JPH11134986A

JPH11134986A - 物体検出装置

Info

Publication number: JPH11134986A
Application number: JP31264697A
Authority: JP
Inventors: Ryochi Kato; 良智加藤; Hideto Kato; 秀人加藤
Original assignee: YASHIMA ENGINEERING KK
Current assignee: YASHIMA ENGINEERING KK
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 1999-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】人体などが検出部に接触または近接することに
よる該検出部における静電容量の変化を検出し、所定の
出力を行う物体検出装置の改良に関する。【解決手段】この物件検出装置は、屋内又は屋外にア
ースされてない状態でおかれた導電体からなる検出部８
と；前記検出部に人体等が接触することにより生ずる前
記検出部における静電容量の変化を検出する静電容量セ
ンサと１；所定距離をおいて位置する前記検出部と前記
静電容量センサを電気的に接続する接続手段５１と；前
記静電容量センサ１が所定レベル以上の静電容量にした
場合にそれを告知する告知手段３５と、を備えてなる。
屋内に置かれた金庫８１や、ベランダの手すり９３など
をそのまま検出部として利用でき、それらに接触あるい
は近接した人を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体検出装置に関
し、さらに詳しくは人体などが検出部に接触または近接
することによる該検出部における静電容量の変化を検出
し、所定の出力を行う物体検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近では、ビルやオフイスだけでなく、
一般住居や公共住宅などでも各種センサを用いた物体検
出装置を利用したセキュリティシステムが採用されてい
る。また、労働環境や生活環境をより快適にするために
も各種センサを利用したシステムが開発されている。

【０００３】例えば、住居やオフイスビルなどでは、外
部からの侵入者を検出する各種防犯セキュリティシステ
ムが設けられている。そして、センサを用いた物体検出
装置により何らかの異常を検出した場合には、警報を鳴
らしたり、離れた警備センターに信号を送り、警備員を
派遣するような方法がとられている。

【０００４】また、トイレにおいて使用者をセンサで検
出して自動的に水をながしたり、また洗面所の蛇口もセ
ンサにより使用者を検出してオン・オフするシステムが
開発されている。

【０００５】さらに、最近では、センサを用いた高年齢
者用の在宅介護システムなども提案されている。この在
宅介護システムでは、住居内の老人に異常がないかどう
かを例えばトイレの使用頻度や室内の移動状況などに基
づいて離れた場所から監視し、異常が検出された場合に
は、医師などを派遣するようになっている。

【０００６】以上のようなシステムでは、センサとし
て、赤外線センサや遠赤外線センサなどが一般的に用い
られている。しかしながら、赤外線センサの場合には、
発光装置や受光装置の表面がほこりや水滴などで汚れる
と、検出感度が著しく低下してしまうため、長時間の使
用により検出感度が低下したり、屋外などでは使用でき
ないという問題がある。また、遠赤外線センサの場合に
は、以上の問題の他に検出領域が制限されるという問題
もある。

【０００７】また、セキュリティには、上述したような
無人で侵入者などを検出するセキュリティシステムだけ
でなく、例えば特定の出入口や金庫やショーケースや絵
画・額縁などに人が勝手に触れた場合にそれを検出した
いというニーズもあるが、前述した赤外線センサや遠赤
外線センサを用いたシステムでは、このような個別の要
請にのみ対応することは難しいという問題がある。

【０００８】さらに、最近では、より生活環境を高める
ために、今まで人間が自ら行ってきた作業をセンサを使
って自動的に行えるようにしたいという要望や、高層住
宅などでより安全性の高い生活を送りたいという要望が
あり、そのような要望に応えるべく種々のセンサを利用
した技術が開発されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した赤
外線センサなどを用いた従来のセキュリティシステムの
問題及び種々の要望に鑑みなされたもので、室内屋外を
問わずいろいろな用途に利用可能なセンサを用いた物体
検出装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の物体検出装置は、屋内又は屋外にアースさ
れてない状態でおかれた導電体からなる検出部と、前記
検出部に人体等が接触することにより生ずる前記検出部
における静電容量の変化を検出する静電容量センサと、
所定距離をおいて位置する前記検出部と前記静電容量セ
ンサを電気的に接続する接続手段と、前記静電容量セン
サが所定レベル以上の静電容量にした場合にそれを告知
する告知手段から構成されている。

【００１１】好ましくは、前記静電容量センサは、静電
容量の変化を検出する検出電極と、前記検出電極の裏側
に所定の間隔をおいて設けられた少なくとも１枚の帯電
板と、前記帯電板の裏側に設けられたアース電極を有し
ている。

【００１２】また、好ましくは、前記電気的接続手段
は、静電容量の変化を検出する少なくとも一本の検出電
極線を有するケーブルから構成されている。

【００１３】さらに、前記ケーブルは、前記検出電極線
の両側の少なくともいずれか一方の側に対して絶縁体を
介して隣接する少なくとも１本の帯電線と、前記帯電線
に隣接する少なくとも一本のアース電極線を有してお
り、前記帯電線が前記検出電極線と前記アース電極線の
中心に位置している平板状フラットケーブルである。

