物体検知センサ及び開閉体挟み込み検知装置
【課題】接触センサとしての機能と、非接触センサである静電容量センサとしての機能を併せ持ち、かつ簡素な構成の物体検知センサ、或いはこれを用いた簡素で信頼性や応答性の高い開閉体挟み込み検知装置を提供する。
【解決手段】接触センサとしての基本構成を有するセンサ本体（ピエゾケーブル１１をセンサヘッドとするもの）と、接触センサの検出回路（接触検出回路３０）と、センサ本体の導電体（シールド網線１８）を検出電極として利用する静電容量センサの検出回路（接近検出回路４０）とを備えた構成とする。
【解決手段】接触センサとしての基本構成を有するセンサ本体（ピエゾケーブル１１をセンサヘッドとするもの）と、接触センサの検出回路（接触検出回路３０）と、センサ本体の導電体（シールド網線１８）を検出電極として利用する静電容量センサの検出回路（接近検出回路４０）とを備えた構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両のスライドドアなどの開閉体の挟み込みを検知するのに好適な物体検知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両の電動スライドドアや建物の自動ドアなどの開閉体の制御システムにおいては、人体などの挟み込みを防止するため、自動閉動作（ユーザが操作を止めても全閉位置まで開閉体が自動的に動く動作）などの際には、このような挟み込みの発生或いは発生の恐れを検知して少なくとも開閉体の閉動作を停止し、或いはさらに反転動作（開動作）させる挟み込み防止機能が設けられる。なお、ワンボックスタイプの自動車のドアシステムとしては、左右側面に取付けられるスライドドアや後部開閉ドア（テールゲート）が増加している。このようなスライドドアや後部開閉ドアは、形状も大きく重いため、その開閉には大きな力が必要である。そこで近年では、ドア開閉を電動で行なう電動スライドドアなどの自動開閉システムが普及している。しかし、自動化に伴い、手や指などのドア端部への鋏み込み、ドアに押されて転倒するなどの可能性があり、これを効果的に防止する挟み込み防止機能が要望されている。
【０００３】
そして従来、このような挟み込み防止のための挟み込み検知を行う検知装置の方式としては、間接検知と直接検知がある。間接検知は、開閉体の駆動モータの動作情報（回転位置や回転速度など）や駆動電流に基づいて、間接的に挟み込みを検知するもので、直接検知は、開閉体の開閉端部に接近又は接触する対象物（人体など）を検出するセンサを用いるものである。このうち、間接検知は、挟み込みをなるべく低い荷重で早めに、かつ確実に検知することが比較的困難であるという不利がある。
【０００４】
一方、直接検知は、対象物を直接検知するので比較的信頼性が高いという長所があるが、従来のこの種のセンサとしては感圧スイッチなどの接触センサが用いられていたため、挟み込みをなるべく低い荷重で早めに検知することができなかった。というのは、例えば感圧スイッチは、図９（ａ）に示す如く、絶縁性のある中空状のゴムチューブ１の内面に、心線に導電性樹脂を被覆してなる線状電極２，３を螺旋状に取付けて構成したケーブル状のもので、図９（ｂ），（ｃ）に示すような対象物の接触荷重によるゴムチューブ１の変形によって、内部の線状電極２，３が相互に接触して導通することによって作動するものである。このため感圧スイッチは、対象物がある程度の圧力で接触してはじめて作動し、その時点でやっと挟み込み防止機能が働くことになるからである。
また感圧スイッチは、指や手などの小さい物が狭い範囲で接触する場合には信頼性の高い検知が可能となるが、例えば柔かい服を着た子供や老人等が体全体で広い接触面積で接触した場合（面積当たりの接触荷重が少ない場合）には、動作が不安定となり、場合によってはドアに押されて転倒する可能性がある。
【０００５】
ところで、一般に物体の接近を非接触で検出するセンサとしては、光学式のもの、電波式のもの、静電容量式のものがある。このうち、光学式は、車両のドアなどの開閉体の湾曲した開閉端部に沿うように検出エリアを配置することができない（即ち、不感帯ができる）、また電波式は、指向性を開閉端部に接近する方向だけに制限することが困難で、誤動作の可能性が高いという問題がある。一方、静電容量式のものは、湾曲した開閉端部に沿うようにして容易に取り付けられる、不感帯がない、指向性が制御容易であるといった点で有望である。
そこで発明者らは、車両の電動スライドドアなどにおける挟み込み検知装置として、静電容量センサを適用することを検討している。
なお、静電容量センサを車両の電動スライドドアにおける挟み込み検知装置として適用した従来例は見当たらないが、特許文献１には、電車のドアの開閉状態（挟み込み含む）を静電容量センサを用いて検知する扉開閉検知装置が記載されている。また、特許文献２には、シャッターにおける人の挟み込み検知に静電容量センサを用いる技術が開示されている。また、静電容量（キャパシタンス）を構成する電極を複数組設けて、各静電容量に応じた信号の差分に基づいて対象物を高感度に検出する高性能な静電容量センサとしては、特許文献３に開示されたパチンコ玉通過検出器がある。また、特許文献４には、静電容量センサなどを用いたエレベータのドアの安全装置が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−９６３６８号公報
【特許文献２】特開２００１−２６４４４８号公報
【特許文献３】特開２００１−３１８１６２号公報
【特許文献４】国際公開第９８／１８７１０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上述した静電容量センサを車両のドアなどの開閉体に適用しようとすると、次のような問題がある。
（イ）即ち、乾燥した段ボールやガラス機器、或いは発泡スチロールなどの誘電率の低い物体は検出できない場合があり、例えばこのような物体よりなる荷物や、その荷物を持ったユーザの挟み込みを信頼性高く検知できない恐れがある。
（ロ）また、誘電率が高い水（雨などによる水滴）が付着することによって、センサがオンしてしまう誤動作が発生する可能性がある。特に、豪雨などによりセンサが取付けられた開閉端部に大量の水が流れると、対象物が存在していないのに検知信号を出力して、開閉体を閉める方向の動作が止まってしまったり、反転動作によりユーザの意思に反して開く方向に動作してしまったりする不具合が生じる恐れがある。
（ハ）また、開閉体が全閉位置近傍に接近する全閉直前状態では、開閉体の開閉端部が全閉位置において接合又は対向するフレーム部分（例えば、車両のスライドドアが全閉時に接合するＢピラーなどの車体部分）の接近によって、センサがオンしてしまう誤動作が発生する可能性がある。
【０００８】
なお、前述した感圧スイッチなどの接触センサは、対象物の誘電率に無関係に検出を行なうため、上記（イ）〜（ロ）のような問題は生じない。そこで発明者らは、感圧スイッチなどの接触センサと静電容量センサを併用して、互いの短所を補完することを検討しているが、単純に二つのセンサを設ける構成では、構造が複雑になり相当なコスト増や生産性の低下を招くという問題がある。
このため本発明は、接触センサとしての機能と、非接触センサである静電容量センサとしての機能を併せ持ち、かつ簡素な構成の物体検知センサ、或いはこれを用いた簡素で信頼性や応答性の高い開閉体挟み込み検知装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の物体検知センサは、物体の接触により変形して内部の対を成す導電体間の抵抗又は電圧が変化するセンサヘッドを有するセンサ本体と、
前記導電体間の抵抗又は電圧の変化に基づいて、前記センサ本体への物体の接触を検出して接触検出信号を出力する接触検出回路と、
前記センサヘッドの前記導電体を検出電極とし、この検出電極により構成される浮遊容量の変化に基づいて、前記センサ本体への物体の接近を検出して接近検出信号を出力する接近検出回路とを備えるものである。
【００１０】
本発明の物体検知センサでは、誘電率の高い人体等の物体がセンサ本体に接近すると、前記検出電極により構成される浮遊容量が変化するため、この物体の接近が接近検出回路により検出されて接近検出信号が出力される。また、誘電率の低い物体であっても、センサ本体に接触してセンサヘッドが変形すると、センサヘッドの導電体間の抵抗又は電圧が変化するため、この物体の接触が接触検出回路によって検出されて接触検出信号が出力される。即ち、本発明の物体検知センサは、接触センサとしての機能と、非接触センサである静電容量センサとしての機能を併せ持つ。
このため、各センサ方式の短所を互いに補完することによって、信頼性が高く可能な限り応答性の高い物体検知が可能となる。例えば、降雨状態や前述の全閉直前状態などの悪条件の場合には、接近検出回路の機能（即ち、静電容量センサの機能）を無効にするか、或いは接近検出回路の感度を相対的に低く設定することによって、水などによる静電容量センサの誤動作を防止し、しかも一方で、接触センサの機能によって物体を確実に検知して信頼性を維持する。また、降雨状態などの悪条件でない場合には、接近検出回路の機能（即ち、静電容量センサの機能）を高感度に設定して、誘電率の高い人体等の物体を非接触で応答性高く検知できる。また、誘電率の低い物体であっても、少なくとも接触センサの機能により信頼性高く検知することができる。
【００１１】
そして本発明の物体検知センサは、上述したように信頼性が高く可能な限り応答性の高い物体検知を可能としながら、接触センサを構成する導電体を静電容量センサの検出電極として兼用する簡素な構成であるため、単純に接触センサと静電容量センサを別個に設ける場合に比較して部品点数が少なくてすみ、コスト面や生産性の面、及び設置スペースの面で格段に有利となる。
【００１２】
なお、接触センサを構成する前記センサヘッドや接触検出回路は、感圧スイッチ式のものであってもよい。即ち、前記センサヘッドは、変形可能な導電体の対を自然状態で相互に離れるように配設してなり、前記接触検出回路は、前記導電体が相互に接触して前記導電体間の抵抗が低下することに基づいて、前記センサ本体への物体の接触を検出して接触検出信号を出力するものであってもよい。
但し、前記センサヘッドは、例えば次のようなケーブル状のものであることが望ましい。即ち、感圧スイッチ式の場合、前記センサヘッドは、絶縁性のチューブの内面に複数の線状電極を互いに離れた状態で螺旋状に取付けてなり、前記線状電極が前記導電体として機能するケーブル状のものであり、前記接近検出回路は、前記線状電極を前記検出電極とする態様が好ましい。このようにセンサヘッドがケーブル状であると、センサ本体全体をケーブル状のものとして、開閉体の開閉端部に沿って取付けることが容易に可能となり、開閉体の挟み込み検知装置としてより好適なものとなる。
【００１３】
また本発明の別の好ましい態様は、前記センサ本体が、前記センサヘッドの裏側（物体の接近や接触を検出する側と反対側）に配設された差分補正用検出電極を備え、前記接近検出回路が、前記検出電極により構成される浮遊容量に応じた値と、前記差分補正用検出電極により構成される浮遊容量に応じた値との差分値を演算し、この差分値の変化に基づいて、前記センサ本体への物体の接近を検出して接近検出信号を出力するものである。この態様であると、水滴の付着状況などの環境変化や温度ドリフトの悪影響などが抑制され、高感度な非接触検知が可能となる。
