CN101054078A - 碰撞检测装置 - Google Patents

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Abstract

用于车辆的碰撞检测装置包括：第一方向信号输出单元(30)，其检测靠近或接触车辆的检测对象所辐射的热射线的强度，从而输出第一方向信号；第二方向信号输出单元(30)，其检测由发送部件(19)发送并被检测对象反射的超声波，从而输出第二方向信号；撞击信号输出单元(27)，其检测车辆上的撞击以输出撞击信号；以及控制单元(21)。在确定第一方向信号和第二方向信号之间的差别在第一预定范围内并且输出撞击信号的情况下，该控制单元(21)确定发生了车辆与人之间的碰撞。

Description

碰撞检测装置
技术领域
本发明涉及一种碰撞检测装置。
背景技术
一般，例如，参见JP-11-28994A，将碰撞检测装置安装到车辆上以检测车辆和人之间的碰撞。在这种情况下，基于从设置在车辆的前保险杆中的负载传感器或位移传感器输出的信号波形以及从车速传感器输出的信号波形来确定与人的碰撞。就是说，基于负载传感器等在车辆与人之间发生碰撞情况下的信号波形比车辆与诸如其他车辆、墙壁、树和电线杆等固定物体之间发生碰撞情况下的信号波形恢复得早，确定与人的碰撞。
然而，根据JP-11-28994A，在负载传感器等的输出波形不在预定范围内的情况下，即使碰撞的障碍物是人，也将确定发生了车辆和固定物体之间的碰撞。即，难以检测到与人的碰撞。而且，在负载传感器的输出波形在预定范围内的情况下，当障碍物是具有类似于人的特性(例如质量或硬度)的固定物体时，也会错误地确定在车辆和人之间发生了碰撞。
如本发明的申请人在JP-2005-201658A中所公开的那样，提供了一种碰撞检测装置，以便通过利用温度检测单元检测碰撞物体(在车辆附近或接触车辆)的温度来确定碰撞障碍物是否是人。
这样，在基于温度信号确定碰撞障碍物是人的情况下，将输出碰撞信号，并确定输出撞击信号。因此，即使在车辆与具有类似于人的特性(例如质量或硬度)的固定物体之间发生碰撞时，也不会确定碰撞障碍物是人，这是因为所述确定是基于温度信号进行的。这样，可以限制错误的确定。
然而，在这种情况下，温度检测单元难以对不是热源的固定物体进行检测。因此，在车辆与除了人以外的障碍物(其比温度检测单元的检测对象更靠近车辆)发生碰撞的情况下，在来自温度检测单元的温度信号表示检测对象是人的状态下，将会错误地确定在车辆和人之间发生了碰撞。
发明内容
鉴于上述缺陷，本发明的目的是提供一种碰撞检测装置，其可以基本区分与人的碰撞还是与除人以外的障碍物的碰撞并且限制了错误检测。
根据本发明，车辆的碰撞检测装置包括：第一方向信号输出单元，其用于检测靠近或接触车辆的检测对象所辐射的热射线的强度，并用于基于检测到的强度输出表示检测对象的存在方向的第一方向信号；发送部件，其安装在车辆上，用于发送超声波；第二方向信号输出单元，用于检测由发送部件发送并被检测对象反射的超声波，并且用于基于关于超声波的检测结果输出表示检测对象的存在方向的第二方向信号；撞击信号输出单元，用于检测车辆上的撞击和用于基于关于撞击的检测结果输出表示撞击施加于车辆的撞击信号；以及控制单元。在控制单元确定第一方向信号和第二方向信号之间的差别在第一预定范围内并且输出撞击信号的情况下，控制单元确定发生了车辆与人之间的碰撞。
这样，在控制单元确定第一方向信号和第二方向信号之间的差别在第一预定范围内的情况下，检测对象是热源并且是有形的，从而可以确定检测对象是人。在只输出第一方向信号的情况下，可以确定检测对象是无形的热源。在只输出第二方向信号的情况下，可以确定检测对象不辐射热射线。这样，可以基本上将人与其他障碍物区分开来。
优选地，撞击信号输出单元基于关于车辆上的撞击的检测结果还输出第三方向信号，该第三方向信号表示施加于车辆的撞击的方向。在控制单元确定第三方向信号和第一方向信号之间的差别在第二预定范围内以及第三方向信号和第二方向信号之间的差别在第三预定范围内的情况下，控制单元确定发生了车辆和人之间的碰撞。
即，在检测对象的存在方向和撞击施加于车辆的方向基本上是相同的情况下，输出碰撞信号。因此，在撞击施加于车辆的方向不同于检测对象的存在方向的情况下，就是说，例如，在人的靠近方向不同于施加的来自诸如电线杆等固定物体的碰撞方向的情况下，不输出碰撞信号。
因此，在由固定物体将撞击施加于车辆以及同时人在不同于撞击方向的方向靠近车辆的情况下，可以限制错误检测。
附图说明
本发明的上述和其他目的、特征和优点将从下面参考附图的详细说明中更明显看出，附图中：
图1A是表示根据本发明第一实施例的安装于车辆时的碰撞检测装置的示意侧视图，而图1B是表示根据第一实施例的碰撞检测装置的电气结构和与气囊***的连接关系的方框图；
