JP2001512561A - 車両乗員位置センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 異なる位置の異なる送信周波数を有する複数の超音波送信器（１２）は、空間の１つあるいはそれ以上の検出領域（１６）に超音波のビームを向ける。超音波の振幅は、それぞれの超音波の周波数の差に対応する周波数を有する音波（１７）を各々の検出領域（１６）から発生するのに十分である。超音波送信器に近接して配置されている受信器（１８）は、発生音波を検出する。検出領域を占有する物体は、１つあるいはそれ以上のビームをブロックし、発生音波（１７）の大きさが閾値以下である場合、それの中で検出される。本発明の他の態様において、超音波送信器（１２）は、円形検出領域を形成するように交差し、時間とともに伝搬する比較的幅広い球状波面（３８）を形成するパルスを送信するように適合され、それによって物体のプロフィールの検出を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】 車両乗員位置センサ 技術分野 本発明は、一般に物体の存在あるいはプロフィールを検出するシステム、より 詳細には乗員の安全を高めるために乗員の安全な抑制システムを有する車両で使 用する物体検出システムに関するものである。 発明の背景 車両は、乗員の傷害を軽減する目的のために車両の衝突に応じて起動される自 動安全な抑制アクチュエータを含み得る。このような抑制アクチュエータの例は 、エアーバッグ、安全ベルトプレテンショナ、および可動性ひざ当て物を含んで いる。 自動安全な抑制システムの１つの目的は、乗員の傷害を軽減することにあり、 それによって自動抑制システムでは自動抑制システムが起動されなかった場合に 、衝突によって引き起こされるよりも傷害を多くは生じないことにある。これら の自動安全な抑制アクチュエータが保護するという長所にもかかわらず、一般に その展開に付随する危険およびコストの両方の問題がある。安全な抑制システム の関連構成要素を取り換える費用や起動により乗員を傷つける可能性を考慮する と、一般に、傷害を軽減する必要がある場合のみ、自動安全な抑制アクチュエー タを起動することが望ましい。これは、エアーバッグ抑制システムについても当 てはまり、特に、関連の車両衝突が比較的軽い場合でも、膨張する際にエアーバ ッグに必要以上に接近している乗員、すなわち定位置外の乗員は、膨張するエア ーバッグによって傷害あるいは死に至る。さらに、子供、小柄な大人あるいは骨 のもろい人々のような小さい背丈のあるいは虚弱体質である乗員は、エアーバッ グインフレータによって引き起こされる傷害に特に傷つきやすい。前座席の乗客 側エアーバッグの最も近くに通常配置されている後面幼児座席（ＲＦＩＳ）に適 切に固定されている幼児は、幼児座席の後部表面がエアーバッグインフレータモ ジュールに非常に接近しているために膨張エアーバッグによって傷害を受けある いは死に至りやすい。 定位置外の乗員に傷害となり得る関連エネルギーおよび出力レベルを生じる３ ０ＭＰＨバリアに等しい衝突を受ける場合に、例えば、ベルトを外した通常着席 の５０％の乗員を保護する性能となるような抑制性能を有するエアーバッグイン フレータが設計される。比較的まれであるが、エアーバッグインフレータによっ て引き起こされた傷害あるいは死の事例は、そうでなければ乗員が比較的無事で 生き残ったであろう衝突でエアーバッグインフレータが保護することを目的とし ている乗員を傷つけてしまうエアーバッグインフレータの可能性を減らすかある いは除去しようとするきっかけとなった。 エアーバッグインフレータによる乗員の傷害を軽減する１つの技術は、例えば 、エアーバッグインフレータの中のガス生成剤の量、あるいはそれの膨張速度を 減らすことによって関連エアーバッグインフレータの出力レベルおよびエネルギ ーレベルを減らすことである。これは、エアーバッグインフレータによる乗員の 危害を受ける危険を減らすと同時に、エアーバッグインフレータの抑制機能を減 らし、より激しい衝突にさらされた場合、乗員をより大きい危険にさらす。 エアーバッグインフレータによる乗員の傷害を軽減する他の技術は、衝突の激 しさの大きさに応じて膨張速度の割合あるいはインフレータの性能を制御するこ とにある。しかしながら、このような乗員の傷害の危険は、通常配置の乗員に十 分な制御を用意するために衝突の激しい状態すなわちインフレータが故意に激し くなされる場合では軽減されない。 エアーバッグインフレータによる乗員の傷害を軽減するもう一つの技術は、乗 員の存在、位置、および大きさあるいは衝突の激しさに応じてエアーバッグイン フレータの起動を制御することである。