(57)【要約】  【課題】車両に搭載される乗員用の安全装置の作動の要否に関わる乗員の状態を非接触でより確実に検知することが可能な乗員検知センサおよびそれを用いた車両用安全システムを提供する。  【解決手段】車両用安全システムに用いる乗員検知センサＤは、送波素子１０が音波を送波してから当該音波が受波素子３０に受波されるまでの時間に基づいて物体Ｏｂまでの距離と物体Ｏｂの存在する方位とを求める演算部４４と、演算部４４の出力に基づいて所定座席たる助手座席１１０の乗員用の安全装置であるエアバッグ１１６の作動の要否に関わる乗員の状態を認識する乗員状態認識部４５とを備え、送波素子１０が、空気に熱衝撃を与えることにより音波を発生させる音波発生素子により構成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車室内に配置され所定座席の乗員に関する状態を検知する車両用乗員検知センサであって、車室内に音波を送波可能な送波素子および送波素子を駆動する駆動回路を有する送波装置と、送波素子から送波され物体で反射された音波を受波するとともに受波した音波を電気信号である受波信号に変換する受波素子を有する受波装置と、送波素子が音波を送波してから当該音波が受波素子に受波されるまでの時間に基づいて物体までの距離と物体の存在する方位との少なくとも一方を求める演算部と、演算部の出力に基づいて車両に搭載される乗員用の安全装置の作動の要否に関わる乗員の状態を認識する乗員状態認識部とを備え、送波素子は、空気に熱衝撃を与えることにより音波を発生させる音波発生素子であることを特徴とする乗員検知センサ。
【請求項２】
前記送波素子は、ベース基板と、ベース基板の一表面側に形成された発熱体層と、ベース基板の前記一表面側でベース基板と発熱体層との間に介在する熱絶縁層とを備え、発熱体層への通電に伴う発熱体層の温度変化により空気に熱衝撃を与えることで音波を発生することを特徴とする請求項１記載の乗員検知センサ。
【請求項３】
前記受波素子は、音波の音圧を静電容量の変化に変換する静電容量型のマイクロホンからなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の乗員検知センサ。
【請求項４】
前記受波装置が前記受波素子を複数個備えるとともに前記各受波素子が一平面上に配列され、前記演算部は、前記各受波素子で音波を受波した時間の時間差と前記各受波素子の配置位置とに基づいて前記受波装置に対する音波の到来方向を求める方位検出手段を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の乗員検知センサ。
【請求項５】
前記送波素子が一表面側に取り付けられた第１の支持基板および前記受波素子が取り付けられた第２の支持基板を収納するハウジングを備え、第２の支持基板は、衝撃緩衝部材を介してハウジングへ取り付けられてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の乗員検知センサ。
【請求項６】
前記ハウジングと前記車両における前記ハウジングの取付部位との間に挟装される防振部材を備えてなることを特徴とする請求項５記載の乗員検知センサ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の乗員検知センサと、前記乗員検知センサの前記乗員状態認識部により認識された乗員の状態に基づいて前記所定座席の乗員用の安全装置であるエアバッグの作動状態を制御する制御装置とを備え、前記所定座席が助手座席若しくは後部座席であり、前記乗員状態認識部は、前記演算部にて求めた距離と方位との３次元情報に基づいて乗員の存否を判断する乗員存否判断手段と、乗員と判断した物体の大きさを閾値と比較して乗員が子供であるか大人であるかを判定する判定手段とを有し、制御装置は、乗員存否判断手段により乗員が存在しないと判断されたときにはエアバッグの作動を禁止し、判定手段により乗員が子供であると判定されたときにはエアバッグの作動を禁止するか若しくは子供用に対応させることを特徴とする車両用安全システム。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の乗員検知センサであって前記所定座席が運転座席であり且つ前記乗員が運転者である乗員検知センサと、前記乗員検知センサの前記乗員状態認識部により認識された運転者の状態に基づいて運転座席の乗員用の安全装置である乗員覚醒装置の作動状態を制御する制御装置とを備え、前記乗員状態認識部は、前記演算部にて求められた物体までの距離の時系列的な変化に基づいて運転者の居眠りの有無を認識する居眠り判断手段を有し、制御装置は、居眠り判断手段により運転者が居眠りをしていると判断されたときには乗員覚醒装置を作動させることを特徴とする車両用安全システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載され所定座席の乗員の状態を検知する乗員検知センサおよびそれを用いた車両用安全システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両に搭載され所定座席の乗員の状態を検知する乗員検知センサとして、助手座席の乗員の存否などを検知するように構成されたもの（例えば、特許文献１〜３参照）や、運転座席の乗員（運転者）の居眠りの有無を検知するように構成されたもの（例えば、特許文献４参照）などが提案されている。なお、上記特許文献１〜３には、乗員検知センサの検知結果に基づいて助手座席の乗員用の安全装置の一つであるエアバッグの作動状態を制御する車両用安全システムが開示されている。
【０００３】
ここにおいて、上記特許文献１に開示された乗員検知センサ（着座検知装置）は、図１７に示すように、助手座席１１０の座部（尻下部）１１０ａに配置される感圧センサからなる尻下センサ１１２と、助手座席１１０前方の床面部１１３に配置される感圧センサからなる足下センサ１１４と、尻下センサ１１２および足下センサ１１４それぞれによって検出された押圧力に基づいて助手座席１１０の物体Ｏｂが人体であるか否か判別し、人体である場合には所定体重以上の人体（大人）であるか所定体重未満の人体（子供）であるかを判別する着座体判別部１１５とを備えている。なお、上記特許文献１には、上記乗員検知センサと、上記乗員検知センサの着座体判別部１１５の判別結果に基づいてエアバッグ１１６のインフレータ（起爆装置）１１７の作動を制御する車両用安全システムが開示されている。
【０００４】
また、上記特許文献２に開示された乗員検知センサ（乗員検知装置）は、助手座席の背もたれ部において上下方向に配列された複数個のアンテナ電極と、各アンテナ電極の周囲に電界を発生させる電界発生手段と、電界発生手段から各アンテナ電極に流れる電流に基づいて各アンテナ電極への人体の接近を検出する人体接近検出手段と、各アンテナ電極に対応する人体接近検出手段の出力の組み合わせに基づいて乗員の存否および乗員の体格を判定する判定手段とを備えている。
【０００５】
また、上記特許文献３には、インストルメントパネルに設けられた超音波距離測定機を利用して助手座席の乗員の存否を検出する技術が開示されている。
【０００６】