なお、前記センサヘッドがケーブル状のものである場合には、上記差分補正用検出電極もケーブル状のものとし、前記センサヘッドの裏側に沿うように配設する態様が望ましい。このようにすると、差分補正用検出電極を備えた高性能なセンサ本体が、全体としてケーブル状となり、開閉体の開閉端部に沿って取付け易くなる利点がある。
また、前記センサ本体における前記センサヘッドと前記差分補正用検出電極との間には、弾性体が介装されている態様が好ましい。この態様であると、前記差分補正用検出電極が前記センサヘッドとともに変形困難な場合でも、前記センサヘッドだけが十分に変形できるようになり、接触センサとしての信頼性が向上する。
【００１４】
また、本発明の別の好ましい態様は、前記センサ本体に、このセンサ本体の裏側（物体の接近や接触を検出する側と反対側）を少なくとも含む非検知範囲を覆うように、シールド用のシールド電極が配設されている態様である。この場合、シールド電極のシールド作用によって、検出側の指向性を特に高めることができ、所望の検知エリアでない側面などに誘電体が接近したときの誤動作の可能性を基本的に低減できる。
【００１５】
次に、本発明の開閉体挟み込み検知装置は、本発明の物体検知センサを備え、この物体検知センサの前記センサ本体を開閉体の開閉端部に取り付け、開閉体に挟み込まれる恐れのある位置範囲にある物体を検知するものである。
ここで、「開閉体」とは、車両のドア（テールゲート含む）でもよいし、車両のトランクの蓋やサンルーフの窓、建物のドアや窓、エレベータのドア、或いは金庫の蓋などであってもよい。また、「開閉端部」とは、開閉体が開いたときに、その開口の一方の縁部（可動側の縁部）を形成する開閉体の端縁部であり、開閉体が閉じたときには、その開口の他方の縁部（固定側の縁部）に接合又は対向する部分である。
【００１６】
本発明の開閉体挟み込み検知装置によれば、本発明の物体検知センサを使用しているので、簡素な構成でありながら、信頼性が高く可能な限り応答性の高い挟み込み検知が可能となる。例えば、降雨状態や前述の全閉直前状態などの悪条件の場合には、接近検出回路の機能（即ち、静電容量センサの機能）を無効にするか、或いは接近検出回路の感度を相対的に低く設定することによって、水などによる誤動作（挟み込みが生じていないのに閉動作を停止したり反転動作してしまう不具合）を防止し、しかも一方で、接触センサの機能によって挟み込みを確実に検知して信頼性を維持する。また、降雨状態などの悪条件でない場合には、接近検出回路の機能（即ち、静電容量センサの機能）を高感度に設定して、誘電率の高い人体等の物体を非接触で応答性高く検知でき、この結果、例えば子供などがスライドドアに押されて転倒するなどの不具合の発生可能性を格段に低減できる。また、誘電率の低い物体（例えば、乾燥した段ボールなどの荷物）であっても、少なくとも接触センサの機能により信頼性高く検知して、その挟み込みを確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、接触センサとしての機能と、非接触センサである静電容量センサとしての機能を併せ持ち、かつ簡素な構成の物体検知センサ、或いはこれを用いた簡素で信頼性や応答性の高い開閉体挟み込み検知装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１形態例）
まず、第１形態例を説明する。
本例は、四輪自動車において、スライドドア（開閉体）に挟み込まれる恐れのある位置範囲に接近した人体等（物体）を物体検知センサによって検知する挟み込み検知装置である。
図１は、本例の物体検知センサのセンサ本体１０の構成を示す断面図であり、図２は、本例の物体検知センサの検出回路を示す図である。また図３（ａ）は、上記検出回路の動作を説明するタイミングチャートであり、図３（ｂ）は、物体の接触によるセンサ本体１０の変形状態を示す図である。また図８は、センサ本体１０の取り付け状態を説明する図であり、センサ本体１０が取付けられたスライドドア５をその端面側から見た図である。
【００１９】
センサ本体１０は、図１に示すように、センサヘッドに相当するピエゾケーブル１１の裏側にケーブル状電極１２を平行に配設するとともに、シールド電極１３をケーブル状電極１２の裏側と側面（主に裏側）を覆うように配設し、さらに表面全体を絶縁性樹脂よりなる保護外皮１４で覆ってなるケーブル状のもの（断面が一様な長尺状のもの）であり、スライドドア５の端面の全長と略同等の長さに製作されたものである。
なお、ピエゾケーブル１１とケーブル状電極１２の間には、この場合ゴムよりなる弾性体１５が介装されている。このような弾性体１５が設けられていると、例えば図３（ｂ）に示すように、物体の接触荷重によってピエゾケーブル１１が局部的に撓むように十分変形し易くなる。このようなピエゾケーブル１１は、圧縮よりも曲げ方向の変形に対してより敏感であるため、図３（ｂ）に示すように変形できると、より小さな接触荷重を検出できるようになって感度が高まる。
また、このセンサ本体１０の表面は、物体の接近や接触を検出する検出側（図１における上側）がピエゾケーブル１１の円形状外周に沿った円弧状の形状となっており、検出側と反対の裏面（図１における下面）が、平面状の取付面１４ａとなっている。そしてこのセンサ本体１０は、上記平面状の取付面１４ａでの接着等によって、例えば図８に示すように、自動車のスライドドア５の端面に、その長手方向（上下方向）に沿って略全長に渡って取付けられる。
また保護外皮１４は、例えば自動車のウエザーストリップ等に使用されている発泡ゴムにより形成できる。
【００２０】
ピエゾケーブル１１は、一般の同軸ケーブルと同様の構造において、心線とシールド網線間の絶縁物をピエゾポリマに代えたものである。即ち、図１に示すように、導電体（例えば、銅）よりなる心線１６と、この心線１６の外周を覆うように設けられたピエゾポリマ１７と、このピエゾポリマ１７の外周を覆うように設けられた導電体よりなるシールド網線１８と、このシールド網線１８の外周を覆うように設けられた絶縁性の保護外皮１９とよりなる。このピエゾケーブル１１は、外圧による変形（圧縮や曲げなど）に伴って、ピエゾポリマ１７の圧電効果によって、心線１６とシールド網線１８の間に変形量に応じた電圧を発生する。なお、このピエゾケーブル１１のシールド網線１８は、後述するように、静電容量センサの検出電極（Ａ電極）として利用される。
また、ケーブル状電極１２は、導電体よりなる心線２０と、この心線２０の外周を覆うように設けられた絶縁性の保護外皮２１とよりなる。このケーブル状電極１２の心線２０は、後述するように、静電容量センサの差分補正用検出電極（Ｂ電極）として利用される。
また、シールド電極１３（Ｓ電極）は、例えばアルミ箔により形成され、検出面の側が開口した断面コ字状のものであり、センサ本体１０の裏側（この場合、ケーブル状電極１２の裏側）を含む非検知範囲を覆うように配設されている。
【００２１】
このような構成のセンサ本体１０は、十分小型にすることが可能であるとともに、十分な柔軟性を有し、長手方向において湾曲させることが容易であり、スライドドア５の端部の形状に沿ってコンパクトに配置することが十分可能である。また、シールド電極１３のシールド作用により、検出面側（即ち、主にスライドドア５の端部に対向し、スライドドア５に挟まれる可能性のある位置範囲の側）だけを高い感度とし、他の面を基本的に不感面とすることが可能となる。
【００２２】
次に、検出回路について説明する。図２において、一点鎖線よりも上側が接触センサを構成する接触検出回路３０であり、一点鎖線よりも下側が非接触センサである静電容量センサを構成する接近検出回路４０である。
接触検出回路３０は、三つのＯＰアンプ（オペレーショナルアンプ）Ａ１〜Ａ３で構成される増幅回路によって、ピエゾケーブル１１の心線１６とシールド網線１８の間に生じる電圧を増幅し、この増幅後の信号をピエゾセンサ出力（接触検出信号）としてスライドドア５のコントローラ（図示省略）に出力するものである。なお、上記コントローラでは、この接触検出回路３０の出力（ピエゾセンサ出力）が例えば規定のしきい値を超えるレベルになると、接触が検知されたと判定する。
また、上記増幅回路は入力インピーダンスを高くする必要があり、またＯＰアンプＡ１，Ａ２は静電容量センサ側の回路（接近検出回路４０）にも接続されるため、上記ＯＰアンプＡ１，Ａ２としては、入力端子とグランド間の容量の小さいものを使用すべきである。また、図２に示す抵抗Ｒ１は、ピエゾケーブル１１に生じた電圧の減衰特性を調整するためのものである。
【００２３】
またＯＰアンプＡ３は、差動増幅器を構成しており、ＯＰアンプＡ１の出力（心線１６の電位に応じた電圧値）とＯＰアンプＡ２の出力（シールド網線１８の電位に応じた電圧値）の差を増幅し、これを上記ピエゾセンサ出力とするものである。この場合、ピエゾケーブル１１のシールド網線１８が検出電極（Ａ電極）として接近検出回路４０に接続されているため、ピエゾケーブル１１の心線１６とグランド間で構成される浮遊容量も、後述する浮遊容量Ｃａ，Ｃｂと同様に充放電を繰り返される（周期的に電荷転送を受ける）。しかし、上記ＯＰアンプＡ３（差動増幅器）の働きで、この充放電の影響は打ち消され、あくまで心線１６とシールド網線１８との間に電位差が生じたときだけ（即ち、ピエゾケーブル１１を変形させる物体の接触があったときだけ）、しきい値を超える出力（ピエゾセンサ出力）がこの接触検出回路３０から出力される。
【００２４】
一方、接近検出回路４０は、図２に示すように、図示省略した駆動回路によって周期的に動作するアナログスイッチＳ１〜Ｓ１３と、ＯＰアンプＡ４〜Ａ７などにより構成される。
なお、図２において符号Ｃａで示すコンデンサの記号は、グランド電位である大地又は車体や検知対象である人体などと、Ａ電極（前述のシールド網線１８）との間に構成される静電容量（いわゆる浮遊容量）を示している。また同様に、符合Ｃｂで示すコンデンサの記号は、車体や人体などと、Ｂ電極（前述の心線２０）との間に構成される静電容量を示している。また符合Ｃｓは、車体や人体などと、Ｓ電極（前述のシールド電極１３）との間に構成される静電容量を示している。さらに、符合ＣａｓとＣｂｓは、Ｓ電極とＡ電極間と、Ｓ電極とＢ電極間の静電容量をそれぞれ示している。但し本例の場合には、Ａ電極とＢ電極とＳ電極を基本的に同電位に制御するため、見かけ上、上記静電容量ＣａｓとＣｂｓは生じない。
【００２５】
アナログスイッチＳ１，Ｓ２は、Ａ電極のパルス駆動回路を構成するもので、図示省略した駆動回路によって駆動されて、Ａ電極の接続を所定周期で切り替える。このうちスイッチＳ１は、Ａ電極とグランド間を接続するラインを開閉し、スイッチＳ２は検出電極ＡとＯＰアンプＡ４の反転入力間を接続するラインを開閉する。
アナログスイッチＳ３，Ｓ４は、Ｂ電極のパルス駆動回路を構成するもので、Ｂ電極の接続を所定周期で切り替える。このうちスイッチＳ３は、Ｂ電極とグランド間を接続するラインを開閉し、スイッチＳ４はＢ電極とＯＰアンプＡ５の反転入力間を接続するラインを開閉する。
