(57)【要約】【課題】頭部と胸部との相対的な位置のずれを抑制し、乗員を適正に保護する。【解決手段】頭部挙動の推移に基づいて、ヘッドレストＳｈとの接触により乗員頭部が車両前後方向において最も後方へ到達した後に、頭部の頷き動作を判断した場合、ヘッドレストＳｈを後方向に移動させる。【選択図】図１
2010143311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗員頭部と位置的に対応して設けられたヘッドレストが車両の前後方向に移動可能に構成されたシートと、
前記シートにおいて前記ヘッドレストを車両の前後方向に駆動する駆動手段と、
乗員の頭部挙動を検出する頭部検出手段と、
前記頭部検出手段によって検出される頭部挙動の推移に基づいて、乗員頭部が車両の前後方向において最も後方へ到達したタイミング以降に、前記駆動手段を制御して前記ヘッドレストを後方に移動させる制御手段と
を有することを特徴とする乗員保護装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記頭部検出手段によって検出される頭部挙動の推移に基づいて、乗員頭部が車両前後方向において最も後方へ到達した後に、頭部の頷き動作を判断した場合に、前記駆動手段を制御して前記ヘッドレストを後方向に移動させており、
前記頭部の頷き動作は、乗員の頸部が上下方向に振れることにより頭部が上方から下方へと動く一連の動作であることを特徴とする請求項１に記載された乗員保護装置。
【請求項３】
前記頭部検出手段は、前記頭部挙動として、頭部の顔における特定部位の位置を検出しており、
前記制御手段は、前記特定部位の上下方向における最下位置への到達を判断した場合に、頭部の頷き動作を判断することを特徴とする請求項２に記載された乗員保護装置。
【請求項４】
前記頭部検出手段は、前記頭部挙動として、頭部の顔の面積を検出しており、
前記制御手段は、前記顔の面積が最小値になったことを判断した場合に、頭部の頷き動作を判断することを特徴とする請求項２に記載された乗員保護装置。
【請求項５】
前記頭部検出手段は、前記頭部の顔の面積として、顔における特定部位の位置を複数検出しており、
前記制御手段は、前記特定部位のそれぞれによって囲まれる領域に基づいて、前記顔の面積を判断することを特徴とする請求項４に記載された乗員保護装置。
【請求項６】
前記シートは、乗員の背部を支持するシートバックをさらに有するとともに、ヘッドレストが前記シートバックに起立するように装着されており、
前記頭部検出手段は、前記頭部挙動として、前記ヘッドレストの傾き度合いを検出するとともに、
前記制御手段は、前記ヘッドレストについて後方への最大の傾きを判断した場合に、頭部の頷き動作を判断することを特徴とする請求項２に記載された乗員保護装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記頭部の頷き動作の度合いに応じて、前記ヘッドレストの後方向への移動量または移動速度を変更することを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載された乗員保護装置。
【請求項８】
前記制御手段は、さらに前記ヘッドレストの高さ状態に応じて、前記ヘッドレストの後方向への移動量または移動速度を変更することを特徴とする請求項７に記載された乗員保護装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記駆動手段を制御して前記ヘッドレストを後方に移動させる前提として、前記駆動手段を制御して前記ヘッドレストが乗員の頭部に接触するまで前記ヘッドレストを前方に移動させていることを特徴とする請求項１に記載された乗員保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗員を保護する乗員保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、後続車の追突といったように、車両後方へ衝撃が入力した際に乗員を保護する装置が知られている。例えば、特許文献１には、車両後突の発生時に、着座者の頭部とヘッドレストとが衝突することによって作用する頸部へのせん断力の負荷を軽減する手法が開示されている。具体的には、
車両の後突を予知したときに、ヘッドレストを頭部に接触する待受位置まで接近移動させ、この待受位置にて車両の後突に伴って衝突してきた頭部の衝撃力を一旦受け止める。その後、衝撃力作用中の所定時間経過後に、ヘッドレストを衝撃力の作用方向に退避移動させて（受止位置）、頭部の衝撃力を受け止める。
【特許文献１】特開２００７−１５３０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に開示された手法によれば、ヘッドレストの一連の動作において、ヘッドレストを後方へと移動させている。しかしながら、ヘッドレストを後方へと移動させるタイミングによっては、シートによって乗員を受け止めたことにより後方に撓んだヘッドレストが大きな反発力を頭部に与えるため、頭部と胸部との相対的な位置のずれを生じさせる可能性がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、頭部と胸部との相対的な位置のずれを抑制し、乗員を適正に保護することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決するために、本発明は、乗員の頭部挙動の推移に基づいて、乗員頭部が車両の前後方向において最も後方へ到達したタイミング以降に、ヘッドレストを後方に移動させる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ヘッドレストからの反力を受けて頭部がヘッドレストから離反する前に、ヘッドレストが後方へ移動させられる。これにより、ヘッドレストから乗員頭部へ与えられる前方への力（反力）が抑制される。そのため、頭部と胸部との相対的な位置ずれが抑制することができ、乗員を適正に保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる乗員保護装置が適用された車両を模式的に示す説明図である。この乗員保護装置が適用された車両において、車体のフロア上には、同図に示すように、乗員が着座するシートが設けられている。シートは、乗員の大腿部から腰部の下側までを支持するシートクッションＳｃと、乗員の腰部から背中を支持するシートバックＳｂと、乗員の頭部を支持するヘッドレストＳｈとで構成されている。
【０００８】
本実施形態の乗員保護装置は、例えば、後続車の追突といったように、車両後方へ衝撃が入力した際に乗員を保護する装置であり、ヘッドレストＳｈの駆動機構と、コントロールユニット１０とを主体に構成されている。なお、本実施形態では、運転席に着座するドライバーを乗員の典型例として説明を行う。
【０００９】
図２は、ヘッドレストＳｈの駆動機構を模式的に示す構成図である。ヘッドレストＳｈは、シートにおいて乗員頭部と位置的に対応して設けられており、ヘッドレストステイ２０と、クッション材（図示せず）とで構成されている。ヘッドレストステイ２０は、略Ｕ字形状を有しており、これを骨格としてクッション材が取り付けられている。ヘッドレストステイ２０の一対の延在端は、シートバックＳｂの上端部に配置された一対のヘッドレストホルダ２１の貫通空間にそれぞれ挿入可能となっており、これにより、ヘッドレストＳｈがシートバックＳｂに起立するように装着される。
【００１０】
