JP2021079767A - Contact detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接触検出装置に関する。 The present invention relates to a contact detection device.
特許文献1の近接・接触センサは、第1検出部と第2検出部との間に弾性体からなる中間層が積層配置されたセンサ部を備えている。第1検出部は、各々が方形の市松模様が形成されたシート状の上電極層と下電極層とが互いの方形が平面視で重ならず、絶縁状態とされて積層配置されている。この近接・接触センサでは、切換部により第2検出部がグランド接続されて第1検出部による利用者の近接測定が行われ、切換部により第1検出部がグランド接続されて第2検出部による利用者の接触又は押圧の測定が行われる。 The proximity / contact sensor of Patent Document 1 includes a sensor unit in which an intermediate layer made of an elastic body is laminated and arranged between a first detection unit and a second detection unit. In the first detection unit, the sheet-shaped upper electrode layer and the lower electrode layer, each of which has a square checkerboard pattern, are laminated so that the squares do not overlap each other in a plan view and are in an insulated state. In this proximity / contact sensor, the second detection unit is ground-connected by the switching unit to perform proximity measurement of the user by the first detection unit, and the first detection unit is ground-connected by the switching unit by the second detection unit. The user's contact or pressure is measured.
ところで、自動運転システムを備える車両では、運転者の操作による手動運転モード、及び運転者の操作を介さない自動運転モードによる走行が可能となっている。このような車両では、運転者の手がステアリングホイールに触れているか否か、運転者の手が運転操作可能な状態でステアリングホイールを握っているか否かなどの各種の接触状態の検出が要求される。 By the way, in a vehicle equipped with an automatic driving system, it is possible to drive in a manual driving mode operated by the driver and in an automatic driving mode not performed by the driver. In such a vehicle, it is required to detect various contact states such as whether or not the driver's hand is touching the steering wheel and whether or not the driver's hand is holding the steering wheel while the driver can operate the vehicle. To.
しかし、ステアリングホイールは、運転者が握るリム部が断面楕円形状とされており、また、ステアリングホイールの触れ方(握り方)などは運転者によって異なる。このため、ステアリングホイールへの運転者の接触面積等が異なって接触センサの出力も異なり、運転者がステアリングホイールに触れている状態の検出が難しいという問題がある。 However, in the steering wheel, the rim portion gripped by the driver has an elliptical cross section, and the way the steering wheel is touched (held) differs depending on the driver. Therefore, there is a problem that it is difficult to detect a state in which the driver is touching the steering wheel because the contact area of the driver with the steering wheel is different and the output of the contact sensor is also different.
本発明は、上記事実を鑑みて成されたものであり、操作体への接触状態を検出できる接触検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above facts, and an object of the present invention is to provide a contact detection device capable of detecting a contact state with an operating body.
本発明の第1の態様の接触検出装置は、各々がシート状とされ、操作者が操作する操作体の外周部に設けられた第1電極、及び該第1電極の内側に絶縁性を有するシート体を介して設けられた第2電極と、操作者が前記操作体に近接されることで前記第1電極に生じる静電容量変化に応じた電気信号を検出する第1検出手段と、操作者により前記操作体が加圧されることで変化する前記第1電極と前記第2電極との間隔に応じた電気信号を検出する第2検出手段と、前記第1検出手段の検出結果から操作者が前記操作体に触れたか否かを判定し、前記第2検出手段の検出結果から操作者が前記操作体を加圧したか否かを判定すると共に、前記第1検出手段及び前記第2検出手段の各々の検出結果から前記操作者が前記操作体を操作可能に接触していると判定し、判定結果の各々を出力できる判定手段と、を含む。 Each of the contact detection devices according to the first aspect of the present invention has a sheet shape, and has a first electrode provided on the outer peripheral portion of the operating body operated by the operator and an insulating property inside the first electrode. A second electrode provided via the sheet body, a first detecting means for detecting an electric signal corresponding to a change in capacitance generated in the first electrode when the operator is brought close to the operating body, and an operation. The operation is performed from the detection results of the second detection means for detecting the electric signal according to the distance between the first electrode and the second electrode, which changes when the operating body is pressurized by a person, and the detection result of the first detection means. It is determined whether or not the person has touched the operating body, and it is determined from the detection result of the second detecting means whether or not the operator has pressurized the operating body, and the first detecting means and the second detecting means and the second are used. It includes a determination means capable of determining from each detection result of the detection means that the operator is in operably contacting the operating body and outputting each of the determination results.
第2の態様の接触検出装置は、第1の態様において、前記第1電極及び前記第2電極を、前記第1検出手段に接続する状態と前記第2検出手段に接続する状態とに切換える切換手段と、前記切換手段を制御して、前記第1検出手段による検出と前記第2検出手段による検出とを制御する制御手段と、を含む。 In the first aspect, the contact detection device of the second aspect switches the first electrode and the second electrode into a state of being connected to the first detection means and a state of being connected to the second detection means. The means and a control means which controls the switching means and controls the detection by the 1st detection means and the detection by the 2nd detection means are included.
