非接触動作検出装置
【課題】人との距離を高精度に求めることが可能な非接触動作検出装置を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る非接触動作検出装置１は、人の動作に起因して生じる電気信号を非接触で検出する電極部１０ａ〜１０ｌと、電極部１０ａ〜１０ｌによって検出された電気信号の振幅及び周期に基づいて、人との距離を求める距離演算部２５とを備える。人の動作に起因して生じる電気信号は、足が離地する際に大きくなるパルス状をなしており、その周期は人の動作速度を示すこととなる。したがって、電気信号の振幅に加えて、電気信号の周期に基づいて人との距離を求めることによって、人の動作速度が変動して検出電気信号の振幅が変動しても、人との距離を高精度に求めることができる。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る非接触動作検出装置１は、人の動作に起因して生じる電気信号を非接触で検出する電極部１０ａ〜１０ｌと、電極部１０ａ〜１０ｌによって検出された電気信号の振幅及び周期に基づいて、人との距離を求める距離演算部２５とを備える。人の動作に起因して生じる電気信号は、足が離地する際に大きくなるパルス状をなしており、その周期は人の動作速度を示すこととなる。したがって、電気信号の振幅に加えて、電気信号の周期に基づいて人との距離を求めることによって、人の動作速度が変動して検出電気信号の振幅が変動しても、人との距離を高精度に求めることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の動作を非接触で検出する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ユーザへのお出迎え（おもてなし機能）や、不審者への対応（防犯機能）を目的として、駐車中の車両周辺の人物を検知する技術が知られている。特に、防犯機能として、悪意を持った人物が車両に対して接触した後、又は、車両に対して危害を加えた後にアラームを鳴らしたり、外部に通報を行ったりする技術が知られている。しかしながら、車両に対して接触する前に、悪意を持った人物を判断し対策を行う未然防犯技術はまだ開発途上であり、早急な開発が求められている。
【０００３】
未然防犯技術としては、カメラなどで車両周辺を監視し周辺人物の行動を判断することが考えられるが、カメラを設置し、画像解析するにあたり、コストが大幅に増加してしまうことが予想される。また、常時撮影が必要となり、バッテリの消費電力が増加してしまうことが予想される。
【０００４】
これらの点に関し、特許文献１には、カメラを用いることなく、人の歩行状態を非接触で検出する非接触歩行検出方法が開示されている。この非接触歩行検出方法では、人の歩行路に近接して電極を設け、人の歩行に起因して変化する電極の浮遊容量、すなわち電気信号を検出し、この電気信号から人の歩行状態を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１１００７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、未然防犯技術では、車両周辺の人物との距離や人物の位置を検知することが求められている。しかしながら、特許文献１に記載の非接触歩行検出方法では、人の歩行速度が変動すると、電極で検出される電気信号の大きさが変動してしまう。そのため、検出電気信号の大きさに基づくと、人と電極との間の距離を正確に検知することができないという問題があった。具体的には、歩行速度が速い場合には検出電気信号の大きさが実際よりも大きく検出されてしまい、反対に、歩行速度が遅い場合には実際よりも検出電気信号の大きさが小さく検出されてしまう傾向がある。そのため、未然防犯技術に適用すると、誤検知したり、未然に検知できなかったりする虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、人との距離を高精度に求めることが可能な非接触動作検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の非接触動作検出装置は、人の動作を非接触で検出する非接触動作検出装置において、人の動作に起因して生じる電気信号を非接触で検出する電極部と、電極部によって検出された電気信号の振幅及び周期に基づいて、人との距離を求める距離演算部と、を備える。
【０００９】
人の動作に起因して生じる電気信号は、足が離地する際に大きくなるパルス状をなしている。したがって、このパルス状の電気信号の周期は、人の動作速度を示すこととなる。
【００１０】
本発明によれば、電気信号の振幅に加えて、電気信号の周期、すなわち人の動作速度に基づいて人との距離を求めるので、人の動作速度が変動して検出電気信号の振幅が変動しても、電気信号の周期に基づいて補正することによって、人との距離を高精度に求めることができる。
【００１１】
上記した電極部は、少なくとも２つの第１及び第２の電極を有し、上記した距離演算部は、第１及び第２の電極それぞれに対して人との距離を求め、距離演算部によって求められた第１の電極と人との距離、及び、第２の電極と人との距離から、人の位置を求める位置演算部を更に備えることが好ましい。
【００１２】
このように、少なくとも２つの電極に対する人との距離を満たす任意の１点を求めることによって、人の位置の特定を行うことができる。また、距離演算部によって求められた高精度な距離に基づくので、人の位置を高精度に求めることができる。
【００１３】
また、上記した電極部は、少なくとも４つの第１〜第４の電極を有し、第１〜第４の電極それぞれによって検出された電気信号の位相関係から、人の位置を求める位置演算部を更に備えてもよい。例えば、位置演算部は、第１及び第２の電極それぞれによって検出された電気信号の位相差を満たす第１の直線と、第３及び第４の電極それぞれによって検出された電気信号の位相差を満たす第２の直線とを求め、第１の直線と第２の直線との交点を、人の位置として求める。
【００１４】
このように、少なくとも４つの電極からの電気信号の位相関係を満たす任意の１点を求めることによって、人の位置の特定を行うことができる。また、電気信号の位相は人の動作速度の変動に依存しないので、人の位置を高精度に求めることができる。
【００１５】
また、上記した電極部は、少なくとも４つの第１〜第４の電極を有し、第１〜第４の電極それぞれによって検出された電気信号の振幅比関係から、人の位置を求める位置演算部を更に備えてもよい。例えば、位置演算部は、第１及び第２の電極それぞれによって検出された電気信号の振幅比を満たす第１の直線と、第３及び第４の電極それぞれによって検出された電気信号の振幅比を満たす第２の直線とを求め、第１の直線と第２の直線との交点を、人の位置として求める。
【００１６】
このように、少なくとも４つの電極の振幅比関係を満たす任意の１点を求めることによって、人の位相の特定を行うことができる。また、電気信号の振幅比を用いることによって、人の動作速度の変動に起因する電気信号の振幅の変動を打ち消すことができるので、人の位置を高精度に求めることができる。
【００１７】
また、上記した電極部は車両に設けられていることが好ましい。これによれば、車両への人の接近を検出することができる。
【００１８】
また、上記した電極部は車両のボディパネルや、ボディパネルパーツであることが好ましい。ボディパネルパーツとしては、ドアパネル、ボンネットパネル、及び、トランクパネル等が考えられる。これによれば、別途電極を設ける必要がない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、非接触動作検出装置において、人との距離を高精度で求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。
【図２】第１の実施形態の非接触動作検出装置における電極（電極部）の配置の一例を示す図である。
【図３】第１の実施形態の非接触動作検出装置における記録部に記録された電圧信号の波形を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。
【図５】第２の実施形態の非接触動作検出装置における電極（電極部）の配置の一例を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。
【図７】第３の実施形態の非接触動作検出装置における電極（電極部）の配置の一例を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。
【図９】第４の実施形態の非接触動作検出装置における電極（電極部）の配置の一例を示す図である。