また、上記特許文献４に開示された乗員検知センサ（運転者状態検出装置）は、ＣＣＤカメラなどの撮像手段により撮像された画像に適宜の画像処理を施して運転者の特定部位として運転者の顔の眼を抽出し、閉眼状態の発生頻度に基づいて運転者が居眠り状態にあるか否かを判断するように構成されている。なお、上記特許文献４には、運転者が居眠り状態にあると判断されたときに報知器を作動させて運転者への注意を喚起することが記載されている。
【特許文献１】特開平１０−２８７１６２号公報
【特許文献２】特開平１１−１９８７０５号公報
【特許文献３】実用新案登録第２５１９５４６号公報
【特許文献４】特開２００５−１８６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献１に開示された乗員検知センサでは、着座体判別部１１５が尻下センサ１１２の出力および足下センサ１１４の出力に基づいて体重で大人か子供かを判別しているので、助手座席の乗員の着座姿勢によって尻下センサ１１２の出力や足下センサ１１４の出力が変化してしまうので、人体の大きさに基づいてエアバッグの作動を制御したいという要望があった。
【０００８】
また、上記特許文献２に開示された乗員検知センサでは、乗員の存否だけでなく乗員の体格も判定してるが、背もたれ部の上下方向に配列された各アンテナ電極への人の接近を人体接近検出手段にて検出して、各アンテナ電極に対応する人体接近検出手段の出力の組み合わせに基づいて乗員の存否や乗員の体格を判定しているので、助手座席の乗員の着座姿勢によって乗員の体格の判定に誤判定が生じやすく、しかも、運転座席の座部に載置された物体を子供と誤判定してしまう憂いがあった。
【０００９】
また、上記特許文献３に開示された自動車用エアバッグ作動装置では、助手座席の乗員の体格などとは無関係にエアバッグを作動させるので、助手座席の乗員が子供である場合に、子供がエアバッグで圧迫されてしまう憂いがあった。
【００１０】
また、上記特許文献３に開示された超音波距離測定機などの従来の超音波センサでは、圧電素子からなる送波素子を間欠的に駆動した場合、送波素子から発生する音波は図１８に示すような振動波形となり、共振のＱ値が大きいほど、振動波形の振幅が最大となるまでの時間Ｔ１および残響振動が収束するまでの時間（残響時間）Ｔ２が長くなって、超音波を送波してから受波するまでの時間が短くなり、圧電素子の近傍に位置する物体を検出することができなくなる。ここで、超音波の音速ｃ〔ｍ／ｓ〕は、温度をｔ〔℃〕とすれば、ｃ＝３３１．５＋０．６ｔであるから、例えば、音速ｃが３４０〔ｍ／ｓ〕であり（この場合、超音波は１ｍｓで３４ｃｍだけ進む）、残響時間Ｔ２が２ｍｓであるとすれば、圧電素子からの距離が３４ｃｍ以下の位置に存在する物体を検出することが不可能となる。要するに、上記特許文献３に開示された超音波距離測定機などの従来の超音波センサは、送波素子から送波される超音波における残響成分に起因した不感帯が長く、比較的近くに存在する物体を検出することができないので、設置場所の制約が多く、しかも、助手座席の乗員の着座姿勢によっては乗員を検出することができないこともある。
【００１１】
また、上記特許文献４に開示された乗員検知センサでは、撮像手段としてＣＣＤカメラなどの一般的なＴＶカメラを使用しており、撮像手段により撮像して得られる画像が濃淡画像なので、夜間に運転者の眼を抽出することができず、日中でも、太陽光や背景などの外部環境の影響を受けて運転者の眼を抽出することができなかったり、運転者のかけているサングラスの影響で運転者の眼を抽出することができないことがあった。
【００１２】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、車両に搭載される乗員用の安全装置の作動の要否に関わる乗員の状態を非接触でより確実に検知することが可能な乗員検知センサおよびそれを用いた車両用安全システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、車両の車室内に配置され所定座席の乗員に関する状態を検知する車両用乗員検知センサであって、車室内に音波を送波可能な送波素子および送波素子を駆動する駆動回路を有する送波装置と、送波素子から送波され物体で反射された音波を受波するとともに受波した音波を電気信号である受波信号に変換する受波素子を有する受波装置と、送波素子が音波を送波してから当該音波が受波素子に受波されるまでの時間に基づいて物体までの距離と物体の存在する方位との少なくとも一方を求める演算部と、演算部の出力に基づいて車両に搭載される乗員用の安全装置の作動の要否に関わる乗員の状態を認識する乗員状態認識部とを備え、送波素子は、空気に熱衝撃を与えることにより音波を発生させる音波発生素子であることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、送波素子が空気に熱衝撃を与えることにより音波を発生させる音波発生素子からなるので、送波素子から送波される音波における残響成分に起因した不感帯を従来の圧電素子を用いた超音波センサに比べて短くすることができ、従来の圧電素子を用いた超音波センサに比べてより近い位置に存在する物体を非接触で検知することができるから、車両に搭載される乗員用の安全装置の作動の要否に関わる乗員の状態を非接触でより確実に検知することが可能となる。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記送波素子は、ベース基板と、ベース基板の一表面側に形成された発熱体層と、ベース基板の前記一表面側でベース基板と発熱体層との間に介在する熱絶縁層とを備え、発熱体層への通電に伴う発熱体層の温度変化により空気に熱衝撃を与えることで音波を発生することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、送波素子から発生期間が短く且つ残響時間の短い音波を送波することができる。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記受波素子は、音波の音圧を静電容量の変化に変換する静電容量型のマイクロホンからなることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、前記受波素子として圧電素子を用いる場合に比べて、前記受波素子から出力される受波信号における残響成分を低減することができ、前記受波素子から出力される受波信号における残響成分に起因した不感帯を短くすることができる。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記受波装置が前記受波素子を複数個備えるとともに前記各受波素子が一平面上に配列され、前記演算部は、前記各受波素子で音波を受波した時間の時間差と前記各受波素子の配置位置とに基づいて前記受波装置に対する音波の到来方向を求める方位検出手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、方位検出手段により前記受波装置に対する音波の到来方向、つまり、前記受波装置に対する物体の存在する方位を求めることができる。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記送波素子が一表面側に取り付けられた第１の支持基板および前記受波素子が取り付けられた第２の支持基板を収納するハウジングを備え、第２の支持基板は、衝撃緩衝部材を介してハウジングへ取り付けられてなることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、ハウジングの振動が第２の支持基板へ伝わるを抑制することができ、ハウジングの振動により前記受波素子の受波信号に発生するノイズを低減できる。
