(57)【要約】【課題】検知する物体と人体検知センサとの距離が多少離れていても、近接する人体の検知が可能な人体検知センサを提供する。【解決手段】高周波の電気信号を生成する発振器１０と、発振器１０に接続され、電気信号が入力される帯域阻止フィルタ２０と、発振器１０と帯域阻止フィルタ２０とを用いて近接する人体の検知を行う制御手段３０と、を備えた人体検知センサ１であって、帯域阻止フィルタ２０は、近接する物体に対応して特性が変化する可変容量素子又は可変インダクタ素子を含む、少なくとも１つの共振回路を有し、制御手段３０は、帯域阻止フィルタ２０に入力される電気信号の信号レベルと、帯域阻止フィルタ２０から出力される出力信号の信号レベルと、から演算される信号減衰量に基づいて、近接する物体が人体であるか否かの識別を行うことを特徴とする。【選択図】図２
2015059746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波の電気信号を生成する発振器と、
前記発振器に接続され、前記電気信号が入力される帯域阻止フィルタと、
前記発振器と前記帯域阻止フィルタとを用いて近接する人体の検知を行う制御手段と、
を備えた人体検知センサであって、
前記帯域阻止フィルタは、
近接する物体に対応して特性が変化する可変容量素子又は可変インダクタ素子を含む、
少なくとも１つの共振回路を有し、
前記制御手段は、
前記帯域阻止フィルタに入力される前記電気信号の信号レベルと、前記帯域阻止フィルタから出力される出力信号の信号レベルと、から演算される信号減衰量に基づいて、
近接する物体が人体であるか否かの識別を行うことを特徴とする人体検知センサ。
【請求項２】
前記帯域阻止フィルタは、
一端が前記発振器の出力端に接続され、他端が接地された第１共振回路と、
一端が前記第１共振回路の一端に接続された第２共振回路と、
一端が前記第２共振回路の他端に接続され、他端が接地されている第３共振回路と、
からなる３つの前記共振回路を有し、
前記第３共振回路の一端が、前記帯域阻止フィルタの出力端となっていることを特徴とする、
請求項１に記載の人体検知センサ。
【請求項３】
前記帯域阻止フィルタは、
一端が前記発振器の出力端に接続された第１共振回路と、
一端が前記第１共振回路の他端に接続され、他端が接地された第２共振回路と、
一端が前記第２共振回路の一端に接続された第３共振回路と、
からなる３つの前記共振回路を有し、
前記第３共振回路の他端が、前記帯域阻止フィルタの出力端となっていることを特徴とする、
請求項１に記載の人体検知センサ。
【請求項４】
前記可変容量素子は、
所定の間隔を空けて互いに隣接する２つの電極で構成されており、
近接する前記物体に対応して、
前記２つの電極間で形成される容量が変化することを特徴とする、
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の人体検知センサ。
【請求項５】
前記可変インダクタ素子は、
スパイラルインダクタで構成されており、
近接する前記物体に対応して、
前記スパイラルインダクタのインダクタンスが変化することを特徴とする、
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の人体検知センサ。
【請求項６】
前記共振回路の共振周波数は、
５０ＭＨｚから１５０ＭＨｚの範囲であることを特徴とする、
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の人体検知センサ。
【請求項７】
電磁波を放射する電子機器に搭載されると共に、
前記電子機器に近接する前記人体を検知し、
前記人体を検知した後に、
前記電磁波の強度を所定値まで下げさせることを特徴とする、
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の人体検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体検知センサに関し、特に、電子機器に搭載されて人体の近接を検知する人体検知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型のノートＰＣやタブレットＰＣ等の携帯可能な電子機器の普及に伴い、このような電子機器をユーザの掌や膝の上に載せるなどして、人体を近接させて使用する場面が増えている。一方、このような電子機器に長時間人体を近接させると、電子機器のディスプレイ装置等から放射される電磁波が人体に影響を及ぼす可能性がある。そのため、このような電子機器に人体を近接させて使用する場合には、ディスプレイ装置の出力を下げる等の措置を講じて電磁波の放射を抑制することが望ましい。そして、そのためには、電子機器に搭載されて近接する人体を検知する人体検知センサが必要となる。
【０００３】
人体の近接を検知する人体検知センサとしては、特許文献１に係る人体検知センサ等が提案されている。図１２は、特許文献１に係る人体検知センサ３００の構成を示す説明図である。
【０００４】
人体検知センサ３００は、車両の座席に配置され、ユーザが座席に着座したか否かを判断するために使用される。人体検知センサ３００は、図１２に示すように、配設面３０１ａを有した基台３０１と、基台３０１の配設面３０１ａに対をなして配設された検知電極３０２と、電気回路３０３と、図示しない検知手段と、を備えている。電気回路３０３は、検知電極３０２間に電流を流すよう信号出力すると共に、検知電極３０２間に流れる電流を測定している。検知手段は、検知電極３０２間に流れる電流から検知電極３０２間の静電容量を算出している。検知電極３０２間の静電容量は、検知電極３０２に人体が近接すると変化する。そして、検知手段は、算出した静電容量の変化量を予め設定された閾値と比較し、比較結果に基づいて近接する人体を検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−４８４７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
