(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内の乗員シートに乗員が着座しているか否かを検知する乗員検知装置において、
音声周波数帯の電気信号を発生する発振器と、
前記乗員を検知するための検知動作開始信号を入力したときに前記発振器に電気信号を発生させる発振制御部と、
前記発振器で発生した電気信号を音波に変換するスピーカと、
前記発振器の前記スピーカへの接続とオーディオ機器の前記スピーカへの接続とを切替え、前記検知動作開始信号を入力したときに前記発振器を前記スピーカに接続させる切替器と、
前記スピーカで変換された音波を直接的に受信して音波信号を出力し、前記乗員が前記乗員シートに着座しているときに前記スピーカで変換された音波が遮られ、前記音波信号の出力レベルが小さくなる集音器と、
この集音器で出力された前記音波信号の出力レベルに基づき前記乗員が前記乗員シートに着座しているか否かを判定する判定部と、
を備えることを特徴とする乗員検知装置。
【請求項２】
ドアの開閉を検知する開閉検知部を備え、
前記発振制御部は、前記開閉検知部で検知された検知信号に基づき前記ドアの閉時から所定時間が経過したか否かを判定し、前記ドアの閉時から所定時間が経過した時には前記発振器に電気信号を発生させることを特徴とする請求項１記載の乗員検知装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記集音器からの出力レベルの値が予め定められた第１のしきい値よりも小さい場合には、前記乗員が前記乗員シートに着座していると判定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の乗員検知装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記第１のしきい値が前記出力レベルの値よりも小さい場合には、前記乗員が体を動かしたときの出力レベルの変動を測定し、得られた出力レベルの変動値が予め定められた第２のしきい値よりも大きい場合には、前記乗員が前記乗員シートに着座していると判定し、前記出力レベルの変動値が前記第２のしきい値よりも小さい場合には、前記乗員が前記乗員シートに着座していないと判定することを特徴とする請求項３記載の乗員検知装置。
【請求項５】
前記スピーカは、前記乗員シート方向に向けて前記車両のフロントドアに設けられ、前記集音器は、前記乗員シート方向に向けて前記車両のセンターコンソールに設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の乗員検知装置。
【請求項６】
前記発振器で発生する前記電気信号の周波数は、可聴周波数帯の高域の周波数であり、この電気信号から変換された音波の出力時間は、前記乗員が前記音波を聞き取り不可能な時間に設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の乗員検知装置。
【請求項７】
一定時間を計時するタイマを備え、
前記発振制御部は、前記タイマで設定された一定時間毎に前記発振器に電気信号を断続的に発生させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の乗員検知装置。
【請求項８】
前記スピーカは、前記オーディオ機器からの音声電気信号を音波に変換するスピーカと共用することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の乗員検知装置。
【請求項９】
前記集音器は、前記スピーカで発音した前記可聴周波数帯の高域の周波数の音波を受信する超音波センサであることを特徴とする請求項６記載の乗員検知装置。
【請求項１０】
前記集音器からの音波データを一定間隔毎にサンプリングし、順番にサンプリングされた複数のサンプルデータの内、前記音波データの立ち上がり部分及び立ち下がり部分のサンプルデータを無効とし、残りのサンプルデータを有効データとして前記判定部に出力するデータサンプリング部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の乗員検知装置。
【請求項１１】
前記集音器からの前記電気信号発振時の音波データのレベルと前記電気信号無発振時のレベルとが同等レベルである場合には、その音波データを無効とし、前記電気信号無発振時のレベルが前記電気信号発振時の音波データのレベルに対して小さい場合には、その音波データを有効データとして前記判定部に出力するフィルタ処理部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の乗員検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用の乗員シートに乗員が着座しているか否かを検知する乗員検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、助手席用エアバックの装着拡張に伴い、エアバック装着の確実な効果を生むために、シートベルトの併用が義務付けられている中、乗員検知による助手席用シートベルトウォーニングが装着され始めている。
【０００３】
従来の乗員検知装置としては、シート内に組み込まれた着座シート方式が主流であり、例えば、特開昭６２−２２７８２９号公報に記載された乗員検出装置が知られている。
【０００４】
この乗員検出装置では、図１５（ａ）に示すように車両の乗員シート１０１のシートフレーム１０２上に圧力センサ（感圧センサ）１０３を設け、図１５（ｂ）に示すように、シート１０１のシート座面１０４に乗員が着座して荷重が加わると、圧力センサ１０３が圧力を感知して乗員の存在を検知している。
【０００５】
また、超音波センサを用いた乗員検出装置も考案されており、従来のこの種の乗員検出装置としては、例えば、特開平９−１５６４３８号公報、特開平９−２９５５５２号公報、特開平９−３１５２６３号公報、特開平９−３０３６２号公報、特開平９−６６７９６号公報に記載されたものが知られている。
【０００６】