【００１４】さらに、好ましくは、前記電気的接続手段
は、前記検出部に対して着脱自在に固定する取付手段を
有している。

【００１５】さらに、好ましくは、前記告知手段は警報
音を発する信号から構成されている。

【００１６】さらに、好ましくは、前記告知手段は点灯
する信号から構成されている。

【００１７】さらに、好ましくは、前記検出部は金庫か
ら構成されている。

【００１８】さらに、好ましくは、前記検出部は窓枠か
ら構成されている。

【００１９】さらに、好ましくは、前記検出部はポスト
から構成されている。

【００２０】さらに、好ましくは、前記検出部はベラン
ダの手すりから構成されている。

【００２１】さらに、好ましくは、前記検出部は、静電
容量の変化を検出する少なくとも一本の検出電極線を有
するケーブルから構成されている。

【００２２】さらに、前記ケーブルは、前記検出電極線
の両側の少なくともいずれか一方の側に対して絶縁体を
介して隣接する少なくとも１本の帯電線と、前記帯電線
に隣接する少なくとも一本のアース電極線を有してお
り、前記帯電線が前記検出電極線と前記アース電極線の
中心に位置している平板状フラットケーブルである。

【００２３】このように本発明の物体検出装置は、静電
容量センサを用いたので、アースされない状態で設けら
れた各種導電体をそのまま検出部として利用でき、既存
の物体をそのままセンサとして利用できる。

【００２４】静電容量センサは、従来から知られている
が、温度や湿度などの周囲の環境の影響を受けやすく、
安定した検出ができないという問題があったが、本件出
願人が先に出願した特願平８−２５７７７５号に記載し
た多層構造の電極構造と抵抗の時定数を適宜設定するこ
とにより、周囲の環境に影響を受けない安定的な検出が
可能となった。本発明は、この出願人の改良にかかる新
たな静電容量センサにより実現可能となったもので、今
までの静電容量センサの常識を越えて、種々の方面、特
に、セキュリティや生活環境の向上に好適に利用できる
静電容量センサを利用した物体検出装置を提供するもの
である。

【００２５】本発明は、このように周囲の環境に影響さ
れない安定した検出が可能な静電容量センサを用いてい
るので、屋外など雨やほこりの影響を受ける環境下であ
っても、接触又は被接触で物体の検出をすることがで
き、今まではできなかったいろいろな物体を検出でき
る。

【００２６】本発明の他の目的、構成及び効果は、図面
を参照して行う以下の実施例の説明からより明らかとな
るであろう。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２８】以下、本発明の実施形態について、添付図
面を参照して説明する。本発明にかかる物体検出装置で
は、該物体検出装置に対して接触又は接近する人や荷物
などの物体（以下、「被検出物」とする）を検出するた
めに、被検出物の接触又は接近時における静電容量の変
化を検出する静電容量センサを用いた物体検出装置を有
している。このような物体検出装置を用いることによ
り、単一の静電容量センサにより、検出物に接触又は接
近する被検出物を検出することが可能となる。

【００２９】図１は、上記物体検出装置の概略構成を示
す説明図である。この物体検出装置１は、同図に示すよ
うに、静電容量の変化を検出する検出部２と、前記検出
部における静電容量の変化を検出するととともに所定の
出力をする検出及び出力回路が実装されたセンサ回路６
と、電源部（直流電源）７とを有しており、全体で１つ
の静電容量センサを構成している。

【００３０】上記検出部２は、主に、所定間隔をおいて
配置された検出電極３と、帯電板４と、アース電極５と
で構成されている。帯電板４は、検出電極３とアース電
極５との間に位置し、これらの検出電極３、帯電板４お
よびアース電極５は、互いに絶縁された状態で配置され
ている。この場合、検出電極３、帯電板４およびアース
電極５は、互いに平行であるのが好ましい。本発明で
は、このような検出電極３、帯電板４及びアース電極５
を有する検出部２が、例えば金庫やポスト等を対象とす
る導電体の検出物８に対して所定距離をおいて設けられ
ている。そして、周囲を被覆して絶縁された導通ケーブ
ル５１が、検出物８と検出電極３を電気的に接続してい
る。これにより検出物８が検出電極３と電気的に一体化
することになる。なお、検出部の感度を下げてかつ感度
を安定させるために、アース電極５と検出物８を電気的
に接続してもよい。ここで、導通ケーブルの電気的接続
をなす部分の材質限定されず、銅又はアルミ等の導電体
の全てを含む。

【００３１】本発明では、検出電極３と帯電板４との間
及び帯電板４とアース電極５との間の空間に、それぞれ
隣接する部材と互いに絶縁するための絶縁材が配設され
ている。そして、検出電極３からアース電極５とアース
電極５との間の絶縁材までが、図示しない絶縁材（支持
部材）により一体に支持され、全体で１つのユニット状
に形成されおり、このユニットが静電容量センサ１の一
部を構成している。

【００３２】この検出電極３は、平板状に形成されてお
り、後述するセンサ回路６の容量検出部１３の一方の電
極に接続されている。この検出電極３の構成材料は、検
出電極として機能し得る材料であれば特に限定されない
が、通常、各種金属材料または導電材料が用いられる。
検出電極３の構成材料としては、例えば、アルミニウ
ム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ステンレス鋼、導
電フィルム、導電ゴム、導電ビニール等が挙げられる。

【００３３】また、帯電板４は、本発明では、細長い平
板状に形成される。この帯電板４の構成材料は、帯電板
として十分な電荷を帯電する機能を有する材料であれば
特に限定されないが、通常、各種金属材料または導電材
料が用いられる。帯電板４の構成材料としては、例え
ば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ス
テンレス鋼、導電フィルム、導電ゴム、導電ビニール等
が挙げられる。

