JP2006153801A - 接触状態検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の超音波センサの構成を利用して、従来と異なる手法により物の接触を判定することができる接触状態検出装置を提供する。さらに、障害物の距離を測定する用途にも利用できる接触状態検出装置を提供する。
【解決手段】 接触状態検出装置の構成を、検出面と、超音波マイクロフォンとを有し、検出面への物の接触により生じた検出面の振動を超音波マイクロフォンにより、電気信号として出力する検出部と、検出部から出力された電圧信号の振幅の絶対値に基づいて、検出部が接触しているか否かを判定する制御部とを備える構成とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、接触状態検出装置（いわゆる接触センサ）に関するものであり、特に、超音波センサの構成を利用できる接触状態検出装置に関するものである。

従来、車両周辺の障害物を検出する測距センサの１つとして、超音波センサ（クリアランスソナー）がある。この超音波センサは、車両の前後バンパ等の車両周囲に装着された検出部としての超音波マイクロフォンと、制御部とを有している。そして、超音波マイクロフォンから超音波を送信し、その超音波の障害物による反射波を検出し、電気信号として制御部に出力する。制御部で、超音波の超音波センサと障害物との間の往復に要した時間を計測することで、障害物までの距離が求められる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−６３３３５号公報

上記した通り、車両に搭載される超音波センサは、超音波センサと物との距離を測定する用途にのみ用いられる。ここで、一般に、製品の用途が広いほど、すなわち、汎用性が高いほど、製品の価値が高いと考えられる。したがって、超音波センサを他の用途に用いられることが望ましい。

そこで、本発明者らは、超音波センサを接触センサとして利用することを検討した。図１５に、超音波センサにおいて、その振動面に物が接触している状態と接触していない状態とにおける超音波センサの検出部が出力する信号の受信波形を示す。この受信波形は、振動面の振動を電圧信号に変換したものである。

図１５に示すように、非接触状態では、雑音等により振幅の小さい受信波形（図中左側）となり、接触状態では、非接触状態と比較して、非常に振幅の大きい受信波形（図中右側）となる。接触時では、超音波センサの振動面に加えられる力が大きいからである。このことから、振幅の大きさを判断することで接触状態と非接触状態とを認識できるので、超音波センサを接触センサとして利用できることがわかった。

しかし、超音波センサを、従来通り障害物の距離を測定する用途と、物の接触を検出する用途との両方に用いる場合、超音波センサの振動面の振動が、障害物からの反射波によるものか、物の接触による振動かを区別できないという問題が生じる。すなわち、検出部の出力信号が反射波による信号と、物の接触による発生する信号とを区別して検出できないという問題が生じる。

なお、上記した特許文献１に記載の技術においても、車両と障害物との接触の有無を検出していたが、これは、超音波の往復時間から求めた距離から判断するものであり、受信波形の振幅の大きさに基づいて、接触の有無を検出するものではなかった。

本発明は、上記点に鑑み、従来の超音波センサの構成を利用して、従来と異なる手法により物の接触を判定することができる接触状態検出装置を提供することを第１の目的とする。また、第１の目的に加えて、障害物の距離を測定する用途にも利用できる接触状態検出装置を提供することを第２の目的とする。
を目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、力が加えられることで振動する振動面（１ａ）と、圧力を電気信号に変換して出力する圧電変換手段とを有し、振動面（１ａ）への物の接触により生じた振動面（１ａ）の振動を、圧電変換手段により電気信号として出力する検出部（１）と、検出部（１）から出力された電気信号における出力値の絶対値に基づいて、検出部（１）に物が接触しているか否かを判定する判定手段（２５）とを備えることを特徴としている。

接触状態検出装置をこのような構成とすることで、従来の超音波センサの構成を利用することができる。請求項４に示すように、例えば、圧電変換手段として超音波マイクロフォンを用いることができる。

なお、請求項１に記載の発明において、単に、電気信号の絶対値の大きさから接触判定する場合では、検出部に対して瞬間的に物が接触したとき、判定手段は、検出部に物が接触したと判定する。したがって、例えば、ユーザが意図的に検出部に接触した場合でなくても、接触したと判定されたり、ノイズ等の原因により、偶然、振幅の絶対値が大きい場合に、接触したとの誤判定が生じたりする。

そこで、請求項２に示すように、接触状態検出装置の構成を、接触か否かの判定基準値をあらかじめ記憶する記憶手段（１１）と、電気信号は所定の周期を有する波形信号であり、所定時間内における電気信号の振幅の絶対値の合計値を算出する第１の算出手段（２４）を有し、判定基準値と比較することにより、検出部（１）に物が接触しているか否かを判定する構成とすることが好ましい。

これにより、接触しているか否かの誤判定を低減することができる。なお、ここでいう「合計値を判定基準値と比較する」には、合計値からさらに振幅の平均値を算出し、その平均値を平均値用の判定基準値と比較することも含まれる。

