JP4497125B2 - 衝突検出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、車両に設けられ、当該車両と人との衝突を検出する衝突検出装置に関するものである。
従来より、車両に設けられ、当該車両と人との衝突を検出する衝突検出装置として、例えば、下記、特許文献１に開示されているようなものがある。この開示技術では、フロントバンパ内に設けた荷重センサまたは変位センサから出力される信号波形と、車速センサから出力される信号波形とに基づいて、人であれば他車両や壁面、立ち木、電柱等の固定物（以下、単に「固定物」という。）よりも早い時間で荷重センサ等の信号波形が元に戻ることを利用して人との衝突か固定物との衝突かを判別している（特許文献１）。
このような従来の開示技術によると、荷重センサ等の出力波形が所定範囲内にない場合には、たとえ人が衝突していても固定物による衝突であるとして人の衝突を検出することができないという課題がある。また、荷重センサ等の出力波形が所定範囲内にある場合には、質量や剛性の点で人に近似した特性をもつ固定物であれば、それが人でなくても人との衝突であると誤検出し得るという課題がある。
これに対し、出願人らは、温度検出手段により車両に接近または接触した被検出対象の温度を検出し、人か否かを判断する衝突検出装置を特許文献２に開示している。これによれば、温度信号に基づいて被検出対象が人であると判断し、かつ、衝撃信号が出力されていると判断した場合に、衝突信号を出力するので、例えば、質量や剛性の点で人に近似した特性をもつ固定物が衝突しても、このような固定物は温度信号に基づいて人であるとは判断されないので、確実に人の衝突を検出することができる。したがって、誤検出を防止することができる。
特開平１１−２８９９４号公報
特開２００５−２０１６５８号公報
このような従来の開示技術によると、荷重センサ等の出力波形が所定範囲内にない場合には、たとえ人が衝突していても固定物による衝突であるとして人の衝突を検出することができないという課題がある。また、荷重センサ等の出力波形が所定範囲内にある場合には、質量や剛性の点で人に近似した特性をもつ固定物であれば、それが人でなくても人との衝突であると誤検出し得るという課題がある。
これに対し、出願人らは、温度検出手段により車両に接近または接触した被検出対象の温度を検出し、人か否かを判断する衝突検出装置を特許文献２に開示している。これによれば、温度信号に基づいて被検出対象が人であると判断し、かつ、衝撃信号が出力されていると判断した場合に、衝突信号を出力するので、例えば、質量や剛性の点で人に近似した特性をもつ固定物が衝突しても、このような固定物は温度信号に基づいて人であるとは判断されないので、確実に人の衝突を検出することができる。したがって、誤検出を防止することができる。
ここで、温度検出手段は、熱源でない固定物を検出することが困難であるため、温度検出手段により被検出対象が人であるという判断がなされた状態で、被検出対象より車両近くに存在する人以外の物体と衝突した場合に、人との衝突であると誤検出するおそれがある。
そこで、この発明は、人との衝突とそれ以外の物体との衝突を確実に区別でき、誤検出を防止し得る衝突検出装置を実現することを目的とする。
この発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車両に設けられ、当該車両と人との衝突を検出する衝突検出装置であって、前記車両に接近または接触した被検出対象から放射される熱線の強度を検出し、その検出された強度に基づいて前記被検出対象の存在方向を示す第１の方向信号を出力する第１の方向信号出力手段と、前記車両に設けられ超音波を送信する送信手段から送信され、前記被検出対象にて反射された超音波を検出し、その検出結果に基づいて前記被検出対象の存在方向を示す第２の方向信号を出力する第２の方向信号出力手段と、前記車両に衝撃が加えられたことを検出し、その検出結果に基づいて前記車両に衝撃が加えられたことを示す衝撃信号を出力する衝撃信号出力手段と、前記第１の方向信号と前記第２の方向信号との差が第１の範囲内であると判断し、かつ、前記衝撃信号が出力された場合に、前記車両に人が衝突したことを表す衝突信号を出力する衝突信号出力手段と、を備えた、という技術的手段を用いる。
請求項１に記載の発明によれば、車両に設けられ、当該車両と人との衝突を検出する衝突検出装置は、第１の方向信号出力手段により、車両に接近または接触した被検出対象から放射される熱線の強度を検出し、その検出された強度に基づいて被検出対象の存在方向を示す第１の方向信号を出力し、第２の方向信号出力手段により、被検出対象にて反射された超音波を検出し、その検出結果に基づいて被検出対象の存在方向を示す第２の方向信号を出力する。また、衝撃信号出力手段により、車両に衝撃が加えられたことを検出し、その検出結果に基づいて車両に衝撃が加えられたことを示す衝撃信号を出力する。そして、第１の方向信号と第２の方向信号との差が第１の範囲内であると判断し、かつ、衝撃信号が出力された場合に、衝突信号出力手段により、車両に人が衝突したことを表す衝突信号を出力することができる。
これにより、第１の方向信号出力手段により、熱線を放射する被検出対象の方向を検出し、第２の方向信号出力手段により、超音波を反射する被検出対象の方向を検出するため、衝突信号出力手段により、前記第１の方向信号と前記第２の方向信号との差が第１の範囲内であると判断した場合、被検出対象が熱源、かつ、有体物であることから、人であると判断することができる。第１の方向信号のみが出力された場合には、被検出対象は、実体を持たない熱源であり、第２の方向信号のみが出力された場合には、被検出対象は、熱線を放射しない物体であると判断することができるので、人とそれ以外のものとを確実に区別することができる。
したがって、人との衝突とそれ以外の物体との衝突を確実に区別でき、誤検出を防止し得る衝突検出装置を実現することができる。
これにより、第１の方向信号出力手段により、熱線を放射する被検出対象の方向を検出し、第２の方向信号出力手段により、超音波を反射する被検出対象の方向を検出するため、衝突信号出力手段により、前記第１の方向信号と前記第２の方向信号との差が第１の範囲内であると判断した場合、被検出対象が熱源、かつ、有体物であることから、人であると判断することができる。第１の方向信号のみが出力された場合には、被検出対象は、実体を持たない熱源であり、第２の方向信号のみが出力された場合には、被検出対象は、熱線を放射しない物体であると判断することができるので、人とそれ以外のものとを確実に区別することができる。
したがって、人との衝突とそれ以外の物体との衝突を確実に区別でき、誤検出を防止し得る衝突検出装置を実現することができる。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の衝突検出装置において、前記衝突信号出力手段は、前記車両に衝撃が加えられたことを検出した検出結果に基づいて前記車両に衝撃が加えられた方向を示す第３の方向信号を出力し、前記第３の方向信号と前記第１の方向信号との差が第２の範囲内であると判断し、かつ、前記第３の方向信号と前記第２の方向信号との差が第３の範囲内であると判断した場合に、前記衝突信号を出力する、という技術的手段を用いる。
請求項２に記載の発明によれば、衝突信号出力手段は、第３の方向信号と第１の方向信号との差が第２の範囲内であると判断し、かつ、第３の方向信号と第２の方向信号との差が第３の範囲内であると判断した場合、つまり、被検出対象の存在方向と衝撃が加えられた方向とがほぼ同方向である場合に衝突信号を出力するので、当該被検出対象の存在方向とは異なった方向から衝撃が加えられた場合には衝突信号を出力しない。そのため、例えば、人が接近した方向と電柱等の固定物により衝撃が加えられた方向とが異なる場合には、衝突信号を出力しない。
したがって、固定物により衝撃が加えられたと同時期にそれとは異なる方向から人が当該車両に接近していた場合においても誤検出を防止することができる。
したがって、固定物により衝撃が加えられたと同時期にそれとは異なる方向から人が当該車両に接近していた場合においても誤検出を防止することができる。
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の衝突検出装置において、車速信号を出力する車速信号出力手段を備え、前記衝突信号出力手段は、前記判断に加え、前記車速信号に基づいて前記車両が移動していると判断した場合に、前記衝突信号を出力する、という技術的手段を用いる。
