(57)【要約】【課題】  家電機器等のスイッチの用途に好適である、より低価格の近接センサを提供する。【解決手段】  近接センサ１０は、第１のアンテナ１と、第２のアンテナ２と、定在波比検出部３とを備える。そして、第２のアンテナ２では、検知対象物との距離の変化に対する、共振周波数の変化方向が、第１のアンテナ１の共振周波数の変化方向と逆方向である。また、定在波比検出部３は、第１のアンテナ１に接続された信号線上における第１定在波比Ｓ１、及び、第２のアンテナ２に接続された信号線上における第２定在波比Ｓ２を検出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアンテナと、
検知対象物との距離の変化に対する、共振周波数の変化方向が、前記第１のアンテナの共振周波数の変化方向と逆方向である第２のアンテナと、
前記第１のアンテナに接続された信号線上における第１定在波比、及び、第２のアンテナに接続された信号線上における第２定在波比を検出する定在波比検出部と
を備える近接センサ。
【請求項２】
前記第１のアンテナが、ループアンテナであり、
前記第２のアンテナが、ヘリカルアンテナである
請求項１に記載の近接センサ。
【請求項３】
前記定在波比検出部が、前記第１定在波比を検出する第１定在波検出回路と、前記第２定在波比を検出する第２定在波比検出回路と、前記第１定在波比と前記第２定在波比との差分を検出する差分検出部とを有する
請求項１又は２に記載の近接センサ。
【請求項４】
前記定在波比検出部が、前記第１定在波比と前記第２定在波比とを重ね合わせた定在波比信号を検出する定在波比検出回路を有する
請求項１又は２に記載の近接センサ。
【請求項５】
さらに、前記定在波比検出部の出力信号に基づいて、前記検知対象物の位置を検知する位置検知部を備える
請求項１〜４のいずれか一項に記載の近接センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体等の検知対象物の接近を検知する近接センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば屋内や自動車の車内などに設けられる照明機器では、そのスイッチ類の方式がメカニカル方式から電子方式に移行し、スイッチのＯＮ／ＯＦＦの時間制御やスイッチを介した照明機器の調光制御などが可能になった。さらに、このような用途においては、近年、近接センサを用いたスイッチ（以下、近接スイッチという）の需要が高まっており、種々の方式の近接センサが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
特許文献１には、電磁波式（電波方式）の近接センサが開示されており、人や物などの対象物の接近・移動に伴い生じる電磁波の低周波擾乱成分を検知する技術が提案されている。また、特許文献２には、検知コイルを含むセンサ部を備える人体近接センサが開示されており、人体の有無に伴い発生するセンサ部のインピーダンスの変化を検知する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−８２５６４号公報
【特許文献２】特開２０００−３１８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、従来、例えば屋内や自動車の車内などの照明機器のスイッチとして、電波方式の近接スイッチの適用が提案されている。しかしながら、このような電波方式の近接スイッチに用いられる近接センサは、通常、その内部に電波の送信器（発振器）及び受信器が設けられるので、近接センサの単価が非常に高い。それゆえ、近接スイッチは、従来のメカニカル方式のスイッチに比べてコストが非常に高くなり、実用的でないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記状況を鑑みなされたものであり、本発明の目的は、例えば上述のような用途や家電機器などのスイッチに好適であり、かつ、より低価格で構成可能な近接センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の近接センサは、第１のアンテナと、第２のアンテナと、定在波比検出部とを備える構成とする。そして、第２のアンテナでは、検知対象物との距離の変化に対する、共振周波数の変化方向が、第１のアンテナの共振周波数の変化方向と逆方向である。また、定在波比検出部は、第１のアンテナに接続された信号線上における第１定在波比、及び、第２のアンテナに接続された信号線上における第２定在波比を検出する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の近接センサでは、検知対象物との距離の変化に対する、共振周波数の変化方向が互いに相反する２つのアンテナを用いる。また、本発明の近接センサでは、定在波比検出部で検出する、各アンテナに接続された信号線上における定在波比に基づいて、検知対象物を検知することができる。このような本発明の構成によれば、例えば上述のような各種用途のスイッチに好適であり、かつ、より低価格で構成可能な近接センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る近接センサの概略ブロック構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る近接センサの第１定在波比検出回路の概略回路構成図である。