图2A是表示根据第一实施例的安装于车辆的前保险杆时的人体检测传感器的示意图，而图2B是表示根据第一实施例的安装于车辆后视镜的后侧时的人体检测传感器的示意图；
图3A是表示根据第一实施例的从车辆外部观看时的人体检测传感器的示意平面图，而图3B是沿着图3A中的线IIIB-IIIB截取的示意剖面图；
图4A是表示根据第一实施例的检测超声波时的人体检测传感器的输出值的变化的曲线图，而图4B是表示根据第一实施例的检测红外线时的人体检测传感器的输出值的变化的曲线图；
图5是表示根据第一实施例的在人体检测传感器检测人的情况下的人体检测传感器的输出值的变化的曲线图；
图6是表示由根据第一实施例的碰撞检测装置的ECU所执行的碰撞检测过程的流程图；
图7是表示根据本发明第二实施例的人体检测传感器的检测单元的结构的部分剖面图；
图8A是表示根据本发明第三实施例的人体检测传感器的检测单元的结构的部分剖面图，而图8B是表示根据第三实施例的修改例的人体检测传感器的检测单元的结构的部分剖面图；
图9是表示根据本发明第四实施例的人体检测传感器的接收部件的结构的部分剖面图；和
图10是表示在红外线照射根据本发明第五实施例的人体检测传感器的检测单元情况下的人体检测传感器的结构的部分剖面图。
具体实施方式
下面将参照附图介绍实例实施例。
【第一实施例】
现在参照图1A-图6介绍根据本发明第一实施例的碰撞检测装置1。碰撞检测装置1适合安装到车辆80上，从而检测车辆的碰撞并对碰撞障碍物进行分类、区别。
例如，碰撞检测装置1适合用于车辆80的气囊***。如图1A和1B所示，气囊***可以包括碰撞检测装置1、气囊控制装置50和气囊70等。在发生车辆和人之间碰撞的情况下，气囊70将在车辆的发动机罩的内部或发动机罩的外部展开，从而可以减少对人的撞击。
具体地说，当检测到车辆和人之间的碰撞时，碰撞检测装置1将输出碰撞信号给气囊控制装置50。因此，气囊控制装置50启动气囊70或/和用于提升发动机罩等的提升装置，用于保护与车辆撞击的人。相应地，气囊70可以在被提升的发动机罩的内部或外部展开，从而可以缓冲对人的冲击。
此外，气囊控制装置50可以具有用于准备展开气囊70的气囊展开准备装置51。气囊展开准备装置51输出用于准备展开气囊70的展开准备信号，例如，用于准备起动气体产生装置或准备压缩气体以展开气囊70等。
如图1B所示，碰撞检测装置1具有至少一个人体检测传感器30、至少一个物理量传感器27(撞击信号输出单元)以及ECU 21(电子控制单元)，其中人体检测传感器30包括红外线检测部分和超声波检测部分。
人体检测传感器30对应第一方向信号输出单元和第二方向信号输出单元。ECU 21对应控制单元(碰撞信号输出单元)。
人体检测传感器30的红外线检测部分检测从车辆80附近或接触车辆80的诸如人等检测对象(障碍物)所辐射的热射线的强度，并且在基于所检测的强度输出表示检测对象的存在方向的第一方向信号。
人体检测传感器30具有用于发送超声波的发送部件19(如图3A所示)。人体检测传感器30的超声波检测部分检测由发送部件19发送并被检测对象反射的超声波，并基于关于超声波的检测结果输出表示检测对象的存在方向的第二方向信号。
物理量传感器27检测施加于车辆的撞击，并且基于检测结果输出表示撞击施加于车辆的撞击信号。
ECU 21确定第一方向信号和第二方向信号之间的差别是否在第一预定范围内，并且在输出撞击信号的情况下输出碰撞信号，该碰撞信号表示发生了车辆和检测对象之间的碰撞。
ECU 21可以例如由ASIC(专用集成电路)型的微型计算机构成，其包括CPU(中央处理单元)、RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、I/O(输入/输出接口)、接口(未示出)等。CPU可以通过I/O等与车速传感器25(速度输出单元)、物理量传感器27、人体检测传感器30连接，并且通过通信接口等与气囊控制装置50连接。
在这种情况下，可以设置两个人体检测传感器30。例如，如图2A所示，两个人体检测传感器30可以相对于车辆80的宽度方向分别设置在前保险杆84的右侧和左侧。或者，如图2B所示，两个人体检测传感器还可以分别设置在车辆80的后视镜86的后侧(不是镜子表面侧)。在图2A和2B所示的这些情况下，人体检测传感器30可以设置成这种状态，使得人体检测传感器30的接收部分40a(图3B中示出)暴露于检测对象的一侧。
如图3A和3B所示，人体检测传感器30至少具有一个用于检测人体的检测单元10；发送部件19，用于发送超声波；和接收部件40，该接收部件40包括用于接收检测对象所反射的超声波的接收部分40a。检测单元10通过接收部件40安装于车辆80上，并被接收部件40保护。