ヘッドレストホルダ２１は、溶接などの手法によりヘッドレストフレーム２２に固定的に取り付けられており、このヘッドレストフレーム２２は、シートバックＳｂの骨格を形成するシートフレーム２５に対して回動可能に取り付けられている。具体的には、ヘッドレストフレーム２２は、ヘッドレストジョイント２４を介してシートフレーム２５のブラケット２６に固定されており、ヘッドレストジョイント２４との接続点を中心として車両の前後方向へ揺動可能となっている。これにより、ヘッドレストＳｈは、車両の前後方向に移動可能（揺動可能）に構成される。
【００１１】
シートフレーム２５のサポートフレーム２７上には、ヘッドレストＳｈ、具体的には、ヘッドレストフレーム２２を車両の前後方向に駆動するアクチュエータ（駆動手段）が設置されている。アクチュエータは、モータ２８と、ピニオン２９と、ラック３０と、アーム３１とで構成されている。モータ２８の回転軸には、ピニオン２９が固定的に取り付けられており、このピニオン２９は、ほぼ上下方向に延在するラック３０と歯合している。ラック３０の下端部には、上述したヘッドレストフレーム２２を支持するアーム３１が接続されている。アーム３１は、ラック３０の延在方向に沿って一対の板材が両側に配置されており、個々の板材は、下方に向かうにしたがって、幅が前後方向へ広がるような形状に設定されている。アーム３１は、ラック３０に接続されている関係上、ラック３０の動きに追従して移動する。
【００１２】
このアクチュエータにおいて、ラック３０が最も下方位置に存在する状態では、ヘッドレストフレーム２２は、アーム３１の上端部によって支持された状態となっており、ヘッドレストＳｈは、通常時のヘッドレスト位置に設定される。ここで、モータ２８が一方の方向（例えば、正方向）へと回転することにより、モータ２８からの動力がピニオン２９を介してラック３０へと伝達され、ラック３０がサポートフレーム２７上を上昇する。ラック３０が上昇することにより、これに追従してアーム３１も上昇する。この場合、ヘッドレストフレーム２２は、アーム３１の下端幅広の形状に起因して、アーム３１に支持されつつ前方へと押し出され、これにより、ヘッドレストステイ２０、すなわち、ヘッドレストＳｈも前方へと移動する。ヘッドレストＳｈは、通常時のヘッドレスト位置から、アーム３１によって押し出し可能な最も前方のヘッドレスト位置までの範囲を、前方へ移動する。
【００１３】
一方、モータ２８が他方の方向（例えば、逆方向）へと回転することにより、モータ２８からの動力がピニオン２９を介してラック３０へと伝達され、ラック３０がサポートフレーム２７上を下降する。ラック３０が下降することにより、これに追従してアーム３１も下降する。この場合、ヘッドレストフレーム２２は、アーム３１の上端先細の形状に起因して、アーム３１に支持されつつ後方へと移動し、これにより、ヘッドレストステイ２０、すなわち、ヘッドレストＳｈも後方へと移動する。ヘッドレストＳｈは、最も前方のヘッドレスト位置から通常時のヘッドレスト位置（或いは、これよりも後側の最後端のヘッドレスト位置）までの範囲を、後方へ移動する。
【００１４】
再び図１を参照するに、コントロールユニット１０としては、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を主体に構成されるマイクロコンピュータを用いることができる。コントロールユニット１０は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従い、乗員および車両の状態に基づいて各種の演算を行い、この演算結果に応じた制御信号をアクチュエータに出力することにより、ヘッドレストＳｈを駆動する。
【００１５】
コントロールユニット１０には、各種センサ１１〜１３からの検出信号が入力されている。衝撃検出センサ１１は、シートと乗員との衝撃の度合い、または、車両の後面へ入力する衝撃の度合いを衝撃度として検出するセンサである。衝撃検出センサ１１は、例えば、シートの取り付け部周辺の高剛性な部位、または車体の高剛性な部位に設置された加速度センサを用いることができ、前後方向の加速度として衝撃度を検出する。なお、衝撃検出センサ１１としては、加速度センサ以外にも、圧力センサあるいは歪ゲージなどで構成してもよい。接触センサ１２は、ヘッドレストＳｈと乗員頭部との接触を検出するセンサである。接触センサ１２は、ヘッドレストＳｈの内部に設けられており、静電容量センサ、圧力センサなどを用いることができる。頭部検出センサ（頭部検出手段）１３は、乗員頭部の挙動を検出するセンサである。本実施形態において、頭部検出センサ１３は、頭部挙動として、頭部の顔における特定部位の位置を周期的に検出しており、例えば、乗員の上半身を含む景色を撮像することにより撮像画像を出力するカメラによって構成されている。このカメラは、例えば、車両の室内、例えば、ルームミラーの近傍に取り付けられている。
【００１６】
本実施形態との関係において、コントロールユニット１０は、頭部検出センサ１３によって検出される頭部挙動、すなわち、顔における特定部位の上下方向における位置（上半身を基準とした相対位置）の推移に基づいて、乗員頭部の頷き動作を判断する。ここで、頭部の頷き動作は、乗員の頸部が上下方向に振れることにより頭部が上方から下方へと動く一連の動作に対応する。すなわち、コントロールユニット１０は、顔における特定部位の上下方向における最下位置への到達を判断した場合に、頭部の頷き動作を判断する。そして、コントロールユニット１０は、頭部の頷き動作を判断した場合、アクチュエータを制御してヘッドレストＳｈを後方向に移動させる。なお、コントロールユニット１０は、アクチュエータを制御してヘッドレストＳｈを後方に移動させる前提として、アクチュエータを制御してヘッドレストＳｈが乗員の頭部に接触するまでヘッドレストＳｈを前方に移動させている。
【００１７】
図３は、本実施形態の乗員保護処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、コントロールユニット１０によって実行される。まず、ステップ１（Ｓ１）において、衝撃検出センサ１１によって衝撃が検知されたか否かが判断される。このステップ１において肯定判定された場合、すなわち、衝撃が検知された場合には、ステップ２（Ｓ２）に進む。ステップ１において否定判定された場合、すなわち、衝撃が検知されなかった場合には、ステップ１の処理に再度戻る。
【００１８】
ステップ２において、衝撃検出センサ１１によって検知された衝撃度が規定範囲内であるか否かが判断される。衝撃度の判定基準となる規定範囲は、例えば、以下のようにして設定されている。まず、車両後方から衝撃を受けた際のシートの平均加速度と、衝突前後のシートの速度差とをパラメータとして、シートに着座する乗員に鞭打ちが発生するか否かをシミュレーションを通じて取得する。このシミュレーションの結果を通じて、鞭打ち発生の可能性がある衝撃度（加速度）の範囲が規定範囲として予め設定され、このデータがコントロールユニット１０によって保持されている。
【００１９】
コントロールユニット１０は、センサ値と規定範囲とを比較し、センサ値が規定範囲内であるか否かを判断する。このセンサ値が規定判定内である場合には、ステップ２において肯定判定され、ステップ３（Ｓ３）に進む。一方、センサ値が規定判定を外れる場合には、ステップ２において否定判定され、本ルーチンを抜ける。
【００２０】
ステップ３において、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈのアクチュエータであるモータ２８に対して正回転の信号を出力する。これにより、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈを前方に移動させる。
【００２１】