特開平９−１５６４３８号公報、特開平９−２９５５５２号公報、特開平９−３１５２６３号公報に記載された乗員検出装置にあっては、例えば、図１６に示すように、車体側に取り付けられた超音波発生器１１０によって椅子の上方空間に定常波１１３を発生させ、その定常波１１３の発生領域内に超音波受信器１１２を配置し、椅子に座る乗員の動きに伴う超音波受信器１１２の出力の変化に基づいて乗員の存在を検出している。
【０００７】
また、特開平９−３０３６２号公報、特開平９−６６７９６号公報に記載された乗員検出装置にあっては、超音波センサから超音波を乗員に向けて送波し、該乗員から反射されてくる反射超音波を超音波センサで受信して、超音波の送信時刻と受信時刻との差分時間に基づき、超音波センサから乗員までの距離を測定し、その測定結果や距離の変化から乗員の存在を判定している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭６２−２２７８２９号公報に記載された従来の乗員検出装置にあっては、圧力センサに乗員の体重が直接かかるため、圧力センサへの負担が大きく劣化しやすい。また、子供等の体重の軽い乗員が着座した場合やシートの端に着座する等、着座の状態により、乗員を検知することができない場合もあった。
【０００９】
また、特開平９−１５６４３８号公報、特開平９−２９５５５２号公報、特開平９−３１５２６３号公報、特開平９−３０３６２号公報、特開平９−６６７９６号公報に記載された超音波センサを用いた乗員検出装置にあっては、超音波センサ側に、超音波発振回路及び超音波受信回路を設けなければならず、乗員検出装置の回路構成が複雑になり、コストが高くなるという問題があった。
【００１０】
本発明は、簡単な構成で且つ安価で乗員の検知精度を向上することができる乗員検知装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成とした。請求項１の発明は、車両内の乗員シートに乗員が着座しているか否かを検知する乗員検知装置において、音声周波数帯の電気信号を発生する発振器と、前記乗員を検知するための検知動作開始信号を入力したときに前記発振器に電気信号を発生させる発振制御部と、前記発振器で発生した電気信号を音波に変換するスピーカと、前記発振器の前記スピーカへの接続とオーディオ機器の前記スピーカへの接続とを切替え、前記検知動作開始信号を入力したときに前記発振器を前記スピーカに接続させる切替器と、前記スピーカで変換された音波を直接的に受信して音波信号を出力し、前記乗員が前記乗員シートに着座しているときに前記スピーカで変換された音波が遮られ、前記音波信号の出力レベルが小さくなる集音器と、この集音器で出力された前記音波信号の出力レベルに基づき前記乗員が前記乗員シートに着座しているか否かを判定する判定部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項１の発明によれば、発振制御部が、乗員を検知するための検知動作開始信号を入力したときに発振器に音声周波数帯の電気信号を発生させ、切替器は、検知動作開始信号を入力したときに発振器をスピーカに接続させるため、スピーカが、発振器で発生した電気信号を音波に変換する。また、集音器は、発生した音波を直接的に受信して音波信号を出力し、乗員が乗員シートに着座しているときに音波が遮られ、出力される音波信号は小さくなる。判定部は、集音器で出力された音波信号の出力レベルに基づき乗員が乗員シートに着座しているか否かを判定するので、簡単な構成で確実に乗員を検知でき、乗員の検知精度を向上することができる。
【００１３】
請求項２の発明は、ドアの開閉を検知する開閉検知部を備え、前記発振制御部は、前記開閉検知部で検知された検知信号に基づき前記ドアの閉時から所定時間が経過したか否かを判定し、前記ドアの閉時から所定時間が経過した時には前記発振器に電気信号を発生させることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明によれば、開閉検知部がドアの開閉を検知すると、発振制御部は、開閉検知部で検知された検知信号に基づきドアの閉時から所定時間が経過したか否かを判定し、ドアの閉時から所定時間が経過した時には発振器に電気信号を発生させる。すなわち、乗員がドアを閉めた直後は乗員の動きが大きく、検知動作開始時をドア閉から所定時間経過時とすることで、乗員を確実に検知することができる。
【００１５】
請求項３の発明では、前記判定部は、前記集音器からの出力レベルの値が予め定められた第１のしきい値よりも小さい場合には、前記乗員が前記乗員シートに着座していると判定することを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明によれば、判定部は、集音器からの出力レベルの値が予め定められた第１のしきい値よりも小さい場合には、乗員が乗員シートに着座していると判定することで、乗員を確実に検知することができる。
【００１７】
請求項４の発明では、前記判定部は、前記第１のしきい値が前記出力レベルの値よりも小さい場合には、前記乗員が体を動かしたときの出力レベルの変動を測定し、得られた出力レベルの変動値が予め定められた第２のしきい値よりも大きい場合には、前記乗員が前記乗員シートに着座していると判定し、前記出力レベルの変動値が前記第２のしきい値よりも小さい場合には、前記乗員が前記乗員シートに着座していないと判定することを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明によれば、判定部は、第１のしきい値が出力レベルの値よりも小さい場合には、乗員が体を動かしたときの出力レベルの変動を測定し、得られた出力レベルの変動値が予め定められた第２のしきい値よりも大きい場合には、乗員が乗員シートに着座していると判定し、出力レベルの変動値が第２のしきい値よりも小さい場合には、乗員が乗員シートに着座していないと判定することで、乗員シートが後方にある場合や背の低い女性等が乗員シートに着座した場合であっても、乗員を確実に検知することができる。
【００１９】
請求項５の発明では、前記スピーカは、前記乗員シート方向に向けて前記車両のフロントドアに設けられ、前記集音器は、前記乗員シート方向に向けて前記車両のセンターコンソールに設けられることを特徴とする。