【００２３】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記ハウジングと前記車両における前記ハウジングの取付部位との間に挟装される防振部材を備えてなることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、前記車両から前記ハウジングへ振動が伝わるのを防止することができ、前記ハウジングの振動により前記受波素子の受波信号に発生するノイズをより低減できる。
【００２５】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の乗員検知センサと、前記乗員検知センサの前記乗員状態認識部により認識された乗員の状態に基づいて前記所定座席の乗員用の安全装置であるエアバッグの作動状態を制御する制御装置とを備え、前記所定座席が助手座席若しくは後部座席であり、前記乗員状態認識部は、前記演算部にて求めた距離と方位との３次元情報に基づいて乗員の存否を判断する乗員存否判断手段と、乗員と判断した物体の大きさを閾値と比較して乗員が子供であるか大人であるかを判定する判定手段とを有し、制御装置は、乗員存否判断手段により乗員が存在しないと判断されたときにはエアバッグの作動を禁止し、判定手段により乗員が子供であると判定されたときにはエアバッグの作動を禁止するか若しくは子供用に対応させることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、前記乗員状態認識部が、前記演算部にて求めた距離と方位との３次元情報に基づいて乗員の存否を判断する乗員存否判断手段と、乗員と判断した物体の大きさを閾値と比較して乗員が子供であるか大人であるかを判定する判定手段とを有しているので、乗員の存否を非接触で判断することができる上に、乗員の着座姿勢によらず乗員が子供であるか大人であるかを乗員の大きさにより検知することができ、制御装置が、乗員存否判断手段により乗員が存在しないと判断されたときにはエアバッグの作動を禁止し、判定手段により乗員が子供であると判定されたときにはエアバッグの作動を禁止するか若しくは子供用に対応させるので、エアバッグの不要な作動を防止することができるとともに、助手座席若しくは後部座席の乗員の安全性を高めることができる。
【００２７】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の乗員検知センサであって前記所定座席が運転座席であり且つ前記乗員が運転者である乗員検知センサと、前記乗員検知センサの前記乗員状態認識部により認識された運転者の状態に基づいて運転座席の乗員用の安全装置である乗員覚醒装置の作動状態を制御する制御装置とを備え、前記乗員状態認識部は、前記演算部にて求められた物体までの距離の時系列的な変化に基づいて運転者の居眠りの有無を認識する居眠り判断手段を有し、制御装置は、居眠り判断手段により運転者が居眠りをしていると判断されたときには乗員覚醒装置を作動させることを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、前記乗員状態認識部が、前記演算部にて求められた物体までの距離の時系列的な変化に基づいて運転者の居眠りの有無を認識する居眠り判断手段を有しているので、外部環境の影響によらず運転者の居眠りの有無を認識することができ、制御装置が、居眠り判断手段により運転者が居眠りをしていると判断されたときには乗員覚醒装置を作動させるので、前記車両の全乗員の安全性を高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１の発明では、車両に搭載される乗員用の安全装置の作動の要否に関わる乗員の状態を非接触でより確実に検知することが可能となるという効果がある。
【００３０】
請求項７の発明では、所定座席の乗員用の安全装置であるエアバッグの不要な作動を防止することができるとともに、助手座席若しくは後部座席の乗員の安全性を高めることができるという効果がある。
【００３１】
請求項８の発明では、外部環境の影響によらず運転者の居眠りの有無を認識することができ、運転者が居眠りをしていると判断されたときには乗員覚醒装置を作動させるので、全乗員の安全性を高めることが可能となるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（実施形態１）
本実施形態では、図１（ａ）に示すように車両９０の車室９１内に配置され所定座席たる助手座席１１０の乗員の状態を検知する乗員検知センサＤを備えた車両用安全システムを例示する。ここにおいて、乗員検知センサＤは、車室９１の天井において助手座席１１０から０．３〜０．５ｍ程度離れた位置に取り付けてある。なお、本実施形態では、所定座席として助手座席１１０を想定した例について説明するが、所定座席は、助手座席１１０に限らず、後部座席でもよい。
【００３３】
本実施形態の車両用安全システムは、上述の乗員検知センサＤと、車両９０に作用した衝撃を検知する加速度センサからなる衝撃検知センサＧと、助手座席１１０の乗員用の安全装置であるエアバッグ１１６と、エアバッグ１１６を膨張させるためのガスを発生するインフレータ（起爆装置）１１７と、衝撃検知センサＧの出力信号に基づいて車両９０に規定値以上の衝撃が作用したと判断したときに乗員検知センサＤにより検知された乗員の状態に基づいてエアバッグ１１６の作動状態を制御するマイクロコンピュータを具備したＥＣＵ（electronic  control  unit）からなる制御装置６０とを備えている。なお、制御装置６０は、インフレータ１１７を介してエアバッグ１１６を作動させる。
【００３４】
乗員検知センサＤは、車室９１内に音波を送波可能な送波素子１０および送波素子１０から音波が間欠的に送波されるように送波素子１０を駆動する駆動回路２０を有する送波装置１と、送波素子１０から送波され物体Ｏｂで反射された音波を受波するとともに受波した音波を電気信号である受波信号に変換する受波素子３０を有する受波装置３と、受波装置３の出力を信号処理する信号処理回路４とを備え、信号処理回路４が、送波素子１０が音波を送波してから当該音波が受波素子３０に受波されるまでの時間に基づいて物体までの距離と物体の存在する方位とを求める演算部４４と、演算部４４の出力に基づいて上述のエアバッグ１１６の作動の要否に関わる乗員の状態を認識する乗員状態認識部４５とを備えている。
【００３５】
ここにおいて、乗員状態認識部４５は、演算部４４にて求めた距離と方位との３次元情報に基づいて乗員の存否を判断する乗員存否判断手段と、乗員と判断した物体Ｏｂの大きさを閾値と比較して乗員が子供であるか大人であるかを判定する判定手段とを有している。なお、乗員状態認識部４５の乗員存否判断手段および判定手段は、演算部４４および乗員状態認識部４５を構成するマイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより実現できる。
