(57)【要約】  検出精度が高く、設置と運用が容易で、そして低コストで実現できる、居眠り検出装置を提供する。居眠り検出装置は、運転手が居眠りに陥ったことを、運転手の体幹の重心バランスの変化から検出する。ドライバーズシートの左右に設けた圧力センサの値を差動増幅した後、絶対値に変換して、第一閾値と比較することで、運転手の体幹のアンバランスな状態、すなわち船漕ぎ状態を検出する。一方、差動増幅したデータにＨＰＦを適用して、運転手が慌ててブレーキを踏んだ動作を検出する。
2019182033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のドライバーズシートの座椅子の左側に配置される第一圧力センサと、前記座椅子の右側に配置される第二圧力センサとの差動出力を得る第一差動増幅器と、
前記第一差動増幅器の出力値の絶対値を出力する絶対値処理部と、
前記絶対値処理部の出力値を第一閾値と比較して、前記ドライバーズシートに着席する運転手の体幹の傾きを検出する論理値を出力する第一コンパレータと、
前記絶対値処理部の出力値の微分値を出力するハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタの出力値のゼロクロスを検出するゼロクロス検出部と、
前記第一コンパレータの論理値が論理の真を示す間、所定のクロックを計数し、前記ゼロクロス検出部の論理値によってリセットされるタイマと、
前記タイマの計数値を第二閾値と比較して、前記運転手が居眠り状態にあるか否かを検出する論理値を出力する第二コンパレータと
を具備する、居眠り検出装置。
【請求項２】
更に、
前記タイマと前記第二コンパレータとの間に介在し、前記ゼロクロス検出部の出力論理値によって入力値をラッチするラッチと
を具備する、請求項１に記載の居眠り検出装置。
【請求項３】
前記第一圧力センサ及び前記第二圧力センサは、
荷重に呼応して静電容量が変動し、一方の端子が接地ノードに接続されている可変容量コンデンサと、
一方の端子が前記可変容量コンデンサの他方の端子に接続され、第一の時定数を形成する第一の抵抗と、
前記第一の抵抗の他方の端子に対し、電源ノードと接地ノードとを交互に切り替える切替スイッチと、
前記可変容量コンデンサと前記第一の抵抗との接続点にアノードが接続されるダイオードと、
前記ダイオードのカソードと接地ノードとの間に接続され、前記可変容量コンデンサよりも大きい静電容量を有するコンデンサと、
前記コンデンサと並列接続され、前記第一の時定数より大きい第二の時定数を形成する第二の抵抗と
を具備する、請求項２に記載の居眠り検出装置。
【請求項４】
前記第一圧力センサ及び前記第二圧力センサは、荷重に呼応して抵抗値が変動する抵抗膜を有する可変抵抗である、請求項２に記載の居眠り検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車の運転手の居眠りを検出する、居眠り検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
乗用車を運転中の運転手の居眠りは、交通事故の発生の一因である。特に運送業に従事する運転手は長時間労働に起因する疲労の蓄積が居眠りを誘発することが多く、社会問題としても認識されている。
運転手の居眠りを早期に検出して、運転手に警報を発する等で居眠りを防止する装置が、様々な形態で開発されている。また、このために運転手の居眠りを検出する技術も多種多様な手法が考えられている。【０００３】
特許文献１には、本件発明者の発明である、脈拍センサが開示されている。
特許文献２には、眼球運動を検出して運転手の居眠りを検出する居眠り防止装置及びその方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】再表２０１５／５６７４０号公報
【特許文献２】特開２０１３−８５５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