接收部件40可以具有四角形平板形状。在这种情况下，可以设置多个(例如四个)检测单元10。四个检测单元10安装于接收部件40上并且位于车辆的内侧。检测单元10可以按以下方式设置，使得四个检测单元10在接收部件40的纵横方向上排列成两行。在这种情况下，两行中的每行可以例如设置有两个检测单元10。
在这种情况下，接收部件40可以起传送介质的功能，其用于将超声波传送到检测单元10。而且，红外线可以通过接收部件40。期望接收部件40由红外线可以穿过的坚固材料制成(例如，玻璃和硅)。
每个检测单元10具有检测部件15。检测单元10按照以下方式设置，使得彼此相邻的两个检测单元10的检测部分15的中心之间的距离基本上等于超声波的半个波长的整数倍。
发送部件19设置成与人体检测传感器30相邻，并按照其中超声波的发送表面暴露于车辆80的外侧的方式安装。
如图3B所示，检测单元10具有半导体板11，该半导体板11的形状可以基本上是矩形并且具有SOI(绝缘体上硅)结构。半导体板11由可以使红外线通过的材料制成。
半导体板11包括支撑部件11a(例如由硅制成)、第一绝缘膜11b、硅活化层11c和第二绝缘膜11d。第一绝缘膜11b、硅活化层11c和第二绝缘膜11d依次叠加在支撑部件11a的上表面11m上。就是说，第一绝缘膜11b被设置为接触上表面11m，并且硅活化层11c位于第一绝缘膜11b和第二绝缘膜11d之间。
通过例如MEMS技术等除去支撑部件11a和第一绝缘膜11b中的每一个的中央部分，从而具有开口。这样，利用以下方式将支撑部件11a构成平板形状，即挖空其中央部分，从而具有例如基本为矩形的开口。在这种情况下，将不是中空的硅活化层11c和第二绝缘膜11d构成为具有例如基本为矩形膜形状。
或者，半导体板11还可以设置有硅板，在该硅板上成膜第一绝缘膜11b。在这种情况下，硅活化层11c可以由在第一绝缘膜11b处成膜并且其中注入离子的多晶硅构成。而且，第二绝缘膜11d在硅活化层11c上成膜。这样，构成半导体板11。
根据本实施例，膜形状的振动检测部分12(例如具有焦电性的压电式的振动检测部分12)设置在第二绝缘膜11d上。振动检测部分12可以具有例如由PZT(锆钛酸铅)制成并与电极13电连接的压电膜12a。
这样，构成了检测部件15，该检测部件15具有被支撑部件11a提高的端部。具有预定谐振频率的检测部件15接收由检测对象反射并传送给检测单元10的超声波，从而谐振。这样，振动检测部分12将由振动(谐振)引起的检测部件15的位移转换为电压信号，从而检测超声波。就是说，振动检测部分12用作超声波检测部件。
在这种情况下，检测单元10(例如通过MEMS技术制造)具有尖锐的谐振频率，从而具有用于接收超声波的高灵敏度。因此，可以提高方向信号的检测精度。
而且，由于振动检测部分12具有焦电性，因此诸如人体等检测对象所辐射的热射线的强度可以由振动检测部分12检测。即，压电式振动检测单元12还用作红外线检测部件。
检测单元10的支撑部件11a安装于车辆80的内侧的接收部件40的表面上。即，检测单元10在从车辆80的外侧看不见的位置处、经由支撑部件11a附着到接收部件40，使得检测部件15不接触接收部件40。因此，可以保护检测单元10免受外部负载和飞来杂质等的影响。
可选地，接收部件40还可以附着到车辆80的前保险杆84或后视镜86上，并且该接收部件40由类似于前保险杆84或后视镜86的材料制成，从而从外部看起来不明显。
然而，检测单元10的数量不限于四个，并且检测单元10的设置也不限于将每两个检测单元10在纵横方向上放置。更加可选地，还可以使用其中集成了多个检测单元10的芯片。
将车速传感器25设置成与车辆的车轮82相邻，以便检测车轮82的旋转速度并且将旋转速度作为车速信号输出给ECU 21。ECU 21基于从车速传感器25输入的车速信号确定车辆的车轮82是否正在旋转，由此确定车辆是否正在行驶。
物理量传感器27可以由加速度传感器，或位移传感器，或压力传感器等构成，从而基于检测结果来检测作为物理量(例如加速度、位移和压力)施加于车辆80的撞击，并(向ECU 21)输出表示作用于车辆80上的撞击的撞击信号。
物理量传感器27可以设置在车辆的前保险杆84中。例如，如图2A和2B所示，多个物理量传感器27可以嵌入前保险杆84中，并且分别设置在车辆的右侧、大致中间和左侧。
因此，在发生诸如人等检测对象和车辆80的前正面、前右侧或前左侧之间碰撞的情况下，物理量传感器27可以检测到由检测对象施加于车辆的撞击力。
而且，根据本实施例，在多个物理量传感器27嵌入前保险杆84中的情况下，可以进行计算程序来分析多个物理量传感器27的撞击信号的振幅、输出时刻、输出周期、延迟时间等。因此，可以输出用于表示施加撞击力的方向的第三方向信号。
