JP6507917B2 - 操作入力検知装置 - Google Patents

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Description

本発明は、操作入力検知装置に関するものである。
従来、車両表面に設けられた操作入力部に対して検出対象物が接離することにより変化する静電容量センサのセンサ出力に基づいて、その操作入力部に対する操作入力の検知を行う操作入力検知装置がある。例えば、特許文献1には、車両のドアハンドルに近接する利用者の手を検知することにより、非接触にて、そのドアの施解錠を行うことが可能な構成が開示されている。そして、これにより、利便性の向上が図られている。
また、このような非接触式のセンサ装置においては、そのセンサ出力に外来ノイズが重畳することがある。そして、その外来ノイズの重畳を検出対象物の近接と誤認識してしまう可能性がある。
そこで、例えば、特許文献2に記載のように、フーリエ変換を用いて外来ノイズを分離する方法が考えられる。そして、これにより、その検知感度を下げることなく、高い信頼性を確保することができる。
特許第5106533号公報 特開平11−38057号公報
しかしながら、上記のようなフーリエ変換を用いた外来ノイズの分離を実行するためには、これにより生ずる大量の演算処理を高速で実行し得る電子制御装置(マイコン)が必要になる。そして、これが製造コストを押し上げる要因となることから、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、演算負荷の増加を抑えつつ、精度よく、操作入力の検知を行うことのできる操作入力検知装置を提供することにある。
上記課題を解決する操作入力検知装置は、車両表面に設けられた操作入力部に対して検出対象物が接離することにより変化する静電容量センサのセンサ出力に基づいて、前記操作入力部に対する操作入力を検知する操作入力検知部と、前記静電容量センサのセンサ出力について所定回数のサンプリングが行われる一の判定区間内において、各サンプリングタイミングに検出される前記センサ出力の検出値と該センサ出力の前回値との差分に表される前記センサ出力の変化量を積算する変化量積算部と、前記判定区間において最初に検出された前記センサ出力の初回値と前記判定区間において最後に検出された前記センサ出力の最終値との差分に表される前記センサ出力の区間変動量を演算する区間変動量演算部と、前記変化量の積算値が第1閾値を超え、且つ前記変化量の積算値を前記区間変動量で除した値が第2閾値を超える場合に、前記センサ出力に外来ノイズが重畳していると判定するノイズ判定部と、を備えることが好ましい。
上記課題を解決する操作入力検知装置は、車両表面に設けられた操作入力部に対して検出対象物が接離することにより変化する静電容量センサのセンサ出力に基づいて、前記操作入力部に対する操作入力を検知する操作入力検知部と、前記静電容量センサのセンサ出力について所定回数のサンプリングが行われる一の判定区間内において、各サンプリングタイミングに検出される前記センサ出力の検出値と該センサ出力の前回値との差分に表される前記センサ出力の変化量を積算する変化量積算部と、前記判定区間において最初に検出された前記センサ出力の初回値と前記判定区間において最後に検出された前記センサ出力の最終値との差分に表される前記センサ出力の区間変動量を演算する区間変動量演算部と、前記変化量の積算値が第1閾値を超え、且つ前記区間変動量が第3閾値以下である場合に、前記センサ出力に外来ノイズが重畳していると判定するノイズ判定部と、を備えることが好ましい。
即ち、静電容量センサのセンサ出力に外来ノイズが重畳していない場合、そのサンプリングタイミング毎の検出値にはバラツキが生じ難いのに対し、外来ノイズが重畳している場合は、そのサンプリングタイミング毎の検出値にバラツキが生じやすくなる。そして、この傾向は、その変化量の積算値において、より顕著に現れる。また、近接操作入力に伴うセンサ出力の立ち上がり時(及び立ち下がり時)、区間変動量は、その立ち上がり波形(及び立ち下がり波形)が示す通りの大きな値となるのに対し、外来ノイズが重畳したセンサ出力の区間変動量は、そのベースとなるセンサ出力の変動量に依存した小さな値となりやすい。従って、上記各構成によれば、演算負荷の増加を抑えつつ、精度よく、静電容量センサのセンサ出力に重畳した外来ノイズの有無を判定することができる。そして、これにより、その操作入力検知の精度を担保することができる。
上記課題を解決する操作入力検知装置は、前記判定区間は、連続する複数の小判定区間からなるものであって、前記ノイズ判定部は、所定数の前記小判定区間を単位シフト量として前記判定区間をシフトさせることが好ましい。
上記構成によれば、その連続性を担保しつつ、高精度のノイズ判定を行うことができる。加えて、その演算負荷及び記憶領域の使用量を抑えることができる。
上記課題を解決する操作入力検知装置は、前記センサ出力に外来ノイズが重畳していると判定された場合に、前記静電容量センサのサンプリング周波数を変更する周波数変更部を備えることが好ましい。
上記構成により、外来ノイズの周波数帯域を回避することができる場合がある。そして、これにより、高精度の操作入力検知を行うことができる。
上記課題を解決する操作入力検知装置は、前記サンプリング周波数を変更した後においても前記外来ノイズが重畳していると判定される場合に、前記操作入力の判定条件を厳格化する判定条件変更部を備えることが好ましい。
上記課題を解決する操作入力検知装置は、前記センサ出力に外来ノイズが重畳していると判定された場合に、前記操作入力の判定条件を厳格化する判定条件変更部を備えることが好ましい。
上記各構成によれば、外来ノイズの影響により誤認識が発生する可能性を低減することができる。そして、これにより、高精度の操作入力検知を行うことができる。
上記課題を解決する操作入力検知装置は、前記操作入力検知部は、前記センサ出力が所定の検知閾値を超えることを条件として前記操作入力部に対する操作入力を検知するものであって、前記判定条件変更部による前記判定条件の厳格化は、前記検知閾値を引き上げるものであることが好ましい。