アナログスイッチＳ５，Ｓ６は、Ｓ電極のパルス駆動回路を構成するもので、Ｓ電極の接続を所定周期で切り替える。このうちスイッチＳ６は、Ｓ電極とグランド間を接続するラインを開閉し、スイッチＳ５はＳ電極と基準電圧ラインを接続するラインを開閉する。
【００２６】
なお、アナログスイッチＳ１，Ｓ３は、図３（ａ）の上から４段目に示すように、周期的にオンする。また、アナログスイッチＳ２，Ｓ４も、同様に周期的にオンするが、図３（ａ）の上から３段目に示すように、アナログスイッチＳ１，Ｓ３がオフであるタイミングでオンする。
また、アナログスイッチＳ５は、図３（ａ）の上から２段目に示すように、アナログスイッチＳ１，Ｓ３がオフになった後、アナログスイッチＳ２，Ｓ４がオンする前のタイミングでオンとなり、アナログスイッチＳ２，Ｓ４がオフとなった後、アナログスイッチＳ１，Ｓ３がオンする前のタイミングでオフとなる。また、アナログスイッチＳ６は、図３（ａ）の上から１段目に示すように、アナログスイッチＳ５と全く逆のタイミングでオンオフする。
【００２７】
ＯＰアンプＡ４は、Ａ電極の電荷積分回路を構成するもので、このＯＰアンプＡ４の出力と反転入力間には、コンデンサＣｃ１とアナログスイッチＳ７が並列に接続されている。また、ＯＰアンプＡ４の非反転入力は、基準電圧ラインに接続され、基準電圧が印加されている。なお、アナログスイッチＳ７は、コンデンサＣｃ１の両端子間（即ち、ＯＰアンプＡ４の出力と反転入力間）を開閉するスイッチであり、図３（ａ）の上から５段目に示すように、スイッチＳ１，Ｓ３と同時にオンし、スイッチＳ１，Ｓ３がオフした直後のタイミングでオフする。
また、ＯＰアンプＡ５は、Ｂ電極の電荷積分回路を構成するもので、このＯＰアンプＡ５の出力と反転入力間には、コンデンサＣｃ２とアナログスイッチＳ８が並列に接続されている。また、ＯＰアンプＡ５の非反転入力は、基準電圧ラインに接続され、基準電圧が印加されている。なお、アナログスイッチＳ８は、コンデンサＣｃ２の両端子間（即ち、ＯＰアンプＡ５の出力と反転入力間）を開閉するスイッチであり、アナログスイッチＳ７と全く同じように動作する。
【００２８】
次に、ＯＰアンプＡ６は、ＯＰアンプＡ４の出力（以下、出力ＶＡという）とＯＰアンプＡ５の出力（以下、出力ＶＢという）の差分を増幅して出力する差分回路を構成するものである。
また、アナログスイッチＳ１０，Ｓ１３とＯＰアンプＡ７は、同期検波回路を構成するものである。この同期検波回路は、ＯＰアンプＡ６（差分回路）の出力（以下、差分出力Ｖ０という）から静電容量センサ出力Ｖ１（接近検出信号）を出力する回路である。この場合、差分出力Ｖ０は、例えば図３（ａ）の上から６段目（最下段）に示すように変化するが、この差分出力Ｖ０の波形における高電圧部分（即ち、スイッチＳ７，Ｓ８がオフとなり、スイッチＳ２，Ｓ４がオンとなってから差分出力Ｖ０が安定した時の電圧）が静電容量センサ出力Ｖ１として、スライドドア５のコントローラ（図示省略）に出力される。
なお、アナログスイッチＳ１０はアナログスイッチＳ６と、アナログスイッチＳ１３はアナログスイッチＳ５と同じ動作をする（図３（ａ）参照）。
また、上記コントローラでは、この接近検出回路４０の出力Ｖ１が例えば規定のしきい値を超えるレベルになると、物体の接近が検知されたと判定する。
【００２９】
以上のように構成された接近検出回路４０では、アナログスイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ６がオンしている時には、各浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｓは短絡されてその端子間電圧はゼロである。またこの時、アナログスイッチＳ７，Ｓ８もオンしているため、コンデンサＣｃ１，Ｃｃ２も同様に端子間電圧がゼロとなり、出力ＶＡと出力ＶＢは、何れも基準電圧となる。したがってこの時、差分出力Ｖ０はゼロとなる。
ところがその後、アナログスイッチＳ１，Ｓ３、アナログスイッチＳ７，Ｓ８、及びアナログスイッチＳ６が順にオフし、アナログスイッチＳ５、及びアナログスイッチＳ２，Ｓ４が順にオンした時には、コンデンサＣｃ１，Ｃｃ２の短絡が解除されて、各電極（Ａ電極、Ｂ電極、及びＳ電極）には基準電圧が印加される。このため、コンデンサＣｃ１と浮遊容量Ｃａの容量比に応じた電圧が出力ＶＡとして出力され、コンデンサＣｃ２と浮遊容量Ｃｂの容量比に応じた電圧が出力ＶＢとして出力される。したがってこの結果、差分出力Ｖ０としては、浮遊容量Ｃａと浮遊容量Ｃｂの容量差（差分値）に応じた電圧が出力され、この電圧の安定値が、前述した同期検波回路によって静電容量センサ出力Ｖ１（接近検出信号）として出力される。
なおこの場合、人体などの接近によって、コンデンサＣｃ１に対して浮遊容量Ｃａが大きくなると、出力ＶＡが減少する。
【００３０】
以上説明した本例の物体検知センサによれば、まず人体などの誘電率の高い物体がセンサ本体１０の検出側に接近した時には、前述した接近検出回路４０による静電容量センサとしての検出機能によって、これが応答性高くかつ信頼性高く検知される。即ち、人体などの誘電率の高い物体が検出側へ接近すると、静電容量センサ出力Ｖ１が敏感に変化するので、この信号電圧を所定のしきい値と比較することによって、高感度な検知が可能となる。特に本例では、二つの検出電極（Ａ電極及びＢ電極）に応じた信号の差分をとっている差分式であるので、温度ドリフトなどの悪影響を受け難く、基本的に信頼性及び応答性の高い検知が可能となる。
また、本例の物体検知センサでは、誘電率の低い物体であっても、センサ本体１０に接触してセンサヘッドであるピエゾケーブル１１が変形すると、前記心線１６とシールド網線１８との間に電位差が発生するため、この物体の接触が接触検出回路３０によって検出されて規定のしきい値を超えるピエゾセンサ出力（接触検出信号）が出力される。
【００３１】
即ち、本例の物体検知センサは、接触センサとしての機能と、高性能な非接触センサ（静電容量センサ）としての機能を併せ持つ。
このため、各センサ方式の短所を互いに補完することによって、信頼性が高く可能な限り応答性の高い物体検知が可能となる。例えば、降雨状態や前述の全閉直前状態などの悪条件の場合には、接近検出回路３０の機能（即ち、静電容量センサの機能）を無効にするか、或いは接近検出回路３０の感度を相対的に低く設定すること（コントローラ側でのしきい値調整によるものでもよい）によって、水などによる静電容量センサの誤動作を防止し、しかも一方で、接触センサの機能によって物体を確実に検知して信頼性を維持する。また、降雨状態などの悪条件でない場合には、静電容量センサの機能を高感度に設定して、誘電率の高い人体等の物体を非接触で応答性高く検知できる。また、誘電率の低い物体であっても、少なくとも接触センサの機能により信頼性高く検知することができる。
【００３２】
そして本例の物体検知センサは、上述したように信頼性が高く可能な限り応答性の高い物体検知を可能としながら、接触センサを構成する導電体（この場合、前述のシールド網線１８）を静電容量センサの検出電極（Ａ電極）として兼用する簡素な構成であるため、単純に接触センサと静電容量センサを別個に設ける場合に比較して部品点数が少なくてすみ、コスト面や生産性の面、及び設置スペースの面で格段に有利となる。
特に本例の場合には、主に二本のケーブル状部材（ピエゾケーブル１１とケーブル状電極１２）を重ねただけの単純な構成であるので、生産性が高い。また、従来のケーブル状部材が１本だけの構成（ケーブル状感圧スイッチのみの構成）に対して、基本的にケーブル状部材（ケーブル状電極１２）が１本増えただけの本体構成であるため、センサ本体の外形寸法増も比較的少ない。なお、差分型の静電容量センサである必要がない場合には、ケーブル状電極１２は不要であり、センサ本体は従来と同等の外形寸法に収まる。
【００３３】
また、本例の開閉体挟み込み検知装置（自動車のスライドドアの挟み込み検知装置）によれば、前述の物体検知センサを使用しているので、簡素な構成でありながら、信頼性が高く可能な限り応答性の高い挟み込み検知が可能となる。例えば、降雨状態や前述の全閉直前状態などの悪条件の場合には、静電容量センサの機能を無効にするか、その感度を相対的に低く設定することによって、水などによる誤動作（挟み込みが生じていないのにスライドドアの閉動作を停止したり反転動作してしまう不具合）を防止し、しかも一方で、接触センサの機能によって挟み込みを確実に検知して信頼性（スライドドアの挟み込み防止機能の信頼性）を維持する。また、降雨状態などの悪条件でない場合には、静電容量センサの機能を高感度に設定して、誘電率の高い人体等の物体を非接触で応答性高く検知でき、この結果、例えば子供などがスライドドアに押されて転倒するなどの不具合の発生可能性を格段に低減できる。また、誘電率の低い物体（例えば、乾燥した段ボールなどの荷物）であっても、少なくとも接触センサの機能により信頼性高く検知して、その挟み込みを確実に防止することができる。
【００３４】
（第２形態例）
次に、第２形態例を説明する。
本例は、第１形態例におけるピエゾケーブル１１の代わりに、ケーブル状感圧スイッチ５１を有するセンサ本体５０を備えた物体検知センサによって、スライドドア５（開閉体）に挟み込まれる恐れのある位置範囲に接近した人体等（物体）を検知する挟み込み検知装置である。
図４は、本例のセンサ本体５０の構成を示す断面図であり、図５は、本例の物体検知センサの検出回路を示す図である。また図６は、上記検出回路の動作を説明するタイミングチャートである。
なお、第１形態例と同様の構成要素には同符号を使用して重複する説明を省略する。
【００３５】
ケーブル状感圧スイッチ５１は、図９により説明した感圧スイッチ１と同様の構成である。即ち、図４に示すように、絶縁性のチューブ５２の内面に、４本の線状電極５３〜５６を互いに離れた状態で螺旋状に取付けてなるケーブル状のものである。ここで、線状電極５３〜５６は、心線に導電性ゴムを被覆したもので、十分な柔軟性を持っている。このため、物体の接触によるチューブ５２の変形に伴い、線状電極間が導通する。
なお本例では、４本の線状電極５３〜５６のうち、例えば線状電極５３，５５がケーブル状感圧スイッチ５１の一方の電極（導電体）を構成しており、残りの線状電極５４，５６がケーブル状感圧スイッチ５１の他方の電極（導電体）を構成している。またこの場合、線状電極５３，５５が、前述のアナログスイッチＳ２を介して接近検出回路４０のＯＰアンプＡ４の反転入力に接続され、線状電極５４，５６が、前述のアナログスイッチＳ２と後述のアナログスイッチＳ１１とを介してやはりＯＰアンプＡ４の反転入力に接続されている（図５参照）。このため、全ての線状電極５３〜５６が、静電容量センサのＡ電極として機能可能な構成となっており、このＡ電極の電極面積が可能な限り広く確保されている。
【００３６】
次に、本例の検出回路を説明する。
まず、接近検出回路４０は、上述したようにケーブル状感圧スイッチ５１の線状電極がＡ電極となっている点以外は、第１形態例と同様の構成である。但し、アナログスイッチＳ１，Ｓ３は、この場合図６に示すように、後述する接触検出時期においてもオン状態に制御される。