【００３６】
一方、制御装置６０は、乗員状態認識部４５の乗員存否判断手段の最新の判断結果に基づいて乗員の存否を規定する第１のフラグが設定されるとともに乗員状態認識部４５の最新の認識結果に基づいて乗員が大人であるか子供であるかを規定する第２のフラグが設定される記憶部（例えば、ＳＲＡＭなど）を備えており、乗員状態認識部４５の乗員存否判断手段により乗員が存在しないと判断されたときにはエアバッグ１１６の作動を禁止し、乗員状態認識部４５の判定手段により乗員が子供であると判定されたときにはエアバッグ１１６の作動を子供用に対応させる（例えば、子供用の場合は、大人用の場合に比べて、エアバッグ１１６の強度を弱くする）ように構成されている。このような制御装置６０の動作をまとめると図２のようになる。すなわち、制御装置６０は、衝撃検知センサＧの出力信号に基づいて求めた衝撃の大きさを規定値と比較し（Ｓ１）、衝撃の大きさが規定値以上の場合には第１のフラグの値を読み込んで物体Ｏｂが人体であるか否かを確認する（Ｓ２）。Ｓ２において物体Ｏｂが人体であると確認された場合には第２のフラグの値を読み込んで人体が大人であるか否かを確認し（Ｓ３）、人体が大人であると確認された場合にはエアバッグ１１６が大人用の強度で膨らむようにインフレータ１１７を介してエアバッグ１１６を作動させ（Ｓ４）、一方、人体が大人ではない（つまり、人体が子供である）と確認された場合にはエアバッグ１１６が子供用の強度で膨らむようにインフレータ１１７を介してエアバッグ１１６を作動させる（Ｓ５）。なお、乗員状態認識部４５の判定手段により乗員が子供であると判定されたときにはエアバッグ１１６の作動を禁止するようにしてもよい。
【００３７】
以下、乗員検知センサＤについて図１および図３〜図１４を参照しながら説明する。
【００３８】
送波装置１は、上述の送波素子１０および駆動回路２０を備えている。なお、駆動回路２０は、送波素子１０から音波を間欠的に送波するタイミングを制御するタイミング制御部を有している。また、送波素子１０は、矩形板状のガラスエポキシ基板からなる第１の回路基板２３上に実装されており、第１の回路基板２３が、送波素子１０が一表面側に取り付けられた第１の支持基板を構成している。
【００３９】
一方、受波装置３は、上述の受波素子３０を複数備えている。ここにおいて、乗員検知センサＤは、上述のように物体Ｏｂまでの距離だけでなく物体Ｏｂの存在する方位も測定できるように、１０個の受波素子３０を１枚の矩形板状のガラスエポキシ基板からなる第２の回路基板２４の一平面上に配列してある。具体的には、第２の回路基板２４の１辺に沿った方向に５個の受波素子３０を所定ピッチで配列するとともに、上記１辺に直交する方向に５個の受波素子３０を所定ピッチで配列してある。なお、本実施形態では、第２の回路基板２４が、受波素子３０が一表面側に取り付けられた第２の支持基板を構成している。
【００４０】
説明を簡単にするために、受波素子３０が同一平面上において上記１辺に沿った方向のみに所定ピッチで配列されているとし、受波素子３０が配列された面に対する音波の波面の角度がθである場合を想定すると、図１２に示すように、音波の到来方向（すなわち、受波装置３に対して物体Ｏｂの存在する方位角）はθになり、音速をｃ、音波の波面が隣り合う受波素子３０のうちの一方の受波素子３０に到達する時刻における音波の波面と他方の受波素子３０の中心との間の距離（遅延距離）をｄ、隣り合う受波素子３０の中心間距離（上記所定ピッチ）をＬとすれば、音波の波面が隣り合う受波素子３０間に到達する時間差Δｔは、Δｔ＝ｄ／ｃ＝Ｌ・ｓｉｎθ／ｃになる。したがって、時間差Δｔが分かれば、物体Ｏｂの存在する方位を演算することができる。ここにおいて、上記所定ピッチは、送波素子１０から送波する音波の波長の０．５倍程度に設定することが望ましい。
【００４１】
信号処理回路４は、各受波素子３０から出力された受波信号をそれぞれ増幅する複数のアンプ４１ａを有する信号増幅部４１と、各アンプ４１ａにて増幅されたアナログの受波信号それぞれをディジタルの受波信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換部４２と、Ａ／Ｄ変換部４２の出力が格納されるメモリ４３と、上記タイミング制御部から音波の送波タイミングを制御する制御信号に同期して出力されるタイミング信号を受けたときにＡ／Ｄ変換部４２を所定の受波期間だけ作動させメモリ４３に格納された受波信号のデータを用いて物体Ｏｂまでの距離を求める演算および物体Ｏｂの存在する方位を求める演算を行う上述の演算部４４とを備えており、演算部４４により求めた距離および方位の各データが車両９０内の信号線を介して上述の制御装置６０へ伝送される。なお、信号処理回路４は、矩形板状のガラスエポキシ基板からなる第３の回路基板２５に設けられている。
【００４２】
ここにおいて、演算部４４は、上記タイミング信号を受けた時刻（つまり、送波素子１０から音波を送波したタイミング）と、ディジタルの受波信号がメモリ４３に格納された時刻（信号処理回路４内での遅れ時間を無視すれば、受波素子３０により音波を受波したタイミング）との時間差（言い換えれば、送波装置１が音波を送波してから受波装置３が受波するまでの時間）に基づいて、物体Ｏｂまでの距離を演算する距離演算手段と、メモリ４３に格納された各受波素子３０の受波信号のデータを利用して物体Ｏｂの存在する方位（物体Ｏｂにより反射された音波の到来方向）を求める方位検出手段とを備えている。ここにおいて、方位検出手段は、各受波素子３０で音波を受波した時間の時間差と各受波素子３０の配置位置とに基づいて受波装置３に対する音波の到来方向を求める。
【００４３】
なお、本実施形態における乗員検知センサＤは、最大測定距離を例えば１ｍとすれば、音波は空気中において最大で２ｍの距離を伝搬すればよいが、送波素子１０から送波された音波は拡散損失（距離減衰）や吸収損失や反射損失などの伝搬損失により４５ｄＢ程度減衰するので、各アンプ４１ａの増幅利得（電圧利得）を４０ｄＢ〜６０ｄＢに設定することでＳ／Ｎ比の低下を防止している。また、上述のように最大測定距離を１ｍとすれば、音波が空気中で２ｍの距離を伝搬するのに要する時間は６ｍｓ程度であるから、上述の受波期間は６ｍｓ程度に設定すればよい。また、メモリ４３には、受波期間における各受波素子３０それぞれの受波信号が格納される、言い換えれば、メモリ４３には、〔受波素子３０の個数〕×〔各受波素子３０からの受波信号のデータ数〕の数だけデータが格納されることになるので、例えば、受波素子３０の個数を１０個、受波期間を６ｍｓ、Ａ／Ｄ変換部４２のサンプリング周期を１μｓ（サンプリング周波数を１ＭＨｚ）とした場合には、１データを１６ｂｉｔとして、（１０〔個〕）×｛（６×１０−３）÷（１×１０−６）×１６｝＝９６００００ｂｉｔ＝１２０ｋｂｙｔｅの容量が必要となるから、１２０ｋｂｙｔｅ以上の容量のＳＲＡＭなどを使用すればよい。
【００４４】