【図３】ループアンテナ及びヘリカルアンテナの感度特性の変化を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る近接センサにおける検知対象物の検知動作を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る近接センサの概略ブロック構成図である。
【図６】第２の実施形態に係る近接センサの概略回路構成図である。
【図７】第２の実施形態に係る近接センサにおける検知対象物の検知動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の各種実施形態に係る近接センサの一例を、図面を参照しながら説明するが、本発明は以下の例に限定されない。また、ここでは、本発明の各種実施形態に係る近接センサを説明する前に、屋内や自動車車内などの照明用スイッチの用途に近接センサを用いる場合に発生し得る課題をより具体的に説明する。
【００１１】
屋内や自動車車内などの照明用スイッチにおいて必要とされる、近接センサの好適な検知対象物（例えば人体等の誘電体）の検知距離は、約１０〜３０ｃｍ程度である。上述した電波方式の近接センサの検知距離は、この用途に適した距離であるが、上述のように高コストであるという課題がある。
【００１２】
また、近接センサとしては、電波方式以外に、例えば赤外線方式の近接センサも提案されている。しかしながら、赤外線方式の近接スイッチでは、赤外線放射の窓が必要になり、デザイン面での欠点がある。また、この方式の近接センサの検知距離は、約１〜５ｍ程度であり、上記用途には適さない。
【００１３】
また、近接センサとしては、従来、静電容量方式の近接センサも提案されている。しかしながら、静電容量方式の近接センサでは、窓を設ける必要が無いので赤外線方式の近接センサの上記課題を解消することはできるが、その検知距離は、約３ｃｍ以内であり、上記用途に適さない。
【００１４】
そこで、以下に説明する各種実施形態では、約１０〜３０ｃｍ程度の検知距離で、高感度で検知可能であり、かつ、より低価格で構成可能な電波方式の近接センサを提案する。なお、本発明の近接センサは、上記用途（屋内や自動車車内などの照明用スイッチ）だけでなく、家電機器等のスイッチにも適用可能である。
【００１５】
＜１．第１の実施形態＞
[近接センサの構成]
まず、図１を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る近接センサの構成を説明する。なお、図１は、第１の実施形態の近接センサ１０の概略ブロック構成図である。
【００１６】
近接センサ１０は、ループアンテナ１（第１のアンテナ）と、ヘリカルアンテナ２（第２のアンテナ）と、定在波比検出部３と、信号源４と、２つのＲＦ（Radio Frequency）増幅器５と、マイコン６（位置検知部）とを備える。また、定在波比検出部３は、第１定在波比検出回路１１、第２定在波比検出回路１２及び差動増幅器１３（差分検出部）を有する。
【００１７】
本実施形態の近接センサ１０において、定在波比検出部３内の第１定在波比検出回路１１の入力端子は、一方のＲＦ増幅器５を介して信号源４の出力端子に接続される。また、第１定在波比検出回路１１の一方の出力端子は、ループアンテナ１に接続され、第１定在波比検出回路１１の他方の出力端子は、差動増幅器１３の「＋」側の入力端子に接続される。
【００１８】
さらに、定在波比検出部３内の第２定在波比検出回路１２の入力端子は、他方のＲＦ増幅器５を介して信号源４の出力端子に接続される。また、第２定在波比検出回路１２の一方の出力端子は、ヘリカルアンテナ２に接続され、第２定在波比検出回路１２の他方の出力端子は、差動増幅器１３の「−」側の入力端子に接続される。
【００１９】
そして、定在波比検出部３内の差動増幅器１３の出力端子は、マイコン６の入力端子に接続され、マイコン６の出力端子は、例えば外部の照明機器等に接続される。
【００２０】
[各部の構成]
ループアンテナ１は、検知対象物（例えば人体等の誘電体）と近接センサ１０とが所定の距離で非常に接近した際に、その共振周波数が信号源４から出力される交流信号の周波数（設計共振周波数）と同じになるように、設計される。それゆえ、検知対象物が近接センサ１０から遠ざかると、ループアンテナ１のインピーダンス特性が変化し、ループアンテナ１の共振周波数が変化する（高くなる）。
【００２１】
