專利名稱：碰撞檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種碰撞檢測裝置。
背景技術：
一般，例如，參見JP-11-28994A，將碰撞檢測裝置安裝到車輛上以檢測車輛和人之間的碰撞。在這種情況下，基于從設置在車輛的前保險桿中的負載傳感器或位移傳感器輸出的信號波形以及從車速傳感器輸出的信號波形來確定與人的碰撞。就是說，基于負載傳感器等在車輛與人之間發生碰撞情況下的信號波形比車輛與諸如其他車輛、墻壁、樹和電線桿等固定物體之間發生碰撞情況下的信號波形恢復得早，確定與人的碰撞。
然而，根據JP-11-28994A，在負載傳感器等的輸出波形不在預定范圍內的情況下，即使碰撞的障礙物是人，也將確定發生了車輛和固定物體之間的碰撞。即，難以檢測到與人的碰撞。而且，在負載傳感器的輸出波形在預定范圍內的情況下，當障礙物是具有類似于人的特性(例如質量或硬度)的固定物體時，也會錯誤地確定在車輛和人之間發生了碰撞。
如本發明的申請人在JP-2005-201658A中所公開的那樣，提供了一種碰撞檢測裝置，以便通過利用溫度檢測單元檢測碰撞物體(在車輛附近或接觸車輛)的溫度來確定碰撞障礙物是否是人。
這樣，在基于溫度信號確定碰撞障礙物是人的情況下，將輸出碰撞信號，并確定輸出撞擊信號。因此，即使在車輛與具有類似于人的特性(例如質量或硬度)的固定物體之間發生碰撞時，也不會確定碰撞障礙物是人，這是因為所述確定是基于溫度信號進行的。這樣，可以限制錯誤的確定。
然而，在這種情況下，溫度檢測單元難以對不是熱源的固定物體進行檢測。因此，在車輛與除了人以外的障礙物(其比溫度檢測單元的檢測對象更靠近車輛)發生碰撞的情況下，在來自溫度檢測單元的溫度信號表示檢測對象是人的狀態下，將會錯誤地確定在車輛和人之間發生了碰撞。
發明內容
鑒于上述缺陷，本發明的目的是提供一種碰撞檢測裝置，其可以基本區分與人的碰撞還是與除人以外的障礙物的碰撞并且限制了錯誤檢測。
根據本發明，車輛的碰撞檢測裝置包括第一方向信號輸出單元，其用于檢測靠近或接觸車輛的檢測對象所輻射的熱射線的強度，并用于基于檢測到的強度輸出表示檢測對象的存在方向的第一方向信號；發送部件，其安裝在車輛上，用于發送超聲波；第二方向信號輸出單元，用于檢測由發送部件發送并被檢測對象反射的超聲波，并且用于基于關于超聲波的檢測結果輸出表示檢測對象的存在方向的第二方向信號；撞擊信號輸出單元，用于檢測車輛上的撞擊和用于基于關于撞擊的檢測結果輸出表示撞擊施加于車輛的撞擊信號；以及控制單元。在控制單元確定第一方向信號和第二方向信號之間的差別在第一預定范圍內并且輸出撞擊信號的情況下，控制單元確定發生了車輛與人之間的碰撞。
這樣，在控制單元確定第一方向信號和第二方向信號之間的差別在第一預定范圍內的情況下，檢測對象是熱源并且是有形的，從而可以確定檢測對象是人。在只輸出第一方向信號的情況下，可以確定檢測對象是無形的熱源。在只輸出第二方向信號的情況下，可以確定檢測對象不輻射熱射線。這樣，可以基本上將人與其他障礙物區分開來。
優選地，撞擊信號輸出單元基于關于車輛上的撞擊的檢測結果還輸出第三方向信號，該第三方向信號表示施加于車輛的撞擊的方向。在控制單元確定第三方向信號和第一方向信號之間的差別在第二預定范圍內以及第三方向信號和第二方向信號之間的差別在第三預定范圍內的情況下，控制單元確定發生了車輛和人之間的碰撞。
即，在檢測對象的存在方向和撞擊施加于車輛的方向基本上是相同的情況下，輸出碰撞信號。因此，在撞擊施加于車輛的方向不同于檢測對象的存在方向的情況下，就是說，例如，在人的靠近方向不同于施加的來自諸如電線桿等固定物體的碰撞方向的情況下，不輸出碰撞信號。
因此，在由固定物體將撞擊施加于車輛以及同時人在不同于撞擊方向的方向靠近車輛的情況下，可以限制錯誤檢測。
本發明的上述和其他目的、特征和優點將從下面參考附圖的詳細說明中更明顯看出，附圖中圖1A是表示根據本發明第一實施例的安裝于車輛時的碰撞檢測裝置的示意側視圖，而圖1B是表示根據第一實施例的碰撞檢測裝置的電氣結構和與氣囊系統的連接關系的方框圖；圖2A是表示根據第一實施例的安裝于車輛的前保險桿時的人體檢測傳感器的示意圖，而圖2B是表示根據第一實施例的安裝于車輛后視鏡的后側時的人體檢測傳感器的示意圖；圖3A是表示根據第一實施例的從車輛外部觀看時的人體檢測傳感器的示意平面圖，而圖3B是沿著圖3A中的線IIIB-IIIB截取的示意剖面圖；圖4A是表示根據第一實施例的檢測超聲波時的人體檢測傳感器的輸出值的變化的曲線圖，而圖4B是表示根據第一實施例的檢測紅外線時的人體檢測傳感器的輸出值的變化的曲線圖；圖5是表示根據第一實施例的在人體檢測傳感器檢測人的情況下的人體檢測傳感器的輸出值的變化的曲線圖；圖6是表示由根據第一實施例的碰撞檢測裝置的ECU所執行的碰撞檢測過程的流程圖；圖7是表示根據本發明第二實施例的人體檢測傳感器的檢測單元的結構的部分剖面圖；
