JP2015116890A - 乗員位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い乗員位置検出装置の提供を目的とする。【解決手段】乗員位置検出装置は、エアバッグ展開領域の周囲に配置された複数の第１のセンサ電極と、車両シートに配置された複数の第２のセンサ電極と、前記第１のセンサ電極と乗員との間の静電容量に応じた第１の検出信号を出力するとともに、前記第２のセンサ電極と乗員との間の静電容量に応じた第２の検出信号を出力する静電容量検出回路と、前記第１の検出信号を用いて乗員位置を検出する演算手段とを備える。前記演算手段は、前記第１及び第２の検出信号に基づいて前記第１の検出信号を補正するための基準値を取得し、前記基準値によって補正した前記第１の検出信号に基づいて乗員位置を検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用シートに着座している乗員の位置を検出する乗員位置検出装置に関する。

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、乗員位置検出装置を用いて乗員の位置を検出し、乗員の位置に応じてエアバッグの展開を制御するシステムが知られている。
乗員の位置を検出する方法として、例えば車内に３つ以上のセンサ電極を配置した静電容量センサを用いて乗員位置を検出する方法等がある（特許文献１）。

特表２００２−５１４９８６

しかし、静電容量センサで検出される静電容量値は温度や湿度の変化等による影響を受けやすく、これらの影響がセンサ電極の配置場所に応じて異なって現れる事がある。このため、正確な乗員位置を検出できない虞があった。
本発明は、この様な点に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い乗員位置検出装置の提供を目的とする。

本発明に係る乗員位置検出装置は、エアバッグ展開領域の周囲に配置された複数の第１のセンサ電極と、車両シートに配置された複数の第２のセンサ電極と、前記第１のセンサ電極と乗員との間の静電容量に応じた第１の検出信号をそれぞれ出力するとともに前記第２のセンサ電極と乗員との間の静電容量に応じた第２の検出信号をそれぞれ出力する静電容量検出回路と、前記第１の検出信号を用いて乗員位置を検出する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記第１及び第２の検出信号に基づいて前記第１の検出信号を補正するための基準値を取得し、前記基準値によって補正した前記第１の検出信号に基づいて乗員位置を検出する。

即ち、本発明に係る乗員位置検出装置では、乗員位置を検出するための第１の検出信号を、第１及び第２の検出信号に基づいて適宜キャリブレーションする。これによって温度や湿度の変化が与える影響を低減し、信頼性の高い乗員位置検出装置を提供することが可能となる。

また、上記の乗員位置検出装置において、演算手段は、前記第２の検出信号に基づき、乗員の姿勢が前傾姿勢であるか否かを判定し、前記第１の検出信号に基づき、乗員が手を前方に突き出しているか否かを判定し、乗員の姿勢が前傾姿勢ではなく、且つ乗員が手を前方に突き出していないと判定したときに取得した前記第１の検出信号に基づいて前記基準値を取得するように構成することも可能である。

前記第１及び第２の検出信号に基づき、乗員の姿勢が前傾姿勢ではなく、且つ乗員が手を前方に突き出していないと判定された場合は、第１のセンサ電極の検出範囲内に乗員の頭部も手も存在していない状態であるので、第１の検出信号を好適にキャリブレーションすることが可能である。

更に、上記の乗員位置検出装置において、第２のセンサ電極は、前記車両シートの背面の中央に少なくとも一つ設けられていても良いし、前記車両シートの座面の前方と後方とにそれぞれ設けられていても良い。この様にセンサ電極を配置することにより、乗員の着座状態を好適に判定することが可能となる。

本発明によれば、信頼性の高い乗員位置検出装置の提供が可能となる。

本発明の実施形態に係る乗員位置検出装置の構成を示すブロック図である。 同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。 同実施形態のキャリブレーション方法を説明する為のフローチャートである。 同方法を説明するための斜視図である。 同方法を説明するための斜視図である。 同方法を説明するための斜視図である。 同方法を説明するための斜視図である。 同実施形態の乗員位置検出方法を説明するためのフローチャートである。 同実施形態の乗員位置検出方法のエリア特定方法を説明するためのフローチャートである。 同特定方法を説明するための模式図である。 同特定方法を説明するための模式図である。 同特定方法を説明するための模式図である。 同実施形態の乗員位置検出方法の演算方法を説明するためのフローチャートである。 同実施形態の乗員位置検出方法の演算方法の条件を示す表である。 同演算方法を説明するための模式図である。 同演算方法を説明するための模式図である。 同演算方法を説明するための模式図である。 同演算方法を説明するための模式図である。 本発明の他の実施形態の乗員位置検出方法を説明する為のフローチャートである。 同実施形態のセンサ異常検出方法を説明する為の概略図である。 センサ異常検出方法の他の例を説明する為の概略図である。 同方法を説明する為の概略図である。