上記構成によれば、簡素な構成にて、効果的に、外来ノイズの影響により誤認識が発生する可能性を低減することができる。
上記課題を解決する操作入力検知装置は、前記センサ出力に外来ノイズが重畳していると判定された場合に、前記操作入力の検知を禁止する入力検知禁止部を備えることが好ましい。
上記構成によれば、外来ノイズの影響による誤認識の発生を回避して、その操作入力検知の精度を担保することができる。
本発明によれば、演算負荷の増加を抑えつつ、精度よく、操作入力の検知を行うことができる。
車両のバックドアに設けられたエンブレムスイッチの概略構成図。 エンブレムスイッチを用いたバックドアの開駆動制御の処理手順を示すフローチャート。 (a)は、操作入力時のセンサ出力波形を示すグラフ、(b)は、外来ノイズ重畳時のセンサ出力波形を示すグラフ。 ノイズ判定の説明図。 ノイズ判定の処理手順を示すフローチャート。 (a)は、周波数変更制御の態様を示す状態遷移図、(b)は、検知閾値変更制御の態様を示す状態遷移図。 周波数変更制御の処理手順を示すフローチャート。 検知閾値変更制御の処理手順を示すフローチャート。 検知状態改善判定の処理手順を示すフローチャート。 経時解除制御の処理手順を示すフローチャート。 別例のノイズ判定の態様を示すタイムチャート。 別例のノイズ判定の処理手順を示すフローチャート。
以下、操作入力検知装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、車両1の後端に形成されたドア開口部2には、その上端部を回動中心として開閉動作する所謂跳ね上げ式のバックドア3が設けられている。また、このバックドア3の外表面3sには、車両1のエンブレム4が設けられている。そして、この車両1においては、そのエンブレム4が、バックドア3を開動作させるための操作入力部となっている。
詳述すると、本実施形態では、エンブレム4の内側には、静電容量センサ5が設けられている。また、この静電容量センサ5のセンサ出力S(の検出値Sd)は、ドアECU10に入力されるようになっている。そして、本実施形態の車両1では、これにより、このドアECU10が、その操作入力部を構成するエンブレム4に対する操作入力を検知する操作入力検知部として機能する構成になっている。
即ち、静電容量センサ5のセンサ出力Sは、そのエンブレム4に対して検出対象物が接離することにより変化する。また、ドアECU10は、この静電容量センサ5のセンサ出力Sに基づいて、例えば、エンブレム4に対する近接操作入力(例えば、所謂「手かざし操作」等)を検知する。そして、本実施形態の車両1においては、これにより、操作入力検知装置としてのエンブレムスイッチ20が形成されている。
さらに詳述すると、本実施形態のドアECU10は、エンブレム4に対する操作入力を検知した場合には、例えば、所謂電子キー等のセキュリティ要件を満たすことを条件として、そのバックドア3に設けられたロック装置30を開動作させる。また、本実施形態の車両1には、図示しないモータを駆動源とするパワーバックドア装置(PBD)40が設けられている。そして、ドアECU10は、このパワーバックドア装置40の作動を制御することにより、バックドア3を開作動させる構成になっている。
具体的には、図2のフローチャートに示すように、本実施形態のドアECU10は、バックドアが全閉状態にあり(ステップ101:YES)、且つパワーバックドア装置40が停止中である場合(ステップ102:YES)に、そのエンブレム4に対する操作入力の検知判定を実行する(ステップ103)。そして、そのエンブレム4に対する操作入力を検知した場合に(ステップ104:YES)、バックドア3の開駆動制御を実行する構成になっている(ステップ105)。
(静電容量センサのノイズ判定)
次に、本実施形態のドアECU10が実行する静電容量センサ5のノイズ判定について説明する。
図3(a)に示すように、本実施形態のエンブレムスイッチ20において、操作入力部となるエンブレム4に対して操作入力が行われた場合、静電容量センサ5のセンサ出力Sは、その検出対象物(利用者の手)の近接により立ち上がる。尚、同図中、左側の波形は、近接操作によるものであり、右側の波形は、タッチ操作によるものである。そして、その操作入力を行う利用者の手が静止状態にある間、高い値を維持し、その後、利用者の手がエンブレム4から離間することにより急峻に低下する。
本実施形態のドアECU10は、このように変化するセンサ出力Sの特徴を踏まえ、そのセンサ出力Sが所定の閾値(ウェークアップ閾値THw)を超えることを、上記操作入力検知判定の一条件とする。そして、このようなウェークアップ閾値THwを超える高いセンサ出力が維持されている間に、その操作入力検知の判定精度を高める各種の条件判定(例えば、所謂「雨滴検知判定」や「もたれ検知判定」等)を実行する構成になっている。
しかしながら、図3(b)に示すように、静電容量センサ5のセンサ出力Sに外部ノイズが重畳した場合、その値が上記ウェークアップ閾値THwを超えることによって、このような外来ノイズの重畳を検出対象物の近接と誤認識するという問題がある。
この点を踏まえ、本実施形態のドアECU10は、その静電容量センサ5のセンサ出力Sに外来ノイズが重畳しているか否かのノイズ判定を実行する。そして、そのセンサ出力Sに外来ノイズが重畳していると判定される場合には、この外来ノイズの重畳を回避するノイズ回避制御(周波数変更制御)、及びそのセンサ出力Sに外来ノイズが重畳することによる影響を抑える判定条件厳格化制御(検知閾値変更制御)を実行する構成となっている。
詳述すると、図4に示すように、本実施形態のドアECU10は、静電容量センサ5のセンサ出力Sを所定のサンプリング周期で検出する。また、ドアECU10は、その静電容量センサ5のセンサ出力Sについて所定回数(n回、例えば10回程度)のサンプリングが行われる一区間を一区切りの判定区間Dに設定する。そして、変化量積算部としてのドアECU10は、この判定区間Dの各サンプリングタイミング(T1,T2,…,Tn)におけるセンサ出力Sの検出値(Sd)と前回値(Sb)との差分(|Sd−Sb|)に表されるセンサ出力Sの変化量α(α1,α2,…,αn)の絶対値を積算する(積算値:SA=|α1|+|α2|+…+|αn|)。