ヘリカルアンテナ２は、検知対象物が近接センサ１０で検知できないほど十分離れた位置に存在する場合（ヘリカルアンテナ２が中空状態にある場合）に共振周波数が安定する。そして、本実施形態では、中空状態におけるヘリカルアンテナ２の共振周波数が信号源４から出力される交流信号の周波数（設計共振周波数）と同じになるように、ヘリカルアンテナ２を設計する。それゆえ、検知対象物が近接センサ１０に近づくと、ヘリカルアンテナ２のインピーダンス特性が変化し、ヘリカルアンテナ２の共振周波数が変化する（低くなる）。
【００２２】
定在波比検出部３は、ループアンテナ１に接続された信号線上における後述の第１定在波比Ｓ１、及び、ヘリカルアンテナ２に接続された信号線上における後述の第２定在波比Ｓ２を検出する。また、定在波比検出部３は、後述するように、第１定在波比Ｓ１と第２定在波比Ｓ２との差分を検出し、該差分信号ΔＳをマイコン６に出力する。なお、定在波比検出部３を構成する各部の詳細については、後で説明する。
【００２３】
信号源４は、例えば周波数が６０ＭＨｚであり、出力が数μＷ程度である高周波信号を出力可能な発振器で構成することができる。このような構成の信号源４を用いた場合、各アンテナからは、微弱な電波が放射される。なお、信号源４の構成は、例えば用途、必要な検出感度等を考慮して適宜設定することができる。
【００２４】
各ＲＦ増幅器５は、信号源４の出力信号を増幅する。なお、本実施形態では、近接センサ１０内にＲＦ増幅器５を設ける例を説明するが、本発明はこれに限定されず、ＲＦ増幅器５を設けない構成にしてもよい。
【００２５】
マイコン６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成される。マイコン６は、定在波比検出部３（差動増幅器１３）から入力される差分信号ΔＳに基づいて、検知対象物の接近の有無（検知対象物の位置）を検知する。そして、マイコン６は、その検知結果に基づいて、例えば外部の照明機器のＯＮ／ＯＦＦ制御や調光制御などの処理を行う。
【００２６】
[定在波比検出部の構成]
次に、定在波比検出部３内の各部の構成について説明する。
【００２７】
第１定在波比検出回路１１は、信号源４からループアンテナ１に入力される出力信号と、ループアンテナ１におけるインピーダンスの不整合により、ループアンテナ１で反射して戻ってくる出力信号の一部（反射信号）との関係を示すパラメータである定在波比（以下、第１定在波比Ｓ１という）を検出する。そして、第１定在波比検出回路１１は、検出した第１定在波比Ｓ１を差動増幅器１３に出力する。
【００２８】
なお、ここでいう、「定在波比」とは、出力信号（進行波）と反射信号（反射波）とが伝送線路上で互いに合わさったり、打ち消し合ったりすることにより発生する振幅の波において、その最大の波と最小の波との比率のことをいう。定在波比は、反射信号が大きくなると（反射波の影響が大きくなると）、大きくなる。
【００２９】
ここで、第１定在波比検出回路１１の回路構成を、図２を参照しながら説明する。なお、図２は、第１定在波比検出回路１１の概略回路構成図である。
【００３０】
第１定在波比検出回路１１は、トランス回路１４と、差動増幅器１５と、２つのダイオード（第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２）と、８つの抵抗（第１抵抗Ｒ１〜第８抵抗Ｒ８）と、６つの定容量コンデンサ（第１コンデンサＣ１〜第６コンデンサＣ６）と、可変コンデンサＣｖとを備える。各素子の接続関係は、次の通りである。
【００３１】
トランス回路１４の一次側コイル１４ａの一方の端子は、第１定在波比検出回路１１の入力端子１６、及び、第１コンデンサＣ１の一方の端子に接続され、トランス回路１４の一次側コイル１４ａの他方の端子は、ループアンテナ１に接続される第１定在波比検出回路１１の出力端子１７、及び、第４コンデンサＣ４の一方の端子に接続される。また、トランス回路１４の二次側コイル１４ｂの一方の端子は、第１ダイオードＤ１のアノード、及び、第４抵抗Ｒ４の一方の端子に接続され、トランス回路１４の二次側コイル１４ｂの他方の端子は、第２ダイオードＤ２のアノード、及び、第８抵抗Ｒ８の一方の端子に接続される。なお、第４抵抗Ｒ４の他方の端子、及び、第８抵抗Ｒ８の他方の端子は、ともに接地される。
【００３２】
第１コンデンサＣ１の他方の端子は、第１ダイオードＤ１のカソード、第１抵抗Ｒ１の一方の端子、第３コンデンサＣ３の一方の端子、及び、可変コンデンサＣｖの一方の端子に接続される。なお、第３コンデンサＣ３の他方の端子、及び、可変コンデンサＣｖの他方の端子は、ともに接地される。また、第１抵抗Ｒ１の他方の端子は、第２コンデンサＣ２の一方の端子、及び、第２抵抗Ｒ２の一方の端子に接続される。なお、第２コンデンサＣ２の他方の端子は、接地される。
【００３３】
第２抵抗Ｒ２の他方の端子は、差動増幅器１５の「−」側の入力端子、及び、第３抵抗Ｒ３の一方の端子に接続される。なお、第３抵抗Ｒ３の他方の端子は、接地される。
【００３４】
