JP2002513352A

JP2002513352A - 搭乗者位置感知システム

Info

Publication number: JP2002513352A
Application number: JP53468598A
Authority: JP
Inventors: ダブリュ．ホワイト，クレイグ
Original assignee: オートモーティブシステムズラボラトリーインコーポレーテッド
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1998-01-14
Publication date: 2002-05-08
Also published as: GB2336229A; WO1998031571A1; GB2336229B; GB9916548D0; US5871232A

Abstract

(57)【要約】搭乗者位置感知装置（１０）が第１の位置センサー（１２）と第２の位置センサー（４２）を組み込んでおり、この第１の位置センサー（１２）が物体の表面までの距離を測定し、この第２の位置センサー（４２）が電場に影響する物体の特性を感知して安全用拘束装置（３８）の起動を制御する。例示の装置においては、第１の位置センサー（１２）は感知素子として、赤外線ビームまたは超音波ビームのどちらかを組み込んでおり、第２の位置センサーは複数の電極（４６）の容量を感知して、搭乗者（２４）の第１の位置測定値と第２の位置測定値を合成した値がしきい値以内であればエアバッグインフレータ（３８）を起動不可にするかまたは、制御可能エアバッグインフレータ（３８）を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】搭乗者位置感知システム関連出願への相互参照これは、１９９７年１月17日に提出された先行の仮出願第６０／０３５，６４４号の一部継続出願である。技術本発明は一般的には、車両の安全用拘束システムの起動を制御するための搭乗者位置感知システムに関し、より具体的には、衝突に反応して安全用拘束システムを展開するか否かの決定に影響を与える目的で搭乗者の存在と位置を判断する搭乗者位置感知システムに関する。発明の背景車両には、搭乗者の損傷を軽減する目的で、車両の衝突に反応して起動される自動式安全用拘束アクチュエータが装備されていることがある。このような自動式安全用拘束アクチュエータはエアバッグ、シートベルトのプリテンショナおよび展開可能なニーボルスタを含んでいる。自動式拘束システムの１つの目的は、搭乗者の損傷を軽減し、これによって、自動式拘束システムが起動されなかった場合の衝突によるよりも自動式高速システムがあった場合による損傷の方を大きくしないことである。一般に、損傷を軽減する必要がある場合にだけ自動式安全用拘束アクチュエータを起動するのが望ましいが、この理由は、安全用拘束システムの関連の構成部品を交換する費用のためと、このような起動によって搭乗者に損傷を与える危険性のためである。これは特にエアバッグ拘束システムに当てはまるが、この場合、展開時にエアバッグに近づきすぎている搭乗者、すなわち本来の位置からずれている搭乗者は、該当する車両衝突が比較的緩やかな場合でさえもエアバッグの展開によって損傷を負った死亡したりしやすい。その上、子供や、華奢な大人または脆い骨を持った人たちなどの小柄なまたは弱い体質を持った搭乗者の場合は特に、エアバッグインフレータによって引き起こされる損傷を受けやすい。さらに、フロントシートの乗客側エアバッグに近接した正常位置の後ろ向き幼児用座席（ＲＦＩＳ）に正しく固定されている幼児もまた、幼児の後部表面がエアバッグインフレータモジュールに近接しているため、エアバッグ展開によって損傷を追ったり死亡したりしやすい。エアバッグインフレータは、所与の拘束機能、例えば、本来の位置からずれた搭乗者に損傷を与え得る関連エネルギと力のレベルとなる３０ＭＰＨバリヤ等価の衝突を受けた場合のベルトを着用していない正常に座している５０パーセントの搭乗者を保護する機能を持つように設計されている。比較的まれなケースであるとはいえ、搭乗者が、本来比較的無傷のままであったはずの衝突でエアバッグインフレータによって損傷を負ったり死亡したりする事故によって、保護する意図の対象である搭乗者に損傷を負わせるエアバッグインフレータの危険性を減少させたり消滅させるよう促進されてきた。エアバッグインフレータによる搭乗者に対する損傷を軽減する１つの技法は、該当するエアバッグインフレータの力とエネルギのレベルを、例えば、エアバッグインフレータ中のガスの発生量または膨張速度を減少させることによって減少させることである。これによって、より深刻な衝突に遭遇した際に搭乗者に対する損傷の危険性がより高いものとする、エアバッグインフレータの拘束機能を減少させながらもエアバッグインフレータによる搭乗者への損傷の危険性を減少させる。エアバッグインフレータによる搭乗者への損傷を軽減する別の技法は、衝突の深刻さの尺度に応じてインフレータの膨張速度や容量を制御することである。先行技術では、個々に独立したコンパートメント化された段階とそれに応じた発火回路を有し、これによって、各段階が遅れながら連続して発射されて、有効な膨張速度が調整される、すなわち段階での発射が禁止されて効果的なインフレータ容量が調整される、多段式インフレータを用いることを教示している。先行技術はまた、独立に発射される蓄積ガス発生素子と複数の火工作業ガス発生素子を組み合わせたハイブリッド式インフレータを用いることを教示している。その上、先行技術はまた、インフレータからのガス放出流を制御するコントロールバルブを使用することを教示している。膨張速度と膨張容量は、衝突の感知されたまたは推定された深刻さに応じて制御され、これによってあまり深刻でない場合は深刻な場合よりも膨張速度や膨張容量が低くなるようにしてもよい。