【図１０】第４の実施形態の非接触動作検出装置による人の位置を求める概念図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。
【図１２】第５の実施形態の非接触動作検出装置における電極（電極部）の配置の一例を示す図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
［第１の実施形態］
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。図１に示す非接触動作検出装置１は、１２個の電極（電極部）１０ａ〜１０ｌと、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０とを備えている。
【００２３】
１２個の電極１０ａ〜１０ｌは、例えば、フィルム状の透明電極であり、車両における窓ガラスやバンパー等の絶縁体部分の表面又は内面に配置されている。図２に、車両に対する電極の配置の一例を示す。
【００２４】
図２に示すように、例えば、電極１０ａはフロントバンパーの車体左側に貼り付けられており、電極１０ｂはフロントバンパーの車体右側に貼り付けられており、電極１０ｃはフロント窓ガラスの車体左側に貼り付けられており、電極１０ｄは車体左側のフロントドアの窓ガラスに貼り付けられており、電極１０ｅは車体左側のリアドアの窓ガラスに貼り付けられており、電極１０ｆはラゲッジルームの車体左側の窓ガラスに貼り付けられている。
【００２５】
また、図２では一部省略されているが、電極１０ｇはフロント窓ガラスの車体右側に貼り付けられており、電極１０ｈは車体右側のフロントドアの窓ガラスに貼り付けられており、電極１０ｉは車体右側のリアドアの窓ガラスに貼り付けられており、電極１０ｊはラゲッジルームの車体右側の窓ガラスに貼り付けられており、電極１０ｋはリアバンパーの車体右側に貼り付けられており、電極１０ｌはリアバンパーの車体左側に貼り付けられている。
【００２６】
なお、電極１０ｅ，１０ｊは、それぞれ、リア窓ガラスの車体左側、右側に貼り付けられていてもよい。また、電極１０ａ〜１０ｌは、車両における導体部分にフィルム状の絶縁体を貼り付け、この絶縁体の上に貼り付けられてもよい。この場合、電極１０ａ〜１０ｌは、金属電極などであってもよい。
【００２７】
これらの電極１０ａ〜１０ｌは、それぞれ、人Ｈの動作に伴う電位の変動、例えば静電容量Ｃ１やＣ２などの変動を検出し、それに応じた電気信号、すなわち電流信号をＥＣＵ２０へ送信する。
【００２８】
ＥＣＵ２０は、演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ（ReadOnly Memory）、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）などから構成されている。このような構成により、ＥＣＵ２０には、結合部２１、電流電圧変換部２２、フィルタ部２３、記録部２４、及び、距離演算部２５が構築されている。
【００２９】
結合部２１は、１２個の電極１０ａ〜１０ｌから電流信号を受け、これらの電流信号をまとめて出力する。一般に、単一の電極からの電流信号はｐＡ程度の微弱な電流値であるので、単一の電極からの電流信号をそのまま用いると、ノイズの影響が大きかったり、検出エリアが制限されたりしてしまう虞がある。そこで、本発明では、結合部２１によって複数の電極からの電気信号をまとめることにより、ノイズの影響を低減し、広範囲の検出を可能にする。
【００３０】
電流電圧変換部２２は、結合部２１からの電流信号を電圧信号に変換する。
【００３１】
フィルタ部２３は、例えば、カットオフ周波数２０Ｈｚのローパスフィルタであり、電流電圧変換部２２からの電圧信号における商用周波数成分（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ成分）を除去する。これによって、商用電力に起因するノイズ成分が除去され、約２０Ｈｚ以下の人間の動作により生じる電圧信号のみを抽出することとなる。
【００３２】
記録部２４は、Ａ／Ｄコンバータを含んでおり、フィルタ部２３からの電圧信号をディジタル化した後、逐次に記録する。
【００３３】
距離演算部２５は、記録部２４に記録された電圧信号に基づいて、電極１０ａ〜１０ｌ、すなわち車両に対する人との距離を求める。図３に、記録部２４に記録された電圧信号、すなわち、車両周りでの人の歩行動作を検出した電圧信号の波形を示す。図３における横軸はサンプリングデータ数、すなわち時間を示す。図３では、時点ｔ１〜ｔ２において被験者は直立で停止しており、時点ｔ２で歩行を初め、時点ｔ３で歩行を停止し、再び時点ｔ４まで直立で停止した。ここで、時点ｔ２〜ｔ３において被験者は約８歩の歩行動作を行った。
【００３４】
図３によれば、歩行動作停止状態では電圧信号がほぼ平坦であるが、歩行動作が始まるとパルス状の電圧信号が観測されている。このパルス状の電圧信号は、足が離地する際に発生したものである。
【００３５】
このように、歩行動作中に観測されるパルス状の電気信号のピーク値、すなわち振幅は、最初は小さいが、次第に大きくなり、停止の直前になって再び減少している。この振幅の大きさは、足の離地の際の速度と対応し、足の離地の速度が歩行始めと歩行停止直前とでは遅くなることにより小さく検出されている。換言すれば、検出電気信号の振幅の大きさは、歩行速度が速いと大きくなり、歩行速度が遅いと小さくなる。
【００３６】
また、パルス状の電気信号の数をカウントすることにより、被験者の歩数を検出することができると共に、パルス状の電気信号の周期を求めることにより、被験者の歩行速度を検出することができる。
【００３７】
距離演算部２５は、パルス状の電気信号の振幅の大きさと周期とに基づいて、人との距離を求める。具体的には、距離演算部２５は、パルス状の電気信号の周期によって振幅の大きさを補正し、この補正した振幅の大きさに基づいて、人との距離を求める。
【００３８】
このように、第１の実施形態の非接触動作検出装置１は、人の動作に起因して生じる電気信号を検出し、この電気信号の振幅に加えて電気信号の周期、すなわち人の動作速度に基づいて人との距離を求めるので、人の動作速度が変動して検出電気信号の振幅が変動しても、電気信号の周期に基づいて振幅の大きさを補正することによって、人との距離を高精度に求めることができる。
【００３９】
従来、人の動作に起因して生じる電気信号を検出する手法としては、人の動作に伴う電位変化を計測する方法と、人の動作に伴う静電容量の変化を計測する方法とが知られている。
【００４０】
人の動作に伴う電位変化を検出する従来法１では、基準となるアースが必要であった。このため、被験者はアースに接地した電極の上に貼り付けた絶縁シート上を歩行する必要があり、計測条件が制限されていた。一方、第１の実施形態の非接触動作検出装置１では、電位ではなく、電流（人の動作に起因する静電誘導電流）を検出するので、計測条件の制限がない。
【００４１】
また、従来法１では、電位検出の際、一般にアース電位にノイズ成分が多かった。そこで、第１の実施形態の非接触動作検出装置１では、電極１０ａ〜１０ｌをフローティングにすることによって、ノイズの影響を低減している。
【００４２】
また、従来法１では、人の電位変化を検出するためにワイヤ状の電極を用いていた。これは、人間の動作範囲が大きい場合には、アスペクト比の大きい細長い電極やワイヤ状の電極を用いることが好ましかったことによる。しかしながら、この従来法１では、ワイヤ電極がアンテナとなり、電磁波を検出するので、ノイズの影響を強く受けることとなり、計測適用範囲が制限されていた。どこで、第１の実施形態の非接触動作検出装置１では、
アスペクト比が小さい電極１０ａ〜１０ｌを用いて、適切な間隔で複数配置することによって、ノイズの影響を低減している。
【００４３】
一方、人の動作に伴う静電容量の変化を検出する従来法２では、上記したように、一般に単一の電極からの電流信号がｐＡ程度の微弱な電流値であるので、単一の電極からの電流信号をそのまま用いると、ノイズの影響が大きかったり、検出エリアが制限されたりしていた。一方、第１の実施形態の非接触動作検出装置１では、複数の電極１０ａ〜１０ｌからの電流信号を結合部２１によりまとめることにより、ノイズの影響を低減し、広範囲の検出を可能にしている。
【００４４】
ところで、人物による未然防犯機能として重要な点は、人物と単なる障害物とを区別して検出可能なことである。第１の実施形態の非接触動作検出装置１によれば、人の動作に起因して生じる電気信号を検出するので、障害物と区別して人のみの動作を検出することができる。
【００４５】