圖8A是表示根據本發明第三實施例的人體檢測傳感器的檢測單元的結構的部分剖面圖，而圖8B是表示根據第三實施例的修改例的人體檢測傳感器的檢測單元的結構的部分剖面圖；圖9是表示根據本發明第四實施例的人體檢測傳感器的接收部件的結構的部分剖面圖；和圖10是表示在紅外線照射根據本發明第五實施例的人體檢測傳感器的檢測單元情況下的人體檢測傳感器的結構的部分剖面圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖介紹實例實施例。
第一實施例現在參照圖1A-圖6介紹根據本發明第一實施例的碰撞檢測裝置1。碰撞檢測裝置1適合安裝到車輛80上，從而檢測車輛的碰撞并對碰撞障礙物進行分類、區別。
例如，碰撞檢測裝置1適合用于車輛80的氣囊系統。如圖1A和1B所示，氣囊系統可以包括碰撞檢測裝置1、氣囊控制裝置50和氣囊70等。在發生車輛和人之間碰撞的情況下，氣囊70將在車輛的發動機罩的內部或發動機罩的外部展開，從而可以減少對人的撞擊。
具體地說，當檢測到車輛和人之間的碰撞時，碰撞檢測裝置1將輸出碰撞信號給氣囊控制裝置50。因此，氣囊控制裝置50啟動氣囊70或/和用于提升發動機罩等的提升裝置，用于保護與車輛撞擊的人。相應地，氣囊70可以在被提升的發動機罩的內部或外部展開，從而可以緩沖對人的沖擊。
此外，氣囊控制裝置50可以具有用于準備展開氣囊70的氣囊展開準備裝置51。氣囊展開準備裝置51輸出用于準備展開氣囊70的展開準備信號，例如，用于準備起動氣體產生裝置或準備壓縮氣體以展開氣囊70等。
如圖1B所示，碰撞檢測裝置1具有至少一個人體檢測傳感器30、至少一個物理量傳感器27(撞擊信號輸出單元)以及ECU 21(電子控制單元)，其中人體檢測傳感器30包括紅外線檢測部分和超聲波檢測部分。
人體檢測傳感器30對應第一方向信號輸出單元和第二方向信號輸出單元。ECU 21對應控制單元(碰撞信號輸出單元)。
人體檢測傳感器30的紅外線檢測部分檢測從車輛80附近或接觸車輛80的諸如人等檢測對象(障礙物)所輻射的熱射線的強度，并且在基于所檢測的強度輸出表示檢測對象的存在方向的第一方向信號。
人體檢測傳感器30具有用于發送超聲波的發送部件19(如圖3A所示)。人體檢測傳感器30的超聲波檢測部分檢測由發送部件19發送并被檢測對象反射的超聲波，并基于關于超聲波的檢測結果輸出表示檢測對象的存在方向的第二方向信號。
物理量傳感器27檢測施加于車輛的撞擊，并且基于檢測結果輸出表示撞擊施加于車輛的撞擊信號。
ECU 21確定第一方向信號和第二方向信號之間的差別是否在第一預定范圍內，并且在輸出撞擊信號的情況下輸出碰撞信號，該碰撞信號表示發生了車輛和檢測對象之間的碰撞。
ECU 21可以例如由ASIC(專用集成電路)型的微型計算機構成，其包括CPU(中央處理單元)、RAM(隨機存取存儲器)、ROM(只讀存儲器)、I/O(輸入/輸出接口)、接口(未示出)等。CPU可以通過I/O等與車速傳感器25(速度輸出單元)、物理量傳感器27、人體檢測傳感器30連接，并且通過通信接口等與氣囊控制裝置50連接。
在這種情況下，可以設置兩個人體檢測傳感器30。例如，如圖2A所示，兩個人體檢測傳感器30可以相對于車輛80的寬度方向分別設置在前保險桿84的右側和左側。或者，如圖2B所示，兩個人體檢測傳感器還可以分別設置在車輛80的后視鏡86的后側(不是鏡子表面側)。在圖2A和2B所示的這些情況下，人體檢測傳感器30可以設置成這種狀態，使得人體檢測傳感器30的接收部分40a(圖3B中示出)暴露于檢測對象的一側。
如圖3A和3B所示，人體檢測傳感器30至少具有一個用于檢測人體的檢測單元10；發送部件19，用于發送超聲波；和接收部件40，該接收部件40包括用于接收檢測對象所反射的超聲波的接收部分40a。檢測單元10通過接收部件40安裝于車輛80上，并被接收部件40保護。
接收部件40可以具有四角形平板形狀。在這種情況下，可以設置多個(例如四個)檢測單元10。四個檢測單元10安裝于接收部件40上并且位于車輛的內側。檢測單元10可以按以下方式設置，使得四個檢測單元10在接收部件40的縱橫方向上排列成兩行。在這種情況下，兩行中的每行可以例如設置有兩個檢測單元10。
在這種情況下，接收部件40可以起傳送介質的功能，其用于將超聲波傳送到檢測單元10。而且，紅外線可以通過接收部件40。期望接收部件40由紅外線可以穿過的堅固材料制成(例如，玻璃和硅)。