あまり深刻でない事故は深刻な事故より発生率が高く、また、このような制御されたインフレータは、深刻度の大きな事故より深刻度の小さな事故においてはあまり攻撃的ではないので、その体躯や位置のためにエアバッグインフレータによる損傷の危険性にさらされている搭乗者は、攻撃性の小さいインフレータに暴露されやすいので、全体的に損傷を受けにくい。しかしながら、正常位置搭乗者を十分に拘束するためにインフレータを意図的に攻撃的にしてある場合には深刻な事故条件下ではこのような搭乗者に対する損傷の危険性は軽減されない。エアバッグインフレータによる搭乗者に対する損傷を軽減するさらに別の技法は、搭乗者の存在と位置に応じてインフレータの起動を制御し、これによって、搭乗者がインフレータの該当危険ゾーンの外部に位置している場合にだけインフレータを起動するようにすることである。最近のＮＨＴＳＡデータによれば、インフレータに近づきすぎていたために起こった深刻な損傷は、搭乗者がイフレータから約４〜８インチ以内の距離にある場合にはエアバッグを起動不能(disable )にさせれば、減少もしくはなくすことが可能である。エアバッグインフレータを起動不能にさせるこのようなシステムは、搭乗者を拘束する必要があるときはエアバッグインフレータを起動不能にさせずに、このような判断をするに十分なほど敏感で丈夫な搭乗者センサーが必要である。斜めの衝突や側部衝撃の衝突の場合を除き、配備済みのエアバッグ膨張システムの交換には不必要な経費や不便さが伴うので、該当する搭乗者が存在しない場合には自動式安全用拘束アクチュエータを起動しないようにするのが一般的に望ましい。先行技術は、このようなシステムを実現する目的で、搭乗者の存在を検出するか、または車両の乗客シートの無生物物体を認識するさまざまな手段を教示している。例えば、重量センサーを座席に組み込んで、搭乗者の存在を感知することが可能である。エアバッグインフレータによる搭乗者への損傷を軽減するさらに別の技法は、搭乗者の存在や位置に応じてエアバッグインフレータの膨張速度や膨張容量を制御することである。このような制御システムは、上記のように衝突に反応する制御可能膨張システムと組み合わせて用いるのがもっとも望ましいが、この場合、小柄なまたは軽量の搭乗者に損傷を与えかねない特定の衝突度レベルによって示されるような過度に攻撃的なエアバッグインフレータ制御システムを無効とするために、搭乗者位置の入力データを用いることができる。エアバッグインフレータを制御するこのようなシステムには、丈夫で十分正確で、また、搭乗者のさまざまな座席配置と座席状態を識別して区別することが可能な搭乗者位置センサーが必要である。先行技術は、搭乗者の存在、重量または座席位置を検出するために座席に組み込まれたセンサーを使用することを教示している。米国特許第３，６７２，６０９号、第２，７６７，００２号、第５，１６１，８２０号、第５，４７４，３２７号および第５，６１２，８７６号は、該エアバッグインフレータの起動を制御するために座席に組み込まれた搭乗者存在センサーの使用を教示している。米国特許第５，２０５，５８２号は、第２の衝突によるまたは他の原因による減速しきい値を越えると加速するように空の座席に関連するエアバッグインフレータが起動されるシステムを教示している。米国特許第５，０７４，５８３号は、エアバッグシステムを制御する目的で搭乗者の重量や座席位置を検出するために座席に組み込まれた複数のセンサーについて教示している。米国特許第５，２３２，２４３号、第５，４９４，３１１号および第５，６２４，１３２号は、多段エアバッグインフレータか、このエアバッグインフレータのインフレータ通気弁か、その空間的方位かを制御するために搭乗者の存在、重量または位置を検出する目的で座席中に組み込まれた力感知式薄膜素子から成る配列を教示している。米国特許第５，４０４，１２８号は、人がいるかいないかを判断するためにその呼吸や鼓動によってもたらされる微妙な振動を検出するために座席に組み込まれた振動センサーを用いることを教示している。米国特許第５，５７３，２６９号は、座席の後方傾斜角度と足の位置を用いて座席重量測定値を補正する手段について教示している。エアバッグインフレータの起動を制御する手段として座席重量を組み込んでいる一部のシステムでは、５パーセントの女性に対してはエアバッグインフレータが起動可能にされるが、後ろ向き幼児用座席の幼児に対しては起動不能にされるように、感知された搭乗者重量が３０ｋｇ未満の場合にはこのエアバッグインフレータが起動不能にされるようなものであることが必要とされる。場合によっては、例えば幼児座席を固定している座席ベルトがあまり強く引かれた場合などでは、該座席重量センサーは、関連の遮断しきい値ではなく見かけ上の重量を感知して、後ろ向き幼児用座席が存在する場合にはエアバッグインフレータを間違って起動可能にしてしまうことがあり得る。米国特許第５，０７１，１６０号および第５，１１８，１３４号は、インフレータを制御するために、搭乗者の位置および／または速度ならびに車両加速度の感知を組み合わせることを教示している。これら特許は双方共が、例として、搭乗者位置を感知するために超音波で測距することを教示している。米国特許第５，０７１，１６０号はまた、例として、能動素子である赤外線搭乗者位置センサーの使用を教示しており、一方、米国特許第５，１１８，１３４号はマイクロウエーブセンサーの使用を教示している。米国特許第５，３９８，１８５号は、搭乗者位置に反応して安全用拘束アクチュエータを制御するためにシステム中に複数の搭乗者位置センサーを用いることを教示している。先行技術は、物体の表面から反射された１つ以上の超音波ビームを用いて、その物体表面の位置を感知することを教示している。米国特許第５，３３０，２２６号は、計測器パネルに取り付けられた超音波式測距センサーと頭上受動赤外線センサーを組み合わせて搭乗者の位置を感知し、これによって多段のエアバッグインフレータまたはこれと接続された通気弁を制御することを教示している。