KR100786186B1 - 근접 센서 - Google Patents

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다케히코 스기우라
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Abstract

바깥 패널(11 ∼ 14)로 이루어지는 전기 전도성 부재의 크기에 비하여, 파장이 충분히 짧은 특정 주파수를 사용하여 바깥 패널(11 ∼ 14)로 이루어지는 전기 전도성 부재를 안테나로 하여 방사(放射)하는 마이크로파의 주파수를 자동적으로 조정할 수 있는 출력 발진기 기능을 가지는 마이크로파 발진기(30)는, 차량(1)과 일체로 또는 분리 가능하게 장착된 바깥 패널(11 ∼ 14)의 외측에 설정된 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(27)인 사람 및 사물을 검출할 수 있다.
전파 전달, 고유치, 근접 센서, 증폭기, 발진기, 대역 통과 필터, 믹서, 인식 회로, 마이크로파, 패널, 차량, 전기 용량, 공진 회로, 검출

Description

근접 센서{PROXIMITY SENSOR}
본 발명은 근거리 상태를 검출하기 위하여 사용되는 특정 전자파 방사(放射) 공간의 변화를 검출하는 근접 센서에 관한 것으로서, 특히 마이크로파를 사용한 근접 센서에 관한 것이다.
종래의 일반적인 근접 센서는, 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 발진(發振) 수단과, 상기 발진 수단에 의하여 발생하는 발진 주파수의 고조파(高調波)에 공진하는 공진 수단과, 상기 공진 수단에 접속된 검출 전극과, 상기 검출 전극과 피검출물 간의 전기 용량(electric capacity) 변화에 따른 신호 변화를 검출하는 검출 수단으로 구성되어 있다. 여기에서 사용되는 상기 발진 수단은, 사전에 정해진 소정의 주파수에서 발진하는 회로로 구성된다. 또, LC 직렬 공진 회로로 이루어지는 공진 수단은, 발진 주파수에 공진하는 것이 아니라, 발진 주파수의 고조파 등에 공진하는 회로로 구성되어 있다.
따라서, 물체가 검출 전극에 근접하면, 물체 표면과 검출 전극 간의 전기 용량이 변화되어, 검출 신호가 변화된다. 상기 검출 신호의 변화를 감시함으로써, 물체의 접근을 검출할 수 있다.
이러한 종류의 근접 센서에서는, 전기 용량의 초기치를, 공진 주파수에 일치 시켰을 때의 값으로부터 소정량만큼 증가한 값이 되도록 설정해 둠으로써, 온도 변화나 시간 경과에 따른 열화에 대한 특성을 향상시킨다.
특허 문헌 1에 기재된 종래의 근접 센서에서는, 물체와 검출 전극 사이의 전기 용량을 검출하고 있기 때문에, 사람이나 물체의 크기에 따라 검지 거리가 상이하게 되고, 검출 정밀도가 저하되어 오동작할 가능성이 있다. 또, 검출 대상의 주위에 비나 습도의 변화에 의하여 오동작이 많이 생기는 문제점도 있다. 그리고, 상기 근접 센서를 차량의 전기 전도성 보디에 설치하면, 검출 전극과 차량의 금속 보디 접지 간의 전기 용량을 검출하기 때문에, 도어의 개폐 동작과 상기 도어에 끼었을 경우 등의 구별하기 곤란하여, 현실적으로는 차량의 금속 보디에 대한 검출 전극 설치가 곤란한 문제점이 있다.
한편, 안테나로부터 출력되는 200KHz 내지 1MHz정도의 발진 주파수를 사용하는 회로로서, 테레민 회로(Theremin circuit)가 공지되어 있다. 상기 테레민 회로는, 발진기와 그 발진기의 일부인 안테나에 대하여, 사람의 손이 근접할 때의 발진 주파수의 변화를, 소리의 변화로 변환시켜서 전자 악기로서 이용하는 것이다. 상기 테레민 회로를, 전자파를 이용해서 검출하는 근접 센서로서 사용하면, 거리의 변화를 주파수의 변화로서 검출할 수 있게 된다.
그러나, 일반적인 테레민 회로에서는, 인체가 개재되거나, 인체가 근처에 존재하면, 발진기의 일부에 사람의 콘덴서 용량이 변화된 만큼 주파수가 변동되고, 사람의 몸집에 의한 영향이 커져서, 물체의 재질을 변화시키거나, 물체의 크기가 커지더라도, 근접 센서로서는 정밀도를 향상시킬 수 없다. 그리고, 인체 등의 근 거리 검출을 할 경우, 안테나와 인체 사이에는 전기 용량이 크게 작용하므로, 검출이 불가능하다.
따라서, 특허 문헌 2의 기술에 의하면, 광대역의 주파수 변조를 행한 마이크로파를 방사하고, 상기 마이크로파의 반사 수신 신호와 송신 신호를 믹싱하여, 마이크로파 전달 거리에 따른 주파수와 위상을 가지는 안테나로부터 방사된 마이크로파의 반사파를 검출하고, 방사로부터 반사파를 수신할 때까지의 시간을 계산하여, 물체까지의 거리를 연산하는 비트 신호를 믹서로부터 출력한다. 이러한 신호 처리로서는, 비트 신호와 소정의 거리에 따른 주파수를 가지는 직교하는 2개의 기준 신호로부터, 곱셈한 합계를 구하고, 2개의 총합계의 비를 구하여, 비트 신호의 위상에 대응하는 신호를 구하고, 이 위상에 대응하는 신호의 시간적 또는 공간적 변화를 대상 거리의 시간적 변화량 또는 공간적 변화량으로 환산한다.
이에 따라 마이크로파 등의 전파 또는 음파를 이용해서 거리 측정을 행할 경우, 그 빔의 폭이, 반사체의 구멍이나 미소한 요철(凹凸)의 분포에 영향을 받지 않고, 평균적인 거리를 나타내는 신호를 안정적으로 얻을 수 있는 정도로 넓어지기 때문에, 평균화 처리를 별도에 행할 필요가 없다. 또, 수신된 신호를 고속으로 처리할 수 있기 때문에, 검출 속도를 고속화할 수 있는 특징이 있다.
특허 문헌 1: 일본국 특개 2001-55852호 공보
특허 문헌 2: 일본국 특개 2001-4741호 공보
전술한 바와 같이, 안테나로부터 방사된 마이크로파의 반사를 검출하고, 방사로부터 반사파를 수신할 때까지의 시간에 의하여, 물체까지의 거리를 연산하는 일반적인 주파수 변조 연속파 방식(FMCW 방식)에서는, 예를 들면, 주파수 편이(frequency deviation, 스위프) 폭을 크게 취하고, 동시에 주파수의 선예도(sharpness)를 확보하기 위해서 고주파를 사용해야만 했다.
특히, 특허 문헌 2에 기재된 주파수 변조 연속파 방식에서는, 소인 주파수(swept frequency)를 1.5GHz, 소인 주파수 시간을 3ms로 설정하면, 근거리의 비트 주기에 의해, 검출 거리를 추정할 수 있다. 그러나, 절대 거리를 측정할 수 없기 때문에, 예를 들면, 레이저에 의한 3각 측량 등의 방식을 병용해야만 한다. 그 결과, 비용, 장치의 대형화 및 반사면 등에 제약이 생기고, 저가격이 실현되기 곤란한 문제점이 있다.
또, 공지된 도플러 효과(Doppler effect)를 이용한 2주파 연속파 방식으로는, 전자파 방사 공간에 존재하는 검출 대상물이 정지하고 있으면, 거리 검출이 원리적으로 불가능하다. 또, 펄스식 도플러 방식에서는 펄스 폭이 1ps(picosecond)정도 필요하게 되고, 저가격을 실현할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은, 종래의 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 검출 대상 주위의 비나 습도의 변화 등에 의한 환경 변화나 시간 경과에 따른 열화에 의한 오동작이 없고, 소형화가 가능하며, 염가이면서 고정밀도로, 비록 검출 대상이 정지되어도 검출 가능하면서, 검출 속도를 고속화할 수 있고, 차량 등 금속으로 구성되어 있는 것에도 사용 가능한 근접 센서를 제공하는 것을 과제로 한다.
[발명의 효과]
청구항 1에 따른 근접 센서는, 습도, 온도, 기압 변화를 수반하는 전자파 방사 공간으로 이루어지는 검출 영역과, 전기 전도성 부재로 형성되는 공간, 또는 상기 검출 영역과 상기 전기 전도성 부재로 형성되는 공간에 존재하는 검출 대상을 포함하여 마이크로파 회로를 형성한다. 상기 검출 영역의 검출 대상과 전기 전도성 부재로 형성되는 상기 마이크로파 회로는, 상기 검출 영역에 검출 대상이 존재하면, 안테나로서 기능하는 전기 전도성 부재의 전달 상태가 변화되므로, 상기 전달 상태로서의 각각의 파장 성분(주파수 성분)의 전파 전달의 고유치(eigenvalue)의 변화에 의해 검출 대상의 존재 여부를 검출할 수 있다. 즉, 검출 영역에 검출 대상이 존재하면, 검출 대상이 존재하지 않을 때와 비교하여, 공진 회로는 마이크로파의 전달 상태가 변화하기 때문에, 그것을 검출함으로써, 검출 대상의 존재 여부를 판단할 수 있다.
그리고, 안테나로서 기능하는 전기 전도성 부재의 크기에 비하여, 파장이 충분히 짧은 마이크로파를 방사시키고, 상기 검출 영역 내에서 검출 대상의 존재를 전파 전달의 고유치의 변화로서 상기 전기 전도성 부재로 검출하는 마이크로파 회로는, 상기 전기 전도성 부재에 다수의 공진 주파수를 설정할 수 있으므로, 다시 말하면, 상기 전기 전도성 부재에 다수의 정재파(stationary wave)를 형성할 수 있으므로, 검출 대상의 검출 정밀도를 높일 수 있다.
청구항 2에 따른 근접 센서는, 상기 안테나로서 기능하는 전기 전도성 부재로부터 방사되는 마이크로파의 광대역의 주파수를 UWB 발진기에서 공급한다. 상기 전기 전도성 부재와 상기 검출 영역 또는 존재하는 검출 대상 사이에 형성된 공진 회로를 구성하는 마이크로파 회로는, UWB 발진기가 공급하는 복수의 공진 주파수에서는 공진 상태가 되지만, 다른 복수의 주파수에서 반사 또는 흡수를 일으키고, 검출 영역에 검출 대상이 존재하면, 그에 따라 UWB 발진기로부터 공급된 주파수의 전달 상태가 변화되므로, 검출 대상의 존재 여부를 검출할 수 있다. 즉, 검출 영역에 검출 대상이 존재하면, 공진 회로는 UWB 발진기로부터 공급된 주파수의 전달 상태가 변화하기 때문에, 그것을 검출함으로써, 검출 대상을 판단할 수 있다.
상기 UWB 발진기의 급전점(給電點)으로부터 공급된 주파수의 전달 상태의 상이에 의하여, 상기 검출 영역의 변화를 검출한다. 상기 검출 영역의 검출 대상과 상기 전기 전도성 부재에서 형성되는 마이크로파 회로는 UWB 발진기가 공급하는 복수의 공진 주파수에서는 공진 상태가 되지만, 다른 복수의 주파수에서 반사 또는 흡수를 일으키고, 검출 영역에 검출 대상이 존재하면, 그에 따라 UWB 발진기로부터 공급된 주파수의 전달 상태가 변화되므로, 그 각각의 파장 성분(주파수 성분)의 전파 전달의 고유치의 차이에 의해 검출 대상의 존재 여부를 검출할 수 있다. 즉, 검출 영역에 검출 대상이 존재하면, 마이크로파 회로는 UWB 발진기로부터 공급된 주파수의 전달 상태가 변화하기 때문에, 그것을 검출함으로써, 검출 대상을 판단할 수 있다. 여기에서, 상기 UWB 발진기는, 전기 전도성 부재 전체의 크기에 비하여, 파장이 충분히 짧은 주파수에서 상기 전기 전도성 부재를 안테나로 하여, 상기 전기 전도성 부재와 검출 영역 또는 존재하는 검출 대상 사이에서 형성된 공진 회로에 전자파(에너지)를 공급하고, 공급한 각각의 파장 성분의 전파 전달의 고유치의 차이에 의하여 검출 대상의 존재하는지의 여부를 알 수 있다.
참고로, UWB(Ultra Wide Band)는, 반송파를 사용하지 않고, 펄스 폭이 매우 좁은 임펄스(impulse) 열의 집합을 광대역 주파수로서 이용하고, 변조하지 않고 신호를 전송하는 기술이며, 당연하게 종래의 통신 기술에서 사용하는 주파수보다 점유하는 주파수 대역은 넓어진다. 미국 FCC(연방 통신 위원회)가 UWB에 대해서 정의한 내용에 따라서, 도 6에서 주파수-출력 특성을 나타내고 있다.
도 6에서, Δf/fc = 2(fH - fL)/(fH + fL) ≥ 20%,
또는, Δf = fH - fL ≥ 50O MHz로 정의하고 있다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 UWB는 상기 정의와 동등한 취지에 의한 것이다.
그리고, 장착 대상에 일체로 또는 분리 가능하게 장착하여 이루어지는 전기 전도성 부재는, 평면적 패널에 한정되는 것이 아니라, 띠형이나 선형 부재를 가공한 형상이 될 수 있다.
한편, 전기 전도성 부재의 급전점은, 시뮬레이션과 실측에 의해 대략 추정한 점을 설정한다. 그리고, 기준 발진기는, 믹싱 주파수를 결정하는 발진기이며, 통상적인 마이크로파 발진기이면 된다.
청구항 3에 따른 근접 센서의 상기 전파 전달의 고유치의 변화의 검출은, 상기 전기 전도성 부재의 주파수를 UWB 발진기의 급전점에 접속된 방향성 커플러(directional coupler) 및 대역 통과 필터(band pass filter)를 통과시킨 후 증폭 수단으로 증폭시키면서, 다운 컨버트(down converter)용 주파수를 입력해서 믹싱하는 믹서와, 상기 믹서를 통과시킨 주파수에 의해 상기 검출 영역의 변화를 검출하는 인식 회로를 이용하여 행하는 것이다.
검출 대상이 존재하지 않을 경우에는, 특정 주파수의 전파 전달의 고유치는 거의 변동하지 않는다. 즉, 검출 영역에 검출 대상이 존재하지 않으면, UWB 발진기로부터 공급하는 복수의 공진 주파수에 의하여 공진 상태가 되지만, 그 밖의 복수의 주파수에서 반사 또는 흡수를 일으키고, UWB 발진기로부터 공급된 주파수의 전달 상태가 일의적으로 결정된다. 그러나, 검출 영역에 검출 대상이 존재하면, 그에 따라서 UWB 발진기로부터 공급된 각각의 주파수 성분의 전파 전달의 고유치는 변화되고, 검출 대상의 존재 여부를 검출할 수 있다. 이 때, 전기 전도성 부재로부터 방사되는 마이크로파는, 검출 대상에 의해 영향받는 각각의 파장 성분(주파수 성분)이 대역 통과 필터를 통해서 노이즈를 제거한 주파수로서 선택되고, 또한, 그것을 기준 발진기의 주파수와 믹싱하고, 다운컨버트하여, 검출된 각각의 주파수의 주파수 패턴이 된다. 이 검출된 각각 주파수의 주파수 패턴은, 기존에 알려진 주파수 패턴과 비교함으로써, 검출 대상의 거리 및 그 크기 등을 검출할 수 있다.
여기에서, 상기 검출 영역의 변화를 검출하는 인식 회로는, 전달 상태에 따른 주파수 성분을, 주파수 해석에 사용되는 FFT(고속 푸리에 변환; Fast Fourier Transform)를 사용하고, 주파수 해석을 행하여, 각각의 주파수 성분의 분포 상태를 판단할 수도 있다. 또는 F-V 변환기(주파수-전압변환기)를 사용할 수도 있다.
또, 방향성 커플러는, UWB 발진기와 그 급전점 사이에 접속되고, 전기 전도성 부재의 급전점에 접속된 대역 통과 필터 측에 도입하고, 또한 그 역방향의 이동을 차단하는 기능을 가진다.
청구항 4에 따른 근접 센서의 상기 전파 전달의 고유치의 변화의 검출은, 상기 전기 전도성 부재의 주파수를 하나 또는 둘 이상 개별적으로 배치된 상기 수전점(受電點)으로부터 도입하고, 동시에, 다운 컨버트용 주파수를 입력해서 믹싱하는 믹서와, 상기 믹서를 통과시킨 주파수에 의해 상기 검출 영역의 변화를 검출하는 인식 회로를 이용하여 행하여 진다.
전기 전도성 부재의 근처에 사람 등의 검출 대상이 근접하면, 전자파 방사 공간, 예를 들면, 전계가 검출 대상에서 반사 또는 흡수되어서 각각의 주파수의 고정치가 변화된다. 이 때, 전자파 방사 공간에서의 검출 대상이 영향을 주는 각각의 파장 성분(주파수 성분)의 전파 전달의 고유치는, 상기 전기 전도성 부재에서 하나 이상 개별적으로 배치된 수전점으로부터 대역 통과 필터를 통해서 노이즈를 제거한 주파수가 되게하여, 그것을 기준 발진기의 주파수와 믹싱하고, 다운컨버트하여, 검출된 각각의 주파수의 주파수 패턴을 얻는다. 검출된 상기 주파수 패턴을, 기존에 알려진 주파수 패턴과 비교함으로써, 검출 대상의 거리, 크기 등의 검출을 행할 수 있다. 특히, 둘 이상 개별적으로 배치된 수전점을 설치하면, 복수의 전파 전달의 고유치의 상태에서 전기 전도성 부재의 주파수를 사용할 수 있다.
예를 들면, 전기 전도성 부재의 크기가 클 경우, 검출 감도가 저하될 우려가 있지만, 그 이유는 급전점에서 전자파가 방사되어서, 다시 (수전점으로) 피드백될 때까지의 거리가 길어지기 때문에, 신호가 감쇠(減衰)될 경우가 생기기 때문이다. 그 때문에, 복수의 수전점을 설치하면, 감도를 더욱 향상시킬 수 있고, S/N비를 확보할 수 있다.
청구항 5에 따른 근접 센서는, 상기 전기 전도성 부재와 상기 검출 영역의 검출 대상 사이에 마이크로파 공진 회로를 형성하고, 상기 UWB 발진기의 급전점으로부터 공급된 주파수의 전달 상태의 변화에 의하여, 예를 들면, 상기 검출 대상의 변화 및 이동 속도를 주파수 패턴의 변화 및 각각의 주파수의 도플러 시프트로서 검출한다.
전자파 방사 공간인 검출 영역과 전기 전도성 부재 사이에서 마이크로파 공진 회로를 형성하고, 거기에 상기 UWB 발진기로부터 마이크로파가 공급되면, 상기 검출 영역의 검출 대상과 전기 전도성 부재로 형성되는 공진 회로는, UWB 발진기가 공급하는 복수의 공진 주파수에서는 공진 상태가 된다. 그러나, 다른 복수의 주파수에서 반사 또는 흡수를 일으키고, 검출 영역에 검출 대상이 존재하면, 그에 따라서 UWB 발진기로부터 공급된 주파수의 전달 상태가 검출 대상이 존재하지 않을 때와 비교하여 변화되므로, 검출 대상의 존재 여부를 검출할 수 있다. 또, 각각의 주파수의 도플러 시프트에 의하여도 검출 대상의 이동 속도를 검출할 수 있다. 예를 들면, 전기 전도성 부재의 근처에 사람 등의 검출 대상이 근접하면, 전자파가 검출 대상에서 반사 또는 흡수되어서 전달 상태가 변화되고, 검출 영역의 장(field)이 변화된다. 이 때, 전자파 방사 공간에서 검출되는 주파수에는 사람 등의 검출 대상에 의해 영향을 받는 각각의 파장 성분이 포함되기 때문에, 전달 상태에 대응한 주파수 패턴의 변화로서 나타난다. 인식 회로에서는, 전기 전도성 부재의 주파수 패턴의 변화에 따라서, 검출된 변화 속도와 각각의 주파수의 도플러 시프트를 포함하는 주파수 패턴을 사전에 기존에 알려진 기준 주파수 패턴과 비교하고, 상기 기준 주파수 패턴을 이용하여 거리, 크기 및 이동 속도 등의 검출을 행할 수 있다.
즉, 마이크로파를 출력하는 UWB 발진기는, 광대역 기기이므로, 전자파 방사 공간인 검출 영역과 안테나로서 기능하는 전기 전도성 부재에 의해 결정되는 공진 회로에서는, UWB 발진기가 공급하는 복수의 각 공진 주파수에서는 공진 상태가 되고, 다른 복수의 주파수에서 반사 또는 흡수를 일으키고, 그들의 전파 전달의 고유치가 변화된다. 따라서, 검출 영역에 검출 대상이 존재하면, UWB 발진기로부터 방사된 복수의 주파수의 고정치는, 검출 대상이 존재하지 않을 때와 비교하여 변화되므로, 검출 대상의 존재 여부 및 그 움직이는 속도를 검출할 수 있다.