また、車両搭載用の未然防犯機能として重要な点は、搭載コストやバッテリ消費電力が低いことである。第１の実施形態の非接触動作検出装置１によれば、カメラなどの能動的な検出手段を用いず、電極やアンテナ等の受動的な検出手段を用いているので、搭載コストやバッテリ消費電力の増加を低減することができる。
［第２の実施形態］
【００４６】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。図４に示す非接触動作検出装置１Ａは、非接触動作検出装置１において１２個の電極１０ａ〜１０ｌに代えて１個の電極１０Ａを備え、ＥＣＵ２０に代えてＥＣＵ２０Ａを備えている点で第１の実施形態と異なっている。
【００４７】
電極１０Ａは、図５に示すように、車両における金属ボディパネルそのものである。この場合、車両における金属ボディパネルは、接地電位や、他の電位に対してフローティングされていることが重要である。
【００４８】
ＥＣＵ２０Ａは、ＥＣＵ２０において結合部２１を備えていない点でＥＣＵ２０と異なっている。ＥＣＵ２０Ａのその他の構成はＥＣＵ２０と同一である。
【００４９】
この第２の実施形態の非接触動作検出装置１Ａでも、第１の実施形態の非接触動作検出装置１と同様の利点を得ることができる。
【００５０】
また、第２の実施形態の非接触動作検出装置１Ａによれば、車両の金属ボディパネルそのものを電極１０Ａとして用いているので、人に起因する静電容量を検出するための電極を別途設ける必要がないという利点を有する。
［第３の実施形態］
【００５１】
第２の実施形態では、車両の金属ボディパネル全体を電極として用いたが、車両における個々の金属ボディパネルパーツを電極として用いてもよい。以下に、その一例を示す。
【００５２】
図６は、本発明の第３の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。図６に示す非接触動作検出装置１Ｂは、非接触動作検出装置１Ａにおいて電極１０Ａに代えて４個の電極１０Ｂａ〜１０Ｂｄを備えており、ＥＣＵ２０Ａに代えて第１の実施形態におけるＥＣＵ２０を備えている点で第２の実施形態と異なっている。
【００５３】
電極１０Ｂａ〜１０Ｂｄは、図７に示すように（一部省略）、それぞれ、車両のドアパネルにおける金属ボディパネルそのものである。具体的には、電極１０Ｂａは車体右側におけるフロントドアの金属ボディパネルそのものであり、電極１０Ｂｂは車体右側におけるリアドアの金属ボディパネルそのものであり、電極１０Ｂｃは車体左側におけるフロントドアの金属ボディパネルそのものであり、電極１０Ｂｄは車体左側におけるリアドアの金属ボディパネルそのものである。この場合、車両のドアパネルにおける金属ボディパネルは、接地電位や、他の電位に対してフローティングされていることが重要である。なお、金属ボディパネルパーツとしては、絶縁したボンネットパネルやトランクパネルなどが用いられてもよい。
【００５４】
この第３の実施形態の非接触動作検出装置１Ｂでも、第２の実施形態の非接触動作検出装置１Ａと同様の利点を得ることができる。
［第４の実施形態］
【００５５】
図８は、本発明の第４の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。図８に示す非接触動作検出装置１Ｃは、非接触動作検出装置１Ａにおいて電極１０Ａに代えて４個の電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄを備えており、ＥＣＵ２０Ａに代えてＥＣＵ２０Ｃを備えている点で第２の実施形態と異なっている。
【００５６】
電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄは、それぞれ、第１の実施形態における電極１０ｈ、１０ｉ、１０ｄ、１０ｅと同様である。すなわち、電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄは、例えば、フィルム状の透明電極である。そして、図９に示すように（一部省略）、電極１０Ｃａは車体右側のフロントドアの窓ガラスに貼り付けられており、電極１０Ｃｂは車体右側のリアドアの窓ガラスに貼り付けられており、電極１０Ｃｃは車体左側のフロントドアの窓ガラスに貼り付けられており、電極１０Ｃｄは車体左側のリアドアの窓ガラスに貼り付けられている。
【００５７】
ＥＣＵ２０Ｃは、ＥＣＵ２０Ａにおいて電流電圧変換部２２及びフィルタ部２３に代えて、４個の電流電圧変換部２２ａ〜２２ｄ、４個のフィルタ部２３ａ〜２３ｄを備えており、更に位置演算部２６を備えている点で第３の実施形態と異なっている。ＥＣＵ２０Ｃのその他の構成はＥＣＵ２０Ａと同一である。
【００５８】
電流電圧変換部２２ａ〜２２ｄは、それぞれ、電流電圧変換部２２と同一の構成であり、電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄそれぞれからの電流信号を受け、電圧信号に変換する。
【００５９】
フィルタ部２３ａ〜２３ｄは、それぞれ、フィルタ部２３と同一の構成であり、電流電圧変換部２２ａ〜２２ｄそれぞれからの電圧信号における商用周波数成分を除去する。
【００６０】
記録部２４は、フィルタ部２３ａ〜２３ｄからの電圧信号をディジタル化した後、それぞれを逐次に記録する。
【００６１】
距離演算部２５は、記録部２４に記録された電圧信号の振幅の大きさと周期とに基づいて、電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄそれぞれに対して人との距離を求める。
【００６２】
位置演算部２６は、４個の電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄの位置関係１０Ｃａ（０，０）、１０Ｃｂ（Ｓ１，０）、１０Ｃｃ（０，Ｓ２）、１０Ｃｄ（Ｓ１，Ｓ２）、及び、距離演算部２５によって求めた人と各電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄとの距離から、人の位置を求める。例えば、図１０に示すように、２つの電極１０Ｃａ，１０Ｃｂに対し、電極１０Ｃａと人との距離Ｄ１と、電極１０Ｃｂと人との距離Ｄ２とを共に満足する位置Ｐ（ｘ，ｙ）を求める。なお、位置演算部２６は、検出電気信号の大きさが人との距離に比例して人との距離が近いほど大きいことを利用するものである。
【００６３】
この第４の実施形態の非接触動作検出装置１Ｃでも、距離演算部２５を備えているので、第３の実施形態の非接触動作検出装置１Ｂと同様の利点を得ることができる。
【００６４】
更に、第４の実施形態の非接触動作検出装置１Ｃによれば、位置演算部２６によって、少なくとも２つの電極に対する人との距離を満たす任意の１点を求めることによって、人の位置の特定を行うことができる。また、位置演算部２６は、距離演算部２５によって求めた高精度な距離に基づくので、人の位置を高精度に求めることができる。
【００６５】
また、第４の実施形態の非接触動作検出装置１Ｃでは、人の位置、及び、動作速度（歩行速度）に加え、進行方向をも検出することができる。例えば、人の位置を定期的に求めることによって進行方向を検出することができる。
［第５の実施形態］
【００６６】
第４の実施形態では、距離演算部２５によって求めた距離に基づいて人の位置を求めたが、距離演算部２５によって求めた距離を用いずとも、少なくとも４個の電極を用いれば、人の位置を精度よく検出することが可能である。
【００６７】
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。図１１に示す非接触動作検出装置１Ｄは、非接触動作検出装置１ＣにおいてＥＣＵ２０Ｃに代えてＥＣＵ２０Ｄを備えている点で第４の実施形態と異なっている。
【００６８】
ＥＣＵ２０Ｄは、ＥＣＵ２０Ｃにおいて位置演算部２６に代えて位置演算部２６Ｄを備えている点でＥＣＵ２０Ｃと異なっている。ＥＣＵ２０Ｄのその他の構成はＥＣＵ２０Ｃと同一である。
【００６９】
位置演算部２６Ｄは、４個の電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄの位置関係１０Ｃａ（０，０）、１０Ｃｂ（Ｓ１，０）、１０Ｃｃ（０，Ｓ２）、１０Ｃｄ（Ｓ１，Ｓ２）、及び、４個の電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄからの電気信号の位相関係から、人の位置を求める。具体的には、図１２に示すように、位置演算部２６Ｄは、電極１０Ｃａ及び電極１０Ｃｂからの電気信号の位相差を満足する直線Ｌ１を求める。同様に、位置演算部２６Ｄは、電極１０Ｃｃ及び電極１０Ｃｄからの電気信号の位相差を満足する直線Ｌ２を求める。そして、位置演算部２６Ｄは、これらの直線Ｌ１と直線Ｌ２との交点を、人の位置Ｐ（ｘ，ｙ）として求める。なお、位置演算部２６Ｄは、検出電気信号の位相が人との距離に比例して人との距離が遠いほど遅れることを利用するものである。