小型のノートＰＣやタブレットＰＣ等の電子機器を使用する場合、電子機器の使用環境やユーザの姿勢の変化に伴って、ユーザと電子機器との位置関係が変化し易い。そのため、電子機器の使用中に、人体と電子機器との距離が多少離れてしまう場合があるが、安全性の観点から、このような場合でも人体検知センサが人体を検知し、電磁波の放射を抑制できることが望ましい。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に係る人体検知センサ３００では、ユーザが車両の座席に着座することを前提としており、検知する物体が人体検知センサ３００と密着している場合には、所定の検知感度が得られるが、検知する物体が人体検知センサ３００から離れると、急速に検知感度が低下して正確な検知ができなくなるという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、検知する物体と人体検知センサとの距離が多少離れていても、近接する人体の検知が可能な人体検知センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために、請求項１に記載の人体検知センサは、高周波の電気信号を生成する発振器と、前記発振器に接続され、前記電気信号が入力される帯域阻止フィルタと、前記発振器と前記帯域阻止フィルタとを用いて近接する人体の検知を行う制御手段と、を備えた人体検知センサであって、前記帯域阻止フィルタは、近接する物体に対応して特性が変化する可変容量素子又は可変インダクタ素子を含む、少なくとも１つの共振回路を有し、前記制御手段は、前記帯域阻止フィルタに入力される前記電気信号の信号レベルと、前記帯域阻止フィルタから出力される出力信号の信号レベルと、から演算される信号減衰量に基づいて、近接する物体が人体であるか否かの識別を行うことを特徴とする。
【００１０】
この構成の人体検知センサでは、近接する物体に対応して可変容量素子又は可変インダクタ素子の特性が変化し、それに伴って共振回路の共振周波数が変化する。そして、共振周波数の変化に伴って、帯域阻止フィルタの阻止帯域付近の信号減衰量が変化する。しかも、可変容量素子又は可変インダクタ素子の特性の変化が小さくても、帯域阻止フィルタの阻止帯域付近の信号減衰量は大きく変化する。そのため、帯域阻止フィルタの信号減衰量を大きく変化させることによって、近接する物体を検知する際の検知感度を高めることができる。また、帯域阻止フィルタの信号減衰量に基づいて、近接する物体が人体であるか否かの識別を行う際の識別が容易になる。その結果、検知する物体と人体検知センサとの距離が多少離れていても、近接する人体の検知が可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の人体検知センサでは、前記帯域阻止フィルタは、一端が前記発振器の出力端に接続され、他端が接地された第１共振回路と、一端が前記第１共振回路の一端に接続された第２共振回路と、一端が前記第２共振回路の他端に接続され、他端が接地されている第３共振回路と、からなる３つの前記共振回路を有し、前記第３共振回路の一端が、前記帯域阻止フィルタの出力端となっていることを特徴とする。
【００１２】
この構成の人体検知センサでは、帯域阻止フィルタは、３つの共振回路を有した３段のπ型の帯域阻止フィルタとなる。このような帯域阻止フィルタは、２段以下の帯域阻止フィルタと比較して、可変容量素子又は可変インダクタ素子の特性の変化に伴う、帯域阻止フィルタの信号減衰量の変化を大きくすることができる。その結果、近接する物体を検知する際の検知感度を更に高めることができる。しかも、４段以上の帯域阻止フィルタと比較して、帯域阻止フィルタを小型化し易く、人体検知センサを小型化することができるので、携帯可能な小型の電子機器に搭載する人体検知センサとして好適である。
【００１３】
請求項３に記載の人体検知センサでは、前記帯域阻止フィルタは、一端が前記発振器の出力端に接続された第１共振回路と、一端が前記第１共振回路の他端に接続され、他端が接地された第２共振回路と、一端が前記第２共振回路の一端に接続された第３共振回路と、からなる３つの前記共振回路を有し、前記第３共振回路の他端が、前記帯域阻止フィルタの出力端となっていることを特徴とする。
【００１４】
この構成の人体検知センサでは、帯域阻止フィルタは、３つの共振回路を有した３段のＴ型の帯域阻止フィルタとなる。このような帯域阻止フィルタも、２段以下の帯域阻止フィルタと比較して、可変容量素子又は可変インダクタ素子の特性の変化に伴う、帯域阻止フィルタの信号減衰量の変化を大きくすることができる。その結果、近接する物体を検知する際の検知感度を更に高めることができる。しかも、４段以上の帯域阻止フィルタと比較して、帯域阻止フィルタを小型化し易く、人体検知センサを小型化することができるので、携帯可能な小型の電子機器に搭載する人体検知センサとして好適である。
【００１５】
請求項４に記載の人体検知センサでは、前記可変容量素子は、所定の間隔を空けて互いに隣接する２つの電極で構成されており、近接する前記物体に対応して、前記２つの電極間で形成される容量が変化することを特徴とする。
【００１６】