本発明の実施形態に係る乗員位置検出装置及び乗員位置検出方法について、図面に基づいて説明する。

［全体構成］
図１は、本実施形態に係る乗員位置検出装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る乗員位置検出装置は、エアバッグ展開領域の周囲に配置された複数のセンサ電極１１〜１４（第１のセンサ電極）と、車両シート３０上に配置された複数のセンサ電極１５〜１９（第２のセンサ電極）と、各センサ電極１１〜１９と乗員との間の静電容量に応じた検出信号を第１及び第２の検出信号としてそれぞれ出力する静電容量検出回路２２と、第１の検出信号を用いて乗員位置を検出する演算手段（ＣＰＵ）２５とを備える。なお、センサ電極１１〜１９は静電容量式センサの検出電極である。

本実施形態では、第１のセンサ電極として、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と、インパネ３１の右側に配置されたセンサ電極１２と、車両シート３０の斜め前方のピラー３２下部に設置されたセンサ電極１３と、ピラー３２上部に設置されたセンサ電極１４とを備える。

また、第２のセンサ電極として、車両シート３０の背面３３の上部に設置されたセンサ電極１５と、背面３３の中間部に設置されたセンサ電極１６と、背面３３の下部に設置されたセンサ電極１７とを備えるとともに、車両シート３０の座面３４の後方に設置されたセンサ電極１８と、座面２４の前方に設置されたセンサ電極１９とを備える。

静電容量検出回路２２は、センサ電極１１〜１４と乗員との間の静電容量の変化をそれぞれ検出し、第１の検出信号としてそれぞれ出力する。また、センサ電極１５〜１７と乗員の背中部との間の静電容量の変化をそれぞれ検出するとともに、センサ電極１８及び１９と乗員の臀部との間の静電容量の変化をそれぞれ検出し、第２の検出信号としてそれぞれ出力する。
以下において、各センサ電極１１〜１９と乗員との間の静電容量に応じた各検出信号を、それぞれ検出信号Ｃ_１１〜Ｃ_１９と呼ぶ。

センサ電極１１〜１９は、スイッチ２１を介して静電容量検出回路２２及びシールド回路２３に接続される。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出回路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。なお、スイッチ２１はＣＰＵで制御しても良く、静電容量検出回路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、静電容量検出回路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、各センサ電極１１〜１９と乗員との間の静電容量に応じた検出信号を一つの静電容量検出回路２２によって時分割で処理している。

Ａ／Ｄ変換回路２４は静電容量検出回路２２から出力された第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（ＣＰＵ）２５に入力する。

演算手段（ＣＰＵ）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、適宜キャリブレーションを行う。また適宜キャリブレーションされた第１の検出信号に基づいて、後述する方法によって、乗員位置を演算し出力する。

演算手段（ＣＰＵ）２５から出力された乗員位置は、例えばエアバッグ展開制御装置２６に入力され、エアバッグの展開を制御する。
例えば、加速センサ等からエアバッグ展開制御装置２６にエアバッグ展開命令が入力されても、エアバッグ展開制御装置２６は、入力された乗員位置に基づいてエアバッグの展開を制御し、乗員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を展開させず、乗員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を展開させる事も可能である。また、乗員の位置に応じてエアバッグが展開する勢いを制御することも可能である。

なお、図１に示す実施形態では、第１のセンサ電極として、インパネ３１とＡピラー３２にセンサ電極１１〜１４を配置したが、第１のセンサ電極は、エアバッグ展開制御の対象となるエアバッグの展開領域の近傍（例えば３０ｃｍ程度の近傍）に配置すれば良い。

例えば、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、車両シート３０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。また、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。

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。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。

なお、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。

また図１に示す実施形態では、第２のセンサ電極として、車両シート３０の背面３３に３つのセンサ電極１５〜１７を配置するとともに、車両シート３０の座面３４に２つのセンサ電極１８，１９を設置したが、センサの数や配置は、当然に適宜変更可能である。

例えば、車両シート３０の座面３４に３つあるいは４つのセンサ電極を配置して、それぞれの検出信号（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着座状態を検出する事も考えられる。

