JP7585592B2 - 接触判定装置、及び、接触判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、接触判定装置、及び、接触判定方法に関する。

従来より、操作体の接触と前記操作体の近接との少なくとも一方を含む操作を検出する入力装置であって、前記操作に応じた物理量を計測する計測部と、少なくともベース値と前記物理量とを基に、操作有り状態と操作無し状態とを含む操作状態を判定する判定部と、前記操作状態が前記操作有り状態である操作有り期間中、前記物理量の所定時間当たりの変化の大きさが所定範囲内であるときの前記物理量を使用して前記ベース値の更新を行う、前記ベース値更新部と、を備える入力装置がある。判定部は、前記物理量と前記ベース値との差分に基づいて操作状態を判定する（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－２１８５０６号公報

ところで、従来の入力装置では、ベース値が物理量に追従するため、例えば操作体である手をゆっくり離すことによって操作有り状態から操作無し状態に緩やかに変化した場合に、物理量が緩やかに低下するとベース値が追従して低下することにより、操作無し状態においても物理量とベース値との差分がある程度大きくなり、操作有り状態であると誤判定されるおそれがある。従来の入力装置は、手をゆっくり離すようなケースを想定していないからである。

また、物理量は温度上昇とともに増加する傾向があるため、温度上昇とともにベース値を補正することが求められる。

そこで、接触期間の温度変化に応じた基準値の補正に対応させつつ、手等をゆっくり離した場合にも物体から手が離れたことを検出可能な接触判定装置、及び、接触判定方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態の接触判定装置は、被検出体の物体への接触度合いを測定し、前記接触度合いに応じた検出値を出力するセンサと、前記被検出体が前記物体に接触しているかどうかの判定に用いる基準値と前記検出値とに基づき、前記被検出体が前記物体に接触しているかどうかを判定する接触判定部と、前記基準値を補正する補正部とを含み、前記補正部は、前記接触判定部によって前記被検出体が前記物体に接触していると判定される期間において、前記被検出体の前記物体への接触開始時からの前記検出値の変動分を累積した累積値のうち、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が増大する場合は、累積値の最大値に基づいて前記基準値を補正する、又は、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が減少する場合は、累積値の最小値に基づいて前記基準値を補正する。

接触期間の温度変化に応じた基準値の補正に対応させつつ、手等をゆっくり離した場合にも物体から手が離れたことを検出可能な接触判定装置、及び、接触判定方法を提供することができる。

実施形態の接触判定装置１００を実装したステアリングホイール１０を示す図である。 静電センサ１１０の出力正弦波の一例を示す図である。 基準値を用いた接触の判定を説明する図である。 ＭＰＵ１２０Ｂが実行する接触判定処理を表すフローチャートを示す図である。 ＭＰＵ１２０Ｂが実行する接触判定処理を表すフローチャートを示す図である。 ＭＰＵ１２０Ｂが実行する接触判定処理を表すフローチャートを示す図である。 ＭＰＵ１２０Ｂが実行する接触判定処理を表すフローチャートを示す図である。 接触判定装置１００の動作を示す図である。 接触判定装置１００の動作を示す図である。 接触判定装置１００の動作を示す図である。 比較例の接触判定装置の動作を示す図である。 比較例の接触判定装置の動作を示す図である。 比較例の接触判定装置の動作を示す図である。 実施形態の変形例における接触判定装置１００の動作を示す図である。

以下、本発明の接触判定装置、及び、接触判定方法を適用した実施形態について説明する。

＜実施形態＞
図１は、実施形態の接触判定装置１００を実装したステアリングホイール１０を示す図である。図１に示すように、ステアリングホイール１０は、一例として車両に搭載され、グリップ１１の内部に接触判定装置１００の静電センサ１１０が実装されている。接触判定装置１００は、一例として運転者の手Ｈがステアリングホイール１０のグリップ１１に接触しているかどうかを判定する。

以下、一般化するために、車両の運転者を接触判定装置１００の操作者と称す。接触判定装置１００は、図１に示すようにステアリングホイール１０に組み込まれる用途に限定されない。以下では、静電センサ１１０が設けられた物体に、被検出体としての操作者の手Ｈが接触しているかどうかを判定可能な接触判定装置１００について説明する。静電センサ１１０が設けられた物体に操作者が触れることを操作者の操作と称す。

＜接触判定装置１００の構成＞
接触判定装置１００は、静電センサ１１０及びＨＯＤＥＣＵ（Ｈａｎｄｓ Ｏｆｆ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１２０を含む。

静電センサ１１０は、ステアリングホイール１０のグリップ１１の一周にわたって設けられており、例えば金属製の電極で構成される。静電センサ１１０は、信号線１２を介してＨＯＤＥＣＵ１２０に接続されている。

ＨＯＤＥＣＵ１２０は、一例としてステアリングホイール１０の内部に設けられている。図１ではＨＯＤＥＣＵ１２０を拡大して示す。ＨＯＤＥＣＵ１２０は、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）１２０ＡとＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）１２０Ｂとを有する。

ＡＦＥ１２０Ａは、静電センサ１１０に接続されており、ＭＰＵ１２０Ｂから入力される指令に基づいて静電センサ１１０に正弦波（入力正弦波）を入力し、静電センサ１１０から出力される正弦波（出力正弦波）を取得する。ＡＦＥ１２０Ａは、入力正弦波と出力正弦波から静電センサ１１０の容量値を取得し、デジタル変換するとともにローパスフィルタによるノイズ除去を行ってＡＤ値としてＭＰＵ１２０Ｂに出力する。ＡＤ値は検出値の一例である。ＡＤ値は、一例として単位を持たないカウント値で表される。ＡＦＥ１２０Ａがローパスフィルタによるノイズ除去を行うことにより、接触判定装置１００は、所定周波数以上のノイズを取り除いたＡＤ値を取得することができる。