ステップ４（Ｓ４）において、コントロールユニット１０は、乗員の頭部がヘッドレストＳｈに接触したか否かを判断する。具体的には、接触センサ１２によってヘッドレストＳｈと乗員頭部との接触が検知されたか否かが判断される。このステップ４において肯定判定された場合、すなわち、ヘッドレストＳｈと頭部とが接触した場合には、ステップ５（Ｓ５）に進む。一方、ステップ４において否定判定された場合、すなわち、頭部がヘッドレストＳｈに接触していない場合には、ステップ３に戻る。これらのステップ３，４の処理により、乗員の頭部と、ヘッドレストＳｈとの間に生じている隙間が埋められる。
【００２２】
ステップ５において、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈのアクチュエータであるモータ２８に対して回転停止の信号を出力する。これにより、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈの前方への移動を停止させる。
【００２３】
ステップ６（Ｓ６）において、コントロールユニット１０は、乗員の頭部の頷き動作を検知する頷き検知処理を行う。なお、頷き検知処理については後述する。
【００２４】
ステップ７において、コントロールユニット１０は、頭部の頷き動作を検知したか否かを判断する。このステップ７において肯定判定された場合、すなわち、頷き動作が検知された場合には、ステップ８（Ｓ８）に進む。一方、ステップ７において否定判定された場合、すなわち、頷き動作が検知されない場合には、ステップ６に戻る。
【００２５】
ステップ８において、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈのアクチュエータであるモータ２８に対して逆回転の信号を出力する。これにより、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈを後方へ移動する。なお、この後方移動は、通常時のヘッドレスト位置（或いは、これよりも後側の最後端のヘッドレスト位置）までヘッドレストＳｈが到達したタイミングで終了させられる。
【００２６】
図４は、頷き検知処理の概念を示す説明図である。以下、車両後方へ衝撃が入力された際の乗員の頭部の挙動の推移について説明する。同図（ａ）は、衝突前における乗員とシートとの状態を示している。車両後方に衝撃が入力すると、乗員がシートに押し付けられる。この場合、頭部はヘッドレストＳｈを押し、胴体はシートバックＳｂを押し、そのため、押付力によりシートが後方に撓む。一方で、乗員はシートバックＳｂから反作用を受けるため、乗員の脊椎（頸椎を含む）が伸展する（（ｂ）伸展の状態）。本明細書では、シートバックＳｂが撓みきったタイミング、すなわち、頸部におけるＹ軸（紙面垂直方向）回りのモーメント（伸展モーメント）および頸部における軸方向（Ｚ軸方向）の引張力が最大となるタイミングをシートのリバウンドの開始タイミングとする。換言すれば、シートのリバウンドの開始タイミングでは、乗員の頸部の軸方向の荷重が最大になっている。
【００２７】
シートバックＳｂはヘッドレストＳｈとともに弾性反発し、乗員を前方に押し出す力を与えはじめる。一方、乗員頸部も頸部自体の弾性反発により、頸部軸方向に縮んでいく。したがって、乗員頭部は、ヘッドレストＳｈから前方への抗力を受けつつ、頸部から略下方に引っ張られる。この場合、後頭部側はヘッドレストＳｈから摩擦抵抗を受けるが、前頭部側はフリーであるため、頭部を頷かせるようなモーメントが発生する（（ｃ）頷きの状態）。その後、頭部の頷き動作は、頸椎における前後方向のせん断抵抗により抑制される。頭部が頷き動作による最下位置（頭部のリバウンド開始位置）に達した後は、頭部はヘッドレストＳｈから、胸部はシートバックＳｂから離れていく（（ｄ）頭部のリバウンドの状態）。
【００２８】
このような一連の頭部挙動の推移を前提に、コントロールユニット１０は、頷き検知処理において、頭部検出センサ１３であるカメラが周期的に撮像する撮像画像を取得すると、各撮像画像毎に顔面認識処理を行い顔面における特定部位を認識する。そして、コントロールユニットは、この特定部位の位置の推移をモニタリングし、上下方向における最下位置への到達を判断した場合に頷き動作を判断する。本実施形態において、顔面の特定部位としては顔面における鼻Ａ１を用いるが、これ以外にも、口、両目の中点、両耳の中点などを用いることができる。
【００２９】
具体的には、コントロールユニット１０は、頭部検出センサ１３から取得した１フレーム相当の撮像画像を処理対象として、鼻Ａ１の上下位置ｚ、および、この上下位置ｚの時間変化（移動速度）dz/dtを算出する。コントロールユニット１０は、頭部検出センサ１３から撮像画像を取得する度にかかる処理を行い、各演算結果をＲＯＭなどに格納する。
【００３０】
図５は、鼻Ａ１の上下位置ｚおよび移動速度dz/dtを示す説明図である。同図から分かるように、頭部の上下位置ｚと時間ｔとの関係は（１−１）で示され、移動速度dz/dtと時間ｔとの関係は（１−２）で示され、また、移動速度dz/dtと上下位置ｚとの関係は（１−３）で示される。また、同図において、（２−１）〜（２−３）もしくは（３−１）〜（３−３）のそれぞれは、（１−１）〜（１−３）のそれぞれと対応する関係図である。ここで、（２−１）〜（２−３）は、（１−１）〜（１−３）よりも頷きの度合いが小さいシーンでの図であり、（３−１）〜（３−３）は、（２−１）〜（２−３）よりも頷きの度合いが小さいシーン、すなわち、ほとんど頷き動作が発生していないシーンでの図となっている。
【００３１】
コントロールユニット１０は、（１−３），（２−３），（３−３）で示すように、移動速度dz/dtと上下位置ｚとの関係に基づいて頷き動作を判断する。具体的には、コントロールユニット１０は、図中の斜線領域で示すように、移動速度dz/dtと上下位置ｚとの関係を示す曲線と、移動速度dz/dtが０となる線とによって囲まれる面積（以下「頷き面積」という）を演算し、頷き面積が頷き動作を判断するための既定値以上であるか否かを判定する。この頷き面積は、移動速度dz/dtが０となる要件を有するものであり、この要件を有することにより、特定部位（鼻Ａ１）が上下方向において最下位置へ到達したことが判断され、また、頷き面積として得られる値自体により、頷きの度合い（以下「頷き度」という）が示される。すなわち、この頷き面績により、単なる頭部の上下動ではなく、明確な頷き動作が発生したか否かを切り分けることができる。
【００３２】
コントロールユニット１０は、頷き面積が既定値以上である場合には、頷き動作が発生したと判断し、頷き面積が既定値よりも小さい場合には、頷き動作が発生していないと判定する。この判定基準となる既定値は、実験やシミュレーションを通じて、頷き動作の有無を判定するための最適値が予め設定されている。例えば、人体代替物とシートを搭載した台車に様々な加速度を与える実験において、人体代替物の頷きパラメータ(斜線領域面積)と、頸部におけるせん断荷重との関係を取得し、この取得結果に基づいて、頸部せん断荷重の限界値に対応する頷き面積より、既定値を決定するといった如くである。
【００３３】
このように本実施形態によれば、コントロールユニット１０は、乗員とシートとの衝撃度が規定範囲内である場合に、ヘッドレストＳｈを乗員の頭部に接触するまでヘッドレストＳｈを前方に移動させる。すなわち、車両後方へ衝撃が入力した際に、ヘッドレストＳｈが前進し、乗員頭部とヘッドレストＳｈとの接触が発生する場合に、ヘッドレストＳｈが停止する。これにより、乗員頭部とヘッドレストＳｈとの間の隙間を減少させることができるので、頸部の伸展を抑制することができる。
【００３４】