【００２０】
請求項５の発明によれば、スピーカを乗員シート方向に向けて車両のフロントドアに設け、集音器を乗員シート方向に向けて車両のセンターコンソールに設けたので、スピーカと集音器との間に乗員の体の一部が存在すれば音波は遮られるので、乗員の体格や姿勢に左右されずに確実に乗員を検知することができる。
【００２１】
請求項６の発明は、前記発振器で発生する前記電気信号の周波数は、可聴周波数帯の高域の周波数であり、この電気信号から変換された音波の出力時間は、前記乗員が前記音波を聞き取り不可能な時間に設定されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項６の発明によれば、発振器で発生する電気信号の周波数を可聴周波数帯の高域の周波数とし、電気信号から変換された音波の出力時間を乗員が音波を聞き取り不可能な時間に設定したので、乗員は音波を聞き取りにくく、不愉快な思いを感じさせなくすることができる。
【００２３】
請求項７の発明は、一定時間を計時するタイマを備え、前記発振制御部は、前記タイマで設定された一定時間毎に前記発振器に電気信号を断続的に発生させることを特徴とする。
【００２４】
請求項７の発明によれば、発振制御部は、タイマで設定された一定時間毎に発振器に電気信号を断続的に発生させるため、音波も断続的に発生し、さらに不愉快な思いを感じさせなくなる。
【００２５】
請求項８の発明では、前記スピーカは、前記オーディオ機器からの音声電気信号を音波に変換するスピーカと共用することを特徴とする。
【００２６】
請求項８の発明によれば、スピーカを、オーディオ機器からの音声電気信号を音波に変換するスピーカと共用することで、装置の構成が簡単になり、安価となる。
【００２７】
請求項９の発明では、前記集音器は、前記スピーカで発音した前記可聴周波数帯の高域の周波数の音波を受信する超音波センサであることを特徴とする。
【００２８】
請求項９の発明によれば、集音器が、受信用超音波センサであるため、安価となるとともに、その超音波センサがスピーカで発音した可聴周波数帯の高域の周波数の音波を受信するため、発音周波数以外の周波数成分が除去されて検知精度を向上することができる。
【００２９】
請求項１０の発明は、前記集音器からの音波データを一定間隔毎にサンプリングし、順番にサンプリングされた複数のサンプルデータの内、前記音波データの立ち上がり部分及び立ち下がり部分のサンプルデータを無効とし、残りのサンプルデータを有効データとして前記判定部に出力するデータサンプリング部を備えることを特徴とする。
【００３０】
請求項１０の発明によれば、データサンプリング部は、集音器からの音波データを一定間隔毎にサンプリングし、順番にサンプリングされた複数のサンプルデータの内、音波データの立ち上がり部分及び立ち下がり部分のサンプルデータを無効とし、残りのサンプルデータを有効データとして判定部に出力するので、音波データのレベル値の低い不安定な部分のデータを取り除くことができるから、検知精度を向上することができる。
【００３１】
請求項１１の発明は、前記集音器からの前記電気信号発振時の音波データのレベルと前記電気信号無発振時のレベルとが同等レベルである場合には、その音波データを無効とし、前記電気信号無発振時のレベルが前記電気信号発振時の音波データのレベルに対して小さい場合には、その音波データを有効データとして前記判定部に出力するフィルタ処理部を備えることを特徴とする。
【００３２】
請求項１１の発明によれば、フィルタ処理部は、集音器からの電気信号発振時の音波データのレベルと電気信号無発振時のレベルとが同等レベルである場合には、その音波データを無効とし、電気信号無発振時のレベルが電気信号発振時の音波データのレベルに対して小さい場合には、その音波データを有効データとして判定部に出力するので、瞬時に発生するノイズを除去できるから、検知精度を向上することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の乗員検知装置のいくつかの実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３４】
＜第１の実施の形態＞
図１は第１の実施の形態の乗員検知装置の構成ブロック図である。この乗員検知装置は、電子制御装置（ＥＣＵ）１を備えるとともに、このＥＣＵ１には、助手席用のカーテシスイッチ（カーテシＳＷ）２、バックルスイッチ（バックルＳＷ）３、助手席シートベルトのためのウォーニングランプ４、カーオーディオ機器５、スピーカ６及びマイクロホン７が接続されて構成される。
【００３５】
ＥＣＵ１は、ボディＥＣＵ等であり、処理を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）等の処理装置１１、発振器１２、増幅器１３、切替器１４、増幅器１５、検波器１６を備えて構成される。処理装置１１は、ドア開閉判定部２１、タイマ２２、発振制御部２３、乗員有無判定部２４を備えて構成される。
【００３６】
カーテシＳＷ２は、ドアの開閉を検知するスイッチであり、例えば、ドアの開によりオンしドアの閉によりオフして、開閉検知信号を処理装置１１に出力する。バックルＳＷ３は、乗員が助手席のシートベルトを着用のときにオンし、シートベルトを非着用のときにオフする。ウォーニングランプ４は、イグニッションスイッチ（ＩＧＮＳＷ）がオン中で、バックルＳＷ３がオフ時に点滅し、バックルＳＷ３がオン時に消灯する。
【００３７】
ドア開閉判定部２１は、カーテシＳＷ２からの開閉検知信号に基づきドアが開から閉になったか否かを判定する。タイマ２２は、一定時間を計時する。発振制御部２３は、タイマ２２で計時された一定時間毎に、発振器１２に所定周波数の電気信号を発生させる。また、発振制御部２３は、電気信号を発生させた時に、切替器１４にリレー制御信号を出力する。
【００３８】
発振器１２は、発振制御部２３の制御により、スピーカ６で音波に変換可能な周波数帯の高域の周波数、例えば１６ＫＨｚの電気信号を発振する。高域の周波数の音波は、乗員が非常に聞き取りにくくなり、乗員に不愉快な思いを感じさせないからである。増幅器１３は、発振器１２で発振した電気信号を所定のレベルまで増幅する。
