JP5183078B2 - Human body approach detection device - Google Patents
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Description
本発明は、自動車などの乗物の車両用ドアの施錠及び開錠を制御するシステムに用いられ、車両用ドアハンドルへの人体の接近を検知する人体接近検出装置に関する。 The present invention relates to a human body approach detection device that is used in a system for controlling locking and unlocking of a vehicle door of a vehicle such as an automobile and detects the approach of the human body to a vehicle door handle.
自動車などの乗物の車両用ドアの施錠及び開錠の操作を制御するシステムとして、図16に示すように車両用ドアハンドルのハウジング30内にドア側の壁面内側近傍にセンサ電極31を設け、人体が車両用ドアハンドルのドア側の壁面に接触すると施錠及び開錠を行なうものがある(特許文献1)。
As a system for controlling the operation of locking and unlocking a vehicle door of a vehicle such as an automobile, a
従来のこの種のシステムは、通常、車体のボディー自体が電気的に接地されており、車体のドア32とそのハンドルのハウジング30内のセンサ電極31により形成される静電容量を基準として人のドアハンドルへの接近を判断されるように構成されている。すなわち、人の手がそのドア32とセンサ電極31の間に入ってセンサ電極31と人体により静電容量が形成されることによって、センサ電極31が検出する静電容量が変化するので、この静電容量変化によって人の車両用ドアハンドルへの接近を検出している。
In the conventional system of this type, the body of the vehicle body is normally electrically grounded, and the human body is based on the capacitance formed by the
しかしながら、従来の乗物の車両用ドアの施錠及び開錠の操作を制御するシステムは、車両のドア32とそのドアハンドルのハウジング30内のセンサ電極31により形成される静電容量を基準としているので、ドア32の形状が変化すると、人体が接近していない時の初期の静電容量や人体が接近する際の感度が大きく変化してしまい、センサが安定せず、誤動作を招いてしまうという問題がある。
However, the conventional system for controlling the operation of locking and unlocking the vehicle door of the vehicle is based on the capacitance formed by the
また、ドアのハンドルの近傍に雨滴などの水滴が付着した場合、その付着した水滴を介して車両のドア32とセンサ電極31の静電容量が変化して、人体が接近したものと誤って検知してしまうという問題がある。
Also, when water droplets such as raindrops adhere to the vicinity of the door handle, the capacitance of the
さらに、センサ電極31の近傍にその自動車のキーレスエントリーシステムに用いられる送信用アンテナが存在する場合、その送信用アンテナとセンサ電極31の間には静電容量結合があり、送信用アンテナから電波が発生するとその影響により、送信用アンテナとセンサ電極31の間の静電容量が変化して、人体が接近したものと誤って検知してしまうという問題がある。また、他の自動車の送信用アンテナが接近したにも、同様に誤動作を生じさせる場合がある。
Further, when there is a transmitting antenna used in the keyless entry system of the automobile near the
これらの問題は、人体が接近した場合や水が付着した場合など様々な静電容量の変化を信号パターンとして記憶させておき、実際に発生した静電容量の信号パターンと比較して判定することにより、解消できるが、大量なデータ処理や記憶装置が必要となり、高価かつ処理が複雑になるという問題がある。 These problems are determined by storing various changes in capacitance as signal patterns, such as when a human body approaches or when water adheres, and comparing them with the actually generated capacitance signal pattern. However, there is a problem that a large amount of data processing and a storage device are required, which is expensive and complicated.
そこで、本発明は、ドアの形状が変化した場合、水滴が付着した場合又は送信用アンテナから電波が発信した場合であっても、誤動作が生じるのを防止できるとともに、安価で複雑な前処理が不要な人体接近検出装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can prevent malfunctions even when the shape of the door is changed, when water droplets are attached, or when radio waves are transmitted from the transmitting antenna, and an inexpensive and complicated pretreatment is performed. An object of the present invention is to provide an unnecessary human body approach detection device.
以上の目的を達成するため、本発明は、車両用ドアハンドルのハウジングの内部のドア側壁面近傍に設けられ、人体が接近することにより静電容量が変化するセンサ電極と、前記ハウジングの内部に設けられ前記センサ電極の外部環境変化による静電容量変化を抑制する補助電極とを備え、前記補助電極は、グランド電位又は前記センサ電極と同等の電位が与えられていることを特徴とする人体接近検出装置である。 In order to achieve the above object, the present invention provides a sensor electrode that is provided in the vicinity of a door side wall inside a housing of a vehicle door handle, the capacitance of which changes as a human body approaches, and the interior of the housing. An auxiliary electrode that suppresses a change in capacitance due to a change in the external environment of the sensor electrode, and the auxiliary electrode is supplied with a ground potential or a potential equivalent to the sensor electrode. It is a detection device.
本発明に係る人体接近検出装置は、以上のように構成することにより、ドアの形状が変化した場合や水滴が付着した場合であっても、補助電極によってセンサ電極の静電容量変化が抑止されるので、誤動作が生じるのを防止できる。また、本発明に係る人体接近検出装置は、補助電極を設けているだけで、大量なデータ処理や記憶装置を必要としない。なお、センサ電極と同等の電位とは、センサ電極と同一又はそれに近く、センサ電極と間の容量結合が非常に小さい電位をいう。 The human body approach detection device according to the present invention is configured as described above, so that the capacitance change of the sensor electrode is suppressed by the auxiliary electrode even when the shape of the door changes or when water drops adhere. Therefore, it is possible to prevent a malfunction from occurring. In addition, the human body approach detection device according to the present invention is provided only with the auxiliary electrode, and does not require a large amount of data processing or a storage device. The potential equivalent to the sensor electrode means a potential that is the same as or close to that of the sensor electrode and has very small capacitive coupling with the sensor electrode.