また、コントロールユニット１０は、頭部挙動の推移に基づいて、ヘッドレストＳｈとの接触により乗員頭部が車両前後方向において最も後方へ到達した後に、頭部の頷き動作を判断した場合、ヘッドレストＳｈを後方向に移動させる。車両後方への衝撃の入力により後方へ移動した乗員頭部は、ヘッドレストＳｈなどにより押し戻され、その運動エネルギーによって前方へと押し出される、いわゆる、リバウンドが発生する。乗員頭部の頷き動作を判断した場合に、ヘッドレストＳｈを後方へ移動させることにより、頭部がヘッドレストＳｈから離反する前に、ヘッドレストＳｈが後方へ移動させられることとなる。これにより、ヘッドレストＳｈから乗員頭部へ与えられる前方への力が抑制される。そのため、頭部と胸部との相対的な位置ずれが抑制されるので、乗員を適正に保護することができる。
【００３５】
ここで、シートバックがたわみきる前に、すなわち、乗員頭部が車両の前後方向において最も後方へ到達するタイミングよりも前に、ヘッドレストＳｈを後方に移動させる場合には、頸部の伸展モーメントや軸方向の引張力が過大になるおそれがある。この点、乗員頭部が車両の前後方向において最も後方へ到達したタイミング以降に、ヘッドレストＳｈを後方に移動させることにより、かかる不都合を解消することができる。すなわち、本実施形態では、乗員頭部が車両の前後方向において最も後方へ到達後に、頷き動作を判断した場合に、ヘッドレストＳｈを後方に移動させているが、本発明の乗員保護装置は、乗員頭部が車両の前後方向において最も後方へ到達したタイミング以降に、ヘッドレストＳｈを後方に移動させれば足りる。ただし、乗員頭部の頷き動作を判断した方が、頭部がヘッドレストＳｈから離反する直前に、ヘッドレストＳｈが後方へ移動させられることとなるので、ヘッドレストＳｈから乗員頭部へ与えられる前方への力をより有効に抑制することができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態にかかる乗員保護装置について説明する。本実施形態にかかる乗員保護装置が、第１の実施形態のそれと相違する点は頷き検知の手法である。なお、乗員保護装置にかかるシステム構成およびシステム処理については第１の実施形態と概ね同じであり、重複する説明は省略することとし、以下、相違点を中心に説明を行う。
【００３７】
本実施形態において、頭部検出センサ１３は、一対のカメラで構成されるステレオカメラ、あるいは、赤外線カメラで構成される。この頭部検出センサ１３は、車両内における乗員頭部の前後方向の移動量を検出し、これにより、乗員の頭部の挙動を検出する。
【００３８】
頷き検知処理において、コントロールユニット１０は、頭部検出センサ１３から時系列的に出力される出力結果を取得すると、車室内の固定物までの距離（例えば、リアウィンドウ）と、顔面の特定部位（例えば、顔面の中点）の距離とをそれぞれ演算し、両者の距離の差（以下単に「距離差」という）ｘを演算することにより、乗員頭部の前後方向の移動量を認識する。また、コントロールユニット１０は、距離差ｘと、その時間変化率dx/dtを演算する。コントロールユニット１０は、頭部検出センサ１３から検出結果を取得する度にかかる処理を行い、各演算結果をＲＯＭなどに格納する。
【００３９】
図６は、距離差ｘ、移動速度dx/dtを示す説明図である。同図から分かるように、距離差ｘと時間ｔとの関係は（１−１）で示され、移動速度dx/dtと時間ｔとの関係は（１−２）で示され、また、移動速度dx/dtと距離差ｘとの関係は（１−３）で示される。また、同図において、（２−１）〜（２−３）もしくは（３−１）〜（３−３）のそれぞれは、（１−１）〜（１−３）のそれぞれと対応する関係図である。ここで、（２−１）〜（２−３）は、（１−１）〜（１−３）よりも頷き度が小さいシーンでの図であり、（３−１）〜（３−３）は、（２−１）〜（２−３）よりも頷き度が小さいシーン、すなわち、ほとんど頷き動作が発生していないシーンでの図となっている。
【００４０】
コントロールユニット１０は、（１−３），（２−３），（３−３）で示すように、移動速度dx/dtと距離差ｘとの関係に基づいて頷きの有無を判定する。具体的には、コントロールユニット１０は、図中の斜線領域で示すように、移動速度dx/dtと距離差ｘとの関係を示す曲線と、移動速度dx/dtが０となる線とによって囲まれる面積（以下「頷き面積」という）を演算し、頷き面積が頷き動作を判断するための既定値以上であるか否かを判定する。この頷き面積は、移動速度dx/dtが０となる要件を有するものであり、この要件を有することにより、頭部が最も後方位置から前方への転換点が判断され、また、頷き面積として得られる値自体により、頷きの度合い（以下「頷き度」という）が示される。すなわち、この頷き面績により、単なる頭部の後方移動ではなく、明確な頷き動作が起こりうる後方移動が生じたか否かを切り分けることができる。
【００４１】
コントロールユニット１０は、頷き面積が既定値以上である場合には、頷き動作が発生したと判断し、頷き面積が既定値よりも小さい場合には、頷き動作が発生していないと判定する。この判定基準となる既定値は、第１の実施形態と同様、実験やシミュレーションを通じて、頷き動作の有無を判定するための最適値が予め設定されている。
【００４２】
乗員頭部の前後方向の挙動は、最も後方へ到達し、その後、頷き動作が発生し、そして、前方へと押し出される。すなわち、距離差ｘおよび移動速度dx/dtに基づいて頷き面積を求めることにより、乗員頭部の前後方向の移動量より、乗員頭部が前方へと押しだされるタイミング、すなわち、頷き動作の終了点を判定することができる。すなわち、頭部の頷き動作を判断することができる。そのため、乗員頭部の頷き動作を判断した場合に、ヘッドレストＳｈを後方へ移動させることにより、頭部がヘッドレストＳｈから離反する前に、ヘッドレストＳｈが後方へ移動させられることとなる。これにより、ヘッドレストＳｈから乗員頭部へ与えられる前方への力が抑制される。そのため、頭部と胸部との相対的な位置ずれが抑制されるので、乗員を適正に保護することができる。
【００４３】
また、本実施形態によれば、乗員頭部の前後方向の移動量から乗員頭部の挙動を判断しているので、例えば、髪や帽子で目鼻が隠れてしまい、第１の実施形態の手法では顔の特定部位が認識できないといったケースでも頷き動作を判断することができる。これにより、ロバスト性の向上を図ることができる。
【００４４】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態にかかる乗員保護装置について説明する。本実施形態にかかる乗員保護装置が、第１の実施形態のそれと相違する点は頷き検知の手法である。なお、乗員保護装置にかかるシステム構成およびシステム処理については第１の実施形態と概ね同じであり、重複する説明は省略することとし、以下、相違点を中心に説明を行う。
【００４５】
本実施形態において、頭部検出センサ１３は、第１の実施形態と同様、カメラで構成されている。この頭部検出センサ１３は、頭部挙動として、頭部の顔の面積を検出するものであり、本実施形態では、顔の面積として、顔における特定部位の位置を複数検出する。頭部挙動として頷き動作が発生した場合には、頭部が正面を向いている場合と比較して顔の面積が減少する。そのため、顔の面積を、頭部挙動として検出する。
【００４６】
頷き検知処理において、コントロールユニット１０は、頭部検出センサ１３であるカメラから時系列的に出力される撮像画像を取得すると、各撮像画像毎に顔面認識処理を行い顔面における複数の特定部位およびそれらによって囲まれる領域の面積を認識するとともに、この面積の推移をモニタリングすることにより頷き動作を判定する。本実施形態において、顔面における特定領域としては、図７に示すように、顔面における鼻Ａ１、左右の眼Ａ２，Ａ３を頂点として確定される三角形の領域Ｓａであるが、これ以外にも、口、両耳など特定部位を用いることができる。
【００４７】
