(57)【要約】  乗員位置検知装置は車両内部に配置されて乗員の位置を検知する乗員位置検知装置であり、座席前方に配置された２以上のセンサ電極と、これらセンサ電極よりも後方且つ高い位置に配置される少なくとも一つのセンサ電極とを備え、各センサ電極と乗員との距離に応じた検出信号をそれぞれ出力する第１の検出手段と、検出信号を入力して乗員位置を演算する演算手段とを有する。演算手段は、第１の検出手段から出力された検出信号から、２つの検出信号からなる組合せを３通り以上選択し、これら検出信号の組合せについて、それぞれ比又は差を算出し、算出された３以上の検出信号の比又は差に基づいて乗員位置を演算する。
2013183653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内部に配置されて乗員の位置を検知する乗員位置検知装置において、
座席前方に配置された２以上のセンサ電極と、これらセンサ電極よりも後方且つ高い位置に配置される少なくとも一つのセンサ電極とを備え、各センサ電極と乗員との距離に応じた検出信号をそれぞれ出力する第１の検出手段と、
前記検出信号を入力して乗員位置を演算する演算手段と
を有し、
前記演算手段は、前記第１の検出手段から出力された各検出信号から、２つの検出信号からなる組合せを３通り以上選択し、これら検出信号の組合せについて、それぞれ比又は差を算出し、前記算出された３以上の前記検出信号の比又は差に基づいて乗員位置を演算する
ことを特徴とする乗員位置検知装置。
【請求項２】
前記座席前方に配置された２以上のセンサ電極は、
座席前方左側に配置された少なくとも一つのセンサ電極と、
座席前方右側に配置された少なくとも一つのセンサ電極と
を含むことを特徴とする請求項１記載の乗員位置検出装置。
【請求項３】
前記座席前方左側または前方右側には、高さ位置または前後位置の異なる２以上のセンサ電極が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の乗員位置検知装置。
【請求項４】
前記第１の検出手段は、インパネ、ステアリング、ピラー、ドア、ルーフ、フロントガラス、及びサイドガラスのいずれかに配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の乗員位置検知装置。
【請求項５】
前記演算手段は、前記３以上の検出信号の比又は差によって前記センサ電極間の前記乗員位置を含む３以上の面を特定し、これら面の交差位置を算出し、算出された交差位置に基づいて前記乗員位置を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の乗員位置検知装置。
【請求項６】
乗員の位置を検出する領域を複数のエリアに分割し、
前記演算手段は、
前記検出信号に基づいて前記複数のエリアの中から乗員が位置する前記エリアを特定し、
特定された前記エリアに基づいて乗員位置の演算の条件を決定し、
決定された前記条件に基づいて、前記第１の検出手段から出力された各検出信号から、２つの検出信号からなる組合せを３通り以上選択し、これら検出信号の組合せについて、それぞれ比又は差を算出し、前記算出された３以上の前記検出信号の比又は差に基づいて乗員位置を演算する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の乗員位置検知装置。
【請求項７】
前記演算手段は、前記エリアに基づいて前記乗員位置の演算に使用する検出信号を選択することを特徴とする請求項６記載の乗員位置検出装置。
【請求項８】
前記演算手段は、少なくとも前記乗員が位置するエリアに最も近接するセンサ電極から出力された検出信号を用いて乗員位置を演算することを特徴とする請求項７記載の乗員位置検出装置。
【請求項９】
前記演算手段は、前記検出信号又は前記検出信号から求められる物理量が所定範囲である場合に限り、当該検出信号を用いて乗員位置を演算する
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の乗員位置検知装置。
【請求項１０】
前記演算手段は、前記複数のセンサ電極に基づく複数の検出信号のうち、出力が所定のしきい値以下の検出信号を用いて乗員位置を演算することを特徴とする請求項９記載の乗員位置検知装置。
【請求項１１】
前記演算手段は、前記複数のセンサ電極に基づく複数の検出信号のうち、出力が所定のしきい値を超えている検出信号について、その増幅度を低下させた際に、前記増幅度を低下させた検出信号が前記しきい値を超えている場合には、その検出信号を乗員位置の演算に使用しないことを特徴とする請求項９記載の乗員位置検知装置。
【請求項１２】
背面及び座面の少なくとも一方に配置され、第２の検出信号を出力する第２の検出手段を更に備え、
前記演算手段は、
前記検出信号及び前記第２の検出信号に基づいて乗員の位置及び姿勢を検出する
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の乗員位置検知装置。
【請求項１３】
前記演算装置は、
前記検出信号に基づいて乗員の位置を検出し、
前記検出信号及び前記第２の検出信号に基づいて乗員の姿勢を検出する
ことを特徴とする請求項１２記載の乗員位置検知装置。
【請求項１４】
前記演算手段は、前記乗員の姿勢に基づいて前記乗員の位置が乗員の頭部の位置であるか否かを判定する事を特徴とする請求項１２又は１３記載の乗員位置検知装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の乗員位置検知装置と、
前記乗員位置検出装置による乗員位置の検出可能範囲内に配置されて車両の衝突時に展開するエアバッグと、
前記乗員位置検知装置で演算された乗員位置に応じて前記エアバッグの展開制御を行うエアバッグ展開制御装置と
を備えたことを特徴とするエアバッグ展開制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両内部に配置されて乗員の位置を検知する乗員位置検知装置及び車両用のエアバッグ展開制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エアバッグの展開制御において、エアバッグの展開による人体への衝撃を軽減するために、車両内部に配置されて乗員の位置を検知する乗員位置検知装置を用いたエアバッグ展開制御システムが知られている。乗員の位置を検知するための方法としては、例えば３つ以上の近接度センサと乗員の頭部位置との幾何学的位置関係に基づき、三角法アルゴリズムを用いて頭部位置を検知する方法等がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４１２２４１７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の乗員位置検知装置では、種々の要因によって誤検知や誤動作を生じる恐れがある。本発明は、このような点に鑑みなされたもので、信頼性の高い乗員検知装置及びエアバッグ展開制御システム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】
【０００５】
本発明に係る乗員位置検知装置は、車両内部に配置されて乗員の位置を検知する乗員位置検知装置であり、座席前方に配置された２以上のセンサ電極と、これらセンサ電極よりも後方且つ高い位置に配置される少なくとも一つのセンサ電極とを備え、各センサ電極と乗員との距離に応じた検出信号をそれぞれ出力する第１の検出手段と、検出信号を入力して乗員位置を演算する演算手段とを有する。演算手段は、前記第１の検出手段から出力された各検出信号から、２つの検出信号からなる組合せを３通り以上選択し、これら検出信号の組合せについて、それぞれ比又は差を算出し、算出された３以上の検出信号の比又は差に基づいて乗員位置を演算する。また、検出信号の比又は差に基づいた算出及び演算を行う代わりに、その一部又は全部を表データ又はそれに準ずるものに置き換えてもよい。【０００６】
