(57)【要約】【課題】  水滴の付着などの外乱による誤検知をなくし、物体が近接または接触したときの精密な検知を行い、ドア閉め際の挟み込みを防止する静電容量型センサを提供する。【解決手段】  物体を検出するために設けた静電容量の差分により検出する一対の検出電極Ａ，Ｂと、前記一対の検出電極Ａ，Ｂを囲むシールド電極Ｓとを設け、これらを絶縁部材５で被覆する。そして物体が接触した場合は検出電極Ａが移動して検出電極Ｂに接触する構成とする。この構成により物体の挟み込みを差分値と閾値とを比較判断することで外乱による誤検知を防止するとともに、物体の非接触時と接触時の挟み込みを精度よく検知する。【選択図】      図４
2005227244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが基準コンデンサに接続され、対向的に離間して設けられ、かつ、互いに接触可能な一対の検出電極と、少なくとも一方の検出電極を保持して可撓性を有する絶縁部材と、を含むセンサ部を備えることを特徴とする静電容量型センサ。
【請求項２】
前記絶縁部材により形成される閉鎖空間内において、前記一方の検出電極が他方の検出電極に対して接触可能なように保持されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型センサ。
【請求項３】
前記一対の検出電極を囲み、予め前記検出電極のそれぞれと同電位に配設したシールド電極を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電容量型センサ。
【請求項４】
前記センサ部に保持される一方の検出電極は、前記シールド電極の開口部に対応する位置に設けられることを特徴とする請求項３に記載の静電容量型センサ。
【請求項５】
前記センサ部に隣接してドアなどに取り付けるためのトリム部を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の静電容量型センサ。
【請求項６】
物体の接近を検知する物体検知方法であって、物体が近接する場合は静電容量の変化によって非接触センサ手段によって非接触で物体を検知し、物体が当接した場合には物体が接触して変形する接触センサ手段によって接触して物体を検知することを特徴とする静電容量型物体検知方法。
【請求項７】
前記非接触センサ手段と接触センサ手段は、一体型センサとして構成されている静電容量型センサ手段を用いて検知することを特徴とする請求項６に記載の静電容量型物体検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のドアなどに接近または接触した人体などの物体を検知する非接触・接触一体型の静電容量型センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の自動開閉式パワースライドドアやパワーウインドのような可動部と、この可動部を受け止めるセンターピラーや窓枠のような固定部との間に手や指などが挟まれることを防止する、挟み込み防止装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この挟み込み防止装置は、人体を検知する静電容量型センサを備えており、この静電容量型センサで検知した人体検知信号によって可動部を停止し、あるいは可動部を反対方向に移動させるようになっている。
【０００３】
一般に、静電容量型センサは、図９（ａ）に示すように、検出電極Ｅ１と、接地電極Ｅ２と、検出電極Ｅ１及び接地電極Ｅ２の間に挟み込まれた絶縁体Ｉｎと、これら検出電極Ｅ１、接地電極Ｅ２及び絶縁体Ｉｎの周囲を取り囲むように配設された絶縁材料からなる被覆部材とを備えている。そして、この静電容量型センサは、例えば、固定部と向き合う可動部側の端面に配設される。
【０００４】
このような静電容量型センサでは、図９（ｂ）に示すように、電荷供給回路から発振回路及び出力アンプを介して検出電極Ｅ１に電荷が供給される。つまり、検出電極Ｅ１及び接地電極Ｅ２がコンデンサを構成するため、検出アンプを介して出力される電位Ｖは、次式（１）で表される。
Ｖ＝Ｑ／（Ｃ１＋Ｃ２）・・・・・（１）
（ただし、式（１）中、Ｑは、静電容量型センサ（コンデンサ）に蓄えられる電気量を表し、Ｃ１は、静電容量型センサ自体の静電容量を表し、Ｃ２は、静電容量型センサと大地との間の静電容量、つまり、浮遊容量を表す。）
【０００５】
そして、この静電容量型センサに人体が近接すると、静電容量型センサと人体との間の静電容量によって前記電位Ｖは変化する。つまり、この電位Ｖは、次式（２）で表される。
Ｖ＝Ｑ／（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）・・・・・（２）
（ただし、式（２）中、Ｑ、Ｃ１及びＣ２は、前記と同じであり、Ｃ３は、静電容量型センサと人体との間の静電容量を表す）
【０００６】
したがって、人体が静電容量型センサに近づけば近づくほどＣ３は増大していき、その結果、検出アンプを介して出力される電位Ｖは、小さくなっていく。つまり、静電容量型センサは、このような電位Ｖの変化によって、人体を検知するようになっている。
【特許文献１】特開２００１−３２６２８号公報（段落０００２〜００２６、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、このような静電容量型センサでは、図９（ｃ）に示すように、降雨等によって検出電極Ｅ１及び接地電極Ｅ２の周囲、例えば被覆部材に水滴Ｗが付着する場合がある。このように水滴Ｗが被覆部材に付着すると、この静電容量型センサは接地電極Ｅ１を有しているため、水滴Ｗによる静電容量Ｃｗによって、その分の静電容量が増加する。
【０００８】
しかしながら、静電容量型センサの静電容量Ｃｗが増加すると、この静電容量型センサは、あたかも人体が静電容量型センサに近接したかのように電位Ｖの出力を下げる。したがって、このような静電容量型センサを使用した挟み込み防止装置は、水滴Ｗが付着することによる外乱によって誤作動してしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、水滴の付着などの外乱による誤作動を防止することができるようにするとともに、車両のドアなどに人などの物体が近接した際の精密な検知を行うことができ、かつ、ドアなどに物体が直接接触したときにも確実に検知することができる新規な非接触・接触一体型の静電容量型センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の前記課題を解決するために講じた手段は、外乱に影響を受けないように人体などの物体との間に設ける複数の検出電極により検出することで誤作動を防止し、かつ、複数の検出電極をシールド電極で囲む構造とすることで、確実で精密な検知を行うようにしたことを基本的な発明思想とする次のとおりのものである。
