CN101511637A - 头枕调节装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种头枕调节装置及方法，将由CCD照相机(10)拍摄乘员的面部得到的面部图像记录在图像储存器(140)内。CPU(170)基于记录在图像储存器(140)中面部图像检测面部的位置和面部的朝向。CPU(170)将来自撞击物检测传感器(60)的输入作为触发器输入，从乘员的面部相对于头枕(200)的位置及面部的朝向以及撞击物相对于车辆的方向及速度，算出头枕(200)的移动量和旋转量，并通过驱动电动机(211)来调节头枕(200)的位置及角度。

Description

头枕调节装置及方法
技术领域
本发明涉及一种调节头枕的位置和角度的头枕调节装置及方法。
背景技术
专利文献1中公开有如下技术作为例如用于调节车辆座位的位置的装置，即，在车辆撞击时，为了调节座位的姿势或调节座位的位置，而检测乘员的三维位置。另外，专利文献2中公开有检测汽车乘员的三维位置的方法及装置。
专利文献1：(日本)特表2006-513859号公报
专利文献2：(日本)特表2006-510076号公报
专利文献1中公开的调节车辆用座位的形状的装置使用可靠地捕捉检测乘员姿势的无接触测定感应的信号使座位的形状变化。
然而，为了在撞击时减轻乘员头部受到的撞击，调节头枕的位置比改变座位的形状更为有效。在这点上现有的主动头枕在撞击时不一定会在保护乘员的头部的位置。因此，在撞击时缓和乘员头部受到的撞击的效果方面不稳定。
另外，专利文献2中开的检测乘员头部的三维位置的装置是从高显示数据提取乘员的头部特征，通过头部模型开始跟踪。而且，通过图案确认检测上述提取出的乘员的头部特征，用上述头部模型追踪上述检测出的乘员的头部特性。然而，该方法在照相机的设置场所和成本的方面存在问题。
发明内容
本发明是鉴于所述问题而开发的，其目的在于提供一种头枕可以有效吸收撞击的冲击的头枕的调节装置及方法。
为了实现所述目的，本发明第一方面提供一种头枕调节装置(800)，其特征在于，具备：
检测车辆(1000)的乘员(70)的面部的位置的面部位置检测机构；
基于通过所述面部位置检测机构检测出的面部的位置驱动设于所述车辆(1000)的座位(300)的上部的头枕(200)并控制该头枕(200)的位置的头枕控制机构。
也可以是，所述头枕控制机构(800)还具备检测车辆的乘员(70)的面部的朝向的面部朝向检测机构，
所述头枕控制机构基于通过所述面部位置检测机构检测出的面部的位置和通过所述面部朝向检测机构检测出的面部的朝向，控制所述头枕(200)的位置及角度。
也可以是，所述面部位置检测机构设于车辆(1000)上，基于通过对包含乘员(70)的面部的空间进行拍摄的拍摄机构拍摄得到的图像检测面部的位置。
也可以是，所述头枕调节装置(800)还具备检测所述车辆(1000)即将撞击的撞击物(900)的撞击物检测机构，
所述头枕控制机构在通过撞击物检测机构检测出撞击物(900)时，开始对所述头枕的位置的控制。
也可以是，所述头枕调节装置(800)还具备检测所述车辆(1000)即将撞击的撞击物(900)的撞击物检测机构，
所述头枕控制机构在通过撞击物检测机构检测出撞击物(900)时，开始对所述头枕(200)的位置及角度的控制。
也可以是，所述面部位置检测机构设于车辆(1000)上，基于通过对包含乘员(70)的面部的空间进行拍摄的拍摄机构拍摄得到的图像检测面部的位置，并基于该面部的位置和从该面部的位置检测出的面部的中心的位置检测面部的朝向。
也可以是，所述头枕控制机构装备于所述头枕上，基于通过检测出所述车辆(1000)的乘员(70)的头部接触到所述头枕(200)的头部检测机构得到的数据，控制所述头枕(200)的位置。
也可以是，所述头枕控制机构基于通过所述撞击物检测机构检测出的撞击物(900)的方向及撞击物的相对于所述车辆(1000)的相对速度，控制所述头枕(200)的位置。
也可以是，所述头枕控制机构基于通过所述撞击物检测机构检测出的撞击物(900)的方向及撞击物的相对于所述车辆(1000)的相对速度，控制所述头枕(200)的位置及角度。
也可以是，所述头枕控制机构在通过所述撞击物检测机构检测出撞击物(900)位于车辆后方时，控制所述头枕(200)的至少在车辆的上下方向及前后方向的位置。
也可以是，所述头枕控制机构在通过所述撞击物检测机构检测出撞击物(900)位于车辆前方时，控制所述头枕(200)的至少在车辆的上下方向及前后方向的位置以及以车辆的左右方向为轴的旋转角度。
也可以是，所述头枕控制机构根据撞击方向和面部的朝向以预定的顺序控制所述头枕(200)。
也可以是，所述头枕控制机构按照顺序求得所述头枕(200)的移动量，并使所述头枕(200)移动按照顺序求得的移动量。
本发明第二方面提供一种头枕调节方法，其特征在于，具备：
检测车辆的乘员(70)的面部的位置的面部位置检测步骤、
基于通过所述面部位置检测出步骤测出的面部的位置驱动所述车辆(1000)的头枕(200)并控制该头枕(200)的位置的头枕控制步骤。
本发明第三方面提供一种计算机程序，其特征在于，在计算机内执行：
检测车辆的乘员(70)的位置的面部位置测出步骤、
基于通过所述面部位置检测步骤检测出的面部的位置驱动所述车辆(1000)的头枕(200)并控制该头枕(200)的位置的头枕控制步骤。
根据本发明，头枕可以有效吸收撞击的冲击。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的头枕调节装置的整体构成的方框图；
图2是表示将本发明实施方式的头枕调节装置设置在车辆的状态的模式图；
图3是用于说明调节头枕时的轴的方向的图；
图4是用于说明图1所示的头枕调节装置的头枕调节处理的流程图；
图5是用于说明图4的流程中面部位置面部朝向检测处理的流程图；
图6是用于说明图4的流程中头枕调节量算出处理的流程图；
图7是用于说明图4的流程中头枕移动旋转处理的流程图；
图8(a)是表示在车辆的后方发生撞击的情况下的乘员的面部的朝向和调节头枕的方向的关系的表，(b)是表示在车辆的前方发生撞击的情况下的乘员的面部的朝向和调节头枕的方向的关系的表；