第3の態様の接触検出装置は、第1又は第2の態様において、前記第1電極及び前記第2電極が前記第1検出手段に接続された際、前記第1検出手段が前記第2電極を前記第1電極と同電位にして、前記第1電極から出力される電気信号を検出する。 In the contact detection device of the third aspect, when the first electrode and the second electrode are connected to the first detection means in the first or second aspect, the first detection means is the second electrode. Is set to the same potential as the first electrode, and the electric signal output from the first electrode is detected.
第4の態様の接触検出装置は、第1から第3の何れか1の態様において、前記第1電極及び前記第2電極が前記第2検出手段に接続された際、前記第2検出手段が前記第1電極を接地側として前記第2電極から出力される電気信号を検出する。 In the contact detection device of the fourth aspect, when the first electrode and the second electrode are connected to the second detection means in any one of the first to third aspects, the second detection means is used. The electric signal output from the second electrode is detected with the first electrode as the ground side.
第5の態様の接触検出装置は、第1から第4の何れか1の態様において、前記第1検出手段により前記操作者の前記操作体への近接が検出され、前記第2検出手段により前記操作体への加圧が検出されることで、前記操作者が前記操作体を操作可能に接触していると前記判定手段が判定する。 In the contact detection device of the fifth aspect, in any one of the first to fourth aspects, the first detecting means detects the proximity of the operator to the operating body, and the second detecting means detects the proximity of the operator to the operating body. When the pressurization on the operating body is detected, the determination means determines that the operator is in operable contact with the operating body.
第6の態様の接触検出装置は、第1から第5の何れか1の態様において、前記第1検出手段による検出と前記第2検出手段による検出とが交互に実行される。 In the contact detection device of the sixth aspect, in any one of the first to fifth aspects, the detection by the first detection means and the detection by the second detection means are alternately executed.
第7の態様の接触検出装置は、第1から第6の何れか1の態様において、前記第1検出手段の検出結果から、操作者が前記操作体に触れていると判定されることで、前記第2検出手段の検出結果から操作者が前記操作体を加圧したか否かを判定する。 In the contact detection device of the seventh aspect, in any one of the first to sixth aspects, it is determined from the detection result of the first detection means that the operator is touching the operating body. From the detection result of the second detection means, it is determined whether or not the operator pressurizes the operating body.
第1の態様の接触検出装置では、操作者が操作する操作体の外周部に各々がシート状とされた第1電極及び第2電極が絶縁性のシート体を介して設けられており、第2電極が第1電極の内側とされている。第1検出手段は、操作者が操作体に近接されることで第1電極に生じる静電容量変化に応じた電気信号を検出し、第2検出手段は、操作者により操作体が加圧されることで変化する第1電極と第2電極との間隔に応じた電気信号を検出する。 In the contact detection device of the first aspect, the first electrode and the second electrode, each of which is in the shape of a sheet, are provided on the outer peripheral portion of the operating body operated by the operator via the insulating sheet body. The two electrodes are inside the first electrode. The first detecting means detects an electric signal corresponding to a change in capacitance generated in the first electrode when the operator is brought close to the operating body, and the second detecting means pressurizes the operating body by the operator. The electric signal corresponding to the distance between the first electrode and the second electrode, which changes by doing so, is detected.
判定手段は、第1検出手段の検出結果から操作者が操作体に触れているか否かを判定し、第2検出手段の検出結果から操作者が操作体を加圧しているか否かを判定する。また、判定手段は、第1検出手段及び第2検出手段の各々の検出結果から操作体を操作可能に操作者が接触しているか否かを判定する。 The determination means determines whether or not the operator is touching the operating body from the detection result of the first detecting means, and determines whether or not the operator is pressurizing the operating body from the detection result of the second detecting means. .. Further, the determining means determines whether or not the operator is in contact with the operating body so that the operating body can be operated from the detection results of the first detecting means and the second detecting means.
ここで、第1検出部及び第2検出部は、各々第1電極及び第2電極を用いるので、操作体の接触検出のための構成を簡略にできる。また、判定手段は、第1検出手段の検出結果に応じた判定結果、第2検出手段の検出結果に応じた判定結果、及び第1検出手段と第2検出手段との検出結果に応じた判定結果を出力できるので、操作体に対する操作者の操作状態を精度よく検出できる。 Here, since the first detection unit and the second detection unit use the first electrode and the second electrode, respectively, the configuration for contact detection of the operating body can be simplified. Further, the determination means determines the determination result according to the detection result of the first detection means, the determination result according to the detection result of the second detection means, and the determination according to the detection result of the first detection means and the second detection means. Since the result can be output, the operation state of the operator with respect to the operating body can be detected accurately.