この構成の人体検知センサでは、可変容量素子は、所定の間隔を空けて互いに隣接する２つの電極で構成されている。このような可変容量素子は構造が簡単である。しかも、配線基板上の電極パターンとして、帯域阻止フィルタの回路パターンと共に形成することができるので、加工が容易である。
【００１７】
請求項５に記載の人体検知センサでは、前記可変インダクタ素子は、スパイラルインダクタで構成されており、近接する前記物体に対応して、前記スパイラルインダクタのインダクタンスが変化することを特徴とする。
【００１８】
この構成の人体検知センサでは、可変インダクタ素子は、スパイラルインダクタで構成されている。このような可変インダクタ素子は構造が簡単である。しかも、配線基板上の電極パターンとして、帯域阻止フィルタの回路パターンと共に形成することができるので、加工が容易である。
【００１９】
請求項６に記載の人体検知センサでは、前記共振回路の共振周波数は、５０ＭＨｚから１５０ＭＨｚの範囲であることを特徴とする。
【００２０】
１５０ＭＨｚ以下の周波数の電気信号は人体に対する透過性が高く、近接する人体を検知する際の検知感度を高めることができる。一方、共振回路の共振周波数が５０ＭＨｚよりも低くなると、共振回路に使用されるインダクタ素子と容量素子の寸法が大型化してしまう。そのため、検知感度及び小型化の観点から、この構成の人体検知センサに使用される共振回路の共振周波数としては、５０ＭＨｚから１５０ＭＨｚの範囲の周波数であることが望ましい。
【００２１】
請求項７に記載の人体検知センサは、電磁波を放射する電子機器に搭載されると共に、前記電子機器に近接する前記人体を検知し、前記人体を検知した後に、前記電磁波の強度を所定値まで下げさせることを特徴とする。
【００２２】
この構成の人体検知センサは、電子機器に近接する人体を検知し、人体を検知した後に、電磁波の強度を所定値まで下げさせている。そのため、電磁波による人体への影響を低減し、電子機器の安全性を高めることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、検知する物体と人体検知センサとの距離が多少離れていても、近接する人体の検知が可能な人体検知センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る人体検知センサ１の使用例を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る人体検知センサ１の構成を示す説明図である。
【図３】図２に示す帯域阻止フィルタ２０の構成を示す回路図である。
【図４】図２に示す帯域阻止フィルタ２０の構造を示す模式図である。
【図５】本発明に係る人体検知の原理に関する第１の説明図である。
【図６】本発明に係る人体検知の原理に関する第２の説明図である。
【図７】本発明に係る人体検知の原理に関する第３の説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る帯域阻止フィルタ１２０の構成を示す回路図である。
【図９】図８に示す帯域阻止フィルタ１２０の構造を示す模式図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る帯域阻止フィルタ２２０の構成を示す回路図である。
【図１１】図１０に示す帯域阻止フィルタ２２０の構造を示す模式図である。
【図１２】特許文献１に係る人体検知センサ３００の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［第１実施形態］
以下、本考案の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各図において、Ｘ１方向を左方向、Ｘ２方向を右方向、Ｙ１方向を前方、Ｙ２方向を後方、Ｚ１方向を上方、Ｚ２方向を下方として、説明を進める。
【００２６】
まず、本実施形態に係る人体検知センサ１の構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る人体検知センサ１の使用例を示す説明図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る人体検知センサ１の構成を示す説明図である。
【００２７】
人体検知センサ１は、図１に示すように、タブレットＰＣ等の電子機器６０に搭載されている。電子機器６０の表面６０ａにはディスプレイ装置６１が配設されている。そして、ユーザは、電子機器６０の裏面６０ｂを掌や膝の上等に保持して使用する。
【００２８】
また、人体検知センサ１は、図２に示すように、発振器１０と帯域阻止フィルタ２０と制御回路３０（制御手段）とを有している。
【００２９】
発振器１０は、制御回路３０の指示に従って、高周波の電気信号を生成している。発振器１０が生成した電気信号は、帯域阻止フィルタ２０に入力される。発振器１０の発振周波数は、約１００ＭＨｚとなるように設定されている。発振器１０が生成する電気信号の信号レベル（以下、発振器１０の出力レベルと略称）は、制御回路３０によって所定の値となるように制御されている。尚、発振器１０の出力レベル等の信号レベルについては、ｄＢを単位とする対数で表された数値を使用するものとして説明を進める。
【００３０】
帯域阻止フィルタ２０は、所定の帯域の周波数の信号を減衰させている。そして、帯域阻止フィルタ２０から出力される出力信号は、制御回路３０に伝達される。帯域阻止フィルタ２０の阻止帯域は、１００ＭＨｚ付近に設定されている。
【００３１】