ＭＰＵ１２０Ｂは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、入出力インターフェース、及び内部バス等を含むコンピュータによって実現される。ＭＰＵ１２０Ｂには一例としてＥＣＵ５０が接続されている。ＥＣＵ５０は、ステアリングホイール１０が搭載される車両の電子機器を制御する制御装置である。電子機器は、例えば車両の自動運転等に関する電子機器であってよい。

ＭＰＵ１２０Ｂは、主制御部１２１、補正部１２２、接触判定部１２３、及びメモリ１２４を有する。主制御部１２１、補正部１２２、接触判定部１２３は、ＭＰＵ１２０Ｂが実行するプログラムの機能（ファンクション）を機能ブロックとして示したものである。また、メモリ１２４は、ＭＰＵ１２０Ｂのメモリを機能的に表したものである。

主制御部１２１は、ＭＰＵ１２０Ｂの制御処理を統括する処理部であり、補正部１２２、接触判定部１２３が行う処理以外の処理を実行する。

補正部１２２は、接触判定部１２３が判定に用いる基準値を補正する。基準値とは、接触判定部１２３がステアリングホイール１０のグリップ１１に手Ｈが接触しているかどうかを判定する際に用いる静電センサ１１０の容量値の基準値である。例えば、手Ｈがグリップ１１に接触している際に、手Ｈと静電センサ１１０との微妙な距離の変化や温度の変化等によって静電センサ１１０の容量値は変動する。このような変動による静電センサ１１０の容量値の変動分を排除し、手Ｈの接触の有無による容量値の変動分を検出するために、静電センサ１１０の容量値の基準値を用いている。補正部１２２は、微妙な距離の変化や温度の変化等に応じて検出値を補正する。補正部１２２による検出値の補正方法については図４乃至図７を用いて後述する。補正部１２２は、図６及び図７の処理を実行する際に利用するタイマーを有する。

接触判定部１２３は、静電センサ１１０の容量値から基準値を減算して得る差分が閾値を超えているかどうかを判定することにより、手Ｈがグリップ１１に接触しているかどうかを判定する。接触判定部１２３は、判定結果を表すデータをＥＣＵ５０に通知する。

メモリ１２４は、主制御部１２１、補正部１２２、接触判定部１２３が処理を行うために必要なプログラム及びデータ等を格納する。メモリ１２４には、静電センサ１１０の容量値を表すデータや、補正部１２２、接触判定部１２３が処理の過程で生成したデータ等が保存される。

＜静電センサ１１０の出力正弦波＞
図２は、静電センサ１１０の出力正弦波の一例を示す図である。図２には手Ｈでグリップ１１から離しているとき（リリース時）の出力正弦波を実線で示し、手Ｈでグリップ１１を握っているとき（タッチ時）の出力正弦波を破線で示す。

静電センサ１１０の容量値は、グリップ１１に手Ｈが接触するとリリース時と比べて変化するため、リリース時の正弦波に比べてタッチ時の正弦波は位相や振幅が変化する。タッチ時の正弦波の位相や振幅は、グリップ１１に対する手Ｈの接触度合に応じて変化する。接触度合とは、例えば、手Ｈがグリップ１１を軽く握っているか、又は、強く握っているか、あるいは、手Ｈがグリップ１１に触れている面積が小さいか、又は、大きいか等の度合である。

例えば、リリース時の振幅がゼロになるタイミングを検出タイミングｔｄとして予め決めておいて、検出タイミングｔｄで正弦波の振幅を検出すれば、手Ｈの接触度合に応じたＡＤ値を求めることができる。検出タイミングｔｄにおける振幅の変化分がＡＤ値に相当するからである。

＜基準値を用いた接触の判定＞
図３は、基準値を用いた接触の判定を説明する図である。図３において横軸は時間、縦軸は電圧を表す。図３ではＡＤ値を実線で示し、基準値を破線で示し、ＡＤ値と基準値の差分（ＡＤ値－基準値）を一点鎖線で示す。

時刻ｔ１より前の状態では、手Ｈはグリップ１１に接触していないこととする。時刻ｔ１で手Ｈがグリップ１１に接触すると、基準値に対してＡＤ値が立ち上がる。このとき、差分（ＡＤ値－基準値）も立ち上がり、オン閾値Ｔｈ１を超えることにより、接触判定部１２３は、手Ｈはグリップ１１に接触したと判定する。また、時刻ｔ２で手Ｈがグリップ１１から離れると、ＡＤ値が立ち下がる。このとき、差分（ＡＤ値－基準値）も立ち下がり、オン閾値Ｔｈ１よりも低いオフ閾値Ｔｈ２以下になることにより、接触判定部１２３は、手Ｈはグリップ１１から離れたと判定する。

＜補正部１２２による基準値の補正＞
補正部１２２は、リリース時とタッチ時とで基準値の計算方法を変更する。ここでは、一例としてＨＯＤＥＣＵ１２０が１０ｍｓ（ミリ秒）毎に制御処理を行うこととして説明する。

補正部１２２は、リリース時には次式（１）を用いて基準値を計算する。Ｍは加重平均における重みを表す。基準値（１０ｍｓ前）は、１０ｍｓ前に補正部１２２が計算した基準値である。補正部１２２は、式（１）に基づいて、基準値（１０ｍｓ前）に重みＭを乗じることによって、基準値（１０ｍｓ前）とＡＤ値の加重平均を求める。式（１）は、基準値（１０ｍｓ前）に対して最新のＡＤ値の値を加重平均で反映させる式である。Ｍの値が大きいほど式（１）で計算される基準値はＡＤ値の影響を受けにくくなり、Ｍの値が小さいほど式（１）で計算される基準値はＡＤ値の影響を受けやすくなる。重みＭの値は、静電センサ１１０の特性や感度等に応じて適切な値に設定すればよい。

