JP3766145B2 - 車室内状況検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車室内の搭乗状態等の車室内の状況を検出する車室内状況検出装置に関し、例えば、車両用のエアバッグ乗員拘束システムに用いると好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、車両用エアバッグ乗員拘束システムの標準装備化が進み、さらに助手席用エアバッグの装着率も高まってきている。エアバッグは、例えば自動車の衝突時に、操舵輪（ハンドル）、インストルメントパネル（計器盤）等のような車室内の内部構造に対して相対的に乗員を緩やかに減速させるように作動して前記内部構造に対して直接的な接触を阻止することによって乗員の自動車の衝突による傷害を防止するものである。
【０００３】
又、エアバッグシステムは基本的に乗員の乗車状態や体格に関係なく、自動車の衝突を感知する衝突センサの衝突検知信号でエアバッグを一様に膨張させるシステムとなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エアバッグシステムを装着してある車両とはいえ、自動車の衝突時に必ずしも一様にエアバッグを膨張させることが（乗員保護の面から）好ましいとは言えない。つまり、乗員の乗車状態、乗員の体格がある特定された範囲内では、エアバッグを膨張させない方が乗員保護の面から好ましい場合もある。又、搭乗体の種類（人間か、小動物か、その他の物体か）、乗員の乗車状態、乗員の体格が別の特定範囲内では、エアバッグの膨張速度を変えて作動させる方がよい場合もある。
【０００５】
例えば、幼児がシートに着座せずインストルメントパネルとシート間に立ったまま乗車していたり（スタンディングチャイルド状態）、シートに着座しているもののシートベルトを装着せず前屈みになって頭部がインストルメントパネルに近接しているような状態など、エアバッグの機能が有効的に働く適正状態に対し適正でない状態となっている乗員にはその状態に対応したエアバッグの作動が必要になる。
【０００６】
さらに、エアバッグは基本的に乗員、即ち人間を保護するシステムであることから、乗員が人間であることを高精度で判別する手段が必要不可欠である。又、助手席エアバッグの場合において助手席に物体（荷物等）が置かれている時や乗員がいない時においても自動車が衝突したときには一様にエアバッグが膨張してしまい、エアバッグ本来の目的からすれば無意味な作動になってしまう。これにより、エアバッグ交換修理費の増加などの問題も発生している。このため、搭乗体の種類（人間か、小動物か、その他の物体か）を特定する必要がある。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、的確に車室内の状況を把握できる装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、前記センサの被検出対象までの距離に応じたレベルの信号に基づいて被検出対象の３次元的な形状を検出するとともに前記センサの出力値の時間的な変化から被検出対象固有の一定時間内における３次元的な距離変動を検出して被検出対象の種類を特定する。つまり、センサの出力値の時間的な変化から的確に乗員の種類（大人か子供か）等の車室内の状況を把握できる。
【０００９】
そして、信号送出手段は特定手段による被検出対象の特定結果を表す信号を送出する。この送出信号を用いて各種の処理（例えば、エアバッグシステムの制御）に反映させることが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明における前記特定手段が、被検出対象が大人か子供か動物かそれ以外のものかを判別する。よって、送出信号を用いて、エアバッグシステムにおいて人が存在する場合にのみエアバッグを膨張させることが可能となる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明における前記特定手段が、複数の被検出対象の固有の動作を検出する。
請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、記憶手段に搭乗体が乗車していない時の背景に関するデータが記憶され、補正手段がセンサによる検出データを背景データにて補正する。
【００１２】
このようにすると、背景がキャンセルでき高精度な被検出対象の特定を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、この発明の第１の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１４】
図１には、本実施の形態における車室内状況検出装置を搭載した自動車を示す。
この自動車は右ハンドル仕様であり、助手席における車室内での天井には距離センサ１が装着されている。この距離センサ１の詳細を、図２，３，４に示す。図２はセンサを車両の正面から見た図であり、図３はセンサの縦断面図であり、図４は車室内からセンサを見上げた図である。
【００１５】
図２，３，４において、センサハウジング２に９個の赤外線ＬＥＤ（発光素子）３，４，５，６，７，８，９，１０，１１が下方の車室内に向けて固定されている。又、センサハウジング２には受光素子としての１次元ＰＳＤ（光学式位置検出素子）１２，１３，１４が下方の車室内に向けて固定されている。より詳しくは、図３に示すように、３つの赤外線ＬＥＤ６，７，８が前後方向にライン状に配置され、その後ろにはＰＳＤ１３が配置され、１次元ラインセンサが構成されている。赤外線ＬＥＤ６，７，８の右側には３つの赤外線ＬＥＤ３，４，５が前後方向にライン状に配置され、その後ろにはＰＳＤ１２が配置され、１次元ラインセンサが構成されている。又、赤外線ＬＥＤ６，７，８の左側には３つの赤外線ＬＥＤ９，１０，１１が前後方向にライン状に配置され、その後ろにはＰＳＤ１４が配置され、１次元ラインセンサが構成されている。
【００１６】
各前後方向に配置された各列のＬＥＤ（６，７，８），（３，４，５），（９，１０，１１）において、図３に示すように最も前のＬＥＤ３，６，９は前方方向に対し４５°傾けて配置され、前から二列目のＬＥＤ４，７，１０は前方方向に対し５５°傾けて配置され、一番後ろのＬＥＤ５，８，１１は前方方向に対し９０°傾けて、即ち、真下に向けて配置されている。このように最も前のＬＥＤ３，６，９と、前から二列目のＬＥＤ４，７，１０と、一番後ろのＬＥＤ５，８，１１とは、照射角度を変えて設置され、センサ下部の検出範囲を拡大して赤外光線が所定位置に到達するようになっている。
【００１７】
又、図２に示すように、１次元ラインセンサを構成するＬＥＤ６，７，８およびＰＳＤ１３は真下を向き、１次元ラインセンサを構成するＬＥＤ３，４，５およびＰＳＤ１２は水平方向に対し右側に７６．０°の角度で配置され、１次元ラインセンサを構成するＬＥＤ９，１０，１１およびＰＳＤ１４は水平方向に対し左側に７６．０°の角度で配置されている。このように３つの１次元ラインセンサは左右方向の照射角度を変えて設置され、センサの下方向にある検出範囲は２次元的な平面になり、その平面には、センサから赤外線がスポット的に照射される。その赤外線照射点（領域）を図１においてＰ１〜Ｐ９にて示す。本例においては、９個の赤外線照射点Ｐ１〜Ｐ９は、センサ１から８００ｍｍ下方での左右方向に２００ｍｍ、前後方向に２５０ｍｍ、５５０ｍｍの間隔をおいて形成され、規則的な２次元配列となっている。