一方、接触検出回路６０は、図５に示すように、ケーブル状感圧スイッチ５１の電源電圧ラインＶｃｃと線状電極５４，５６との間に順次直列に接続されたアナログスイッチＳ１２及び抵抗Ｒ２と、この抵抗Ｒ２の下流側端子が非反転入力に接続されたＯＰアンプＡ１と、抵抗Ｒ２の上流側端子が非反転入力に接続されたＯＰアンプＡ２と、ＯＰアンプＡ１の出力とＯＰアンプＡ２の出力の差分を増幅するＯＰアンプＡ３と、ＯＰアンプＡ３の出力を一方の入力とするＡＮＤ回路ＡＤ１と、ＡＮＤ回路ＡＤ１の他方の入力と電源電圧ラインＶｃｃとの間を開閉するアナログスイッチＳ１４と、線状電極５３，５５と線状電極５４，５６とを短絡させるラインを開閉するアナログスイッチＳ１１とを備える。そして、ＡＮＤ回路ＡＤ１の出力を感圧スイッチ出力（接触検出信号）として、スライドドア５のコントローラに対して入力するものである。
なおこの場合、ＯＰアンプＡ２の出力は、抵抗Ｒ３，Ｒ４によって分圧されてＯＰアンプＡ３に入力されている。
【００３７】
ここで、アナログスイッチＳ１１は、図６に示すように、ケーブル状感圧スイッチ５１の検出を行う接触検出時期にオフ状態になり、その他の時期にはオン状態となるように駆動される。また、アナログスイッチＳ１２，Ｓ１４は、アナログスイッチＳ１１とは逆に、接触検出時期にオン状態となり、その他の時期にはオフ状態となるように駆動される。なおこの場合、接触検出時期は、接近検出回路４０のアナログスイッチＳ１０がオフからオンになってから、アナログスイッチＳ７，Ｓ８がオフからオンになるまでの期間であり、接近検出回路４０による検出動作が行われる接近検出時期（即ち、アナログスイッチＳ１０がオフ状態の時期）の直後のタイミングである。
【００３８】
以上のように構成された検出回路によれば、静電容量センサとしての接近検出時期には、アナログスイッチＳ１１がオンとなっており、アナログスイッチＳ１２がオフとなっているので、全ての線状電極５３〜５６が、電源電圧ラインＶｃｃから切り離され、接近検出回路４０に接続されたＡ電極として機能する。したがって、接近検出回路４０の動作による静電容量センサとしての優れた機能は、第１形態例と同様に発揮される。
【００３９】
そして、感圧式の接触センサとしての接触検出時期には、逆にアナログスイッチＳ１１がオフとなっており、アナログスイッチＳ１２，Ｓ１４がオンとなっているので、次のような原理で物体の接触が検出される。
即ち、物体の接触が無くて、一方の線状電極５３，５５と他方の線状電極５４，５６との間に導通が無い場合には、抵抗Ｒ２に電流が流れないために、抵抗Ｒ２の上流側端子と下流側端子は同電位（何れも電源電圧Ｖｃｃ）となり、ＯＰアンプＡ１の出力とＯＰアンプＡ２の出力の差分はゼロになり、この結果ＯＰアンプＡ３の出力もゼロになって、ＡＮＤ回路ＡＤ１の出力（接触検出信号）もオフ状態となる。
しかし、物体の接触が有って、線状電極５３，５５と線状電極５４，５６との間に十分な導通が有る場合（接触抵抗が所定のしきい値以下になった場合）には、抵抗Ｒ２の上流側端子がアナログスイッチＳ１２により電源電圧ラインＶｃｃに接続された状態において、抵抗Ｒ２の下流側端子がケーブル状感圧スイッチ５１（即ち、線状電極５３，５５と線状電極５４，５６）とアナログスイッチＳ１とを介してグランドに接続され、ＯＰアンプＡ１の非反転入力は略グランドレベルとなる。このため、この瞬間に抵抗Ｒ２に十分な電流が流れるとともに、抵抗Ｒ２の上流側端子と下流側端子との間には抵抗Ｒ２の電圧降下分の電圧が発生し、この結果ＯＰアンプＡ３の出力がオン状態となって、ＡＮＤ回路ＡＤ１の出力もオン状態となり、物体の接触が検出される。
【００４０】
なお、上記検出動作において、抵抗Ｒ３，Ｒ４は、ケーブル状感圧スイッチ５１の接触抵抗（即ち、線状電極５３，５５と線状電極５４，５６との接触抵抗）がどの程度下がると、ＯＰアンプＡ３の出力がオン状態となって接触が検出されるかを決定する前述のしきい値を調整するためのものである。
また、ＡＮＤ回路ＡＤ１は、接触検出時期でないときに、この接触検出回路６０から誤った接触検出信号が出ないようにする。即ち、接触検出時期でないときには、アナログスイッチＳ１４がオフになって、ＡＮＤ回路ＡＤ１の一方の入力がオフ状態となるので、ＯＰアンプＡ３の出力に無関係に、ＡＮＤ回路ＡＤ１の出力がオフ状態に保持される。
【００４１】
なお、本例のような電荷転送型の静電容量センサの場合、各アナログスイッチがオンオフする周波数は、通常数ＫＨｚ以上の高速に設定することになる。このため、１回の接触検出時期におけるＡＮＤ回路ＡＤ１の出力で検知判定を行う場合、判定時間が相当短く制限される。そこで、実際のコントローラでの検知判定は、例えばＡＮＤ回路ＡＤ１の出力が接触検出時期においてオンとなる状態が所定回数以上連続したとき（即ち、所定時間以上、例えば数ｍｓｅｃ以上、ケーブル状感圧スイッチ５１がオンしている状態に相当するとき）に、物体の接触があったと判定するようにしてもよい。このことは、接近検知の判定や第１形態例の接触検知の判定についても同様である。
【００４２】
以上説明した第２形態例によれば、感圧スイッチを接触センサとして使用した本発明の物体検知センサ及び挟み込み検知装置が実現され、第１形態例と同様の効果に加えて、次のような固有の利点が得られる。即ち、従来品と同様のケーブル状感圧スイッチに対して、基本的に単純なケーブル状部材（ケーブル状電極１２）が１本増えただけの本体構成であるため、従来品の有効利用が図られ、設計や部品調達などの負担が少なくるとともに、より低コストで製造できるといった利点がある。なお、差分型の静電容量センサである必要がない場合には、ケーブル状電極１２は不要であり、センサ本体は、従来と同等の外形寸法に収まるとともに、従来品と基本的に略同様の構成でよい。
【００４３】
なお、本発明は上述した形態例に限られず、各種の変形や応用があり得る。
例えば、センサヘッド（ピエゾケーブル１１やケーブル状感圧スイッチ５１）や差分補正用電極（ケーブル状電極１２）は、必ずしも断面が円形のケーブル状のものでなくてもよい。一例として、テープ状金属を対向させ、その間にピエゾポリマを介装させたテープ状のセンサヘッドや、テープ状の差分補正用電極としてもよい。
また、上記第２形態例では、ケーブル状感圧スイッチ５１として、線状電極を４本有するものを例示したが、静電容量センサの検出電極としての電極面積が十分である場合には、図９に示したように、２本の線状電極を有するタイプであってもよい。
また、検出回路の構成も上記形態例に限定されない。本発明の基本思想は、例えば図７に示すように、基本的に接触センサとしての構成を有するセンサ本体（例えば、ピエゾケーブル１１）と、接触センサの検出回路（例えば、接触検出回路３０）と、前記センサ本体の導電体（例えば、シールド網線１８）を検出電極として利用する静電容量センサの検出回路（例えば、接近検出回路４０）とを備えた構成であればよく、各検出回路の詳細構成等は特に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】物体検知センサのセンサ本体の構造を示す断面図である。
【図２】物体検知センサの検出回路を示す図である。
【図３】物体検知センサの動作を説明する図である。
【図４】物体検知センサ（第２形態例）のセンサ本体の構造を示す断面図である。
【図５】物体検知センサ（第２形態例）の検出回路を示す図である。
【図６】物体検知センサ（第２形態例）の動作を説明する図である。
【図７】本発明の基本構成を説明する図である。
【図８】センサ本体の取り付け状態を説明する図である。
【図９】従来の感圧スイッチを示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
５ スライドドア（開閉体）
１０，５０ センサ本体
１１ ピエゾケーブル（センサヘッド）
１２ ケーブル状電極
１３ シールド電極
１５ 弾性体
１６ 心線（導電体）
１７ ピエゾポリマ
１８ シールド網線（導電体、検出電極）
１９ 保護外皮
２０ 心線（差分補正用検出電極）
３０，６０ 接触検出回路
４０ 接近検出回路
５１ ケーブル状感圧スイッチ（センサヘッド）
５２ チューブ
５３〜５６ 線状電極（導電体）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両のスライドドアなどの開閉体の挟み込みを検知するのに好適な物体検知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両の電動スライドドアや建物の自動ドアなどの開閉体の制御システムにおいては、人体などの挟み込みを防止するため、自動閉動作（ユーザが操作を止めても全閉位置まで開閉体が自動的に動く動作）などの際には、このような挟み込みの発生或いは発生の恐れを検知して少なくとも開閉体の閉動作を停止し、或いはさらに反転動作（開動作）させる挟み込み防止機能が設けられる。なお、ワンボックスタイプの自動車のドアシステムとしては、左右側面に取付けられるスライドドアや後部開閉ドア（テールゲート）が増加している。このようなスライドドアや後部開閉ドアは、形状も大きく重いため、その開閉には大きな力が必要である。そこで近年では、ドア開閉を電動で行なう電動スライドドアなどの自動開閉システムが普及している。しかし、自動化に伴い、手や指などのドア端部への鋏み込み、ドアに押されて転倒するなどの可能性があり、これを効果的に防止する挟み込み防止機能が要望されている。
【０００３】
そして従来、このような挟み込み防止のための挟み込み検知を行う検知装置の方式としては、間接検知と直接検知がある。間接検知は、開閉体の駆動モータの動作情報（回転位置や回転速度など）や駆動電流に基づいて、間接的に挟み込みを検知するもので、直接検知は、開閉体の開閉端部に接近又は接触する対象物（人体など）を検出するセンサを用いるものである。このうち、間接検知は、挟み込みをなるべく低い荷重で早めに、かつ確実に検知することが比較的困難であるという不利がある。
【０００４】
一方、直接検知は、対象物を直接検知するので比較的信頼性が高いという長所があるが、従来のこの種のセンサとしては感圧スイッチなどの接触センサが用いられていたため、挟み込みをなるべく低い荷重で早めに検知することができなかった。というのは、例えば感圧スイッチは、図９（ａ）に示す如く、絶縁性のある中空状のゴムチューブ１の内面に、心線に導電性樹脂を被覆してなる線状電極２，３を螺旋状に取付けて構成したケーブル状のもので、図９（ｂ），（ｃ）に示すような対象物の接触荷重によるゴムチューブ１の変形によって、内部の線状電極２，３が相互に接触して導通することによって作動するものである。このため感圧スイッチは、対象物がある程度の圧力で接触してはじめて作動し、その時点でやっと挟み込み防止機能が働くことになるからである。
また感圧スイッチは、指や手などの小さい物が狭い範囲で接触する場合には信頼性の高い検知が可能となるが、例えば柔かい服を着た子供や老人等が体全体で広い接触面積で接触した場合（面積当たりの接触荷重が少ない場合）には、動作が不安定となり、場合によってはドアに押されて転倒する可能性がある。
【０００５】