第2の態様の接触検出装置では、切換手段が記第1電極及び第2電極を、第1検出手段に接続する状態と第2検出手段に接続する状態とに切換える。また、制御手段は、切換手段を制御して、第1検出手段を用いた検出と、第2検出手段を用いた検出とを制御するので、第1検出手段及び第2検出手段の各々を用いた接触状態の検出を円滑にできる。 In the contact detection device of the second aspect, the switching means switches the first electrode and the second electrode between the state of being connected to the first detection means and the state of being connected to the second detection means. Further, since the control means controls the switching means to control the detection using the first detection means and the detection using the second detection means, each of the first detection means and the second detection means is used. It is possible to smoothly detect the contact state.
第3の態様の接触検出装置では、第1電極及び第2電極が第1検出手段に接続された際、第1検出手段が第2電極を第1電極と同電位にして、第1電極から出力される電気信号を検出する。このため、第2電極により第1電極をシールドできるので、第1電極に生じる寄生容量を抑制できて、第1検出手段の検出精度を向上できる。 In the contact detection device of the third aspect, when the first electrode and the second electrode are connected to the first detection means, the first detection means sets the second electrode at the same potential as the first electrode and starts from the first electrode. Detects the output electrical signal. Therefore, since the first electrode can be shielded by the second electrode, the parasitic capacitance generated in the first electrode can be suppressed, and the detection accuracy of the first detection means can be improved.
第4の態様の接触検出装置では、第1電極及び第2電極が第2検出手段に接続された際、第2検出手段が第1電極を接地し、第2電極から出力される電気信号を検出する。このため、第1電極と操作者との間に生じる静電容量等を抑制できて、第2検出手段の検出精度を向上できる。 In the contact detection device of the fourth aspect, when the first electrode and the second electrode are connected to the second detection means, the second detection means grounds the first electrode and outputs an electric signal from the second electrode. To detect. Therefore, the capacitance generated between the first electrode and the operator can be suppressed, and the detection accuracy of the second detection means can be improved.
第5の態様の接触検出装置では、第1検出手段により操作者の操作体への近接が検出され、第2検出手段により操作者の操作体への加圧が検出されることで、操作者が操作体を操作可能に接触していると判定する。このため、第1検出手段の検出結果に応じた判定結果及び第2検出手段の検出結果に応じた判定結果に含まれない操作者の操作体への接触状態を判定できる。 In the contact detection device of the fifth aspect, the first detecting means detects the proximity of the operator to the operating body, and the second detecting means detects the pressurization of the operating body of the operator, whereby the operator Determines that the operating body is in operable contact. Therefore, it is possible to determine the contact state of the operator with the operating body, which is not included in the determination result according to the detection result of the first detection means and the determination result according to the detection result of the second detection means.
第6の態様の接触検出装置では、第1検出手段による検出と第2検出手段による検出とが交互に実行されるので、操作者の操作体への接触状態、加圧状態及び把持状態の変化を判定できる。 In the contact detection device of the sixth aspect, the detection by the first detection means and the detection by the second detection means are alternately executed, so that the operator changes the contact state, the pressurization state, and the gripping state with the operating body. Can be determined.