また、区間変動量演算部としてのドアECU10は、その判定区間Dにおいて最初に検出されたセンサ出力Sの初回値S1と当該判定区間Dにおいて最後に検出されたセンサ出力Sの最終値Snとの差分に基づいて、この判定区間Dにおけるセンサ出力Sの区間変動量ΔSを演算する(ΔS=|Sn−S1|)。そして、ノイズ判定部としてのドアECU10は、変化量αの積算値SAが所定の閾値TH1を超え、且つその変化量αの積算値SAを区間変動量ΔSで除した値(変化量積算値区間変動量比:R=SA/ΔS)が所定の閾値TH2を超える場合に、そのセンサ出力Sにノイズが重畳していると判定する構成になっている。
即ち、ドアECU10によるセンサ出力Sのサンプリング周波数は、その利用者による操作入力動作の周波数(例えば、静止状態にある場合の「手」のゆらぎ、10Hz程度)に比べて十分に速い。このため、センサ出力Sに外来ノイズが重畳していない場合、そのサンプリングタイミング毎の検出値Sdには、バラツキが生じ難い。
ところが、静電容量センサ5のセンサ出力Sに外来ノイズが重畳している場合、そのサンプリングタイミング毎の検出値Sdにバラツキが生じやすくなる。そして、この傾向は、その変化量αの積算値SAにおいて、より顕著に現れる。
また、外来ノイズが重畳していない場合においても、操作入力部となるエンブレム4に対して利用者の手が接近することによるセンサ出力Sの立ち上がり時(及び離間することによる立ち下がり時、図3(a)参照)には、上記変化量αの積算値SAが大きな値となる。
しかしながら、この場合におけるセンサ出力Sの区間変動量ΔSは、その立ち上がり波形(及び立ち下がり波形)が示す通りの大きな値となるのに対し、外来ノイズが重畳したセンサ出力Sの区間変動量ΔSは、そのベースとなるセンサ出力Sの変動量に依存した小さな値となりやすい。従って、その判定区間D内における変化量αの積算値SAをセンサ出力Sの区間変動量ΔSで除した値、即ち変化量積算値区間変動量比Rもまた、センサ出力Sに外来ノイズが重畳することにより大きな値となりやすい傾向がある。そして、本実施形態のドアECU10は、このような外来ノイズが重畳したセンサ出力Sに見られる傾向を利用することにより、演算負荷の増加を抑えつつ、精度よく、そのノイズ判定を行うことが可能な構成になっている。
さらに詳述すると、図5のフローチャートに示すように、ドアECU10は、静電容量センサ5のセンサ出力Sを取得すると(検出値Sd、ステップ201)、先ず、積算フラグがセットされているか否かを判定する(ステップ202)。次に、ドアECU10は、このステップ202において、積算フラグがセットされていない場合には(ステップ202:NO)、上記判定区間D内における変化量αの積算値SAをクリアする(SA=0、ステップ203)。更に、ドアECU10は、積算フラグをセットして、この判定区間D内におけるサンプリング回数計測用のカウンタをセットする(C=1、ステップ204)。そして、そのサンプリング周期におけるセンサ出力Sの検出値Sdを、この判定区間D内における当該センサ出力Sの初回値S1に設定する(S1=Sd、ステップ205)。尚、上記ステップ202において、既に積算フラグがセットされている場合には(ステップ202:YES)、上記ステップ203〜ステップ205の処理を実行しない。
次に、ドアECU10は、その記憶領域10a(図1参照)に保持する前回のサンプリング周期に検出されたセンサ出力Sの前回値Sbを読み出して、上記変化量αを演算する(α=|Sd−Sb|、ステップ206)。そして、その判定区間D内における当該変化量αの積算値SAを演算する(SA=SA+α、ステップ207)。
尚、本実施形態のドアECU10は、上記センサ出力Sの前回値Sb及びステップ205において設定した初回値S1とともに、その判定区間D内における変化量αの積算値SA(積算途中の値を含む)を記憶領域10a内に保持する。
次に、本実施形態のドアECU10は、上記ステップ204においてセットしたサンプリング回数計測用のカウンタによるカウント数Cが、その判定区間Dを規定する所定回数nに到達したか否かを判定し(ステップ208)、到達した場合(C=n、ステップ208:YES)には、積算フラグをクリアする(ステップ209)。また、ドアECU10は、そのサンプリング周期におけるセンサ出力Sの検出値Sdを、この判定区間D内における当該センサ出力Sの最終値Snに設定し(Sn=Sd、ステップ210)、上記区間変動量ΔSを演算する(ΔS=|Sn−S1|、ステップ211)。そして、この区間変動量ΔSにより上記判定区間D内における変化量αの積算値SAを除した値、即ち変化量積算値区間変動量比Rを演算する(R=SA/ΔS、ステップ212)。
更に、ドアECU10は、その判定区間D内における変化量αの積算値SAが所定の閾値TH1を超えるか否かを判定し(ステップ213)、及びその変化量積算値区間変動量比Rが所定の閾値TH2を超えるか否かを判定する(ステップ214)。そして、変化量αの積算値SAが所定の閾値TH1を超え(SA>TH1、ステップ213:YES)、及び変化量積算値区間変動量比Rが所定の閾値TH2を超える場合に(R>TH2、ステップ214:YES)、その静電容量センサ5のセンサ出力Sに外来ノイズが重畳しているものと判定する(ステップ215)。
尚、上記ステップ213において、変化量αの積算値SAが所定の閾値TH1以下であると判定した場合(SA≦TH1、ステップ213:NO)、又は変化量積算値区間変動量比Rが所定の閾値TH2以下である場合(R≦TH2、ステップ214:NO)、ドアECU10は、上記ステップ215の処理を実行しない。
また、上記ステップ208において、サンプリング回数についてのカウント数Cが、その判定区間Dを規定する所定回数nに到達していないと判定した場合(C<n、ステップ208:NO)、ドアECU10は、そのサンプリング周期におけるセンサ出力Sの検出値Sdで、当該センサ出力Sの前回値Sbを更新する(Sb=Sd、ステップ216)。そして、サンプリング回数計測用のカウンタをインクリメントする(C=C+1、ステップ217)。