【００１８】
さらに、図３，４に示すように、１次元ＰＳＤ（光学式位置検出素子）１２〜１４の受光面側（前段部）には非球面レンズ１５，１６，１７が配置され、非球面レンズ１５〜１７によりＰＳＤ１２，１３，１４に到達する赤外線反射光を集光してその収差が限りなく小さくなる。又、各ＰＳＤ１２，１３，１４の受光面と各非球面レンズ１５，１６，１７の取付間隔は非球面レンズ１５，１６，１７の焦点ｆが、ＰＳＤ１２，１３，１４の受光面上になるように距離を置いて設置されている。又、ＰＳＤ１２，１３，１４と非球面レンズ１５，１６，１７はそれぞれ平行になるように取り付けられている。
【００１９】
そして、赤外線照射点（領域）Ｐ１〜Ｐ９により形成される平面検出範囲に乗員が乗車すると、図５に示すように、乗員Ｍの上部に設置してあるセンサ１でのＬＥＤ３〜１１から赤外光線が乗員Ｍの各部（例えば、頭、腕、膝など）で反射し、図６に示すように、その反射光線は非球面レンズ１５〜１７で集合されＰＳＤ１２〜１４にそれぞれ入射される。
【００２０】
図７に示すように、一次元ＰＳＤ１２，１３，１４の出力電流Ｉa ，Ｉb は入射スポットと電極までの距離に逆比例して分割されて取り出される。センサ１において一次元ＰＳＤ１２には電流／電圧変換器１８，１９が接続されている（他の一次元ＰＳＤ１３，１４も同様）。そして、電流／電圧変換器１８〜２３は一次元ＰＳＤ１２〜１４の出力電流Ｉa ，Ｉb を電流／電圧変換して電圧Ｖa ，Ｖb として出力する。
【００２１】
つまり、図６に示すように、赤外線ＬＥＤ（発光素子）３〜１１から発せられた光が反射し、この反射光が１次元ＰＳＤ（光学式位置検出素子）１２〜１４にて受光される。このとき、図７に示すように、１次元ＰＳＤ（光学式位置検出素子）１２〜１４における集光位置により被検出対象（反射物）までの距離に対応した出力差（Ｉa −Ｉb ）を得る。この出力は変換器１８〜２３により電圧に変換される。
【００２２】
図８には、車室内状況検出装置の電気的構成を示す。
特定手段、信号送出手段としてのコントローラ２４はマイクロコンピュータを中心に構成され、記憶手段としてのメモリ２５を有している。メモリ２５にはパターンマッチングのための標準パターンに関するデータが記憶されている。
【００２３】
コントローラ２４には各１次元ＰＳＤ（光学式位置検出素子）１２，１３，１４毎の電流／電圧変換器１８〜２３の出力端子が接続されている。又、コントローラ２４には赤外線ＬＥＤ（発光素子）３〜１１が接続され、コントローラ２４は順にＬＥＤ３〜１１をパルス駆動して発光動作を行わせることができるようになっている。さらに、ＰＳＤ１２，１３，１４は電源に接続され、常時作動している（ここで常時とはセンサ主電源ＯＮのときを指す）。又、ＬＥＤ３〜１１及びコントローラ２４も電源に接続（図示せず）され作動する。
【００２４】
コントローラ２４には車室内状況検出装置に対する外部装置としてのエアバッグ制御装置２６が接続されている。図９にはエアバッグ制御装置２６を示す。
エアバッグ制御装置２６は運転席用エアバッグ（袋体）２７と助手席用エアバッグ（袋体）２８と運転席用インフレータ２９と助手席用インフレータ３０を備えている。そして、運転席用インフレータ２９に設けた点火装置３１の駆動によりインフレータ２９内でガスが発生し、そのガスがエアバッグ（袋体）２７に充填され、エアバッグ（袋体）２７が膨らむようになっている。同様に、助手席用インフレータ３０に設けた点火装置３３の駆動によりインフレータ３０内でガスが発生し、そのガスがエアバッグ（袋体）２８に充填され、エアバッグ（袋体）２８が膨らむようになっている。又、助手席用エアバッグ（袋体）２８と助手席用インフレータ３０とを結ぶ途中には可変絞り装置３５が設けられ、絞り量を変えることにより助手席用エアバッグ（袋体）２８の開く速度を調整することができる。
【００２５】
エアバッグ制御装置２６に備えられたコントローラ３６は衝突センサ３７からの衝突検知信号を入力するとインフレータの点火装置３１，３３を駆動して前述のエアバッグ膨張を実行させる。又、コントローラ３６は車室内状況検出装置の信号を入力し、車室内の状況を示す信号の内容に応じて点火装置３１，３３および可変絞り装置３５を制御する。
【００２６】
次に、このように構成した車室内状況検出装置の作用を、図１０のフローチャートを用いて説明する。
コントローラ２４はステップ１０１で赤外線ＬＥＤ３〜１１を時分割駆動させて各赤外線ＬＥＤ３〜１１を順に点灯させる。より詳しくは、図１のＰ１→Ｐ４→Ｐ７→Ｐ２→Ｐ５→Ｐ８→Ｐ３→Ｐ６→Ｐ９の順に移行させる。そして、コントローラ２４は、ステップ１０２で、発光素子のパルス周期に同期してＰＳＤ１２，１３，１４からデータを取り込む（距離測定動作を実行する）。さらに、コントローラ２４はステップ１０３で各反射光線の入力タイミングに同期して電流／電圧変換器１８〜２３から電圧値（アナログ値）Ｖa , Ｖb を入力し、デジタル変換する。さらに、コントローラ２４はステップ１０４で次式により距離（絶対位置）Ｌに変換する。この処理は各ＬＥＤ３〜１１（各照射スポットＰ１〜Ｐ９）に対して行う。
Ｌ＝ｋ・（Ｖa ／Ｖb ）
ただし、ｋは比例定数。
【００２７】
つまり、スポット位置信号に対し、Ｖa ／Ｖb を計算して絶対的な位置信号を算出するとともに、さらに反射光線の光軸によって異なる比例定数ｋを乗算して、それぞれの１次元反射距離を計算する。本例では、図１７に示すように、９個の反射光の位置レベル信号が、１個のＬＥＤについて反射光受光時間１５０μｓｅｃ、周期１００ｍｓｅｃ、時分割間隔１０ｍｓｅｃにて繰り返し取り込まれる。そして、コントローラ２４は受光時間１５０μｓｅｃ中に位置レベル信号をサンプリングし、１次元反射距離を計算する。
【００２８】
そして、コントローラ２４はステップ１０５で９スポットの反射点を結ぶ乗員形状（体格）パターンおよびインストルメントパネルからの位置に関する分布パターンを計算する。さらに、コントローラ２４はステップ１０６でこの形状および分布パターンと予めメモリに記憶してある標準パターンとをパターンマッチングして最も類似する標準パターンを選択する。
【００２９】
このステップ１０６の処理を詳細に説明すると、メモリ２５には予め形状（体格）に関する標準パターンが記憶されており、この標準パターンには、大人サイズであることを示すパターンと、子供サイズであることを示すパターンと、小動物（犬、猫等）サイズであることを示すパターンと、静止物（手荷物等）サイズであることを示すパターンとが用意されている。つまり、幼児から成人にいたるまでの人間サイズの形状、小動物、チャイルドシート等の形状をパターン化して記憶してある。この標準パターンについて更に言及すると、図１１に示すように、正規位置に大人が着座したパターン、シートを倒して寝ているパターン、前向きにチャイルドシートがセットされ幼児が座っているパターン、子供が立っているパターン、後ろ向きにチャイルドシートがセットされ幼児が座っているパターン、子供がインストルメントパネルに手をつくパターン等を含んでいる。
【００３０】