また、請求項３に記載の発明では、圧電変換手段は電気信号を圧力に変換でき、検出部（１）は、電気信号が入力された場合に、圧電変換手段により、振動面（１ａ）を振動させ、振動面（１ａ）から超音波を周囲に送信するようになっており、検出部（１）に送信信号を出力する送信部（６）と、送信部（６）から検出部（１）に向けて、送信信号を出力する旨の制御信号を、送信部（６）に対して出力する制御手段（４）と、制御手段（４）は、制御手段（４）の外部から制御手段（４）に入力される外部入力信号に基づいて、制御信号を出力するようになっていることを特徴としている。

このように、本発明では、制御手段が、外部入力信号に基づいて、電気信号出力手段に制御信号を出力するようになっている。すなわち、外部入力信号に基づいて、電気信号出力手段から電気信号を出力するか否かが制御されるようになっている。

これにより、検出部の振動面の振動が、障害物からの反射波によるものか、物の接触による振動かを区別することができる。すなわち、電気信号出力手段から電気信号を出力していない場合に、検出部が検出するのは、物との接触状態であり、一方、電気信号出力手段から電気信号を出力している場合に、検出部が検出するのは、検出部が送信した超音波が障害物で反射した反射波となる。

この結果、本発明によれば、障害物の距離を測定する用途にも利用できる接触状態検出装置を提供することができる。なお、外部入力信号としては、例えば、イグニッションスイッチから入力される信号や、スマートキーシステムのＥＣＵから入力される信号を用いることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態における接触状態検出装置の構成を示す。本実施形態の接触状態検出装置は、従来の接触状態検出装置と同様の用途（車両用等の他の用途を含む）に用いられるものである。

本実施形態の接触状態検出装置は、検出部１と、信号増幅部２と、フィルタ部３と、制御部４とを有している。

検出部１は、検出面１ａを有しており、検出面１ａに物が接触するのを検出するものである。具体的には、検出部１は圧電変換素子（圧電変換手段）を有しており、外部の力により生じた検出面１ａの振動を、圧電変換素子により、電気信号としての電圧信号に変換して、出力するものである。検出部１としては、例えば、超音波マイクロフォンを用いることができる。検出面１ａが本発明の振動面に相当する。

信号増幅部２は、検出部１の出力信号（図中では受信信号と表示している）を増幅するものである。フィルタ部３は、検出部１の出力信号に含まれるノイズ等を取り除くものである。検出部１から出力された電圧信号は、信号増幅部２、フィルタ部３を介して、制御部４に入力されるようになっている。

なお、信号増幅部２、フィルタ部３としては、一般的な超音波センサに用いられているものと同じものを用いることができる。この理由は、検出部１の検出面１ａが外部からの振動に対して固有の周波数で振動するよう作られているからである。つまり、検出面１ａへの接触によって発生する振動は、信号増幅部２、フィルタ部３に対してそれに対応した周波数だからである。

図２に、制御部４の構成例を示す。制御部４は、検出部１から入力された電圧信号に基づいて、検出面１ａに物が接触しているかの判定を行い（接触判定処理）、その結果を出力するところである。制御部４は、例えば、周知のマイクロコンピュータにより構成されており、図２に示すように、メモリ１１、ＣＰＵ１２、演算器１３、Ａ／Ｄ変換器１４、入力部１５、出力部１６を有している。接触状態検出制御部４は、図示しないバッテリにより、電力が供給される。

メモリ１１には、検出部１の検出結果が記憶されたり、あらかじめ、判定しきい値が記憶される。このメモリ１１が本発明の記憶手段に相当する。この判定しきい値は、接触−非接触を判定するためのしきい値である。

検出部１の出力信号は、入力部１５に入力され、その信号はＡ／Ｄ変換器１４によりデジタルデータに変換される。さらに、変換された信号は、ＣＰＵ１２および演算器１３で処理され、必要に応じてメモリ１１へ保持される。この処理の結果は、出力部１６から、出力信号として、図示しない表示器や警報器等に出力されるようになっている。

次に、制御部４が実行する接触判定処理について説明する。図３に、この接触判定処理のフローチャートを示す。この処理は、例えば、検出部１からの信号が入力部１５に入力された場合に実行され、この接触状態検出装置がＯＮの状態時に繰り返し実行される。

まず、ステップ２１では、入力部１５に入力された電圧信号がＡ／Ｄ変換器１４でＡ／Ｄ変換される。

ここで、図４（ａ）に、図１中のフィルタ部３と制御部４との間の測定点５で測定した電圧信号の波形を示す。また、図４（ｂ）に、図４（ａ）中の信号波形のうち、接触状態の部分を示している。縦軸は電圧値を示し、横軸は時間を示している。このように、検出部１から出力される電圧信号は、所定の周期を有する波形となっている。