在本实施例中，ECU 21与气囊控制装置50分开构成。然而，ECU21的功能也可以由气囊控制装置50实现。这样，可以减少部件的数量。
而且，发送部件19也可以与人体检测传感器30分开构成。因此，可以使用设置有高声压超声波的发送部件19，从而可以提高检测对象所反射的超声波的信号强度。
下面将介绍超声波和红外线的检测。
图4A和4B分别表示在检测到超声波和红外线的情况下检测单元10的输出值随时间的变化。参照图4A，接收部件40的接收部分40a接收由发送部件19在时间t1发送并由检测对象反射的超声波，并且该超声波在图3B所示的接收部件40的厚度方向朝向检测单元10发送。
接下来，通过接收部件40传送的超声波作为固体中的振动(压缩波)通过支撑部件11a传送，并且在时间t2和t3之间振动激励检测部件15。这样，由于检测部件15的振动，随波形变化的电压信号在时间t2和t3之间从振动检测部分12输出到ECU 21，如图4A所示。这样，检测到超声波。在这种情况下，可以基于时间差t2-t1来计算车辆80和检测对象之间的距离。
在这种情况下，碰撞检测装置1设置有多个检测单元10。可以计算检测单元10接收到的超声波信号的时间差和相位差。基于这些差值，可以计算检测对象的存在方向，并且可以输出表示检测对象的存在方向的第二方向信号。
根据本实施例，彼此相邻的两个检测单元10的检测部分15的中心部分之间的距离大致等于超声波的半波长的整数倍。因此，可以从接收到的超声波的相位差来检测时间差。因此，可以以提高的精度检测接收到的超声波的时间差。
在这种情况下，由检测对象辐射的红外线通过接收部件40和半导体板11，从而到达振动检测部分12。这样，如图4B所示，在时间t4和t5之间，由于振动检测部分12的焦电性而使电压信号的输出值增加。由此，可以检测红外线。
在这种情况下，碰撞检测装置1设置有多个检测单元10，这些检测单元10检测接收到的红外线的强度。基于检测到的强度的分布，可以输出表示检测对象的存在方向的第一方向信号。
基于多个检测单元10的超声波和红外线的检测结果，可以确定碰撞障碍物(检测对象)是否是人。
如图5所示，人体检测传感器30的检测单元10输出电压信号，该电压信号的输出值在时间t6和时间t7之间随波形而变化。在这种情况下，由超声波而不是由红外线检测到检测对象。因此，认为检测对象是没有热量的有形物体，例如电线杆。因此，可以确定检测对象不是人。
如图5所示，检测单元10的输出值在时间t8和时间t9之间以大致矩形的形状增加。在这种情况下，检测对象由红外线检测到而不是由超声波检测到。认为检测对象是具有热量的无形物体，例如热源，如来自管道的排放气体。这样，可以确定检测对象不是人。
在时间t10之后，首先，检测单元10的输出值以大致矩形的形状增加。在时间t11，从发送部件19发送超声波。在时间t12检测到由检测对象反射的超声波。在时间t12和时间t13之间，具有波形的电压信号和具有矩形形状的电压信号彼此重叠，从而被检测。
在通过比较第一方向信号和第二方向信号确定超声波检测到的检测对象的存在方向和红外线检测到的检测对象的存在方向彼此基本相同的情况下，认为检测对象是具有热量的有形物体。即，可以确定该检测对象是人。
而且，检测单元10可以检测热射线的强度，从而基于检测到的强度来测量检测对象的温度。一般情况下，由于人的体温大约为36℃，因此在检测对象的温度在预定范围内时，例如从32℃到43℃，可以确定检测对象是人。另一方面，在检测对象的温度在预定范围以外时，可以确定检测对象是除了人以外的固定物体。
接着，将参照图6介绍由ECU 21等执行的碰撞检测过程。
在这种情况下，例如，通过定时器中断等在每个预定周期(例如5ms)，ECU 21重复执行储存在ECU 21中的检测程序，从而重复执行碰撞检测过程。
根据图6所示的碰撞检测过程，在初始化过程后，执行步骤S101，以提取各种传感器数据。具体地说，将来自人体检测传感器30的第一方向信号和第二方向信号、来自物理量传感器27的第三方向信号以及来自车速传感器25的车速信号分别输入到ECU 21。
然后，在步骤S103，人体检测传感器30确定超声波是否检测到障碍物。即，基于在步骤S101提取的第二方向信号(来自人体检测传感器30)确定是否存在障碍物。
在确定存在障碍物的情况下(即，在步骤S103，确定为“是”)，执行步骤S105。另一方面，在不确定存在障碍物的情况下(即，在步骤S103，确定为“否”)，不必展开气囊70。这样，结束图6所示的过程。
在步骤S105，确定人体检测传感器30的红外线是否检测到辐射热射线的热源。即，基于在步骤S101提取的第一方向信号(来自人体检测传感器30)确定是否存在热源。