また、補正部１２２は、タッチ時には次式（２）を用いて基準値を計算する。Ｍは加重平均における重みを表す。重みＭは式（１）における重みＭと同一であってもよいし、異なる値であってもよい。補正部１２２は、式（２）に基づいて、基準値（１０ｍｓ前）に重みＭを乗じることによって、基準値（１０ｍｓ前）と累積最大値の加重平均を求める。換言すれば、補正部１２２は、累積最大値に基づいて基準値を補正する。

ここで、累積最大値とは、累積値のうちの最大値であり、より具体的には、接触度合いの増大に応じてＡＤ値が変動する変動方向（ＡＤ値が増大する方向）を正とした場合の最大値である。また、累積値とは、グリップ１１への手Ｈの接触開始時からのＡＤ値の変動分ΔＡＤを累積した累積値である。補正部１２２は、累積値を計算（更新）する際に、ＡＤ値の変動分ΔＡＤを無制限に累積するのではなく、ある程度の範囲内の値に制限して前回計算した累積値に加算する。この処理の詳細については、図７を用いて後述する。

式（２）は、基準値（１０ｍｓ前）に対して累積最大値を加重平均で反映させる式である。Ｍの値が大きいほど式（２）で計算される基準値は累積最大値の影響を受けにくくなり、Ｍの値が小さいほど式（２）で計算される基準値は累積最大値の影響を受けやすくなる。重みＭの値は、静電センサ１１０の特性や感度等に応じて適切な値に設定すればよい。また、上述した通り、式（２）における重みＭは、式（１）における重みＭと同一であってもよいし、異なる値であってもよい。

補正部１２２は、リリース時には式（１）を用いて基準値を補正し、タッチ時には式（２）を用いて基準値を補正する。タッチ時には手Ｈと静電センサ１１０との微妙な距離の変化や温度の変化等によって静電センサ１１０の容量値は変動するので、補正部１２２は、誤判定が生じないように、累積最大値を用いて式（２）に従って基準値を求める。

＜接触判定部１２３が実行する接触判定処理＞
図４乃至図７は、ＭＰＵ１２０Ｂが実行する接触判定処理を表すフローチャートを示す図である。

接触判定部１２３は、電源が投入されると処理をスタートさせ、初期化フラグをＴＲＵＥに設定する（ステップＳ１）。

接触判定部１２３は、基準値をＭＡＸに設定する（ステップＳ２）。

接触判定部１２３は、接触状態をリリース（Ｓｔａｔｅ＝Ｒｅｌｅａｓｅ）に設定する（ステップＳ３）。

接触判定部１２３は、ＡＦＥ１２０ＡからＡＤ値を取得する（ステップＳ４）。

接触判定部１２３は、ＡＤ値と基準値の差分（ＡＤ値－基準値）が閾値Ｔｈよりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ５）。接触判定部１２３は、ステップＳ５において、接触状態（Ｓｔａｔｅ）がリリース（Ｒｅｌｅａｓｅ）の場合にはＴｈとしてオン閾値Ｔｈ１（図３参照）を用いる。また、接触判定部１２３は、ステップＳ５において、接触状態（Ｓｔａｔｅ）がタッチ（Ｔｏｕｃｈ）の場合にはＴｈとしてオフ閾値Ｔｈ２（図３参照）を用いる。

接触判定部１２３は、差分（ＡＤ値－基準値）が閾値よりも大きくない（Ｓ５：ＮＯ）と判定すると、接触状態はリリース（Ｓｔａｔｅ＝Ｒｅｌｅａｓｅ）であると判定する（ステップＳ６）。

接触判定部１２３は、初期化フラグをＴＲＵＥに設定する（ステップＳ７）。

接触判定部１２３は、補正部１２２にリリース状態の基準値を補正させる処理を実行する（ステップＳ８）。補正部１２２が基準値を補正する処理は、基準値を更新する処理である。ステップＳ８の処理の詳細については、図５を用いて後述する。

接触判定部１２３は、ステップＳ８の処理を終えると一連の処理を終了するかどうかを判定する（ステップＳ９）。と一連の処理を終了するのは、例えば電源がオフにされるときである。

接触判定部１２３は、一連の処理を終了しない（処理を継続する）（Ｓ９：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ４にリターンさせる。ＡＤ値を取得して処理を繰り返し実行するためである。また、接触判定部１２３は、一連の処理を終了する（Ｓ９：ＹＥＳ）と判定すると、一連の処理を終了する（エンド）。

接触判定部１２３は、ステップＳ５において、差分（ＡＤ値－基準値）が閾値Ｔｈよりも大きい（Ｓ５：ＹＥＳ）と判定すると、接触状態はタッチ（Ｓｔａｔｅ＝Ｔｏｕｃｈ）であると判定する（ステップＳ１０）。

接触判定部１２３は、初期化フラグがＴＲＵＥであるかどうかを判定する（ステップＳ１１）。

接触判定部１２３は、初期化フラグがＴＲＵＥである（Ｓ１１：ＹＥＳ）と判定すると、初期化フラグをＦＡＬＳＥに設定する（ステップＳ１２）。

接触判定部１２３は、補正部１２２にタッチ状態を初期化する処理を実行させる（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の処理の詳細については、図６を用いて後述する。