請求項３に記載の発明によれば、前記判断に加え、車速信号出力手段により、車両が移動していると判断した場合に衝突信号を出力するので、当該車両が移動していない場合、つまり、駐停車している場合には衝突信号を出力しない。そのため、人に対する交通事故発生事案の最も一般的なものである車両の移動時に絞って当該衝突検出装置を機能させることができる。
したがって、より現実的な交通事故事案に即して誤検出を防止することができる。
したがって、より現実的な交通事故事案に即して誤検出を防止することができる。
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の衝突検出装置において、前記車両は、当該車両が人と衝突した場合に衝突した人に加えられる衝撃を軽減するためのエアバッグと、前記エアバッグに対して展開を準備させるための展開準備信号を入力させることにより、エアバッグを展開する準備を行うエアバッグ展開準備手段を備えており、前記衝突信号出力手段は、前記第１の方向信号と前記第２の方向信号との差が第１の範囲内であると判断した場合に、前記エアバッグ展開準備手段に対して、前記展開準備信号を出力する、という技術的手段を用いる。
請求項４に記載の発明によれば、衝突信号出力手段は、第１の方向信号と第２の方向信号との差が第１の範囲内であると判断した場合に、エアバッグ展開準備手段に対して展開準備信号を出力するため、被検出対象として人の存在をあらかじめ認識して、エアバッグ展開準備手段によりエアバッグを展開する準備をすることができるので、車両が人と衝突した場合にエアバッグを短時間で展開することができる。
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の衝突検出装置において、前記被検出対象から放射される熱線の強度を検出するとともに、前記被検出対象にて反射された超音波が伝達して振動することにより超音波を検出することにより、前記第１及び第２の方向信号出力手段として機能する検出部と、前記検出部の端部を持ち上げて支持する支持部材と、前記被検出対象にて反射された超音波を受信する受信部が、前記車両において前記被検出対象の存在する空間側に露出する受信部材とを備えており、前記受信部材の前記受信部と異なる部位には、前記検出部と前記受信部材とが非接触であるように前記支持部材が取り付けられており、前記受信部により受信された前記超音波が、前記支持部材を介して前記検出部に伝達可能に構成された検出素子を備えている、という技術的手段を用いる。
請求項５に記載の発明によれば、検出素子が、被検出対象から放射される熱線の強度を検出するとともに、被検出対象にて反射された超音波が伝達して振動することにより超音波を検出することにより、第１及び第２の方向信号出力手段として機能する検出部を備えているため、１つの検出素子で第１及び第２の方向信号を出力することができるので、方向信号の比較が容易であり、方向信号の比較精度を向上することができる。また、１つの検出素子で第１及び第２の方向信号出力手段として機能するので、検出素子の数を少なくすることができ、衝突検出装置を小型化することができる。
また、受信部材により受信された超音波が、超音波が伝達して振動する検出部に、検出部の端部を持ち上げて支持する支持部材を介して伝達可能に構成されているため、超音波を固体の振動として伝達することができるので、超音波の減衰が少なく、検出部に効率よく伝達することができる。
更に、受信部材の受信部と異なる部位に、検出部と受信部材とが非接触であるように支持部材が取り付けられているため、外力を受けた受信部材が検出部側に変位した場合であっても、受信部材が検出部と接触し、破損するおそれがない。
また、受信部材により受信された超音波が、超音波が伝達して振動する検出部に、検出部の端部を持ち上げて支持する支持部材を介して伝達可能に構成されているため、超音波を固体の振動として伝達することができるので、超音波の減衰が少なく、検出部に効率よく伝達することができる。
更に、受信部材の受信部と異なる部位に、検出部と受信部材とが非接触であるように支持部材が取り付けられているため、外力を受けた受信部材が検出部側に変位した場合であっても、受信部材が検出部と接触し、破損するおそれがない。
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の衝突検出装置において、前記受信部材は、赤外線を透過可能な材料で形成されている、という技術的手段を用いる。
請求項６に記載の発明によれば、受信部材は、赤外線を透過可能な材料で形成されているため、赤外線を受信部材を透過して検出部に到達させることができるので、赤外線を検出部に到達させるために、例えば、反射部材のような別の部材を設ける必要がなく、衝突検出装置を小型化することができる。
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の衝突検出装置において、前記受信部材の前記検出部に対向する少なくとも一部の領域が、前記受信部材の他の領域より赤外線を透過しやすく形成されている、という技術的手段を用いる。
請求項７に記載の発明によれば、受信部材の検出部に対向する少なくとも一部の領域が、受信部材の他の領域より赤外線を透過しやすく形成されているため、検出部に到達する赤外線が、受信部材における吸収などにより減衰する度合いを小さくすることができるので、検出素子の感度を向上することができる。
請求項８に記載の発明では、請求項５ないし請求項７のいずれか１つに記載の衝突検出装置において、前記検出部は、焦電性を有する圧電材料により形成された圧電式振動検出部を備えている、という技術的手段を用いる。
請求項８に記載の発明によれば、焦電性を有する圧電材料により圧電式振動検出部を形成することにより、第１及び第２の方向信号出力手段として機能する検出部を形成することができる。また、圧電式振動検出部は、共振周波数が先鋭であり、超音波の受信感度が高いので、方向信号の検出精度を高くすることができる。
請求項９に記載の発明では、請求項５ないし請求項７のいずれか１つに記載の衝突検出装置において、前記検出部は、振動面に赤外線を検出する赤外線吸収膜が形成された容量式振動検出部を備えている、という技術的手段を用いる。
請求項９に記載の発明によれば、容量式振動検出部の振動面に赤外線を検出する赤外線吸収膜を形成することにより、第１及び第２の方向信号出力手段として機能する検出部を形成することができる。また、容量式振動検出部は、共振周波数がブロードであるため、検出素子のばらつきの許容範囲が大きいので、歩留まりを大きくすることができる。
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし請求項９のいずれか１つに記載の衝突検出装置において、前記第１の方向信号出力手段及び前記第２の方向信号出力手段は、前記車両の前方または後方の少なくとも一方に設けられている、という技術的手段を用いる。
請求項１０に記載の発明によれば、第１の方向信号出力手段及び第２の方向信号出力手段は、車両の前方または後方の少なくとも一方に設けられていることから、当該車両の前方または後方から接近または接触する人等を被検出対象とすることができる。これにより、人に対する交通事故発生事案の最も一般的な車両の前方からの衝突はもとより車両の後方に対する衝突についても当該衝突検出装置を機能させることができる。
この発明に係る衝突検出装置の実施形態について、図を参照して説明する。ここでは、衝突検出装置を、人保護用のエアバッグシステムに適用する場合を例に説明する。
図１は、衝突検出装置を適用した車両のエアバッグシステムの構成概要を示す説明図である。図１（Ａ）は、衝突検出装置の車両への取付位置を示す車両の側面説明図であり、図１（Ｂ）は、衝突検出装置の電気的構成およびエアバッグシステムとの接続関係を示すブロック図である。図２は、人検出センサの車両への取付位置を示す説明図である。図２（Ａ）は、人検出センサをフロントバンパに設けた例、図２（Ｂ）は、人検出センサをドアミラーの裏側に設けた例、をそれぞれ示すものである。図３は、人検出センサの構成を示す説明図である。図３（Ａ）は、人検出センサを車両外部から見た平面説明図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図４は、人検出センサが超音波、または、赤外線を検出した場合の出力値の変化を示す説明図である。図４（Ａ）は、人検出センサが超音波を検出した場合の出力値の変化を示す説明図であり、図４（Ｂ）は、人検出センサが赤外線を検出した場合の出力値の変化を示す説明図である。図５は、人検出センサが人を検出する場合の出力値の変化を示す説明図である。図６は、衝突検出装置のＥＣＵにより実行される衝突検出処理の流れを示すフローチャートである。