米国特許第５，４１３，３７８号、第５，４３９，２４９号および第５，６２６，３５９号は、ダッシュボードに取り付けられた超音波センサーと座席に取り付けられた超音波センサーの組み合わせを他の座席センサーと組み合わせて、搭乗者の位置と重量を検出し、これによってエアバッグインフレータモジュールを制御することを教示している。米国特許第５，４８２，３１４号は、超音波赤外線センサーと受動素子赤外線センサーの組み合わせを関連する信号処理と組み合わせて、受動素子の拘束システムを起動解除するか否かを決定することを教示している。先行技術はまた、物体の表面から反射した赤外線を用いてその物体表面の位置を感知することを教示している。米国特許第５，４４６，６６１号と第５，４９０，０６９号は、物体の反射点にある送信機から放射された赤外線について教示している。受信機は反射点から散乱した放射線を検出して、送信ビームと受信ビームの三角形分割に基づいて送信機からの反射点の距離を測定して、安全用拘束システムの起動を制御する。これらの特許はまた、赤外線搭乗者位置センサーを加速センサーと組み合わせて、エアバッグ膨張システムを制御することを教示している。米国特許第５，５４９，３２２号は光線ビーム搭乗者センサーをエアバッグのドアに組み込むことを教示している。その上、赤外線センサーは一般に、自動焦点合わせカメラ中で距離計として使用されている。米国特許第４，６２５，３２９号、第５，５２８，６９８号および第５，５３１，４７２号の先行技術は撮像システムを用いて搭乗者位置を検出することを教示しているが、後者２つの特許はこの情報を用いてエアバッグインフレータを制御する。米国特許第５，５２８，６９８号、第５，４５４，５９１号、第５，５１５，９３３号、第５，５７０，９０３号および第５，６１８，０５６号は、後ろ向き幼児用座席の存在を検出したら該エアバッグインフレータを起動不可にする手段を教示している。先行技術はまた、容量感知によって、搭乗者の存在、近接または位置を検出することを教示している。米国特許第３，７４０，５６７号は、座席のそれぞれ基底と背部に組み込まれた電極を容量反応性回路と一緒に用いて、自動車座席にいるのが人間搭乗者か動物または荷物であるかを区別することを教示している。米国特許第３，８９８，４７２号は、自動車の本体を共同して、搭乗者の存在に反応して関連容量の変化を感知する関連回路と一緒になって搭乗者感知コンデンサを形成するように配置された金属電極を含む搭乗者検出システムを教示している。米国特許第４，３００，１１６号は容量センサーを用いて、車両の外部に近接した人間を検出することを教示している。米国特許第４，７９６，０１３号は、座席の基底と車両のルーフ間の容量を感知する容量性搭乗者検出器を教示している。米国特許第４，８３１，２７９号は、人間の存在に関連する容量の遷移変化を検出する容量反応性制御回路を教示している。米国特許第４，９８０，５１９号と第５，２１４，３８８号は容量センサーの配列を用いて、物体の近接を感知することを教示している。米国特許第５，２４７，２６１号は電場反応性センサーを用いて、少なくとも１つの軸に対する点の位置を測定することを教示している。米国特許第５，４１１，２８９号は座席の背部に組み込まれた容量センサーを用いて、搭乗者の存在を検出することを教示している。米国特許第５，５２５，８４３号は座席の基底部と背部に組み込まれた電極を用いて搭乗者の存在を検出し、これによって、検出回路が起動されているときは車両のシャーシから電極が実質的に絶縁されるようにすることを教示している。米国特許第５，６０２，７３４号は、搭乗者に取り付けられた電極の配列を用いて、これら電極内の容量に対する搭乗者の影響に基づいて搭乗者の位置を感知することを教示している。上記の参照米国特許が教示する方法に加えて、先行技術はまた、例えば双方とも参照してここに組み込まれる、１９８７年のＭｃＧｒａｗＨｉｌｌのＤ．Ｇ．ＦｉｎｋとＨ．Ｗ．Ｂｅａｔｙ編集者によるＳｔａｎｄａｒｄＨａｎｄｂｏｏｋｆｏｒＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｓの第１２版の３−５７〜３−６５ページまたは１９８５年のＥ．Ｃ．Ｊｏｒｄｏｎ編集長とＨｏｗａｒｄＷ．ＳａｍｓによるＲｅｆｅｒｅｎｃｅＤａｔａｆｏｒＥｎｇｉｎｅｅｒｓ；Ｒａｄｉｏ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｃｏｍｐｕｔｅｒ，ａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ第７版の１２−３〜１２−１２ページの例のように容量を測定するさまざまな手段を教示している。参照してここに組み込まれる、１９９６年にＩＢＭＳｙｓｔｅｍｓＪｏｕｒｎａｌの第３５巻の第３号と４号に出版されているＪ．Ｒ．Ｓｍｉｔｈによる技術論文「電場ねずみ：電場測定値からの手形状の抽出」（Ｆｉｅｌｄｍｉｃｅ：Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｈａｎｄｇｅｏｍｅｔｒｙｆｒｏｍｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ）の５８７〜６０８ページに、非接触式３次元位置測定を実行するための、より特定的には人間の手の位置を感知して３次元位置をコンピュータに入力するために用いられるような電場感知の概念が述べられている。共通的に容量性感知と呼ばれてきたものは実際には、考えられるさまざまな電流経路に対応する著者が「負荷モード」、「分路モード」および「送信モード」と呼ぶところの判明なメカニズムを含んでいる。分路モードにおいては、低周波数で発振する電圧は送信電極に印加され、受信電極で誘導された変位電流は電流増幅器で測定され、これによって変位電流は感知されている本体によって修正を受ける。「負荷モード」においては、感知される予定の物体によってグラウンドに対する送信電極の容量が修正される。