上述の方位検出手段は、メモリ４３に格納された各受波素子３０それぞれの受波信号をそれぞれ各受波素子３０の配列パターン（配置位置）に応じた遅延時間で遅延させた受波信号を組にして出力する遅延手段と、遅延手段により遅延された受波信号の組を加算する加算器と、加算器の出力波形のピーク値と適宜の閾値との大小関係を比較し閾値を超えるピーク値が得られたときに遅延手段で設定されている遅延時間の組み合わせに対応する方向を物体Ｏｂの存在する方位（音波の到来方向）と判断する判断手段とを備えている。なお、演算部４４の距離演算手段および方位検出手段は、演算部４４および乗員状態認識部４５を構成するマイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより実現できる。
【００４５】
ところで、乗員検知センサＤは、送波素子１０として、空気に熱衝撃を与えることにより音波を発生させる熱励起式の音波発生素子を用いることで、送波素子１０の共振特性のＱ値を圧電素子に比べて十分に小さくして残響時間が短い音波を送波するようにし、かつ、受波素子３０として共振特性のＱ値が圧電素子に比べて十分に小さく受波信号に含まれる残響成分の発生期間が短い静電容量型のマイクロホンを用いている。
【００４６】
ここにおいて、送波素子１０は、図５に示すように、単結晶のｐ形のシリコン基板からなるベース基板１１の一表面（図５における上面）側に多孔質シリコン層からなる熱絶縁層（断熱層）１２が形成され、熱絶縁層１２上に金属薄膜からなる発熱体層１３が形成され、ベース基板１１の上記一表面側に発熱体層１３と電気的に接続された一対のパッド１４，１４が形成された熱励起式の音波発生素子により構成してある。ベース基板１１の平面形状は長方形状であって、熱絶縁層１２、発熱体層１３それぞれの平面形状も長方形状に形成してある。なお、発熱体層１３は、ベース基板１１の少なくとも上記一表面側に形成されていればよい。
【００４７】
上述の送波素子１０では、発熱体層１３の両端のパッド１４，１４間に通電して発熱体層１３に急激な温度変化を生じさせると、発熱体層１３に接触している空気に急激な温度変化（熱衝撃）が生じる（つまり、発熱体層１３に接触している空気に熱衝撃が与えられる）。したがって、発熱体層１３に接触している空気は、発熱体層１３の温度上昇時には膨張し発熱体層１３の温度下降時には収縮するから、発熱体層１３への通電を適宜に制御することによって空気中を伝搬する音波を発生させることができる。要するに、送波素子１０を構成する熱励起式の音波発生素子は、発熱体層１３への通電に伴う発熱体層１３の急激な温度変化を媒質の膨張収縮に変換することにより媒質を伝搬する音波を発生する。なお、本実施形態では、発熱体層１３が薄板状の発熱体を構成している。ここに、熱励起式の音波発生素子は、少なくとも薄板状の発熱体を備えていればよく、例えば、アルミニウム製の薄板を発熱体として当該発熱体への通電に伴う発熱体の急激な温度変化による熱衝撃によって音波を発生させるものでもよい。
【００４８】
また、上述の送波素子１０は、ベース基板１１としてｐ形のシリコン基板を用いており、熱絶縁層１２を多孔度が略６０〜略７０％の多孔質シリコン層により構成しているので、ベース基板１１として用いるシリコン基板の一部をフッ化水素水溶液とエタノールとの混合液からなる電解液中で陽極酸化処理することにより熱絶縁層１２となる多孔質シリコン層を形成することができる。多孔質シリコン層は、多孔度が高くなるにつれて熱伝導率および熱容量が小さくなるので、熱絶縁層１２の熱伝導度および熱容量をベース基板１１の熱伝導度および熱容量に比べて小さくし、熱絶縁層１２の熱伝導度と熱容量との積をベース基板１１の熱伝導度と熱容量との積に比べて十分に小さくすることにより、発熱体層１３の温度変化を空気に効率よく伝達することができ発熱体層１３と空気との間で効率的な熱交換が起こり、かつ、ベース基板１１が熱絶縁層１２からの熱を効率良く受け取って熱絶縁層１２の熱を逃がすことができて発熱体層１３からの熱が熱絶縁層１２に蓄積されるのを防止することができる。なお、熱伝導率が１４８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱容量が１．６３×１０６Ｊ／（ｍ３・Ｋ）の単結晶のシリコン基板を陽極酸化して形成される多孔度が６０％の多孔質シリコン層は、熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱容量が０．７×１０６Ｊ／（ｍ３・Ｋ）であることが知られている。本実施形態では、上述のように熱絶縁層１２を多孔度が略７０％の多孔質シリコン層により構成してあり、熱絶縁層１２の熱伝導率が０．１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱容量が０．５×１０６Ｊ／（ｍ３・Ｋ）となっている。
【００４９】
発熱体層１３は、高融点金属の一種であるタングステンにより形成してあるが、発熱体層１３の材料はタングステンに限らず、例えば、タンタル、モリブデン、イリジウム、アルミニウムなどを採用してもよい。また、上述の送波素子１０では、ベース基板１１の厚さを３００〜７００μｍ、熱絶縁層１２の厚さを１〜１０μｍ、発熱体層１３の厚さを２０〜１００ｎｍ、各パッド１４の厚さを０．５μｍとしてあるが、これらの厚さは一例であって特に限定するものではない。また、ベース基板１１の材料としてＳｉを採用しているが、ベース基板１１の材料はＳｉに限らず、例えば、Ｇｅ，ＳｉＣ，ＧａＰ，ＧａＡｓ，ＩｎＰなどの陽極酸化処理による多孔質化が可能な他の半導体材料でもよい。
【００５０】
上述のように送波素子１０は、一対のパッド１４，１４を介した発熱体層１３への通電に伴う発熱体層１３の温度変化に伴って音波を発生するものであり、発熱体層１３へ与える駆動電圧波形あるいは駆動電流波形からなる駆動入力波形を例えば周波数がｆ１の正弦波波形とした場合、理想的には、発熱体層１３で生じる温度振動の周波数が駆動入力波形の周波数ｆ１の２倍の周波数ｆ２となり、駆動入力波形ｆ１の略２倍の周波数の音波を発生させることができる。すなわち、上述の送波素子１０は、平坦な周波数特性を有しており、発生させる音波の周波数を広範囲にわたって変化させることができる。また、上述の送波素子１０では、例えば正弦波波形の半周期の孤立波を駆動入力波形として駆動回路２０から一対のパッド１４，１４間へ与えることによって、図６（ａ）に示すような残響の少ない略１周期の音波Ｐ１を発生させることができる。本実施形態では、図６（ａ）に示すような略１周期の音波Ｐ１を発生させる場合、当該音波Ｐ１の１周期の時間を５０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚ程度の超音波の１周期の時間に設定してあるが、この数値は特に限定するものではない。
【００５１】
また、上述の送波素子１０では、一対のパッド１４，１４を介して発熱体層１３へ与える駆動電圧の波形を図７（ａ）に示すようなガウス波形状の電圧波形とした場合、図７（ｂ）に示すようなガウス波形状の音波を送波することができる。
【００５２】