コントローラ２４はこの形状（体格）に関するパターンマッチングにより、大人サイズか、子供サイズか、小動物（犬、猫等）サイズか、静止物（手荷物等）サイズか等を判定する。
【００３１】
又、メモリ２５にはインストルメントパネルからの位置に関する標準分布パターンが予め記憶されており、この分布標準パターンは、図１２に示したように、通常のエアバッグ膨張に対して、乗車状態が適正な分布パターン、やや危険な分布パターン、多大な危険がおよぶ分布パターン等の平面的（２次元的）分布である。つまり、インストルメントパネルと乗員との距離が近い測定点Ｐ１，Ｐ４，Ｐ７に乗員がいると危険が「大」であり、インストルメントパネルに対し中距離の測定点Ｐ２，Ｐ５，Ｐ８に乗員がいると危険が「中」であり、インストルメントパネルに対し遠距離の測定点Ｐ３，Ｐ６，Ｐ９に乗員がいると危険が少なく適正であると判定するためのものである。
【００３２】
フローチャートの説明に戻り、コントローラ２４は図１０のステップ１０７で、図１３に示すように、各スポット位置Ｐ１〜Ｐ９における測定値の微分値、積分値および周波数を計算する。つまり、時間ｔにおける検知距離の微分値からの動き速度と、周期Ｔでの検知距離の積分値からの変位量合計と、動き周波数とを求める。このようにして、センサ１の出力値の時間的な変化から被検出対象固有の動作の特徴が抽出される。
【００３３】
さらに、コントローラ２４は図１０のステップ１０８でこの動作パターンと予めメモリ２５に記憶してある標準パターンとをパターンマッチングして動作パターンに最も類似する標準パターンを選択する。
【００３４】
このステップ１０８の処理を詳細に説明すると、メモリ２５には予め標準パターンが記憶されており、この標準パターンには、図１３の上段に示すように人間であることを示すパターンと、図１３の中段に示すように小動物（犬、猫等）であることを示すパターンと、図１３の下段に示すように静止物であることを示すパターンとが用意されている。人間であることを示すパターンは、動き速度が比較的（小動物に比べて）小さく、変位量が大きく、動き周波数が低い。又、小動物（犬、猫等）であることを示すパターンは、動き速度が大きく、変位量が小さく、動き周波数が高い。さらに、静止物であることを示すパターンは、動き速度がゼロで、変位量がゼロで、動き周波数が無（直流）である。
【００３５】
つまり、人間、小動物、その他の物体とは明らかに固有動作に差があり、人間か小動物が存在した場合、固有動作の定量化処理（一定時間内における３次元的な距離変動）により乗員の種類の特定が可能である。
【００３６】
このようにして、コントローラ２４は、センサ１の出力値の時間的な変化から、被検出対象の種類を特定、即ち、人間か小動物（犬、猫等）か、静止物（手荷物等）かを判定する。
【００３７】
フローチャートの説明に戻り、コントローラ２４は図１０のステップ１０９で形状・分布判定結果（ステップ１０５の処理結果）と動作判定結果（ステップ１０８の処理結果）から総合判定を行う。ここで、形状・分布判定結果（ステップ１０５の処理結果）の一例を図１４に示し、動作判定結果（ステップ１０８の処理結果）の一例を図１５に示す。
【００３８】
図１４において、状態１１として適正位置の物体（大人サイズ）、状態１２としてやや危険位置の物体（大人サイズ）、状態１３として多大な危険位置の物体（大人サイズ）、状態１４として適正位置の物体（子供サイズ）、状態１５としてやや危険位置の物体（子供サイズ）、状態１６として多大な危険位置の物体（子供サイズ）、状態１７として適正位置の物体（幼児サイズ）、状態１８としてやや危険位置の物体（幼児サイズ）、状態１９として多大な危険位置の物体（幼児サイズ）、状態１１０として後ろ向きチャイルドシート、等である。
【００３９】
図１５において、状態２１として大人、状態２２として子供、状態２３として小動物（犬、猫）、状態２４として静止物（手荷物など）である。
そして、コントローラ２４は、例えば、図１４の状態１２（やや危険位置の物体）で、かつ、図１５で状態２２（子供）であったならば、やや危険位置の子供サイズの人間であると判定する。又、図１４の状態１４（適正位置の物体（子供サイズ））で、かつ、図１５で状態２４（静止物）であったならば、適正位置の子供サイズの静止物であると判定する。
【００４０】
又、コントローラ２４は、ステップ１０９において、乗員分布がインストルメントパネルにより近接している分布を示し、かつ、立体形状（体格）が幼児レベル、かつ、固有動作が人間パターンを示した場合、この三者を組み合わせて、スタンディングチャイルドと判定する。
【００４１】
そして、コントローラ２４は図１０のステップ１１０でエアバッグ制御装置２６に車室内の状況を示す信号を送出する。その出力内容を図１６に示す。総合判定結果は、６ビットで表現され、２ビットの位置情報と２ビットの形状情報と２ビットの種別情報（被検出対象の特定結果）とからなる。位置情報として、「０１」は多大な危険位置、「１０」はやや危険な位置、「１１」は適正な位置を示す。形状情報として、「００」は大人サイズ、「０１」は子供サイズ、「１０」は幼児サイズ、「１１」は後ろ向きチャイルドシートを示す。種別情報として、「００」は大人、「０１」は子供、「１０」は小動物、「１１」は静止物を示す。そして、図１６に示すように「０１０１１１」ならば多大な危険位置の子供サイズの静止物であることを示す。
【００４２】
一方、図９のエアバッグ制御装置２６においては、車室内状況検出装置からの信号を入力すると、車室内の状況を示す信号の内容に応じた制御を実行する。つまり、コントローラ３６は乗員の乗車状態、乗員の体格がある特定された範囲内では、エアバッグを膨張させない。又、搭乗体が特定された時（人間以外の小動物か、その他の物体）や助手席に乗員がいない時においては、自動車が衝突したときにエアバッグの膨張を禁止してエアバッグの無意味な作動を禁止してエアバッグ交換修理費の増加を防止する。
【００４３】
又、コントローラ３６は搭乗体の種類（人間か、その他の物体か）、乗員の乗車状態、乗員の体格が別の特定範囲内では、エアバッグの膨張速度を制御して作動させる。例えば、幼児がシートに着座せずインストルメントパネルとシート間に立ったまま乗車していたり（スタンディングチャイルド状態）、シートに着座しているもののシートベルトを装着せず前屈みになって頭部がインストルメントパネルに近接しているような状態など、エアバッグの機能が有効的に働く適正状態に対し適正でない状態となっている乗員には図９の可変絞り装置３５を制御してガス通路を狭くしてその状態に対応したエアバッグの作動速度にて膨張させる。つまり、スタンディングチャイルド状態と判定された場合、コントローラ３６はエアバッグ膨張速度を超低速にする。
【００４４】
このように本実施の形態は下記の特徴を有する。
（イ）車室内に被検出対象までの距離に応じたレベルの信号を出力するセンサ１を配置し、コントローラ（特定手段、信号送出手段）２４が図１０のステップ１０７，１０８においてセンサ１の出力値の時間的な変化から被検出対象固有の動作を検出して被検出対象の種類を特定する。そして、コントローラ２４は図１０のステップ１１０において被検出対象の特定結果を表す信号を送出する。この送出信号を用いてエアバッグシステムを適切に制御することができる。このように、センサ１の出力値の時間的な変化から的確に乗員等の車室内の状況を把握できる。