한편, 전기 전도성 부재의 급전점은, 시뮬레이션과 실측에 의해 대략 추정한 점을 설정한다. 그리고, 기준 발진기는, 믹싱 주파수를 결정하는 발진기이며, 통상의 마이크로파 발진기이면 된다.
청구항 6에 따른 근접 센서의 상기 검출 대상의 변화 및 이동 속도의 인식은, 상기 전기 전도성 부재의 주파수를 도입하면서, 다운 컨버트용 주파수 및 전기 UWB 발진기의 주파수를 입력하여 믹싱하는 믹서와, 상기 믹서를 통과시킨 주파수에 의해 상기 검출 대상의 변화 및 이동 속도를 주파수 패턴의 변화 및 각각의 주파수의 도플러 시프트로서 검출하는 인식 회로를 사용하여 행한다.
여기에서, 전자파 방사 공간인 검출 영역과 전기 전도성 부재 사이에서 마이크로파 공진 회로를 형성하고, 거기에 상기 UWB 발진기로부터 마이크로파가 공급되면, 상기 검출 영역의 검출 대상과 전기 전도성 부재에 의하여 형성되는 공진 회로는, UWB 발진기가 공급하는 복수의 공진 주파수에서는 공진 상태가 되지만, 다른 복수의 주파수에서 반사 또는 흡수하기 때문에, 그들 복수의 주파수의 전파 전달의 고유치가 변화된다. 이 때, 전자파 방사 공간에서 검출되는 주파수에는, 검출 대상이 영향을 미치는 파장 성분(주파수 성분)의 전파 전달의 고유치를 가지기 때문에, 주파수 패턴의 변화 속도 또는 주파수의 편이에 의해, 상기 검출 대상의 이동 속도를 검출할 수 있다. 인식 회로에서는, 전기 전도성 부재의 주파수 패턴이 변화되는 속도에 따라서, 검출된 주파수 패턴의 변화 속도를 사전에 기존에 알려진 기준 주파수 패턴의 변화 속도와 비교하고, 상기 기준 주파수 패턴을 이용하여 거리, 크기 및 이동 속도 등의 검출을 행할 수도 있다.
상기 인식 회로는, 통상적으로 UWB 발진기에 의해 전자파 방사 공간인 검출 영역으로 전달되는 전파의 고유치의 변화를 주파수 패턴의 변화로서 인식하는 것이며, 검출된 상기 주파수 패턴을, 사전에 알고 있는 거리, 크기, 이동 속도 등에 대응하는 기준 주파수 패턴과 비교함으로써, 거리, 크기, 이동 속도 등을 검출하며, 아날로그 회로 또는 디지털 회로에 의하여 구성되면 된다. 구체적으로는, F-V 변환기, FFT 및 메모리 등으로 구성된다.
청구항 7에 따른 근접 센서의 검출 영역의 검출 대상을 포함하는 마이크로파 공진 회로에서는, 마이크로파가 발진되면 상기 전기 전도성 부재에는 몇개의 정재파가 발생한다. 상기 검출 영역과 상기 전기 전도성 부재의 관계에 따라, 상기 전기 전도성 부재로부터 몇개의 정재파에 대응하여 특정 주파수가 방사된다. 따라서, 발진 주파수가 전기 전도성 부재로부터 전자파가 되어 방사되어도, 검출 대상이 존재하지 않을 경우에는, 전자파 방사 공간에 변화가 생기지 않으므로, 그 때의 발진 주파수의 주파수 변동은 실제 시공 조건에 의해 특정된다. 그러나, 전기 전도성 부재 근처에 검출 대상이 근접하거나 존재하면, 전자파 방사 공간의 전계가 검출 대상에서 반사 또는 흡수되고, 검출 영역의 전자파 방사 공간의 장이 변화된다.
예를 들면, 안테나로서 기능하는 전기 전도성 부재와 검출 대상 간의 공간에는, 마이크로파 회로가 형성되고, 전기 전도성 부재로부터 출력되는 복수의 발진 주파수에 영향을 미치고, 검출 대상의 반사 또는 흡수에 의해, 진폭을 크게 하는 주파수 및 진폭을 작게 하는 주파수를 비롯하여 각각의 주파수가 변화된다. 이들 개개의 주파수의 변화는, 2종류 이상의 주파수가 동시에 존재하지만, 실제로는 주파수가 합쳐진 상태가 되고, 공진 현상의 주파수로서는 하나의 주파수로 변화된다. 이러한 주파수 변화를 유도함으로써 검출 대상을 검출한다.
여기에서, 상기 마이크로파 발진부는, 전기 전도성 부재 전체의 크기에 비하여, 파장이 충분히 짧은 주파수에서 상기 전기 전도성 부재를 안테나로 하는 마이크로파를 상기 전기 전도성 부재에 전달하여, 상기 전기 전도성 부재로부터 상기 마이크로파의 방사를 행하고, 동시에 방사되는 상기 마이크로파의 주파수를 전자파 방사 공간의 상태에 따라서, 공진 회로 내의 발진 주파수가 변동하는 것이다.
청구항 8에 따른 근접 센서는, 상기 전기 전도성 부재로부터 방사되는 주파수의 전자파를 공급하는 출력 발진기와, 상기 전기 전도성 부재로부터 얻어진 마이크로파의 주파수와 기준 발진기에서 얻어진 주파수를 믹싱하여 소정의 주파수를 검출하는 믹서와, 상기 믹서에서 믹싱된 주파수로부터 특정 주파수만 선택하는 대역 통과 필터와, 상기 대역 통과 필터를 통과시킨 주파수의 정재파에 의해 상기 출력 발진기로 피드백되는 피드백 시스템을 구비한다.
상기 마이크로파 발진부의 공진 회로의 전자파 방사 공간에는, 상기 전기 전도성 부재로부터 얻은 주파수와 기준 발진기의 주파수가 믹싱되어, 대역 통과 필터를 통하여 변동 차분의 주파수로서 유도되어, 그 정재파의 존재(VSWR 메터 출력)에 의하여, 피드백 시스템을 통해서 출력 발진기로 피드백되는 주파수가 발생한다.
따라서, 출력 발진기로부터 믹서를 통해서 전기 전도성 부재로부터 출력되는 마이크로파는, 전자파 방사 공간인 검출 영역과 전기 전도성 부재 또는 존재하는 검출 대상 사이에서 마이크로파 공진 회로를 형성하고, 상기 검출 영역의 전자파 방사 공간 상태에 따른 전달 상태의 발진이 된다. 여기에서, 발진하고 있는 마이크로파가 전기 전도성 부재로부터 방사되어도, 반사 또는 흡수를 일으키는 검출 대상이 존재하지 않을 경우에는, 특정 주파수의 고정치가 변화되지 않기 때문에 공진 회로의 주파수변동은 생기지 않는다.
그러나, 전기 전도성 부재 근처에 검출 대상이 근접하거나 검출 대상이 존재하면, 전기 전도성 부재로부터 방사된 전자파의 전자계가 검출 대상에서 반사 또는 흡수되고, 전달 상태, 즉, 검출 영역의 전자파 방사 공간의 장이 변화된다.
따라서, 검출 영역에서 이루어지는 전자파 방사 공간에 검출 대상이 존재하면, 그 때까지 검출된 전기 전도성 부재 사이에서 결정되는 특유한 주파수의 고정 치에 따른 변화가 생기게 된다. 검출된 각각의 주파수의 고정치는, 전자파 방사 공간의 장에서의 검출 대상이 존재하지 않을 때와 비교하여 변화된다. 변화된 상기 신호는, 거리, 크기 등에 대응하는 신호를 사전에 기준 신호로서 측정하고, 그 성질을 추정하여, 상기 기준 신호와 변화된 상기 신호를 비교함으로써, 거리, 크기 등을 추정하거나, 또는 소정의 패턴 인식에 의해 거리, 크기 등을 검출할 수 있다.
여기에서, 마이크로파를 출력하는 출력 발진기는, 전자파 방사 공간인 검출 영역과 안테나로서 기능하는 전기 전도성 부재에 의해 결정되는 방사 주파수를 가지기 때문에, 다른 곳에서 발진 주파수를 제어할 수 있는 타려(他勵) 마이크로파 발진기이다. 한편, 전기 전도성 부재의 급전점은, 시뮬레이션과 실측에 의하여 대략 추정한 점으로 설정하며, 또 방사 주파수에 대하여도 동일하게 설정한다. 그리고, 기준 발진기는 믹싱 주파수를 결정하는 발진기이며, 통상적인 마이크로파 발진기이면 된다.
또한, 상기 믹서는, 상기 출력 발진기로부터 얻어진 주파수 f와 기준 발진기에서 얻어진 주파수 f0를 믹싱하고, 믹싱 주파수(mf + nf0; 단, m, n은 -∞ ∼ +∞의 정수)로 만들 수 있는 것이면 된다. 또한, 상기 대역 통과 필터는, 상기 믹싱 주파수(mf + nf0) 중 하나, 예를 들면 주파수(mf + nf0)만을 선택하여, 신호 처리하는 것이면 된다. 물론, 본 발명을 실시할 경우에는, 상기 믹싱 주파수(mf + nf0) 중 어느 하나의 주파수를 선택해도 된다.
청구항 9에 따른 근접 센서의 상기 마이크로파 발진부는, 상기 대역 통과 필터를 통과시킨 주파수의 정재파에 따라 상기 검출 영역의 전달 상태의 변화를 식별한다.
즉, 검출 영역으로 이루어지는 전자파 방사 공간과 전기 전도성 부재 사이에서 결정되는 특유한 주파수의 고정치에 따른 정재파가, 전기 전도성 부재에서 발생하게 된다. 그리고, 대역 통과 필터를 통과시킨 검출된 주파수의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio; 전압정재파 비)은, 전자파 방사 공간의 장에서의 검출 대상이 존재하지 않을 때의 전달 상태와 비교하여 변화된다. 변화된 상기 신호는, 거리, 크기 등에 대응하는 신호를 사전에 기준 신호로서 측정하고, 그 성질을 알면, 상기 기준 신호와 변화된 상기 신호를 비교함으로써, 거리, 크기 등을 추정하거나, 소정의 패턴 인식에 의해 거리, 크기 등을 검출할 수 있다.
한편, 상기 VSWR은, 특정 주파수의 진행파와 반사파의 간섭에 의하여 생기는 정재파의 최대 전압의 절대치를 최소 전압의 절대치로 나눈 값으로서, 반사가 없을 때는 최소값이 「1」이 된다.
상기 인식 회로는, VSWR에 의하여 상기 전자파 방사 공간인 검출 영역의 전달 상태의 변화를 식별하며, VSWR을 기존에 알고 있는 거리, 크기 등에 대응하는 기준과 비교함으로써, 거리, 크기 등을 검출하며, 아날로그 회로 또는 디지털 회로로 구성된다.
청구항 10에 따른 근접 센서는, 상기 전기 전도성 부재에 마이크로파를 공급하는 출력 발진기를 접속하고, 상기 전기 전도성 부재에 전자파를 공급한다. 따라서, 상기 전기 전도성 부재의 외측에 설정된 검출 영역 또는 검출 대상이 존재하면, 상기 전기 전도성 부재와 상기 검출 영역의 검출 대상 사이에 공동(空洞) 공진 회로로 간주하는 간주 회로(deemed circuit)가 형성되어서, 상기 간주 회로의 구동 주파수를 상기 출력 발진기에서 얻고, 상기 검출 영역의 검출 대상의 존재에 의한 고정치의 변화를, 상기 출력 발진기의 발진 주파수의 변화로서 검출한다.
상기 전기 전도성 부재를 안테나로 하여 마이크로파를 방사했을 때, 상기 마이크로파가 방사되는 영역에 검출 대상이 근접하거나 존재하면, 전기 전도성 부재와 검출 대상이 서로 안테나로서 기능하는 공동 공진 회로로 간주되는 간주 회로가 형성되고, 검출 대상으로부터의 거리에 해당하는 파장 성분(주파수 성분)은, 상기 검출 대상이 안테나가 되고, 안테나로서 기능하는 전기 전도성 부재 사이에 안테나끼리 결합 관계가 생기고, 전기 전도성 부재로부터 출력되는 복수의 발진 주파수에 영향을 미치고, 검출 대상의 반사 또는 흡수에 의해, 진폭을 크게 하는 주파수, 진폭을 작게 하는 주파수 등과 같이 각각의 주파수가 변화한다. 따라서, 출력 발진기의 발진 주파수의 편이(시프트), 특정 주파수의 진폭을 검출함으로써, 검출 대상을 검출할 수 있다. 검출 대상의 검출은, 출력 발진기의 발진 주파수의 편이 및 상기 주파수의 진폭의 변화 등의 주파수의 변화로서 검출하여, 검출 대상의 존재 여부, 검출 대상의 이동 속도 및 검출 대상의 크기 등을 검출할 수 있다.
여기에서, 상기 장착 대상은, 근접 센서의 장착 대상물을 의미하고, 또 상기전기 전도성 부재는, 장착 대상과 일체이거나 또는 분리 가능한 전도체이면 되고, 기본 구조가 1차원적 구조체(주로, 길이 방향으로만 형성된 것), 2차원적 구조체(주로, 면적만 가지는 것), 3차원적 구조체가 될 수 있다.
상기 출력 발진기는, 유전체(誘電體) 발진기 또는 LC 발진기 등 출력 측의 공진 조건에 맞는 마이크로파 발진기를 의미한다. 그리고, 특정 주파수로 이루어지는 안정된 마이크로파를 발진하는 기준 발진기는, 외부로부터의 영향에 의하여, 자기 발진 주파수를 변경하지 않아도 될 정도의 안정된 마이크로파 발진기이다.
또, 상기 검출 영역은, 상기 전기 전도성 부재의 외측에 설정된 범위에서, 전기 전도성 부재 및 마이크로파의 파장 출력에 의해 결정되지만, 통상적으로 50cm 이내, 바람직하게는 30cm 이내의 임의의 거리로 설정된다.
한편, 전술한 바와 같이, 전기 전도성 부재로부터 마이크로파를 방사했을 때, 거기에 검출 대상이 근접하면, 전기 전도성 부재와 검출 대상이 서로 안테나로서 기능하는 공동 공진 회로로 간주되는 간주 회로가 형성된다. 여기에서, 본 발명에서, 출력 발진기로부터 출력되어 전기 전도성 부재로부터 방사된 전자파는, 검출 대상에 의해 반사 또는 흡수되는 2차원 영역이 상기 검출 영역이 되며, 또, 상기 검출 영역을 3차원으로 잡은 마이크로파가 방사되는 3차원 공간이 전자파 방사 공간이 된다.
청구항 11에 따른 근접 센서는, 출력 발진기의 출력 측에, 상기 출력 발진기로부터 출력되는 주파수를 얻고, 기준 발진기로부터 얻어진 주파수를 믹싱하는 믹서와, 상기 믹서에서 믹싱한 주파수를 선택하는 동시에 검파한 주파수의 신호에 의해 상기 전기 전도성 부재의 외측에 설정한 검출 영역 내의 검출 대상의 변화를 인식하는 인식 회로를 구비한다.
상기 전기 전도성 부재를 안테나로서 기능하게 하여 마이크로파를 방사했을 때, 검출 대상이 근접하거나 존재하면, 전기 전도성 부재와 검출 대상이 서로 안테나로서 기능하는 공동 공진 회로로 간주되는 간주 회로가 형성된다. 여기에서, 출력 발진기로부터 출력되고, 전기 전도성 부재로부터 방사된 마이크로파는, 검출 대상으로 반사 또는 흡수된다. 이 검출 대상의 존재는, 전기 전도성 부재로부터 방사된 전자파의 전계가 검출 대상으로 반사 또는 흡수되고, 그 영향이 출력 발진기의 출력 주파수의 변화로서 나타난다. 상기 출력 발진기의 출력 주파수의 변화는, 믹서에서 기준 발진기로부터 얻어진 주파수와 믹싱되어서 다운컨버트되고, 상기 믹서를 통과시킨 주파수의 편이 및 상기 주파수의 진폭의 변화를 인식 회로에서 확인함으로써, 검출 대상의 존재 여부, 검출 대상의 이동 속도 및 검출 대상의 크기 등을 검출한다.
여기에서, 상기 장착 대상, 출력 발진기, 검출 영역은 청구항 10과 동일하고, 또, 전자파 방사 공간도 동일하다. 상기 믹서는, 얻어진 주파수 f와 기준 발진기로부터 얻어진 주파수 f0를 믹싱하고, 다운컨버트한 믹싱 주파수(mf + nf0; 단, m, n은 -∞ ∼ +∞의 정수)로 만들 수 있는 것이면 된다. 또한, 상기 대역 통과 필터는, 상기 믹서에서 믹싱한 믹싱 주파수(|f + f0|, |f - f0|)만 선택하며, 검파기로 검파하기 전에 신호 처리하는 것, 또는 검파기를 통과한 후에 신호 처리하는 것이라면 어떤 것이라도 된다. 또한, 상기 인식 회로는, 통상적으로 상기 전자파 방사 공간인 검출 영역의 변화를 발진 주파수의 변화(믹서를 통과시킨 주파수의 편이 및 상기 주파수의 진폭의 변화 등)로서 인식하며, 기존에 알려진 거리, 크기 등에 대응하는 기준이 되는 주파수의 편이 및 상기 주파수의 진폭의 변화 등과 비교함으로써, 검출 대상의 거리, 크기 등을 선형으로 검출한다. 상기 믹서를 통과시킨 주파수의 편이 및 상기 주파수의 진폭의 변화는, 시간적 요소의 도입에 의해 이동 속도도 검출 가능하다. 상기 인식 회로는, 아날로그 회로 또는 디지털 회로로 구성되면 된다. 구체적으로는, F-V 변환기, FFT와 메모리 등으로 구성되고, 상기 믹서를 통과시킨 주파수의 편이 및 상기 주파수의 진폭의 변화 등이 기억되어 있는 맵을 가지고, 해당되는 지도의 정보와 비교하여 판단한다. 또, 믹서를 통과시킨 주파수는, 그 주파수를 한정하면, 상기 주파수의 통과의 유무에 의해, 소정의 임계치 사이에서 2개의 값을 출력으로서 얻을 수도 있다.
청구한 12에 따른 근접 센서의 상기 출력 발진기는, 유전체 발진기(DRO) 또는 LC 발진기이기 때문에, 염가이며, 마이크로파를 발생하고, 정확한 동작을 기대할 수 있다.
청구항 13에 따른 근접 센서는, 상기 전기 전도성 부재에 급전점 및 수전점을 설정하고, 상기 수전점에서 얻어진 주파수를 증폭하고, 상기 주파수를 상기 급전점으로 피드백시켜서 마이크로파를 자려(自勵) 발진시키는 발진 회로를 구비하고, 상기 검출 영역의 변화를 상기 발진 회로에서 얻어진 주파수의 변화로서 검출한다.
따라서, 전기 전도성 부재를 안테나로 하는 발신 회로가 발진할 때, 전기 전도성 부재로부터 전자파가 검출 영역으로 방사된다. 상기 발신 회로는, 상기 검출 영역과 전기 전도성 부재의 관계에 의하여, 상기 전기 전도성 부재로부터 방사되는 특정 주파수 상태의 전파 전달의 고유치로 결정되는 공진 상태가 된다. 발진 주파수의 전자파가 전기 전도성 부재로부터 방사되어도, 반사 또는 흡수를 일으키는 검출 대상이 검출 영역에 존재하지 않을 경우에는, 발진 주파수에 주파수 변동은 생기지 않는다. 그러나, 전자파 방사 공간이 되는 검출 영역에 검출 대상이 근접하면, 전기 전도성 부재와 검출 대상 간에 그때까지의 전달 상태와 상이하게 각각의 주파수의 고정치가 변화된 마이크로파의 발진 회로를 형성하고, 상기 전기 전도성 부재로부터 방사되는 공진 주파수 상태가 변화된다. 즉, 전기 전도성 부재 근처에 검출 대상이 근접하면, 검출 영역의 전계가 검출 대상에 의해 반사 또는 흡수되고, 전자파 방사 공간의 장이 변화된다. 그것을 검출함으로써, 검출 대상의 접근을 검출할 수 있다. 여기에서, 검출 대상의 주파수의 변화는, 주파수의 편이 또는 그 주파수의 진폭의 크기(전압의 크기) 등의 변화를 의미한다.