送信モードにおいては、送信電極はユーザーの身体に接触し、次に、電気的接続か容量カップリングのどちらかによって受信機に対する送信機となる。ある実施態様では、複数の容量センサーを用いて搭乗者に対する距離を感知し、この距離が固定式センサー素子の既知の位置と組み合わされて三角法を用いて (triangulated)、搭乗者の位置を突き止める。このような容量センサーシステムの１つの問題は、センサーと搭乗者間の距離を検出するために、既知の安定性を持った比誘電率を利用するという点である。さらに、搭乗者位置の測定は感知された物体の質量の中心と関連する傾向がある。しかしながら、センサーは大型の金属デバイスまたは腕／肢が近接すると混乱しかねない。したがって、このようなセンサーは自動式の「オン／オフ」スイッチとして十分作動して、搭乗者位置に基づいてエアバッグインフレータをディスエーブルするかまたは車両衝突センサーからの起動信号に反応して発射されるはずのエアバッグインフレータをイネーブルさせるが、容量性搭乗者位置センサーの本実施態様は、搭乗者位置に基づいて膨張を制御可能とするに十分なほどには正確でもなければ丈夫でもないかもしれない。基準点と物体の表面間の距離を測定する超音波センサーや赤外線センサーなどのセンサーもまた、例えば搭乗者の手足やそれに保持されているスカーフや新聞紙などがセンサーに近接して存在することなどによって測定が誤りやすい。このようなタイプのセンサーは、インフレータのドアに近接した危険ゾーンを監視するように使用できるが、いくつかの欠点を持つ。特に、赤外線ベースのシステムは通常、危険ゾーンの体積より遙かに狭いビームを組み込んでおり、このため、危険ゾーンのどこにある物体でも信頼性をもって感知するためには複数のビームが必要である。複数のビームを組み込むことによって、経費や複雑さが増し、したがって反応が遅くなりかねない。その上、赤外線と超音波双方をベースとするセンサーは、インフレータ近傍の危険ゾーンを監視しなければならない場合にはインフレータのドア近傍にかなりの量のハードウエアを必要とする。多くの搭乗者検出システムの主要な欠点は、搭乗者がインフレータモジュールの周りの危険ゾーンにいるか否かを判断するための関連情報をほとんど収集しないことである。乗客の上に取り付けられ座席領域を見下ろす搭乗者検出システムは、インフレータのドア周辺の領域を直接に監視するには物理的な遠近関係が悪い。例えばルーフ取り付けセンサーを理想的にセットして搭乗者の全体位置を高い信頼性で判断すること――非常に難しい仕事である――が可能であったとしても、インフレータのドアと搭乗者間の実際の体積は搭乗者の身体によってエアバッグインフレータに対しては遮蔽されることがある。エアバッグインフレータの起動を制御する判断基準が部分的に搭乗者の身体のエアバッグインフレータに対する近接の度合いに基づいている場合、頭上センサーは関連情報を高い信頼性で獲得することはまったく不可能である。発明の概要本発明は、物体の表面までの第１の距離を測定する第１の位置センサーを電場に影響する物体の特性に反応して物体までの第２の距離を測定する第２の位置センサーと組み合わせた搭乗者位置監視システムを提供することによって上記の問題を克服する。第１の距離と第２の距離を組み合わせて用いて、安全用拘束システムの起動を制御する。より具体的には、たった１つの発火回路を持った単一段階式インフレータの場合、搭乗者がインフレータに近すぎると感知されたら本発明を用いて、インフレータを起動不能にすることが可能である。その上、複数の発火回路を持った多段式インフレータの場合、本発明は搭乗者位置を測定して、さまざまなインフレータの段階の発射時間を制御し、これによって、インフレータの初期起動時間、エアバッグの効果的な膨張速度およびエアバッグインフレータの容量を制御することが可能である。第１の位置センサーは、例えば、超音波または電磁波がセンサーから感知中の物体まで往復走行するに必要な時間に基づいてその物体までの第１の距離を測定する超音波または電磁波測距センサーを含むことができ、ここで特定の関連送信周波数は制限されない。あるいは第１の位置センサーは、これによって、２つ以上の光路の法を用いる物体表面上の反射点までの距離を測定する、例えば赤外線（ＩＲ）などの１つ以上の電磁放射線を組み込んだセンサーを含むこともある。第２の位置センサーは、例えば、感知された物体の誘電特性と導電特性が１つの電極の近傍の電場または複数の電極同士間の電場に影響を与え、この効果を用いて物体までの第２の距離を測定する電場センサーを含むことができる。あるいはこの第２の位置センサーは、感知された物体の誘電特性と導電特性が１つ以上の電極の容量に影響を与え、この効果を用いて物体までの第２の距離を測定する容量センサーを含むこともある。したがって、本発明の１つの目的は、搭乗者拘束システムに内蔵されて、エアバッグインフレータによって搭乗者に対する損傷の危険性を軽減する改良型の搭乗者位置感知システムを提供することである。本発明の別の目的は、搭乗者がエアバッグインフレータの危険ゾーン内にいるとより正確に判断する改良型の搭乗者位置感知システムを提供することである。本発明のさらに別の目的は、エアバッグインフレータ近傍の危険ゾーンをより正確に把握する改良型の搭乗者位置感知システムを提供することである。本発明のさらに別の目的は、エアバッグインフレータによる損傷の危険性があるときにそれを搭乗者に警告する改良型の搭乗者位置感知システムを提供することである。本発明のさらに別の目的は、後ろ向き幼児用座席の検出能力を向上させた改良型の搭乗者位置感知システムを提供することである。本発明のさらに別の目的は、生物と無生物を識別する能力を向上させた改良型の搭乗者位置感知システムを提供することである。本発明のさらに別の目的は、搭乗者位置測定能力を改善して搭乗者位置に基づいて膨張を制御する機能を向上させた改良型の搭乗者位置感知システムを提供することである。