上述した従来の乗員位置検知装置では、三角法アルゴリズムを使用して頭部から各センサ電極までの絶対距離に基づいて幾何学的位置を算出している。しかし、各センサから出力される絶対距離は温度や湿度に依存して変化してしまうため、環境に依存して頭部位置の正確な検知が困難となる場合がある。しかし、このような方法によれば、温度や湿度に依存せずに人体の位置を検知可能な乗員位置検知装置を提供することが可能となる。尚、上記座席前方に配置された２以上のセンサ電極は、座席前方左側に配置された少なくとも一つのセンサ電極と、座席前方右側に配置された少なくとも一つのセンサ電極とを含んでいても良い。更に、座席前方左側または前方右側には、高さ位置または前後位置の異なる２以上のセンサ電極が配置されていても良い。【０００７】
本発明の一実施形態においては、乗員の位置を検出する領域を複数のエリアに分割し、演算手段は、検出信号に基づいてこの複数のエリアの中から乗員が位置するエリアを特定し、特定されたエリアに基づいて乗員位置の演算の条件を決定し、決定された条件に基づいて、前記第１の検出手段から出力された各検出信号から、２つの検出信号からなる組合せを３通り以上選択し、これら検出信号の組合せについて、それぞれ比又は差を算出し、前記算出された３以上の検出信号の比又は差に基づいて乗員位置を演算する。【０００８】
上述した従来の乗員位置検知装置では、検出すべき頭部位置がセンサから離れ過ぎていたり極端に近付き過ぎたりすると、検出精度が低下してしまう場合がある。しかし、このような方法によれば、センサからの距離に拘わらず高精度に乗員位置を検知することが可能な乗員位置検知装置を提供することが可能となる。【０００９】
本発明の一実施形態において、演算手段は、検出信号又は検出信号から求められる物理量が所定範囲である場合に限り、当該検出信号を用いて乗員位置を演算する。【００１０】
上述した従来の乗員位置検知装置では、乗員の手や荷物などが自動車内に設置したいずれかのセンサに近付いた場合や接触した場合に、センサの出力が検知可能な範囲を超えてしまい、乗員の位置を誤検出してしまう事があった。しかしながら、このような方法によれば、誤検出の発生を抑制した信頼性の高い乗員位置検知装置を提供することが可能となる。【００１１】
本発明の一実施形態に係る乗員位置検知装置は、背面及び座面の少なくとも一方に配置され、第２の検出信号を出力する第２の検出手段を更に備える。演算手段は、検出信号及び第２の検出信号に基づいて乗員の位置及び姿勢を検出する。【００１２】
本発明の一実施形態において、上記演算手段は、検出信号に基づいて乗員の位置を検出し、検出信号及び第２の検出信号に基づいて乗員の姿勢を検出する。又、上記演算手段は、乗員の姿勢に基づいて乗員の位置が乗員の頭部の位置であるか否かを判定する事も可能である。【００１３】
上述した従来の乗員位置検知装置では、乗員の手の位置がセンサに近づいていると、乗員の手の位置が乗員の頭部位置として認識されてしまい、誤動作を生じる恐れがあった。しかし、このような方法によれば、誤検知を防止する事が可能な信頼性の高い乗員位置検知装置を提供することが可能となる。【００１４】
本発明に係るエアバッグ展開制御システムは、上記いずれかの乗員位置検知装置と、乗員位置検出装置による乗員位置の検出可能範囲内に配置されて車両の衝突時に展開するエアバッグと、乗員位置検知装置の出力信号に応じてエアバッグの展開制御を行うエアバッグ展開制御装置とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、信頼性の高い乗員位置検知装置及びエアバッグ展開制御システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る乗員位置検知装置及びエアバッグ展開制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態に係る乗員位置検知方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】同実施形態に係る乗員位置検知方法を説明するための概略図である。
【図４】同実施形態に係る乗員位置検知方法を説明するための概略図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る静電容量検知回路の構成を示す回路図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る乗員位置検知方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】同実施形態に係る、乗員が位置するエリアの特定方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】同方法を説明するための模式図である。
【図９】同方法を説明するための模式図である。
【図１０】同方法を説明するための模式図である。
【図１１】同実施形態に係る、乗員位置の演算方法の条件を示す表である。
【図１２】同方法を説明するためのフローチャートである。
【図１３】同方法を説明するための模式図である。
【図１４】同方法を説明するための模式図である。
【図１５】同方法を説明するための模式図である。
【図１６】同方法を説明するための模式図である。
【図１７】従来技術における課題を示すための概略図である。
【図１８】本発明の第４実施形態に係る乗員位置検知方法を説明するためのフローチャートである。
【図１９】同方法を説明するための波形図である。
【図２０】同方法を説明するための模式図である。
【図２１】本発明の第５実施形態に係る乗員位置検知方法を説明する為の模式図である。
【図２２】同方法を説明する為の模式図である。
【図２３】本発明の第６実施形態に係る乗員位置検知装置及びエアバッグ展開制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２４】本実施形態に係る演算手段の構成を示すブロック図である。
【図２５】同実施形態に係る、乗員の姿勢の演算方法を説明する為の斜視図である。
【図２６】同方法を説明するための斜視図である。
【図２７】同方法を説明するための斜視図である。
【図２８】同方法を説明するための斜視図である。
【図２９】同実施形態に係る頭部判定方法を説明する為のフローチャートである。
【図３０】他の実施形態に係る、乗員の姿勢の演算方法を説明する為の斜視図である。
【図３１】同方法を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態に係る乗員位置検知装置及び車両用のエアバッグ展開制御システムについて詳細に説明する。
【００１８】
［全体構成］
図１は、本実施形態に係る乗員位置検知装置及びエアバッグ展開制御システムの構成を示す図である。なお、以下の説明において、「前方」及び「後方」とは、車体の進行方向に向かったときの前後の向きを意味し、「左側」及び「右側」とは、車体の進行方向に向かったときの座席中央に対する左右の向きを意味する。本実施形態に係る乗員位置検知装置は、検出手段として運転席又は助手席前方のインパネ３１の左側に配置されたセンサ電極１１、インパネ３１の右側に配置されたセンサ電極１２、運転席又は助手席の斜め前方のピラー３２下部に設置されたセンサ電極１３及びピラー３２上部に設置されたセンサ電極１４を備える。センサ電極１１〜１４は静電容量式のセンサを構成し、乗員の例えば頭部位置とセンサ電極１１〜１４との間の静電容量の変化を検知し、検出信号として出力する。
【００１９】
センサ電極１１〜１４は、スイッチ２１を介して静電容量検知回路２２及びシールド駆動回路２３に接続入力される。スイッチ２１は、センサ電極１１〜１４のうちの一つを静電容量検知回路２２に接続し、残りの３つをシールド駆動回路２３に接続する。尚、スイッチ２１はＣＰＵで制御しても良く、静電容量検知回路２２のクロックに応じて切り替えることも可能である。シールド駆動回路２３は、シールド駆動回路２３に接続された３つのセンサ電極の電位を、静電容量検知回路２２に接続されたセンサ電極の電位と同じ電位に設定することにより、容量検出中のセンサ電極とその他の３つのセンサ電極との間に容量が発生するのを防止する。上記構成によって、センサ電極１１〜１４から出力された検知信号を一つの静電容量検知回路２２によって時分割で処理している。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換回路２４は静電容量検知回路２２において検出された検出信号をデジタル情報に変換し、演算手段２５（ＣＰＵ）に入力する。演算手段２５は、入力された４つの検出信号から、３組以上の２つの検出信号の比又は差を算出し、３以上の検出信号間の比又は差に基づいて乗員位置を演算し、出力する。