（ロ）コントローラ２４は、被検出対象が人か動物かそれ以外のものかを判別する。よって、送出信号を用いて、エアバッグシステムにおいて人が存在する場合にのみエアバッグを膨張させることが可能となる。
（第２の実施の形態）
次に、この発明の第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４５】
本実施の形態におけるコントローラ２４は、検出範囲内において搭乗体が複数存在した場合、それぞれの分布、形状、そして固有動作の違いから各搭乗体の種類（人間、小動物、その他の物体）とその分布状態を判定する機能を有している。
【００４６】
つまり、図１８に示すように、最前列の３つの測定点Ｐ１，Ｐ４，Ｐ７の検知距離の経時的変化は図１９のＳＧ１に示すような挙動を示し、他の測定点の検知距離の経時的変化は図１９のＳＧ２に示すような挙動を示し、これをパターンマッチングすることにより、図２０に示すように、乗員数「２」、かつ子供と大人であることが判定できる。つまり、助手席に適正位置の大人が、又、インパネ近傍に子供が乗車していることが分かる。
【００４７】
このようにして乗員乗車情報が検知され検出信号をエアバッグ制御に送出することができる。
このとき送出する検知信号は、図１６に示す６ビット情報を一つずつ送出することとなる。
【００４８】
このように、車両に乗員が複数存在しているときに、９個のＬＥＤスポットを時分割で照射して各検知スポット毎の検知距離の変化（動き速度、変化量合計、周波数）を、予め記憶した標準パターンとマッチングして識別することができる。
（第３の実施の形態）
次に、この発明の第３の実施の形態を、第２の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４９】
本実施の形態におけるコントローラ２４は、実際に助手席に乗員がいるときの動きから、車両の助手席に乗員が存在しない時の背景雑音（内部装飾品等の動き）をキャンセルする機能を有している。
【００５０】
より詳しくは、最前列の３つの測定点Ｐ１，Ｐ４，Ｐ７（図１８参照）の検知距離の経時的変化は図２２に示すような挙動を示し、図２１に示す装飾品（背景雑音）Ｄの動きをキャンセルする。具体的には、加算処理することによりキャンセルする。
【００５１】
例えば、図２１に示すように、ルームミラーＭの近傍に、人形やお守り等の内部装飾品Ｄが取り付けられている場合、最前列の１つのスポットの挙動としては図２２のＳＧ４に示すように一定周期の変動を示す。この変動（図２２のＳＧ４）を乗員が乗車していないときに予めメモリ２５に記憶しておき、乗員が乗車したときの動き（図２２のＳＧ３）からその背景雑音部（ＳＧ４）をキャンセルし乗員の動きだけを正確に検知することができる。
【００５２】
つまり、メモリ２５には、予め乗員が存在しない場合の車室内に固定された内部構造、例えば、シートの着座面、インストルメントパネル、シートとダッシュボード間の床面等とセンサ間距離を記憶しておき、コントローラ２４は図１０のステップ１１１で背景雑音のキャンセル動作を実行する。即ち、車室内の装飾品Ｄの揺れ（一定周波数成分）をキャンセルする。
【００５３】
このように本実施の形態は下記の特徴を有する。
（イ）メモリ（記憶手段）２５に搭乗体が乗車していない時の背景に関するデータを記憶しておき、コントローラ２４（補正手段）がセンサ１による検出データを背景データにて補正する。
【００５４】
このようにすると、背景がキャンセルでき高精度な被検出対象の特定を行うことができる。
これまで説明した各実施の形態の他にも、次のように実施してもよい。
【００５５】
センサ１は、発光素子９個、受光素子３個の組み合わせだけとは限らず、検出分解能に応じて、発光素子数、受光素子数およびその組み合わせ方は変化してもよい。又、発光素子、受光素子の取付け角度も車両の大きさ、車室内の広さ、検知範囲に応じて変化させてもよい。
【００５６】
又、図２３に示すように、センサにおいて、ＬＥＤ３〜１１に対する非球面レンズ１５〜１７およびＰＳＤ１２〜１４の取付角度は、それぞれの赤外線ＬＥＤ３〜１１から照射される赤外線の反射光の受光素子面上にあたるスポット光径を限りなく小さく、かつ平均化すべく、例えば発光素子（赤外線ＬＥＤ）の中の最大傾斜角度（図２３では９０°）と最小傾斜角度（図２３では４５°）の中心角度（６７．５°）とすると、１次元検出距離の検出範囲を拡大することができ、さらに検出距離の分解能も向上できる。
【００５７】
さらに、上述した形態においてエアバッグ制御装置は、車室内状況検出装置から送出される信号に対応して、エアバッグの膨張阻止、膨張速度の可変制御を行ったが、他にも、エアバッグの膨張阻止のみを行ったり、膨張速度の可変制御のみを行ってもよい。あるいは、エアバッグ制御装置において膨張方向（エアバッグの向き）の可変制御を行ってもよい。
【００５８】
又、センサ１は発光素子と受光素子からなる光学式センサを用いたが、超音波センサを用いてもよい。
さらに、９箇所の検出領域を形成するために９個の発光素子を用いたが、１個の発光・受光素子を用意し、その素子を複数箇所に向けて発光させてもよい。
【００５９】
さらには、センサの取付け位置は天井に限ることなく、インストルメントパネル等に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態における自動車を示す図。
【図２】 センサを車両の正面から見た図。
【図３】 センサの縦断面図。
【図４】 車室内からセンサを見上げた図。
【図５】 センシング領域を説明するための図。
【図６】 センシングを説明するための図。
【図７】 センシングを説明するための図。
【図８】 車室内状況検出装置の電気的構成を示す図。
【図９】 エアバッグ制御装置の全体構成図。
【図１０】 作用を説明するためのフローチャート。
【図１１】 乗員の状態を示す説明図。
【図１２】 危険度を説明するための説明図。
【図１３】 検知距離の時間的変化を示す図。
【図１４】 乗員状態パターンを示す図。
【図１５】 乗員状態パターンを示す図。
【図１６】 出力信号の内容を示す図。
【図１７】 ＰＳＤからのデータ取り込みタイミングを説明するためのタイミングチャート。
【図１８】 第２の実施の形態における検出領域を説明するための説明図。
【図１９】 第２の実施の形態における検知距離の時間的変化を示す図。
【図２０】 第２の実施の形態における乗員の状態を示す説明図。
【図２１】 第３の実施の形態における乗員の状態を示す説明図。
【図２２】 第３の実施の形態における検知距離の時間的変化を示す図。
【図２３】 センサの縦断面図。
【符号の説明】
１…センサ、２４…特定手段、信号送出手段、補正手段としてのコントローラ、２５…記憶手段としてのメモリ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、車室内の搭乗状態等の車室内の状況を検出する車室内状況検出装置に関し、例えば、車両用のエアバッグ乗員拘束システムに用いると好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、車両用エアバッグ乗員拘束システムの標準装備化が進み、さらに助手席用エアバッグの装着率も高まってきている。エアバッグは、例えば自動車の衝突時に、操舵輪（ハンドル）、インストルメントパネル（計器盤）等のような車室内の内部構造に対して相対的に乗員を緩やかに減速させるように作動して前記内部構造に対して直接的な接触を阻止することによって乗員の自動車の衝突による傷害を防止するものである。