帯域阻止フィルタ２０の信号減衰特性の指標としては、信号減衰量が使用される。帯域阻止フィルタ２０の信号減衰量は、帯域阻止フィルタ２０に入力される電気信号の信号レベル（以下、帯域阻止フィルタ２０の入力レベルと略称）と、帯域阻止フィルタ２０から出力される出力信号の信号レベル（以下、帯域阻止フィルタ２０の出力レベルと略称）と、の差として算出される。尚、本実施形態では、帯域阻止フィルタ２０の入力レベルは、発振器１０の出力レベルと等しい。
【００３２】
制御回路３０は、発振器１０を制御している。また、制御回路３０は、人体検知センサ１に物体が近接した場合に、帯域阻止フィルタ２０の入力レベルと帯域阻止フィルタの出力レベルとから帯域阻止フィルタ２０の信号減衰量を演算し、演算した信号減衰量に基づいて近接する物体の識別を行っている。そして、制御回路３０は、近接する物体が人体であった場合に、電子機器６０が放射する電磁波の強度を所定値まで下げさせている。
【００３３】
本実施形態では、電子機器６０から放射される電磁波の大部分は、電子機器６０のディスプレイ装置６１から放射されるものである。そのため、電子機器６０から放射される電磁波の強度を下げさせる方法としては、近接する人体を検知した場合に、制御回路３０が人体の近接を知らせる検知情報を電子機器６０に伝達し、検知情報に基づいて、電子機器６０がディスプレイ装置６１の出力を低下させる、という方法が取られている。
【００３４】
次に、帯域阻止フィルタ２０の構成について図３及び図４を用いて説明する。図３は、図２に示す帯域阻止フィルタ２０の構成を示す回路図である。図４は、図２に示す帯域阻止フィルタ２０の構造を示す模式図である。図４（ａ）は、帯域阻止フィルタ２０が形成された配線基板５０を上から見た模式図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ１−Ａ１断面を示す模式図である。
【００３５】
帯域阻止フィルタ２０は、図３に示すように、３つの共振回路４０を有している。３つの共振回路４０は、直列接続されたインダクタ素子Ｌ１と容量素子Ｃ１と可変容量素子Ｃｖ１とで構成される第１共振回路４１と、並列接続されたインダクタ素子Ｌ２と容量素子Ｃ２と可変容量素子Ｃｖ２とで構成される第２共振回路４２と、直列接続されたインダクタ素子Ｌ３と容量素子Ｃ３と可変容量素子Ｃｖ３とで構成される第３共振回路４３と、である。
【００３６】
第１共振回路４１の一端は帯域阻止フィルタ２０の入力端２１となり、他端は接地されている。第２共振回路４２の一端は第１共振回路４１の一端に接続され、他端は第３共振回路４３の一端に接続されている。第３共振回路４３の一端は帯域阻止フィルタの出力端となり、他端は接地されている。そして、これらの３つの共振回路４０で、３段のπ型帯域阻止フィルタを構成している。尚、図示しないが、帯域阻止フィルタ２０の入力端２１は発振器１０の出力端に接続されている。また、帯域阻止フィルタ２０の出力端２２は制御回路３０の入力端に接続されている。
【００３７】
インダクタ素子Ｌ１とインダクタ素子Ｌ２とインダクタ素子Ｌ３とは、チップインダクタのような電子部品である。容量素子Ｃ１と容量素子Ｃ２と容量素子Ｃ３とは、チップコンデンサのような電子部品である。可変容量素子Ｃｖ１と可変容量素子Ｃｖ２と可変容量素子Ｃｖ３とは、図４に示すように、配線基板５０の上面５０ａに形成された電極で構成されている。
【００３８】
可変容量素子Ｃｖ１は、配線基板５０の上面５０ａに形成され、互いに隣接するように配置された容量電極５１ａと接地電極５２ａとで構成されている。可変容量素子Ｃｖ２は、配線基板５０の上面５０ａに形成され、互いに隣接するように配置された容量電極５１ｂと容量電極５１ｃとで構成されている。可変容量素子Ｃｖ３は、配線基板５０の上面５０ａに形成され、互いに隣接するように配置された容量電極５１ｄと接地電極５２ｂとで構成されている。
【００３９】
配線基板５０の下面５０ｂには、入力端２１用の入力電極５３と出力端２２用の出力電極５４とが形成されている。また、配線基板５０の下面５０ｂには、インダクタ素子Ｌ１やインダクタ素子Ｌ２やインダクタ素子Ｌ３や容量素子Ｃ１や容量素子Ｃ３や容量素子Ｃ５に対応した電子部品５５が実装されている。これらの電子部品５５と前述した各種電極とは、図示しない配線パターンやスルーホール等を介して接続されている。
【００４０】
次に、本実施形態に係る人体検知の原理について、図５ないし図７を用いて説明する。図５は、本発明に係る人体検知の原理に関する第１の説明図である。図６は、本発明に係る人体検知の原理に関する第２の説明図である。図７は、本発明に係る人体検知の原理に関する第３の説明図である。
【００４１】
図５は、人体検知センサ１に物体が近接した場合の例として、容量電極５１ｂと容量電極５１ｃとの上方に物体７０が近接した場合の、容量電極５１ｂと容量電極５１ｃとの間に生じる電気力線の変化を模式的に示している。図５（ａ）は、容量電極５１ｂと容量電極５１ｃとの上方に物体が存在しない場合の模式図であり、図５（ｂ）は、容量電極５１ｂと容量電極５１ｃとの上方に物体７０が近接した場合の模式図である。
【００４２】
図５（ａ）に示すように、容量電極５１ｂと容量電極５１ｃとの上方に物体が存在しない場合、容量電極５１ｂと容量電極５１ｃとは、帯域阻止フィルタ２０に入力される電気信号に対応して、上方に延びる電気力線を発生させている。電気力線の一部は、容量電極５１ｂから容量電極５１ｃに向かって延びており、容量電極５１ｂと容量電極５１ｃとの間で静電容量を形成している。
【００４３】
一方、図５（ｂ）に示すように、容量電極５１ｂと容量電極５１ｃとの上から物体７０が近接した場合、容量電極５１ｂと容量電極５１ｃとが発生させる電気力線に影響を及ぼし、容量電極５１ｂと容量電極５１ｃとの間の静電容量が変化する。物体７０の誘電率が空気よりも高い場合、容量電極５１ｂから容量電極５１ｃに向かって延びる電気力線は増加し、容量電極５１ｂと容量電極５１ｃとの間の静電容量は増加する。そして、物体７０の誘電率が高い程、その傾向は強くなる。