图9(a)是模式性表示在车辆的后方发生撞击的情况下的头枕的位置调节前后的乘员和头枕的位置关系之一例的图，(b)是模式性表示在车辆的前方发生撞击的情况下的头枕的位置调节前后的乘员和头枕的位置关系之一例的图；
图10是接着图7的流程图的头枕的追加控制流程。
符号说明
10  CCD照相机(面部位置检测机构、拍摄机构)
20  照明光源(面部位置检测机构、拍摄机构)
30  座椅位置检测传感器
40  座椅角度检测传感器
50  CCD照相机角度检测传感器
60  撞击物检测传感器(撞击物检测机构)
70  乘员
100  ECU(头枕控制机构、面部位置检测机构、面部朝向检测机构)
110  A/D转换器
120  发光控制装置
130  传感器输入电路
140  图像储存器
150  ROM
160  RAM
170  CPU(头枕控制机构、面部位置检测机构、面部朝向检测机构)
180  电动机驱动电路(头枕控制机构)
200  头枕
210  头枕驱动机构部(头枕控制机构)
211  电动机(头枕控制机构)
211a  电动机
211b  电动机
211c  电动机
211d  电动机
211e  电动机
211f  电动机
220   静电电容检测传感器(头部检测机构)
299   压力传感器
300   车辆用座椅
310   头枕支承杆
400   转向装置
410   转向柱
800   头枕调节装置
900   撞击物
1000  车辆
具体实施方式
下面，根据附图对本发明实施方式的头枕调节装置进行说明。
具备本实施方式的头枕调节装置的800的车辆1000如图1所示，具备CCD照相机10、照明光源20、座椅位置检测传感器30、座椅角度检测传感器40、CCD照相机角度检测传感器50、撞击物检测传感器60、控制装置(以下称为ECU(Electric Control Unit))100、头枕200、车辆用座椅300、转向装置400、转向柱410。另外，乘员70(驾驶者)坐在车辆1000的驾驶席侧的车辆用座椅300上。
车辆用座椅300具备头枕支承杆310。头枕支承杆310支持头枕200。另外，头枕200具备头枕驱动机构部210、静电电容检测传感器220、和压力传感器299。另外，压力传感器299仅按照图10的说明使用。
头枕驱动机构部210和静电电容检测传感器220如图2所示，被组装在头枕200的内部。
头枕驱动机构部210在内部具有电动机211(211a～211f)。如图3所示，相对于头枕200，以沿左右方向、上下方向、前后方向的轴为X轴、Y轴、Z轴。电动机211如图1所示，具备：使头枕200沿X轴移动的电动机211a、使头枕200沿Y轴移动的电动机211b、使头枕200沿Z轴移动的电动机211c、以X轴为中心旋转头枕200的电动机211d、以Y轴为中心旋转头枕200的电动机211e、以Z轴为中心旋转头枕200的电动机211f。头枕驱动机构部210驱动电动机211a～211f。通过电动机211a～211f的旋转使头枕200移动及旋转。
CCD照相机10设置在转向柱410的上部，对包含乘员70的面部的空间进行拍摄。CCD照相机10为从拍摄到的图像检测出面部的位置和面部的朝向，而连接在ECU100上。
照明光源20设置在CCD照相机10的附近且照射乘员70的头部。通过照明光源20照射乘员70的头部，CCD照相机10即使在亮度不足的夜间也可以进行拍摄。
座椅位置检测传感器30设置在车辆用座椅300下部，检测车辆用座椅300相对于车辆1000的前后方向的位置。座椅位置检测传感器30与ECU100连接。
座椅角度检测传感器40设置在车辆用座椅300的铰链部附近，检测车辆用座椅300相对于车辆1000的座椅靠背的角度。座椅角度检测传感器40与ECU100连接。
CCD照相机角度检测传感器50设置在CCD照相机10的附近，检测CCD照相机10相对于车辆1000的角度。CCD照相机角度检测传感器50与ECU100连接。
撞击物检测传感器60设置在车辆1000的前方及后方，计测车辆1000和撞击物的距离，检测撞击物。
在此，撞击物是指朝向车辆1000移动的物体。
撞击物检测传感器60例如由超声波传感器、微波传感器、红外线传感器、紫外线传感器、可视光线传感器、激光传感器、CCD照相机等的拍摄系统构成。
乘员70坐在车辆1000的乘员侧的车辆用座椅300上，是驾驶车辆1000的人员。
ECU100对通过CCD照相机10拍摄到的面部图像进行处理，检测出乘员70的面部的位置和面部的朝向。ECU100基于检测到的面部的位置和面部的朝向将用于将头枕200调节至最适位置及角度的控制信号传送至电动机驱动电路180。
ECU100具备：A/D(模拟/数字)转换器110、发光控制装置120、传感器输入电路、图像储存器140、ROM(Read Only Memory)150、RAM(Random Access Memory)160、CPU(Central Processing Unit)170、电动机驱动电路180。
A/D转换器110将CCD照相机10拍摄到的模拟图像数据转换为数字图像处理数据。
发光控制装置120根据CPU170的控制信号对照明光源实施开灯·灭灯。
传感器输入电路130是获得座椅位置检测传感器30、座椅角度检测传感器40、CCD照相机角度检测传感器50、撞击物检测传感器60及静电电容检测传感器220发送的检测信号的电路。传感器输入电路130将各种传感器检测出的数据供给于CPU170。
图像储存器140记录用A/D转换器110数字化后的图像数据。
ROM150记录用于控制CPU的动作的程序及固定数据，例如用于预测车辆1000的撞击的程序、预测到撞击时按照规定的顺序控制头枕的计算机程序及固定数据。
RAM160具有作为CPU170的工作区的功能。RAM160储存ECU100供给的乘员70的面部的位置及面部的朝向的数据、传感器输入电路130供给的各种传感器的检测数据。
CPU170执行储存在ROM150的程序，使用记录在图像储存器140的图像数据检测乘员的面部的位置和面部的朝向。检测出后，CPU170执行储存在ROM150的程序，使用传感器输入电路130供给的撞击物检测传感器60以外的各种传感器的检测数据算出头枕200的最适位置及角度。CPU170将电动机驱动开始信号传送给电动机驱动电路180，按照规定的顺序控制头枕200。