【００３４】また、アース電極５も細長い平板状に形成
されている。このアース電極５の構成材料は、アース電
極として機能し得る材料であれば特に限定されないが、
通常、各種金属が用いられる。このような金属材料とし
ては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、
銅合金、ステンレス鋼などが挙げられる。また、前述し
た絶縁物質としては、例えば、各種樹脂材料等の絶縁材
料が挙げられる。

【００３５】このように、本発明の物体検出装置をなす
静電容量センサ１の検出部２は、以上のような帯電板４
を有しているので、検出電極３と帯電板４との間で一種
のコンデンサが形成され、この帯電板４が、検出電極３
に帯電している電荷量に応じて、検出電極３へ電荷を供
給したり、または検出電極３から電荷を吸収する（帯電
板４が検出電極３への電荷の供給・吸収部として機能す
る）。これにより、検出電極３には、常に一定量の電荷
が迅速に補給、蓄積されるので、検出部２自体の感度が
向上するとともに、その感度が安定する。

【００３６】また、以上の構造を有する本発明の物体検
出装置をなす静電容量センサ１では、検出電極３と帯電
板４との間及び帯電板４とアース電極５との間で、直列
に接続された２つのコンデンサが形成されるので、その
部位の静電容量が低下し、それにより、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。すなわち、外部環境の変動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、静電容量セン
サの検出精度が向上する。

【００３７】すなわち、従来の静電容量センサは、外部
環境の影響を受けやすかったため、安定した環境下でし
かも限られた小さな検出電極を用いたものしか実用性が
なかったが、本発明では、以上のように検出電極３の他
に帯電板４及びアース電極５を備え、それにより外部環
境の影響下であっても安定した検出感度が提供される。

【００３８】前記センサ回路６は、検出電極３の検出面
３Ａの反対側の面３Ｂに設置されている。この場合、セ
ンサ回路６は、帯電板４から絶縁されている。このよう
に、センサ回路６を検出電極３の面３Ｂに設置すること
により、センサ回路６自体が検出面３Ａと帯電板４との
間でさらに別のコンデンサを形成することになり、この
コンデンサが、直列に接続された複数のコンデンサ（検
出電極３、帯電板４、アース電極５等で形成された複数
のコンデンサ）のうちの１つを構成することになる。そ
れにより、外部環境の変動によるセンサ回路６が受ける
影響が減少し、外部環境の変動による静電容量センサの
検出精度の低下が抑制される。また、センサ回路６を検
出電極３の検出面３Ａに設けないので、検出面３Ａを平
面にすることができる。

【００３９】このセンサ回路６に実装されている検出回
路は、電源部７のプラス側端子７Ａおよびマイナス側端
子７Ｂに電気的に接続されており、この電源部７から前
記検出回路に電力が供給される。以下、「電気的に接
続」を単に「接続」という。なお、検出回路について
は、後に詳述する。

【００４０】ここで、この物体検出装置１では、帯電板
４とアース電極５との間の距離Ｌ3の設定により検出部
２の感度（静電容量センサの感度）を設定しすることが
できる。この場合、帯電板４とアース電極５との間の距
離Ｌ3 を大きくする程、検出部２の感度が向上するが、
静電容量センサの検出精度が低下するので、これらを考
慮して、Ｌ3 を適宜決定する。また、検出電極３、帯電
板４およびアース電極５の面積をほぼ同一とするのが好
ましい。

【００４１】なお、検出電極３に接続されている導電体
である検出物８は大地との間で完全アースされておら
ず、そのため該検出物８も前記アース電極５との間でコ
ンデンサを形成し、該検出物８にもプラス電子を蓄える
ことができる。そのため、検出物８に被検出物が接近又
は接触することにより、帯電されている電荷が変化する
ので、検出物８全体を検出電極（タッチＯＮのスイッ
チ）とすることができる。この検出電極として感度は、
後述する減衰器の構成を適宜変更することにより、調整
することが可能となる。

【００４２】次に、上記静電容量センサのセンサ回路６
について説明する。このセンサ回路６には、静電容量の
変化を検出することができるものであれば、種々の回路
を使用することができる。図２は、そのような検出回路
の一例を示すブロック図である。

【００４３】同図に示すように、検出回路６は、概略、
パルス信号発生回路１０と、抵抗１２と、容量検出部１
３と、差動増幅器１４と、交流電圧を直流電圧に変換す
るＡＣ−ＤＣ変換器１５と、比較器１６とで構成されて
いる。

【００４４】前記パルス信号発生回路１０、抵抗１２、
差動増幅器１４、ＡＣ−ＤＣ変換器１５及び比較器１６
は、この順序で接続されている。抵抗１２の一端側に
は、前記容量検出部１３が接続されている。これら抵抗
１２および容量検出部１３により、センサ回路６におけ
る減衰器１９が構成される。

【００４５】この容量検出部１３は、被検出物Ｓの接近
又は離反により静電容量が変化する一種のコンデンサか
らなるもので、一対の電極片１３Ａ（検出電極片）と１
３Ｂ（ガード電極片）とを有している。そして、この検
出電極片１３Ａが前記検出部２の検出電極３と接続さ
れ、被検出物Ｓが検出電極３と接続している検出物８に
接近又は離反することによる静電容量の変化を検出でき
るようなっている。

