JP7246697B2

JP7246697B2 - 静電容量式近接センサ

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Publication number: JP7246697B2
Application number: JP2019009097A
Authority: JP
Inventors: 守久保
Original assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Current assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
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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、周囲の環境（例えば、温度、湿度、周囲の構造物等）によって出力が変化し易い問題がある。
特に共振方式の静電容量式センサでは、共振点付近の周波数を用いて信号の変化を検出するため、共振点の変化に伴う誤検出を招き易いという問題がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、誤検出を抑制し、人体の近接を高い信頼性をもって検出することができる共振方式の静電容量式近接センサの提供を目的とする。

本発明の静電容量式近接センサの一実施態様は、
高周波信号を出力する発振手段と、
センサ電極を含み、前記高周波信号が入力されるＬＣＲ共振回路と、
前記センサ電極の容量に応じた判定電圧信号を出力するセンサ回路と、
前記判定電圧信号に基づいて前記センサ電極への人体の近接を検出する制御部を備え、
前記制御部は、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い、
前記ステップ制御は、通常ルーチンとして前記較正ステップと前記検出ステップを交互に繰り返し実行する制御を含み、
前記較正ステップでは、
前記較正ステップの各々において、物体が前記センサ電極に近接していないときの前記ＬＣＲ共振回路の共振周波数ｆ_ｒｅｓを検出するために、前記高周波信号の周波数が所定の規則に従って変更され、
前記共振周波数ｆ_ｒｅｓが検出された場合、前記共振周波数ｆ_ｒｅｓに基づいて検出周波数ｆ_１が設定されるとともに、前記共振周波数ｆ_ｒｅｓの高周波信号を前記ＬＣＲ共振回路に入力した際の判定電圧信号Ｖ_ｒｅｓに基づいて第１閾値Ｖ_ｔｈ１が設定され、
前記検出ステップでは、
前記ＬＣＲ共振回路に前記検出周波数ｆ_１の前記高周波信号を入力した状態で検出された前記判定電圧信号と、前記第１閾値Ｖ_ｔｈ１との比較結果に基づいて、前記センサ電極への人体の近接を検出する、
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、
「前記較正ステップでは、
ｎ－１回目の較正ステップにおける、前記高周波信号の周波数をｆ_ｎ－１、前記判定電圧信号をＶ_ｎ－１とし、
ｎ回目の較正ステップにおける、前記高周波信号の周波数をｆ_ｎ、前記判定電圧信号をＶ_ｎとし、
ｎ＋１回目の較正ステップにおける、前記高周波信号の周波数をｆ_ｎ＋１、前記判定電圧信号をＶ_ｎ＋１としたとき、
Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつｆ_ｎ＞ｆ_ｎ－１の場合は、ｆ_ｎ＋１＞ｆ_ｎに設定され、
Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつｆ_ｎ＜ｆ_ｎ－１の場合は、ｆ_ｎ＋１＜ｆ_ｎに設定され、
Ｖ_ｎ＜Ｖ_ｎ－１かつｆ_ｎ＞ｆ_ｎ－１の場合は、ｆ_ｎ＋１＜ｆ_ｎに設定され、
Ｖ_ｎ＜Ｖ_ｎ－１かつｆ_ｎ＜ｆ_ｎ－１の場合は、ｆ_ｎ＋１＞ｆ_ｎに設定されること」、
「前記較正ステップでは、
Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつＶ_ｎ＋１≒Ｖ_ｎの場合に、
前記共振周波数ｆ_ｒｅｓが、ｆ_ｎとｆ_ｎ＋１の近傍にあるとみなされること」、
「前記較正ステップでは、
ｎ＋２回目の較正ステップにおける、前記高周波信号の周波数をｆ_ｎ＋２としたとき、
Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつＶ_ｎ＋１≒Ｖ_ｎかつｆ_ｎ＋１＞ｆ_ｎの場合は、
ｆ_ｎ＋２＞ｆ_ｎ＋１に設定され、
Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつＶ_ｎ＋１≒Ｖ_ｎかつｆ_ｎ＋１＜ｆ_ｎの場合は、
ｆ_ｎ＋２＜ｆ_ｎ＋１に設定されること」、
「前記ステップ制御は、前記通常ルーチンとは別に、特別ルーチンとして前記較正ステップを複数回連続して実行する制御を含み、
前記制御部は、第２閾値Ｖ_ｔｈ２と、この第２閾値Ｖ_ｔｈ２よりも小さい第３閾値Ｖ_ｔｈ３を設定し、
前記特別ルーチンは、任意のｎについて、
Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｔｈ２またはＶ_ｎ＜Ｖ_ｔｈ３
の場合に実行されること」、
「人体が前記センサ電極に近接したときの前記ＬＣＲ共振回路の共振周波数をｆ_ｈｕｍとしたとき、
ｆ_ｒｅｓ＞ｆ_ｈｕｍ
であること」、
を含む。