【００２１】
演算手段２５から出力された乗員位置はエアバッグ展開制御装置２６に入力される。エアバッグ展開制御装置２６は、演算手段２５から出力された乗員位置及び図示しない加速度センサ等の出力に応じてインパネ３１、図示しないステアリング中央、ピラー、ドアなどに格納された図示しないエアバッグを展開制御する。例えば、乗員の頭部位置とエアバッグとの距離が所定範囲内である場合にはエアバッグの展開を行わず、乗員の頭部位置とエアバッグとの距離が所定範囲外である場合にはエアバッグの展開を行う事も可能であるし、乗員の頭部位置に応じて展開するエアバッグの位置やエアバッグが展開する際の勢いを制御することも可能である。
【００２２】
［動作］
次に、本実施形態に係る乗員位置検知装置の動作について説明する。尚、以下において、センサ電極１１〜１４において検出された静電容量を、それぞれＣ１１〜Ｃ１４とする。本実施形態においては検出信号として静電容量Ｃ１１〜Ｃ１４の絶対値を用いるが、乗員がセンサ電極１１〜１４の乗員位置検出可能範囲内にいない時、又はいないと想定される時の静電容量Ｃ１１´〜Ｃ１４´と、乗員がセンサ電極１１〜１４の乗員位置検出可能範囲内にいる時の静電容量Ｃ１１〜Ｃ１４との差分を検出信号として、演算処理を行う事も可能である。尚、静電容量Ｃ１１´〜Ｃ１４´の取得方法としては、乗員がセンサ電極１１〜１４の乗員位置検出可能範囲内にいない時又はいないと想定される時に取得すること、キーレスエントリーと連動して外から乗員がキーを開けた場合の信号や、ドアが開いた場合の信号等、車両信号をトリガとして測定すること、出荷時の値を使用すること等種々の方法が適用可能である。
【００２３】
図２は、本実施形態に係る乗員位置検知装置の動作を説明するためのフローチャート、図３及び図４は平面図である。本実施形態において演算手段２５は、まず、インパネ３１左部に配置されたセンサ電極１１と右部に配置されたセンサ電極１２との静電容量の比α１＝Ｃ１１／Ｃ１２を計算し、図３（ａ）に示す様に、α１が成立する点の集合である面１を特定する（ステップＳ１）。次に、演算手段２５は、ピラー下部に配置されたセンサ電極１３と上部に配置されたセンサ電極１４との静電容量の比α２＝Ｃ１３／Ｃ１４を計算し、図３（ｂ）に示す様に、α２が成立する点の集合である面２を特定する（ステップＳ２）。次に、演算手段２５は、インパネ左部に配置されたセンサ電極１１とピラー上部に配置されたセンサ電極１４との静電容量の比α３＝Ｃ１１／Ｃ１４を計算し、図３（ｃ）に示す様に、α３が成立する点の集合である面３を特定する（ステップＳ３）。ステップＳ１〜Ｓ３においては、乗員の頭部がα１〜α３の分子側のセンサ電極（Ｃ１１，Ｃ１３，Ｃ１１）に近づけばそれぞれα１〜α３が大きくなり、乗員の頭部がα１〜α３の分母側のセンサ電極（Ｃ１２，Ｃ１４，Ｃ１４）に近づけばそれぞれα１〜α３が小さくなるので、α１〜α３の値に応じて面１〜面３の位置を推測することが可能である。
【００２４】
次に、演算手段２５は、図４に示す通り、面１〜面３が交わる交点、即ち、α１〜α３が全て成立する交点を乗員の頭部位置として算出する（ステップＳ４）。即ち、面１〜面３を、α１〜α３と乗員の頭部位置のｘ，ｙ，ｚ座標とを引数とした関数で表すと、面１はａ１（α１）ｘ＋ｂ１（α１）ｙ＋ｃ１（α１）ｚ＋ｄ１（α１）＝０、面２はａ２（α２）ｘ＋ｂ２（α２）ｙ＋ｃ２（α２）ｚ＋ｄ２（α２）＝０、面３はａ３（α３）ｘ＋ｂ３（α３）ｙ＋ｃ３（α３）ｚ＋ｄ３（α３）＝０と表される。ここで、ａ１〜ａ３，ｂ１〜ｂ３，ｃ１〜ｃ３及びｄ１〜ｄ３はα１〜α３を引数とする関数であり、センサ電極の位置関係等によって決まる。α１〜α３は任意の乗員の頭部位置に対して、検出された静電容量値Ｃ１１〜Ｃ１４から一意に決まるので、３つの面の式を三元連立方程式として解く事で、座標ｘ，ｙ，ｚを算出することが出来る。
【００２５】
温度変動や湿度変動が生じた場合、センサ電極１１〜１４から検出される静電容量値Ｃ１１〜Ｃ１４は一様に変動する。本実施形態に係る乗員位置検知装置は、α１〜α３を、静電容量値Ｃ１１〜Ｃ１４の比によって求めるため、温度変動や湿度変動等の要因を相殺し、精度良く乗員の頭部位置を検出することが可能である。尚、本実施形態においてはα１＝Ｃ１１／Ｃ１２、α２＝Ｃ１３／Ｃ１４、α３＝Ｃ１１／Ｃ１４としたが、α１〜α３は温度変動や湿度変動を相殺し得るファクタであればよく、例えばα１＝Ｃ１１／（Ｃ１１＋Ｃ１２）、α１＝Ｃ１１−Ｃ１２、α１＝（Ｃ１１−Ｃ１２）／Ｃ１２等としても良い。また、シートベルトリマインダや着座信号等の車両信号を取り込み、着座をしていない場合の条件やシートベルトを付けていない場合の条件を入れれば更に複雑な状況を判別することが可能である。
【００２６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る乗員位置検出装置について説明する。本実施形態に係る乗員位置検出装置は基本的には第１実施形態と同様であるが、本実施形態においては、図５に示す通り、静電容量検知回路２２として差動式のＣ−Ｖ変換回路を採用している。差動式のＣ−Ｖ変換回路は、コモンモードノイズを除去することが可能であり、且つ回路内の温度特性等をキャンセルすることが出来る。
【００２７】
本実施形態において、静電容量検知回路２２は、人体４９とセンサ電極１１との静電容量を第１の検出信号として入力して出力する第１の差動増幅部２２１と、シールドされて人体４９との静電容量を検知しないセンサ電極１１′の静電容量を第２の検出信号として入力して出力する第２の差動増幅部２２２と、第１の差動増幅部２２１から出力された第１の検出信号と、第２の差動増幅部２２２から出力された第２の検出信号との差を出力する差動増幅器２２３とを有する。尚、以下においては第１の差動増幅部２２１にセンサ電極１１を接続する場合について説明するが、第１の差動増幅部２２１はスイッチ２１を介して各センサ電極１１〜１４に接続可能である。
【００２８】
リセット状態においては、センサ電極１１及び１１′はスイッチ２１１及び２１２を介して接地されている。同様に、第１の差動増幅部２２１に含まれる差動増幅器ｏｐ１及び第２の差動増幅部２２２に含まれる差動増幅器ｏｐ２の非反転入力端子はそれぞれスイッチｓｗ１１及びｓｗ２１を介して接地され、スイッチｓｗ１２及びｓｗ２２がオン状態となる。これにより、センサ電極１１，１５及び電荷転送用キャパシタｃｐ１，ｃｐ２の電荷が放電される。
【００２９】
静電容量検知回路２２による第１の検出信号の検知を開始するには、スイッチ２１１，２１２を差動増幅器ｏｐ１，ｏｐ２の反転入力端子に接続し、スイッチｓｗ１２，ｓｗ２２をオフ状態にし、スイッチｓｗ１１，ｓｗ２１を基準電圧源に接続する。これにより、差動増幅器ｏｐ１，ｏｐ２の非反転入力端子にはスイッチｓｗ１１，ｓｗ２１を介して基準電圧Ｖｒが印加されるので、センサ電極１１，１１′には、それぞれＱ１＝Ｃ１Ｖｒ，Ｑ２＝Ｃ２Ｖｒの電荷が充電される。ここでＣ１は人体４９とセンサ電極１１との間の静電容量であり、Ｃ２は人体４９には異存しないセンサ電極１５の静電容量である。
【００３０】
次に、スイッチ２１１，２１２をＯＦＦ状態とし、スイッチｓｗ１１，ｓｗ２１を接地する。これにより、差動増幅器ｏｐ１，ｏｐ２の反転入力端子に充電された電荷Ｑ１，Ｑ２が静電容量Ｃｆのキャパシタｃｐ１，ｃｐ２に移動し、差動増幅器ｏｐ１，ｏｐ２の出力端子からはそれぞれ電圧ＶｒＣ１／Ｃｆ，ＶｒＣ２／Ｃｆが出力される。
【００３１】
差動増幅器ｏｐ２の出力端子から出力される電圧ＶｒＣ２／Ｃｆは人体４９とセンサ電極１１′との距離の情報を含んでおらず、温度や湿度等に応じたセンサの誤差情報のみを含んでいる。
【００３２】
差動増幅器２２３は、人体４９とセンサ電極１１′との距離の情報及び温度や湿度等に応じたセンサの誤差情報を含む差動増幅器ｏｐ１の出力電圧ＶｒＣ１／Ｃｆから、温度や湿度等に応じたセンサの誤差情報のみを含む差動増幅器ｏｐ２の出力電圧ＶｒＣ２／Ｃｆを除去して、Ｖｒ（Ｃ２−Ｃ１）／Ｃｆを出力する。尚、以上の説明においては差動増幅器２２３、差動増幅器ｏｐ１及び差動増幅器ｏｐ２の増幅度を１倍であると仮定して説明したが、増幅度は適宜調整可能である。