ところで、一般に物体の接近を非接触で検出するセンサとしては、光学式のもの、電波式のもの、静電容量式のものがある。このうち、光学式は、車両のドアなどの開閉体の湾曲した開閉端部に沿うように検出エリアを配置することができない（即ち、不感帯ができる）、また電波式は、指向性を開閉端部に接近する方向だけに制限することが困難で、誤動作の可能性が高いという問題がある。一方、静電容量式のものは、湾曲した開閉端部に沿うようにして容易に取り付けられる、不感帯がない、指向性が制御容易であるといった点で有望である。
そこで発明者らは、車両の電動スライドドアなどにおける挟み込み検知装置として、静電容量センサを適用することを検討している。
なお、静電容量センサを車両の電動スライドドアにおける挟み込み検知装置として適用した従来例は見当たらないが、特許文献１には、電車のドアの開閉状態（挟み込み含む）を静電容量センサを用いて検知する扉開閉検知装置が記載されている。また、特許文献２には、シャッターにおける人の挟み込み検知に静電容量センサを用いる技術が開示されている。また、静電容量（キャパシタンス）を構成する電極を複数組設けて、各静電容量に応じた信号の差分に基づいて対象物を高感度に検出する高性能な静電容量センサとしては、特許文献３に開示されたパチンコ玉通過検出器がある。また、特許文献４には、静電容量センサなどを用いたエレベータのドアの安全装置が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−９６３６８号公報
【特許文献２】特開２００１−２６４４４８号公報
【特許文献３】特開２００１−３１８１６２号公報
【特許文献４】国際公開第９８／１８７１０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上述した静電容量センサを車両のドアなどの開閉体に適用しようとすると、次のような問題がある。
（イ）即ち、乾燥した段ボールやガラス機器、或いは発泡スチロールなどの誘電率の低い物体は検出できない場合があり、例えばこのような物体よりなる荷物や、その荷物を持ったユーザの挟み込みを信頼性高く検知できない恐れがある。
（ロ）また、誘電率が高い水（雨などによる水滴）が付着することによって、センサがオンしてしまう誤動作が発生する可能性がある。特に、豪雨などによりセンサが取付けられた開閉端部に大量の水が流れると、対象物が存在していないのに検知信号を出力して、開閉体を閉める方向の動作が止まってしまったり、反転動作によりユーザの意思に反して開く方向に動作してしまったりする不具合が生じる恐れがある。
（ハ）また、開閉体が全閉位置近傍に接近する全閉直前状態では、開閉体の開閉端部が全閉位置において接合又は対向するフレーム部分（例えば、車両のスライドドアが全閉時に接合するＢピラーなどの車体部分）の接近によって、センサがオンしてしまう誤動作が発生する可能性がある。
【０００８】
なお、前述した感圧スイッチなどの接触センサは、対象物の誘電率に無関係に検出を行なうため、上記（イ）〜（ロ）のような問題は生じない。そこで発明者らは、感圧スイッチなどの接触センサと静電容量センサを併用して、互いの短所を補完することを検討しているが、単純に二つのセンサを設ける構成では、構造が複雑になり相当なコスト増や生産性の低下を招くという問題がある。
このため本発明は、接触センサとしての機能と、非接触センサである静電容量センサとしての機能を併せ持ち、かつ簡素な構成の物体検知センサ、或いはこれを用いた簡素で信頼性や応答性の高い開閉体挟み込み検知装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の物体検知センサは、物体の接触により変形して内部の対を成す導電体間の抵抗又は電圧が変化するセンサヘッドを有するセンサ本体と、
前記導電体間の抵抗又は電圧の変化に基づいて、前記センサ本体への物体の接触を検出して接触検出信号を出力する接触検出回路と、
前記センサヘッドの前記導電体を検出電極とし、この検出電極により構成される浮遊容量の変化に基づいて、前記センサ本体への物体の接近を検出して接近検出信号を出力する接近検出回路とを備えるものである。
【００１０】
本発明の物体検知センサでは、誘電率の高い人体等の物体がセンサ本体に接近すると、前記検出電極により構成される浮遊容量が変化するため、この物体の接近が接近検出回路により検出されて接近検出信号が出力される。また、誘電率の低い物体であっても、センサ本体に接触してセンサヘッドが変形すると、センサヘッドの導電体間の抵抗又は電圧が変化するため、この物体の接触が接触検出回路によって検出されて接触検出信号が出力される。即ち、本発明の物体検知センサは、接触センサとしての機能と、非接触センサである静電容量センサとしての機能を併せ持つ。
このため、各センサ方式の短所を互いに補完することによって、信頼性が高く可能な限り応答性の高い物体検知が可能となる。例えば、降雨状態や前述の全閉直前状態などの悪条件の場合には、接近検出回路の機能（即ち、静電容量センサの機能）を無効にするか、或いは接近検出回路の感度を相対的に低く設定することによって、水などによる静電容量センサの誤動作を防止し、しかも一方で、接触センサの機能によって物体を確実に検知して信頼性を維持する。また、降雨状態などの悪条件でない場合には、接近検出回路の機能（即ち、静電容量センサの機能）を高感度に設定して、誘電率の高い人体等の物体を非接触で応答性高く検知できる。また、誘電率の低い物体であっても、少なくとも接触センサの機能により信頼性高く検知することができる。
【００１１】
そして本発明の物体検知センサは、上述したように信頼性が高く可能な限り応答性の高い物体検知を可能としながら、接触センサを構成する導電体を静電容量センサの検出電極として兼用する簡素な構成であるため、単純に接触センサと静電容量センサを別個に設ける場合に比較して部品点数が少なくてすみ、コスト面や生産性の面、及び設置スペースの面で格段に有利となる。
【００１２】
なお、接触センサを構成する前記センサヘッドや接触検出回路は、感圧スイッチ式のものであってもよい。即ち、前記センサヘッドは、変形可能な導電体の対を自然状態で相互に離れるように配設してなり、前記接触検出回路は、前記導電体が相互に接触して前記導電体間の抵抗が低下することに基づいて、前記センサ本体への物体の接触を検出して接触検出信号を出力するものであってもよい。
但し、前記センサヘッドは、例えば次のようなケーブル状のものであることが望ましい。即ち、感圧スイッチ式の場合、前記センサヘッドは、絶縁性のチューブの内面に複数の線状電極を互いに離れた状態で螺旋状に取付けてなり、前記線状電極が前記導電体として機能するケーブル状のものであり、前記接近検出回路は、前記線状電極を前記検出電極とする態様が好ましい。このようにセンサヘッドがケーブル状であると、センサ本体全体をケーブル状のものとして、開閉体の開閉端部に沿って取付けることが容易に可能となり、開閉体の挟み込み検知装置としてより好適なものとなる。
【００１３】
また本発明の別の好ましい態様は、前記センサ本体が、前記センサヘッドの裏側（物体の接近や接触を検出する側と反対側）に配設された差分補正用検出電極を備え、前記接近検出回路が、前記検出電極により構成される浮遊容量に応じた値と、前記差分補正用検出電極により構成される浮遊容量に応じた値との差分値を演算し、この差分値の変化に基づいて、前記センサ本体への物体の接近を検出して接近検出信号を出力するものである。この態様であると、水滴の付着状況などの環境変化や温度ドリフトの悪影響などが抑制され、高感度な非接触検知が可能となる。
なお、前記センサヘッドがケーブル状のものである場合には、上記差分補正用検出電極もケーブル状のものとし、前記センサヘッドの裏側に沿うように配設する態様が望ましい。このようにすると、差分補正用検出電極を備えた高性能なセンサ本体が、全体としてケーブル状となり、開閉体の開閉端部に沿って取付け易くなる利点がある。
また、前記センサ本体における前記センサヘッドと前記差分補正用検出電極との間には、弾性体が介装されている態様が好ましい。この態様であると、前記差分補正用検出電極が前記センサヘッドとともに変形困難な場合でも、前記センサヘッドだけが十分に変形できるようになり、接触センサとしての信頼性が向上する。
【００１４】
また、本発明の別の好ましい態様は、前記センサ本体に、このセンサ本体の裏側（物体の接近や接触を検出する側と反対側）を少なくとも含む非検知範囲を覆うように、シールド用のシールド電極が配設されている態様である。この場合、シールド電極のシールド作用によって、検出側の指向性を特に高めることができ、所望の検知エリアでない側面などに誘電体が接近したときの誤動作の可能性を基本的に低減できる。
【００１５】
次に、本発明の開閉体挟み込み検知装置は、本発明の物体検知センサを備え、この物体検知センサの前記センサ本体を開閉体の開閉端部に取り付け、開閉体に挟み込まれる恐れのある位置範囲にある物体を検知するものである。
ここで、「開閉体」とは、車両のドア（テールゲート含む）でもよいし、車両のトランクの蓋やサンルーフの窓、建物のドアや窓、エレベータのドア、或いは金庫の蓋などであってもよい。また、「開閉端部」とは、開閉体が開いたときに、その開口の一方の縁部（可動側の縁部）を形成する開閉体の端縁部であり、開閉体が閉じたときには、その開口の他方の縁部（固定側の縁部）に接合又は対向する部分である。
【００１６】
本発明の開閉体挟み込み検知装置によれば、本発明の物体検知センサを使用しているので、簡素な構成でありながら、信頼性が高く可能な限り応答性の高い挟み込み検知が可能となる。例えば、降雨状態や前述の全閉直前状態などの悪条件の場合には、接近検出回路の機能（即ち、静電容量センサの機能）を無効にするか、或いは接近検出回路の感度を相対的に低く設定することによって、水などによる誤動作（挟み込みが生じていないのに閉動作を停止したり反転動作してしまう不具合）を防止し、しかも一方で、接触センサの機能によって挟み込みを確実に検知して信頼性を維持する。また、降雨状態などの悪条件でない場合には、接近検出回路の機能（即ち、静電容量センサの機能）を高感度に設定して、誘電率の高い人体等の物体を非接触で応答性高く検知でき、この結果、例えば子供などがスライドドアに押されて転倒するなどの不具合の発生可能性を格段に低減できる。また、誘電率の低い物体（例えば、乾燥した段ボールなどの荷物）であっても、少なくとも接触センサの機能により信頼性高く検知して、その挟み込みを確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、接触センサとしての機能と、非接触センサである静電容量センサとしての機能を併せ持ち、かつ簡素な構成の物体検知センサ、或いはこれを用いた簡素で信頼性や応答性の高い開閉体挟み込み検知装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１形態例）
まず、第１形態例を説明する。
本例は、四輪自動車において、スライドドア（開閉体）に挟み込まれる恐れのある位置範囲に接近した人体等（物体）を物体検知センサによって検知する挟み込み検知装置である。
図１は、本例の物体検知センサのセンサ本体１０の構成を示す断面図であり、図２は、本例の物体検知センサの検出回路を示す図である。また図３（ａ）は、上記検出回路の動作を説明するタイミングチャートであり、図３（ｂ）は、物体の接触によるセンサ本体１０の変形状態を示す図である。また図８は、センサ本体１０の取り付け状態を説明する図であり、センサ本体１０が取付けられたスライドドア５をその端面側から見た図である。