本発明のさらに別の目的は、搭乗者の手足や物体がエアバッグインフレータに近接していることによる位置の誤測定の可能性を減少させる改良型の搭乗者位置感知システムを提供することである。このような目的によれば、本発明の特徴は、物体の表面までの距離を測定する第１の位置センサーを、電場に影響する物体の特性に基づいてその物体までの距離を測定する第２の位置センサーと一緒に内蔵した点である。本発明の別の特徴は、第１の位置センサーと第２の位置センサーに動作可能なように連結されて、第１と第２の位置センサーから得られた測定値に反応して安全用拘束システムを起動するコントローラを内蔵した点である。本発明のさらに別の特徴は、第１と第２の位置センサーから得られた測定値に反応して安全用拘束システムの起動を制御するコントローラの制御特徴を有する点である。本発明のさらに別の特徴は、赤外線周波数タイプであるのが望ましい第１の位置センサーに１つ以上の電磁波ビームを組み込んで、このセンサー内のビームの送信点と受信点の既知の位置に基づいた三角法によって物体上の反射点までの距離を測定する点である。本発明のさらに別の特徴は、第１の位置センサー内に１つ以上の超音波ビームを組み込んで、測距によって反射点までの距離を測定するという点にある。本発明のさらに別の特徴は、第２の位置センサーとして複数電極を有する電場センサーを組み込んで、誘電率、導電率および位置を含む電場に影響する物体の特性に反応してその物体までの距離を測定する点にある。本発明のさらに別の特徴は、第２の位置センサーとして複数の電極を組み込んで、電極の容量に影響する電場に影響する物体の特性に反応してその物体までの距離を測定する点にある。本発明のさらに別の特徴は、第１と第２の距離測定値以内に定められたしきい値内に搭乗者がいる場合は該安全用拘束システムの起動を禁止する手段を持つ点にある。本発明のさらに別の特徴は、第１と第２の距離測定値以内に定められたしきい値内に搭乗者がいると警告装置が起動される点にある。本発明の具体的な特徴は多くの関連した利点を提供する。先行技術にない本発明の１つの利点は、搭乗者がエアバッグインフレータの展開による損傷の危険性にさらされるような位置にあるか否かを判断する機能を向上させ、これによって、このような損傷の危険性を減少させるようにエアバッグインフレータを制御するようにした点である。本発明の別の利点は、生物と無生物の物体を区別する機能を向上させて、無生物物体の場合はエアバッグインフレータを起動解除し、搭乗者が物体を保持しているかまたはその手足を第１の位置センサーに近接させている場合はエアバッグインフレータの起動解除を防止する点にある。本発明のさらに別の利点は、搭乗者がインフレータ近傍の危険ゾーンにいる、すなわち搭乗者がそのような位置にいるためにインフレータが起動解除されている場合の改善された警告用基盤である。本発明のさらに別の利点は、エアバッグインフレータが起動不可にされている対象である後ろ向き幼児用座席にいる幼児に対する保護機能が向上している点である。本発明のさらに別の目的は、制御式インフレータが搭乗者位置に対してよりよく反応するように制御され、これによって車両衝突の際の搭乗者に対する損傷の危険性を減少させるように、搭乗者位置の測定機能を向上させた点にある。本発明は添付図面を参照にした好ましい実施態様の以下に述べるより詳細な説明を読めばさらに理解されよう。この説明は正面にあるエアバッグ拘束システムに対する本発明の応用例を図示しているが、本発明は、側部からの衝撃、後方からの衝撃または転倒事故などに対する、エアバッグ、シートベルト、展開式ニーボルスタなど他のタイプの拘束システムにも応用可能であることが当業者には理解されよう。図面の簡単な説明図１は、赤外線位置センサーを内蔵した本発明による１実施態様を示す車両の側面図であり；図２は、容量感知サブシステムの電極の配置を示す車両の上面図であり；図３は、超音波位置センサーを内蔵した本発明による１実施態様を示す車両の側面図であり；図４は、本発明のブロック図であり；図５は、本発明の１実施態様のフローチャートであり；図６は、本発明の別の実施態様のフローチャートであり；図７は、本発明と関連した感知特性を示す図である。好適態様の詳細な説明図１を参照すると、車両１は、衝突の際に搭乗者２４を保護する目的でエアバッグインフレータ安全用拘束システム３８の起動を制御する搭乗者位置感知システム１０を装備している。参照してここに組み込まれる米国特許第５，４９０，０６９号によれば、能動赤外線位置センサーである第１の位置センサー１２は、電源３２から電力を得ている光送信機１６に接続されている変調器１４および、同期式復調器２０に接続されている光受信機１８を含んでいる。復調器２０は、搭乗者２４の表面から光送信機１６によって発生された赤外線の反射が検出されるとそれに反応して車両内の潜在的衝撃点と搭乗者２４との距離を示す出力２２を発生する。出力２２は信号プロセッサ／ディスクリミネータユニット２６に出力され、メモリー３６に記憶される。能動赤外線位置センサー１２は、通常の技術を有するものに理解される能動赤外線位置センサーの周知の原理、方法および構造に従って動作する。感知される電場に影響する物体の特性に反応する第２の位置センサー４２は、搭乗者２４に容量カップリングされる４８１つ以上の電極４６を含んでいる。電場センサーモジュール４４は電源３２から電力を受け、電極４６に動作可能に接続されて、電極４６近傍と同士間に電場を発生する。電場センサーモジュール４４はまた、搭乗者２４が電場に及ぼす影響を感知して、搭乗者２４の位置を示す出力５４を発生する。第２の位置センサー４２は通常の技術を持つものには理解される周知の原理、方法および構造に従って動作する。電場センサーモジュール４４の出力５４は、安全用拘束システム３８を制御するために第１の位置センサー１２と第２の位置センサー４２の出力に反応して制御信号２８を発生し、また、光線やブザーなどの警告装置を起動するために出力３８を発生する制御プロセッサ／ディスクリミネータ２６に接続される。