JP2001080404A - 着座検知装置 - Google Patents

着座検知装置

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JP2001080404A
JP2001080404A JP26435099A JP26435099A JP2001080404A JP 2001080404 A JP2001080404 A JP 2001080404A JP 26435099 A JP26435099 A JP 26435099A JP 26435099 A JP26435099 A JP 26435099A JP 2001080404 A JP2001080404 A JP 2001080404A
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light
person
optical fiber
light emitting
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Junji Maeda
淳次 前田
Katsuhiro Mori
勝裕 森
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Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】光ファイバーなどの光導波路の曲げを利用した
新規な着座検知装置を提供すること。 【解決手段】着座検知装置は、座席１に装備され、光が
透過する透過部２３をもち、座席１への人の着座に伴い
透過部２３の曲率が変化することにより、透過部２３を
透過する透過光の物理量を変化させる光ファイバー２０
等の光導波路と、光ファイバー２０等の光導波路に光を
入射させる発光手段３と、光導波路から出射した光を受
光する受光手段４と、座席１への人の着座に伴い光導波
路の透過部２３の曲率が変化して透過部２３を透過した
透過光の物理量が変化したとき、受光手段４における受
光に基づいて座席への人の着座を検知する検知手段５と
を具備している。光ファイバー２０等の光導波路には曲
げ部を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は座席に装備される着
座検知装置に関し、例えば車両の座席に搭載される着座
検知装置に利用することができる。本発明は例えばシー
トベルト警告装置、エアバック装置に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】着座検知装置として、座席の内部に配設
された一対のフィルムと、一対のフィルム内において所
定の間隔を隔てて収容された一対の電極とをもつものが
知られている（特開平９−３１５１９９号公報）。
【０００３】この着座検知装置によれば、人が座席に着
座していないときには、電極同士は離れているため、電
気的に導通していない。しかし人が座席に着座すると、
人の荷重を受けて電極同士が接触し、電極間の電気的な
導通により人の着座が検知される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記した公報技術は、
人の着座に伴う荷重により電極同士を電気的に接触させ
て導通させるものである。
【０００５】本発明は上記した公報技術とは異なる方式
を採用し、光ファイバー等の光導波路の曲げを利用した
新規な着座検知装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る着座検知装
置は、座席に装備される着座検知装置であって、座席に
装備され、光が透過すると共に曲率が変化可能な透過部
をもち、座席への人の着座に伴い透過部の曲率が変化す
ることにより、透過部を透過する透過光の物理量を変化
させる光導波路と、光導波路に光を入射させる発光手段
と、光導波路から出射した光を受光する受光手段と、座
席への人の着座に伴い光導波路の透過部の曲率が変化し
て透過部を透過した透過光の物理量が変化したとき、受
光手段の受光に基づいて座席への人の着座を検知する検
知手段とを具備していることを特徴とするものである。
【０００７】本発明に係る着座検知装置によれば、座席
への人の着座に伴い、荷重が光ファイバー等の光導波路
に作用するため、光ファイバー等の光導波路の透過部の
曲率が変化する。この結果、光ファイバー等の光導波路
の透過部を通過する透過光の物理量が変化する。代表的
な物理量としては透過光の光量があげられる。光がレー
ザビームである場合には、光の波長の位相があげられ
る。
【０００８】透過光の物理量の変化は受光手段の受光の
変化となる。これに基づいて、検知手段により座席への
人の着座の有無が検知される。座席としては車両の座席
のほかに、場合によっては椅子、トイレの便座装置も含
む。車両の座席としては運転座席、助手座席、後座席を
含む。
【０００９】本発明の好ましい形態によれば、代表的な
光導波路としては光ファイバーがある。光ファイバーと
してはプラスチック製でも良いし、石英製でも良い。光
ファイバーの破損を抑えるためには、プラスチック製の
光ファイバーが好ましい。
【００１０】場合によっては、光導波路としては、光導
波性をもつ薄膜を基板上に積層したものでも良い。人の
着座に伴い曲げ変形して曲率を変化させ得るように、基
板は可撓性をもつことが好ましい。
【００１１】発光手段としては、電気信号を光に変換す
る発光素子、例えば、発光ダイオード（以下ＬＥＤとも
いう）、指向性が高いコーヒーレントなレーザビーム等
を照射するレーザ素子を採用することができる。光とし
ては可視光でも非可視光でも、レーザビームでも、非レ
ーザビームでも良い。可視光の場合、色としては特に制
限されず、赤、青、藍、緑、黄橙等を採用できる。
【００１２】受光手段としては、受光した光を電気信号