ここにおいて、送波素子１０から図７（ｂ）に示すようなガウス波形状の音波（ここでは、当該音波の発生期間を５０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚ程度の超音波の１周期の時間に設定してある）を送波させるには、駆動回路２０として、例えば図８に示す回路を採用すればよい。図８に示す構成の駆動回路２０は、直流電源Ｅの両端間にスイッチＳＷ２を介してコンデンサＣが接続され、コンデンサＣの両端間にサイリスタＴｈとインダクタＬと抵抗Ｒ１と保護用抵抗Ｒ２との直列回路が接続され、保護用抵抗Ｒ２の両端間に送波素子１０を接続するように構成されている。また、駆動回路２０は、上述のように送波素子１０から音波を送波させるタイミングを制御する上述のタイミング制御部を有しており、タイミング制御部によってスイッチＳＷ２のオンオフが制御されるとともにサイリスタＴｈへ制御信号を与えるタイミングが制御される。ここにおいて、駆動回路２０では、スイッチＳＷ２のオン期間にコンデンサＣが充電されるが、タイミング制御部は、コンデンサＣの両端電圧を検出しており、コンデンサＣの両端電圧が所定のしきい値を超えるとスイッチＳＷ２をオフさせてからサイリスタＴｈのゲートへ制御信号を与える。すなわち、図８に示す構成の駆動回路２０では、直流電源ＥからコンデンサＣに電荷を蓄積し、コンデンサＣの両端電圧が所定のしきい値を超えると、タイミング制御部からサイリスタＴｈへ制御信号が与えられてサイリスタＴｈがターンオンし、送波素子１０のパッド１４，１４間に電圧が印加されて発熱体層１３の温度変化に伴って音波が送波される。ここに、インダクタＬのインダクタンスおよび抵抗Ｒ１の抵抗値を適宜設定することにより、図７（ａ）に示すようなガウス波形状の駆動電圧波形を送波素子１０のパッド１４，１４間へ印加することができる。
【００５３】
また、上述の受波素子３０を構成する静電容量型のマイクロホンは、マイクロマシンニング技術を利用して形成されており、例えば、図９に示すように、シリコン基板に厚み方向に貫通する窓孔３１ａを設けることで形成された矩形枠状のフレーム３１と、フレーム３１の一表面側においてフレーム３１の対向する２つの辺に跨る形で配置されるカンチレバー型の受圧部３２とを備えている。ここにおいて、フレーム３１の一表面側には熱酸化膜３５と熱酸化膜３５を覆うシリコン酸化膜３６とシリコン酸化膜３６を覆うシリコン窒化膜３７とが形成されており、受圧部３２の一端部がシリコン窒化膜３７とを介してフレーム３１に支持され、他端部が上記シリコン基板の厚み方向においてシリコン窒化膜３７に対向している。また、シリコン窒化膜３７における受圧部３２の他端部との対向面に金属薄膜（例えば、クロム膜など）からなる固定電極３３ａが形成され、受圧部３２の他端部におけるシリコン窒化膜３７との対向面とは反対側に金属薄膜（例えば、クロム膜など）からなる可動電極３３ｂが形成されている。なお、フレーム３１の他表面にはシリコン窒化膜３８が形成されている。また、受圧部３２は、上記各シリコン窒化膜３７，３８とは別工程で形成されるシリコン窒化膜により構成されている。
【００５４】
図９に示した構成の静電容量型のマイクロホンからなる受波素子３０では、固定電極３３ａと可動電極３３ｂとを電極とするコンデンサが形成されるから、受圧部３２が音波の圧力を受けることにより固定電極３３ａと可動電極３３ｂとの間の距離が変化し、固定電極３３ａと可動電極３３ｂとの間の静電容量が変化する。したがって、固定電極３３ａおよび可動電極３３ｂに設けたパッド（図示せず）間に直流バイアス電圧を印加しておけば、パッドの間には音波の音圧に応じて微小な電圧変化が生じるから、音波の音圧を電気信号に変化することができる。
【００５５】
受波素子３０として用いる静電容量型のマイクロホンの構造は図９の構造に特に限定するものではなく、例えば、図１０に示すように、シリコン基板１４１の一表面側に、中央部が周部に比べて薄肉である第１のダイアフラム部１４５を有するシリコン層が設けられ、シリコン基板１４１の他表面に凹所１４２を設けることによりシリコン基板１４１の中央部に第１のダイアフラム部１４５とギャップ１４４を介して対向する第２のダイアフラム部１４３が形成された構造体において、第１のダイヤフラム部１４５に可動電極１４６を設けるとともに第２のダイアフラム部１４３に固定電極（図示せず）を設けた構造としてもよい。また、受波素子３０として用いる静電容量型のマイクロホンとしては、シリコン基板などをマイクロマシンニング技術などにより加工して形成され、音波を受けるダイヤフラム部からなる可動電極と、ダイヤフラム部に対向する背板部からなる固定電極との間に、音波を受けていない状態でのダイヤフラム部と背板部とのギャップ長を規定するスペーサ部が介在し、背板部に複数の排気孔が貫設された構造を有するものでもよい。
【００５６】
ところで、図５に示した熱励起式の音波発生素子からなる送波素子１０は共振特性のＱ値が１程度であり、図９に示した静電容量型のマイクロホンからなる受波素子３０の共振特性のＱ値は３〜４程度であり、圧電素子に比べてＱ値が十分に小さく、従来の超音波センサのように送波素子および受波素子に圧電素子を用いている場合に比べて、角度分解能を改善することができ、角度分解能を５°程度とすることができる。なお、距離分解能は０．０１ｍ程度とすることができる。また、受波素子３０として圧電式の受波素子を用いた場合、受波素子３０の受波信号に図６（ｃ）に示すように受波素子３０の残響に起因した信号Ｐ４が発生する可能性があり、しかも、障害物Ｏｂによる反射波（間接波）に起因した受波信号Ｐ３の発生期間が、図６（ｂ）に示すように送波素子１０から送波された音波Ｐ１（図６（ａ）参照）に比べて長くなるので、受波素子３０としては、上述の静電容量型のマイクロホンを採用することが望ましい。図１１（ａ）に、図５の構造の送波素子１０にて送波される音波の波形の一例を示し、図１１（ｂ）に図９の構造のマイクロホンの出力電圧（受波信号）の波形の一例を示す。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態における乗員検知センサＤは、送波素子１０が空気に熱衝撃を与えることにより音波を発生させる音波発生素子により構成されているので、送波素子１０の共振特性のＱ値が圧電素子の共振特性のＱ値に比べて小さく、従来の超音波センサのように送波素子として圧電素子を用いている場合に比べて、送波する音波の残響時間を短くできる。言い換えれば、従来の超音波センサに比べて送波素子１０から送波する音波に含まれる残響成分が少なく、残響成分の発生期間を従来に比べて短くできる。要するに、乗員検知センサＤは、送波素子１０が空気に熱衝撃を与えることにより音波を発生させる音波発生素子からなるので、送波素子１０から送波される音波における残響成分に起因した不感帯を従来の圧電素子を用いた超音波センサに比べて短くすることができ、従来の圧電素子を用いた超音波センサに比べてより近い位置に存在する物体Ｏｂを非接触で検知することができるから、エアバッグ１１６の作動の要否に関わる乗員の状態を非接触でより確実に検知することが可能となる。
【００５８】
また、本実施形態の車両用安全システムでは、乗員検知センサＤの角度分解能が５°程度であり、乗員検知センサＤの乗員状態認識部４５が、上述のように演算部４４にて求めた距離と方位との３次元情報に基づいて乗員の存否を判断する乗員存否判断手段と、乗員と判断した物体Ｏｂの大きさを閾値と比較して乗員が子供であるか大人であるかを判定する判定手段とを有しているので、乗員の存否を非接触で判断することができる上に、乗員の着座姿勢によらず乗員が子供であるか大人であるかを乗員の大きさにより検知することができ、制御装置６０が、乗員存否判断手段により乗員が存在しないと判断されたときにはエアバッグ１１６の作動を禁止し、判定手段により乗員が子供であると判定されたときにはエアバッグ１１６の作動を子供用に対応させるか若しくは禁止するので、エアバッグ１１６の不要な作動を防止することができるとともに、所定座席である助手座席の乗員の安全性を高めることができる。なお、乗員検知センサＤの角度分解能は１０°程度でもよい。