여기에서, 상기 전기 전도성 부재는, 장착 대상과 일체이거나 또는 분리 가능한 전기 전도체이면 되고, 기본적 구조가 1차원 구조체(주로, 길이 방향으로 형성된 것), 2차원 구조체(주로, 면적만 가지는 것), 3차원 구조체가 될 수 있다. 또, 상기 전기 전도성 부재의 외측에 설정한 검출 영역은, 전기 전도성 부재 및 마이크로파의 파장의 출력에 의해 결정되지만, 통상적으로 50cm 이내, 바람직하게는 30cm 이내의 임의의 거리로 설정된다. 그리고, 상기 발진 회로는, 전기 전도성 부재에 급전점 및 수전점을 설정하고, 상기 수전점에서 얻어진 주파수를 증폭하고, 상기 주파수를 상기 급전점으로 피드백시켜서 마이크로파를 자려 발진시킬 수 있는 것이면 된다. 또한, 상기 검출 영역의 변화를 발진 회로로부터 얻어진 주파수의 변화로서의 검출은, 전기 전도성 부재에 근접한 사람 등 검출 대상(유전체)의 변화를 발진 회로로부터 얻어진 주파수의 변화로서 검출하는 것이며, 주파수의 변화를 패턴으로서 검출해도 되고, 소정의 임계치와 비교하여 판단할 수도 있다.
한편, 상기 전기 전도성 부재의 급전점 및 수전점은, 시뮬레이션 또는 시뮬레이션과 실제에 의해 추정 또는 수정 확인한 점으로 하고, 또 발진 주파수 및 검출 영역에 대해서도 동일하게 설정한다.
청구항 14에 따른 근접 센서는, 상기 전기 전도성 부재의 상기 수전점에서 얻어진 주파수를 특정 주파수 영역으로 선택하는 영역 통과 필터 및 해당 주파수 영역의 주파수를 상기 급전점에서 증폭해서 피드백시키는 고주파 증폭기로 이루어지는 발진 회로는, 전기 전도성 부재의 수전점에서 대역 통과 필터를 통해서 특정 주파수 영역의 주파수로 하고, 그 주파수 영역의 주파수를 고주파 증폭기로 증폭해서 전기 전도성 부재의 급전점으로 피드백시킨다. 그에 따라 전기 전도성 부재를 안테나로 하는 발진 회로가 형성되어, 마이크로파를 자려 발진한다. 전기 전도성 부재로부터 전자파가 검출 영역으로 방사되어, 상기 검출 영역과 전기 전도성 부재의 관계에 따라, 상기 전기 전도성 부재로부터 방사되는 특정 주파수 상태, 즉, 복수의 주파수가 공진 상태가 된다. 발진 회로의 발진 주파수가 전기 전도성 부재로부터 방사되더라도, 반사 또는 흡수를 일으키는 검출 대상이 검출 영역에 존재하지 않을 경우에는, 발진 주파수의 주파수 변동은 생기지 않는다.
그러나, 전자파 방사 공간이 되는 검출 영역에 사람 등의 검출 대상(유전체)이 근접하면, 전기 전도성 부재와 검출 대상 사이에 마이크로파 공동 발진기를 형성하고, 상기 전기 전도성 부재로부터 방사되는 공진 주파수 상태가 변화된다. 즉, 전기 전도성 부재의 근처에 검출 대상이 근접하면, 전자파 방사 공간의 장이 변화된다. 방향성 커플러는, 각각의 주파수의 전파 전달의 고유치의 변화를 검출하고, 그 방향성 커플러의 출력은, 다운 컨버트용 주파수를 입력하는 믹서를 통과시키고 얻은 주파수에 의하여, 상기 검출 영역의 변화를 인식할 수 있다. 한편, 여기서 전자파 방사 공간은, 전자파의 도달 거리를 의미하지 않고, 검출 가능한 검출 영역을 의미한다.
여기에서, 상기 인식 회로는, 검출 영역으로 한 전기 전도성 부재와 가까운 검출 대상의 변화를 발진 회로로부터 얻어진 주파수의 변화로서 검출하며, 주파수의 변화를 패턴으로서 검출해도 되고, 소정의 임계치와 비교하여 판단할 수도 있다. 또, 상기 대역 통과 필터는, 상기 전기 전도성 부재의 급전점에서 발생하는 주파수의 노이즈(저주파를 포함)를 제거하고, 마이크로파의 소정의 주파수 대역을 결정한다. 또한, 상기 믹서는, 전기 전도성 부재의 급전점에서 얻어진 주파수 f와 발진기에서 얻어진 주파수 f0를 믹싱하고, 다운컨버트한 믹싱 주파수(mf + nf0; 단, m, n은 -∞ ∼ +∞의 정수)로 만들 수 있는 것이면 된다.
또한, 상기 인식 회로는, 통상적으로 상기 전자파 방사 공간인 검출 영역의 변화를 발진 주파수의 변화로서 주파수 패턴으로 인식하며, 기존에 알려진 거리, 크기 등에 대응하는 기준 주파수 패턴을 비교함으로써, 검출 대상(유전체)의 거리, 크기 등을 선형으로 검출하는 것이며, 기준 주파수 패턴의 변화로서, 시간적 요소의 도입에 의해 이동 속도도 검출 가능하다. 상기 인식 회로는, 아날로그 회로 또는 디지털 회로로 구성되면 된다. 구체적으로는, F-V 변환기, FFT와 메모리 등으로 구성된다.
청구항 15에 따른 근접 센서는, 상기 장착 대상과 일체이거나 또는 분리 가능한 전기 전도성 부재는, 차량에 대하여 개폐 가능하게 장착되는 개폐체이기 때문에, 간단한 구조이며, 염가로 제조할 수 있다.
청구항 1에 따른 근접 센서에서, 습도, 온도 및 기압 변화를 수반하는 전자파 방사 공간으로 이루어지는 검출 영역 내의 공간에 존재하는 검출 대상을, 전파 전달의 고유치의 변화로서 상기 전기 전도성 부재에서 검출하는 마이크로파 회로는, 검출 영역에 검출 대상이 존재하면, 안테나로서 기능하는 전기 전도성 부재의 각각의 주파수의 전파 전달의 고유치가 변화되므로, 그 고유치의 변화에 의해 검출 대상의 존재 여부를 검출할 수 있다. 즉, 검출 영역에 검출 대상이 존재하면, 상기 마이크로파 회로는 마이크로파의 전달 상태가 변화되기 때문에, 그 전달 조건의 변화를 검출함으로써, 검출 대상의 존재 여부를 판단할 수 있다.
따라서, 전자파 방사 공간이 되는 검출 영역의 검출 대상과 전기 전도성 부재 사이의 공간에는, 전자파의 전계와 자계의 상호의 영향력이 큰 마이크로파 회로를 형성하고, 상기 검출 영역 및 상기 검출 대상에 따른 주파수가 전달된다. 전기 전도성 부재의 외측에 검출 대상이 존재하지 않는 경우는, 안테나 특성에 따라서 전자파가 전달하는 전달 함수 등의 고정치가 일의적으로 결정된다. 특별히, 전기 전도성 부재와 검출 대상 사이에는, 마이크로파 회로가 형성되고, 전자파의 전계 및 자계의 상호의 영향력이 크고, 검출 영역의 검출 대상의 전기 용량의 영향을 쉽게 받지 않으므로, 종래의 전기 용량 검출 방식과 비교하여, 검출 영역의 습도, 온도, 수증기, 압력 등의 분위기에 의하여 영향을 받지 않는 검출이 가능해 지고, 장치가 염가이면서 검출 정밀도가 향상된다. 또, 도플러 주파수의 검출과는 달리, 검출 영역의 검출 대상이 이동하지 않아도 검출 가능하게 된다. 또, 안테나로서 기능하는 전기 전도성 부재에는, 방사할 수 있는 다수의 공진 주파수가 존재하고, 그 전달 상태의 변화를 검출하기 때문에, 특히 전기 전도성 부재의 특성을 상세하게 조사하지 않고도 실시할 수 있다.
따라서, 검출 대상 주위의 비나 습도의 변화 등에 의한 환경 변화나 시간 경과에 열화에 의한 오동작이 없고, 소형화 가능하며, 염가 및 고정밀도이며, 검출 대상이 정지되더라도 검출 가능하고, 또한, 검출 속도를 고속화할 수 있고, 차량 등의 금속으로 구성되어 있는 것에도 사용 가능한 근접 센서이다.
청구항 2에 따른 근접 센서의 상기 전기 전도성 부재를 안테나로서 방사하는 마이크로파의 주파수를 가지는 UWB 발진기는, 상기 전기 전도성 부재에 광대역의 마이크로파를 공급한다. 이 때, UWB 발진기가 공급하는 복수의 각각의 공진 주파수에서 공진 상태가 되고, 다른 복수의 주파수에서 반사 또는 흡수를 일으키고, 그들의 전파 전달의 고정치가 변화된다. 그것을 검출함으로써, 검출 대상을 판단할 수 있다.
따라서, 예를 들면, 전기 전도성 부재의 급전점에 접속된 UWB 발진기는, 대역폭이 넓은 마이크로파의 임펄스를 방사한다. 방사된 마이크로파의 임펄스는, 전기 전도성 부재를 안테나로 하여 방사된다. 이 때, 전기 전도성 부재의 외측에 검출 대상이 존재하지 않는 경우는, 안테나 특성을 따라서 전달 함수 등의 고정치가 일의적으로 결정된다. 즉, 발진기 측에서 송신한 신호에 대하여 안테나로부터 방사된 신호를 비교하는 고정치로서 생각하면, 안테나 특성이 결정되게 된다.
이 때, 마이크로파 회로는, 전자파의 전계·자계의 상호간의 영향력이 큰 마이크로파 공진 회로를 형성하므로, 상기 검출 영역 및 상기 검출 대상에 따른 UWB 발진기의 주파수가 전달된다. 특히, 사용 주파수가 UWB 발진기의 마이크로파의 사용에 의하여, 전자파의 전계·자계의 상호간의 영향이 크고, 검출 영역의 검출 대상의 전기 용량에 의하여 쉽게 영향을 받지 않으므로, 종래의 전기 용량 검출 방식 타입과 비교하면, 검출 영역의 습도, 온도, 수증기, 압력(기압) 등의 분위기에 의해 영향을 받지 않는 검출을 가능하게 하고, 장치가 염가이며 검출 정밀도가 향상된다. 또, 도플러 주파수의 검출과 달리, 검출 영역의 검출 대상이 이동하지 않아도 검출 가능하게 된다. 특히, UWB 발진기의 사용에 따라 전기 전도성 부재로부터 방사할 수 있는 다수의 공진 주파수가 존재하고, 전달 상태의 변화를 검출하기 때문에, 전기 전도성 부재의 특성을 그다지 상세하게 조사하지 않아도 실시할 수 있고, 표준화도 가능하다. 그리고, 전기 전도성 부재의 급전점에 접속된 UWB 발진기는, 대역폭이 넓은 마이크로파의 임펄스를 방사하기 때문에, 전기 전도성 부재에는 다수의 공진 주파수가 존재하고, 다수의 전파 전달의 고유치가 얻어지고, 그것을 이용해서 정확하게 검출 대상을 검출할 수 있다.
청구항 3에 따른 근접 센서의 상기전파 전달의 고유치의 변화의 검출은, 상기 전기 전도성 부재의 주파수를 UWB 발진기 급전점에 접속된 방향성 커플러 및 대역 통과 필터를 통과시킨 후, 증폭 수단으로 증폭하고, 동시에, 다운 컨버트용 주파수를 입력해서 믹싱하는 믹서와, 상기 믹서를 통과시킨 주파수에 의해 상기 검출 영역의 변화를 검출하는 인식 회로를 이용해서 행하기 때문에, 청구항 2에 기재된 효과에 더하여, 검출 영역에 검출 대상이 존재하면, UWB 발진기로부터 공급된 주파수의 전자파가, 급전점에서 방사되어, 급전점으로 피드백되는 신호가 변화된다. 이러한 신호의 변화는, 복수의 고정치의 변화로서 검출한다. 이 때, 검출된 대역 통과 필터를 통과시킨 주파수 패턴은, 노이즈를 제거한 주파수 패턴이 된다. 또, 방향성 커플러는, UWB 발진기의 출력에 전기 전도성 부재의 급전점에서의 반사 및 외부로부터 급전점으로 들어가는 난사의 영향을 제거할 수 있어서, UWB 발진기는 안정된 발진이 가능하게 된다.
청구항 4에 따른 근접 센서의 상기 전파 전달의 고유치 변화의 검출은, 상기 전기 전도성 부재의 주파수를 하나 또는 둘 이상 개별적으로 배치된 상기 수전점에서 도입하고, 동시에, 다운 컨버트용 주파수를 입력하여 믹싱하는 믹서와, 상기 믹서를 통과시킨 주파수에 의하여 상기 검출 영역의 변화를 검출하는 인식 회로를 이용해서 행하여 진다. 따라서, 청구항 2 또는 청구항 3의 효과에 더하여, 검출된 대역 통과 필터를 통과시킨 주파수 패턴은, 사전에 알려진 주파수 패턴에 의해, 검출 대상의 거리, 크기 등에 대응하는 사전에 기준 주파수 패턴으로서 기억한 데이터 비교하여, 상기 기준 주파수 패턴을 이용하여 검출 대상의 거리, 크기 등의 검출을 행할 수 있다.
다시 말하면, 수전점으로 피드백되는 임펄스 신호는, 안테나 특성의 고정치로 간주할 수 있다. 전기 전도성 부재와 검출 대상 사이의 공간에는, 마이크로파 회로가 형성되고, 전기 전도성 부재와 검출 대상이 공진 주파수를 가지는 복수의 주파수가 고유한 전달 함수 등의 고정치을 가지므로, 전기 전도성 부재의 외측에 검출 대상이 존재할 경우와 존재하지 않는 경우는, 하나 또는 둘 이상의 개별적으로 배치된 수전점에서 전파 전달의 고정치의 차이로서 검출할 수 있다. 이에 따라, UWB 발진기로부터 공급된 주파수의 전달 상태의 차이가 검출 영역의 검출 대상의 유무에 의해 변화하기 때문에, 각각의 주파수의 도플러 시프트로서 검출하는 것이다. 또, 복수의 수전점을 설치하면, 검출 분해능이 더욱 향상됨과 동시에, S/N비를 확보할 수 있다.
청구항 5에 따른 근접 센서는, 검출 영역의 검출 대상과 전기 전도성 부재 사이에 마이크로파 공진 회로를 형성하고, 마이크로파의 주파수를 가지는 UWB 발진기로부터 안테나로서 기능하는 전기 전도성 부재에 마이크로파를 공급한다. 이 때 UWB 발진기가 공급하는 복수의 공진 주파수에 의하여 공진 상태가 되고, 다른 복수의 주파수에 의하여 반사 또는 흡수를 일으키고, 검출 영역에 검출 대상의 존재 여부에 의하여, 그들의 전파 전달의 고유치가 변화된다. 따라서, 검출 영역에 검출 대상이 존재하면, UWB 발진기로부터 공급된 주파수의 고유치가 변화된다. 그것을 전파 전달의 고유치의 각각의 주파수의 도플러 시프트로서 검출함으로써, 검출 대상의 이동 속도를 판단할 수 있다.
이 때, 전자파 방사 공간이 되는 검출 영역의 검출 대상 사이에는, 전자파의 전계·자계의 상호의 상호간의 영향이 큰 마이크로파 회로를 형성하고, 상기 검출 영역 및 상기 검출 대상에 따른 UWB 발진기의 주파수가 전달되는 것이다. 특히, 사용 주파수가 광대역인 마이크로파의 사용에 따라 전자파의 전계·자계의 상호간의 영향이 크고, 검출 영역의 검출 대상의 전기 용량에 의하여 쉽게 영향을 받지 않기 때문에, 종래의 전기 용량 검출 방식 타입과 비교하여, 검출 영역의 습도, 온도, 수증기, 압력 등의 분위기에 의해 영향을 받지 않는 검출을 가능하게 하고, 장치가 염가이며 검출 정밀도가 향상된다. 또, 전달 상태의 편이나 변화 속도는, 주파수 패턴의 편이나 변화 속도 등으로 검출되어, 검출 대상의 거리나 이동 속도의 검출이 가능하게 된다. 특히, UWB 발진기의 사용에 따라 전기 전도성 부재로부터 방사할 수 있는 다수의 공진 주파수가 존재하기 때문에, 전기 전도성 부재의 특성을 그다지 상세하게 조사하지 않아도 실시할 수 있고, 표준화도 가능하다.
청구항 6에 따른 근접 센서는, 검출 영역의 검출 대상과 전기 전도성 부재 사이에 마이크로파 회로를 형성하고, UWB 발진기는 안테나로서 기능하는 전기 전도성 부재에 마이크로파를 공급한다. 이 때, UWB 발진기가 공급하는 복수의 공진 주파수에 의하여 공진 상태가 되고, 다른 복수의 주파수에 의하여 반사 또는 흡수를 일으키고, 그들의 전파 전달의 고유치가 변화된다. 따라서, 청구항 5의 효과에 더하여, 전기 전도성 부재로부터 검출되는 주파수에는, 검출 대상이 영향을 미치는 파장 성분(주파수 성분)을 가지고 있으므로, 각각의 주파수에 따른 주파수 패턴의 변화 속도 또는 주파수의 편이에 의해, 상기 검출 대상의 이동 속도를 검출할 수 있다. 전기 전도성 부재의 주파수 패턴이 변화되는 속도 또는 편이에 따라서, 검출된 주파수 패턴의 각각의 주파수의 도플러 시프트를 사전에 알려진 기준 주파수 패턴의 변화 속도 또는 편이와 비교하여, 상기 기준 주파수 패턴을 이용하여 거리, 크기, 이동 속도 등의 검출을 행할 수도 있다.
청구항 7에 따른 근접 센서는, 상기 전기 전도성 부재에서 방사하는 주파수를 여기하는 마이크로파 발진부를 구비하기 때문에, 마이크로파 발진부의 주파수에 따라서 전기 전도성 부재로부터 마이크로파로서 방사되어도, 반사 또는 흡수를 일으키는 검출 대상이 존재하지 않을 경우에는, 마이크로파 발진부의 주파수 변동은 생기지 않는다. 전기 전도성 부재의 근처로 검출 대상이 근접하면, 방사 전자파의 전계가 검출 대상에서 반사 또는 흡수되고, 전자파 방사 공간의 장가 변화되며, 검출 대상으로의 거리 및 크기에 해당하는 파장 성분(주파수)이 변화된다. 이러한 변화의 검출에 의해, 거리 및 크기를 검출할 수 있다.
이 때, 전자파 방사 공간인 검출 영역의 검출 대상과 전기 전도성 부재 사이에서 마이크로파 공진 회로를 형성하여 이루어지는 마이크로파 발진부는, 상기 검출 영역 및 상기 검출 대상에 따라서 발진할 수 있는 상태가 된다. 마이크로파 발진부가 발진 상태가 되면, 전자파의 전계·자계의 상호간의 영향력이 크고, 상기 검출 영역의 검출 대상과 전기 전도성 부재 간의 전계 강도(자계)의 공진 회로로 간주할 수 있어서, 전자파 방사 공간의 검출 대상의 전기 용량에 쉽게 영향을 받지 않게 된다.
특히, 마이크로파 발진부는, 전자파 방사 공간이 되는 검출 영역의 검출 대상과 전기 전도성 부재 사이에 마이크로파 공진 회로를 형성하고, 상기 전자파 방사 공간을 안테나 간의 전계 강도(자계)의 공진 회로로 간주할 수 있고, 전자파의 전계·자계의 상호간의 영향이 커지고, 검출 영역의 검출 대상의 전기 용량에 쉽게 영향을 받지 않으므로, 검출 정밀도가 향상된다. 또, 사용 주파수가 300MHz 내지 300GHz의 마이크로파의 사용은, 종래의 전기 용량 검출 방식과 비교하여, 검출 영역의 습도, 온도, 수증기, 압력 등의 분위기에 의해 영향을 받지 않는 검출이 가능해 지고, 장치를 염가로 제조할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 근접 센서는, 근거리의 검출이 용이하고, 동시에, 염가로 제조 가능하면서 상태 검출을 행할 수 있고, 또, 도플러 검출과 달리, 검출 영역의 검출 대상이 이동하지 않아도 검출할 수 있다.
청구항 8에 따른 근접 센서의 상기 마이크로파 발진부는, 출력 발진기로부터 믹서를 통해서 출력되는 마이크로파가, 전자파 방사 공간인 검출 영역의 검출 대상과 전기 전도성 부재 사이에서 공진 회로를 형성하고, 상기 검출 영역의 전자파 방사 공간의 상태에 따라 발진 상태가 된다. 여기에서, 발진하고 있는 마이크로파가 전기 전도성 부재로부터 방사되어도, 반사 또는 흡수를 일으키는 검출 대상이 존재하지 않을 경우, 특정 주파수의 출력 상태가 변화되지 않기 때문에 공진 회로의 주파수 변동은 생기지 않는다.
전기 전도성 부재의 근처에 사람 등의 검출 대상이 근접하거나, 검출 대상이 존재하면, 전기 전도성 부재로부터 방사된 전자파의 전계가 검출 대상에서 반사 또는 흡수되고, 검출 영역의 전자파 방사 공간의 장이 변화된다. 이 때, 전자파 방사 공간의 장에서의 검출 대상의 영향을 받는 파장 성분은, 기준 발진기의 주파수와 믹싱되고, 대역 통과 필터를 통해서 변동 차분의 주파수로서 선택되어, 그 정재파에 의해 검출 대상의 존재를 식별할 수 있다.