【００１１】
請求項１の静電容量型センサでは、それぞれが基準コンデンサに接続され、対向的に離間して設けられ、かつ、互いに接触可能な一対の検出電極と、少なくとも一方の検出電極を保持して可撓性を有する絶縁部材と、を含むセンサ部を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項１の静電容量型センサによれば、パワースライドドアなどの可動部に設けた静電容量型センサの少なくとも一方の検出電極に対して近接する物体を静電容量の変化に伴う電位変化の検出を確実に行うとともに、物体が前記可撓性を有するセンサ部に直接に接触する場合も、離間配設された前記一対の検出電極同士が互いに接触可能に設け、その場合の静電容量変化に伴う電位変化を検出することが可能なように形成したので、物体の非接触時および接触時の検知を確実に行うことができる。
【００１３】
請求項２の静電容量型センサでは、請求項１において、前記絶縁部材により形成される閉鎖空間内において、前記一方の検出電極が他方の検出電極に対して接触可能なように保持されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の静電容量型センサによれば、前記一対の検出電極は絶縁部材の閉鎖空間内に保持されるようにしたので、この絶縁部材の中空状部分を前記一方の検出電極が他方の検出電極に接触可能に変形させることが容易であるとともに、両電極間を空気で絶縁する絶縁層として構成でき、構造の簡単化と軽量化を図ることができる。
【００１５】
請求項３の静電容量型センサでは、請求項１または請求項２において、前記一対の検出電極を囲み、予め前記検出電極のそれぞれと同電位に配設したシールド電極を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の静電容量型センサによれば、一対の検出電極に対して近接または接触する物体の前記検出電極の静電容量相互の差分を検出して判断するとともに、前記一対の検出電極を囲むシールド電極を設けたことにより、水滴などの外乱の影響を防止して、より精密な誤検知防止が図れる構造を容易に得ることができる。また、差分検出方式の静電容量型センサに好適に用いることができる。
【００１７】
請求項４の静電容量型センサでは、請求項３において、前記センサ部に保持される一方の検出電極は、前記シールド電極の開口部に対応する位置に設けられることを特徴とする。
【００１８】
請求項４の静電容量型センサによれば、前記センサ部に保持される前記一方の検出電極を前記シールド電極の開口部位置に設けるようにしたので、近接する物体の検知に対する電気力線の指向性を高めることができる。また、前記一方の検出電極の感度が良好となり、かつ、外乱を極力防止することができる。
【００１９】
請求項５の静電容量型センサでは、請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、前記センサ部に隣接してドアなどに取り付けるためのトリム部を設けたことを特徴とする。
【００２０】
請求項５の静電容量型センサによれば、トリム部（取り付け部）を設けた車両のドアなどへの取り付け構造が一体的に形成できるとともに、その取り付け作業を簡素化することができる。
【００２１】
請求項６の静電容量型物体検知方法では、物体の接近を検知する物体検知方法であって、物体が近接する場合は静電容量の変化によって非接触センサ手段によって非接触で物体を検知し、物体が当接した場合には物体が接触して変形する接触センサ手段によって接触して物体を検知することを特徴とする。
【００２２】
請求項６の静電容量型物体検知方法によれば、物体が限りなく近接して接触する場合には、接触センサ手段によって確実に物体を検知することができる。したがって、このような物体検知方法を挟み込み検知に用いた場合には、確実に挟み込みを防止することができる。
【００２３】
請求項７の静電容量型物体検知方法では、請求項６において、前記非接触センサ手段と接触センサ手段は、一体型センサとして構成されている静電容量型センサ手段を用いて検知することを特徴とする。
【００２４】
請求項７の静電容量型物体検知方法によれば、一体型センサを用いて検知することにより電極構造などを兼用することができ、別体のセンサを用いることなく検知することができるのでシステム全体でコストダウンを図ることができる。また、取付けスペースを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ドアなどの閉まり際における外乱の影響を極力抑えて挟み込みの誤検知を防止するとともに、物体の非接触時および接触時における精度の高い挟み込み検知を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の静電容量型センサの一実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る静電容量型センサを自動車のパワースライドドアの挟み込み防止装置に適用して取り付けたときの様子を示す斜視図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線における静電容量型センサの断面図である。（ａ）は、非接触時の検出電極の配置構造を示す。（ｂ）は、接触時の検出電極の配置構造を示す。図３は、本実施形態に係る静電容量型センサが組み込まれた挟み込み防止装置の概略図である。 図４は、図３の挟み込み防止装置のブロック図である。図５は、本実施形態に係る静電容量型センサの動作を説明する概略図である。図６は、非接触型の静電容量型センサの挟み込み防止の制御フローを示すフローチャートである。図７は、接触型・非接触型の静電容量型センサの挟み込み防止の制御フローを示すフローチャートである。図８は、静電容量型センサによる差分値の変化を示す実験結果を表す図である。（ａ）は、物体が静電容量型センサに近接するときの非接触時の差分値の変化を示す実験結果を表す図である。（ｂ）は、物体が静電容量型センサに接触したときの差分値の変化を示す実験結果を表す図である。