这样，在确定存在热源的情况下(即，在步骤S105确定为“是”)，则将执行步骤S107。另一方面，在不确定存在热源的情况下(即，在步骤S105确定为“否”)，则检测对象不是人的概率很高，从而不需要展开气囊70。这样，结束图6所示的过程。
或者，在步骤S105，除了上述确定之外，还可以确定热源的温度是否在预定范围内。即，在步骤S101，还从人体检测传感器30提取表示热源温度的温度信号。基于所提取的温度信号，确定热源的温度是否在预定范围内。
在确定热源的温度在预定范围内的情况下，热源是人的概率高。这样，将执行步骤S107。另一方面，在不确定热源的温度在预定范围内的情况下，热源不是人的概率高。因此，不必展开气囊70。然后，结束图6所示的过程。
在步骤S107，确定障碍物的存在方向和热源的存在方向是否基本相同。即，将在步骤S101从人体检测传感器30提取的第一方向信号和第二方向信号进行相互比较，并且确定它们之间的差是否在第一预定范围内。
第一方向信号和第二方向信号可以作为相对于车辆80的行驶方向的角度信号而获得。因此，例如，在第一方向信号和第二方向信号之间的差小于或等于5度的情况下，确定第一方向信号和第二方向信号基本上彼此相同。这样，可以确定障碍物的存在方向和热源的存在方向基本上相同。
然后，在确定障碍物的存在方向和热源的存在方向基本相同的情况下(即，在步骤S107确定为“是”)，则将执行步骤S111。
另一方面，在不确定障碍物的存在方向和热源的存在方向基本上相同的情况下(即，在步骤S107确定为“否”)，则可以确定障碍物不是人，这是因为热源和障碍物分别存在于不同的方向。因此，不必展开气囊70。然后，在步骤S109，进行警告，以通知存在障碍物。此后，结束图6所示的碰撞检测过程。
在步骤S111，执行进程，以将展开准备信号输出给气囊展开准备装置51，从而由气囊展开准备装置51准备展开气囊。
就是说，在步骤S107确定在车辆80的行驶方向上存在人的情况下，通过从ECU 21向气囊展开准备装置51输出的展开准备信号，准备展开气囊70(例如，准备点燃气体产生装置)。然后，将执行步骤S113。
在步骤S113，确定物理量传感器27是否检测到对车辆80的撞击。即，基于是否具有在步骤S101提取的撞击信号，确定检测对象是否与车辆80碰撞。
在确定检测对象与车辆碰撞的情况下(即，在步骤S113确定为“是”)，则将执行步骤S115。另一方面，在不确定检测对象与车辆碰撞的情况下(即，在步骤S113确定为“否”)，则结束图6所示的碰撞检测过程。
在步骤S115，确定人的存在方向和撞击方向是否基本相同。即，将在步骤S101从物理量传感器27提取的第三方向信号分别与在步骤S101从人体检测传感器30提取的第一方向信号和第二方向信号相比较，并确定它们之间的差是否分别在第二预定范围内和第三预定范围内。
例如，在确定第三方向信号和第一方向信号之间的差小于或等于5度并且第三方向信号和第二方向信号之间的差小于或等于5度的情况下，则确定人的存在方向与撞击方向基本相同。即，在步骤S115确定为“是”。这样，将执行步骤S117。
另一方面，在不确定人的存在方向和撞击方向基本相同的情况下，则在步骤S115确定为“否”。即，例如，人的接近方向(例如车辆80的前方右侧)不同于由树等撞击车辆80的方向(例如，车辆80的前方左侧)。在这种情况下，可以确定靠近或接触车辆的人与被物理量传感器27检测到的撞击不直接相关，并且人没有与车辆碰撞。因此，结束图6所示的碰撞检测过程。
接着，在步骤S117，基于在步骤S101提取的车速信号来确定车辆是否正在行驶。
在确定车辆正在行驶的情况下(即，在步骤S117确定为“是”)，则将执行步骤S119。在步骤S119，将表示在车辆80和人之间发生碰撞的碰撞信号输出给气囊控制装置50，从而保护人。
另一方面，在不确定车辆正在行驶的情况下(即，在步骤S117确定为“否”)，则结束图6所示的碰撞检测过程。
在步骤S119，将碰撞信号输出给气囊控制装置50。已经接收到碰撞信号的气囊控制装置50启动发动机罩的提升装置并执行气囊70的展开控制，从而在被提升的发动机罩的内侧或外侧处展开气囊70。这样，通过展开的气囊70可以缓冲作用于与车辆80碰撞的人上的撞击。
可选地，还可以这样构成碰撞检测过程，以在步骤S119执行碰撞信号的输出过程，而不执行步骤S117的上述确定过程。
就是说，在不确定车辆是否正在行驶的情况下，如果在步骤S107确定了检测对象是人(即，在步骤S107确定为“是”)、在步骤S113确定输出了撞击信号(即，在步骤S113确定为“是”)以及在步骤S115确定了人的存在方向和撞击方向基本相同(即，在步骤S115确定为“是”)，则将执行步骤S119。在步骤S119，将撞击信号输出给气囊控制装置50。因此，当两轮车辆等与停放的车辆80撞击时，两轮车辆等中的人可以被展开的气囊70保护。