本実施形態のドアECU10は、上記ステップ201〜ステップ217に示されるノイズ判定を、静電容量センサ5のサンプリングに同期したタイミングで周期的に実行する。そして、これにより、演算負荷の増加を抑えつつ、精度よく、そのセンサ出力Sに重畳した外来ノイズの有無を判定することが可能となっている。
(ノイズ重畳時における周波数変更制御及び検知閾値変更制御)
次に、本実施形態のドアECU10が実行するノイズ重畳時における周波数変更制御及び検知閾値変更制御の態様について説明する。
図6(a)(b)に示すように、本実施形態のドアECU10は、静電容量センサ5のセンサ出力Sに外来ノイズが重畳していると判定した場合、その操作入力部としてのエンブレム4に対する操作入力検知(図2参照、ステップ103)の実行を禁止する。そして、ドアECU10は、静電容量センサ5のサンプリング周波数を変更する周波数変更制御を実行し、及び操作入力検知の判定条件を厳格化すべく、その静電容量センサ5のセンサ出力に基づく操作入力の検知閾値を引き上げる検知閾値変更制御を実行する。
詳述すると、図6(a)に示すように、周波数変更部としてのドアECU10は、静電容量センサ5のセンサ出力Sに外来ノイズが重畳している場合、操作入力検知が禁止された状態で、そのサンプリング周波数を引き上げる。そして、このサンプリング周波数の引き上げによって、センサ出力Sの外来ノイズが消えた場合には、その変更後のサンプリング周波数を維持した状態で操作入力検知の禁止を解除する。
一方、サンプリング周波数の引き上げによっても、センサ出力Sの外来ノイズが消えない場合、ドアECU10は、更に、そのサンプリング周波数を引き上げる。そして、これによりセンサ出力Sの外来ノイズが消えた場合には、その変更後のサンプリング周波数を維持した状態で操作入力検知の禁止を解除し、消えない場合には、更に、そのサンプリング周波数を引き上げる。
本実施形態のドアECU10は、センサ出力Sの外来ノイズが消えない場合、このようなサンプリング周波数の引き上げを所定回Xn(例えば、2回程度)、実行する。そして、この所定回Xnにわたるサンプリング周波数の引き上げによっても外来ノイズが消えない場合には、その操作入力検知の禁止を維持したまま、検知閾値変更制御に移行する。
図6(b)に示すように、閾値変更部としてのドアECU10は、静電容量センサ5のセンサ出力に基づく操作入力の検知閾値を引き上げるにあたり、その操作入力検知のウェークアップ判定を許可する。そして、これにより、その操作入力の検知閾値として設定されたウェークアップ閾値THw(図3参照)の引き上げによる判定条件の厳格化が有効であるか否かを判定する。
即ち、本実施形態のドアECU10は、その検知閾値の引き上げによって、センサ出力Sに重畳した外来ノイズを検出対象物の近接と誤認することによるウェークアップの発生回数(図示しない検知回路の起動回数)が減少したか否かを判定する。そして、これにより、その検知閾値の引き上げが有効であると判定した場合には、この引き上げられた検知閾値を用いた操作入力検知の実行を許可する。
一方、検知閾値の引き上げが有効ではなかった場合、ドアECU10は、更に、その検知閾値を引き上げる。そして、この検知閾値の引き上げが有効であった場合には、この引き上げられた検知閾値を用いた操作入力検知の実行を許可し、更に、その検知閾値の引き上げを実行する。
本実施形態のドアECU10は、このような検知閾値の引き上げを所定回Yn(例えば、2回程度)、実行する。そして、この所定回Ynにわたる検知閾値の引き上げが有効でない場合には、そのウェークアップ判定を含め、エンブレム4に対する操作入力検知の実行を禁止する。
さらに詳述すると、図7のフローチャートに示すように、周波数変更部としてのドアECU10は、上記ノイズ検知判定を実行すると(ステップ301)、その判定結果が静電容量センサ5のセンサ出力Sに外来ノイズが重畳していることを示すものであるか否かを判定する(ステップ302)。また、ドアECU10は、その判定結果が、外来ノイズの重畳を示すものである場合(ステップ302:YES)、続いて、既に検知禁止フラグがセットされているか否かを判定する(ステップ303)。そして、まだ検知禁止フラグがセットされていない場合(ステップ303:NO)には、その検知禁止フラグをセットして、変更回数計測用のカウンタをセットする(ステップ304)。尚、上記ステップ303において、既に検知禁止フラグがセットされている場合には(ステップ303:YES)、上記ステップ304の処理を実行しない。
次に、ドアECU10は、静電容量センサ5のセンサ出力Sについて、そのサンプリング周波数の変更を実行し(ステップ305)、上記変更回数計測用のカウンタをインクリメントする(X=X+1、ステップ306)。また、ドアECU10は、続いて、そのカウント数Xが予め設定された所定回Xnに到達したか否かを判定する(ステップ307)。そして、そのカウント数Xが所定回Xnに到達した場合(ステップ307:YES)には、そのサンプリング周波数を初期化して(ステップ308)、閾値変更フラグをセットし、及び変更回数計測用のカウンタをセットする(Y=0、ステップ309)。
尚、本実施形態のドアECU10は、その記憶領域10aに、その周波数変更を行う最大回数(所定回Xn)に対応した複数の周波数帯域を保持する。また、上記ステップ307において、その変更回数についてのカウント数Xが、予め設定された所定回Xnに到達していないと判定した場合(X<Xn、ステップ307:NO)、上記ステップ308及びステップ309の処理を実行しない。更に、上記ステップ302において、静電容量センサ5のセンサ出力Sに外来ノイズが重畳していないと判定した場合(ステップ302:NO)には、上記ステップ303〜309の処理を実行することなく、その検知禁止フラグをクリアする(ステップ310)。
即ち、本実施形態のドアECU10は、上記ステップ301〜ステップ310に示される周波数変更制御を所定の演算周期で実行する。これにより、予め設定された所定回Xnを限度として、そのセンサ出力Sに重畳した外来ノイズが消えるまで、検知禁止フラグにより操作入力の検知が禁止された状態を維持したまま、繰り返し、静電容量センサ5のサンプリング周波数を変更する(ステップ305)。そして、センサ出力Sに外来ノイズが重畳したまま、その周波数変更が所定回Xnに到達した場合(ステップ307:YES)には、検知禁止フラグをクリアすることなく、その検知閾値変更制御の初期設定を実行する構成になっている(ステップ308及びステップ309)。