另外，传感器输入电路130将撞击物检测传感器60的检测信号供给于CPU170时，CPU170开始调节处理头枕。
另外，头枕200以最适角度移动至最适位置之前，在头枕200和乘员70的头部接触的情况下，静电电容检测传感器220将检测信号供给于传感器输入电路130。传感器输入电路130将静电电容检测传感器220的检测信号供给于CPU170。CPU170为了停止211a～211f而将电动机驱动停止信号传送至电动机驱动电路180。
电动机驱动电路180获取CPU170供给的电动机驱动开始信号而驱动电动机211a～211f。当电动机211a～211f动作时，头枕200开始移动及旋转。另外，如上述那样，CPU170将电动机驱动停止信号供给于电动机驱动电路180的情况下，电动机驱动电路180将电动机211a～211f停止。
静电容器检测传感器220组装于头枕200的前面且具有传感电极。在对传感电极施加了电压的状态下传感电极间的距离变化时，静电电容检测传感器220的静电电容变化。当头枕200和乘员70的头部接触时，传感器电极间的距离变化，静电电容变化。检测出静电电容的变化的静电电容传感器220将检测信号输出到传感器输入电路130。
车辆用座椅300是在上部具备头枕支承杆310的驾驶席用座椅。头枕支承杆310如上所述支承头枕200。
转向装置400被支承于转向柱410，通过驾驶者即乘员70的操作而旋转。
转向柱410支承转向装置400，在上部具备CCD照相机10、照明光源20及CCD照相机角度检测传感器50。另外，通过俯仰功能可以调节转向装置400的角度。
接下来，对具备上述构成的头枕调节装置800的动作进行说明。对车辆1000输入电源时，CPU170执行图4的流程图所示的头枕调节处理。
首先，为拍摄乘员70的头部，CPU170进行CCD照相机的启动处理(步骤S1)。在CCD照相机启动处理中，CPU170输入CCD照相机10的电源。其后，CPU170使用A/D转换器110将由CCD照相机10拍摄到的模拟图像数据转换为数字图像处理数据。转换后，CPU170将数字图像数据记录在图像储存器140中。CPU170使从CCD照相机10的拍摄到将数字图像数据记录在图像储存器140的一连的处理周期性进行。
另外，CPU170在乘员70开始驾驶时将CCD照相机10拍摄到的乘员70的头部的图像保存在图像储存器140中。
接下来，CPU170进行撞击物检测处理(步骤S2)。
在撞击物检测处理中，CPU170将传感器输入电路130供给的撞击物检测传感器60的检测数据保存在RAM160中。
CPU170基于保存在RAM160的撞击物检测传感器60的检测数据判断撞击物900的有无(步骤3)。“存在撞击物”的判断基准是任意的，例如规定尺寸以上尺寸的物体与车辆1000的相对速度在规定速度以上，且与车辆1000的距离侵入规定的距离以内时，判断为“存在撞击物”。
在该判断标准下，例如将规定的尺寸设定为纵或横的方向0.5m，在接近的方向上的相对速度设定为5km/h，规定的距离设定为1.0m。于是，在车辆1000以50km/h行驶时，朝向车辆1000以55km/h行驶的自行车侵入距离车辆1000为1.0m以内时，CPU170判断为“存在撞击物”。
在CPU170判断为“存在撞击物”的情况(步骤3；是)下，执行面部位置面部朝向检测处理(步骤S4)。另一方面，CPU170判断为“不存在撞击物”的情况(步骤S3；否)下，再次返回撞击物检测处理(步骤S2)。
接下来，参照图5对面部位置面部朝向检测处理(步骤S4)进行详细说明。
首先，CPU170进行从记录在图像储存器中140中的数字图像数据分离像素至可以处理的程度的坐标转换处理(步骤41)。CPU170将坐标转换处理后的数字图像数据保存在图像储存器140。
接下来，CPU170进行面部两端检测处理(步骤42)。在面部两端检测处理中，CPU170检测乘员70的面部两端横方向的位置。检测面部的两端的方法是任意的，例如，可以按照以下的顺序检测。
首先，CPU170使用纵方向边缘检测用的索伯尔滤波器对存储在图像储存器140的图像的纵方向边缘进行增强处理。
具体来说，CPU170将坐标转化处理后的数字图像数据从图像储存器140中读出，在横方向(水平方向)对像素值进行微分处理。微分处理以算出各像素的亮度和与该像素邻接的像素的亮度的差值的方法进行。微分处理后，CPU170生成提取出边缘部的图像(以下，称为边缘部提取图像)。边缘部提取图像是提取了背景的纵边缘(例如窗户的纵方向的框)和面部图像的纵边缘的图像。
接下来，CPU170将边缘部提取图像的像素值向纵方向(垂直方向)投影，得到直方图。得到的直方图在对应有背景的窗户的框、及面部的纵方向的轮廓、及眼、鼻、口等的位置具有波峰。CPU170从该多个的波峰位置中以具有最像人的面部宽度的横方向的距离的两个波峰值决定为面部的两端。
面部两端检测处理(步骤S42)完成时，CPU170进行面部上下端检测处理(步骤S43)。检测面部的上端和下端的方法为任意的，例如可以按以下顺序进行检测。
首先，CPU170使用横方向边缘检测用索伯尔滤波器对存储在图像储存器140的图像的横方向边缘进行增强处理。
具体来说，CPU170将坐标转化处理后的数字图像数据从图像储存器140中读出，在纵方向(垂直方向)对像素值进行微分处理。微分处理后，CPU170生成边缘部提取图像。边缘部提取图像是提取了背景的横边缘(例如窗户的横方向的框)和面部图像的横边缘的图像。
接下来，CPU170将边缘部提取图像的像素值向横方向(水平方向)投影，得到直方图。得到的直方图在有对应于背景的窗户的框、及面部的纵方向的轮廓、及眼、鼻、口等的位置具有波峰。CPU170从该多个的波峰位置中提取规定数的波峰值高的纵方向的位置。CPU170以从其中决定最像人的眼·眉、口·颚的位置的波峰值，将眉的上部作为面部的上端决定，口和颚之间作为面部的下端决定。
面部上下端检测处理(步骤S43)完成时，CPU170进行面部位置检测处理(步骤S44)。在面部位置检出处理中，测出从CCD照相机10看到的乘员70的头部的位置和与乘员开始驾驶时从CCD10看到的乘员70的头部的位置的相对的位置。面部的左右方向的位置通过上述的面部两端检测处理(步骤S42)求得，面部上下方向的位置通过上述的面部上下端检测处理(步骤S43)求得。因此，只求得面部的前后方向的位置即可。检测面部的前后方向的位置的方法为任意，例如如下述的方法。