更可选地，碰撞检测过程还可以构成为：在步骤S105确定热源的温度在预定范围内的情况下，在步骤S119执行碰撞信号的输出过程，而不执行步骤S115、S117的上述确定过程。
即，例如，即使当具有类似于人的质量性能和硬度性能的固定物体与车辆80碰撞时，基于在步骤S105的温度信号也不会将该固定物体确定为人(即，在步骤S105确定为“否”)。因此，在步骤S105基于温度信号确定检测对象是人(即，在步骤S105确定为“是”)并且在步骤S113输出撞击信号(即，在步骤S113确定为“是”)的情况下，即使没有在步骤S115和S117的确定过程，也可以基本检测人和车辆80之间的碰撞。这样，可以限制错误检测。
接着，将介绍碰撞检测装置的效果。
根据本实施例，碰撞检测装置1可以安装到例如车辆80上。在这种情况下，人体检测传感器30检测由靠近或接触车辆的检测对象所辐射的热射线的强度，基于检测到的强度输出表示检测对象的存在方向的第一方向信号，并且检测由检测对象所反射的超声波并基于检测结果输出表示检测对象的存在方向的第二方向信号。此外，提供物理量传感器27来检测施加于车辆80的撞击并且在检测结果的基础上输出表示撞击施加于车辆80的撞击信号。
这样，在确定第一方向信号和第二方向信号之间的差别在第一预定范围内并输出撞击信号的情况下，ECU 21可以输出碰撞信号，该碰撞信号表示发生了车辆80与人之间的碰撞。
由于人体检测传感器30检测到辐射热射线的检测对象的方向和反射超声波的检测对象的方向，因此在确定第一方向信号和第二方向信号之间的差别在第一预定范围内的情况下，ECU 21可以确定检测对象是有形物体并且热源是人。
由于在只输出第一方向信号的情况下可以确定检测对象是无形的热源，而在只输出第二方向信号的情况下可以确定检测对象是不辐射热射线的物体，因此基本可以将人与人以外的物体区别开来。这样，可以限制错误检测。
在ECU 21确定第三方向信号和第一方向信号之间的差别在第二预定范围内以及第三方向信号和第二方向信号之间的差别在第三预定范围内的情况下，即在施加于车辆80的撞击方向和检测对象的存在方向基本相同的情况下，将输出碰撞信号。在施加于车辆的撞击方向不同于检测对象的存在方向的情况下，不输出碰撞信号。
因此，在人的接近方向(接近于车辆80)不同于由诸如电线杆等固定物体对车辆的撞击方向的情况下，不输出碰撞信号。因此，甚至在人以不同方向在与固定物体施加撞击的同时接近车辆的情况下，也可以限制错误检测。
因为在基于来自车速传感器25的车速信号确定车辆80正在行驶的情况下，输出碰撞信号，因此在车辆停放的情况下，即在车辆不移动的情况下，不输出碰撞信号。因此，该碰撞检测装置可以主要在车辆正在行驶从而容易发生与人的交通事故时才执行其功能。因此，可以更切实可行地限制错误检测。
在确定第一方向信号和第二方向信号之间的差别在第一预定范围内的情况下，ECU 21预先识别到人作为检测对象而存在，以便将展开准备信号输出到气囊展开准备装置51，从而气囊展开准备装置51可以准备展开气囊70。这样，可以快速展开气囊70。
检测单元10可以检测从检测对象所辐射的热射线的强度并经由超声波引起的振动来检测超声波，其中该超声波由检测对象反射并且被传送到检测单元10。
由于检测单元10设置有用于检测超声波和红外线的检测部件15，因此检测单元10可以输出第一方向信号和第二方向信号。因此，不同方向信号之间的比较就变得很容易，而且可以提高比较的精度。而且，由于单个检测单元10可用作超声波检测部分和红外线检测部分，因此可以减少部件数量。这样，可以缩小碰撞检测装置1的尺寸。
此外，由于接收部件40所接收的超声波可以通过支撑部件11a传送给检测部件15(检测部件15将由于传送给它的超声波而振动)，其中支撑部件11a提升检测部件15的端部从而支撑它，因此超声波可以作为固体振动来传送。这样，可以减少超声波的衰减，从而可以将超声波有效地传送给检测部件15。
而且，由于支撑部件11a附着的位置与接收部件40的接收部分40a的位置不同，使得检测部件15接触不到接收部件40，因此即使在接收部件40由于外力而移动到检测部件15的一侧时，也可以限制检测部件15由于接触接收部件40而被损伤。
由于接收部件40由可以通过红外线的材料制成，因此红外线可以通过接收部件40到达检测部件15。因此，不需要附加提供作为反射部件的部件来将红外线传送到检测部件15。这样，就可以缩小碰撞检测装置1的尺寸。
根据本实施例，振动检测部分12由具有焦电性的压电材料构成，从而检测部件15可以构成为用作超声波检测部分和红外线检测部分。而且，振动检测部件12具有尖锐的谐振频率并且超声波的接收灵敏度很高，从而可以提高检测信号的检测精度。
