一定時間（もしくは一定回数）連続して第１の閾値Ｖ_ｔｈ１以上であることが検出されると、制御部３２は人の検知信号Ｓ_４を出力し、バックドア１０２の開閉制御が行われる。

以上のように、本例の静電容量式近接センサ１では、自動車１００の下部に互いに所定の間隔を空けて配置されるセンサ電極１１と接地電極１２とを備えている。そして、ユーザ４０の足部４１を検知するために高周波信号Ｓ_０が入力されるセンサ電極１１は、接地電極１２よりもユーザ４０が通過する領域から遠い側に配され、接地電極１２はセンサ電極１１よりも高い位置（もしくは同じ高さ）に設置される。
これにより、検出領域４１を車体の下方もしくは斜め下方に効果的に限定することができ、ユーザがリアバンパ１０１の近くを通過しただけでは反応せず、誤検出を抑制することができる。

また、本例の静電容量式近接センサ１では、センサ電極１１の自己静電容量の変化に応じて高周波信号Ｓ_０が間欠発振から連続発振に切り替えられ、高周波信号Ｓ_０が間欠発振中に、キャリブレーションを実施するか否かのキャリブレーション実施判定が行われる。また、ステップＳ９１からＳ９４のキャリブレーション実施判定では、一定期間に物体がセンサ電極１１に近接していないときの基準電圧Ｖ_Ｂが第２の閾値Ｖ_ｔｈ２以上変化した場合に、キャリブレーションのフラグをＯＮにして再度キャリブレーションを行うようにしている。また、ステップＳ９５からＳ９８のキャリブレーション実施判定では、一定期間が経過した後に検出周波数を僅かに上げ、検出周波数を上げた後の判定電圧信号が、検出周波数を上げる前の判定電圧信号のよりも第３の閾値Ｖ_ｔｈ３以上上昇していない場合に、キャリブレーションのフラグをＯＮにして再度キャリブレーションを行うようにしている。
これにより、周囲環境が変化しても常に最新の検出周波数で検出を行うことができ、誤検出や検出漏れを防止することができる。
なお、本例では、ステップＳ９１からＳ９４のキャリブレーション実施判定の第１段階の後に、ステップＳ９５からＳ９８のキャリブレーション実施判定の第２段階を行っているが、第２段階の後に第１段階を行ってもよい。

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。

また、上記の実施形態例では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にも適用できるものである。

１ 静電容量式近接センサ
１０ センサ回路
１１ センサ電極
１１ａ 検出領域
１２ 接地電極
Ｌ ＬＣＲ直列共振回路のコイル
Ｃ ＬＣＲ直列共振回路のコンデンサ
Ｒ ＬＣＲ直列共振回路の抵抗
２０ 検出回路
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

Claims (11)

1. 自動車に用いられる静電容量式近接センサであって、
   自動車の下部に略直線状に配された１本の細長いセンサ電極と、
   所定の間隔を空けて前記センサ電極に対して略平行に配された１本の細長い接地電極と、を備え、
   前記センサ電極は、前記接地電極よりもユーザが通過する領域から遠い側に配され、
   前記センサ電極には、ユーザの足部を検知するために高周波信号が入力され、
   前記接地電極の設置高さは、前記センサ電極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. 前記センサ電極と前記接地電極の水平方向の間隔は、３ｃｍ以上１２ｃｍ以下である、
   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。
3. 前記センサ電極と前記接地電極の垂直方向の間隔は、０ｃｍ以上１２ｃｍ以下である、
   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. 前記センサ電極と前記接地電極の少なくとも一方は電線からなる、
   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. 前記電線は１往復以上となるように折り曲げられている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の静電容量式近接センサ。
6. 前記電線は同軸ケーブルである、
   ことを特徴とする請求項４に記載の静電容量式近接センサ。
7. 前記センサ電極は同軸ケーブルであり、前記同軸ケーブルの外部導体に前記高周波信号が入力される、
   ことを特徴とする請求項６に記載の静電容量式近接センサ。
8. 前記接地電極は同軸ケーブルであり、前記同軸ケーブルの外部導体が接地される、
   ことを特徴とする請求項６に記載の静電容量式近接センサ。
9. 前記センサ電極と前記接地電極の水平方向の間隔は、３ｃｍ以上１２ｃｍ以下であり、
   前記高周波信号の周波数は、２００ｋＨｚ以上１０００ｋＨｚ以下である、
   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。
10. 前記センサ電極の自己静電容量の変化に応じて、前記高周波信号が間欠発振から連続発振に切り替えられ、
    前記高周波信号が間欠発振中に、キャリブレーションを実施するか否かのキャリブレーション実施判定が行われる、
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の静電容量式近接センサ。
11. 前記キャリブレーション実施判定において、
    一定期間中に物体が前記センサ電極に近接していないときの検出電圧が所定値以上変化した場合、もしくは、前記高周波信号の周波数を上げた後と上げる前の検出電圧の差が所定値以下の場合、キャリブレーションのフラグがＯＮされる、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の静電容量式近接センサ。

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