第7の態様の接触検出装置では、第1検出手段の検出結果から、操作者が操作体に触れていると判定されることで、第2検出手段の検出結果から操作者が操作体を加圧したか否かを判定するので、第1検出手段及び第2検出手段を用いた操作状態の判定を効果的に行うことができる。 In the contact detection device of the seventh aspect, it is determined from the detection result of the first detection means that the operator is touching the operating body, and the operator adds the operating body from the detection result of the second detecting means. Since it is determined whether or not the pressure is applied, it is possible to effectively determine the operating state using the first detecting means and the second detecting means.
以下に、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態に係るステアリング装置10は、操作体及びステアリング体としてのステアリングホイール12を備えている。図1には、ステアリングホイール12の主要部が径方向に沿った断面図にて示され、図2には、ステアリング装置10の主要部が正面図にて示されている。なお、図面では、車両前側が矢印FRにて示され、車幅右側が矢印RHにて示され、上方が矢印UPにて示されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The
図2に示すように、ステアリングホイール12は、略円環状に形成されており、ステアリングホイール12は、車両(操舵対象)を運転する操作者としての運転者(乗員)が着座する座席(運転席)の車両前側に配置されている。
As shown in FIG. 2, the
ステアリングホイール12には、把持部としての円環状のリム部14、中心部に設けられたボス部16、及びステー部18によって構成されている。ステアリングホイール12には、金属製の芯金が設けられており、芯金は、ステアリングホイール12の骨格を形成する。芯金は、リム部14のリム芯金部20(図2参照)、ボス部16のボス芯金部、及びステー部18のステー芯金部によって構成されており、リム芯金部20は円環状(リング状)に形成されている。ステアリングホイール12では、リム芯金部20とボス芯金部とがステー芯金部によって連結され、リム部14、ボス部16及びステー部18が一体にされている。
The
ステアリング装置10は、ステアリングシャフト(図示省略)を備えており、ステアリングシャフトは、運転席の車両前側において軸線方向が略車両前後方向とされて、車体に回転可能に支持されている。ステアリングホイール12は、ボス部16のボス芯金部がステアリングシャフトの車両後側端に固定されており、ステアリングホイール12は、ステアリングシャフトに支持されてステアリングシャフトと一体回転可能となっている。
The
このため、ステアリングホイール12が回転操作されることで、ステアリングシャフトが回転されて、車両が操舵される。この際、ステアリング装置10では、ステアリングシャフトの回転角が図示しないセンサにより検出され、ステアリングシャフトの回転角に応じて図示しないアクチュエータが作動されて転舵輪が転舵される。なお、図2では、車両を直進させる状態における回転位置(直進操舵位置)のステアリングホイール12が示されている。
Therefore, when the
図1に示すように、ステアリングホイール12のリム部14は、ステアリングホイール12径方向断面が略楕円状(略円状でもよい)とされており、リム部14内には、基体22が配置されている。基体22には、絶縁材料としてのウレタンなどの樹脂材料が用いられており、基体22は、ステアリングホイール12径方向断面外周が略円状(略楕円状でもよい)に形成されている。
As shown in FIG. 1, the
基体22内には、リム芯金部20がインサート成形により収容されており、リム芯金部20は、基体22によって被覆されている。また、基体22の外周部には、接触部としての加飾部24が配置されている。加飾部24は、絶縁性を有しており、加飾部24は、皮革製あるいは樹脂製等とされている。基体22は、ステアリングホイール12径方向断面における全周、及びステアリングホイール12周方向の全周(全域)が加飾部24によって被覆されている。
The rim
一方、本実施形態に係る車両には、自動運転システム(図示省略)が設けられており、車両は、運転者の運転操作に応じて走行される手動運転モード及び運転者を介さずに走行する自動運転モードが設定されている。自動運転システムは、手動運転モードと自動運転モードとを切換え、自動運転モードに切換えることで、運転者の操作を介さずに車両を走行させる。 On the other hand, the vehicle according to the present embodiment is provided with an automatic driving system (not shown), and the vehicle travels in a manual driving mode in which the vehicle is driven according to the driving operation of the driver and without the driver. The automatic operation mode is set. The automatic driving system switches between the manual driving mode and the automatic driving mode, and by switching to the automatic driving mode, the vehicle is driven without the operation of the driver.
この車両に設けられるステアリング装置10は、本実施形態に係る接触検出装置としての操作検出装置30を備えている。操作検出装置30は、運転者のステアリングホイール12への接触状態を検出する。なお、図1には、操作検出装置30の概略構成がブロック図にて示されている。
The
操作検出装置30は、電極部32及びコントローラ34を備えている。電極部32には、第1電極36、第2電極38、及び弾性を有するシート体としての絶縁性シート40が設けられており、第1電極36及び第2電極38は、各々シート状とされている。電極部32は、第1電極36と第2電極38とが絶縁性シート40を介して重ねられており、電極部32は、第1電極36、絶縁性シート40及び第2電極38が層状に配置されたシート状に形成されている。