具体的には、コントロールユニット１０は、頭部検出センサ１３から取得した１フレーム相当の撮像画像を処理対象として、三角形領域Ｓａの面積Ｓ、および、この面積Ｓの時間変化dS/dtを算出する。コントロールユニット１０は、頭部検出センサ１３から撮像画像を取得する度にかかる処理を行い、各演算結果をＲＯＭなどに格納する。
【００４８】
図８は、特定領域Ｓａの面積Ｓ、面積Ｓの時間変化dS/dtを示す説明図である。同図から分かるように、面積Ｓと時間ｔとの関係は（１−１）で示され、面積Ｓの時間変化dS/dtと時間ｔとの関係は（１−２）で示され、また、面積Ｓの時間変化dS/dtと面積Ｓとの関係は（１−３）で示される。また、同図において、（２−１）〜（２−３）もしくは（３−１）〜（３−３）のそれぞれは、（１−１）〜（１−３）のそれぞれと対応する関係図である。ここで、（２−１）〜（２−３）は、（１−１）〜（１−３）よりも頷きの度合いが小さいシーンでの図であり、（３−１）〜（３−３）は、（２−１）〜（２−３）よりも頷きの度合いが小さいシーン、すなわち、ほとんど頷き動作が発生していないシーンでの図となっている。
【００４９】
コントロールユニット１０は、（１−３），（２−３），（３−３）で示すように、時間変化dS/dtと面積Ｓとの関係に基づいて頷き動作を判断する。具体的には、コントロールユニット１０は、図中の斜線領域で示すように、時間変化ds/dtと面積Ｓとの関係を示す曲線と、時間変化dS/dtが０となる線とによって囲まれる面積（以下「頷き面積」という）を演算し、頷き面積が頷き動作を判断するための既定値以上であるか否かを判定する。この頷き面積は、時間変化dS/dtが０となる要件を有するものであり、この要件を有することにより、頷き動作の最下位置へ到達したことが判断され、また、頷き面積として得られる値自体により、頷きの度合い（以下「頷き度」という）が示される。すなわち、この頷き面績により、単なる頭部の上下動ではなく、明確な頷き動作が発生したか否かを切り分けることができる。
【００５０】
コントロールユニット１０は、頷き面積が既定値以上である場合には、頷き動作が発生したと判断し、頷き面積が既定値よりも小さい場合には、頷き動作が発生していないと判定する。この判定基準となる既定値は、第１の実施形態と同様に、実験やシミュレーションを通じて、頷き動作の有無を判定するための最適値が予め設定されている
このように本実施形態によれば、乗員の顔面の面積が最小値になったことを判断した場合に、頭部の頷き動作を判断する。かかる構成によれば、顔の大きさを利用して頷き動作を判定することにより、顔の左右の向きといった影響を受けにくくなるので、頷き動作を有効に判断することができる。
【００５１】
また、乗員頭部の頷き動作を判断した場合に、ヘッドレストＳｈを後方へ移動させることにより、頭部がヘッドレストＳｈから離反する前に、ヘッドレストＳｈが後方へ移動させられることとなる。これにより、ヘッドレストＳｈから乗員頭部へ与えられる前方への力が抑制される。そのため、頭部と胸部との相対的な位置ずれが抑制されるので、乗員を適正に保護することができる。
【００５２】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態にかかる乗員保護装置について説明する。本実施形態にかかる乗員保護装置が、第１の実施形態のそれと相違する点は、ヘッドレストＳｈに対する乗員の頭部の接触を検出する手段と、乗員の頭部による頷き動作を検出する手段とが共用化されたセンサによって構成されていることである。なお、乗員保護装置にかかるシステム構成およびシステム処理については第１の実施形態と概ね同じであり、重複する説明は省略することとし、以下、相違点を中心に説明を行う。
【００５３】
図９は、ヘッドレストステイ２０およびヘッドレストホルダ２１を模式的に示す説明図である。ヘッドレストホルダ２１は、ヘッドレストステイ２０を保持するためのホルダ部３６と、ホルダ部３６をヘッドレストフレーム２２に固着するための固着部３７とで構成されている。ホルダ部３６には、ヘッドレストステイ２０を自己の内部に挿入するための貫通空間が形成されている。このホルダ部３６は、図示しないボタンを押圧操作してロック機構のロック状態または解除状態を切り換えることにより、ヘッドレストステイ２０の上下方向の高さ状態を調整することができる。
【００５４】
ホルダ部３６は、その貫通空間の内部に、圧力（または荷重）を検出する一対の圧力センサ３８，３９が設けられている。一対の圧力センサ３８，３９は、互いに上下および前後の対向位置に配置されている。具体的には、一方の圧力センサ３８は、ホルダ部３６の貫通空間において上部後方に配置されており、他方のセンサ３９は、ホルダ部３６の貫通空間において下部前方に配置されている。一対の圧力センサ３８，３９により、ヘッドレストＳｈの傾き度合いを検出することができる。
【００５５】
本実施形態において、コントロールユニット１０には、一対の圧力センサ３８，３９からの検出信号が入力されている。コントロールユニット１０は、一対の圧力センサ３８，３９によってそれぞれ検出される圧力値の総和（以下「総圧力」という）に基づいて、傾き度合いを検出する。ヘッドレストの傾き度合い、すなわち、総圧力は、乗員の頭部が後方へと移動する程大きくなる傾向を有している。そのため、ヘッドレストの傾き度合いより、ヘッドレストＳｈと頭部との接触の検出を行うとともに、乗員の頭部による頷き動作を検出することができる。換言すれば、一対の圧力センサ３８，３９は、第１の実施形態に示す接触センサ１２と頭部検出センサ１３と同様の機能を担うこととなる。
【００５６】
図１０は、本実施形態の乗員保護処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、コントロールユニット１０によって実行される。まず、ステップ１０（Ｓ１０）において、衝撃検出センサ１１によって衝撃が検知されたか否かが判断される。このステップ１０において肯定判定された場合、すなわち、衝撃が検知された場合には、ステップ１１（Ｓ１１）に進む。ステップ１０において否定判定された場合、すなわち、衝撃が検知されなかった場合には、ステップ１０の処理に再度戻る。
【００５７】
ステップ１１において、第１の実施形態のステップ２と同様に、衝撃度、すなわち、衝撃検出センサ１１によって検知された衝撃度が規定範囲内であるか否かが判断される。コントロールユニット１０は、衝撃検出センサ１１のセンサ値と規定範囲とを比較し、センサ値が規定範囲内であるか否かを判断する。このセンサ値が規定判定内である場合には、ステップ１１において肯定判定され、ステップ１２（Ｓ１２）に進む。一方、センサ値が規定判定外である場合には、ステップ１１において否定判定され、本ルーチンを抜ける。
【００５８】
ステップ１２において、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈのアクチュエータであるモータ２８に対して正回転の信号を出力する。これにより、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈを前進方向へ駆動する。
【００５９】
ステップ１３（Ｓ１３）において、コントロールユニット１０は、乗員の頭部がヘッドレストＳｈに接触したか否かを判断する。具体的には、コントロールユニット１０は、一対の圧力センサ３８，３９によって検知される総圧力が所定値以上であること条件に、ヘッドレストＳｈと乗員頭部との接触を検知する。このステップ１３において肯定判定された場合、すなわち、ヘッドレストＳｈと頭部とが接触した場合には、ステップ１４（Ｓ１４）に進む。一方、ステップ１３において否定判定された場合、すなわち、頭部がヘッドレストＳｈに接触していない場合には、ステップ１２に戻る。
【００６０】