【００２７】
（全体概略）
図１に示すように、パワードア・システムを採用した自動車のパワースライドドア１の後記する挟み込み防止装置に適用した場合の本実施形態の静電容量型センサ３を概略的に示している。同図において、自動車の側部に設けられたパワースライドドア１には、開閉するパワースライドドア１のセンターピラー２に面した閉止側の端部に沿って静電容量型センサ３が延設されている。
【００２８】
（静電容量型センサ）
図１に示すように、本実施形態に係る静電容量型センサ３は、自動車のセンターピラー２と向き合うパワースライドドア１の端面の上端から下端にわたって取り付けられている。図２（ａ）に示すように、この静電容量型センサ３は、センサ部４とパワースライドドア１に取り付けるためのトリム部（取り付け部）１３とを備えている。センサ部４は、第１検出電極Ａと、この第１検出電極Ａに対向的に離間して配設される第２検出電極Ｂと、この第１検出電極Ａと第２検出電極Ｂとを囲むシールド電極Ｓと、これら各電極を被覆する絶縁部材５とから主として構成されている。
【００２９】
これら第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂおよびシールド電極Ｓは、静電容量型センサ３の外形を形作る絶縁部材５に被覆されており、この絶縁部材５の長手方向に延びるように配設されている。つまり、これら第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂおよびシールド電極Ｓは、図１に示すように、パワースライドドア１の前記端面の上端から下端にわたって配置されるようになっている。なお、絶縁部材５の絶縁材料としては、例えば、ゴム、絶縁性樹脂等が挙げられる。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、第１検出電極Ａは、第２検出電極Ｂに対して離間位置から接触位置まで変位可能に設けられている。一方、これに対し第２検出電極Ｂは、絶縁部材５内に固定的に設けられている。第１検出電極Ａの変位可能な構造は、第１検出電極Ａが絶縁部材５の表面部５ａの裏面側に設けられ、かつ、絶縁部材５のアーム部５ｂ，５ｂを撓み変形可能に形成した構造により達成されるように構成されている。また、第１検出電極Ａおよび第２検出電極Ｂは、絶縁部材５により一体型センサとして構成されている。第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂおよびシールド電極Ｓは、一定幅であって、一定長さの帯状の導電性材料で形成されており、後記する第１基準コンデンサＣＲ１（図４参照）に接続されている。そして、第１検出電極Ａは、後記するように、第１基準コンデンサＣＲ１が充電された際に、一定の電位が設定されるようになっている。この第１検出電極Ａを構成する導電性材料としては、例えば、金属、ゴムに金属粉をフィラーとして含ませた導電性ゴム、導電性樹脂等が挙げられる。
【００３１】
第２検出電極Ｂは、第１検出電極Ａの幅と長さに等しい幅と長さをもつ帯状の導電性材料で形成されている。この第２検出電極Ｂは、後記する第２基準コンデンサＣＲ２（図４参照）に接続されており、後記するように第２基準コンデンサＣＲ２が充電された際に、一定の電位が設定されるようになっている。なお、本実施形態では、第１基準コンデンサＣＲ１および第２基準コンデンサＣＲ２が充電された際に、第２検出電極Ｂの電位が、第１検出電極Ａの電位と等しくなるように設定されている。この第２検出電極Ｂを構成する導電性材料としては、例えば、金属、ゴムに金属粉をフィラーとして含ませた導電性ゴム、導電性樹脂等が挙げられる。
【００３２】
この第１検出電極Ａおよび第２検出電極Ｂは、図示の配置形態では対向する間隔を置いて検出方向に対して重なるように配置した構造を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、その幅方向に互いにずらして配置した構造としてもよい。
シールド電極Ｓは、その長さが第１検出電極Ａおよび第２検出電極Ｂの長さと等しく、その横断面が略コ字状の導電性材料で形成されている。このシールド電極Ｓは、後記するように、第１検出電極Ａおよび第２検出電極Ｂに対する外乱を防止するものであり、第１検出電極Ａおよび第２検出電極Ｂの両側部および下部側を覆うように配置されている。
【００３３】
シールド電極Ｓは、第１検出電極Ａおよび第２検出電極Ｂの電位と等しくなるように接続されている（図４参照）。このシールド電極Ｓを構成する導電性材料としては、例えば、金属、ゴムに金属粉をフィラーとして含ませた導電性ゴム、導電性樹脂等が挙げられる。
【００３４】
第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂおよびシールド電極Ｓは、共に極性が同極のプラスのもので構成する。前記シールド電極Ｓは、前記第１検出電極Ａの検出方向となる表面側を除き、他の三方を囲むように設けられており、このシールド電極Ｓの底部Ｓｃは、前記第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂと平行に配設されている。なお、本実施形態では、第１検出電極Ａおよび第２検出電極Ｂの極性をプラスとしたもので説明しているが、本発明はこれに限らず、一方の電極をマイナスとしたものでもよい。
【００３５】
図２（ａ）に示すように、絶縁部材５は、センサ部４とトリム部１３とが一体的に接続された構造に形成されている。絶縁部材５におけるセンサ部４の部分は、内部に空間を有する中空体状に形成されている。この空間は、絶縁物の層が形成されるが、本実施形態では絶縁性を有する空気層Ｈが形成されている。表面部５ａに対応する絶縁部材５の内側には、第１検出電極Ａが配設された膨出部５ｃが設けられている。この膨出部５ｃに対向する絶縁部材５の底面には、第２検出電極Ｂが第１検出電極Ａと対向的に離間して配設されている。絶縁部材５の底面から両側の脚部５ｄ，５ｅにかけて、上方に開口する断面コ字状のシールド電極Ｓが埋設されている。
【００３６】
絶縁部材５には、前記膨出部５ｃの両側部分とシールド電極Ｓの側壁Ｓａ，Ｓｂの上方部分とを連絡するアーム部５ａ，５ｂが屈曲変形可能なように設けられている。絶縁部材５内部に配設された第１検出電極Ａと第２検出電極Ｂとの間には空気層Ｈ以外のものは介在していない。このため、絶縁部材５に物体が接触して外力が作用すると、図２（ｂ）に示すようにアーム部５ａ，５ｂが屈曲変形して第１検出電極Ａと第２検出電極Ｂとが直接的に接触可能に構成されている。