每個檢測單元10具有檢測部件15。檢測單元10按照以下方式設置，使得彼此相鄰的兩個檢測單元10的檢測部分15的中心之間的距離基本上等于超聲波的半個波長的整數倍。
發送部件19設置成與人體檢測傳感器30相鄰，并按照其中超聲波的發送表面暴露于車輛80的外側的方式安裝。
如圖3B所示，檢測單元10具有半導體板11，該半導體板11的形狀可以基本上是矩形并且具有SOI(絕緣體上硅)結構。半導體板11由可以使紅外線通過的材料制成。
半導體板11包括支撐部件11a(例如由硅制成)、第一絕緣膜11b、硅活化層11c和第二絕緣膜11d。第一絕緣膜11b、硅活化層11c和第二絕緣膜11d依次疊加在支撐部件11a的上表面11m上。就是說，第一絕緣膜11b被設置為接觸上表面11m，并且硅活化層11c位于第一絕緣膜11b和第二絕緣膜11d之間。
通過例如MEMS技術等除去支撐部件11a和第一絕緣膜11b中的每一個的中央部分，從而具有開口。這樣，利用以下方式將支撐部件11a構成平板形狀，即挖空其中央部分，從而具有例如基本為矩形的開口。在這種情況下，將不是中空的硅活化層11c和第二絕緣膜11d構成為具有例如基本為矩形膜形狀。
或者，半導體板11還可以設置有硅板，在該硅板上成膜第一絕緣膜11b。在這種情況下，硅活化層11c可以由在第一絕緣膜11b處成膜并且其中注入離子的多晶硅構成。而且，第二絕緣膜11d在硅活化層11c上成膜。這樣，構成半導體板11。
根據本實施例，膜形狀的振動檢測部分12(例如具有焦電性的壓電式的振動檢測部分12)設置在第二絕緣膜11d上。振動檢測部分12可以具有例如由PZT(鋯鈦酸鉛)制成并與電極13電連接的壓電膜12a。
這樣，構成了檢測部件15，該檢測部件15具有被支撐部件11a提高的端部。具有預定諧振頻率的檢測部件15接收由檢測對象反射并傳送給檢測單元10的超聲波，從而諧振。這樣，振動檢測部分12將由振動(諧振)引起的檢測部件15的位移轉換為電壓信號，從而檢測超聲波。就是說，振動檢測部分12用作超聲波檢測部件。
在這種情況下，檢測單元10(例如通過MEMS技術制造)具有尖銳的諧振頻率，從而具有用于接收超聲波的高靈敏度。因此，可以提高方向信號的檢測精度。
而且，由于振動檢測部分12具有焦電性，因此諸如人體等檢測對象所輻射的熱射線的強度可以由振動檢測部分12檢測。即，壓電式振動檢測單元12還用作紅外線檢測部件。
檢測單元10的支撐部件11a安裝于車輛80的內側的接收部件40的表面上。即，檢測單元10在從車輛80的外側看不見的位置處、經由支撐部件11a附著到接收部件40，使得檢測部件15不接觸接收部件40。因此，可以保護檢測單元10免受外部負載和飛來雜質等的影響。
可選地，接收部件40還可以附著到車輛80的前保險桿84或后視鏡86上，并且該接收部件40由類似于前保險桿84或后視鏡86的材料制成，從而從外部看起來不明顯。
然而，檢測單元10的數量不限于四個，并且檢測單元10的設置也不限于將每兩個檢測單元10在縱橫方向上放置。更加可選地，還可以使用其中集成了多個檢測單元10的芯片。
將車速傳感器25設置成與車輛的車輪82相鄰，以便檢測車輪82的旋轉速度并且將旋轉速度作為車速信號輸出給ECU 21。ECU 21基于從車速傳感器25輸入的車速信號確定車輛的車輪82是否正在旋轉，由此確定車輛是否正在行駛。
物理量傳感器27可以由加速度傳感器，或位移傳感器，或壓力傳感器等構成，從而基于檢測結果來檢測作為物理量(例如加速度、位移和壓力)施加于車輛80的撞擊，并(向ECU 21)輸出表示作用于車輛80上的撞擊的撞擊信號。
物理量傳感器27可以設置在車輛的前保險桿84中。例如，如圖2A和2B所示，多個物理量傳感器27可以嵌入前保險桿84中，并且分別設置在車輛的右側、大致中間和左側。
因此，在發生諸如人等檢測對象和車輛80的前正面、前右側或前左側之間碰撞的情況下，物理量傳感器27可以檢測到由檢測對象施加于車輛的撞擊力。
而且，根據本實施例，在多個物理量傳感器27嵌入前保險桿84中的情況下，可以進行計算程序來分析多個物理量傳感器27的撞擊信號的振幅、輸出時刻、輸出周期、延遲時間等。因此，可以輸出用于表示施加撞擊力的方向的第三方向信號。
在本實施例中，ECU 21與氣囊控制裝置50分開構成。然而，ECU21的功能也可以由氣囊控制裝置50實現。這樣，可以減少部件的數量。
而且，發送部件19也可以與人體檢測傳感器30分開構成。因此，可以使用設置有高聲壓超聲波的發送部件19，從而可以提高檢測對象所反射的超聲波的信號強度。
下面將介紹超聲波和紅外線的檢測。
圖4A和4B分別表示在檢測到超聲波和紅外線的情況下檢測單元10的輸出值隨時間的變化。參照圖4A，接收部件40的接收部分40a接收由發送部件19在時間t1發送并由檢測對象反射的超聲波，并且該超聲波在圖3B所示的接收部件40的厚度方向朝向檢測單元10發送。