【０００３】
又、エアバッグシステムは基本的に乗員の乗車状態や体格に関係なく、自動車の衝突を感知する衝突センサの衝突検知信号でエアバッグを一様に膨張させるシステムとなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エアバッグシステムを装着してある車両とはいえ、自動車の衝突時に必ずしも一様にエアバッグを膨張させることが（乗員保護の面から）好ましいとは言えない。つまり、乗員の乗車状態、乗員の体格がある特定された範囲内では、エアバッグを膨張させない方が乗員保護の面から好ましい場合もある。又、搭乗体の種類（人間か、小動物か、その他の物体か）、乗員の乗車状態、乗員の体格が別の特定範囲内では、エアバッグの膨張速度を変えて作動させる方がよい場合もある。
【０００５】
例えば、幼児がシートに着座せずインストルメントパネルとシート間に立ったまま乗車していたり（スタンディングチャイルド状態）、シートに着座しているもののシートベルトを装着せず前屈みになって頭部がインストルメントパネルに近接しているような状態など、エアバッグの機能が有効的に働く適正状態に対し適正でない状態となっている乗員にはその状態に対応したエアバッグの作動が必要になる。
【０００６】
さらに、エアバッグは基本的に乗員、即ち人間を保護するシステムであることから、乗員が人間であることを高精度で判別する手段が必要不可欠である。又、助手席エアバッグの場合において助手席に物体（荷物等）が置かれている時や乗員がいない時においても自動車が衝突したときには一様にエアバッグが膨張してしまい、エアバッグ本来の目的からすれば無意味な作動になってしまう。これにより、エアバッグ交換修理費の増加などの問題も発生している。このため、搭乗体の種類（人間か、小動物か、その他の物体か）を特定する必要がある。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、的確に車室内の状況を把握できる装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、前記センサの被検出対象までの距離に応じたレベルの信号に基づいて被検出対象の３次元的な形状を検出するとともに前記センサの出力値の時間的な変化から被検出対象固有の一定時間内における３次元的な距離変動を検出して被検出対象の種類を特定する。つまり、センサの出力値の時間的な変化から的確に乗員の種類（大人か子供か）等の車室内の状況を把握できる。
【０００９】
そして、信号送出手段は特定手段による被検出対象の特定結果を表す信号を送出する。この送出信号を用いて各種の処理（例えば、エアバッグシステムの制御）に反映させることが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明における前記特定手段が、被検出対象が大人か子供か動物かそれ以外のものかを判別する。よって、送出信号を用いて、エアバッグシステムにおいて人が存在する場合にのみエアバッグを膨張させることが可能となる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明における前記特定手段が、複数の被検出対象の固有の動作を検出する。
請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、記憶手段に搭乗体が乗車していない時の背景に関するデータが記憶され、補正手段がセンサによる検出データを背景データにて補正する。
【００１２】
このようにすると、背景がキャンセルでき高精度な被検出対象の特定を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、この発明の第１の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１４】
図１には、本実施の形態における車室内状況検出装置を搭載した自動車を示す。
この自動車は右ハンドル仕様であり、助手席における車室内での天井には距離センサ１が装着されている。この距離センサ１の詳細を、図２，３，４に示す。図２はセンサを車両の正面から見た図であり、図３はセンサの縦断面図であり、図４は車室内からセンサを見上げた図である。
【００１５】
図２，３，４において、センサハウジング２に９個の赤外線ＬＥＤ（発光素子）３，４，５，６，７，８，９，１０，１１が下方の車室内に向けて固定されている。又、センサハウジング２には受光素子としての１次元ＰＳＤ（光学式位置検出素子）１２，１３，１４が下方の車室内に向けて固定されている。より詳しくは、図３に示すように、３つの赤外線ＬＥＤ６，７，８が前後方向にライン状に配置され、その後ろにはＰＳＤ１３が配置され、１次元ラインセンサが構成されている。赤外線ＬＥＤ６，７，８の右側には３つの赤外線ＬＥＤ３，４，５が前後方向にライン状に配置され、その後ろにはＰＳＤ１２が配置され、１次元ラインセンサが構成されている。又、赤外線ＬＥＤ６，７，８の左側には３つの赤外線ＬＥＤ９，１０，１１が前後方向にライン状に配置され、その後ろにはＰＳＤ１４が配置され、１次元ラインセンサが構成されている。
【００１６】
各前後方向に配置された各列のＬＥＤ（６，７，８），（３，４，５），（９，１０，１１）において、図３に示すように最も前のＬＥＤ３，６，９は前方方向に対し４５°傾けて配置され、前から二列目のＬＥＤ４，７，１０は前方方向に対し５５°傾けて配置され、一番後ろのＬＥＤ５，８，１１は前方方向に対し９０°傾けて、即ち、真下に向けて配置されている。このように最も前のＬＥＤ３，６，９と、前から二列目のＬＥＤ４，７，１０と、一番後ろのＬＥＤ５，８，１１とは、照射角度を変えて設置され、センサ下部の検出範囲を拡大して赤外光線が所定位置に到達するようになっている。
【００１７】
又、図２に示すように、１次元ラインセンサを構成するＬＥＤ６，７，８およびＰＳＤ１３は真下を向き、１次元ラインセンサを構成するＬＥＤ３，４，５およびＰＳＤ１２は水平方向に対し右側に７６．０°の角度で配置され、１次元ラインセンサを構成するＬＥＤ９，１０，１１およびＰＳＤ１４は水平方向に対し左側に７６．０°の角度で配置されている。このように３つの１次元ラインセンサは左右方向の照射角度を変えて設置され、センサの下方向にある検出範囲は２次元的な平面になり、その平面には、センサから赤外線がスポット的に照射される。その赤外線照射点（領域）を図１においてＰ１〜Ｐ９にて示す。本例においては、９個の赤外線照射点Ｐ１〜Ｐ９は、センサ１から８００ｍｍ下方での左右方向に２００ｍｍ、前後方向に２５０ｍｍ、５５０ｍｍの間隔をおいて形成され、規則的な２次元配列となっている。
【００１８】
さらに、図３，４に示すように、１次元ＰＳＤ（光学式位置検出素子）１２〜１４の受光面側（前段部）には非球面レンズ１５，１６，１７が配置され、非球面レンズ１５〜１７によりＰＳＤ１２，１３，１４に到達する赤外線反射光を集光してその収差が限りなく小さくなる。又、各ＰＳＤ１２，１３，１４の受光面と各非球面レンズ１５，１６，１７の取付間隔は非球面レンズ１５，１６，１７の焦点ｆが、ＰＳＤ１２，１３，１４の受光面上になるように距離を置いて設置されている。又、ＰＳＤ１２，１３，１４と非球面レンズ１５，１６，１７はそれぞれ平行になるように取り付けられている。