【００３３】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る乗員位置検出装置について説明する。本発明に係る乗員位置検出装置は、第１及び第２の実施形態に係る乗員位置検出装置とほぼ同様に構成されているが、本実施形態においては、演算手段２５は、デジタル情報に変換された検出信号を入力して、後述する方法によって乗員位置を演算し、出力する。
【００３４】
本実施形態に係る乗員位置検知装置の動作について説明する。図６は、本実施形態に係る乗員位置検知装置の動作を説明するためのフローチャートである。本実施形態において、演算手段２５は、乗員の位置を検出する領域を複数のエリアに分割し、検出信号に基づいて乗員が位置するエリアを特定し（ステップＳ１００）、特定されたエリアに基づいて決定された条件で乗員位置を演算し、出力する（ステップＳ２００）。
【００３５】
［エリアの分割］
本実施形態においては、乗員の位置を検出する領域を複数のエリアに分割する。エリアの分割は、後述する演算の条件を設定するために行う。本実施形態においては、各エリアにおける好適な演算の条件が図示しない記憶装置に予め記憶されており、演算手段２５は乗員の位置するエリアを特定し、特定したエリアに応じて好適な条件を選択する。
【００３６】
エリアの分割は、センサ電極の配置や検知範囲等、種々の要素を考慮して行われる。本実施形態においては、図９に示すように、センサ電極１１〜１４によって乗員検知を行う領域中、左前方の領域をエリアａ、右前方の領域をエリアｂ、左後方の領域をエリアｃ、右後方の領域をエリアｄと呼ぶ。又、上記の４つのエリアａ，ｂ，ｃ，ｄは、図１０に示すように、更にそれぞれのエリアで高さ方向に分割することもできる。この場合、例えば、エリアａの上方をエリアａｕ、エリアａの下方をエリアａｄ、エリアｂの上方をエリアｂｕ、エリアｂの下方をエリアｂｄ、エリアｃの上方をエリアｃｕ、エリアｃの下方をエリアｃｄ、エリアｄの上方をエリアｄｕ、エリアｄの下方をエリアｄｄと呼ぶ。
【００３７】
［エリアの特定］
次に、演算装置２５による、乗員が位置するエリアの特定方法について説明する。図７は、乗員が位置するエリアの特定方法を説明するためのフローチャートである。本実施形態においては検出信号同士の比を用いてセンサ電極間における乗員の頭部位置を特定し、和を用いてセンサ電極群から乗員の頭部位置までの距離を特定する。ただし、エリアの特定には種々の方法が適用可能であり、検出信号の絶対値、検出信号間の差、積又はその組み合わせ等を用いて演算を行う事も、当然に可能である。
【００３８】
演算装置２５は、まず乗員の頭部がエリアａ〜ｄの何れに位置するのかを判定する（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）。
【００３９】
演算装置２５は、図８に示す通り、インパネ３１に設置したセンサ電極１１の検出信号Ｃ１１とピラー３２に設置したセンサ電極１４の検出信号Ｃ１４との比Ｃ１１／Ｃ１４が所定のしきい値ＲＡ１よりも大きければ乗員の頭部がエリアａに位置すると判定し、しきい値ＲＡ２（＜ＲＡ１）よりも小さければ乗員の頭部がエリアｄに位置すると判定し、ＲＡ１よりも小さくＲＡ２よりも大きかった場合には乗員の頭部がエリアｂ又はエリアｃに位置すると判定する（ステップＳ１０１）。
【００４０】
ステップＳ１０１において、乗員の頭部がエリアｂ又はエリアｃに位置すると判定された場合には、図９に示す通り、センサ電極１２の検出信号Ｃ１２とセンサ電極１３の検出信号Ｃ１３との和Ｃ１２＋Ｃ１３が予め設定したしきい値ＣＡよりも大きい場合には乗員の頭部がエリアｂにあると判定し、小さい場合には乗員の頭部がエリアｃにあると判定する（ステップＳ１０２）。
【００４１】
次に演算装置２５は、図１０に示す通り、乗員の頭部が上方に位置するのか下方に位置するのかを判定する（ステップＳ１０３，Ｓ１１３，Ｓ１２３，Ｓ１３３）。
【００４２】
ステップＳ１０１において、乗員の頭部位置がエリアａ又はエリアｂに位置すると判定された場合には、乗員の頭部位置がインパネ３１に接近している為、インパネ３１からの距離を検出する。即ち、インパネ３１に設置されたセンサ電極１１の検出信号Ｃ１１とセンサ電極１２の検出信号Ｃ１２との和Ｃ１１＋Ｃ１２がしきい値Ｃａｔｈ又はＣｂｔｈよりも大きい場合には乗員の頭部がエリアａｕ又はエリアｂｕに位置すると判定し、小さい場合には乗員の頭部がエリアａｄ又はエリアｂｄに位置すると判定する（ステップＳ１０３，Ｓ１１３）。
【００４３】
ステップＳ１０２において、乗員の頭部がエリアｃに位置すると判定された場合には、高さ方向に距離を設けて配置されているセンサ電極の検出信号を組み合わせることによって、乗員の頭部位置の高さを検出する。例えば、センサ電極１４の検出信号Ｃ１４とセンサ電極１１の検出信号Ｃ１１との差Ｃ１４−Ｃ１１がしきい値Ｃｃｔｈよりも大きい場合には乗員の頭部がエリアｃｕに位置すると判定し、小さい場合には乗員の頭部がエリアｃｄに位置すると判定する（ステップＳ１２３）。
【００４４】
ステップＳ１０２において、乗員の頭部がエリアｄに位置すると判定された場合にもステップＳ１２３と同様の方法によって乗員の頭部位置の高さを検出する。例えば、センサ電極１４の検出信号Ｃ１４とセンサ電極１２の検出信号Ｃ１２との差Ｃ１４−Ｃ１２がしきい値Ｃｄｔｈよりも大きい場合には乗員の頭部がエリアｄｕに位置すると判定し、小さい場合には乗員の頭部がエリアｄｄに位置すると判定する（ステップＳ１３３）。
【００４５】
［演算条件の設定］
次に、エリアａｕ〜ｄｕ，ａｄ〜ｄｄのうち、乗員の頭部が位置すると判定された領域に応じて、乗員位置の演算の為の条件を設定する（ステップＳ１０４，Ｓ１０５，Ｓ１１４，Ｓ１１５，Ｓ１２４，Ｓ１２５，Ｓ１３４，Ｓ１３５）。演算の条件には、乗員位置の演算に好適な検出信号の選択や、検出信号の重み付け（センサの感度）、計算式、アルゴリズム等が含まれ得る。本実施形態においては、演算の為の条件として乗員位置の演算（ステップＳ２００）に使用される検出信号の組合せ及び重み付け（センサの感度）を設定する。設定する条件の一例を図１１に示す。本実施形態においては、乗員の頭部位置がエリアａ〜ｄの何れに位置するかに応じて使用する検出信号を決定し、高さ情報に応じて検出信号の重み付け（センサの感度）を調整する。但し、重み付けは必須ではない。
【００４６】
演算に使用される検出信号は、センサ電極の配置や検知範囲等、種々の要素を考慮して選択されるが、少なくとも乗員が位置するエリアに最も近接する検出手段から出力された検出信号は演算に使用する。
【００４７】
乗員が位置するエリアが特定のセンサ電極に近接する場合には、乗員が位置するエリアに最も近接する検出手段から出力された検出信号と、その他の検出信号とを組み合わせることによって、検出信号の感度を確保することが考えられる。例えば、本実施形態においては、図１１に示すように、乗員の頭部位置がエリアａ（エリアａｕ又はａｄ）に位置すると判断された場合にはセンサ電極１１（検出信号Ｃ１１）とセンサ電極１２（検出信号Ｃ１２）、センサ電極１１（検出信号Ｃ１１）とセンサ電極１３（検出信号Ｃ１３）、及びセンサ電極１１（検出信号Ｃ１１）とセンサ電極１４（検出信号Ｃ１４）の組合せを選択する。しかしながら、乗員の頭部位置が極端にセンサ電極に近づき過ぎた場合には、サチレーションによる誤動作を防止すべく、異なるセンサ電極の組合せを選択しても良い。例えば、本実施形態において、乗員の頭部がエリアｄ（エリアｄｕ又はｄｄ）に位置すると判断された場合、センサ電極１１（検出信号Ｃ１１）とセンサ電極１３（検出信号Ｃ１３）、センサ電極１１（検出信号Ｃ１１）とセンサ電極１４（検出信号Ｃ１４）、センサ電極１３（検出信号Ｃ１３）とセンサ電極１４（検出信号Ｃ１４）の組合せを選択するようにしても良いが、乗員の頭部がセンサ電極１３及びセンサ電極１４に近づき過ぎる恐れのある事を考慮し、センサ電極１３（検出信号Ｃ１３）とセンサ電極１４（検出信号Ｃ１４）の代わりにセンサ電極１２（検出信号Ｃ１２）とセンサ電極１４（検出信号Ｃ１４）の組合せが選択される。
【００４８】