なお、各図では、説明のために一部を拡大して示している。
図１は、衝突検出装置を適用した車両のエアバッグシステムの構成概要を示す説明図である。図１（Ａ）は、衝突検出装置の車両への取付位置を示す車両の側面説明図であり、図１（Ｂ）は、衝突検出装置の電気的構成およびエアバッグシステムとの接続関係を示すブロック図である。図２は、人検出センサの車両への取付位置を示す説明図である。図２（Ａ）は、人検出センサをフロントバンパに設けた例、図２（Ｂ）は、人検出センサをドアミラーの裏側に設けた例、をそれぞれ示すものである。図３は、人検出センサの構成を示す説明図である。図３（Ａ）は、人検出センサを車両外部から見た平面説明図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図４は、人検出センサが超音波、または、赤外線を検出した場合の出力値の変化を示す説明図である。図４（Ａ）は、人検出センサが超音波を検出した場合の出力値の変化を示す説明図であり、図４（Ｂ）は、人検出センサが赤外線を検出した場合の出力値の変化を示す説明図である。図５は、人検出センサが人を検出する場合の出力値の変化を示す説明図である。図６は、衝突検出装置のＥＣＵにより実行される衝突検出処理の流れを示すフローチャートである。
なお、各図では、説明のために一部を拡大して示している。
（エアバッグシステム）
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本エアバッグシステムは、車両８０に搭載されており、主に、衝突検出装置１、エアバッグ制御装置５０およびエアバッグ７０等により構成されている。そして、車両８０と図示しない人とが衝突した場合に、車両８０のエンジンフード内またはエンジンフード外でエアバッグ７０を展開させることによって、衝突した人に加えられる衝撃を軽減することを可能にしている。具体的には、例えば、人と車両８０との衝突を検出した衝突検出装置１がエアバッグ制御装置５０に対して衝突信号を出力することにより、エアバッグ制御装置５０がエアバッグ７０やエンジンフードの跳ね上げ機構等を作動させる。これにより、跳ね上げられたエンジンフードの内側または外側でエアバッグ７０が展開するため、人に与え得る衝撃を緩和することが可能となる。
更に、エアバッグ制御装置５０は、エアバッグ７０の展開の準備を行うエアバッグ展開準備装置５１を備えている。エアバッグ展開準備装置５１は、衝突検出装置１がエアバッグ制御装置５０に、エアバッグ７０に対して展開を準備させるための展開準備信号を出力することにより、例えば、ガス発生装置の点火準備、エアバック展開の圧縮空気の準備を行うなど、エアバッグ７０の展開の準備を行う。
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本エアバッグシステムは、車両８０に搭載されており、主に、衝突検出装置１、エアバッグ制御装置５０およびエアバッグ７０等により構成されている。そして、車両８０と図示しない人とが衝突した場合に、車両８０のエンジンフード内またはエンジンフード外でエアバッグ７０を展開させることによって、衝突した人に加えられる衝撃を軽減することを可能にしている。具体的には、例えば、人と車両８０との衝突を検出した衝突検出装置１がエアバッグ制御装置５０に対して衝突信号を出力することにより、エアバッグ制御装置５０がエアバッグ７０やエンジンフードの跳ね上げ機構等を作動させる。これにより、跳ね上げられたエンジンフードの内側または外側でエアバッグ７０が展開するため、人に与え得る衝撃を緩和することが可能となる。
更に、エアバッグ制御装置５０は、エアバッグ７０の展開の準備を行うエアバッグ展開準備装置５１を備えている。エアバッグ展開準備装置５１は、衝突検出装置１がエアバッグ制御装置５０に、エアバッグ７０に対して展開を準備させるための展開準備信号を出力することにより、例えば、ガス発生装置の点火準備、エアバック展開の圧縮空気の準備を行うなど、エアバッグ７０の展開の準備を行う。
（衝突検出装置）
図１（Ｂ）に示すように、衝突検出装置１は、車両８０に接近または接触した人等の被検出対象から放射される熱線の強度を検出し、その検出された強度に基づいて被検出対象の存在方向を示す第１の方向信号を出力する赤外線検出部と、超音波を送信する送信素子１９（図３（Ａ））から送信され被検出対象により反射された超音波を検出し、その検出結果に基づいて被検出対象の存在方向を示す第２の方向信号を出力する超音波検出部と、を備えた人検出センサ３０と、車両８０に衝撃が加えられたことを検出し、その検出結果に基づいて車両８０に衝撃が加えられたことを示す衝撃信号を出力する物理量センサ２７と、第１の方向信号と第２の方向信号との差が所定の範囲（第１の範囲）内であると判断し、かつ、衝撃信号が出力された場合に、車両に人が衝突したことを表す衝突信号を出力するＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１と、により構成されている。
図１（Ｂ）に示すように、衝突検出装置１は、車両８０に接近または接触した人等の被検出対象から放射される熱線の強度を検出し、その検出された強度に基づいて被検出対象の存在方向を示す第１の方向信号を出力する赤外線検出部と、超音波を送信する送信素子１９（図３（Ａ））から送信され被検出対象により反射された超音波を検出し、その検出結果に基づいて被検出対象の存在方向を示す第２の方向信号を出力する超音波検出部と、を備えた人検出センサ３０と、車両８０に衝撃が加えられたことを検出し、その検出結果に基づいて車両８０に衝撃が加えられたことを示す衝撃信号を出力する物理量センサ２７と、第１の方向信号と第２の方向信号との差が所定の範囲（第１の範囲）内であると判断し、かつ、衝撃信号が出力された場合に、車両に人が衝突したことを表す衝突信号を出力するＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１と、により構成されている。
ＥＣＵ２１は、図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit)を中心に、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、Ｉ／Ｏ(Input/Output Interface)や図示しない通信インターフェイス等を含むＡＳＩＣ（Application Specified Integrate Circuit）タイプのマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という。）により構成されており、当該ＣＰＵは、Ｉ／Ｏを介して車輪速センサ２５、物理量センサ２７、人検出センサ３０等に、また通信インターフェイスを介してエアバッグ制御装置５０に、それぞれ接続可能に構成されている。
（人検出センサ）
人検出センサ３０は、例えば、図２（Ａ）に示すようにフロントバンパ８４の左右や図２（Ｂ）に示すようにドアミラー８６の裏側（鏡面でない側）に、受信部４０ａ（図３（Ａ））を被検出対象側に露出させた状態で設けられている。
人検出センサ３０は、例えば、図２（Ａ）に示すようにフロントバンパ８４の左右や図２（Ｂ）に示すようにドアミラー８６の裏側（鏡面でない側）に、受信部４０ａ（図３（Ａ））を被検出対象側に露出させた状態で設けられている。
図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、人検出センサ３０は、人を検出するための検出素子１０と、超音波を送信する送信素子１９と、受信部４０ａにおいて被検出対象にて反射された超音波を受信するとともに、検出素子１０を保護して車両８０に取り付けるための受信部材４０と、を備えている。
受信部材４０は、例えば、四角形の平板状に形成されており、車両８０内部側の面に検出素子１０が縦横方向に２個ずつ計４個が配置され取り付けられている。
受信部材４０は、例えば、四角形の平板状に形成されており、車両８０内部側の面に検出素子１０が縦横方向に２個ずつ計４個が配置され取り付けられている。
ここで、受信部材４０は、検出素子１０に超音波を伝達する伝達媒体として作用し、かつ、赤外線を透過可能である必要がある。そこで、受信部材４０を構成する材料としては、ガラス、シリコンなど赤外線を透過可能で堅牢な材料を使用することが好ましい。
検出素子１０は、互いに隣り合った各検出素子１０の後述する検出部１５の中心部の間隔が、超音波の半波長の整数倍に等しくなるように配置されている。
送信素子１９は、人検出センサ３０に隣接して、超音波の送信面を車両８０の外部に露出させて取り付けられている。