に変換する受光素子、例えば、フォトトランジスタ、フ
ォトダイオード等を採用することができる。
【００１３】本発明の好ましい形態によれば、光導波路
の透過部は、座席への人の着座に伴い曲率半径が小さく
なり透過部を通過する透過光の物理量を変化させる少な
くとも１個の曲げ部を備えている構成を採用することが
できる。
【００１４】曲げ部としては、ループ曲げ、Ｕ字曲げ、
くの字曲げ等で形成できる。曲げ部の数は特に限定され
るものでない。従って曲げ部は多数のループをもつコイ
ル状とすることができる。
【００１５】本発明の好ましい形態によれば、検知手段
は、発光手段の発光信号と受光手段の受光信号との差に
基づいて、座席への人の着座を検知する構成を採用する
ことができる。
【００１６】また検知手段は、座席への人の着座か、座
席への人以外の荷物等の物体の載置かを判定する判定機
能をもつことが好ましい。一般的には、人の重量（特に
大人の重量）は、人以外の荷物等の物体の重量よりも重
い。これを利用すれば、光導波路の透過部に作用する荷
重の大小で、透過部の曲率が変化するため、人以外の荷
物等の物体が座席に載置されているのか、人が座席に着
座しているのかどうかを判定することができる。
【００１７】本発明の好ましい形態によれば、検知手段
は、発光手段の発光信号に対する受光手段の受光信号の
差に基づいて判定機能する。差としては、発光手段の発
光信号に対する受光手段の受光信号の時間遅れの大き
さ、または、時間遅れの大きさの変化の頻度を採用する
ことができる。人以外の荷物等の物体が座席に着座して
いるときは、物体の動きの頻度は比較的低いか、または
ない。これに対して、人が座席に着座しているときに
は、座席に着座している人の動きの頻度は比較的高い。
このため光導波路の透過部を透過する透過光の物理量の
変化量の頻度を検知すれば、座席には、荷物等の物体が
載せられているのか、人が着座しているかの判定が容易
となる。例えば、発光手段の発光信号に対する受光手段
の受光信号の時間遅れの大きさの変化の頻度を検知手段
により検知すれば、座席には、荷物等の物体が載せられ
ているのか、人が着座しているかの判定が容易となる。
【００１８】本発明の好ましい形態によれば、電圧立上
がり及び電圧立下がりを備えた所定の電圧波形をもつパ
ルスを用い、検知の際にパルスを発光手段に繰り返して
入力し、これにより発光手段を繰り返して発光させる構
成を採用することができる。発光手段の発光初期におい
て、発光量が少ないため、発光手段の発光信号と受光手
段の受光信号との差（例えば時間上の差、電圧値の差）
が明確となりやすいからである。
【００１９】電圧立上がりは、時間の経過につれて電圧
が次第に増加する波形を採用することができる。従って
パルスの波形としてはノコギリ波、三角波、サイン波、
台形波を採用することができる。場合によっては、方形
波等を採用することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】（実施形態１）本発明の実施形態
１について図１〜図４を参照して説明する。
【００２１】図１に示すように、自動車等の車両には、
人が着座する座席１が設置されている。座席１は、人の
臀部が着座される座部１０と、人の背に対面する背もた
れ部１１とを備えている。
【００２２】座席１には着座検知装置２が装備されてい
る。着座検知装置２は、座席１の座部１０に内蔵された
光導波路を構成するプラスチック製の細径の光ファイバ
ー２０と、光ファイバー２０に光を入射させる発光手段
３と、光ファイバー２０から出射した光を受光する受光
手段４と、光ファイバー２０における透過光の物理量
（本実施形態では光量）の変化に基づいて座席１への人
の着座の有無を検知する検知手段５とを具備している。
【００２３】光ファイバー２０は、所定の屈折率をもつ
コアと、コアを被覆すると共にコアの屈折率と異なる屈
折率をもつクラッドとを備えている。
【００２４】光ファイバー２０は、座席１の座部１０に
弾性部材１０ａと共に埋設されており、弾性部材１０ａ
により保護されている。光ファイバー２０は、一端部に
設けられた光が入射する入射部２１と、他端部に設けら
れた光が出射する出射部２２と、入射部２１及び出射部
２２をつなぐ透過部２３と備えている。
【００２５】光ファイバー２０の透過部２３はコイル状
に巻回されており、円形状をなす多数のループ２４から
なるループ群２５をもつ。各ループ２４は曲げ部として
機能する。ループ群２５は座席１の座部１０に内蔵され
ており、座席１の座部１０に着座した人の荷重で曲げ変
形し、ループ２４において曲率半径が小さくなる部分を
形成する。
【００２６】なお、ループ２４群の軸芯Ｐ１は座席１の
座部１０につまり横方向に沿っている。人の荷重を受け
てループ２４が曲げ変形しやすいように、ループ群２５
の軸芯Ｐ１は、座席１に着座した人の荷重が加わる方向
（Ｅ方向）に対して交差する方向に沿っている。
【００２７】ループ群２５の軸芯Ｐ１は座席１の前後方
向（つまり車両の前後方向）に沿っていても良いし、座
席１の幅方向（つまり車体の車幅方向）に沿っていても
良い。
【００２８】図２に示すように発光手段３は、発光素子
である発光ダイオード３０（ＬＥＤ）と、発光ダイオー
ド３０につながりこれに給電する発光側給電回路３２と
を備えている。発光側給電回路３２は、トランジスタ３
３と分割抵抗３４と分割抵抗３５とエミッタ抵抗３６と
を備えている。分割抵抗３４及び分割抵抗３５で電源電
圧（＋Vcc）の電圧を分圧したベース入力電圧ＶBASEが
トランジスタ３３のゲートに印加される。これによりト
ランジスタ３３がオンとなり、トランジスタ３３のコレ
クタとエミッタとの間に電流が連続的に流れると共に、
発光ダイオード３０が連続的に発光する。発光ダイオー
ド３０からの光は、集光レンズ２７を介して光ファイバ