【００４４】
例えば、空気の比誘電率（物体の誘電率の真空中の誘電率に対する比）は約１であり、木片の比誘電率は２〜６程度であり、人体の比誘電率は５０〜８０程度である。そのため、近接する物体が木片であった場合、容量電極５１ｂと容量電極５１ｃとの上方に物体７０が存在しない場合と比較して、容量電極５１ｂと容量電極５１ｃとの間の静電容量は増加する。近接する物体が人体であった場合、容量電極５１ｂと容量電極５１ｃとの間の静電容量は更に大きく増加する。
【００４５】
このような、容量電極５１ｂと容量電極５１ｃとの間の静電容量を共振回路４０の可変容量素子Ｃｖ２として使用することによって、近接する物体の誘電率に対応して、第２共振回路４２の共振周波数を変化させることができる。第１共振回路４１と第３共振回路４３との共振周波数を変化させる方法については説明を省略するが、第２共振回路４２と同様の原理によって、第１共振回路４１と第３共振回路４３との共振周波数を変化させることができる。
【００４６】
図６は、人体検知センサ１に物体が近接した場合の、帯域阻止フィルタ２０の信号減衰特性の変化を示している。図６（ａ）は、人体検知センサ１に物体が近接していない場合の帯域阻止フィルタ２０の入力レベルを示す図である。図６（ｂ）は、人体検知センサ１に木片が近接した場合の帯域阻止フィルタ２０の入力レベルを示す図である。図６（ｃ）は、人体検知センサ１に人体が近接した場合の帯域阻止フィルタ２０の入力レベルを示す図である。
【００４７】
図６において、横軸は周波数Ｆ（ＭＨｚ）である。周波数Ｆ１は、帯域阻止フィルタ２０の阻止帯域の中心周波数である。縦軸は、帯域阻止フィルタ２０の入力レベルＳｉｎを０ｄＢとした場合の、帯域阻止フィルタ２０の出力レベルＳｏｕｔ（ｄＢ）である。帯域阻止フィルタ２０の信号減衰量Ａｔｔは、Ａｔｔ（ｄＢ）＝Ｓｉｎ（ｄＢ）−Ｓｏｕｔ（ｄＢ）として算出される。
【００４８】
図６（ａ）に示すように、阻止帯域付近での帯域阻止フィルタ２０の信号減衰量は、人体検知センサ１に物体が近接していない状態で最大となるように設定されている。図６（ａ）に示す例では、人体検知センサ１に物体が近接していない場合の、周波数Ｆ１での信号減衰量Ａｔｔは、約５５ｄＢである。
【００４９】
一方、図６（ｂ）に示すように、人体検知センサ１に木片が近接した場合、前述したような原理に従って共振回路４０の共振周波数が変化し、それによって、帯域阻止フィルタ２０の信号減衰特性が乱される。そして、阻止帯域付近での信号減衰量が低下する。図６（ｂ）に示す例では、人体検知センサ１に木片が近接した場合、周波数Ｆ１での信号減衰量Ａｔｔは、約３８ｄＢ程度まで低下している。
【００５０】
また、図６（ｃ）に示すように、人体検知センサ１に人体が近接した場合、前述したような原理に従って共振回路４０の共振周波数が更に大きく変化し、それによって、帯域阻止フィルタ２０の信号減衰特性が更に乱される。そして、阻止帯域付近での信号減衰量が更に大きく低下する。図６（ｃ）に示す例では、人体検知センサ１に木片が近接した場合、周波数Ｆ１での信号減衰量Ａｔｔは、約２５ｄＢ程度まで低下している。
【００５１】
このように、人体検知センサ１に人体が近接する物体の誘電率に対応して、阻止帯域付近での帯域阻止フィルタ２０の信号減衰量の変化の傾向が大きく異なる。そのため、阻止帯域付近での帯域阻止フィルタ２０の信号減衰量に基づいて、人体検知センサ１に近接する物体が人体であるか木片であるかを識別することが可能である。近接する物体が木片以外の物体であっても、人体と物体との間で比誘電率に差があれば、人体検知センサ１に近接する物体が人体であるか否かを識別することができる。
【００５２】
図７は、人体検知センサ１と物体との距離が５ｍｍから１５ｍｍまで変化した場合の、人体検知センサ１と物体との距離と、帯域阻止フィルタ２０の信号減衰特性と、の関係を示している。
【００５３】
図７において、横軸は、人体検知センサ１と物体と距離ｄ（ｍｍ）である。縦軸は、帯域阻止フィルタ２０の入力レベルＳｉｎを０ｄＢとした場合の、阻止帯域での帯域阻止フィルタ２０の出力レベルＳｏｕｔ（ｄＢ）である。また、直線Ｂ１は、物体が近接しない場合の信号減衰特性を比較として示した曲線である。曲線Ｂ２は、近接する物体が木片であった場合の信号減衰特性の変化を示す曲線である。曲線Ｂ３は、近接する物体が人体であった場合の信号減衰特性の変化を示す曲線である。
【００５４】
可変容量素子Ｃｖ１と可変容量素子Ｃｖ２と可変容量素子Ｃｖ３との特性の変化が小さくても、帯域阻止フィルタ２０の阻止帯域付近の信号減衰特性は大きく変化する。そのため、図７に示すように、人体検知センサ１と物体との距離が１５ｍｍ程度まで離れても、物体が近接しない場合と比較して、阻止帯域付近での信号減衰量が低下するという傾向は維持される。
【００５５】
また、木片と人体とでは比誘電率が大きく異なる。そのため、図７に示すように、人体検知センサ１と物体との距離が５ｍｍから１５ｍｍまで変化しても、木片が近接した場合よりも人体が近接した場合の方が信号減衰量の低下の度合いが大きいという傾向は維持される。
【００５６】
このように、人体検知センサ１では、人体検知センサ１と物体との距離が多少離れていても、阻止帯域付近での帯域阻止フィルタ２０の信号減衰量に基づいて、近接する物体を検知することができる。また、人体検知センサ１と物体との距離が多少変化しても、人体検知センサ１に近接する物体が人体であるか否かを識別することができる。そして、このような人体検知センサ１を、配線基板５０の上面５０ａが電子機器６０の裏面６０ｂ側を向くように、電子機器６０に配設することによって、電子機器６０を保持しようとして電子機器６０の裏面６０ｂに近接する掌や膝等の人体を検知することができる。