接触判定部１２３は、補正部１２２にタッチ状態の基準値を補正する処理を実行させる（ステップＳ１４）。補正部１２２が基準値を補正する処理は、基準値を更新する処理である。ステップＳ１４の処理の詳細については、図７を用いて後述する。接触判定部１２３は、ステップＳ１４の処理を終えると、フローをステップＳ９に進行させる。

＜補正部１２２がリリース状態の基準値を補正する処理（図５）＞
補正部１２２は、図５に示すリリース状態の基準値を補正する処理を開始すると、式（１）に従ってリリース状態の基準値を補正する処理を行う（ステップＳ８Ａ）。補正部１２２は、式（１）に基づいて、基準値（１０ｍｓ前）に重みＭを乗じることによって、基準値（１０ｍｓ前）とＡＤ値の加重平均を求める。補正部１２２は、このようにしてリリース状態における基準値を更新する。以上で、補正部１２２がリリース状態の基準値を補正する処理が終了する（エンド）。

＜補正部１２２がタッチ状態を初期化する処理（図６）＞
補正部１２２は、図６に示す初期化フラグがＦＡＬＳＥの時のみタッチ状態を初期化する処理を実行する。

補正部１２２は、図６に示すタッチ状態を初期化する処理を開始すると、タイマーを０秒に設定する（ステップＳ１３Ａ）。

補正部１２２は、累積値を１０ｍｓ前の基準値（１０ｍｓ前）に設定するとともに、累積最大値を１０ｍｓ前の基準値（１０ｍｓ前）に設定する（ステップＳ１３Ｂ）。

補正部１２２は、１秒前のＡＤ値（１ｓ前）を現在のＡＤ値に設定する（ステップＳ１３Ｃ）。補正部１２２は、１秒後にタッチ状態の基準値を補正（更新）する際に利用するためにステップＳ１３Ｃの処理を行う。以上で、補正部１２２がタッチ状態を初期化する処理が終了する（エンド）。

＜補正部１２２がタッチ状態の基準値を補正する処理（図７）＞
補正部１２２は、図７に示すタッチ状態の基準値を補正する処理を開始すると、タイマーが１秒以上になったかどうかを判定する（ステップＳ２０）。１秒毎に累積値を更新するためである。

補正部１２２は、タイマーが１秒以上になっていない（Ｓ２０：ＮＯ）と判定すると、タイマーを０．０１秒（１０ｍｓ）加算する（ステップＳ２１）。０．０１秒毎に処理を行うからである。

補正部１２２は、式（２）を用いて、タッチ時の基準値を計算する（ステップＳ２２）。補正部１２２は、式（２）に基づいて、基準値（１０ｍｓ前）に重みＭを乗じることによって、基準値（１０ｍｓ前）と累積最大値の加重平均を求める。すなわち、補正部１２２は、手Ｈのステアリングホイール１０のグリップ１１への接触開始時の基準値に、累積最大値に基づく補正値を加える。このため、接触判定装置１００は、基準値の補正精度を向上させることができる。

補正部１２２は、ステップＳ２０において、タイマーが１秒以上になっている（Ｓ２０：ＹＥＳ）と判定すると、現在のＡＤ値から１秒前のＡＤ値（１ｓ前）を減算して得るＡＤ値の変動分が－Ｋより大きく、Ｋより小さいかどうかを判定する（ステップＳ２３Ａ）。ＡＤ値の変動分を無制限に累積するのではなく、ある程度の範囲内の値に制限して前回計算した累積値に加算するためである。ある程度の範囲内の値は、所定範囲内の値の一例であり、－ＫとＫによって規定される。Ｋの値は、一例として２～５程度の値に設定すればよいが、静電センサ１１０の特性や感度等に応じて適切な値に設定すればよい。

なお、補正部１２２は、０．０１秒毎に処理を行うため、ステップＳ２０でＹＥＳと判定する場合は、タイマーのカウント時間が１秒に到達したときである。

補正部１２２は、ＡＤ値の変動分が－Ｋより大きく、Ｋより小さい（Ｓ２３Ａ：ＹＥＳ）と判定すると、ＡＤ値の変動分ΔＡＤを現在のＡＤ値から１秒前のＡＤ値（１ｓ前）を減算して得るＡＤ値の変動分に設定する（ステップＳ２４Ａ）。補正部１２２は、ステップＳ２４Ａの処理を終えるとフローをステップＳ２５に進行させる。ここで、ＡＤ値の変動分は、現在のＡＤ値から１秒前のＡＤ値（１ｓ前）を減算して得るＡＤ値の変動分（差分）であり、累積値の計算に用いる値である。

補正部１２２は、ステップＳ２３Ａにおいて、ＡＤ値の変動分が－Ｋより大きくない、又は、Ｋより小さくない（Ｓ２３Ａ：ＮＯ）と判定すると、ＡＤ値の変動分が－Ｋ以下であるかどうかを判定する（ステップＳ２３Ｂ）。

補正部１２２は、ＡＤ値の変動分が－Ｋ以下である（Ｓ２３Ｂ：ＹＥＳ）と判定すると、ＡＤ値の変動分ΔＡＤを－Ｋに設定する（ステップＳ２４Ｂ）。この場合は、ＡＤ値の変動分ΔＡＤをある程度の範囲内の値に制限するための下限値－Ｋに設定することになる。補正部１２２は、ステップＳ２４Ｂの処理を終えるとフローをステップＳ２５に進行させる。