따라서, 검출 영역에서 이루어지는 전자파 방사 공간에 검출 대상이 존재하면, 그 때까지 검출되지 않던 특유한 주파수의 정재파가 발생하게 된다. 즉, 검출된 정재파는, 전자파 방사 공간의 장에서 검출 대상이 존재하지 않을 때와 비교하여 변화된다. 이와 같이 변화된 신호는, 거리, 크기 등에 대응하는 신호를 사전에 기준 신호로서 측정하여, 그 성질을 알게 되면, 상기 기준 신호와 상기 변화된 신호를 비교함으로써, 거리, 크기 등을 추정하고, 또는 소정의 패턴 인식에 의해 거리, 크기 등의 검출을 행할 수 있다.
이 때, 본 발명에 따른 근접 센서는, 출력 발진기가 전자파 방사 공간이 되는 검출 영역의 검출 대상 사이에 마이크로파 회로를 형성하고, 상기 검출 영역 및 검출 대상에 따른 특정 주파수에서 발진하기 때문에, 전자파의 전계·자계의 상호간의 영향이 커지고, 검출 영역의 검출 대상의 전기 용량에 의하여 쉽게 영향을 받지 않으므로, 검출 정밀도가 향상된다.
청구항 9에 따른 근접 센서의 상기 마이크로파 발진부는, 상기 대역 통과 필터를 통과시킨 주파수의 정재파에 따라 상기 검출 영역의 변화를 식별하는 인식 회로를 구비한다. 따라서, 청구항 7 또는 청구항 8의 효과에 더하여, 대역 통과 필터를 통과시킨 검출된 주파수의 VSWR은, 전자파 방사 공간의 장에서 사람 등의 검출 대상이 존재하지 않을 때와 비교하여 변화되고, 이렇게 변화된 신호는, 거리, 크기 등에 대응하는 신호를 사전에 기준 신호로서 성질을 알게 되면, 상기 기준 신호와 상기 변화된 신호를 비교함으로써, 거리, 크기 등을 추정하고, 또는 소정의 패턴 인식에 의해 거리, 크기 등의 검출을 행할 수 있다.
청구항 10에 따른 근접 센서는, 상기 전기 전도성 부재와 상기 검출 영역의 검출 대상 사이에 공동 공진 회로로 간주되는 간주 회로가 형성되어서, 상기 간주 회로의 주파수를 상기 전기 전도성 부재의 크기에 비하여, 파장이 충분히 짧은 주파수에서 상기 전기 전도성 부재를 안테나로 하여 방사하는 마이크로파를 공급하는 출력 발진기로부터 얻고, 상기 출력 발진기의 발진 주파수의 편이 및 진폭 등을 검출한다.
따라서, 공동 공진 회로로 간주되는 간주 회로를 형성하는 전기 전도성 부재로부터 방사된 전자파는, 검출 대상에서 반사 또는 흡수되고, 그 영향이 출력 발진기의 출력 주파수의 변화로서 나타나므로, 상기 출력 발진기의 발진 주파수의 주파수의 편이 및 상기 주파수의 진폭의 변화를 검출함으로써, 검출 대상의 존재 여부, 검출 대상의 이동 속도 및 검출 대상의 크기 등을 검출할 수 있다.
만약, 공지된 테레민 회로를 이용하여 근접 센서를 구성했다 하더라도, 그 파장을 감안하여 검출 대상까지의 거리가 짧으면, 검출 대상을 안테나로서 기능하는 전기 전도성 부재와 접지 사이의 콘덴서 용량으로서 검출하고, 상기 콘덴서 용량의 크기에 의해 거리의 정밀도 오차가 커지게 된다. 그러나, 본 발명은, 검출 대상과 안테나로서 기능하는 전기 전도성 부재 사이의 상대 거리에 해당하는 마이크로파의 공동 공진 회로로 간주되는 간주 회로가 형성되어서, 전자파의 전계·자계의 상호간의 영향이 더 커져서, 전자파 방사 공간의 검출 대상의 전기 용량에 의하여 쉽게 영향을 받지 않기 때문에, 검출 정밀도가 향상된다. 또, 사용 주파수가 300MHz 내지 300GHz인 마이크로파의 사용에 의하여 전자파 방사 공간의 습도, 온도, 수증기 및 압력 등의 분위기에 의해 영향을 받지 않고 검출할 수 있기 때문에, 장치를 염가로 제조할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 근접 센서는, 근거리의 검출이 용이하고, 동시에, 염가로 제조 가능하며 근거리 상태의 검출이 가능하게 된다.
청구항 11에 따른 근접 센서는, 상기 전기 전도성 부재와 상기 검출 영역의 검출 대상 사이에 공동 공진 회로로 간주되는 간주 회로가 형성되어서, 상기 간주 회로의 주파수를 상기 전기 전도성 부재에 공급하는 출력 발진기로부터 얻고, 기준 발진기로부터 얻어진 주파수를 믹서에서 믹싱하고, 믹싱한 주파수로부터 특정 주파수를 선택하는 동시에 검파하고, 인식 회로는 검파한 주파수의 신호에 따라 상기 전기 전도성 부재의 외측에 설정된 검출 영역 내의 검출 대상의 변화를 검출한다.
따라서, 공동 공진 회로로 간주되는 간주 회로를 형성하는 전기 전도성 부재로부터 방사된 전자파가, 검출 대상에서 반사 또는 흡수되고, 그에 따른 영향이 출력 발진기의 출력 주파수의 변화로서 나타나므로, 인식 회로에서 상기 출력 발진기의 발진 주파수의 주파수의 편이 및 상기 주파수의 진폭의 변화를 검출함으로써, 검출 대상의 존재 여부, 검출 대상의 이동 속도 및 검출 대상의 크기 등을 검출할 수 있다.
만약, 공지된 테레민 회로를 이용해서 근접 센서를 구성할 경우에는, 검출 대상을 안테나로서 기능하는 전기 전도성 부재와 접지 사이의 콘덴서 용량으로서 검출하고, 거리의 정밀도 오차가 커진다. 그러나, 본 발명은, 검출 대상과 안테나로서 기능하는 전기 전도성 부재 사이의 상대 거리에 해당하는 마이크로파의 공동 공진 회로로 간주되는 간주 회로를 형성하고, 전자파의 전계·자계의 상호간의 영향이 더 크므로, 전자파 방사 공간의 검출 대상의 전기 용량에 의하여 쉽게 영향을 받지 않으므로, 검출 정밀도가 향상된다. 또, 사용 주파수가 300MHz 내지 300GHz인 마이크로파의 사용에 따라 전자파 방사 공간의 습도, 온도, 수증기, 압력 등의 분위기에 의해 영향을 받지 않고 검출할 수 있고, 장치를 염가로 제조할 수 있다.
따라서 본 발명은, 근거리의 검출이 용이하고, 동시에, 염가로 제조 가능하며, 근거리 상태의 검출이 가능하게 된다.
청구항 12에 따른 근접 센서는, 상기 청구항 10 또는 청구항 11의 상기 출력 발진기를 유전체 발진기 또는 LC 발진기로 형성하므로, 발진기가 염가로 제조되어, 결과적으로 장치를 염가로 제조할 수 있다.
청구항 13에 따른 근접 센서는, 장착 대상과 일체이거나 또는 분리 가능한 전기 전도성 부재에 급전점 및 수전점을 설정하고, 상기 수전점에서 얻어진 주파수를 증폭하고, 상기 주파수를 상기 급전점으로 피드백시켜서, 상기 전기 전도성 부재의 크기에 비하여 파장이 충분히 짧은 주파수에서 상기 전기 전도성 부재를 안테나로 하여 마이크로파를 발진시키는 발진 회로와, 상기 전기 전도성 부재의 외측에 설정된 검출 영역의 변화를 상기 발진 회로로부터 얻어진 주파수의 변화로서 검출한다.
따라서, 전자파 방사 공간이 되는 검출 영역의 검출 대상과 전기 전도성 부재 사이에, 검출 대상과 전기 전도성 부재가 서로 안테나로서 기능하고, 그들이 마이크로파의 공동 공진기로 간주되어, 상기 검출 영역 및 상기 검출 대상에 따라 마이크로파 발진 주파수가 변화되므로, 전자파의 전계·자계의 상호간의 영향력이 커지고, 전기 전도성 부재 사이의 전계 강도(자계)의 공동 공진기는, 전자파 방사 공간의 검출 대상의 전기 용량에 의하여 쉽게 영향을 받지 않는다.
특히, 마이크로파의 발진 회로가 전자파 방사 공간이 되는 검출 영역의 검출 대상과 전기 전도성 부재 사이에 있어서, 양 측이 안테나로서 기능하고, 그것을 안테나 사이의 전계 강도(자계)의 공동 공진기로 간주할 수 있고, 전자파의 전계·자계의 상호간의 영향이 더 커지고, 검출 영역의 검출 대상의 전기 용량에 의하여 쉽게 영향을 받지 않으므로, 검출 정밀도가 향상된다. 또, 사용 주파수가 300MHz 내지 300GHz의 마이크로파의 사용에 의하여, 종래의 전기 용량 검출 방식과 비교하여, 검출 영역의 습도, 온도, 수증기 및 압력 등의 분위기에 의해 영향을 받지 않고 검출할 수 있기 때문에, 장치를 염가로 제조할 수 있다. 그리고, 마이크로파를 사용하는 도플러 검출과는 달리, 검출 영역의 검출 대상이 이동하지 않아도 검출할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면, 근거리의 검출이 용이하고, 동시에, 염가로 제조 가능하면서 상태 검출을 행할 수 있다.
청구항 14에 따른 근접 센서는, 장착 대상과 일체이거나 또는 분리 가능한 전기 전도성 부재에 급전점 및 수전점을 설정하고, 상기 수전점에서 얻어진 주파수를 증폭하고, 상기 주파수를 상기 급전점으로 피드백시켜서, 상기 전기 전도성 부재의 크기에 비하여 파장이 충분히 짧은 주파수에서 상기 전기 전도성 부재를 안테나로 하여 마이크로파를 발진시킨다. 이 때, 마이크로파의 발진 회로를 구성하는 전자파 방사 공간은, 전기 전도성 부재의 수전점에서 얻어진 주파수를 특정 주파수 영역으로 선택하는 대역 통과 필터 및 상기 주파수 영역의 주파수를 증폭해서 상기 급전점으로 피드백시키는 고주파 증폭기에 의하여 특정 발진 상태가 된다. 상기 수전점에서 급전점의 사이의 경로에 접속되고, 상기 발진 회로의 발진 상태를 유도하는 방향성 커플러는, 전기 전도성 부재의 외측에 설정된 검출 영역의 변화를 검출하고, 그것을 인식 회로에서 식별한다. 상기 마이크로파의 발진 주파수를, 방향성 커플러에 의해 생기는 피드백 상태에서 다운 컨버트용 주파수를 입력한 믹서에서 믹싱하고, 상기 믹서를 통과시킨 주파수에 따라 검출 영역의 변화를 인식 회로에서 판단한다.
즉, 인식 회로는, 방향성 커플러를 통해서 마이크로파의 발진 주파수를 추출하고, 상기 발진 주파수의 패턴을 판단한다. 이와 같이 검출된 발진 주파수의 패턴은, 검출 대상의 거리, 크기 등에 대응하는 기준 주파수 패턴으로서 기억해 두고, 방향성 커플러를 통해서 검출한 데이타와 비교하여, 상기 기준 주파수 패턴에 의하여 검출 대상의 거리, 크기 등을 검출한다.
이 때, 검출 영역에 검출 대상이 존재하지 않으면, 단순히 전기 전도성 부재로부터 방사된 발진 주파수를 소정의 임계치로 설정해 두면, 검출된 주파수가 상기 임계치로부터의 변화에 따라 검출 영역의 장소의 변화로서 검출 대상을 “1”과 “0”으로 검출할 수 있다.
청구항 15에 따른 근접 센서는, 상기 차량에 일체로 또는 분리 가능하게 장착하여 이루어지는 전기 전도성 부재를 차량에 대하여 개폐 가능하게 장착되는 개폐체이므로, 청구항 1 또는 청구항 2의 기재의 효과에 더하여, 구조를 간단히 하고, 동시에 염가로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1 및 2의 근접 센서를 탑재한 차량의 전체 구성 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1의 근접 센서의 기능 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2의 근접 센서의 기능 블럭도이다.
도 4는 본발명의 실시예 3의 근접 센서의 기능 블럭도이다.
도 5는 본발명의 실시예 4의 근접 센서의 기능 블럭도이다.
도 6은 미국 FCC(연방 통신 위원회)가 UWB에 대하여 정의하는 주파수-출력 특성도이다.
도 7은 본발명의 실시예 5의 근접 센서의 기능 블럭도이다.
도 8은 본발명의 실시예 6의 근접 센서의 기능 블럭도이다.
도 9는 본발명의 실시예 7의 근접 센서의 기능 블럭도이다.
본발명의 실시예에 따른 근접 센서는, 이하에서 도면을 이용하여 설명한다.
한편, 본 발명의 실시예 2 이후에서, 실시예 1과 동일한 기호 또는 동일한 부호는, 상기 실시예 1과 동일 또는 그에 해당하는 구성 부분을 나타내는 것이며, 공통되는 기능에 대해서는 될 수 있으면 중복 설명을 생략한다.
[실시예 1]
도 1은 본 발명의 실시예의 근접 센서를 탑재한 차량의 전체 구성 개념도이고, 도 2은 본 발명의 실시예 1의 근접 센서의 기능 블럭도다. 또, 도 6은 미국 FCC(연방 통신 위원회)가 UWB에 대해서 정의하는 주파수-출력 특성도이다.
도 1 내지 도 2에서, 차량(1)의 각 도어의 금속판(전기 전도성)으로 이루어지는 바깥 패널(11 ∼ 14)에는 UWB 발진기(21)의 안테나 단자가 전기적으로 접속되고, 거기가 바깥 패널(11 ∼ 14)의 급전점 a가 된다. 각각의 도어의 바깥 패널(11 ∼ 14)은, 급전점 a로부터 마이크로파의 공급을 받고, 그 표면에서 마이크로파를 방사하는 안테나로 기능하여, 각각의 도어의 바깥 패널(11 ∼ 14)은 본 실시예의 전기 전도성 부재를 구성하고 있다.
본 실시예에서는, 각각의 도어의 바깥 패널(11 ∼ 14)이 안테나가 되는 예를 설명하지만, 차량(1) 전후의 범퍼, 트렁크 리드(trunk lid), 엔진 후드(bonnet), 프런트 도어, 백 도어, 슬라이드 도어, 스윙 도어, 그 밖의 가동식 후드, 선루프 등에 대해서도, 바깥 패널(11 ∼ 14)과 동일하게 본 실시예의 전기 전도성 부재로서 사용할 수 있다. 이들 중에서, 프런트 도어, 백 도어, 슬라이드 도어, 스윙 도어 등은, 차량에서 개폐 가능하게 장착되는 개폐체로 볼 수 있다.
상기 UWB 발진기(21)는 각 도어의 바깥 패널(11 ∼ 14)의 크기에 비하여, 파장이 충분히 짧은 주파수에서 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로서 방사할 수 있는 마이크로파의 광대역의 주파수를 출력한다. 또한, UWB(Ultra Wide Band)는, 도 6에서 설명한 바와 같이, 반송파를 사용하지 않고, 펄스 폭이 매우 좁은 임펄스 열의 집합을 광대역 주파수로서 이용하고, 변조하지 않고 신호를 전송하는 발진기이 며, 미국 FCC(연방 통신 위원회)가 주파수-출력 특성도로 정의하고 있다.
또, 각각의 도어의 바깥 패널(11 ∼ 14)의 급전점 a는, 시뮬레이션 또는 시뮬레이션과 실측에 의해 추정되거나 또는 수정되어 확인한 점으로 설정된다. 마찬가지로, 각각의 도어의 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 방사된 마이크로파를 받아서, 전달 상태, 즉, 각각의 주파수의 전파 전달의 고유치를 검출하기 위한 수전점 b에 대하여도, 시뮬레이션 또는 시뮬레이션과 실제에 의해 추정 또는 수정 확인한 점으로 설정된다. 본 발명의 실시예 2 이후에서도, 동일하게 설정된다.
주파수가 광대역인 마이크로파를 발진하는 UWB 발진기(21)는, 안테나로서 기능하는 바깥 패널(11 ∼ 14)과 바깥 패널(11 ∼ 14) 주위의 습도, 온도, 기압 변화를 수반하는 전자파 방사 공간에서 이루어지는 검출 영역(11A ∼ 14A)가 형성하는 공진 회로의 전달 함수 등의 전파 전달의 고유치의 변화에 따라 그 바깥 패널(11 ∼ 14)의 마이크로파의 전달 상태를 알 수 있다. 구체적으로 설명하면, UWB 발진기(21)는, 전자파 방사 공간에서 이루어지는 검출 영역(11A ∼ 14A)과 바깥 패널(11 ∼ 14)에 의해 결정되는 복수의 주파수를 공진 주파수로서 가질 수 있다.
또한, 검출 영역(11A ∼ 14A)은, 바깥 패널(11 ∼ 14)에 대하여, 방사하는 마이크로파의 주파수의 반 파장분의 거리의 외측에 설정된다.
또, 기준 발진기(22)는 전자파 방사 공간인 검출 영역(11A ∼ 14A)의 전달 상태의 변화에 따라서 변화되는 주파수를 검출하기 위하여 사용되는 특정 주파수 f0로부터 이루어지는 마이크로파 발진기로서, 통상적으로 UWB 발진기(21)와 동일 또 는 그 근방의 주파수인 마이크로파를 발진하는 발진기다. 상기 기준 발진기(22)는 발진 주파수 f0가 비교적 안정된 발진기가 사용된다.
대역 통과 필터(24)는, 노이즈를 제거하여 특정 주파수만 선택하는 필터이다. 또, 고주파 증폭기(25)는 대역 통과 필터(24)의 출력을 증폭시키는 증폭기이다. 그리고, 믹서(23)는, 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로서 기능하게 하여, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 크기에 비하여 파장이 충분히 짧은 마이크로파를 방사하고, 검출 영역(11A ∼ 14A) 내에 존재하는 검출 대상(31)의 존재를 전파 전달의 고유치의 변화로서 바깥 패널(11 ∼ 14)에서 검출한 주파수 f와 기준 발진기(22)로부터 얻어진 주파수 f0를 믹싱하고, 믹싱된 주파수(mf + nf0; 단, m, n은 -∞ ∼ +∞의 정수)로 만들 수 있는 것이다. 또, 주파수를 전압으로서 변환하는 F-V 변환기(26)는, 대역 통과 필터(24)를 통과한 주파수 패턴을 전압으로서 검출한다. 믹서(23)와 F-V 변환기(26)는, 결과적으로, 주파수 패턴의 변화를 기준 발진기(22)로부터 얻어진 주파수 f0에 의해 믹싱하고, 선택된 주파수 패턴을 F-V 변환기(26)에 의해 검출하고, 각각의 주파수 패턴에 대응하는 전압치의 변화 또는 각각의 주파수 패턴의 패턴 매칭을 행한다.
차량(1)의 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 하여 방사하는 마이크로파의 주파수를 가지는 UWB 발진기(21)는, 전자파 방사 공간이 되는 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)과, 바깥 패널(11 ∼ 14) 사이에 마이크로파 공진 회로를 형성하고, 상기 전자파 방사 공간의 전달 상태로 결정되는 복수의 각각의 공진 주파수에 공진 에너지를 공급한다. 즉, UWB 발진기(21)가 공급하는 복수의 공진 주파수에서는 공진 상태가 되고, 그 외의 다른 복수의 주파수에서 반사 또는 흡수를 일으키고, 그들의 고정치는 각각의 주파수에 대응한 것이 된다. 검출 영역(11A ∼ 14A)에 검출 대상(31)이 존재하면, 상기 검출 대상(31)이 안테나가 되고, 안테나로서 기능하는 바깥 패널(11 ∼ 14)과 대응하여, 안테나끼리 결합 관계가 생긴다.
이 때, 검출 대상(31)으로부터의 거리에 해당하는 파장 성분(주파수 성분)은, 검출 대상(31)이 안테나가 되고, 안테나로서 기능하는 바깥 패널(11 ∼ 14) 사이에서 안테나끼리 결합 관계가 생기고, 바깥 패널(11 ∼ 14)으로부터 출력되는 복수의 발진 주파수에 영향을 미치고, 검출 대상(31)의 반사 또는 흡수에 의해, 진폭을 크게 하는 주파수, 진폭을 작게 하는 주파수 등 각각의 주파수가 변화된다.
예를 들어, 바깥 패널(11 ∼ 14)에 의해 결정되는 고정치는, 검출 대상(31)이 존재하지 않을 때, F-V 변환기(26)는 각각의 주파수에 대응하는 전압치의 변화로 한 특정 주파수 패턴이 된다. 그러나, 검출 대상(31)이 존재하면, 전자파 방사 공간인 검출 영역(11A ∼ 14A)의 상태 변화에 의해 전파 전달의 고유치가 변화되고, F-V 변환기(26)의 출력은 검출 대상(31)이 존재하지 않을 때와 상이한 주파수 패턴이 된다.