【００３９】
切替器１４は、端子ａ、この端子ａに接続される接片１４ａ、カーオーディオ機器５に接続される端子ｂ、増幅器１３に接続される端子ｃを有し、通常では、接片１４ａが端子ｂに接続され、リレー制御信号が入力されたときに接片１４ａが端子ｃに接続される。
【００４０】
カーオーディオ機器５は、ラジオ、カセット、コンパクトディスク（ＣＤ）等の機器である。スピーカ６は、発振器１２で発振した電気信号を音波に変換するもので、発振器１２とカーオーディオ機器５とで共用している。スピーカ６は、図２に示すように、シート３０の前方に配置され且つフロントドア３１に取り付けられている。
【００４１】
マイクロホン７は、シート３０の前方に配置され且つセンターコンソール３２に取り付けられ、スピーカ６からの音波の伝搬通路を乗員が着座したときに遮られる位置であって、音の干渉による影響が小さく、乗員の変動を検知可能な位置に配置される。
【００４２】
このマイクロホン７は、スピーカ６からの音波を受信する受信用の超音波センサであり、この超音波センサは、発振器１２の発振周波数の音波（例えば、１６ＫＨｚの音波）のみを取り込むように、共振周波数が１６ＫＨｚとなる共振用フィルタなどを備えている。これにより、他の雑音音波の影響をなくすことができる。
【００４３】
増幅器１５は、マイクロホン７で受信した音波を増幅し、検波器１６は、増幅された音波信号の包絡線を検波する。乗員有無判定部２４は、検波器１６からの音波の出力レベル（音圧レベルの絶対値）を予め定められた絶対しきい値と比較し、絶対しきい値が音圧レベルの絶対値よりも大きい場合には乗員有り（乗員シートに着座している。）と判定する。
【００４４】
また、乗員有無判定部２４は、絶対しきい値が音圧レベルの絶対値よりも小さい場合には、乗員が足等を動かしたときの音圧レベルの変動を測定し、得られた音圧レベルの変動値を予め定められた変動しきい値と比較する。乗員有無判定部２４は、音圧レベルの変動値が予め定められた変動しきい値よりも大きい場合には乗員有りと判定し、音圧レベルの変動値が予め定められた変動しきい値よりも小さい場合には乗員無し（乗員シートに着座していない。）と判定する。
【００４５】
次に、第１の実施の形態の乗員検知装置の動作を図面を参照して説明する。図５は第１の実施の形態の乗員検知装置に設けられた各部の信号のタイミングチャートである。図６は第１の実施の形態の乗員検知装置の動作を示すフローチャートである。
【００４６】
まず、乗員が時刻ｔ１に、助手席のドアを開から閉にすると、カーテシＳＷ２はオンからオフに変化し、オンからオフに変化したことを示す開閉検知信号を処理装置１１に出力する。
【００４７】
一方、処理装置内のドア開閉判定部２１は、カーテシＳＷ２からの開閉検知信号に基づきドアが開から閉になったか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ドア開閉判定部２１によりドアが開から閉になったと判定された場合には、発振制御部２３は、ドアの閉の時から所定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
【００４８】
ドアが閉になった時から所定時間が経過した時、例えば時刻ｔ１から０．７秒経過した時刻ｔ２から時刻ｔ３までの一定時間（例えば３秒間）だけ乗員の検知動作を行う。このとき、タイマ２２は、設定された計時時間Ｔ（例えば、Ｔが０．５秒）計時されたか否かを判定し、Ｔ時間計時されるまで待機する（ステップＳ１０５）。
【００４９】
次に、発振制御部２３は、発振器１２を制御して発振器１２に電気信号を発生させる（ステップＳ１０７）。また、発振制御部２３は、切替器１４へリレー制御信号を送出し、切替器１４の接片１４ａを端子ｂから端子ｃに切替えて、カーオーディオ機器５側から発振器１２側に切り替える（ステップＳ１０９）。
【００５０】
すると、発振器１２で発生した電気信号は、増幅器１３で増幅された後、切替器１４を介してスピーカ６に送られ、スピーカ６で音波に変換されてスピーカ６から例えば１６ＫＨｚの音波をマイクロホン７に向けて送波する（ステップＳ１１１）。
【００５１】
一方、マイクロホン７が、スピーカ６からの１６ＫＨｚの音波を音圧レベルとして取り込むと（ステップＳ１１３）、その音圧レベルは、増幅器１５で増幅され、検波器１６で検波された後、乗員有無判定部２４に入力される。
【００５２】
乗員有無判定部２４は、検波器１６からの音圧レベルの絶対値を絶対しきい値と比較し（ステップＳ１１５）、絶対しきい値が音圧レベルの絶対値よりも大きい場合には乗員有りと判定する（ステップＳ１１７）。
【００５３】
乗員がシート３０に着座しているときには、図３に示すように、スピーカ６からの音波は、乗員の膝３５で遮られ、マイクロホン７で取り込まれる音圧レベルの絶対値が絶対しきい値よりもかなり小さくなるため、乗員有りと判定することができる。
【００５４】
なお、この場合、絶対しきい値は、シートに乗員を着座させたときのマイクロホン７の出力レベルと着座させないときの出力レベルとを比較して確実に誤りなく判定できるレベルを試験等によって求め、求められた値を絶対しきい値として図示しないメモリ等に記録しておく。
【００５５】
一方、シート３０が後方にある場合や背の低い女性や子供等が助手席に着座した場合には、図４に示すように乗員の膝３５や足３７等によって音波は遮られないため、音圧レベルの絶対値は減少しない。
【００５６】
このため、乗員有無判定部２４は、絶対しきい値が音圧レベルの絶対値よりも小さい場合には、図４に示すように、乗員が足３７や膝３５等を動かしたときの音圧レベルの変動を測定し、測定された音圧レベルの変動値を予め定められた変動しきい値と比較する（ステップＳ１１９）。ここで、変動しきい値は、実車試験により求められた乗員無しの場合の値であり、この値を変動しきい値として図示しないメモリ等に記録しておく。
【００５７】
次に、乗員有無判定部２４は、音圧レベルの変動値が予め定められた変動しきい値よりも大きい場合には乗員有りと判定する（ステップＳ１１７）。また、乗員有無判定部２４は、音圧レベルの変動値が予め定められた変動しきい値よりも小さい場合には乗員無しと判定する（ステップＳ１２１）。