そして、この受信波形では、ｔ＝０からｔ＝ΔＴまでと、ｔ＝３ΔＴからｔ＝４ΔＴまでが非接触状態であり、ｔ＝ΔＴからｔ＝２ΔＴまでと、ｔ＝２ΔＴからｔ＝３ΔＴまでが接触状態である。接触状態では、非接触状態に比べ非常に振幅の大きい受信波形が得られる。

Ａ／Ｄ変換器１４で、図４（ｂ）に示すように、所定周期における信号波形がデジタルデータ化される。このとき、サンプリング周波数は検出部（超音波マイクロフォン）１の送信周波数の２倍以上である。

続いて、ステップ２２では、メモリ１１にデータが保持されている場合では、その保持されているデータが、シフトされる。

ここで、図４（ｃ）に、メモリ１１の内容を示す。メモリ１１は、図４（ｃ）に示すように、Ｖｉ（ｉ＝０からｉ＝Ｎ）に、所定周期（所定時間内）における各時間でのデジタルデータが代入されるようになっている。先頭（図中左側）に新しいデータが代入される。このステップでは、メモリ１１のデータが１つずつ後ろ（図中右側）にシフトされる。

続いて、ステップ２３では、ステップ４１でＡ／Ｄ変換されたデータがメモリ１１の先頭（Ｖ０）に代入される。このとき、代入されるデータの値は絶対値である。ステップ２２、２３により、メモリ１１には常に新しいデータが代入される。

続いて、ステップ２４では、メモリ１１内のデータＶｉ（絶対値）の合計が算出される。このステップ２４が本発明の第１の算出手段に相当する。

ここで、図５にメモリ１１内の合計（データの絶対値の合計）と時間との関係を示す。メモリ１１内のデータの合計は、例えば、図５に示すようなグラフとなる。このグラフは、グラフの左前半が非接触状態時のデータの合計を示しており、右半分が接触状態時のデータの合計を示している。このように、所定のしきい値Ｖｔを超えた場合が接触状態、越えない場合が非接触状態である。

そこで、ステップ２５では、算出された合計値と、メモリ１１にあらかじめ記憶されている判定しきい値とが比較される。このステップ２５が本発明の判定手段に相当する。

その結果、合計値がしきい値Ｖｔよりも大きければ、ステップ２６に進み、接触状態と判定される。一方、合計値がしきい値Ｖｔよりも小さければ、ステップ２７に進み、非接触状態と判定される。

ステップ２６、２７では、さらに、その判定結果が出力信号として、出力部１６から出力される。このようにして、接触検出処理が実行される。

次に、本実施形態の接触状態検出装置の特徴を説明する。

（１）本実施形態の接触状態検出装置は、検出面１ａと、超音波マイクロフォンとを有し、検出面１ａへの物の接触により生じた検出面１ａの振動を超音波マイクロフォンにより、電気信号として出力する検出部１と、ステップ２１〜２７に示すように、検出部１から出力された電圧信号の絶対値に基づいて、検出部１が接触しているか否かを判定する制御部４とを備えている。

このように、本実施形態では、検出部１として超音波マイクロフォンを用いている。これにより、本実施形態の接触状態検出装置では、通常の超音波センサが有する信号増幅部２およびフィルタ部３をそのまま用いることができる。

また、本実施形態の接触状態検出装置は、従来の一般的な超音波センサの構成に対して、通常送受信を行う超音波マイクロフォンを受信のみに設定し、制御部４で検出面１ａへの物の接触により発生する信号を検出し、接触を検知する接触判定処理を実行するようにしたものである。

これにより、超音波センサの構成要素を変更しなくても、超音波センサの構成を、接触状態の検出に用いることができる。この結果、超音波センサ（それに用いられる構成要素）の価値を高めることができる。また、従来における超音波センサの検出部をそのまま利用することで、接触状態検出装置専用の検出部１を製造する必要性を無くすことができる。

（２）本実施形態の接触状態検出装置では、制御部４がメモリ１１を有しており、制御部４の接触判定処理において、ステップ２４で、メモリ内の合計値（検出部１が出力した所定周期の電圧信号の所定時間内における振幅の絶対値の合計値）を算出している。そして、ステップ２５、２６で、その合計値を、メモリ１１にあらかじめ記憶された判定しきい値と比較することにより、検出面１ａに物が接触しているか否かを判定している。

ここで、合計値を算出せず、振幅値をその都度しきい値と比較して、接触判定することもできる。しかし、この場合では、検出部１の検出面１ａに対して、瞬間的にでも、物が接触すれば、制御部４は、検出面１ａに物が接触したと判定する。このため、例えば、ユーザが意図的に検出面１ａに接触した場合でなくても、接触したと判定されたり、ノイズ等の原因により、偶然、振幅の絶対値が大きくなり、接触したとの誤判定が生じたりする。