【００４６】また、前記センサ回路６の容量検出部１３
のガード電極片１３Ｂをアース電極５に接続するととも
に、その間に可変コンデンサを入れるようにすることも
できる。このようにすれば、容量検出部１３の検出電極
片１３Ａが検出部２の検出電極３に接続され、またガー
ド電極１３Ｂが検出部２のアース電極５に接続されるこ
とから、検出電極３とアース電極５との間で、容量検出
部１３と実質的に同様なコンデンサを形成することにな
る。そのため、検出電極３の感度がより高まり、しかも
前記可変コンデンサを適宜調整することにより、アース
電極５からガード電極１３Ｂへの電荷の移動を任意に調
節でき、検出電極３の感度の調整も容易に行える。

【００４７】パルス信号発生回路１０からは、電圧ｖ1
のパルス信号が出力されている。このパルス信号発生回
路１０からの出力信号は、減衰器１９と、差動増幅器１
４のマイナス側端子とにそれぞれ入力される。容量検出
部１３の静電容量（検出部２の静電容量）Ｃは、被検出
物Ｓが検出電極３と導通する検出物８に接近又は接触す
ると増加し、被検出物Ｓが検出電極３の検出面３Ｂから
遠ざかると減少する。すなわち、容量検出部１３の静電
容量は、通常は容量のバランスがとれた状態にあるが、
被検出物Ｓが、検出物８に接近又は離反することにより
バランスが崩れ、それによって被検出物Ｓを検出できる
ようになっている。

【００４８】減衰器１９においては、パルス信号発生回
路１０からの出力信号を、容量検出部１３の静電容量Ｃ
の値に応じて減衰して出力する。この減衰器１９からの
出力信号は、差動増幅器１４のプラス側端子に入力され
る。この場合、減衰器１９からの出力信号の電圧、すな
わち容量検出部１３の片端電圧をｖ2 とする。

【００４９】差動増幅器１４は、前記ｖ1 とｖ2 との差
（差分値）を増幅し、電圧ｖ3 の信号を出力する。この
差動増幅器１４からの出力信号は、ＡＣ−ＤＣ変換器１
５に入力され、ＡＣ−ＤＣ変換器１５において、交流
（交流電圧）から直流（直流電圧）に変換される。この
場合、ＡＣ−ＤＣ変換器１５からの出力信号の電圧をＶ
4 とする。

【００５０】ＡＣ−ＤＣ変換器１５からの出力信号は、
この比較器１６に入力され、予め設定されている所定の
しきい値（基準電圧）と比較される。電圧ｖ4 がしきい
値より大きい場合には、ハイレベルの信号（Ｈ）が比較
器１６から出力され、電圧ｖ4 がしきい値以下の場合に
は、ローレベルの信号（Ｌ）が比較器１６から出力され
る。

【００５１】ここで、検出電極３と導通状態にある検出
物８に被検出物Ｓが接近又は接触すると、検出電極３及
び検出物８に帯電しているプラス電子が放出され、それ
により容量検出部の静電容量Ｃが増加し、その結果、減
衰器１９からの出力信号の電圧ｖ2 が減少する。そし
て、電圧ｖ2 が減少すると、作動増幅器１４からの出力
信号の電圧ｖ3 が増加し、ＡＣ−ＤＣ変換器１５からの
出力信号の電圧ｖ4 が増加する。この場合、電圧ｖ4 が
しきい値を超えるまでは、ローレベルの信号（Ｌ）がセ
ンサ回路６から出力され、電圧ｖ4 がしきい値を超える
と、ハイレベルの信号（Ｈ）がセンサ回路６から出力さ
れる。

【００５２】この静電容量センサ１では、検出距離Ｌ1
は、検出部２の感度と、しきい値との組み合わせにより
定まる。この検出距離Ｌ1 の設定や調整は、しきい値を
所定値に固定し、検出部２の感度の設定や調整により行
うのが好ましい。その理由は、下記の通りである。

【００５３】しきい値を変更し得るようにするために
は、比較器１６に、しきい値調整用の可変抵抗（可変抵
抗は、比較的大きい静電容量を有する）を設置する必要
があり、この場合、外部環境の変動により、可変抵抗の
持つ静電容量の変動がノイズとなり、容量検出部１３の
静電容量Ｃの検出に悪影響を及ぼすことがあるが、しき
い値を所定値に固定する場合には、比較器１６の前記可
変抵抗を省略することができるので、前記のようなノイ
ズの発生を抑制することができ、これにより静電容量セ
ンサ１の検出精度が向上する。

【００５４】以上説明したように、静電容量センサ１に
よれば、検出部２が帯電板４を有しているので、検出部
２自体の感度が向上し、外部環境の変動による検出部２
の静電容量の変化量が低減され、これによりノイズに対
する信号の割合（Ｓ／Ｎ比）が増大し、静電容量センサ
１の検出精度が向上する。

【００５５】なお、上記センサ回路６については、本件
出願人が出願した特願平８−２５７７７５号の図３ない
し図９に記載したように、種々の改良を加えることがで
き、それにより検出感度を高めて検出距離を増大させた
り、外部要因の影響を少なくして安定した検出をするこ
とが可能となる。また、本発明では、静電容量センサ１
の検出回路６の構造は、それらの例に限定されるもので
はなく、所定の静電容量の変化を検出した場合に、所定
の出力がなされるものであれば、どのようなものでもよ
いことはいうまでもない。