The
図2に示すように、電極部32は、ステアリングホイール12のリム部14に配置されており、電極部32は、リム部14においてステアリングホイール12周方向に配置されている。本実施形態では、電極部32がステアリングホイール12周方向の全域に連続されて設けられている。なお、電極部32は、ステアリングホイール12において所定の角度範囲に設けられていてもよい。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、電極部32は、リム部14において基体22と加飾部24との間に配置されており、電極部32は、第2電極38が基体22側とされて、基体22の外周を略全周に渡って覆っている。これにより、電極部32は、リム部14において第2電極38が内周側(内部電極)とされ第1電極36が外周側(外部電極)とされて基体22の外周部に配置され、加飾部24により被覆されている。
As shown in FIG. 1, the
コントローラ34には、検出手段を構成する第1検出手段としての接触検出回路42、検出手段を構成する第2検出手段としての感圧検出回路44、及び切換手段としての切換部46が設けられている。また、コントローラ34には、制御手段としての制御部48、及び判定手段としての判定部50が形成されている。
The controller 34 is provided with a
コントローラ34は、図示しない電源(車両のバッテリ)から供給される電力によって動作する。また、コントローラ34には、CPU、ROM、RAM等がバスによって接続されたマイクロコンピュータ(図示省略)が設けられている。コントローラ34では、CPUがROMに記憶されたプログラムを実行することで、制御部48及び判定部50の機能が実現され、制御部48が接触検出回路42、感圧検出回路44、及び切換部46の作動を制御する。
The controller 34 operates by electric power supplied from a power source (vehicle battery) (not shown). Further, the controller 34 is provided with a microcomputer (not shown) to which a CPU, ROM, RAM, etc. are connected by a bus. In the controller 34, the functions of the
これにより、操作検出装置30では、接触検出回路42による電極部32(第1電極36及び第2電極38)を用いた近接検出(接触検出)、及び感圧検出回路44による電極部32を用いた加圧検出(感圧検出)が実行される。
As a result, in the
コントローラ34の切換部46には、電極部32の第1電極36及び第2電極38の各々が接続されている。また、切換部46は、接触検出回路42及び感圧検出回路44の各々に接続されている。切換部46は、制御部48により制御されて、第1電極36及び第2電極38の各々を接触検出回路42に接続した状態(図1において二点鎖線にて示す状態)と感圧検出回路44に接続した状態(図1において実線にて示す状態)とに切換える。第1電極36及び第2電極38は、切換部46により接触検出回路42又は感圧検出回路44に接続される。
Each of the
電極部32では、運転者がステアリングホイール12(リム部14)を握る(把持する)などして加飾部24に接触することで、運転者の手が第1電極36に近接し、第1電極36の静電容量Csが変化する。コントローラ34では、接触検出回路42に第1電極36及び第2電極38が電気的に接続されることで、自己容量方式により運転者がステアリングホイール12に触れているか否かの検出を行う。接触検出回路42では、第1電極36の静電容量Cs(又は静電容量Csに応じた電気信号)を検出し、検出した静電容量Csから運転者の手がステアリングホイール12に近接しているか否か(加飾部24に接触
しているか否か)の判断を可能にする。
In the
接触検出回路42には、第1電極36が接続されると共に、第2電極38が接続される。接触検出回路42では、動作されることで第1電極36及び第2電極38に所定電流(定電流、パルスでもよい)を供給し、第1電極36と第2電極38とを同電位とする。この後、接触検出回路42は、第1電極36に生じた静電容量Csに応じて第1電極36から出力される電気信号(電流値又は電圧値)を検出する。
The
一方、電極部32では、運転者がステアリングホイール12(リム部14)を握ることで、加飾部24を介して第1電極36が加圧される。これにより、電極部32では、絶縁性シート40が弾性変形されて第1電極36と第2電極38との間隔が変化し、第1電極36と第2電極38との間の電気的抵抗が変化すると共に、第1電極36と第2電極38との間の静電容量Cpが変化する。
On the other hand, in the
感圧検出回路44では、第1電極36及び第2電極38が接続されることで、第1電極36及び第2電極38の一方を接続状態とし他方を接地状態としており、感圧検出回路44は、第1電極36を接地状態にする(GNDに接続)。感圧検出回路44では、動作されることで第2電極38に所定電流(又はパルスでもよい)を供給して第1電極36と第2電極38との静電容量Cpに応じた電荷を蓄積させる。この後、感圧検出回路44では、第2電極38から出力される電気信号(応答信号。電流値又は電圧値)を検出する。これにより、感圧検出回路44は、第1電極36と第2電極38との間の静電容量Cpを検出する。
In the pressure-
判定部50には、接触検出回路42及び感圧検出回路44の各々における検出結果(例えば電流値。電圧値でもよい)が入力される。判定部50は、接触検出回路42において検出された電流値が所定値(予め設定されているしきい値Csthに対応する値)以上か否かから運転者の手がステアリングホイール12に触れているか(接触しているか)否かを判定する。本実施形態におけるしきい値Csthは、運転者が少なくとも片手でステアリングホイール12を握った状態における静電容量Csに対応されて設定されており、しきい値Csthは、運転者が片手でステアリングホイール12を握っているか否かを判定できる値に設定されている。
The detection results (for example, current value, voltage value may be used) of each of the
また、判定部50は、感圧検出回路44において検出された静電容量Cs(静電容量Csに応じた電流値)が所定値(予め設定されているしきい値Cpthに対応する値)以上か否かを判定する。感圧検出回路44の出力(静電容量Cpに応じた電流値、電圧値又は応答信号)は、運転者がステアリングホイール12を握る強さ及び握っている面積に応じて変化する。ここから、しきい値Cpthは、運転者が少なくとも片手でステアリングホイール12を握った状態における加圧に対応する静電容量(静電容量に応じた値)が設定されている。これにより、判定部50では、感圧検出回路44の出力から運転者が少なくとも片手でステアリングホイール12を握っているのと同様の圧力が加えられているかを判定する。