CPU170读出保存在图像储存器140的驾驶开始时拍摄的乘员70的头部的图像。CPU170对读出的图像进行面部两端检测处理及面部上下端检测处理，从面部的两端、面部的上端及面部的下端的位置推定面部的大小。接下来，对目前拍摄的乘员70的头部的图像也进行同样的处理而推定面部的大小。CPU170比较从这两图像检测出的面部的大小，推定乘员70的头部从驾驶开始时的位置向前后方向移动多少。
面部位置检测处理(步骤44)完成时，CPU170进行面部朝向检测处理(步骤45)。在面部朝向检测处理中，检测乘员70的左右方向及上下方向的面部的朝向。检测面部的朝向的方法是任意的，例如，可以按以下的顺序进行检测。
首先，CPU170从用坐标转换处理(步骤S41)完成处理的图像数据，以任意的阈值为基准对各像素的灰度进行二进制处理。而且，将阈值以上的各灰度的像素作为黑像素，面部的中心(重心)位置的坐标可以如下求得。
面部的中心的x坐标＝Σxi/n   xi：第i个黑像素的x坐标的值
面部的中心的y坐标＝Σyi/n   yi：第i个黑像素的y坐标的值
i：1～n  n为黑像素的总数
另外，可以将求取面部的中心的范围限定在面部的两端、面部的上端及面部的下端之间。
而且，CPU170可以从面部的两端、面部的上端、面部的下端及面部的中心的关系检测出面部的朝向。例如，如果面部的中心位置存在于面部的两端的中央，则可以判断出面部朝向正面。另外，如果面部的中央位置存在于比两端的中央偏左，则可以判断出从CCD照相机10看朝向左方，如果面部的中央位置存在于比两端的中央偏右，则可以判断出从CCD照相机10看朝向右方。
面部朝向检测处理(步骤S45)完成时，CPU170结束面部位置面部朝向检测处理(步骤S4)，进行头枕调节量算出处理(步骤S5)。
头枕调节量算出处理的(步骤S5)的流程图如图6所示。
在头枕调节量算出处理的(步骤S5)中，CPU170首先进行座椅位置检测处理(步骤S51)。在座椅位置检测处理中，经由传感器输入电路130读入座椅位置检测传感器30的数据。
接下来，CPU170进行座椅角度检测处理(步骤S52)。
在CPU170进行座椅角度检测处理中，经由传感器输入电路130读入座椅角度检测传感器40的数据。
进一步，CPU170进行CCD照相机角度检测处理(步骤S53)。
在CCD照相机角度检测处理中，CPU170经由传感器输入电路130读入CCD照相机角度检测传感器50的数据。
而且，CPU170进行头枕移动量旋转量算出处理(步骤S54)。
在头枕移动量旋转量算出处理中，CPU170在先求得的座椅位置、座椅角度及CCD照相机角度的基础上，还考虑以面部位置面部朝向检测处理(步骤S4)求得的面部的位置及面部的朝向、以及在撞击物检测处理(步骤S2)中保存在RAM160的数据，算出头枕200的移动量和旋转量。
头枕200的移动量和旋转量的算出方法是任意的。在此，作为一例如下表示：CPU170求得以头枕200为基准的乘员70的头部的相对的位置和角度，从乘员70的面部朝向的反方向即乘员70的头部的正后方接近头枕的情况的例子。另外，在本实施方式中，作为头枕的驱动装置为以下结构：对设于X轴、Y轴、Z轴及以X轴为中心的旋转方向即RX方向、以Y轴为中心的旋转方向即RY方向、以Z轴为中心的旋转方向即RZ方向的合计6轴的电动机211a～211f分别独立进行控制。
“X轴方向(横方向)”是相对于车辆1000的行进方向直行的方向，从乘员70看是左右的方向。从乘员70看左方向为+方向，右方向为-方向。
“Y轴方向(垂直方向)”是相对于车辆1000的行进方向直行的方向，从乘员70看是上下的方向。从乘员70看上方向为+方向，下方向为-方向。
“Z轴方向(前后方向)”是车辆1000的行进方，从乘员70看是前后的方向。从乘员70看前方向为+方向，后方向为-方向。
“RX方向”是相对于X轴的旋转方向，右螺旋方向为+方向，左螺旋方向为-方向。
“RY方向”是相对于Y轴的旋转方向，右螺旋方向为+方向，左螺旋方向为-方向。
“RZ方向”是相对于Z轴的旋转方向，右螺旋方向为+方向，左螺旋方向为-方向。
另外，图8(a)表示通过撞击物检测处理(步骤S2)检测出的撞击物900从后方撞击车辆1000的情况下乘员70的面部的朝向和用于调节头枕200的方向的对应关系的一例。
另一方面，图8(b)表示通过撞击物检测处理(步骤S2)求出的撞击物900从前方撞击车辆1000的情况下乘员70的面部的朝向和用于调节头枕200的方向的对应关系的一例。
首先，对撞击物900从后方撞击车辆1000的情况的动作进行说明。另外，相对于头枕200乘员70的头部未从横方向错开的情况，原则上不进行X轴方向的调节。
对该动作进行概要说明。在后方撞击时，乘员70的头部相对地向后方移动。在此，对头枕200不进行任何处理时，头部撞击头枕200。
因此，将头枕200自如图9(a-1)模式性表示那样从乘员的头部离开的通常状态向如图9(a-2)表示的那样接触乘员70的状态移动。由此，撞击时，乘员70的头部由头枕200支承，缓和头部大的移动和冲击而确保乘员70的安全。CPU170使该动作对应撞击前的面部的朝向适宜执行。以下，分别对情况具体说明。
乘员70的面部朝向“正面”时，对头枕200预先设定了如下的动作顺序：使头枕200向Y轴方向移动到与乘员70的头部同样高度后，向Z轴的+方向上移动以接近乘员70的头部。因此，CPU170将乘员70的头部(后头部)和头枕200(前面)的Y轴方向和Z轴目前的距离作为头枕200的移动量(头枕应该移动的量)求出。
乘员70的面部“向下”时，对头枕200设定了如下的动作顺序：i)使头枕200向Y轴方向移动到比乘员70的头部高的位置，ii)按照乘员70的面部的朝向，使头枕200向RX方向的+方向(向下)旋转，iii)向Y轴的-方向移动以接近乘员70的头部的同时向Z轴的+方向移动。因此，CPU170将比乘员70的头部的规定量高的位置和头枕200的Y轴方向的目前的距离、对应于面部相对于水平方向的角度的RX方向的旋转角，进而移动后的头枕200和后头部的Y轴方向及Z轴方向的距离作为移动量求出。