【００３７】
前記センサ部４に隣接して、パワースライドドア１の閉止側のエッジ部分１ａに取り付け可能に形成されたトリム部１３がセンサ部４と一体的に設けられている。このトリム部１３には、前記第１検出電極Ａの検出方向とは反対方向に開口する溝１３ａが設けられている。この溝１３ａは、パワースライドドア１のエッジ部分１ａに取り付けるために形成されるものである。この溝１３ａ内の対向する溝面には、抜け止め用のリップ状の係止片１３ｂが設けられている。トリム部１３には、補強部材として断面Ｕ字形の芯金１４が埋設されている。芯金１４の一方の脚と前記シールド電極Ｓの側壁Ｓｂとは離間して絶縁部材５の脚部５ｅに埋設されている。なお、この芯金１４に代えて、シールド電極Ｓを設けてもよく、また、シールド電極Ｓを延長して芯金部分と一体にシールド電極Ｓを形成したものでもよい。
【００３８】
図２（ａ）に示す前記センサ部４に設けた第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂとシールド電極Ｓは、後記する検出回路ユニット７（図４参照）に接続される。第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂは、パワースライドドア１（図１参照）に近接する物体６（図５参照）との間に静電容量を形成するためのもので、外表面部分は伸縮性のある絶縁性の絶縁部材５によって覆われている。この絶縁部材５は、人体などの物体６に対してダメージをできるだけ少なくするために、伸縮性あるいは可撓性のあるゴムまたは化学繊維などの樹脂材などから形成されることが好ましい。
【００３９】
シールド電極Ｓは、絶縁性の絶縁部材５によって覆われた前記一対の第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂの検出方向（シールド電極Ｓの開口部の延長方向）を除く三方を囲み、シールド電極Ｓは、予め第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂと同電位となるように配設して構成されている。したがって、物体６を検知しない状態の検知非作動時においては、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂおよびシールド電極Ｓとの間には、電位差が生じない。また、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂとシールド電極Ｓとの間は、絶縁性の絶縁部材５によって絶縁されている。
【００４０】
（挟み込み防止装置）
図３には、本発明の静電容量型センサ３を適用した挟み込み防止装置を示している。この挟み込み防止装置は、前記静電容量型センサ３と、ドア駆動装置９と、ＥＣＵ(Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ)８と、検出回路ユニット７とを備えている。ドア駆動装置９、ＥＣＵ８および検出回路ユニット７は、自動車の車体側に配設されている。
【００４１】
ドア駆動装置９は、パワースライドドア１をＥＣＵ８が出力する指令信号によって開閉する公知の構造を有しており、ＥＣＵ８が出力する指令信号に応じて正回転、逆回転または停止する電動モータ（図示せず）と、この電動モータの回転力を受けてパワースライドドア１を押し引きするキャタピラ等のプッシュプル機構（図示せず）とで構成されている。
【００４２】
図４に示すように、検出回路ユニット７は、第１基準コンデンサＣＲ１および第２基準コンデンサＣＲ２と、電荷転送回路７ｃと、差分検出回路７ａと、信号処理回路７ｂとを備えている。第１基準コンデンサＣＲ１は、静電容量型センサ３の第１検出電極Ａに接続されており、第２基準コンデンサＣＲ２は、同様に第２検出電極Ｂに接続されている。また、これら第１基準コンデンサＣＲ１、第２基準コンデンサＣＲ２には、スイッチ操作により電源供給が開始されると、次に説明する電荷転送回路７ｃによって充電されて基準の電気量を蓄えるようになっている。なお、第１基準コンデンサＣＲ１、第２基準コンデンサＣＲ２は、それぞれ同じ容量のコンデンサでよいが、適宜異なる容量のコンデンサでもよい。
【００４３】
本実施形態における基準コンデンサＣＲ１およびＣＲ２は、物体と第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂとの間に発生するそれぞれのコンデンサの静電容量変化を検出して比較し、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂ間の電位変動をみる場合の基準とするために検出回路ユニット７に設けている。
【００４４】
電荷転送回路７ｃは、パワースライドドア１のドア開閉スイッチ（図示せず）が操作されてスイッチオンの状態で起動されて、第１基準コンデンサＣＲ１および第２基準コンデンサＣＲ２に前記電気量を充電するように構成されている。また、パワースライドドア１が完全閉止の状態では、第１基準コンデンサＣＲ１および第２基準コンデンサＣＲ２に充電された前記電気量は放電するように構成されている。この電荷転送回路７ｃとしては、公知の構成のものを採用することができる。前記ドア開閉スイッチは、自動車のドアの内壁と運転席のドアの内壁などに設ける。
【００４５】
差分検出回路７ａは、第１検出電極Ａおよび第２検出電極Ｂに接続されており、第１基準コンデンサＣＲ１および第２基準コンデンサＣＲ２に前記電気量が充電された際の、第１検出電極Ａおよび第２検出電極Ｂに設定された電位を検出するとともに、第１検出電極Ａの電位と第２検出電極Ｂの電位との差分値を検出するようになっている。そして、この差分検出回路７ａは、検出した差分検出信号を次に説明する信号処理回路７ｂに出力するように構成されている。この差分検出回路７ａには、例えば、公知の差動増幅回路を使用することができる。
【００４６】
信号処理回路７ｂは、差分検出回路７ａからの差分検出信号を入力するとともに、差分検出信号に基づく差分値と、予め設定された差分の閾値とを比較するようになっている。そして、この信号処理回路７ｂは、差分検出信号に基づく差分値が非接触時または接触時の閾値と比較して、人体などの物体６の検知を判断するようになっている。
【００４７】