例えば、乗員の体重が所与の閾値以下で ある場合、エアーバッグインフレータを作動することができない。その上、膨張 性能は、起動される多段階インフレータの膨張段階数を制御することによって調 整できる。さらに、膨張力は、多段階インフレータのそれぞれの段階の起動間の 時間遅れを制御することによって調整できる。 エアーバッグインフレータの抑制機能の１つの基準は、関連エアーバッグシス テムによって吸収できる乗員の運動エネルギー量であり、それによって乗員がガ ス入りエアーバッグと衝突する場合、乗員の運動エネルギーは、エアーバッグの 加圧によってポテンシャルエネルギーに変換され、このポテンシャルエネルギー は、エアーバッグから加圧ガスをガス抜きすることによって消費される。衝突で は車両は減速されるので、車両に対する未抑制の乗員の速度は増加する。好まし くは、乗員の抑制プロセスは、衝突時に早期に起動され、吸収されなければなら ない乗員の運動エネルギーを制限し、それによって乗員の関連抑制力及び加速及 び乗員内部の負荷を最少にする。乗員が車両に対して摩擦なしの単純な慣性質量 であったならば、乗員の運動エネルギーは1/2Ｍ・Ｖ２によって示され、ここで 、Ｍは乗員の質量、Ｖは車両に対する乗員速度である。実際の乗員が相互に関連 した一連の体で表わされ、そのいくつかは車両に対する摩擦を有し、またその各 身体部分が車両に対して異なる速度を有する可能性がある場合、上記の式は乗員 の重心の運動に適用されるであろう。この表現にもかかわらず、より大きな質量 の乗員は同じ速度の場合車両に対してより大きな運動エネルギーを有する。した がって、乗員の体重センサは、抑制性能が乗員の体重、すなわち質量に優先的に 適応できる可変抑制性能を有するエアーバッグシステムでは有用である。 いくつかの斜めの衝突あるいは側面衝突の場合を除いて、関連する乗員がいな い場合には、一般的に自動安全な抑制アクチュエータを起動しないことが望まし い。なぜならそうでなければ不必要である展開されたエアーバッグ膨張システム の取り換えに関連するコストおよび不便さを伴うからである。乗員の存在は、乗 員の体重の連続的な計測を与えるかあるいは乗員の体重が特定の体重閾値以上あ るいは以下のいずれかである場合、２進表示を生じるかのいずれかに適応される 座席重量センサによって検出できる。 赤外線ビーム、超音波ビーム、容量性センサ、ＣＣＤカメラセンサおよび受動 赤外線検出器を有する検出システムを取り入れる着座した乗員の位 置を検出する公知の方法が開発された。 公知の超音波ビームは、音響パルスを送出し、反射パルスが戻るその時までの 時間遅れを測定する従来の方法を使用する。公知のビームに基づく方法を使用し て乗員の位置の３次元プロフィールを得るために、システムは、各々が対応する 専用受信器を有する多数の個別ビームを必要とする。 他の言及された装置に関して、受動式システムは極端に暖かい環境では十分作 動しない。容量性センサ式システムは、プロフィール情報を示すことが全然でき ない近接センサだけである。ＣＣＤシステムは、３次元情報を生成するのに複雑 な画像解析ソフトウェアおよび光学ハードウェアを必要とするので、けたはずれ のコストの可能性がある。 音波は、一般的にはスピーカコーンのような振動表面の運動から直接発生され る。音波は、各々別個の周波数および十分な振幅の２つの別個の音波を混合する ことによって空中でも発生できるので、空気の非直線性は２つの付加的な音波の セットを発生し、一方が元の波の周波数の差によって示される周波数を有し、他 方が元の波の周波数の和によって示される周波数を有し、それによって異なる周 波数で発生された波は和の周波数で発生された波よりも大きいエネルギーを有す る。アメリカンテクノロジーコーポレーションのエルウッド・ノリス氏は、従来 のスピーカの改良として空中で高忠実度音を生成するように音声信号に対応する 量だけ周波数が異なる２つの超音波を混合することによってこの原理を取り入れ る“ハイパーソニックサウンド”システム（ＨＳＳ（登録商標））と呼ばれるも のを開発した。例えば、共通の超音波トランスデューサによって同時に発生する ２００ＫＨｚの音波および２１０ＫＨｚの音波は、超音波トランスデューサによ って放射される超音波ビームに沿って可聴の１０ＫＨｚの音波の波面を発生する 。このハイパーソニック（登録商標）サウンドは、http://www.atcsd.com/HTML/ whitepaper.html のアメリカンテクノロジーコーポレーションのワールド・ワイ ド・ウェブから入手できる同じ題名の報告書にさらに説明されている。ＴＳＳ（ 登録商標）は、音声スピーカシステムの取り替え品として使用され、共通の超音 波トランスデューサによって発生され る別個の超音波ビームと異なる音波を発生する。