【００１９】
そして、赤外線照射点（領域）Ｐ１〜Ｐ９により形成される平面検出範囲に乗員が乗車すると、図５に示すように、乗員Ｍの上部に設置してあるセンサ１でのＬＥＤ３〜１１から赤外光線が乗員Ｍの各部（例えば、頭、腕、膝など）で反射し、図６に示すように、その反射光線は非球面レンズ１５〜１７で集合されＰＳＤ１２〜１４にそれぞれ入射される。
【００２０】
図７に示すように、一次元ＰＳＤ１２，１３，１４の出力電流Ｉa ，Ｉb は入射スポットと電極までの距離に逆比例して分割されて取り出される。センサ１において一次元ＰＳＤ１２には電流／電圧変換器１８，１９が接続されている（他の一次元ＰＳＤ１３，１４も同様）。そして、電流／電圧変換器１８〜２３は一次元ＰＳＤ１２〜１４の出力電流Ｉa ，Ｉb を電流／電圧変換して電圧Ｖa ，Ｖb として出力する。
【００２１】
つまり、図６に示すように、赤外線ＬＥＤ（発光素子）３〜１１から発せられた光が反射し、この反射光が１次元ＰＳＤ（光学式位置検出素子）１２〜１４にて受光される。このとき、図７に示すように、１次元ＰＳＤ（光学式位置検出素子）１２〜１４における集光位置により被検出対象（反射物）までの距離に対応した出力差（Ｉa −Ｉb ）を得る。この出力は変換器１８〜２３により電圧に変換される。
【００２２】
図８には、車室内状況検出装置の電気的構成を示す。
特定手段、信号送出手段としてのコントローラ２４はマイクロコンピュータを中心に構成され、記憶手段としてのメモリ２５を有している。メモリ２５にはパターンマッチングのための標準パターンに関するデータが記憶されている。
【００２３】
コントローラ２４には各１次元ＰＳＤ（光学式位置検出素子）１２，１３，１４毎の電流／電圧変換器１８〜２３の出力端子が接続されている。又、コントローラ２４には赤外線ＬＥＤ（発光素子）３〜１１が接続され、コントローラ２４は順にＬＥＤ３〜１１をパルス駆動して発光動作を行わせることができるようになっている。さらに、ＰＳＤ１２，１３，１４は電源に接続され、常時作動している（ここで常時とはセンサ主電源ＯＮのときを指す）。又、ＬＥＤ３〜１１及びコントローラ２４も電源に接続（図示せず）され作動する。
【００２４】
コントローラ２４には車室内状況検出装置に対する外部装置としてのエアバッグ制御装置２６が接続されている。図９にはエアバッグ制御装置２６を示す。
エアバッグ制御装置２６は運転席用エアバッグ（袋体）２７と助手席用エアバッグ（袋体）２８と運転席用インフレータ２９と助手席用インフレータ３０を備えている。そして、運転席用インフレータ２９に設けた点火装置３１の駆動によりインフレータ２９内でガスが発生し、そのガスがエアバッグ（袋体）２７に充填され、エアバッグ（袋体）２７が膨らむようになっている。同様に、助手席用インフレータ３０に設けた点火装置３３の駆動によりインフレータ３０内でガスが発生し、そのガスがエアバッグ（袋体）２８に充填され、エアバッグ（袋体）２８が膨らむようになっている。又、助手席用エアバッグ（袋体）２８と助手席用インフレータ３０とを結ぶ途中には可変絞り装置３５が設けられ、絞り量を変えることにより助手席用エアバッグ（袋体）２８の開く速度を調整することができる。
【００２５】
エアバッグ制御装置２６に備えられたコントローラ３６は衝突センサ３７からの衝突検知信号を入力するとインフレータの点火装置３１，３３を駆動して前述のエアバッグ膨張を実行させる。又、コントローラ３６は車室内状況検出装置の信号を入力し、車室内の状況を示す信号の内容に応じて点火装置３１，３３および可変絞り装置３５を制御する。
【００２６】
次に、このように構成した車室内状況検出装置の作用を、図１０のフローチャートを用いて説明する。
コントローラ２４はステップ１０１で赤外線ＬＥＤ３〜１１を時分割駆動させて各赤外線ＬＥＤ３〜１１を順に点灯させる。より詳しくは、図１のＰ１→Ｐ４→Ｐ７→Ｐ２→Ｐ５→Ｐ８→Ｐ３→Ｐ６→Ｐ９の順に移行させる。そして、コントローラ２４は、ステップ１０２で、発光素子のパルス周期に同期してＰＳＤ１２，１３，１４からデータを取り込む（距離測定動作を実行する）。さらに、コントローラ２４はステップ１０３で各反射光線の入力タイミングに同期して電流／電圧変換器１８〜２３から電圧値（アナログ値）Ｖa , Ｖb を入力し、デジタル変換する。さらに、コントローラ２４はステップ１０４で次式により距離（絶対位置）Ｌに変換する。この処理は各ＬＥＤ３〜１１（各照射スポットＰ１〜Ｐ９）に対して行う。
Ｌ＝ｋ・（Ｖa ／Ｖb ）
ただし、ｋは比例定数。
【００２７】
つまり、スポット位置信号に対し、Ｖa ／Ｖb を計算して絶対的な位置信号を算出するとともに、さらに反射光線の光軸によって異なる比例定数ｋを乗算して、それぞれの１次元反射距離を計算する。本例では、図１７に示すように、９個の反射光の位置レベル信号が、１個のＬＥＤについて反射光受光時間１５０μｓｅｃ、周期１００ｍｓｅｃ、時分割間隔１０ｍｓｅｃにて繰り返し取り込まれる。そして、コントローラ２４は受光時間１５０μｓｅｃ中に位置レベル信号をサンプリングし、１次元反射距離を計算する。
【００２８】
そして、コントローラ２４はステップ１０５で９スポットの反射点を結ぶ乗員形状（体格）パターンおよびインストルメントパネルからの位置に関する分布パターンを計算する。さらに、コントローラ２４はステップ１０６でこの形状および分布パターンと予めメモリに記憶してある標準パターンとをパターンマッチングして最も類似する標準パターンを選択する。
【００２９】
このステップ１０６の処理を詳細に説明すると、メモリ２５には予め形状（体格）に関する標準パターンが記憶されており、この標準パターンには、大人サイズであることを示すパターンと、子供サイズであることを示すパターンと、小動物（犬、猫等）サイズであることを示すパターンと、静止物（手荷物等）サイズであることを示すパターンとが用意されている。つまり、幼児から成人にいたるまでの人間サイズの形状、小動物、チャイルドシート等の形状をパターン化して記憶してある。この標準パターンについて更に言及すると、図１１に示すように、正規位置に大人が着座したパターン、シートを倒して寝ているパターン、前向きにチャイルドシートがセットされ幼児が座っているパターン、子供が立っているパターン、後ろ向きにチャイルドシートがセットされ幼児が座っているパターン、子供がインストルメントパネルに手をつくパターン等を含んでいる。
【００３０】
コントローラ２４はこの形状（体格）に関するパターンマッチングにより、大人サイズか、子供サイズか、小動物（犬、猫等）サイズか、静止物（手荷物等）サイズか等を判定する。
【００３１】
又、メモリ２５にはインストルメントパネルからの位置に関する標準分布パターンが予め記憶されており、この分布標準パターンは、図１２に示したように、通常のエアバッグ膨張に対して、乗車状態が適正な分布パターン、やや危険な分布パターン、多大な危険がおよぶ分布パターン等の平面的（２次元的）分布である。つまり、インストルメントパネルと乗員との距離が近い測定点Ｐ１，Ｐ４，Ｐ７に乗員がいると危険が「大」であり、インストルメントパネルに対し中距離の測定点Ｐ２，Ｐ５，Ｐ８に乗員がいると危険が「中」であり、インストルメントパネルに対し遠距離の測定点Ｐ３，Ｐ６，Ｐ９に乗員がいると危険が少なく適正であると判定するためのものである。