図８（ａ）、（ｂ）は、非接触検知と接触検知の実験データを示す模式図である。図８（ａ）において非接触時の差分検出信号に基づいて出力される差分値は、物体が静電容量型センサ３から充分に遠い距離にあるときは、設定した非接触閾値、例えば、電位での非接触閾値を１．７（Ｖ）とした場合、これより低い差分値１（Ｖ）程度の時間経過で推移するが、物体が静電容量型センサ３に近接すると急激に出力が増大してこの差分値が上昇する。そして、設定した非接触閾値１．７（Ｖ）を超えると、図４に示す信号処理回路７ｂは、物体６の検知信号をＥＣＵ８に向けて出力する。
【００４８】
一方、図８（ｂ）において、物体６が静電容量型センサ３に直接に接触し、これに伴い第１検出電極Ａが変位移動して第２検出電極Ｂに接触すると、設定した接触閾値、例えば、電位での接触閾値を０．２（Ｖ）とした場合、差分値１（Ｖ）程度の時間経過で推移していた差分値の出力が急激に低下する。そして、設定した接触閾値０．２（Ｖ）を下回ると、信号処理回路７ｂは、物体６の検知信号をＥＣＵ８に向けて出力する。
【００４９】
このように、信号処理回路７ｂは、物体６の検知を判断した場合には、検知信号をＥＣＵ８に向けて出力するように構成されている。この信号処理回路としては、例えば、閾値が格納されるメモリと、メモリを参照して閾値と差分検出信号に基づく差分値とを比較するとともに、差分検出信号に基づく差分値が物体６の検知を判断するように設定した閾値範囲にある場合に、物体検知信号をＥＣＵ８に向けて出力するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｅｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）とで構成されるものが挙げられる。
【００５０】
（静電容量型センサの動作）
次に、図４，図５を参照して、静電容量型センサ３の動作について説明する。図５には、説明のために、トリム部（１３）を省略してセンサ部４のみを概略的に示している。一対の第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂは、共にプラス極性の電極同士で配設されている。第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂのそれぞれと、人体などの導電性の物体６との間に静電コンデンサＣＡ，ＣＢが形成される。第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂは、シールド電極Ｓに囲まれた状態で、互いに空気その他の絶縁物を介して絶縁部材５内に一定間隔（ｔ）をもって離間して配置されている。なお、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂの配置関係は、図５に示すように第１検出電極および第２検出電極Ｂ同士が検出方向に対して重なるように配置しているが、検出方向に対して重ならないようにずらして設けてもよい。
【００５１】
図５に示すように、物体６と第１検出電極Ａとの間に距離ｄａをもって静電コンデンサＣＡが形成される。また、物体６と第２検出電極Ｂとの間に距離ｄｂをもって静電コンデンサＣＢが形成される。センサ部４は、それぞれの静電容量を図４に示す差分検出回路７ａに送信し、この差分検出回路７ａにおいて検出した静電容量に応じた電位に変換した差分値を出力するように構成されている。
【００５２】
図５に示すように、雨などにより、例えば、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂおよびシールド電極Ｓを被覆する絶縁部材５の表面や周囲に水滴が付着しても、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂの側面がシールド電極Ｓでカバーされているので、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂへの影響は非常に小さい値となっている。例えば、第１検出電極Ａの表面積が見かけ上増大して静電容量の変化が現実的には発生していても、各電極が同電位に構成してあるので、電気信号としては出力されない。したがって、センサ部４の表面に水滴が付着しても、挟み込み防止装置の誤検知が起こることは防止される。また、シールド電極Ｓにより外部環境（温度や湿度、あるいは振動等の何らかの外部環境）の変動による静電容量の変動によって生じるノイズが低減される。したがって、外部環境によって生じるノイズに対する信号の割合（Ｓ／Ｎ比）が増大し、センサ部４の安定した検出感度が維持できる。このため、検出回路ユニット７の閾値を小さく設定することが可能となり、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂの検出領域を拡大することができる。
【００５３】
シールド電極Ｓの両シールド側壁Ｓａ、Ｓｂ（図２参照）は、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂの電気力線の指向性を限定する指向性制御手段として機能する。この両側壁Ｓａ、Ｓｂは、シールド電極Ｓの底部Ｓｃと一体に形成されている。このため、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂの表面から放射方向に伸びる電気力線は、両側壁Ｓａ、Ｓｂによりシールドされていない方向にのみ伸びることになる。したがって、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂの電気力線の方向、即ち、指向性を、このシールド壁Ｓａ、Ｓｂを設けることにより制御することができる。
【００５４】
（検出回路の検出法）
ここで、図４を参照して、センサ部４が接続される検出回路ユニット７の検出動作を説明する。図示の検出回路ユニット７は、差分検出回路７ａを備えており、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂに電気的に接続されている。この差分検出回路７ａと第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂとの各々の接続回路は、検出回路ユニット７内で分岐して、基準コンデンサＣＲ１，ＣＲ２に別々に接続されている。差分検出回路７ａは、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂが前記一定間隔（ｔ）により相異なる物体との距離ｄａ，ｄｂ（図５参照）間において静電コンデンサＣＡ，ＣＢに滞留するそれぞれの静電容量値に差が生じる。そして、差分検出回路７ａでは、この静電容量値の差に対応する電位差を検出するようになっている。