そこで、制御部４にステップ２４、２５、２６を実行させることで、接触しているか否かの誤判定を低減することができる。

（第２実施形態）
図６に、本実施形態の接触状態検出装置を車両に搭載した例を示す。本実施形態は、周知のスマートキーシステムにおけるトランクオープンスイッチに、本発明の接触状態検出装置を適用したものである。本実施形態では、接触状態検出装置を、車両が停止しており、ユーザがトランクを開けたい状況では、トランクオープンスイッチ（接触センサ）として機能させ、車両が走行している状況では、一般的な超音波センサ（障害物までの距離を測定する測距センサ）として機能させる場合を例として説明する。

車両３１には、車両トランク部３２、検出部１、接触状態検出制御部４、トランクロックアクチュエータ３３、トランクロックアクチュエータ制御部３４、トランク開閉アクチュエータ３５、トランク開閉アクチュエータ制御部３６、トランク外発信機およびアンテナ３７、スマートキー制御部３８、イグニッションスイッチ３９が搭載されている。

トランク外発信機およびアンテナ３７は、車両後部に搭載されており、図中の円３７ａがスマートキーから送信される電波を受信できる範囲である。

本実施形態では、スマートキーを所持した運転者が、車両３１の車両トランク部３２へ接近し接触すると、トランクロックアクチュエータ３３により、トランクロックが解除され、トランク開閉アクチュエータ制御部３６により、トランク開閉アクチュエータ３５が作動して、車両トランク部３２が自動で開くようになっている（トランクオープン処理）。

また、スマートキー制御部３８およびイグニッションスイッチ３９から接触状態検出制御部４に信号が入力されるようになっている。

なお、トランクロックアクチュエータ３３、トランクロックアクチュエータ制御部３４、トランク開閉アクチュエータ３５、トランク開閉アクチュエータ制御部３６、トランク外発信機およびアンテナ３７、スマートキー制御部３８、イグニッションスイッチ３９としては、周知のものを用いることができる。

図７に、本実施形態の接触状態検出装置の構成を示す。図７に示すように、この接触状態検出装置は、図１に示す接触状態検出装置に対して、送信部６を追加し、接触状態検出制御部４が実行する制御（処理）として、検出部１の使用状態を切り替える制御を追加したものである。なお、図６では、信号増幅部２、フィルタ部３を省略している。

検出部１は、図６に示すように、トランクの外面に、検出部１から車両後方に超音波が送信できるように配置されている。例えば、一般的な車両におけるトランクオープンスイッチが配置されている場所に配置されている。

送信部６は、検出部１の検出面１ａを振動させる発信機や増幅器を有しており、送信信号を検出部１に対して送信することで、検出面１ａを振動させ、検出面１ａから車両の周囲に超音波を送信させるものである。

接触状態検出制御部４は、検出部１から超音波を送信し、障害物からの反射波を検出部１が受信した場合に、その反射波を受けて出力された電圧信号に基づいて、障害物までの距離を算出するようになっている。この接触状態検出制御部４が本発明の制御手段に相当する。

また、送信部６は、図７に示すように、接触状態検出制御部４からの制御信号を受けて、検出部１に対して送信信号を出力するようになっている。接触状態検出制御部４は、外部入力信号が入力されるようになっており、この外部入力信号をトリガとして、送信部６に制御信号を出力するようになっている。この外部入力信号とは、後述するが、スマートキー制御部３８から入力される信号と、イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）３９から入力される信号である。

検出部１は、送信部６からの送信信号が入力された場合、超音波を検出面１ａで送受信する状態（以下、送受信状態という）となり、送信部６からの送信信号が入力されない場合、検出面１ａで応力を受信する状態（以下、受信状態という）となる。送信部６に対して、送信信号を送信させる旨の制御信号の出力の有無が、後述する接触状態検出制御部４が実行する切り替え処理である。

次に、この検出部１の送受信状態、受信状態への切り替わりについて説明する。図８に、検出部１の使用状態の切り替わりを表す状態遷移図を示し、図９に、各状態の条件を示す。図８に示すように、本実施形態では、検出部１は、３つの使用状態、すなわち、制御無（作動しない状態）の状態１、受信状態の状態２、送受信状態の状態３がある。状態３は、通常の超音波センサとして作動する状態である。

図８、９中のＩｎｐｕｔ１、２およびＯＮ、ＯＦＦは、状態を遷移させる外部入力信号の種類を意味する。Ｉｎｐｕｔ１＝ＯＮ、ＯＦＦは、スマートキー制御部３８が実行する、トランク外発信機およびアンテナ３７の受信範囲３７ａに、スマートキーが存在するか否かの判定の結果（ＯＮ：存在する、ＯＦＦ：存在しない）を示しており、Ｉｎｐｕｔ２＝ＯＮ、ＯＦＦは、車両のイグニッションスイッチのＯＮ−ＯＦＦを示している。