図２に、第２の位置センサー４２の、車両乗客コンパートメント例示実施態様のヘッドライナ３に内蔵されている、電極４６の配列を持った車両１の上面図を示す。この電極は各々が電場センサーモジュール４４に接続されていて、電極間容量４８とシステムグラウンドに対する容量５０を受ける。図３を参照すると、図１の能動赤外線位置センサーの代わりに超音波位置センサー５２が第１の位置センサー１２として導入され、これによって、システム１０は、図１の能動赤外線位置センサーの場合に上記された仕方と同じように第２の位置センサー４２と一緒に動作するようになっている。図４は、本発明の一般的原理を示す。範囲感知サブシステム１０２が、第１の位置センサーとして、物体の表面までの距離を感知して、その測定値１０４を制御プロセッサ２６に出力する。容量感知サブシステム４２は、第２の位置センサーとして、電場に影響する物体の特性に反応して物体までの距離を感知して、その測定値１０６を制御プロセッサ２６に出力する。電場に影響する物体の特性には、誘電率、導電率、サイズ、重量、位置などがある。ある程度まで、容量サブシステム４２は物体が生物であるか無生物であるか識別できる。制御プロセッサ２６は第１の距離１０４と第２の距離１０６に基づいて、安全用拘束システム３８を起動すべきか否か判断する。距離１０４と１０６が、安全用拘束システム３８が起動すると搭乗者が損傷を負いそうであるような距離である場合は、このような起動は禁止される。そのような距離ではない場合、衝突センサー１０８が、安全用拘束システムを起動しなければならないような程度の深刻さの衝突を検出すると、制御プロセッサ２６は起動信号１０８を発生して安全用拘束システム２６を起動する。当業者には、衝突センサー１０８を制御プロセッサ２６に内蔵して単体とすることが可能であることが理解されよう。図５を参照すると、ステップ５０１で、制御プロセッサ２６が範囲センサーを読み取って物体の表面までの距離Ｄ_Rを測定している。ステップ５０２でこの距離が指定されているしきい値Ｔ_Rより大きく、搭乗者に安全用拘束システム３８による損傷の危険がないことを示している場合、ステップ５０１が繰り返される。そうでない場合、ステップ５０３で、制御プロセッサは容量センサーを読み取って電場に影響する物体の特性からの距離Ｄ_Cを測定する。ステップ５０４でこの距離がしきい値Ｔ_C未満であり、搭乗者に安全用拘束システム３８による損傷の危険がないことを示している場合、ステップ５０１が繰り返される。そうでない場合は、ステップ５０５で制御プロセッサが安全用拘束システム３８の起動を禁止する。本発明の別の態様を示している図６を参照すると、ステップ６０１で、制御プロセッサ２６は範囲センサーを読み取って物体の表面までの距離Ｄ_Rを測定する。ステップ６０２でこの距離が指定済みのしきい値Ｔ_Rより大きく、搭乗者に安全用拘束システム３８による損傷の危険がないことを示している場合は、ステップ６０１が繰り返される。そうでない場合、ステップ６０３で制御プロセッサは容量センサーを読み取って電場に影響する物体の特性からの距離Ｄ_Cを測定する。次にステップ６０４で、制御プロセッサは、メモリー３６に記憶されている特徴を用いて２つの測定値Ｄ_RとＤ_Cの組み合わせに基づいて物体のタイプを識別する。この制御特徴と測定値Ｄ_RとＤ_Cを与えられて、制御プロセッサはステップ６０５でメモリーからしきい値Ｔ_cを調べる。ステップ６０６で距離Ｄ_Cがしきい値Ｔ_C より大きく、搭乗者に安全用拘束システム３８による損傷の危険がないことを示している場合、ステップ６０１が繰り返される。そうでない場合は、ステップ６０７で制御プロセッサが安全用拘束システム３８の起動を禁止する。本発明によれば、容量感知サブシステム４２を図７に示すような事前決定された資料に基づいた１群の曲線で構成することが可能である。次に、容量センサーの場合の、検出済みの実際の距離Ｄ_Rと容量による距離読みとり値Ｄ_Cと物体に関する１群の曲線の調査に基づいて、危険な展開領域内にある物体のタイプに関して正確な判断を下すことが可能となる。例えば、新聞紙を車両内のインフレータまたは他の衝撃点から６インチ離れたところに置いた場合、範囲感知サブシステム１０２だけが非展開状況を示す。しかしながら、容量感知サブシステム４２は危険領域に「人間」が存在することを検出できないし、したがって、安全用拘束システムの起動が禁止されるのを防止する。その結果、本発明による双対感知システムは、危険領域内に存在する手や頭や新聞紙などのさまざまな物体を識別することが可能である。物体の実際の距離やタイプに関する情報によって、インテリジェント型展開システムは、エアバッグのタイミングや展開に関する決定をすることが可能である。この２つの感知サブシステムを組み合わせることによって、車両安全システムで用いられる物体の距離や性質に関する読みとり値がより正確なものとなる。通常の技術を持つものにとっては、本発明の文脈における距離や容量などの物理量の測定には、本発明を実行するために実際の距離を長さ単位で、また容量をファラッド単位で特定する必要は必ずしも無いことが理解されよう。それどころか、感知された実際の分量は周波数や電圧や電流などのさまざまな物理単位でもよく、これによって感知された分量は感知される物体の距離の実際の変動に反応して変化する。当業者には、位置センサーで測定した距離は、該位置センサーを基準としたものであることが分かっていればどの基準点に対してのそれに応じた距離に変換してもよいことがさらに理解されよう。特定の実施態様を詳述したが、当業者には、このような詳細に対するさまざまな変更例や代替例が本開示の概略的な教示に照らし合わせて展開可能であることが理解されよう。