7615903 生体検知装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-08

(45)【発行日】2025-01-17

(54)【発明の名称】生体検知装置

(51)【国際特許分類】

   B60N 2/90 20180101AFI20250109BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20250109BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20250109BHJP

   G01B 11/24 20060101ALI20250109BHJP

   G01S 17/32 20200101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

B60N2/90

G01C3/06 120R

G01C3/06 140

G01B11/00 Z

G01B11/24 A

G01S17/32

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021098029

(22)【出願日】2021-06-11

(65)【公開番号】P2022189451

(43)【公開日】2022-12-22

【審査請求日】2024-04-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大谷 隆史

【審査官】沼田 規好

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－０７８６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０８５７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０６０４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２１９６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１２９３４３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｎ ２／９０

Ｇ０１Ｃ ３／０６

Ｇ０１Ｂ １１／００

Ｇ０１Ｂ １１／２４

Ｇ０１Ｓ １７／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の室内に周波数変調されたレーザ光を送信波として送信し、前記送信波が前記室内の物体により反射されることにより発生する反射波を受信するセンサと、
前記反射波の強度分布に基づいて前記室内の三次元マップ情報を生成する第１生成部と、
前記反射波のドップラシフトに基づいて前記室内の物体の速度に関する速度情報を生成する第２生成部と、
前記三次元マップ情報と前記速度情報とに基づいて前記室内の子供を検知する第１検知部と、
前記室内のシートの位置を検知する第２検知部と、
前記第１検知部により検知された子供の位置と前記第２検知部により検知された前記シートの位置とに基づいて、前記子供がチャイルドシートに着座しているか否かを判定する判定部と、
を備える生体検知装置。

【請求項2】

前記判定部は、前記子供の所定部分の位置が前記シートの所定部分の位置に対して前方且つ上方にそれぞれ閾値以上ずれている場合に、前記子供が前記チャイルドシートに着座していると判定する、
請求項１に記載の生体検知装置。

【請求項3】

前記子供の所定部分の位置は、前記三次元マップ情報における前記子供の存在領域の重心位置である、
請求項１又は２に記載の生体検知装置。

【請求項4】

前記反射波のドップラシフトに基づいて前記室内の人物の心拍に関する情報を生成する第３生成部、
を更に備える請求項１～３のいずれか１項に記載の生体検知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体検知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、電波を人物に照射し、反射波のドップラシフトを周波数解析することで生体情報（心拍数等）を算出する技術がある。また、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式の電波の送受信に基づいて、車両（乗用車等）の室内の人物（乗員）の有無を判定する技術がある。ＦＭＣＷ方式では、電波を照射し、反射波が反射した位置とその位置の速度をドップラシフトから求めることができる。これらの技術を組み合わせれば、室内の人物やその生体情報を検知できる。また、距離画像センサを用いて取得される物体の画像的特徴（頭や肩の有無等）に基づいて、車両の室内に存在する大人とチャイルドシートに着座している子供とを判別する技術がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－２０２９２１号公報

【文献】特開２０１２－１２７８１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、人物等を検知するために送受信される電波として透過性の高い電波を用いると、送信波が車両の金属構造部分まで透過するため、金属構造部分からの反射波の信号レベルが高くなり、人物等の検知精度が低下する場合がある。また、画像的特徴から人物の種別や状態（子供であるか否か、チャイルドシートに着座しているか否か等）を判別しようとする場合、例えば当該人物が毛布を被っていた場合等に正確に判別できない可能性が高い。

【0005】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、車両の室内に存在する人物の種別や状態を高精度で判別可能な生体検知装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施形態としての生体検知装置は、車両の室内に周波数変調されたレーザ光を送信波として送信し、送信波が室内の物体により反射されることにより発生する反射波を受信するセンサと、反射波の強度分布に基づいて室内の三次元マップ情報を生成する第１生成部と、反射波のドップラシフトに基づいて室内の物体の速度に関する速度情報を生成する第２生成部と、三次元マップ情報と速度情報とに基づいて室内の子供を検知する第１検知部と、室内のシートの位置を検知する第２検知部と、第１検知部により検知された子供の位置と第２検知部により検知されたシートの位置とに基づいて、子供がチャイルド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。