【００５８】
その後、乗員有無判定部２４は、発振制御部２３に発振停止信号を送出し、発振制御部２３は、発振停止信号に基づき発振器１２での電気信号の発振を停止させる（ステップＳ１２３）。さらに、ステップＳ１０５の処理に戻る。すなわち、計時時間Ｔ毎に音波を断続的に発生させて判定を行い、音波発生による不愉快さをなくすことができる。
【００５９】
さらに、時刻ｔ４にＩＧＮＳＷをオンさせると、シートベルト用のウォーニングランプ４が点滅し、時刻ｔ５にシートベルトを着用すると、バックルＳＷ３がオンし、ウォーニングランプ４が消灯する。なお、時刻ｔ８から時刻ｔ１０までの動作は、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの動作と同様である。
【００６０】
このように第１の実施の形態の乗員検知装置によれば、絶対しきい値を用いてシート前方にいる乗員の有無を判定し、また、変動しきい値を用いてシート後方にいる乗員の有無を判定するようにしたので、乗員シートが後方にある場合や背の低い女性等が乗員シートに着座した場合であっても、乗員を確実に検知することができ、検知精度の高い乗員検知装置を提供することができる。これにより、乗員と荷物との判別を行うこともできる。
【００６１】
また、カーオーディオ機器５用に設けられた既存のスピーカ６を用いるとともに、マイクロホン７である超音波センサが受信用のみで済むため、回路を簡略化できるから、安価な乗員検知装置を提供することができる。
【００６２】
さらに、第１の実施の形態では、スピーカ６及びマイクロホン７による非接触式検知を行う。すなわち、従来の圧力センサ（着座センサ）のように機械的な接触方式を用いていないため、センサの性能劣化が少なくなる。また、従来のようにシートに着座センサを組み込む必要がないため、シート設計上の制限（形状、座り心地等）が不要となる。また、ボディＥＣＵの付加価値を向上することができる。
【００６３】
また、乗員検知動作時にはカーオーディオ機器５からの出力信号に含まれる高周波成分、すなわち、発振器１２の発振周波数と同一周波数成分の影響がなくなり、乗員の検知精度を向上することができる。
【００６４】
また、第１の実施の形態では、超音波センサを用いており、この超音波センサは、実験データとして、乗員検知率が約９２％と高く、風の影響による誤検知率はほぼ零であり、ノイズ音による誤検知率は約８％と非常に低く、温度特性は３ｄＢと温度に対する出力レベルの変動が小さい。このため、超音波センサは、従来より使用された来たコンデンサマイクロホン（ＥＣＭ）の検知性能に対して、検知性能を大幅に向上することができる。
【００６５】
また、超音波センサを用いた場合の乗員検知性能において、フロアに足を投出し正常な姿勢で着座した場合、フロアに足を投出しリクライリングを少し倒して着座した場合、フロアで足を組んで正常な姿勢で着座した場合等に乗員検知率が非常に高い。
【００６６】
＜第２の実施の形態＞
図７は第２の実施の形態の乗員検知装置の構成ブロック図である。第２の実施の形態の乗員検知装置は、図１に示す第１の実施の形態の乗員検知装置に対して、処理装置１１内にデータサンプリング部２５を設けたことを特徴とする。
【００６７】
データサンプリング部２５は、マイクロホン７からの音波データを一定間隔毎にサンプリングし、順番にサンプリングされた複数のサンプルデータの内、音波データの立ち上がり部分及び立ち下がり部分のサンプルデータを無効とし、残りのサンプルデータを有効データとして乗員有無判定部２４に出力する。
【００６８】
なお、図７に示す部分で、図１に示す部分と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６９】
次に、第２の実施の形態の乗員検知装置の動作を説明する。図８は第２の実施の形態の乗員検知装置による乗員の検知動作のタイミングチャートである。図９は第２の実施の形態の乗員検知装置のデータサンプリング部のデータサンプリングを示す図である。図１０は第２の実施の形態の乗員検知装置の動作を示すフローチャートである。
【００７０】
まず、ドア開閉判定部２１は、ドアが開から閉になったか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ドア開閉判定部２１によりドアが開から閉になったと判定された場合には、発振制御部２３は、ドアの閉の時（時刻ｔ１）から所定時間経過（時刻ｔ１から０．７秒経過した時刻ｔ２）したか否かを判定する（ステップＳ２０３）。
【００７１】
ドアが閉になった時から所定時間が経過した時から一定時間（例えば３秒間）だけ乗員の検知動作を行う。すなわち、検知動作開始は、ドアを閉めた直後とする。これは、実験結果により、ドアを閉めた直後の乗員の動きが大きく、確実に乗員を検知できるため、検知動作開始をドアを閉めた直後とした。
【００７２】
次に、タイマ２２は、設定された計時時間Ｔ（初回はＴは０で、次回からＴが例えば、０．５秒）計時されたか否かを判定し、Ｔ時間計時されるまで待機する（ステップＳ２０５）。
【００７３】
次に、発振制御部２３は、発振器１２を制御して発振器１２に電気信号を発生させる（ステップＳ２０７）。この場合、発振制御部２３は、１６ＫＨｚの電気信号を１２ｍｓだけ発振する発振動作を、０．５ｓ周期で６回繰り返す。ここで、１６ＫＨｚは、可聴周波数であるため、音波出力時間は、乗員が聞こえない時間、例えば、１２ｍｓを設定している。
【００７４】
次に、切替器１４の接片１４ａを端子ｂから端子ｃに切替えて、カーオーディオ機器５側から発振器１２側に切り替える（ステップＳ２０９）。すると、発振器１２で発生した電気信号は、増幅器１３、切替器１４を介してスピーカ６に送られ、スピーカ６で音波に変換されて、スピーカ６から例えば１６ＫＨｚ音波ＵＳ１を１２ｍｓだけマイクロホン７に向けて送波する（ステップＳ２１１）。
【００７５】
一方、マイクロホン７が、スピーカ６からの１２ｍｓの１６ＫＨｚ音波ＵＳ１を取り込むと（ステップＳ２１３）、その音圧レベルは、増幅器１５、検波器１６を介してデータサンプリング部２５に入力される。
【００７６】