したがって、ここに開示する特定のシステムは説明のためだけであり、添付の請求の範囲とそのすべての等価物に与えられる本発明の範囲に対する制限を意図するものではない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１０年８月１４日（１９９８．８．１４）【補正内容】明細書搭乗者位置感知システム関連出願への相互参照本出願は、１９９７年１月１７日に提出された先行の米国仮出願第６０／０３５，６４４号の利益を請求するものである。技術本発明は一般的には、車両の安全用拘束システムの起動を制御するための搭乗者位置感知システムに関し、より具体的には、衝突に反応して安全用拘束システムを展開するか否かの決定に影響を与える目的で搭乗者の存在と位置を判断する搭乗者位置感知システムに関する。発明の背景車両には、搭乗者の損傷を軽減する目的で、車両の衝突に反応して起動される自動式安全用拘束アクチュエータが装備されていることがある。このような自動式安全用拘束アクチュエータはエアバッグ、シートベルトのプリテンショナおよび展開可能なニーボルスタを含んでいる。自動式拘束システムの１つの目的は、搭乗者の損傷を軽減し、これによって、自動式拘束システムが起動されなかった場合の衝突によるよりも自動式高速システムがあった場合による損傷の方を大きくしないことである。一般に、損傷を軽減する必要がある場合にだけ自動式安全用拘束アクチュエータを起動するのが望ましいが、この理由は、安全用拘束システムの関連の構成部品を交換する費用のためと、このような起動によって搭乗者に損傷を与える危険性のためである。これは特にエアバッグ拘束システムに当てはまるが、この場合、展開時にエアバッグに近づきすぎている搭乗者、すなわち本来の位置からずれている搭乗者は、該当する車両衝突が比較的緩やかな場合でさえもエアバッグの展開によって損傷を負ったり死亡したりしやすい。その上、子供や、華奢な大人または脆い骨を持った人たちなどの小柄なまたは弱い体質を持った搭乗者の場合は特に、エアバッグインフレータによって引き起こされる損傷を受けやすい。さらに、フロントシートの乗客側エアバッグに近接した正常位置の後ろ向き幼児用座席（ＲＦＩＳ）に正しく固定されている幼児もまた、幼児の後部表面がエアバッグインフレータモジュールに近接しているため、エアバッグ展開によって損傷を追ったり死亡したりしやすい。エアバッグインフレータは、所与の拘束機能、例えば、本来の位置からずれた搭乗者に損傷を与え得る関連エネルギと力のレベルとなる３０ＭＰＨバリヤ等価の衝突を受けた場合のベルトを着用していない正常に座している５０％の搭乗者を保護する機能を持つように設計されている。比較的まれなケースであるとはいえ、搭乗者が、本来比較的無傷のままであったはずの衝突でエアバッグインフレータによって損傷を負ったり死亡したりする事故によって、保護する意図の対象である搭乗者に損傷を負わせるエアバッグインフレータの危険性を減少させたり消滅させるよう促進されてきた。エアバッグインフレータによる搭乗者に対する損傷を軽減する１つの技法は、該当するエアバッグインフレータの力とエネルギのレベルを、例えば、エアバッグインフレータ中のガスの発生量または膨張速度を減少させることによって減少させることである。これによって、より深刻な衝突に遭遇した際に搭乗者に対する損傷の危険性がより高いものとする、エアバッグインフレータの拘束機能を減少させながらもエアバッグインフレータによる搭乗者への損傷の危険性を減少させる。エアバッグインフレータによる搭乗者への損傷を軽減する別の技法は、衝突の深刻さの尺度に応じてインフレータの膨張速度や容量を制御することである。先行技術では、個々に独立したコンパートメント化された段階とそれに応じた発火回路を有し、これによって、各段階が遅れながら連続して発射されて、有効な膨張速度が調整される、すなわち段階での発射が禁止されて効果的なインフレータ容量が調整される、多段式インフレータを用いることを教示している。先行技術はまた、独立に発射される蓄積ガス発生素子と複数の火工作業ガス発生素子を組み合わせたハイブリッド式インフレータを用いることを教示している。その上、先行技術はまた、インフレータからのガス放出流を制御するコントロールバルブを使用することを教示している。膨張速度と膨張容量は、衝突の感知されたまたは推定された深刻さに応じて制御され、これによってあまり深刻でない場合は深刻な場合よりも膨張速度や膨張容量が低くなるようにしてもよい。あまり深刻でない事故は深刻な事故より発生率が高く、また、このような制御されたインフレータは、深刻度の大きな事故より深刻度の小さな事故においてはあまり攻撃的ではないので、その体躯や位置のためにエアバッグインフレータによる損傷の危険性にさらされている搭乗者は、攻撃性の小さいインフレータに暴露されやすいので、全体的に損傷を受けにくい。しかしながら、正常位置搭乗者を十分に拘束するためにインフレータを意図的に攻撃的にしてある場合には深刻な事故条件下ではこのような搭乗者に対する損傷の危険性は軽減されない。エアバッグインフレータによる搭乗者に対する損傷を軽減するさらに別の技法は、搭乗者の存在と位置に応じてインフレータの起動を制御し、これによって、搭乗者がインフレータの該当危険ゾーンの外部に位置している場合にだけインフレータを起動するようにすることである。最近のＮＨＴＳＡデータによれば、インフレータに近づきすぎていたために起こった深刻な損傷は、搭乗者がイフレータから約４〜８インチ以内の距離にある場合にはエアバッグを起動不可にさせれば、減少もしくはなくすことが可能である。エアバッグインフレータを起動不可 (disable)にさせるこのようなシステムは、搭乗者を拘束する必要があるときはエアバッグインフレータを起動不可にさせずに、このような判断をするに十分なほど敏感で丈夫な搭乗者センサーが必要である。斜めの衝突や側部衝撃の衝突の場合を除き、配備済みのエアバッグ膨張システムの交換には不必要な経費や不便さが伴うので、該当する搭乗者が存在しない場合には自動式安全用拘束アクチュエータを起動しないようにするのが一般的に望ましい。