【００５９】
また、受波素子３０が音波の音圧を静電容量の変化に変換する静電容量型のマイクロホンにより構成されているので、受波素子の共振特性のＱ値が圧電素子の共振特性のＱ値に比べて小さく音波の周波数に共振周波数を持たず、従来のように受波素子として圧電素子を用いている場合に比べて、受波信号における残響時間を短くできる。言い換えれば、受波素子３０の受波信号に含まれる残響成分の発生期間を従来に比べて短くできる。したがって、受波素子３０として圧電素子を用いる場合に比べて、受波素子３０から出力される受波信号における残響成分を低減することができ、受波素子３０から出力される受波信号における残響成分に起因した不感帯を短くすることができる。
【００６０】
ところで、乗員検知センサＤは、送波素子１０が実装された第１の回路基板２３、各受波素子３０が実装された第２の回路基板２４、信号処理回路４が設けられた第３の回路基板２５などが収納されるハウジング５０（図３（ａ）参照）を備えている。
【００６１】
ハウジング５０は、図３（ａ）に示すように、一面（図３（ａ）における上面）が開放された矩形箱状に形成された合成樹脂製のハウジング本体５１と、ハウジング本体５１の上記一面側に固着された矩形板状のハウジング蓋５２とで構成されている。ここにおいて、ハウジング蓋５２には、送波素子１０の送波面および各受波素子３０の受波面を露出させる開口部として、送波素子１０の送波面を露出させる第１の窓孔５２ａと各受波素子３０の受波面を露出させる第２の窓孔５２ｂとが別々に形成されているので、両窓孔５２ａ，５２ｂが連続して形成されている場合に比べて、送波素子１０から各受波素子３０へ音波が直接伝搬して図６（ｂ），（ｃ）に示すような直接波に起因した受波信号Ｐ２が発生するのを抑制することができ、各受波素子３０それぞれから出力される受波信号のノイズを低減することができるとともに、音波を送波するタイミングと上記受波期間を開始するまでの期間Ｔ３，Ｔ４（図６（ｂ），（ｃ）参照）を短くすることが可能となる。なお、各窓孔５２ａ，５２ｂは、ハウジング蓋５２の厚み方向に貫設されており、開口形状が矩形状となっている。
【００６２】
また、本実施形態における乗員検知センサＤでは、上述の送波素子１０および各受波素子３０がハウジング５０内において各窓孔５２ａ，５２ｂが形成された部位から後退して配置されるとともに、第１の回路基板２３と第２の回路基板２４とがハウジング蓋５２に平行な面内で離間して配置され、第１の回路基板２３におけるハウジング蓋５２との対向面において送波素子１０を囲む矩形枠状の第１の吸音部材６ａと、第２の回路基板２４におけるハウジング蓋５２との対向面において各受波素子３０を囲む矩形枠状の第２の吸音部材６ｂとを備えているので、送波素子１０から各受波素子３０へ音波が直接伝搬するのをより確実に防止することができる。
【００６３】
また、上述の第３の回路基板２５は、ハウジング本体５１の内底面に接着剤により固着されており、第１の回路基板２３および第２の回路基板２４と第３の回路基板２５との間には吸音部材７を介在させてあるので、送波素子１０の振動が第３の回路基板２５を介して第２の回路基板２４へ伝わって信号処理回路４で信号処理する受波信号に送波素子１０の振動に起因したノイズが発生するのを防止することができる。なお、各受波素子３０から出力される受波信号は第２の回路基板２４と第３の回路基板２５とを電気的に接続しているコネクタ６０を介して信号処理回路４へ伝送される。
【００６４】
また、乗員検知センサＤは、図３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、ハウジング蓋５２の各窓孔５２ａ，５２ｂを、通音性を有する防水性シート（例えば、多孔質のプラスチック膜など）８により覆い、防水シート８の周部をハウジング蓋５２と同じ材料により形成した枠状のベゼル９（図３（ａ）および図１４参照）で固定する。ここにおいて、ベゼル９とハウジング蓋５２との間に防水性シート８の周部を挟持した形でベゼル９をハウジング蓋５２の外面に固着してあるので、塵、埃、昆虫などの異物がハウジング５０内に侵入して回路がショートしたり、雨や水滴がハウジング５０内に浸入して送波素子１０および各受波素子３０が劣化したり破壊されたりするのを防止することができ、信頼性を高めることができる。なお、本実施形態では、防水性シート８の外周形状を矩形状とし、ベゼル９の形状を矩形枠状としてある。また、図１３（ａ）に示した吸音部材６は、上述の吸音部材６ａ，６ｂを一体化して１部材としたものであり、このような１部材の吸音部材６を用いることにより、２つの吸音部材６ａ，６ｂを用いる場合に比べて、部品点数の削減を図れるとともに、第１の回路基板２３および第２の回路基板４それぞれとハウジング蓋５２との間の距離を精度良く揃えることができる。
【００６５】
また、乗員検知センサＤは、第１の回路基板２３が複数個（例えば、４個）のスペーサ１７ａ（図３（ｂ）参照）を介してハウジング蓋５２に固定ねじ（図示せず）により取り付けられ、第２の回路基板２４が複数個（例えば、４個）の衝撃緩衝部材１７ｂ（図３（ｂ）参照）を介してハウジング蓋５２に取り付けられている。ここで、第２の回路基板２４とハウジング蓋５２との間に介在する各衝撃緩衝部材１７ｂは、第２の回路基板２４およびハウジング蓋５２それぞれと接着剤により固着されている。ここにおいて、各受波素子３０が実装された第２の回路基板２４が衝撃緩衝部材１７ｂを介してハウジング５０に取り付けられていることにより、ハウジング５０の振動が第２の回路基板２４へ伝わるを抑制することができ、ハウジング５０の振動により各受波素子３０の受波信号に発生するノイズを低減できる。すなわち、受波素子３０の受波信号に、ハウジング５０の振動に起因したノイズＰ５（図６（ｃ）参照）が発生するのを防止することが可能となる。また、乗員検知センサＤは、ハウジング５０と車両９０の車室９１の天井におけるハウジング５０の取付部位との間に挟装される防振部材（図示せず）を備えているので、車両９０からハウジング５０へ振動が伝わるのを防止することができ、ハウジング５０の振動により各受波素子３０の受波信号に発生するノイズをより低減できる。
【００６６】
ここで、ハウジング本体５１およびハウジング蓋５２の材料としては、ポリアセタール、例えばデルリン（商品名）やジュラコン（商品名）など、を採用している。なお、本実施形態では、ハウジング本体５１およびハウジング蓋５２をポリアセタールなどの合成樹脂により形成してあるが、これらの材料は合成樹脂に限定するものではなく、金属に比べて密度が小さく絶縁性を有する材料であればよく、例えば、セラミックにより形成してもよい。ここにおいて、ハウジング本体５１とハウジング蓋５２とで構成されるハウジング５０が合成樹脂やセラミックにより形成されていることにより、ハウジング５０を金属により形成する場合に比べて、ハウジング５０を形成する材料の密度を小さくすることができ、音波がハウジング５０を伝わりにくくなるとともに、送波素子１０から送波される音波にハウジング５０が共振しにくくなり、各受波素子３０の受波信号にハウジング５０の振動に起因したノイズＰ５が発生するのを防止することができる。また、衝撃緩衝材１７ｂおよび上記防振部材としては、シリコーンを主原料とするゲル状素材、例えばアルファゲル：αＧＥＬ（登録商標）などを用いればよい。