【００５５】
（差分値の検出方式）
本発明の静電容量型センサ３による差分値の差分検出方式は、人体などの物体６の接近に伴い、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂの相異なる距離ｄａ，ｄｂの差でこの第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂと物体との間に生起する静電容量値に差が生じ、その差に対応する電位差の差分値に変換し、この電位の差分値を信号処理回路７ｂに出力して信号処理回路７ｂで設定した閾値と比較し、物体６の接近または接触の検知判断をさせるようにしたものである。
つまり、図１に示すように、パワースライドドア１とセンターピラー２との間に人体などの物体６が存在する状態を想定すると、図５で示したように第１検出電極Ａと物体６との間にコンデンサが形成される。このコンデンサに蓄えられる前記（２）式における静電容量（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）からなる静電容量の合成値Ｃと、検出電極の電位Ｖと電荷Ｑと関係から、次の式、
Ｖ＝Ｑ／Ｃ・・・・・（３）
が成立する。
【００５６】
ここで、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂの静電容量値の差は、次の式、
ＣＡ（＝ε×ＳＡ／ｄａ）  ＞  ＣＢ（＝ε×ＳＢ／ｄｂ）・・・・・（４）
で表される。ただし、ＣＡ，ＣＢは第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂの静電容量、εはセンサ部４と物体６との間に存在する空気を含む物質の誘電率、ＳＡ，ＳＢは第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂの物体６に対向するとみなされる部分の面積、ｄａ，ｄｂは物体６との検出間の距離である。
【００５７】
前記（３）式と（４）式とから分かるように、その電位の変化は、センサ部４自体の第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂの静電容量Ｃ１と、センサ部４と大地間容量Ｃ２とは定数とみなすことができるので、センサ部４と物体６との間の静電容量Ｃ３によるものであり、検出するセンサ部４の周辺に人体などの物体６の存在または接近によって生じるとみてよい。これにより、人体などの物体６が接近すると、電位が下がることが分かる。したがって、静電容量型センサ検出方式の基本原理は、センサ部４に対して、人などの物体６の存在または近接によって静電容量の変化を電位に変換して検知するものである。これによ、人体などの物体６の接近で静電容量の合成値が増加するため、非接触検知が可能となる。
【００５８】
前記した式（３）（４）から前記差分値は、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂによる電位ＶＡと電位ＶＢとの差、つまり、ＶＡ−ＶＢによって得られる。物体６が近接するほど物体６との検出間の距離ｄａ，ｄｂの差が大きく影響するため、この差分値ＶＡ−ＶＢが増大する。
この電位の差分を検出して、検知判断に利用するものであり、差分検出回路７ａにより差分値（電位差値）に変換される。
【００５９】
差分検出回路７ａで検出された差分値は、信号処理回路７ｂへ出力される。この信号処理回路７ｂへ出力された差分値は、信号処理回路７ｂで予め設定された二つの閾値、つまり、非接触閾値、接触閾値と比較される。この信号処理回路７ｂにおける二つの設定閾値は、人体などの物体６が第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂに近接したときのピーク値から設定する非接触時の閾値、例えば、閾値１．７（Ｖ）と、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂに物体６が、例えば、センサ部４の一方の第１検出電極Ａに、直接的に接触したときの接触時の閾値、例えば、閾値０．２（Ｖ）とにより設定する。
【００６０】
（挟み込み防止装置の動作）
次に、図１〜４を参照して、本実施形態の静電容量型センサ３を適用した挟み込み防止装置の動作について説明する。図１に示すように、パワースライドドア１のドア開閉スイッチ（図示せず）を操作してドアを開けた開放状態の格納位置に移動させる。この開放状態において、ドア開閉スイッチをパワースライドドア１の閉止側に操作すると、格納位置に位置しているパワースライドドア１は、閉止行程を開始し始める。前記スイッチ操作により、ＥＣＵ８は、ドア駆動装置９に設けられた電動モータ（図示せず）が正回転するように電源供給を開始する。同時に、エンコーダ（図示せず）は電動モータが正回転していることを検出し、ＥＣＵ８に検出信号を送信する。同時に、ＥＣＵ８は、検出回路ユニット７への電源供給を開始する。図示しないが、検出回路ユニット７と、パワースライドドア１の電動モータの駆動軸に連結したエンコーダとがＥＣＵ８に接続されている。
【００６１】
まず、非接触検知について説明する。電動モータの正回転駆動により、パワースライドドア１が閉じられつつあるときに、パワースライドドア１の端部に延設した第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂに人体などの物体６が接近するに従い、物体６と第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂとの間の静電容量の合成値で形成される出力が増加する。そして、図８（ａ）に示すように、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂの直前にまで近接すると、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂによる検出回路ユニット７からの出力は急激に増大する。この出力は、検出回路ユニット７の差分検出回路７ａにより検出され、検出信号が信号処理回路７ｂに送信される。送信された電気信号の振幅が設定した非接触時の閾値、例えば、閾値１．７（Ｖ）を超えると、信号処理回路７ｂからＥＣＵ８へ信号を出力する。この信号をＥＣＵ８が入力すると、ＥＣＵ８は異常状態の発生の検知を判断し、ドア駆動装置９の動作を停止させる停止命令を発する。また、それと同時にドア駆動装置９を開方向に移動させる反転命令を発する。