また、補正部１２２は、ステップＳ２３Ｂにおいて、ＡＤ値の変動分が－Ｋ以下ではない（Ｓ２３Ｂ：ＮＯ）と判定すると、ＡＤ値の変動分ΔＡＤをＫに設定する（ステップＳ２４Ｃ）。この場合は、ＡＤ値の変動分がＫ以上であるため、ＡＤ値の変動分ΔＡＤをある程度の範囲内の値に制限するための上限値Ｋに設定することになる。補正部１２２は、ステップＳ２４Ｃの処理を終えるとフローをステップＳ２５に進行させる。

補正部１２２は、現時点での累積値にＡＤ値の変動分ΔＡＤを加算することにより、累積値を更新する（ステップＳ２５）。すなわち、累積値（更新値）＝累積値（更新前の現時点での値）＋ΔＡＤである。

補正部１２２は、現時点での累積最大値がステップＳ２５で更新された累積値よりも小さいかどうかを判定する（ステップＳ２６）。累積最大値を更新するかどうかを判定するためである。

補正部１２２は、現時点での累積最大値がステップＳ２５で更新された累積値よりも小さい（Ｓ２６：ＹＥＳ）と判定すると、累積最大値をステップＳ２５で更新された累積値に更新する（ステップＳ２７）。すなわち、累積最大値＝累積値となる。

補正部１２２は、タイマーを０秒にリセットする（ステップＳ２８）。次の１秒をカウントするためである。

補正部１２２は、１秒前のＡＤ値（１ｍｓ前）を現在のＡＤ値に設定する（ステップＳ２９）。すなわち、ＡＤ値（１ｍｓ前）＝ＡＤ値とする。１秒後の処理に備えて、現在のＡＤ値を１秒後におけるＡＤ値（１ｍｓ前）として利用するためである。補正部１２２は、ステップＳ２９の処理を終えるとフローをステップＳ２２に進行させる。

＜接触判定装置１００による動作＞
図８乃至図１０は、接触判定装置１００の動作を示す図である。図８乃至図１０において横軸は時間（秒）を表す。図８には、ＡＤ値、ΔＡＤ、累積値、累積最大値、基準値、ＡＤ値－基準値（即ち、ＡＤ値と基準値の差分）、閾値、接触状態を示す。ＡＤ値、ΔＡＤ、累積値、累積最大値、基準値、ＡＤ値－基準値、閾値は、静電容量のカウント値で表す。ＡＤ値は測定値である。接触状態は、接触判定装置１００によるリリース状態又はタッチ状態の判定結果を表す。

図９には、ＡＤ値、ΔＡＤ、累積値、累積最大値を示す。図１０には、累積最大値、基準値、ＡＤ値－基準値、閾値、接触状態を示す。

ここでは、実際の手Ｈの動きは、最初はグリップ１１に接触していないリリース状態であり、その後グリップ１１に接触してタッチ状態になり、ゆっくりと手Ｈをグリップ１１から離して再びリリース状態に戻る動きである。このような実際の接触状態を横軸の下に示す。横軸の下に示す実際の接触状態と、接触判定装置１００による接触状態の判定結果とが一致したかどうかを説明する。

図８に示すように、約４秒を過ぎたところでＡＤ値－基準値が閾値を超えて、接触判定装置１００による接触状態の接触判定がリリース状態からタッチ状態に切り替わると、累積値が出現する。累積値はＡＤ値の変動に応じて、ＡＤ値よりも緩やかに変動する。累積値が増大すると、累積最大値が約６秒、約１２秒で更新されて徐々に増大してゆく。基準値は、累積最大値に引っ張られるように緩やかに変化するが、大きな変動はなく比較的安定している。

タッチ状態の期間中にＡＤ値が大きく変動しても、基準値は比較的安定しているので、ＡＤ値－基準値は、ＡＤ値の変動に従って変動する。タッチ状態の約１４秒から、ゆっくりと手Ｈをグリップ１１から離し始めてＡＤ値が低下し始めても、基準値が安定しているため、ＡＤ値－基準値は安定的に低下し、実際の接触状態がリリース状態に切り替わる約２２秒で、接触判定装置１００による接触状態の判定結果はリリース状態に戻っている。これらの判定結果は、横軸の下に示す実際の接触状態と一致している。

なお、上述のような接触状態の判定中に静電センサ１１０の温度が上昇した場合には、ＡＤ値と基準値が上昇することが確認できている。このため、接触判定装置１００は、接触状態の判定中に静電センサ１１０の温度が上昇した場合においても、温度変化に応じた基準値の補正に対応でき、誤判定を抑制してタッチ状態を正しく判定することができる。

＜比較例の動作＞
図１１乃至図１３は、接触判定装置１００と比較するための、比較例の接触判定装置の動作を示す図である。比較例の接触判定装置の動作は、累積値を計算せずに、タッチ状態においても式（１）で基準値を計算する点が、図８乃至図１０に示す接触判定装置１００の動作と異なる。図１１乃至図１３において横軸は時間（秒）を表す。また、図１１乃至図１３において、ＡＤ値、ΔＡＤは、接触判定装置１００の動作と同様、即ち、図８乃至図１０におけるＡＤ値、ΔＡＤと同様である。さらに、図１１乃至図１３において、基準値（比較例）、ＡＤ値－基準値（比較例）、閾値（比較例）、接触状態（比較例）は、接触判定装置１００の動作とは異なり、比較例の接触判定装置の動作を示す。図１１には、ＡＤ値、ΔＡＤ、基準値（比較例）、ＡＤ値－基準値（比較例）、閾値（比較例）、接触状態（比較例）を示す。ＡＤ値、ΔＡＤ、基準値（比較例）、ＡＤ値－基準値（比較例）、閾値（比較例）は、静電容量のカウント値で表す。なお、ＡＤ値は測定値である。