【００７０】
この第５の実施形態の非接触動作検出装置１Ｄでも、距離演算部２５及び位置演算部２６Ｄを備えているので、第４の実施形態の非接触動作検出装置１Ｃと同様の利点を得ることができる。
【００７１】
特に、位置演算部２６Ｄによって、少なくとも４つの電極からの電気信号の位相関係を満たす任意の１点を求めることによって、人の位置の特定を行うことができる。また、電気信号の位相は人の動作速度の変動に依存しないものであるので、人の位置を高精度に求めることができる。
【００７２】
なお、第５の実施形態の非接触動作検出装置１Ｄでは、電気信号の位相差に代えて電気信号の振幅比を用いてもよい。すなわち、位置演算部２６Ｄは、４個の電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄの位置関係１０Ｃａ（０，０）、１０Ｃｂ（Ｓ１，０）、１０Ｃｃ（０，Ｓ２）、１０Ｃｄ（Ｓ１，Ｓ２）、及び、４個の電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄからの電気信号の振幅比関係から、人の位置を求めてもよい。具体的には、位置演算部２６Ｄは、電極１０Ｃａ及び電極１０Ｃｂからの電気信号の振幅比を満足する直線Ｌ１を求めると共に、電極１０Ｃｃ及び電極１０Ｃｄからの電気信号の振幅比を満足する直線Ｌ２を求め、これらの直線Ｌ１と直線Ｌ２との交点を、人の位置Ｐ（ｘ，ｙ）として求めてもよい。これは、検出電気信号の振幅が人との距離に比例して人との距離が近いほど大きいことを利用するものである。
【００７３】
このように、少なくとも４つの電極の振幅比関係を満たす任意の１点を求めることによって、人の位相の特定を行うことができる。また、電気信号の振幅比を用いることによって、人の動作速度の変動に起因する電気信号の振幅の変動を打ち消すことができるので、人の位置を高精度に求めることができる。
［第６の実施形態］
【００７４】
第４及び第５の実施形態では、第１の実施形態のように、電極からの電流信号が小さいことに起因するノイズの影響を低減するために、複数の電極からの電流信号をまとめて検出してもよい。以下に、第４の実施形態を用いた変形を例示する。
【００７５】
図１３は、本発明の第６の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。図１３に示す非接触動作検出装置１Ｅは、非接触動作検出装置１Ｃにおいて４個の電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄに代えて第１の実施形態における１２個の電極１０ａ〜１０ｌを備えており、ＥＣＵ２０Ｃに代えてＥＣＵ２０Ｅを備えている点で第１の実施形態と異なっている。
【００７６】
ＥＣＵ２０Ｅは、ＥＣＵ２０Ｃにおいて４個の電流電圧変換部２２ａ〜２２ｄ及び４個のフィルタ部２３ａ〜２３ｄに代えて６個の電流電圧変換部２２ａ〜２２ｆ、６個のフィルタ部２３ａ〜２３ｆを備えており、更に６個の結合部２１ａ〜２１ｆを備えている構成でＥＣＵ２０Ｃと異なっている。ＥＣＵ２０Ｅのその他の構成はＥＣＵ２０Ｃと同一である。
【００７７】
結合部２１ａ〜２１ｆは、それぞれ、結合部２１と同一であり、１２個の電極１０ａ〜１０ｌのうちの異なる２つの電極から電流信号を受け、これらの電流信号をまとめて出力する。具体的には、結合部２１ａは車体前側に位置する電極１０ａ，１０ｂからの電流を結合し、結合部２１ｂは車体左前側に位置する電極１０ｃ，１０ｄからの電流を結合し、結合部２１ｃは車体左後側に位置する電極１０ｅ，１０ｆからの電流を結合し、結合部２１ｄは車体右前側に位置する電極１０ｇ，１０ｈからの電流を結合し、結合部２１ｅは車体右後側に位置する電極１０ｉ，１０ｊからの電流を結合し、結合部２１ｆは車体後側に位置する電極１０ｋ，１０ｌからの電流を結合する。
【００７８】
電流電圧変換部２２ａ〜２２ｆは、それぞれ、電流電圧変換部２２と同一であり、結合部２１ａ〜２１ｆそれぞれからの電流信号を電圧信号に変換する。
【００７９】
フィルタ部２３ａ〜２３ｆは、それぞれ、フィルタ部２３と同一であり、電流電圧変換部２２ａ〜２２ｆそれぞれからの電圧信号における商用周波数成分を除去する。
【００８０】
記録部２４は、フィルタ部２３ａ〜２３ｆからの電圧信号をそれぞれディジタル化した後、それぞれを逐次に記録する。
【００８１】
距離演算部２５は、記録部２４に記録された電圧信号の振幅の大きさと周期とに基づいて、６個の電極群、すなわち、車体前側電極群１０ａ，１０ｂ、車体左前側電極群１０ｃ，１０ｄ、車体左後側電極群１０ｅ，１０ｆ、車体右前側電極群１０ｇ，１０ｈ、車体右後側電極群１０ｉ，１０ｊ、車体後側電極群１０ｋ，１０ｌそれぞれに対して人との距離を求める。
【００８２】
位置演算部２６は、距離演算部２５によって求めた人と各電極群との距離から、人の位置を求める。
【００８３】
この第６の実施形態の非接触動作検出装置１Ｅでも、第４の実施形態の非接触動作検出装置１Ｃと同様の利点を得ることができる。
【００８４】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、電極（電極部）１０ａ〜１０ｌ，１０Ａ，１０Ｂａ〜１０Ｂｄ，１０Ｃａ〜１０Ｃｄは、人の動作に起因して変化する静電容量を検出したが、人体やその動作に起因して発生・変化する心拍や呼吸などの電気信号を非接触に検出するものであってもよい。
【００８５】
また、本実施形態では、結合部２１，２１ａ〜２１ｆ、電流電圧変換部２２，２２ａ〜２２ｆ、及び、フィルタ部２３，２３ａ〜２３ｆをＥＣＵで実現したが、ハード構成によって実現してもよい。例えば、結合部２１として、複数の電極部からの配線を１本にまとめる結合器などが考えられる。
【００８６】
また、本実施形態における結合部２１，２１ａ〜２１ｆ、電流電圧変換部２２，２２ａ〜２２ｆ、フィルタ部２３，２３ａ〜２３ｆ、記録部２４、距離演算部２５、及び、位置演算部２６，２６Ｄは、コンピュータやマイクロプロセッサなどのメモリと演算処理可能なＰＵ（Processing Unit）とによって実現可能である。したがって、車両用に限定されることなく、会社用や家庭用、携帯用などの一般的な未然防犯機器として用いることも可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…非接触動作検出装置、１０ａ〜１０ｌ，１０Ａ，１０Ｂａ〜１０Ｂｄ，１０Ｃａ〜１０Ｃｄ…電極（電極部）、２０，２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ…ＥＣＵ、２１，２１ａ〜２１ｆ…結合部、２２，２２ａ〜２２ｆ…電流電圧変換部、２３，２３ａ〜２３ｆ…フィルタ部、２４…記録部、２５…距離演算部、２６，２６Ｄ…位置演算部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の動作を非接触で検出する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ユーザへのお出迎え（おもてなし機能）や、不審者への対応（防犯機能）を目的として、駐車中の車両周辺の人物を検知する技術が知られている。特に、防犯機能として、悪意を持った人物が車両に対して接触した後、又は、車両に対して危害を加えた後にアラームを鳴らしたり、外部に通報を行ったりする技術が知られている。しかしながら、車両に対して接触する前に、悪意を持った人物を判断し対策を行う未然防犯技術はまだ開発途上であり、早急な開発が求められている。
【０００３】
未然防犯技術としては、カメラなどで車両周辺を監視し周辺人物の行動を判断することが考えられるが、カメラを設置し、画像解析するにあたり、コストが大幅に増加してしまうことが予想される。また、常時撮影が必要となり、バッテリの消費電力が増加してしまうことが予想される。
【０００４】