乘员70的面部“向上”时，对头枕200设定了如下的动作顺序：i)使头枕200向Y轴方向移动到比乘员70的头部低的位置，ii)接着，按照乘员70的面部的朝向，使头枕200向RX方向的-方向(向上)旋转，iii)向Y轴的+方向移动以接近乘员70的头部的同时向Z轴的+方向移动。因此，CPU170将比乘员70的头部的规定量低的位置和头枕200的Y轴方向的目前的距离、对应于面部相对于水平方向的角度的RX方向的旋转角，进而移动后的头枕和后头部的Y轴方向及Z轴方向的距离作为移动量求出。
乘员70的面部“向右”时，对头枕200设定了如下的动作顺序：i)使头枕200向Y轴方向移动到与乘员70的头部等高的位置的同时向X轴的+方向移动，ii)按照乘员70的面部的朝向，使头枕200向RY方向的-方向旋转以使头枕200向右，iii)向X轴的-方向移动以接近乘员70的头部的同时向Z轴的+方向移动。因此，CPU170将从乘员70的头部和头枕200的Y轴方向的目前的距离、对应于面部相对于正面的左右方向的角度的RY方向的旋转角，进而后头部和移动后的头枕200的Y轴方向及Z轴方向的距离作为移动量或旋转量求出。
接下来，参照图8(b)对前方撞击的情况的动作进行说明。在前方撞击的情况下，考虑到乘员70的胸部受到安全带等一定程度的约束，并且头部向前方下方倾斜，算出头枕200的移动量和旋转量。
对该动作进行具体说明。在前方撞击时，乘员70的胸部受到安全带等的约束而不能大动，头部首先向前方移动，其后在反动力下向后方移动。因此，对头枕200不进行任何处理时，头部在反动力作用下向后方移动时撞击头枕200。因此，在本实施方式中，将头枕200从图9(b-1)表示的模式那样从乘员的头部离开的通常状态向如图9(b-2)表示的那样可以缓冲性良好地支承因反动力返回的乘员70的头部的状态移动。CPU170使该动作根据撞击前的面部的朝向适宜地执行。以下，分情况进行具体说明。
乘员70的面部朝向“正面”时，对头枕200设定了如下的动作顺序：i)使头枕200向Y轴方向移动到比乘员70的头部高的位置，接下来，ii)按照乘员70的面部的朝向，使头枕200向RX方向的+方向(向下)旋转，iii)向Y轴的-方向移动以接近乘员70的头部的同时向Z轴的+方向移动。因此，CPU170将乘员70的头部和头枕200的Y轴方向的目前的距离、对应于面部相对于水平方向的角度的RX方向的旋转角，进而移动后的头枕200和后头部的Y轴方向及Z轴方向的距离作为移动量或旋转量求出。
乘员70的面部“向下”时，对头枕200设定了如下的动作顺序：i)使头枕200向Y轴方向移动到比乘员70的头部高的位置，接下来，ii)按照乘员70的面部的朝向，使头枕200向RX方向的+方向旋转，接下来，iii)向Y轴的-方向移动以接近乘员70的头部的同时向Z轴的+方向移动。因此，CPU170将比乘员70的头部的低规定量的位置和头枕200的Y轴方向的目前的距离、对应于面部相对于水平方向的角度的RX方向的旋转角，进而后头部和移动后的头枕200的Y轴方向及Z轴方向的距离作为移动量或旋转量求出。
乘员70的面部“向上”时，对头枕200设定了如下的动作顺序：i)使头枕200向Y轴方向移动到与乘员70的头部等高的位置，接下来，ii)向Z轴的+方向移动以接近乘员70的头部。因此，CPU170将比乘员70的头部的低规定量的位置和头枕200的Y轴方向的目前的距离，进而移动后的头枕200的位置和后头部的位置的Y轴方向及Z轴方向的距离作为移动量求出。
另外，乘员70的面部“向右”时，对头枕200设定了如下的动作顺序：i)使头枕200向Y轴方向移动到比乘员70的头部高的位置，且向X轴的+方向移动后，接下来，ii)按照乘员70的面部的朝向，使头枕200向RY方向的-方向及RX方向的+方向旋转以使头枕200朝向右下方，接下来，iii)向X轴的-方向及Y轴的-方向移动以接近乘员70的头部的同时向Z轴的+方向移动。因此，CPU170将比乘员70的头部的高规定量的位置和头枕200的Y轴方向的目前的距离、对应于面部相对于正面方向的上下·左右角度的RX方向和RY方向的旋转角，进而移动后的头枕200的位置和后头部的位置的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的距离作为移动量或旋转量求出。
头枕移动量旋转量算出处理(步骤S54)完成时，CPU170结束头枕调节量算出处理(步骤S5)，进行头枕移动旋转处理(步骤S6)。
CPU170执行图7的流程图所示的头枕移动旋转处理(步骤S6)。首先，CPU170进行电动机驱动开始处理(步骤61)。在电动机驱动开始处理中，CPU170将驱动开始信号传送给驱动头枕驱动机构部210内的驱动对象的电动机211的电动机驱动电路180。其后，CPU170基于由预先设定的上述顺序和头枕移动量旋转量算出处理(步骤54)算出的值将控制信号传给电动机驱动电路180。电动机驱动电路180按照控制信号控制各电动机211a～211f，顺次进行指示的移动及旋转。
具体进行说明，在因后方撞击而乘员70的面部的位置在“正面”的情况下，CPU170经由电动机驱动电路180驱动电动机211b，使头枕200向Y轴+方向移动求得的移动量，驱动电动机211c使头枕200向Z轴的+方向移动求得的移动量。
在因后方撞击而乘员70的面部的位置在“向下”的情况下，CPU170经由电动机驱动电路180，首先，i)驱动电动机211b，使头枕200向Y轴+方向移动求得的移动量，ii)驱动电动机211d，使头枕200在RX方向的+方向转动求得的角度，iii)驱动电动机211b和驱动电动机211c，使头枕200向Y轴的-方向和Z轴的+方向分别移动求得的移动量。
在因后方撞击而乘员70的面部的位置在“向上”的情况下，CPU170经由电动机驱动电路180，i)驱动电动机211b，使头枕200向Y轴-方向移动求得的移动量，ii)驱动电动机211d，使头枕200在RX方向的-方向转动求得的角度，iii)驱动电动机211b和驱动电动机211c，使头枕200向Y轴的+方向和Z轴的+方向分别移动求得的移动量。