送信素子１９は、人検出センサ３０に隣接して、超音波の送信面を車両８０の外部に露出させて取り付けられている。
（検出素子の構造）
図３（Ｂ）に示すように、検出素子１０は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）構造の四角形状の半導体基板１１を用いて形成されている。半導体基板１１は、赤外線を透過可能な材料により構成されており、シリコンからなる支持部材１１ａの上面１１ｍ上に、第１絶縁膜１１ｂ、シリコン活性層１１ｃ、第２絶縁膜１１ｄがこの順番で積層されて形成されている。
半導体基板１１の中央部は、ＭＥＭＳ技術により、支持部材１１ａ及び第１絶縁膜１１ｂの中央部が四角形状に除去される。これにより、支持部材１１ａは中央部が四角形にくり抜かれた平板状に、残されたシリコン活性層１１ｃ及び第２絶縁膜１１ｄは、四角形の薄膜状に形成されている。なお、半導体基板１１はＳｉ基板に第１絶縁膜１１ｂを成膜し、シリコン活性層１１ｃとしてポリシリコンを成膜して、イオン注入を行うなどして活性化し、その上に第２絶縁膜１１ｄを成膜した基板を用いてもよい。
図３（Ｂ）に示すように、検出素子１０は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）構造の四角形状の半導体基板１１を用いて形成されている。半導体基板１１は、赤外線を透過可能な材料により構成されており、シリコンからなる支持部材１１ａの上面１１ｍ上に、第１絶縁膜１１ｂ、シリコン活性層１１ｃ、第２絶縁膜１１ｄがこの順番で積層されて形成されている。
半導体基板１１の中央部は、ＭＥＭＳ技術により、支持部材１１ａ及び第１絶縁膜１１ｂの中央部が四角形状に除去される。これにより、支持部材１１ａは中央部が四角形にくり抜かれた平板状に、残されたシリコン活性層１１ｃ及び第２絶縁膜１１ｄは、四角形の薄膜状に形成されている。なお、半導体基板１１はＳｉ基板に第１絶縁膜１１ｂを成膜し、シリコン活性層１１ｃとしてポリシリコンを成膜して、イオン注入を行うなどして活性化し、その上に第２絶縁膜１１ｄを成膜した基板を用いてもよい。
第２絶縁膜１１ｄ上には、薄膜状に形成された部分を覆って、焦電性を有する圧電式振動検出部１２が形成されている。圧電式振動検出部１２は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体薄膜１２ａに電極１３が電気的に接続されて形成されている。
これにより、支持部材１１ａにより端部が持ち上げられた検出部１５が形成される。検出部１５は、所定の共振周波数を有しており、被検出対象で反射されて検出素子１０に伝達された超音波を受信し、共振する。そして、この共振により生じる検出部１５の変位を圧電式振動検出部１２により電圧信号に変換して、超音波を検出する。つまり、圧電式振動検出部１２は超音波検出部として機能する。
ＭＥＭＳ技術を利用してこのように作製された検出素子１０は、共振周波数が先鋭であり、超音波の受信感度が高いので、方向信号の検出精度を高くすることができる。
また、圧電式振動検出部１２は焦電性を有しているので、人等の被検出対象から放射される熱線の強度を検出することができる。つまり、圧電式振動検出部１２は赤外線検出部としても機能する。
これにより、支持部材１１ａにより端部が持ち上げられた検出部１５が形成される。検出部１５は、所定の共振周波数を有しており、被検出対象で反射されて検出素子１０に伝達された超音波を受信し、共振する。そして、この共振により生じる検出部１５の変位を圧電式振動検出部１２により電圧信号に変換して、超音波を検出する。つまり、圧電式振動検出部１２は超音波検出部として機能する。
ＭＥＭＳ技術を利用してこのように作製された検出素子１０は、共振周波数が先鋭であり、超音波の受信感度が高いので、方向信号の検出精度を高くすることができる。
また、圧電式振動検出部１２は焦電性を有しているので、人等の被検出対象から放射される熱線の強度を検出することができる。つまり、圧電式振動検出部１２は赤外線検出部としても機能する。
検出素子１０は、支持部材１１ａにおいて受信部材４０の車両８０の内側の面に取り付けられている。つまり、検出素子１０は、車両８０の外側から見えない位置に、検出部１５と受信部材４０とが非接触であるように支持部材１１ａを介して受信部材４０に取り付けられており、外力の負荷や異物の飛来などから保護されている。もしくは、受信部材４０は車両８０のフロントバンパ８４やドアミラー８６に付けられており、受信部材４０の材料がフロントバンパ８４やドアミラー８６と同じ部材で出来ていることにより外から見えにくいように形成されている。
なお、検出素子１０の数は例示であり、４個に限らない。また配置についても、縦横２個ずつとは限らない。また、複数の検出素子１０を一体形成したチップを用いてもよい。
車輪速センサ２５は、車両８０の車輪８２の近傍に設けられ、車輪８２の回転速度を検出しそれを車速信号としてＥＣＵ２１に出力し得るセンサである。ＥＣＵ２１では、車輪速センサ２５から入力される車速信号に基づいて車両８０の車輪８２が回転しているか否かを判断することによって車両８０が移動（走行）しているか否かを判断する。
物理量センサ２７は、車両に加えられた衝撃を物理量として検出し、その検出結果に基づいて車両に衝撃が加えられたことを示す衝撃信号をＥＣＵ２１に出力し得るセンサで、例えば、加速度センサ、変位センサ、圧力センサ等がこれらに相当する。これらの物理量センサ２７は、車両８０のフロントバンパ８４の内部に設けられており、例えば、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、車両８０の前方右側、同前方ほぼ中央及び同前方左側に物理量センサ２７が、それぞれ位置するようにフロントバンパ８４に複数個埋設されている。
これにより、例えば、当該車両８０の前方ほぼ正面、ほぼ右側またはほぼ左側に人等の被検出対象が衝突した場合に物理量センサ２７によって被検出対象による衝撃力を検出することができる。また、本実施形態のように、フロントバンパ８４に複数個の物理量センサ２７を埋設した場合には、各物理量センサ２７から出力されるそれぞれの衝撃信号の大きさ、出力タイミング、出力期間や遅延時間等を分析する演算処理を行うことによって、衝撃力が加えられた方向を示す第３の方向信号を出力することができる。
なお、本実施形態では、ＥＣＵ２１とエアバッグ制御装置５０とを別個に構成したが、これに限られることはなく、例えば、ＥＣＵ２１の機能をエアバッグ制御装置５０によって実現しても良い。これにより、マイコン等の部品点数を減らすことができる。
また、送信素子１９は、人検出センサ３０と別個に構成してもよい。これにより、超音波の音圧の高い送信素子１９を用いることができ、被検出対象において反射する超音波の信号強度を大きくすることができる。
また、送信素子１９は、人検出センサ３０と別個に構成してもよい。これにより、超音波の音圧の高い送信素子１９を用いることができ、被検出対象において反射する超音波の信号強度を大きくすることができる。
（超音波及び赤外線の検出）
図４には、超音波及び赤外線が検出されたときに検出素子１０から出力される出力値の時間変化を示す。図４（Ａ）に示すように、時間ｔ１に送信素子１９から送信され、被検出対象により反射された超音波は、受信部材４０の受信部４０ａにて受信され、検出素子１０に向かって厚さ方向に伝達される（図３（Ｂ））。次に、受信部材４０を伝搬する超音波は、支持部材１１ａを介して固体内の振動（疎密波）として伝達され、時間ｔ２から時間ｔ３の間、検出部１５を振動させる。そして、検出部１５が振動することにより、図４（Ａ）に示すように、圧電式振動検出部１２からＥＣＵ２１に対して波状に変動する電圧信号が時間ｔ２から時間ｔ３の間に出力され、超音波が検出される。ここで、時間差ｔ２−ｔ１に基づいて、被検出対象との距離を算出することができる。
図４には、超音波及び赤外線が検出されたときに検出素子１０から出力される出力値の時間変化を示す。図４（Ａ）に示すように、時間ｔ１に送信素子１９から送信され、被検出対象により反射された超音波は、受信部材４０の受信部４０ａにて受信され、検出素子１０に向かって厚さ方向に伝達される（図３（Ｂ））。次に、受信部材４０を伝搬する超音波は、支持部材１１ａを介して固体内の振動（疎密波）として伝達され、時間ｔ２から時間ｔ３の間、検出部１５を振動させる。そして、検出部１５が振動することにより、図４（Ａ）に示すように、圧電式振動検出部１２からＥＣＵ２１に対して波状に変動する電圧信号が時間ｔ２から時間ｔ３の間に出力され、超音波が検出される。ここで、時間差ｔ２−ｔ１に基づいて、被検出対象との距離を算出することができる。