また、乗員が位置するエリアが特定のセンサ電極に近接しない場合には、車両の進行方向、左右に延びる幅方向及び高さ方向における乗員の頭部位置を検知するために、それぞれの方向に所定の距離を持って設けられたセンサ電極の組合せを選択することが考えられる。例えば、本実施形態においては、乗員の頭部がエリアｂに位置すると判断された場合には、車両の進行方向及び高さ方向における乗員の頭部位置を好適に検知するべくセンサ電極１１（検出信号Ｃ１１）とセンサ電極１４（検出信号Ｃ１４）及びセンサ電極１２（検出信号Ｃ１２）とセンサ電極１４（検出信号Ｃ１４）の組合せが選択され、幅方向における乗員の頭部位置を好適に検知すべく、センサ電極１１（検出信号Ｃ１１）とセンサ電極１３（検出信号Ｃ１３）の組合せが選択される。乗員の頭部がエリアｃに位置すると判断された場合においてもほぼ同様の選択が行われるが、幅方向を検知するためにセンサ電極１１（検出信号Ｃ１１）とセンサ電極１２（検出信号Ｃ１２）の組合せが選択される。これは、エリアｃはセンサ電極１３よりもセンサ電極１２に近いためである。
【００４９】
［乗員位置の演算］
次に、演算装置２５は、ステップＳ１０４，Ｓ１０５，Ｓ１１４，Ｓ１１５，Ｓ１２４，Ｓ１２５，Ｓ１３４又はＳ１３５において設定された条件（図１１参照）を用いて、乗員の頭部位置を演算する。図１２は、本実施形態に係る乗員位置の演算方法を説明するためのフローチャートである。又、図１３〜１６は同演算方法を説明するための平面図であり、乗員の頭部がエリアａ〜ｄに位置すると判定された場合をそれぞれ示している。
【００５０】
本実施形態において演算手段２５は、まず、指定されたセンサ電極の静電容量の組合せの比を３通り計算し、それぞれの静電容量の比によって特定される面１〜３の位置を算出し（ステップＳ２０１〜Ｓ２０３）、算出された面１〜３が交わる交点を乗員の頭部位置として算出する（ステップＳ２０４）。尚、ステップＳ２０４による処理は、上記図２のステップＳ４と同様に行う事が可能である。
【００５１】
例えば、乗員の頭部位置がエリアａに位置すると判定された場合には、まず、図１３に示す様に、インパネ３１左部に配置されたセンサ電極１１と右部に配置されたセンサ電極１２との静電容量の比α１＝Ｃ１１／Ｃ１２を計算し、α１が成立する点の集合である面１を特定する（ステップＳ２０１）。次に、演算手段２５は、インパネ３１左部に配置されたセンサ電極１１とピラー３２下部に配置されたセンサ電極１３との静電容量の比α２＝Ｃ１１／Ｃ１３を計算し、α２が成立する点の集合である面２を特定する（ステップＳ２０２）。次に、演算手段２５は、インパネ左部に配置されたセンサ電極１１とピラー上部に配置されたセンサ電極１４との静電容量の比α３＝Ｃ１１／Ｃ１４を計算し、α３が成立する点の集合である面３を特定する（ステップＳ２０３）。ステップＳ１〜Ｓ３においては、乗員の頭部がα１〜α３の分子側のセンサ電極（Ｃ１１，Ｃ１１，Ｃ１１）に近づけばそれぞれα１〜α３が大きくなり、乗員の頭部がα１〜α３の分母側のセンサ電極（Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４）に近づけばそれぞれα１〜α３が小さくなるので、α１〜α３の値に応じて面１〜面３の位置を推測することが可能である。
【００５２】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る乗員位置検出装置について説明する。本発明に係る乗員位置検出装置は、第３の実施形態に係る乗員位置検出装置とほぼ同様に構成されているが、本実施形態においては、以下の方法によって乗員位置を演算し、出力する。
【００５３】
［従来の課題］
従来技術における課題及び本実施形態に係る乗員位置検知装置の動作について説明する。例えば図１７に示す通り、乗用車の助手席において乗員がセンサ電極１２付近に手をかざしている様な場合、センサ電極１２と乗員の手とがセンサ電極１２の検出可能範囲を超えて近づいてしまう事がある。この様にセンサ電極１２と乗員の手とが所定の距離よりも近接すると、センサ電極１２において検出される静電容量はセンサ電極１２の検出可能な値を超えて増大し、センサ電極１２から出力される検知信号は飽和してしまう。この様に飽和した検知信号は乗員の位置を好適に検知可能なものではなく、乗員位置の演算に使用すれば誤動作を引き起こす可能性がある。
【００５４】
［動作の概略］
図１８は、本実施形態に係る乗員位置検知装置の動作を説明するためのフローチャートである。演算手段２５は、センサ異常検知判定を行い、センサ電極１１〜１４から出力された検出信号が所定の条件を満たすかどうかを判定する（ステップＳ３００）。本実施形態においては、検出信号の出力値が所定の出力範囲内であれば所定の条件を満たし、所定の出力範囲外であれば所定の条件を満たさないものと判定する。センサ電極１１〜１４から出力された検出信号のいずれかが所定の範囲外であった場合には第１の選択処理を行い、その検出信号を異常と判定し、所定の出力範囲内の検出信号を乗員位置の演算に使用するための信号として選択する（ステップＳ４００）。センサ電極１１〜１４から出力された検出信号がいずれも所定の範囲内であった場合には第２の選択処理を行い、乗員の位置を検出する領域を複数のエリアに分割し、検出信号に基づいて乗員が位置するエリアを特定し、特定されたエリアに基づいて乗員位置の演算に使用するための検出信号を選択する（ステップＳ１００）。その後、選択された検出信号に基づいて乗員位置を演算し、出力する（ステップＳ２００）。
【００５５】
［センサ異常検知判定］
ステップＳ３００において、本実施形態に係る乗員位置検知装置は、センサ電極１１〜１４から出力された検出信号が所定の範囲内であるか否かを判定する。所定の範囲を規定する為には種々の方法が適用可能であるが、本実施形態においては図１９に示す様に所定の範囲の上限及び下限として、第１及び第２のしきい値を設定する。第１のしきい値は、飽和した検出信号の出力値以下の値に設定する事が考えられ、飽和した検出信号の値とほぼ同等に設定する事も可能であるし、センサ電極１１〜１４の精度を考慮して設定することも可能である。又、第２のしきい値は、センサ電極１１〜１４の検出可能な距離の範囲等に基づいて設定する事も可能であるし、センサ電極１１〜１４の精度を考慮して設定する事も可能であり、場合によっては特に設けなくても良い。又、本実施形態においては検出信号の出力値としきい値とを比較する事によってセンサ電極１１〜１４を異常であるか正常であるか判定するが、静電容量値の時間当たりの増加量や検出信号の和、差、積、商、これらの組合せ等、検出信号に基づく種々の値としきい値とを比較する事によってセンサ異常検知判定を行う事が可能である。
【００５６】
［第１の選択処理］
次に、第１の選択処理（ステップＳ４００）について説明する。第１の選択処理においては、ステップＳ３００において所定の範囲内であると判定された検出信号を、ステップＳ４００における乗員位置の演算に使用する検出信号として選択する。例えば、図１８に示す様に乗員の右手がセンサ電極１２に近接する事によってセンサ電極１２が異常であると判定された場合には、センサ電極１１，１３及び１４から出力された検出信号を選択する。
【００５７】
［乗員位置の演算］
次に、本実施形態における乗員位置の演算方法（ステップＳ２００）について説明する。図２０は、本実施形態に係る乗員位置の演算方法を説明するための平面図である。本実施形態における乗員位置の演算方法は、基本的には第１の実施形態と同様であるが、下記の点において異なっている。
【００５８】
例えば、ステップＳ３００においてセンサ電極１２から出力された検知信号が異常であると判定された場合、センサ電極１１、１３及び１４から出力された検知信号が乗員位置の演算に使用される検出信号として選択される。この様な場合には、まず、図２０に示す様に、インパネ３１左部に配置されたセンサ電極１１とピラー３２下部に配置されたセンサ電極１３との静電容量の比α１＝Ｃ１１／Ｃ１３を計算し、α１が成立する点の集合である面１を特定する（ステップＳ２０１）。次に、演算手段２５は、インパネ３１左部に配置されたセンサ電極１１とピラー３２上部に配置されたセンサ電極１４との静電容量の比α２＝Ｃ１１／Ｃ１４を計算し、α２が成立する点の集合である面２を特定する（ステップＳ２０２）。次に、演算手段２５は、ピラー下部に配置されたセンサ電極１３とピラー上部に配置されたセンサ電極１４との静電容量の比α３＝Ｃ１３／Ｃ１４を計算し、α３が成立する点の集合である面３を特定する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０１〜Ｓ２０３においては、乗員の頭部がα１〜α３の分子側のセンサ電極（Ｃ１１，Ｃ１１，Ｃ１３）に近づけばそれぞれα１〜α３が大きくなり、乗員の頭部がα１〜α３の分母側のセンサ電極（Ｃ１３，Ｃ１４，Ｃ１４）に近づけばそれぞれα１〜α３が小さくなるので、α１〜α３の値に応じて面１〜面３の位置を推測することが可能である。