本発明に係る人体接近検出装置において、前記補助電極は、前記ハウジングの内部のドアと反対側の壁面と前記センサ電極との間に設けられたグランド電極を含むことが好ましく、このようにグランド電極を設けることによって、前記ドアとセンサ電極の間の静電容量が減少するので、ドアの形状が変化したとしても、それに伴い本発明に係る人体接近検出装置の特性が変化することは少なく、センサ電極の誤検出を防止できる。 In the human body approach detection device according to the present invention, it is preferable that the auxiliary electrode includes a ground electrode provided between the sensor electrode and a wall surface opposite to the door inside the housing. Since the capacitance between the door and the sensor electrode decreases, even if the shape of the door changes, the characteristics of the human body approaching detection device according to the present invention hardly change accordingly, and the sensor It is possible to prevent erroneous detection of electrodes.
また、本発明に係る人体接近検出装置において、前記補助電極は、少なくとも車両用ドアハンドルを介したセンサ電極とドアの間に、センサ電極と同等の電位を与える第1シールド電極を含むことが好ましく、前記第1シールド電極は、前記ハウジングの内部の前記ドア側壁面近傍に設けられ、前記センサ電極の周囲を取り囲み、前記センサ電極と同等の電位が与えられていることが好ましい。このように第1シールド電極を設けることによって、車両用ドアハンドルとドアの間が水滴によって浸されたとしても、ドアとセンサ電極の間に第1シールド電極が介在し、ドアと第1シールド電極の間の容量結合が生じるため、ドアとセンサ電極の間の容量結合が第1シールド電極がない場合に比べて減少する。また、第1シールド電極は、センサ電極と同等の電位にされているので、第1シールド電極とセンサ電極の間の容量結合は、ほとんど生じない。このため、車両用ドアハンドルとドアの間が水滴によって浸された場合に人体の接近と認識されるのを防止することができる。 In the human body approach detection device according to the present invention, it is preferable that the auxiliary electrode includes a first shield electrode that applies a potential equal to the sensor electrode between at least the sensor electrode via the vehicle door handle and the door. The first shield electrode is preferably provided in the vicinity of the side wall of the door inside the housing, surrounds the sensor electrode, and is given a potential equal to that of the sensor electrode. By providing the first shield electrode in this way, even if the space between the vehicle door handle and the door is immersed in water droplets, the first shield electrode is interposed between the door and the sensor electrode, and the door and the first shield electrode Therefore, the capacitive coupling between the door and the sensor electrode is reduced as compared with the case where the first shield electrode is not provided. Further, since the first shield electrode is set to the same potential as the sensor electrode, the capacitive coupling between the first shield electrode and the sensor electrode hardly occurs. For this reason, when the space between the vehicle door handle and the door is immersed in water droplets, it is possible to prevent the human body from being recognized as approaching.
さらに、本発明に係る人体接近検出装置において、前記補助電極は、前記ハウジングの内部のドアと反対側の壁面と前記グランド電極との間に設けられ、前記センサ電極と同等の電位が与えられる第2シールド電極を含むことが好ましく、このように第2シールド電極を設けることによって、センサ電極が設けられたハウジングの壁面とその反対側の壁面の間が上面を介して水滴によって浸されたとしても、水滴を介したセンサ電極とグランド電極の間には、第2シールド電極が介在することになり、さらに、センサ電極と第2シールド電極は、同電位であるので、水滴を介したセンサ電極とグランド電極の間に容量結合が発生することはない。 Furthermore, in the human body approach detection device according to the present invention, the auxiliary electrode is provided between a wall surface on the opposite side of the door inside the housing and the ground electrode, and is provided with a potential equal to that of the sensor electrode. It is preferable to include two shield electrodes, and even if the second shield electrode is provided in this way, even if the wall surface of the housing provided with the sensor electrode and the opposite wall surface are immersed in water droplets via the upper surface The second shield electrode is interposed between the sensor electrode via the water droplet and the ground electrode. Further, since the sensor electrode and the second shield electrode are at the same potential, Capacitive coupling does not occur between the ground electrodes.
本発明に係る人体接近検出装置において、前記補助電極は、前記ハウジングの内部のドアと反対側の壁面と前記センサ電極との間に設けられ、前記センサ電極と同等の電位が与えられる第2シールド電極を更に含むことが好ましく、また、前記補助電極は、前記グランド電極の周囲を取り囲み、前記センサ電極と同等の電位が与えられる第3シールド電極を更に含むことが好ましい。この第3シールド電極は、第2シールド電極を設けなくても、第2シールド電極と同様に機能させることができる。 In the human body approach detection device according to the present invention, the auxiliary electrode is provided between the sensor electrode and a wall surface on the opposite side of the door inside the housing, and a second shield to which a potential equivalent to the sensor electrode is applied. Preferably, the electrode further includes an electrode, and the auxiliary electrode further includes a third shield electrode that surrounds the ground electrode and is provided with a potential equal to that of the sensor electrode. The third shield electrode can function in the same manner as the second shield electrode without providing the second shield electrode.