【００３２】
フローチャートの説明に戻り、コントローラ２４は図１０のステップ１０７で、図１３に示すように、各スポット位置Ｐ１〜Ｐ９における測定値の微分値、積分値および周波数を計算する。つまり、時間ｔにおける検知距離の微分値からの動き速度と、周期Ｔでの検知距離の積分値からの変位量合計と、動き周波数とを求める。このようにして、センサ１の出力値の時間的な変化から被検出対象固有の動作の特徴が抽出される。
【００３３】
さらに、コントローラ２４は図１０のステップ１０８でこの動作パターンと予めメモリ２５に記憶してある標準パターンとをパターンマッチングして動作パターンに最も類似する標準パターンを選択する。
【００３４】
このステップ１０８の処理を詳細に説明すると、メモリ２５には予め標準パターンが記憶されており、この標準パターンには、図１３の上段に示すように人間であることを示すパターンと、図１３の中段に示すように小動物（犬、猫等）であることを示すパターンと、図１３の下段に示すように静止物であることを示すパターンとが用意されている。人間であることを示すパターンは、動き速度が比較的（小動物に比べて）小さく、変位量が大きく、動き周波数が低い。又、小動物（犬、猫等）であることを示すパターンは、動き速度が大きく、変位量が小さく、動き周波数が高い。さらに、静止物であることを示すパターンは、動き速度がゼロで、変位量がゼロで、動き周波数が無（直流）である。
【００３５】
つまり、人間、小動物、その他の物体とは明らかに固有動作に差があり、人間か小動物が存在した場合、固有動作の定量化処理（一定時間内における３次元的な距離変動）により乗員の種類の特定が可能である。
【００３６】
このようにして、コントローラ２４は、センサ１の出力値の時間的な変化から、被検出対象の種類を特定、即ち、人間か小動物（犬、猫等）か、静止物（手荷物等）かを判定する。
【００３７】
フローチャートの説明に戻り、コントローラ２４は図１０のステップ１０９で形状・分布判定結果（ステップ１０５の処理結果）と動作判定結果（ステップ１０８の処理結果）から総合判定を行う。ここで、形状・分布判定結果（ステップ１０５の処理結果）の一例を図１４に示し、動作判定結果（ステップ１０８の処理結果）の一例を図１５に示す。
【００３８】
図１４において、状態１１として適正位置の物体（大人サイズ）、状態１２としてやや危険位置の物体（大人サイズ）、状態１３として多大な危険位置の物体（大人サイズ）、状態１４として適正位置の物体（子供サイズ）、状態１５としてやや危険位置の物体（子供サイズ）、状態１６として多大な危険位置の物体（子供サイズ）、状態１７として適正位置の物体（幼児サイズ）、状態１８としてやや危険位置の物体（幼児サイズ）、状態１９として多大な危険位置の物体（幼児サイズ）、状態１１０として後ろ向きチャイルドシート、等である。
【００３９】
図１５において、状態２１として大人、状態２２として子供、状態２３として小動物（犬、猫）、状態２４として静止物（手荷物など）である。
そして、コントローラ２４は、例えば、図１４の状態１２（やや危険位置の物体）で、かつ、図１５で状態２２（子供）であったならば、やや危険位置の子供サイズの人間であると判定する。又、図１４の状態１４（適正位置の物体（子供サイズ））で、かつ、図１５で状態２４（静止物）であったならば、適正位置の子供サイズの静止物であると判定する。
【００４０】
又、コントローラ２４は、ステップ１０９において、乗員分布がインストルメントパネルにより近接している分布を示し、かつ、立体形状（体格）が幼児レベル、かつ、固有動作が人間パターンを示した場合、この三者を組み合わせて、スタンディングチャイルドと判定する。
【００４１】
そして、コントローラ２４は図１０のステップ１１０でエアバッグ制御装置２６に車室内の状況を示す信号を送出する。その出力内容を図１６に示す。総合判定結果は、６ビットで表現され、２ビットの位置情報と２ビットの形状情報と２ビットの種別情報（被検出対象の特定結果）とからなる。位置情報として、「０１」は多大な危険位置、「１０」はやや危険な位置、「１１」は適正な位置を示す。形状情報として、「００」は大人サイズ、「０１」は子供サイズ、「１０」は幼児サイズ、「１１」は後ろ向きチャイルドシートを示す。種別情報として、「００」は大人、「０１」は子供、「１０」は小動物、「１１」は静止物を示す。そして、図１６に示すように「０１０１１１」ならば多大な危険位置の子供サイズの静止物であることを示す。
【００４２】
一方、図９のエアバッグ制御装置２６においては、車室内状況検出装置からの信号を入力すると、車室内の状況を示す信号の内容に応じた制御を実行する。つまり、コントローラ３６は乗員の乗車状態、乗員の体格がある特定された範囲内では、エアバッグを膨張させない。又、搭乗体が特定された時（人間以外の小動物か、その他の物体）や助手席に乗員がいない時においては、自動車が衝突したときにエアバッグの膨張を禁止してエアバッグの無意味な作動を禁止してエアバッグ交換修理費の増加を防止する。
【００４３】
又、コントローラ３６は搭乗体の種類（人間か、その他の物体か）、乗員の乗車状態、乗員の体格が別の特定範囲内では、エアバッグの膨張速度を制御して作動させる。例えば、幼児がシートに着座せずインストルメントパネルとシート間に立ったまま乗車していたり（スタンディングチャイルド状態）、シートに着座しているもののシートベルトを装着せず前屈みになって頭部がインストルメントパネルに近接しているような状態など、エアバッグの機能が有効的に働く適正状態に対し適正でない状態となっている乗員には図９の可変絞り装置３５を制御してガス通路を狭くしてその状態に対応したエアバッグの作動速度にて膨張させる。つまり、スタンディングチャイルド状態と判定された場合、コントローラ３６はエアバッグ膨張速度を超低速にする。
【００４４】
このように本実施の形態は下記の特徴を有する。
（イ）車室内に被検出対象までの距離に応じたレベルの信号を出力するセンサ１を配置し、コントローラ（特定手段、信号送出手段）２４が図１０のステップ１０７，１０８においてセンサ１の出力値の時間的な変化から被検出対象固有の動作を検出して被検出対象の種類を特定する。そして、コントローラ２４は図１０のステップ１１０において被検出対象の特定結果を表す信号を送出する。この送出信号を用いてエアバッグシステムを適切に制御することができる。このように、センサ１の出力値の時間的な変化から的確に乗員等の車室内の状況を把握できる。
（ロ）コントローラ２４は、被検出対象が人か動物かそれ以外のものかを判別する。よって、送出信号を用いて、エアバッグシステムにおいて人が存在する場合にのみエアバッグを膨張させることが可能となる。
（第２の実施の形態）
次に、この発明の第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４５】
本実施の形態におけるコントローラ２４は、検出範囲内において搭乗体が複数存在した場合、それぞれの分布、形状、そして固有動作の違いから各搭乗体の種類（人間、小動物、その他の物体）とその分布状態を判定する機能を有している。