【００５６】図３は、上述の静電容量センサ１を金庫に
設置した場合の本発明の第１実施形態を示している。図
中符号８１は導電体からなる金庫を示しており、導通ケ
ーブル５１が金庫８１と静電容量センサ１を導通可能に
電気的に接続している。この静電容量センサ１は、静電
容量の変化を検出する検出部２と、前記検出部における
静電容量の変化を検出するととともに所定の出力をする
検出及び出力回路が実装された図２に示したようなセン
サ回路（図示せず）と、電源部（直流電源）（図示せ
ず）とを有している。

【００５７】ここで金庫８１は、大地とのアースがとら
れていない状態で存在しており、金庫８１自体が図１に
示すような検出電極３の一部をなすことになる。その結
果、金庫８１の表面には、プラス電子が存在しており、
それに人体等の被検出物が接触するとプラス電子が移動
して検出電極３における容量バランスがくずれ、それに
基づいて被検出物体を検出することができる。そして、
そのような被検出物が検出された場合にはセンサ回路か
ら所定の出力がなされ、該出力は例えば警報等を鳴らす
ことも可能である。なお、所定の出力による効果は警報
等に限定されず、たとえば点灯又は点滅する信号等、人
間の五感に訴えるもの全てを含む。

【００５８】その結果、金庫の一部に物体が接触する
と、上述した原理に基づいて検出電極３の静電容量が変
化し、センサ回路の容量検出部を介してその存在を検出
することが可能となる。

【００５９】なお、金庫の中には、該金庫の底面が建物
側（大地）とアースされた状態のものもある。この場合
は、その底面側に対して塗料などの絶縁層を設け、導電
体である金庫をアースされない状態で設置することによ
り、該金庫を検出電極として利用することができる。

【００６０】金庫８１に対する遠隔電極３１の取り付け
は、ビス等の他マグネット等の磁力によるものであって
もよい。すなわち、遠隔電極３１の取り付けは、金庫８
１と物質検出装置２０との間の導通状態が確保される限
りいかなるものであってもよい。

【００６１】しかしながら、金庫８１の全面に対して防
錆塗装等が施されている場合において、マグネットによ
る遠隔電極３１の固定手段によっては金庫８１と物質検
出装置２０との間の導通は確保されない。塗装によって
金庫８１の表面が絶縁状態にあるからである。このよう
な場合には上述した検出電極の感度調整によってセンサ
の感度を高くすることが有効である。また、検出電極の
感度を高くすることによって非接触型の物体検出装置を
構成することも可能である。その他、遠隔電極３１を固
定する場所の塗装は剥して導電体層を露出させてもよ
い。

【００６２】なお、図３において遠隔電極３１は、永久
磁石を備えたアルミ板から構成されており、磁力によっ
て金庫８１に固定されている。また、導通ケーブル５１
の端部にはコネクターが設けられており（図示せず）、
該コネクターを収容するためのソケットが遠隔電極３１
に設けられている。このような、磁石による固定手段に
よって遠隔電極３１の取り付けが容易になり、さらに着
脱容易な取り付け手段が提供される。なお、着脱容易な
取り付け手段はこれに限定されず、たとえば金庫８１の
底面に隙間がある場合には、そのような隙間に挿入して
もよい。一方、導通ケーブル５１端部のコエクター及び
遠隔電極３１のソケットによって、検出物に遠隔電極３
１を固定したままで、導通ケーブルを着脱が可能にな
る。

【００６３】次に本発明の第２実施形態を示す。図４に
は、導電体の窓枠であるアルミサッシ８２及び静電容量
センサ１が示されており、上述と同様に遠隔電極３１が
アルミサッシ８２に対してビス止めによって固定されて
いる。この第２実施形態によればアルミサッシ自体を物
体検出装置にすることができる。したがって、このよう
なアルミサッシに人間が接触することによって静電容量
が変化し、さらに人間がアースになって窓枠８２に帯電
している電子が流れる。そして、被検出物が検出された
場合には、センサ回路から所定の出力がなされることに
なる。この場合、アルミサッシ８２は、木材などの絶縁
物を介して、大地から絶縁された状態にあるので、窓に
対する接触又は非接触による静電容量の変化を本発明の
物体検出装置により検出することができる。なお、この
場合、検出物はアルミサッシに限定されない。すなわ
ち、窓枠バリアとしてサッシ窓枠、サッシ雨戸又はドア
枠等に静電容量センサを取り付けてもよい。これにより
アルミサッシ自体がセンサになるので、犯罪が起こる前
に、窓際で不審者をシャットアウトすることも可能にな
りる。

【００６４】図５に示す第４形態には郵便ポスト８３、
静電容量センサ及び導通ケーブル５１が示されている。
ポスト８３は大地に対して絶縁状態に保持されており、
導通ケーブル５１が静電容量センサ１とポスト８３を電
気的に接続している。さらに静電容量センサ１には出力
装置３５が接続されており、静電容量センサ１からの所
定の出力によって点滅信号等を発することを可能にして
いる。このような発明により、郵便ポスト８３を目視に
よる確認することなく、点滅信号等の告知手段によって
郵便配達の有無を確認することができる。