また、第４コンデンサＣ４の他方の端子は、第２ダイオードＤ２のカソード、第５抵抗Ｒ５の一方の端子、及び、第６コンデンサＣ６の一方の端子に接続される。なお、第６コンデンサＣ６の他方の端子は、接地される。また、第５抵抗Ｒ５の他方の端子は、第５コンデンサＣ５の一方の端子、及び、第６抵抗Ｒ６の一方の端子に接続される。なお、第５コンデンサＣ５の他方の端子は、接地される。
【００３５】
第６抵抗Ｒ６の他方の端子は、差動増幅器１５の「＋」側の入力端子、及び、第７抵抗Ｒ７の一方の端子に接続される。なお、第７抵抗Ｒ７の他方の端子は、差動増幅器１５の出力端子１８に接続される。
【００３６】
本実施形態の第１定在波比検出回路１１は、従来の定在波比検出回路と同様の構成であり、従来の定在波比検出回路と同様に動作する。具体的には、第１定在波比検出回路１１では、信号源４からループアンテナ１に入力される出力信号に対応する電圧信号は、第２ダイオードＤ２のカソードに誘起され、ループアンテナ１で反射して戻ってくる反射信号に対応する電圧信号は、第１ダイオードＤ１のカソードに誘起される。そして、出力信号に対応する電圧信号と反射信号に対応する電圧信号との関係（比率）を示す第１定在波比Ｓ１は、差動増幅器１５の出力端子１８から出力される。なお、第１定在波比検出回路１１の回路構成は、図２に示す構成例に限定されず、第１定在波比検出回路１１と同様にして第１定在波比Ｓ１を出力できる回路構成であれば、任意の回路構成を適用することができる。
【００３７】
第２定在波比検出回路１２は、信号源４からヘリカルアンテナ２に入力される出力信号と、ヘリカルアンテナ２におけるインピーダンスの不整合により、ヘリカルアンテナ２で反射して戻ってくる反射信号との関係を示す定在波比（以下、第２定在波比Ｓ２という）を検出する。そして、第２定在波比検出回路１２は、検出した第２定在波比Ｓ２を差動増幅器１３に出力する。なお、第２定在波比検出回路１２の回路構成は、第１定在波比検出回路１１のそれ（図２参照）と同様の構成にすることができる。
【００３８】
差動増幅器１３は、第１定在波比検出回路１１で検出された第１定在波比Ｓ１と、第２定在波比検出回路１２で検出された第２定在波比Ｓ２との差分を求め、該差分を増幅する。そして、差動増幅器１３は、増幅された信号（差分信号ΔＳ＝Ｓ１−Ｓ２）をマイコン６に出力する。
【００３９】
[近接センサの動作及び効果]
次に、本実施形態の近接センサ１０による検知対象物の検知動作について説明する。まず、各アンテナから微弱電波が放射された状態で、近接センサ１０と検知対象物との間の距離を変化させたときの各アンテナの特性の変化を、図３を参照しながら、具体的に説明する。なお、図３は、アンテナ（ループアンテナ１及びヘリカルアンテナ２）の感度特性を示す模式図であり、図３中の特性の横軸は周波数であり、縦軸は感度である。
【００４０】
本実施形態では、上述のように、検知対象物が近接センサ１０に非常に接近した場合に、ループアンテナ１の共振周波数が信号源４から出力される交流信号の周波数（設計共振周波数ｆ０）と同じになるように、ループアンテナ１が設計される。また、検知対象物が近接センサ１０から十分離れた位置に存在する場合（中空状態にある場合）に、ヘリカルアンテナ２の共振周波数が信号源４から出力される交流信号の周波数（設計共振周波数ｆ０）と同じになるように、ヘリカルアンテナ２が設計される。
【００４１】
それゆえ、検知対象物が近接センサ１０に対して非常に近い位置に存在する場合のループアンテナ１の感度特性は、検知対象物が近接センサ１０から十分離れた位置に存在する場合のヘリカルアンテナ２の感度特性と同じになり、図３中の感度特性２１となる。なお、このような状態では、各アンテナでのインピーダンスの不整合が最小（反射信号の影響が最小）となるので、各定在波比回路から出力される定在波比は最小となる。
【００４２】
そして、ループアンテナ１から微弱電波が放射された状態で、近接センサ１０に対して非常に近い位置に存在する検知対象物が近接センサ１０から遠ざかると、ループアンテナ１の共振周波数は高くなる。それゆえ、この際、ループアンテナ１の感度特性（感度特性２１）は、高周波数側にシフトし、図３中の破線で示す感度特性２２（共振周波数ｆ１）になる。
【００４３】
一方、ヘリカルアンテナ２から微弱電波が放射された状態で、近接センサ１０から十分離れた位置に存在する検知対象物が近接センサ１０に近づくと、ヘリカルアンテナ２の共振周波数は低くなる。それゆえ、この際、ヘリカルアンテナ２の感度特性（感度特性２１）は、低周波数側にシフトし、図３中の一点鎖線で示す感度特性２３（共振周波数ｆ２）になる。
【００４４】
それゆえ、本実施形態の近接センサ１０では、各アンテナから微弱電波が放射された状態で、検知対象物が近接センサ１０に近づくと、ループアンテナ１の共振周波数は設計共振周波数ｆ０に近づくのに対して、ヘリカルアンテナ２の共振周波数は設計共振周波数ｆ０から遠ざかる。一方、各アンテナから微弱電波が放射された状態で、検知対象物が近接センサ１０から遠ざかると、ループアンテナ１の共振周波数は設計共振周波数ｆ０から遠ざかるのに対して、ヘリカルアンテナ２の共振周波数は設計共振周波数ｆ０に近づく。
【００４５】