【００４６】
つまり、図１８に示すように、最前列の３つの測定点Ｐ１，Ｐ４，Ｐ７の検知距離の経時的変化は図１９のＳＧ１に示すような挙動を示し、他の測定点の検知距離の経時的変化は図１９のＳＧ２に示すような挙動を示し、これをパターンマッチングすることにより、図２０に示すように、乗員数「２」、かつ子供と大人であることが判定できる。つまり、助手席に適正位置の大人が、又、インパネ近傍に子供が乗車していることが分かる。
【００４７】
このようにして乗員乗車情報が検知され検出信号をエアバッグ制御に送出することができる。
このとき送出する検知信号は、図１６に示す６ビット情報を一つずつ送出することとなる。
【００４８】
このように、車両に乗員が複数存在しているときに、９個のＬＥＤスポットを時分割で照射して各検知スポット毎の検知距離の変化（動き速度、変化量合計、周波数）を、予め記憶した標準パターンとマッチングして識別することができる。
（第３の実施の形態）
次に、この発明の第３の実施の形態を、第２の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４９】
本実施の形態におけるコントローラ２４は、実際に助手席に乗員がいるときの動きから、車両の助手席に乗員が存在しない時の背景雑音（内部装飾品等の動き）をキャンセルする機能を有している。
【００５０】
より詳しくは、最前列の３つの測定点Ｐ１，Ｐ４，Ｐ７（図１８参照）の検知距離の経時的変化は図２２に示すような挙動を示し、図２１に示す装飾品（背景雑音）Ｄの動きをキャンセルする。具体的には、加算処理することによりキャンセルする。
【００５１】
例えば、図２１に示すように、ルームミラーＭの近傍に、人形やお守り等の内部装飾品Ｄが取り付けられている場合、最前列の１つのスポットの挙動としては図２２のＳＧ４に示すように一定周期の変動を示す。この変動（図２２のＳＧ４）を乗員が乗車していないときに予めメモリ２５に記憶しておき、乗員が乗車したときの動き（図２２のＳＧ３）からその背景雑音部（ＳＧ４）をキャンセルし乗員の動きだけを正確に検知することができる。
【００５２】
つまり、メモリ２５には、予め乗員が存在しない場合の車室内に固定された内部構造、例えば、シートの着座面、インストルメントパネル、シートとダッシュボード間の床面等とセンサ間距離を記憶しておき、コントローラ２４は図１０のステップ１１１で背景雑音のキャンセル動作を実行する。即ち、車室内の装飾品Ｄの揺れ（一定周波数成分）をキャンセルする。
【００５３】
このように本実施の形態は下記の特徴を有する。
（イ）メモリ（記憶手段）２５に搭乗体が乗車していない時の背景に関するデータを記憶しておき、コントローラ２４（補正手段）がセンサ１による検出データを背景データにて補正する。
【００５４】
このようにすると、背景がキャンセルでき高精度な被検出対象の特定を行うことができる。
これまで説明した各実施の形態の他にも、次のように実施してもよい。
【００５５】
センサ１は、発光素子９個、受光素子３個の組み合わせだけとは限らず、検出分解能に応じて、発光素子数、受光素子数およびその組み合わせ方は変化してもよい。又、発光素子、受光素子の取付け角度も車両の大きさ、車室内の広さ、検知範囲に応じて変化させてもよい。
【００５６】
又、図２３に示すように、センサにおいて、ＬＥＤ３〜１１に対する非球面レンズ１５〜１７およびＰＳＤ１２〜１４の取付角度は、それぞれの赤外線ＬＥＤ３〜１１から照射される赤外線の反射光の受光素子面上にあたるスポット光径を限りなく小さく、かつ平均化すべく、例えば発光素子（赤外線ＬＥＤ）の中の最大傾斜角度（図２３では９０°）と最小傾斜角度（図２３では４５°）の中心角度（６７．５°）とすると、１次元検出距離の検出範囲を拡大することができ、さらに検出距離の分解能も向上できる。
【００５７】
さらに、上述した形態においてエアバッグ制御装置は、車室内状況検出装置から送出される信号に対応して、エアバッグの膨張阻止、膨張速度の可変制御を行ったが、他にも、エアバッグの膨張阻止のみを行ったり、膨張速度の可変制御のみを行ってもよい。あるいは、エアバッグ制御装置において膨張方向（エアバッグの向き）の可変制御を行ってもよい。
【００５８】
又、センサ１は発光素子と受光素子からなる光学式センサを用いたが、超音波センサを用いてもよい。
さらに、９箇所の検出領域を形成するために９個の発光素子を用いたが、１個の発光・受光素子を用意し、その素子を複数箇所に向けて発光させてもよい。
【００５９】
さらには、センサの取付け位置は天井に限ることなく、インストルメントパネル等に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態における自動車を示す図。
【図２】 センサを車両の正面から見た図。
【図３】 センサの縦断面図。
【図４】 車室内からセンサを見上げた図。
【図５】 センシング領域を説明するための図。
【図６】 センシングを説明するための図。
【図７】 センシングを説明するための図。
【図８】 車室内状況検出装置の電気的構成を示す図。
【図９】 エアバッグ制御装置の全体構成図。
【図１０】 作用を説明するためのフローチャート。
【図１１】 乗員の状態を示す説明図。
【図１２】 危険度を説明するための説明図。
【図１３】 検知距離の時間的変化を示す図。
【図１４】 乗員状態パターンを示す図。
【図１５】 乗員状態パターンを示す図。
【図１６】 出力信号の内容を示す図。
【図１７】 ＰＳＤからのデータ取り込みタイミングを説明するためのタイミングチャート。
【図１８】 第２の実施の形態における検出領域を説明するための説明図。
【図１９】 第２の実施の形態における検知距離の時間的変化を示す図。
【図２０】 第２の実施の形態における乗員の状態を示す説明図。
【図２１】 第３の実施の形態における乗員の状態を示す説明図。
【図２２】 第３の実施の形態における検知距離の時間的変化を示す図。
【図２３】 センサの縦断面図。
【符号の説明】
１…センサ、２４…特定手段、信号送出手段、補正手段としてのコントローラ、２５…記憶手段としてのメモリ。
Claims (4)
- 車室内において被検出対象に向けられて２次元マトリクス状に配置され、被検出対象までの距離に応じたレベルの信号を出力する複数のセンサと、
前記センサの被検出対象までの距離に応じたレベルの信号に基づいて被検出対象の３次元的な形状を検出するとともに前記センサの出力値の時間的な変化から被検出対象固有の一定時間内における３次元的な距離変動を検出して被検出対象の種類を特定する特定手段と、
前記特定手段による被検出対象の特定結果を表す信号を送出する信号送出手段と
を備えたことを特徴とする車室内状況検出装置。 - 前記特定手段は、被検出対象が大人か子供か動物かそれ以外のものかを判別するものである請求項１に記載の車室内状況検出装置。
- 前記特定手段は、複数の被検出対象の固有の動作を検出するものである請求項１に記載の車室内状況検出装置。
- 搭乗体が乗車していない時の背景に関するデータを記憶する記憶手段と、
前記センサによる検出データを前記記憶手段による背景データにて補正する補正手段と
を備えた請求項１に記載の車室内状況検出装置。
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