また例えば、車両シート３０の背面３３にセンサ電極を配置せず、車両シート３０の座面３４のみにセンサ電極１８,１９を配置しても良い。また、車両シート３０の背面のセンサ電極は、ヘッドレストに配置しても良い。更に、シートベルトリマインダ用着座センサと連動すれば、センサの数を減らす事が出来る。

さらに図１に示す実施形態では、一つの静電容量検出回路によって、エアバッグ展開領域の周囲に配置された複数のセンサ電極１１〜１４と乗員との間の静電容量に応じた第１の検出信号と、車両シート３０に配置された複数のセンサ電極１５〜１９と乗員との間の静電容量に応じた第２の検出信号をそれぞれ出力するように構成したが、第１の検出信号を出力する静電容量検出回路と、第２の検出信号を出力する静電容量検出回路とを別々に設けることも可能である。また、静電容量検出回路２２をセンサ電極毎に一つずつ設けることも可能である。

図２は、演算手段（ＣＰＵ）２５の構成を示すブロック図である。演算手段（ＣＰＵ）２５は、第１の検出信号（Ｃ_１１〜Ｃ_１４）を補正する補正処理部２５１と、第１の検出信号を補正するための基準値が格納されている基準テーブル２５２と、補正された第１の検出信号に基づき乗員位置を検出する位置検出部２５３と、入力された第１及び第２の検出信号（Ｃ_１１〜_１９）に基づき、基準値テーブル２５２に格納されている基準値を更新するか否か（キャリブレーションするか否か）判定する判定部２５４とを備える。

演算手段（ＣＰＵ）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。

補正処理部２５１は、第１のセンサ電極１１〜１４で検出されて静電容量検出回路２２から出力された第１の検出信号（Ｃ_１１〜_１４）を入力し、基準値テーブル２５２に格納されている基準値に基づいて第１の検出信号の補正処理を行い、補正された第１の検出信号を出力する。

基準値テーブル２５２は、補正処理部２５１からの要求に応じて、第１の検出信号を補正するための基準値を補正処理部２５１に入力するとともに、判定部２５４からキャリブレーション命令が出力された場合、第１の検出信号を入力して第１の検出信号を補正するための基準値を更新する（キャリブレーションする）。

位置検出部２５３は、補正された第１の検出信号を補正処理部２５１から入力され、この補正された第１の検出信号に基づき乗員位置を検出する。

判定部２５４は、第１及び第２のセンサ電極１１〜１９で検出されて静電容量検出回路２２から出力された第１及び第２の検出信号（Ｃ_１１〜Ｃ_１９）を入力し、後述の方法によって乗員の姿勢を判定し、その結果に応じて、第１の検出信号を補正するための基準値を更新するか否か（キャリブレーションするか否か）を判定する。

［キャリブレーション方法］
図３〜図７を参照して、本実施形態に係る乗員位置検出方法のキャリブレーション方法について説明する。図３は、判定部２５４の動作を示すフローチャート、図４〜図７は同動作を説明する為の斜視概略図である。

判定部２５４は、第１の検出信号及び第２の検出信号を入力して、乗員の姿勢を判定し（ステップＳ１〜Ｓ４）、その結果に応じてキャリブレーションを行うか否かを判断する（ステップＳ５）。

乗員の姿勢判定は、例えばセンサ電極１１〜１９によって検出される検出信号（第１及び第２の検出信号）に基づいて、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定する事によって行う。

乗員の姿勢判定は、乗員の姿勢に応じた第１及び第２の検出信号（静電容量に基づく出力値）のパターンや条件等を予め記憶装置２７に保存し、実際に入力された第１及び第２の検出信号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。

［乗員の姿勢判定］
判定部２５４は、まず、第２の検出信号に基づいて乗員の着座状態を検出するとともに（ステップＳ１）、第１の検出信号に基づいて乗員の手の位置を検出し（ステップＳ２）、これらに基づき乗員の姿勢を判定する。具体的には、乗員が前傾姿勢であるか否かを判定するとともに（ステップＳ３）、乗員が手を伸ばしているか否かを判定する（ステップＳ４）。

以下、センサ電極１１〜１９から検出された検出信号が大きい場合には検出信号が「大」状態、小さい場合には検出信号が「小」状態、その中間程度の値である場合には検出信号が「中」状態である、と言う。尚、各センサ１１〜１９電極から検出される各検出信号（静電容量に基づく出力値）の大小の区別は、例えば各センサの時間当たりのセンサ出力値の増加量で判断することが考えられる。