在因后方撞击而乘员70的面部的位置在“向右”的情况下，CPU170经由电动机驱动电路180，i)驱动电动机211b，使头枕200向Y轴-方向移动求得的移动量，ii)驱动电动机211e，使头枕200向RX方向的-方向转动求得的角度，iii)驱动电动机211a和驱动电动机211c，使头枕200向X轴的-方向和Z轴的+方向分别移动求得的移动量。
在因前方撞击而乘员70的面部的位置在“正面”的情况下，CPU170经由电动机驱动电路180，i)驱动电动机211b，使头枕200向Y轴的+方向移动求得的移动量，ii)驱动电动机211d、驱动电动机211b和驱动电动机211c，使头枕200向RX方向的+方向转动求得的角度，iii)使头枕200向Y轴的-方向和Z轴的+方向分别移动求得的移动角度。
在因前方撞击而乘员70的面部的位置在“向下”的情况下，CPU170经由电动机驱动电路180，i)驱动电动机211b，使头枕200向Y轴+方向移动求得的移动量，ii)驱动电动机211d、驱动电动机211b和驱动电动机211c，使头枕200向RX方向的+方向转动求得的角度，iii)使头枕200向Y轴的-方向和Z轴的+方向分别移动求得的移动量。
在因前方撞击而乘员70的面部的位置在“向上”的情况下，CPU170经由电动机驱动电路180，i)驱动电动机211b，使头枕200向Y轴方向移动求得的移动量，ii)驱动电动机211c，使头枕200向Z轴的+方向移动求得的移动量。
在因前方撞击而乘员70的面部的位置在“向右”的情况下，CPU170经由电动机驱动电路180，i)驱动电动机211b和驱动电动机211a，使头枕200向Y轴方向移动求得的移动量，且向X轴+方向移动求得的移动量ii)驱动电动机211d、驱动电动机211b和驱动电动机211c，使头枕200向RY方向的-方向及RX方向的+方向分别转动求得的角度，iii)使头枕200向X轴的-方向及Y轴的-方向移动的同时在Z轴的+方向分别移动求得的移动量。
在步骤S61开始头枕200的移动及旋转时，CPU170进行静电电容检测处理(步骤S62)。在静电电容检测处理中，CPU170经由出传感器输入电路130，输入头枕200内的静电电容检测传感器220的数据。
接下来，CPU170判断乘员头部接近的真伪(步骤S63)。乘员头部真伪的判断通过例如静电电容检测处理中得到的值是否在预先设定的阈值以上来判断。
即，CPU170继续监视移动头枕200，同时头枕200对头部的接触。
CPU170判断为乘员70的头部接近或接触头枕时(步骤63；是)，执行电动机驱动停止处理(步骤S66)。另一方面，判断为乘员70的头部未接近头枕时(步骤S63；否)，进行头枕移动量旋转量检测处理(步骤S64)。
在头枕移动量旋转量检测处理(步骤S64)中，CPU170检测头枕200的实际的移动量和旋转量。CPU170也可以从CPU170内部的设定时间或设定次数等求得实际的头枕200的移动量和旋转量，也可以从来自电动机驱动电路180的控制信号判断。
接下来，CPU170判断头枕移动旋转完成的真伪(步骤S65)。头枕移动旋转完成的真伪的判断通过头枕200的实际移动量和旋转量是否达到在头枕200的移动量旋转量算出处理(步骤S54)得到的值来进行判断。判断为头枕的移动及旋转完成的情况(步骤S65；是)下，执行电动机驱动停止处理(步骤S66)。另一方面，判断为头枕的移动及旋转未完成的情况(步骤S65；否)下，再次执行静电电容检测处理(步骤S62)。
而且，CPU170检测出乘员70的头部接近头枕时(步骤S63；是)，或判断出头枕的移动及旋转完成的情况(步骤S65；是)下，执行电动机驱动停止处理(步骤S66)。
在电动机驱动停止处理中，CPU170将电动机驱动停止的控制信号传送到电动机驱动电路180。当电动机驱动停止处理(步骤S66)完成时，CPU170结束头枕移动旋转处理(步骤S6)返回撞击物检测处理(步骤S2)。
如上说明所述，当本实施方式的头枕调节装置检测出有撞击的可能性时，事前使头枕200移动及旋转支承头部的合适的位置及角度。由此，即使在撞击发生的情况下，也可以支承头部而抑制对头部的冲击，从而可以提高车辆的安全性。
另外，该发明不限定在上述实施例，可以有各种变形及应用。
参照图1、图2进行说明的系统构成为一例，可以任意变更。例如在上述实施方式中，在车辆的前后设置撞击物检测传感器，但根据需要也可以增减数量并将设置场所变更到车辆侧面等。
例如，在上述实施方式中，CCD照相机10设置在转向柱410的上部，但只要可以适合对乘员70进行拍摄，则其位置及构成为任意的。
另外，在上述实施方式中，以控制驾驶席的头枕200的例子为中心进行说明，在助手席及后部坐席也可配置同样的头枕控制系统。
另外，也可以对系统执行的处理及顺序等进行适当的变更和修正。例如，面部的位置和面部的朝向可以不通过边缘测出及通过面部的中心位置检测出，可通过与预先存储在ROM等的面部图像的图案匹配检测。
不限于通过图像解析配置面部(头部)的构成，也可以通过光学传感器及光学长度计辨别面部的位置。
另外，在上述的实施方式中表示，使头枕200分别向X轴方向、Y轴方向、RX方向、RY方向、RZ方向的合计6轴移动而进行驱动的例子。不限定于此，例如可以为使头枕200向X轴、Y轴、Z轴方向移动而不向RX方向、RY方向、RZ方向移动的合计3轴的构成。该情况下，构成和控制变得容易。进而也可以为只向Y轴方向和Z轴方向或只向Z轴方向移动的构成。
另外，也可以使头枕200适宜组合使用Y轴方向、Z轴方向、RX方向及RY方向。对没有控制对象的轴没有必要配置促动器等。
相反，也可以控制更多的轴。
另外，如上所述，头枕200的动作顺序具有示例，也可以采用其它的动作顺序。
另外，在上述的实施方式中，对应撞击的方向和面部的朝向控制头枕200，但也可以只在撞击方向不考虑面部朝向地控制头枕200。另外，可以削减面部朝向的种类。
另外，图8(a)、(b)所示的控制图案(控制对象的组合)为示例，可以适当变更。
另外，通过撞击在前方还是后方，将面部的朝向对头枕200的动作顺序进行划分，但也可导入其它参量。例如可以将速度作为一个参量，相对速度(或绝对速度)低速时不进行控制或控制的种类分为多类，超过阈值时进行全种类的控制。具体而言，例如也可以在超过第一阈值时进行Y轴方向、Z轴方向的控制，超过第二阈值时进行Y轴方向、Z轴方向、RX方向、RY方向的控制，超过第三阈值时进行全部的轴方向的控制。