居眠り警報装置は、運転手の居眠りを検出して、警報を鳴動する。運転手の居眠りを検出するには、運転手の生体情報を計測し、計測した生体情報に対して所定の演算処理を行い、その演算処理結果から、運転手が居眠りしている状態にあるか否かを判断する。様々な居眠り警報装置や居眠り検出装置が開発されているが、上述のように、基本的な情報処理の技術思想は共通する。
特許文献１には、運転手の心拍を検出するセンサに関する技術内容が開示されている。特許文献１に記載の技術は、検出した運転手の心拍情報に、フーリエ変換等の所定の演算処理を施して、運転手が居眠り状態にあるか否かを判定する。
特許文献２には、運転手の眼球運動を検出して、運転手の居眠りを検出する技術内容が開示されている。
上記以外にも、運転手のどの生体情報を、どのように計測し、どのような演算処理を行うのかで、様々な手法が開発されている。【０００６】
居眠り警報装置、あるいは居眠り検出装置を普及させるには、第一に、検出精度が高いことが求められる。
そして第二に、装置の設置が容易であることが求められる。乗用車の製造過程でしか設置ができないものよりも、エンドユーザが量販店等で購入して、容易に乗用車に設置することができることが理想である。
そして第三に、装置の運用が容易であることが求められる。例えば運転手の皮膚に接触させる形式のセンサは、運用の容易さという観点では好ましくない。あくまで運転手に非接触であるか、運転手が装置の運用を意識する必要がないことが望ましい。
更に第四に、装置が低価格であることが求められる。マイコンを用いて低価格を実現するには、演算量が少ないことが好ましい。演算量が多いと、所望の機能を実現するに必要なマイコンの演算処理能力が高くなってしまい、装置全体のコストの上昇に繋がる。【０００７】
発明者は、特許文献１において、上記第一から第三の条件を満たすことに成功した。しかしながら、第四の装置コストという条件では、最終的なデータ処理の部分で、コストが嵩んでしまう。【０００８】
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、検出精度が高く、設置と運用が容易で、そして低コストで実現できる、居眠り検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の居眠り検出装置は、ドライバーズシートの座椅子の左側に配置される第一圧力センサと、座椅子の右側に配置される第二圧力センサとの差動出力を得る第一差動増幅器と、第一差動増幅器の出力値の絶対値を出力する絶対値処理部と、絶対値処理部の出力値を第一閾値と比較して、ドライバーズシートに着席する運転手の体幹の傾きを検出する論理値を出力する第一コンパレータとを具備する。更に、絶対値処理部の出力値の微分値を出力するハイパスフィルタと、ハイパスフィルタの出力値のゼロクロスを検出するゼロクロス検出部と、第一コンパレータの論理値が論理の真を示す間、所定のクロックを計数し、ゼロクロス検出部の論理値によってリセットされるタイマと、タイマの計数値を第二閾値と比較して、運転手が居眠り状態にあるか否かを検出する論理値を出力する第二コンパレータとを具備する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、検出精度が高く、設置と運用が容易で、そして低コストで実現できる、居眠り検出装置を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る居眠り検出装置の外観図である。
【図２】居眠り検出装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】居眠り検出装置のソフトウェア機能を示すブロック図である。
【図４】運転手が正常な状態においてブレーキペダルを踏んだ状態と、居眠り状態の運転手が、はっと気付いて慌ててブレーキペダルを踏んだ状態における、居眠り検出装置における各部のタイムチャートである。
【図５】第一の実例に係る圧力センサの概略図及び圧力検出回路と、第二の実例に係る圧力センサの概略図及び圧力検出回路である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［居眠り検出装置：概要］