Further, in the
さらに、判定部50では、接触検出回路42及び感圧検出回路44の検出結果に基づいて、運転者の少なくとも片手によりステアリングホイール12が回転操作可能な状態で握られているか否かを判定する。判定部50では、接触検出回路42の出力から得られる判定結果及び感圧検出回路44の出力から得られる判定結果から、運転者が少なくとも片手でステアリングホイール12を操作可能に握っているか否かを判定する。
Further, the
操作検出装置30では、車両に設けられた自動運転システムからの要求に応じて判定部50の判定結果が自動運転システムに出力される。
In the
以下に、操作検出装置30により実行される処理を説明する。
本実施形態では、操作検出装置30が、運転者の手がステアリングホイール12に接触しているか、運転者がステアリングホイール12を加圧しているか、及び運転者が操作可能にステアリングホイールを握っているか(把持しているか)を判定する。図3には、操作検出装置30のコントローラ34において実行される操作状態の判定処理としての接触状態判定処理が流れ図にて示されている。
The process executed by the
In the present embodiment, the
操作検出装置30は、車両の図示しないイグニッションスイッチがオンされるなどして電力供給が開始されると動作し、車両走行が終了して電力供給が停止することで動作が停止する。図3に示す接触状態判定処理は、操作検出装置30が動作中に所定の時間間隔で実行される。なお、接触状態判定処理は、判定結果の出力を要求する自動運転システムなどの外部機器からの要求に応じて実行されてもよい。
The
このフローチャートの最初のステップ100では、接触検出回路42を用いた接触検出を行う。接触検出では、切換部46によって第1電極36及び第2電極38が接触検出回路42に接続される。接触検出回路42では、第1電極36及び第2電極38を同電位とした後、第1電極36から出力される電気信号を検出することで、静電容量Csを検出する。
In the
次のステップ102では、ステアリングホイール12への接触を検出したか否かを判定しており、検出された静電容量Csがしきい値Csth以上か否かを判定している。
In the
ここで、運転者の手がステアリングホイール12に接触しておらず、静電容量Csがしきい値Csthに満たない場合(Cs<Csth)、ステップ102において否定判定されてステップ104に移行する。このステップ104では、運転者の手がステアリングホイール12に接触していないと判定する(非接触判定)。この後、ステップ116に移行する。
Here, when the driver's hand is not in contact with the
これに対して、静電容量Csがしきい値Csth以上(Cs≧Csth)であると、ステップ102において肯定判定されてステップ106に移行する。ステップ106では、運転者の手がステアリングホイール12に接触していると判定する(接触判定)。
On the other hand, if the capacitance Cs is equal to or greater than the threshold value Csth (Cs ≧ Csth), an affirmative determination is made in
次のステップ108では、感圧検出回路44を用いた感圧検出を行う。感圧検出では、切換部46によって第1電極36及び第2電極38が感圧検出回路44に接続される。感圧検出回路44では、自己容量方式を用いて第1電極36に加えられた圧力を検出しており、感圧検出回路44では、第1電極36が接地(GNDに接続)される。また、感圧検出回路44では、第2電極38に所定電流を供給した後、第2電極38から出力される電気信号を検出しており、感圧検出回路44では、第1電極36と第2電極38との間隔に応じた電気信号を検出することで、静電容量Cpを検出する。
In the
次のステップ110では、ステアリングホイール12への加圧が検出されたか否かを判定しており、検出された静電容量Cpがしきい値Cpth以上か否かを判定している。
In the
ここで、運転者がステアリングホイール12を加圧しておらず、静電容量Cpがしきい値Cpthに満たない場合(Cp<Cpth)、ステップ110において否定判定されてステップ112に移行する。このステップ112では、運転者の手がステアリングホイール12を加圧していないと判定する(非感圧判定)。この後、ステップ116に移行する。
Here, when the driver does not pressurize the
これに対して、静電容量Cpがしきい値Cpth(Cp≧Cpth)以上であると、ステップ110において肯定判定されてステップ114に移行する。ステップ114では、運転者の手によりステアリングホイール12が加圧されていると判定する(感圧判定)。
On the other hand, if the capacitance Cp is equal to or greater than the threshold value Cps (Cp ≧ Cps), a positive determination is made in
次のステップ116では、運転者によりステアリングホイール12が運転操作可能に把持しているか否かを判定する。本実施形態では、少なくとも運転者が片手でステアリングホイール12を握っていることで、運転者がステアリングホイール12を把持していると判定する。
In the
ここで、運転者の手がステアリングホイール12に接触していないと判定(非接触判定)されているか、又は運転者の手がステアリングホイール12を加圧していないと判定(非感圧判定)されていると、ステップ116で否定判定されてステップ118に移行する。このステップ118では、運転者が操作可能にステアリングホイール12を握っていないと判定する(非把持判定)。
Here, it is determined that the driver's hand is not in contact with the steering wheel 12 (non-contact determination), or it is determined that the driver's hand is not pressurizing the steering wheel 12 (non-pressure sensitive determination). If so, a negative determination is made in