本発明の静電容量式近接センサによれば、短い時間で共振周波数ｆ_ｒｅｓを最新のものに更新して検出を行うため、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して、人体の近接を高い信頼性をもって検出することができる。

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_２１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。本発明の一実施形態例に係る静電容量式近接センサにおける通常ルーチン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。通常ルーチンの較正ステップについて説明するためのグラフである。通常ルーチンの較正ステップについて説明するためのグラフである。通常ルーチンの較正ステップについて説明するためのグラフである。通常ルーチンの較正ステップについて説明するためのグラフである。通常ルーチンの較正ステップについて説明するためのグラフである。通常ルーチンの較正ステップ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）に沿って直線状に配される。
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、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。

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_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_２１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_ｈｕｍ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_ｒｅｓ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_ｒｅｓは約４５０ｋＨｚ、ｆ_ｈｕｍは約４４５ｋＨｚであるが、周囲環境が変わってもｆ_ｒｅｓとｆ_ｈｕｍ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_２１の電圧）は、周囲環境が変わってもほぼ同じＶ_ｒｅｓである。

次に、本発明における人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_ｒｅｓよりも５ｋＨｚ低い周波数を検出周波数ｆ_１に設定する。つまり、この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_ｈｕｍを検出周波数ｆ_１に設定している。

また、物体がセンサ電極１１に近接していないときに共振周波数ｆ_ｒｅｓの高周波信号Ｓ_０をＬＣＲ共振回路１０に入力した際の判定電圧信号（図３の点Ｐ_１１の電圧）をＶ_ｒｅｓ、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_１（ｆ_ｈｕｍ）の高周波信号をＬＣＲ共振回路１０に入力した際の判定電圧信号（図３の点Ｐ_Ｂ１の電圧）をＶ_Ｂとしたとき、
Ｖ_Ｂ＜Ｖ_ｔｈ１＜Ｖ_ｒｅｓ
の関係を満足する第１閾値Ｖ_ｔｈ１が設定される。

検出を行う際は、共振周波数ｆ_ｒｅｓに基づいて決定された検出周波数ｆ_１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_ｒｅｓ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_ｒｅｓを常に最新のものに更新し、この最新のｆ_ｒｅｓに基づいて検出周波数ｆ_１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Ｓ_１がＶ_ＢからＶ_ｒｅｓに変化し、第１閾値Ｖ_ｔｈ１以上になる。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。

次に、本例の近接センサ１による動作を図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、通常フラグをＯＦＦにし、較正フラグをＯＮにする。
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。なお、本例では、第２閾値Ｖ_ｔｈ２をＶ_Ｂ＋０．８Ｖ、第３閾値Ｖ_ｔｈ３をＶ_Ｂ－０．１Ｖに設定し、判定電圧信号Ｓ_１がＶ_Ｂ－０．１Ｖ～Ｖ_Ｂ＋０．８Ｖの範囲内にない場合、通常時ではないと判断している。