前記センサ電極及び補助電極は、同一の可撓性プリント回路にて形成されていることが好ましく、この場合、前記可撓性プリント回路上に、前記センサ電極の静電容量変化を検出する静電容量検知回路が搭載されていることが好ましい。 The sensor electrode and the auxiliary electrode are preferably formed by the same flexible printed circuit. In this case, an electrostatic capacitance for detecting a change in capacitance of the sensor electrode is formed on the flexible printed circuit. It is preferable that a capacitance detection circuit is mounted.
また、本発明に係る人体接近検出装置は、前記ハウジングの内部のドアと反対側の壁面と前記補助電極との間に、キーレスエントリーシステムに用いられる送信用アンテナを更に設けていることが好ましく、この場合、前記補助電極は、前記ハウジングの内部のドアと反対側の壁面と前記センサ電極との間に設けられ、前記センサ電極と同等の電位が与えられる第2シールド電極を含ませることにより、センサ電極と送信用アンテナの間の静電容量が低下し、送信用アンテナからの電波の出力による静電容量の変動を低下させることができる。さらに、この場合、前記補助電極は、前記ハウジングの内部のドアと反対側の壁面と前記センサ電極との間に設けられたグランド電極と、前記センサ電極と前記グランド電極との間に設けられ、前記センサ電極と同等の電位が与えられる第2シールド電極とを含ませることが好ましく、このように送信用アンテナとセンサ電極の間にグランド電極を設けることにより、第2シールド電極を設けた場合よりも送信用アンテナとセンサ電極の間の静電容量を低下させ、さらにグランド電極とセンサ電極の間に第2シールド電極を設けることにより、センサ電極とグランド電極の間の静電容量結合が支配的になるのを防止でき、人体の接近に対する感度の低下を防止することができる。なお、前記センサ電極、補助電極及び前記キーレスエントリーシステムに用いられる発振回路は、同一の可撓性プリント回路にて形成されていることが好ましい。 The human body approach detection device according to the present invention preferably further includes a transmission antenna used in a keyless entry system between the auxiliary electrode and the wall surface on the opposite side of the door inside the housing, In this case, the auxiliary electrode is provided between the sensor electrode and the wall surface opposite to the door inside the housing, and includes a second shield electrode to which a potential equivalent to the sensor electrode is applied, The capacitance between the sensor electrode and the transmission antenna is reduced, and the variation in capacitance due to the output of radio waves from the transmission antenna can be reduced. Furthermore, in this case, the auxiliary electrode is provided between the sensor electrode and the ground electrode provided between the wall surface opposite to the door inside the housing and the sensor electrode, It is preferable to include a second shield electrode to which an electric potential equivalent to that of the sensor electrode is applied. Thus, by providing a ground electrode between the transmitting antenna and the sensor electrode, the second shield electrode is provided. In addition, by reducing the electrostatic capacitance between the transmitting antenna and the sensor electrode, and further providing a second shield electrode between the ground electrode and the sensor electrode, the capacitive coupling between the sensor electrode and the ground electrode is dominant. Can be prevented, and a decrease in sensitivity to the approach of the human body can be prevented. In addition, it is preferable that the oscillation circuit used for the sensor electrode, the auxiliary electrode, and the keyless entry system is formed by the same flexible printed circuit.
さらに、本発明に係る人体接近検出装置において、前記センサ電極及び補助電極の少なくとも一方には、溝が形成されていることが好ましく、この場合、前記溝の幅は、前記溝によって細断された電極の幅と同一又はそれよりも短く形成されていることが好ましい。 Furthermore, in the human body approach detection device according to the present invention, it is preferable that a groove is formed in at least one of the sensor electrode and the auxiliary electrode. In this case, the width of the groove is shredded by the groove. It is preferable that the width is the same as or shorter than the width of the electrode.
またさらに、本発明に係る人体接近検出装置は、前記ハウジング内に設けられ、センサ電極による検出状態を発光する発光体をさらに備え、前記ハウジングの少なくとも一部は、透光性素材で形成されていることが好ましく、この場合、少なくとも前記センサ電極及び補助電極は、可撓性プリント回路上に形成されており、前記可撓性プリント回路の少なくとも前記発光体近傍は、透光性素材で形成され、前記センサ電極及び補助電極の少なくとも前記発光体近傍は、透光性導電材料で形成されていることが好ましい。 Furthermore, the human body approach detection device according to the present invention further includes a light emitter that is provided in the housing and emits a detection state by the sensor electrode, and at least a part of the housing is formed of a translucent material. In this case, at least the sensor electrode and the auxiliary electrode are formed on a flexible printed circuit, and at least the vicinity of the light emitter of the flexible printed circuit is formed of a translucent material. It is preferable that at least the vicinity of the light emitter of the sensor electrode and the auxiliary electrode is formed of a translucent conductive material.
以上のように本発明によれば、ドアの形状が変化した場合や水滴が付着した場合であっても、誤動作が生じるのを防止できるとともに、安価で複雑な前処理が不要な人体接近検出装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to prevent malfunction even when the shape of the door changes or when water droplets adhere to it, and a human body approach detection device that is inexpensive and does not require complicated preprocessing. Can be provided.