상기한 바와 같이, UWB 발진기(21)의 주파수 대역이 넓기 때문에, 바깥 패널(11 ∼ 14)으로부터 방사되는 마이크로파는, 다수의 공진 주파수를 가지게 된다. 바깥 패널(11 ∼ 14)에는, 전자파 방사 공간의 전달 상태에 따라서 정재파가 형성되지만, 검출 대상(31)의 존재에 의해 전파 전달의 고유치가 변화되면, 그때까지 바깥 패널(11 ∼ 14)에 형성되어 있던 정재파가 변화하게 된다.
믹서(23)는 UWB 발진기(21)로부터 얻어진 주파수 f와 기준 발진기(22)로부터 얻어진 주파수 f0를 믹싱해서 다운컨버트하고, F-V 변환기(26)에 의해 주파수 패턴을 얻는다. 또, 인식 회로(27)는 대역 통과 필터(24)를 통과한 주파수를 F-V 변환기(26)를 통과시킨 신호로 하여, 전자파 방사 공간인 검출 영역(11A ∼ 14A)의 상태 변화를 마이크로파의 전파 전달의 고유치의 차이로서 검출하는 것이다. 이렇게 검출된 주파수 패턴의 변화는, 거리, 크기 등의 상태를 사전에 기준 주파수 패턴으로서 측정해 두고, 상기 기준 주파수 패턴를 기준으로 하여 거리, 크기 등을 추정함으로써, 거리, 크기 등을 검출할 수 있다.
따라서, 사람 등이 근접하면 사람 및 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 간주하여 안테나끼리 결합 관계가 생기고, 그때까지 사람 등이 없을 경우의 각각의 주파수의 고유치의 변화는, 다른 각각의 주파수의 전파 전달의 고유치가 되기 때문에, 그것을 주파수 패턴의 변화로서 검출할 수 있다.
즉, 이 때, 사람, 물건, 크기 등의 검출 대상(31)의 정보는, 그들의 특성을 인식 회로(27) 내에서 맵핑한 기준 주파수 패턴과 비교하여 판단한다. 이러한 방법에 의하면, 도어의 자동 개폐 조작 시의 변화와, 사람이나 물건 등의 검출 대상(31)의 접근도 구별할 수 있다.
또, 인식 회로(27)는 그 출력을 전자 제어 회로(2)에 입력하고 있다. 본 실시예의 전자 제어 회로(2)는, 도어 개폐 시스템의 장애물 검지를 실행하는 마이크 로 컴퓨터로 이루어지고, 도어를 개폐할 때에, 안전하게 도어를 개폐할 수 있는지, 장애물이 존재하지 않는지의 여부를 판정하고, 사람 또는 구조물을 검지하면 도어의 개폐를 정지시키거나, 차량(1) 내에 경보음를 발생시킨다.
한편, 본 실시예의 근접 센서(10)를 구성하는 UWB 발진기(21), 기준 발진기(22), 믹서(23), 대역 통과 필터(24), F-V 변환기(26)는, 차량(1)의 각각의 도어의 바깥 패널(11 ∼ 14)과 내부 패널(미도시) 사이에 내장되어 있다. 그리고, F-V 변환기(26)의 출력은, 인식 회로(27) 및 전자 제어 회로(2)에 입력된다. 본 실시예에서는, 전자 제어 회로(2)는, 도어 개폐 시스템의 장애물 검지 장치를 실행하는 마이크로 컴퓨터를 사용하고 있다.
이와 같이, 본 실시예의 근접 센서(10)는, 차량(1)에 일체로 또는 분리 가능하게 장착하여 이루어지는 바깥 패널(11 ∼ 14)에 의하여 이루어지는 전기 전도성 부재와, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 외측에 설정된 검출 영역(11A ∼ 14A)과, 바깥 패널(11 ∼ 14)에 마이크로파를 공급하는 광대역의 주파수를 출력하는 UWB 발진기(21)와, 바깥 패널(11 ∼ 14)에 의하여 이루어지는 전기 전도성 부재의 UWB 발진기(21)의 급전점 a와 상이한 수전점 b에 대역 통과 필터(24)를 통해서 노이즈를 제거하고 다운 컨버트용 기준 발진기(22)의 주파수를 입력해서 믹싱하는 믹서(23)와, 믹서(23)를 통과시킨 주파수 패턴에 따라 검출 영역(11A ∼ 14A)의 변화를 인식하는 인식 회로(27)를 구비한다.
이렇게 구성한 본 실시예의 근접 센서(10)는, 다음과 같이 동작한다.
먼저, UWB 발진기(21)는, 공진 회로를 형성하는 차량(1)의 각각의 도어의 바 깥 패널(11 ∼ 14)과 검출 영역(11A ∼ 14A)에 대하여, 광대역의 마이크로파를 공급한다. 전파 전달의 고유치는, 검출 영역(11A ∼ 14A)과 바깥 패널(11 ∼ 14)과 검출 대상(31)의 관계에 의하여 결정된다. 그밖에 패널(11 ∼ 14)로부터 방사되는 각각의 주파수의 전파 전달의 고유치가, 검출 대상(31)의 존재 여부에 의해 변화된다.
즉, 바깥 패널(11 ∼ 14)과 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)으로 구성되는 공진 회로는, UWB 발진기(21)에 의하여 형성된 마이크로파에 의해 공진되고, 반사 또는 흡수를 일으키는 검출 대상(31)이 검출 영역(11A ∼ 14A) 내에 존재하지 않을 경우에는, 특정한 복수 주파수의 전파 전달의 고유치가 된다. 그러나, 검출 대상(31)이 바깥 패널(11 ∼ 14)에 근접하면, 마이크로파가 검출 대상(31)에서 반사 또는 흡수된다. 그러면, 바깥 패널(11 ∼ 14)과 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)으로 구성된 공진 회로는, 검출 대상(31)이 존재하지 않을 때와는 상이한 마이크로파의 전파 전달의 고유치가 되어서 나타난다. 예를 들면, 검출 영역(11A ∼ 14A)에 검출 대상(31)이 존재하면 UWB 발진기(21)로부터 공급된 주파수의 전달 상태는, 검출 대상(31)이 존재하지 않는 때와 상이하게 된다. 이러한 차이는, 대역 통과 필터(24)를 통해서 노이즈를 제거하고, 소정의 대역의 주파수만을 선택하고, 선택된 주파수를 기준 발진기(22)의 출력 주파수 f0와 함께 믹서(23)에 도입하고, 상기 믹서(23)에 의해 믹싱 및 다운컨버트하며, 믹싱주파수는 f + f0가 된다. 믹서(23)로부터의 믹싱 주파수(f + f0)는, F-V 변환기(26)에 입력되어서, 고 정치에 근거한 주파수 패턴으로서 검출된다.
믹싱 주파수(f + f0)의 검출은, 인식 회로(27)에 의해 대역 통과 필터(24)를 통과한 주파수를 F-V 변환기(26)를 통과시킨 주파수 패턴의 차이를, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 상태 변화로서 인식하는 것이다. 이렇게 검출된 주파수 패턴의 변화는, 거리, 크기 등에 해당하는 기준 주파수 패턴을 사전에 측정해 두고, 상기 기준 주파수 패턴에 의하여 거리, 크기 등을 추정함으로써, 거리, 크기 등을 검출할 수 있다. 또, 기준 주파수 패턴은, 그 변화 속도에 의하여 검출 대상(31)의 이동 속도와 거리를 검출할 수 있다.
UWB 발진기(21)는, 사용 주파수가 광대역인 마이크로파를 발진하는 발진기이므로, 염가이며 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 복수 방사할 수 있는 주파수를 선택할 수 있으므로, 장치 전체를 염가로 만들 수 있다. 또, 본 실시예에서는, 차량(1) 도어의 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 설정하였다. 상기 도어의 개폐에 의하여, 바깥 패널(11 ∼ 14) 외측의 습도, 온도, 기압 변화를 수반하는 전자파 방사 공간에서 이루어지는 검출 영역(1lA ∼ 14A)의 상태가 변화된다. 이 경우에도, 광대역인 마이크로파를 발진하는 UWB 발진기(21)는, 복수의 주파수를 방사할 수 있기 때문에, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)을 정확하게 검출할 수 있다. 특히, 차량(1)의 도어를 안테나로 하면, 방범 시스템, 키레스엔트리 시스템 등의 센서로서 사용할 수 있고, UWB 발진기(21)의 주파수 대역을 선택함으로써, 차량(1) 도어의 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 30cm정도 이내로 검출 영역(1lA ∼ 14A)을 설정할 수도 있다. 따라서, 전자파 방사 공간의 장을 차량(1) 도어의 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 30cm정도 이내로 설정할 수도 있다.
실시예 1의 근접 센서는, 바깥 패널(11 ∼ 14)과 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31) 사이에 마이크로파 공진 회로를 형성하기 때문에, 전자파의 전계·자계의 상호 영향이 커지고, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상의 전기 용량에 의한 영향을 쉽게 받지 않기 때문에, 검출 정밀도가 향상된다. 특히, 본 실시예의 근접 센서는, 종래의 전기 용량 검출 방식과 비교하여, 검출 영역의 습도, 온도, 수증기, 압력 등의 분위기에 의해 영향을 받지 않고 검출할 수 있기 때문에, 장치를 염가로 만들 수 있다. 또, UWB 발진기(21)는, 복수의 주파수를 방사하기 때문에, 시뮬레이션의 결과를 이용할 수 있기 때문에, 급전점 a, 수전점 b을 설정하면, 바깥 패널(11 ∼ 14)로 이루어지는 전기 전도성 부재로부터의 방사파를 확실하게 잡을 수 있다. 따라서 근거리의 검출이 용이하고, 염가로 제조 가능한 상태 검출을 행할 수 있다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서는, 급전점 a, 수전점 b를 한쌍 가진다. 그러나, 본 발명을 실시할 경우에, 급전점 a, 수전점 b의 쌍의 급수전점에 구속되지 않고, 본 실시예와 같이 , 수전점 b을 복수로 할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예 2의 근접 센서의 기능 블럭도이다.
본 실시예 2의 근접 센서(10)는, 실시예 1의 회로 구성에, 바깥 패널(11 ∼ 14)로 이루어지는 전기 전도성 부재에 2개의 수전점 b를 설치한 것이다. 이들 급 전점 b에는, 각각 대역 통과 필터(124)를 통해서 노이즈를 제거하고, 고주파 증폭기(125)로 증폭하고, 다운컨버트용 기준 발진기(122)의 주파수를 입력해서 믹싱하는 믹서(123)와, 믹서(123)를 통과시킨 주파수 패턴에 따라 검출 영역(11A ∼ 14A)의 변화를 인식하는 인식 회로(27)를 구비하고 있다. 실시예 2에 추가된 기본 회로 구성은, 실시예 1의 회로 구성, 즉, 기준 발진기(22), 믹서(23), 대역 통과 필터(24), 고주파 증폭기(25), F-V 변환기(26), 인식 회로(27)와 동일하다.
도 3의 실시예는, 바깥 패널(11 ∼ 14)로 이루어지는 전기 전도성 부재에 수전점 b를 복수개(2개 이상) 설치한 예를 나타낸다. 이렇게 바깥 패널(11 ∼ 14)에 복수(2개 이상)의 수전점 b를 설치하면, 보다 검출 분해능이 향상됨과 동시에, S/N비를 확보할 수 있다. 본 실시예에서는, 수전점 b을 2개로 하지만, 2개의 고정치의 차이를 검출할 수 있고, 검출 분해능이 수전점 b를 1개로 할 때보다 향상된다. 물론, 수전점 b는 2개 이상으로 하면, 그만큼 검출 분해능도 향상된다.
본 실시예와 같이, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 크기가 클 경우, 예를 들면, 실시예 1과 같이, 한 쌍의 급전점 a, 수전점 b에서는, 급전점 a로부터 전자파가 방사되어서, 다시(수전점 b으로) 피드백될 때까지의 거리가 길어지고, 신호가 감쇠하는 경우가 있으므로, 복수의 수전점 b을 설치하면, 감도가 향상되는 동시에, S/N비를 양호하게할 수 있다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서는, 급전점 a, 수전점 b를 한 쌍 가지지만, 본 발명을 실시할 경우에는, 급전점 a와 수전점 b을 공통으로 할 수도 있다. 또, 상기 실시예 1의 근접 센서(10)는, 검출 대상(31)의 존재를 검출하는 것이지만, 검출 대상(31)의 움직임을 검출할 수도 있다.
도 4은 본발명의 실시예 3의 근접 센서의 기능 블럭도이다.
실시예 3은, 방향성 커플러(28)를 이용함으로써, 급전점 a와 수전점 b을 가지는 구성을, 단일 급전점 a(혹은 수전점 b)만으로 할 수도 있다.
도 4에서, 방향성 커플러(28)는 UWB 발진기(21)의 출력을 바깥 패널(11 ∼ 14)에 공급하지만, 바깥 패널(11 ∼ 14)에 중첩되는 주파수를 UWB 발진기(21)에 전하지 않고, 대역 통과 필터(24)에 전하는 회로이다. 즉, 방향성 커플러(28)는, 급전점 a에서 반사하거나 수전점 b를 겸하는 급전점 a에 공급되어서 바깥 패널(11 ∼ 14)에 중첩되고 있는 UWB 발진기(21)의 출력에 의해 그 출력 주파수가 변동되는 것을 방지하기 위하여 형성된 회로이다.
실시예 3에 따른 근접 센서(10)는, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 크기에 비하여 파장이 충분히 짧은 주파수에서 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로서 마이크로파의 광대역의 주파수를 공급하는 UWB 발진기(21)와, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 UWB 발진기(21)의 급전점 a와 상기 급전점 a로부터 방향성 커플러(28), 대역 통과 필터(24)를 통해서 노이즈를 제거하고, 다운 컨버트용 주파수를 발진하는 기준 발진기(22)가 출력하는 주파수를 입력해서 믹싱하는 동시에 도플러 주파수를 검출하는 믹서(23)와, 믹서(23)를 통과한 각각의 주파수 패턴에 따라 검출 영역(11A ∼ 14A)의 변화를 인식하는 인식 회로(27)를 구비하는 실시예로서 구성할 수 있다.
따라서, 상기 실시예 3의 근접 센서(10)는, UWB 발진기(21)로부터 마이크로 파를 바깥 패널(11 ∼ 14)에 공급하면, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)과 바깥 패널(11 ∼ 14)로 이루어지는 전기 전도성 부재 사이에서 마이크로파 공진 회로를 형성하고, 상기 검출 영역(11A ∼ 14A)과 바깥 패널(11 ∼ 14)에서 설정되는 각각의 주파수에 대응하는 전파 전달의 고유치에 따라서 복수의 각각의 주파수에서 공진한다. 먼저, 인식 회로(27)에는, 이 때의, 검출 영역(11A ∼ 14A)에 반사가 일어나는 검출 대상(31)이 존재하지 않는 경우의 전파 전달의 고유치에 따른 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 얻어지는 주파수 패턴을 기록한다. 사람 등의 검출 대상(31)이 바깥 패널(11 ∼ 14)에 근접하면, 전자파 방사 공간에서 이루어지는 검출 영역(11A ∼ 14A)에서의 각각의 주파수에 대응하는 전파 전달의 고유치의 차이에 의해, 바깥 패널(11 ∼ 14)과 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)으로 형성되는 공진 회로의 공진 주파수가 변화된다. 이 때, 바깥 패널(11 ∼ 14)에는, 사람 등의 검출 대상(31)이 영향을 미치는 전파 전달의 차이에 따른 각각의 주파수(파장) 성분에 의한 정재파가 발생한다.
바깥 패널(11 ∼ 14)에 중첩되는 복수의 주파수는, 대역 통과 필터(24)를 통하여 선택되어, 고주파 증폭기(25)로 증폭시키고, 선택된 상기 주파수와 기준 발진기(22)의 출력 주파수를 믹싱하고, 기준 발진기(22)의 주파수에서 다운컨버트하고, 그 주파수의 변화를 F-V 변환기(26)의 출력으로 한다. 인식 회로(27)는, F-V 변환기(26)의 출력으로서 검출된 주파수 패턴을 사전에 알려진 기준 주파수 패턴과 비교하고, 그 기준 신호에 의하여 거리, 크기 등의 판단을 행한다. 또, 인식 회로(27)는, 기준 주파수 패턴의 변화의 각각의 주파수의 도플러 시프트로부터 검출 대상(31)이 움직이는 속도를 검출할 수도 있다.
[실시예 4]
상기 실시예 1 내지 실시예 3에 따른 근접 센서(10)는, 검출 대상(31)의 존재를 검출하지만, 검출 대상(31)의 움직임을 검출할 수도 있다.
도 5은 본 발명의 실시예 4의 근접 센서의 기능 블럭도이다.
실시예 4에 따른 근접 센서(10)는, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 크기에 비하여 파장이 충분히 짧은 주파수에서 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로서 마이크로파의 광대역의 주파수를 공급하는 UWB 발진기(21)와, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 UWB 발진기(21)의 급전점 a는, 별개의 급전점 b에 대역 통과 필터(24)를 통해서 노이즈를 제거하고, 다운 컨버트용 주파수를 발진하는 기준 발진기(22) 및 방향성 커플러(28)를 통해서 UWB 발진기(21)의 출력 주파수를 입력해서 믹싱하는 동시에, 도플러 주파수를 검출하는 믹서(23)와, 믹서(23)를 통과한 소정 대역의 주파수에 따라 검출 영역(11A ∼ 14A)의 전달 상태의 변화를 인식하는 인식 회로(27)를 구비하는 실시예에 의하여 구성될 수 있다.
따라서, 상기 실시예 4의 근접 센서(10)는, UWB 발진기(21)로부터 마이크로파를 바깥 패널(11 ∼ 14)에 공급하면, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)과 바깥 패널(11 ∼ 14) 사이에서 마이크로파 공진 회로를 형성하고, 상기 검출 영역(11A ∼ 14A)과 바깥 패널(11A ∼ 14A)에서 설정되는 복수의 각각의 주파수에서 공진한다. 인식 회로(27)는, 검출 영역(11A ∼ 14A)에 반사를 일으키는 검출 대상(31)이 존재하지 않을 경우의 각각의 주파수에 대응하는 고정치에 따른, 바깥 패 널(11 ∼ 14)로부터 얻어지는 주파수 패턴을 기록한다. 바깥 패널(11 ∼ 14)의 근처에 검출 대상(31)이 근접하면, 전자파 방사 공간의 각각의 주파수의 전파 전달의 고유치의 차이가 생기고, 바깥 패널(11 ∼ 14)과 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)에 의하여 형성되는 공진 회로의 주파수 패턴이 변화된다. 이 때, 바깥 패널(11 ∼ 14)에는, 사람 등의 검출 대상(31)이 영향을 미치는 전파 전달의 고유치의 차이에 따른 주파수(파장) 성분의 정재파가 발생한다. 이 때 바깥 패널(11 ∼ 14)에 중첩되는 주파수는, 대역 통과 필터(24)를 통해서 선택되는 동시에, 선택된 상기 주파수에 UWB 발진기(21)의 출력 주파수를 믹싱하고, 양쪽에서 도플러 주파수 성분을 추출하고, 또한 기준 발진기(22)의 주파수에 의해 다운컨버트한다. 얻어진 주파수의 변화는, F-V 변환기(26)의 출력의 각각의 주파수에 대응하는 주파수 패턴에 의하여 판단한다. 인식 회로(27)는, 검출된 주파수 패턴을 사전에 알려진 기준 주파수 패턴과 비교하고, 그 기준 신호로부터 거리, 크기 등을 검출한다. 또, 인식 회로(27)는, 도플러 주파수에 의해 검출 대상(31)이 움직이는 속도를 검출할 수 있다.
인식 회로(27)는, 전파 전달의 고유치의 변화의 차이에 따른 주파수 패턴에 의해 상기 전자파 방사 공간인 검출 영역(11A ∼ 14A)의 변화를 패턴 인식하며, 주파수 패턴을 사전에 알려진 거리, 크기 등에 대응하는 기준 주파수 패턴과 비교함으로써, 거리, 크기 등을 검출하며, 또, 그 주파수 패턴의 각각의 주파수의 도플러 시프트에 의해, 검출 대상(31)의 이동 속도를 검출하는 아날로그 회로 또는 디지털 회로에 의하여 구성되면 된다.
여기서, 실시예 1 내지 4에 따른 근접 센서(10)는, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 크기에 비하여, 파장이 충분히 짧은 주파수에서 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로서 방사하는 마이크로파의 광대역의 주파수를 출력하는 UWB 발진기(21)를 구비하고, 바깥 패널(11 ∼ 14)과 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31) 사이에 공진 회로를 형성하고, UWB 발진기(21)의 급전점에서 공급한 주파수의 전달 상태의 차이에 따른, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 변화를 주파수 패턴의 변화로서 검출한다.