図１２には、ＡＤ値、ΔＡＤを示す。図１３には、基準値（比較例）、ＡＤ値－基準値（比較例）、閾値（比較例）、接触状態（比較例）を示す。

ここでは、手Ｈの動きは、図８乃至図１０を用いて説明した手Ｈの動きと同一であり、最初はグリップ１１に接触していないリリース状態であり、その後グリップ１１に接触してタッチ状態になり、ゆっくりと手Ｈをグリップ１１から離して再びリリース状態に戻る動きである。このような実際の接触状態を横軸の下に示す。横軸の下に示す実際の接触状態と、比較例の接触判定装置による接触状態（比較例）の接触判定とが一致したかどうかを説明する。

図１１に示すように、約４秒を過ぎたところでＡＤ値－基準値（比較例）が閾値を超えて、実際の接触状態がリリース状態からタッチ状態に切り替わると、比較例の接触判定装置による接触状態（比較例）の接触判定はタッチ状態に遷移する。

タッチ状態の約１４秒から、ゆっくりと手Ｈをグリップ１１から離し始めてＡＤ値が低下し始めると、基準値（比較例）はＡＤ値に追従して低下し始める。実際の接触状態がリリース状態に切り替わる約２２秒から、ＡＤ値－基準値（比較例）は増大し始めて閾値よりも上回っているので、比較例の接触判定装置による接触状態（比較例）の接触判定はタッチ状態に維持されている。これは、実際の接触状態とは異なり、誤判定が生じている。

以上のように、接触判定装置１００は、タッチ状態になったと判定すると、図７のステップＳ２５において現時点での累積値にＡＤ値の変動分ΔＡＤを加算することにより、累積値を更新する。また、図７のステップＳ２２において、基準値（１０ｍｓ前）に重みＭを乗じることによって、基準値（１０ｍｓ前）と累積最大値の加重平均を式（２）で求める。すなわち、累積最大値に基づいて基準値を補正している。

このため、タッチ状態において手Ｈでグリップ１１を握る握り方や、握る位置や、手Ｈがグリップ１１に接触する際の触れ方等が変化しても、累積値の最大値である最大累積値に基づいて補正した基準値はＡＤ値に追従せず、安定した値を保持する。これは、静電センサ１１０の温度が上昇しても同様である。この結果、グリップ１１の握り方、位置、又は触れ方が変化したり、温度が上昇したりしても、ＡＤ値と基準値との差分（ＡＤ値－基準値）と閾値を比べることによってタッチ状態からリリース状態への変化を安定的に判定することができる。これは、図８乃至図１０に示した通りである。

したがって、タッチ状態である期間（接触期間）の温度変化に応じた基準値の補正に対応させつつ、手Ｈ等をゆっくり離した場合にもグリップ１１から手Ｈが離れたことを検出可能な接触判定装置１００を提供することができる。

また、補正部１２２は、累積値のうちの累積最大値が更新されたときに基準値を補正するので、接触判定装置１００は、最新の累積最大値に基づく基準値を用いて、接触期間の温度変化に応じた基準値の補正に対応させつつ、手等をゆっくり離した場合にも物体が離れたことを検出することができる。

また、補正部１２２は、ＡＤ値の変動分ΔＡＤを累積して累積値を更新する際に、ＡＤ値の変動分ΔＡＤを所定範囲内の値に制限して累積値に加算するので、接触判定装置１００は、ノイズ等によりＡＤ値（測定値）が時間的に急激に変化した場合でも、急激な変化の影響を抑制することができ、基準値の補正精度を向上させることができる。

また、補正部１２２は、ＡＤ値の変動分ΔＡＤを累積して累積値を更新する際に、ＡＤ値の変動分ΔＡＤを所定範囲内の値に制限して累積値に加算する代わりに、ＡＤ値の変動分ΔＡＤが所定範囲内の値であるときのみ、ＡＤ値の変動分ΔＡＤを累積値に加算してもよい。このようにして累積値を求めた場合にも、接触判定装置１００は、ノイズ等によりＡＤ値（測定値）が時間的に急激に変化した場合でも、急激な変化の影響を抑制することができ、基準値の補正精度を向上させることができる。

また、補正部１２２は、累積値を所定期間毎に更新する。この所定期間は、第１の所定期間の一例である。累積値更新のための所定期間は、静電センサ１１０の特性や感度等、又は、接触判定装置１００を利用する環境等に応じて適切な値に設定することが可能である。これにより、接触判定装置１００は、基準値の補正精度を向上させることができる。

また、ＡＤ値の変動分ΔＡＤは、１秒前（所定期間前の一例）のＡＤ値に対する変動値である。この所定期間は、第２の所定期間の一例である。所定期間前は１秒前に限らず、静電センサ１１０の特性や感度等、又は、接触判定装置１００を利用する環境等に応じて適切な値に設定することが可能である。これにより、接触判定装置１００は、基準値の補正精度を向上させることができる。

また、補正部１２２は、累積最大値よりも最新の累積値の方が大きければ、累積最大値を最新の累積値に更新し、当該更新した累積最大値に基づいて基準値を補正する。一方、補正部１２２は、累積最大値が最新の累積値以上であれば、累積最大値に基づいて基準値を補正する。よって、接触判定装置１００は、常に最大の累積値である累積最大値に基づいて基準値を補正することができ、安定的に接触状態を判定することができる。

また、補正部１２２は、上述のような累積最大値の更新方法の代わりに、累積最大値と最新の累積値との差が所定値以下であれば、最新の累積値に基づいて基準値を補正し、差が所定値よりも大きければ、累積最大値と所定値との差に基づいて基準値を補正してもよい。このようにして基準値を補正する場合にも、接触判定装置１００は、同様に基準値の補正精度を向上させることができる。