次に、本発明に係る人体接近検出装置の第1実施形態について図面に基づいて説明する。図1は、第1実施形態に係る人体接近検出装置が搭載される自動車の車両用ドアハンドル4の平面図であり、図2は、図1のII−II線に沿った断面図であり、図3は、第1実施形態に係る人体接近検出装置の概略構成を示す回路図である。第1実施形態に係る人体接近検出センサは、自動車の車両用ドアの施錠及び開錠を制御するシステムに用いられ、車両用ドアハンドルへの人体の接近を検知するものである。第1実施形態に係る人体接近検出装置は、センサ部10と主回路部20を備えている。
Next, a first embodiment of a human body approach detection device according to the present invention will be described based on the drawings. FIG. 1 is a plan view of a
センサ部10は、車両用ドアハンドル4を構成するハウジング6内のドア2側の壁面6aの内側に設けられ、壁面6aに沿って長手方向(図2の紙面と直行する方向)に延びる矩形状のセンサ電極11と、同様に壁面6aの内側に設けられ、センサ電極11の周りを囲むように設けられた第1シールド電極12と、ハウジング6内のセンサ電極11よりもドア2から遠く、センサ電極11とドア2の距離よりもセンサ電極11との距離が近い位置に設けられたグランド電極13と、ハウジング6内のグランド電極13よりもドア2から遠い位置に設けられた第2シールド電極14と、を備えている。これら第1シールド電極12、グランド電極13及び第2シールド電極14は、センサ電極11に対し、補助電極を構成する。
The
このセンサ部10は、図3に示すように一枚のフレキシブルプリント回路(FPC)によって構成されており、センサ電極11、第1シールド電極12、グランド電極13及び第2シールド電極13は、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)又はエポキシ樹脂などの絶縁体からなる絶縁板15上にパターン形成された銅、銅合金又はアルミニウムなどから構成されている。センサ電極11は、長方形状に形成されており、第1シールド電極12は、センサ電極11の周りを囲むロの字状に形成されている。グランド電極13は、長方形状に形成されており、自動車の車体を介して接地されている。第2シールド電極14は、長方形状に形成されている。人体接近センサは、このようなFPCが図3に示す点線に沿って、図2に示すように折り曲げられた状態で、車両用ドアハンドル4のハウジング6内に収容される。なお、センサ部10は、FPCによって構成したが、金属若しくはリジットプリント基板、電線又はメンブレンなどを用いて構成しても良い。
As shown in FIG. 3, the
主回路部20は、次のように構成されている。センサ電極11は、検知回路23の入力端に接続されている。センサ電極11は、また演算増幅器からなるバッファ21、22の一方の入力端に接続されている。バッファ21、22の他方の入力端には、第1及び第2シールド電極12、14がそれぞれ接続されると共に、それぞれの出力端に接続されている。バッファ21は、センサ電極11と、第1シールド電極12及び第2シールド電極14とを常に高インピーダンス状態を保ちつつ、同電位として両者の間の充放電を防止する。センサ電極11からの信号は、検知回路23に入力されている。検知回路23は、センサ電極11と、グランド電極13、ドア2及びグランドとみなされる接近された人体との間の静電容量に応じて周波数又はデューティー比が変化するパルス信号を出力する。このパルス信号はローパスフィルタ(LPF)24に入力されている。LPF24は、検知回路23からのパルス信号を平滑化して検知信号を出力する。制御回路25は、LPF24から検知信号を入力し、その信号レベルに応じて外部電気回路にスイッチ出力を行なう。
The main circuit unit 20 is configured as follows. The
図4は、静電容量Cに応じてデューティー比が変化する検知回路23の一例を示す回路図である。検知回路23は、一定周期のトリガ信号TGを出力するトリガ信号発生回路231と、入力端に接続された静電容量の大きさによってデューティー比が変化するパルス信号Poを出力するタイマー回路232とを備えて構成されている。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the
タイマー回路232は、例えば2つの比較器2321,2322と、これら比較器2321,2322の出力がそれぞれリセット端子R及びセット端子Sに入力されるRSフリップフロップ回路(以下、「RS−FF」と呼ぶ)2323と、このRS−FF2323の出力DISをLPF24に出力するバッファ2324と、RS−FF2323の出力DISでオンオフ制御されるトランジスタ2325とを備えて構成されている。
The
比較器2322は、トリガ信号発生回路231から出力される図5に示すようなトリガ信号TGを、抵抗R1,R2,R3によって分割された所定のしきい値Vth2と比較して、トリガ信号TGに同期したセットパルスを出力する。このセットパルスは、RS−FF2323のQ出力をセットする。このQ出力は、ディスチャージ信号DISとしてトランジスタ2325をオフ状態にし、センサ電極11及びグランドの間を、センサ電極11の対接地静電容量C及び入力端と電源ラインとの間に接続された抵抗R4による時定数で決まる速度で充電する。これにより、図5に示すように、入力信号Vinの電位が静電容量によって決まる速度で上昇する。入力信号Vinが、抵抗R1,R2,R3で決まるしきい値Vth1を超えたら、比較器2321の出力が反転してRS−FF2323の出力を反転させる。この結果、トランジスタ2325がオン状態となってセンサ電極11に蓄積された電荷がトランジスタ2325を介して放電される。従って、このタイマー回路232は、図5に示すように、センサ電極11及びグランド電極13間の静電容量に基づくデューティー比で発振するパルス信号Poを出力する。LPF24は、この出力を平滑化することにより、図5に示すような、直流の検知信号Voutを出力する。
The
なお、図5中、実線で示す波形と点線で示す波形は、前者が後者よりも静電容量が小さいことを示している。第1実施形態に係る人体接近検出装置において、車両用ドアハンドル4のハウジング6のドア側の壁面6aのセンサ電極11のセンサ領域に手が近づくと、センサ電極11とグランド電極13及びドア2との間の静電容量に加えて、センサ電極11に対する人体をグランドとする容量結合が発生する。このため、検出されるセンサ電極11とグランドとの間の静電容量は大きくなる。したがって、図5の点線で示す波形が、人体近接状態を示している。そして、車両用ドアハンドル4のハウジング6のドア側の壁面6aのセンサ電極11のセンサ領域全体に手が接して完全にて覆われると、検出されるセンサ電極11とグランドの間の静電容量は、最大値に達する。第1実施形態に係る人体接近検出装置は、手が存在しないときの静電容量と最大値の間の任意の閾値に静電容量が達した時をトリガとして、自動車の車両用ドアの施錠及び開錠を行なうように構成されている。この閾値は、ドアハンドル4への手のかけ方による静電容量の増加量から適切な値を決定すれば良い。
In FIG. 5, the waveform indicated by the solid line and the waveform indicated by the dotted line indicate that the former has a smaller capacitance than the latter. In the human body approach detection device according to the first embodiment, when a hand approaches the sensor region of the
