(57)【要約】【課題】非接触式の静電容量センサを利用して人体の接近を検出する物体判別装置及び物体判別方法を提供する。【解決手段】もし静電容量センサ１周囲に人体が接近した場合、大地に接地されている人体は、電位的に大地を通してマイナスの電荷を帯びていると共に、静電容量分と抵抗分とが並列に接続された導電体とみなすことができるため、静電容量センサ１で検出される全体の電荷量は低下する。一方、もし静電容量センサ１周囲に人体以外の浮遊体が接近した場合、人体以外の浮遊体は大地に接地されていないので、電位的にプラスの電荷を帯びていると共に、静電容量分のみの誘電体とみなすことができるため、静電容量センサ１で検出される全体の電荷量は上昇する。判別部５では、静電容量センサ１で検出される電荷量の違いから、物体が人体であるか否かを判定する。【選択図】  図１
2004212344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲の静電容量の変化を検出する非接触式の静電容量センサと、
前記静電容量センサの出力を受けて、接近する物体の電荷量の差により発生した前記静電容量センサの出力の変化から、該物体が人体か、あるいはそれ以外の浮遊体かを判別する判別手段と
を備えたことを特徴とする物体判別装置。
【請求項２】
前記判別手段が、前記静電容量が低下した場合、人体が接近したと判断し、前記静電容量が上昇した場合、人体以外の浮遊体が接近したと判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の物体判別装置。
【請求項３】
周囲の静電容量の変化を検出する非接触式の静電容量センサの出力を取得する処理と、
接近する物体の電荷量の差により発生した前記静電容量センサの出力の変化から、該物体が人体か、あるいはそれ以外の浮遊体かを判別する処理と
を含むことを特徴とする物体判別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサに接近する物体を判別する物体判別装置及び物体判別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば人体を検出するための装置には、人体が接触する接触式の静電容量センサを備え、該静電容量センサの出力周波数に基づいて、人体と雨滴を峻別し、人体のみを検出するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
一方、非接触式の静電容量センサを用いて物体の接近を検出するものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−５７５６４号公報
【特許文献２】
特開２００１−５５８５２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の特許文献１に記載の装置は、これを例えばドアの開閉制御装置に利用するような場合、人体が接近しているにも関わらず閉まろうとするドアを制御するには、人体が接触する前に制御を実行する必要があり、接触式の静電容量センサを利用している特許文献１に記載の装置では、人体に接触する前に物体を検知することができないという問題があった。
また、特許文献２に記載の装置では、物体の接近を検出することはできるものの、何が接近してくるかまでの判別はしていないため、同様にこれを例えばドアの開閉制御装置に利用するような場合、人体以外の浮遊体（例えば降雨雪）が接近しているにも関わらず、無用にドアを開いてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、非接触式の静電容量センサを利用して人体の接近を検出する物体判別装置及び物体判別方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係る物体判別装置は、周囲の静電容量の変化を検出する非接触式の静電容量センサ（例えば実施の形態の静電容量センサ１）と、前記静電容量センサの出力を受けて、接近する物体の電荷量の差により発生した前記静電容量センサの出力の変化から、該物体が人体か、あるいはそれ以外の浮遊体かを判別する判別手段（例えば実施の形態の判別部５）とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
以上の構成を備えた物体判別装置は、人体とそれ以外の浮遊体が、導電体であるか誘電体であるかの違いにより帯電した電荷量が異なることを静電容量センサが検出し、判別手段がこの特性に基づいて判断することで、接近した物体が人体か、それ以外の浮遊体であるかを判別することができる。
【０００８】