ー２０の一端側の入射部２１に入射される。なお集光レ
ンズ２７は発光ダイオード３０の発光面と光ファイバー
２０の入射部２１との間に設けられている。なお光の色
は赤であるが、これに限定されるものではない。
【００２９】図２に示すように、受光手段４は、光ファ
イバー２０の出射部２２から出射された光を受光レンズ
２８を介して受光するように設けられた受光素子である
フォトトランジスタ４０と、フォトトランジスタ４０に
つながりこれに給電する受光側給電回路４２とを備えて
いる。受光側給電回路４２は、フォトトランジスタ４０
のコレクタと電源側の端子（＋Vcc）との間に抵抗４４
を備えている。なお受光レンズ２８は、光ファイバー２
０の出射部２２とフォトトランジスタ４０の受光面との
間に設けられている。
【００３０】検知手段５は、フォトトランジスタ４０の
コレクタにつながる共に抵抗４４に対して並行に接続さ
れた出力端子５０を備えている。後述するように、座席
１への人の着座によって出力端子５０の出力電圧Ｖoが
変化するため、出力電圧Ｖoにより座席１への人の着座
の有無が検知される。
【００３１】図３は、光ファイバー２０のループ２４に
おける曲率半径と光ファイバー２０における光透過量の
減衰度との関係を示す。図３の横軸は光ファイバー２０
の透過部のループ２４における曲率半径Ｒを示す。図３
の縦軸は光ファイバー２０における光透過の減衰度を示
す。図３の縦軸の上方に行くにつれて光透過の減衰度は
増加するため、光ファイバー２０を透過する光量は減少
する。
【００３２】光ファイバー２０は光の全反射により光を
透過させる。しかし光ファイバー２０の透過部２３が小
さな曲率半径で曲げられると、全反射性が損なわれ、光
ファイバー２０の外壁面から光が漏れる減衰現象が発生
する。このため光の漏れが多くなり、光ファイバー２０
の出射部２２から出射される透過光の光量が著しく減少
する。図３の特性線Ｒchに示すように、しきい値として
機能する曲率半径Ｒｘよりも、ループ２４の曲率半径が
大きいときには、光ファイバー２０における光透過量の
減衰度は小さく、このため光ファイバー２０の入射部２
１に入射された光の大部分は、透過部２３を透過して出
射部２２から出射される。
【００３３】また図３の特性線Ｒchに示すように、ルー
プ２４の曲率半径がＲｘよりも小さくなると、光ファイ
バー２０における光透過量の減衰度は著しく増加する。
このため光ファイバー２０の入射部２１に入射された光
の光量に対して、出射部２２から出射される透過光の光
量は著しく低減される。
【００３４】従って、人が座席１の座部１０に着座した
ため、人の荷重が光ファイバー２０のループ群２５に作
用すると、円形状をなすループ２４が偏平化し、曲率半
径が小さくなる部分が発生し、光ファイバー２０の出射
部２２から出射される透過光の光量が低減される。
【００３５】換言すると、人が座席１の座部１０に着座
していないときには、光ファイバー２０の透過部２３の
ループ２４の曲率半径が前記した曲率半径Ｒｘよりも大
きいため、光ファイバー２０の透過部２３における光減
衰度は少ないか、あるいはほとんでない。このため、発
光手段３から発光され且つ入射部２１から光ファイバー
２０に入射された光は、光ファイバー２０の透過部２３
の各ループ２４を透過して出射部２２から出射され、フ
ォトトランジスタ４０に照射される。すなわち、フォト
トランジスタ４０が受光する光量は多い。この結果、人
が座席１の座部１０に着座していないときには、フォト
トランジスタ４０はオンとなり、フォトトランジスタ４
０のコレクタとエミッタとの間は導通し、コレクタ電流
が流れ、出力端子５０の出力電圧ＶOはLow（約０Ｖ）で
ある。これにより人が座席１に着座していないことが検
知される。
【００３６】これに対して、所定以上の体重をもつ人が
座席１の座部１０に着座すると、光ファイバー２０の透
過部２３のループ群２５に曲げ応力が作用し、ループ群
２５が偏平化し、曲率半径が小さい部分がループ群２５
に生じる。すなわち、曲率半径Ｒｘよりも小さくなる部
分がループ群２５に生じる。このため光ファイバー２０
の透過部２３における光減衰度は増加し、従って光ファ
イバー２０の透過部２３を透過する光量が減少し、光フ
ァイバー２０の出射部２２から出射する透過光の光量は
低減する。このため、フォトトランジスタ４０で受光さ
れる光量がフォトトランジスタ４０の限界感度よりも低
減し、フォトトランジスタ４０はオフとなる。故に、出
力端子５０の出力電圧ＶｏはHigh（＋Vcc）を示し、座
席１に人が着座していることが検知される。
【００３７】図４は本実施形態に係る着座の検知形態を
示す。図４に示すように、人が座席１に座っていないと
きには、出力端子５０の出力電圧ＶOはLow(約０Ｖ)を示
す。また人が座席１に着座しているときには、出力端子
５０の出力電圧ＶOはHigh(約＋Ｖcc)を示す。
【００３８】以上説明したように本実施形態によれば、
人の着座に伴い光ファイバー２０のループ２４が偏平化
して曲率が変化するため、光ファイバー２０を透過する
透過光の物理量が変化する。つまり透過光の光量が変化
する。この変化に基づいて、検知手段５により、座席１
への人の着座の有無が検知される。
【００３９】（実施形態２）本発明の実施形態２につい
て図５〜図８を参照して説明する。実施形態２は実施形
態１と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を
奏する。以下、異なる部分を中心として説明する。本実
施形態においても、座席１の座部１０には着座検知装置
２が装備されている。図５に示すように、着座検知装置
２は、座席１の座部１０に内蔵されたプラスチック製の
細径の光ファイバー２０と、光ファイバー２０に光を入
射させる発光手段としての発光ダイオード３０と、光フ
ァイバー２０から出射した光を受光する受光手段として