また、図8のフローチャートに示すように、閾値変更部としてのドアECU10は、閾値変更フラグがセットされているか否かを判定し(ステップ401)、既に閾値変更フラグがセットされている場合(ステップ401:YES)には、その検知閾値に関する変更回数計測用のカウンタをインクリメントする(Y=Y+1、ステップ402)。更に、ドアECU10は、操作入力検知に関する判定条件の厳格化を行うべく、その操作入力の検知閾値として設定された上記ウェークアップ閾値THw(図3参照)の引き上げを実行する(ステップ403)。そして、ドアECU10は、その検知閾値の変更が有効であるか否かを確認するための検知状態改善判定を実行する(ステップ404)。
詳述すると、本実施形態のドアECU10は、所定時間t0内において、そのセンサ出力Sに重畳した外来ノイズを検出対象物の近接と誤認することによるウェークアップの発生回数が所定回数x0以下である場合に、その検知閾値の変更が有効であると判定する。
具体的には、図9のフローチャートに示すように、検知状態改善判定部としてのドアECU10は、先ず改善判定フラグがセットされているか否かを判定する(ステップ501)。次に、ドアECU10は、このステップ501において、改善判定フラグがセットされていない場合には(ステップ501:NO)、その改善判定フラグをセットして、上記所定時間t0を計測するためのタイマをクリアする(t=0、ステップ502)。そして、この所定時間t0におけるウェークアップ発生回数計測用のカウンタをセットする(x=0、ステップ503)。尚、上記ステップ501において、既に改善判定フラグがセットされている場合には(ステップ501:YES)、上記ステップ502及びステップ503の処理を実行しない。
次に、ドアECU10は、静電容量センサ5のセンサ出力Sを取得し(ステップ504)、そのセンサ出力S(の検出値Sd)がウェークアップを発生(図示しない検知回路を起動)させるものであるか否かを判定する(ステップ505)。そして、このセンサ出力Sがウェークアップを発生させるものである場合(S>THw、ステップ505:YES)には、そのウェークアップ発生回数計測用のカウンタをインクリメントする(x=x+1、ステップ506)。
尚、上記ステップ505におけるウェークアップ判定は、そのセンサ出力Sが上記ウェークアップ閾値THwを超えるものであるか否かの判定により行われる(図3参照)。そして、このステップ505において、そのセンサ出力Sがウェークアップを発生させるものではないと判定した場合(ステップ505:NO)、上記ステップ506の処理を実行しない。
また、ドアECU10は、上記ステップ502における改善判定フラグのセット、即ち検知状態改善判定を開始してからの経過時間tが所定時間t0に達したか否かを判定する(ステップ507)。更に、ドアECU10は、このステップ507において、経過時間tが所定時間t0に達したと判定した場合(ステップ507:YES)、続いて、そのウェークアップ発生回数についてのカウント数xが、予め設定された所定回数x0以下であるか否かを判定する(ステップ508)。そして、このウェークアップ発生回数についてのカウント数xが所定回数x0以下である場合(x≦x0、ステップ508)には、その外来ノイズが重畳されたセンサ出力Sに基づく操作入力検知の状態が改善された、即ち検知閾値の変更が有効であると判定して(ステップ509)、その改善判定フラグをクリアする(ステップ510)。
尚、上記ステップ508において、そのウェークアップ発生回数についてのカウント数xが所定回数x0を超える場合(x>x0、ステップ508:NO)、ドアECU10は、上記ステップ509の処理を実行することなく、ステップ510において、その改善判定フラグをクリアする。そして、上記ステップ507において、検知状態改善判定を開始してからの経過時間tが所定時間t0に達していないと判定した場合(ステップ507:NO)には、上記ステップ508〜ステップ510の処理を実行しない。
図8に示すように、本実施形態のドアECU10は、このような処理手順で上記ステップ404の検知状態改善判定を実行すると、続いて、その判定結果が検知状態の改善を示すものであるか否かを判定する(ステップ405)。そして、その判定結果が検知状態の改善を示すものである場合(ステップ405:YES)には、検知禁止フラグをクリアし(ステップ406)、及び閾値変更フラグをクリアする(ステップ407)。
一方、ステップ405において、検知状態改善判定の結果が、検知状態の改善を示すものでない場合(ステップ405:NO)、ドアECU10は、続いて、その検知閾値の変更回数についてのカウント数Yが予め設定された所定回Ynに到達したか否かを判定する(ステップ408)。そして、そのカウント数が所定回Ynに到達した場合(Y=Yn、ステップ408:YES)には、上記ステップ406を実行することなく、ステップ407において、閾値変更フラグをクリアする。
尚、上記ステップ408において、その検知閾値の変更回数についてのカウント数Yが予め設定された所定回Ynに到達していない場合(Y<Yn、ステップ408:NO)、ドアECU10は、上記ステップ406及びステップ407の処理を実行しない。そして、上記ステップ401において、閾値変更フラグがセットされていない場合(ステップ401:NO)には、上記ステップ402以降の処理を実行しない。
即ち、本実施形態のドアECU10は、上記ステップ401〜ステップ408に示される検知閾値変更制御を所定の演算周期で実行する。これにより、予め設定された所定回Ynを限度として、それが有効であると判定されるまで、検知禁止フラグにより操作入力の検知が禁止された状態を維持したまま、操作入力検知に関する判定条件の厳格化を行うべく、繰り返し、その検知閾値の変更(ステップ403)を実行する。そして、検知状態が改善されないまま、その検知閾値変更が所定回Ynに到達した場合(ステップ408:YES)には、その検知禁止フラグをセットした時点(図7参照、ステップ304)から所定時間Z0が経過するまで、その検知禁止フラグにより操作入力の検知が禁止された状態を維持する構成になっている(図6(b)参照)。