これらの点に関し、特許文献１には、カメラを用いることなく、人の歩行状態を非接触で検出する非接触歩行検出方法が開示されている。この非接触歩行検出方法では、人の歩行路に近接して電極を設け、人の歩行に起因して変化する電極の浮遊容量、すなわち電気信号を検出し、この電気信号から人の歩行状態を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１１００７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、未然防犯技術では、車両周辺の人物との距離や人物の位置を検知することが求められている。しかしながら、特許文献１に記載の非接触歩行検出方法では、人の歩行速度が変動すると、電極で検出される電気信号の大きさが変動してしまう。そのため、検出電気信号の大きさに基づくと、人と電極との間の距離を正確に検知することができないという問題があった。具体的には、歩行速度が速い場合には検出電気信号の大きさが実際よりも大きく検出されてしまい、反対に、歩行速度が遅い場合には実際よりも検出電気信号の大きさが小さく検出されてしまう傾向がある。そのため、未然防犯技術に適用すると、誤検知したり、未然に検知できなかったりする虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、人との距離を高精度に求めることが可能な非接触動作検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の非接触動作検出装置は、人の動作を非接触で検出する非接触動作検出装置において、人の動作に起因して生じる電気信号を非接触で検出する電極部と、電極部によって検出された電気信号の振幅及び周期に基づいて、人との距離を求める距離演算部と、を備える。
【０００９】
人の動作に起因して生じる電気信号は、足が離地する際に大きくなるパルス状をなしている。したがって、このパルス状の電気信号の周期は、人の動作速度を示すこととなる。
【００１０】
本発明によれば、電気信号の振幅に加えて、電気信号の周期、すなわち人の動作速度に基づいて人との距離を求めるので、人の動作速度が変動して検出電気信号の振幅が変動しても、電気信号の周期に基づいて補正することによって、人との距離を高精度に求めることができる。
【００１１】
上記した電極部は、少なくとも２つの第１及び第２の電極を有し、上記した距離演算部は、第１及び第２の電極それぞれに対して人との距離を求め、距離演算部によって求められた第１の電極と人との距離、及び、第２の電極と人との距離から、人の位置を求める位置演算部を更に備えることが好ましい。
【００１２】
このように、少なくとも２つの電極に対する人との距離を満たす任意の１点を求めることによって、人の位置の特定を行うことができる。また、距離演算部によって求められた高精度な距離に基づくので、人の位置を高精度に求めることができる。
【００１３】
また、上記した電極部は、少なくとも４つの第１〜第４の電極を有し、第１〜第４の電極それぞれによって検出された電気信号の位相関係から、人の位置を求める位置演算部を更に備えてもよい。例えば、位置演算部は、第１及び第２の電極それぞれによって検出された電気信号の位相差を満たす第１の直線と、第３及び第４の電極それぞれによって検出された電気信号の位相差を満たす第２の直線とを求め、第１の直線と第２の直線との交点を、人の位置として求める。
【００１４】
このように、少なくとも４つの電極からの電気信号の位相関係を満たす任意の１点を求めることによって、人の位置の特定を行うことができる。また、電気信号の位相は人の動作速度の変動に依存しないので、人の位置を高精度に求めることができる。
【００１５】
また、上記した電極部は、少なくとも４つの第１〜第４の電極を有し、第１〜第４の電極それぞれによって検出された電気信号の振幅比関係から、人の位置を求める位置演算部を更に備えてもよい。例えば、位置演算部は、第１及び第２の電極それぞれによって検出された電気信号の振幅比を満たす第１の直線と、第３及び第４の電極それぞれによって検出された電気信号の振幅比を満たす第２の直線とを求め、第１の直線と第２の直線との交点を、人の位置として求める。
【００１６】
このように、少なくとも４つの電極の振幅比関係を満たす任意の１点を求めることによって、人の位相の特定を行うことができる。また、電気信号の振幅比を用いることによって、人の動作速度の変動に起因する電気信号の振幅の変動を打ち消すことができるので、人の位置を高精度に求めることができる。
【００１７】
また、上記した電極部は車両に設けられていることが好ましい。これによれば、車両への人の接近を検出することができる。
【００１８】
また、上記した電極部は車両のボディパネルや、ボディパネルパーツであることが好ましい。ボディパネルパーツとしては、ドアパネル、ボンネットパネル、及び、トランクパネル等が考えられる。これによれば、別途電極を設ける必要がない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、非接触動作検出装置において、人との距離を高精度で求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。
【図２】第１の実施形態の非接触動作検出装置における電極（電極部）の配置の一例を示す図である。
【図３】第１の実施形態の非接触動作検出装置における記録部に記録された電圧信号の波形を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。
【図５】第２の実施形態の非接触動作検出装置における電極（電極部）の配置の一例を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。
【図７】第３の実施形態の非接触動作検出装置における電極（電極部）の配置の一例を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。
【図９】第４の実施形態の非接触動作検出装置における電極（電極部）の配置の一例を示す図である。
【図１０】第４の実施形態の非接触動作検出装置による人の位置を求める概念図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。
【図１２】第５の実施形態の非接触動作検出装置における電極（電極部）の配置の一例を示す図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
［第１の実施形態］
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。図１に示す非接触動作検出装置１は、１２個の電極（電極部）１０ａ〜１０ｌと、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０とを備えている。
【００２３】
１２個の電極１０ａ〜１０ｌは、例えば、フィルム状の透明電極であり、車両における窓ガラスやバンパー等の絶縁体部分の表面又は内面に配置されている。図２に、車両に対する電極の配置の一例を示す。
【００２４】
図２に示すように、例えば、電極１０ａはフロントバンパーの車体左側に貼り付けられており、電極１０ｂはフロントバンパーの車体右側に貼り付けられており、電極１０ｃはフロント窓ガラスの車体左側に貼り付けられており、電極１０ｄは車体左側のフロントドアの窓ガラスに貼り付けられており、電極１０ｅは車体左側のリアドアの窓ガラスに貼り付けられており、電極１０ｆはラゲッジルームの車体左側の窓ガラスに貼り付けられている。
【００２５】
また、図２では一部省略されているが、電極１０ｇはフロント窓ガラスの車体右側に貼り付けられており、電極１０ｈは車体右側のフロントドアの窓ガラスに貼り付けられており、電極１０ｉは車体右側のリアドアの窓ガラスに貼り付けられており、電極１０ｊはラゲッジルームの車体右側の窓ガラスに貼り付けられており、電極１０ｋはリアバンパーの車体右側に貼り付けられており、電極１０ｌはリアバンパーの車体左側に貼り付けられている。
【００２６】
なお、電極１０ｅ，１０ｊは、それぞれ、リア窓ガラスの車体左側、右側に貼り付けられていてもよい。また、電極１０ａ〜１０ｌは、車両における導体部分にフィルム状の絶縁体を貼り付け、この絶縁体の上に貼り付けられてもよい。この場合、電極１０ａ〜１０ｌは、金属電極などであってもよい。
【００２７】
これらの電極１０ａ〜１０ｌは、それぞれ、人Ｈの動作に伴う電位の変動、例えば静電容量Ｃ１やＣ２などの変動を検出し、それに応じた電気信号、すなわち電流信号をＥＣＵ２０へ送信する。
【００２８】
ＥＣＵ２０は、演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ（ReadOnly Memory）、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）などから構成されている。このような構成により、ＥＣＵ２０には、結合部２１、電流電圧変換部２２、フィルタ部２３、記録部２４、及び、距離演算部２５が構築されている。
【００２９】