【００１９】
センサ本体１０は、図１に示すように、センサヘッドに相当するピエゾケーブル１１の裏側にケーブル状電極１２を平行に配設するとともに、シールド電極１３をケーブル状電極１２の裏側と側面（主に裏側）を覆うように配設し、さらに表面全体を絶縁性樹脂よりなる保護外皮１４で覆ってなるケーブル状のもの（断面が一様な長尺状のもの）であり、スライドドア５の端面の全長と略同等の長さに製作されたものである。
なお、ピエゾケーブル１１とケーブル状電極１２の間には、この場合ゴムよりなる弾性体１５が介装されている。このような弾性体１５が設けられていると、例えば図３（ｂ）に示すように、物体の接触荷重によってピエゾケーブル１１が局部的に撓むように十分変形し易くなる。このようなピエゾケーブル１１は、圧縮よりも曲げ方向の変形に対してより敏感であるため、図３（ｂ）に示すように変形できると、より小さな接触荷重を検出できるようになって感度が高まる。
また、このセンサ本体１０の表面は、物体の接近や接触を検出する検出側（図１における上側）がピエゾケーブル１１の円形状外周に沿った円弧状の形状となっており、検出側と反対の裏面（図１における下面）が、平面状の取付面１４ａとなっている。そしてこのセンサ本体１０は、上記平面状の取付面１４ａでの接着等によって、例えば図８に示すように、自動車のスライドドア５の端面に、その長手方向（上下方向）に沿って略全長に渡って取付けられる。
また保護外皮１４は、例えば自動車のウエザーストリップ等に使用されている発泡ゴムにより形成できる。
【００２０】
ピエゾケーブル１１は、一般の同軸ケーブルと同様の構造において、心線とシールド網線間の絶縁物をピエゾポリマに代えたものである。即ち、図１に示すように、導電体（例えば、銅）よりなる心線１６と、この心線１６の外周を覆うように設けられたピエゾポリマ１７と、このピエゾポリマ１７の外周を覆うように設けられた導電体よりなるシールド網線１８と、このシールド網線１８の外周を覆うように設けられた絶縁性の保護外皮１９とよりなる。このピエゾケーブル１１は、外圧による変形（圧縮や曲げなど）に伴って、ピエゾポリマ１７の圧電効果によって、心線１６とシールド網線１８の間に変形量に応じた電圧を発生する。なお、このピエゾケーブル１１のシールド網線１８は、後述するように、静電容量センサの検出電極（Ａ電極）として利用される。
また、ケーブル状電極１２は、導電体よりなる心線２０と、この心線２０の外周を覆うように設けられた絶縁性の保護外皮２１とよりなる。このケーブル状電極１２の心線２０は、後述するように、静電容量センサの差分補正用検出電極（Ｂ電極）として利用される。
また、シールド電極１３（Ｓ電極）は、例えばアルミ箔により形成され、検出面の側が開口した断面コ字状のものであり、センサ本体１０の裏側（この場合、ケーブル状電極１２の裏側）を含む非検知範囲を覆うように配設されている。
【００２１】
このような構成のセンサ本体１０は、十分小型にすることが可能であるとともに、十分な柔軟性を有し、長手方向において湾曲させることが容易であり、スライドドア５の端部の形状に沿ってコンパクトに配置することが十分可能である。また、シールド電極１３のシールド作用により、検出面側（即ち、主にスライドドア５の端部に対向し、スライドドア５に挟まれる可能性のある位置範囲の側）だけを高い感度とし、他の面を基本的に不感面とすることが可能となる。
【００２２】
次に、検出回路について説明する。図２において、一点鎖線よりも上側が接触センサを構成する接触検出回路３０であり、一点鎖線よりも下側が非接触センサである静電容量センサを構成する接近検出回路４０である。
接触検出回路３０は、三つのＯＰアンプ（オペレーショナルアンプ）Ａ１〜Ａ３で構成される増幅回路によって、ピエゾケーブル１１の心線１６とシールド網線１８の間に生じる電圧を増幅し、この増幅後の信号をピエゾセンサ出力（接触検出信号）としてスライドドア５のコントローラ（図示省略）に出力するものである。なお、上記コントローラでは、この接触検出回路３０の出力（ピエゾセンサ出力）が例えば規定のしきい値を超えるレベルになると、接触が検知されたと判定する。
また、上記増幅回路は入力インピーダンスを高くする必要があり、またＯＰアンプＡ１，Ａ２は静電容量センサ側の回路（接近検出回路４０）にも接続されるため、上記ＯＰアンプＡ１，Ａ２としては、入力端子とグランド間の容量の小さいものを使用すべきである。また、図２に示す抵抗Ｒ１は、ピエゾケーブル１１に生じた電圧の減衰特性を調整するためのものである。
【００２３】
またＯＰアンプＡ３は、差動増幅器を構成しており、ＯＰアンプＡ１の出力（心線１６の電位に応じた電圧値）とＯＰアンプＡ２の出力（シールド網線１８の電位に応じた電圧値）の差を増幅し、これを上記ピエゾセンサ出力とするものである。この場合、ピエゾケーブル１１のシールド網線１８が検出電極（Ａ電極）として接近検出回路４０に接続されているため、ピエゾケーブル１１の心線１６とグランド間で構成される浮遊容量も、後述する浮遊容量Ｃａ，Ｃｂと同様に充放電を繰り返される（周期的に電荷転送を受ける）。しかし、上記ＯＰアンプＡ３（差動増幅器）の働きで、この充放電の影響は打ち消され、あくまで心線１６とシールド網線１８との間に電位差が生じたときだけ（即ち、ピエゾケーブル１１を変形させる物体の接触があったときだけ）、しきい値を超える出力（ピエゾセンサ出力）がこの接触検出回路３０から出力される。
【００２４】
一方、接近検出回路４０は、図２に示すように、図示省略した駆動回路によって周期的に動作するアナログスイッチＳ１〜Ｓ１３と、ＯＰアンプＡ４〜Ａ７などにより構成される。
なお、図２において符号Ｃａで示すコンデンサの記号は、グランド電位である大地又は車体や検知対象である人体などと、Ａ電極（前述のシールド網線１８）との間に構成される静電容量（いわゆる浮遊容量）を示している。また同様に、符合Ｃｂで示すコンデンサの記号は、車体や人体などと、Ｂ電極（前述の心線２０）との間に構成される静電容量を示している。また符合Ｃｓは、車体や人体などと、Ｓ電極（前述のシールド電極１３）との間に構成される静電容量を示している。さらに、符合ＣａｓとＣｂｓは、Ｓ電極とＡ電極間と、Ｓ電極とＢ電極間の静電容量をそれぞれ示している。但し本例の場合には、Ａ電極とＢ電極とＳ電極を基本的に同電位に制御するため、見かけ上、上記静電容量ＣａｓとＣｂｓは生じない。
【００２５】
アナログスイッチＳ１，Ｓ２は、Ａ電極のパルス駆動回路を構成するもので、図示省略した駆動回路によって駆動されて、Ａ電極の接続を所定周期で切り替える。このうちスイッチＳ１は、Ａ電極とグランド間を接続するラインを開閉し、スイッチＳ２は検出電極ＡとＯＰアンプＡ４の反転入力間を接続するラインを開閉する。
アナログスイッチＳ３，Ｓ４は、Ｂ電極のパルス駆動回路を構成するもので、Ｂ電極の接続を所定周期で切り替える。このうちスイッチＳ３は、Ｂ電極とグランド間を接続するラインを開閉し、スイッチＳ４はＢ電極とＯＰアンプＡ５の反転入力間を接続するラインを開閉する。
アナログスイッチＳ５，Ｓ６は、Ｓ電極のパルス駆動回路を構成するもので、Ｓ電極の接続を所定周期で切り替える。このうちスイッチＳ６は、Ｓ電極とグランド間を接続するラインを開閉し、スイッチＳ５はＳ電極と基準電圧ラインを接続するラインを開閉する。
【００２６】
なお、アナログスイッチＳ１，Ｓ３は、図３（ａ）の上から４段目に示すように、周期的にオンする。また、アナログスイッチＳ２，Ｓ４も、同様に周期的にオンするが、図３（ａ）の上から３段目に示すように、アナログスイッチＳ１，Ｓ３がオフであるタイミングでオンする。
また、アナログスイッチＳ５は、図３（ａ）の上から２段目に示すように、アナログスイッチＳ１，Ｓ３がオフになった後、アナログスイッチＳ２，Ｓ４がオンする前のタイミングでオンとなり、アナログスイッチＳ２，Ｓ４がオフとなった後、アナログスイッチＳ１，Ｓ３がオンする前のタイミングでオフとなる。また、アナログスイッチＳ６は、図３（ａ）の上から１段目に示すように、アナログスイッチＳ５と全く逆のタイミングでオンオフする。
【００２７】
ＯＰアンプＡ４は、Ａ電極の電荷積分回路を構成するもので、このＯＰアンプＡ４の出力と反転入力間には、コンデンサＣｃ１とアナログスイッチＳ７が並列に接続されている。また、ＯＰアンプＡ４の非反転入力は、基準電圧ラインに接続され、基準電圧が印加されている。なお、アナログスイッチＳ７は、コンデンサＣｃ１の両端子間（即ち、ＯＰアンプＡ４の出力と反転入力間）を開閉するスイッチであり、図３（ａ）の上から５段目に示すように、スイッチＳ１，Ｓ３と同時にオンし、スイッチＳ１，Ｓ３がオフした直後のタイミングでオフする。
また、ＯＰアンプＡ５は、Ｂ電極の電荷積分回路を構成するもので、このＯＰアンプＡ５の出力と反転入力間には、コンデンサＣｃ２とアナログスイッチＳ８が並列に接続されている。また、ＯＰアンプＡ５の非反転入力は、基準電圧ラインに接続され、基準電圧が印加されている。なお、アナログスイッチＳ８は、コンデンサＣｃ２の両端子間（即ち、ＯＰアンプＡ５の出力と反転入力間）を開閉するスイッチであり、アナログスイッチＳ７と全く同じように動作する。
【００２８】
次に、ＯＰアンプＡ６は、ＯＰアンプＡ４の出力（以下、出力ＶＡという）とＯＰアンプＡ５の出力（以下、出力ＶＢという）の差分を増幅して出力する差分回路を構成するものである。
また、アナログスイッチＳ１０，Ｓ１３とＯＰアンプＡ７は、同期検波回路を構成するものである。この同期検波回路は、ＯＰアンプＡ６（差分回路）の出力（以下、差分出力Ｖ０という）から静電容量センサ出力Ｖ１（接近検出信号）を出力する回路である。この場合、差分出力Ｖ０は、例えば図３（ａ）の上から６段目（最下段）に示すように変化するが、この差分出力Ｖ０の波形における高電圧部分（即ち、スイッチＳ７，Ｓ８がオフとなり、スイッチＳ２，Ｓ４がオンとなってから差分出力Ｖ０が安定した時の電圧）が静電容量センサ出力Ｖ１として、スライドドア５のコントローラ（図示省略）に出力される。
なお、アナログスイッチＳ１０はアナログスイッチＳ６と、アナログスイッチＳ１３はアナログスイッチＳ５と同じ動作をする（図３（ａ）参照）。
また、上記コントローラでは、この接近検出回路４０の出力Ｖ１が例えば規定のしきい値を超えるレベルになると、物体の接近が検知されたと判定する。
【００２９】
以上のように構成された接近検出回路４０では、アナログスイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ６がオンしている時には、各浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｓは短絡されてその端子間電圧はゼロである。またこの時、アナログスイッチＳ７，Ｓ８もオンしているため、コンデンサＣｃ１，Ｃｃ２も同様に端子間電圧がゼロとなり、出力ＶＡと出力ＶＢは、何れも基準電圧となる。したがってこの時、差分出力Ｖ０はゼロとなる。
