JP2016203660A - 把持検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】運転者の手がステアリングホイールに接触しているか否かを精度良く検出する。【解決手段】把持検出装置１０は、車両のステアリングホイールに設けられる第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒと、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒから得られる電圧パターンに基づいて、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒに接触する運転者の心拍を検出する心拍検出部１４と、ステアリングホイールにおいて静電容量を検出する第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒと、静電容量検出部１２によって検出される静電容量と、心拍検出部１４によって検出される第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンとに基づいて、運転者のステアリングホイールの把持状態を判定する把持状態判定部１５と、を備える。【選択図】図１
Description
この発明は、把持検出装置に関する。
従来、車両のステアリングホイールに設けられる感圧式の接触センサ、発汗センサ、および操舵トルクセンサなど用いて、運転者がステアリングホイールに接触しているか否かを検知し、この検知結果に応じて自動的な車線維持制御の実行可否を判定する自動運転装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、上記従来技術に係る自動運転装置によれば、感圧式の接触センサ、発汗センサ、および操舵トルクセンサなど用いるだけでは、運転者の手が実際にステアリングホイールに接触しているか否かを精度良く検知することができないという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、運転者の手がステアリングホイールに接触しているか否かを精度良く検出することが可能な把持検出装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る把持検出装置は、車両のステアリングホイール（例えば、実施形態でのステアリングホイール２２）に設けられる一対の電極（例えば、実施形態での第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒ）と、前記一対の電極から得られる電圧パターンに基づいて、前記一対の電極に接触する運転者の心拍を検出する心拍検出部（例えば、実施形態での心拍検出部１４）と、前記ステアリングホイールにおいて前記一対の電極が配置される部位付近に設けられ、静電容量を検出する静電容量検出部（例えば、実施形態での第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒ、並びに静電容量検出部１２）と、前記静電容量検出部によって検出される前記静電容量と、前記心拍検出部によって検出される前記一対の電極の電圧パターンとに基づいて、前記運転者の前記ステアリングホイールの把持状態を判定する把持状態判定部（例えば、実施形態での把持状態判定部１５）と、を備える。
（１）本発明の一態様に係る把持検出装置は、車両のステアリングホイール（例えば、実施形態でのステアリングホイール２２）に設けられる一対の電極（例えば、実施形態での第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒ）と、前記一対の電極から得られる電圧パターンに基づいて、前記一対の電極に接触する運転者の心拍を検出する心拍検出部（例えば、実施形態での心拍検出部１４）と、前記ステアリングホイールにおいて前記一対の電極が配置される部位付近に設けられ、静電容量を検出する静電容量検出部（例えば、実施形態での第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒ、並びに静電容量検出部１２）と、前記静電容量検出部によって検出される前記静電容量と、前記心拍検出部によって検出される前記一対の電極の電圧パターンとに基づいて、前記運転者の前記ステアリングホイールの把持状態を判定する把持状態判定部（例えば、実施形態での把持状態判定部１５）と、を備える。
（２）上記（１）に記載の把持検出装置では、前記心拍検出部は、前記静電容量検出部によって所定値以上の前記静電容量が検出された場合に、前記運転者の心拍の検出を開始する。
（３）上記（２）に記載の把持検出装置では、前記把持状態判定部は、前記静電容量検出部によって所定値以上の前記静電容量が検出され、かつ、前記心拍検出部によって前記運転者の心拍が検出された場合に、前記運転者が前記ステアリングホイールを両手で把持していると判定する。
（４）上記（２）に記載の把持検出装置では、前記把持状態判定部は、前記静電容量検出部によって所定値以上の前記静電容量が検出され、かつ、前記心拍検出部によって前記運転者の心拍が検出されないとともに前記電圧パターンに所定量以上のノイズが検出された場合に、前記運転者が前記ステアリングホイールを片手で把持していると判定する。
（５）上記（２）に記載の把持検出装置では、前記把持状態判定部は、前記静電容量検出部によって所定値以上の前記静電容量が検出され、かつ、前記心拍検出部によって前記運転者の心拍が検出されないとともに前記電圧パターンに下限閾値以上かつ所定量未満のノイズが検出された場合に、異物が前記ステアリングホイールに接触していると判定する。