のフォトトランジスタ４０と、光ファイバー２０におけ
る透過光の物理量（本実施形態では光量）の変化に基づ
いて座席１への人の着座の有無を検知する検知手段を構
成する制御処理回路５５とを具備している。
【００４０】制御処理回路５５はマイコンを含むと共
に、パルス発生機能をもつ。制御処理回路５５の電源ポ
ート５５Sは電源電圧（＋Vcc）から給電されている。フ
ォトトランジスタ４０と電源電圧との間には抵抗６２が
設けられている。
【００４１】光ファイバー２０は、一端部に設けられた
光が入射する入射部２１と、他端部に設けられた光が出
射する出射部２２と、入射部２１及び出射部２２をつな
ぐ透過部２３と備えている。
【００４２】光ファイバー２０の透過部２３は、多数の
ループ２４からなるループ群２５をもつ。ループ群２５
は曲げ部として機能するものであり、実施形態１に示す
ように、人の荷重を受けて曲げ変形し得るように、座席
１の座部１０に内蔵されている。
【００４３】制御処理回路５５の出力ポート５５ｏは、
発光源である発光ダイオード３０につながり、後述する
ようにノコギリ波形のパルスをもつ入力電圧が連続して
発光ダイオード３０に入力され、パルスに応じて発光ダ
イオード３０が断続的に繰り返して発光するようにされ
ている。
【００４４】図５に示すように、制御処理回路５５の入
力ポート５５ｉは、フォトトランジスタ４０のコレクタ
につながれている。フォトトランジスタ４０のコレクタ
側の出力電圧ＶOは制御処理回路５５の入力ポート５５
ｉに印加される。よって発光信号に対する出力電圧ＶO
（受光信号）の遅れ時間は、制御処理回路５５によって
計測される。
【００４５】換言すると、人が座席１の座部１０に着座
していないときには、光ファイバー２０の透過部２３の
ループ２４の曲率半径が前記した曲率半径Ｒｘよりも大
きいため、光ファイバー２０の透過部２３における光減
衰度は少ないか、あるいはほとんでなく、フォトトラン
ジスタ４０が受光する光量は多く、フォトトランジスタ
４０はオンとなり、フォトトランジスタ４０のコレクタ
とエミッタとの間は導通し、コレクタ電流が流れ、出力
端子５０の出力電圧はLow（約０Ｖ）である。これによ
り人が座席１に着座していないことが検知される。
【００４６】これに対して、所定以上の体重をもつ人が
座席１の座部１０に着座すると、光ファイバー２０のル
ープ群２５が偏平化し、曲率半径が小さい部分がループ
群２５に生じ、光ファイバー２０の透過部２３における
光減衰度は増加し、従って光ファイバー２０の透過部２
３を透過する光量が減少し、このため、フォトトランジ
スタ４０で受光される光量が低減し、フォトトランジス
タ４０はオフとなる。故に、コレクタ電流は流れず、出
力端子５０の出力電圧ＶｏはHigh（＋Vcc）を示す。こ
の結果、座席１に人が着座していることが検知される。
【００４７】さて、図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、人が座
席１の座部１０に着座していないときの波形の形態を示
す。図６（Ａ）の縦軸は発光ダイオード３０へ入力され
る入力電圧（発光信号）のパルス波形の電圧を示す。図
６（Ｂ）の縦軸はフォトトランジスタ４０が受光する光
の強さを示す。図６（Ｃ）の縦軸はフォトトランジスタ
４０の出力電圧（受光信号）を示す。図６（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）の横軸は時間を示す。
【００４８】本実施形態では、人の着座の検知の際に
は、図６（Ａ）に示すように、ノコギリ波形をもつパル
ス状の入力電圧を繰り返して連続的に発光ダイオード３
０に入力する。ノコギリ波形は、時間の経過に伴い次第
に電圧が増加する電圧立上がりＰUと、急激に電圧が低
下する電圧立下がりＰdとを備えている。従って発光ダ
イオード３０へ入力される入力電圧の１パルスの前半期
においては、発光ダイオード３０の発光量は少ない。し
かし入力パルスの１パルスの後半期においては、発光ダ
イオード３０の発光量が次第に増加していく。
【００４９】図６（Ｂ）に示すように、フォトトランジ
スタ４０が受光する光の強さは、発光ダイオード３０へ
の入力電圧（発光信号）に対して、時間Ｔ１遅れて立ち
上がり始める。この結果、図６（Ｃ）に示すように、制
御処理回路５５の入力ポート５５ｉに入力されるフォト
トランジスタ４０の出力電圧ＶO（受光信号）は、発光
ダイオード３０への入力電圧（発光信号）に対して、時
間Ｔ２遅れて立ち上がり始める。遅れ時間Ｔ２は、発光
信号と受光信号との間の時間上の差を意味する。上記し
たようにフォトトランジスタ４０の出力電圧ＶO（受光
信号）が、発光ダイオード３０への入力電圧（発光信
号）に対して時間Ｔ２遅れて立ち上がり始める理由は、
次のようである。即ち、発光ダイオード３０に入力され
る入力電圧が小さいときには、発光ダイオード３０の発
光量が少ないため、光量がフォトトランジスタ４０の受
光最低感度に到達しないためである。
【００５０】図６（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）は人が座席１に着
座しているときの波形の形態を示す。図６（Ｄ）の縦軸
は発光ダイオード３０への入力電圧（発光信号）を示
す。図６（Ｅ）の縦軸はフォトトランジスタ４０に受光
される光の強さを示し、図６（Ｆ）はフォトトランジス
タ４０の出力電圧（受光信号）を示す。図６（Ｄ）
（Ｅ）（Ｆ）の横軸は時間を示す。
【００５１】本実施形態では、図６（Ａ）と同様に、図
６（Ｄ）に示すように、ノコギリ波形をもつ入力電圧
（発光信号）を繰り返して連続的に発光ダイオード３０
に入力する。フォトトランジスタ４０に照射される光の
強さは、図６（Ｅ）に示すように、時間（Ｔ１＋α１）
遅れて立ち上がり始める。この結果、図６（Ｆ）に示す
ように、フォトトランジスタ４０の出力電圧ＶO（受光