状態１を維持する条件は、図９に示すように、Ｉｎｐｕｔ１、Ｉｎｐｕｔ２が両方ＯＦＦの場合である。状態２を維持する条件は、Ｉｎｐｕｔ１がＯＮ、Ｉｎｐｕｔ２がＯＦＦの場合である。状態３を維持する条件は、Ｉｎｐｕｔ１がＯＦＦ、Ｉｎｐｕｔ２がＯＮの場合である。なお、Ｉｎｐｕｔ１、Ｉｎｐｕｔ２が両方ＯＮになる場合は考えない。運転者がスマートキーを所持している場合、ＩＧスイッチがＯＮで、かつ、トランク外発信機およびアンテナ３７の受信範囲３７ａにスマートキーが存在する場合は想定し難いからである。

したがって、図８に示すように、Ｉｎｐｕｔ１、Ｉｎｐｕｔ２が両方ＯＦＦから、Ｉｎｐｕｔ１がＯＮになった場合、状態１から状態２へ遷移する。反対に、Ｉｎｐｕｔ１がＯＮからＯＦＦになった場合、状態２から状態１へ遷移する。

一方、Ｉｎｐｕｔ１、Ｉｎｐｕｔ２が両方ＯＦＦから、Ｉｎｐｕｔ２がＯＮになった場合、状態１から状態３へ遷移する。反対に、Ｉｎｐｕｔ２がＯＮからＯＦＦになった場合、状態３から状態１へ遷移する。

次に、接触状態検出制御部４が実行する検出部１の使用状態の切り替え処理について説明する。図１０に、この切り替え処理のフローチャートを示す。この切り替え処理は、所定周期で繰り返される。

接触状態検出制御部４には、スマートキー制御部３８からの信号が入力される。そこで、 ステップ４１では、スマートキー制御部３８から入力された入力信号の内容が、トランク外発信機およびアンテナ３７の受信範囲３７ａに、スマートキーが存在したか否かのどちらであるかが判定される。

例えば、スマートキーを所持した運転者がトランク外発信機およびアンテナ３７の受信範囲３７ａに入った場合に、スマートキー制御部３８はスマートキーが存在すると判定し、この判定結果が、接触状態検出制御部４に入力される。この場合、接触状態検出制御部４は、ＹＥＳと判定し、ステップ４２に進む。

一方、スマートキーを所持した運転者がトランク外発信機およびアンテナ３７の受信範囲３７ａにいない場合、スマートキー制御部３８はスマートキーが存在しないと判定し、この判定結果が、接触状態検出制御部４に入力される。この場合、接触状態検出制御部４は、ＮＯと判定し、ステップ４５に進む。

ステップ４２では、検出部１が状態２（受信状態）にされ、第１実施形態で説明した接触判定処理（図３中のステップ２１〜２４に相当する）が実行される。これは、図８、９に示すように、Ｉｎｐｕｔ１がＯＮだからである。また、検出部１が状態２にされるとは、上記したように、接触状態検出制御部４から送信部６に向けて制御信号が出力されない状態になることをいう。

続いて、ステップ４３で、接触判定が行われる。すなわち、例えば、運転者が検出面１ａに接触したか否かが判定される。このステップ４３は、図３中のステップ２５に相当する。そして、例えば、検出面１ａに運転者が接触した場合、ＹＥＳと判定され、ステップ４４に進む。一方、検出面１ａに運転者が接触していない場合、ＮＯと判定され、ステップ４１に戻る。

ステップ４４では、トランクロックアクチュエータ制御部３４およびトランク開閉アクチュエータ制御部３６に対して、作動指示信号が出力される。これにより、トランクロックアクチュエータ制御部３４およびトランク開閉アクチュエータ制御部３６により、上記したトランクオープン処理が行われる。

ステップ４５では、イグニッションスイッチ３９から入力された信号の内容が、イグニッションスイッチ３９がＯＮ、ＯＦＦのどちらであるかが判定される。イグニッションスイッチ３９がＯＮであれば、ＹＥＳと判定され、ステップ４６に進む。一方、イグニッションスイッチ３９がＯＦＦであればＮＯと判定され、エンドとなり、検出部１が状態１となる。

ステップ４６では、送受信処理が行われる。すなわち、検出部１が状態３（送受信状態）とされ、通常の超音波センサと同様に、障害物までの距離を測定する処理が行われる。これは、図８、９に示すように、Ｉｎｐｕｔ１がＯＦＦで、Ｉｎｐｕｔ２がＯＮだからである。

次に、本実施形態の特徴について説明する。上記したように、本実施形態の接触状態検出装置は、第１実施形態の装置に対して、さらに、送信部６が追加されている。そして、接触状態検出制御部４は、ステップ４１〜４６に示すように、スマートキー制御部３８およびイグニッションスイッチ３９から入力された信号に基づいて、検出部１に向けて送信信号を出力する旨の制御信号を、送信部６に対して出力するようになっている。

このように、本実施形態では、接触状態検出制御部４が、外部入力信号をトリガとして、
送信部６のＯＮ、ＯＦＦを制御することで、検出部１を超音波センサ（障害物までの距離を測定するセンサ）として用いるか、接触センサとして用いるかを制御している。