（６）上記（２）に記載の把持検出装置では、前記把持状態判定部は、前記静電容量検出部によって所定値以上の前記静電容量が検出され、かつ、前記心拍検出部によって前記運転者の心拍が検出されないとともに前記電圧パターンが下限閾値未満であることが検出された場合に、前記運転者が手袋を装着した手によって前記ステアリングホイールを把持していると判定する。
上記（１）に記載の態様に係る把持検出装置によれば、ステアリングホイールにおいて、検出される静電容量の大きさと一対の電極の電圧パターンとを併用することによって、運転者の手の把持状態を精度良く検出することができる。
さらに、上記（２）の場合、先ず、静電容量の大きさを検出することによって、運転者がステアリングホイールに触れている可能性の有無を判定することができる。次に、運転者がステアリングホイールに触れている可能性がある場合に、一対の電極の電圧パターンに基づいて把持状態の詳細を判定することができる。これにより、例えば静電容量の検出に先立って一対の電極の電圧パターンに基づく判定を実行する場合に比べて、把持状態の判定処理を簡略化し、迅速な判定を行うことができる。
さらに、上記（３）または（４）の場合、運転者の把持状態を精度良く判定することができる。
さらに、上記（５）または（６）の場合、運転者の両手または片手による把持とは異なる状態を判別することができる。
さらに、上記（５）または（６）の場合、運転者の両手または片手による把持とは異なる状態を判別することができる。
以下、本発明の一実施形態に係る把持検出装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施形態による把持検出装置１０は、車両に搭載されている。把持検出装置１０は、図１に示すように、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒと、静電容量検出部１２と、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒと、心拍検出部１４と、把持状態判定部１５と、報知制御部１６と、表示器２０と、スピーカ２１とを備えている。
第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々は、図２に示すように、直進位置（中立位置）におけるステアリングホイール２２の左右それぞれの内部に設けられている。第１センサ（Ｌ）１１Ｌは、中立位置であるステアリングホイール２２の左側の部位、つまり運転者の左手により把持される部位に設けられている。第２センサ（Ｒ）１１Ｒは、中立位置であるステアリングホイール２２の右側の部位、つまり運転者の右手により把持される部位に設けられている。
第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒは、導電性を有する材料であればどのような材料から形成されてもよい。第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒは、例えば、ステアリングホイール２２の表皮の内側に塗布される導電性材料または導電性の革材などである。
第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒは、人体などの誘電体との距離および面積によって静電容量が変化するアンテナ電極である。第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒは、心拍検出部１４から供給される所定周波数の高周波信号（電波放射電力）を放射する。第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒは、例えば車体などの接地部とによって静電容量センサを形成する。
第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒは、導電性を有する材料であればどのような材料から形成されてもよい。第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒは、例えば、ステアリングホイール２２の表皮の内側に塗布される導電性材料または導電性の革材などである。
第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒは、人体などの誘電体との距離および面積によって静電容量が変化するアンテナ電極である。第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒは、心拍検出部１４から供給される所定周波数の高周波信号（電波放射電力）を放射する。第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒは、例えば車体などの接地部とによって静電容量センサを形成する。
心拍検出部１４は、図３に示すように、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々に接続されるシールド線３０と、駆動回路３１と、発振回路３２と、送信選択回路３３と、受信回路３５と、受信選択回路３６と、処理回路３７と、メモリ３８とを備えている。
シールド線３０は、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々に接続される導線を被覆する。シールド線３０は、駆動回路３１からシールド用電流が供給される。シールド線３０は、駆動回路３１から第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々の導線に供給される電波放射電力が外部磁場などの影響を受けないように導線を遮蔽する。
駆動回路３１は、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々に対して、第１増幅器４１と、抵抗４２と、第２増幅器４３と、第３増幅器４４とを備えている。
第１増幅器４１は、送信選択回路３３と抵抗４２との間に設けられている。第１増幅器４１は、送信選択回路３３から供給される電流を増幅して抵抗４２に出力する。