衝突検出装置１を複数個の検出素子１０を用いて構成すると、各検出素子１０で受信した超音波の時間差、位相差を求めることにより、その各差に基づいて、被検出対象の方向を算出し、被検出対象の存在方向を示す第２の方向信号を出力することができる。
ここで、本実施形態のように、互いに隣り合った各検出素子１０の検出部１５の中心部の間隔が、超音波の半波長の整数倍に等しくなるように配置すると、受信した超音波の位相差からも時間差を検出することができるので、受信した超音波の時間差を更に精度良く検出することができる。
ここで、本実施形態のように、互いに隣り合った各検出素子１０の検出部１５の中心部の間隔が、超音波の半波長の整数倍に等しくなるように配置すると、受信した超音波の位相差からも時間差を検出することができるので、受信した超音波の時間差を更に精度良く検出することができる。
被検出対象から放射された赤外線は、受信部材４０及び半導体基板１１を透過して、圧電式振動検出部１２に到達する。そして、その焦電性により図４（Ｂ）に示すように、電圧信号の出力値が、例えば、時間ｔ４から時間ｔ５の間に上昇し、赤外線が検出される。
衝突検出装置１を複数個の検出素子１０を用いて構成すると、各検出素子１０で受信した赤外線の強度を検出し、その検出された強度の分布に基づいて、被検出対象の存在方向を示す第１の方向信号を出力することができる。
衝突検出装置１を複数個の検出素子１０を用いて構成すると、各検出素子１０で受信した赤外線の強度を検出し、その検出された強度の分布に基づいて、被検出対象の存在方向を示す第１の方向信号を出力することができる。
複数個の検出素子１０により得られる超音波及び赤外線の検出結果に基づいて、被対象物が人か否かを判断することができる。
図５に示すように、時間ｔ６から時間ｔ７の間では、検出素子１０の出力値が波状に変動する電圧信号が出力されている。このとき、被検出対象は、超音波で検出されているが、赤外線では検出されていないので、熱量を有していない有体物ということになり、例えば、電柱などの障害物を検出したと考えられる。これにより、被検出対象は、人ではないと判断することができる。
図５に示すように、時間ｔ６から時間ｔ７の間では、検出素子１０の出力値が波状に変動する電圧信号が出力されている。このとき、被検出対象は、超音波で検出されているが、赤外線では検出されていないので、熱量を有していない有体物ということになり、例えば、電柱などの障害物を検出したと考えられる。これにより、被検出対象は、人ではないと判断することができる。
時間ｔ８から時間ｔ９の間では、検出素子１０の出力値は矩形状に上昇している。このとき、被検出対象は、赤外線で検出されているが、超音波では検出されていないので、熱量を有する無体物ということになり、例えば、ダクトからの排気のような熱源を検出したと考えられる。これにより、被検出対象は、人ではないと判断することができる。
時間ｔ１０以降では、まず、検出素子１０の出力値が矩形状に上昇している。時間ｔ１１において送信素子１９から超音波が送信され、被検出対象にて反射された超音波が時間ｔ１２において検出されている。時間ｔ１２から時間ｔ１３の間では、波状の電圧信号が矩形状の電圧信号に重畳して検出されている。
ここで、第１の方向信号と第２の方向信号とを比較して、超音波により検出された被検出対象と赤外線により検出された被検出対象との存在方向がほぼ等しいと判断された場合、被検出対象は、熱量を有した有体物ということになる。
つまり、被検出対象は人であると判断することができる。
ここで、第１の方向信号と第２の方向信号とを比較して、超音波により検出された被検出対象と赤外線により検出された被検出対象との存在方向がほぼ等しいと判断された場合、被検出対象は、熱量を有した有体物ということになる。
つまり、被検出対象は人であると判断することができる。
更に、検出素子１０は、熱線の強度を検出し、その検出された強度に基づいて被検出対象の温度も測定することができる。一般に、人の体温は３６度前後であることから、例えば、被検出対象の温度が、３２度以上４３度以下の所定範囲内の温度として検出された場合には被検出対象は人であると判断し、それ以外の温度である場合には被検出対象は人以外の例えば固定物であると判断することもできる。
（衝突検出処理）
次に、ＥＣＵ２１のマイコンにより実行される衝突検出処理の流れを図６に基づいて説明する。なお、この衝突検出処理は、当該マイコンを構成するＲＯＭに格納される人検出プログラムを当該マイコンのＣＰＵが例えばタイマ割り込み等により所定周期（例えば５ミリ秒）ごとに繰り返し実行することにより実現されている。
次に、ＥＣＵ２１のマイコンにより実行される衝突検出処理の流れを図６に基づいて説明する。なお、この衝突検出処理は、当該マイコンを構成するＲＯＭに格納される人検出プログラムを当該マイコンのＣＰＵが例えばタイマ割り込み等により所定周期（例えば５ミリ秒）ごとに繰り返し実行することにより実現されている。
図６に示すように、衝突検出処理では、所定の初期化処理の後、まずステップＳ１０１により各種センサデータを取得する処理が行われる。具体的には、前述した人検出センサ３０から第１の方向信号及び第２の方向信号を、また物理量センサ２７から第３の方向信号を、さらに車輪速センサ２５から車速信号を、それぞれ入力する。
次のステップＳ１０３では、人検出センサ３０で超音波により障害物を検出したか否かを判断する処理が行われる。即ち、ステップＳ１０１により取得された人検出センサ３０からの第２の方向信号に基づいて、障害物の有無を判断する。そして、障害物があると判断された場合には（Ｓ１０３でＹｅｓ）、続くステップＳ１０５に処理を移行する。一方、障害物があると判断されない場合には（Ｓ１０３でＮｏ）、エアバッグ７０を展開させる必要はない。そのため、本衝突検出処理を終了する。
次のステップＳ１０５では、人検出センサ３０で赤外線により熱線を放射する熱源を検出したか否かを判断する処理が行われる。即ち、ステップＳ１０１により取得された人検出センサ３０からの第１の方向信号に基づいて、熱源の有無を判断する。そして、熱源があると判断された場合には（Ｓ１０５でＹｅｓ）、続くステップＳ１０７に処理を移行する。一方、熱源があると判断されない場合には（Ｓ１０５でＮｏ）、被検出対象は人でない可能性が高いので、エアバッグ７０を展開させる必要はない。そのため、本衝突検出処理を終了する。
ステップＳ１０５では、上記の判断に加えて、熱源の温度が所定範囲内であるか否かを判断する処理を行ってもよい。
即ち、ステップＳ１０１において、人検出センサ３０から熱源の温度を示す温度信号も取得し、取得された温度信号に基づいて、熱源の温度が所定範囲内であるか否かを判断する。そして、熱源の温度が所定範囲内であると判断された場合には、熱源は人である可能性が高いので、続くステップＳ１０７に処理を移行する。一方、熱源の温度が所定範囲内であると判断されない場合には、熱源は人以外である可能性が高いので、エアバッグ７０を展開させる必要はない。そのため、本衝突検出処理を終了する。
即ち、ステップＳ１０１において、人検出センサ３０から熱源の温度を示す温度信号も取得し、取得された温度信号に基づいて、熱源の温度が所定範囲内であるか否かを判断する。そして、熱源の温度が所定範囲内であると判断された場合には、熱源は人である可能性が高いので、続くステップＳ１０７に処理を移行する。一方、熱源の温度が所定範囲内であると判断されない場合には、熱源は人以外である可能性が高いので、エアバッグ７０を展開させる必要はない。そのため、本衝突検出処理を終了する。
続くステップＳ１０７では、当該障害物と当該熱源の存在方向はほぼ同方向であるか否かを判断する処理が行われる。即ち、ステップＳ１０１により人検出センサ３０から取得された第１の方向信号と第２の方向信号とを比較し、その差が所定の範囲（第１の範囲）内か否かを判断する。
第１の方向信号及び第２の方向信号は、車両８０の進行方向に対する角度信号として得られるため、例えば、両者の差が５°以内である場合には、第１の方向信号と第２の方向信号とはほぼ等しいので、当該障害物と当該熱源の存在方向はほぼ同じ方向であるという判断をすることができる。
そして、両方向がほぼ同方向であると判断された場合には（Ｓ１０７でＹｅｓ）、次のステップＳ１１１に処理を移行する。一方、両方向がほぼ同方向であると判断されない場合には（Ｓ１０７でＮｏ）、熱源と障害物とが別方向に存在するため、当該障害物は人ではないと判断することができるので、特にエアバッグ７０を展開させる必要はない。そのため、続くステップＳ１０９において、障害物の存在を警告した後に、本衝突検出処理を終了する。