【００５９】
ステップＳ３００において全てのセンサ電極が正常であると判定された場合には、ステップＳ１００において選択された検出信号を用いて、第３の実施形態と同様の計算方法を行う事が可能である（図１３〜１６参照）。又、センサ電極１１，１３，１４のうちのいずれかが異常であると判定された場合には、異常でないと判定された３つのセンサ電極から出力された検出信号を用いてα１〜３を算出し、乗員の頭部位置を検出する事が可能である。更に、ステップＳ３００において２つのセンサ電極が異常であると判定された場合には、正常であると判断された２つのセンサ電極から出力された検出信号を用いて乗員頭部の位置を特定する。例えばピラー３２に設置されたセンサ電極１３及び１４が異常であると判断された場合、センサ電極１１から出力された検出信号とセンサ電極１２から出力された検出信号の比Ｃ１１／Ｃ１２から乗員の幅方向位置を特定する事が可能である。更に、検出信号の和Ｃ１１＋Ｃ１２によって乗員の前後方向の位置を特定する事が可能である。
【００６０】
尚、本実施形態においては、センサ電極Ｃ１１〜１４のうちのいずれか一つが異常であると判定された場合にはエリア分けを行わないが、これは、本実施形態においてはセンサ電極が４つ備えられており、且つステップＳ２００における計算方法においては原則として３つの検出信号が必要となる事に起因する。従って、センサ電極が５つ以上ある場合や、ステップＳ２００によって異なる演算方法を用い、センサ電極を１つ又は２つしか使用しない場合等、異常なセンサ電極から出力された検出信号を排除した場合にも演算に使用される検出信号が一意に決定されない場合には、異常なセンサ電極が検出された後にエリア分けを行う事が可能である。
【００６１】
［第５実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る乗員位置検知装置及び車両用のエアバッグ展開制御システムについて説明する。本実施形態に係る乗員位置検知装置及びエアバッグ展開制御装置は基本的には第４実施形態と同様であるが、本実施形態においては、異常であると判定されたセンサの増幅度又は感度を制御し、制御後に出力された検出信号の出力が所定の出力範囲内であった場合にはセンサを正常であると判定する。例えば、センサ電極１１による増幅された検出信号が第１のしきい値以上であった場合、センサ電極１１による検出信号の増幅度を減少させる。図２１に示す様に、センサ電極１１による検出信号の増幅度を減少させてもセンサ電極１１による検出信号の出力値が第１のしきい値以上であった場合にはセンサ電極１１を異常であると判定し、センサ電極１２〜１４による検出信号を演算に使用する。一方、図２２に示す様に、センサ電極１１による検出信号の増幅度を減少させた結果、センサ１１による検出信号の出力値が第１のしきい値以下となった場合には、センサ１１による検出信号も演算に使用される検出信号の候補となる。尚、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３における面１〜３の算出に際して、α１〜３の値はセンサの増幅度に応じて調整する必要がある。即ち、分子側のセンサの検出信号がＣ１、分母側のセンサの検出信号がＣ２であり、且つ分子側のセンサの増幅度を１／ｋ１倍、分母側のセンサの増幅度を１／ｋ２倍していた場合、α＝（ｋ２Ｃ１）／（ｋ１Ｃ２）である。
【００６２】
［第６実施形態］
次に、本発明の第１実施形態に係る乗員位置検知装置及び車両用のエアバッグ展開制御システムについて詳細に説明する。
【００６３】
［１．全体構成］
図２３は、本実施形態に係る乗員位置検知装置及びエアバッグ展開制御システムの構成を示す図である。本実施形態に係る乗員位置検知装置は、第１の検出手段として運転席又は助手席前方のインパネ３１の左側（乗員から見た向き。以下において同じ。）に配置されたセンサ電極１１、インパネ３１の右側に配置されたセンサ電極１２、運転席又は助手席の斜め前方のピラー３２下部に設置されたセンサ電極１３及びピラー３２上部に設置されたセンサ電極１４を備える。又、本実施形態に係る乗員位置検知装置は、第２の検出手段として、シート背面３３の上部にセンサ電極１５を、中間部にセンサ電極１６を、下部にセンサ電極１７を備えており、シート座面３４の後方にセンサ電極１８を、前方にセンサ電極１９を備えている。センサ電極１１〜１９は静電容量式のセンサ電極である。第１の検出手段を構成するセンサ電極１１〜１４は、乗員の位置とセンサ電極１１〜１４との間の静電容量の変化を検知し、第１の検出信号として出力する。又、第２の検出手段を構成するセンサ電極１５〜１９は、乗員の背中部及び臀部とセンサ電極１５〜１９との間の静電容量の変化を検知し、第２の検出信号として出力する。尚、本実施形態における第１の検出手段は第１〜第５の実施形態における検出手段と同じであるが、本実施形態においては、第２の検出手段との区別の為に第１の検出手段と呼ぶことにする。
【００６４】
センサ電極１１〜１９は、スイッチ２１を介して静電容量検知回路２２及びシールド駆動回路２３に接続入力される。スイッチ２１は、センサ電極１１〜１９のうちの一つを静電容量検知回路２２に接続し、残りの８つをシールド駆動回路２３に接続する。尚、スイッチ２１はＣＰＵで制御しても良く、静電容量検知回路２２のクロックに応じて切り替えることも可能である。シールド駆動回路２３は、シールド駆動回路２３に接続された８つのセンサ電極の電位を、静電容量検知回路２２に接続されたセンサ電極の電位と同じ電位に設定することにより、容量検出中のセンサ電極とその他の８つのセンサ電極との間に容量が発生するのを防止する。上記構成によって、センサ電極１１〜１９から出力された検知信号を一つの静電容量検知回路２２によって時分割で処理している。
【００６５】
Ａ／Ｄ変換回路２４は静電容量検知回路２２において検出された第１及び第２の検出信号をデジタル情報に変換し、演算手段２５（ＣＰＵ）に入力する。演算手段２５は、デジタル情報に変換された第１及び第２の検出信号を入力して、後述する方法によって乗員の位置及び姿勢を演算し、出力する。
【００６６】
演算手段２５から出力された乗員位置はエアバッグ展開制御装置２６に入力される。エアバッグ展開制御装置２６は、演算手段２５から出力された乗員位置及び図示しない加速度センサ等の出力に応じてインパネ３１、図示しないステアリング中央、ピラー、ドアなどに格納された図示しないエアバッグを展開制御する。例えば、乗員の頭部位置とエアバッグとの距離が所定範囲内である場合にはエアバッグの展開を行わず、乗員の頭部位置とエアバッグとの距離が所定範囲外である場合にはエアバッグの展開を行う事も可能であるし、乗員の頭部位置に応じて展開するエアバッグの位置やエアバッグが展開する際の勢いを制御することも可能である。
【００６７】
［２．検出信号］
上述の通り、本実施形態に係るセンサ電極１１〜１９は静電容量式のセンサ電極であり、検出信号として静電容量を出力する。以下において、センサ電極１１〜１９において検出された静電容量を、それぞれＣ１１〜Ｃ１９と呼ぶ。本実施形態においては検出信号として静電容量Ｃ１１〜Ｃ１９の絶対値を用いるが、乗員がセンサ電極１１〜１９の乗員位置検出可能範囲内にいない時、又はいないと想定される時の静電容量Ｃ１１´〜Ｃ１９´と、乗員がセンサ電極１１〜１９の乗員位置検出可能範囲内にいる時の静電容量Ｃ１１〜Ｃ１９との差分を検出信号として、演算処理を行う事も可能である。尚、静電容量Ｃ１１´〜Ｃ１９´の取得方法としては、乗員がセンサ電極１１〜１９の乗員位置検出可能範囲内にいない時又はいないと想定される時に取得すること、キーレスエントリーと連動して外から乗員がキーを開けた場合の信号や、ドアが開いた場合の信号等、車両信号をトリガとして測定すること、出荷時の値を使用すること等種々の方法が適用可能である。
【００６８】
［３．動作］