具体的には、図10のフローチャートに示すように、経時解除制御部としてのドアECU10は、計時フラグがセットされているか否かを判定し(ステップ601)、その計時フラグがセットされていない場合(ステップ601:NO)には、続いて上記検知禁止フラグがセットされているか否かを判定する(ステップ602)。そして、その検知禁止フラグがセットされている場合(ステップ602:YES)には、計時フラグをセットし、及び当該検知禁止フラグがセットされてからの経過時間Zを計測するためのタイマをクリアする(Z=0、ステップ603)。尚、上記ステップ601において、既に計時フラグがセットされている場合(ステップ601:YES)には、上記ステップ602及びステップ603の処理を実行しない。
次に、ドアECU10は、その検知禁止フラグがセットされてからの経過時間Zが所定時間Z0に達したか否かを判定する(ステップ604)。そして、この経過時間Zが所定時間Z0に達したと判定した場合(ステップ604:YES)には、その検知禁止フラグのクリアを含め、操作入力検知の諸条件を初期状態に復帰させる(ステップ605)。
具体的には、本実施形態のドアECU10は、このステップ605において、その周波数変更制御(図6(a)及び図7参照)において引き上げたサンプリング周波数を初期化する。そして、ドアECU10は、その検知閾値変更制御(図6(b)及び図8参照)において引き上げた検知閾値を初期化する。
尚、本実施形態のドアECU10は、上記ステップ604において、検知禁止フラグがセットされてからの経過時間Zが所定時間Z0に達していない場合(ステップ604:NO)には、上記ステップ605の処理を実行しない。そして、上記ステップ602において、検知禁止フラグがセットされていない場合(ステップ602:NO)には、上記ステップ603〜ステップ605の処理を実行しない。
即ち、本実施形態のドアECU10は、上記ステップ601〜ステップ605に示される経時解除制御を所定の演算周期で実行する。そして、本実施形態のエンブレムスイッチ20は、これにより、上記周波数変更制御及び検知閾値変更制御の実行後、信頼性を確保することが困難であるとして操作入力検知の禁止が維持された場合についても、上記経過時間Zが所定時間Z0に達することで、再び、そのノイズ検知判定が実行される構成になっている。
また、図6(a)に示すように、周波数変更制御の実行により変更された後のサンプリング周波数を維持することで、その操作入力検知の禁止が解除された場合についても、上記経過時間Zが所定時間Z0に達することで、そのサンプリング周波数が初期化される。更に、図6(b)に示すように、検知閾値変更制御の実行により変更された後の検知閾値を用いた操作入力検知の実行が許可されていた場合についても同様に、上記経過時間Zが所定時間Z0に達することで、その検知閾値が初期化される。そして、この場合についてもまた、再び、そのノイズ検知判定が実行される構成になっている。
以上、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)変化量積算部としてのドアECU10は、静電容量センサ5のセンサ出力Sについて所定回数のサンプリングが行われる一の判定区間D内において、各サンプリングタイミングに検出されるセンサ出力Sの検出値Sdと前回値Sbとの差分(|Sd−Sb|)に表されるセンサ出力Sの変化量αを積算する(積算値SA)。また、区間変動量演算部としてのドアECU10は、その判定区間Dにおいて最初に検出されたセンサ出力Sの初回値S1と当該判定区間Dにおいて最後に検出されたセンサ出力Sの最終値Snとの差分に基づいて、この判定区間Dにおけるセンサ出力Sの区間変動量ΔSを演算する(ΔS=|Sn−S1|)。そして、ノイズ判定部としてのドアECU10は、変化量αの積算値SAが所定の閾値TH1を超え、且つその変化量αの積算値SAを区間変動量ΔSで除した値(変化量積算値区間変動量比:R=SA/ΔS)が所定の閾値TH2を超える場合に、そのセンサ出力Sにノイズが重畳していると判定する。
即ち、センサ出力Sに外来ノイズが重畳していない場合、そのサンプリングタイミング毎の検出値Sdにはバラツキが生じ難いのに対し、外来ノイズが重畳している場合は、そのサンプリングタイミング毎の検出値Sdにバラツキが生じやすくなる。そして、この傾向は、その変化量αの積算値SAにおいて、より顕著に現れる。また、近接操作入力に伴うセンサ出力Sの立ち上がり時(及び立ち下がり時)、区間変動量ΔSは、その立ち上がり波形(及び立ち下がり波形)が示す通りの大きな値となるのに対し、外来ノイズが重畳したセンサ出力Sの区間変動量ΔSは、そのベースとなるセンサ出力Sの変動量に依存した小さな値となりやすい。つまり、その判定区間D内における変化量αの積算値SAをセンサ出力Sの区間変動量ΔSで除した値(変化量積算値区間変動量比R)もまた、センサ出力Sに外来ノイズが重畳することにより大きな値となりやすい傾向がある。従って、上記構成によれば、演算負荷の増加を抑えつつ、精度よく、静電容量センサ5のセンサ出力Sに重畳した外来ノイズの有無を判定することができる。そして、これにより、その操作入力検知の精度を担保することができる。
(2)入力検知禁止部としてのドアECU10は、静電容量センサ5のセンサ出力Sに外来ノイズが重畳していると判定した場合、その操作入力部としてのエンブレム4に対する操作入力検知の実行を禁止する。これにより、外来ノイズの影響による誤認識の発生を回避して、その操作入力検知の精度を担保することができる。
(3)周波数変更部としてのドアECU10は、静電容量センサ5のセンサ出力Sに外来ノイズが重畳していると判定した場合、静電容量センサ5のサンプリング周波数を変更する。このような構成を採用することで、外来ノイズの周波数帯域を回避することができる場合がある。そして、これにより、高精度の操作入力検知を行うことができる。