（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_１１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_ｒｅｓと、共振周波数ｆ_ｒｅｓ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_ｒｅｓ（点Ｐ_１１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_ｒｅｓは２６１ｋＨｚ、電圧信号Ｖ_ｒｅｓは２．７２Ｖであった。
次に制御部３２は、図３に示した検出周波数ｆ_１と、第１閾値Ｖ_ｔｈ１を設定する。
本例では、検出周波数ｆ_１は、共振周波数ｆ_ｒｅｓよりも５ｋＨｚ低く設定している。また、第１閾値Ｖ_ｔｈ１は、図３の電圧信号Ｖ_ｒｅｓ（もしくはＶ_Ｂ）に基づいて設定されるが、本例では、物体がセンサ電極１１に近接していない状態において検出周波数ｆ_１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_Ｂに、電圧信号Ｖ_ｒｅｓの１２％を加算した値としている。

（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Ｓ１００に進み、較正フラグがＯＦＦの場合はステップＳ１０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Ｓ１００に進む。

（ステップＳ１００）
通常時の較正ステップを、図６のフローチャートに沿って実行する。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_１１（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。
なお、以下の説明では、
ｎ－１回目の較正ステップにおける、高周波信号Ｓ_０の周波数をｆ_ｎ－１、判定電圧信号をＶ_ｎ－１、
ｎ回目の較正ステップにおける、高周波信号Ｓ_０の周波数をｆ_ｎ、判定電圧信号をＶ_ｎ、
ｎ＋１回目の較正ステップにおける、高周波信号Ｓ_０の周波数をｆ_ｎ＋１、判定電圧信号をＶ_ｎ＋１、
ｎ＋２回目の較正ステップにおける、高周波信号Ｓ_０の周波数をｆ_ｎ＋２、
としている。

（ステップＳ１０１）
Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１の場合はステップＳ１０１に進み、それ以外はステップＳ１０６に進む。

（ステップＳ１０２～Ｓ１０５）
信号上昇中のフラグをＯＮにした後、ｆ_ｎ＞ｆ_ｎ－１の場合は高周波信号Ｓ_０の周波数を僅かに上げ（Ｓ１０４）、ｆ_ｎ＜ｆ_ｎ－１の場合は高周波信号Ｓ_０の周波数を僅かに下げ（Ｓ１０５）、その後、ステップＳ９に進む。

（ステップＳ１０６）
Ｖ_ｎ＜Ｖ_ｎ－１の場合はステップＳ１０７に進み、それ以外（すなわちＶ_ｎ≒Ｖ_ｎ－１の場合）はステップＳ１１１に進む。

（ステップＳ１０７～Ｓ１１０）
信号上昇中のフラグをＯＦＦにした後、ｆ_ｎ＞ｆ_ｎ－１の場合は高周波信号Ｓ_０の周波数を僅かに下げ（Ｓ１０９）、ｆ_ｎ＜ｆ_ｎ－１の場合は高周波信号Ｓ_０の周波数を僅かに上げ（Ｓ１１０）、その後、ステップＳ９に進む。

（ステップＳ１１１）
Ｖ_ｎ≒Ｖ_ｎ－１の場合において、信号上昇中のフラグがＯＮのときはステップＳ１１２に進み、信号上昇中のフラグがＯＦＦのときはステップＳ１１３に進む。なお、本例では、Ｖ_ｎとＶ_ｎ－１との差が０．０８Ｖ以下の場合、Ｖ_ｎ≒Ｖ_ｎ－１と見なしている。

（ステップＳ１１２）
信号上昇中のフラグがＯＮの状態でＶ_ｎ≒Ｖ_ｎ－１の場合には、共振周波数ｆ_ｒｅｓが検出されたものと判断し、検出周波数ｆ_１と第１閾値Ｖ_ｔｈ１が設定される。

（ステップＳ１１３～Ｓ１１５）
ｆ_ｎ＞ｆ_ｎ－１の場合は高周波信号Ｓ_０の周波数を僅かに上げ（Ｓ１１４）、ｆ_ｎ＜ｆ_ｎ－１の場合は高周波信号Ｓ_０の周波数を僅かに下げ（Ｓ１１５）、その後、ステップＳ９に進む。