接下來，通過接收部件40傳送的超聲波作為固體中的振動(壓縮波)通過支撐部件11a傳送，并且在時間t2和t3之間振動激勵檢測部件15。這樣，由于檢測部件15的振動，隨波形變化的電壓信號在時間t2和t3之間從振動檢測部分12輸出到ECU 21，如圖4A所示。這樣，檢測到超聲波。在這種情況下，可以基于時間差t2-t1來計算車輛80和檢測對象之間的距離。
在這種情況下，碰撞檢測裝置1設置有多個檢測單元10。可以計算檢測單元10接收到的超聲波信號的時間差和相位差。基于這些差值，可以計算檢測對象的存在方向，并且可以輸出表示檢測對象的存在方向的第二方向信號。
根據本實施例，彼此相鄰的兩個檢測單元10的檢測部分15的中心部分之間的距離大致等于超聲波的半波長的整數倍。因此，可以從接收到的超聲波的相位差來檢測時間差。因此，可以以提高的精度檢測接收到的超聲波的時間差。
在這種情況下，由檢測對象輻射的紅外線通過接收部件40和半導體板11，從而到達振動檢測部分12。這樣，如圖4B所示，在時間t4和t5之間，由于振動檢測部分12的焦電性而使電壓信號的輸出值增加。由此，可以檢測紅外線。
在這種情況下，碰撞檢測裝置1設置有多個檢測單元10，這些檢測單元10檢測接收到的紅外線的強度。基于檢測到的強度的分布，可以輸出表示檢測對象的存在方向的第一方向信號。
基于多個檢測單元10的超聲波和紅外線的檢測結果，可以確定碰撞障礙物(檢測對象)是否是人。
如圖5所示，人體檢測傳感器30的檢測單元10輸出電壓信號，該電壓信號的輸出值在時間t6和時間t7之間隨波形而變化。在這種情況下，由超聲波而不是由紅外線檢測到檢測對象。因此，認為檢測對象是沒有熱量的有形物體，例如電線桿。因此，可以確定檢測對象不是人。
如圖5所示，檢測單元10的輸出值在時間t8和時間t9之間以大致矩形的形狀增加。在這種情況下，檢測對象由紅外線檢測到而不是由超聲波檢測到。認為檢測對象是具有熱量的無形物體，例如熱源，如來自管道的排放氣體。這樣，可以確定檢測對象不是人。
在時間t10之后，首先，檢測單元10的輸出值以大致矩形的形狀增加。在時間t11，從發送部件19發送超聲波。在時間t12檢測到由檢測對象反射的超聲波。在時間t12和時間t13之間，具有波形的電壓信號和具有矩形形狀的電壓信號彼此重疊，從而被檢測。
在通過比較第一方向信號和第二方向信號確定超聲波檢測到的檢測對象的存在方向和紅外線檢測到的檢測對象的存在方向彼此基本相同的情況下，認為檢測對象是具有熱量的有形物體。即，可以確定該檢測對象是人。
而且，檢測單元10可以檢測熱射線的強度，從而基于檢測到的強度來測量檢測對象的溫度。一般情況下，由于人的體溫大約為36℃，因此在檢測對象的溫度在預定范圍內時，例如從32℃到43℃，可以確定檢測對象是人。另一方面，在檢測對象的溫度在預定范圍以外時，可以確定檢測對象是除了人以外的固定物體。
接著，將參照圖6介紹由ECU 21等執行的碰撞檢測過程。
在這種情況下，例如，通過定時器中斷等在每個預定周期(例如5ms)，ECU 21重復執行儲存在ECU 21中的檢測程序，從而重復執行碰撞檢測過程。
根據圖6所示的碰撞檢測過程，在初始化過程后，執行步驟S101，以提取各種傳感器數據。具體地說，將來自人體檢測傳感器30的第一方向信號和第二方向信號、來自物理量傳感器27的第三方向信號以及來自車速傳感器25的車速信號分別輸入到ECU 21。
然后，在步驟S103，人體檢測傳感器30確定超聲波是否檢測到障礙物。即，基于在步驟S101提取的第二方向信號(來自人體檢測傳感器30)確定是否存在障礙物。
在確定存在障礙物的情況下(即，在步驟S103，確定為“是”)，執行步驟S105。另一方面，在不確定存在障礙物的情況下(即，在步驟S103，確定為“否”)，不必展開氣囊70。這樣，結束圖6所示的過程。
在步驟S105，確定人體檢測傳感器30的紅外線是否檢測到輻射熱射線的熱源。即，基于在步驟S101提取的第一方向信號(來自人體檢測傳感器30)確定是否存在熱源。
這樣，在確定存在熱源的情況下(即，在步驟S105確定為“是”)，則將執行步驟S107。另一方面，在不確定存在熱源的情況下(即，在步驟S105確定為“否”)，則檢測對象不是人的概率很高，從而不需要展開氣囊70。這樣，結束圖6所示的過程。
或者，在步驟S105，除了上述確定之外，還可以確定熱源的溫度是否在預定范圍內。即，在步驟S101，還從人體檢測傳感器30提取表示熱源溫度的溫度信號。基于所提取的溫度信號，確定熱源的溫度是否在預定范圍內。