ステップ１４において、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈのアクチュエータであるモータ２８に対して回転停止の信号を出力する。これにより、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈの前進方向への移動を停止させる。
【００６１】
ステップ１５（Ｓ１５）において、コントロールユニット１０は、乗員の頭部の頷き動作を検知する頷き検知処理を行う。頷き検知処理において、コントロールユニット１０は、一対の圧力センサ３８，３９によって検出される総圧力ｆｘを演算するとともに、この総圧力ｆｘの時間変化dfx/dtを算出する。コントロールユニット１０は、頷き検知処理を行う度にかかる処理を行い、各演算結果をＲＯＭなどに格納する。
【００６２】
図１１は、総圧力ｆｘおよび総圧力ｆｘの時間変化dfx/dtを示す説明図である。同図から分かるように、総圧力ｆｘと時間ｔとの関係は（１−１）で示され、総圧力ｆｘの時間変化dfx/dtと時間ｔとの関係は（１−２）で示され、また、総圧力ｆｘの時間変化dfx/dtと総圧力ｆｘとの関係は（１−３）で示される。また、同図において、（２−１）〜（２−３）もしくは（３−１）〜（３−３）のそれぞれは、（１−１）〜（１−３）のそれぞれと対応する関係図である。ここで、（２−１）〜（２−３）は、（１−１）〜（１−３）よりも頷きの度合いが小さいシーンでの図であり、（３−１）〜（３−３）は、（２−１）〜（２−３）よりも頷きの度合いが小さいシーン、すなわち、ほとんど頷き動作が発生していないシーンでの図となっている。
【００６３】
コントロールユニット１０は、（１−３），（２−３），（３−３）で示すように、移動速度dx/dtと距離差ｘとの関係に基づいて頷きの有無を判定する。具体的には、コントロールユニット１０は、図中の斜線領域で示すように、総圧力ｆｘの時間変化dfx/dtと総圧力ｆｘとの関係を示す曲線と、総圧力ｆｘの時間変化dfx/dtが０となる線とによって囲まれる面積（以下「頷き面積」という）を演算し、頷き面積が頷き動作を判断するための既定値以上であるか否かを判定する。この頷き面積は、総圧力ｆｘの時間変化dfx/dtが０となる要件を有するものであり、この要件を有することにより、ヘッドレストＳｈについて後方への最大の傾き、すなわち、頭部が最も後方位置から前方への転換点が判断され、また、頷き面積として得られる値自体により、頷きの度合い（以下「頷き度」という）が示される。すなわち、この頷き面績により、単なる頭部の後方移動ではなく、明確な頷き動作が起こりうる後方移動が生じたか否かを切り分けることができる。
【００６４】
コントロールユニット１０は、頷き面積が既定値以上である場合には、頷き動作が発生したと判断し、頷き面積が既定値よりも小さい場合には、頷き動作が発生していないと判定する。この判定基準となる既定値は、第１の実施形態と同様、実験やシミュレーションを通じて、頷き動作の有無を判定するための最適値が予め設定されている。
【００６５】
再び図１０を参照するに、ステップ１６（Ｓ１６）において、コントロールユニット１０は、頷き動作が発生したか否かを判断する。このステップ１６において肯定判定された場合、すなわち、頷き動作が発生した場合には、ステップ１７（Ｓ１７）に進む。一方、ステップ１６において否定判定された場合、すなわち、頷き動作が発生していない場合には、ステップ１５に戻る。
【００６６】
ステップ１７において、コントロールユニット１０は、頷き度を検出する。コントロールユニット１０は、ステップ１５における頷き検知処理において演算した斜線領域面積に基づいて、頷き動作の大きさである頷き度を検出する。頷き度は、斜線領域面積が大きい程大きい傾向を有しているため、斜線領域面積と頷き度とは線形的な関係で設定してもよいし、斜線領域面積を値に応じて段階的に区分して各段階に応じて頷き度を設定してもよい。
【００６７】
ステップ１８において、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈのアクチュエータであるモータ２８に対して逆回転の信号を出力する。この際、コントロールユニット１０は、検出された頷き度が大きい程、ヘッドレストＳｈの移動スピードが大きくなるように信号を出力する。これにより、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈを後退方向へ駆動し、通常時のヘッドレスト位置（或いは、これよりも後側の最後端のヘッドレスト位置）まで後退させる。
【００６８】
このように本実施形態において、ヘッドレストについて後方への最大の傾きを判断した場合に、頭部の頷き動作を判断する。乗員頭部の前後方向の挙動は、最も後方へ到達し、その後、頷き動作が発生し、そして、前方へと押し出される。すなわち、総圧力ｆｘおよびその時間変化dfx/dtに基づいて頷き面積を求めることにより、乗員頭部の前後方向の移動量より、乗員頭部が前方へと押しだされるタイミング、すなわち、頷き動作の終了点を判定することができる。すなわち、頭部の頷き動作を判断することができる。そのため、乗員頭部の頷き動作を判断した場合に、ヘッドレストＳｈを後方へ移動させることにより、頭部がヘッドレストＳｈから離反する前に、ヘッドレストＳｈが後方へ移動させられることとなる。これにより、ヘッドレストＳｈから乗員頭部へ与えられる前方への力が抑制される。そのため、頭部と胸部との相対的な位置ずれが抑制されるので、乗員を適正に保護することができる。
【００６９】
また、本実施形態によれば、ヘッドレストの傾き度合から乗員頭部の挙動を判断しているので、例えば、髪や帽子で目鼻が隠れてしまい、第１の実施形態の手法では顔の特定部位が認識できないといったケースでも頷き動作を判断することができる。これにより、ロバスト性の向上を図ることができる。また、ヘッドレストＳｈに対する乗員の頭部の接触を検出する手段と、乗員の頭部による頷き動作を検出する手段とを共用化することができるので、システム構成の簡素化を図ることができる。
【００７０】
また、本実施形態において、頭部の頷き動作の度合い（頷き度）に応じて、ヘッドレストＳｈの後方向への移動量または移動速度が変更される。かかる構成によれば、ヘッドレストの後方への移動量および速度を最適化することできるので、頭部運動エネルギーの吸収量のばらつきを低減させることできる。なお、頭部の頷き動作の度合いに応じた、ヘッドレストＳｈの移動量の調整は、上述した第１から第３の実施形態において適用してもよい。
【００７１】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態にかかる乗員保護装置について説明する。本実施形態にかかる乗員保護装置が、第１の実施形態のそれと相違する点は、ヘッドレストＳｈに対する乗員の頭部の接触を検出する手段と、乗員の頭部による頷き動作を検出する手段とが共用化されたセンサによって構成されていることである。なお、乗員保護装置にかかるシステム構成およびシステム処理については第１の実施形態と概ね同じであり、重複する説明は省略することとし、以下、相違点を中心に説明を行う。
【００７２】
図１２は、ヘッドレストステイ２０およびヘッドレストホルダ２１を模式的に示す説明図である。ヘッドレストホルダ２１は、ヘッドレストステイ２０を保持するためのホルダ部３６と、ホルダ部３６をヘッドレストフレーム２２に固着するため固着部とで構成されている。ホルダ部３６には、ヘッドレストステイ２０を自己の内部に挿入するための貫通空間が形成されている。このホルダ部３６は、図示しないボタンを押圧操作してロック機構のロック状態または解除状態を切り換えることにより、ヘッドレストステイ２０の上下方向の高さを調整することができる。
【００７３】