上記ステップＳ１０１からＳ１１５の通常時の較正ステップでは、以下のことを行っている。
すなわち、ステップＳ１０１からＳ１０５では、Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつｆ_ｎ＞ｆ_ｎ－１の場合には、ｆ_ｎ＋１＞ｆ_ｎに設定している。
これは、図７に示すように、高周波信号Ｓ_０の周波数をｆ_ｎ－１からｆ_ｎに上げた際に、判定電圧信号がＶ_ｎ－１からＶ_ｎに上昇している場合は、ｆ_ｎ－１よりもｆ_ｎのほうが現環境下における共振周波数ｆ_ｒｅｓに近づいているため、この共振周波数ｆ_ｒｅｓを短時間で検出するために、次回の較正ステップにおける高周波信号Ｓ_０の周波数ｆ_ｎ＋１をｆ_ｎよりも若干高く設定するものである。
また、ステップＳ１０１からＳ１０５では、Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつｆ_ｎ＜ｆ_ｎ－１の場合には、ｆ_ｎ＋１＜ｆ_ｎに設定している。
これは、図８に示すように、高周波信号Ｓ_０の周波数をｆ_ｎ－１からｆ_ｎに下げた際に、判定電圧信号がＶ_ｎ－１からＶ_ｎに上昇している場合は、ｆ_ｎ－１よりもｆ_ｎのほうが現環境下における共振周波数ｆ_ｒｅｓに近づいているため、この共振周波数ｆ_ｒｅｓを短時間で検出するために、次回の較正ステップにおける高周波信号Ｓ_０の周波数ｆ_ｎ＋１をｆ_ｎよりも若干低く設定するものである。

また、ステップＳ１０６からＳ１１０では、Ｖ_ｎ＜Ｖ_ｎ－１かつｆ_ｎ＞ｆ_ｎ－１の場合には、ｆ_ｎ＋１＜ｆ_ｎに設定している。
これは、図９に示すように、高周波信号Ｓ_０の周波数をｆ_ｎ－１からｆ_ｎに上げた際に、判定電圧信号がＶ_ｎ－１からＶ_ｎに低下している場合は、ｆ_ｎ－１よりもｆ_ｎのほうが現環境下における共振周波数ｆ_ｒｅｓから遠のいているため、この共振周波数ｆ_ｒｅｓを短時間で検出するために、次回の較正ステップにおける高周波信号Ｓ_０の周波数ｆ_ｎ＋１をｆ_ｎよりも若干低く設定するものである。
また、ステップＳ１０６からＳ１１０では、Ｖ_ｎ＜Ｖ_ｎ－１かつｆ_ｎ＜ｆ_ｎ－１の場合には、ｆ_ｎ＋１＞ｆ_ｎに設定している。
これは、図１０に示すように、高周波信号Ｓ_０の周波数をｆ_ｎ－１からｆ_ｎに下げた際に、判定電圧信号がＶ_ｎ－１からＶ_ｎに低下している場合は、ｆ_ｎ－１よりもｆ_ｎのほうが現環境下における共振周波数ｆ_ｒｅｓから遠のいているため、この共振周波数ｆ_ｒｅｓを短時間で検出するために、次回の較正ステップにおける高周波信号Ｓ_０の周波数ｆ_ｎ＋１をｆ_ｎよりも若干高く設定するものである。

また、ステップＳ１１１からＳ１１２では、Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつＶ_ｎ＋１≒Ｖ_ｎの場合には、ｆ_ｎとｆ_ｎ＋１の近傍に共振周波数ｆ_ｒｅｓがあるとみなしている。
これは、図１１や図１２に示すように、判定電圧信号がＶ_ｎ－１からＶ_ｎに上昇した直後の較正ステップにおいて、Ｖ_ｎ＋１とＶ_ｎがほぼ同じレベルである場合には、ｆ_ｎとｆ_ｎ＋１がほぼ共振周波数ｆ_ｒｅｓであるとみなすことができるためである。なお、本例では、図１１のように高周波信号Ｓ_０の周波数を上げながら共振周波数を検出した場合も、図１２のように高周波信号Ｓ_０の周波数を下げながら共振周波数を検出した場合も、いずれもｆ_ｎ＋１を共振周波数ｆ_ｒｅｓとしている。
また、共振周波数ｆ_ｒｅｓが検出されると、本例では共振周波数ｆ_ｒｅｓよりも５ｋＨｚ低い周波数を検出周波数ｆ_１に設定している。
また、物体がセンサ電極１１に近接していないときに共振周波数ｆ_ｒｅｓ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Ｖ_ｎ＋１（図１１の点Ｐ_ｎ＋１の電圧）と、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_１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Ｖ_Ｂ（図１１の点Ｐ_Ｂ１の電圧）に基づいて、第１閾値Ｖ_ｔｈ１を設定している。