在確定熱源的溫度在預定范圍內的情況下，熱源是人的概率高。這樣，將執行步驟S107。另一方面，在不確定熱源的溫度在預定范圍內的情況下，熱源不是人的概率高。因此，不必展開氣囊70。然后，結束圖6所示的過程。
在步驟S107，確定障礙物的存在方向和熱源的存在方向是否基本相同。即，將在步驟S101從人體檢測傳感器30提取的第一方向信號和第二方向信號進行相互比較，并且確定它們之間的差是否在第一預定范圍內。
第一方向信號和第二方向信號可以作為相對于車輛80的行駛方向的角度信號而獲得。因此，例如，在第一方向信號和第二方向信號之間的差小于或等于5度的情況下，確定第一方向信號和第二方向信號基本上彼此相同。這樣，可以確定障礙物的存在方向和熱源的存在方向基本上相同。
然后，在確定障礙物的存在方向和熱源的存在方向基本相同的情況下(即，在步驟S107確定為“是”)，則將執行步驟S111。
另一方面，在不確定障礙物的存在方向和熱源的存在方向基本上相同的情況下(即，在步驟S107確定為“否”)，則可以確定障礙物不是人，這是因為熱源和障礙物分別存在于不同的方向。因此，不必展開氣囊70。然后，在步驟S109，進行警告，以通知存在障礙物。此后，結束圖6所示的碰撞檢測過程。
在步驟S111，執行進程，以將展開準備信號輸出給氣囊展開準備裝置51，從而由氣囊展開準備裝置51準備展開氣囊。
就是說，在步驟S107確定在車輛80的行駛方向上存在人的情況下，通過從ECU 21向氣囊展開準備裝置51輸出的展開準備信號，準備展開氣囊70(例如，準備點燃氣體產生裝置)。然后，將執行步驟S113。
在步驟S113，確定物理量傳感器27是否檢測到對車輛80的撞擊。即，基于是否具有在步驟S101提取的撞擊信號，確定檢測對象是否與車輛80碰撞。
在確定檢測對象與車輛碰撞的情況下(即，在步驟S113確定為“是”)，則將執行步驟S115。另一方面，在不確定檢測對象與車輛碰撞的情況下(即，在步驟S113確定為“否”)，則結束圖6所示的碰撞檢測過程。
在步驟S115，確定人的存在方向和撞擊方向是否基本相同。即，將在步驟S101從物理量傳感器27提取的第三方向信號分別與在步驟S101從人體檢測傳感器30提取的第一方向信號和第二方向信號相比較，并確定它們之間的差是否分別在第二預定范圍內和第三預定范圍內。
例如，在確定第三方向信號和第一方向信號之間的差小于或等于5度并且第三方向信號和第二方向信號之間的差小于或等于5度的情況下，則確定人的存在方向與撞擊方向基本相同。即，在步驟S115確定為“是”。這樣，將執行步驟S117。
另一方面，在不確定人的存在方向和撞擊方向基本相同的情況下，則在步驟S115確定為“否”。即，例如，人的接近方向(例如車輛80的前方右側)不同于由樹等撞擊車輛80的方向(例如，車輛80的前方左側)。在這種情況下，可以確定靠近或接觸車輛的人與被物理量傳感器27檢測到的撞擊不直接相關，并且人沒有與車輛碰撞。因此，結束圖6所示的碰撞檢測過程。
接著，在步驟S117，基于在步驟S101提取的車速信號來確定車輛是否正在行駛。
在確定車輛正在行駛的情況下(即，在步驟S117確定為“是”)，則將執行步驟S119。在步驟S119，將表示在車輛80和人之間發生碰撞的碰撞信號輸出給氣囊控制裝置50，從而保護人。
另一方面，在不確定車輛正在行駛的情況下(即，在步驟S117確定為“否”)，則結束圖6所示的碰撞檢測過程。
在步驟S119，將碰撞信號輸出給氣囊控制裝置50。已經接收到碰撞信號的氣囊控制裝置50啟動發動機罩的提升裝置并執行氣囊70的展開控制，從而在被提升的發動機罩的內側或外側處展開氣囊70。這樣，通過展開的氣囊70可以緩沖作用于與車輛80碰撞的人上的撞擊。
可選地，還可以這樣構成碰撞檢測過程，以在步驟S119執行碰撞信號的輸出過程，而不執行步驟S117的上述確定過程。
就是說，在不確定車輛是否正在行駛的情況下，如果在步驟S107確定了檢測對象是人(即，在步驟S107確定為“是”)、在步驟S113確定輸出了撞擊信號(即，在步驟S113確定為“是”)以及在步驟S115確定了人的存在方向和撞擊方向基本相同(即，在步驟S115確定為“是”)，則將執行步驟S119。在步驟S119，將撞擊信號輸出給氣囊控制裝置50。因此，當兩輪車輛等與停放的車輛80撞擊時，兩輪車輛等中的人可以被展開的氣囊70保護。
更可選地，碰撞檢測過程還可以構成為在步驟S105確定熱源的溫度在預定范圍內的情況下，在步驟S119執行碰撞信號的輸出過程，而不執行步驟S115、S117的上述確定過程。
即，例如，即使當具有類似于人的質量性能和硬度性能的固定物體與車輛80碰撞時，基于在步驟S105的溫度信號也不會將該固定物體確定為人(即，在步驟S105確定為“否”)。因此，在步驟S105基于溫度信號確定檢測對象是人(即，在步驟S105確定為“是”)并且在步驟S113輸出撞擊信號(即，在步驟S113確定為“是”)的情況下，即使沒有在步驟S115和S117的確定過程，也可以基本檢測人和車輛80之間的碰撞。這樣，可以限制錯誤檢測。