図４は、乗員の姿勢が正規着座状態である時の様子と、その時にそれぞれのセンサ電極１１〜１９によって検出される検出信号（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、脚部の車両シート３０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、乗員の背中部と車両シート３０の背面３３とが接触した状態であるため、車両シート３０の背面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は「大」状態となる。

一方、乗員の頭も手もインパネ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から検出される検出信号は「小」状態となる。

図５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、その時にそれぞれのセンサ電極１１〜１９によって検出される検出信号（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、車両シート３０の背面３３から乗員の背中部が所定距離以上離れるため、車両シート３０の背面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は「中」状態又は「小」状態となる。また、乗員臀部の後部が車両シート３０の座面３４から浮き上がるため、車両シート３０の座面後部に設置されたセンサ電極１８から検出される検出信号は「中」状態、車両シート３０の座面前部に設置されたセンサ電極１９から検出される検出信号は「大」状態となる。乗員が更に前傾姿勢をとり、乗員の大腿部が車両シート３０の座面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」状態の検出信号が検出される。

前傾姿勢の判定は、車両シート３０の背面３３に設置されたセンサ電極１５〜１７から検出された検出信号に基づいて行っても良いし、車両シート３０の座面３４に設置されたセンサ電極１８，１９から検出された検出信号に基づいて行っても良い。また、第２のセンサ電極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。

図６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、その時にそれぞれのセンサ電極１１〜１９によって検出される検出信号（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４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から検出される検出信号が「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から検出される検出信号も「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から検出される検出信号は「中」状態となる。

図７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、その時にそれぞれのセンサ電極１１〜１９によって検出される検出信号（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」状態の検出信号が検出され、センサ電極１４からは「中」状態の検出信号が検出される。

従って、判定部２５４は、センサ電極１１〜１３から検出された検出信号（静電容量に基づく出力値）が「大」状態であり、センサ電極１４から検出された検出信号（静電容量に基づく出力値）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から検出される検出信号が「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、車両シート３０の背面３３に設置されたセンサ電極１５〜１７から検出された検出信号が「小」で、センサ電極１１〜１３から検出された検出信号が「大」、かつセンサ電極１４から検出された検出値が「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。

［キャリブレーションの判断］
判定部２５４は、乗員の姿勢判定に基づいてキャリブレーション命令を出力するか否かを判断する。キャリブレーション命令は、乗員が前傾姿勢で無く、且つ乗員が手を伸ばしていないと判定された場合に出力される（ステップＳ３〜ステップＳ５）。判定部２５４から基準値テーブル２５２にキャリブレーション命令が出力されると、基準値テーブル２５２は、第１のセンサ電極１１〜１４で検出されて静電容量検出回路２２を介して演算手段２５に入力された第１の検出信号（補正前の第１の検出信号Ｃ_１１〜_１４）に基づいて新たな基準値をそれぞれ取得し、新たな基準値を格納する（キャリブレーションする）。

基準値テーブル２５２に格納された基準値は、補正処理部２５１による第１の検出信号の補正処理に用いられる。即ち、補正処理部２５１は、後述する乗員位置の検出に際し、基準値テーブル２５２に格納された基準値を参照して第１の検出信号を補正し、補正した値を出力する。例えば補正処理部２５１は、第１のセンサ電極１１〜１４によって検出され、演算部２５（補正処理部２５１）に入力された４つの第１の検出信号（Ｃ_１１〜Ｃ_１４）と、対応する４つの基準値との比又は差をそれぞれ計算することによって行う。

第１のセンサ電極１１〜１４によって検出され、演算部２５（補正処理部２５１）に入力された第１の検出信号（Ｃ_１１〜Ｃ_１４）を補正するための基準値を適宜更新しない場合、温度や湿度の影響等によって誤差が大きくなってしまう恐れがあるが、本実施形態においては、所定の条件に応じ、第１のセンサ電極１１〜１４によって第１の検出信号（Ｃ_１１〜Ｃ_１４）を取得し、基準値を更新しているため（適宜キャリブレーションしているため）、好適に誤差を低減することが可能である。

［乗員位置の検出方法］
次に、本実施形態に係る乗員位置の検出方法について説明する。位置検出部２５３は、補正処理部２５１において補正された第１の検出信号（Ｃ_１１〜Ｃ_１４）に基づき、乗員位置を検出する。尚、本実施形態では、補正された第１の検出信号に基づいて乗員位置を検出するが、第２の検出信号も併せて用いて乗員位置を検出するようにしてもよい。