第１の方向信号及び第２の方向信号は、車両８０の進行方向に対する角度信号として得られるため、例えば、両者の差が５°以内である場合には、第１の方向信号と第２の方向信号とはほぼ等しいので、当該障害物と当該熱源の存在方向はほぼ同じ方向であるという判断をすることができる。
そして、両方向がほぼ同方向であると判断された場合には（Ｓ１０７でＹｅｓ）、次のステップＳ１１１に処理を移行する。一方、両方向がほぼ同方向であると判断されない場合には（Ｓ１０７でＮｏ）、熱源と障害物とが別方向に存在するため、当該障害物は人ではないと判断することができるので、特にエアバッグ７０を展開させる必要はない。そのため、続くステップＳ１０９において、障害物の存在を警告した後に、本衝突検出処理を終了する。
ステップＳ１１１では、エアバッグ展開準備装置５１に対しエアバッグ７０に対して展開を準備させるための展開準備信号を出力する処理が行われる。即ち、ステップＳ１０７において、車両８０の進行方向に人の存在が判断された場合に、ＥＣＵ２１からエアバッグ展開準備装置５１に展開準備信号を出力することにより、例えば、ガス発生装置の点火準備を行うなど、エアバッグ７０の展開の準備を行う。そして、続くステップＳ１１３に処理を移行する。
続くステップＳ１１３では、物理量センサ２７で車両８０に対する衝撃を検出したか否かを判断する処理が行われる。即ち、ステップＳ１０１により取得された衝撃信号の有無に基づいて、車両８０に被検出対象が衝突したか否かを判断する。そして、被検出対象が衝突したと判断された場合には（Ｓ１１３でＹｅｓ）、続くステップＳ１１５に処理を移行する。一方、被検出対象が衝突したとは判断されない場合には（Ｓ１１３でＮｏ）、本衝突検出処理を終了する。
続くステップＳ１１５では、人の存在方向と衝撃方向とはほぼ同方向であるか否かを判断する処理が行われる。即ち、ステップＳ１０１により物理量センサ２７から取得された第３の方向信号と、第１の方向信号及び第２の方向信号とを比較し、その差が所定の範囲（第２及び第３の範囲）内か否かを判断する。例えば、第３の方向信号と第１の方向信号との差が５°以内であると判断し、かつ、第３の方向信号と第２の方向信号との差が５°以内であると判断した場合には、人の存在方向と衝撃方向とはほぼ同方向であると判断される。そして、両方向がほぼ同方向であると判断された場合には（Ｓ１１５でＹｅｓ）、次のステップＳ１１７に処理を移行する。一方、両方向がほぼ同方向であると判断されない場合には（Ｓ１１５でＮｏ）、例えば、人が接近した方向（車両８０の前方右側）と立ち木等の固定物により衝撃が加えられた方向（車両８０の前方左側）とが異なる場合には、車両８０に接近または接触した人と物理量センサ２７により検出された衝撃とは直接的な関連性がなく、人は車両８０には衝突していないと判断できるので、特にエアバッグ７０を展開させる必要はない。そのため、本衝突検出処理を終了する。
次のステップＳ１１７では、当該車両８０が移動しているか否かを判断する処理が行われる。即ち、ステップＳ１０１により取得された車速信号に基づいて、車両８０が動いているか否かを判断する。そして、車両８０が動いている、つまり、移動していると判断された場合には（Ｓ１１７でＹｅｓ）、車両８０に衝突したと判断される人を保護するため、続くステップＳ１１９によりエアバッグ制御装置５０に対し、人が衝突したことを表す衝突信号を出力する。一方、車両８０が動いているとは判断されない場合には（Ｓ１１７でＮｏ）、車両８０の移動時に絞って当該衝突検出装置１を機能させる目的から、本衝突検出処理を終了する。
続くステップＳ１１９では、エアバッグ制御装置５０に衝突信号を出力する処理が行われる。衝突信号を受信したエアバッグ制御装置５０は、図示しないエンジンフードの跳ね上げ機構を作動させるとともに、エアバッグ７０の展開制御を行うことによって、跳ね上げられたエンジンフード内側または外側でエアバッグ７０を展開させる。これにより、展開されたエアバッグ７０によって当該車両８０に衝突した人に与え得る衝撃を緩和することができる。
ここで、上述した衝突検出処理のステップＳ１１７による判断処理を行うことなく、ステップＳ１１９による人衝突信号の出力処理を行うように処理の流れを構成しても良い。即ち、車両８０が移動しているか否かを判断することなく、これら以前のステップＳ１０７により被検出対象が人であると判断し（Ｓ１０７でＹｅｓ）、ステップＳ１１３により衝撃信号が出力されていると判断し（Ｓ１１３でＹｅｓ）、かつ人の存在方向と衝撃方向とはほぼ同方向であると判断した場合（Ｓ１１５でＹｅｓ）、ステップＳ１１９によりエアバッグ制御装置５０に衝突信号を出力することによって、例えば、駐停車中の車両８０に自動二輪車両等が衝突したような場合、エアバッグ７０の展開により運転者を保護することができる。
更に、ステップＳ１０５において、熱源の温度が所定範囲内であるか否かを判断する処理を行った場合には、上述したステップＳ１１５及びステップＳ１１７による各判断処理を行うことなく、次のステップＳ１１９による衝突信号の出力処理を行うように処理の流れを構成しても良い。即ち、これら以前のステップＳ１０５により温度信号に基づいて被検出対象が人であると判断し（Ｓ１０５でＹｅｓ）、かつ、ステップＳ１１３により衝撃信号が出力されていると判断した場合には（Ｓ１１３でＹｅｓ）、例えば、質量や剛性の点で人に近似した特性をもつ固定物が衝突しても、このような固定物は温度信号に基づいて人であるとはステップＳ１０５により判断されないので（Ｓ１０５でＮｏ）、ステップＳ１１５やステップＳ１１７による判断処理を行われることがなくても、確実に人の衝突を検出することができ、誤検出を防止することができる。
［最良の形態による効果］
（１）車両８０に設けられ、当該車両８０と人との衝突を検出する衝突検出装置１は、人検出センサ３０により、車両８０に接近または接触した被検出対象から放射される熱線の強度を検出し、その検出された強度に基づいて被検出対象の存在方向を示す第１の方向信号を出力し、かつ、被検出対象にて反射された超音波を検出し、その検出結果に基づいて被検出対象の存在方向を示す第２の方向信号を出力する。また、物理量センサ２７により、車両に衝撃が加えられたことを検出し、その検出結果に基づいて車両に衝撃が加えられたことを示す衝撃信号を出力する。そして、第１の方向信号と第２の方向信号との差が第１の範囲内であると判断し、かつ、衝撃信号が出力された場合に、ＥＣＵ２１により、車両に人が衝突したことを表す衝突信号を出力することができる。
これにより、人検出センサ３０により、熱線を放射する被検出対象の方向を検出し、かつ、超音波を反射する被検出対象の方向を検出するため、ＥＣＵ２１により、第１の方向信号と第２の方向信号との差が第１の範囲内であると判断した場合、被検出対象が熱源、かつ、有体物であることから、人であると判断することができる。第１の方向信号のみが出力された場合には、被検出対象は、実体を持たない熱源であり、第２の方向信号のみが出力された場合には、被検出対象は、熱線を放射しない物体であると判断することができるので、人とそれ以外のものとを確実に区別することができる。
したがって、人との衝突とそれ以外の物体との衝突を確実に区別でき、誤検出を防止し得る衝突検出装置１を実現することができる。
（１）車両８０に設けられ、当該車両８０と人との衝突を検出する衝突検出装置１は、人検出センサ３０により、車両８０に接近または接触した被検出対象から放射される熱線の強度を検出し、その検出された強度に基づいて被検出対象の存在方向を示す第１の方向信号を出力し、かつ、被検出対象にて反射された超音波を検出し、その検出結果に基づいて被検出対象の存在方向を示す第２の方向信号を出力する。また、物理量センサ２７により、車両に衝撃が加えられたことを検出し、その検出結果に基づいて車両に衝撃が加えられたことを示す衝撃信号を出力する。そして、第１の方向信号と第２の方向信号との差が第１の範囲内であると判断し、かつ、衝撃信号が出力された場合に、ＥＣＵ２１により、車両に人が衝突したことを表す衝突信号を出力することができる。
これにより、人検出センサ３０により、熱線を放射する被検出対象の方向を検出し、かつ、超音波を反射する被検出対象の方向を検出するため、ＥＣＵ２１により、第１の方向信号と第２の方向信号との差が第１の範囲内であると判断した場合、被検出対象が熱源、かつ、有体物であることから、人であると判断することができる。第１の方向信号のみが出力された場合には、被検出対象は、実体を持たない熱源であり、第２の方向信号のみが出力された場合には、被検出対象は、熱線を放射しない物体であると判断することができるので、人とそれ以外のものとを確実に区別することができる。