すなわち、本実施形態の近接センサ１０では、検知対象物及び近接センサ１０間の距離の変化に対して、ループアンテナ１の共振周波数の設計共振周波数ｆ０に対する変化方向は、ヘリカルアンテナ２のそれと反対になる。
【００４６】
それゆえ、上述のようなアンテナ特性を有する近接センサ１０では、各アンテナから微弱電波が放射された状態で検知対象物が近接センサ１０に近づくと、ループアンテナ１の共振周波数は設計共振周波数ｆ０に近づくのでループアンテナ１から戻ってくる反射信号（反射の影響）が小さくなり、第１定在波比Ｓ１は小さくなる。また、この場合、ヘリカルアンテナ２の共振周波数は設計共振周波数ｆ０から遠ざかるのでヘリカルアンテナ２から戻ってくる反射信号（反射の影響）が大きくなり、第２定在波比Ｓ２は大きくなる。
【００４７】
一方、各アンテナから微弱電波が放射された状態で、検知対象物が近接センサ１０から遠ざかると、ループアンテナ１の共振周波数は設計共振周波数ｆ０から遠ざかるのでループアンテナ１から戻ってくる反射信号（反射の影響）が大きくなり、第１定在波比Ｓ１は大きくなる。また、この場合、ヘリカルアンテナ２の共振周波数は設計共振周波数ｆ０に近づくのでヘリカルアンテナ２から戻ってくる反射信号（反射の影響）が小さくなり、第２定在波比Ｓ２は小さくなる。
【００４８】
すなわち、本実施形態の近接センサ１０では、検知対象物及び近接センサ１０間の距離の変化に対する、第１定在波比Ｓ１の変化特性もまた、第２定在波比Ｓ２のそれと相反する特性となる。
【００４９】
ここで、図４Ａに、検知対象物及び近接センサ１０間の距離に対する、各定在波比の変化特性例を示す。また、図４Ｂに、検知対象物及び近接センサ１０間の距離に対する、近接センサ１０の差動増幅器１３（定在波比検出部３）から出力される第１定在波比Ｓ１と第２定在波比Ｓ２との差分信号ΔＳの変化特性例を示す。なお、図４Ａに示す特性の横軸は検知対象物及び近接センサ１０間の距離であり、縦軸は定在波比（Ｓ１，Ｓ２）である。また、図４Ｂに示す特性の横軸は検知対象物及び近接センサ１０間の距離であり、縦軸は差分信号ΔＳの値である。
【００５０】
ループアンテナ１に接続された第１定在波比検出回路１１から出力される第１定在波比Ｓ１は、図４Ａ中の特性２４に示すように、ループアンテナ１から微弱電波が放射された状態で検知対象物及び近接センサ１０間の距離が増加すると、連続的に増大する。一方、ヘリカルアンテナ２に接続された第２定在波比検出回路１２から出力される第２定在波比Ｓ２は、図４Ａ中の特性２５に示すように、ヘリカルアンテナ２から微弱電波が放射された状態で検知対象物及び近接センサ１０間の距離が増加すると、連続的に低下する。
【００５１】
それゆえ、第１定在波比Ｓ１と第２定在波比Ｓ２との差分信号ΔＳ（＝Ｓ１−Ｓ２）は、図４Ｂ中の特性２６に示すように、各アンテナから微弱電波が放射された状態で検知対象物及び近接センサ１０間の距離が増加すると、連続的に増大する。
【００５２】
そして、本実施形態の検知対象物の検知動作では、まず、マイコン６は、差動増幅器１３から入力される差分信号ΔＳ（＝Ｓ１−Ｓ２）と、その所定の閾値ΔＳｔｈ０とを比較する。なお、差分信号ΔＳの閾値ΔＳｔｈ０は、例えば照明機器をＯＮ／ＯＦＦ制御する際にそのＯＮ／ＯＦＦ切替の境界となる近接センサ１０からの距離Ｌｔｈ（境界距離Ｌｔｈという）に対応する差分信号ΔＳの値であり、この値は、例えば用途等に応じて適宜設定される。
【００５３】
次いで、マイコン６は、その比較結果に基づいて、検知対象物が近接センサ１０に対して境界距離Ｌｔｈだけ離れた位置より近い位置に存在するか否かを判定し、その判定結果に基づいて、例えば照明機器をＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【００５４】
具体的には、例えば差分信号ΔＳが閾値ΔＳｔｈ０以下である場合、マイコン６は、検知対象物が近接センサ１０から境界距離Ｌｔｈ以下の距離の位置（接近した位置）に存在すると判定し、例えば照明機器が点灯されるように照明機器を制御する。一方、例えば差分信号ΔＳが閾値ΔＳｔｈ０より大きい場合には、マイコン６は、検知対象物が近接センサ１０に対して境界距離Ｌｔｈの位置からさらに離れた位置に存在すると判定し、例えば照明機器が消灯されるように（又は点灯しないように）照明機器を制御する。
【００５５】
本実施形態の近接センサ１０では、上述のようにして、検知対象物の位置を検知して、例えば照明機器のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態の近接センサ１０は、微弱電波を放出する２つのアンテナを用いて検知対象物を検知するセンサ、すなわち、電波方式の近接センサである。それゆえ、本実施形態の近接センサ１０では、約１０〜３０ｃｍ程度の検知距離で精度良く、検知対象物を検知することができ、本実施形態の近接センサ１０は、例えば屋内や自動車車内などの照明用スイッチの用途に好適である。
【００５７】