データサンプリング部２５は、マイクロホン７からの音波データを一定間隔毎度にサンプリングし（ステップＳ２１５）、サンプリングされた複数のサンプルデータの内、音波データの立ち上がり部分及び立ち下がり部分のサンプルデータを無効とし、残りのサンプルデータを有効データとして乗員有無判定部２４に出力する（ステップＳ２１７）。
【００７７】
このデータサンプリングを図９を参照して説明すると、まず、スピーカ出力波形（１６ＫＨｚ音波ＵＳ１）に対してマイクロホン７の入力波形ＩＷ（超音波センサ入力波形）は２ｍｓ遅れている。これは、発振器１２から１６ＫＨｚの電気信号を出力してからスピーカ６が発音するまでの時間及びスピーカ６が発音してから音波がマイクロホン７に到達するまでの時間が実験結果により、約２ｍｓあるからである。
【００７８】
このため、データサンプリング部２５は、マイクロホン７からの入力波形ＩＷの立ち上がりタイミングに同期させて、音波データのサンプリングを開始し、例えば０．７５秒間隔で１６個のサンプルデータＳ１〜Ｓ１６を読み取る。
【００７９】
そして、図９に示す１６個のサンプルデータの内、サンプルデータＳ１〜Ｓ６及びサンプルデータＳ１１〜Ｓ１６は、入力波形ＩＷの立ち上がり及び立ち下がりで不安定であるために無効データとし、サンプルデータＳ７〜Ｓ１０を有効データとして乗員有無判定部２４に出力する。
【００８０】
次に、乗員有無判定部２４は、検波器１６からのサンプルデータＳ７〜Ｓ１０である有効データに基づく音圧レベルの絶対値を絶対しきい値と比較し（ステップＳ２１９）、絶対しきい値が音圧レベルの絶対値よりも大きい場合には乗員有りと判定する（ステップＳ２２１）。
【００８１】
一方、乗員有無判定部２４は、絶対しきい値が音圧レベルの絶対値よりも小さい場合には、乗員が足３７や膝３５等を動かしたときの音圧レベルの変動を測定し、測定された音圧レベルの変動値を予め定められた変動しきい値と比較する（ステップＳ２２３）。
【００８２】
乗員有無判定部２４は、音圧レベルの変動値が予め定められた変動しきい値よりも大きい場合には乗員有りと判定する（ステップＳ２２１）。また、乗員有無判定部２４は、音圧レベルの変動値が予め定められた変動しきい値よりも小さい場合には乗員無しと判定する（ステップＳ２２５）。
【００８３】
その後、乗員有無判定部２４は、発振制御部２３に発振停止信号を送出し、発振制御部２３は、発振停止信号に基づき発振器１２での電気信号の発振を停止させる（ステップＳ２２７）。さらに、ステップＳ２０５の処理に戻る。すなわち、計時時間Ｔ（０．５秒）毎に１２ｍｓの音波を断続的に発生させて判定を行う。つまり、１６ＫＨｚ音波ＵＳ１のデータサンプリングが終了した後には、図８に示すように、１６ＫＨｚ音波ＵＳ２，ＵＳ３，ＵＳ４，ＵＳ５，ＵＳ６の順番にデータサンプリングが行われる。
【００８４】
このように第２の実施の形態の乗員検知装置によれば、マイクロホン７からの音波データを一定間隔毎にサンプリングし、サンプリングされた複数のサンプルデータの内、、音波データの立ち上がり部分及び立ち下がり部分のサンプルデータを無効とし、残りのサンプルデータを有効データとして乗員有無判定部２４に出力する。すなわち、サンプルデータの不安定な部分（サンプルデータのレベル値が低い部分）を取り除くことで、検知精度を向上することができる。
【００８５】
また、検知動作開始タイミングを乗員の動きが大きいドア開閉直後とすることで、さらに検知精度を向上することができる。また、１６ＫＨｚは、可聴周波数であるが、その１６ＫＨｚ音波出力の時間が１２ｍｓと非常に短いため、乗員が非常に聞き取りにくくなり、乗員に不愉快な思いを感じさせないようにすることができる。
【００８６】
また、超音波センサがスピーカで発音した可聴周波数帯の高域の周波数の音波を受信するため、発音周波数以外の周波数成分が除去されて検知精度を向上することができる。
【００８７】
なお、発振器１２で発生する電気信号の周波数は、１６ＫＨｚに限定されることなく、スピーカ６で音波に変換可能な周波数帯の高域の周波数であれば、１５ＫＨｚ、１７ＫＨｚ等を用いても良い。
【００８８】
＜第３の実施の形態＞
図１１は第３の実施の形態の乗員検知装置の構成ブロック図である。前述ように、マイクロホン７は、１６ＫＨｚ音波を取り込むようになっているが、瞬時に発生する１６ＫＨｚ周辺の外来ノイズがマイクロホン７に取り込まれた場合には、外来ノイズが重畳された検知音波と他の検知音波との間で出力レベル差を発生し、この出力レベル差の変動のために、乗員の動きがあったと誤判定を行うことになってしまう。
【００８９】
そこで、第３の実施の形態の乗員検知装置は、図１に示す第１の実施の形態の乗員検知装置に対して、処理装置１１内にフィルタ処理部２７を設けたことを特徴とする。
【００９０】
フィルタ処理部２７は、検波器１６から送られてくる１６ＫＨｚ発振時における１２ｍｓの検知音波のレベルと、１６ＫＨｚ無発振状態におけるレベル（１２ｍｓの検知音波の０．２秒前のレベル）とを比較し、検知音波のレベルと１６ＫＨｚ無発振状態におけるレベルとが同等レベルである場合には、そのときの外来ノイズを含む検知音波のデータを無効として用いず、１６ＫＨｚ無発振状態におけるレベルが検知音波のレベルに対して十分に小さい場合には、そのときの検知音波のデータを有効データとして乗員有無判定部２４に出力する。
【００９１】
なお、図１１に示す部分で、図１に示す部分と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９２】
次に、第３の実施の形態の乗員検知装置の動作を説明する。図１２は第３の実施の形態の乗員検知装置による乗員の検知動作のタイミングチャートである。図１３は第３の実施の形態の乗員検知装置のフィルタ処理部のフィルタ処理を示す図である。図１４は第３の実施の形態の乗員検知装置の動作を示すフローチャートである。
【００９３】
まず、ドア開閉判定部２１は、ドアが開から閉になったか否かを判定する（ステップＳ３０１）。ドア開閉判定部２１によりドアが開から閉になったと判定された場合には、発振制御部２３は、ドアの閉の時から所定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ３０３）。ドアが閉になった時から所定時間が経過した時から一定時間（例えば３秒間）だけ乗員の検知動作を行う。
