(57)【要約】【課題】展開面から所定距離だけ乗員方向に臨むエアバック展開禁止領域内に乗員の頭部が位置するか否かを精度良く判別でき、エアバック展開禁止領域内に頭部が位置する間はエアバッグを展開させないエアバッグ装置Ａの提供。【解決手段】車両用エアバッグ装置Ａは、車両衝突を検知する衝突センサと、インストルパネル１１内に格納され、ガス発生手段の作動により展開面１２から射出して展開するエアバック１と、座席の乗員を撮影するカメラ２と、カメラ２の撮影画像に基づいて乗員の頭部位置を検出し、衝突センサが車両衝突を検知した際に、エアバック展開禁止領域１３に頭部を検出する間、ガス発生手段の作動を禁止し、エアバック展開許可領域１４に頭部を検出するとガス発生手段を作動させるエアバッグ制御器とを備え、エアバック展開禁止領域１３とエアバック展開許可領域１４との境界平面１５の延長上にレンズの像側焦点２１が位置する様にカメラ２を配設した。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両衝突を検知する衝突センサと、
収納部内に格納され、ガス発生手段の作動により展開面から射出して展開するエアバックと、
座席の乗員を撮影するカメラと、
該カメラの撮影画像に基づいて前記乗員の頭部の位置を検出する頭部位置検出手段と、
前記展開面から乗員方向に所定距離だけ臨むエアバック展開禁止領域が設定され、このエアバック展開禁止領域に前記乗員の頭部が検出される時は、前記ガス発生手段の作動を禁止し、前記エアバッグ展開禁止領域の外側（エアバック展開許可領域）に前記乗員の頭部が検出される時は、前記衝突センサが車両衝突を検知した際に、前記ガス発生手段を作動させるエアバッグ展開制御手段とを備える車両用エアバック装置であって、
前記エアバック展開禁止領域と前記エアバック展開許可領域との境界平面の延長上にレンズの像側焦点が位置する様に前記カメラを配設したことを特徴とする車両用エアバック装置。
【請求項２】
前記カメラは、前記展開面から前記座席のヘッドサポート迄、撮影可能であることを特徴とする請求項１記載の車両用エアバック装置。
【請求項３】
前記エアバック展開禁止領域に対応する禁止区画と前記エアバック展開許可領域に対応する許可区画とを二次元の撮影画像中に予め設定しておき、
前記頭部位置検出手段は、前記カメラで撮影された乗員の頭部画像が前記禁止区画にあるのか前記許可区画にあるのかを検出して、前記乗員の頭部が前記エアバック展開禁止領域内と前記エアバック展開許可領域内とのどちらに位置するかを判別することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用エアバック装置。
【請求項４】
前記カメラは、固定焦点レンズを採用し、鮮明に撮影可能な距離範囲が広いデジタルビデオカメラであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の車両用エアバック装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝突時に展開して乗員を保護するエアバッグ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、インストルメントパネルの部分内に展開可能なエアバッグを配置し、衝突センサが衝突を検知するとガス発生器が作動してエアバッグが展開する車両のエアバッグ装置が記載されている。なお、近接センサやシートスイッチを設けて、エアバッグの不必要な展開を禁止して荷物や子供のはね飛ばしを防止している。
【０００３】
特許文献２には、着座した乗員を撮影する自動焦点機能付きビデオカメラの自動焦点動作や撮像出力をパターン認識して被写体までの距離を演算する演算回路を有する着座位置センサと、車両に加わる加速度を検出する加速度センサと、この加速度センサの出力を時間に関し二重積分し、衝突判定時点までの二重積分値をもって乗員の前方への移動距離を推定する移動距離推定手段と、着座位置センサの出力と移動距離推定回路の出力とから乗員が所定の緩衝位置に至るまでの時間を算出し、この算出された時間からエアバッグが所定の緩衝位置まで展開するのに要する時間を減算し、この減算により求めた時間が衝突判定時点から経過したときにゲート信号を出力するタイミング制御回路と、このタイミング制御回路の出力を受け、衝突判定信号を展開信号として出力する信号ゲートとからなるエアバッグ装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−  ６０８５８号公報  （第１頁〜第４頁、図１、図３）