(4)判定条件変更部及び閾値変更部としてのドアECU10は、サンプリング周波数を変更した後においても外来ノイズが重畳していると判定される場合に、操作入力検知に関する判定条件を厳格化すべく、その検知閾値として設定されたウェークアップ閾値THwを引き上げる。このような構成を採用することで、外来ノイズの影響により誤認識が発生する可能性を低減することができる。そして、これにより、高精度の操作入力検知を行うことができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、バックドア3の外表面3sに設けられた車両1のエンブレム4を操作入力部としたエンブレムスイッチ20に具体化した。そして、そのエンブレム4に対する操作入力を検知することにより、バックドア3の開駆動制御を実行することとした。
しかし、これに限らず、操作入力の検知により開始する制御内容は、例えば、ドアロックの施解錠等、任意に設定してもよい。また、その制御対象は、例えば、サイドドアやボンネット等、必ずしもバックドア3でなくともよい。更に、その操作入力部となるエンブレム4の位置は、例えば、ボンネットやフロントグリル等、任意に変更してもよい。そして、車両表面に配置された操作入力部内に静電容量センサ5が設けられる構成であれば、その操作入力部は、必ずしも車両1のエンブレム4でなくともよい。
・静電容量センサ5のセンサ出力Sについて、その判定区間Dを規定するサンプリング回数(n)については、任意に設定してもよい。
また、図11に示すように、その判定区間Dが、連続する複数の小判定区間dからなるものとする。そして、所定数の小判定区間dを単位シフト量βとして、その判定区間Dをシフトさせつつ、ノイズ判定を行う構成としてもよい。
例えば、この例において、一の判定区間Dは、連続する4つの小判定区間dからなり、また、その単位シフト量を構成する小判定区間dの数は、「1」となっている。従って、例えば、一回目のノイズ判定においては、小判定区間d1〜d4が判定区間Dとなり、二回目のノイズ判定においては、小判定区間d2〜d5が判定区間Dとなる。そして、三回目のノイズ判定においては、小判定区間d3〜d6が判定区間Dとなる。
また、一回目のノイズ判定における変化量αの積算値SAは、小判定区間d1〜d4における各変化量αの積算値の和(SA=SA1+SA2+SA3+SA4)である。そして、この場合、その判定区間Dにおいて最初に検出されたセンサ出力Sの初回値S1は、最初の小判定区間d1における初回値S1であり、当該判定区間Dにおいて最後に検出されたセンサ出力Sの最終値Snは、最後の小判定区間d4における最終値Snである。
尚、判定区間Dを構成する小判定区間dの数、及び単位シフト量となる小判定区間dの数は任意に設定してもよい。そして、上記構成により、その連続性を担保しつつ、高精度のノイズ判定を行うことができる。
更に、小判定区間d毎に、その変化量αの積算値SA及び区間変動量ΔSを保持することで、判定区間Dについてもまた、その変化量αの積算値SA及び区間変動量ΔSを演算することができる。つまり、判定区間Dのシフト時に、当該判定区間Dを構成する最後の小判定区間dについてのみ、その変化量αの積算値SA、初回値S1及び最終値Snを新たに記憶(更新)するだけでよい。そして、これにより、その演算負荷及び記憶領域10aの使用量を抑えることができる。
・上記実施形態では、判定区間D内における変化量αの積算値SAをセンサ出力Sの区間変動量ΔSで除した値(変化量積算値区間変動量比R)が所定の閾値TH2を超えること(R>TH2)を、そのノイズ判定の判定条件とした(図4参照、ステップ214)。しかし、これに限らず、そのセンサ出力Sの区間変動量ΔSが所定の閾値TH3以下であることを、ノイズ判定の判定条件とする構成であってもよい。
具体的には、図12のフローチャートに示すように、変化量積算値区間変動量比Rを演算することなく、その判定区間D内における変化量αの積算値SAが所定の閾値TH1を超えるか否かを判定し(ステップ712)、及び区間変動量ΔSが所定の閾値TH3以下であるか否かを判定する(ステップ713)。そして、変化量αの積算値SAが所定の閾値TH1を超え(SA>TH1、ステップ712:YES)、及び区間変動量ΔSが所定の閾値TH3以下である場合に(ΔS≦TH3、ステップ713:YES)、その静電容量センサ5のセンサ出力Sに外来ノイズが重畳しているものと判定するとよい(ステップ714)。
尚、この例におけるステップ701〜ステップ710、及びステップ715及びステップ716の各処理は、図5のフローチャートにおけるステップ201〜ステップ210、及びステップ216及びステップ217の各処理と同様にするとよい。そして、このような構成としても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
・上記実施形態では、静電容量センサ5のセンサ出力Sに外来ノイズが重畳していると判定した場合、先ず、その操作入力部としてのエンブレム4に対する操作入力検知の実行を禁止する。そして、この操作入力検知の禁止が維持された状態で、その周波数変更制御及び検知閾値変更制御を実行することとした。しかし、これに限らず、周波数変更制御の実行により外来ノイズが消えない場合に、その操作入力検知の禁止を解除して検知閾値変更制御に移行する構成であってもよい。そして、操作入力検知の実行を禁止することなく、周波数変更制御を実行する構成であってもよい。
・また、周波数変更制御を実行することなく、検知閾値変更制御を実行する構成であってもよい。そして、周波数変更制御の実行後も外来ノイズが消えない場合に、検知閾値変更制御を実行することなく、操作入力検知の実行を禁止する構成であってもよい。
・上記実施形態では、周波数変更制御におけるサンプリング周波数の引き上げ回数(Xn)、及び検知閾値変更制御における検知閾値の引き上げ回数(Yn)は、それぞれ、1回でも、3回以上であってもよい。そして、サンプリング周波数の変更については、引き下げにより行われるものであってもよい。
・上記実施形態では、操作入力検知に関する判定条件を厳格化すべく、その検知閾値として設定されたウェークアップ閾値THwを引き上げることとした。しかし、これに限らず、判定条件厳格化制御は、例えば、その他の検知閾値の変更を伴うもの等、操作入力検知に関する判定条件を厳格化することが可能であればよい。