また、本実施形態では、アンテナを２つ用いるので、検知感度を増大させることができる。さらに、本実施形態の近接センサ１０では、受信器等の回路素子を設ける必要が無いので、低コストの近接センサ１０が得られる。
【００５８】
すなわち、本実施形態では、上記用途の好適な検知距離（約１０〜３０ｃｍ程度）において、高感度で検知対象物を検知可能であり、かつ、より低価格で構成可能な電波方式の近接センサが得られる。
【００５９】
なお、本実施形態では、第１定在波比検出回路１１から出力される第１定在波比Ｓ１を差動増幅器１３の「＋」側の入力端子に入力し、第２定在波比検出回路１２から出力される第２定在波比Ｓ２を差動増幅器１３の「−」側の入力端子に入力する。それゆえ、差分信号ΔＳ（＝Ｓ１−Ｓ２）の変化特性は、図４Ｂ中の特性２６に示すように、検知対象物及び近接センサ１０間の距離が増加すると、差分信号ΔＳが連続的に増大する特性となるが、本発明はこれに限定されない。
【００６０】
本実施形態では、第１定在波比検出回路１１から出力される第１定在波比Ｓ１を差動増幅器１３の「−」側の入力端子に入力し、第２定在波比検出回路１２から出力される第２定在波比Ｓ２を差動増幅器１３の「＋」側の入力端子に入力する構成にしてもよい。この場合には、差分信号ΔＳ（＝Ｓ２−Ｓ１）の変化特性は、図４Ｂ中の特性２７に示すように、検知対象物及び近接センサ１０間の距離が増加すると、連続的に差分信号ΔＳが低下する特性となる。
【００６１】
この場合、マイコン６は、差動増幅器１３から入力される差分信号ΔＳ（＝Ｓ２−Ｓ１）と、その閾値ΔＳｔｈ１とを比較する。なお、差分信号ΔＳの閾値ΔＳｔｈ１は、例えば照明機器をＯＮ／ＯＦＦ制御する際にそのＯＮ／ＯＦＦ切替の境界となる近接センサ１０からの境界距離Ｌｔｈに対応する差分信号ΔＳの値である。
【００６２】
そして、例えば差分信号ΔＳが閾値ΔＳｔｈ１以上である場合、マイコン６は、検知対象物が近接センサ１０から境界距離Ｌｔｈ以下の距離の位置（接近した位置）に存在すると判定し、例えば照明機器が点灯されるように照明機器を制御する。一方、差分信号ΔＳが閾値ΔＳｔｈ１より小さい場合には、マイコン６は、検知対象物が近接センサ１０に対して境界距離Ｌｔｈの位置からさらに離れた位置に存在すると判定し、例えば照明機器が消灯されるように（又は点灯しないように）照明機器を制御する。
【００６３】
＜２．第２の実施形態＞
上記第１の実施形態では、アンテナ毎に定在波比検出回路を設ける例を説明したが、本発明はこれに限定されず、２つのアンテナに対して１つの定在波比検出回路を設ける構成にしてもよい。第２の実施形態では、その一例を示す。
【００６４】
[近接センサの構成]
まず、図５を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る近接センサの構成を説明する。図５は、第２の実施形態の近接センサ３０のブロック構成図である。なお、図５に示す本実施形態の近接センサ３０において、図１に示す上記第１の実施形態の近接センサ１０の構成と同様の構成には同じ符号を付して示す。
【００６５】
近接センサ３０は、ループアンテナ１（第１のアンテナ）と、ヘリカルアンテナ２（第２のアンテナ）と、パワースプリッタ３１と、定在波比検出回路３２（定在波比検出部）と、信号源４と、マイコン６（位置検知部）とを備える。
【００６６】
本実施形態において、パワースプリッタ３１の入力端子は、定在波比検出回路３２の一方の出力端子に接続される。また、パワースプリッタ３１の一方の出力端子は、ループアンテナ１に接続され、パワースプリッタ３１の他方の出力端子は、ヘリカルアンテナ２に接続される。さらに、定在波比検出回路３２の他方の出力端子は、マイコン６の入力端子に接続され、定在波比検出回路３２の入力端子は、信号源４の出力端子に接続される。
【００６７】
[各部の構成]
次に、近接センサ３０の各部の構成を、図６を参照しながら説明する。図６は、近接センサ３０の内部構成をより詳細に示す回路構成図である。なお、図６では、説明を簡略化するため、マイコン６の図示を省略する。
【００６８】
本実施形態の近接センサ３０において、ループアンテナ１、ヘリカルアンテナ２、信号源４及びマイコン６の構成は、上記第１実施形態の近接センサ１０の対応する構成とそれぞれ同様であるので、ここでは、これらの構成の説明は省略する。なお、本実施形態では、近接センサ１０を構成する各種回路素子（マイコン６も含む）を、同一の基板上に実装する。また、図６には、ループアンテナ１の形成領域と、ヘリカルアンテナ２の形成領域とが重なるように、各アンテナをパターンニングした例を示すが、本発明はこれに限定されず、ループアンテナ１と、ヘリカルアンテナ２とが互いに異なる領域に形成されていてもよい。
【００６９】
パワースプリッタ３１は、信号源４から定在波比検出回路３２を介して入力される交流信号（出力信号）を２つに分配して、該分配した一方の交流信号をループアンテナ１に出力し、他方の交流信号をヘリカルアンテナ２に出力する。本実施形態では、パワースプリッタ３１は、３つの抵抗（第１抵抗Ｒ１１〜第３抵抗Ｒ１３）を有し、各抵抗は、例えば５０Ωの抵抗素子で構成される。