【００５７】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態の人体検知センサ１では、近接する物体に対応して可変容量素子Ｃｖ１と可変容量素子Ｃｖ２と可変容量素子Ｃｖ３との特性（静電容量）が変化し、それに伴って第１共振回路４１と第２共振回路４２と第３共振回路４３との共振周波数が変化する。そして、共振周波数の変化に伴って、帯域阻止フィルタ２０の阻止帯域付近の信号減衰量が変化する。通常、帯域阻止フィルタ２０の阻止帯域付近の信号減衰量は、周波数に対して急峻に変化するので、共振回路４０の共振周波数の変化の影響を受け易い。そのため、帯域阻止フィルタ２０の入力信号の周波数を阻止帯域付近の周波数とすることによって、可変容量素子Ｃｖ１と可変容量素子Ｃｖ２と可変容量素子Ｃｖ３との特性の変化が小さくても、帯域阻止フィルタ２０の信号減衰量を大きく変化させることができる。そして、帯域阻止フィルタ２０の信号減衰量を大きく変化させることによって、近接する物体を検出する際の検知感度を高めることができる。また、帯域阻止フィルタ２０の信号減衰量に基づいて、近接する物体が人体であるか否かの識別を行う際の識別が容易になる。その結果、検知する物体と人体検知センサ１との距離が多少離れていても、近接する人体の検知が可能となる。
【００５８】
また、本実施形態の人体検知センサ１では、帯域阻止フィルタ２０は、第１共振回路４１と第２共振回路４２と第３共振回路４３とを有した３段のπ型の帯域阻止フィルタである。このような帯域阻止フィルタ２０は、２段以下の帯域阻止フィルタと比較して、可変容量素子の特性の変化に伴う、帯域阻止フィルタ２０の信号減衰量の変化を大きくすることができる。その結果、２段以下の帯域阻止フィルタと比較して、近接する物体を検知する際の検知感度を更に高めることができる。しかも、４段以上の帯域阻止フィルタと比較して、帯域阻止フィルタ２０を小型化し易く、それによって人体検知センサ１を小型化することができるので、携帯可能な小型の電子機器６０に搭載する人体検知センサとして好適である。
【００５９】
また、本実施形態の人体検知センサ１では、可変容量素子Ｃｖ１と可変容量素子Ｃｖ２と可変容量素子Ｃｖ３とは、それぞれ所定の間隔を空けて互いに隣接する２つの電極で構成されている。このような可変容量素子は構造が簡単である。しかも、配線基板５０上の電極パターンとして、帯域阻止フィルタ２０の回路パターンと共に形成することができるので、加工が容易である。
【００６０】
また、本実施形態の人体検知センサ１では、各共振回路４０の共振周波数は、１００ＭＨｚ付近（５０ＭＨｚから１５０ＭＨｚの範囲）に設定されている。１５０ＭＨｚ以下の周波数の電気信号は人体に対する透過性が高く、近接する人体を検知する際の検知感度を高めることができる。一方、共振回路４０の共振周波数が５０ＭＨｚよりも低くなると、共振回路４０に使用されるインダクタ素子と容量素子の寸法が大型化してしまう。そのため、検知感度及び小型化の観点から、共振回路４０の共振周波数としては、５０ＭＨｚから１５０ＭＨｚの範囲の周波数であることが望ましい。
【００６１】
また、本実施形態の人体検知センサ１は、タブレットＰＣ等の電子機器６０に搭載されている。電子機器６０はユーザの掌や膝の上等に保持して使用される。そして、電子機器６０のディスプレイ装置６１等から電磁波が放射されている。しかしながら、本実施形態の人体検知センサ１は、電子機器６０に近接する人体を検知し、人体を検知した後に、ディスプレイ装置６１の出力を低下させる等の方法によって、電子機器６０から放射される電磁波の強度を所定値まで下げさせている。そのため、電磁波による人体への影響を低減し、電子機器６０の安全性を高めることができる。
【００６２】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態において、前述した第１実施形態と同一の構成である場合、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６３】
まず、第２実施形態に係る人体検知センサ１０１について、図８及び図９を用いて説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係る帯域阻止フィルタ１２０の構成を示す回路図である。図９は、図８に示す帯域阻止フィルタ１２０の構造を示す模式図である。図９（ａ）は、帯域阻止フィルタ１２０が形成された配線基板５０を上から見た模式図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ２−Ａ２断面を示す模式図である。
【００６４】
本実施形態に係る人体検知センサ１０１は、第１実施形態の帯域阻止フィルタ２０が帯域阻止フィルタ１２０に置き換わったものである。それ以外の構成は、第１実施形態と同じである。
【００６５】
図８に示すように、帯域阻止フィルタ１２０は、３つの共振回路４０を有している。３つの共振回路４０は、並列接続されたインダクタ素子Ｌ１と容量素子Ｃ１と可変容量素子Ｃｖ１とで構成される第１共振回路１４１と、直列接続されたインダクタ素子Ｌ２と容量素子Ｃ２と可変容量素子Ｃｖ２とで構成される第２共振回路１４２と、並列接続されたインダクタ素子Ｌ３と容量素子Ｃ３と可変容量素子Ｃｖ３とで構成される第３共振回路１４３と、である。
【００６６】