【特許文献２】
特開平５−  ２７０３５１号公報  （第１頁〜第６頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１の車両のエアバッグ装置は、下記に示す課題を有する。
車両衝突時に、乗員の着席姿勢や着席位置に応じたエアバッグの展開がなされない。
近接センサが乗員の腕や手等を車両衝突前に検知すると、車両衝突時にエアバッグが展開しない。
【０００６】
上記特許文献２の車両のエアバッグ装置は、下記に示す課題を有する。
自動焦点機能が付いたビデオカメラは、嵩ばるとともに高価である。
自動焦点動作は遅いので被写体までの距離を演算するのに時間がかかる。
ビデオカメラの設置位置や方向が明示されていないので、撮像出力のパターン認識の演算で距離の誤差が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、展開面から所定距離だけ乗員方向に臨むエアバック展開禁止領域内に乗員の頭部が位置するか否かを精度良く判別でき、エアバック展開禁止領域内に頭部が位置する間はエアバッグを展開させないエアバッグ装置の提供にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１について〕
車両用エアバック装置は、車両衝突を検知する衝突センサと、収納部内に格納され、ガス発生手段の作動により展開面から射出して展開するエアバックと、座席の乗員を撮影するカメラと、このカメラの撮影画像に基づいて乗員の頭部の位置を検出する頭部位置検出手段と、展開面から乗員方向に所定距離（車両の前後方向）だけ臨むエアバック展開禁止領域が設定され、このエアバック展開禁止領域に乗員の頭部が検出される時は、ガス発生手段の作動を禁止し、エアバッグ展開禁止領域の外側（エアバック展開許可領域）に乗員の頭部が検出される時は、衝突センサが車両衝突を検知した際に、ガス発生手段を作動させるエアバッグ展開制御手段とを備える。
【０００９】
カメラは、エアバック展開禁止領域とエアバック展開許可領域との境界平面の延長上にレンズの像側焦点が位置する様に配設され、境界平面に沿って座席の乗員を撮影する。なお、境界平面の端に、カメラのレンズの像側焦点を配しても良い。
このカメラ配置により、カメラの撮影画像平面上では、エアバック展開禁止領域が帯状の領域となり、エアバック展開禁止領域とエアバック展開許可領域との境界が一本の直線になる。
これにより、自動焦点式のカメラの計測距離に基づいたり、二台のカメラで撮影した撮影画像を解析したりして頭部位置を検出する必要がなく、一台のカメラで乗員の頭部が何れの領域にあるのかを容易に判別することができる。
【００１０】
エアバック制御手段は、衝突センサが車両衝突を検知した際に、エアバック展開許可領域（展開面から乗員方向に所定距離を越える領域）に乗員の頭部が検出されると、ガス発生手段を作動させてエアバックを展開させる。
一方、展開面から乗員方向に所定距離だけ臨むエアバック展開禁止領域に乗員の頭部が検出される間は、安全上の観点からガス発生手段を作動させない（エアバックの展開禁止）。
【００１１】
上記の作動により、本発明のエアバッグ装置は、エアバッグ展開禁止領域内に乗員の頭部が位置するか否かを精度良く判別でき、エアバッグを安全に展開できる。
なお、エアバック展開禁止領域内に乗員の頭部が位置する間、エアバッグを展開させない理由は、エアバックの展開面に頭部が接近し過ぎると、展開するエアバッグにより乗員（特に顔面）にダメージを与える可能性があるためである。
【００１２】
〔請求項２について〕
頭部位置検出手段が乗員の頭部の位置を検出するためには、展開面から座席のヘッドサポート（乗員の頭が当たる部分）迄、境界面に沿って撮影可能であることが必要である。
【００１３】
〔請求項３について〕