結合部２１は、１２個の電極１０ａ〜１０ｌから電流信号を受け、これらの電流信号をまとめて出力する。一般に、単一の電極からの電流信号はｐＡ程度の微弱な電流値であるので、単一の電極からの電流信号をそのまま用いると、ノイズの影響が大きかったり、検出エリアが制限されたりしてしまう虞がある。そこで、本発明では、結合部２１によって複数の電極からの電気信号をまとめることにより、ノイズの影響を低減し、広範囲の検出を可能にする。
【００３０】
電流電圧変換部２２は、結合部２１からの電流信号を電圧信号に変換する。
【００３１】
フィルタ部２３は、例えば、カットオフ周波数２０Ｈｚのローパスフィルタであり、電流電圧変換部２２からの電圧信号における商用周波数成分（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ成分）を除去する。これによって、商用電力に起因するノイズ成分が除去され、約２０Ｈｚ以下の人間の動作により生じる電圧信号のみを抽出することとなる。
【００３２】
記録部２４は、Ａ／Ｄコンバータを含んでおり、フィルタ部２３からの電圧信号をディジタル化した後、逐次に記録する。
【００３３】
距離演算部２５は、記録部２４に記録された電圧信号に基づいて、電極１０ａ〜１０ｌ、すなわち車両に対する人との距離を求める。図３に、記録部２４に記録された電圧信号、すなわち、車両周りでの人の歩行動作を検出した電圧信号の波形を示す。図３における横軸はサンプリングデータ数、すなわち時間を示す。図３では、時点ｔ１〜ｔ２において被験者は直立で停止しており、時点ｔ２で歩行を初め、時点ｔ３で歩行を停止し、再び時点ｔ４まで直立で停止した。ここで、時点ｔ２〜ｔ３において被験者は約８歩の歩行動作を行った。
【００３４】
図３によれば、歩行動作停止状態では電圧信号がほぼ平坦であるが、歩行動作が始まるとパルス状の電圧信号が観測されている。このパルス状の電圧信号は、足が離地する際に発生したものである。
【００３５】
このように、歩行動作中に観測されるパルス状の電気信号のピーク値、すなわち振幅は、最初は小さいが、次第に大きくなり、停止の直前になって再び減少している。この振幅の大きさは、足の離地の際の速度と対応し、足の離地の速度が歩行始めと歩行停止直前とでは遅くなることにより小さく検出されている。換言すれば、検出電気信号の振幅の大きさは、歩行速度が速いと大きくなり、歩行速度が遅いと小さくなる。
【００３６】
また、パルス状の電気信号の数をカウントすることにより、被験者の歩数を検出することができると共に、パルス状の電気信号の周期を求めることにより、被験者の歩行速度を検出することができる。
【００３７】
距離演算部２５は、パルス状の電気信号の振幅の大きさと周期とに基づいて、人との距離を求める。具体的には、距離演算部２５は、パルス状の電気信号の周期によって振幅の大きさを補正し、この補正した振幅の大きさに基づいて、人との距離を求める。
【００３８】
このように、第１の実施形態の非接触動作検出装置１は、人の動作に起因して生じる電気信号を検出し、この電気信号の振幅に加えて電気信号の周期、すなわち人の動作速度に基づいて人との距離を求めるので、人の動作速度が変動して検出電気信号の振幅が変動しても、電気信号の周期に基づいて振幅の大きさを補正することによって、人との距離を高精度に求めることができる。
【００３９】
従来、人の動作に起因して生じる電気信号を検出する手法としては、人の動作に伴う電位変化を計測する方法と、人の動作に伴う静電容量の変化を計測する方法とが知られている。
【００４０】
人の動作に伴う電位変化を検出する従来法１では、基準となるアースが必要であった。このため、被験者はアースに接地した電極の上に貼り付けた絶縁シート上を歩行する必要があり、計測条件が制限されていた。一方、第１の実施形態の非接触動作検出装置１では、電位ではなく、電流（人の動作に起因する静電誘導電流）を検出するので、計測条件の制限がない。
【００４１】
また、従来法１では、電位検出の際、一般にアース電位にノイズ成分が多かった。そこで、第１の実施形態の非接触動作検出装置１では、電極１０ａ〜１０ｌをフローティングにすることによって、ノイズの影響を低減している。
【００４２】
また、従来法１では、人の電位変化を検出するためにワイヤ状の電極を用いていた。これは、人間の動作範囲が大きい場合には、アスペクト比の大きい細長い電極やワイヤ状の電極を用いることが好ましかったことによる。しかしながら、この従来法１では、ワイヤ電極がアンテナとなり、電磁波を検出するので、ノイズの影響を強く受けることとなり、計測適用範囲が制限されていた。どこで、第１の実施形態の非接触動作検出装置１では、
アスペクト比が小さい電極１０ａ〜１０ｌを用いて、適切な間隔で複数配置することによって、ノイズの影響を低減している。
【００４３】
一方、人の動作に伴う静電容量の変化を検出する従来法２では、上記したように、一般に単一の電極からの電流信号がｐＡ程度の微弱な電流値であるので、単一の電極からの電流信号をそのまま用いると、ノイズの影響が大きかったり、検出エリアが制限されたりしていた。一方、第１の実施形態の非接触動作検出装置１では、複数の電極１０ａ〜１０ｌからの電流信号を結合部２１によりまとめることにより、ノイズの影響を低減し、広範囲の検出を可能にしている。
【００４４】
ところで、人物による未然防犯機能として重要な点は、人物と単なる障害物とを区別して検出可能なことである。第１の実施形態の非接触動作検出装置１によれば、人の動作に起因して生じる電気信号を検出するので、障害物と区別して人のみの動作を検出することができる。
【００４５】
また、車両搭載用の未然防犯機能として重要な点は、搭載コストやバッテリ消費電力が低いことである。第１の実施形態の非接触動作検出装置１によれば、カメラなどの能動的な検出手段を用いず、電極やアンテナ等の受動的な検出手段を用いているので、搭載コストやバッテリ消費電力の増加を低減することができる。
［第２の実施形態］
【００４６】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。図４に示す非接触動作検出装置１Ａは、非接触動作検出装置１において１２個の電極１０ａ〜１０ｌに代えて１個の電極１０Ａを備え、ＥＣＵ２０に代えてＥＣＵ２０Ａを備えている点で第１の実施形態と異なっている。
【００４７】
電極１０Ａは、図５に示すように、車両における金属ボディパネルそのものである。この場合、車両における金属ボディパネルは、接地電位や、他の電位に対してフローティングされていることが重要である。
【００４８】
ＥＣＵ２０Ａは、ＥＣＵ２０において結合部２１を備えていない点でＥＣＵ２０と異なっている。ＥＣＵ２０Ａのその他の構成はＥＣＵ２０と同一である。
【００４９】
この第２の実施形態の非接触動作検出装置１Ａでも、第１の実施形態の非接触動作検出装置１と同様の利点を得ることができる。
【００５０】
また、第２の実施形態の非接触動作検出装置１Ａによれば、車両の金属ボディパネルそのものを電極１０Ａとして用いているので、人に起因する静電容量を検出するための電極を別途設ける必要がないという利点を有する。
［第３の実施形態］
【００５１】
第２の実施形態では、車両の金属ボディパネル全体を電極として用いたが、車両における個々の金属ボディパネルパーツを電極として用いてもよい。以下に、その一例を示す。
【００５２】
図６は、本発明の第３の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。図６に示す非接触動作検出装置１Ｂは、非接触動作検出装置１Ａにおいて電極１０Ａに代えて４個の電極１０Ｂａ〜１０Ｂｄを備えており、ＥＣＵ２０Ａに代えて第１の実施形態におけるＥＣＵ２０を備えている点で第２の実施形態と異なっている。
【００５３】
電極１０Ｂａ〜１０Ｂｄは、図７に示すように（一部省略）、それぞれ、車両のドアパネルにおける金属ボディパネルそのものである。具体的には、電極１０Ｂａは車体右側におけるフロントドアの金属ボディパネルそのものであり、電極１０Ｂｂは車体右側におけるリアドアの金属ボディパネルそのものであり、電極１０Ｂｃは車体左側におけるフロントドアの金属ボディパネルそのものであり、電極１０Ｂｄは車体左側におけるリアドアの金属ボディパネルそのものである。この場合、車両のドアパネルにおける金属ボディパネルは、接地電位や、他の電位に対してフローティングされていることが重要である。なお、金属ボディパネルパーツとしては、絶縁したボンネットパネルやトランクパネルなどが用いられてもよい。
【００５４】
この第３の実施形態の非接触動作検出装置１Ｂでも、第２の実施形態の非接触動作検出装置１Ａと同様の利点を得ることができる。
［第４の実施形態］
【００５５】