【００９４】
タイマ２２は、設定された計時時間Ｔ（初回はＴは０で、次回からＴが例えば、０．５秒）計時されたか否かを判定し、Ｔ時間計時されるまで待機する（ステップＳ３０５）。
【００９５】
次に、発振制御部２３は、発振器１２を制御して発振器１２に電気信号を発生させる（ステップＳ３０７）。この場合、発振制御部２３は、１６ＫＨｚの電気信号を１２ｍｓだけ発振する発振動作を、０．５ｓ周期で６回繰り返す。
【００９６】
次に、切替器１４の接片１４ａを端子ｂから端子ｃに切替えて、カーオーディオ機器５側から発振器１２側に切り替える（ステップＳ３０９）。すると、発振器１２で発生した電気信号は、増幅器１３、切替器１４を介してスピーカ６に送られ、スピーカ６で音波に変換されて、スピーカ６から例えば１６ＫＨｚ音波ＵＳ１を１２ｍｓだけマイクロホン７に向けて送波する（ステップＳ３１１）。
【００９７】
一方、マイクロホン７が、スピーカ６からの１２ｍｓの１６ＫＨｚ音波ＵＳ１を取り込むと（ステップＳ３１３）、その音圧レベルは、増幅器１５、検波器１６を介してフィルタ処理部２７に入力される。
【００９８】
フィルタ処理部２７は、検知音波のレベルとこの検知音波の０．２秒前の１６ＫＨｚ無発振状態のレベルとが同等レベルか否かを判定し（ステップＳ３１５）、検知音波のレベルと１６ＫＨｚ無発振状態のレベルとが同等レベルである場合にはその検知音波の音波データを無効とし（ステップＳ３１６）、直ちに、ステップＳ３２７の処理に進む。
【００９９】
一方、１６ＫＨｚ無発振状態のレベルが検知音波のレベルに対して十分に小さい場合には、そのときの検知音波のデータを有効データとして乗員有無判定部２４に出力する。（ステップＳ３１７）。
【０１００】
このフィルタ処理部２７のフィルタ処理を図１３を参照して説明すると、まず、検知音波ＵＳ１に１６ＫＨｚ周辺の外来ノイズが重畳されている場合には、検知音波ＵＳ１のレベルはＬ１であり、この検知音波の０．２秒前の１６ＫＨｚ無発振状態のレベルはＬ２であり、Ｌ１とＬ２とはほぼ同等レベルである。このため、１６ＫＨｚ周辺の外来ノイズを含む検知音波ＵＳ１を無効データとし、この無効データは乗員有無判定部２４に出力せず無効にする。
【０１０１】
また、検知音波ＵＳ２に１６ＫＨｚ周辺の外来ノイズが重畳されておらず、この場合には、検知音波ＵＳ２のレベルはＬ３であり、この検知音波の０．２秒前の１６ＫＨｚ無発振状態のレベルはＬ４であり、ほぼ零である。Ｌ４がＬ３に対して十分に小さいため、そのときの検知音波ＵＳ２のデータを有効データとして乗員有無判定部２４に出力する。
【０１０２】
次に、乗員有無判定部２４は、検波器１６からの有効データに基づく検知音波の音圧レベルの絶対値を絶対しきい値と比較し（ステップＳ３１９）、絶対しきい値が音圧レベルの絶対値よりも大きい場合には乗員有りと判定する（ステップＳ３２１）。
【０１０３】
一方、乗員有無判定部２４は、絶対しきい値が音圧レベルの絶対値よりも小さい場合には、乗員が足３７や膝３５等を動かしたときの音圧レベルの変動を測定し、測定された音圧レベルの変動値を予め定められた変動しきい値と比較する（ステップＳ３２３）。
【０１０４】
乗員有無判定部２４は、音圧レベルの変動値が予め定められた変動しきい値よりも大きい場合には乗員有りと判定する（ステップＳ３２１）。また、乗員有無判定部２４は、音圧レベルの変動値が予め定められた変動しきい値よりも小さい場合には乗員無しと判定する（ステップＳ３２５）。
【０１０５】
その後、乗員有無判定部２４は、発振制御部２３に発振停止信号を送出し、発振制御部２３は、発振停止信号に基づき発振器１２での電気信号の発振を停止させる（ステップＳ３２７）。さらに、ステップＳ３０５の処理に戻る。すなわち、計時時間Ｔ（０．５秒）毎に音波を１２ｍｓだけ断続的に発生させて判定を行うことになる。
【０１０６】
また、６回の検知音波データの内、いくつかの検知音波データが外来ノイズにより無効データとなった場合には、その無効データを除く残りのいくつかの有効データを平均して、その平均データにより乗員有無の判定を行うようにしてもよい。
【０１０７】
なお、検知動作中に連続して外来ノイズをマイクロホン７が取り込んだ場合には、図１２に示す検知動作を再度行うようにすればよい。
【０１０８】
このように第３の実施の形態の乗員検知装置によれば、フィルタ処理部２７により、１６ＫＨｚ無発振状態のレベルと検知音波のレベルとを比較し、瞬時に発生する外来ノイズを除去するフィルタ処理を行う。従って、瞬時に発生する１６ＫＨｚ周辺の外来ノイズがマイクロホン７に取り込まれた場合であっても、乗員の動きがあったと誤判定を行うことがなくなり、検知精度を向上することができる。
【０１０９】
なお、本発明は第１の実施の形態乃至第３の実施の形態の乗員検知装置に限定されるものではない。第１の実施の形態乃至第３の実施の形態の乗員検知装置では、絶対しきい値判定、及び変動しきい値判定を、検知音波データ毎（１回毎）に行ったが、例えば、６回の検知音波データを加算平均して、平均データの絶対値を絶対しきい値や変動しきい値と比較してもよい。このほか、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、種々変形して実施可能であるのは勿論である。
【０１１０】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、発振制御部が、乗員を検知するための検知動作開始信号を入力したときに発振器に音声周波数帯の電気信号を発生させ、切替器は、検知動作開始信号を入力したときに発振器をスピーカに接続させるため、スピーカが、発振器で発生した電気信号を音波に変換する。また、集音器は、発生した音波を直接的に受信して音波信号を出力し、乗員が乗員シートに着座しているときに音波が遮られ、出力される音波信号は小さくなる。判定部は、集音器で出力された音波信号の出力レベルに基づき乗員が乗員シートに着座しているか否かを判定するので、簡単な構成で確実に乗員を検知でき、乗員の検知精度を向上することができる。
【０１１１】
