(57)【要約】【課題】  雨滴や降雪などには反応しないで誤検出を起こさず、車両用の車外の障害物の検出に好ましく適用できる静電容量式近接センサ装置を提供すること【解決手段】  検出領域に静電容量（電界）を発生するための電極１ａ，１ｂと、各電極へ接続して静電容量の変化を検出する検出回路２ａ，２ｂと、を２組備える。電極１ａ，１ｂは上下に２つを並べて配置し、雨滴が順次に伝わり落ちるようにする。電極１ａ，１ｂの２つの間には接地電極４を設けて接地する。検出回路２ａ，２ｂの出力を判定回路３へ取り込み、判定回路３では、検出回路２ａ，２ｂの出力の何れか一方のみが検出有りでは外乱の検知であると判定し、何れか一方が検出有り後に復帰して続いて他方が検出有り後に復帰した場合にも（時間差に応じて）外乱の検知であると判定する判定動作を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出領域に静電容量を発生するための電極と、前記電極へ接続して静電容量の変化を検出する検出手段とを備える静電容量式近接センサ装置において、
前記電極と前記検出手段とは２つ組を備えるとともに、前記電極は２つを並べて配置し、前記検出手段の出力を取り込んで何れか一方のみが検出有りの場合と、何れか一方が検出有りの後に復帰して続いて他方が検出有りの後に復帰した場合に、外乱の検知であると判定する判定手段を備えることを特徴とする静電容量式近接センサ装置。
【請求項２】
前記電極は上下に２つを並べて配置し、雨滴が順次に伝わり落ちるようにすることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式近接センサ装置。
【請求項３】
前記電極の２つの間には、接地電極を設けることを特徴とする請求項１または２に記載の静電容量式近接センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出領域内の静電容量（電界）の変化から物体の存在を非接触で検出する静電容量式近接センサ装置に関するもので、より具体的には、車両へ配置して車外の障害物の検出を行う際など、検出領域に物体を検出した際における判定動作の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
よく知られるように、物体の接近および近傍の物体の有無を非接触で検出する近接センサとして静電容量式のものがある。この静電容量式の近接センサは、電極により検出領域に静電容量（電界）を発生し、その静電容量の変化をとらえて物体（誘電体）の存在を非接触で検出する原理のため、金属，非金属にかかわりなくほとんどの物体を検出可能であり好まれている。静電容量の変化の検出には、例えば特許文献１などに見られるように、発振回路を利用した構成が一般的であり、上記した電極に係る静電容量が、発振条件の一要素となるように発振回路を構成し、その発振状態を監視することにより静電容量の変化を検出するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８４０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、静電容量式の近接センサを、例えば車両へ配置して車外の障害物の検出に利用することでは、特許文献１でも指摘があるように、誤検出の問題がある。つまり、車両へ接近してくる物や人など、あるいは車両の近傍に存在する物や人などの障害物を検出したいのではあるが、そうした障害物ではなく他の物体、例えば雨滴や降雪等が付着することがあり、それら他の物体によっても静電容量が変化してしまい、誤検出を起こす問題がある。
【０００５】
そこで特許文献１では、静電容量の変化に関連してその変化速度（変化率）も検出する構成とし、物や人などの障害物に係る変化率と、雨滴などの他の物体に係る変化率との差異を判別することにより誤検出を防ぐようにしている。しかしこの場合、静電容量の変化率（微分値）を求めて判別を行っているため、ゆっくりと流れて落ちていく雨滴にも反応してしまい障害物との区別がつかず、変化率が似ているときには誤検出してしまう欠点がある。