第1実施形態に係る人体接近検出装置のセンサ部10は、ハウジング6内のセンサ電極11からドア2よりも近い位置にグランド電極13を設けているので、センサ電極11とグランド間の静電容量は、センサ電極11とドア2の間よりセンサ電極11とグランド電極13の間の容量結合が支配的になるので、グランド電極13が無い場合に比してドアの形状が変化しても、それに伴い人体近接センサ10の特性が変化することは少なく、センサ電極11の誤検出を防止できる。このグランド電極13のセンサ電極11に対する面積、位置又は形状を変化させることによって、センサ電極11の感度を調整することができる。なお、グランド電極13がなくても、第1シールド電極12及び第2シールド電極14の両方、又はいずれか一方によって、グランド電極13と同様の機能を果たす場合には、グランド電極13を設けなくても良い。例えば、シールド電極12又は14に与えられる電位がセンサ電極11と完全に同一な電位でない場合、センサ電極11と第1シールド電極12又は第2シールド電極14の間に容量結合が発生し、センサ電極11からドア2までの距離よりも、第1シールド電極12又は第2シールド電極14までの距離が近いため、センサ電極11と第1シールド電極12又は第2シールド電極14の間の容量結合が支配的となるので、第1シールド電極12又は第2シールド電極14がない場合に比してドアの形状が変化しても、それに伴い人体近接センサ10の特性が変化することは少なく、センサ電極11の誤検出を防止できる。
Since the
また、第1実施形態に係る人体接近検出装置における第1シールド電極12の作用を図6に示す模式図に基づいて説明する。第1実施形態において、センサ部10は、センサ電極11の周囲を囲むように第1シールド電極12を設けているので、図6に示すように車両用ドアハンドル4とドア2の間が水滴Aによって浸されたとしても、ドア2とセンサ電極11の間に第1シールド電極12が介在し、ドア2と第1シールド電極12の間の容量結合が生じるため、ドア2とセンサ電極11の間の容量結合が第1シールド電極12がない場合に比べて減少する。また、第1シールド電極12は、バッファ21によってセンサ電極11と同電位にされているので、第1シールド電極12とセンサ電極11の間の容量結合は、ほとんど生じない。このため、車両用ドアハンドル4とドア2の間が水滴によって浸された場合に人体の接近と認識されるのを防止することができる。
Moreover, the effect | action of the
さらに、第1実施形態に係る人体接近検出装置における第2シールド電極14の作用を図7に示す模式図に基づいて説明する。第1実施形態において、センサ部10は、ドア2と反対側の壁面6bとグランド電極13との間に、第2シールド電極14を設けているので、図7に示すように、センサ電極11が設けられたハウジング6の面6aとそれに対向する面6bの間が上面を介して水滴Bによって浸されたとしても、水滴Bを介したセンサ電極11とグランド電極13の間には、第2シールド電極14が介在することになり、さらに、センサ電極11と第2シールド電極14は、同電位であるので、水滴Bを介したセンサ電極11とグランド電極13の間に容量結合が発生することはない。
Furthermore, the effect | action of the
また、第1シールド電極12及び第2シールド電極14は、センサ電極11のセンサ範囲を限定する機能を有する。すなわち、例えば、人体が、ハウジング6の面6aの第1シールド電極12が設けられている部分に接触したとしても、人体をグランドとする静電容量は、第1シールド電極12との間で生じるだけで、センサ電極11との間で生じることはなく、誤認識を防止することができる。同様に、人体が、ハウジング6の面6bに接触したとしても、人体をグランドとする静電容量は、第2シールド電極14との間で生じるだけで、センサ電極11との間で生じることはない。
Further, the
以上の第1実施形態に係る人体接近検出装置において、第1シールド電極12は、必ずしもセンサ電極11と同一面上に設けられている必要はなく、ハウジング6のドア2側の壁面6aのセンサ電極11の対応する位置の周囲にセンサ電極11と同等の電位を生じさせるものであれば、異なる平面上に設けられても良く、センサ電極11に対応する位置の周囲は、センサ電極11の近傍だけでなく、ドアハンドル4とドア2の接続部なども含まれる。また、グランド電極13がなくても第2シールド電極14によって、上述の同様の機能を果たす場合には、グランド電極13を設けなくても良く、その場合、第2シールド電極14は、ハウジング6のドア2とは反対側の壁面6bから内側に離れた位置に設けることが好ましく、また、第2シールド電極14の形状、寸法及び位置を変えることにより、センサ電極11の感度の調整を行なえば良い。さらに、グランド電極13や第2シールド電極14は、ハウジング6のドア2とは反対側の壁面6bの近傍だけでなく、ドア2側の壁面6a以外の他の壁面の近傍にも設けることにより、それらの壁面に人体が触れた場合のセンサ電極11の誤検出を防止できる。
In the human body approach detection device according to the first embodiment described above, the
次に、本発明に係る人体接近検出装置の第2実施形態について図面に基づいて説明する。図8は、第2実施形態に係る人体接近検出装置の第1実施形態の図2に対応する図である。第2実施形態に係る人体接近検出装置は、キーレスエントリーシステム、すなわちユーザがリモコンを携帯し、車両のドアに対して接近あるいは離間した場合に、車両のドアの施錠及び開錠を車両のキーを使用せずに行なうものに用いられるものである。このため、第1実施形態に係る人体接近検出装置のセンサ部10には、第1実施形態と異なりキーレスエントリーシステムに用いられる送信用アンテナ16が備えられている。送信用アンテナ16は、第2シールド電極14よりもドア2から遠い位置に設けられている。このようにセンサ電極11やグランド電極13と送信用アンテナ16の間に、第2シールド電極14に配置することにより、センサ電極11やグランド電極13が送信用アンテナ16から発生される電磁波の影響を受けるのを防止できる。なお、キーレスエントリーシステムの基本的構造は、特許文献1に記載されている。
Next, a second embodiment of the human body approach detection device according to the present invention will be described based on the drawings. FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 2 of the first embodiment of the human body approaching detection apparatus according to the second embodiment. The human body approach detection device according to the second embodiment is a keyless entry system, that is, when a user carries a remote control and approaches or separates from a vehicle door, the vehicle door is locked and unlocked using the vehicle key. Used for things that are not used. For this reason, unlike the first embodiment, the