【００６２】
なお、この検出回路ユニット７自体は、動体検出回路を有するが、パワースライドドア１の閉止動作と共に第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂが移動するため、検出領域内に近接する人などの移動する物体６の他に、検出領域内に存在する静止物体をも検出することができる。
【００６３】
ＥＣＵ８からドア駆動装置９に停止命令が発せられた場合、ＥＣＵ８がエンコーダからのモータ正回転検出信号を確認した後、ドア駆動装置９は瞬時に電動モータを停止させる。さらに電動モータの極性を逆転させ、パワースライドドア１を反転させる。このため、パワースライドドア１が物体６を挟み込むことを防止することができる。本実施形態では、非接触時の設定閾値に達する検出領域を約５ｍｍから５０ｍｍ程度の範囲に調整されている。
【００６４】
次に、直接の接触検知について説明する。パワースライドドア１が閉じられつつあるときに、パワースライドドア１のセンサ部４に人体などの物体６が直接に接触すると、つまり、図２（ａ）に示すように物体６がセンサ部４の絶縁部材５の表面部５ａに直接に接触すると、図２（ｂ）に示すように絶縁部材５のアーム部５ｂ，５ｂが屈曲変形し、それに伴い第１検出電極Ａが移動して第２検出電極Ｂに接触する。そうすると、図８（ｂ）に示すように、第１検出電極Ａと第２検出電極Ｂとが同電位となり、物体６との間で形成される差分静電容量による差分値がほぼゼロ（０）にまで急激に減少し、例えば、閾値０．２（Ｖ）に設定した接触時の閾値以下となる。そうすると、異常状態が発生したと判断してＥＣＵ８からドア駆動装置９に対して停止命令が発せられ、ドア駆動装置９は瞬時に電動モータの極性を逆転させ、パワースライドドア１を反転させる。このため、パワースライドドア１が物体６を挟み込むことを防止することができる。
【００６５】
以上の検知処理において、信号処理回路７ｂが検出信号をＥＣＵ８へ一旦送信すると、信号処理回路７ｂは、電動モータが反転して停止するまで、続いて送られてくる新たな差分検出回路７ａからの検出信号を無視する。また、ＥＣＵ８は、この間にドア開閉スイッチの閉止操作があっても無視する。この電動モータの反転は図示しないエンコーダにより検出され、その検出信号はＥＣＵ８へ送信される。パワースライドドア１が格納位置まで開動し終わると、ＥＣＵ８は、電動モータへの電源供給を停止する。
【００６６】
電動モータの停止と同時に、信号処理回路７ｂは、差分検出回路７ａから送信される検出信号が受信できるようになり、また、ドア開閉スイッチの閉止操作の実行ができるようになる。即ち、元の状態へ復帰する。したがって、再びドア開閉スイッチの閉止操作を行うと、停止していた電動モータが正回転を開始する。そして、パワースライドドア１が再び閉止を開始して、パワースライドドア１が閉鎖位置に到達したことをＥＣＵ８が感知すると、電動モータの電源供給を停止する。
【００６７】
また、ＥＣＵ８が異常状態を検知したとき、同時に、ＥＣＵ８は、図示しない警告手段に作動信号を送信するように構成することができる。この場合、警告手段は、例えば、作動信号を受信することにより、電子音声により、本装置が作動した旨を警告手段のスピーカーからアナウンスする。この電子音声によるアナウンスは、所定回数繰り返された後、停止する。
【００６８】
（フローチャート）
次に、図６および図７を参照して、本実施形態の挟み込み防止装置の制御フローの概略について説明する。図６に示すフローチャートは、非接触型の挟み込み防止装置の制御フローの概略を示す説明図である。スタート時において、挟み込み防止装置に電源が供給されると、第１基準コンデンサＣＲ１および第２基準コンデンサＣＲ２は充電されて基準容量の電荷が蓄えられる。
まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ８は、パワースライドドア１が、閉方向の移動状態にあるか否かを、電動モータが正回転方向に駆動しているか否かにより判定する。
ステップＳ１の判定の結果、ＥＣＵ８が電動モータを正回転方向に駆動していない旨の判定が下されたとき、１サイクルの処理の流れを終了する。一方、電動モータ３５が正転方向の判定が下されたとき、ステップＳ２の処理の流れに進む。
【００６９】
ステップＳ２では、静電容量型センサ３の第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂからの静電容量に対応する第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂ間の電位の差分値が生じているか否かを判断する。第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂ間の電位の差分値が生じていない旨を判断すると、処理の流れをステップ１に戻し、ステップＳ１以下の処理を繰り返す。一方、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂ間の電位に差分値が生じている旨の判定が下されたとき、ステップＳ３の処理へと進む。
【００７０】
ステップＳ３では、信号処理回路７ｂは、静電容量型センサ３の静電容量に応じて差分検出回路７ａから出力される差分値に基づいて、出力した差分値と予め設定した閾値とを比較し、これにより、パワースライドドア１の端部に設けた静電容量型センサ３に対して、人体などの物体６の近接による挟み込みのおそれが生じているか否かの挟み込み有無を判定する。差分値と設定した閾値との比較の結果、出力した差分値が設定した閾値以下であり、物体６の挟み込みのおそれを生じていない旨の判定が下されたとき、処理の流れをステップＳ２に戻し、ステップＳ２以下の処理を繰り返す。一方、出力した差分値が設定した閾値を越えており、物体６の挟み込みのおそれを生じている旨の判定が下されたとき、ステップＳ４の処理へと進む。
【００７１】
ステップＳ４では、ＥＣＵ８は、ドア駆動装置９の電動モータの駆動を停止・反転させる命令を発し、これにより電動モータを瞬間的に停止させる。これと同時に、電動モータの極性を逆に切り替えて、パワースライドドア１の駆動方向を開方向に反転させる。そして、パワースライドドア１がドア開放位置に戻ると、電動モータの駆動を停止する。これにより、１サイクルの処理を終了する。
【００７２】