【０００６】
なお、近接センサとしては静電容量式以外にも多々方式があり、超音波式，光電式，ドップラ式などの近接センサが知られている。しかし、超音波式や光電式では、雨滴，降雪が感知部位に付着してしまうと検出が不能になるか、あるいは検出領域が変化して縮小してしまう欠点がある。ドップラ式では、静電容量式と同様であり雨滴がアンテナ近辺を流れ落ちる際に誤検出を起こす欠点がある。
【０００７】
この発明は上記した課題を解決するもので、その目的は、雨滴や降雪などには反応しないで誤検出を起こさず、車両用の車外の障害物の検出に好ましく適用できる静電容量式近接センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明に係る静電容量式近接センサ装置は、前記電極と前記検出手段とは２つ組を備えるとともに、前記電極は２つを並べて配置し、前記検出手段の出力を取り込んで何れか一方のみが検出有りの場合と、何れか一方が検出有りの後に復帰して続いて他方が検出有りの後に復帰した場合に、外乱の検知であると判定する判定手段を備える。
【０００９】
また、電極は上下に２つを並べて配置し、雨滴が順次に伝わり落ちるようにする。さらにまた、電極の２つの間には接地電極を設ける。
【００１０】
したがって本発明では、検出領域に静電容量を発生するための電極と、その静電容量の変化を検出する検出手段とは２つ組を備えて、電極は２つを並べて配置し、判定手段において判定動作を行う。判定動作は、検出手段の出力の何れか一方のみが検出有りの場合は外乱の検知であると判定し、また、何れか一方が検出有りの後に復帰して続いて他方が検出有りの後に復帰した場合は外乱の検知であると判定する。後者の場合は、一方が復帰してから他方が検出有りとなるまでの時間差が、予め設定した時間差（一定の幅を設定しても良い）の場合に外乱の検知とし、それ以外の場合には外乱でない（目的物の検知）と判定するようにしても良い。もちろん、両方から検出有りの信号が出力されている場合には、検出領域内に検出対象物が検出されたと判定できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る静電容量式近接センサ装置では、検出領域に静電容量を発生するための電極を２つ並べて配置し、判定手段において判定動作を行うものであり、判定動作は、検出手段の出力の何れか一方のみが検出有りでは外乱の検知であると判定し、何れか一方が検出有り後に復帰して続いて他方が検出有り後に復帰した場合にも外乱の検知であると判定することから、雨滴や降雪などには反応しないで誤検出を起こさない。したがって、車両用の車外の障害物の検出に好ましく適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の好適な一実施の形態を示している。本実施形態において、静電容量式近接センサ装置は、検出領域に静電容量を発生するための電極１ａ，１ｂと、その電極１ａ，１ｂへ接続して静電容量の変化を検出する検出回路２ａ，２ｂとの２組を備えている。各検出回路２ａ，２ｂから検出信号を判定回路３へ送り込み、検出領域に物体を検出した際に判定回路３が判定動作を行う構成になっている。
【００１３】
２つの電極１ａ，１ｂは上下に２つを並べて配置し、雨滴が順次に伝わり落ちるようにする。また、両電極１ａ，１ｂの間には仕切りのための接地電極４を設け、接地電極４は接地させている。２つの電極１ａ，１ｂおよび接地電極４は、適度な間隔を隔てて配列し、その間隔は隣り合う２者に跨って雨滴が付着しないような距離に設定している。
【００１４】
なお、電極１ａ，１ｂの配置は、必ずしも２つを上下に並べる配置には限らず、例えば降雪やホコリなど、流動的でない物体の誤検出を防ぐ必要性がある場合は、電極１ａ，１ｂは平面上に２つを並べる配置を採ってもよい。
【００１５】