これにより、検出部１の検出面１ａの振動が、障害物からの反射波によるものか、物の接触による振動かを区別することができる。この結果、従来の超音波センサの構成を、障害物の距離を測定する用途と、物との接触状態を検出する用途とに、そのまま利用することができる。

このことから、従来では、例えば、スマートキーシステムにおけるトランクオープンスイッチと、超音波センサの検出部とを別々に、車両に搭載していたが、これらを１つにすることができ、車両に搭載する部品点数を削減することができる。

（第３実施形態）
図１１（ａ）、（ｂ）に、本実施形態の接触状態検出装置を車両に搭載した例を示す。図１１（ａ）は車両の側面における透過図であり、図１１（ｂ）は車両の上面における透過図である。本実施形態では、障害物までの距離を測定する測距センサとしての超音波センサ（接触状態検出装置）に、レインセンサの機能を付加する場合を例として説明する。

図１１に示すように、車両３１には、検出部１と、接触状態検出制御部４と、窓部５１、パワーウィンドアクチュエータ５２、パワーウィンドアクチュエータ制御部５３、イグニッションスイッチ３９が搭載されている。

車両に搭載されている検出部１は、図１１（ｂ）に示すように、４つであり、４つの検出部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、車両前方側に搭載されている。検出部１は、図示しない信号増幅部２、フィルタ部３を介して、接触状態検出制御部４に電圧信号を送信するようになっている。

また、図示していないが、送信部６も車両に搭載されている。このように、本実施形態の接触状態検出装置（検出部１、信号増幅部２、フィルタ部３、接触状態検出制御部４、送信部６）は、第２実施形態で説明した図７に示す接触状態検出装置と同様の構成となっている。

パワーウィンドアクチュエータ制御部５３は、パワーウィンドアクチュエータ５２を作動させることで、窓部５１が開いている場合に、自動で閉める制御（窓閉め処理）をするものである。パワーウィンドアクチュエータ５２、パワーウィンドアクチュエータ制御部５３としては、周知のものを用いることができる。

そして、接触状態検出制御部４からパワーウィンドアクチュエータ制御部５３に対して、作動信号が出力されるようになっている。また、イグニッションスイッチ３９から接触状態検出制御部４に信号が入力されるようになっている。本実施形態では、この信号が本発明の外部入力信号に相当し、この信号の内容に基づいて、接触状態検出制御部４が検出部１の使用状態を切り替える切り替え処理を実行するようになっている。

本実施形態における検出部１、接触状態検出制御部４等で構成される接触状態検出装置は、図１１に示すように、車両３１が停車中のときであって、窓部５１が開いている状態で雨が降っているときに、接触状態検出装置がレインセンサとして機能し、窓部５１を自動で閉める制御に利用される。一方、車両３１が走行中のときでは、接触状態検出装置が障害物までの距離を測定する超音波センサ（測距センサ）として機能するようになっている。

次に、この検出部１の送受信状態、受信状態への切り替わりについて説明する。図１２に、検出部１の使用状態の切り替わりを表す状態遷移図を示す。図１２に示すように、本実施形態では、検出部１は、２つの使用状態、すなわち、受信状態の状態１と、送受信状態の状態２がある。状態２が、通常の超音波センサとして作動する状態である。

図１２中のＩｎｐｕｔ＝ＯＮ、ＯＦＦは、車両のイグニッションスイッチ３９のＯＮ−ＯＦＦを示している。状態１を維持する条件は、ＩｎｐｕｔがＯＦＦの場合である。ＩｎｐｕｔがＯＦＦからＯＮになった場合、状態１から状態２へ遷移する。状態２を維持する条件は、ＩｎｐｕｔがＯＮの場合である。ＩｎｐｕｔがＯＮからＯＦＦになった場合、状態２から状態１へ遷移する。このように、本実施形態では、ＩＧのＯＮ、ＯＦＦが、切り替わりのタイミングとなっている。

次に、接触状態検出制御部４が実行する検出部１の使用状態の切り替え処理と、パワーウィンドアクチュエータ制御部５３が実行する窓閉め処理とについて説明する。図１３に、切り替え処理および窓閉め処理のフローチャートを示す。この処理は、バッテリからの電力供給により、常に実行される。

まず、ステップ６１では、接触状態検出制御部４が、イグニッションスイッチ３９からの入力信号の内容が、ＯＮであるかを判定する。ＯＦＦであれば、ＮＯと判定し、ステップ６２に進む。

ステップ６２では、接触状態検出制御部４が、検出部１を状態１（受信のみ）の状態として、接触判定処理を行う。このステップ６２は、検出部１をレインセンサとして用いる場合の処理である。この接触判定処理は、図３に示す接触判定処理と同じであり、検出部Ｓ１〜Ｓ４の全てに対して行われる。その後、ステップ６４に進む。