[第二实施例]
根据本发明的第二实施例，如图7所示，人体检测传感器30的振动检测部分12可以设置在不同于上述第一实施例的位置上。
在这种情况下，振动检测部分12还可以设置在支撑部件11a的一侧的硅活化层11c的表面处。这样，红外线可以在不穿过半导体板11的情况下到达振动检测部分12，从而可以将板11构成为相对于红外线是不透明的。而且，由于可以减小红外线的衰减，因此可以提高人体检测传感器30的灵敏度。
[第三实施例]
在上述实施例中，提供压电式振动检测部分12用于检测单元10的检测部件15。然而，该振动检测部分12不限于压电式振动检测部件。
例如，根据本发明的第二实施例，可以使用电容式振动检测部分12。该振动检测部件在振动表面上具有红外线吸收膜18(红外线感应膜)，并且利用电极16和17之间的电容变化来检测超声波。由于电容式振动检测部分12具有很宽的谐振频率，因此可以增加检测单元10的容许偏离范围。因此，可以提高良率。
如图8A所示，电容式振动检测部分12具有形成在第一绝缘膜11b处的第一电极16以及由可以通过红外线的材料制成的第二电极17。第二电极17面向第一电极16，从而其间具有预定间隙。
感测红外线并输出电压信号的红外线感应膜18设置在第二电极17的表面上。在这种情况下，红外线感应膜18可以由例如碳、石墨、金黑膜、白金黑膜、SiON等构成。第一电极16具有通孔16a，该通孔16a设置成用于限制由振动所引起的空气阻尼的影响。
在这种情况下，超声波传送路径类似于压电式振动检测部分12。当电容式振动检测部分12接收到超声波而振动时，第一电极16和第二电极17之间的间隙将发生变化，从而由第一电极16和第二电极17构成的电容器的电容将变化。这样，可以检测到超声波。而且，红外线通过第一电极16的通孔16a并传送给第二电极17，从而到达红外线感应膜18。这样，可以检测到红外线。
可选地，如图8B所示，第一电极16的设置位置和第二电极17的设置位置还可以相对于图8A所示的情况互换。在这种情况下，红外线感应膜18可以设置在支撑部件11a的一侧的第二电极17的振动表面上。这样，红外线可以在不通过第二电极17的情况下传送到红外线感应膜18，从而可以减少红外线的衰减。
[第四实施例]
根据本发明的第四实施例，面向检测部件15的接收部件40的至少一部分以如此方式构成，使得与通过接收部件40的其他部分相比，红外线更容易通过接收部件40的该部分。
例如，如图9所示，接收部件40可以设置有面向检测部件15的透射部分40b。透射部分40b比接收部件40的其他部分更薄，从而红外线可以很容易地通过该透射部分40b。
可选地，透射部分40b还可以由某种材料构成，红外线通过该种材料比红外线通过接收部件40的其他部分的材料更容易。在这种情况下，透射部分40b***在位于接收部件40的通孔中。透射部分40b设置成面向检测部件15。
这样，可以减少在红外线到达检测部件15之前由于被接收部件40吸收等导致的红外线衰减的程度，从而可以提高检测单元10的灵敏度。
[第五实施例]
根据本发明的第五实施例，参照图10，可以在车辆80中设置用于反射红外线IR的反射部件62，并且可以将反射部件62设置成与接收部件40相邻。在这种情况下，车辆80设置有将红外线IR引入到接收部件40中的引入路径。
车辆80具有开口，该开口设置在引入路径中并被玻璃部件61阻挡。在这种情况下，反射部件62所反射的红外线IR从车辆80的内侧照射检测部件15。
这样，即使在人体检测传感器30直接附着到车辆80的保险杆的背侧的情况下或者在接收部件40由相对于红外线不透明的金属构成的情况下，超声波U可以经由接收部件40传送到检测部件15，并且红外线IR可以通过反射部件62引入到检测部件15。
[其他实施例]
例如，碰撞检测装置1的人体检测传感器30和物理量传感器27可以附着到位于车辆80后部的后保险杠85(参照图1A)上。这样，类似于设置在车辆80的前部的气囊***，在车辆80倒车时发生车辆80和人之间的碰撞的情况下，设置在车辆80后部的气囊70可以展开。
而且，在上述实施例中，检测单元10具有用于检测超声波和红外线的检测部件15。然而，检测单元10还可以设置：超声波传感器，其用于检测由检测对象所反射的超声波；以及红外线传感器，其用于检测由检测对象所辐射的热射线的强度。即，超声波传感器和红外线传感器彼此分开构成。例如，超声波传感器可以设置在车辆80的前保险杆84上(如图2A所示)。红外线传感器可以设置在后视镜86的后侧(如图2B所示)。
这样，就没有障碍物(除了挡风玻璃)妨碍红外线从车辆80的前侧传送到后视镜86的后侧。因此，可以限制错误检测。

Claims (13)