接著，將介紹碰撞檢測裝置的效果。
根據本實施例，碰撞檢測裝置1可以安裝到例如車輛80上。在這種情況下，人體檢測傳感器30檢測由靠近或接觸車輛的檢測對象所輻射的熱射線的強度，基于檢測到的強度輸出表示檢測對象的存在方向的第一方向信號，并且檢測由檢測對象所反射的超聲波并基于檢測結果輸出表示檢測對象的存在方向的第二方向信號。此外，提供物理量傳感器27來檢測施加于車輛80的撞擊并且在檢測結果的基礎上輸出表示撞擊施加于車輛80的撞擊信號。
這樣，在確定第一方向信號和第二方向信號之間的差別在第一預定范圍內并輸出撞擊信號的情況下，ECU 21可以輸出碰撞信號，該碰撞信號表示發生了車輛80與人之間的碰撞。
由于人體檢測傳感器30檢測到輻射熱射線的檢測對象的方向和反射超聲波的檢測對象的方向，因此在確定第一方向信號和第二方向信號之間的差別在第一預定范圍內的情況下，ECU 21可以確定檢測對象是有形物體并且熱源是人。
由于在只輸出第一方向信號的情況下可以確定檢測對象是無形的熱源，而在只輸出第二方向信號的情況下可以確定檢測對象是不輻射熱射線的物體，因此基本可以將人與人以外的物體區別開來。這樣，可以限制錯誤檢測。
在ECU 21確定第三方向信號和第一方向信號之間的差別在第二預定范圍內以及第三方向信號和第二方向信號之間的差別在第三預定范圍內的情況下，即在施加于車輛80的撞擊方向和檢測對象的存在方向基本相同的情況下，將輸出碰撞信號。在施加于車輛的撞擊方向不同于檢測對象的存在方向的情況下，不輸出碰撞信號。
因此，在人的接近方向(接近于車輛80)不同于由諸如電線桿等固定物體對車輛的撞擊方向的情況下，不輸出碰撞信號。因此，甚至在人以不同方向在與固定物體施加撞擊的同時接近車輛的情況下，也可以限制錯誤檢測。
因為在基于來自車速傳感器25的車速信號確定車輛80正在行駛的情況下，輸出碰撞信號，因此在車輛停放的情況下，即在車輛不移動的情況下，不輸出碰撞信號。因此，該碰撞檢測裝置可以主要在車輛正在行駛從而容易發生與人的交通事故時才執行其功能。因此，可以更切實可行地限制錯誤檢測。
在確定第一方向信號和第二方向信號之間的差別在第一預定范圍內的情況下，ECU 21預先識別到人作為檢測對象而存在，以便將展開準備信號輸出到氣囊展開準備裝置51，從而氣囊展開準備裝置51可以準備展開氣囊70。這樣，可以快速展開氣囊70。
檢測單元10可以檢測從檢測對象所輻射的熱射線的強度并經由超聲波引起的振動來檢測超聲波，其中該超聲波由檢測對象反射并且被傳送到檢測單元10。
由于檢測單元10設置有用于檢測超聲波和紅外線的檢測部件15，因此檢測單元10可以輸出第一方向信號和第二方向信號。因此，不同方向信號之間的比較就變得很容易，而且可以提高比較的精度。而且，由于單個檢測單元10可用作超聲波檢測部分和紅外線檢測部分，因此可以減少部件數量。這樣，可以縮小碰撞檢測裝置1的尺寸。
此外，由于接收部件40所接收的超聲波可以通過支撐部件11a傳送給檢測部件15(檢測部件15將由于傳送給它的超聲波而振動)，其中支撐部件11a提升檢測部件15的端部從而支撐它，因此超聲波可以作為固體振動來傳送。這樣，可以減少超聲波的衰減，從而可以將超聲波有效地傳送給檢測部件15。
而且，由于支撐部件11a附著的位置與接收部件40的接收部分40a的位置不同，使得檢測部件15接觸不到接收部件40，因此即使在接收部件40由于外力而移動到檢測部件15的一側時，也可以限制檢測部件15由于接觸接收部件40而被損傷。
由于接收部件40由可以通過紅外線的材料制成，因此紅外線可以通過接收部件40到達檢測部件15。因此，不需要附加提供作為反射部件的部件來將紅外線傳送到檢測部件15。這樣，就可以縮小碰撞檢測裝置1的尺寸。
根據本實施例，振動檢測部分12由具有焦電性的壓電材料構成，從而檢測部件15可以構成為用作超聲波檢測部分和紅外線檢測部分。而且，振動檢測部件12具有尖銳的諧振頻率并且超聲波的接收靈敏度很高，從而可以提高檢測信號的檢測精度。
根據本發明的第二實施例，如圖7所示，人體檢測傳感器30的振動檢測部分12可以設置在不同于上述第一實施例的位置上。
在這種情況下，振動檢測部分12還可以設置在支撐部件11a的一側的硅活化層11c的表面處。這樣，紅外線可以在不穿過半導體板11的情況下到達振動檢測部分12，從而可以將板11構成為相對于紅外線是不透明的。而且，由于可以減小紅外線的衰減，因此可以提高人體檢測傳感器30的靈敏度。