【００７０】
なお、パワースプリッタ３１内の第１抵抗Ｒ１１の一方の端子は、パワースプリッタ３１の入力端子３１ａに接続され、第１抵抗Ｒ１１の他方の端子は、パワースプリッタ３１の一方の出力端子３１ｂ（ループアンテナ１に接続される出力端子）に接続される。また、パワースプリッタ３１内の第２抵抗Ｒ１２の一方の端子は、パワースプリッタ３１の入力端子３１ａに接続され、第２抵抗Ｒ１２の他方の端子は、パワースプリッタ３１の他方の出力端子３１ｃ（ヘリカルアンテナ２に接続される出力端子）に接続される。さらに、パワースプリッタ３１内の第３抵抗Ｒ１３は、パワースプリッタ３１の一方の出力端子３１ｂ及び他方の出力端子３１ｃ間に設けられる。
【００７１】
定在波比検出回路３２は、信号源４からパワースプリッタ３１を介してループアンテナ１及びヘリカルアンテナ２に入力される出力信号と、各アンテナのインピーダンスの不整合により、各アンテナからパワースプリッタ３１を介して戻ってくる反射信号（出力信号の一部）との関係を示すパラメータである定在波比Ｓを検出する。
【００７２】
なお、この際、パワースプリッタ３１を介して戻ってくる反射信号は、ループアンテナ１からの反射信号、及び、ヘリカルアンテナ２からの反射信号を両方含む信号となる。すなわち、定在波比検出回路３２から出力される定在波比Ｓは、上記第１の実施形態で説明したループアンテナ１からの反射の影響を示す第１定在波比Ｓ１と、ヘリカルアンテナ２からの反射の影響を示す第２定在波比Ｓ２とを重ね合わせた信号となる。
【００７３】
定在波比検出回路３２は、図６に示すように、トランス回路３３と、差動増幅器３４と、第１ダイオードＤ１と、第２ダイオードＤ２と、９つの抵抗（第１抵抗Ｒ２１〜第９抵抗Ｒ２９）と、２つの定容量コンデンサ（第１コンデンサＣ２１及び第２コンデンサＣ２２）とを備える。各素子の接続関係は、次の通りである。
【００７４】
トランス回路３３の一次側コイル３３ａの一方の端子は、パワースプリッタ３１の入力端子３１ａ、及び、第１抵抗Ｒ２１の一方の端子に接続され、トランス回路３３の一次側コイル３３ａの他方の端子は、第１ダイオードＤ１のアノードに接続される。なお、第１抵抗Ｒ２１の他方の端子は、信号源４の出力端子、及び、第２抵抗Ｒ２２の一方の端子に接続される。
【００７５】
トランス回路３３の二次側コイル３３ｂの一方の端子は、第２抵抗Ｒ２２の他方の端子、及び、第３抵抗Ｒ２３の一方の端子に接続され、トランス回路３３の二次側コイル３３ｂの他方の端子は、第２ダイオードＤ２のアノードに接続される。なお、第３抵抗Ｒ２３の他方の端子は、接地される。
【００７６】
第１ダイオードＤ１のカソードは、第７抵抗Ｒ２７の一方の端子、第８抵抗Ｒ２８の一方の端子、及び、第２コンデンサＣ２２の一方の端子に接続される。なお、第７抵抗Ｒ２７の他方の端子、及び、第２コンデンサＣ２２の他方の端子は、ともに接地される。また、第８抵抗Ｒ２８の他方の端子は、差動増幅器３４の「＋」側の入力端子、及び、第９抵抗Ｒ２９の一方の端子に接続される。なお、第９抵抗Ｒ２９の他方の端子は、差動増幅器３４の出力端子３５に接続される。
【００７７】
第２ダイオードＤ２のカソードは、第４抵抗Ｒ２４の一方の端子、第５抵抗Ｒ２５の一方の端子、及び、第１コンデンサＣ２１の一方の端子に接続される。なお、第４抵抗Ｒ２４の他方の端子、及び、第１コンデンサＣ２１の他方の端子は、ともに接地される。また、第５抵抗Ｒ２５の他方の端子は、差動増幅器３４の「−」側の入力端子、及び、第６抵抗Ｒ２６の一方の端子に接続される。なお、第６抵抗Ｒ２６の他方の端子は、接地される。
【００７８】
本実施形態の定在波比検出回路３２では、信号源４から２つのアンテナに入力される出力信号に対応する電圧信号は、第２ダイオードＤ２のカソードに誘起され、２つのアンテナで反射して戻ってくる反射信号に対応する電圧信号は、第１ダイオードＤ１のカソードに誘起される。そして、出力信号に対応する電圧信号と反射信号に対応する電圧信号との関係（比率）を示す定在波比Ｓは、差動増幅器３４の出力端子３５から出力される。なお、定在波比検出回路３２の回路構成は、図６に示す構成例に限定されず、定在波比検出回路３２と同様にして定在波比Ｓを出力できる回路構成であれば、任意の回路構成を適用することができる。
【００７９】
本実施形態の近接センサ３０を用いた近接スイッチでは、定在波比検出回路３２から出力される定在波比Ｓに基づいて、例えば照明機器のＯＮ／ＯＦＦ制御や調光制御が行われる。
【００８０】
[近接センサの動作及び効果]
次に、本実施形態の近接センサ３０による検知対象物の検知動作を、図７を参照しながら説明する。なお、図７は、検知対象物及び近接センサ３０間の距離に対する定在波比Ｓの変化特性を示す図であり、特性の横軸は検知対象物及び近接センサ３０間の距離であり、縦軸は定在波比Ｓである。
【００８１】