抵抗４２は、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々の導線と、第２増幅器４３および第３増幅器４４の各々に接続されている。抵抗４２は、第１増幅器４１から供給される電流を、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々と、第２増幅器４３および第３増幅器４４の各々とに分岐して供給する。
第２増幅器４３は、抵抗４２と第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々との間に設けられる分岐点と、シールド線３０との間に設けられている。第２増幅器４３は、抵抗４２から供給される電流を増幅してシールド用電流としてシールド線３０に供給する。
第３増幅器４４は、抵抗４２と第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々との間に設けられる分岐点と、受信選択回路３６との間に設けられている。第３増幅器４４は、抵抗４２から供給される電流を増幅して受信選択回路３６に供給する。
第１増幅器４１は、送信選択回路３３と抵抗４２との間に設けられている。第１増幅器４１は、送信選択回路３３から供給される電流を増幅して抵抗４２に出力する。
抵抗４２は、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々の導線と、第２増幅器４３および第３増幅器４４の各々に接続されている。抵抗４２は、第１増幅器４１から供給される電流を、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々と、第２増幅器４３および第３増幅器４４の各々とに分岐して供給する。
第２増幅器４３は、抵抗４２と第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々との間に設けられる分岐点と、シールド線３０との間に設けられている。第２増幅器４３は、抵抗４２から供給される電流を増幅してシールド用電流としてシールド線３０に供給する。
第３増幅器４４は、抵抗４２と第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々との間に設けられる分岐点と、受信選択回路３６との間に設けられている。第３増幅器４４は、抵抗４２から供給される電流を増幅して受信選択回路３６に供給する。
発振回路３２は、送信選択回路３３を介して駆動回路３１の第１増幅器４１に接続されている。発振回路３２は、所定周波数の高周波信号（電波放射電力）を送信選択回路３３に出力する。
送信選択回路３３は、処理回路３７から入力される選択信号に応じて作動し、発振回路３２からの電波放射電力を駆動回路３１の２つの第１増幅器４１の各々に供給する。
送信選択回路３３は、処理回路３７から入力される選択信号に応じて作動し、発振回路３２からの電波放射電力を駆動回路３１の２つの第１増幅器４１の各々に供給する。
受信回路３５は、受信選択回路３６を介して駆動回路３１の第３増幅器４４に接続されている。受信回路３５は、全波整流回路５１と、フィルタ回路５２とを備えている。全波整流回路５１は、受信選択回路３６からの出力電圧を全波整流して、フィルタ回路５２に供給する。フィルタ回路５２は、例えば平滑フィルタ回路であり、全波整流回路５１からの信号を平滑処理することによって、出力電圧の平均出力の信号を出力する。フィルタ回路５２は、処理後の信号を処理回路３７に供給する。
受信選択回路３６は、処理回路３７から入力される選択信号に応じて作動し、駆動回路３１の第３増幅器４４からの信号を受信回路３５の全波整流回路５１に供給する。
受信選択回路３６は、処理回路３７から入力される選択信号に応じて作動し、駆動回路３１の第３増幅器４４からの信号を受信回路３５の全波整流回路５１に供給する。
処理回路３７は、受信回路３５から供給される出力電圧の平均出力の信号と、メモリ３８に予め記憶されている出力電圧の閾値とを比較することによって、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々によって所定値以上の静電容量が検出されたか否かを判定する。処理回路３７は、例えば、受信回路３５からの平均出力が閾値よりも小さいか否かを判定することによって、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々に人体等の誘電体が接近または接触したか否かを判定する。処理回路３７は、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々に誘電体が接近または接触しているか否かの判定結果の情報を、把持状態判定部１５に出力する。
第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々に人体などの誘電体が接近または接触していない場合には、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々から放射される電波に応じて系外に流れる電流は小さい。これにより第３増幅器４４から受信回路３５に流れる電流が大きくなり、受信回路３５から出力される出力電圧の平均出力が大きくなる。
これに対して、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々に人体などの誘電体が接近または接触した場合には、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々から放射される電波に応じて誘電体を介して系外に流れる電流は大きい。これにより第３増幅器４４から受信回路３５に流れる電流が小さくなり、受信回路３５から出力される出力電圧の平均出力が小さくなる。