図８は、位置検出部２５３の動作を説明するためのフローチャートである。位置検出部２５３は、乗員の位置を検出する領域を複数のエリアに分割し、補正された各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Ｓ１１）、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Ｓ１２）。

［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。静電容量式センサはセンサ電極から数十ｃｍ程度が検出範囲であり、広い範囲で乗員の位置を検出する事が困難な場合があるため、本実施形態においては予め乗員の位置するエリアを特定し、演算に使用する検出信号等、エリアに応じた適切な条件に基づいて乗員の位置を演算する。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記憶装置２７に予め記憶されており、位置検出部２５３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。

エリアの分割は、センサの配置や検出範囲等、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１１に示すように、センサ電極１１〜１４によって乗員検出を行う領域中、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１２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。

［エリアの特定］
次に、位置検出部２５３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９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間における乗員の頭部位置を特定し、和を用いてセンサ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。

位置検出部２５３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）。

位置検出部２５３は、図１０に示す通り、インパネ３１に設置したセンサ電極１１から検出され補正処理部２５１において補正された検出信号Ｃ_１１とピラー３２に設置したセンサ電極１４から検出され補正処理部２５１において補正された検出信号Ｃ_１４との比Ｃ_１１／Ｃ_１４が所定のしきい値Ｒ_Ａ１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Ｒ_Ａ２（＜Ｒ_Ａ１）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、Ｒ_Ａ１よりも小さくＲ_Ａ２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）。

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１１に示す通り、センサ電極１２から検出されて補正処理部２５１で補正された検出信号Ｃ_１２とセンサ電極１３から検出されて補正処理部２５１で補正された検出信号Ｃ_１３との和Ｃ_１２＋Ｃ_１３が予め設定したしきい値Ｃ_Ａ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）。

次に位置検出部２５３は、図１２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）。

ステップＳ１０１において、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、又はステップＳ１０２において、乗員の頭部位置がエリア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から検出されて補正処理部２５１で補正された検出信号Ｃ_１１とセンサ電極１２から検出されて補正処理部２５１で補正された検出信号Ｃ_１２との和Ｃ_１１＋Ｃ_１２がしきい値Ｃ_ａｔｈ又はＣ_ｂｔｈ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）。

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から検出されて補正処理部２５１で補正された検出信号Ｃ_１４とセンサ電極１１から検出されて補正処理部２５１で補正された検出信号Ｃ_１１との差Ｃ_１４−Ｃ_１１がしきい値Ｃ_ｃｔｈ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）。

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から検出されて補正処理部２５１で補正された検出信号Ｃ_１４とセンサ電極１２から検出されて補正処理部２５１で補正された検出信号Ｃ_１２との差Ｃ_１４−Ｃ_１２がしきい値Ｃ_ｄｔｈ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）。

［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１３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。

演算に使用される検出信号は、各センサ電極の配置や検出範囲等、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センサ電極から検出された検出信号は演算に使用する。

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センサ電極から検出された検出信号と、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１３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Ｃ_１１）とセンサ電極１２（検出信号Ｃ_１２）、センサ電極１１（検出信号Ｃ_１１）とセンサ電極１３（検出信号Ｃ_１３）、及びセンサ電極１１（検出信号Ｃ_１１）とセンサ電極１４（検出信号Ｃ_１４）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Ｃ_１１）とセンサ電極１３（検出信号Ｃ_１３）、センサ電極１１（検出信号Ｃ_１１）とセンサ電極１４（検出信号Ｃ_１４）、センサ電極１３（検出信号Ｃ_１３）とセンサ電極１４（検出信号Ｃ_１４）の組合せを選択する様にしても良いが、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Ｃ_１３）とセンサ電極１４（検出信号Ｃ_１４）の代わりにセンサ電極１２（検出信号Ｃ_１２）とセンサ電極１４（検出信号Ｃ_１４）の組合せが選択される。尚、異なるセンサ電極の組合せを選択するのではなく、例えばセンサ電極の感度を下げることも可能である。

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出するために、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出するべくセンサ電極１１（検出信号Ｃ_１１）とセンサ電極１４（検出信号Ｃ_１４）及びセンサ電極１２（検出信号Ｃ_１２）とセンサ電極１４（検出信号Ｃ_１４）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出すべく、センサ電極１１（検出信号Ｃ_１１）とセンサ電極１３（検出信号Ｃ_１３）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、幅方向を検出するためにセンサ電極１１（検出信号Ｃ_１１）とセンサ電極１２（検出信号Ｃ_１２）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。