また、ステップＳ１１３からＳ１１５では、Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつＶ_ｎ＋１≒Ｖ_ｎかつｆ_ｎ＋１＞ｆ_ｎの場合には、ｆ_ｎ＋２＞ｆ_ｎ＋１に設定している。
また、ステップＳ１１３からＳ１１５では、Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつＶ_ｎ＋１≒Ｖ_ｎかつｆ_ｎ＋１＜ｆ_ｎの場合には、ｆ_ｎ＋２＜ｆ_ｎ＋１に設定している。
これらの設定は、図１１のように高周波信号Ｓ_０の周波数を上げながら共振周波数ｆ_ｒｅｓを見つける場合と、図１２のように高周波信号Ｓ_０の周波数を下げながら共振周波数ｆ_ｒｅｓを見つける場合のいずれの場合にも、常に図３の点Ｐ_１１を乗り越えるように較正ステップを実行するためである。このように較正ステップを実行することにより、極めて短い時間で共振周波数ｆ_ｒｅｓを最新のものに更新することができる。

（ステップＳ９）
通常時の較正ステップを図６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Ｓ１０）
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、足部の検出判定を行う。この検出判定では、ステップＳ１１２で更新された検出周波数ｆ_１と第１閾値Ｖ_ｔｈ１が用いられる。具体的には、ＬＣＲ共振回路１０に検出周波数ｆ_１の高周波信号Ｓ_０を入力した状態で、判定電圧信号Ｓ_１が第１閾値Ｖ_ｔｈ１以上となったことを検出すると、センサ電極１１への人体（足部）の近接を検出し、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。

（ステップＳ１１）
足部の検出判定を行った後、較正フラグをＯＮにする。

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Ｓ１００（ステップＳ１０１～Ｓ１１５）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Ｓ１０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Ｓ１００の通常時の較正ステップとステップＳ１０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Ｓ１０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。

また、本例の静電容量式近接センサ１では、較正ステップの各々において、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_ｒｅｓを検出するために、高周波信号Ｓ_０の周波数が前述した所定の規則に従って変更される。
そして、共振周波数ｆ_ｒｅｓが検出された場合、共振周波数ｆ_ｒｅｓに基づいて検出周波数ｆ_１が設定され、共振周波数ｆ_ｒｅｓの高周波信号Ｓ_０をＬＣＲ共振回路１０に入力した際の判定電圧信号Ｖ_ｒｅｓに基づいて第１閾値Ｖ_ｔｈ１が設定される。
また、検出ステップでは、ＬＣＲ共振回路１０に検出周波数ｆ_１の高周波信号Ｓ_０を入力した状態検出された判定電圧信号Ｓ_１と、第１閾値Ｖ_ｔｈ１との比較結果に基づいて、センサ電極１１への人体の近接を検出する。
このため、突発的な大きな環境変化がない場合には、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して、人体（足部）の近接を高い信頼性をもって検出することができる。