따라서, 차량(1)의 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 하여 공급하는 마이크로파의 주파수를 가지는 UWB 발진기(21)는, 전자파 방사 공간이 되는 검출 영역(11A ∼14A)의 검출 대상(31)과 바깥 패널(11 ∼ 14) 사이에 마이크로파 공진 회로를 형성하고, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 마이크로파를 방사한다. 따라서, 반사 또는 흡수를 일으키는 검출 대상(31)의 존재 유무에 따라서, 특정 주파수에 대응하는 전파 전달의 고유치의 차이가 생긴다. 또, 바깥 패널(11 ∼ 14)에 사람 등의 검출 대상(31)이 근접하면, 방사 전자파의 전계·자계가 검출 대상(31)에서 반사 또는 흡수된다. 즉, 사람 등의 검출 대상(31)이 떨어져서 정지하고 있었을 때와 비교하여, 전자파 방사 공간의 전파 전달의 고유치가 변화하기 때문에, 주파수 패턴의 각각의 주파수의 도플러 시프트의 차이로서 잡을 수 있고, 그 주파수 패턴을 판단함으로써, 검출 대상(31)의 근접 속도 및 거리를 판단할 수 있다.
한편, 본 실시예의 근접 센서(10)는, 차량(1)에서 이용하고 있기 때문에, 도어의 바깥 패널(11 ∼ 14)과 같이 전기 전도성 부재로서 사용할 수 있는 구성 부품이 많이 존재하고, 다른 구성 부품의 사용도 가능하므로, 차량용으로서 사용하는 것이 바람직하다.
[실시예 5]
실시예 1 내지 실시예 4의 근접 센서(10)는 UWB 발진기(21)를 사용하지만, 300MHz ∼ 300GHz의 마이크로파를 발진하는 출력 발진기로 대체할 수도 있다. 이 때, 검출 영역(11A ∼ 14A)과 상기 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)을 포함하는 마이크로파 공진 회로는, 마이크로파 발진부(30)가 된다.
도 7은 본 발명의 실시예 5의 근접 센서의 기능 블럭도이다.
도 7에서, 주파수가 300MHz ∼ 300GHz의 마이크로파를 발진하는 출력 발진기(121)은, 안테나로서 기능하는 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 마이크로파를 방사하고, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 주위의 전자파 방사 공간인 검출 영역(11A ∼ 14A)의 전달 상태의 변화를 검출하는 것이다. 검출 영역(11A ∼ 14A)과 바깥 패널(11 ∼ 14)에 의해 결정되는 전자파 방사 공간은, 복수의 주파수에 대응하는 전파 전달의 고유치에 따라서 특정 공진 주파수를 가지기 때문에, 출력 발진기(121)에는 다른 곳으로부터 발진 주파수를 제어할 수 있는 타려 마이크로파발생기가 사용된다.
본 발명의 실시예에 따른 출력 발진기(121)는, 전자파 방사 공간인 검출 영역(11A ∼ 14A)의 변화에 따라 발진 주파수 f의 반사·흡수에 대응할 수 있다. 상기 출력 발진기(121)의 출력은, 믹서(23)를 통하여 바깥 패널(11 ∼ 14)의 급전점 a에 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 검출 영역(11A ∼ 14A)은, 바깥 패널(11 ∼ 14)에 대하여, 방사하는 마이크로파의 주파수의 반 파장분의 거리의 외측에 설정된다.
대역 통과 필터(24)는, 하나의 믹싱 주파수(f + f0)만 선택하는 필터이며, 또, VSWR 메터(29)는, 대역 통과 필터(24)를 통과한 주파수의 VSWR을 검출한다. 결과적으로, 믹서(23)는, 출력 발진기(121)로부터 얻어진 주파수 f와 바깥 패널(11 ∼ 14)에 중첩된 주파수를 기준 발진기(22)로부터 얻어진 주파수 f0로 믹싱해서 다운컨버트하고, 출력 발진기(121)의 주파수 변화를 대역 통과 필터(24)를 통해서 변동 차분의 주파수로서 선택하고, 선택된 상기 주파수의 정재파를 VSWR 메터(29)에 의해 검출한다.
이 때, 통상적으로 출력 발진기(121)에서 바깥 패널(11 ∼ 14)에 공급되는 주파수는, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 효율적으로 방사되면 전체의 정재파 비가 작아지게 되는 주파수로 설정된다. 부가하여 기재하면, 통상적으로 검출 대상(31)이 존재하지 않을 경우의 대역 통과 필터(24)를 통과시킨 주파수의 VSWR는, 바깥 패널(11 ∼ 14)으로부터 방사되는 마이크로파의 방사 효율을 좋게 하기 위하여 최소로 설정된다. 그러나, 본 발명을 실시할 경우에는, 상기 VSWR을 최소한으로 하는 것이 전제 조건이 되는 것은 아니다.
그러나, 전자파 방사 공간인 검출 영역(11A ∼ 14A)의 상태 변화는, 바깥 패널(11 ∼ 14)과 검출 영역(11A ∼ 14A) 사이의 주파수 매칭에 어긋나서 나타난다. 상기 매칭의 검출은, 검출 대상(31)이 존재하지 않을 때, VSWR 메터(29)를 모니터링하여 VSWR가 최소가 되도록 하고 있다.
즉, 바깥 패널(11 ∼ 14)과 검출 영역(11A ∼ 14A)은, 바깥 패널(11 ∼ 14) 의 크기에 비하여, 파장이 충분히 짧은 특정 주파수에서 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 하여 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)을 포함해서 마이크로파 공진 회로를 형성하는 마이크로파 발진부(30)를 구성한 것이 된다.
이와 같이 바깥 프레임(11 ∼ 14)으로부터 방사되는 마이크로파의 주파수는, 다수 존재한다. 출력 발진기(121)의 주파수 대역은, 그들이 방사되는 마이크로파의 주파수의 일부 또는 전부를 포함한다. 믹서(23)는, 출력 발진기(121)로부터 얻어진 주파수 f와 기준 발진기(22)로부터 얻어진 주파수 f0를 믹싱해서 다운컨버트하고, VSWR 메터(29)에 의해 상기 VSWR을 측정한다. VSWR 메터(29)를 모니터링하여 VSWR이 최소가 되도록 한 상태를 초기 설정한 상태에서는, 사람 등이 근접하면, 사람 및 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 간주하여 안테나끼리 결합 관계가 생기고, 그것이 특정 주파수의 변화로서 검출된다.
또한, 인식 회로(27)는, 대역 통과 필터(24)를 통과한 주파수의 VSWR를 검파하는 VSWR 메터(29)를 통과시킨 신호에 따라 전자파 방사 공간인 검출 영역(11A ∼ 14A)의 상태 변화를 식별한다. 이 검출된 신호 변화는, 거리, 크기 등에 해당하는 신호 상태를 사전에 기준 정보를 측정해 두고, 상기 기준 정보로부터 거리, 크기 등을 추정함으로써, 거리, 크기 등의 검출을 행하는 것이다.
즉, 이 때, 검출 대상(31)으로서 사람, 물건, 크기 등의 정보는, 그들의 특성을 인식 회로(27) 내부에서 맵핑한 데이타와 비교 참조하여 검지한다. 이 방법은, 도어의 자동개폐 조작 시의 변화와, 사람이나 물건의 접근을 구별할 수 있다. 또한, 인식 회로(27)는 그 출력을 전자 제어 회로(2)에 입력한다.
이 때, 본 실시예의 근접 센서를 구성하는 출력 발진기(121), 기준 발진기(22), 믹서(23), 대역 통과 필터(24), 및 VSWR 메터(29)는, 차량(1)의 각각의 도어의 바깥 패널(11 ∼ 14)과 내부 패널(도시하지 않은) 사이에 내장되어 있다. 그리고, VSWR 메터(29)의 출력은, 인식 회로(27) 및 전자 제어 회로(2)에 입력된다. 본 실시에서, 전자 제어 회로(2)는 도어 개폐 시스템의 장애물 검지 장치를 실행하는 마이크로 컴퓨터가 된다.
본 실시예의 근접 센서(10)는, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 크기에 비하여, 파장이 충분히 짧은 주파수에서 바깥 패널(11 ∼ 14) 및 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)을 공진 회로로 하는 마이크로파를 발진하는 출력 발진기(121)와, 믹싱 주파수를 얻는 마이크로파를 발진하는 기준 발진기(22)와, 출력 발진기(121)로부터 얻어진 마이크로파를 바깥 패널(11 ∼ 14) 및 검출 영역(11A ∼ 14A)에 의해 얻어진 출력 주파수를, 기준 발진기(22)로부터 얻어진 주파수에 믹싱해서 소정의 주파수를 검출하는 믹서(23)와, 믹서(23)에서 검출한 주파수로부터 특정 주파수만을 선택하는 대역 통과 필터(24)와, 대역 통과 필터(24)를 통과시킨 주파수의 정재파에 따라 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 방사하는 특정 출력 주파수를 결정하는 출력 발진기(121)로 피드백하는 피드백 시스템(28)과, 대역 통과 필터(24)를 통과시킨 주파수의 정재파에 따라 검출 영역(11A ∼ 14A)의 변화를 식별하는 인식 회로(27)를 구비한다.
여기서, 본 실시예의 근접 센서(10)는, 출력 발진기(121)와, 기준 발진 기(22)와, 믹서(23)와, 대역 통과 필터(24)와, VSWR 메터(29)와, 피드백 시스템(28)은, 대역 통과 필터(24)를 통과시킨 주파수의 정재파에 따라 전자파 방사 공간인 검출 영역(11A ∼ 14A)과 바깥 패널(1l ∼ 14)로 이루어지는 전기 전도성 패널의 공진을 얻는 마이크로파 발진부(30)를 구비하고 있다. 마이크로파 발진부(30)는, 전자파 방사 공간인 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)이 바깥 패널(11 ∼ 14)로 이루어지는 전기 전도성 패널의 크기에 비하여, 파장이 충분히 짧은 주파수를 공급한다.
따라서, 본 실시예의 근접 센서(10)는, 바깥 패널(11 ∼ 14)로 이루어지는 전기 전도성 패널의 크기에 비하여, 파장이 충분히 짧은 특정 주파수에서 바깥 패널(11 ∼ 14)로 이루어지는 전기 전도성 패널을 안테나로서 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)을 포함하여 마이크로파 공진 회로를 형성하는 마이크로파 발진부(30)를 구비한다.
전술한 바와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 근접 센서(10)는, 다음과 같이 동작한다.
본 실시예의 근접 센서(10)는, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 크기에 비하여, 파장이 충분히 짧은 특정 주파수에서 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 하여 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)을 포함하여 마이크로파 회로를 형성한다. 마이크로파가 발진하면 바깥 패널(11 ∼ 14)에는, 각각의 주파수에 대응하는 전파 전달의 고유치에 따라서 몇개의 정재파가 발생한다. 발진 주파수가 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 전자파가 되어서 방사되어도 검출 대상(31)이 존재하지 않을 경우에는, 전 자파 방사 공간에 변화가 발생하지 않기 때문에, 그 때의 발진 주파수의 주파수 변동은 시공 조건에 의해 결정된다. 그러나, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 근처에 사람 등 검출 대상(31)이 근접하거나, 존재할 경우는, 전자파 방사 공간의 전계가 검출 대상(31)에서 반사 또는 흡수되고, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 전자파 방사 공간의 장이 변화된다.
이와 같이, 검출 영역(11A ∼ 14A)와 바깥 패널(11 ∼ 14)과 사람 등 검출 대상(27)의 관계는, 공동 발진 회로를 형성하는 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 방사되는 특정 주파수에서 출력 발진기(121)의 출력이 변화된다. 이와 같이, 검출 대상(31)과 바깥 패널(11 ∼ 14) 사이의 상대 거리에 해당하는 마이크로파 공진 회로를 형성할 수 있는 회로 구성은, 마이크로파의 전계·자계의 상호간의 영향이 검출 대상(31)의 전기 용량의 영향보다 크고, 바깥 패널(11 ∼ 14) 사이의 전계 강도(자계)의 공진 회로로서 볼 수 있고, 전자파 방사 공간의 검출 대상(31)의 전기 용량에 의하여 쉽게 영향을 받지 않는다.
출력 발진기(121)의 주파수가, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 마이크로파로서 방사되어도, 반사 또는 흡수를 일으키는 검출 대상(31)이 검출 영역(11A ∼ 14A) 내에 존재하지 않을 경우에는, 출력 발진기(121)의 주파수 변동은 생기지 않는다. 그러나, 바깥 패널(11 ∼ 14)에 사람 등 검출 대상(31)이 근접하거나, 존재하면, 마이크로파가 검출 대상(31)에서 반사 또는 흡수되고, 전자파 방사 공간의 장이 변화된다. 이 때, 바깥 패널(11 ∼ 14)로 피드백된 반사파의 검출 대상(31)으로부터의 거리에 해당하는 파장 성분(주파수)이, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 출력되는 출 력 발진기(121)의 주파수에 가까운 주파수이면, 여러 종류의 주파수 성분이 존재하는 상태가 되지만, 현실적으로는, 공진 현상의 주파수로서는 1개의 주파수 f로 변화된다. 이 주파수 변화를 기준 발진기(22)의 출력 주파수 f0를 믹서(23)에 도입하고, 상기 믹서(23)가 믹싱함으로써 다운컨버트된 주파수는, 믹싱 주파수 mf + nf0가 된다. 상기 믹서(23)로부터의 믹싱주파수 mf + nf0는, 대역 통과 필터(24)를 통해서 변동 차분의 주파수, 즉, 믹싱 주파수 f+f0를 추출하고, 상기 추출된 믹싱 주파수 f+f0의 정재파를 VSWR 메터(29)가 검출한다.
믹싱 주파수 f+f0의 VSWR 메터(29)의 검출은, 인식 회로(27)에 의해 대역 통과 필터(24)를 통과한 주파수의 VSWR를 검파하는 VSWR 메터(29)를 통과시킨 신호의 대소에 의해, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 상태 변화에 의해 식별하는 것이다. 이 검출된 신호 변화는, 거리, 크기 등에 해당하는 신호 상태를 사전에 기준 정보로서 측정해 두고, 상기 기준 정보로부터 거리, 크기 등을 추정하여, 거리, 크기 등을 검출한다.
특별히, 출력 발진기(121)는, 사용 주파수가 300MHz ∼ 300GHz의 마이크로파를 발진하는 발진기이므로, 염가로 만들 수 있고, 마이크로파를 발생할 수 있으므로, 장치 전체를 염가로 만들 수 있다. 또, 본 실시예에서는 차량(1)의 도어의 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 하고 있다.
한편, 본 실시예의 근접 센서(10)는, 차량에 이용하고 있기 때문에, 도어의 바깥 패널(11 ∼ 14)과 같이 전기 전도성 부재로서 사용할 수 있는 구성 부품이 많고, 다른 구성 부품의 사용도 가능하기 때문에, 차량용으로서 사용하는 것이 바람직하다.
[실시예 6]
상기 실시예 1 내지 실시예 5의 근접 센서(10)는 UWB 발진기(21)과 같이 출력 주파수의 밴드 폭이 넓은 것, 또는 출력 발진기(121)과 같이 적극적으로 발진 주파수로 피드백시키고, 발진 주파수변화를 발생시키는 예를 설명했지만, 300MHz ∼ 300GHz의 마이크로파를 발진하는 출력 발진기를 부하 측에서 영향받기 용이한 발진기로서도 실시할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예 6에 따는 근접 센서의 기능 블럭도이다.
출력 발진기(221)는, 주파수가 300MHz ∼ 300GHz의 마이크로파를 발진하는 발진기로서, 안테나로서 기능하는 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 마이크로파를 방사하고, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 외주에 설정한 검출 영역(11A ∼ 14A)에 검출하고자 하는 사람, 물체 등의 검출 대상(31)이 존재하는지의 여부를 판단할 수 있는 정도로 주파수의 편이가 가능하다.
상기 출력 발진기(221)에서는, 구체적으로는, 외적 요인에 의하여 발진 주파수를 변화시키기 용이하다. 바꾸어 말하면, PLL 회로 등을 가지지 않는 외적 요인에 동조하기 쉬운 유전체 발진기 DRO 또는 LC 발진기를 이용한 것이다. 상기 출력 발진기(221)의 안테나 단자는, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 급수전점에 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 상기 출력 발진기(221)는, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 상태 변 화에 따라서, 그 파장의 변화, 즉, 출력 발진기(221)의 발진 주파수의 편이 및 상기 주파수의 진폭이 변화하게 된다.
다음에, 전자파 방사 공간의 상태 변화가, 출력 발진기(221)의 발진 주파수의 편이 및 상기 주파수의 진폭의 변화 등 주파수의 변화에 미치는 영향에 대하여 설명한다.
바깥 패널(11 ∼ 14)은, 출력 발진기(221)로부터 마이크로파의 공급을 받고, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 외측 방향으로 마이크로파를 방사한다. 전자파 방사 공간의 검출 영역(11A ∼ 14A)에 검출 대상(31)이 존재할 경우, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 방사된 전자파가 검출 대상(31)에서 반사 또는 흡수되고, 반사 또는 흡수된 전자파의 영향을 출력 발진기(221)의 출력 주파수의 변화가 되어 나타난다. 즉, 바깥 패널(11 ∼ 14)에 의해 검출 대상(31)을 검출하는 영역은, 공진 회로(51)로서 기능하고, 검출 대상(31)의 존재 여부에 의해 상이한 많은 공진 주파수를 가지게 된다. 출력 발진기(221)는, 그 구체화된 구조적 장치, 즉, 마이크로파 발생 장치(52)로서 생각하면, 2 ∼ 3개 정도의 복수의 공진 주파수를 가진다.
여기에서, 공진 회로(51)와 마이크로파 발생 장치(52)를 일체로 접속한 발진 주파수는, 서로 근사한 주파수이기 때문에, 공진 회로(51)의 발진 주파수가 출력 발진기(221)의 발진 주파수와 서로 영향을 끼치기 때문에, 양자는 공통되는 하나의 특정 공진 주파수로 발진하게 된다.
즉, 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 하여 마이크로파를 방사하는 공진 회로(51)와, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 크기에 비하여 파장이 충분히 짧은 주파수를 출 력하는 출력 발진기(221)로 이루어지는 마이크로파 발생장치(52)는, 공통되는 하나의 특정 공진 주파수가 되는 간주 회로(50)가 형성된다.
출력 발진기(22l)로부터 출력되고, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 방사된 마이크로파는, 검출 대상(31)에서 반사 또는 흡수된다. 상기 간주 회로(50)에서의 검출 대상(31)의 존재는, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 방사된 전자파가 검출 대상(31)에서 반사 또는 흡수되고, 그 결과가 출력 발진기(221)의 출력 주파수의 변화로서 나타난다. 검출 대상(31)의 검출은, 출력 발진기(221)의 발진 주파수의 편이 및 주파수의 진폭의 변화 등의 변화를 검출함으로써, 검출 대상(31)의 존재 여부, 이동 속도 및 크기 등을 얻을 수 있다.
전술한 바와 같이, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 마이크로파를 방사할 때, 검출 대상(31)이 근접하면, 바깥 패널(11 ∼ 14)과 검출 대상(31)이 상호간에 안테나로서 기능하는 공동 공진 회로로 간주하는 간주 회로(50)를 형성한다. 상기 간주 회로(50)에서, 검출 영역(11A ∼ 14A)은, 출력 발진기(221)로부터 출력되고, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 방사된 마이크로파가, 검출 대상(31)에서 반사 또는 흡수되고, 출력 발진기(221)의 발진 주파수의 편이 및 특정 주파수의 진폭이 되어서 반응하는 2차원 영역이 된다. 마찬가지로, 전자파 방사 공간은, 검출 영역(11A ∼ 14A)을 3차원적으로 잡은 마이크로파가 방사되는 3차원 공간이 된다. 따라서, 본발명의 실시예를 설명하는 검출 영역(11A ∼ 14A)의 전자파 방사 공간은, 모두 검출 대상(31)을 검출가능한 영역을 의미한다.
한편, 기준 발진기(22)는, PLL 회로 등에 의한 출력 주파수가 쉽게 변화하지 않는(안정된 주파수를 출력함) 회로에서, 전자파 방사 공간의 상태 변화에 의하여 영향을 받지 않는 특정 주파수 f0로 이루어지는 안정된 마이크로파를 발진하는 발진기로서, 통상적으로 출력 발진기(221)의 출력 주파수를 믹서(23)에 의하여 다운컨버트한다.
또, 검파기(32)는, 대역 통과 필터(24)를 통과한 신호를 검파해서 소정의 주파수의 진폭으로 형성한다. 상기 대역 통과 필터(24)와 검파기(32)는, 특정 믹싱주파수(f + f0) 복조하면 되므로, 본 발명을 실시할 경우에는, 대역 통과 필터(24)와 검파기(32)의 신호 처리의 순서에 관계없이, 주파수 변화를 기준 발진기(22)에 의해 믹싱하고, 대역 통과 필터(24)를 통해서 특정 주파수를 추출하고, 추출된 주파수를 검파기(32)에 의해 검파하고, 진폭 변화로 변환하는 것이면 된다.