次に、本発明に係る人体接近検出装置の第3実施形態について図面に基づいて説明する。図9は、第3実施形態に係る人体接近検出装置の第1実施形態の図2に対応する図である。第3実施形態に係る人体接近検出装置は、第2実施形態と同様にキーレスエントリーシステムに使用されるものであるが、第2実施形態とは、送信用アンテナ16の位置が異なる。すなわち、第3実施形態に係る人体接近検出装置において、送信用アンテナ16は、図9に示すようにグランド電極13と第2シールド電極14の間に設けられている。また、グランド電極13と同一平面上には、そのグランド電極13の周囲を囲むように第3シールド電極17が設けられている。このように、グランド電極13の周囲に第3シールド電極17を設けることによって、送信用アンテナ16から発生される電磁波の影響は、第3シールド電極17に吸収され、グランド電極13に与えることはほとんどないので、センサ電極11の十分な感度を保つことができる。
Next, a third embodiment of the human body approaching detection apparatus according to the present invention will be described based on the drawings. FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 2 of the first embodiment of the human body approaching detection apparatus according to the third embodiment. The human body approach detection device according to the third embodiment is used in a keyless entry system as in the second embodiment, but the position of the transmitting
次に、本発明に係る人体接近検出装置の第4実施形態について図面に基づいて説明する。図10は、第4実施形態に係る人体接近検出装置の第1実施形態の図2に対応する図である。第4実施形態に係る人体接近検出装置は、第2実施形態と同様にキーレスエントリーシステムに使用されるものであるが、第2実施形態とは、グランド電極13が設けられていない点で異なる。すなわち、第4実施形態に係る人体接近検出装置において、センサ電極11と送信用アンテナ16との間には、第2シールド電極14が設けられているだけで、グランド電極13は、設けられていない。このようにセンサ電極11と送信用アンテナ16との間には、第2シールド電極14を設けることによって、センサ電極11と送信用アンテナ16の間の静電容量が低下し、送信用アンテナ16からの電波の出力による静電容量の変動を低下させることができる。
Next, a fourth embodiment of the human body approach detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 2 of the first embodiment of the human body approaching detection apparatus according to the fourth embodiment. The human body approach detection device according to the fourth embodiment is used for a keyless entry system as in the second embodiment, but differs from the second embodiment in that the
次に、本発明に係る人体接近検出装置の第5実施形態について図面に基づいて説明する。図11は、第5実施形態に係る人体接近検出装置の第1実施形態の図2に対応する図である。第5実施形態に係る人体接近検出装置は、第2実施形態と同様にキーレスエントリーシステムに使用されるものであるが、第2実施形態とは、グランド電極13と第2シールド電極14の位置が反対となっている点で異なる。すなわち、第4実施形態に係る人体接近検出装置において、センサ電極11側に第2シールド電極14が設けられ、送信用アンテナ16側にグランド電極13が設けられている。このように送信用アンテナ16とセンサ電極11の間にグランド電極13を設けることにより、第4実施形態のように第2シールド電極14だけを設けた場合よりも送信用アンテナ16とセンサ電極11の間の静電容量を低下させることができる。一方、センサ電極11の近傍にグランド電極13を設けた場合、センサ電極11とグランド電極13の間の静電容量結合が支配的になり、人体の接近に対する感度の低下してしまうが、第5実施形態においては、グランド電極13とセンサ電極11の間に第2シールド電極14を設けているので、センサ電極11とグランド電極13の間の静電容量結合が支配的になるを防止でき、人体の接近に対する感度の低下を防止することができる。
Next, a fifth embodiment of the human body approach detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 2 of the first embodiment of the human body approaching detection apparatus according to the fifth embodiment. The human body approach detection device according to the fifth embodiment is used for a keyless entry system as in the second embodiment, but the second embodiment is different in that the positions of the
次に、本発明に係る人体接近検出装置の第6実施形態について図面に基づいて説明する。図12は、第6実施形態に係る人体接近センサの第1実施形態の図2に対応する図である。第6実施形態に係る人体接近センサは、図12に示すようにグランド電極13と同一平面上に、そのグランド電極13の周囲を囲むように第3シールド電極17を設けているが、第1実施形態のように第2シールド電極14を設けていない。第3実施形態に係る人体接近センサにおいて、第3シールド電極は、第1実施形態の第2シールド電極14と同様に機能する。
Next, a sixth embodiment of the human body approach detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG. 2 of the first embodiment of the human body proximity sensor according to the sixth embodiment. In the human body proximity sensor according to the sixth embodiment, the