したがって、メモリ３８は、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々に人体などの誘電体が接近または接触する場合と、接近または接触しない場合との各々において、受信回路３５からの平均出力を判別するための閾値のデータを記憶している。
これに対して、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々に人体などの誘電体が接近または接触した場合には、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々から放射される電波に応じて誘電体を介して系外に流れる電流は大きい。これにより第３増幅器４４から受信回路３５に流れる電流が小さくなり、受信回路３５から出力される出力電圧の平均出力が小さくなる。
したがって、メモリ３８は、第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒの各々に人体などの誘電体が接近または接触する場合と、接近または接触しない場合との各々において、受信回路３５からの平均出力を判別するための閾値のデータを記憶している。
第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの各々は、図２に示すように、直進位置（中立位置）におけるステアリングホイール２２の左右それぞれに設けられている。第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒは、ステアリングホイール２２において第１センサ（Ｌ）１１Ｌおよび第２センサ（Ｒ）１１Ｒが配置される部位付近に設けられている。第１電極（Ｌ）１３Ｌは、中立位置であるステアリングホイール２２の左側の部位、つまり運転者の左手により把持される部位に設けられている。第２電極（Ｒ）１３Ｒは、中立位置であるステアリングホイール２２の右側の部位、つまり運転者の右手により把持される部位に設けられている。第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒは、ステアリングホイール２２の内周面、外周面、および側面等の一部又は全部に設けられている。
第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒは、導電性を有する材料であればどのような材料から形成されてもよい。第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒは、例えば、ステアリングホイール２２の表面に塗布される導電性材料を含む塗料、または導電性の革材などである。
第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒは、心拍検出部１４に接続されている。
第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒは、導電性を有する材料であればどのような材料から形成されてもよい。第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒは、例えば、ステアリングホイール２２の表面に塗布される導電性材料を含む塗料、または導電性の革材などである。
第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒは、心拍検出部１４に接続されている。
心拍検出部１４は、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電位差を用いて、ステアリングホイール２２に対する運転者の手による把持が、片手のみの把持か、または両手での把持かを判定する。さらに、心拍検出部１４は、ステアリングホイール２２に運転者の手以外の導電性の異物が接触しているかを判定する。
心拍検出部１４は、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒが運転者の両手に接触している場合に第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電位差が所定の関係になることに応じて運転者の心拍を検出する。心拍検出部１４は、運転者の心拍が検出されている場合に、ステアリングホイール２２に対する運転者の手による把持が、両手での把持であると判定する。
心拍検出部１４は、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒが運転者の両手に接触している場合に第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電位差が所定の関係になることに応じて運転者の心拍を検出する。心拍検出部１４は、運転者の心拍が検出されている場合に、ステアリングホイール２２に対する運転者の手による把持が、両手での把持であると判定する。
心拍検出部１４は、図４に示すように、差動増幅回路を備えている。この差動増幅回路は、オペアンプの反転入力端子に接続される入力抵抗Ｒ１およびフィードバック抵抗Ｒ２と、オペアンプの非反転入力端子に接続される入力抵抗Ｒ３および接地抵抗Ｒ４と、を備えている。各入力抵抗Ｒ１，Ｒ３は同一であり、フィードバック抵抗Ｒ２および接地抵抗Ｒ４は同一である。心拍検出部１４から出力される電圧Ｖ０は、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの各々の電圧Ｖ１，Ｖ２と、入力抵抗Ｒ１およびフィードバック抵抗Ｒ２とにより、下記数式（１）に示すように記述される。
Ｖ０＝（Ｒ２／Ｒ１）×（Ｖ２−Ｖ１）…（１）
Ｖ０＝（Ｒ２／Ｒ１）×（Ｖ２−Ｖ１）…（１）