検出回路２ａは、共振・結合回路２１ａ，発振回路２２ａ，検波・増幅回路２３ａを順に直列接続してあり、電極１ａにより発生した静電容量（電界）について、その静電容量の変化を出力するようになっている。同様に、検出回路２ｂは、共振・結合回路２１ｂ，発振回路２２ｂ，検波・増幅回路２３ｂを順に直列接続してあり、電極１ｂにより発生した静電容量（電界）について、その静電容量の変化を出力するようになっている。すなわち、電極１ａ，１ｂにかかる静電容量は、共振・結合回路２１ａ，２１ｂにより発振回路２２ａ，２２ｂと接続してその発振条件を決定する要素となり、発振回路２２ａ，２２ｂの周波数レベルを検波・増幅回路２３ａ，２３ｂにより直流電圧に変換して出力する構成になっている。
【００１６】
２つの検出回路２ａ，２ｂでは、発振回路２２ａ，２２ｂにおける発振周波数を相違させており、これは互いの干渉を防止するようになっている。つまり、電極１ａ，１ｂを接近させて並べた配置では、発振回路２２ａ，２２ｂが干渉を起こすおそれがあるため、発振周波数を相違させる構成を採る。相互の干渉がない場合は同一周波数に設定することもよい。
【００１７】
発振回路２２ａ，２２ｂにあっては、静電容量の変化による発振条件の変化に応じて周波数レベルが変化し、これは検波・増幅回路２３ａ，２３ｂが検波および増幅し、静電容量の変化は検出回路２ａ，２ｂからは発振レベルＶＬ１，ＶＬ２の変化となって出力する。なお、上記の検出回路２ａ，２ｂは、従来の一組の電極と接地電極を用いた静電容量近接センサ装置における検出回路と同様のものを用いることができる。
【００１８】
判定回路３は、いわゆるコンピュータであって、２つの検出回路２ａ，２ｂの出力（発振レベルＶＬ１，ＶＬ２）を取り込んで何れか一方のみが検出有りでは外乱の検知であると判定し、何れか一方が検出有り後に復帰して続いて他方が検出有り後に復帰した場合は時間差に応じて外乱の検知であると判定する判定動作を行う。
【００１９】
さて、降雨の際は雨滴ｄ１が一方の電極１へ付着することがある。このとき、発振レベルＶＬ１，ＶＬ２は、雨滴ｄ１が付着した側のみが静電容量の変化を生じて当該側の発振レベルが変化する。したがって、判定回路３は外乱により発振レベルに変化が生じた状況であると判定が行える。
【００２０】
また、降雨の際は雨滴ｄ２が上から下へ流れ落ちていくことがある。このとき、発振レベルＶＬ１，ＶＬ２は、まず上側の発振レベルＶＬ１が先に変化して復帰し、次に下側の発振レベルＶＬ２が変化し復帰する。この発振レベルＶＬ１，ＶＬ２の変化の時間差（予め設定した一定の時間以内）に応じて外乱により発振レベルに変化が生じた状況であると判定が行える。
【００２１】
この静電容量式近接センサ装置は、具体的には図２に示すように、本体１０，その本体１０から延びるケーブル１１，ケーブル１１の先端のコネクタ１２からなり、上記した図１の構成各部は本体１０へ内蔵し、コネクタ１２は車両のセキュリティ装置に接続するようになっている。
【００２２】
本体１０は樹脂材料によりモールドしてあって、内部には図３に示すように、電極１ａ，１ｂを平行に並べて配置し、両者の間に接地電極４を設けている。２つの電極１ａ，１ｂおよび接地電極４は回路基板１３へ接続し、回路基板１３には検出回路２ａ，２ｂおよび判定回路３を設けている。モールド部材は樹脂材料には限らず、例えばゴム，木，ガラスなど、非導電性の材料であればよい。
【００２３】
電極１ａ，１ｂおよび接地電極４は、所定長さの帯板に形成し、幅および長さは検出領域に応じて適宜に設定することになる。これら電極の間隔は例えば２ｍｍ程度に設定し、隣り合う２者に雨滴の付着が渡らない間隔に設定している。
【００２４】
車両への設置は図４に示すように、車室内でドアパネルの上縁部位に本体１０を組み付ける構成とし、両面テープやマジックテープ（登録商標）等により固着させることでよい。組み付けにおいては車両の外板とできるだけ距離が隔たる配置を採り、外板との間の静電容量をできるだけ小さくすることが好ましい。この場合、図５に示すように、検出領域Ｓはドア外側に所定に広がりを持つが、外板と隔てることで検出領域Ｓを大きく確保でき、検出領域Ｓの調整の自由度を大きく得ることができる。検出領域Ｓは、車両の形状および電極１ａ，１ｂの大きさ等に応じて変動してしまうので、車両毎に適宜に調整することになる。
【００２５】