次に、本発明に係る人体接近検出装置の第7実施形態について図面に基づいて説明する。図13は、第7実施形態に係る人体接近検出装置に用いられるフレキシブルプリント回路の平面図であり、図14は、第7実施形態に係る人体接近検出装置の第1実施形態の図2に対応する図である。第7実施形態に係る人体接近検出装置は、図13及び14に示すようにセンサ電極11、第1シールド電極12、グランド電極13及び第2シール電極14それぞれに長手方向に延びる溝26、27、28、29が形成されている。この溝26、27、28、29は、各電極11、12、13、14の長手方向に延びるパターンが長手方向に折り返すことによって形成されており、各溝26、27、28、29の幅は、各電極の長手方向に延びるパターンの幅と同一又はそれよりも短く形成されている。
Next, a seventh embodiment of the human body approach detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 13 is a plan view of a flexible printed circuit used in the human body approach detection device according to the seventh embodiment, and FIG. 14 corresponds to FIG. 2 of the first embodiment of the human body approach detection device according to the seventh embodiment. It is a figure to do. The human body approach detection device according to the seventh embodiment includes
送信用アンテナ16は、一般にバーアンテナと呼ばれるフェライトに巻き線を巻いた構造となっており、コンデンサと直列共振回路を構成して駆動するので、送信用アンテナ16の出力により、各電極11、12、13、14の一部又は全てから渦電流が発生し、これにより送信用アンテナ16の出力が低下したり、またそのインピーダンスにより回路の共振周波数が変化して特性が劣化するが、第7実施形態に係る人体接近検出装置は、各電極11、12、13、14に溝26、27、28、29を形成することによって、各電極11、12、13、14から発生する渦電流を減少させることができる。また、第7実施形態に係る人体接近検出装置は、各電極11、12、13、14の溝26、27、28、29の幅を各電極の長手方向に延びるパターンの幅と同一又はそれよりも短く形成しているので、各溝26、27、28、29の電位は、周囲と同じとなり、各電極11、12、13、14の効果が低減することもない。
The
第7実施形態に係る人体接近検出装置においては、各電極11、12、13、14いずれにも溝26、27、28、29を形成したが、全ての電極11、12、13、14に形成しなくても良い。また、各溝26、27、28、29は、各電極11、12、13、14の長手方向に延びるパターンが折り返すことによって形成したが、図15にい示すように、長手方向に延びるパターンによって櫛歯状に形成しても良い。
In the human body approach detection device according to the seventh embodiment, the
上述した第1実施形態乃至第4実施形態に係る人体接近検出装置は、センサ部10のみをFPCで構成したが、主回路部20もセンサ部10と同一の絶縁板上に形成されてFPCとして構成しても良い。さらに、第2実施形態及び第3実施形態に係る人体接近検出装置においては、キーレスエントリーシステムに用いられる発振回路をFPCの絶縁板15上に形成しても良い。
In the human body approach detection device according to the first to fourth embodiments described above, only the
第1実施形態乃至第4実施形態に係る人体接近検出装置の車両用ドアハンドル4のハウジング6内には、LEDやELなどの発光体を設けて、自動車の車両用ドアの施錠及び開錠のトリガとなる検出の際に、LEDやELなど発光体を発光させるように構成しても良い。この際、少なくともハウジング6の一部、すなわち光を外に出したい部分を透光性に構成する必要があり、その部分にセンサ電極などを配置する場合、絶縁板として透光性のものを使用し、その絶縁板上に透光性導電材料を塗布することによってパターンを形成する。透光性導電材料としては、ITO(錫ドープ酸化インジウム)、ZnO(酸化亜鉛)、導電性ポリマー(PEDOT/PSS)などがある。
In the
第1実施形態に係る人体接近検出装置において、静電容量検知回路として、抵抗とコンデンサの時定数により出力パルスのデュティ比が変化する周知のタイマーICを利用するものを説明したが、これに限定されず、直接インピーダンスを測定する方法、発振回路を構成して発振周波数を測定する方法、RC充放電回路を構成して充放電時間を計測する方法、既知の電圧で充電した電荷を既知の容量に移動してその電圧を測定する方法、又は電荷の移動を複数回行い既知容量に所定電圧が充電されるまでの回数を測定する方法などがあり、検出した静電容量値に閾値を設け、又は静電容量の信号波形を解析して該当する静電容量波形になったときにトリガとするなどの処理を行なっても良い。 In the human body approach detection device according to the first embodiment, the capacitance detection circuit using the known timer IC in which the duty ratio of the output pulse changes according to the time constant of the resistor and the capacitor has been described. However, the present invention is not limited to this. A method of directly measuring impedance, a method of measuring an oscillation frequency by configuring an oscillation circuit, a method of measuring a charge / discharge time by configuring an RC charge / discharge circuit, a charge charged with a known voltage and a known capacity To measure the voltage, or the method of measuring the number of times until the predetermined voltage is charged to the known capacity by moving the charge multiple times, setting a threshold value for the detected capacitance value, Alternatively, processing such as a trigger may be performed when the signal waveform of the capacitance is analyzed and the corresponding capacitance waveform is obtained.