したがって、人との衝突とそれ以外の物体との衝突を確実に区別でき、誤検出を防止し得る衝突検出装置１を実現することができる。
（２）ＥＣＵ２１は、第３の方向信号と第１の方向信号との差が第２の範囲内であると判断し、かつ、第３の方向信号と第２の方向信号との差が第３の範囲内であると判断した場合、つまり、被検出対象の存在方向と衝撃が加えられた方向とがほぼ同方向である場合に衝突信号を出力するので、被検出対象の存在方向とは異なった方向から衝撃が加えられた場合には衝突信号を出力しない。そのため、例えば、人が接近した方向と電柱等の固定物により衝撃が加えられた方向とが異なる場合には、衝突信号を出力しない。
したがって、固定物により衝撃が加えられたと同時期にそれとは異なる方向から人が車両に接近していた場合においても誤検出を防止することができる。
したがって、固定物により衝撃が加えられたと同時期にそれとは異なる方向から人が車両に接近していた場合においても誤検出を防止することができる。
（３）車輪速センサ２５からの車速信号に基づいて、車両８０が移動していると判断した場合に衝突信号を出力するので、車両８０が移動していない場合、つまり、駐停車している場合には衝突信号を出力しない。そのため、人に対する交通事故発生事案の最も一般的なものである車両８０の移動時に絞って衝突検出装置１を機能させることができる。
したがって、より現実的な交通事故事案に即して誤検出を防止することができる。
したがって、より現実的な交通事故事案に即して誤検出を防止することができる。
（４）ＥＣＵ２１は、第１の方向信号と第２の方向信号との差が第１の範囲内であると判断した場合に、エアバッグ展開準備装置５１に対して展開準備信号を出力するため、被検出対象として人の存在をあらかじめ認識して、エアバッグ展開準備装置５１によりエアバッグ７０を展開する準備をすることができるので、車両が人と衝突した場合にエアバッグ７０を短時間で展開することができる。
（５）検出素子１０が、被検出対象から放射される熱線の強度を検出するとともに、被検出対象にて反射された超音波が伝達して振動することにより超音波を検出することにより、超音波検出部及び赤外線検出部として機能する検出部１５を備えているため、１つの検出素子１０で第１の方向信号及び第２の方向信号を出力することができるので、各方向信号の比較が容易であり、各方向信号の比較精度を向上することができる。また、１つの検出素子１０で超音波検出部及び赤外線検出部として機能するので、検出素子１０の数を少なくすることができ、衝突検出装置１を小型化することができる。
また、受信部材４０により受信された超音波が、超音波が伝達して振動する検出部１５に、検出部１５の端部を持ち上げて支持する支持部材１１ａを介して伝達可能に構成されているため、超音波を固体の振動として伝達することができるので、超音波の減衰が少なく、検出部１５に効率よく伝達することができる。
更に、受信部材４０の受信部４０ａと異なる部位に、検出部１５と受信部材４０とが非接触であるように支持部材１１ａが取り付けられているため、外力を受けた受信部材４０が検出部１５側に変位した場合であっても、受信部材４０が検出部１５と接触し、破損するおそれがない。
また、受信部材４０により受信された超音波が、超音波が伝達して振動する検出部１５に、検出部１５の端部を持ち上げて支持する支持部材１１ａを介して伝達可能に構成されているため、超音波を固体の振動として伝達することができるので、超音波の減衰が少なく、検出部１５に効率よく伝達することができる。
更に、受信部材４０の受信部４０ａと異なる部位に、検出部１５と受信部材４０とが非接触であるように支持部材１１ａが取り付けられているため、外力を受けた受信部材４０が検出部１５側に変位した場合であっても、受信部材４０が検出部１５と接触し、破損するおそれがない。
（６）受信部材４０は、赤外線を透過可能な材料で形成されているため、受信部材４０を介して赤外線を検出部１５に到達させることができるので、赤外線を検出部１５に到達させるために、例えば、反射部材のような別の部材を設ける必要がなく、衝突検出装置１を小型化することができる。
（７）焦電性を有する圧電材料により圧電式振動検出部１２を形成することにより、超音波検出部及び赤外線検出部として機能する検出部１５を形成することができる。また、圧電式振動検出部１２は、共振周波数が先鋭であり、超音波の受信感度が高いので、方向信号の検出精度を高くすることができる。
〈その他の実施形態〉
（１）人検出センサ３０において、図７に示すように、圧電式振動検出部１２は支持部材１１ａ側の振動面に形成してもよい。
この構成を用いると、赤外線は半導体基板１１を透過せずに圧電式振動検出部１２に到達するため、赤外線に対して不透明な基板を用いることができる。また、赤外線の減衰を小さくすることができるので、人検出センサ３０の感度を向上させることができる。
（１）人検出センサ３０において、図７に示すように、圧電式振動検出部１２は支持部材１１ａ側の振動面に形成してもよい。
この構成を用いると、赤外線は半導体基板１１を透過せずに圧電式振動検出部１２に到達するため、赤外線に対して不透明な基板を用いることができる。また、赤外線の減衰を小さくすることができるので、人検出センサ３０の感度を向上させることができる。
（２）検出素子１０の検出部１５としては、圧電式振動検出部１２を用いたが、これに限定されるものではなく、種々の方式の検出部を用いることができる。例えば、振動面に赤外線を検出する赤外線吸収膜が形成された、電極間の容量変化により超音波を検出する容量式振動検出部などを用いることもできる。容量式振動検出部は、共振周波数がブロードであるため、検出素子１０のばらつきの許容範囲が大きいので、歩留まりを大きくすることができる。
図８（Ａ）に示すように、容量式振動検出部６０は、第１絶縁膜１１ｂ上に形成された第１電極１６と、第１電極１６に対向して所定のギャップを有するように形成された赤外線を透過可能な材料で形成された第２電極１７とにより構成されている。第２電極１７の表面には、赤外線を感知し、電圧信号を出力する赤外線感応膜１８が形成されている。ここで、赤外線感応膜１８としては、カーボン、グラファイト、金黒膜、白金黒膜、ＳｉＯＮなどが好適に用いることができる。
第１電極１６には、振動による空気のダンピングの影響を避けるため、貫通形成された孔部１６ａが形成されている。超音波の伝達経路は、圧電式振動検出部１２と同様であり、容量式振動検出部６０が超音波を受信して振動すると、第１電極１６と第２電極１７との間のギャップが変化することにより、各電極によって形成されるコンデンサの容量が変化することにより、超音波を検出することができる。
赤外線は、第１電極１６の孔部１６ａを通過し、第２電極１７を透過して、赤外線感応膜１８に到達する。
図８（Ｂ）に示すように、第１電極１６と第２電極１７とを入れ替えて、赤外線感応膜１８を支持部材１１ａ側の振動面に形成してもよい。この構成を用いると、赤外線は、第２電極１７を透過せずに伝搬されるため、赤外線の減衰を小さくすることができる。
図８（Ａ）に示すように、容量式振動検出部６０は、第１絶縁膜１１ｂ上に形成された第１電極１６と、第１電極１６に対向して所定のギャップを有するように形成された赤外線を透過可能な材料で形成された第２電極１７とにより構成されている。第２電極１７の表面には、赤外線を感知し、電圧信号を出力する赤外線感応膜１８が形成されている。ここで、赤外線感応膜１８としては、カーボン、グラファイト、金黒膜、白金黒膜、ＳｉＯＮなどが好適に用いることができる。
第１電極１６には、振動による空気のダンピングの影響を避けるため、貫通形成された孔部１６ａが形成されている。超音波の伝達経路は、圧電式振動検出部１２と同様であり、容量式振動検出部６０が超音波を受信して振動すると、第１電極１６と第２電極１７との間のギャップが変化することにより、各電極によって形成されるコンデンサの容量が変化することにより、超音波を検出することができる。
赤外線は、第１電極１６の孔部１６ａを通過し、第２電極１７を透過して、赤外線感応膜１８に到達する。
図８（Ｂ）に示すように、第１電極１６と第２電極１７とを入れ替えて、赤外線感応膜１８を支持部材１１ａ側の振動面に形成してもよい。この構成を用いると、赤外線は、第２電極１７を透過せずに伝搬されるため、赤外線の減衰を小さくすることができる。
（３）受信部材４０の検出部１５に対向する少なくとも一部の領域を、受信部材４０の他の領域より赤外線を透過しやすく形成する構成を用いてもよい。例えば、図９に示すように、検出部１５に対向する部分を赤外線が透過しやすいように薄く形成した透過部４０ｂを設けてもよい。また、透過部４０ｂを貫通形成して孔部を形成し、この孔部に受信部材４０に比べて赤外線を透過しやすい材料を挿入してもよい。