［乗員位置の演算］
次に、位置検出部２５３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１３参照）を用いて、乗員位置を演算する（ステップＳ２１）。図１４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１５〜１８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。

本実施形態において位置検出部２５３は、まず、各センサ電極１１〜１４から検出されて補正処理部２５１で補正された各検出信号（Ｃ_１１〜Ｃ_１４）に基づいて、指定されたセンサ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）

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、各センサ電極１１〜１４から検出されて補正処理部２５１で補正された各検出信号（Ｃ_１１〜Ｃ_１４）に基づいて、図１５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＝Ｃ_１１／Ｃ_１２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、位置検出部２５３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＝Ｃ_１１／Ｃ_１３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、位置検出部２５３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＝Ｃ_１１／Ｃ_１４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（Ｃ_１１，Ｃ_１３，Ｃ_１１）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（Ｃ_１２，Ｃ_１４，Ｃ_１４）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。

次に、位置検出部２５３は、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Ｓ２０４）。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（補正処理部２５１で補正された各検出信号）Ｃ_１１〜Ｃ_１４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。

［乗員位置の検出方法の他の実施形態］
図１９は、乗員位置の検出方法の他の実施形態に係る位置検出部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、まず位置検出部２５３は、センサ異常検出判定を行い、センサ電極１１〜１４から検出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Ｓ２１）。本実施形態においては、検出信号（静電容量に基づく出力値）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から検出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Ｓ２２）。センサ電極１１〜１４から検出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１実施形態と同様にエリアの特定を行う（ステップＳ１１）。その後、第１実施形態と同様に、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Ｓ１２）。

ステップＳ２１において、本実施形態に係る位置検出部２５３は、センサ電極１１〜１４から検出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２０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（検出可能な最大出力値）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（静電容量に基づく出力値）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出判定を行う事が可能である。

次に、選択処理（ステップＳ２２）について説明する。選択処理においては、ステップＳ２１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Ｓ１２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２０に示す様に乗員の手がセンサ電極１１に近接する事によってセンサ電極１１が異常であると判定された場合には、センサ電極１２，１３及び１４から検出された検出信号を選択する。

なお、異常検出において、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、制御後に検出された検出信号が所定の出力範囲内であった場合には正常であると判定しても良い。

例えば、センサ電極１１から検出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の増幅度を減少させる。図２１に示す様に、センサ電極１１の増幅度を減少させてもセンサ電極１１から検出される検出信号（静電容量に基づく出力値）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から検出された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の増幅度を減少させた結果、センサ電極１１から検出される検出信号（静電容量に基づく出力値）が第１のしきい値以下となった場合には、センサ電極１１から検出され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Ｃ_１、分母側のセンサの検出信号がＣ_２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＝（ｋ２Ｃ_１）／（ｋ１Ｃ_２）である。更に、ステップＳ２１のエリアの特定もこの様な事情を考慮して行う事が考えられる。

１１〜１９…センサ電極、２１…スイッチ、２２…静電容量検出回路、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、３０…車両シート、３１…インパネ、３２…ピラー、３３…背面、３４…座面。

Claims (4)

1. エアバッグ展開領域の周囲に配置された複数の第１のセンサ電極と、
   車両シートに配置された複数の第２のセンサ電極と、
   前記第１のセンサ電極と乗員との間の静電容量に応じた第１の検出信号を出力するとともに、前記第２のセンサ電極と乗員との間の静電容量に応じた第２の検出信号を出力する静電容量検出回路と、
   前記第１の検出信号を用いて乗員位置を検出する演算手段と
   を備え、
   前記演算手段は、前記第１及び第２の検出信号に基づいて前記第１の検出信号を補正するための基準値を取得し、前記基準値によって補正した前記第１の検出信号に基づいて乗員位置を検出する
   ことを特徴とする乗員位置検出装置。
2. 前記演算手段は、
   前記第２の検出信号に基づき、乗員の姿勢が前傾姿勢であるか否かを判定し、
   前記第１の検出信号に基づき、乗員が手を前方に突き出しているか否かを判定し、
   乗員の姿勢が前傾姿勢ではなく、且つ乗員が手を前方に突き出していないと判定したときに取得した前記第１の検出信号に基づいて前記基準値を取得する
   ことを特徴とする請求項１に記載の乗員位置検出装置。
3. 前記第２のセンサ電極は、前記車両シートの背面の中央に少なくとも一つ設けられている
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の乗員位置検出装置。
4. 前記第２のセンサ電極は、前記車両シートの座面の前方と後方とにそれぞれ設けられている
   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出装置。

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