또한, 인식 회로(27)는, 대역 통과 필터(24)를 통과한 주파수의 신호를 검파하는 검파기(32)를 통과시킨 주파수의 편이 및 그 특정 주파수의 진폭(전압) 변화로서 인식하고, 식별한다. 검출된 주파수의 편이 및 그 특정 주파수의 진폭 변화는, 검출 대상(31)의 거리, 크기에 해당하는 주파수 편이 및 특정 주파수의 진폭을 사전에 기준 전압으로서 측정해 두고, 상기 주파수 편이, 기준 전압에 따라서 거리, 크기 및 이동 속도를 추정하는 것이다. 이 때문에, 구체적으로, F-V 변환기, FFT 등과 메모리 등으로 구성되고, 믹서(23)를 통과시킨 주파수의 편이 및 상기 주파수의 진폭의 변화 등이 기억되어 있는 메모리 맵(memory map)을 가지고 있어서, 상기 메모리 맵의 정보와 비교하여 전자파 방사 공간의 변화를 판단한다. 그러나, 대역 통과 필터(24)의 대역을 좁게 설정했을 때에는, 검출 영역(11A ∼ 14A)에 검출 대상(31)이 존재하지 않는 때와, 존재할 때에, 대역 통과 필터(24)를 통과하는 검출 대상(31)의 유무를 2개의 값(ON, OFF)로 검출할 수 있다.
그리고, 방향성 커플러(28)는, 출력 발진기(221)의 출력이 전자파 방사 공간인 검출 영역(11A ∼ 14A)의 상태 변화에 의하여 좌우되어, 출력 주파수가 변화되기 때문에, 변화되는 주파수 성분만 믹서(23)에 입력하고, 기준 발진기(22)의 출력에까지 영향을 끼치지 않는다.
즉, 이 때, 사람, 물건, 그들의 크기 등의 주파수의 편이 및 주파수의 진폭 정보는, 그들의 정보를 인식 회로(27)의 내부에서 기준으로 하는 주파수의 편이 및 진폭 정보와 비교 및 참조하여, 검출 대상(31)까지의 거리, 검출 대상(31)의 크기, 검출 대상(31)의 이동 속도를 추정 및 판단한다. 전술한 방법은, 차량(1)의 도어의 자동 개폐 조작 시의 변화와, 사람이나 물건의 접근도 구별할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 실시예의 근접 센서는, 다음과 같이 동작한다.
출력 발진기(21)의 출력은, 차량(1)의 각 도어의 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 하여, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 전자파 방사 공간에 마이크로파를 방사한다. 이 때, 바깥 패널(11 ∼ 14)과 검출 대상(31)이 상호간이 안테나로서 기능하는 공동 공진 회로로 간주되는 간주 회로(50)를 형성하게 된다. 상기 공동 공진 회로로 간주되는 간주 회로(50)의 출력은, 1개의 주파수의 변화로서 출력 발진기(221)의 출력으로부터 얻어진 주파수 f로 나타난다. 얻어진 주파수 f와 기준 발 진기(22)로부터 얻어진 주파수 f0는, 믹서(23)에 의하여 기준 발진기(22)로부터 얻어진 주파수로 믹싱되고 다운컨버트되어, 믹서(23)를 통과시킨 주파수의 편이 및 상기 주파수의 진폭의 변화를 인식 회로(27)에서 확인하고, 검출 대상(31)의 존재 여부, 이동 속도 및 크기 등을 검출한다.
이와 같이, 검출 대상(31)과 바깥 패널(11 ∼ 14) 사이의 상대 거리에 해당하는 마이크로파의 공동 공진 회로로 간주되는 간주 회로(50)는, 마이크로파의 전계·자계의 상호간에 미치는 영향이 검출 대상(31)의 전기 용량의 영향보다 크고, 바깥 패널(11 ∼ 14) 사이의 전계 강도(자계)의 공진 회로(51)로 간주할 수 있고, 전자파 방사 공간의 검출 대상(31)의 전기 용량에 쉽게 영향을 받지 않는다.
출력 발진기(221)의 주파수가 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 마이크로파로서 방사되어도, 반사 또는 흡수를 일으키는 검출 대상(31)이 전자파 방사 공간 내에 존재하지 않을 경우에는, 출력 발진기(221)의 주파수 변동은 생기지 않는다.
그러나, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 근처에 검출 대상(31)이 근접하면, 마이크로파가 검출 대상(31)에서 반사 또는 흡수되고, 전자파 방사 공간의 상태가 변화된다. 이 때, 바깥 패널(11 ∼ 14)로 피드백된 반사파의 검출 대상(31)로부터의 거리에 해당하는 주파수 성분(파장 성분)은, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 출력되는 출력 발진기(221)의 주파수에 가까운 주파수이며, 형식적으로는, 2종류의 주파수가 존재하게 된다. 그러나, 실제로는, 주파수가 서로 합쳐져서, 공진 현상의 주파수로서는 1개의 주파수 f로 변화된다. 이 주파수 변화를 기준 발진기(22)의 출력 주파수 f0를 믹서(23)에 도입하고, 상기 믹서(23)에 의해 믹싱된 주파수는, 믹싱 주파수 |f + f0|와 믹싱 주파수 |f - f0|가 된다. 믹서(23)로부터의 믹싱 주파수(|f + f0|, |f - f0|)는, 대역 통과 필터(24)를 통해서 변동 차분의 주파수, 즉, 믹싱 주파수(f + f0) 또는 믹싱 주파수(f - f0)를 추출하고, 추출된 믹싱 주파수(f + f0) 또는 믹싱 주파수(f - f0)를 검파기(S커브 특성기)(32)에 의해 검파하고, 믹싱 주파수(f + f0) 또는 믹싱 주파수(f - f0) 진폭을 검출한다. 믹서(23)를 통과시킨 믹싱 주파수(f + f0)또는 믹싱 주파수(f - f0)의 편이 및 상기 주파수의 진폭의 변화를 인식 회로(27)에서 확인함으로써, 검출 대상(31)의 존재 여부, 이동 속도 및 크기 등을 검출한다.
본 실시예에서 사용하는 출력 발진기(221)는, 사용 주파수가 300MHz 내지 300GHz의 마이크로파를 발진하는 유전체 발진기로 형성되고, 염가이므로, 마이크로파를 발생할 수 있고, 장치 전체를 염가로 만들 수 있다.
따라서, 공지된 스마트 키와 조합하면, 차량(1)의 운전사가 차량(1)에 가까이 가면, 도어를 개방할 수 있다. 이 때, 전자 제어 회로(2)는, 예를 들면, 운전사의 도어의 반대 측에 사람이 숨어 있는 것을 검출할 수 있기 때문에, 운전사에게 그것을 경고할 수 있다. 또, 전자 제어 회로(2)는, 필요에 따라, 운전사측의 도어를 개방하지 않도록 하고, 이상이 생긴 것을 경고할 수도 있다. 물론, 전자 제어 회로(2)는, 운전사측의 도어 만을 개방하고, 운전사가 승차할 것을 재촉하고, 모든 도어를 잠금 상태로 할 수도 있다. 즉, 차량(1) 부근에 제 3자가 있는 것을, 스마트 키의 주인과 구별함으로써 판정하고, 운전자에게 그것을 경고할 수 있다. 또한, 전자 제어 회로(2)는, 스마트 키를 구별함으로써, 사람이 다가가면 키 조작하지 않아도 도어를 개방하고, 사람이 멀어지면 잠글 수도 있다.
[실시예 7]
상기 실시예 1 내지 실시예 6의 근접 센서(10)는, 출력 주파수의 밴드 폭이 넓은 UWB 발진기(21), 적극적으로 발진 주파수로 피드백시키고, 발진 주파수 변화를 발생시키는 출력 발진기(121)를 이용하는 예를 설명했지만, 안테나로서 기능하는 바깥 패널(11 ∼ 14)과, 상기 바깥 패널(11 ∼ 14)의 외주로 설정한 검출 영역(11A ∼ 14A)과, 검출하려는 검출 대상(31)이 존재 혹은 부재하는 공간을 발진기로 설정하여도 본 발명은 실시할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예 7에 따른 근접 센서의 기능 블럭도이다.
차량(1)의 각 도어의 금속판 등의 전기 전도성으로 이루어지는 바깥 패널(11 ∼ 14)에는, 그 수전점 b로부터 대역 통과 필터(24)와 고주파 증폭기(25)와 방향성 커플러(28)를 직렬로 접속하고, 급전점 a와 접속되어 있다.
바깥 패널(11 ∼ 14)의 수전점 b로부터 대역 통과 필터(24)를 통과한 마이크로파의 특정 주파수 영역의 주파수는, 고주파 증폭기(25)에 의하여 증폭되어, 급전점 a에 공급되고, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 수전점 b에서 수파된 특정 주파수는 고주파 증폭기(25)에 의하여 증폭되어, 급전점 a로 피드백되어, 발진 상태가 된다.
즉, 수전점 b에는, 외부 환경 등으로부터의 노이즈나 고주파 증폭기(25)의 열노이즈에 따라 화이트 노이즈가 존재한다. 이로 인해, 상기 노이즈를 기준으로 이득이 1보다 크고, 동시에, 신호의 위상이 360°가 되는 조건에서 피드백되면 발진 상태가 된다.
여기에서, 방향성 커플러(28)는, 대역 통과 필터(24)로부터 고주파 증폭기(25)를 통해서 급전점 a에 출력하는 것을 가능하게 하고, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 수전점 b에서 수파된 주파수를 검출한다. 믹서(23)는, 방향성 커플러(28)에 의해 생기는 피드백 상태의 주파수 f와 발진기(22)로부터 얻어진 주파수 f0를 믹싱하는 것으로, 구체적으로는, 믹싱에 의해 믹싱 주파수 mf + nf0를 얻는다. 또, S메터(시그널 메터)(33)는, 방향성 커플러(28)에 의해 생기는 피드백 상태의 주파수 f와 믹싱한 믹싱 주파수(f +f0) 출력(특정 주파수의 진폭, 주파수의 추이)을 검출하고 있다. 결과적으로, 방향성 커플러(28)에 의해 생기는 피드백 상태의 주파수 f의 변화를 발진기 f0에 의해 믹싱하고, 추출된 주파수의 변화 또는 파형의 변화를 S 메터(33)에 의해 검출하고 있다.
여기에서, 본 실시예의 근접 센서(10)는, 바깥 패널(11 ∼ 14)에 급전점 a 및 수전점 b을 설정하고, 수전점 b으로부터 얻어진 주파수를 증폭하고, 주파수를 급전점 a로 피드백시킴으로써, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 크기에 비하여 파장이 충분히 짧은 주파수에서 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 하여 마이크로파를 발진시키는 발진 회로(60)를 구성하고, 안테나로서 기능하는 바깥 패널(11 ∼ 14)과 이들 바깥 패널(11 ∼ 14)의 주위의 전자파 방사 공간인 검출 영역(11A ∼ 14A)에 의하 여 공진기가 구성된다.
본 발명을 실시할 경우, 발진기(22)는 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 하여 마이크로파를 발진시키는 발진 회로(60)의 주파수 f의 변화를 검출하며, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 방사하는 발진 주파수의 주파수 f를 다운컨버트한다.
또, S 메터(시그널 메터)(33)는, 방향성 커플러(28)에 의해 생기는 피드백 상태의 주파수와 믹스되는 믹싱 주파수(f + f0)의 발진 주파수의 변화를 검출한다. 결과적으로, 방향성 커플러(28)에 의해 생기는 피드백 상태의 주파수 f의 변화는, 발진기 f0에 의해 믹싱하고, 추출된 주파수를 S 메터(33)에 의해 검출한다.
이 때, 안테나로서 기능하는 바깥 패널(11 ∼ 14)과 그 주위의 전자파 방사 공간인 검출 영역(11A ∼ 14A)에 의하여 형성되는 공진기의 주파수는, 검출 대상(31)이 존재하지 않을 때, S 메터(33)를 모니터링하여 소정의 임계치 이상이 되도록 하고 있다. 그러나, 검출 대상(31)이 존재하면, 전자파 방사 공간인 검출 영역(11A ∼ 14A)의 상태 변화에 따라 바깥 패널(11 ∼ 14)과 검출 영역(11A ∼ 14A) 사이의 발진 주파수가 변화하기 때문에, S 메터(33)의 출력은 소정의 임계치 미만이 된다.
이와 같이, 믹서(23)는 방향성 커플러(28)에 의해 생기는 피드백 상태의 주파수 f와 발진기(22)로부터 얻어진 주파수 f0를 믹싱해서 다운컨버트하고, S 메터(33)에 의해 특정 주파수의 출력을 측정하고 있다. S 메터(33)를 모니터링하여 특정 주파수의 출력(주파수의 편이 및 특정 주파수의 진폭)의 변화는, 검출 대 상(31)이 근접 또는 존재하면, 검출 대상(31) 및 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 간주한 안테나 상호간에 결합 관계가 생기고, 주파수 변화로서 검출된다.
또한, 인식 회로(27)는, 대역 통과 필터(24)를 통과한 주파수의 편이 및 특정 주파수 또는 각 주파수의 진폭 등의 출력을 S 메터(33)를 통과시킨 신호에 의하여, 전자파 방사 공간인 검출 영역(11A ∼ 14A)의 상태 변화로서 인식한다. 이렇게 검출된 주파수의 변화는, 거리, 크기 등에 해당하는 상태를 사전에 기준 주파수 패턴 정보로서 측정해 두고, 상기 기준 주파수 패턴을 이용하여 거리, 크기 등을 추정하여, 거리, 크기 등을 검출한다. 또, 검출된 내용은, 기준 주파수 패턴의 시간적 변화를 가지고, 이동 속도로 할 수도 있다. 이 때, 사람, 물건, 크기 등의 기준 주파수 패턴은, 그들 특성을 인식 회로(27) 내부에서 주파수, 진폭의 크기, 그들의 변화 속도 등을 맵핑한 기준 주파수 패턴 데이타와 비교 및 참조하여 판단한다. 이 판단 방법은, 도어의 자동 개폐 조작 시의 변화와, 정지 또는 이동중인 사람이나 물건의 접근 상태도 구별할 수 있다.
이 때, 본 실시예의 근접 센서를 구성하는 발진기(22), 믹서(23), 대역 통과 필터(24), 고주파 증폭기(25), 방향성 커플러(28) 및 S 메터(33)는 차량(1)의 각 도어의 바깥 패널(11 ∼ 14)과 안쪽 패널(미도시) 사이에 내장되어 있다. 그리고, S 메터(33)의 출력은, 인식 회로(27) 및 전자 제어 회로(2)에 입력된다. 본 실시예에서, 전자 제어 회로(2)는 도어 개폐 시스템의 장애물 검지 장치를 실행하는 마이크로 컴퓨터로 구성된다.
이와 같이, 본 실시예의 근접 센서(10)는, 바깥 패널(11 ∼ 14)에 급전점 a 및 수전점 b를 설정하고, 수전점 b로부터 얻어진 주파수를 증폭하고, 상기 주파수를 급전점 a로 증폭해서 피드백시킴으로써 바깥 패널(11 ∼ 14)의 크기에 비하여 파장이 충분히 짧은 주파수에서 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 하여 마이크로파를 발진시키는 수전점 b로부터 얻어진 주파수를 특정 주파수 영역으로 하는 대역 통과 필터(24) 및 주파수 영역의 주파수를 급전점 a에서 증폭하여 피드백시키는 고주파 증폭기(25)로 이루어지는 발진 회로(60)와, 수전점 b로부터 급전점 a 사이의 경로에 접속되고, 발진 회로(60)의 발진 상태를 검출하는 방향성 커플러(28)와, 방향성 커플러(28)에 의해 생기는 피드백 상태를 다운 컨버트용 주파수를 입력하여 믹싱 검출하는 믹서(23)와, 믹서(23)을 통과시킨 주파수에 따라 검출 영역(11A ∼ 14A)의 변화를 인식하는 인식 회로(27)를 구비한다.
따라서, 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 하는 발진 회로(60)는, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 수전점 b로부터 대역 통과 필터(24)를 통해서 특정 주파수 영역의 주파수로 하고, 그 주파수 영역의 주파수를 고주파 증폭기(25)로 증폭하고, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 급전점 a에 공급되어, 마이크로파를 발진한다. 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 전자파가 검출 영역(11A ∼ 14A)으로 방사되어, 상기 검출 영역(11A ∼ 14A)과 바깥 패널(11 ∼ 14)의 관계에 의하여, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 방사되는 특정 주파수 상태, 즉, 복수의 주파수에서 공진 상태가 된다. 발진 회로(10)의 발진 주파수가 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 방사되어도, 반사 또는 흡수를 일으키는 검출 대상(31)이 검출 영역(11A ∼ 14A)에 존재하지 않을 경우에는, 발진 주파수의 주파수 변동은 생기지 않는다.
그러나, 전자파 방사 공간이 되는 검출 영역(11A ∼ 14A)에 사람 등의 검출 대상(31)이 근접하면, 바깥 패널(11 ∼ 14) 사이에 마이크로파의 공진기를 형성하고, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 방사되는 공진 주파수 상태가 변화된다. 즉, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 근처에 사람 등의 검출 대상(31)이 근접하면, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 전계가 검출 대상(31)에 의해 반사 또는 흡수되고, 전자파 방사 공간의 장이 변화된다. 전자파 방사 공간의 장의 변화는, 방향성 커플러(28)에 의해 주파수의 변화로서 검출하고, 그것을 믹서(23)에 다운 컨버트용 주파수와 함께 입력하고, 믹서(23)를 통과시킨 주파수에 의하여 검출 영역(11A ∼ 14A)의 변화를 인식한다.
상기 발진 회로(60)의 발진 주파수는, 방향성 커플러(28)에 의해 생기는 피드백 상태를 다운 컨버트용 주파수를 입력한 믹서(23)로 믹싱하고, 믹서(23)를 통과시킨 주파수에 따라 검출 영역(11A ∼ 14A)의 변화를 인식 회로(27)로 판단한다. 즉, 방향성 커플러(28)를 통해서 발진 회로(60)의 주파수를 추출하고, 그 발진 주파수의 존재(시그널 메터의 출력)의 패턴을 판단한다. 검출된 주파수 패턴은, 검출 대상(11A ∼ 14A)의 거리, 크기 등에 대응하는 주파수의 변화를 사전에 기준 주파수 패턴으로서 기억해 두고, 상기 기준 주파수 패턴과 검출하고 있는 주파수를 비교하여, 상기 기준 주파수 패턴을 이용하여 검출 대상(31)의 거리, 크기 등을 검출한다.
검출 영역(11A ∼ 14A)의 장에 검출 대상(31)이 존재하지 않을 때, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 방사된 특정 발진 주파수의 임계치 이상으로 설정해 두면, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 방사된 특정 발진 주파수의 임계치 미만이 되었을 때, 검 출 영역(11A ∼ 14A)의 장의 변화로서 검출 대상(31)을 검출할 수 있다.
또한, 인식 회로(27)는, 통상적으로 전자파 방사 공간인 검출 영역(11A ∼ 14A)의 변화를 발진 주파수의 변화로서 인식하며, 사전에 알려진 거리, 크기 등에 대응하는 기준 주파수 패턴을 비교함으로써, 거리, 크기 등을 검출하고, 아날로그 회로 또는 디지털 회로로 구성되면 된다.
특히, 전자파 방사 공간이 되는 검출 영역(11A ∼ 14A)에는, 검출 대상(31)이 존재할 때, 바깥 패널(11 ∼ 14) 및 검출 대상(31)을 안테나로 하는 안테나 상호간의 공동 공진기로 간주하는 구성에 의해, 전자파의 전계·자계의 상호간에 미치는 영향이 커지고, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)의 전기 용량에 의하여 쉽게 영향을 받지 않으므로, 검출 정밀도가 향상된다.
또, 본 실시예에서는 차량(1)의 도어의 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 하였지만, 도어의 개폐에 따라 바깥 패널(11 ∼ 14)의 조건이 변화하고, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 상태 변화가 발생하지만, 그 경우에도, 발진기(22)가 방사하는 주파수에 의해, 어떠한 조건일지라도 검출 영역(11A ∼ 14A)을 설정할 수 있다.
이와 같이, 상기 실시예의 근접 센서(10)는, 바깥 패널(11 ∼ 14)에 급전점 a 및 수전점 b을 설정하고, 수전점 b로부터 얻어진 주파수를 증폭하고, 상기 주파수를 급전점 b로 피드백시킴으로써, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 크기에 비하여, 파장이 충분히 짧은 주파수에서 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 하여 마이크로파를 발진시키는 발진 회로(60)을 구비하고, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 변화를 발진 회로(60)로부터 얻어진 주파수의 변화로서 검출한다.