信号）は、時間（Ｔ２＋α２）遅れて立ち上がり始め
る。これが発光信号と受光信号との時間上の差である。
【００５２】時間（Ｔ１＋α１）は時間Ｔ１よりも大き
い。また、時間（Ｔ２＋α２）は時間Ｔ２よりも大き
い。
【００５３】上記したように座席１に人が着座している
場合には、フォトトランジスタ４０の出力電圧ＶO（受
光信号）が図６（Ｆ）に示すように、発光ダイオード３
０の入力電圧（発光信号）に対して、時間（Ｔ２＋α
２）遅れて立ち上がり始める。この理由は、人の荷重が
光ファイバー２０のループ２４群に作用しているため、
曲げ変形により曲率半径の小さな部分がループ２４群に
発生し、光ファイバー２０を透過する透過光の光量が低
下しており、このため光量がフォトトランジスタ４０の
受光最低感度に到達しないからである。また人が座席１
に着座している場合には、フォトトランジスタ４０の光
の強さの大きさｈ２、フォトトランジスタ４０の出力電
圧ＶOの値ｈ３も、着座していないときに比較して小さ
いものである。
【００５４】換言すれば、人が座席１に着座していない
ときには、光ファイバー２０の透過部２３のループ２４
の曲率半径が前記した曲率半径Ｒｘよりも大きいため、
光ファイバー２０の透過部２３における光減衰は少ない
か、あるいはない。このため、発光ダイオード３０から
発光され且つ入射部２１から光ファイバー２０に入射さ
れた光のほとんど、あるいは全部は、光ファイバー２０
の透過部２３の各ループ２４を透過して出射部２２から
出射され、フォトトランジスタ４０に照射される。すな
わち、人が座席１に着座していないときには、光ファイ
バー２０の出射部２２からフォトトランジスタ４０に照
射される光量は多く、この結果、遅れ時間Ｔ１及び遅れ
時間Ｔ２は小さい。
【００５５】しかしながら所定以上の体重をもつ人が座
席１に着座していると、光ファイバー２０の透過部２３
のループ２４に曲げ応力が作用し、曲率半径の小さい部
分がループ２４に生じる。すなわち、曲率半径Ｒｘより
も小さくなる曲げ部分がループ２４に生じる。このため
光ファイバー２０の透過部２３における光減衰の度合は
増加し、従って光ファイバー２０の透過部２３を透過す
る光量が減少し、出射部２２から出射する光の光量は低
減する。このため、フォトトランジスタ４０に照射され
る光量が低減する。この結果、人が座席１に着座してい
るときには、遅れ時間（Ｔ１＋α１）及び遅れ時間（Ｔ
２＋α２）は大きくなる。このように、遅れ時間（Ｔ１
＋α１）及び遅れ時間（Ｔ２＋α２）が所定のしきい値
よりも大きければ、座席１への人の着座が検知される。
【００５６】図７は本実施形態に係る遅れ時間を検知し
た形態を示す。図７の横軸は時間を示し、縦軸は遅れ時
間を示す。図７に示すように、座席１には人が着座して
いないし、荷物も載置されていないときには、光ファイ
バー２０を透過する透過光の光量が大きいため、領域Ｎ
１に示すように、遅れ時間は小さい。
【００５７】しかしながら、人が座席１に着座している
ときには、光ファイバー２０を透過する透過光の光量が
低下するため、領域Ｎ２に示すように遅れ時間は増加す
る。従って、遅れ時間の大きさがしきい値β１を超えて
いれば、人が着座していることを検知することができ
る。
【００５８】座席１に荷物が載置されているときにも、
荷物の荷重が光ファイバー２０に作用するため、領域Ｎ
３に示すように遅れ時間は増加する。
【００５９】遅れ時間の大きさがしきい値β１以下であ
るものの、しきい値β２（β２＜β１）を超えていれ
ば、人の重量よりも軽量な物体である荷物が座席１に載
置されていることを検知することができる。更にまた、
遅れ時間の大きさがしきい値β２以下であれば、人も着
座されていないし、所定の重量以上の荷物も座席１に載
置されていないと判定することができる。
【００６０】人と荷物との峻別性を高めるべく、遅れ時
間の大きさの変化の頻度を判定基準とすることもでき
る。即ち、車両に急激な加速や減速が発生しないかぎ
り、座席１に載置されている荷物の単位時間あたりの動
きの頻度は低い。しかしながら、車両に急な加速や減速
が発生した場合はもちろんのこと、加速や減速が発生し
ていない場合においても、座席１に着座している人は、
荷物の場合よりも、単位時間当たりの動きの頻度が高
い。
【００６１】従って、遅れ時間の大きさの変化の頻度が
頻度しきい値Ｘよりも低い場合には、座席１に荷物が載
置されていると判定することができる。一方、遅れ時間
の大きさの変化の頻度が頻度しきい値Ｘよりも高い場合
には、座席１に人が着座していると判定することができ
る。
【００６２】図８は、制御処理回路５５のマイコンが実
行する人・荷物判定処理のフローチャートの一例を示
す。Trは計測した遅れ時間（発光信号と受光信号との時
間上の差）を示す。TrAは計測した遅れ時間の平均値を
示す。カウント数Cntは頻度をカウントした回数を示
す。ステップＳ１０２では、遅れ時間Trを格納するレジ
スタなどの格納領域、遅れ時間の平均値TrAを格納する
レジスタなどの格納領域、カウント数Cntを格納するレ
ジスタなどの格納領域をそれぞれ初期化する。
【００６３】ステップＳ１０４では、計測した遅れ時間
Trを読み込み、レジスタなどの格納領域に格納する。ス
テップＳ１０６では、遅れ時間Trとしきい値Tk（例えば
β２にできる。０でも良い）とを比較し、遅れ時間Trが
しきい値Tkよりも小さいときには、ステップＳ１１８に
進み、人及び荷物が共に座席１の上に存在しないことを
示す信号を出力する。従ってステップＳ１０６、ステッ
プＳ１１８は、荷物等の物体及び人が共に座席に不存在
であることを判定する不存在判定手段として機能する。
【００６４】ステップＳ１０６における比較の結果、遅
れ時間Trがしきい値Tkよりも大きいときには、ステップ
Ｓ１０８に進み、（Tr−TrA）の差の絶対値としきい値