心拍検出部１４は、ステアリングホイール２２に対する運転者の手による把持が、片手のみの把持である場合には、運転者の手が第１電極（Ｌ）１３Ｌまたは第２電極（Ｒ）１３Ｒに接触するだけなので、図５に示すように、ノイズ（Ｌ）またはノイズ（Ｒ）を出力する。ノイズ（Ｌ）は、第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧Ｖ２がゼロになるので、（Ｒ２／Ｒ１）×Ｖ１に応じた電圧値となる。ノイズ（Ｒ）は、第１電極（Ｌ）１３Ｌの電圧Ｖ１がゼロになるので、（Ｒ２／Ｒ１）×Ｖ２に応じた電圧値となる。
心拍検出部１４は、ステアリングホイール２２に対する運転者の手による把持が、両手の把持である場合には、運転者の両手が第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒに接触するので、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒから同相のノイズが入力される。これにより心拍検出部１４は、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒのノイズを相殺して、（Ｒ２／Ｒ１）×（Ｖ２−Ｖ１）に応じたＲ波高さの電圧値を有する運転者の心拍の信号を出力する。なお、Ｒ波は、四肢誘導（つまり、第Ｉ誘導）により得られる第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電位差の変化を示す一周期分の波形において振幅が最も大きい波である。心拍検出部１４は、定期的に出現するＲ波の時間間隔の長さに応じて心拍数を検知する。
心拍検出部１４は、ステアリングホイール２２に人体よりも小さな導電性の異物（例えば、金属製の飲料容器など）が接触している場合には、図５に示すように、運転者の片手が接触している場合に比べて、より少ない量のノイズ（Ｌ）またはノイズ（Ｒ）を出力する。
把持状態判定部１５は、静電容量検出部１２によって検出される静電容量の大きさと、心拍検出部１４によって検出される第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンとに基づいて、運転者のステアリングホイール２２の把持状態を判定する。
把持状態判定部１５は、静電容量検出部１２によって所定値以上の静電容量が検出され、かつ、心拍検出部１４によって運転者の心拍が検出された場合に、運転者がステアリングホイール２２を両手で把持していると判定する。
把持状態判定部１５は、静電容量検出部１２によって所定値以上の静電容量が検出され、かつ、心拍検出部１４によって運転者の心拍が検出されないとともに第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンに所定量以上のノイズが検出された場合に、運転者がステアリングホイール２２を片手で把持していると判定する。
把持状態判定部１５は、静電容量検出部１２によって所定値以上の静電容量が検出され、かつ、心拍検出部１４によって運転者の心拍が検出されないとともに第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンに下限閾値以上かつ所定量未満のノイズが検出された場合に、導電性の異物がステアリングホイール２２に接触していると判定する。
把持状態判定部１５は、静電容量検出部１２によって所定値以上の静電容量が検出され、かつ、心拍検出部１４によって運転者の心拍が検出されないとともに第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンに下限閾値以上かつ所定量未満のノイズが検出された場合に、導電性の異物がステアリングホイール２２に接触していると判定する。
前記静電容量検出部によって所定値以上の前記静電容量が検出され、かつ、前記心拍検出部によって前記運転者の心拍が検出されないとともに第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンのノイズが下限閾値未満であることが検出された場合に、運転者が手袋を装着した手によってステアリングホイール２２を把持していると判定する。
把持状態判定部１５は、静電容量検出部１２によって所定値以上の静電容量が検出され、かつ、心拍検出部１４によって運転者の心拍が検出された場合に、運転者がステアリングホイール２２を両手で把持していると判定する。
把持状態判定部１５は、静電容量検出部１２によって所定値以上の静電容量が検出され、かつ、心拍検出部１４によって運転者の心拍が検出されないとともに第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンに所定量以上のノイズが検出された場合に、運転者がステアリングホイール２２を片手で把持していると判定する。
把持状態判定部１５は、静電容量検出部１２によって所定値以上の静電容量が検出され、かつ、心拍検出部１４によって運転者の心拍が検出されないとともに第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンに下限閾値以上かつ所定量未満のノイズが検出された場合に、導電性の異物がステアリングホイール２２に接触していると判定する。
把持状態判定部１５は、静電容量検出部１２によって所定値以上の静電容量が検出され、かつ、心拍検出部１４によって運転者の心拍が検出されないとともに第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンに下限閾値以上かつ所定量未満のノイズが検出された場合に、導電性の異物がステアリングホイール２２に接触していると判定する。
前記静電容量検出部によって所定値以上の前記静電容量が検出され、かつ、前記心拍検出部によって前記運転者の心拍が検出されないとともに第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンのノイズが下限閾値未満であることが検出された場合に、運転者が手袋を装着した手によってステアリングホイール２２を把持していると判定する。