【００６７】
（実施形態２）
本実施形態では、図１５（ａ）に示すように車両９０の車室９１内に配置され所定座席たる運転座席１００の乗員（つまり、運転者）の状態を検知する乗員検知センサＤを備えた車両用安全システムを例示する。ここにおいて、乗員検知センサＤは、車室９１の天井において運転者の頭部の斜め前方となるような位置に取り付けてある。なお、乗員検知センサＤは、検知エリアを比較的狭く設定してある（検知距離を０．５ｍ、左右方向の視野角を６０°としてある）。
【００６８】
本実施形態の車両用安全システムは、図１５（ｂ）に示すように、乗員検知センサＤと、運転座席１００の乗員用の安全装置の一つである乗員覚醒装置７０と、乗員検知センサＤの乗員状態認識部４５により認識された運転者の状態に基づいて乗員覚醒装置（例えば、アラーム音などの警報音を鳴らす鳴動装置、運転座席１００を振動させるバイブレータなど）７０の作動状態を制御するマイクロコンピュータを具備したＥＣＵからなる制御装置６０とを備えている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００６９】
乗員状態認識部４５は、演算部４４にて求められた物体Ｏｂ（ここでは、運転者の頭部）までの距離の時系列的な変化に基づいて運転者の居眠りの有無を認識する居眠り判断手段を有している。ところで、運転中に居眠りをしている人は頭部が前後方向に５ｃｍ程度動き、１Ｈｚ程度の周波数でゆらぐ（前後方向における往復運動を周期的に繰り返す）場合が多いことが知られている。ここにおいて、図１６に示すように、横軸を時間、左側の縦軸を送波素子１０への印加電圧（駆動電圧）、右側の縦軸を物体Ｏｂでの反射波の音圧とした場合、印加電圧波形（駆動電圧波形）Ｐ１１と物体Ｏｂでの反射波Ｐ１２との間の時間差Ｔ５の変化が乗員検知センサＤと運転者の頭部との間の距離の変化に対応するから、運転者が居眠りをしているとすると、上記時間差Ｔ５が１Ｈｚ程度の周波数でゆらぎ、上記時間差Ｔ５の変動幅Ｔ６が１５０μsec程度となる。
【００７０】
そこで、居眠り判断手段は、運転者の頭部までの距離の時系列的な変化のデータに対して適宜の周波数解析を行い、運転者の頭部までの距離が０．５〜２Ｈｚの周波数でゆらいでいる場合に運転者が居眠りしている状態（つまり、居眠り有り）と判断し、それ以外の場合には運転者が居眠りしていない状態にある（つまり、居眠り無し）と判断するように構成されている。なお、送波装置１では、送波素子１０を２０Ｈｚ程度の周期で間欠的に駆動するようにしている。また、居眠り判定手段は、演算部４４および乗員状態認識部４５を構成するマイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより実現できる。
【００７１】
一方、制御装置６０は、居眠り判断手段により運転者が居眠りをしていると判断されたときには乗員覚醒装置７０を作動させる。
【００７２】
しかして、本実施形態の車両用安全システムでは、乗員状態認識部４５が、演算部４４にて求められた物体Ｏｂまでの距離の時系列的な変化に基づいて運転者の居眠りの有無を認識する居眠り判断手段を有しているので、外部環境（例えば、太陽光や背景）の影響によらず運転者の居眠りの有無を認識することができ、制御装置６０が、居眠り判断手段により運転者が居眠りをしていると判断されたときには乗員覚醒装置を作動させるので、車両９０の全乗員の安全性を高めることが可能となる。
【００７３】
なお、本実施形態では、信号処理回路４の演算部４４が物体Ｏｂまでの距離のみを求めるように構成されているが、物体Ｏｂまでの距離とともに物体Ｏｂの存在する方位を求めるように構成し、乗員状態認識部４５および制御装置６０に実施形態１と同様の構成を設けて、実施形態１と同様に助手座席１１０の乗員用のエアバッグ１１６の作動状態を制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】実施形態１における車両用安全システムを示し、（ａ）は要部配置説明図、（ｂ）はブロック図である。
【図２】同上における車両用安全システムの動作説明図である。
【図３】同上における乗員検知センサを示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）はハウジング蓋を外した状態における要部概略平面図である。
【図４】同上における乗員検知センサの要部斜視図である。
【図５】同上における送波素子の概略断面図である。
【図６】同上の動作説明図である。
【図７】同上における送波素子の動作説明図である。
【図８】同上における送波素子の駆動回路の一例を示す回路図である。
【図９】同上における受波素子を示し、（ａ）は一部破断した概略斜視図、（ｂ）は概略断面図である。
【図１０】同上における受波素子の他の構成例を示す概略断面図である。
【図１１】同上における乗員検知センサの動作説明図である。
【図１２】同上における乗員検知センサの動作説明図である。
【図１３】同上における乗員検知センサのハウジング蓋に吸音部材および防水性シートを取り付けた状態を示し、（ａ）は下面図、（ｂ）は平面図である。
【図１４】同上におけるベゼルの平面図である。
【図１５】実施形態２における車両用安全システムを示し、（ａ）は要部配置説明図、（ｂ）はブロック図である。
【図１６】同上の動作説明図である。
【図１７】従来例を示す損傷防止機構の説明図である。
【図１８】一般的な圧電素子の動作説明図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  送波装置
３  受波装置
４  信号処理回路
１０  送波素子
２０  駆動回路
３０  受波素子
４３  メモリ
４４  演算部
４５  乗員状態認識部
９０  車両
９１  車室
１１０  助手座席
１１６  エアバッグ
１１７  インフレータ
Ｄ  乗員検知センサ
Ｏｂ  物体
【図１】
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【図２】
2006315586.tif 000004
【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】
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【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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【図１７】
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【図１８】
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