Ｔm（０にできる）とを比較する。（Tr−TrA）の差の絶
対値がしきい値Ｔmよりも大きければ、ステップＳ１１
０に進み、カウント数Cntを１増加させる。従ってステ
ップＳ１０８、ステップＳ１１０は、遅れ時間の変化の
頻度を計測する動作頻度計測手段として機能する。（Tr
−TrA）の差の絶対値がしきい値Ｔmよりも大きくなけれ
ば、カウントせずに、ステップＳ１１２に進む。
【００６５】更にステップＳ１１２においてカウント数
Cntの値と頻度しきい値Ｘとを比較する。カウント数Cnt
の値が頻度しきい値Ｘよりも小さいと、遅れ時間の変化
の頻度が低いため、ステップＳ１１６に進み、動作の頻
度が低い特性をもつ荷物が座席１に載置されていること
を示す信号を出力する。
【００６６】カウント数Cntの値が頻度しきい値Ｘより
も大きいと、遅れ時間の変化の頻度が高いため、ステッ
プＳ１１４に進み、動作の頻度が高い特性をもつ人が座
席１に着座していることを示す信号を出力する。従って
ステップＳ１１２、ステップＳ１１４、ステップＳ１１
６は、座席１上には人が着座しているのか、荷物が載置
されているのかを判定する人・荷物判定手段として機能
する。
【００６７】ステップＳ１２０において、サブルーチン
を実行し、計測した遅れ時間Trの平均値TrAを求める。
求めた平均値TrAをレジスタなどの格納領域に格納す
る。
【００６８】ステップＳ１２２において計測単位時間が
経過しているが判定する。計測単時間が経過していなけ
れば、動作頻度の計測を続けるため、ステップＳ１０４
に戻る。計測単位時間が経過していれば、ステップＳ１
０２に戻り、遅れ時間Trを格納するレジスタなどの格納
領域、遅れ時間の平均値TrAを格納するレジスタなどの
格納領域、カウント数Cntを格納するレジスタなどの格
納領域を初期化する。
【００６９】もし初期化しないと、動作頻度が長時間に
わたりカウントされてしまい、計測単位時間内における
動作頻度が少ないにもかかわらず、動作頻度が大きいと
されるからである。
【００７０】本実施形態に係る検知形態は、上記したフ
ローチャートに限定されるものではなく、他のフローチ
ャートに係るステップに基づいても良いことは勿論であ
る。
【００７１】（実施形態３）本発明の実施形態３につい
て図９，図１０を参照して説明する。実施形態３に係る
着座検知装置は、座席１には人が着座しているのか荷物
が載置されているのかを判定する機能をもち、実施形態
２と基本的には同様の構成であり、実施形態２と基本的
には同様の作用効果を奏する。
【００７２】以下、異なる部分を中心として説明する。
本実施形態は、車両の助手席の座席に着座している人に
対する助手席用のエアバック装置９に適用したものであ
る。
【００７３】エアバック装置９は、パネル９０の蓋９０
ａの内部に折り畳まれて装備された膨張可能な袋体９１
と、袋体９１にガスを短時間に送給して袋体９１を膨張
させる膨張剤を含むインフレータ９２と、インフレータ
９２を作動させる点火機構をもつエアバック作動回路９
３と、人が荷物かの判定信号Ｓ１を出力する実施形態２
に係る着座検知装置９４とを備えている。
【００７４】着座検知装置９４は、実施形態２で述べた
ように、座席１には人が着座しているのか、荷物が載置
されているのかを判定する機能をもつ。
【００７５】従って、座席１に人が着座しているときに
は、着座検知装置９４から、人が着座している信号がエ
アバック作動回路９３に入力されている。また座席１に
荷物が載置されているときには、着座検知装置９４か
ら、荷物が載置されている信号がエアバック作動回路９
３に入力されている。
【００７６】よって、車両に衝突が発生した場合には、
座席１に人が着座しているときには、着座検知装置９４
からの判定信号に基づいて、エアバック作動回路９３は
インフレータ９２を作動させ、袋体９１を膨張させる。
座席１に人でなく荷物が載置されているときには、ま
た、座席１に人も荷物も存在しないときには、着座検知
装置９４からの判定信号に基づいて、エアバック作動回
路９３はインフレータ９２を作動させない。
【００７７】なお、上記した形態は助手席に適用したも
のであるが、これに限らず、後席用のエアバック装置、
運転席用のエアバック装置に適用することもできる。
【００７８】（実施形態４）本発明の実施形態４につい
て図１１，図１２を参照して説明する。実施形態４は実
施形態１または実施形態２と基本的には同様の構成であ
り、同様の作用効果を奏する。
【００７９】以下、異なる部分を中心として説明する。
光ファイバー２０は、一端部に設けられた光が入射する
入射部２１と、他端部に設けられた光が出射する出射部
２２と、入射部２１及び出射部２２をつなぐ透過部２３
と備えている。光ファイバー２０の透過部２３は、多数
のループ２４からなるループ群２５をもつ。
【００８０】本実施形態においては光ファイバー２０の
ループ群２５の内部に、横軸形の芯体８がほぼ同軸的に
配置されている。芯体８は、断面が円形状をなす丸棒状
をなす。芯体８は、圧縮変形後に形状が弾性復帰できる
ように多孔質材料等（例えば多孔質樹脂材料、多孔質ゴ
ム材料）を用いた弾性材料で形成されている。芯体８は
ループ群２５と共に座席１の座部１０に内蔵されてお
り、人が座席１に着座した際、人の荷重を受けるように
されている。
【００８１】具体的には、芯体８の外周面８ｅに光ファ
イバー２０の透過部２３を巻回することによりコイル状
に形成され、多数のループ２４をもつループ群２５が形
成されている。
【００８２】このように芯体８を用いれば、芯体８の外
周部に光ファイバー２０を巻回することにより、光ファ
イバー２０にループ群２５を形成し易い。しかも芯体８
の外径サイズを変更すれば、光ファイバー２０のループ
群２５のループ２４の径サイズも自由に変更することが
できる。更に、人や荷物の荷重が光ファイバー２０のル
ープ群２５に作用するときであっても、ループ群２５に