在上述實施例中，提供壓電式振動檢測部分12用于檢測單元10的檢測部件15。然而，該振動檢測部分12不限于壓電式振動檢測部件。
例如，根據本發明的第二實施例，可以使用電容式振動檢測部分12。該振動檢測部件在振動表面上具有紅外線吸收膜18(紅外線感應膜)，并且利用電極16和17之間的電容變化來檢測超聲波。由于電容式振動檢測部分12具有很寬的諧振頻率，因此可以增加檢測單元10的容許偏離范圍。因此，可以提高良率。
如圖8A所示，電容式振動檢測部分12具有形成在第一絕緣膜11b處的第一電極16以及由可以通過紅外線的材料制成的第二電極17。第二電極17面向第一電極16，從而其間具有預定間隙。
感測紅外線并輸出電壓信號的紅外線感應膜18設置在第二電極17的表面上。在這種情況下，紅外線感應膜18可以由例如碳、石墨、金黑膜、白金黑膜、SiON等構成。第一電極16具有通孔16a，該通孔16a設置成用于限制由振動所引起的空氣阻尼的影響。
在這種情況下，超聲波傳送路徑類似于壓電式振動檢測部分12。當電容式振動檢測部分12接收到超聲波而振動時，第一電極16和第二電極17之間的間隙將發生變化，從而由第一電極16和第二電極17構成的電容器的電容將變化。這樣，可以檢測到超聲波。而且，紅外線通過第一電極16的通孔16a并傳送給第二電極17，從而到達紅外線感應膜18。這樣，可以檢測到紅外線。
可選地，如圖8B所示，第一電極16的設置位置和第二電極17的設置位置還可以相對于圖8A所示的情況互換。在這種情況下，紅外線感應膜18可以設置在支撐部件11a的一側的第二電極17的振動表面上。這樣，紅外線可以在不通過第二電極17的情況下傳送到紅外線感應膜18，從而可以減少紅外線的衰減。
根據本發明的第四實施例，面向檢測部件15的接收部件40的至少一部分以如此方式構成，使得與通過接收部件40的其他部分相比，紅外線更容易通過接收部件40的該部分。
例如，如圖9所示，接收部件40可以設置有面向檢測部件15的透射部分40b。透射部分40b比接收部件40的其他部分更薄，從而紅外線可以很容易地通過該透射部分40b。
可選地，透射部分40b還可以由某種材料構成，紅外線通過該種材料比紅外線通過接收部件40的其他部分的材料更容易。在這種情況下，透射部分40b插入在位于接收部件40的通孔中。透射部分40b設置成面向檢測部件15。
這樣，可以減少在紅外線到達檢測部件15之前由于被接收部件40吸收等導致的紅外線衰減的程度，從而可以提高檢測單元10的靈敏度。
根據本發明的第五實施例，參照圖10，可以在車輛80中設置用于反射紅外線IR的反射部件62，并且可以將反射部件62設置成與接收部件40相鄰。在這種情況下，車輛80設置有將紅外線IR引入到接收部件40中的引入路徑。
車輛80具有開口，該開口設置在引入路徑中并被玻璃部件61阻擋。在這種情況下，反射部件62所反射的紅外線IR從車輛80的內側照射檢測部件15。
這樣，即使在人體檢測傳感器30直接附著到車輛80的保險桿的背側的情況下或者在接收部件40由相對于紅外線不透明的金屬構成的情況下，超聲波U可以經由接收部件40傳送到檢測部件15，并且紅外線IR可以通過反射部件62引入到檢測部件15。
例如，碰撞檢測裝置1的人體檢測傳感器30和物理量傳感器27可以附著到位于車輛80后部的后保險杠85(參照圖1A)上。這樣，類似于設置在車輛80的前部的氣囊系統，在車輛80倒車時發生車輛80和人之間的碰撞的情況下，設置在車輛80后部的氣囊70可以展開。
而且，在上述實施例中，檢測單元10具有用于檢測超聲波和紅外線的檢測部件15。然而，檢測單元10還可以設置超聲波傳感器，其用于檢測由檢測對象所反射的超聲波；以及紅外線傳感器，其用于檢測由檢測對象所輻射的熱射線的強度。即，超聲波傳感器和紅外線傳感器彼此分開構成。例如，超聲波傳感器可以設置在車輛80的前保險桿84上(如圖2A所示)。紅外線傳感器可以設置在后視鏡86的后側(如圖2B所示)。
這樣，就沒有障礙物(除了擋風玻璃)妨礙紅外線從車輛80的前側傳送到后視鏡86的后側。因此，可以限制錯誤檢測。
權利要求
1.一種用于車輛的碰撞檢測裝置，其特征在于第一方向信號輸出單元(30)，其用于檢測從靠近或接觸車輛的檢測對象所輻射的熱量的強度，并且基于檢測到的強度輸出對應于所述檢測對象的存在方向的第一方向信號；安裝在該車輛上的發送部件(19)，其用于發送超聲波；第二方向信號輸出單元(30)，其用于檢測由所述發送部件(19)發送并由檢測對象反射的超聲波，并且基于關于該超聲波的檢測結果輸出對應于所述檢測對象的存在方向的第二方向信號；撞擊信號輸出單元(27)，其用于檢測所述車輛上的撞擊并且基于關于所述撞擊的檢測結果輸出表示所述撞擊施加于所述車輛的撞擊信號；以及控制單元(21)，在所述控制單元(21)確定所述第一方向信號和所述第二方向信號之間的差別在第一預定范圍內并且所述撞擊信號被輸出的情況下，該控制單元(21)確定在所述車輛與人之間發生了碰撞。