次に、本実施形態に係る乗員位置検知装置の動作について説明する。図２４は、演算手段２５の構成を示すブロック図である。本実施形態において、演算手段２５は、記憶装置２７に記憶されたプログラムに基づき、以下の機能を実現する。即ち、位置検出部２５１は、第１の検出手段（センサ電極１１〜１４）から出力された第１の検出信号を入力して、乗員の位置を検出する。尚、第１の検出手段による乗員の位置の検出方法は、上記第１〜第５実施形態に係る方法と同様の方法によって行う事が可能である。姿勢検出部２５２は、第１の検出信号及び第２の検出手段（センサ電極１５〜１９）から出力された第２の検出信号を入力して、乗員の姿勢を検出する。頭部判定部２５３は、姿勢検出部２５２から出力された乗員の姿勢に基づいて、位置検出部２５１から出力された位置が乗員の頭部の位置であるかを判定する。
【００６９】
［３−１．姿勢検出部の動作］
次に、姿勢検出部２５２の動作について、詳細に説明する。姿勢検出部２５２は、上述の通り第１及び第２の検出信号を入力して、乗員の姿勢を検出する。乗員の姿勢の検出は、例えばセンサ電極１１〜１９から出力された検出信号から乗員が手を伸ばしているか否か及び乗員が前傾姿勢であるか否かを判断する事によって行う。乗員の姿勢の検出は、乗員の姿勢に応じた第１及び第２の検出信号の出力のパターンや条件等を予め記憶装置２７に保存し、実際に出力された第１及び第２の検出手段と照らし合わせる等、種々の方法によって実現可能である。
【００７０】
尚、以下の説明においては、センサ電極１１〜１９から出力される検出信号の大きさに対してしきい値を設定し、センサ電極１１〜１９から出力される検出信号の大きさが第１のしきい値以上であった場合には出力値を「大」状態、第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値以下であった場合には出力値を「小」状態、第１のしきい値以下で、かつ第２のしきい値以上であった場合には出力値を「中」状態と判定する。尚、第１のしきい値及び第２のしきい値は、センサ電極１１〜１９において乗員との距離や感度等に鑑み、それぞれ設定する事が可能である。
【００７１】
［３−１−１．前傾姿勢の判定］
まず、乗員が前傾姿勢であるか否かの判定方法の一例について説明する。
【００７２】
図２５は、乗員の姿勢が正規着座状態（乗員が手を膝の上に置き、シート背面に背を付けて着座している状態）である時の様子と、その時のそれぞれのセンサ電極が検出した静電容量に基づく出力値の傾向を示す。ここでは、センサ電極１５〜１７は乗員の背中、臀部、脚部がシートへの接触または近い部分での近接が検出できればよいので、センサ電極１１〜１４に比べて感度を低く設定する。乗員の姿勢が正規着座状態ある場合、乗員の背中部とシート背面３３とが接触した状態であるため、シート背面３３に設置されたセンサ電極１５〜１７から検出される検出信号の出力値は「大」状態となる。一方、乗員の手はインパネ３１及びピラー３２から所定の距離以上離れている為、インパネ３１及びピラー３２に設置されたセンサ電極１１〜１４から出力される検出信号の出力値は「小」状態となる。
【００７３】
図２６は、乗員の姿勢が正規着座状態から前傾姿勢となった状態（以下、前傾着座状態と呼ぶ。）の様子と、その時のそれぞれのセンサ電極が検出した静電容量に基づく出力値の傾向を示す。乗員の姿勢が前傾着座状態である場合、シート背面３３から乗員の背中部が所定距離以上離れるため、シート背面３３に設置されたセンサ電極１５〜１７から出力される検出信号の出力値は「中」状態又は「小」状態となる。また、乗員臀部の後部がシート座面３４から浮き上がるため、シート座面後部に設置されたセンサ電極１８から出力される検出信号の出力値は「中」状態、シート座面前部に設置されたセンサ電極１９から出力される検出信号の出力値は「大」状態となる。乗員が更に前傾姿勢をとり、乗員の大腿部がシート座面３４から浮き上がった状態においては、センサ電極１９から「中」状態の検出信号が、センサ電極１８から「小」状態の検出信号が検出される事も考えられる。また、正規着座状態と比較して乗員頭部がセンサ電極１１〜１４に近付くため、センサ電極１１〜１４からは「中」状態の検出信号が出力される。
【００７４】
前傾姿勢の判定は、シート背面３３に設置されたセンサ電極１５〜１７から出力された検出信号に基づいて行っても良いし、シート座面３４に設置されたセンサ電極１８，１９から出力された検出信号に基づいて行っても良い。また、第２の検出手段を構成するセンサ電極１５〜１９全ての検出信号に基づいて行う事も、当然に可能である。
【００７５】
［３−１−２．乗員の頭部の位置の判定］
次に、位置検出部２５１から出力された乗員位置が乗員の頭部位置であるのか否かを判断する為に、乗員が手を伸ばしているか否かを判定する。
【００７６】
まず、乗員が前傾姿勢でないと判断された場合について説明する。図２７は、乗員が正規着座状態からインパネ３１方向に手を伸ばした時の様子と、その時のそれぞれのセンサ電極が検出した静電容量に基づく出力値の傾向を示す。乗員がインパネ３１方向に手を伸ばしている場合、図２６に示した場合と異なり、乗員の手とインパネ３１とが接触、又は近接する為、インパネ３１に設置されたセンサ電極１１及び１２から出力される検出信号の出力値が「大」状態となる。更に、乗員の手とピラー３２下部とが近接する為、ピラー３２下部に設置されたセンサ電極１３から出力される検出信号の出力値も「大」状態となる。一方、乗員の手や頭部とピラー３２上部との間には一定の距離が存在する為、ピラー３２上部に設置されたセンサ電極１４から出力される検出信号の出力値は「中」状態となる。
【００７７】
次に、乗員が前傾姿勢であると判断された場合について説明する。図２８は、乗員が前傾姿勢であり、かつインパネ３１方向に手を伸ばした時の様子と、その時のそれぞれのセンサ電極が検出した静電容量に基づく出力値の傾向を示す。乗員が前傾姿勢であると判断された場合も、前傾姿勢でないと判断された場合と同様に、センサ電極１１〜１３からは「大」状態の検出信号が出力され、センサ電極１４からは「中」状態の検出信号が出力される。
【００７８】
従って、姿勢検出部２５２は、センサ電極１１〜１３から出力される検出信号の出力値が「大」状態であり、センサ電極１４から出力される検出信号の出力値が、「中」状態であった場合に、乗員がインパネ３１方向に手を伸ばした状態であると判定する。一方、センサ電極１１〜１４から出力される検出信号の出力値が「小」状態であった場合には、乗員がインパネ３１方向に手を伸ばしていない状態であると判定する。さらに、シート背面３３に設置されたセンサ電極１５〜１７の出力値が「小」で、センサ電極１１〜１３の出力値が「大」、かつセンサ電極１４の出力値が「中」若しくは「大」の場合には、手と頭の判別まではできないものの乗員の姿勢は前傾姿勢であると判定する。
【００７９】
［３−２．頭部判定部の動作］
次に、頭部判定部２５３の動作について、詳細に説明する。頭部判定部２５３は、上述の通り姿勢検出部２５２から出力された乗員の姿勢に基づいて、位置検出部２５１から出力された位置が乗員の頭部の位置であるかを判定する。本実施形態において、頭部判定部２５３は、図２９に示す通り、乗員がインパネ３１方向に手を伸ばしているか否かを判定し（ステップＳ５３１）、乗員がインパネ３１方向に手を伸ばしていなかった場合には位置検出部２５１から出力された乗員の位置を乗員の頭部の位置として出力する（ステップＳ５３２）。一方、乗員がインパネ３１方向に手を伸ばしていた場合には乗員が前傾姿勢であるか否かに基づいて乗員の頭部の位置を概算して出力する（ステップＳ５３３）。乗員の頭部の位置の概算は、センサ電極１５〜１９の出力に基づいて行っても良いし、例えば乗員が前傾姿勢でないと判定された場合には乗員の頭部の位置をヘッドレスト近傍であると判定する事も可能である。また、ステップＳ５３３において乗員の頭部の位置を概算せず、前傾姿勢であるか否かの情報のみを出力する事も可能である。
【００８０】
［その他の実施形態］
［検出手段（第１の検出手段）］
本発明の上記実施形態においては、インパネ３１とＡピラー３２に検出手段（第１の検出手段）としてセンサ電極１１〜１４を配置したが、センサ電極１１〜１４は、エアバッグ展開制御の対象となるエアバッグの近傍（例えば３０ｃｍ程度の近傍）に配置すれば良い。即ち、エアバッグを、３つ以上のセンサ電極の乗員位置検出可能範囲内（例えば３０ｃｍ程度）に配置すれば良い。フロントエアバッグの場合にはダッシュボードやルーフのフロントガラス３３近傍、フロントガラス３３、フロントドアの近傍等に配置しても良いし、サイドエアバッグの場合にはシート近傍、ドア近傍、ドア近傍のルーフ、Ｂピラー等に設置しても良い。更に、エアバッグの配置される位置に応じて、ステアリング、ドア、ルーフ、サイドガラス等に設置することが可能である。尚、インパネ３１にはインパネ３１に設置されるメータ部、ドアハンドル、ナビゲーション、エアコン等も含まれる。又、ルーフにはルーフに設置されるハンドル、照明、サンバイザ等も含まれる。同様に、ピラーやドアにも、それぞれに設置される装備が含まれる。