また、本例の静電容量式近接センサ１では、
Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつｆ_ｎ＞ｆ_ｎ－１の場合は、ｆ_ｎ＋１＞ｆ_ｎに設定され、
Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつｆ_ｎ＜ｆ_ｎ－１の場合は、ｆ_ｎ＋１＜ｆ_ｎに設定され、
Ｖ_ｎ＜Ｖ_ｎ－１かつｆ_ｎ＞ｆ_ｎ－１の場合は、ｆ_ｎ＋１＜ｆ_ｎに設定され、
Ｖ_ｎ＜Ｖ_ｎ－１かつｆ_ｎ＜ｆ_ｎ－１の場合は、ｆ_ｎ＋１＞ｆ_ｎに設定される。
このため、共振周波数ｆ_ｒｅｓを最短で更新することができ、人体（足部）の近接を最短で検出して検出漏れ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、較正ステップにおいて、
Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつＶ_ｎ＋１≒Ｖ_ｎの場合に、
共振周波数ｆ_ｒｅｓがｆ_ｎとｆ_ｎ＋１の近傍にあるとみなしている。
このため、共振周波数ｆ_ｒｅｓを最短かつ極めて高い精度で更新することができ、人体（足部）の近接を高い信頼性をもって最短で検出することができる。

また、本例の静電容量式近接センサ１では、
Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつＶ_ｎ＋１≒Ｖ_ｎかつｆ_ｎ＋１＞ｆ_ｎの場合は、ｆ_ｎ＋２＞ｆ_ｎ＋１に設定され、
Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつＶ_ｎ＋１≒Ｖ_ｎかつｆ_ｎ＋１＜ｆ_ｎの場合は、ｆ_ｎ＋２＜ｆ_ｎ＋１に設定される。
このため、図１１のように高周波信号Ｓ_０の周波数を上げながら共振周波数ｆ_ｒｅｓを見つける場合と、図１２のように高周波信号Ｓ_０の周波数を下げながら共振周波数ｆ_ｒｅｓを見つける場合のいずれの場合にも、最短時間で共振周波数ｆ_ｒｅｓを最新のものに更新することができる。

また、本例の静電容量式近接センサ１では、ステップ制御は、通常ルーチンとは別に、特別ルーチンとして較正ステップを複数回連続して実行する制御（ステップＳ６）を備えている。具体的には、制御部３２は、第２閾値Ｖ_ｔｈ２（本例ではＶ_Ｂ＋０．８Ｖ）と、この第２閾値Ｖ_ｔｈ２よりも小さい第３閾値Ｖ_ｔｈ３（本例ではＶ_Ｂ－０．８Ｖ）を設定し、Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｔｈ２またはＶ_ｎ＜Ｖ_ｔｈ３の場合に、特別ルーチンが実行される。
これにより、例えば車両の駐車場所の環境が大きく変化して共振周波数ｆ_ｒｅｓが大きく変化した場合にも、最短時間で共振周波数ｆ_ｒｅｓを最新のものに更新することができる。

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。

例えば、上記の実施形態例のステップ１１２では、Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつＶ_ｎ＋１≒Ｖ_ｎの場合にｆ_ｎ＋１をｆ_ｒｅｓとしているが、ｆ_ｒｅｓはｆ_ｎとｆ_ｎ＋１の近傍にあるとみなすことができるため、ｆ_ｎをｆ_ｒｅｓとしたり、ｆ_ｎとｆ_ｎ＋１の中間の周波数をｆ_ｒｅｓとしてもよい。

また、上記の実施形態例では検出周波数ｆ_１を共振周波数ｆ_ｒｅｓよりも低い周波数に設定しているが、共振周波数ｆ_ｒｅｓに基づいて検出周波数ｆ_１を設定するのであれば、共振周波数ｆ_ｒｅｓよりも高い周波数に設定してもよい。なお、検出周波数ｆ_１の設定の仕方に応じて第１閾値Ｖ_ｔｈ１の設定の仕方も変更される。但し、上記の実施形態例のように検出周波数ｆ_１を共振周波数ｆ_ｒｅｓよりも低い周波数に設定すれば、人体と水の分別判定を行うことも可能である。

また、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。

１静電容量式近接センサ
１０ＬＣＲ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）
３１ＡＤ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