第１共振回路１４１の一端は帯域阻止フィルタ１２０の入力端２１となり、他端は第２共振回路１４２の一端に接続されている。第２共振回路１４２の他端は接地されている。第３共振回路１４３の一端は第２共振回路１４２の一端に接続され、他端は帯域阻止フィルタ１２０の出力端となっている。そして、これらの３つの共振回路４０で、３段のＴ型帯域阻止フィルタを構成している。
【００６７】
図９に示すように、可変容量素子Ｃｖ１は、配線基板５０の上面５０ａに形成され、互いに隣接するように配置された容量電極１５１ａと容量電極１５１ｂとで構成されている。可変容量素子Ｃｖ２は、配線基板５０の上面５０ａに形成され、互いに隣接するように配置された容量電極１５１ｃと接地電極１５２とで構成されている。可変容量素子Ｃｖ３は、配線基板５０の上面５０ａに形成され、互いに隣接するように配置された容量電極１５１ｄと容量電極１５１ｅとで構成されている。
【００６８】
帯域阻止フィルタ１２０が３段のＴ型帯域阻止フィルタであっても、各共振回路４０の共振周波数等を適切な値に設定することによって、第１実施形態の帯域阻止フィルタ２０と同様の信号減衰特性を得ることができる。そして、人体検知センサ１０１は、第１実施形態の人体検知センサ１と同様に、検知する物体と人体検知センサ１０１との距離が多少離れていても、近接する人体の検知が可能となる。
【００６９】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態の人体検知センサ１０１では、近接する物体に対応して可変容量素子Ｃｖ１と可変容量素子Ｃｖ２と可変容量素子Ｃｖ３との特性（静電容量）が変化し、それに伴って第１共振回路１４１と第２共振回路１４２と第３共振回路１４３との共振周波数が変化する。そして、共振周波数の変化に伴って、帯域阻止フィルタ１２０の阻止帯域付近の信号減衰量が変化する。しかも、可変容量素子Ｃｖ１と可変容量素子Ｃｖ２と可変容量素子Ｃｖ３との特性の変化が小さくても、帯域阻止フィルタ１２０の信号減衰量を大きく変化させることができる。その結果、本実施形態の人体検知センサ１０１では、第１実施形態の人体検知センサ１と同様に、検知する物体と人体検知センサ１０１との距離が多少離れていても、近接する人体の検知が可能となる。
【００７０】
また、本実施形態の人体検知センサ１０１では、帯域阻止フィルタ１２０は、第１共振回路１４１と第２共振回路１４２と第３共振回路１４３とを有した３段のＴ型の帯域阻止フィルタである。このような帯域阻止フィルタは、２段以下の帯域阻止フィルタと比較して、可変容量素子の特性の変化に伴う、帯域阻止フィルタ１２０の信号減衰量の変化を大きくすることができる。その結果、２段以下の帯域阻止フィルタと比較して、近接する物体を検知する際の検知感度を更に高めることができる。しかも、４段以上の帯域阻止フィルタと比較して、帯域阻止フィルタ１２０を小型化し易く、それによって人体検知センサ１０１を小型化することができるので、携帯可能な小型の電子機器６０に搭載する人体検知センサとして好適である。
【００７１】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態において、前述した第１実施形態と同一の構成である場合、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７２】
まず、第３実施形態に係る人体検知センサ２０１について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、本発明の第３実施形態に係る帯域阻止フィルタ２２０の構成を示す回路図である。図１１は、図１０に示す帯域阻止フィルタ２２０の構造を示す模式図である。図１１（ａ）は、帯域阻止フィルタ２２０が形成された配線基板５０を上から見た模式図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ３−Ａ３断面を示す模式図である。
【００７３】
本実施形態に係る人体検知センサ２０１は、第１実施形態の帯域阻止フィルタ２０が帯域阻止フィルタ２２０に置き換わったものである。それ以外の構成は、第１実施形態と同じである。
【００７４】
図１０に示すように、帯域阻止フィルタ２２０は、第１実施形態の帯域阻止フィルタ２０の第２共振回路４２が第２共振回路２４２に置き換わったものである。第２共振回路２４２は、並列接続されたインダクタ素子Ｌ２と容量素子Ｃ２と可変インダクタ素子Ｌｖ２とで構成される共振回路である。また、図１１に示すように、可変インダクタ素子Ｌｖ２は、配線基板５０の上面５０ａに形成されたスパイラル電極２５１からなるスパイラルインダクタで構成されている。
【００７５】
人体は、誘電体であると共に抵抗体でもあるので、人体が可変インダクタ素子Ｌｖ２に近接すると、可変インダクタ素子Ｌｖ２が発生させる磁界の強度が変化する。それに伴って、可変インダクタ素子Ｌｖ２のインダクタンスが変化し、第２共振回路２４２の共振周波数が変化する。そのため、帯域阻止フィルタ２２０が、このような第２共振回路２４２を有したフィルタであっても、人体検知センサ２０１は、第１実施形態の人体検知センサ１と同様に、検知する物体と人体検知センサ２０１との距離が多少離れていても、近接する人体の検知が可能となる。
【００７６】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態の人体検知センサ２０１では、近接する物体に対応して可変容量素子Ｃｖ１と可変容量素子Ｃｖ３と可変インダクタ素子Ｌｖ２との特性（静電容量又はインダクタンス）が変化し、それに伴って第１共振回路４１と第２共振回路２４２と第３共振回路４３との共振周波数が変化する。そして、共振周波数の変化に伴って、帯域阻止フィルタ２２０の阻止帯域付近の信号減衰量が変化する。しかも、可変容量素子Ｃｖ１と可変容量素子Ｃｖ３と可変インダクタ素子Ｌｖ２との特性の変化が小さくても、帯域阻止フィルタ２２０の信号減衰量を大きく変化させることができる。その結果、本実施形態の人体検知センサ２０１では、第１実施形態の人体検知センサ１と同様に、検知する物体と人体検知センサ２０１との距離が多少離れていても、近接する人体の検知が可能となる。