【００６５】また、この第４実施形態の別の態様として
は図６に示すような、マンションやアパート等の集合住
宅向けの郵便ポスト８４、８４…が挙げられる。これに
より、ポスト８４、８４…に挿入された郵便物を検知す
ることによって出力された信号をコントローラー３６に
よって各部屋ごとの信号を識別し、この識別された信号
を出力装置３５によって各部屋に配信することが可能に
なる。すなわち、高層住宅等においては、実際にポスト
内を確認する等の苦労から解放される。また、このよう
な無人ポスト監視システムにより子供や不審者等のいた
ずらを防止することが可能になる。さらに、郵便物の盗
難防止等の面においても有効である。

【００６６】次に本発明の第５実施形態を以下を示す。
図７に示すのは平板状のフラットケーブル５２であり、
図７中（イ）は該フラットケーブルの全体斜視図を、
（ロ）は該フラットケーブルの断面図を示している。図
７（ロ）に示すように、フラットケーブルの中心に検出
電極線３’が配設されており、さらに検出電極線３’を
挟むように帯電線４’配設されており、さらにまた該フ
ラットケーブルの両端部にアース電極線５’が配設され
ている。ケーブルをこのような構造にすることにより、
検出線が一本の場合と比較して、そのケーブルの構造自
体の検出能力を調整することが可能になる。したがっ
て、導通ケーブルの検出感度を調節することが可能にな
る。また、このフラットケーブル５２には、図１に示す
検出部２と同様にコンデンサが形成されるので、フラッ
トケーブル５２自体を検出部にすることが可能になる。
すなわち、フラットケーブル５２には、検出電極線３’
と帯電線４’との間で一種のコンデンサが形成され、こ
の帯電線４’が、検出電極３に帯電している電荷量に応
じて、検出電極線３’へ電荷を供給したり、または検出
電極線３’から電荷を吸収する。なお、このようなフラ
ットケーブル５２の構成を検出電極線３’のみとして、
上述した導通ケーブル５１の構成にすることができるこ
とはいうまでもない。

【００６７】図９には、本発明の第６実施形態として前
記フラットケーブルの実施態様を示している。図９中
（ハ）はフラットケーブル５２自体をコードセンサとす
る使用形態を示している。（ハ）において、フラットケ
ーブル５２は、検出電極線３’、帯電線４’、アース電
極線５’をそれぞれ静電容量センサ１の検出電極３、帯
電板４、アース電極５に電気的に接続している。すなわ
ち、この場合フラットケーブル５２自体がコンデンサを
形成して検出部としての機能を有することになる。な
お、図３ないし図６に示した実施形態において、導通ケ
ーブル５１に代えて本実施形態のフラットケーブル５２
を使用してもよい。

【００６８】（ニ）に示すのは、（ハ）のフラットケー
ブルを、さらに分岐用ソケット９１介して２方向にフラ
ットケーブルを伸ばした状態を示している。これによ
り、より広い面積をコードセンサによって監視すること
ができる。なお、（ニ）の実施形態においてフラットケ
ーブルを分岐させる数は２方向に限定されず、たとえば
３方向以上に伸びていてもよい。

【００６９】図１０は本発明の第７実施形態を示してお
り、マット９２に対してフラットケーブル５２が配設さ
れている状態を示している。フラットケーブル５２は、
上述と同様に静電容量センサに対して電気的に接続され
ているので、マット自体がフラットケーブルを介して検
出物を構成することになる。このように、マット９２内
部にフラットケーブル５２を配設することにより、屋外
環境にも耐えることができるセンサの提供が可能にな
る。さらに、従来の感圧センサにと比較して安価なセン
サの提供が可能になる。なお、このような床下に設ける
物体検出装置の検出物はマットに限定されず、たとえば
石床に設けてもよい。

【００７０】次に本発明の第８実施形態について詳述す
る。近年、増加傾向にある犯罪に対処するためには防犯
システムを欠かすことはできない。しかしながら、一般
市民の住居となるマンションやアパート等にそのような
システムを備えたものは数少ない。また、現在市販され
ている防犯システムは値段が高価でシステム自体が複雑
であり誤動作するものも少なくない。一方、未婚女性の
単身生活が増加する現況においては、防犯システムを完
備したマンションの提供が強く望まれている。

【００７１】図１０は、マンション等のベランダ９３、
導通ケーブル５１及び静電容量センサ１を示している。
ベランダ９３は導電体から構成されており、符合９９で
示す部分において絶縁処理が施されている。このベラン
ダ９９は静電容量センサ１に対して、導通ケーブル５１
を介して電気的に接続されている。したがって上述した
実施形態と同様に、ベランダ９９が検出物を構成して被
接触物に接触又は接近を検知することが可能になる。こ
のように、本発明の物体検出装置をベランダに取り付け
ることによって、誤動作の少ない防犯システムを容易に
取り付けることができる。すなわち、本発明のよる感度
調節可能な静電容量センサの構成によって、自動車のヘ
ッドライトや落ち葉に反応しないのはもちろん、カラス
等の小動物にも反応しないように感度を調整することも
可能である。