位置调节后，将头枕200的位置固定，但例如也可以在头部因撞击而对头枕按压阈值以上的压力时，通过使头枕200徐徐后退而缓解头部的压力。
该情况下，例如在头枕200内配置压力传感器299(图1)，在图7的步骤S66结束时设置规定的启动标记，在设置了启动标记的状态下，压力传感器299检测出基准以上的压力时，CPU170开始例如图10所示的处理，向电动机211c输入驱动信号，以预定的速度(或根据压力确定的速度)使头枕200后退至规定的位置(步骤S68、69)。另外，启动标记例如经过一定的时间重新设置。
另外，在上述实施方式中，表示为向X轴方向、Y轴方向、RX方向、RY方向、RZ方向分别移动合计6轴的电动机211a～211f分别独立地控制头枕200的构成。也可以为根据需要增减轴的数量，另外，与其它的轴一起连动而控制各轴的动作的构成。另外，不限于电动机，也可以使用多种促动器。
另外，头部检测机构不限于静电电容检测处理传感器，可以为位移传感器及CCD照相机等拍摄系统等。
另外，在上述实施方式中说明的流程及头枕的移动方式是一例，本申请的发明不限于这些的处理程序中。
另外，上述实施方式中，是对头枕调节装置的实施例，但也可以是对头枕调节方法的实施例。
本申请是基于2006年9月29日申请的日本国申请2006-266794的申请，包含其说明书、权利申请范围、附图及摘要的申请。上述日本国专利申请的开示，其整体作为参照包含在本说明书中。
工业上的可利用性
本发明的头枕调节装置作为调节设置在车辆的坐席座椅的头枕的位置及角度的装置是有用的。另外，本发明的头枕调节方法适用于具备头枕的车辆座椅。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1、(修改后)一种头枕调节装置(800)，其特征在于，具备：
面部位置检测机构，其检测车辆(1000)的乘员(70)的面部的位置；
面部朝向检测机构，其检测车辆的乘员(70)的面部的朝向；
撞击物检测机构，其检测即将与所述车辆(1000)撞击的撞击物(900)；
头枕控制机构，其当通过所述撞击物检测机构检测出撞击物时，基于通过所述面部位置检测机构检测出的面部的位置和通过所述面部朝向检测机构检测出的面部的朝向来控制所述车辆(1000)的头枕(200)的位置及角度。
2、(删除)
3、如权利要求1所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述面部位置检测机构设于车辆(1000)上，并基于通过对包含乘员(70)的面部的空间进行拍摄的拍摄机构所拍摄到的图像来检测面部的位置。
4、(删除)
5、(删除)
6、(修改后)如权利要求1所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述面部朝向检测机构设于车辆(1000)上，并基于通过对包含乘员(70)的面部的空间进行拍摄的拍摄机构所拍摄到的图像来检测面部的位置，基于该面部的位置和从该面部的位置检测出的面部的中心的位置来检测面部的朝向。
7、如权利要求1所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述头枕控制机构装备于所述头枕(200)，基于由头部检测机构得到的数据来控制所述头枕(200)的位置，所述头部检测机构对所述车辆的乘员(70)的头部接触到所述头枕(200)的情况进行检测。
8、(删除)
9、(修改后)如权利要求1所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述头枕控制机构基于通过所述撞击物检测机构检测出的撞击物(900)的方向及撞击物(900)相对于所述车辆(1000)的相对速度来控制所述头枕(200)的位置及角度。
10、如权利要求1所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
当通过所述撞击物检测机构检测出的撞击物(900)位于车辆的后方时，所述头枕控制机构至少控制所述头枕(200)在车辆的上下方向及前后方向的位置。
11、(修改后)如权利要求1所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
当通过所述撞击物检测机构检测出的撞击物(900)位于车辆的前方时，所述头枕控制机构至少控制所述头枕(200)在车辆的上下方向及前后方向的位置以及以车辆的左右方向为轴的旋转角度。
12、如权利要求1所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述头枕控制机构根据撞击方向和面部的朝向以预定的顺序来控制所述头枕(200)。
13、如权利要求12所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述头枕控制机构按照顺序求得所述头枕(200)的移动量，并将所述头枕(200)移动按照顺序求得的移动量。
14、(修改后)一种头枕调节方法，其特征在于，包括：
面部位置检测步骤，其检测车辆的乘员(70)的面部的位置；
面部朝向检测步骤，其检测车辆的乘员(70)的面部的朝向；
撞击物检测步骤，其检测即将与所述车辆(1000)撞击的撞击物(900)；
头枕控制步骤，其当通过所述撞击物检测步骤检测出撞击物时，基于通过所述面部位置检测步骤检测出的面部的位置和通过所述面部朝向检测步骤检测出的面部的朝向来驱动所述车辆(1000)的头枕(200)，并控制该头枕(200)的位置及角度。
15、(修改后)一种计算机程序，其特征在于，在计算机内执行：
面部位置检测步骤，其检测出车辆的乘员(70)的位置；
面部朝向检测步骤，其检测车辆的乘员(70)的面部的朝向；
撞击物检测步骤，其检测即将与所述车辆(1000)撞击的撞击物(900)；
头枕控制步骤，其当通过所述撞击物检测步骤检测出撞击物时，基于通过所述面部位置检测步骤检测出的面部的位置和通过所述面部朝向检测步骤检测出的面部的朝向来驱动所述车辆(1000)的头枕(200)并控制该头枕(200)的位置及角度。
16、(追加)如权利要求1所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述头枕(200)具有至少一个以上的促动器(211)，