【0007】

上記構成によれば、周波数変調されたレーザ光を送受するセンサ（ＬｉＤＡＲセンサ等）により取得される三次元マップ情報と速度情報とに基づいて室内の子供が検知され、子供とシートとの位置関係に基づいて子供がチャイルドシートに着座しているか否かが判定される。これにより、車両の室内に存在する人物の種別や状態を高精度で判別できる。

【0008】

また、判定部は、子供の所定部分の位置がシートの所定部分の位置に対して前方且つ上方にそれぞれ閾値以上ずれている場合に、子供がチャイルドシートに着座していると判定してもよい。

【0009】

子供がチャイルドシートに着座している場合、子供の位置は、子供が通常のシートに着座している場合より前方且つ上方へずれる。そのため、上記のような判別を行うことにより、子供がチャイルドシートに着座しているか否かを正確に判定できる。

【0010】

また、子供の所定部分の位置は、三次元マップ情報における前記子供の存在領域の重心位置であってもよい。

【0011】

これにより、画像センサ等を用いることなく正確に子供の位置を推定でき、当該子供がチャイルドシートに着座しているか否かを正確に判定できる。

【0012】

また、生体検知装置は、反射波のドップラシフトに基づいて室内の人物の心拍に関する情報を生成する第３生成部、を更に備えてもよい。

【0013】

これにより、人物の種別や状態を考慮した生体情報を生成できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、実施形態における車両の構成の一例を示す図である。

【図2】図２は、実施形態のＬｉＤＡＲセンサ及び制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

【図3】図３は、実施形態におけるＦＭＣＷ方式による信号処理の概要を示す図である。

【図4】図４は、実施形態における人物検知部により大人及び子供が検知された状態の一例を示す図である。

【図5】図５は、実施形態におけるシート位置の一例を示す図である。

【図6】図６は、実施形態において子供がシートに直接着座している状態の一例を示す図である。

【図7】図７は、実施形態において子供がチャイルドシートに着座している状態の一例を示す図である。

【図8】図８は、実施形態における生体検知装置による処理の一例を示すフローチャートである。

【図9】図９は、第１変形例における車両の一例を示す図である。

【図10】図１０は、第２変形例におけるＬｉＤＡＲセンサの利用方法の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、並びに当該構成によってもたらされる作用、結果、及び効果は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能であるとともに、基本的な構成に基づく種々の効果や派生的な効果のうち、少なくとも一つを得ることが可能である。

【0016】

図１は、実施形態における車両Ｃの構成の一例を示す図である。車両Ｃの室内に、生体検知装置１を構成するＬｉＤＡＲセンサ２（センサ）と制御装置３とが配置されている。ＬｉＤＡＲセンサ２は室内の天井部分に設置されている。制御装置３は、例えば、室内の前端部に設けられているダッシュボード内に設置されている。

【0017】

シートＳには乗員Ｍ（人物）が座っている。以下では、生体検知装置１によって乗員Ｍの存在を検知するとともに、乗員Ｍの種別や状態を判別することについて説明する。

【0018】

図２は、実施形態のＬｉＤＡＲセンサ２及び制御装置３の機能構成の一例を示すブロック図である。ＬｉＤＡＲセンサ２は、送信部２１及び受信部２２を備える。

【0019】

送信部２１は、車両Ｃの室内に、周波数変調したレーザ光を送信波として広範囲に送信（照射）する。受信部２２は、送信波が室内の物体によって反射することによって発生する反射波を受信する。

【0020】

制御装置３は、例えば、ハードウェアプロセッサ、メモリ等が搭載された集積回路を有するＭＣＵ（Micro Controller Unit）等により構成される。制御装置３は、ＡＤＣ（Analog-to-Digital Converter）３１、処理部３２、及び記憶部３３を備える。

【0021】

ＡＤＣ３１は、ＬｉＤＡＲセンサ２の受信部２２から取得したアナログ信号をデジタル信号に変換して処理部３２に出力する。

【0022】

記憶部３３は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置である。記憶部３３は、処理部３２が実行するプログラム、プログラムの実行に必要なデータ、プログラムの実行によって生成されたデータ等を記憶する。本実施形態における記憶部３３は、設定情報３３１、三次元マップ情報３３２、速度情報３３３、シート位置情報３３４、生体情報３３５、着座情報３３６等を記憶する。