ヘッドレストステイ２０には、ヘッドレストホルダ２１のホルダ部３６によって収容される収容部位に対応して、圧力（または荷重）を検出する一対の圧力センサ群４０，４１が設けられている。一対の圧力センサ群４０，４１は、互いに上下および前後の対向位置に配置されている。具体的には、一方の圧力センサ群４０は、ヘッドレストステイ２０がヘッドレストホルダ２１に挿入された際に、ホルダ部３６の上部後方に対応する配置されており、他方の圧力センサ群４１は、ヘッドレストステイ２０がヘッドレストホルダ２１に挿入された際に、ホルダ部３６の下部前方に対応する配置されている。個々の圧力センサ群４０，４１は、少なくとも２つの圧力センサ（本実施形態では、５個の圧力センサ）が上下方向に等間隔で配置されて構成されている。
【００７４】
ここで、一方の圧力センサ群４０を構成する個々の圧力センサと、他方の圧力センサ群４１を構成する個々の圧力センサとは、ヘッドレストステイ２０の位置に応じて、互いに上下および前後の対向位置に配置されるような関係となっている。例えば、図１２（ｂ）に示すようにヘッドレストＳｈが高い位置に設定されている状態で、乗員とシートの衝撃度が既定範囲内である場合、上部後方に位置する圧力センサ群４０では下方から２つの圧力センサにおいて圧力値が立ち上がり、下部前方に位置する圧力センサ群４１でも下方から２つのお圧力センサにおいて圧力値が立ち上がる。これに対して、図１２（ｂ）に示すようにヘッドレストＳｈが低い位置に設定されている状態で、乗員とシートの衝撃度が既定範囲内である場合、上部後方に位置する圧力センサ群４０では上方から２つの圧力センサにおいて圧力値が立ち上がり、下部前方に位置する圧力センサ群４１でも上方から２つの圧力センサにおいて圧力値が立ち上がる。一対の圧力センサ群４０，４１により、ヘッドレストＳｈの傾き度合いを検出することができる。
【００７５】
このようなセンサ構成において、コントロールユニット１０には、圧力センサ群４０，４１を構成する個々のセンサから圧力値が入力されてる。そのため、コントロールユニット１０は、圧力値が立ち上がったセンサの組み合わせから、ヘッドレストＳｈの上下位置を検出することができる。また、圧力センサ群４０，４１を構成する個々のセンサから入力される個々の圧力値の総和（以下「総圧力」という）に基づいて、ヘッドレストの傾き度合い、すなわち、総圧力は、乗員の頭部が後方へと移動する程大きくなる傾向を有している。そのため、ヘッドレストＳｈの傾き度合いより、ヘッドレストＳｈと頭部との接触の検出を行うとともに、乗員の頭部による頷き動作を検出することができる。換言すれば、一対の圧力センサ群４０，４１は、第１の実施形態に示す接触センサ１２と頭部検出センサ１３と同様の機能を担うこととなる。
【００７６】
図１３は、本実施形態の乗員保護処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、コントロールユニット１０によって実行される。まず、ステップ２０（Ｓ２０）において、衝撃検出センサ１１によって衝撃が検知されたか否かが判断される。このステップ２０において肯定判定された場合、すなわち、衝撃が検知された場合には、ステップ２１（Ｓ２１）に進む。ステップ２０において否定判定された場合、すなわち、衝撃が検知されなかった場合には、ステップ２０の処理に再度戻る。
【００７７】
ステップ２１において、第１の実施形態のステップ２と同様に、衝撃度、すなわち、衝撃検出センサ１１によって検知された衝撃度が規定範囲内であるか否かが判断される。コントロールユニット１０は、衝撃検出センサ１１のセンサ値と規定範囲とを比較し、センサ値が規定範囲内であるか否かを判断する。このセンサ値が規定判定内である場合には、ステップ２１において肯定判定され、ステップ２２（Ｓ２２）に進む。一方、センサ値が規定判定外である場合には、ステップ２１において否定判定され、本ルーチンを抜ける。
【００７８】
ステップ２２において、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈのアクチュエータであるモータ２８に対して正回転の信号を出力する。これにより、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈを前進方向へ駆動する。
【００７９】
ステップ２３（Ｓ２３）において、コントロールユニット１０は、乗員の頭部がヘッドレストＳｈに接触したか否かを判断する。具体的には、コントロールユニット１０は、一対の圧力センサ群４０，４１によって検知される総圧力が所定値以上であること条件に、ヘッドレストＳｈと乗員頭部との接触を検知する。このステップ２３において肯定判定された場合、すなわち、ヘッドレストＳｈと頭部とが接触した場合には、ステップ２４（Ｓ２４）に進む。一方、ステップ２３において否定判定された場合、すなわち、頭部がヘッドレストＳｈに接触していない場合には、ステップ２２に戻る。
【００８０】
ステップ２４において、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈのアクチュエータであるモータ２８に対して回転停止の信号を出力する。これにより、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈの前進方向への移動を停止させる。
【００８１】
ステップ２５（Ｓ２５）において、コントロールユニット１０は、圧力センサ群４０，４１を構成する個々のセンサから入力される圧力値に基づいて、圧力値が立ち上がったセンサの組み合わせから、ヘッドレストＳｈの上下位置を検出する。そして、ステップ２６（Ｓ２６）において、ヘッドレストＳｈの位置を示すパラメーラＹを設定する。具体的には、ヘッドレストＳｈの位置が高い状態の場合にはパラメータＹに「２」が設定され、ヘッドレストＳｈの位置が低い状態の場合にはパラメータＹに「１」が設定され、それ以外の場合にはパラメータＹに「０」が設定される。
【００８２】
ステップ２７（Ｓ２７）において、コントロールユニット１０は、乗員の頭部の頷き動作を検知する頷き検知処理を行う。コントロールユニット１０は、一対の圧力センサ群４０，４１によって検出される総圧力ｆｘを演算するとともに、この総圧力ｆｘの時間変化dfx/dtを算出する。コントロールユニット１０は、頷き検知処理を行う度にかかる処理を行い、各演算結果をＲＯＭなどに格納する。
【００８３】
コントロールユニット１０は、第４の実施形態に示すように、総圧力ｆｘの時間変化dfx/dtと総圧力ｆｘとの関係に基づいて頷きの有無を判定する。具体的には、コントロールユニット１０は、時間変化dfx/dtと総圧力ｆｘとの関係を示す曲線と、圧力変化dfx/dtが０となる線とによって囲まれる面積（図中の斜線領域面積）を演算し、その演算面積が頷きの有無を判定するための既定値以上であるか否かを判定する。この場合、コントロールユニット１０は、演算面積が既定値以上である場合には、頷きありと判定し、演算面積が既定値よりも小さい場合には、頷きなしと判定する。
【００８４】
ステップ２８（Ｓ２８）において、コントロールユニット１０は、頷き動作が発生したか否かを判断する。このステップ２８において肯定判定された場合、すなわち、頷き動作が発生した場合には、ステップ２９（Ｓ２９）に進む。一方、ステップ２８において否定判定された場合、すなわち、頷き動作が発生していない場合には、ステップ２７に戻る。
【００８５】
ステップ２９において、コントロールユニット１０は、頷き度を検出する。コントロールユニット１０は、ステップ２５における頷き検知処理において演算した斜線領域面積に基づいて、頷き動作の大きさである頷き度を検出する。頷き度は、斜線領域面積が大きい程大きい傾向を有しているため、斜線領域面積と頷き度とは線形的な関係で設定してもよいし、斜線領域面積を値に応じて段階的に区分して各段階に応じて頷き度を設定してもよい。