所述头枕控制机构基于通过所述面部位置检测机构检测出的面部的位置和通过所述面部朝向检测机构检测出的面部的朝向来驱动所述促动器(211)中规定的促动器，并控制所述头枕(200)的位置及角度。
17、(追加)如权利要求16所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述撞击物检测机构判定所述撞击物与所述车辆(1000)的相对速度并检测撞击物，
所述头枕控制机构基于所述撞击物检测机构检测出的相对速度，驱动所述促动器(211)中规定的促动器，并控制所述头枕(200)的位置及角度。
18、(追加)如权利要求7所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述头部检测机构具备检测施加在所述头枕(200)的压力的压力检测机构(299)，
当所述压力检测机构检测出第一压力以上的压力时，所述头枕控制机构控制所述头枕(200)的位置及角度。

Claims (15)

1、一种头枕调节装置(800)，其特征在于，具备：
面部位置检测机构，其检测车辆(1000)的乘员(70)的面部的位置；
头枕控制机构，其基于通过所述面部位置检测机构检测出的面部的位置来控制所述车辆(1000)的头枕(200)的位置。
2、如权利要求1所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述头枕调节装置(800)还具备检测车辆的乘员(70)的面部的朝向的面部朝向检测机构，
所述头枕控制机构基于通过所述面部位置检测机构检测出的面部的位置和通过所述面部朝向检测机构检测出的面部的朝向来控制所述头枕(200)的位置及角度。
3、如权利要求1所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述面部位置检测机构设于车辆(1000)上，并基于通过对包含乘员(70)的面部的空间进行拍摄的拍摄机构所拍摄到的图像来检测面部的位置。
4、如权利要求1所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述头枕调节装置(800)还具备检测即将与所述车辆(1000)撞击的撞击物(900)的撞击物检测机构，
在通过所述撞击物检测机构检测出撞击物(900)时，所述头枕控制机构开始对所述头枕(200)的位置进行控制。
5、如权利要求2所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述头枕调节装置(800)还具备检测即将与所述车辆(1000)撞击的撞击物(900)的撞击物检测机构，
在通过所述撞击物检测机构检测出撞击物(900)时，所述头枕控制机构开始对所述头枕(200)的位置及角度进行控制。
6、如权利要求2所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述面部朝向检测机构设于车辆(1000)上，并基于通过对包含乘员(70)的面部的空间进行拍摄的拍摄机构所拍摄到的图像来检测面部的位置，基于该面部的位置和从该面部的位置检测出的面部的中心的位置来检测面部的朝向。
7、如权利要求1所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述头枕控制机构装备于所述头枕(200)，基于由头部检测机构得到的数据来控制所述头枕(200)的位置，所述头部检测机构对所述车辆的乘员(70)的头部接触到所述头枕(200)的情况进行检测。
8、如权利要求1所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述头枕控制机构基于通过所述撞击物检测机构检测出的撞击物(900)的方向及撞击物(900)相对于所述车辆(1000)的相对速度来控制所述头枕(200)的位置。
9、如权利要求2所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述头枕控制机构基于通过所述撞击物检测机构检测出的撞击物(900)的方向及撞击物(900)相对于所述车辆(1000)的相对速度来控制所述头枕(200)的位置及角度。
10、如权利要求1所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
当通过所述撞击物检测机构检测出的撞击物(900)位于车辆的后方时，所述头枕控制机构至少控制所述头枕(200)在车辆的上下方向及前后方向的位置。
11、如权利要求2所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
当通过所述撞击物检测机构检测出的撞击物(900)位于车辆的前方时，所述头枕控制机构至少控制所述头枕(200)在车辆的上下方向及前后方向的位置以及以车辆的左右方向为轴的旋转角度。
12、如权利要求1所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述头枕控制机构根据撞击方向和面部的朝向以预定的顺序来控制所述头枕(200)。
13、如权利要求12所述的头枕调节装置(800)，其特征在于，
所述头枕控制机构按照顺序求得所述头枕(200)的移动量，并将所述头枕(200)移动按照顺序求得的移动量。
14、一种头枕调节方法，其特征在于，包括：
面部位置检测步骤，其检测车辆的乘员(70)的面部的位置；
头枕控制步骤，其基于通过所述面部位置检测步骤检测出的面部的位置来驱动所述车辆(1000)的头枕(200)，并控制该头枕(200)的位置。
15、一种计算机程序，其特征在于，在计算机内执行：
面部位置检测步骤，其检测出车辆的乘员(70)的位置；
头枕控制步骤，其基于通过所述面部位置检测步骤检测出的面部的位置驱动所述车辆(1000)的头枕(200)并控制该头枕(200)的位置。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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