次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想を効果とともに記載する。
(イ)静電容量センサのセンサ出力について所定回数のサンプリングが行われる一の判定区間内において、各サンプリングタイミングに検出される前記センサ出力の検出値と該センサ出力の前回値との差分に表される前記センサ出力の変化量を積算する変化量積算部と、前記判定区間において最初に検出された前記センサ出力の初回値と前記判定区間において最後に検出された前記センサ出力の最終値との差分に表される前記センサ出力の区間変動量を演算する区間変動量演算部と、前記変化量の積算値が所定の閾値を超え、且つ前記変化量の積算値を前記区間変動量で除した値が所定の閾値を超える場合に、前記センサ出力に外来ノイズが重畳していると判定するノイズ判定部と、を備える静電容量センサのノイズ判定装置。これにより、演算負荷の増加を抑えつつ、精度よく、静電容量センサのセンサ出力に重畳した外来ノイズの有無を判定することができる。
(ロ)前記検知閾値は、ウェークアップ閾値であること、を特徴とする操作入力検知装置。これにより、ノイズ誤認識によるウェークアップの発生回数を抑えて、省電力化を図ることができる。
1…車両、2…ドア開口部、3…バックドア、3s…外表面、4…エンブレム(操作入力部)、5…静電容量センサ、10…ドアECU(操作入力検知部、変化量積算部、区間変動量演算部、ノイズ判定部、周波数変更部、判定条件変更部、及び入力検知禁止部)、10a…記憶領域、20…エンブレムスイッチ(操作入力検知装置)、S…センサ出力、Sd…検出値、Sb…前回値、α…変化量、D…判定区間、SA…積算値、TH1…閾値、S1…初回値、Sn…最終値、ΔS…区間変動量、R…変化量積算値区間変動量比、TH2…閾値、THw…ウェークアップ閾値、d(d1〜d6)…小判定区間、β…単位シフト量。

Claims (8)

  1. 車両表面に設けられた操作入力部に対して検出対象物が接離することにより変化する静電容量センサのセンサ出力に基づいて、前記操作入力部に対する操作入力を検知する操作入力検知部と、
    前記静電容量センサのセンサ出力について所定回数のサンプリングが行われる一の判定区間内において、各サンプリングタイミングに検出される前記センサ出力の検出値と該センサ出力の前回値との差分に表される前記センサ出力の変化量を積算する変化量積算部と、
    前記判定区間において最初に検出された前記センサ出力の初回値と前記判定区間において最後に検出された前記センサ出力の最終値との差分に表される前記センサ出力の区間変動量を演算する区間変動量演算部と、
    前記変化量の積算値が第1閾値を超え、且つ前記変化量の積算値を前記区間変動量で除した値が第2閾値を超える場合に、前記センサ出力に外来ノイズが重畳していると判定するノイズ判定部と、
    を備える操作入力検知装置。
  2. 車両表面に設けられた操作入力部に対して検出対象物が接離することにより変化する静電容量センサのセンサ出力に基づいて、前記操作入力部に対する操作入力を検知する操作入力検知部と、
    前記静電容量センサのセンサ出力について所定回数のサンプリングが行われる一の判定区間内において、各サンプリングタイミングに検出される前記センサ出力の検出値と該センサ出力の前回値との差分に表される前記センサ出力の変化量を積算する変化量積算部と、
    前記判定区間において最初に検出された前記センサ出力の初回値と前記判定区間において最後に検出された前記センサ出力の最終値との差分に表される前記センサ出力の区間変動量を演算する区間変動量演算部と、
    前記変化量の積算値が第1閾値を超え、且つ前記区間変動量が第3閾値以下である場合に、前記センサ出力に外来ノイズが重畳していると判定するノイズ判定部と、
    を備える操作入力検知装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の操作入力検知装置において、
    前記判定区間は、連続する複数の小判定区間からなるものであって、
    前記ノイズ判定部は、所定数の前記小判定区間を単位シフト量として前記判定区間をシフトさせること、を特徴とする操作入力検知装置。
  4. 請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の操作入力検知装置において、
    前記センサ出力に外来ノイズが重畳していると判定された場合に、前記静電容量センサのサンプリング周波数を変更する周波数変更部を備えること、
    を特徴とする操作入力検知装置。
  5. 請求項4に記載の操作入力検知装置において、
    前記サンプリング周波数を変更した後においても前記外来ノイズが重畳していると判定される場合に、前記操作入力の判定条件を厳格化する判定条件変更部を備えること、
    を特徴とする操作入力検知装置。
  6. 請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の操作入力検知装置において、
    前記センサ出力に外来ノイズが重畳していると判定された場合に、前記操作入力の判定条件を厳格化する判定条件変更部を備えること、を特徴とする操作入力検知装置。
  7. 請求項5又は請求項6に記載の操作入力検知装置において、
    前記操作入力検知部は、前記センサ出力が所定の検知閾値を超えることを条件として前記操作入力部に対する操作入力を検知するものであって、
    前記判定条件変更部による前記判定条件の厳格化は、前記検知閾値を引き上げるものであること、を特徴とする操作入力検知装置。
  8. 請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の操作入力検知装置において、
    前記センサ出力に外来ノイズが重畳していると判定された場合に、前記操作入力の検知を禁止する入力検知禁止部を備えること、を特徴とする操作入力検知装置。
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