発明者は、特許文献１において電波を用いた非接触の脈拍センサを実現した。しかし、脈拍データを用いる最終的な居眠り検出は、離散フーリエ変換等の、大容量のメモリと膨大な演算処理を必要とする。離散フーリエ変換は、低価格なワンチップマイコンでは演算負荷が重過ぎるし、ＲＡＭの容量も不足する。また、心拍は数Ｈｚ程度の低周波であるため、離散フーリエ変換等の演算処理を実行するには数秒乃至十数秒程度のデータサンプルを必要とする。これでは、迅速な検出が求められる居眠り検出のリアルタイム性に欠ける。
【００１３】
今般、発明者は、特許文献１に開示された技術とは全く異なるアプローチで、運転手の居眠りを検出することに成功した。それは脈拍ではなく、居眠りによって運転手の体幹（胴体）の動作に生じる、いわゆる「舟漕ぎ」と呼ばれる特徴的な動作を検出することで、運転手の重心の移動状態を測定する技術である。つまり、運転手の重心の移動から、運転手の居眠りを検出するのである。
【００１４】
［居眠り検出装置１０１：概略図及び外観図］
図１Ａは、乗用車の運転席と運転手を横から見た概略図である。
図１Ｂは、運転手が居眠り状態に陥った場合に、体幹が左右に揺れる状態を説明する図である。
図１Ｃは、運転席と運転席に埋設される圧力センサの概略図である。
図１Ｄは、運転手と圧力センサの位置関係と、圧力センサに接続される居眠り検出装置１０１を説明する図である。
【００１５】
図１Ａに示すように、疲労が蓄積した運転手１０２は図示しない乗用車を運転しながら居眠りを始めてしまう。すると、図１Ｂに示すように、いわゆる「舟漕ぎ」と呼ばれる、上半身がゆっくり左右に揺れる動作が無意識に行われる。すると、運転手１０２の尻と太腿からドライバーズシート１０３の座椅子１０３ａに加わる圧力の、左右のバランスが変動する。
【００１６】
圧力センサは、図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、ドライバーズシート１０３の座椅子１０３ａの部分の４箇所に設けられる。第一圧力センサ１０４は運転手１０２の右太腿から加わる圧力を検出する。以下同様に、第二圧力センサ１０５は運転手１０２の左太腿から、第三圧力センサ１０６は運転手１０２の右臀部から、第四圧力センサ１０７は運転手１０２の左臀部から、加わる圧力をそれぞれ検出する。
図１Ｄに示すように居眠り検出装置１０１は、第一圧力センサ１０４、第二圧力センサ１０５、第三圧力センサ１０６及び第四圧力センサ１０７に接続されている。そして居眠り検出装置１０１は、接続されたそれぞれの圧力センサに加わった圧力に応じたアナログ電圧信号をその内部で生成し、これをデジタルデータに変換した後、後述する演算処理を行い、運転手１０２が居眠り状態にあるか否かを判定する。
【００１７】
［居眠り検出装置１０１：ハードウェア構成］
図２は、居眠り検出装置１０１のハードウェア構成を示すブロック図である。
ワンボードマイコン等の計算機よりなる居眠り検出装置１０１は、バス２０１に接続された、ＣＰＵ２０２、ＲＯＭ２０３、ＲＡＭ２０４、そして外部の任意の装置へ判定結果の論理信号を出力するシリアルインターフェース（図２中「シリアルＩ／Ｆ」と表記、以下「シリアルＩ／Ｆ」と略）２０５を備える。ＲＯＭ２０３にはマイコンを居眠り検出装置１０１として稼働させるためのプログラムが格納されている。
バス２０１には更に、Ａ／Ｄ変換器２０６とマルチプレクサ２０７を通じて第一圧力センサ１０４、第二圧力センサ１０５、第三圧力センサ１０６及び第四圧力センサ１０７が接続されている。すなわち、第一圧力センサ１０４、第二圧力センサ１０５、第三圧力センサ１０６及び第四圧力センサ１０７が出力するアナログ信号は、マルチプレクサ２０７で選択された後、Ａ／Ｄ変換器２０６によってデジタルデータに変換される。
【００１８】
マルチプレクサ２０７はＡ／Ｄ変換器２０６のサンプリングクロックに同期して切り替わる。本発明の実施形態に係る居眠り検出装置１０１の場合、Ａ／Ｄ変換器２０６のサンプリングクロックの周波数は２８０Ｈｚであり、このため第一圧力センサ１０４、第二圧力センサ１０５、第三圧力センサ１０６及び第四圧力センサ１０７のサンプリングクロックはその１／４である７０Ｈｚとなる。