しかしながら、ＨＳＳ（登録商 標）の文献は、物体あるいはそれのプロフィールを検出する目的のために別個の 超音波トランスデューサの使用を教示してはいない。 発明の概要 本発明は、固定されたトランスデューサのセットおよび単一の受信器とともに ３次元プロファイリングを使用することによって車両座席にいる人の位置を決定 できる。本発明は、複数の超音波送信器を利用し、乗員の空間の有効な３次元サ ンプリングを提供してこの空間の容積の中に体の一部（あるいは他の物体）かあ るかどうかを決定する。本発明はそれぞれの音波の干渉によって形成された非直 線効果に応答するので、処理システムは、密な物体に当たる音波の場合と密な物 体に当たらない音波の場合とを確実に区別できる。プロフィール情報は、“スマ ート”エアーバッグ抑制システムとともに使用できる。乗員の位置は、エアーバ ッグが膨張されるべきであるかどうか、そうである場合、いつエアーバッグが膨 張されるべきか、バッグの膨張の速度および最終的な剛性を決定するために（衝 突の激しさおよび他の乗員情報とともに）使用できる。 パルスを放射し、戻りパルスを待つことによって作動する従来の超音波ビーム システムとは著しく違って、プロフィール情報が時間の遅れに含まれなくて、む しろ音差の形成に含まれているために、本発明は、常にパルスを送信できる。一 方の空間セグメントからの音差が形成できると同時に他方の空間セグメント内部 で形成された音差が受信される。音の形成とその受信との間の公知の遅延は、音 差が時間においてほとんど連続的であるが、空間の移動位置で時間多重方式を形 成するように同期化を可能にする。 本発明は、その代わりに複数の音響ビームが同時に送信されるが、多数の異な る周波数の音差を生じるように異なる位置で混合する周波数多重方式を使用して 実施できる。受信器は、どのビームが干渉したかおよびどれがブロックされるか をスペクトルで区別する。 さらに、システムは、音響放射源として小さい圧電トランスデューサを使用で きる。したがって、単一の音響受信システムだけが必要とされるの で、本発明は、安価で、なおかつ頑丈で邪魔にならない乗員位置システムを提供 する。 したがって、本発明の一方の目的は改良されたものを提供することにある。 本発明の他の目的は、乗員がエアーバッグインフレータの危険ゾーン内に置か れたかどうかをより正確に決定する改良された乗員位置検出システムを提供する ことにある。 本発明のもう一つの他の目的は、エアーバッグインフレータに最も近い危険ゾ ーンの境界をより正確に定める改良された乗員位置検出システムを提供すること にある。 本発明のもう一つの他の目的は、乗員がエアーバッグインフレータによる傷害 の危険にさらされている場合、乗員に警告する改良された乗員位置検出システム を提供することにある。 本発明のもう一つの他の目的は、後面幼児座席の改良された検出を有する改良 された乗員位置検出システムを提供することにある。 本発明のもう一つの他の目的は、膨張について改良された乗員位置依存制御を 可能にするように改良された乗員位置測定を有する改良された乗員位置検出シス テムを提供することにある。 本発明のもう一つの他の目的は、エアーバッグインフレータに最も近い乗員の 四肢あるいは物体による間違った位置測定の可能性を減少させる改良された乗員 位置検出システムを提供することにある。 本発明は、添付図面を参照して好ましい実施例の下記の詳細な説明を読んだ後 でより完全に理解される。この説明は、安全な抑制システムの起動を制御するか あるいは乗員が安全な抑制システムの危険ゾーンに置かれている場合に、警告装 置を起動するかのいずれかのために乗員の存在あるいはプロフィールを検出する 安全な抑制システムを有する車両における本発明の応用を示しているが、本発明 が物体の存在あるいはプロフィールを検出する他のシステムにも応用できること が当業者によって理解される。 図面の簡単な説明 図１は、乗員の位置に応答する安全な抑制システムの起動を制御する車両への 本発明の取り入れを示している。 図２は、検出領域が乗員によって占有されない場合の本発明の動作を示してい る。 図３は、検出領域が乗員によって占有される場合の本発明の動作を示している 。 図４は、物体がエアーバッグインフレータの直ぐ近くの危険ゾーンにあるかど うかを検出する目的のためにエアーバッグインフレータの直ぐ近くに本発明の一 実施例を取り込むことを示している。 図５は、物体がエアーバッグインフレータの直ぐ近くの危険ゾーンにあるかど うかを検出する目的のためにエアーバッグインフレータの直ぐ近くに本発明の他 の実施例を取り込むことを示している。 図６は、２つの別個の検出領域を形成するように置かれ、示された関連音響ビ ームを位置決めする手段を取り込む複数の超音波送信器を有する本発明の態様を 示している。 