過剰な負荷が作用することを防止することができ、ルー
プ群２５の保護性を高め得る。更にまた、人の着座によ
り芯体８が圧縮変形した後に、着座が解除されると芯体
８の形状は弾性復帰できる。このため、芯体８は、光フ
ァイバー２０のループ２４の曲率半径が小さくなった部
位を、元の曲率半径にほぼ復帰させる復帰部材として機
能することができる。なお芯体８の断面は円形状をなす
が、これに限定されるものではない。
【００８３】（他の実施形態）上記した実施形態では、
光ファイバー２０の曲げ部として円形状のループ２４を
採用しているが、これに限らず、『くの字形』に曲げた
部位を曲げ部としたり、『くの字形』及び『逆くの字
形』が交互に連続するように曲げた部位を曲げ部とした
り、『Ｕの字形』に曲げた部位を曲げ部としたり、『Ｕ
の字形』及び『逆Ｕの字形』が交互に連続するように曲
げた部位を曲げ部としたりしても良いものである。
【００８４】また、光ファイバー２０を曲げることな
く、座席１の座部１０にほぼ一直線状に沿わせ、人の荷
重をうけたとき、光ファイバー２０を曲げ変形させて曲
率を変化させることにしても良い。また場合によっては
光ファイバー２０は座席１の背もたれ部１１のみに、あ
るいは、座部１０及び背もれた部１１の双方に配置して
も良いものである。
【００８５】上記した実施形態２に係る検知手段は、発
光手段である発光ダイオードの入力電圧（発光信号）
と、受光手段であるフォトトランジスタ４０の出力電圧
（受光信号）との差として、出力電圧（受光信号）の時
間遅れを用いているが、これに限られるものではない。
例えば、発光手段である発光ダイオードの入力電圧（発
光信号）と、受光手段であるフォトトランジスタ４０の
出力電圧（受光信号）との差として、同時刻における両
者の電圧値の差を用いても良いし、両者のパルス幅の差
を用いても良いものである。
【００８６】また、本発明に係る発光手段及び受光手段
は上記したものに限定されるものではない。
【００８７】（付記）上記した記載から次の技術的思想
も把握できる。 ・検知手段は、座席に着座している人または物体の単位
時間あたりにおける動作の頻度をカウントする動作頻度
計測手段をもつことを特徴とする各請求項に記載の着座
検知装置。 ・検知手段は、座席に人が着座しておらず、且つ、荷物
等の物体も座席に載置されていないことを判定する不存
在判定手段をもつことを特徴とする各請求項に記載の着
座検知装置。 ・光ファイバーはコイル状に巻回されたループ群をも
ち、ループ群の軸芯は座席の座部に沿っていることを特
徴とする各請求項に記載の着座検知装置。 ・光ファイバーはコイル状に巻回されたループ群をも
ち、ループ群の軸芯は、先に着座した人の荷重が加わる
方向に対して交差する方向に沿っていることを特徴とす
る各請求項に記載の着座検知装置。 ・光ファイバーはコイル状に巻回されたループ群をも
ち、ループ群の内部に、弾性材料で形成された弾性部材
（芯体等）が配置されていることを特徴とする各請求項
に記載の着座検知装置。
【００８８】弾性部材の弾性により、光ファイバーのコ
イル状に巻回されたループ群が人の着座に伴って曲成さ
れるとき、過剰曲成を抑え、且つ、人の着座が解除され
たとき、弾性部材の弾性復帰により、ループ群の形状を
復帰させ得る。 ・光導波路は、人または物体の荷重に伴い曲率が変化す
る曲げ部をもち、人または物体が座席からのぞかれたと
き、曲げ部の曲率を元に戻す機能をもつ復帰部材が設け
られていることを特徴とする各請求項に記載の着座検知
装置。 ・光が透過すると共に曲率が変化可能な透過部をもち、
透過部に圧力が加わるに伴い透過部の曲率が変化するこ
とにより、透過部を透過する透過光の物理量を変化させ
る光導波路と、光導波路に光を入射させる発光手段と、
光導波路から出射した光を受光する受光手段と、圧力が
加わるに伴い光導波路の透過部の曲率が変化して透過部
を透過した透過光の物理量が変化したとき、受光手段の
受光に基づいて座席への人の着座を検知する検知手段と
を具備していることを特徴とする応力センサ、圧力セン
サまたは荷重センサ。 ・エアバック装置に使用されることを特徴とする各請求
項に記載の着座検知装置。 ・ガス送給により膨張可能な袋体と、袋体にガスを送給
して袋体を膨張させるインフレータと、袋体にガスを送
給するようにインフレータを作動させるエアバック作動
回路と、座席に人が着座しているのか、荷物が載置され
ているのかを判定する判定機能をもつ着座検知装置とを
備えており、エアバック作動回路は、座席に人が着座し
ており且つ衝突時等の非常時には、着座検知装置からの
判定信号に基づいてインフレータを作動させて袋体を膨
張させると共に、座席に荷物が載置されているか、座席
に人も荷物も存在しないときには、着座検知装置からの
判定信号に基づいて、非常時においてもインフレータを
作動させない機能をもつことを特徴とするエアバック装
置。
【００８９】
【発明の効果】本発明に係る着座検知装置によれば、座
席への人の着座に伴い、人の荷重が光ファイバー等の光
導波路に作用するため、光ファイバー等の光導波路の透
過部の曲率が変化する。この結果、光ファイバー等の光
導波路の透過部を通過する透過光の物理量が変化する。
この物理量の変化は、受光手段の受光の変化となる。こ
れに基づいて検知手段により座席への人の着座の有無が
検知される。
【００９０】本発明に係る着座検知装置によれば、光導
波路が光ファイバーであり、光ファイバーの透過部は、
座席への人の着座に伴い曲げ変形し、曲げ変形に伴い、
透過部を通過する透過光の物理量を変化させる少なくと
も１個の曲げ部を備えている場合には、人の荷重が曲げ
部に作用すると、透過部の曲率を変化させ易く、透過部
を透過する透過光の物理量を変化させ易い。
【００９１】本発明に係る着座検知装置によれば、検知
手段は、発光手段の発光信号と受光手段の受光信号との
差に基づいて、座席への人の着座を検知する場合には、