居眠り検出装置１０１は運転手１０２の体幹動作を第一圧力センサ１０４、第二圧力センサ１０５、第三圧力センサ１０６及び第四圧力センサ１０７で検出する。船漕ぎ動作は１Ｈｚに満たない超低周波であり、急ブレーキも数Ｈｚ程度の周波数であるため、サンプリングクロックも低周波数で事足りる。サンプリングクロックが低周波数である、ということは、マイコンの単位時間あたりの演算処理能力が低くても、要求仕様を満たすことが可能である。
【００１９】
［居眠り検出装置１０１：ソフトウェア機能］
図３は、居眠り検出装置１０１のソフトウェア機能を示すブロック図である。図３に示すブロック図中、差動増幅器等の、アナログオペアンプにて記述されている回路記号は、デジタルデータの入力を受けてアナログオペアンプと同等の機能の演算処理を実現するソフトウェア部品である。
第一圧力センサ１０４、第二圧力センサ１０５、第三圧力センサ１０６及び第四圧力センサ１０７が出力するアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器２０６によってデジタルデータに変換される。なお、図３においては説明を簡略化させるため、マルチプレクサ２０７を省略している。
【００２０】
第一圧力センサ１０４のデジタルデータと、第三圧力センサ１０６のデジタルデータは、第一加算器３０１によって加算される。すなわち、第一加算器３０１によって運転手１０２の右太腿の圧力データと右臀部の圧力データが加算されることで、第一加算器３０１から運転手１０２の右半身の圧力データが得られる。
第二圧力センサ１０５のデジタルデータと、第四圧力センサ１０７のデジタルデータは、第二加算器３０２によって加算される。すなわち、第二加算器３０２によって運転手１０２の左太腿の圧力データと左臀部の圧力データが加算されることで、第二加算器３０２から運転手１０２の左半身の圧力データが得られる。
【００２１】
第一加算器３０１の出力データと、第二加算器３０２の出力データは、第一差動増幅器３０３によって差動増幅される。また、第一加算器３０１の出力データと、第二加算器３０２の出力データは、第三加算器３０４によって加算される。
第一差動増幅器３０３の出力データは、ＡＧＣ（Auto Gain Control）３０５によって出力ゲインが調整される。ＡＧＣ３０５は第三加算器３０４の出力データによって調整されるので、ＡＧＣ３０５は第一差動増幅器３０３の出力データから運転手１０２の体重に因る依存要素を除外する。
ＡＧＣ３０５の出力データは、絶対値処理部３０６によって負の値が正の値に変換される。この絶対値処理部３０６によって、運転手１０２の体幹が左右のどちらに傾いても、体幹が傾いた角度によって生じた、圧力センサに加わる荷重の左右不平衡の成分が正の値として現れる。
【００２２】
絶対値処理部３０６が出力するデータは、第一コンパレータ３０７のプラス側入力に入力される。第一コンパレータ３０７はマイナス側入力に接続されている第一閾値３０８とプラス側入力の値とを比較して、絶対値処理部３０６が出力するデータが第一閾値３０８以上である場合には論理の真を出力する。
また、絶対値処理部３０６が出力するデータは、第二差動増幅器３０９の非反転入力に入力される。第二差動増幅器３０９の反転入力には、絶対値処理部３０６が出力するデータにローパスフィルタ（図中「ＬＰＦ」と表記。以下「ＬＰＦ」と略）３１０を通したデータが入力される。第二差動増幅器３０９は、非反転入力に入力されるＬＰＦ３１０を通過していないデータに対して、反転入力にＬＰＦ３１０を通過したデータを減算するので、実質的にＬＰＦ３１０を通過していないデータの微分成分を出力する、ハイパスフィルタ（以下「ＨＰＦ」と略）３２５として機能する。
【００２３】
第二差動増幅器３０９の出力データは、ゼロクロス検出部３１１に入力される。ゼロクロス検出部３１１はヒステリシスを有するコンパレータと等価であり、入力されるデータを２値化する。したがって、ゼロクロス検出部３１１の出力は、論理の真または偽の２値である。