【００８１】
更に、センサ電極１１〜１４は各部の内装材と一体化した構造としても良いし、外装材の内側に設置しても良い。又、内装材に貼り付けることも可能である。
【００８２】
また、フロントガラスやドアのガラス等に設置する場合には、透明電極を用いてガラスに塗布しても良いし、又は貼りつけても良い。
【００８３】
［第２の検出手段］
上記実施形態においては、第２の検出手段としてシート背面３３にセンサ電極１５〜１７を、シート座面３４にセンサ電極１８，１９を設置したが、センサ電極の数や配置は、当然に適宜変更可能である。例えば、シート座面３４に３つあるいは４つのセンサ電極を配置して、それぞれの静電容量に基づく出力値の分布からより高精度に乗員の姿勢を検知する事も考えられる。又、前傾姿勢の判定を、シート座面３４に設置されたセンサ電極１８，１９から出力された検出信号に基づいて行う場合、図３０，図３１に示す通り、シート背面３３にセンサ電極を設けなくとも良い。
【００８４】
［静電容量検知回路２２］
本発明の上記実施形態においては、センサ電極１１〜１４から出力された検知信号を一つの静電容量検知回路２２によって処理していたが、センサ電極毎に１つの静電容量検知回路２２を設けることも可能である。
【００８５】
［乗員位置の演算］
本発明の上記実施形態においては、面１〜面３を特定するためのセンサ電極の組合せをそれぞれ選択しているが、当然異なる組合せを使用することも可能であり、センサ電極の設置する位置や自動車室内の構造によって最適な組み合わせを決めることが出来る。又、３つのファクタの組を更に複数組み合わせて、複数の座標の算出結果を用いて比較することで、より検出座標の精度を上げることが可能である。
【００８６】
また、上記実施形態においては４つのセンサ電極を用いて乗員の頭部位置を検出していたが、３つ又は５つ以上のセンサ電極でそれぞれファクタの組合せを決めても良い。更に、乗員位置の演算方法として三角法等を用いることも可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１１〜１９…センサ電極、２１…スイッチ、２２…静電容量検知回路、２３…シールド駆動回路、２４…Ａ／Ｄ変換回路、２５…演算手段、２６…エアバッグ展開制御装置、３１…インパネ、３２…ピラー、３３…シート背面、３４…シート座面。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年9月28日(2015.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内部に配置されて乗員の位置を検知する乗員位置検知装置において、
座席前方に配置された２以上のセンサ電極と、これらセンサ電極よりも後方且つ高い位置に配置される少なくとも一つのセンサ電極とを備え、各センサ電極と乗員との距離に応じた検出信号をそれぞれ出力する第１の検出手段と、
前記検出信号を入力して乗員位置を演算する演算手段と
を有し、
前記演算手段は、前記第１の検出手段から出力された各検出信号から、２つの検出信号からなる組合せを少なくとも３組選択し、第１の組合せからなる２つの検出信号の比又は差と、第２の組合せからなる２つの検出信号の比又は差と、第３の組合せからなる２つの検出信号の比又は差とをそれぞれ算出し、少なくともこれら３組の２つの検出信号の比又は差に基づいて乗員位置を演算する
ことを特徴とする乗員位置検知装置。
【請求項２】
前記座席前方に配置された２以上のセンサ電極は、
座席前方左側に配置された少なくとも一つのセンサ電極と、
座席前方右側に配置された少なくとも一つのセンサ電極と
を含むことを特徴とする請求項１記載の乗員位置検出装置。
【請求項３】
前記座席前方左側または前方右側には、高さ位置または前後位置の異なる２以上のセンサ電極が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の乗員位置検知装置。
【請求項４】
前記第１の検出手段は、インパネ、ステアリング、ピラー、ドア、ルーフ、フロントガラス、及びサイドガラスのいずれかに配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の乗員位置検知装置。
【請求項５】
前記演算手段は、前記少なくとも３組の２つの検出信号の比又は差によって前記センサ電極間の前記乗員位置を含む３以上の面を特定し、これら面の交差位置を算出し、算出された交差位置に基づいて前記乗員位置を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の乗員位置検知装置。
【請求項６】
乗員の位置を検出する領域を複数のエリアに分割し、
前記演算手段は、
前記検出信号に基づいて前記複数のエリアの中から乗員が位置する前記エリアを特定し、
特定された前記エリアに基づいて乗員位置の演算の条件を決定し、
決定された前記条件に基づいて、前記第１の検出手段から出力された各検出信号から、２つの検出信号からなる組合せを少なくとも３組選択し、第１の組合せからなる２つの検出信号の比又は差と、第２の組合せからなる２つの検出信号の比又は差と、第３の組合せからなる２つの検出信号の比又は差とをそれぞれ算出し、少なくともこれら３組の２つの前記検出信号の比又は差に基づいて乗員位置を演算する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の乗員位置検知装置。
【請求項７】
前記演算手段は、前記エリアに基づいて前記乗員位置の演算に使用する検出信号を選択することを特徴とする請求項６記載の乗員位置検出装置。
【請求項８】
前記演算手段は、少なくとも前記乗員が位置するエリアに最も近接するセンサ電極から出力された検出信号を用いて乗員位置を演算することを特徴とする請求項７記載の乗員位置検出装置。
【請求項９】
前記演算手段は、前記検出信号又は前記検出信号から求められる物理量が所定範囲である場合に限り、当該検出信号を用いて乗員位置を演算する
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の乗員位置検知装置。
【請求項１０】
前記演算手段は、前記複数のセンサ電極に基づく複数の検出信号のうち、出力が所定のしきい値以下の検出信号を用いて乗員位置を演算することを特徴とする請求項９記載の乗員位置検知装置。
【請求項１１】
前記演算手段は、前記複数のセンサ電極に基づく複数の検出信号のうち、出力が所定のしきい値を超えている検出信号について、その増幅度を低下させた際に、前記増幅度を低下させた検出信号が前記しきい値を超えている場合には、その検出信号を乗員位置の演算に使用しないことを特徴とする請求項９記載の乗員位置検知装置。
【請求項１２】
背面及び座面の少なくとも一方に配置され、第２の検出信号を出力する第２の検出手段を更に備え、
前記演算手段は、
前記検出信号及び前記第２の検出信号に基づいて乗員の位置及び姿勢を検出する
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の乗員位置検知装置。
【請求項１３】
前記演算装置は、
前記検出信号に基づいて乗員の位置を検出し、
前記検出信号及び前記第２の検出信号に基づいて乗員の姿勢を検出する
ことを特徴とする請求項１２記載の乗員位置検知装置。
【請求項１４】
前記演算手段は、前記乗員の姿勢に基づいて前記乗員の位置が乗員の頭部の位置であるか否かを判定する事を特徴とする請求項１２又は１３記載の乗員位置検知装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の乗員位置検知装置と、
前記乗員位置検出装置による乗員位置の検出可能範囲内に配置されて車両の衝突時に展開するエアバッグと、
前記乗員位置検知装置で演算された乗員位置に応じて前記エアバッグの展開制御を行うエアバッグ展開制御装置と
を備えたことを特徴とするエアバッグ展開制御システム。
【国際調査報告】
2013183653.tif 000034
2013183653.tif 000035