【００７７】
また、本実施形態の人体検知センサ２０１では、可変インダクタ素子Ｌｖ２は、配線基板５０の上面５０ａに形成されたスパイラル電極２５１からなるスパイラルインダクタで構成されている。このような可変インダクタ素子Ｌｖ２は構造が簡単である。しかも、配線基板５０上の電極パターンとして、帯域阻止フィルタ２２０の回路パターンと共に形成することができるので、加工が容易である。
【００７８】
尚、本実施形態では、第１共振回路４１と第３共振回路４３とは、可変容量素子の容量によって共振周波数が変化する共振回路であり、第２共振回路２４２は、可変インダクタ素子のインダクタンスによって共振周波数が変化する共振回路である。可変容量素子の容量は、近接する物体の誘電率に依存して変化し、可変インダクタ素子のインダクタンスは、近接する物体の導電率や透磁率に依存して変化する。このように、異なる要因に依存して変化する複数の共振回路を組み合わせることによって、近接する物体の識別を更に容易にすることができる。このような構成の人体検知センサ２０１は、例えば、木片のような誘電率の低い物体と人体との識別に加えて、金属のような導電率の高い物体と抵抗体である人体とを識別するような場合に、有効である。
【００７９】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することができる。
【００８０】
例えば、本発明の第１実施形態において、人体検知センサ１が搭載される電子機器６０は、タブレットＰＣ以外の電子機器であっても構わない。例えば、電子機器６０は、小型のノートＰＣやスマートフォンと呼ばれる携帯情報端末や車載ナビゲーション装置のような電子機器であっても構わない。
【００８１】
また、本発明の第１実施形態において、電子機器６０は、複数の人体検知センサ１を搭載していても構わない。その場合、人体検知センサ１ごとに取り付け方向を変えて、複数の方向に対して近接する物体を検知できるようにしても構わない。
【００８２】
また、本発明の第１実施形態において、人体検知センサ１が近接する人体を検知した場合に、電子機器６０は、ディスプレイ装置６１の出力を低下させる以外の方法によって、電子機器６０から放射される電磁波を抑制しても構わない。
【００８３】
また、本発明の第１実施形態において、人体検知センサ１の大きさに制限が無い場合には、帯域阻止フィルタ２０の段数は、４段以上であっても構わない。また、所定の検知感度が得られるのであれば、帯域阻止フィルタ２０の段数は、２段以下であっても構わない。
【００８４】
また、本発明の第１実施形態において、帯域阻止フィルタ２０の共振回路４０は、可変容量素子と可変インダクタ素子との両方を有していても構わない。また、所定の検知感度が得られるのであれば、帯域阻止フィルタ２０の全ての共振回路４０が可変容量素子又は可変インダクタ素子を有している必要は無い。
【００８５】
また、本発明の第１実施形態において、所定の共振特性が得られるのであれば、第１共振回路４１は、インダクタ素子Ｌ１と可変容量素子Ｃｖ１とで構成され、容量素子Ｃ１を有していなくても構わない。同様に、第２共振回路４２は、容量素子Ｃ２を有していなくても構わない。また、第３共振回路４３は、容量素子Ｃ３を有していなくても構わない。
【００８６】
また、本発明の第３実施形態において、可変インダクタ素子Ｌｖ２は、配線基板５０の上面５０ａに形成されたスパイラルインダクタではなく、導線を複数回巻き回して形成された巻線コイルであっても構わない。
【００８７】
また、本発明の第３実施形態において、第２共振回路２４２だけでなく、第１共振回路４１や第３共振回路４３が可変インダクタ素子を有していても構わない。
【符号の説明】
【００８８】
１  人体検知センサ
１０  発振器
２０  帯域阻止フィルタ
２１  入力端
２２  出力端
３０  制御回路
４０  共振回路
４１  第１共振回路
４２  第２共振回路
４３  第３共振回路
Ｌ１  インダクタ素子
Ｌ２  インダクタ素子
Ｌ３  インダクタ素子
Ｃ１  容量素子
Ｃ２  容量素子
Ｃ３  容量素子
Ｃｖ１  可変容量素子
Ｃｖ２  可変容量素子
Ｃｖ３  可変容量素子
５０  配線基板
５０ａ  上面
５０ｂ  下面
５１ａ  容量電極
５１ｂ  容量電極
５１ｃ  容量電極
５１ｄ  容量電極
５２ａ  接地電極
５２ｂ  接地電極
５３  入力電極
５４  出力電極
５５  電子部品
６０  電子機器
６０ａ  表面
６１  ディスプレイ装置
７０  物体
１０１  人体検知センサ
１２０  帯域阻止フィルタ
１４１  第１共振回路
１４２  第２共振回路
１４３  第３共振回路
１５１ａ  容量電極
１５１ｂ  容量電極
１５１ｃ  容量電極
１５１ｄ  容量電極
１５１ｅ  容量電極
１５２  接地電極
２０１  人体検知センサ
２２０  帯域阻止フィルタ
２４２  第２共振回路
Ｌｖ２  可変インダクタ素子
２５１  スパイラル電極
【図１】
2015059746.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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