【００７２】図１１は、図１０のような絶縁処理を施す
ことのできないベランダ９３に対する本発明の実施形態
を示している。このような場合には、上述のフラットケ
ーブル５２をたとえばチューブ状の手すり内部に挿入
し、又は手すりの表面に対してフラットケーブル５２を
巻き付けてもよい。すなわち、手すりが大地とアースア
ース状態にあり、かつ絶縁不可能な場合であっても、該
ベランダの手すりに対して物質検出装置の取り付けは可
能である。

【００７３】これにより、マンション等の高層住宅にお
いて、幼児や高齢者のベランダからの落下事故が未然に
防止される。また、オフィスのベランダに利用した場合
には、不審人物の侵入を未然に防止することが可能とな
る。

【００７４】本発明は、図１及び図２に示すような帯電
板を有する電極構造及びセンサ回路を採用したことによ
り、外部環境の変化にも影響を受けず、安定した検出が
可能な大きな検出電極を用いることができる静電容量セ
ンサが開発されたことに起因するものであるが、そのよ
うな静電容量センサを用いた物体検出装置の応用例は、
上述した実施形態に限定されることなく、多数の応用が
考えられる。

【００７５】その他本発明の工業上利用可能な実施形態
について詳述する。まず、一般市民の生活に関する分野
においては、たとえばキッチン台又は流し台に静電容量
センサを設けて流し台自体を物体検出装置にしてもよ
い。これに類似するものとしては、従来水道メータ等を
利用した無人監視システムもあったが、水流よる監視の
みでは高齢者の生活状況を監視するのには困難を要して
いた。このように流し台の使用状況を検知することによ
って、例えば一人住まいの高齢者の生活リズムの監視シ
ステムが容易に提供される。また、お手洗いに設置して
周知技術である赤外線感知システムの変わりに利用して
もよい。

【００７６】さらに、近年及び将来迫りつつある高齢化
社会においては、高齢者の世話を請け負う人間の減少が
深刻な問題となりつつある。したがって、かかる高齢化
社会に対応するべく機械化を促進させる必要がある。そ
こで、たとえば老人介護施設等のベットに静電容量セン
サを設置して、お年寄りの存在を該センサに監視させて
もよい。また、そのような老人介護施設の周囲に存在す
る危険地域に静電容量センサを設置してお年寄りや児童
が崖や土砂崩れ等の危険エリアに入ることを防止するこ
とも可能になる。

【００７７】また、壁の裏側にセンサを設置してタッチ
レスのワイドな照明用壁スイッチにしてもよい。すなわ
ち、たとえば夜間に帰宅した場合には、照明用スイッチ
を探すことが困難である一方、そのような暗闇の中を歩
行すれば転倒等の危険を伴う。しかしこのようなセンサ
を設けることによって、スイッチのある場所を捜すこと
なく、壁にタッチすれば照明が点灯するので、夜間にお
ける照明の点灯が容易になる。この場合、通常使用され
る凸状のスイッチを壁に対して設けることを要しないの
で、部屋の美感を損ねることはない。さらに、壁に掛け
た絵画等にセンサを取り付けて絵画自体を照明用のスイ
ッチにしてもよい。その他、たとえばタイルスイッチと
して、タイルの裏面に被接触のワイドスイッチを設けも
よい。

【００７８】次に、防犯及び保守・管理面への利用とし
ては、たとえば駐車場に静電容量センサを設置すること
によって、公共施設及びオフィス街における無断駐車車
両を検知するようにしてもよい。これにより無断駐車が
防止されるだけでなく車両へのいたずらを防止すること
も可能である。さらに、展示中の高級車両の管理におい
ても有効である。

【００７９】また、掲示板に静電容量センサを設けて該
掲示板に人間が触れると検知するようにしてもよい。こ
れにより、例えば選挙等に掲示する公共のポスターへの
いたずらを防止することが可能になる。

【００８０】近年の犯罪は、より凶悪なり、かつ技術的
にも高度になりつつある。したがって、単に警戒アラー
ム、防犯カメラ又は防犯センサを設けただけでは完全な
る防犯システムということはできない。すなわち、その
ような防犯システム機能の破壊をも防止する目的で警戒
アラーム、防犯カメラ及び防犯センサに対して上述した
静電容量センサを設けてもよい。

【００８１】また、一般住宅、オフィス又は公共施設に
おける警戒中のエリアやドアに設けてもよい。これによ
り不審人物の侵入が防止される。またオフィス内におけ
る一部の立ち入り禁止エリアに設けてもよい。これによ
り危険地域への侵入又は社内機密の漏洩等が防止され
る。さらに、ロッカー又はデスクの引き出し等の個人的
使用する個所に設けてもよい。これにより、各個人のプ
ライバシーを保護することが可能になる。

【００８２】その他の保守・管理面における本発明の利
用形態としては、警戒区域の出入り口に設けて入退出を
検知するようにしてもよい。この場合出入口に限られ
ず、非常口等に設けてもよい。また、高級装飾品等のシ
ョーケースに触れると検知するようにしてもよい。さら
に、美術館等において展示中の絵画、額縁及び彫刻等の
置物に接触すると検知するようにしてもよい。

【００８３】また、浸水防止対策として本発明の静電容
量センサを利用してもよい。すなわち、コンピュータを
利用して情報を管理する会社等は多い。このようなオフ
ィスにおいてコンピュータルームへの浸水はコンピュー
タ及びその周辺機器の故障をもたらす危険を招き、さら
には蓄積されたデータの破損の危険性もある。