この構成を用いると、検出部１５に到達する赤外線が、受信部材４０における吸収などにより減衰する度合いを小さくすることができるので、検出素子１０の感度を向上することができる。
この構成を用いると、検出部１５に到達する赤外線が、受信部材４０における吸収などにより減衰する度合いを小さくすることができるので、検出素子１０の感度を向上することができる。
（４）図１０に示すように、受信部材４０に隣接した領域に、車両８０の内部に赤外線ＩＲを反射する反射部材６２で形成され、赤外線ＩＲを透過する、例えば、ガラス部材６１により開口部を塞いだ導入経路を設け、反射部材６２で反射させた赤外線ＩＲを車両８０の内部側から検出部１５に照射する構成を採用してもよい。この構成を用いると、車両８０のバンパの裏面に人検出センサ３０を直接取り付ける場合や受信部材４０が金属材料で形成され赤外線に対して不透明な場合でも、超音波Ｕは受信部材４０を介して検出部１５に伝達可能であり、赤外線ＩＲは反射部材６２により検出部１５に導くことができる。
（５）衝突検出装置１の人検出センサ３０、物理量センサ２７を、例えば車両８０の後方に位置するリアバンパ８５（図１（Ａ））に設けることによって、上述した車両８０の前方に設けられるエアバッグシステムと同様に、車両８０が後退したときに人と衝突したような場合でも、車両８０の後部に設けられたエアバッグ７０を展開させることができる。これにより、車両８０がバックした際に人と衝突したような場合であっても、展開されたエアバッグ７０によって車両８０に衝突した人に与え得る衝撃を緩和することができる。
（６）本実施形態では、検出素子１０が超音波検出部及び赤外線検出部として機能する検出部１５を備えた構成を示したが、この構成以外にも、被検出対象にて反射された超音波を検出するための超音波センサと、被検出対象から放射される熱線の強度を検出するために赤外線センサと、を別個に設ける構成を用いることができる。例えば、超音波センサを車両８０のフロントバンパ８４（図２（Ａ））に設け、赤外線センサを車両８０のバックミラー８７（図２（Ａ））の裏側に設けることができる。この構成を用いると、バックミラー８７の裏側から車両８０の前方向には、フロントガラス以外に赤外線の伝搬を遮るものが存在しないので、誤検出を抑制することができる。
［各請求項と実施形態との対応関係］
人検出センサ３０が、請求項１に記載の第１の方向信号出力手段及び第２の方向信号出力手段に、ＥＣＵ２１が衝突信号出力手段に、物理量センサ２７が衝撃信号出力手段にそれぞれ対応する。車輪速センサ２５が、請求項３に記載の車速信号出力手段に対応する。
人検出センサ３０が、請求項１に記載の第１の方向信号出力手段及び第２の方向信号出力手段に、ＥＣＵ２１が衝突信号出力手段に、物理量センサ２７が衝撃信号出力手段にそれぞれ対応する。車輪速センサ２５が、請求項３に記載の車速信号出力手段に対応する。
１ 衝突検出装置
１０ 検出素子
１１ａ 支持部材
１２ 圧電式振動検出部
１５ 検出部
１８ 赤外線吸収膜
１９ 送信素子
２０ 衝突検出装置
２１ ＥＣＵ（衝突信号出力手段）
２５ 車輪速センサ（車速信号出力手段）
２７ 物理量センサ（衝撃信号出力手段）
３０ 人検出センサ（第１の方向信号出力手段、第２の方向信号出力手段）
４０ 受信部材
５０ エアバッグ制御装置
５１ エアバッグ展開準備装置
６０ 容量式振動検出部
７０ エアバッグ
８０ 車両
８４ フロントバンパ
８５ リアバンパ
８６ ドアミラー
１０ 検出素子
１１ａ 支持部材
１２ 圧電式振動検出部
１５ 検出部
１８ 赤外線吸収膜
１９ 送信素子
２０ 衝突検出装置
２１ ＥＣＵ（衝突信号出力手段）
２５ 車輪速センサ（車速信号出力手段）
２７ 物理量センサ（衝撃信号出力手段）
３０ 人検出センサ（第１の方向信号出力手段、第２の方向信号出力手段）
４０ 受信部材
５０ エアバッグ制御装置
５１ エアバッグ展開準備装置
６０ 容量式振動検出部
７０ エアバッグ
８０ 車両
８４ フロントバンパ
８５ リアバンパ
８６ ドアミラー
Claims (10)
- 車両に設けられ、当該車両と人との衝突を検出する衝突検出装置であって、
前記車両に接近または接触した被検出対象から放射される熱線の強度を検出し、その検出された強度に基づいて前記被検出対象の存在方向を示す第１の方向信号を出力する第１の方向信号出力手段と、
前記車両に設けられ超音波を送信する送信手段から送信され、前記被検出対象にて反射された超音波を検出し、その検出結果に基づいて前記被検出対象の存在方向を示す第２の方向信号を出力する第２の方向信号出力手段と、
前記車両に衝撃が加えられたことを検出し、その検出結果に基づいて前記車両に衝撃が加えられたことを示す衝撃信号を出力する衝撃信号出力手段と、
前記第１の方向信号と前記第２の方向信号との差が第１の範囲内であると判断し、かつ、前記衝撃信号が出力された場合に、前記車両に人が衝突したことを表す衝突信号を出力する衝突信号出力手段と、
を備えたことを特徴とする衝突検出装置。 - 前記衝突信号出力手段は、前記車両に衝撃が加えられたことを検出した検出結果に基づいて前記車両に衝撃が加えられた方向を示す第３の方向信号を出力し、
前記第３の方向信号と前記第１の方向信号との差が第２の範囲内であると判断し、かつ、前記第３の方向信号と前記第２の方向信号との差が第３の範囲内であると判断した場合に、前記衝突信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の衝突検出装置。 - 車速信号を出力する車速信号出力手段を備え、
前記衝突信号出力手段は、前記判断に加え、前記車速信号に基づいて前記車両が移動していると判断した場合に、前記衝突信号を出力することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の衝突検出装置。 - 前記車両は、当該車両が人と衝突した場合に衝突した人に加えられる衝撃を軽減するためのエアバッグと、前記エアバッグに対して展開を準備させるための展開準備信号を入力させることにより、エアバッグを展開する準備を行うエアバッグ展開準備手段を備えており、
前記衝突信号出力手段は、前記第１の方向信号と前記第２の方向信号との差が第１の範囲内であると判断した場合に、前記エアバッグ展開準備手段に対して、前記展開準備信号を出力することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の衝突検出装置。 - 前記被検出対象から放射される熱線の強度を検出するとともに、前記被検出対象にて反射された超音波が伝達して振動することにより超音波を検出することにより、前記第１及び第２の方向信号出力手段として機能する検出部と、
前記検出部の端部を持ち上げて支持する支持部材と、
前記被検出対象にて反射された超音波を受信する受信部が、前記車両において前記被検出対象の存在する空間側に露出する受信部材とを備えており、
前記受信部材の前記受信部と異なる部位には、前記検出部と前記受信部材とが非接触であるように前記支持部材が取り付けられており、
前記受信部により受信された前記超音波が、前記支持部材を介して前記検出部に伝達可能に構成された検出素子を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の衝突検出装置。 - 前記受信部材は、赤外線を透過可能な材料で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の衝突検出装置。
- 前記受信部材の前記検出部に対向する少なくとも一部の領域が、前記受信部材の他の領域より赤外線を透過しやすく形成されていることを特徴とする請求項６に記載の衝突検出装置。
- 前記検出部は、焦電性を有する圧電材料により形成された圧電式振動検出部を備えていることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１つに記載の衝突検出装置。
- 前記検出部は、振動面に赤外線を検出する赤外線吸収膜が形成された容量式振動検出部を備えていることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１つに記載の衝突検出装置。
- 前記第１の方向信号出力手段及び前記第２の方向信号出力手段は、前記車両の前方または後方の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１つに記載の衝突検出装置。
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