第一コンパレータ３０７の出力論理値は、ＮＯＴゲート３１２を介してＤフリップフロップ（以下「Ｄ−ＦＦ」と略）３１３のＤ端子に入力される他、そのままＤ−ＦＦ３１３のセット端子（図３中「Ｓ」と表記。以下「Ｓ端子」と略）にも入力される。Ｄ−ＦＦ３１３のクロック端子にはゼロクロス検出部３１１の出力論理値が入力される。なお、図示は省略しているが、Ｄ−ＦＦ３１３のリセット端子（Ｒ端子）は、常時論理の偽に保持されている。
【００２４】
Ｄ−ＦＦ３１３のＱ端子には、ＡＮＤゲート３１４の一方の入力端子に接続されている。ＡＮＤゲート３１４の他方の入力端子は、第一コンパレータ３０７の出力端子と接続されている。ＡＮＤゲート３１４の出力端子は、タイマ３１５のリセット端子に接続されている。タイマ３１５の出力データは、ラッチ３１６に入力される。
ラッチ３１６の制御入力端子にはゼロクロス検出部３１１の出力端子が接続されており、ラッチ３１６は、ゼロクロス検出部３１１からパルスが生じると現在の値を保持する。ラッチ３１６の出力データは、第二コンパレータ３１７の非反転入力に供給される。第二コンパレータ３１７は反転入力に接続されている第二閾値３１８と非反転入力の値とを比較して、ラッチ３１６が出力するデータが第二閾値３１８以上である場合には論理の真、すなわち運転手１０２が居眠り状態にある可能性が高いことを示すアラームを出力する。
【００２５】
［居眠り検出装置１０１：動作］
図４Ａは、運転手１０２が正常な状態において、ブレーキペダルを踏んだ状態における、居眠り検出装置１０１における各部のタイムチャートである。
絶対値処理部３０６の出力データＳ４０１（図３のプローブポイントＰ３２１）は、運転手１０２がブレーキペダルを踏んだ瞬間にピークを示し、その後は少し値が経った状態を維持する。
絶対値処理部３０６の出力データＳ４０１の微分成分Ｓ４０２（図３のプローブポイントＰ３２２）は、瞬間的にブレーキペダルを踏み込む方向とは逆極性の成分が出力され、その後極性が反転して、ゼロに戻る。
【００２６】
タイマ３１５のリセット端子に入力される、ＡＮＤゲート３１４の出力論理値Ｓ４０３（図３のプローブポイントＰ３２３）は、第一コンパレータ３０７のアップエッジから、Ｄ−ＦＦ３１３が微分成分Ｓ４０２のアップエッジによって論理の真を示すまで、論理の真になる。したがって、タイマ３１５はＡＮＤゲート３１４が論理の真を示している間、すなわち運転手１０２がブレーキペダルを踏み込み始めてから少し経過して、ブレーキペダルに加わった力がやや減少する時点迄の時間Ｔ４０５を計測する。
タイマ３１５の計測時間間隔は短いので、タイマ３１５の出力データＬ４０６は極小である。
【００２７】
図４Ｂは、居眠り状態の運転手１０２が、はっと気付いて慌ててブレーキペダルを踏んだ状態における、居眠り検出装置１０１における各部のタイムチャートである。
運転手１０２は、居眠りに伴って体幹が徐々に傾き始める。すると、絶対値処理部３０６の出力データＳ４１１（Ｐ３２１）は、運転手１０２の体幹が傾く角度に応じて、徐々にその値が増大する。値が第一閾値以上になると、第一コンパレータ３０７が論理の真を示す。すなわち、第一コンパレータ３０７は、運転手１０２が居眠り状態に陥ったことにより、運転手１０２の体幹が傾いたことを検出する。そして、運転手１０２が自身の居眠りにはっと気付いて慌ててブレーキペダルを踏むと、運転手１０２がブレーキペダルを踏んだ瞬間に絶対値処理部３０６の出力データＳ４１１は急峻に変化することでピークを示し、その後は値が殆どゼロに戻る。
【００２８】
絶対値処理部３０６の出力データＳ４１１の微分成分Ｓ４１２（Ｐ３２２）には、居眠り状態の運転手１０２が、はっと気付いて慌ててブレーキペダルを踏んだ状態のみが現れる。逆に言えば、第一コンパレータ３０７が検出する、運転手１０２の体幹がゆっくり傾くことに伴う、絶対値処理部３０６の出力データＳ４１１の緩慢な変化は現れない。出力データＳ４１１の微分成分Ｓ４１２には、瞬間的にブレーキペダルを踏み込む方向とは逆極性の成分が出力され、その後極性が反転して、ゼロに戻る。
【００２９】