また、補正部１２２は、手Ｈのステアリングホイール１０のグリップ１１への接触開始時の基準値に、累積最大値に基づく補正値を加えるので、接触判定装置１００は、基準値の補正精度を向上させることができる。

また、補正部１２２は、基準値と、累積最大値との加重平均を求めることにより、基準値を補正するので、接触判定装置１００は、基準値と累積最大値とのバランスを取りながら基準値を補正することができ、基準値の補正精度を向上させることができる。

また、補正部１２２は、加重平均の代わりに、過去所定個数分の累積最大値の移動平均値を求めることにより、基準値を補正してもよい。接触判定装置１００は、加重平均に限らず、累積最大値の移動平均に基づいて基準値を補正することによって、基準値の補正精度を向上させることができる。

接触判定部１２３は、ＡＤ値から基準値を減算して得る差分（ＡＤ値－基準値）が閾値を超えているかどうかを判定することにより、手Ｈがステアリングホイール１０のグリップ１１に接触しているかどうかを判定するので、接触判定装置１００は、閾値に応じて安定的に、かつ、誤判定を抑制して接触状態（タッチ状態又はリリース状態）を判定することができる。

ステアリングホイール１０のグリップ１１への手Ｈの接触度合いを測定するセンサとして静電センサ１１０を用いるので、接触判定装置１００は、手Ｈの接触度合いの測定精度を向上させることができる。

また、静電センサ１１０の出力からＡＦＥ１２０Ａのローパスフィルタで所定周波数以上のノイズを取り除いた値を有するＡＤ値を用いるので、接触判定装置１００は、ノイズを除去することによって手Ｈの接触度合いの測定精度を向上させることができる。

また、静電センサ１１０の代わりに圧力センサを用いてもよい。圧力センサとしては、例えば歪ゲージ式又は静電容量式の圧力センサを用いることができる。圧力センサを用いても、接触判定装置１００は、手Ｈの接触度合いの測定精度を向上させることができる。

また、圧力センサの出力をＡＦＥ１２０Ａのローパスフィルタで所定周波数以上のノイズを取り除いた値を有するＡＤ値を用いてもよい。接触判定装置１００は、ノイズを除去することによって手Ｈの接触度合いの測定精度を向上させることができる。

なお、ここでは、接触度合いの増大に応じてＡＤ値が増大する場合は、累積最大値に基づいて基準値を補正する形態について説明したが、接触度合いの増大に応じてＡＤ値が減少する場合は、累積値の最小値（累積最小値）に基づいて基準値を補正すればよい。このような動作については図１４を用いて説明する。

図１４は、実施形態の変形例における接触判定装置１００の動作を示す図である。図１４において横軸は時間（秒）を表す。図１４には、ＡＤ値、ΔＡＤ、累積値、累積最小値、基準値、ＡＤ値－基準値（即ち、ＡＤ値と基準値の差分）、閾値、接触状態を示す。ＡＤ値、ΔＡＤ、累積値、累積最小値、基準値、ＡＤ値－基準値、閾値は、静電容量のカウント値で表す。ＡＤ値は測定値である。接触状態は、接触判定装置１００によるリリース状態又はタッチ状態の判定結果を表す。

ここでは、図８を用いて説明した動作と同様に、実際の手Ｈの動きは、最初はグリップ１１に接触していないリリース状態であり、その後グリップ１１に接触してタッチ状態になり、ゆっくりと手Ｈをグリップ１１から離して再びリリース状態に戻る動きである。このような実際の接触状態を横軸の下に示す。横軸の下に示す実際の接触状態と、接触判定装置１００による接触状態の判定結果とが一致したかどうかを説明する。

図１４に示すように、約４秒を過ぎたところでＡＤ値－基準値が閾値を下回り、接触判定装置１００による接触状態の接触判定がリリース状態からタッチ状態に切り替わると、累積値が出現する。累積値はＡＤ値の変動に応じて、ＡＤ値よりも緩やかに変動する。累積値が増大すると、累積最小値が約６秒で更新されて徐々に減少してゆく。基準値は、累積最小値に引っ張られるように緩やかに変化するが、大きな変動はなく比較的安定している。

タッチ状態の期間中にＡＤ値が大きく変動しても、基準値は比較的安定しているので、ＡＤ値－基準値は、ＡＤ値の変動に従って変動する。タッチ状態の約１５秒から、ゆっくりと手Ｈをグリップ１１から離し始めてＡＤ値が増大し始めても、基準値が安定しているため、ＡＤ値－基準値は安定的に増大し、実際の接触状態がリリース状態に切り替わる約２０秒で、接触判定装置１００による接触状態の判定結果はリリース状態に戻っている。これらの判定結果は、横軸の下に示す実際の接触状態と一致している。このように、接触度合いの増大に応じてＡＤ値が減少する場合においても、タッチ状態である期間（接触期間）の温度変化に応じた基準値の補正に対応させつつ、手Ｈ等をゆっくり離した場合にもグリップ１１から手Ｈが離れたことを検出可能な接触判定装置１００を提供することができる。

なお、以上では、接触判定装置１００をＨＯＤの判定に用いる形態について説明したが、接触判定装置１００の用途はＨＯＤの判定に限られるものではない。静電センサ１１０が配置された物体を手Ｈ等の生体の一部で比較的長い時間にわたって触れるのであれば、同様に接触判定装置１００で接触状態を判定することができる。