【００８６】
ステップ３０（Ｓ３０）において、コントロールユニット１０は、頷き度を示すパラメーラＸを設定する。具体的には、頷き度が大きい状態の場合にはパラメータＺに「２」が設定され、頷き度が小さい場合にはパラメータＹに「１」が設定され、それ以外の場合にはパラメータＹに「０」が設定される。
【００８７】
ステップ３１（Ｓ３１）において、コントロールユニット１０は、先に設定された各パラメータＸ，Ｙに基づいて、パラメータＺを設定する。具体的には、コントロールユニット１０は、各パラメータＸ，Ｙの積算によって表される。そのため、パラメータＺは、０，１，２，４のうちのいずれかの値を取り得る。ここで、パラメータＺが「０」となるシーンは、頷き度がその他、あるいは、ヘッドレストＳｈの上下位置がその他の場合であり、パラメータＺが「１」となるシーンは、頷き度が小さく、かつ、ヘッドレストＳｈが低い状態の場合である。また、パラメータＺが「２」となるシーンは、頷き度が大きく、かつ、ヘッドレストＳｈが低い状態の場合、あるいは、頷き度が小さく、かつ、ヘッドレストＳｈが高い状態の場合である。そして、パラメータＺが「４」となるシーンは、頭部の頷き度が大きく、かつ、ヘッドレストＳｈが高い状態の場合である。
【００８８】
ステップ２８において、コントロールユニット１０は、パラメータＺを参照した上で、ヘッドレストＳｈのアクチュエータであるモータ２８に対して逆回転の信号を出力する。この際、コントロールユニット１０は、パラメータＺが「１」，「２」，「４」の場合、パラメータＺの値が大きい程、ヘッドレストＳｈの移動スピードが大きくなるように信号を出力する。これにより、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈを後退方向へ駆動し、通常時のヘッドレスト位置（或いは、これよりも後側の最後端のヘッドレスト位置）まで後退させる。一方、パラメータＺが「０」の場合、ヘッドレストＳｈのアクチュエータであるモータ２８に対して回転停止の信号を出力する。これにより、コントロールユニット１０は、ヘッドレストＳｈの後進方向への移動を停止させる。
【００８９】
このように本実施形態において、ヘッドレストＳｈについて後方への最大の傾きを判断した場合に、頭部の頷き動作を判断する。乗員頭部の前後方向の挙動は、最も後方へ到達し、その後、頷き動作が発生し、そして、前方へと押し出される。すなわち、総圧力ｆｘおよびその時間変化dfx/dtに基づいて頷き面積を求めることにより、乗員頭部の前後方向の移動量より、乗員頭部が前方へと押しだされるタイミング、すなわち、頷き動作の終了点を判定することができる。すなわち、頭部の頷き動作を判断することができる。そのため、乗員頭部の頷き動作を判断した場合に、ヘッドレストＳｈを後方へ移動させることにより、頭部がヘッドレストＳｈから離反する前に、ヘッドレストＳｈが後方へ移動させられることとなる。これにより、ヘッドレストＳｈから乗員頭部へ与えられる前方への力が抑制される。そのため、頭部と胸部との相対的な位置ずれが抑制されるので、乗員を適正に保護することができる。
【００９０】
また、本実施形態によれば、ヘッドレストＳｈの傾き度合から乗員頭部の挙動を判断しているので、例えば、髪や帽子で目鼻が隠れてしまい、第１の実施形態の手法では顔の特定部位が認識できないといったケースでも頷き動作を判断することができる。これにより、ロバスト性の向上を図ることができる。また、ヘッドレストＳｈに対する乗員の頭部の接触を検出する手段と、乗員の頭部による頷き動作を検出する手段とを共用化することができるので、システム構成の簡素化を図ることができる。
【００９１】
また、本実施形態において、頭部の頷き動作の度合い（頷き度）と、ヘッドレストＳｈの高さ状態とに応じて、ヘッドレストＳｈの後方向への移動量または移動速度が変更される。かかる構成によれば、ヘッドレストの後方への移動量および速度を最適化することできるので、頭部運動エネルギーの吸収量のばらつきを低減させることできる。
【００９２】
以上、本発明の実施形態にかかる乗員保護装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、ヘッドレストＳｈを駆動する手法としては、各実施形態に示すアクチュエータ以外にも種々のアクチュエータを利用することができる。例えば、図１４に示すように、モータをシートフレームに配置し、荷重変換器４２、荷重伝達ワイヤ４３、回転軸４４、歯車４５を介してヘッドレスト押し付け部材４６を前後方向へ回転させる構造であってもよい。具体的には、モータの回転方向を切り換えることにより、荷重伝達ワイヤ４３によって回転軸４４の軸回転方向を切り換え、これにより、回転軸４４に歯合する歯車４５の回転方向を切り換えることができる。歯車４５が正方向に回転すると、ヘッドレスト押し付け部材４６が前方へと回動し、これにより、ヘッドレストステイ２０を前方へと移動させる。一方、歯車４５が逆方向に回転すると、ヘッドレスト押し付け部材４６が後方へと回動し、これにより、ヘッドレストステイ２０を後方へと移動させる。また、図１５に示すように、アクチュエータとしては、シートベルトを巻取軸に巻き取り可能な電動リトラクタ機構４７を用いてもよく、この場合、ヘッドレスト押し付け部材４６は電動リトラクタ機構４７によって駆動する。
【００９３】
また、本発明の乗員保護装置が対象とする乗員は、ドライバーに限らず、助手席の乗員であったり、後席側のシートに着座する乗員であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】第１の実施形態にかかる乗員保護装置が適用された車両を模式的に示す説明図
【図２】ヘッドレストＳｈの駆動機構を模式的に示す構成図
【図３】第１の実施形態にかかる乗員保護処理の手順を示すフローチャート
【図４】頷き検知処理の概念を示す説明図
【図５】鼻Ａ１の上下位置ｚおよび移動速度dz/dtを示す説明図
【図６】距離差ｘ、移動速度dx/dtを示す説明図
【図７】面積の検出領域を示す説明図
【図８】特定領域Ｓａの面積Ｓ、面積Ｓの時間変化dS/dtを示す説明図
【図９】ヘッドレストステイ２０およびヘッドレストホルダ２１を模式的に示す説明図
【図１０】第４の実施形態の乗員保護処理の手順を示すフローチャート
【図１１】総圧力ｆｘおよび総圧力ｆｘの時間変化dfx/dtを示す説明図
【図１２】ヘッドレストステイ２０およびヘッドレストホルダ２１を模式的に示す説明図
【図１３】第５の実施形態の乗員保護処理の手順を示すフローチャート
【図１４】ヘッドレストＳｈを駆動するアクチュエータの変形例を示す説明図
【図１５】ヘッドレストＳｈを駆動するアクチュエータの変形例として電動リトラクタ機構４７を用いる説明図
【符号の説明】
【００９５】
１０…コントロールユニット
１１…衝撃検出センサ
１２…接触センサ
１３…頭部検出センサ
２０…ヘッドレストステイ
２１…ヘッドレストホルダ
２２…ヘッドレストフレーム
２４…ヘッドレストジョイント
２５…シートフレーム
２６…ブラケット
２７…サポートフレーム
２８…モータ
２９…ピニオン
３０…ラック
３１…アーム
３６…ホルダ部
３７…固着部
３８…圧力センサ
３９…圧力センサ
４０…圧力センサ群
４１…圧力センサ群
【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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【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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