【００８４】なお、赤外線センサなどを用いると、投光
面や受光面に汚れや埃が付着して、正常な検出ができな
くなる事態が生じる。しかしながら、本発明の原理を利
用した静電容量センサを使用する場合には、検出面表面
の汚れなどは検出精度にほとんど影響を与えないので、
これらの例には非常に適した物体検出装置である。

【００８５】

【発明の効果】本発明は、このように周囲の環境に影響
されない安定した検出が可能な静電容量センサを用いて
いるので、屋外など雨やほこりの影響を受ける環境下で
あっても、接触又は被接触で物体の検出をすることがで
き、今まではできなかったいろいろな物体を検出でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の物体検出装置の概略図である。

【図２】本発明の物体検出装置の回路図である。

【図３】本発明の物体検出装置の検出物に金庫を用いた
全体斜視図であり、第１実施形態を示している。

【図４】本発明の物体検出装置の検出物に窓枠を用いた
全体図であり、第２実施形態を示している。

【図５】本発明の物体検出装置の検出物にポストを用い
た全体図であり、第３実施形態を示している。

【図６】本発明の物体検出装置の検出物に集合住宅用ポ
ストを用いた全体図であり、第４実施形態を示してい
る。

【図７】本発明の物体検出装置の検出物にフラットケー
ブルを用いた全体図及び断面図であり、第５実施形態を
示している。

【図８】本発明の物体検出装置の検出物にフラットケー
ブルを用いた全体斜視図であり、第６実施形態を示して
いる。

【図９】本発明の物体検出装置の検出物にマット及びフ
ラットケーブルを用いた全体斜視図であり、第７実施形
態を示している。

【図１０】本発明の物体検出装置の検出物にベランダを
用いた全体斜視図であり、第７実施形態を示している。

【図１１】本発明の物体検出装置の検出物に非絶縁タイ
プのベランダを用いた全体斜視図であり、第７実施形態
を示している。

【符号の説明】

１静電容量センサ２検出部３検出電極３’ 検出電極線４帯電板４’ 帯電線５アース電極５’ アース電線７電源部８検出物３１遠隔電極３５出力装置３６コントローラ５１導通ケーブル５２フラットケーブル８１金庫８２アルミサッシ８３ポスト８４集合住宅用ポスト９１分岐ソケット９２マット９３ベランダ９９絶縁体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】屋内又は屋外にアースされてない状態で
おかれた導電体からなる検出部と；前記検出部に人体等
が接触することにより生ずる前記検出部における静電容
量の変化を検出する静電容量センサと；所定距離をおい
て位置する前記検出部と前記静電容量センサを電気的に
接続する接続手段と；前記静電容量センサが所定レベル
以上の静電容量にした場合にそれを告知する告知手段
と；から構成されていることを特徴とする物体検出装
置。
【請求項２】前記静電容量センサは、静電容量の変化を検出する検出電極と；前記検出電極の
裏側に所定の間隔をおいて設けられた少なくとも１枚の
帯電板と；前記帯電板の裏側に設けられたアース電極
と；を有していることを特徴とする請求項１に記載の物
体検出装置。
【請求項３】前記電気的接続手段は、静電容量の変化
を検出する少なくとも一本の検出電極線を有するケーブ
ルから構成されていることを特徴とする請求項１又は２
に記載の物体検出装置。
【請求項４】さらに、前記ケーブルは、前記検出電極線の両側の少なくともいずれか一方の側に
対して絶縁体を介して隣接する少なくとも１本の帯電線
と；前記帯電線に隣接する少なくとも一本のアース電極
線と；を有しており、前記帯電線が前記検出電極線と前記アース電極線の中心
に位置している平板状フラットケーブルであることを特
徴とする請求項３に記載の物体検出装置。
【請求項５】前記電気的接続手段は、前記検出部に対
して着脱自在に固定する取付手段を有していることを特
徴とする請求項１ないし４に記載の物体検出装置。
【請求項６】前記告知手段は、警報音を発する信号か
ら構成されていることを特徴とする請求項１ないし５に
記載の物体検出装置。
【請求項７】前記告知手段は、点灯する信号から構成
されていることを特徴とする請求項１ないし５に記載の
物体検出装置。
【請求項８】前記検出部は、金庫から構成されている
ことを特徴とする請求項１ないし７に記載の物体検出装
置。
【請求項９】前記検出部は、窓枠から構成されている
ことを特徴とする請求項１ないし７に記載の物体検出装
置。
【請求項１０】前記検出部は、ポストから構成されて
いることを特徴とする請求項１ないし７に記載の物体検
出装置。
【請求項１１】前記検出部は、ベランダの手すりから
構成されていることを特徴とする請求項１ないし７に記
載の物体検出装置。
【請求項１２】前記検出部は、静電容量の変化を検出
する少なくとも一本の検出電極線を有するケーブルから
構成されていることを特徴とする請求項１ないし７に記
載の物体検出装置。
【請求項１３】さらに、前記ケーブルは、前記検出電極線の両側の少なくともいずれか一方の側に
対して絶縁体を介して隣接する少なくとも１本の帯電線
と；前記帯電線に隣接する少なくとも一本のアース電極
線と；を有しており、前記帯電線が前記検出電極線と前記アース電極線の中心
に位置している平板状フラットケーブルであることを特
徴とする請求項１２に記載の物体検出装置。