タイマ３１５のリセット端子に入力される、ＡＮＤゲート３１４の出力論理値Ｓ４１３（Ｐ３２３）は、第一コンパレータ３０７のアップエッジから、Ｄ−ＦＦ３１３が微分成分のアップエッジによって論理の真を示すまで、論理の真になる。したがって、タイマ３１５はＡＮＤゲート３１４が論理の真を示している間、すなわち運転手１０２の体幹が傾き始めた時点から、運転手１０２が慌ててブレーキペダルを踏み込み、ブレーキペダルに加わった力がやや減少した時点迄の時間Ｔ４１５を計測する。すると、タイマ３１５の計測時間は正常状態のときと比べて大幅に長くなる。よって、タイマ３１５の出力データＬ４１６は大きな値を示す。
【００３０】
［圧力センサの例］
本発明の実施形態に係る居眠り検出装置１０１は、圧力センサから得られる電圧信号の変化を、演算処理を通して観察する。このため、本発明の実施形態に係る居眠り検出装置１０１に使用する圧力センサは、厳密な線形性を必要としない。圧力の大小に応じて出力される電圧信号に多少の誤差が含まれていても、電圧の変動さえ検出できればよい。したがって、出力信号の線形性が保証されている高価な圧力センサではなく、簡素な構成の圧力センサが利用可能である。
【００３１】
図５Ａは、第一の実例に係る圧力センサ５０１の概略図である。圧力センサ５０１は導電性ゴムのシート５０２の両面に電極を貼付した構成である。このシート状の圧力センサ５０１に圧力を加えると、シート５０２を形成する導電性ゴムの密度が高まるため、圧力センサ５０１の抵抗値は低下する。
図５Ｂは、第一の実例に係る圧力センサ５０１を用いた圧力検出回路である。抵抗式の圧力センサ５０１に抵抗Ｒ５０３を介して一定の電圧を印加することで、圧力に応じたアナログ電圧信号を得ることができる。このアナログ電圧信号をＡ／Ｄ変換器２０６に入力させることで、圧力の大小に呼応して値が変動するデジタルデータを得ることができる。
【００３２】
図５Ａ及び図５Ｂに示した第一の実例に係る圧力センサ５０１は、非常に簡素な回路構成で、容易に圧力に応じたアナログ電圧信号を取得することができる。しかしながら、図５Ｂの圧力検出回路では、常時抵抗に電流が流れ続ける。つまり、貫通電流が常時発生している。このため、バッテリ駆動の回路にはあまり好適とは言えない。そこで、貫通電流が生じる余地のない、静電型の圧力センサの例を以下に説明する。
【００３３】
図５Ｃは、第二の実例に係る圧力センサ５１１の概略図である。図５Ｃに示す圧力センサ５１１は、絶縁体である誘電体のゴムのシート５１２の両面に電極を貼付した構成である。このシート状の圧力センサ５１１に圧力を加えると、電極間距離が短くなるため、圧力センサ５１１の静電容量は上昇する。
図５Ｄは、第二の実例に係る圧力センサ５１１を用いた圧力検出回路である。
【００３４】
信号源５１３は例えば３０ｋＨｚ以上の、可聴周波数帯域より高い周波数の矩形波信号を発生する。矩形波信号はＣＭＯＳインバータ５１４のゲートに印加される。すると、ＣＭＯＳインバータ５１４の出力端子は、矩形波信号に対して反転した論理で、後続する抵抗Ｒ５１５に順方向電流（ソース）と逆方向電流（シンク）を流す。すなわち、ＣＭＯＳインバータ５１４は、抵抗Ｒ５１５に電源ノードと接地ノードを交互に接続する切替スイッチとして動作する。ＣＭＯＳインバータ５１４が存在することで、図５Ｄの圧力検出回路には貫通電流が発生しない。
【００３５】
抵抗Ｒ５１５の他端には圧力センサ５１１を構成する可変容量コンデンサＣ５１６が接続されている。したがって、抵抗Ｒ５１５と可変容量コンデンサＣ５１６は時定数を構成する。この時定数は可変容量コンデンサＣ５１６の静電容量によって変動する。つまり、可変容量コンデンサＣ５１６の充放電に要する時間よりも信号源５１３の矩形波信号の周期が短ければ、可変容量コンデンサＣ５１６の静電容量に応じて、可変容量コンデンサＣ５１６のピーク時点の電圧は変動する。可変容量コンデンサＣ５１６の静電容量が小さい時には、ピーク時電圧は高くなり、逆に可変容量コンデンサＣ５１６の静電容量が大きい時には、ピーク時電圧は低くなる。
【００３６】