【0023】

設定情報３３１は、生体検知装置１の機能を実現するための各種閾値を含む。閾値は、例えば、人物を検知するための閾値、大人と子供を識別するための閾値、子供がチャイルドシートに着座しているか否かを判定するための閾値、人物の生体信号か否かを判定するための閾値等であり得る。

【0024】

三次元マップ情報３３２は、マップ情報生成部３２１によって反射波の強度分布に基づいて生成される、室内の三次元の物体配置状態を示す情報である。強度分布とは、三次元空間（車両Ｃの室内）における反射源の位置と反射波の強度との対応関係を示す情報である。

【0025】

速度情報３３３は、速度情報生成部３２２によって反射波のドップラシフトに基づいて生成される、室内に存在する物体の速度（動き）を示す情報である。速度情報３３３には、物体の動きの方向を示す情報が含まれてもよい。

【0026】

シート位置情報３３４は、シート位置検知部４２３によって検知される、車両Ｃに搭載されたシート（後部座席、助手席、運転席等）の位置を示す情報である。

【0027】

生体情報３３５は、生体情報生成部３２６によって生成される、人物（乗員Ｍ）の生体情報である。生体情報とは、例えば、心拍数や人物の状態（心拍数等から推測される体調、精神状態等）であり得る。

【0028】

着座情報３３６は、判定部３２５によって判定される、人物のシートＳへの着座状態を示す情報である。着座情報３３６には、子供がチャイルドシートに着座しているか否かを示す情報等が含まれる。

【0029】

ここで、ＦＭＣＷ方式による信号処理の概要について説明する。図３は、実施形態におけるＦＭＣＷ方式による信号処理の概要を示す図である。（Ａ）に示すように、まず、ＬｉＤＡＲセンサ２の送信部２１から、車両Ｃの室内に、ＦＭＣＷ変調したレーザ光が送信される。そして、ＬｉＤＡＲセンサ２の受信部２２が反射波を受信する。

【0030】

次に、（Ｂ）に示すように、室内における反射波の強度分布に基づいて室内の三次元マップ情報が作成される。この三次元マップ情報には、室内に存在する物体（乗員Ｍ、シートＳ等）の位置や大きさを示すラベリング領域Ｄが含まれる。

【0031】

次に、（Ｃ）に示すように、上記のような三次元マップ情報と、反射波のドップラシフトに基づく速度情報とに基づいて、乗員Ｍが検知される。例えば、室内に存在する複数の物体のうち、所定の速度（動き）を有する物体を乗員Ｍと判定できる。また、反射波のドップラシフトに基づいて、乗員Ｍの生体情報（心拍数等）を算出することもできる。

【0032】

以下に、図２を参照して処理部３２の処理の詳細について説明する。

【0033】

処理部３２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサによって構成される。処理部３２は、記憶部３３に格納されたプログラムを読み込んで演算処理を実行する。処理部３２は、機能部として、マップ情報生成部３２１（第１生成部）、速度情報生成部３２２（第２生成部）、人物検知部３２３（第１検知部）、シート位置検知部３２４（第２検知部）、判定部３２５、及び生体情報生成部３２６（第３生成部）を備える。なお、各部３２１～３２６の一部又は全部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を含む回路等のハードウェアによって構成してもよい。

【0034】

マップ情報生成部３２１は、ＡＤＣ３１から取得した反射波情報に基づいて室内の三次元マップ情報３３２を生成し、記憶部３３に保存する。

【0035】

速度情報生成部３２２は、ＡＤＣ３１から取得した反射波情報に基づいて室内の存在する物体の速度を示す速度情報３３３を生成し、記憶部３３に保存する。

【0036】

人物検知部３２３は、設定情報３３１、三次元マップ情報３３２、速度情報３３３等に基づいて車両Ｃの室内に存在する乗員Ｍを検知する。また、人物検知部３２３は、当該乗員Ｍが子供であるか否かを検知する。乗員Ｍが子供であるか否かは、例えば、設定情報３３１と、三次元マップ情報３３２に含まれるラベリング領域Ｄの大きさを示す情報との比較により検知できる。