請求項２の発明によれば、開閉検知部がドアの開閉を検知すると、発振制御部は、開閉検知部で検知された検知信号に基づきドアの閉時から所定時間が経過したか否かを判定し、ドアの閉時から所定時間が経過した時には発振器に電気信号を発生させる。すなわち、乗員がドアを閉めた直後は乗員の動きが大きく、検知動作開始時をドア閉から所定時間経過時とすることで、乗員を確実に検知することができる。
【０１１２】
請求項３の発明によれば、判定部は、集音器からの出力レベルの値が予め定められた第１のしきい値よりも小さい場合には、乗員が乗員シートに着座していると判定することで、乗員を確実に検知することができる。
【０１１３】
請求項４の発明によれば、判定部は、第１のしきい値が出力レベルの値よりも小さい場合には、乗員が体を動かしたときの出力レベルの変動を測定し、得られた出力レベルの変動値が予め定められた第２のしきい値よりも大きい場合には、乗員が乗員シートに着座していると判定し、出力レベルの変動値が第２のしきい値よりも小さい場合には、乗員が乗員シートに着座していないと判定することで、乗員シートが後方にある場合や背の低い女性等が乗員シートに着座した場合であっても、乗員を確実に検知することができる。
【０１１４】
請求項５の発明によれば、スピーカを乗員シート方向に向けて車両のフロントドアに設け、集音器を乗員シート方向に向けて車両のセンターコンソールに設けたので、スピーカと集音器との間に乗員の体の一部が存在すれば音波は遮られるので、乗員の体格や姿勢に左右されずに確実に乗員を検知することができる。
【０１１５】
請求項６の発明によれば、発振器で発生する電気信号の周波数を可聴周波数帯の高域の周波数とし、電気信号から変換された音波の出力時間を乗員が音波を聞き取り不可能な時間に設定したので、乗員は音波を聞き取りにくく、不愉快な思いを感じさせなくすることができる。
【０１１６】
請求項７の発明によれば、発振制御部は、タイマで設定された一定時間毎に発振器に電気信号を断続的に発生させるため、音波も断続的に発生し、さらに不愉快な思いを感じさせなくなる。
【０１１７】
請求項８の発明によれば、スピーカを、オーディオ機器からの音声電気信号を音波に変換するスピーカと共用することで、装置の構成が簡単になり、安価となる。
【０１１８】
請求項９の発明によれば、集音器が、受信用超音波センサであるため、安価となるとともに、その超音波センサがスピーカで発音した可聴周波数帯の高域の周波数の音波を受信するため、発音周波数以外の周波数成分が除去されて検知精度を向上することができる。
【０１１９】
請求項１０の発明によれば、データサンプリング部は、集音器からの音波データを一定間隔毎にサンプリングし、順番にサンプリングされた複数のサンプルデータの内、音波データの立ち上がり部分及び立ち下がり部分のサンプルデータを無効とし、残りのサンプルデータを有効データとして判定部に出力するので、音波データのレベル値の低い不安定な部分のデータを取り除くことができるから、検知精度を向上することができる。
【０１２０】
請求項１１の発明によれば、フィルタ処理部は、集音器からの電気信号発振時の音波データのレベルと電気信号無発振時のレベルとが同等レベルである場合には、その音波データを無効とし、電気信号無発振時のレベルが電気信号発振時の音波データのレベルに対して小さい場合には、その音波データを有効データとして判定部に出力するので、瞬時に発生するノイズを除去できるから、検知精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の乗員検知装置の構成ブロック図である。
【図２】スピーカとマイクロホンとの配置関係を示す図である。
【図３】スピーカからの音波を乗員の体が遮った状態を示す図である。
【図４】背の低い乗員等がシートに着座したときにスピーカからの音波を乗員の体が遮らない状態を示す図である。
【図５】第１の実施の形態の乗員検知装置に設けられた各部の信号のタイミングチャートである。
【図６】第１の実施の形態の乗員検知装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態の乗員検知装置の構成ブロック図である。
【図８】第２の実施の形態の乗員検知装置による乗員の検知動作のタイミングチャートである。
【図９】第２の実施の形態の乗員検知装置のデータサンプリング部のデータサンプリングを示す図である。
【図１０】第２の実施の形態の乗員検知装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】第３の実施の形態の乗員検知装置の構成ブロック図である。
【図１２】第３の実施の形態の乗員検知装置による乗員の検知動作のタイミングチャートである。
【図１３】第３の実施の形態の乗員検知装置のフィルタ処理部のフィルタ処理を示す図である。
【図１４】第３の実施の形態の乗員検知装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５】圧力センサを用いた従来の乗員検出装置の一例を示す図である。
【図１６】超音波センサを用いた従来の乗員検出装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  ＥＣＵ
２  カーテシＳＷ
３  バックルＳＷ
４  ウォーニングランプ
５  カーオーディオ機器
６  スピーカ
７  マイクロホン
１１  処理装置
１２  発振器
１３，１５  増幅器
１４  切替器
１６  検波器
２１  ドア開閉判定部
２２  タイマ
２３  発振制御部
２４  乗員有無判定部
２５  データサンプリング部
２７  フィルタ処理部
３０  シート
３１  フロントドア
３２  センターコンソール
【図１】
0003618566.tif 000002
【図２】
0003618566.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003618566.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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