2.根據權利要求1所述的碰撞檢測裝置，其中當確定在所述車輛與人之間發生了所述碰撞時，所述控制單元(21)輸出碰撞信號。
3.根據權利要求2所述的碰撞檢測裝置，其中所述撞擊信號輸出單元(27)還基于關于所述車輛上的撞擊的所述檢測結果輸出表示施加于所述車輛的所述撞擊的方向的第三方向信號；并且在所述控制單元(21)確定所述第三方向信號和所述第一方向信號之間的差別在第二預定范圍內并且所述第三方向信號和所述第二方向信號之間的差別在第三預定范圍內的情況下，該控制單元(21)輸出所述碰撞信號。
4.根據權利要求2或3所述的碰撞檢測裝置，還包括速度信號輸出單元(25)，其用于檢測所述車輛的速度并輸出與其對應的速度信號，其中當基于所述速度信號確定所述車輛正在行駛時，所述控制單元(21)進一步輸出所述碰撞信號。
5.根據權利要求1到3中任一項所述的碰撞檢測裝置，其中所述車輛具有氣囊(70)，其用于緩沖與車輛碰撞時對人的撞擊；以及氣囊展開準備單元(51)，在向其輸入展開準備信號時，該氣囊展開準備單元(51)準備展開氣囊(70)；并且在所述控制單元(21)確定所述第一方向信號和所述第二方向信號之間的差別在所述第一預定范圍內的情況下，所述控制單元(21)將所述展開準備信號輸出給所述氣囊展開準備單元(51)。
6.根據權利要求1到3中任一項所述的碰撞檢測裝置，其中所述第一方向信號輸出單元和所述第二方向信號輸出單元由單個單元(30)構成，該單元(30)包括接收部件(40)、檢測部件(15)和支撐部件(11a)；所述接收部件(40)具有用于接收由所述檢測對象反射的所述超聲波的接收部分(40a)，并且所述接收部件(40)以如此方式安裝到所述車輛上，使得所述接收部分(40a)暴露于所述車輛的外側；所述檢測部件(15)檢測由所述檢測對象輻射的熱射線的強度并由于傳送給它的所述反射超聲波而振動，從而檢測超聲波，所述檢測部件(15)的端部被所述支撐部件(11a)提升并維持；所述支撐部件(11a)附著到所述接收部件(40)的位置不同于所述接收部分(40a)的位置，使得所述檢測部件(15)不接觸所述接收部分(40a)；并且所述接收部件(40)所接收的所述超聲波通過所述支撐部件(11a)可傳送到所述檢測部件(15)。
7.根據權利要求6所述的碰撞檢測裝置，其中所述接收部分(40a)由紅外線能夠通過的材料構成。
8.根據權利要求7所述的碰撞檢測裝置，其中面向所述檢測部件(15)的所述接收部分(40a)的至少一部分以如此方式構成，使得所述紅外線通過所述接收部分(40a)的該部分比通過所述接收部分(40a)的其他部分更容易。
9.根據權利要求7或8所述的碰撞檢測裝置，其中所述檢測部件(15)具有壓電式振動檢測部分(12)，該振動檢測部分(12)由具有焦電性的壓電材料制成。
10.根據權利要求7或8所述的碰撞檢測裝置，其中所述檢測部件(15)具有電容式振動檢測部分(12)，該電容式振動檢測部分(12)包括設置在所述振動檢測部分(12)的振動表面上的紅外線吸收膜(18)，用以檢測紅外線。
11.根據權利要求1到3、7和8中任一項所述的碰撞檢測裝置，其中所述車輛的前部和后部中的至少一個設置有所述第一方向信號輸出單元(30)和所述第二方向信號輸出單元(30)。
12.根據權利要求1到3、7和8中任一項所述的碰撞檢測裝置，其中所述撞擊信號輸出單元(27)由加速度傳感器、位移傳感器和壓力傳感器中的一個構成；并且所述車輛的前部和后部中的至少一個設置有所述撞擊信號輸出單元(27)。
13.根據權利要求2所述的碰撞檢測裝置，其中來自所述控制單元(21)的所述碰撞信號被輸入到所述車輛的氣囊控制裝置(50)，從而使所述車輛的氣囊(70)展開，以保護人。
全文摘要
用于車輛的碰撞檢測裝置包括第一方向信號輸出單元(30)，其檢測靠近或接觸車輛的檢測對象所輻射的熱射線的強度，從而輸出第一方向信號；第二方向信號輸出單元(30)，其檢測由發送部件(19)發送并被檢測對象反射的超聲波，從而輸出第二方向信號；撞擊信號輸出單元(27)，其檢測車輛上的撞擊以輸出撞擊信號；以及控制單元(21)。在確定第一方向信號和第二方向信號之間的差別在第一預定范圍內并且輸出撞擊信號的情況下，該控制單元(21)確定發生了車輛與人之間的碰撞。
文檔編號G01S15/93GK101054078SQ20071009605
公開日2007年10月17日 申請日期2007年4月10日 優先權日2006年4月11日
發明者杉浦真紀子, 吉田貴彥, 豐田稻男 申請人:株式會社電裝