【0037】

シート位置検知部３２４は、シートＳの位置を検知する。シートＳの位置の検知方法は特に限定されるべきものではないが、例えば、シートＳのスライド機構に設置されたセンサの検知信号や、三次元マップ情報３３２等に基づいて検知できる。シートＳの位置を示すシート位置情報３３４は、記憶部３３に保存される。

【0038】

判定部３２５は、人物検知部３２３により検知された子供の位置と、シート位置情報３３４とに基づいて、当該子供がチャイルドシートに着座しているか否かを判定する。判定部３２５による具体的な判定方法については後述する。

【0039】

生体情報生成部３２６は、ＡＤＣ３１から取得した反射波情報に基づいて、人物検知部３２３により検知された乗員Ｍの生体情報（心拍数等）を生成する。生成された生体情報は、記憶部３３に保存される。

【0040】

図４は、実施形態における人物検知部３２３により大人Ｍａ及び子供Ｍｃが検知された状態の一例を示す図である。例えば、人物に対応するラベリング領域Ｄ（図２参照）の大きさ等に基づいて、当該人物の体格を推定し、体格が閾値以下である場合には当該人物は子供Ｍｃであると推定できる。

【0041】

図５は、実施形態におけるシート位置Ｐｓの一例を示す図である。図５において、デフォルトの位置にあるシートＳと、前方にスライドされた状態のシートＳとが例示されている。シート位置Ｐｓは、シートＳの所定部分の位置であり、ここではシートＳの着座部（バックレストの部分を除く）の中央部の位置である。シート位置Ｐｓはこれに限定されるものではなく、シートＳの他の部分の位置であってもよい。シート位置Ｐｓは、シートＳの動きに応じて変位する。シートＳの動きは、水平方向のスライドだけでなく、上下方向や斜め方向への動きであってもよい。

【0042】

図６は、実施形態において子供ＭｃがシートＳに直接着座している状態の一例を示す図である。図７は、実施形態において子供ＭｃがチャイルドシートＳｃに着座している状態の一例を示す図である。

【0043】

図６及び図７において、シート位置Ｐｓと子供位置Ｐｍとが例示されている。子供位置Ｐｍは、子供Ｍｃの所定部分の位置であり、例えば三次元マップ情報３３２における当該子供Ｍｃの存在領域（ラベリング領域Ｄ）の重心位置等であり得る。このような子供位置Ｐｍを採用することにより、画像解析等を用いることなく子供Ｍｃの位置を推定できる。なお、子供位置Ｐｍは、子供Ｍｃの頭部の位置等であってもよい。また、図６及び図７において、シート位置Ｐｓに対する子供位置Ｐｍの前方へのずれ量Ｄｆと、シート位置Ｐｓに対する子供位置Ｐｍの上方へのずれ量Ｄｕとが例示されている。

【0044】

図７に示すずれ量Ｄｆ，Ｄｕは、図６に示すずれ量Ｄｆ，Ｄｕより大きい。すなわち、子供ＭｃがチャイルドシートＳｃに着座しているときのずれ量Ｄｆ，Ｄｕは、チャイルドシートＳｃの介在により子供Ｍｃが前方且つ上方に移動するため、子供Ｍｃが通常のシートＳに着座しているときのずれ量Ｄｆ，Ｄｕより大きくなる。従って、ずれ量Ｄｆ，Ｄｕのそれぞれが閾値以上である場合には、子供ＭｃがチャイルドシートＳｃに着座していると判定できる。

【0045】

図８は、実施形態における生体検知装置１による処理の一例を示すフローチャートである。ＬｉＤＡＲセンサ２の駆動により車両Ｃの室内の反射波情報が取得されると（Ｓ１０１）、マップ情報生成部３２１は反射波の強度分布に基づいて三次元マップ情報３３２を生成し（Ｓ１０２）、速度情報生成部３２２は反射波のドップラシフトに基づいて速度情報３３３を生成する（Ｓ１０３）。