따라서, 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로 하는 발진 회로(60)가 발진하고, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 전자파가 검출 영역(11A ∼ 14A)으로 방사되어, 상기 검출 영역(11A ∼ 14A)과 바깥 패널(11 ∼ 14)의 관계에 의하여, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 방사되는 특정 주파수 상태의 공진 상태가 된다. 발진 회로(60)의 발진 주파수가 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 방사되어도, 반사 또는 흡수를 일으키는 검출 대상(31)이 검출 영역에 존재하지 않을 경우에는, 발진 주파수의 주파수 변동이 생기지 않는다. 그러나, 전자파 방사 공간이 되는 검출 영역(11A ∼ 14A)에 사람 등의 검출 대상(31)이 근접하면, 검출 대상(31)을 안테나로 하여 바깥 패널(11 ∼ 14) 사이에 마이크로파의 공동 발진기를 형성하고, 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 방사되는 공진 주파수 상태가 변화된다. 즉, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 근처에 사람 등의 검출 대상(31)이 근접하면, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 전계가 검출 대상에 의해 반사 또는 흡수되고, 전자파 방사 공간의 장이 변화된다. 그것을 검출함으로써, 검출 대상(31)의 접근을 검출할 수 있다.
여기에서, 바깥 패널(11 ∼ 14)은, 장착 대상과 일체이거나 또는 분리 가능한 도전체이면 된다. 또한, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 외측에 설정된 검출 영역(11A ∼ 14A)은 바깥 패널(11 ∼ 14)에 급전점 a 및 수전점 b를 설정하고, 수전점 b로부터 얻어진 주파수를 증폭하고, 상기 주파수를 급전점 a에서 증폭하여 피드백시킴으로써, 마이크로파를 발진시킬 수 있으면 된다. 또한, 상기 검출 영역(11A ∼ 14A)의 변화를 발진 회로(60)로부터 얻어진 주파수의 변화로 하여 행하는 검출은, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 근처의 사람 등의 검출 대상(31)의 변화를 발진 회로(60)로부터 얻어진 주파수의 변화로서 검출하는 것이며, 주파수의 변화를 패턴으로서 검출할 수도 있고, 소정의 임계치와 비교하여 판단할 수도 있다.
따라서, 상기 검출 영역(11A ∼ 14A) 및 상기 검출 대상(31)에 따라서 마이크로파의 발진 주파수가 변화하기 때문에, 전자파의 전계·자계의 상호간의 영향력이 크고, 전자파 방사 공간의 검출 대상(11A ∼ 14A)의 전기 용량에 의하여 쉽게 영향을 받지 않는다.
특히, 본 실시예의 근접 센서(10)는, 마이크로파의 발진 회로(60)가 전자파 방사 공간이 되는 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31) 사이의 공동 공진기로 간주할 수 있고, 전자파의 전계·자계의 상호간의 영향이 커지고, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)의 전기 용량에 의하여 쉽게 영향을 받지 않으므로, 검출 정밀도가 향상된다. 또, 본 실시예의 근접 센서(10)는, 사용 주파수가 300MHz 내지 300GHz의 마이크로파의 사용에 따라 종래의 전기 용량 검출 방식 타입과 비교하여, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 습도, 온도, 수증기 및 압력 등의 분위기에 의해 영향을 받지 않는 검출이 가능하기 때문에, 장치를 염가로 만들 수 있다. 그리고, 본 실시예의 근접 센서(10)는, 마이크로파를 사용하는 도플러 검출과 달리, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)이 이동하지 않아도 검출할 수 있다. 따라서 본 실시예의 근접 센서(10)는, 근거리의 검출이 용이하고, 동시에 염가로 제조하여 상태 검출을 행할 수 있다.
즉, 본 실시예의 근접 센서(10)는, 방향성 커플러(28)를 통해서 마이크로파의 발진 주파수를 추출하고, 그 발진 주파수의 패턴을 판단한다. 이렇게 검출된 발진 주파수의 패턴은, 검출 대상의 거리, 크기 등에 대응하는 기준 주파수 패턴으로서 기억해 두고, 방향성 커플러(28)를 통해서 검출한 데이타와 비교하고, 상기 기준 주파수 패턴을 이용하여 검출 대상의 거리, 크기 등과, 필요에 따라서는 그 속도를 검출한다.
이 때, 검출 영역(11A ∼ 14A)에 검출 대상(31)이 존재하지 않으면, 단순하게 바깥 패널(11 ∼ 14)로부터 방사된 특정 발진 주파수를 소정의 임계치로서 설정해 두면, 검출한 주파수가 상기 임계치로부터의 변화에 따라 검출 영역의 장의 변화로 하여, 검출 대상이 온, 오프에 의하여 검출할 수 있다.
그리고, 사용 주파수가 300MHz 내지 300GHz의 마이크로파이면, 검출 영역(1lA ∼ 14A)의 습도, 온도, 수증기, 압력 등의 분위기에 의하여 영향을 받지 않고 검출할 수 있고, 염가로 장치를 제조할 수 있다. 따라서 본 실시예의 근접 센서(10)는, 거리의 검출이 용이하고, 동시에, 염가로 제조하여 상태 검출을 행할 수 있다.
상기 실시예에 따른 근접 센서는, 습도, 온도, 기압 변화를 수반하는 전자파 방사 공간에서 이루어지는 검출 영역(11A ∼ 14A)과 전기 전도성 부재로서의 바깥 패널(11 ∼ 14) 또는 존재하는 검출 대상(31)과 함께 마이크로파 회로를 형성한다. 상기 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)과 전기 전도성 부재로서의 바깥 패널(11 ∼ 14)에 의하여 형성되는 상기 마이크로파 회로는, 검출 영역(11A ∼ 14A)에 검출 대상(31)이 존재하면, 안테나로서 기능하는 전기 전도성 부재로서의 바깥 패널(11 ∼ 14)의 전달 상태가 변화되므로, 그 전달 상태로서의 각각의 파장 성분 (주파수 성분)의 전파 전달의 고유치의 변화에 의해 검출 대상(31)의 존재 여부를 검출할 수 있다. 여기에서, 검출 영역의 검출 대상을 검출하는 마이크로파 회로는, 그 진동을 증폭해서 전기 전도성 부재로 피드백시켜서, 자려 발진시킬 수 있다. 또한, 상기 마이크로파 회로는, 특정 주파수의 마이크로파를 이용해서 전기 전도성 부재를 여기(excitation)시킴으로써 타려 발진된 회로로 형성할 수도 있다. 그리고, 상기 마이크로파 회로는, 안테나로서 기능하는 전기 전도성 부재의 전파 전달의 고유치의 변화를 추가하기 때문에, 외부로부터의 에너지 공급에 의하여 광대역의 주파수를 공급하는 UWB 발진기를 구비하는 회로로 구성할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예는, 장착 대상에 일체로 또는 분리 가능하게 장착하여 이루어지는 전기 전도성 부재로서의 바깥 패널(11 ∼ 14)과, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 외측에 설정된 습도, 온도, 기압 변화를 수반하는 전자파 방사 공간에서 이루어지는 검출 영역(11A ∼ 14A)과, 바깥 패널(11 ∼ 14)을 안테나로서 기능하게 하여, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 크기에 비하여 파장이 충분히 짧은 마이크로파를 방사하여 검출 영역(11A ∼ 14A) 내의 공간에 존재하는 검출 대상(31)의 존재를 전파 전달의 고유치의 변화로서 바깥 패널(11 ∼ 14)에서 검출하는 마이크로파 회로를 구비하고, 상기 마이크로파 회로에 의한 전파 전달의 고유치의 변화를, 상기 검출 영역의 변화로서 검출하도록 구성할 수 있다.
따라서, 전자파 방사 공간이 되는 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)과 바깥 패널(11 ∼ 14) 사이에는, 전자파의 전계·자계의 상호간의 영향력이 큰 마이크로파 회로를 형성하고, 상기 검출 영역(11A ∼ 14A) 및 상기 검출 대상(31)에 대 응하는 주파수가 전달된다. 바깥 패널(11 ∼ 14)의 외측에 검출 대상(31)이 존재하지 않는 경우는, 안테나 특성을 따라 전달 함수 등의 전파 전달의 고정치가 일의적으로 결정된다. 특별히, 사용 주파수가 마이크로파인 회로를 형성함으로써, 전자파의 전계·자계의 상호간의 영향력이 크고, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상(31)의 전기 용량에 쉽게 영향을 받지 않으므로, 종래의 전기 용량 검출 방식 타입과 비교하여, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 습도, 온도, 수증기 및 압력 등의 분위기에 의해 영향을 받지 않고 검출할 수 있어서 검출 정밀도가 향상되고 장치를 염가로 제조할 수 있다. 또, 도플러 주파수에 의한 검출과 달리, 검출 영역(11A ∼ 14A)의 검출 대상이 이동하지 않아도 검출할 수 있다. 또, 안테나로서 기능하는 바깥 패널(11 ∼ 14)에는, 방사할 수 있는 다수의 공진 주파수가 존재하고, 그 전달 상태의 변화를 검출하기 때문에, 바깥 패널(11 ∼ 14)의 특성을 그다지 상세하게 조사하지 않고도 실시할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 검출 대상 주위의 비나 습도의 변화 등에 의한 환경 변화나 시간의 경과에 따른 열화에 의한 오동작이 없고, 소형화할 수 있고, 염가이면서 고정밀도로, 비록 검출 대상이 정지하고 있어도 검출가능해서, 또한, 검출 속도를 고속화할 수 있고, 차량 등의 금속으로 구성되어 있는 것에도 사용 가능한 근접 센서를 제조할 수 있다.
본 발명은, 전자파 방사 공간의 습도, 온도, 수증기 및 압력 등의 분위기의 영향을 받지 않고 검출 대상(31)의 근거리의 검출을 가능하게 하기 때문에, 도어 개폐 시스템의 장애물 검지 장치, 방범 시스템, 키레스 엔트리 시스템 등의 센서뿐만아니라, 종래의 전기 용량 검출 방식 타입과 비교하여, 자연계의 공기 중의 습도 변화 등의 기상 조건이 변화되어도, 그에 따른 영향을 받지 않기 때문에, 다양한 근거리를 검출하는 센서로서 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예의 근접 센서(10)는, 차량 이외에도, 사람의 이동과 그 존재를 검출하는 샤워 화장실 센서 등에도 사용할 수 있고, 그 용도는 차량에 한정되지 않는다. 예를 들면, 사람의 이동과 그 존재를 검출하는 샤워 화장실 센서와 처럼 범용화할 수도 있다. 이 때, 예를 들면, 바깥 패널(11 ∼ 14)은 안테나로서 기능하면 된다. 다른 구성은 상기 실시예와 동일하다. 또, 장착 대상에 일체로 또는 분리 가능하게 장착하여 이루어지는 바깥 패널(11 ∼ 14)은, 평면적 패널에 한정되지 않고, 띠형, 선상 부재를 가공한 형상으로 형성할 수도 있다.
이 때, 본 발명의 실시예의 근접 센서(10)는, 장착 대상과 일체이거나 또는 분리 가능하게 바깥 패널(11 ∼ 14) 등의 전기 전도성 부재를 장착 대상에 설치하면 된다.
한편, 범용화된 근접 센서(10)에서도, 상기 실시예와 동일하게 구성할 수 있고, 동시에, 동일한 작용 효과를 얻을 수 있으므로, 그 상세한 설명은 생략한다.
또, 차량(1)에 장착하는 경우에도, 주행중에 범퍼로 검출 대상(31)을 치었을 때, 본 실시예의 근접 센서(10)로 검출하고, 본네트 상에 검출 대상(31)이 실릴 가능성이 높으므로, 본네트를 올려서, 본네트 상에 연착륙되게 할 수 있다. 혹은, 본네트에 에어백을 작동시킬 수 있다.
그리고, 본 실시예의 근접 센서(10)를 후방 범퍼에 장착함으로써, 백 소나(back sonar)로서도 사용할 수 있다.
또한, 본 실시예의 근접 센서(10)는, 차량의 좌석에 설치함으로써, 착석의 유무, 착석 자세를 검출하고, 머리 받침(headrest)의 승강, 각도 조정 등의 제어에도 사용할 수 있다.

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 장착 대상에 일체로 또는 분리 가능하게 장착하여 이루어지는 전기 전도성 부재와;
    상기 전기 전도성 부재의 외측에 설정한 습도, 온도 및 기압 변화를 수반하는 전자파 방사(放射) 공간으로 이루어지는 검출 영역과;
    상기 전기 전도성 부재를 안테나로서 기능하게 하여, 상기 전기 전도성 부재의 크기에 비하여 파장이 충분히 짧은 마이크로파를 방사하여 상기 검출 영역 내의 공간에서 검출 대상의 존재를 전파 전달의 고유치(eigenvalue)의 변화로서 검출하는 마이크로파 회로
    를 구비하고,
    상기 마이크로파 회로에 의한 상기 고유치의 변화를 상기 검출 영역의 변화로서 검출하는 근접 센서에 있어서,
    상기 마이크로파 회로는, 상기 전기 전도성 부재에서 방사하는 마이크로파의 광대역의 주파수를 공급하는 UWB(Ultra Wide Band) 발진기를 구비하고, 상기 전기 전도성 부재와 상기 검출 영역 사이에 공진 회로를 형성하며, 상기 UWB 발진기의 급전점으로부터 공급된 주파수의 전달 상태의 차이에 의하여, 상기 검출 영역의 변화를 검출하며,
    상기 전파 전달의 고유치의 변화에 대한 검출은, 상기 전기 전도성 부재의 주파수를 상기 UWB 발진기의 급전점에 접속된 방향성 커플러(directional coupler) 및 대역 통과 필터(band-pass filter)를 통과시킨 후, 증폭 수단으로 증폭하고, 동시에, 다운컨버터(down converter)용 주파수를 입력하여 믹싱하는 믹서와, 상기 믹서를 통과시킨 주파수에 의해 상기 검출 영역의 변화를 검출하는 인식 회로를 이용하여 행하는,
    근접 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전파 전달의 고유치 변화에 대한 검출은, 상기 전기 전도성 부재의 주파수를 하나 또는 둘 이상 개별적으로 배치된 수전점(受電點)에서 도입하고, 동시에, 다운 컨버트용 주파수를 입력하여 믹싱하는 믹서와, 상기 믹서를 통과시킨 주파수에 의해 상기 검출 영역의 변화를 검출하는 인식 회로를 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 근접 센서.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 전파 전달의 고유치의 변화에 대한 검출은, 상기 전기 전도성 부재와 상기 검출 영역 사이에 공진 회로를 형성하고, 상기 UWB 발진기의 급전점으로부터 공급된 주파수의 전달 상태의 변화에 의하여, 상기 검출 대상의 변화 및 이동 속도를 검출함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 근접 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 검출 대상의 변화 및 이동 속도에 대한 인식은, 상기 전기 전도성 부재의 주파수를 도입하고, 동시에, 다운 컨버트용 주파수 및 상기 UWB 발진기의 주파수를 입력하여 믹싱하는 믹서와, 상기 믹서를 통과시킨 주파수에 의하여 상기 검출 대상의 변화 및 이동 속도를 검출하는 인식 회로를 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 근접 센서.
  7. 삭제
  8. 장착 대상에 일체로 또는 분리 가능하게 장착하여 이루어지는 전기 전도성 부재와;
    상기 전기 전도성 부재의 외측에 설정한 습도, 온도 및 기압 변화를 수반하는 전자파 방사(放射) 공간으로 이루어지는 검출 영역과;
    상기 전기 전도성 부재를 안테나로서 기능하게 하여, 상기 전기 전도성 부재의 크기에 비하여 파장이 충분히 짧은 마이크로파를 방사하여 상기 검출 영역 내의 공간에서 검출 대상의 존재를 전파 전달의 고유치(eigenvalue)의 변화로서 검출하는 마이크로파 회로
    를 구비하고,
    상기 마이크로파 회로에 의한 상기 고유치의 변화를 상기 검출 영역의 변화로서 검출하는 근접 센서에 있어서,
    상기 마이크로파 회로는, 상기 검출 영역을 포함하여 마이크로파 공진 회로를 형성하는 마이크로파 발진부(發振部)를 구비하며,
    상기 마이크로파 발진부는,
    상기 전기 전도성 부재로부터 방사되는 마이크로파를 생성하는 주파수를 공급하는 출력 발진기와;
    상기 전기 전도성 부재로부터 얻어진 마이크로파의 주파수와 기준 발진기로부터 얻어진 주파수를 믹싱하고 소정의 주파수를 검출하는 믹서와;
    상기 믹서에서 믹싱된 주파수로부터 특정 주파수만을 선택하는 대역 통과 필터와;
    상기 대역 통과 필터를 통과시킨 주파수에 의해 상기 출력 발진기로 피드백시키는 피드백 시스템
    을 구비하는, 근접 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마이크로파 발진부는, 상기 대역 통과 필터를 통과시킨 주파수의 정재파(stationary wave)에 의하여, 상기 검출 영역의 변화를 식별하는 인식 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 근접 센서.
  10. 장착 대상에 일체로 또는 분리 가능하게 장착하여 이루어지는 전기 전도성 부재와;
    상기 전기 전도성 부재의 외측에 설정한 습도, 온도 및 기압 변화를 수반하는 전자파 방사(放射) 공간으로 이루어지는 검출 영역과;
    상기 전기 전도성 부재를 안테나로서 기능하게 하여, 상기 전기 전도성 부재의 크기에 비하여 파장이 충분히 짧은 마이크로파를 방사하여 상기 검출 영역 내의 공간에서 검출 대상의 존재를 전파 전달의 고유치(eigenvalue)의 변화로서 검출하는 마이크로파 회로
    를 구비하고,
    상기 마이크로파 회로에 의한 상기 고유치의 변화를 상기 검출 영역의 변화로서 검출하는 근접 센서에 있어서,
    상기 마이크로파 회로는, 상기 전기 전도성 부재에 마이크로파를 출력하는 출력 발진기를 구비하고, 상기 전기 전도성 부재의 외측에 설정된 검출 영역 내에 검출 대상이 존재할 때, 상기 전기 전도성 부재와 상기 검출 영역의 검출 대상 사이에 공동 공진 회로(空洞共振回路)로 간주되는 간주 회로(deemed circuit)가 형성되어, 상기 간주 회로의 주파수를 상기 출력 발진기로부터 얻고, 상기 검출 영역의 검출 대상을 상기 출력 발진기의 발진 주파수의 변화로서 검출하는,
    근접 센서.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 출력 발진기의 출력 측에는, 상기 출력 발진기로부터 출력된 주파수와 기준 발진기로부터 얻어진 주파수를 믹싱하는 믹서와, 상기 믹서에서 믹싱한 주파수를 선택하는 동시에 검파한 주파수의 신호에 따라 상기 전기 전도성 부재의 외측에 설정된 검출 영역 내의 검출 대상을 인식하는 인식 회로가 구비되는 것을 특징으로 하는 근접 센서.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 출력 발진기는, 유전체 발진기 또는 LC 발진기인 것을 특징으로 하는 근접 센서.
  13. 장착 대상에 일체로 또는 분리 가능하게 장착하여 이루어지는 전기 전도성 부재와;
    상기 전기 전도성 부재의 외측에 설정한 습도, 온도 및 기압 변화를 수반하는 전자파 방사(放射) 공간으로 이루어지는 검출 영역과;
    상기 전기 전도성 부재를 안테나로서 기능하게 하여, 상기 전기 전도성 부재의 크기에 비하여 파장이 충분히 짧은 마이크로파를 방사하여 상기 검출 영역 내의 공간에서 검출 대상의 존재를 전파 전달의 고유치(eigenvalue)의 변화로서 검출하는 마이크로파 회로
    를 구비하고,
    상기 마이크로파 회로에 의한 상기 고유치의 변화를 상기 검출 영역의 변화로서 검출하는 근접 센서에 있어서,
    상기 마이크로파 회로의 상기 전기 전도성 부재에 급전점 및 수전점을 설정하고, 상기 수전점에서 얻어진 주파수를 증폭하여, 상기 주파수를 상기 급전점으로 피드백시킴으로써, 마이크로파를 발진시키는 발진 회로로 하여, 상기 검출 영역의 변화를 상기 발진 회로로부터 얻어진 주파수의 변화로서 검출하는,
    근접 센서.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전기 전도성 부재의 상기 수전점에서 얻어진 주파수를 특정 주파수 영역으로서 선택하는 대역 통과 필터 및 상기 특정 주파수 영역의 주파수를 증폭하여 상기 급전점으로 피드백시키는 고주파 증폭기로 이루어지는 발진 회로와,
    상기 수전점과 급전점 사이의 경로에 접속되어, 상기 발진 회로의 발진 상태를 검출하는 방향성 커플러와,
    상기 방향성 커플러에 의하여 생기는 피드백 상태를 다운 컨버트용 주파수의 입력함으로써 믹싱 및 검출하는 믹서와,
    상기 믹서를 통과시킨 주파수에 의하여 상기 검출 영역의 변화를 인식하는 인식 회로
    를 더 구비하는 근접 센서.
  15. 제3항, 제4항, 제8항, 제10항, 제11항, 제13항 또는 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 부재는, 차량에 대하여 개폐 가능하게 장착되는 개폐체인 것을 특징으로 하는 근접 센서.
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