図７は、単一検出領域を形成するように置かれ、示された関連音響ビームを位 置決めする手段を取り込む複数の超音波送信器を有する本発明の態様を示してい る。 図８は、物体のプロフィールを検出する本発明の態様を示している。 図９は、図８に示された本発明の態様による２つの超音波送信器を有する本発 明の一実施例の要素の配置を示している。 図１０は、図９に示された本発明の実施例のそれぞれの超音波送信器によって 発生された超音波波面を時間の瞬間に示している。 図１１は、図８に示された本発明の態様による３つの超音波送信器を有する本 発明の一実施例の要素の配置を示している。 図１２は、図１１に示された本発明の実施例のそれぞれの超音波送信器によっ て発生された超音波波面を時間の瞬間に示している。 好ましい実施例の詳細な説明 図１を参照するに、乗員位置センサー１０は車両１に組み込まれている。 複数の超音波トランスデューサ１２は、乗員座席位置の上、例えば、ヘッドライ ナー３に置かれている。図２に示されているように、各超音波トランスデューサ １２は、空間上検出領域１６で横切る超音波の関連ビーム１４を別個の位置から 、かつ別個の周波数で発生する。別々のビーム１４の振幅は十分大きいので、検 出領域１６内の空気は、超音波のそれぞれのビーム１４の周波数間の差に対応す る周波数で空間の領域から放射する発生音波１７を形成するように非線形ミキサ ーの役目を果たす。発生音波１７は、受信器１８によって検出されて乗員５の上 の超音波トランスデューサ１２に最も近く配置されることも好ましい。本発明の 一態様において、超音波のビーム１４は比較的狭く、検出領域１６は相対的に制 限される。超音波トランスデューサ１２は、発生音波１７に応じて受信器１８か ら信号も検出する信号プロセッサ２０の制御下にある。図２に示されるように、 乗員５が検出領域１６を占有しない場合、発生音波１７は、空中で作成され、こ の音波が検出される受信器１８に伝搬する。受信器１８によって検出される信号 が閾値を超える場合、信号プロセッサ２０は、乗員が検出領域１６を占有しない ので、エアーバッグの安全な抑制システム２２による傷害の危険にさらされてい ないことを認識し、その結果衝突が衝突センサ２４によって検出される場合、信 号プロセッサ２０は、安全な抑制システム２２を起動する信号を発生する。交互 に、図３に示されるように、乗員５が検出領域１６を占有する場合、超音波の別 個のビーム１４は発生音波１７を形成するようには検出領域１６内で混合できな く、その結果警告装置２６が、安全抑制システム２２が起動された場合そこから 乗員に可能性のある危険を警告するように起動されるか、あるいは安全な抑制シ ステム２２の起動が衝突センサ２４による衝突の検出に応じて禁止されるかそう でなければ修正されるかのいずれかである。 本発明は、超音波エネルギーの指向ビームの非線形干渉効果の結果として空中 で発生される音差を検出することによって作動する。周波数音差が発生される方 法は、２つの干渉波がその周波数ｆ１およびｆ２に対して小さい量だけ周波数が 相違する場合、波は干渉の領域のある点で同相および 位相外れでドリフトすることに基づいている。ドリフトの周波数は、ｆ１とｆ２ との間の差、すなわち、ｆ_beat＝｜(ｆ１−ｆ２)｜をとることによって決定され るうなり周波数として知られている。２つの干渉波が同相である場合に最大周波 数が生じ、２つの波が位相外れである場合、最小周波数が生じる。 それぞれの波の振幅が十分大きくなる場合、混信中の対応する振幅は非常に大 きくなり、付加的非線形効果を生じる。より詳細には、周囲の空気分子で作動す る圧力誘起復原力は、平衡状態からの変位の平方の大きさを有し始める。 この非線形復原力は、分子における新しい振動運動をこのように形成し、混信 領域からの新しい波の伝搬を順に生じる。音波の場合、この領域から放射する４ つの新しい周波数、すなわち、各々のそれぞれの主な周波数の次の高位調波、主 な周波数間の差に等しい周波数を有する波、および主な周波数の和に等しい周波 数を有する波が検出できる。 本発明の１つの例示的な実施例において、周波数ｆ１＝２００ｋＨｚおよびｆ ２＝２３０ｋＨｚの２つの超音波ビームは、これらの周波数が空間の大きさセグ メントＡに横切るように向けられる。２つの発生源から大きさセグメントＡに至 る明確な経路があるならば、３０ｋＨｚの差周波数（２３０ｋＨｚ−２００ｋＨ ｚ＝３０ｋＨｚ）が発生される。しかしながら、どちらかの経路が阻止されるな らば、３０ｋＨｚの音響エネルギーが全然発生されない。 本発明のシステムは、いくつかの超音波エネルギー源および単一受信器を備え ている。