【0046】

人物検知部３２３は三次元マップ情報３３２と速度情報３３３とに基づいて車両Ｃの室内に子供Ｍｃが存在するか否かを検知する（Ｓ１０４）。子供Ｍｃが存在しない場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、人物検知部３２３は、人物（大人Ｍａ）が存在するか否かを判定する（Ｓ１０５）。人物が存在しない場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）、本ルーチンは終了し、人物（大人Ｍａのみ）が存在する場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、生体情報生成部３２６は反射波のドップラシフト等に基づいて当該人物の生体情報を生成し（Ｓ１１１）、本ルーチンは終了する。

【0047】

子供Ｍｃが存在する場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、シート位置検知部３２４は当該子供Ｍｃの位置に対応するシートＳのシート位置Ｐｓを検知し（Ｓ１０６）、判定部３２５は子供位置Ｐｍとシート位置Ｐｓとのずれ量Ｄｆ，Ｄｕが閾値以上か否かを判定する（Ｓ１０７）。ずれ量Ｄｆ，Ｄｕの両方が閾値以上である場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、判定部３２５は子供ＭｃはチャイルドシートＳｃに着座していると判定し（Ｓ１０８）、子供ＭｃがチャイルドシートＳｃに着座していることを示す着座情報を生成する（Ｓ１１０）。一方、ずれ量Ｄｆ，Ｄｕの両方又は一方が閾値以上でない場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）、判定部３２５は、子供Ｍｃは通常のシートＳに着座していると判定し（Ｓ１０９）、子供Ｍｃが通常のシートＳに着座していることを示す着座情報を生成する（Ｓ１１０）。そして、着座情報が生成された後、生体情報生成部３２６は反射波のドップラシフト等に基づいて当該人物の生体情報を生成し（Ｓ１１１）、本ルーチンは終了する。上記のように生成された生体情報や着座情報は、所定のシステム（例えば車両Ｃの運転支援システム等）に出力されて利用され得る。

【0048】

上記実施形態によれば、ＬｉＤＡＲセンサ２により取得される三次元マップ情報３３２と速度情報３３３とに基づいて室内の子供Ｍｃが検知され、子供ＭｃとシートＳとの位置関係に基づいて子供ＭｃがチャイルドシートＳｃに着座しているか否かが判定される。これにより、車両Ｃの室内に存在する人物の種別や状態を高精度で判別できる。

【0049】

（変形例）
図９は、第１変形例における車両Ｃの一例を示す図である。図９に示すように、車両Ｃの室内において、天井ではなくフロント部分にＬｉＤＡＲセンサ２を設置し、乗員Ｍの種別や状態を検知するための処理を行ってもよい。

【0050】

図１０は、第２変形例におけるＬｉＤＡＲセンサ２の利用方法の一例を示す図である。浴室の浴槽Ｂの上の天井部分にＬｉＤＡＲセンサ２を設置し、入浴者Ｍの種別や状態を検知するための処理を行ってもよい。これにより、例えば、入浴中の老人に急病が発生した場合に、その老人の脈波、呼吸、体動等に所定の変化があるときは、その急病を高精度に検知できる。

【0051】

なお、制御装置３で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されてコンピュータプログラムプロダクトとして提供されるようにしてもよい。また、当該プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしてもよい。また、当該プログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するようにしてもよい。

【0052】

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0053】

１…生体検知装置、２…ＬｉＤＡＲセンサ、３…制御装置、２１…送信部、２２…受信部、３１…ＡＤＣ、３２…処理部、３３…記憶部、３２１…マップ情報生成部、３２２…速度情報生成部、３２３…人物検知部、３２４…シート位置検知部、３２５…判定部、３２６…生体情報生成部、３３１…設定情報、３３２…三次元マップ情報、３３３…速度情報、３３４…シート位置情報、３３５…生体情報、３３６…着座情報、Ｃ…車両、Ｄ…ラベリング領域、Ｄｆ，Ｄｕ…ずれ量、Ｍ…乗員（入浴者）、Ｍａ…大人、Ｍｃ…子供、Ｐｍ…子供位置、Ｐｓ…シート位置、Ｓ…シート、Ｓｃ…チャイルドシート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】