請求項２の発明に係る物体判別装置は、請求項１に記載の物体判別装置において、前記判別手段が、前記静電容量が低下した場合、人体が接近したと判断し、前記静電容量が上昇した場合、人体以外の浮遊体が接近したと判断することを特徴とする。
【０００９】
以上の構成を備えた物体判別装置は、人体は接地された導電体であって、静電容量センサ周囲の静電容量を低下させ、それ以外の浮遊体は接地されずに電荷を帯電し続けるので、静電容量センサ周囲の静電容量を上昇させるという現象により、接近した物体を判別することができる。
【００１０】
請求項３の発明に係る物体判別方法は、周囲の静電容量の変化を検出する非接触式の静電容量センサの出力を取得する処理と、接近する物体の電荷量の差により発生した前記静電容量センサの出力の変化から、該物体が人体か、あるいはそれ以外の浮遊体かを判別する処理とを含むことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態の物体判別装置を示すブロック図である。
図１において、符号１は、周囲の静電容量の変化を検出する非接触式の静電容量センサであって、図に示す「出力電界Ｅ」の方向に指向性を持たせるため、センサ板１ａは接地されている。一方、静電容量センサ１のセンサ板１ｂには、出力アンプ３を介して、発振回路２が生成する静電容量センサ１の検出信号の原信号が供給されている。ここで、発振回路２が生成する静電容量センサ１の検出信号の原信号は、検出信号の飛達距離を得るために、数メガヘルツ程度の高周波信号が用いられている。また、出力アンプ３は、発振回路２で生成された高周波信号を波形整形し、適切なパルス信号として静電容量センサ１へ供給する。
【００１２】
また、出力アンプ３及び静電容量センサ１のセンサ板１ｂの接続部は検出アンプ４に接続されており、検出アンプ４は、接近する物体の検知による出力アンプ３の出力電力の変化を、扱いやすい直流信号レベルの変化に置換して出力する。具体的には、図１に示す「出力電界Ｅ」に物体が入ると、静電容量センサ１から該物体に微弱な電気が流れるので、これにより出力アンプ３の電気的な負荷が大きくなり、出力アンプ３の出力電圧が低下する。従って、検出アンプ４は、この変化を直流電圧の変動に置換して出力する。
【００１３】
なお、ここで、「出力電界Ｅ」は、接近する物体の静電容量へ電路を繋ぎ、全体的な静電容量の変化を検知する役割を持っている。
一方、検出アンプ４の出力は、判別部５へ入力されている。判別部５は、静電容量センサ１の出力を検出アンプ４を介して受け、接近する物体の電荷量の差により発生した静電容量の変化から、該物体が人体か、あるいはそれ以外の浮遊体かを判別し、例えばドアの開閉制御等に関する制御信号を出力する。
【００１４】
次に、本実施の形態の物体判別装置の物体検知の原理について図面を参照して説明する。図２（ａ）は、本実施の形態の物体判別装置における大地上に配置された静電容量センサ１とその検出アンプ４について示した図である。
この場合、静電容量センサ１の周辺には動体はなく、存在する容量は静電容量センサ１自体の容量Ｃｓと、静電容量センサ１と大地間の容量Ｃｅのみであって、それぞれの容量が物理的に固定された状況に存在していれば、この時の等価的な電気回路は図２（ｂ）に示すように、交流電源１１と交流電源１１に並列に接続された容量Ｃｓのコンデンサ１２及び容量Ｃｅのコンデンサ１３とからなる回路となる。また、検出アンプ４は、容量Ｃｓと容量Ｃｅが変化せず固定である場合、静電容量センサ１で検出される電荷量は一定であるため、静電容量センサ１周囲に物体の移動等の変化はないと判断する。
【００１５】
ここで、もし静電容量センサ１周囲に人体が接近した場合、大地に接地されている人体は、電位的に大地を通してマイナスの電荷を帯びていると共に、静電容量分と抵抗分とが並列に接続された導電体とみなすことができるため、全体の電気回路は図３（ａ）に示すように、交流電源１１と交流電源１１に並列に接続された容量Ｃｓのコンデンサ１２及び容量Ｃｅのコンデンサ１３とからなる回路に、更に接近する人体を示す容量Ｃｍのコンデンサ１４ａと抵抗Ｒｍの抵抗１４ｂとが並列に接続された回路となる。従って、もし静電容量センサ１周囲に人体が接近した場合、静電容量センサ１で検出される全体の電荷量は低下する。
【００１６】
一方、もし静電容量センサ１周囲に人体以外の浮遊体が接近した場合、人体以外の浮遊体は大地に接地されていないので、電位的にプラスの電荷を帯びていると共に、静電容量分のみの誘電体とみなすことができるため、全体の電気回路は図３（ｂ）に示すように、交流電源１１と交流電源１１に並列に接続された容量Ｃｓのコンデンサ１２及び容量Ｃｅのコンデンサ１３とからなる回路に、更に接近する浮遊体を示す容量Ｃｆのコンデンサ１５が並列に接続された回路となる。従って、もし静電容量センサ１周囲に人体以外の浮遊体が接近した場合、静電容量センサ１で検出される全体の電荷量は上昇する。