このエネルギー源は、乗客あるいは運転手の座席の上および車両の計器 パネルの後ろの関連の空間容積への接近を最適化するように車両のキャビン内の いろいろな点に置かれている。 システムは、超音波エネルギーのビームが３次元空間内の予め選択された点に 横切るように超音波エネルギーのビームを指向することによってほとんど光を通 さない材料で充填された空間の大きさを識別する。ビームの交差点が空中である ならば、ビームは、差周波数が発生されるように非線 形のように干渉する。ビームの交差点がほとんど光を通さない材料の中であるか あるいは交差ビームの一つがブロックされるならば、差周波数の非線形形成が行 われない。この交差点がビームを操作することによって空間上移動される。 マイクロホンのような受信器１８は、異なる周波数を検出する。受信器が、ビ ームが周波数音差を形成できるとき、音を全然検出しない場合、ビームの内の最 も小さいビームが交差点に達する前に阻止される決定が行われる。一方、周波数 音差が検出される場合、交差点が空気で充填される決定が行われる。 図４および図５を参照するに、本発明の重要な応用は、何時乗員がエアーバッ グインフレータの危険ゾーン２８内にあるか、すなわち膨張するエアーバッグイ ンフレータによる侵害の危険にさらされているように衝突の時にエアーバッグイ ンフレータドア３０にあまりにも近くすぎるかを識別する。危険のゾーン２８の 特定の範囲がエアーバッグ設計によって決まるが、それは、現在は一般的にエア ーバッグインフレータドア３０から約８インチ延びるように適合される。 通常、乗員がインフレータに非常に接近している場合、エアーバッグを非作動 にするように設計されたエアーバッグ抑制システムが下記の要件を満たさなけれ ばならない。 １．それは、インフレータモジュールの“正面”で容積を監視しなければならな い。重要な容積は、インフレータモジュールドアの外側から約８インチまででエ アーバッグ展開の方向にある。エアーバッグは、乗員がこの“危険にさらされて いる”ゾーンを通るときは常に非作動にされねばならない。 ２．それは、乗員が“危険にさらされている”ゾーンに入った“直”後、エアー バッグを非作動にするのに必要な速度を有しなければならない。重要な状況は、 衝突直前にエアーバッグインフレータモジュールと反対方向に乗員を移動させる 衝突前の破壊をシートベルトを外した乗客が経験する場合である。受容できる有 効な更新期間は１０ｍｓより小さく、このことは 乗員がインフレータの正面の“危険にさらされている”ゾーンを通った後、非作 動決定が１０ｍｓ以内に行われることを意味する。 図４を参照するに、エアーバッグ抑制システムのような本発明の１つの可能な 実施例において、超音波送信器１２は、検出領域１６のその交差点がエアーバッ グインフレータドア３０の真正面方向に約８インチであるように向けられた超音 波のビーム１４を形成するようにエアーバッグインフレータドア３０のどちらか の側に置かれる。受信器１８は、どこへでも置くことができるが、これは差周波 数音の移動時間を減少させ、システムの遅延をできるだけ小さくするので、検出 領域１６にできるだけ接近して置くのが最もよい。この構成は下記の概要で示さ れている。 超音波源は、好ましくは、差周波数が可聴でない（すなわち、ｆ１＝２２５ｋ Ｈｚ、ｆ２＝２００ｋＨｚ）ような周波数で作動する。超音波源の一方は変調さ れるべきであり（５０％デューティサイクル方形波）、他方は連続的であるべき である。したがって、差周波数は同期復調方式を使用して復調される。この変調 方式は車両の停止物からの音響雑音のいかなる影響も除去する。 図５に示されるように、好ましくは、超音波送信器１２は、超音波のビーム１ ４．１が円錐のように拡大するように適合されるので、検出領域１６は危険ゾー ン２８をいっそうよく近似する。存在する差周波数信号がある場合、インフレー タモジュールの正面の検出領域１６、およびしたがって危険ゾーン２８には何も なく、エアーバッグが安全に膨張できる。復調された信号の差周波数の振幅が著 しく下がる場合、インフレータの正面に物体、すなわち人があり、エアーバッグ が非作動にされる。危険にさらされているボリュームについての付加的情報は、 付加的ビームを使用して、付加的差周波数に注意を払うことによって得ることが できる。 より多くの従来のシステムより有利な本システムの点は、下記のものを含んで いる。 １．危険にさらされているところに入り込む乗員とこの状況の認識との間の遅延 はほとんどいかなる他のセンサよりも減少される。“危険にさらさ れている”信号がマイクロホンに到達する時間は交差点とマイクロホンとの間の 片道の飛行時間である。差周波数は、（変調されているけれども）連続して発生 され、それが停止する場合、２つの超音波源のビーム経路の１つに物体があるこ とを意味する。 ２．交差点が一定のままであるので、危険にさらされているゾーンの外側として 測定された距離は一定のままである。従来の超音波測距システムは、温度および 高度とともに変わる音の速度を使用して測定する。 ３．全システムはエアーバッグを使用可能にするように作動しなければならない 。このシステムは、システムに関する何か診断未確定問題があるならば、エアー バッグが使用不可能にされるように作動する。補足的な抑制システムに故障があ る場合、ＯＥＭは、危険にさらされている場合に使用可能にするよりもこれを優 先する。車両乗員には、乗客および運転手にはっきと目に見えるところに置かれ た指示ランプでエアーバッグ使用可能状態が示される。 通常、本発明は２つ以上の複数の超音波トランスデューサ１２を組み込むこと ができて、個別の超音波トランスデューサ１２は対の集合体として構成される。 一実施態様において、関連超音波トランスデューサ１２の周波数は、関連の発生 音波１７の周波数が別個であるようにセットされる。十分な数の関連検出領域１ ６は、関連の発生音波１７の形成を不可能にするほとんど光を通さない材料の存 在に対して試験され、このような試験結果は、試験空間の３次元マップを生じる ように記憶され、追跡される。 図６を参照するに、本発朋の一実施態様において、このシステムには、４つの 超音波送信器１２が装備されている。２つの超音波送信器１２は、前面ガラスの 近くのヘッドライナーに置かれ、２つの超音波送信器１２は典型的な乗員の肩の 位置の上に配置されている。超音波送信器１２は、空間上固定位置にあるそれぞ れの検出領域１６に向けられてもよいし、また図６でも示されるように信号プロ セッサ２０によって発生される制御信号３４により制御できるように向けられて もよい。例えば、個別の超音波送信器１２は機械的に向けられてもよいし、また 超音波送信要素における位 相アレイにより向けられてもよい。この発生源の２つの任意の組み合わせは任意 の容積セグメントを精査するために使用される。“空の容積セグメント”の結果 が検出される場合、このセグメントは密集した物体がないとみなされる。全ての ６つの可能な発生源の組み合わせ（１−２、１−３、１−４、２−３、２−４、 ３−４）が、“稠密な容積セグメント”を示すならば、このセグメントは、ほと んど光を通さない材料で充填されていると決定される。いくつかの異なる混合組 合せがあるために、ビームの全ての組合せが人の体以外の何か、例えば、地図あ るいは新聞によって同時にブロックされる可能性は低い。図７を参照するに、超 音波送信器１２は、共通検出領域１６にも向けることができるので、乗員位置セ ンサ１０は、ビーム１４の１つあるいは２つが遮断される場合、使用できる状態 のままである。 図８を参照するに、本発明の他の態様において、第１のタイマ３６は、超音波 送信器１２への信号３６をゲートするので、超音波のビーム１４は、各々が２サ イクル以上の発振を有する超音波のパルス３８を含んでいる。パルス３８は、超 音波送信器１２から、好ましくは所望の検出範囲内に制限されるそれの横方向の 範囲を有する球状波面３９として放射する。 いかなる所与の時間でも、別個の球状波面３８は円形検出領域１６で交差し、 それによって物体がそれの空間を占有する場合には、受信器１８によって検出さ れる発生音波１７の全レベルは減少される。発生音波１７の周波数に対応する中 心周波数を有するバンドパスフィルタは、発生音波１７のレベルに対応する信号 を抽出し、第２のタイマ４２は、ビーム１４の発生の開始と発生音波１７が受信 器１８によって受信された時間との間の時間間隔を測定し、それによって時間上 特定の位置に関連検出領域１６の位置を確定する。２つの第２の時間タイマ４２ が図８に示されているが、唯一のタイマが関連測定を行うために必要であり、超 音波送信器１２からの信号は互いにコヒーレントであるので、この測定はどちら の超音波送信器１２に対して行ってもよいことが当業者に明らかである。所与の 関連検出領域１６に関連した信号が所与の閾値以下に減衰される場合、信号プロ セッサ２０は、物体が円形検出領域１６の空間を占有していると推測できる。 時間の関数として検出領域１６を規定する点の軌跡の位置は、７つの異なる遅 延条件に対して図８に示されるように、それぞれのパルス３８間の相対時間遅延 を変えることによって制御でき、それにおいて、遅延ｄは関連伝搬距離によって 図８に示される。これらの軌跡の位置は図８により下記の導出で示される。 ここで、ｘおよびｙは、検出領域の座標であり、他の記号は図８に規定 されている。 図９および図１０を参照するに、２つの超音波トランスデューサ１２を有する システムに対しては、時間上いかなる所与の点での検出領域も関連の２つの球状 波面３９の円内に置かれている。 