高周波信号を出力する発振手段と、
センサ電極を含み、前記高周波信号が入力されるＬＣＲ共振回路と、
前記センサ電極の容量に応じた判定電圧信号を出力するセンサ回路と、
前記判定電圧信号に基づいて前記センサ電極への人体の近接を検出する制御部を備え、
前記制御部は、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い、
前記ステップ制御は、通常ルーチンとして前記較正ステップと前記検出ステップを交互に繰り返し実行する制御を含み、
前記較正ステップでは、
前記較正ステップの各々において、物体が前記センサ電極に近接していないときの前記ＬＣＲ共振回路の共振周波数ｆ_ｒｅｓを検出するために、前記高周波信号の周波数が以下のように変更され、
ｎ－１回目の較正ステップにおける、前記高周波信号の周波数をｆ _ｎ－１、前記判定電圧信号をＶ _ｎ－１とし、
ｎ回目の較正ステップにおける、前記高周波信号の周波数をｆ _ｎ、前記判定電圧信号をＶ _ｎとし、
ｎ＋１回目の較正ステップにおける、前記高周波信号の周波数をｆ _ｎ＋１、前記判定電圧信号をＶ _ｎ＋１としたとき、
Ｖ _ｎ＞Ｖ _ｎ－１かつｆ _ｎ＞ｆ _ｎ－１の場合は、ｆ _ｎ＋１＞ｆ _ｎに設定され、
Ｖ _ｎ＞Ｖ _ｎ－１かつｆ _ｎ＜ｆ _ｎ－１の場合は、ｆ _ｎ＋１＜ｆ _ｎに設定され、
Ｖ _ｎ＜Ｖ _ｎ－１かつｆ _ｎ＞ｆ _ｎ－１の場合は、ｆ _ｎ＋１＜ｆ _ｎに設定され、
Ｖ _ｎ＜Ｖ _ｎ－１かつｆ _ｎ＜ｆ _ｎ－１の場合は、ｆ _ｎ＋１＞ｆ _ｎに設定され、
前記共振周波数ｆ_ｒｅｓが検出された場合、前記共振周波数ｆ_ｒｅｓに基づいて検出周波数ｆ_１が設定されるとともに、前記共振周波数ｆ_ｒｅｓの高周波信号を前記ＬＣＲ共振回路に入力した際の判定電圧信号Ｖ_ｒｅｓに基づいて第１閾値Ｖ_ｔｈ１が設定され、
前記検出ステップでは、
前記ＬＣＲ共振回路に前記検出周波数ｆ_１の前記高周波信号を入力した状態で検出された前記判定電圧信号と、前記第１閾値Ｖ_ｔｈ１との比較結果に基づいて、前記センサ電極への人体の近接を検出する、
ことを特徴とする静電容量式近接センサ。
前記較正ステップでは、
Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつＶ_ｎ＋１≒Ｖ_ｎの場合に、
前記共振周波数ｆ_ｒｅｓが、ｆ_ｎとｆ_ｎ＋１の近傍にあるとみなされる、
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。
前記較正ステップでは、
ｎ＋２回目の較正ステップにおける、前記高周波信号の周波数をｆ_ｎ＋２としたとき、
Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつＶ_ｎ＋１≒Ｖ_ｎかつｆ_ｎ＋１＞ｆ_ｎの場合は、
ｆ_ｎ＋２＞ｆ_ｎ＋１に設定され、
Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｎ－１かつＶ_ｎ＋１≒Ｖ_ｎかつｆ_ｎ＋１＜ｆ_ｎの場合は、
ｆ_ｎ＋２＜ｆ_ｎ＋１に設定される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の静電容量式近接センサ。
前記ステップ制御は、前記通常ルーチンとは別に、特別ルーチンとして前記較正ステップを複数回連続して実行する制御を含み、
前記制御部は、第２閾値Ｖ_ｔｈ２と、この第２閾値Ｖ_ｔｈ２よりも小さい第３閾値Ｖ_ｔｈ３を設定し、
前記特別ルーチンは、任意のｎについて、
Ｖ_ｎ＞Ｖ_ｔｈ２またはＶ_ｎ＜Ｖ_ｔｈ３
の場合に実行される、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の静電容量式近接センサ。
人体が前記センサ電極に近接したときの前記ＬＣＲ共振回路の共振周波数をｆ_ｈｕｍとしたとき、
ｆ_ｒｅｓ＞ｆ_ｈｕｍ
である、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の静電容量式近接センサ。