1、一种用于车辆的碰撞检测装置，其特征在于：
第一方向信号输出单元(30)，其用于检测从靠近或接触车辆的检测对象所辐射的热量的强度，并且基于检测到的强度输出对应于所述检测对象的存在方向的第一方向信号；
安装在该车辆上的发送部件(19)，其用于发送超声波；
第二方向信号输出单元(30)，其用于检测由所述发送部件(19)发送并由检测对象反射的超声波，并且基于关于该超声波的检测结果输出对应于所述检测对象的存在方向的第二方向信号；
撞击信号输出单元(27)，其用于检测所述车辆上的撞击并且基于关于所述撞击的检测结果输出表示所述撞击施加于所述车辆的撞击信号；以及
控制单元(21)，在所述控制单元(21)确定所述第一方向信号和所述第二方向信号之间的差别在第一预定范围内并且所述撞击信号被输出的情况下，该控制单元(21)确定在所述车辆与人之间发生了碰撞。
2、根据权利要求1所述的碰撞检测装置，其中
当确定在所述车辆与人之间发生了所述碰撞时，所述控制单元(21)输出碰撞信号。
3、根据权利要求2所述的碰撞检测装置，其中：
所述撞击信号输出单元(27)还基于关于所述车辆上的撞击的所述检测结果输出表示施加于所述车辆的所述撞击的方向的第三方向信号；并且
在所述控制单元(21)确定所述第三方向信号和所述第一方向信号之间的差别在第二预定范围内并且所述第三方向信号和所述第二方向信号之间的差别在第三预定范围内的情况下，该控制单元(21)输出所述碰撞信号。
4、根据权利要求2或3所述的碰撞检测装置，还包括：
速度信号输出单元(25)，其用于检测所述车辆的速度并输出与其对应的速度信号，其中：
当基于所述速度信号确定所述车辆正在行驶时，所述控制单元(21)进一步输出所述碰撞信号。
5、根据权利要求1到3中任一项所述的碰撞检测装置，其中：
所述车辆具有气囊(70)，其用于缓冲与车辆碰撞时对人的撞击；以及气囊展开准备单元(51)，在向其输入展开准备信号时，该气囊展开准备单元(51)准备展开气囊(70)；并且
在所述控制单元(21)确定所述第一方向信号和所述第二方向信号之间的差别在所述第一预定范围内的情况下，所述控制单元(21)将所述展开准备信号输出给所述气囊展开准备单元(51)。
6、根据权利要求1到3中任一项所述的碰撞检测装置，其中：
所述第一方向信号输出单元和所述第二方向信号输出单元由单个单元(30)构成，该单元(30)包括接收部件(40)、检测部件(15)和支撑部件(11a)；
所述接收部件(40)具有用于接收由所述检测对象反射的所述超声波的接收部分(40a)，并且所述接收部件(40)以如此方式安装到所述车辆上，使得所述接收部分(40a)暴露于所述车辆的外侧；
所述检测部件(15)检测由所述检测对象辐射的热射线的强度并由于传送给它的所述反射超声波而振动，从而检测超声波，所述检测部件(15)的端部被所述支撑部件(11a)提升并维持；
所述支撑部件(11a)附着到所述接收部件(40)的位置不同于所述接收部分(40a)的位置，使得所述检测部件(15)不接触所述接收部分(40a)；并且
所述接收部件(40)所接收的所述超声波通过所述支撑部件(11a)可传送到所述检测部件(15)。
7、根据权利要求6所述的碰撞检测装置，其中
所述接收部分(40a)由红外线能够通过的材料构成。
8、根据权利要求7所述的碰撞检测装置，其中
面向所述检测部件(15)的所述接收部分(40a)的至少一部分以如此方式构成，使得所述红外线通过所述接收部分(40a)的该部分比通过所述接收部分(40a)的其他部分更容易。
9、根据权利要求7或8所述的碰撞检测装置，其中
所述检测部件(15)具有压电式振动检测部分(12)，该振动检测部分(12)由具有焦电性的压电材料制成。
10、根据权利要求7或8所述的碰撞检测装置，其中
所述检测部件(15)具有电容式振动检测部分(12)，该电容式振动检测部分(12)包括设置在所述振动检测部分(12)的振动表面上的红外线吸收膜(18)，用以检测红外线。
11、根据权利要求1到3、7和8中任一项所述的碰撞检测装置，其中
所述车辆的前部和后部中的至少一个设置有所述第一方向信号输出单元(30)和所述第二方向信号输出单元(30)。
12、根据权利要求1到3、7和8中任一项所述的碰撞检测装置，其中：
所述撞击信号输出单元(27)由加速度传感器、位移传感器和压力传感器中的一个构成；并且
所述车辆的前部和后部中的至少一个设置有所述撞击信号输出单元(27)。
13、根据权利要求2所述的碰撞检测装置，其中：
来自所述控制单元(21)的所述碰撞信号被输入到所述车辆的气囊控制装置(50)，从而使所述车辆的气囊(70)展开，以保护人。
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