ところがその後、アナログスイッチＳ１，Ｓ３、アナログスイッチＳ７，Ｓ８、及びアナログスイッチＳ６が順にオフし、アナログスイッチＳ５、及びアナログスイッチＳ２，Ｓ４が順にオンした時には、コンデンサＣｃ１，Ｃｃ２の短絡が解除されて、各電極（Ａ電極、Ｂ電極、及びＳ電極）には基準電圧が印加される。このため、コンデンサＣｃ１と浮遊容量Ｃａの容量比に応じた電圧が出力ＶＡとして出力され、コンデンサＣｃ２と浮遊容量Ｃｂの容量比に応じた電圧が出力ＶＢとして出力される。したがってこの結果、差分出力Ｖ０としては、浮遊容量Ｃａと浮遊容量Ｃｂの容量差（差分値）に応じた電圧が出力され、この電圧の安定値が、前述した同期検波回路によって静電容量センサ出力Ｖ１（接近検出信号）として出力される。
なおこの場合、人体などの接近によって、コンデンサＣｃ１に対して浮遊容量Ｃａが大きくなると、出力ＶＡが減少する。
【００３０】
以上説明した本例の物体検知センサによれば、まず人体などの誘電率の高い物体がセンサ本体１０の検出側に接近した時には、前述した接近検出回路４０による静電容量センサとしての検出機能によって、これが応答性高くかつ信頼性高く検知される。即ち、人体などの誘電率の高い物体が検出側へ接近すると、静電容量センサ出力Ｖ１が敏感に変化するので、この信号電圧を所定のしきい値と比較することによって、高感度な検知が可能となる。特に本例では、二つの検出電極（Ａ電極及びＢ電極）に応じた信号の差分をとっている差分式であるので、温度ドリフトなどの悪影響を受け難く、基本的に信頼性及び応答性の高い検知が可能となる。
また、本例の物体検知センサでは、誘電率の低い物体であっても、センサ本体１０に接触してセンサヘッドであるピエゾケーブル１１が変形すると、前記心線１６とシールド網線１８との間に電位差が発生するため、この物体の接触が接触検出回路３０によって検出されて規定のしきい値を超えるピエゾセンサ出力（接触検出信号）が出力される。
【００３１】
即ち、本例の物体検知センサは、接触センサとしての機能と、高性能な非接触センサ（静電容量センサ）としての機能を併せ持つ。
このため、各センサ方式の短所を互いに補完することによって、信頼性が高く可能な限り応答性の高い物体検知が可能となる。例えば、降雨状態や前述の全閉直前状態などの悪条件の場合には、接近検出回路３０の機能（即ち、静電容量センサの機能）を無効にするか、或いは接近検出回路３０の感度を相対的に低く設定すること（コントローラ側でのしきい値調整によるものでもよい）によって、水などによる静電容量センサの誤動作を防止し、しかも一方で、接触センサの機能によって物体を確実に検知して信頼性を維持する。また、降雨状態などの悪条件でない場合には、静電容量センサの機能を高感度に設定して、誘電率の高い人体等の物体を非接触で応答性高く検知できる。また、誘電率の低い物体であっても、少なくとも接触センサの機能により信頼性高く検知することができる。
【００３２】
そして本例の物体検知センサは、上述したように信頼性が高く可能な限り応答性の高い物体検知を可能としながら、接触センサを構成する導電体（この場合、前述のシールド網線１８）を静電容量センサの検出電極（Ａ電極）として兼用する簡素な構成であるため、単純に接触センサと静電容量センサを別個に設ける場合に比較して部品点数が少なくてすみ、コスト面や生産性の面、及び設置スペースの面で格段に有利となる。
特に本例の場合には、主に二本のケーブル状部材（ピエゾケーブル１１とケーブル状電極１２）を重ねただけの単純な構成であるので、生産性が高い。また、従来のケーブル状部材が１本だけの構成（ケーブル状感圧スイッチのみの構成）に対して、基本的にケーブル状部材（ケーブル状電極１２）が１本増えただけの本体構成であるため、センサ本体の外形寸法増も比較的少ない。なお、差分型の静電容量センサである必要がない場合には、ケーブル状電極１２は不要であり、センサ本体は従来と同等の外形寸法に収まる。
【００３３】
また、本例の開閉体挟み込み検知装置（自動車のスライドドアの挟み込み検知装置）によれば、前述の物体検知センサを使用しているので、簡素な構成でありながら、信頼性が高く可能な限り応答性の高い挟み込み検知が可能となる。例えば、降雨状態や前述の全閉直前状態などの悪条件の場合には、静電容量センサの機能を無効にするか、その感度を相対的に低く設定することによって、水などによる誤動作（挟み込みが生じていないのにスライドドアの閉動作を停止したり反転動作してしまう不具合）を防止し、しかも一方で、接触センサの機能によって挟み込みを確実に検知して信頼性（スライドドアの挟み込み防止機能の信頼性）を維持する。また、降雨状態などの悪条件でない場合には、静電容量センサの機能を高感度に設定して、誘電率の高い人体等の物体を非接触で応答性高く検知でき、この結果、例えば子供などがスライドドアに押されて転倒するなどの不具合の発生可能性を格段に低減できる。また、誘電率の低い物体（例えば、乾燥した段ボールなどの荷物）であっても、少なくとも接触センサの機能により信頼性高く検知して、その挟み込みを確実に防止することができる。
【００３４】
（第２形態例）
次に、第２形態例を説明する。
本例は、第１形態例におけるピエゾケーブル１１の代わりに、ケーブル状感圧スイッチ５１を有するセンサ本体５０を備えた物体検知センサによって、スライドドア５（開閉体）に挟み込まれる恐れのある位置範囲に接近した人体等（物体）を検知する挟み込み検知装置である。
図４は、本例のセンサ本体５０の構成を示す断面図であり、図５は、本例の物体検知センサの検出回路を示す図である。また図６は、上記検出回路の動作を説明するタイミングチャートである。
なお、第１形態例と同様の構成要素には同符号を使用して重複する説明を省略する。
【００３５】
ケーブル状感圧スイッチ５１は、図９により説明した感圧スイッチ１と同様の構成である。即ち、図４に示すように、絶縁性のチューブ５２の内面に、４本の線状電極５３〜５６を互いに離れた状態で螺旋状に取付けてなるケーブル状のものである。ここで、線状電極５３〜５６は、心線に導電性ゴムを被覆したもので、十分な柔軟性を持っている。このため、物体の接触によるチューブ５２の変形に伴い、線状電極間が導通する。
なお本例では、４本の線状電極５３〜５６のうち、例えば線状電極５３，５５がケーブル状感圧スイッチ５１の一方の電極（導電体）を構成しており、残りの線状電極５４，５６がケーブル状感圧スイッチ５１の他方の電極（導電体）を構成している。またこの場合、線状電極５３，５５が、前述のアナログスイッチＳ２を介して接近検出回路４０のＯＰアンプＡ４の反転入力に接続され、線状電極５４，５６が、前述のアナログスイッチＳ２と後述のアナログスイッチＳ１１とを介してやはりＯＰアンプＡ４の反転入力に接続されている（図５参照）。このため、全ての線状電極５３〜５６が、静電容量センサのＡ電極として機能可能な構成となっており、このＡ電極の電極面積が可能な限り広く確保されている。
【００３６】
次に、本例の検出回路を説明する。
まず、接近検出回路４０は、上述したようにケーブル状感圧スイッチ５１の線状電極がＡ電極となっている点以外は、第１形態例と同様の構成である。但し、アナログスイッチＳ１，Ｓ３は、この場合図６に示すように、後述する接触検出時期においてもオン状態に制御される。
一方、接触検出回路６０は、図５に示すように、ケーブル状感圧スイッチ５１の電源電圧ラインＶｃｃと線状電極５４，５６との間に順次直列に接続されたアナログスイッチＳ１２及び抵抗Ｒ２と、この抵抗Ｒ２の下流側端子が非反転入力に接続されたＯＰアンプＡ１と、抵抗Ｒ２の上流側端子が非反転入力に接続されたＯＰアンプＡ２と、ＯＰアンプＡ１の出力とＯＰアンプＡ２の出力の差分を増幅するＯＰアンプＡ３と、ＯＰアンプＡ３の出力を一方の入力とするＡＮＤ回路ＡＤ１と、ＡＮＤ回路ＡＤ１の他方の入力と電源電圧ラインＶｃｃとの間を開閉するアナログスイッチＳ１４と、線状電極５３，５５と線状電極５４，５６とを短絡させるラインを開閉するアナログスイッチＳ１１とを備える。そして、ＡＮＤ回路ＡＤ１の出力を感圧スイッチ出力（接触検出信号）として、スライドドア５のコントローラに対して入力するものである。
なおこの場合、ＯＰアンプＡ２の出力は、抵抗Ｒ３，Ｒ４によって分圧されてＯＰアンプＡ３に入力されている。
【００３７】
ここで、アナログスイッチＳ１１は、図６に示すように、ケーブル状感圧スイッチ５１の検出を行う接触検出時期にオフ状態になり、その他の時期にはオン状態となるように駆動される。また、アナログスイッチＳ１２，Ｓ１４は、アナログスイッチＳ１１とは逆に、接触検出時期にオン状態となり、その他の時期にはオフ状態となるように駆動される。なおこの場合、接触検出時期は、接近検出回路４０のアナログスイッチＳ１０がオフからオンになってから、アナログスイッチＳ７，Ｓ８がオフからオンになるまでの期間であり、接近検出回路４０による検出動作が行われる接近検出時期（即ち、アナログスイッチＳ１０がオフ状態の時期）の直後のタイミングである。
【００３８】
以上のように構成された検出回路によれば、静電容量センサとしての接近検出時期には、アナログスイッチＳ１１がオンとなっており、アナログスイッチＳ１２がオフとなっているので、全ての線状電極５３〜５６が、電源電圧ラインＶｃｃから切り離され、接近検出回路４０に接続されたＡ電極として機能する。したがって、接近検出回路４０の動作による静電容量センサとしての優れた機能は、第１形態例と同様に発揮される。
【００３９】
そして、感圧式の接触センサとしての接触検出時期には、逆にアナログスイッチＳ１１がオフとなっており、アナログスイッチＳ１２，Ｓ１４がオンとなっているので、次のような原理で物体の接触が検出される。
即ち、物体の接触が無くて、一方の線状電極５３，５５と他方の線状電極５４，５６との間に導通が無い場合には、抵抗Ｒ２に電流が流れないために、抵抗Ｒ２の上流側端子と下流側端子は同電位（何れも電源電圧Ｖｃｃ）となり、ＯＰアンプＡ１の出力とＯＰアンプＡ２の出力の差分はゼロになり、この結果ＯＰアンプＡ３の出力もゼロになって、ＡＮＤ回路ＡＤ１の出力（接触検出信号）もオフ状態となる。
しかし、物体の接触が有って、線状電極５３，５５と線状電極５４，５６との間に十分な導通が有る場合（接触抵抗が所定のしきい値以下になった場合）には、抵抗Ｒ２の上流側端子がアナログスイッチＳ１２により電源電圧ラインＶｃｃに接続された状態において、抵抗Ｒ２の下流側端子がケーブル状感圧スイッチ５１（即ち、線状電極５３，５５と線状電極５４，５６）とアナログスイッチＳ１とを介してグランドに接続され、ＯＰアンプＡ１の非反転入力は略グランドレベルとなる。このため、この瞬間に抵抗Ｒ２に十分な電流が流れるとともに、抵抗Ｒ２の上流側端子と下流側端子との間には抵抗Ｒ２の電圧降下分の電圧が発生し、この結果ＯＰアンプＡ３の出力がオン状態となって、ＡＮＤ回路ＡＤ１の出力もオン状態となり、物体の接触が検出される。
【００４０】
なお、上記検出動作において、抵抗Ｒ３，Ｒ４は、ケーブル状感圧スイッチ５１の接触抵抗（即ち、線状電極５３，５５と線状電極５４，５６との接触抵抗）がどの程度下がると、ＯＰアンプＡ３の出力がオン状態となって接触が検出されるかを決定する前述のしきい値を調整するためのものである。
また、ＡＮＤ回路ＡＤ１は、接触検出時期でないときに、この接触検出回路６０から誤った接触検出信号が出ないようにする。即ち、接触検出時期でないときには、アナログスイッチＳ１４がオフになって、ＡＮＤ回路ＡＤ１の一方の入力がオフ状態となるので、ＯＰアンプＡ３の出力に無関係に、ＡＮＤ回路ＡＤ１の出力がオフ状態に保持される。