ステップＳ４において、ＥＣＵ８は、差分値と予め設定した閾値との比較により、パワースライドドア１端部の静電容量型センサ３に対して、物体６の近接による挟み込みのおそれの有無を判断し、挟み込みのおそれを検知判断する。挟み込みのおそれを判断したときは、電動モータの駆動方向を切り替える命令を発することで、瞬間的にパワースライドドア１の閉止進行を停止し、反転させるようにした。これにより、センターピラー２とパワースライドドア１との間に人体などの物体６の挟み込みを、非接触時点において素早く防止することができる。
【００７３】
前記制御フローの各ステップにおいて、異常を検知しない場合は、パワースライドドア１は電動モータによる駆動を続け、閉止を完了する。パワースライドドア１の閉止が完了すると、電源供給が遮断され、第１基準コンデサＣＲ１および第２基準コンデサＣＲ２に充電された電気量は放電される。
【００７４】
図７に示すフローチャートは、接触型・非接触型の挟み込み防止装置の制御フローの概略を示す説明図である。図６に示した非接触型の制御フローとの相違は、人体などの物体６が静電容量型センサ３に近接する時の非接触検知に加え、直接的に静電容量型センサ３に接触した時の接触検知をも可能にした制御フローであることである。本制御フローにおいて、ステップ２までは、図６の制御フローと同じであるので説明を省略する。
【００７５】
ステップ３では、信号処理回路７ｂは、差分検出回路７ａから出力された差分値について、非接触検知の設定した閾値と比較して判断を行う。差分検出回路７ａから出力された差分値が非接触検知の閾値以下であり、人体などの物体６の挟み込みを生じていない旨の判定が下されたとき、処理の流れをステップＳ４に進める。一方、出力された差分値が非接触検知の閾値を越えている場合は、物体６の近接が生じている旨の判定が下されて、ステップＳ５の処理へと進む。
【００７６】
ステップＳ４では、信号処理回路７ｂは、差分検出回路７ａから出力された差分値について、接触検知の設定した閾値と比較して判断を行う。差分検出回路７ａから出力された差分値が接触検知の閾値以上であり、人体などの物体６が接触していない旨の判断が下されたとき、処理の流れをステップＳ２に戻し、ステップＳ２以下の処理を繰り返す。一方、出力された差分値が接触検知の閾値以下の場合は、物体６の接触が生じた旨の判断が下されて、ステップＳ５の処理へと進む。
【００７７】
ステップＳ５では、図６の制御フローの操作と同様に、ＥＣＵ８は、電動モータの駆動を停止させる命令を発し、これにより電動モータを瞬間的に停止させる。これと同時に、電動モータの極性を逆に切り替えて、パワースライドドア１の駆動方向を開方向に反転させる。そして、パワースライドドア１がドア開放位置に戻ると、電動モータの駆動を停止する。これにより、１サイクルの処理を終了する。
【００７８】
ステップＳ３，４において、ＥＣＵ８は、人体などの物体６がパワースライドドア１に近接したときの挟み込み、あるいはパワースライドドア１の静電容量型センサ３に直接接触したときの挟み込みを、第１検出電極Ａ，第２検出電極Ｂにより非接触検知あるいは接触検知することが可能である。このため、差分値と設定した接触時あるいは非接触時の閾値との比較により、パワースライドドア１に対する物体６の挟み込みの有無を判断することができる。これにより、挟み込みを検知判断したときは、電動モータの駆動方向を切り替える命令を発し、瞬間的にパワースライドドア１の閉止進行を反転させるようにしたので、センターピラー２とパワースライドドア１との間に存在する、またはパワースライドドア１端部の静電容量型センサ３に近接する人体などの物体６の挟み込みを防止することができる。
【００７９】
前記制御フローの各ステップにおいて、異常を検知しない場合は、パワースライドドア１は電動モータによる駆動を続け、閉止を完了する。パワースライドドア１の閉止が完了すると、電源供給が遮断され、第１基準コンデサＣＲ１および第２基準コンデサＣＲ２に充電された電気量は放電される。
【００８０】
以上に記載した静電容量型センサは、本実施形態では、自動車のパワースライドドアとセンターピラーとの間の挟み込み防止装置に適用した例を説明したが、本発明は、これに限定されることなく、他の車両の可動部と固定部との間の挟み込み防止装置に適用することができ、可動部と固定部との間で発生する人体などの挟み込みを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施形態に係る静電容量型センサを自動車のパワースライドドアの挟み込み防止に適用したときの様子を示す斜視図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線における静電容量型センサの断面図である。（ａ）は、非接触時の検出電極の配置構造を示す。（ｂ）は、接触時の検出電極の配置構造を示す。
【図３】本実施形態に係る静電容量型センサが組み込まれた挟み込み防止装置の概略図である。
【図４】図３の挟み込み防止装置のブロック図である。
【図５】本実施形態に係る静電容量型センサの動作を説明する概略図である。
【図６】非接触型の静電容量型センサの挟み込み防止の制御フローを示すフローチャートである。
【図７】接触型・非接触型の静電容量型センサの挟み込み防止の制御フローを示すフローチャートである。
【図８】静電容量型センサによる差分値の変化を示す実験結果を表す図である。（ａ）は、物体が静電容量型センサに近接するときの非接触時の差分値の変化を示す実験結果を表す図である。（ｂ）は、物体が静電容量型センサに接触したときの差分値の変化を示す実験結果を表す図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、従来の静電容量型センサの説明図である。
【符号の説明】
【００８２】
１      パワースライドドア
２      センターピラー
３      静電容量型センサ
４      センサ部
５      絶縁部材
６      物体（人体）
７      検出回路ユニット
７ａ    差分検出回路
８      信号処理回路
９      ドア駆動装置
Ａ      第１検出電極
Ｂ      第２検出電極
Ｓ      シールド電極
【図１】
2005227244.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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