上述のように、本実施形態では、定在波比検出回路３２から出力される定在波比Ｓは、上記第１の実施形態の図４Ａで説明したループアンテナ１からの反射の影響を示す第１定在波比Ｓ１（特性２４）と、ヘリカルアンテナ２からの反射の影響を示す第２定在波比Ｓ２（特性２５）とを重ね合わせた信号となる。それゆえ、定在波比Ｓの変化特性４０は、図７に示すように、検知対象物及び近接センサ３０間の所定の距離Ｌ０で定在波比Ｓが最小値となる放物線状の特性となる。
【００８２】
なお、定在波比Ｓの変化特性４０において、所定の距離Ｌ０より小さい距離の領域では、ヘリカルアンテナ２からの反射の影響が大きくなり、これにより、定在波比Ｓが増大する。一方、定在波比Ｓの変化特性４０において、所定の距離Ｌ０より大きい距離の領域では、ループアンテナ１からの反射の影響が大きくなり、これにより、定在波比Ｓが増大する。
【００８３】
そして、本実施形態の検知対象物の検知動作では、まず、マイコン６は、定在波比検出回路３２から入力される定在波比Ｓと、その閾値Ｓｔｈ０とを比較する。なお、定在波比Ｓの閾値Ｓｔｈ０は、例えば照明機器をＯＮ／ＯＦＦ制御する際にそのＯＮ／ＯＦＦ切替の境界となる近接センサ３０からの境界距離Ｌｔｈに対応する定在波比Ｓの値であり、この値は、例えば用途等に応じて適宜設定される。
【００８４】
次いで、マイコン６は、この比較処理において、例えば、定在波比Ｓが閾値Ｓｔｈ０より大きな値から閾値Ｓｔｈ０以下の値に変化したか、又は、定在波比Ｓが閾値Ｓｔｈ０以下の値から閾値Ｓｔｈ０より大きな値に変化したかを判別する。すなわち、マイコン６は、閾値Ｓｔｈ０付近での定在波比Ｓの変化方向（図７中の矢印）を判定する。
【００８５】
次いで、マイコン６が、定在波比Ｓが閾値Ｓｔｈ０より大きな値から閾値Ｓｔｈ０以下の値に変化したと判定した場合（検知対象物が境界距離Ｌｔｈより近い距離の位置に移動した場合）、マイコン６は、例えば照明機器が点灯されるように照明機器を制御する。一方、マイコン６が、定在波比Ｓが閾値Ｓｔｈ０以下の値から閾値Ｓｔｈ０より大きな値に変化したと判定した場合（検知対象物が境界距離Ｌｔｈより離れた距離の位置に移動した場合）、マイコン６は、例えば照明機器が消灯されるように（又は点灯しないように）照明機器を制御する。
【００８６】
本実施形態の近接センサ３０では、上述のようにして、検知対象物の位置（移動）を検知して、例えば照明機器のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態の近接センサ３０においても、上記第１の実施形態と同様に、微弱電波を放出する２つのアンテナを用いて検知対象物を検知する。また、本実施形態の近接センサ３０においても、上記第１の実施形態と同様に、受信器等の回路素子を設ける必要が無い。それゆえ、本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００８８】
さらに、本実施形態の近接センサ３０では、上記第１の実施形態に比べて、定在波比検出回路の数を減らすことができる。それゆえ、本実施形態では、近接センサ３０のコストをさらに低下させることができる。また、本実施形態のように、近接センサ３０を構成する各種回路素子を同一の基板上に実装した場合には、近接センサ３０のコストをより一層低下させることができる。
【００８９】
なお、上記第１及び第２の実施形態では、近接センサが信号源（発振器）を備える構成例を説明したが、本発明はこれに限定されない。近接センサが電気的に接続される外部の電気回路が同様の発振器を備える場合には、その発振器を近接センサの信号源として用いてもよく、この場合には、近接センサは、信号源を備えなくてもよい。
【００９０】
また、上記第１及び第２の実施形態では、近接センサがマイコン（ＣＰＵ）を備える構成例を説明したが、本発明はこれに限定されない。近接センサが電気的に接続される外部の電気回路が同様のＣＰＵを備える場合には、そのＣＰＵを近接センサのマイコンとして用いてもよく、この場合には、近接センサは、マイコンを備えなくてもよい。
【００９１】
さらに、上記第１及び第２の実施形態では、検知対象物及び近接センサ間の距離の変化に対する共振周波数の変化方向が互いに逆である２つのアンテナの組合せとして、ループアンテナ及びヘリカルアンテナの組合せを用いた例を説明したが、本発明はこれに限定されない。２つのアンテナの組合せとしては、検知対象物及び近接センサ間の距離の変化に対する共振周波数の変化方向が互いに相反する２つのアンテナの組合せであれば、例えば検知対象物の種類や検知距離等の条件を考慮して、任意に設定することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１…ループアンテナ、２…ヘリカルアンテナ、３…定在波比検出部、４…信号源、５…ＲＦ増幅器、６…マイコン、１０，３０…近接センサ、１１…第１定在波比検出回路、１２…第２定在波比検出回路、１３…差動増幅器、３１…パワースプリッタ、３２…定在波比検出回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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