エアバック展開禁止領域に対応する禁止区画とエアバック展開許可領域に対応する許可区画とを二次元の撮影画像中に予め設定しておく。
これにより、頭部画像が禁止区画にあるのか許可区画にあるのかを頭部位置検出手段が検出して、乗員の頭部がエアバック展開禁止領域内かエアバック展開許可領域内の何れかに位置するのかを判別することができる。
【００１４】
〔請求項４について〕
レンズに固定焦点レンズを採用すれば良いので安価なカメラで済む。
鮮明に撮影可能な距離範囲が広い（被写界深度が大きい）カメラを用い、乗員の頭部との距離が変化しても鮮明な画像が得られる様にする。
適宜、撮影画像を取り込んで頭部の位置を検出するため、デジタルビデオカメラが好適である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例に係る車両用エアバック装置Ａ（請求項１〜４に対応）を、図１に基づいて説明する。
車両用エアバック装置Ａは、車室内前方のインストルメントパネル１１（収納部）内に格納されるエアバック１と、乗員を撮影するためのカメラ２と、車両衝突を検知する衝突センサ（図示せず）と、この衝突センサの信号に基づいてエアバック１の展開制御を行うエアバック制御器（図示せず）とを備える。
【００１６】
エアバック１は、エアバック制御器から出力される着火信号を受けてガス発生手段（図示せず）が作動すると、発生する高圧ガスによって膨張し、インストルメントパネル１１の展開面１２から射出して展開する。
カメラ２は、被写界深度が広い（数十ｃｍ〜数ｍ）デジタル式のビデオカメラであり、固定焦点レンズを採用している。
【００１７】
このカメラ２は、図１（ａ）に示す様に、レンズの像側焦点２１が、展開面１２から所定距離にある境界平面１５（以下に説明する）の延長上に位置する様に、車室天井１６に配されており、エアバック１の展開面１２から座席３のヘッドサポート３１迄、撮影可能である。
【００１８】
上記の境界平面１５とは、インストルメントパネル１１の展開面１２から所定距離（例えば２０ｃｍ）だけ乗員方向に臨むエアバック展開禁止領域１３と、このエアバッグ展開禁止領域１３の外側（展開面１２から所定距離を越える領域）であるエアバック展開許可領域１４との境界面を言う。なお、エアバック展開禁止領域１３は、車幅方向に所定範囲（例えば７５ｃｍ）設定されている。
【００１９】
カメラ２で撮影される二次元の撮影画像平面２２上には、エアバック展開禁止領域１３に対応する禁止区画２３と、エアバック展開許可領域１４に対応する許可区画２４とが設定されている。この場合、カメラのレンズ（像側焦点２１）が境界平面１５の延長上に配置されるので、図１（ｂ）に示す様に、撮影画像平面２２上では、禁止区画２３が帯状の領域となり、禁止区画２３と許可区画２４の境界２５が一本の直線になっている。
【００２０】
エアバック制御器は、カメラ２から出力されるビデオ信号を処理する画像処理部と、ガス発生手段の着火を制御する着火制御部とを備える。
画像処理部（本発明の頭部位置検出手段）は、ビデオ信号（動画）を所定時間毎（数ｍｓ）に取り込んで二次元の撮影画像（静止画）に変換し、この撮影画像に所定の画像処理を施して頭部の輪郭２６ａ、２６ｂ、２６ｃを抽出する。そして、その頭部の輪郭２６ａ、２６ｂ、２６ｃが撮影画像の禁止区画２３にあるのか許可区画２４にあるのかを検出し、乗員の頭部４１ａ、４１ｂ、４１ｃがエアバック展開禁止領域１３内とエアバック展開許可領域１４内とのどちらに位置するかを判別する。
【００２１】
着火制御部は、衝突センサが車両衝突を検知し、且つ、撮影画像平面２２の許可区画２４に頭部の輪郭２６ａ、２６ｂがあることを画像処理部が検出すると、ガス発生手段に着火信号を出力して作動させ、エアバック１を展開する。
また、衝突センサが車両衝突を検知しても、禁止区画２３に頭部の輪郭２６ｃがあることを画像処理部が検出した場合は、ガス発生手段に着火信号を出力することはなく、エアバッグ１の展開を禁止する。
【００２２】
本実施例の車両用エアバック装置Ａは、以下の利点を有する。
〔ア〕車両用エアバック装置Ａでは、カメラ２のレンズ（像側焦点２１）が境界平面１５の延長上に位置する様に、車室天井１６にカメラ２を配設しているので、撮影画像平面２２上では、禁止区画２３が帯状の領域になり、禁止区画２３と許可区画２４の境界２５が一本の直線になる（図１（ｂ）参照）。