報知制御部１６は、表示器２０およびスピーカ２１から運転者に各種の報知を行う。
本実施の形態による把持検出装置１０は上記構成を備えており、次に、この把持検出装置１０の動作について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。
先ず、把持状態判定部１５は、静電容量検出部１２によって所定値以上の静電容量が検出されたか否かを判定する（ステップＳ０１）。
この判定結果が「ＮＯ」の場合（ステップＳ０１：ＮＯ）には、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ０２に進める。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合（ステップＳ０１：ＹＥＳ）には、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ０３に進める。
この判定結果が「ＮＯ」の場合（ステップＳ０１：ＮＯ）には、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ０２に進める。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合（ステップＳ０１：ＹＥＳ）には、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ０３に進める。
次に、把持状態判定部１５は、運転者によるステアリングホイール２２の手放し状態、またはステアリングホイール２２に誘電性を有していない異物が接触している状態であると判定する（ステップＳ０２）。そして、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ１０に進める。
また、把持状態判定部１５は、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンから心拍検出部１４によって運転者の心拍が検出されたか否かを判定する（ステップＳ０３）。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合（ステップＳ０３：ＹＥＳ）には、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ０４に進める。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合（ステップＳ０３：ＮＯ）には、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ０５に進める。
また、把持状態判定部１５は、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンから心拍検出部１４によって運転者の心拍が検出されたか否かを判定する（ステップＳ０３）。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合（ステップＳ０３：ＹＥＳ）には、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ０４に進める。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合（ステップＳ０３：ＮＯ）には、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ０５に進める。
次に、把持状態判定部１５は、運転者がステアリングホイール２２を両手で把持していると判定する（ステップＳ０４）。そして、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ１０に進める。
また、把持状態判定部１５は、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンに所定量以上のノイズが検出されたか否かを判定する（ステップＳ０５）。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合（ステップＳ０５：ＹＥＳ）には、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ０６に進める。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合（ステップＳ０５：ＮＯ）には、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ０７に進める。
また、把持状態判定部１５は、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンに所定量以上のノイズが検出されたか否かを判定する（ステップＳ０５）。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合（ステップＳ０５：ＹＥＳ）には、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ０６に進める。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合（ステップＳ０５：ＮＯ）には、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ０７に進める。
次に、把持状態判定部１５は、運転者がステアリングホイール２２を片手で把持していると判定する（ステップＳ０６）。そして、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ１０に進める。