図８は、本発明の第４の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。図８に示す非接触動作検出装置１Ｃは、非接触動作検出装置１Ａにおいて電極１０Ａに代えて４個の電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄを備えており、ＥＣＵ２０Ａに代えてＥＣＵ２０Ｃを備えている点で第２の実施形態と異なっている。
【００５６】
電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄは、それぞれ、第１の実施形態における電極１０ｈ、１０ｉ、１０ｄ、１０ｅと同様である。すなわち、電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄは、例えば、フィルム状の透明電極である。そして、図９に示すように（一部省略）、電極１０Ｃａは車体右側のフロントドアの窓ガラスに貼り付けられており、電極１０Ｃｂは車体右側のリアドアの窓ガラスに貼り付けられており、電極１０Ｃｃは車体左側のフロントドアの窓ガラスに貼り付けられており、電極１０Ｃｄは車体左側のリアドアの窓ガラスに貼り付けられている。
【００５７】
ＥＣＵ２０Ｃは、ＥＣＵ２０Ａにおいて電流電圧変換部２２及びフィルタ部２３に代えて、４個の電流電圧変換部２２ａ〜２２ｄ、４個のフィルタ部２３ａ〜２３ｄを備えており、更に位置演算部２６を備えている点で第３の実施形態と異なっている。ＥＣＵ２０Ｃのその他の構成はＥＣＵ２０Ａと同一である。
【００５８】
電流電圧変換部２２ａ〜２２ｄは、それぞれ、電流電圧変換部２２と同一の構成であり、電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄそれぞれからの電流信号を受け、電圧信号に変換する。
【００５９】
フィルタ部２３ａ〜２３ｄは、それぞれ、フィルタ部２３と同一の構成であり、電流電圧変換部２２ａ〜２２ｄそれぞれからの電圧信号における商用周波数成分を除去する。
【００６０】
記録部２４は、フィルタ部２３ａ〜２３ｄからの電圧信号をディジタル化した後、それぞれを逐次に記録する。
【００６１】
距離演算部２５は、記録部２４に記録された電圧信号の振幅の大きさと周期とに基づいて、電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄそれぞれに対して人との距離を求める。
【００６２】
位置演算部２６は、４個の電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄの位置関係１０Ｃａ（０，０）、１０Ｃｂ（Ｓ１，０）、１０Ｃｃ（０，Ｓ２）、１０Ｃｄ（Ｓ１，Ｓ２）、及び、距離演算部２５によって求めた人と各電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄとの距離から、人の位置を求める。例えば、図１０に示すように、２つの電極１０Ｃａ，１０Ｃｂに対し、電極１０Ｃａと人との距離Ｄ１と、電極１０Ｃｂと人との距離Ｄ２とを共に満足する位置Ｐ（ｘ，ｙ）を求める。なお、位置演算部２６は、検出電気信号の大きさが人との距離に比例して人との距離が近いほど大きいことを利用するものである。
【００６３】
この第４の実施形態の非接触動作検出装置１Ｃでも、距離演算部２５を備えているので、第３の実施形態の非接触動作検出装置１Ｂと同様の利点を得ることができる。
【００６４】
更に、第４の実施形態の非接触動作検出装置１Ｃによれば、位置演算部２６によって、少なくとも２つの電極に対する人との距離を満たす任意の１点を求めることによって、人の位置の特定を行うことができる。また、位置演算部２６は、距離演算部２５によって求めた高精度な距離に基づくので、人の位置を高精度に求めることができる。
【００６５】
また、第４の実施形態の非接触動作検出装置１Ｃでは、人の位置、及び、動作速度（歩行速度）に加え、進行方向をも検出することができる。例えば、人の位置を定期的に求めることによって進行方向を検出することができる。
［第５の実施形態］
【００６６】
第４の実施形態では、距離演算部２５によって求めた距離に基づいて人の位置を求めたが、距離演算部２５によって求めた距離を用いずとも、少なくとも４個の電極を用いれば、人の位置を精度よく検出することが可能である。
【００６７】
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。図１１に示す非接触動作検出装置１Ｄは、非接触動作検出装置１ＣにおいてＥＣＵ２０Ｃに代えてＥＣＵ２０Ｄを備えている点で第４の実施形態と異なっている。
【００６８】
ＥＣＵ２０Ｄは、ＥＣＵ２０Ｃにおいて位置演算部２６に代えて位置演算部２６Ｄを備えている点でＥＣＵ２０Ｃと異なっている。ＥＣＵ２０Ｄのその他の構成はＥＣＵ２０Ｃと同一である。
【００６９】
位置演算部２６Ｄは、４個の電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄの位置関係１０Ｃａ（０，０）、１０Ｃｂ（Ｓ１，０）、１０Ｃｃ（０，Ｓ２）、１０Ｃｄ（Ｓ１，Ｓ２）、及び、４個の電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄからの電気信号の位相関係から、人の位置を求める。具体的には、図１２に示すように、位置演算部２６Ｄは、電極１０Ｃａ及び電極１０Ｃｂからの電気信号の位相差を満足する直線Ｌ１を求める。同様に、位置演算部２６Ｄは、電極１０Ｃｃ及び電極１０Ｃｄからの電気信号の位相差を満足する直線Ｌ２を求める。そして、位置演算部２６Ｄは、これらの直線Ｌ１と直線Ｌ２との交点を、人の位置Ｐ（ｘ，ｙ）として求める。なお、位置演算部２６Ｄは、検出電気信号の位相が人との距離に比例して人との距離が遠いほど遅れることを利用するものである。
【００７０】
この第５の実施形態の非接触動作検出装置１Ｄでも、距離演算部２５及び位置演算部２６Ｄを備えているので、第４の実施形態の非接触動作検出装置１Ｃと同様の利点を得ることができる。
【００７１】
特に、位置演算部２６Ｄによって、少なくとも４つの電極からの電気信号の位相関係を満たす任意の１点を求めることによって、人の位置の特定を行うことができる。また、電気信号の位相は人の動作速度の変動に依存しないものであるので、人の位置を高精度に求めることができる。
【００７２】
なお、第５の実施形態の非接触動作検出装置１Ｄでは、電気信号の位相差に代えて電気信号の振幅比を用いてもよい。すなわち、位置演算部２６Ｄは、４個の電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄの位置関係１０Ｃａ（０，０）、１０Ｃｂ（Ｓ１，０）、１０Ｃｃ（０，Ｓ２）、１０Ｃｄ（Ｓ１，Ｓ２）、及び、４個の電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄからの電気信号の振幅比関係から、人の位置を求めてもよい。具体的には、位置演算部２６Ｄは、電極１０Ｃａ及び電極１０Ｃｂからの電気信号の振幅比を満足する直線Ｌ１を求めると共に、電極１０Ｃｃ及び電極１０Ｃｄからの電気信号の振幅比を満足する直線Ｌ２を求め、これらの直線Ｌ１と直線Ｌ２との交点を、人の位置Ｐ（ｘ，ｙ）として求めてもよい。これは、検出電気信号の振幅が人との距離に比例して人との距離が近いほど大きいことを利用するものである。
【００７３】
このように、少なくとも４つの電極の振幅比関係を満たす任意の１点を求めることによって、人の位相の特定を行うことができる。また、電気信号の振幅比を用いることによって、人の動作速度の変動に起因する電気信号の振幅の変動を打ち消すことができるので、人の位置を高精度に求めることができる。
［第６の実施形態］
【００７４】
第４及び第５の実施形態では、第１の実施形態のように、電極からの電流信号が小さいことに起因するノイズの影響を低減するために、複数の電極からの電流信号をまとめて検出してもよい。以下に、第４の実施形態を用いた変形を例示する。
【００７５】
図１３は、本発明の第６の実施形態に係る非接触動作検出装置を示す図である。図１３に示す非接触動作検出装置１Ｅは、非接触動作検出装置１Ｃにおいて４個の電極１０Ｃａ〜１０Ｃｄに代えて第１の実施形態における１２個の電極１０ａ〜１０ｌを備えており、ＥＣＵ２０Ｃに代えてＥＣＵ２０Ｅを備えている点で第１の実施形態と異なっている。
【００７６】
ＥＣＵ２０Ｅは、ＥＣＵ２０Ｃにおいて４個の電流電圧変換部２２ａ〜２２ｄ及び４個のフィルタ部２３ａ〜２３ｄに代えて６個の電流電圧変換部２２ａ〜２２ｆ、６個のフィルタ部２３ａ〜２３ｆを備えており、更に６個の結合部２１ａ〜２１ｆを備えている構成でＥＣＵ２０Ｃと異なっている。ＥＣＵ２０Ｅのその他の構成はＥＣＵ２０Ｃと同一である。
【００７７】