着座の有無が容易に検知される。
【００９２】本発明に係る着座検知装置によれば、検知
手段は、座席への人の着座か、座席への人以外の物体の
載置かを判定する判定機能をもつ場合には、荷物等の物
体か、人かを判定できるため、車両のエアバック装置等
に適用することができる。
【００９３】本発明に係る着座検知装置によれば、光フ
ァイバー等の光導波路がプラスチック製である場合に
は、人の荷重により大きな曲げ荷重が光ファイバー等の
光導波路に作用するときにおいても、損傷を抑え易い。
【００９４】本発明に係る着座検知装置によれば、座席
が車両に搭載される車両用座席である場合には、車両に
乗員が乗っているかの判定、車両に乗っている乗員の数
の判定に利用することができる。また、座席に着座して
いる人がシートベルトを着用していないときに、警告を
発するシートベルト警告装置に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】着座検知装置を構成する光ファイバーを装備し
た座席を示す概念図である。
【図２】着座検知装置の概念図である。
【図３】光ファイバーの曲率半径と光ファイバーを透過
する透過光の減衰度との関係を示すグラフである。
【図４】座席への人の着座を検知手段により検知する形
態を示すグラフである。
【図５】他の実施形態に係り、着座検知装置の概念図で
ある。
【図６】着座検知装置におけるＬＥＤへの入力電圧の波
形、フォトトランジスタが受光する光の強さの波形、フ
ォトトランジスタの出力電圧の波形をそれぞれ示すグラ
フである。
【図７】人が座席に着座しているとき、荷物が座席に載
置されているとき、発光ダイオードの入力信号に対する
フォトトランジスタの出力電圧の時間遅れが発生する形
態を示すグラフである。
【図８】人・荷物判定処理のフローチャートである。
【図９】人と荷物との判定機能をもつ他の実施形態に係
る着座検知装置を車両のエアバック装置に適用した要部
の斜視図である。
【図１０】人と荷物との判定機能をもつ他の実施形態に
係る着座検知装置を車両のエアバック装置に適用した要
部の断面図である。
【図１１】他の実施形態に係り、着座検知装置を構成す
る光ファイバーを装備した座席を示す概念図である。
【図１２】光ファイバーを芯体に巻回した状態を示す断
面図である。
【符号の説明】
図中、１は座席、１０は座部、２は着座検知装置、２０
は光ファイバー（光導波路）、２３は透過部、２４はル
ープ、２５はループ群、３は発光手段、３０は発光ダイ
オード、４は受光手段、４０はフォトトランジスタ、５
は検知手段、５５は制御処理回路（検知手段）をそれぞ
れ示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D037 AD16 2D039 FA04 3B084 JA02 JA05 JC01 3B088 QA05

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】座席に装備される着座検知装置であって、 座席に装備され、光が透過すると共に曲率が変化可能な
    透過部をもち、座席への人の着座に伴い前記透過部の曲
    率が変化することにより、前記透過部を透過する透過光
    の物理量を変化させる光導波路と、 前記光導波路に光を入射させる発光手段と、 前記光導波路から出射した光を受光する受光手段と、 座席への人の着座に伴い前記光導波路の透過部の曲率が
    変化して前記透過部を透過した透過光の物理量が変化し
    たとき、前記受光手段の受光に基づいて座席への人の着
    座を検知する検知手段とを具備していることを特徴とす
    る着座検知装置。
  2. 【請求項２】請求項１において、前記光導波路は光ファ
    イバーであり、前記光ファイバーの透過部は少なくとも
    １個の曲げ部を備えており、前記曲げ部は、座席への人
    の着座に伴い曲率が変化し、前記透過部を通過する透過
    光の物理量を変化させることを特徴とする着座検知装
    置。
  3. 【請求項３】請求項２において、前記曲げ部は少なくと
    も１個のループを備えていることを特徴とする着座検知
    装置。
  4. 【請求項４】請求項１〜３の少なくともいずれか一項に
    おいて、前記検知手段は、前記発光手段の発光信号と前
    記受光手段の受光信号との差に基づいて、座席への人の
    着座を検知することを特徴とする着座検知装置。
  5. 【請求項５】請求項１〜４の少なくともいずれか一項に
    おいて、前記検知手段は、座席への人の着座か、座席へ
    の人以外の物体の載置かを判定する判定機能をもつこと
    を特徴とする着座検知装置。
  6. 【請求項６】請求項４において、前記差は、前記発光手
    段の発光信号に対する前記受光手段の受光信号の時間遅
    れの大きさであることを特徴とする着座検知装置。
  7. 【請求項７】請求項１〜６の少なくともいずれか一項に
    おいて、電圧立上がり及び電圧立下がりを備えた所定の
    電圧波形をもつパルスが前記発光手段に繰り返して入力
    され、着座の検知の際に前記発光手段は繰り返して発光
    することを特徴とする着座検知装置。
  8. 【請求項８】請求項２において、前記光ファイバーはプ
    ラスチック製であることを特徴とする着座検知装置。
  9. 【請求項９】請求項１〜８の少なくともいずれか一項に
    おいて、座席は車両に搭載される車両用座席であること
    を特徴とする着座検知装置。
JP26435099A 1999-09-17 1999-09-17 着座検知装置 Pending JP2001080404A (ja)

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