【００１７】
次に、上述の原理を利用した本実施の形態の物体判別装置の動作について、図面を参照して説明する。図４は、本実施の形態における物体判別装置の判別部５の動作を示すフローチャートである。なお、本動作は、一例として判別部５の出力を、人体の挟み込み防止機能を備えたドアの開閉制御に用いる場合を説明する。
図４において、まず判別部５は、検出アンプ４からセンサ信号を取得する（ステップＳ１）。
次に、センサ信号の変化から、静電容量センサ１で検出される電荷量が低下したか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００１８】
ステップＳ２において、検出される電荷量が低下していない場合（ステップＳ２のＮＯ）、センサ信号の変化から、静電容量センサ１で検出される電荷量が上昇したか否かを判定する（ステップＳ３）。
ステップＳ３において、検出される電荷量が上昇していない場合（ステップＳ３のＮＯ）、静電容量センサ１で検出される電荷量は低下も上昇もしていないので物体の接近はないと判断し（ステップＳ４）、ドアの開閉制御は変更せずステップＳ１へ戻り、上述の動作を繰り返す。
【００１９】
一方、ステップＳ２において、検出される電荷量が低下している場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、人体が接近中と判断し（ステップＳ５）、ドアが閉まろうとしていたらこれを開ける制御を行い（ステップＳ６）、ステップＳ１へ戻り、上述の動作を繰り返す。
また、ステップＳ３において、検出される電荷量が上昇している場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、人体以外の浮遊体が接近したと判断し（ステップＳ７）、ドアの開閉制御は変更せずステップＳ１へ戻り、上述の動作を繰り返す。
【００２０】
以上説明したように、本実施の形態の物体判別装置によれば、静電容量センサ１に接近する物体が、導電体と誘電体のいずれかの特性を示すことから、判別部５により、静電容量センサ１で検出される電荷量の違いとしてこの２つを区別することができる。特に、判別部５は、人体は接地された導電体であって、静電容量センサ１周囲の静電容量を低下させ、それ以外の浮遊体は接地されずに電荷を帯電し続けるので、静電容量センサ１周囲の静電容量を上昇させるという現象により、接近した物体を判別することができる。
【００２１】
従って、例えば本実施の形態の物体判別装置を、人体の挟み込み防止機能を備えた屋外ドアの開閉制御に用いるような場合、ドアに接近する人体に対しては適切に人体の移動に影響を与えないようなドアの開閉動作を実施し、一方降雨雪のような人体以外の物体にはドアの開閉動作を実施しないように制御することができるという効果が得られる。
【００２２】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、人体とそれ以外の浮遊体が、導電体であるか誘電体であるかの違いにより帯電した電荷量が異なることを静電容量センサが検出し、判別手段がこの特性に基づいて判断することで、接近した物体が人体か、それ以外の浮遊体であるかを判別することができる。特に、人体は接地された導電体であって、静電容量センサ周囲の静電容量を低下させ、それ以外の浮遊体は接地されずに電荷を帯電し続けるので、静電容量センサ周囲の静電容量を上昇させるという現象により、接近した物体を判別することができる。
【００２３】
従って、人体とそれ以外の浮遊体とを区別した制御出力により、人体を対象に動作を行う各種の装置に対し、人体の接近を簡単な構成でかつ正確に通知することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の物体判別装置を示すブロック図である。
【図２】同実施の形態の物体判別装置の模式図と等価回路を示す図である。
【図３】同実施の形態の物体判別装置に物体が接近した際の等価回路を示す図である。
【図４】同実施の形態の物体判別装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１    静電容量センサ
１ａ、１ｂ    センサ板
２    発振回路
３    出力アンプ
４    検出アンプ
５    判別部
１１    交流電源
１２、１３、１４ａ、１５    コンデンサ
１４ｂ    抵抗
【図１】
2004212344.tif 000003
【図２】
2004212344.tif 000004
【図３】
2004212344.tif 000005
【図４】
2004212344.tif 000006