【００２３】
このため、車両用エアバック装置Ａは、自動焦点式のカメラの計測距離に基づいたり、二台のカメラで撮影した撮影画像を解析したりして頭部位置を検出する必要がなく、一台のカメラ２で乗員４の頭部４１ａ、４１ｂ、４１ｃがエアバック展開許可領域１４かエアバック展開禁止領域１３の何れの領域にあるのかを、高精度で短時間に判別することができる。
【００２４】
これにより、エアバック展開禁止領域１３内に頭部４１ｃが位置し、展開面１２に頭部４１ｃが接近し過ぎる（禁止区画２３内に頭部の輪郭２６ｃが位置する）間は、エアバッグ１を展開させない様にしているので、乗員の顔面等にダメージを与えることなく、エアバッグ１を安全に展開できる。
【００２５】
一方、図２（ａ）に示す様に、カメラ２を車室天井１６の任意の位置（例えば、座席３の真横）に配設した比較品の車両用エアバック装置Ｂでは、図２（ｂ）に示す様に、乗員４の頭部４１ａ、４１ｂ、４１ｃの各位置に対する撮影画像平面２２上の頭部の輪郭２６ａ、２６ｂ、２６ｃが同心円状になってしまうため、計測誤差４２が発生する。これを防ぐには、もう一台、カメラを配設して、乗員４の頭部４１ａを立体視させる必要があり、コストがかかる。
【００２６】
〔イ〕本実施例に記載したカメラ２は、被写界深度が広い（数十ｃｍ〜数ｍ）デジタル式のビデオカメラであり、固定焦点レンズを採用し、展開面１２から座席３のヘッドサポート３１迄、撮影可能である。
このため、乗員４の頭部４１ａ、４１ｂ、４１ｃがどの場所にあっても、撮影画像平面２２上に頭部の輪郭２６ａ、２６ｂ、２６ｃを鮮明に捉えることができ、乗員４の頭部４１ａ、４１ｂ、４１ｃがエアバック展開許可領域１４かエアバック展開禁止領域１３の何方の領域にあるのかを、エアバック制御器の画像処理部が精度良く判定することができる。
【００２７】
〔ウ〕車両用エアバック装置Ａでは、エアバック１の展開を禁止するエアバック展開禁止領域１３に対応する様に、禁止区画２３を撮影画像平面２２中に予め設定している。
これにより、頭部の輪郭２６ａ、２６ｂ、２６ｃが禁止区画２３にあるのか許可区画２４にあるのかをエアバック制御器の画像処理部が容易に検出でき、乗員４の頭部４１ａ、４１ｂ、４１ｃがエアバック展開禁止領域１３内かエアバック展開許可領域１４内の何れかに位置するのかを精度良く判別することができる。
【００２８】
本発明は、上記実施例以外に、以下の実施態様を含む。
ａ．展開面１２から座席３のヘッドサポート３１迄、撮影可能であれば、カメラ２の向きは任意で良い。
また、カメラ２の配設場所は、車両の天井以外にピラー等であっても良く、アームや配設部材を介して配設しても良い。
【００２９】
ｂ．カメラ２は、静止画を短時間に多数枚、撮影するものであっても良い。
ｃ．助手席側および運転席側にエアバッグを装着している場合には、助手席の乗員と、運転席の運転者とを専用のカメラ（合計２台）で撮影するか、１台のカメラで撮影し、独立してエアバッグの展開制御を行うのが好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施例に係る車両用エアバック装置のカメラの配設状態を横方向から見た様子を示す説明図であり、（ｂ）はカメラの配設状態を上方向から見た様子を示す説明図である。
【図２】（ａ）は比較例に係る車両用エアバック装置のカメラの配設状態を横方向から見た様子を示す説明図であり、（ｂ）はカメラの配設状態を上方向から見た様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１  エアバック
２  カメラ
３  座席
４  乗員
１１  インストルメントパネル（収納部）
１２  展開面
１３  エアバック展開禁止領域
１４  エアバック展開許可領域
２２  撮影画像平面（カメラの撮影画像）
２３  禁止区画
２４  許可区画
３１  ヘッドサポート
【図１】
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【図２】
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