また、車両への設置は図６に示すように、車両外部でドアパネルの中央部位に本体１０を組み付け、本体１０は前後のドアについてそれぞれ設ける構成を採ることもできる。この場合、本体１０をドアパネルに固着させるので、外板との間の静電容量が大きくなる不利があるが、本体１０は前後のドアについて２つを連ねて設けるので、車両の側方をより広く検出領域とすることができる。
【００２６】
ところで、他方式の近接センサとの比較を述べるが、本発明と同様に２つを並べて設置して判定動作を行うことでは、以下のような問題点があり、雨滴や降雪等の外乱に対して有効に機能できない。
【００２７】
超音波式，光電式にあっては、探知のための超音波，光の送受部位が、検出対象の物体に対して露出する構成タイプとなるため、送受部位を遮ってしまうと検出動作が不可能になる。したがって、雨滴や降雪等が送受部位を覆ってしまうと、全く検出できないか、あるいは検出領域が変化してしまうので、２つ並びの構成では一方の送受部位が覆われると、他方でしか検出が行えなくなり、本発明に係る判定回路３の判定動作は行うことができない。
【００２８】
その点、本発明に係る静電容量式は、雨滴等が電極１ａ，１ｂの全体を覆うことは考えにくく、また全体を覆った場合でも発振条件を補正することにより、検出動作は２つの電極１ａ，１ｂにより引き続き行うことができる。
【００２９】
ドップラ式にあっては、 探知のための電波等を直接に送信して物体からの反射波を受信する構成タイプとなるため、送受部位の直近においては検出領域が略全方位に向く広角開口となり、２つ並びの構成では送受部位の直近については検出領域の重なり合いが大きい。したがって、雨滴等に対しては両者共に反応してしまい、本発明に係る判定回路３の判定動作は行うことができない。
【００３０】
その点、本発明に係る静電容量式は、２つの電極１ａ，１ｂの間に接地電極板４を設けて仕切りにしているので、２つの電極１ａ，１ｂが共に反応するときは、物体であると判定することができる。また、雨滴などでは静電容量の変化量が小さく、雨滴が電極１ａ，１ｂの端部に引っかかる程度では感知しない感度設定を採るので、１つの雨滴により２つの電極１ａ，１ｂが共に反応することはほぼ不可能である。
【００３１】
以上から、本発明に係る静電容量式近接センサ装置にあっては、雨滴等の検出，判別が、他方式よりも有利であると言える。
【００３２】
このように本発明では、検出領域に静電容量を発生するための電極と、その静電容量の変化を検出する検出回路とは２つ組を備えて、電極１ａ，１ｂは２つを並べて配置し、判定回路３において判定動作を行うものであり、判定動作は、検出回路２ａ，２ｂの出力の何れか一方のみが検出有りでは外乱の検知であると判定し、何れか一方が検出有り後に復帰して続いて他方が検出有り後に復帰した場合は時間差に応じて外乱の検知であると判定することから、雨滴や降雪などには反応しないで誤検出を起こさない。したがって、車両用の車外の障害物の検出に好ましく適用できる。つまり、両方から検出有りの信号が出力されている場合には、検出領域内に検出対象物が検出されたと判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る静電容量式近接センサ装置の好適な一実施の形態を示す構成図である。
【図２】静電容量式近接センサ装置の斜視図である。
【図３】図２に示す静電容量式近接センサ装置の断面図である。
【図４】静電容量式近接センサ装置の車両への配置を説明する斜視図である。
【図５】図４に示す配置について検出領域を説明する平面図である。
【図６】静電容量式近接センサ装置の車両への配置の他例を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  電極
２  検出回路
３  判定回路
４  接地電極
１０  本体
１１  ケーブル
１２  コネクタ
１３  回路基板
２１  共振・結合回路
２２  発振回路
２３  検波・増幅回路
Ｓ  検出領域
【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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