また、把持状態判定部１５は、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンのノイズが下限閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ０７）。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合（ステップＳ０７：ＹＥＳ）には、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ０８に進める。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合（ステップＳ０７：ＮＯ）には、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ０９に進める。
また、把持状態判定部１５は、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンのノイズが下限閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ０７）。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合（ステップＳ０７：ＹＥＳ）には、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ０８に進める。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合（ステップＳ０７：ＮＯ）には、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ０９に進める。
次に、把持状態判定部１５は、導電性の異物がステアリングホイール２２に接触していると判定する（ステップＳ０８）。そして、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ１０に進める。
また、把持状態判定部１５は、運転者が手袋を装着した手によってステアリングホイール２２を把持していると判定する（ステップＳ０９）。そして、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ１０に進める。
次に、把持状態判定部１５は、ステアリングホイール２２に対する運転者の把持状態または異物の接触状態などの情報を外部に出力する（ステップＳ１０）。そして、報知制御部１６は、処理をエンドに進める。
また、把持状態判定部１５は、運転者が手袋を装着した手によってステアリングホイール２２を把持していると判定する（ステップＳ０９）。そして、把持状態判定部１５は、処理をステップＳ１０に進める。
次に、把持状態判定部１５は、ステアリングホイール２２に対する運転者の把持状態または異物の接触状態などの情報を外部に出力する（ステップＳ１０）。そして、報知制御部１６は、処理をエンドに進める。
上述したように、本実施の形態による把持検出装置１０によれば、ステアリングホイール２２において、静電容量の大きさと第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンとを検出することによって、運転者の手の把持状態を精度良く検出することができる。
先ず、静電容量の大きさを検出することによって、運転者がステアリングホイール２２に触れている可能性の有無を判定することができる。次に、運転者がステアリングホイール２２に触れている可能性がある場合に、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンに基づいて把持状態の詳細を判定することができる。これにより、例えば静電容量の検出に先立って第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンに基づく判定を実行する場合に比べて、把持状態の判定処理を簡略化し、迅速な判定を行うことができる。
先ず、静電容量の大きさを検出することによって、運転者がステアリングホイール２２に触れている可能性の有無を判定することができる。次に、運転者がステアリングホイール２２に触れている可能性がある場合に、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンに基づいて把持状態の詳細を判定することができる。これにより、例えば静電容量の検出に先立って第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンに基づく判定を実行する場合に比べて、把持状態の判定処理を簡略化し、迅速な判定を行うことができる。
さらに、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンにおけるノイズ（Ｌ）またはノイズ（Ｒ）が所定量以上か否かを判定することによって、ステアリングホイール２２に運転者の手以外の異物が接触していることを判定することができる。
以下、上述した実施形態の変形例について説明する。
上述した実施形態において、把持状態判定部１５は、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンのノイズが下限閾値未満である場合に、運転者が手袋を装着した手によってステアリングホイール２２を把持していると判定したが、これに限定されない。
把持状態判定部１５は、静電容量検出部１２によって検出される静電容量の大きさに基づいて、運転者が素手でステアリングホイール２２を把持している状態と、手袋を装着した手によってステアリングホイール２２を把持している状態とを判別してもよい。