ステップ６４では、接触状態検出制御部４が検出部１の検出面１ａに雨が接触したか否か、すなわち、車両がおかれている環境が降雨状態であるかの判定を行う。

ここで、降雨状態の判定方法について説明する。図１４（ａ）に、各検出部Ｓ１〜Ｓ４が出力する電圧信号の波形を示し、図１４（ｂ）に、接触状態検出制御部４が有するメモリ１１に代入されたデータを示す。

図１４（ａ）では、降雨無（ｔ１）→降り始め（ｔ２）→降雨（ｔ３、ｔ４）の状態変化を示している。検出面１ａに雨が接触すると、振幅は降雨無のときと比較して、大きくなる。したがって、接触状態検出制御部４は、ステップ６２で、各検出部Ｓ１〜Ｓ４に対して、図３に対する接触判定処理を行い、図１４（ｂ）に示すように、その結果をメモリ１１に代入する。

そして、降雨状態では、検出部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４における接触判定結果は、図１４（ｂ）に示すように、降雨状態である時間（ｔ３、ｔ４）においては、全て接触となる。そこで、ステップ６４では、メモリ１１の内容（各検出部Ｓ１〜Ｓ４における接触判定結果）が、降雨パターン（各検出部Ｓ１〜Ｓ４の全ての結果が接触）であるかを判定する。

このようにして、ステップ６４では、接触状態検出制御部４が降雨状態であるかを判定する。そして、降雨パターンに一致していれば、ＹＥＳと判定し、ステップ６５に進み、一致していなければ、ＮＯと判定し、処理が終了となる。

ステップ６５では、パワーウィンドアクチュエータ制御部５３が、接触状態検出制御部４から降雨状態である旨の信号を受けて、窓部５１が閉まっているかを判定する。開いていれば、ＮＯと判定して、ステップ６６に進み、閉まっていればＹＥＳと判定して、処理が終了となる。

ステップ６６では、パワーウィンドアクチュエータ制御部５３が窓を閉める処理を行う。すなわち、パワーウィンドアクチュエータ５２に対して、作動指示信号を出力する。これ
により、窓部５１が閉められ、車内に雨が入るのを防ぐことができる。

一方、ステップ６１で、イグニッションスイッチ３９がＯＮであれば、接触状態検出制御部４はＹＥＳと判定し、ステップ６３に進む。

ステップ６３では、接触状態検出制御部４は、検出部１を状態２（送受信）の状態とする送受信処理を行う。すなわち、接触状態検出制御部４は、送信部６に対して制御信号を出力する等の障害物までの距離を測定する処理を行う。

次に、本実施形態の特徴について説明する。上記したように、第２実施形態と同様に、本実施形態の接触状態検出装置も、第１実施形態の装置に対して、さらに、送信部６が追加されている。そして、接触状態検出制御部４は、ステップ６１〜６３に示すように、イグニッションスイッチ３９から入力された信号に基づいて、検出部１に向けて送信信号を出力する旨の制御信号を、送信部６に対して出力するようになっている。

これにより、本実施形態においても、第２実施形態と同様の効果を奏する。このことから、従来では、例えば、レインセンサと、超音波センサの検出部とを別々に、車両に搭載していたが、これらを１つにすることができ、車両に搭載する部品点数を削減することができる。
（他の実施形態）
（１）第１実施形態では、図３に示す接触判定処理のステップ２４で、メモリ１１内のデータＶｉ（絶対値）の合計値を算出し、ステップ２５でその合計値と判定しきい値とを比較する場合を例として説明したが、ステップ２４で合計値からさらに振幅の平均値を算出し、ステップ２５でその平均値を平均値用の判定基準値と比較することもできる。

（２）第２実施形態では、スマートキーシステムのスマートトランクオープン機能を例として説明したが、スマートトランクオープン機能の他に、例えば、スマートドアアンロック機能に対して、本発明を適用することもできる。すなわち、ドアアウトサイドハンドルのロックスイッチの代わりに、本発明の接触状態検出装置を用いることもできる。

（３）第２、第３実施形態では、接触状態検出制御部４に入力される外部入力信号として、スマートキー制御部３８、イグニッションスイッチ３９から入力される信号を用いる場合を例として説明したが、他の外部入力信号を用いることもできる。

例えば、シフトポジションスイッチ（ギアの位置を判定する判定手段）から入力される信号や、車速センサから入力される信号を外部入力信号として用いることもできる。前者の場合、シフトポジションが「Ｐ」のとき、接触状態検出装置を接触センサとして機能させ、「Ｄ」や「Ｒ」のとき、接触状態検出装置を測距センサとして機能させることができる。また、後者の場合、車速が所定速度以上の場合、接触状態検出装置をレインセンサ（接触センサ）として機能させ、所定速度よりも遅い場合、測距センサとして機能させることができる。