これに対して、運転者の手がステアリングホイール12に接触していると判定(接触判定)されていると共に、運転者の手がステアリングホイール12を加圧していると判定(感圧判定)されていると、ステップ116で肯定判定されてステップ120に移行する。このステップ120では、運転者が操作可能にステアリングホイール12を握っていると判定する(把持判定)。
On the other hand, it is determined that the driver's hand is in contact with the steering wheel 12 (contact determination), and it is determined that the driver's hand is pressurizing the steering wheel 12 (pressure sensitive determination). If so, affirmative determination is made in
この後、ステップ122では、自動運転システム等から判定結果の出力が要求されているか否かを確認する。この際、判定結果の出力が要求されているとステップ122において肯定判定してステップ124へ移行し、要求元へ要求されている判定結果を出力する。
After that, in
これにより、自動運転システムは、自動運転モードで走行中において運転者がステアリングホイール12に接触しているが、必要以上に強く握ってはいない(把持していない)などを確認できる。また、自動運転システムは、自動運転モードから手動運転モードに切換える際、運転者がステアリングホイール12を操作可能に把持しているか否かの確認を行うことができる。
As a result, in the automatic driving system, it can be confirmed that the driver is in contact with the
このように、操作検出装置30では、ステアリングホイール12への運転者の接触を検出すると、ステアリングホイール12への運転者の加圧を検出し、ステアリングホイール12への運転者の接触が検出されると共に、ステアリングホイール12への運転者の加圧が検出されている間は、接触検出と感圧検出とが交互に繰返される。また、操作検出装置30は、少なくともステアリングホイール12への運転者の接触が検出されていない間は、ステアリングホイール12への運転者の接触の検出を継続する。これにより、操作検出装置30では、運転者による操作状態の検出を効率よく行うことができて、運転者によるステアリングホイール12の接触状態を効果的に検出できる。
As described above, when the
また、操作検出装置30では、第1電極36及び第2電極38と接触検出回路42とを用いた接触検出を行うと共に、第1電極36及び第2電極38と感圧検出回路44とを用いた感圧検出を行う。これにより、ステアリングホイール12への運転者の接触検出及び感圧検出を行うためのステアリングホイール12に設ける電極の構成を簡略にできる。
Further, in the
また、操作検出装置30では、接触検出及び感圧検出に加え、これらの検出結果を用いた把持検出を行い、これらの検出結果(判定結果)を出力できるので、運転者のステアリングホイール12の接触状態を的確に判定して出力できる。
Further, in addition to the contact detection and the pressure sensitive detection, the
さらに、操作検出装置30では、第1電極36及び第2電極38の接続先を切換部46が接触検出回路42と感圧検出回路44とに切換える。このため、ステアリングホイール12に対する運転者の接触検出及び感圧検出を簡単な構成で円滑に行うことができる。
Further, in the
また、接触検出回路42では、第1電極36から出力される静電容量Csに応じた電気信号を検出する際、第1電極36と第2電極38とを同電位にしている。このため、接触検出回路42では、リム部14のリム芯金部20側を第2電極38によりシールドできる。これにより、接触検出において、第1電極36と第2電極38及びリム芯金部20等との間の寄生容量を抑制できて、第1電極36と第1電極36に近接する運転者の手との間の静電容量Csを精度よく検出できる。
Further, in the
また、感圧検出回路44では、第2電極38に対して運転者側となる第1電極36を接地している。これにより、感圧検出において、運転者と第1電極36及び第2電極の各々との間で生じる静電容量(寄生容量等)を抑制できて、第2電極38と第1電極36との間の静電容量Cpを精度よく検出できる。
Further, in the pressure
なお、以上説明した本実施形態では、接触状態判定処理において、接触検出を行って接触判定がなされることで、感圧検出を行うようにした。しかしながら、接触状態判定処理では、感圧検出を行い、感圧検出において感圧判定がなされることで、接触検出を行うようにしてもよい。 In the present embodiment described above, the pressure-sensitive detection is performed by performing the contact detection and performing the contact determination in the contact state determination process. However, the contact detection may be performed by performing the pressure-sensitive detection in the contact state determination process and performing the pressure-sensitive determination in the pressure-sensitive detection.
また、接触状態判定処理では、接触検出と感圧検出とを交互に行うようにしてもよい。図4には、変形例として接触検出と感圧検出とを交互に行う接触状態判定処理が流れ図にて示されている。なお、図4において図3と同様の処理には、図3と同様のステップ番号を付している。 Further, in the contact state determination process, the contact detection and the pressure sensitive detection may be alternately performed. FIG. 4 shows a flow diagram of a contact state determination process in which contact detection and pressure sensitive detection are alternately performed as a modification. In addition, in FIG. 4, the same process as in FIG. 3 is assigned the same step number as in FIG.