把持状態判定部１５は、例えば、ステアリングホイール２２に人体等の誘電体が接近または接触していない状態で受信回路３５から出力される平均出力を基準として、運転者の把持状態に応じて変化する平均出力の低下量を用いて、把持状態を判定してもよい。把持状態判定部１５は、図７に示すように、ステアリングホイール２２に誘電体が接近または接触していない状態での出力電圧の波形を基準波形として、運転者が素手の場合および運転者が手袋を装着した場合の各々における振幅の低下量を予め把握している。把持状態判定部１５は、例えば、基準波形からの振幅の低下量が第１閾値以上であれば、運転者が素手でステアリングホイール２２を把持していると判定する。一方、基準波形からの振幅の低下量が第１閾値未満であれば、運転者が手袋を装着した手によってステアリングホイール２２を把持していると判定する。
上述した実施形態において、把持状態判定部１５は、第１電極（Ｌ）１３Ｌおよび第２電極（Ｒ）１３Ｒの電圧パターンのノイズが下限閾値未満である場合に、運転者が手袋を装着した手によってステアリングホイール２２を把持していると判定したが、これに限定されない。
把持状態判定部１５は、静電容量検出部１２によって検出される静電容量の大きさに基づいて、運転者が素手でステアリングホイール２２を把持している状態と、手袋を装着した手によってステアリングホイール２２を把持している状態とを判別してもよい。
把持状態判定部１５は、例えば、ステアリングホイール２２に人体等の誘電体が接近または接触していない状態で受信回路３５から出力される平均出力を基準として、運転者の把持状態に応じて変化する平均出力の低下量を用いて、把持状態を判定してもよい。把持状態判定部１５は、図７に示すように、ステアリングホイール２２に誘電体が接近または接触していない状態での出力電圧の波形を基準波形として、運転者が素手の場合および運転者が手袋を装着した場合の各々における振幅の低下量を予め把握している。把持状態判定部１５は、例えば、基準波形からの振幅の低下量が第１閾値以上であれば、運転者が素手でステアリングホイール２２を把持していると判定する。一方、基準波形からの振幅の低下量が第１閾値未満であれば、運転者が手袋を装着した手によってステアリングホイール２２を把持していると判定する。
上述した実施形態において、静電容量検出部１２、心拍検出部１４、把持状態判定部１５、および報知制御部１６の一部、または全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）がプログラムを実行することにより機能する機能部であってもよい。また、これら構成を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路として実現してもよく、これら構成の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１０…把持検出装置、１１Ｌ…第１センサ（Ｌ）、１１Ｒ…第２センサ（Ｒ）、１２…静電容量検出部、１３Ｌ…第１電極（Ｌ）、１３Ｒ…第２電極（Ｒ）、１４…心拍検出部、１５…把持状態判定部、１６…報知制御部、２０…表示器、２１…スピーカ、２２…ステアリングホイール
Claims (6)
- 車両のステアリングホイールに設けられる一対の電極と、
前記一対の電極から得られる電圧パターンに基づいて、前記一対の電極に接触する運転者の心拍を検出する心拍検出部と、
前記ステアリングホイールにおいて前記一対の電極が配置される部位付近に設けられ、静電容量を検出する静電容量検出部と、
前記静電容量検出部によって検出される前記静電容量と、前記心拍検出部によって検出される前記一対の電極の電圧パターンとに基づいて、前記運転者の前記ステアリングホイールの把持状態を判定する把持状態判定部と、
を備える、
ことを特徴とする把持検出装置。 - 前記心拍検出部は、
前記静電容量検出部によって所定値以上の前記静電容量が検出された場合に、前記運転者の心拍の検出を開始する、
ことを特徴とする請求項１に記載の把持検出装置。 - 前記把持状態判定部は、
前記静電容量検出部によって所定値以上の前記静電容量が検出され、かつ、前記心拍検出部によって前記運転者の心拍が検出された場合に、前記運転者が前記ステアリングホイールを両手で把持していると判定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の把持検出装置。 - 前記把持状態判定部は、
前記静電容量検出部によって所定値以上の前記静電容量が検出され、かつ、前記心拍検出部によって前記運転者の心拍が検出されないとともに前記電圧パターンに所定量以上のノイズが検出された場合に、前記運転者が前記ステアリングホイールを片手で把持していると判定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の把持検出装置。 - 前記把持状態判定部は、
前記静電容量検出部によって所定値以上の前記静電容量が検出され、かつ、前記心拍検出部によって前記運転者の心拍が検出されないとともに前記電圧パターンに下限閾値以上かつ所定量未満のノイズが検出された場合に、異物が前記ステアリングホイールに接触していると判定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の把持検出装置。 - 前記把持状態判定部は、
前記静電容量検出部によって所定値以上の前記静電容量が検出され、かつ、前記心拍検出部によって前記運転者の心拍が検出されないとともに前記電圧パターンのノイズが下限閾値未満であることが検出された場合に、前記運転者が手袋を装着した手によって前記ステアリングホイールを把持していると判定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の把持検出装置。
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| JP6422058B2 (ja) | 2018-11-14 |
| US20160302730A1 (en) | 2016-10-20 |
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