以上、本発明の例示的な実施形態の接触判定装置、及び、接触判定方法について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１０ ステアリングホイール
１１ グリップ
１２ 信号線
５０ ＥＣＵ
１００ 接触判定装置
１１０ 静電センサ
１２０ ＨＯＤＥＣＵ
１２０Ａ ＡＦＥ
１２０Ｂ ＭＰＵ
１２１ 主制御部
１２２ 補正部
１２３ 接触判定部
１２４ メモリ

Claims (17)

1. 被検出体の物体への接触度合いを測定し、前記接触度合いに応じた検出値を出力するセンサと、
   前記被検出体が前記物体に接触しているかどうかの判定に用いる基準値と前記検出値とに基づき、前記被検出体が前記物体に接触しているかどうかを判定する接触判定部と、
   前記基準値を補正する補正部と
   を含み、
   前記補正部は、前記接触判定部によって前記被検出体が前記物体に接触していると判定される期間において、前記被検出体の前記物体への接触開始時からの前記検出値の変動分を累積した累積値のうち、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が増大する場合は、累積値の最大値に基づいて前記基準値を補正する、又は、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が減少する場合は、累積値の最小値に基づいて前記基準値を補正する、接触判定装置。
2. 前記補正部は、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が増大する場合、前記累積値のうちの前記最大値が更新されたときに前記基準値を補正する、又は、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が減少する場合、前記累積値のうちの前記最小値が更新されたときに前記基準値を補正する、請求項１に記載の接触判定装置。
3. 前記補正部は、前記検出値の変動分を累積して前記累積値を更新する際に、前記検出値の変動分を所定範囲内の値に制限して前記累積値に加算する、請求項１又は２に記載の接触判定装置。
4. 前記補正部は、前記検出値の変動分を累積して前記累積値を更新する際に、前記検出値の変動分が所定範囲内の値であるときのみ、前記検出値の変動分を前記累積値に加算する、請求項１又は２に記載の接触判定装置。
5. 前記補正部は、前記累積値を第１の所定期間毎に更新する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の接触判定装置。
6. 前記検出値の変動分は、第２の所定期間前の前記検出値に対する変動値である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の接触判定装置。
7. 前記補正部は、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が増大する場合、前記累積値の最大値が最新の前記累積値より小さければ、前記累積値の最大値を前記最新の累積値に更新し、当該更新した前記累積値の最大値に基づいて前記基準値を補正し、前記累積値の最大値が最新の前記累積値以上であれば、前記累積値の最大値に基づいて前記基準値を補正する、又は、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が減少する場合、前記累積値の最小値が最新の前記累積値より大きければ、前記累積値の最小値を前記最新の累積値に更新し、当該更新した前記累積値の最小値に基づいて前記基準値を補正し、前記累積値の最小値が最新の前記累積値以下であれば、前記累積値の最小値に基づいて前記基準値を補正する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の接触判定装置。
8. 前記補正部は、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が増大する場合、前記累積値の最大値と最新の前記累積値との差の絶対値が所定値以下であれば、前記最新の累積値に基づいて前記基準値を補正し、前記差の絶対値が所定値よりも大きければ、前記累積値の最大値と前記所定値との差に基づいて前記基準値を補正する、又は、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が減少する場合、前記累積値の最小値と最新の前記累積値との差の絶対値が所定値以下であれば、前記最新の累積値に基づいて前記基準値を補正し、前記差の絶対値が所定値よりも大きければ、前記累積値の最小値と前記所定値との差に基づいて前記基準値を補正する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の接触判定装置。
9. 前記補正部は、前記被検出体の前記物体への接触開始時の基準値に、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が増大する場合は前記累積値の最大値に基づく補正値を加える、又は、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が減少する場合は前記累積値の最小値に基づく補正値を加える、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の接触判定装置。
10. 前記補正部は、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が増大する場合、前記基準値と、前記累積値の最大値との加重平均を求めることにより、前記基準値を補正する、又は、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が減少する場合は前記基準値と、前記累積値の最小値との加重平均を求めることにより、前記基準値を補正する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の接触判定装置。
11. 前記補正部は、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が増大する場合、過去所定個数分の前記累積値の最大値の移動平均値を求めることにより、前記基準値を補正する、又は、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が減少する場合、過去所定個数分の前記累積値の最小値の移動平均値を求めることにより、前記基準値を補正する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の接触判定装置。
12. 前記接触判定部は、前記検出値から前記基準値を減算して得る差分が閾値を超えているかどうかを判定することにより、前記被検出体が前記物体に接触しているかどうかを判定する、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の接触判定装置。
13. 前記センサは静電センサである、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の接触判定装置。
14. 前記センサは静電センサであり、かつ、前記検出値はローパスフィルタで所定周波数以上のノイズを取り除いた値を有する、請求項１３に記載の接触判定装置。
15. 前記センサは圧力センサである、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の接触判定装置。
16. 前記センサは圧力センサであり、かつ、前記検出値はローパスフィルタで所定周波数以上のノイズを取り除いた値を有する、請求項１５に記載の接触判定装置。
17. センサを用いて被検出体の物体への接触度合いを測定し、前記接触度合いに応じた検出値を出力するステップと、
    前記被検出体が前記物体に接触しているかどうかの判定に用いる基準値と前記検出値とに基づき、前記被検出体が前記物体に接触しているかどうかを判定するステップと、
    前記基準値を補正するステップと
    を含み、
    前記補正するステップは、前記判定するステップによって前記被検出体が前記物体に接触していると判定される期間において、前記被検出体の前記物体への接触開始時からの前記検出値の変動分を累積した累積値のうち、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が増大する場合は、累積値の最大値に基づいて前記基準値を補正する、又は、前記接触度合いの増大に応じて前記検出値が減少する場合は、累積値の最小値に基づいて前記基準値を補正する、接触判定方法。

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