図4のフローチャートでは、ステップ100において接触検出を実行する。この際、ステップ102で否定判定されてステップ104において非接触判定がなされると、ステップ108に移行して感圧検出を実行する。これにより、接触検出及び感圧検出の判定結果にかかわらず、接触検出と感圧検出とを交互に行うことができて、ステアリングホイール12に対する運転者の接触状態(把持状態)の変化を的確に検出(判定)できる。
In the flowchart of FIG. 4, contact detection is executed in
なお、以上説明した本実施形態及び変形例では、一つずつのしきい値(静電容量)Csth、Cpth)を用いた。しかしながら、接触検出及び感圧検出においては、判定する接触状態に合わせて複数段階にしきい値(基準値)が設定されてもよい。例えば、本実施形態及び変形例では、運転者がステアリングホイール12を片手で握った状態に合わせてしきい値を設定したが、運転者がステアリングホイール12を片手で握った状態と両手で握った状態との各々についてしきい値が設定されてもよい。これにより、運転者がステアリングホイール12を片手で握っているか両手で握っているかを含めて判定できる。
In the present embodiment and the modified examples described above, the threshold values (capacitance) Csth and Cpt) are used one by one. However, in the contact detection and the pressure sensitive detection, a threshold value (reference value) may be set in a plurality of steps according to the contact state to be determined. For example, in the present embodiment and the modified example, the threshold value is set according to the state in which the driver holds the
また、本実施形態及び変形例では、一つの電極部32(第1電極36、第2電極38及び絶縁性シート40)をステアリングホイール12周方向の全域に設けた。しかしながら、電極部32(第1電極、第2電極及びシート体)は、複数が用いられステアリングホイール12において所定の角度範囲ずつに設けられていてもよい。この場合、電極部32の各々において運転者の接触状態を検出してもよく、複数の電極部32を用いて一括して運転者の接触状態を検出するようにしてもよい。
Further, in the present embodiment and the modified example, one electrode portion 32 (
さらに、本実施形態及び変形例では、感圧検出回路44において第1電極36を接地し、第2電極38の出力信号を検出する自己容量方式を適用した。しかしながら、第2検出手段は、第1電極及び第2電極の一方を送信側とし他方を受信側とする相互容量方式が適用されてもよい。
Further, in the present embodiment and the modified example, a self-capacitating method is applied in which the
また、以上説明した本実施形態及び変形例では、ステアリングホイール12における操作者の接触状態を検出するように説明した。しかしながら、操作体は、操作者が操作する際に接触される操作体であればよく、操作体は、車両に設けられるシフトレーバ等であってもよい。また、接触検出装置は、操作者が握って操作する各種の操作体に適用して、操作体に対する操作者の接触状態の検出に用いることができる。
Further, in the present embodiment and the modified example described above, it has been described that the contact state of the operator on the
12・・・ステアリングホイール、22・・・基体、30・・・操作検出装置(接触検出装置)、32・・・電極部、36・・・第1電極、38・・・第2電極、40・・・絶縁性シート(シート体)、42・・・接触検出回路(第1検出手段)、44・・・感圧検出回路(第2検出手段)、46・・・切換部(切換手段)、48・・・制御部(制御手段)、50・・・判定部(判定手段)。 12 ... Steering wheel, 22 ... Base, 30 ... Operation detection device (contact detection device), 32 ... Electrode, 36 ... 1st electrode, 38 ... 2nd electrode, 40 ... Insulating sheet (sheet body), 42 ... Contact detection circuit (first detection means), 44 ... Pressure sensitive detection circuit (second detection means), 46 ... Switching unit (switching means) , 48 ... Control unit (control means), 50 ... Judgment unit (determination means).
Claims (7)
操作者が前記操作体に近接されることで前記第1電極に生じる静電容量変化に応じた電気信号を検出する第1検出手段と、
操作者により前記操作体が加圧されることで変化する前記第1電極と前記第2電極との間隔に応じた電気信号を検出する第2検出手段と、
前記第1検出手段の検出結果から操作者が前記操作体に触れたか否かを判定し、前記第2検出手段の検出結果から操作者が前記操作体を加圧したか否かを判定すると共に、前記第1検出手段及び前記第2検出手段の各々の検出結果から前記操作者が前記操作体を操作可能に接触していると判定し、判定結果の各々を出力できる判定手段と、
を含む接触検出装置。 Each has a sheet shape, and a first electrode provided on the outer peripheral portion of the operating body operated by the operator, and a second electrode provided inside the first electrode via an insulating sheet body.
A first detecting means for detecting an electric signal corresponding to a change in capacitance generated in the first electrode when the operator is brought close to the operating body.
A second detecting means for detecting an electric signal according to the distance between the first electrode and the second electrode, which changes when the operating body is pressurized by the operator.
From the detection result of the first detection means, it is determined whether or not the operator has touched the operating body, and from the detection result of the second detecting means, it is determined whether or not the operator has pressurized the operating body. From the detection results of the first detection means and the second detection means, it is determined that the operator is in operable contact with the operating body, and each of the determination results can be output.
Contact detection device including.
前記切換手段を制御して、前記第1検出手段による検出と前記第2検出手段による検出とを制御する制御手段と、
を含む請求項1に記載の接触検出装置。 A switching means for switching the first electrode and the second electrode into a state of being connected to the first detection means and a state of being connected to the second detection means.
A control means that controls the switching means to control detection by the first detection means and detection by the second detection means.
The contact detection device according to claim 1.
From the detection result of the first detection means, it is determined that the operator is touching the operation body, and from the detection result of the second detection means, whether or not the operator pressurizes the operation body is determined. The contact detection device according to any one of claims 1 to 6.
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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JP2019207511A JP2021079767A (en) | 2019-11-15 | 2019-11-15 | Contact detection device |
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Family Applications (1)
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JP2018039478A (en) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 株式会社フジクラ | Gripping detecting device, capacitance sensor, method of manufacturing gripping detecting device, and method of manufacturing capacitance sensor |
-
2019
- 2019-11-15 JP JP2019207511A patent/JP2021079767A/en active Pending
-
2020
- 2020-10-22 WO PCT/JP2020/039709 patent/WO2021095478A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
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