結合部２１ａ〜２１ｆは、それぞれ、結合部２１と同一であり、１２個の電極１０ａ〜１０ｌのうちの異なる２つの電極から電流信号を受け、これらの電流信号をまとめて出力する。具体的には、結合部２１ａは車体前側に位置する電極１０ａ，１０ｂからの電流を結合し、結合部２１ｂは車体左前側に位置する電極１０ｃ，１０ｄからの電流を結合し、結合部２１ｃは車体左後側に位置する電極１０ｅ，１０ｆからの電流を結合し、結合部２１ｄは車体右前側に位置する電極１０ｇ，１０ｈからの電流を結合し、結合部２１ｅは車体右後側に位置する電極１０ｉ，１０ｊからの電流を結合し、結合部２１ｆは車体後側に位置する電極１０ｋ，１０ｌからの電流を結合する。
【００７８】
電流電圧変換部２２ａ〜２２ｆは、それぞれ、電流電圧変換部２２と同一であり、結合部２１ａ〜２１ｆそれぞれからの電流信号を電圧信号に変換する。
【００７９】
フィルタ部２３ａ〜２３ｆは、それぞれ、フィルタ部２３と同一であり、電流電圧変換部２２ａ〜２２ｆそれぞれからの電圧信号における商用周波数成分を除去する。
【００８０】
記録部２４は、フィルタ部２３ａ〜２３ｆからの電圧信号をそれぞれディジタル化した後、それぞれを逐次に記録する。
【００８１】
距離演算部２５は、記録部２４に記録された電圧信号の振幅の大きさと周期とに基づいて、６個の電極群、すなわち、車体前側電極群１０ａ，１０ｂ、車体左前側電極群１０ｃ，１０ｄ、車体左後側電極群１０ｅ，１０ｆ、車体右前側電極群１０ｇ，１０ｈ、車体右後側電極群１０ｉ，１０ｊ、車体後側電極群１０ｋ，１０ｌそれぞれに対して人との距離を求める。
【００８２】
位置演算部２６は、距離演算部２５によって求めた人と各電極群との距離から、人の位置を求める。
【００８３】
この第６の実施形態の非接触動作検出装置１Ｅでも、第４の実施形態の非接触動作検出装置１Ｃと同様の利点を得ることができる。
【００８４】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、電極（電極部）１０ａ〜１０ｌ，１０Ａ，１０Ｂａ〜１０Ｂｄ，１０Ｃａ〜１０Ｃｄは、人の動作に起因して変化する静電容量を検出したが、人体やその動作に起因して発生・変化する心拍や呼吸などの電気信号を非接触に検出するものであってもよい。
【００８５】
また、本実施形態では、結合部２１，２１ａ〜２１ｆ、電流電圧変換部２２，２２ａ〜２２ｆ、及び、フィルタ部２３，２３ａ〜２３ｆをＥＣＵで実現したが、ハード構成によって実現してもよい。例えば、結合部２１として、複数の電極部からの配線を１本にまとめる結合器などが考えられる。
【００８６】
また、本実施形態における結合部２１，２１ａ〜２１ｆ、電流電圧変換部２２，２２ａ〜２２ｆ、フィルタ部２３，２３ａ〜２３ｆ、記録部２４、距離演算部２５、及び、位置演算部２６，２６Ｄは、コンピュータやマイクロプロセッサなどのメモリと演算処理可能なＰＵ（Processing Unit）とによって実現可能である。したがって、車両用に限定されることなく、会社用や家庭用、携帯用などの一般的な未然防犯機器として用いることも可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…非接触動作検出装置、１０ａ〜１０ｌ，１０Ａ，１０Ｂａ〜１０Ｂｄ，１０Ｃａ〜１０Ｃｄ…電極（電極部）、２０，２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ…ＥＣＵ、２１，２１ａ〜２１ｆ…結合部、２２，２２ａ〜２２ｆ…電流電圧変換部、２３，２３ａ〜２３ｆ…フィルタ部、２４…記録部、２５…距離演算部、２６，２６Ｄ…位置演算部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の動作を非接触で検出する非接触動作検出装置において、
人の動作に起因して生じる電気信号を非接触で検出する電極部と、
前記電極部によって検出された電気信号の振幅及び周期に基づいて、人との距離を求める距離演算部と、
を備える、非接触動作検出装置。
【請求項２】
前記電極部は、少なくとも２つの第１及び第２の電極を有し、
前記距離演算部は、前記第１及び第２の電極それぞれに対して人との距離を求め、
前記距離演算部によって求められた前記第１の電極と人との距離、及び、前記第２の電極と人との距離から、人の位置を求める位置演算部を更に備える、
請求項１に記載の非接触動作検出装置。
【請求項３】
前記電極部は、少なくとも４つの第１〜第４の電極を有し、
前記第１〜第４の電極それぞれによって検出された電気信号の位相関係から、人の位置を求める位置演算部を更に備える、
請求項１に記載の非接触動作検出装置。
【請求項４】
前記位置演算部は、
前記第１及び第２の電極それぞれによって検出された電気信号の位相差を満たす第１の直線と、前記第３及び第４の電極それぞれによって検出された電気信号の位相差を満たす第２の直線とを求め、
前記第１の直線と前記第２の直線との交点を、人の位置として求める、
請求項３に記載の非接触動作検出装置。
【請求項５】
前記電極部は、少なくとも４つの第１〜第４の電極を有し、
前記第１〜第４の電極それぞれによって検出された電気信号の振幅比関係から、人の位置を求める位置演算部を更に備える、
請求項１に記載の非接触動作検出装置。
【請求項６】
前記位置演算部は、
前記第１及び第２の電極それぞれによって検出された電気信号の振幅比を満たす第１の直線と、前記第３及び第４の電極それぞれによって検出された電気信号の振幅比を満たす第２の直線とを求め、
前記第１の直線と前記第２の直線との交点を、人の位置として求める、
請求項５に記載の非接触動作検出装置。
【請求項７】
前記電極部は車両に設けられている、
請求項１に記載の非接触動作検出装置。
【請求項８】
前記電極部は車両のボディパネルである、
請求項１に記載の非接触動作検出装置。
【請求項９】
前記電極部は車両におけるボディパネルパーツである、
請求項１に記載の非接触動作検出装置。
【請求項１】
人の動作を非接触で検出する非接触動作検出装置において、
人の動作に起因して生じる電気信号を非接触で検出する電極部と、
前記電極部によって検出された電気信号の振幅及び周期に基づいて、人との距離を求める距離演算部と、
を備える、非接触動作検出装置。
【請求項２】
前記電極部は、少なくとも２つの第１及び第２の電極を有し、
前記距離演算部は、前記第１及び第２の電極それぞれに対して人との距離を求め、
前記距離演算部によって求められた前記第１の電極と人との距離、及び、前記第２の電極と人との距離から、人の位置を求める位置演算部を更に備える、
請求項１に記載の非接触動作検出装置。
【請求項３】
前記電極部は、少なくとも４つの第１〜第４の電極を有し、
前記第１〜第４の電極それぞれによって検出された電気信号の位相関係から、人の位置を求める位置演算部を更に備える、
請求項１に記載の非接触動作検出装置。
【請求項４】
前記位置演算部は、
前記第１及び第２の電極それぞれによって検出された電気信号の位相差を満たす第１の直線と、前記第３及び第４の電極それぞれによって検出された電気信号の位相差を満たす第２の直線とを求め、
前記第１の直線と前記第２の直線との交点を、人の位置として求める、
請求項３に記載の非接触動作検出装置。
【請求項５】
前記電極部は、少なくとも４つの第１〜第４の電極を有し、
前記第１〜第４の電極それぞれによって検出された電気信号の振幅比関係から、人の位置を求める位置演算部を更に備える、
請求項１に記載の非接触動作検出装置。
【請求項６】
前記位置演算部は、
前記第１及び第２の電極それぞれによって検出された電気信号の振幅比を満たす第１の直線と、前記第３及び第４の電極それぞれによって検出された電気信号の振幅比を満たす第２の直線とを求め、
前記第１の直線と前記第２の直線との交点を、人の位置として求める、
請求項５に記載の非接触動作検出装置。
【請求項７】
前記電極部は車両に設けられている、
請求項１に記載の非接触動作検出装置。
【請求項８】
前記電極部は車両のボディパネルである、
請求項１に記載の非接触動作検出装置。
【請求項９】
前記電極部は車両におけるボディパネルパーツである、
請求項１に記載の非接触動作検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２７６３０（Ｐ２０１１−２７６３０Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７５５３５（Ｐ２００９−１７５５３５）
【出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
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