第1実施形態に係る人体接近検出装置では、演算増幅器のボルテージフォロワより高入力インピーダンス低出力インピーダンスのバッファ21、22を構成し、センサ電極11と、第1シールド電極12及び第2シールド電極14とをこれらバッファ21、22を介して接続しているが、ボルテージフォロワでなくても、1倍の増幅器で高入力インピーダンス低出力インピーダンスであれば良く、このとき使用する演算増幅器は、高速(低遅延時間)、高スルーレートの特性を有することが好ましい。また、センサ電極への印加電圧をADコンバータで取り込み、同じ電圧をDAコンバータで出力し、それを第1シールド電極又は第2シールド電極に接続する方法であっても良い。さらに、検知回路からセンサ電極の印加電圧は、演算増幅器の非反転入力に接続し、反転入力をセンサ電極に接続し、さらに第1シールド電極又は第2シールド電極には非反転入力を直接接続してドライブしても良い。さらに、センサ電極へ加える信号と同一周期の矩形波(デジタル信号)をシールド電極に加えても、同電位に近い効果が得られる。
In the human body approach detection device according to the first embodiment, buffers 21 and 22 having higher input impedance and lower output impedance than the voltage follower of the operational amplifier are configured, and the
2・・・ドア、4・・・車両用ドアハンドル、6・・・ハウジング、6a・・・ドア側壁面、11・・・センサ電極、12・・・第1シールド電極、13・・・グランド電極、14・・・第2シールド電極
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記ハウジングの内部に設けられ前記センサ電極の外部環境変化による静電容量変化を抑制する補助電極とを備え、
前記補助電極は、車両用ドアハンドルを介したセンサ電極とドアの間に、センサ電極と同等の電位を与える第1シールド電極を含む
ことを特徴とする人体接近検出装置。 A sensor electrode that is provided in the vicinity of the side wall of the door inside the housing of the vehicle door handle, and whose capacitance changes as a human body approaches;
An auxiliary electrode provided inside the housing to suppress a change in capacitance due to a change in the external environment of the sensor electrode,
The auxiliary electrode includes a first shield electrode that applies a potential equal to the sensor electrode between the sensor electrode via the vehicle door handle and the door.
前記ハウジングの内部に設けられ前記センサ電極の外部環境変化による静電容量変化を抑制する補助電極とを備え、
前記補助電極は、前記ハウジングの内部のドアと反対側の壁面と前記センサ電極との間に設けられたグランド電極と、前記ハウジングの内部のドアと反対側の壁面と前記グランド電極との間に設けられ、前記センサ電極と同等の電位が与えられる第2シールド電極とを含むことを特徴とする人体接近検出装置。 A sensor electrode that is provided in the vicinity of the side wall of the door inside the housing of the vehicle door handle, and whose capacitance changes as a human body approaches;
An auxiliary electrode provided inside the housing to suppress a change in capacitance due to a change in the external environment of the sensor electrode,
The auxiliary electrode includes a ground electrode provided between a wall surface opposite to the door inside the housing and the sensor electrode, and a wall surface opposite to the door inside the housing and the ground electrode. And a second shield electrode provided with a potential equal to that of the sensor electrode.
前記ハウジングの内部に設けられ前記センサ電極の外部環境変化による静電容量変化を抑制する補助電極とを備え、
前記補助電極は、前記ハウジングの内部のドアと反対側の壁面と前記センサ電極との間に設けられたグランド電極と、前記センサ電極と前記グランド電極との間に設けられ、前記センサ電極と同等の電位が与えられる第2シールド電極とを含むことを特徴とする人体接近検出装置。 A sensor electrode that is provided in the vicinity of the side wall of the door inside the housing of the vehicle door handle, and whose capacitance changes as a human body approaches;
An auxiliary electrode provided inside the housing to suppress a change in capacitance due to a change in the external environment of the sensor electrode,
The auxiliary electrode is provided between the sensor electrode and a ground electrode provided between a wall surface opposite to the door inside the housing and the sensor electrode, and is equivalent to the sensor electrode. And a second shield electrode to which the electric potential is applied.
前記ハウジングの少なくとも一部は、透光性素材で形成されていることを特徴とする請求項1乃至14いずれか記載の人体接近検出装置。 A light emitter that is provided in the housing and emits light detected by the sensor electrode;
The human body approach detection device according to claim 1, wherein at least a part of the housing is formed of a translucent material.
前記可撓性の絶縁板の少なくとも前記発光体近傍は、透光性素材で形成され、
前記センサ電極及び補助電極の少なくとも前記発光体近傍は、透光性導電材料で形成されていることを特徴とする請求項15記載の人体接近検出装置。 At least the sensor electrode and the auxiliary electrode are formed on a flexible insulating plate ,
At least the light emitter in the vicinity of the flexible insulating plate is formed of a translucent material,
The human body approach detection device according to claim 15, wherein at least the light emitter in the vicinity of the sensor electrode and the auxiliary electrode is formed of a translucent conductive material.
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