【００４１】
なお、本例のような電荷転送型の静電容量センサの場合、各アナログスイッチがオンオフする周波数は、通常数ＫＨｚ以上の高速に設定することになる。このため、１回の接触検出時期におけるＡＮＤ回路ＡＤ１の出力で検知判定を行う場合、判定時間が相当短く制限される。そこで、実際のコントローラでの検知判定は、例えばＡＮＤ回路ＡＤ１の出力が接触検出時期においてオンとなる状態が所定回数以上連続したとき（即ち、所定時間以上、例えば数ｍｓｅｃ以上、ケーブル状感圧スイッチ５１がオンしている状態に相当するとき）に、物体の接触があったと判定するようにしてもよい。このことは、接近検知の判定や第１形態例の接触検知の判定についても同様である。
【００４２】
以上説明した第２形態例によれば、感圧スイッチを接触センサとして使用した本発明の物体検知センサ及び挟み込み検知装置が実現され、第１形態例と同様の効果に加えて、次のような固有の利点が得られる。即ち、従来品と同様のケーブル状感圧スイッチに対して、基本的に単純なケーブル状部材（ケーブル状電極１２）が１本増えただけの本体構成であるため、従来品の有効利用が図られ、設計や部品調達などの負担が少なくるとともに、より低コストで製造できるといった利点がある。なお、差分型の静電容量センサである必要がない場合には、ケーブル状電極１２は不要であり、センサ本体は、従来と同等の外形寸法に収まるとともに、従来品と基本的に略同様の構成でよい。
【００４３】
なお、本発明は上述した形態例に限られず、各種の変形や応用があり得る。
例えば、センサヘッド（ピエゾケーブル１１やケーブル状感圧スイッチ５１）や差分補正用電極（ケーブル状電極１２）は、必ずしも断面が円形のケーブル状のものでなくてもよい。一例として、テープ状金属を対向させ、その間にピエゾポリマを介装させたテープ状のセンサヘッドや、テープ状の差分補正用電極としてもよい。
また、上記第２形態例では、ケーブル状感圧スイッチ５１として、線状電極を４本有するものを例示したが、静電容量センサの検出電極としての電極面積が十分である場合には、図９に示したように、２本の線状電極を有するタイプであってもよい。
また、検出回路の構成も上記形態例に限定されない。本発明の基本思想は、例えば図７に示すように、基本的に接触センサとしての構成を有するセンサ本体（例えば、ピエゾケーブル１１）と、接触センサの検出回路（例えば、接触検出回路３０）と、前記センサ本体の導電体（例えば、シールド網線１８）を検出電極として利用する静電容量センサの検出回路（例えば、接近検出回路４０）とを備えた構成であればよく、各検出回路の詳細構成等は特に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】物体検知センサのセンサ本体の構造を示す断面図である。
【図２】物体検知センサの検出回路を示す図である。
【図３】物体検知センサの動作を説明する図である。
【図４】物体検知センサ（第２形態例）のセンサ本体の構造を示す断面図である。
【図５】物体検知センサ（第２形態例）の検出回路を示す図である。
【図６】物体検知センサ（第２形態例）の動作を説明する図である。
【図７】本発明の基本構成を説明する図である。
【図８】センサ本体の取り付け状態を説明する図である。
【図９】従来の感圧スイッチを示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
５ スライドドア（開閉体）
１０，５０ センサ本体
１１ ピエゾケーブル（センサヘッド）
１２ ケーブル状電極
１３ シールド電極
１５ 弾性体
１６ 心線（導電体）
１７ ピエゾポリマ
１８ シールド網線（導電体、検出電極）
１９ 保護外皮
２０ 心線（差分補正用検出電極）
３０，６０ 接触検出回路
４０ 接近検出回路
５１ ケーブル状感圧スイッチ（センサヘッド）
５２ チューブ
５３〜５６ 線状電極（導電体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の接触により変形して内部の対を成す導電体間の抵抗又は電圧が変化するセンサヘッドを有するセンサ本体と、
前記導電体間の抵抗又は電圧の変化に基づいて、前記センサ本体への物体の接触を検出して接触検出信号を出力する接触検出回路と、
前記センサヘッドの前記導電体を検出電極とし、この検出電極により構成される浮遊容量の変化に基づいて、前記センサ本体への物体の接近を検出して接近検出信号を出力する接近検出回路と
を備えることを特徴とする物体検知センサ。
【請求項２】
前記センサヘッドは、変形可能な導電体の対を自然状態で相互に離れるように配設してなり、
前記接触検出回路は、前記導電体が相互に接触して前記導電体間の抵抗が低下することに基づいて、前記センサ本体への物体の接触を検出して接触検出信号を出力するものであることを特徴とする請求項１記載の物体検知センサ。
【請求項３】
前記センサヘッドは、絶縁性のチューブの内面に複数の線状電極を互いに離れた状態で螺旋状に取付けてなり、前記線状電極が前記導電体として機能するケーブル状のものであり、
前記接近検出回路は、前記線状電極を前記検出電極とするものであることを特徴とする請求項２に記載の物体検知センサ。
【請求項４】
前記センサ本体は、前記センサヘッドの裏側に配設された差分補正用検出電極を備え、
前記接近検出回路は、前記検出電極により構成される浮遊容量に応じた値と、前記差分補正用検出電極により構成される浮遊容量に応じた値との差分値を演算し、この差分値の変化に基づいて、前記センサ本体への物体の接近を検出して接近検出信号を出力するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の物体検知センサ。
【請求項５】
前記センサ本体は、前記センサヘッドの裏側に沿うように配設されたケーブル状の差分補正用検出電極を備え、
前記接近検出回路は、前記検出電極により構成される浮遊容量に応じた値と、前記差分補正用検出電極により構成される浮遊容量に応じた値との差分値を演算し、この差分値に基づいて、前記センサ本体への物体の接近を検出して接近検出信号を出力するものであることを特徴とする請求項３に記載の物体検知センサ。
【請求項６】
前記センサ本体における前記センサヘッドと前記差分補正用検出電極との間には、弾性体が介装されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の物体検知センサ。
【請求項７】
前記センサ本体には、このセンサ本体の裏側を少なくとも含む非検知範囲を覆うように、シールド用のシールド電極が配設されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の物体検知センサ。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載された物体検知センサを備え、この物体検知センサの前記センサ本体を開閉体の開閉端部に取り付け、開閉体に挟み込まれる恐れのある位置範囲にある物体を検知することを特徴とする開閉体挟み込み検知装置。
【請求項１】
物体の接触により変形して内部の対を成す導電体間の抵抗又は電圧が変化するセンサヘッドを有するセンサ本体と、
前記導電体間の抵抗又は電圧の変化に基づいて、前記センサ本体への物体の接触を検出して接触検出信号を出力する接触検出回路と、
前記センサヘッドの前記導電体を検出電極とし、この検出電極により構成される浮遊容量の変化に基づいて、前記センサ本体への物体の接近を検出して接近検出信号を出力する接近検出回路と
を備えることを特徴とする物体検知センサ。
【請求項２】
前記センサヘッドは、変形可能な導電体の対を自然状態で相互に離れるように配設してなり、
前記接触検出回路は、前記導電体が相互に接触して前記導電体間の抵抗が低下することに基づいて、前記センサ本体への物体の接触を検出して接触検出信号を出力するものであることを特徴とする請求項１記載の物体検知センサ。
【請求項３】
前記センサヘッドは、絶縁性のチューブの内面に複数の線状電極を互いに離れた状態で螺旋状に取付けてなり、前記線状電極が前記導電体として機能するケーブル状のものであり、
前記接近検出回路は、前記線状電極を前記検出電極とするものであることを特徴とする請求項２に記載の物体検知センサ。
【請求項４】
前記センサ本体は、前記センサヘッドの裏側に配設された差分補正用検出電極を備え、
前記接近検出回路は、前記検出電極により構成される浮遊容量に応じた値と、前記差分補正用検出電極により構成される浮遊容量に応じた値との差分値を演算し、この差分値の変化に基づいて、前記センサ本体への物体の接近を検出して接近検出信号を出力するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の物体検知センサ。
【請求項５】
前記センサ本体は、前記センサヘッドの裏側に沿うように配設されたケーブル状の差分補正用検出電極を備え、
前記接近検出回路は、前記検出電極により構成される浮遊容量に応じた値と、前記差分補正用検出電極により構成される浮遊容量に応じた値との差分値を演算し、この差分値に基づいて、前記センサ本体への物体の接近を検出して接近検出信号を出力するものであることを特徴とする請求項３に記載の物体検知センサ。
【請求項６】
前記センサ本体における前記センサヘッドと前記差分補正用検出電極との間には、弾性体が介装されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の物体検知センサ。
【請求項７】
前記センサ本体には、このセンサ本体の裏側を少なくとも含む非検知範囲を覆うように、シールド用のシールド電極が配設されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の物体検知センサ。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載された物体検知センサを備え、この物体検知センサの前記センサ本体を開閉体の開閉端部に取り付け、開閉体に挟み込まれる恐れのある位置範囲にある物体を検知することを特徴とする開閉体挟み込み検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−８５９６１（Ｐ２００９−８５９６１Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８８９０８（Ｐ２００８−２８８９０８）
【出願日】平成２０年１１月１１日（２００８．１１．１１）
【分割の表示】特願２００３−４７０８１（Ｐ２００３−４７０８１）の分割
【原出願日】平成１５年２月２５日（２００３．２．２５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１１日（２００８．１１．１１）
【分割の表示】特願２００３−４７０８１（Ｐ２００３−４７０８１）の分割
【原出願日】平成１５年２月２５日（２００３．２．２５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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