図１１および図１２を参照するに、３つの超音波トランスデューサ１２を有す る乗員位置センサ１０は、検出される物体をさらに制限するために使用でき、そ れにおいて、別個の超音波トランスデューサ１２の作動周波数は互いに異なって いるのが好ましいので、全ての超音波トランスデューサ１２は同時に作動でき、 それによって別個の対の球状の波面３９の交差によって形成される３つの異なる 検出領域１６の各々に対応する別個の発生音波１７を形成する。一旦物体が検出 領域の任意の２つに対して検出されると、物体はその交差点にさらに制限される ことができる。 特定の実施態様は詳細に記載されているが、当業者は、これらの詳細のいろい ろな変更例および代替例が本願の開示全体の教示に照らして展開できるものと理 解できよう。したがって、開示された特定の装置は、説明のためだけのものであ り、添付された請求の範囲およびその任意および全ての均等物の全ての範囲を示 す本発明の範囲を限定するものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ，ＫＲ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 空間の検出領域内の物体の存在を検出するセンサであって、 ａ．複数の超音波送信器であって、該複数の超音波送信器の各超音波送信 器が、別個の送信周波数で作動し、かつ該複数の超音波送信器の他方に対して置 かれ、それによって該複数の超音波送信器が、１対又は２以上の超音波送信器と して、かつ該１対又は２対以上の送信器の中の各送信器に対して構成され、関連 超音波送信器から送信された音波が、空間上の検出領域内で結合して該対におけ る関連の超音波送信器の送信周波数の差異に実質的に等しい周波数を有する発生 音波を形成する、前記複数の超音波送信器、 ｂ．該発生音波を受信するように配置された受信器であって、それによっ て該受信器が該発生音波のレベルに応じて信号を発生する前記受信器、 ｃ．該受信器に作動するように結合された信号プロセッサであって、物体 が該受信器からの該信号に応じて該検出領域内に置かれているかどうかを決定す る前記信号プロセッサ とを含む、前記センサ。 ２． 検出領域が制限されている、請求項１に記載の空間の検出領域内の物体の 存在を検出するセンサ。 ３． 複数の超音波送信器の中の１又は２以上の超音波送信器からの音波が送信 される方向を制御する手段をさらに含み、それによって検出領域の位置が信号プ ロセッサに応じて制御される、請求項２に記載の空間の検出領域内の物体の存在 を検出するセンサ。 ４． さらに、 ａ．複数の超音波送信器の１又は２以上の超音波送信器の起動時間を制御 する第１のタイマと、 ｂ．起動時間と、信号が受信器によって発生された時間との間の時間間隔 を測定する第２のタイマであって、それによって信号プロセッサが、受信器から の該信号の複数の測定および対応する該時間間隔に応じて物体 のプロフィールをさらに決定する；前記第二のタイマ を含む、請求項１に記載の空間の検出領域内の物体の存在を検出するセンサ。 ５． 信号での発生音波の周波数を通過する１又は２以上のバンドパスフィルタ をさらに含む、請求項１に記載の空間の検出領域内の物体の存在を検出するセン サ。 ６． 信号での発生音波の周波数を通過する１又は２以上のバンドパスフィルタ をさらに含む、請求項４に記載の空間の検出領域内の物体の存在を検出するセン サ。 ７． 物体を検出し、かつそれに応じて安全な抑制システムの起動を制御するシ ステムであって、 ａ．複数の超音波送信器であって、該複数の超音波送信器の各超音波送信 器が、別個の送信周波数で作動し、かつ該複数の超音波送信器の他方に対して置 かれ、それによって該複数の超音波送信器が、１対又は２対以上の超音波送信器 として、かつ該１対又は２対以上の送信器の中の各送信器に対して構成され、関 連超音波送信器から送信された音波が、空間上の検出領域内で結合して該対にお ける関連の超音波送信器の送信周波数の差異に実質的に等しい周波数を有する発 生音波を形成する、前記複数の超音波送信器に、 ｂ．該発生音波を受信するように配置された受信器であって、それによっ て該受信器が該発生音波のレベルに応じて信号を発生する、前記受信器、 ｃ．該受信器に作動するように結合された信号プロセッサであって、物体 が該受信器からの該信号に応じて該検出領域内に置かれているかどうかを決定し 、かつ物体が該検出領域内に置かれているかどうかに応じて安全な抑制システム の起動を制御する、前記信号プロセッサ とを含む、前記システム。 ８． 検出領域が制限されている、請求項７に記載の物体を検出し、かつそれに 応じて安全な抑制システムの起動を制御するシステム。 ９． 複数の超音波送信器の中の１又は２以上の超音波送信器からの音波が送信 される方向を制御する手段をさらに含み、それによって検出領域の位置が信号プ ロセッサに応じて制御される、請求項８に記載の、物体を検出し、かつそれに応 じて安全な抑制システムの起動を制御するシステム。 １０．さらに、 ａ．前記複数の超音波送信器の１又は２以上の超音波送信器の起動時間を 制御する第１のタイマと、 ｂ．起動時間と、信号が受信器によって発生された時間との間の時間間隔 を測定する第２のタイマであって、それによって信号プロセッサが、受信器から の該信号の複数の測定および対応する該時間間隔に応じて物体のプロフィールを さらに決定する、前記第２のタイマ を含む、請求項７に記載の、物体を検出しかつそれに応じて安全な抑制システム の起動を制御するシステム。 １１．検出領域が実質的に安全抑制システムの危険ゾーンを含む、請求項８に記 載の、物体を検出しかつそれに応じて安全な抑制システムの起動を制御するシス テム。 １２．空間の検出領域内の物体の存在を検出する方法であって、 ａ．第１の位置から、空間における検出領域で第１の超音波を向け、 ｂ．該第１の位置とは異なる第２の位置から、空間における検出領域で第 ２の超音波を向けることからなり、ここで該第１および第２の超音波の大きさは 、該第１および第２の超音波の周波数の差に実質的に等しい周波数を有する第３ の音波を空間における検出領域から発生させるのに十分であり、これによって、 第３の音波は空間における検出領域が物体によって占領されていない場合に発生 され、 ｃ．該第３の音波の大きさを検出し、 ｄ．該第３の音波の該大きさと閾値とを比較し、 ｅ．該第３の音波の大きさが該閾値よりも小さい場合、物体が空間におけ る検出領域内に置かれているかどうかを決定する ことを含む、前記方法。 １３．第１および第２の超音波の１つあるいは両方の方向を制御することによっ て空間における検出領域の位置を制御する動作をさらに含む、請求項１２に記載 の、空間の検出領域内の物体の存在を検出する方法。 １４．さらに、 ａ．第１の時間間隔にわたって第１の超音波を起動し、 ｂ．第２の時間間隔にわたって第２の超音波を起動し、 ｃ．該第１の超音波の起動と第３の音波が検出される時間との間の時間間 隔を測定し、 ｄ．空間における特定の領域の位置を該時間間隔に関連付け、 ｅ．該第３の音波の大きさが閾値よりも小さい場合、物体が空間における 該特定領域内に置かれているかどうかを決定する ことを含む、請求項１２に記載の、空間の検出領域内の物体の存在を検出する方 法。 １５．さらに、 ａ．信号を発生するように第３の音波を検出し、 ｂ．第１および第２の超音波の周波数の差に実質的に等しい中心周波数を 有するバンドパスフィルタで信号をフィルタリングすることを含む、請求項１２ に記載の、空間の検出領域内の物体の存在を検出する方法。 １６．車両座席における物体を検出し、かつそれに応じて安全な抑制システムの 起動を制御する方法であって、 ｆ．第１の位置から、空間における検出領域で第１の超音波を向け、 ｇ．該第１の位置とは異なる第２の位置から、空間における検出領域で第 ２の超音波を向けることからなり、ここで該第１および第２の超音波の大きさは 、該第１および第２の超音波の周波数の差に実質的に等しい周波数を有する第３ の音波を空間における検出領域から発生させるのに十分であり、これによって、 第３の音波は空間における検出領域が物体によって占領されていない場合に発生 され、 ｈ．該第３の音波の大きさを検出し、 ｉ．該第３の音波の該大きさと閾値とを比較し、 ｊ．該第３の音波の大きさが該閾値よりも小さい場合、物体が空間におけ る検出領域内に置かれているかどうかを決定し、 ｋ．物体が空間の該検出領域内に検出される場合に応じて該安全抑制シス テムの起動を制御する ことを含む、前記方法。 １７．第１および第２の超音波の１つあるいは両方の方向を制御することによっ て、空間における検出領域の位置を制御する動作をさらに含む、請求項１６に記 載の、車両の座席における物体を検出し、かつそれに応じて安全抑制システムの 起動を制御する方法。 １８．さらに、 ａ．第１の時間間隔にわたって第１の超音波を起動し、 ｂ．第２の時間間隔にわたって第２の超音波を起動し、 ｃ．該第１の超音波の起動と第３の音波が検出される時間との間の時間間 隔を測定し、 ｄ．空間における特定の領域の位置を該時間間隔に関連付け、 ｅ．該第３の音波の大きさが閾値よりも小さい場合、物体が空間における 該特定領域内に置かれているかどうかを決定する ことを含む、請求項１６に記載の、車両の座席における物体を検出し、かつそれ に応じて安全な抑制システムの起動を制御する方法。