可変容量コンデンサＣ５１６と抵抗Ｒ５１５の接続点には、ダイオードＤ５１７のアノードが接続されている。ダイオードＤ５１７のカソードは、可変容量コンデンサＣ５１６よりも静電容量が大きいコンデンサＣ５１８に接続されている。また、コンデンサＣ５１８には抵抗Ｒ５１９が並列接続されており、このコンデンサＣ５１８と抵抗Ｒ５１９は矩形波信号の周期よりも数十倍から数千倍程度の時定数が設定される。ダイオードＤ５１７としては、順方向電圧降下が小さくスイッチングが高速なショットキバリアダイオードが好適である。
【００３７】
可変容量コンデンサＣ５１６の電圧からダイオードＤ５１７の順方向電圧降下を引いた電圧よりコンデンサＣ５１８の電圧が低い場合、可変容量コンデンサＣ５１６からダイオードＤ５１７を通じてコンデンサＣ５１８へ充電される。このとき、コンデンサＣ５１８の可変容量コンデンサＣ５１６への放電はダイオードＤ５１７によって阻止され、抵抗Ｒ５１９でのみ放電される。したがって、このダイオードＤ５１７とコンデンサＣ５１８と抵抗Ｒ５１９は、簡易なピークホールド回路を構成する。コンデンサＣ５１８と抵抗Ｒ５１９の時定数が可変容量コンデンサＣ５１６と抵抗Ｒ５１５の時定数よりも十分大きければ、コンデンサＣ５１８の電圧変動を小さくすることができる。そこで、コンデンサＣ５１８の電圧をＡ／Ｄ変換器２０６に入力させることで、圧力の大小に呼応して値が変動するデジタルデータを得ることができる。
【００３８】
本発明の各実施形態においては、居眠り検出装置１０１を開示した。
居眠り検出装置１０１は、運転手１０２が居眠りに陥ったことを、運転手１０２の体幹の重心バランスの変化から検出する。運転手１０２の体幹の重心バランスは、圧力センサで検出する。ドライバーズシート１０３の左右に設けた圧力センサの値を差動増幅した後、絶対値に変換して、所定の第一閾値３０８と比較することで、運転手１０２の体幹のアンバランスな状態、すなわち船漕ぎ状態を検出する。一方、差動増幅したデータにＨＰＦを適用して、慌ててブレーキを踏んだ動作を検出する。正常な状態のブレーキ操作では、長時間の船漕ぎ状態がないので、カウンタの値は小さいままである。居眠りから気付いて、慌てて踏んだブレーキ操作では、長時間の船漕ぎ状態があるので、カウンタの値が大きくなり、居眠り状態を検出することができる。
【００３９】
居眠り状態の検出には、１Ｈｚ未満の超低周波信号を扱う必要がある。アナログ回路では大容量のコンデンサが必要になるが、デジタルデータに変換することで、全てマイコンの演算処理で完結させることが可能になる。また、扱う信号の周波数が超低周波であるため、サンプリングクロックは低くてもよい。更に、本発明の実施形態に係る居眠り検出装置１０１は、フーリエ変換等の膨大な計算を行わない。したがって、パソコン等と比べて演算処理能力の少ない８ｂｉｔのワンチップマイコンでも充分に利用可能である。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
【符号の説明】
【００４１】
１０１…居眠り検出装置、１０２…運転手、１０３…ドライバーズシート、１０３ａ…座椅子、１０４…第一圧力センサ、１０５…第二圧力センサ、１０６…第三圧力センサ、１０７…第四圧力センサ、２０１…バス、２０２…ＣＰＵ、２０３…ＲＯＭ、２０４…ＲＡＭ、２０５…シリアルインターフェース、２０６…Ａ／Ｄ変換器、２０７…マルチプレクサ、３０１…第一加算器、３０２…第二加算器、３０３…第一差動増幅器、３０４…第三加算器、３０５…ＡＧＣ、３０６…絶対値処理部、３０７…第一コンパレータ、３０８…第一閾値、３０９…第二差動増幅器、３１０…ＬＰＦ、３１１…ゼロクロス検出部、３１２…ＮＯＴゲート、３１３…Ｄ?ＦＦ、３１４…ＡＮＤゲート、３１５…タイマ、３１６…ラッチ、３１７…第二コンパレータ、３１８…第二閾値、３２５…ＨＰＦ、５０１、５１１…圧力センサ、５０２、５１２…シート、５１３…信号源、５１４…ＣＭＯＳインバータ、Ｃ５１６…可変容量コンデンサ、Ｃ５１８…コンデンサ、Ｄ５１７…ダイオード、Ｒ５０３、Ｒ５１５、Ｒ５１９…抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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