（４）第２、第３実施形態では、接触状態検出制御部４に入力される外部入力信号をトリガとして、接触状態検出制御部４が自動で、検出部１の使用状態を切り替える場合を例として説明したが、接触状態検出制御部４に対して、ユーザが手動で、検出部１の使用状態を切り替えさせることもできる。

例えば、接触状態検出制御部４と電気的に接続された切り替えスイッチを車両に配置し、ユーザがこの切り替えスイッチを押すことで、接触状態検出制御部４が検出部１の使用状態を切り替えるようにすることもできる。すなわち、外部入力信号として、ユーザが押す切り替えスイッチからの信号を利用することもできる。

（５）上記した各実施形態では、検出部１（検出部１の圧電変換素子）として、超音波マイクロフォンを用いる場合を例として説明したが、超音波に限らず、他のマイクロフォンを用いることもできる。

（６）上記した各実施形態では、検出部１が電気信号として電圧信号を出力する場合を例として説明したが、検出部１に電気信号として電流信号を出力させることもできる。

本発明の第１実施形態における接触状態検出装置の構成を示す図である。 図１中の制御部４の内部構成を示す図である。 図１中の制御部４が実行する接触判定処理のフローチャートである。 （ａ）は図１中のフィルタ部３と制御部４との間の測定点５で測定した検出部１の出力信号の波形を示す図であり、（ｂ）は図４（ａ）中の信号波形のうちの接触状態の部分を示す図であり、（ｃ）はメモリ１１の記憶を示す概念図である。 所定周期における信号波形の振幅値の絶対値の合計と時間との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態における接触状態検出装置を車両に搭載した例を示す構成図である。 図６中の接触状態検出装置の構成を示す図である。 検出部１の使用状態の切り替わりを表す状態遷移図である。 検出部１の各状態となる条件を示す図表である。 接触状態検出制御部４が実行する検出部１の使用状態の切り替え処理のフローチャートである。 本発明の第３実施形態における接触状態検出装置を車両に搭載した例を示す構成図である。 検出部１の使用状態の切り替わりを表す状態遷移図である。 接触状態検出制御部４が実行する検出部１の使用状態の切り替え処理と、パワーウィンドアクチュエータ制御部５３が実行する窓閉め処理のフローチャートである。 （ａ）は各検出部Ｓ１〜Ｓ４が出力する電圧信号の波形を示す図であり、（ｂ）は接触状態検出制御部４が有するメモリ１１に代入されたデータ内容を示す図である。 超音波センサにおいて、その振動面に物が接触している状態と接触していない状態とにおける超音波センサの検出部が出力する電圧信号の波形を示す図である。

符号の説明

１…検出部、１ａ…検出面、２…信号増幅部、３…フィルタ、
４…接触状態検出制御部、６…送信部、
３１…車両、３２…車両トランク部、３３…トランクロックアクチュエータ、
３４…トランクロックアクチュエータ制御部、３５…トランク開閉アクチュエータ、
３６…トランク開閉アクチュエータ制御部、３７…トランク外発信機およびアンテナ、
３８…スマートキー制御部、３９…イグニッションスイッチ、
５１…窓部、５２…パワーウィンドアクチュエータ、
５３…パワーウィンドアクチュエータ制御部。

Claims (4)

1. 力が加えられることで振動する振動面（１ａ）と、圧力を電気信号に変換して出力する圧電変換手段とを有し、前記振動面（１ａ）への物の接触により生じた前記振動面（１ａ）の振動を、前記圧電変換手段により電気信号として出力する検出部（１）と、
   前記検出部（１）から出力された前記電気信号における出力値の絶対値に基づいて、前記検出部（１）に物が接触しているか否かを判定する判定手段（２５）とを備えることを特徴とする接触状態検出装置。
2. 接触か否かの判定基準値をあらかじめ記憶する記憶手段（１１）と、
   前記電気信号は所定の周期を有する波形信号であり、所定時間内における前記電気信号の振幅の絶対値の合計値を算出する第１の算出手段（２４）を有し、
   前記判定手段（２５）は、前記第１の算出手段（２４）により算出された合計値を、前記判定基準値と比較することにより、前記検出部（１）に物が接触しているか否かを判定するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の接触状態検出装置。
3. 前記圧電変換手段は電気信号を圧力に変換でき、前記検出部（１）は、電気信号が入力された場合に、前記圧電変換手段により、前記振動面（１ａ）を振動させ、前記振動面（１ａ）から超音波を周囲に送信するようになっており、
   前記検出部（１）に前記送信信号を出力する送信部（６）と、
   前記送信部（６）から前記検出部（１）に向けて、前記送信信号を出力する旨の制御信号を、前記送信部（６）に対して出力する制御手段（４）と、
   前記制御手段（４）は、前記制御手段（４）の外部から前記制御手段（４）に入力される外部入力信号に基づいて、前記制御信号を出力するようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の接触状態検出装置。
4. 前記圧電変換手段は、超音波マイクロフォンであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の接触状態検出装置。
   

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