先行技術は、このようなシステムを実現する目的で、搭乗者の存在を検出するか、または車両の乗客シートの無生物物体を認識するさまざまな手段を教示している。例えば、重量センサーを座席に組み込んで、搭乗者の存在を感知することが可能である。エアバッグインフレータによる搭乗者への損傷を軽減するさらに別の技法は、搭乗者の存在や位置に応じてエアバッグインフレータの膨張速度や膨張容量を制御することである。このような制御システムは、上記のように衝突に反応する制御可能膨張システムと組み合わせて用いるのがもっとも望ましいが、この場合、小柄なまたは軽量の搭乗者に損傷を与えかねない特定の衝突度レベルによって示されるような過度に攻撃的なエアバッグインフレータ制御システムを無効とするために、搭乗者位置の入力データを用いることができる。エアバッグインフレータを制御するこのようなシステムには、丈夫で十分正確で、また、一方、米国特許第５，１１８，１３４号はマイクロウエーブセンサーの使用を教示している。米国特許第５，３９８，１８５号は、搭乗者位置に反応して安全用拘束アクチュエータを制御するためにシステム中に複数の搭乗者位置センサーを用いることを教示している。先行技術は、物体の表面から反射された１つ以上の超音波ビームを用いて、その物体表面の位置を感知することを教示している。米国特許第５，３３０，２２６号は、計測器パネルに取り付けられた超音波式測距センサーと頭上受動赤外線センサーを組み合わせて搭乗者の位置を感知し、これによって多段のエアバッグインフレータまたはこれと接続された通気弁を制御することを教示している。米国特許第５，４１３，３７８号、第５，４３９，２４９号および第５，６２６，３５９号は、ダッシュボードに取り付けられた超音波センサーと座席に取り付けられた超音波センサーの組み合わせを他の座席センサーと組み合わせて、搭乗者の位置と重量を検出し、これによってエアバッグインフレータモジュールを制御することを教示している。米国特許第５，４８２，３１４号は、超音波赤外線センサーと受動素子赤外線センサーの組み合わせを関連する信号処理と組み合わせて、受動素子の拘束システムを起動解除するか否かを決定することを教示している。先行技術はまた、物体の表面から反射した赤外線を用いてその物体表面の位置を感知することを教示している。米国特許第５，４９０，０６９号は、物体の反射点にある送信機から放射された赤外線について教示している。受信機は反射点から散乱した放射線を検出して、送信ビームと受信ビームの三角形分割に基づいて送信機からの反射点の距離を測定して、安全用拘束システムの起動を制御する。米国特許第５，４９０，０６９号は、赤外線ビーム搭乗者位置センサーを加速センサーと組み合わせて、エアバッグ膨張システムを制御することを教示している。米国特許第５，５４９，３２３号は、光線ビーム搭乗者センサーをエアバッグドアに組み込むことを教示している。その上、赤外線センサーは一般に、自動焦点合わせカメラ中で距離計として使用されている。米国特許第４，６２５，３２９号、第５，５２８，６９８号および第５，５３１，４７２号の先行技術は撮像システムを用いて搭乗者位置を検出することを教示しているが、後者２つの特許はこの情報を用いてエアバッグインフレータを制御する。米国特許第５，５２８，６９８号、第５，４５４，５９１号、第５，５１５，９３３号、第５，５７０，９０３号および第５，６１８，０５６号は、後ろ向き幼児用座席の存在を検出したら該エアバッグインフレータを起動不可にする手段を教示している。先行技術はまた、容量感知によって、搭乗者の存在、近接または位置を検出することを教示している。このようなタイプのセンサーは、インフレータのドアに近接した危険ゾーンを監視するように使用できるが、いくつかの欠点を持つ。特に、赤外線ベースのシステムは通常、危険ゾーンの体積より遙かに狭いビームを組み込んでおり、このため、危険ゾーンのどこにある物体でも信頼性をもって感知するためには複数のビームが必要である。複数のビームを組み込むことによって、経費や複雑さが増し、したがって反応が遅くなりかねない。その上、赤外線と超音波双方をベースとするセンサーは、インフレータ近傍の危険ゾーンを監視しなければならない場合にはインフレータのドア近傍にかなりの量のハードウエアを必要とする。多くの搭乗者検出システムの主要な欠点は、搭乗者がインフレータモジュールの周りの危険ゾーンにいるか否かを判断するための関連情報をほとんど収集しないことである。乗客の上に取り付けられ座席領域を見下ろす搭乗者検出システムは、インフレータのドア周辺の領域を直接に監視するには物理的な遠近関係が悪い。例えばルーフ取り付けセンサーを理想的にセットして搭乗者の全体位置を高い信頼性で判断すること―非常に難しい仕事である―が可能であったとしても、インフレータのドアと搭乗者間の実際の体積は搭乗者の身体によってエアバッグインフレータに対しては遮蔽されることがある。エアバッグインフレータの起動を制御する判断基準が部分的に搭乗者の身体のエアバッグインフレータに対する近接の度合いに基づいている場合、頭上センサーは関連情報を高い信頼性で獲得することはまったく不可能である。発明の概要本発明は、物体の表面までの第１の距離を測定する第１の位置センサーを電場に影響する物体の特性に反応して物体までの第２の距離を測定する第２の位置センサーと組み合わせた搭乗者位置監視システムを提供することによって上記の問題を克服する。第１の距離と第２の距離を組み合わせて用いて、安全用拘束システムの起動を制御する。より具体的には、たった１つの発火回路を持った単一段階式インフレータの場合、搭乗者がインフレータに近すぎると感知されたら本発明を用いて、インフレータを起動不可にすることが可能である。その上、複数の発火回路を持った多段式インフレータの場合、本発明は搭乗者位置を測定して、本発明のさらに別の目的は、エアバッグインフレータによる損傷の危険性があるときにそれを搭乗者に警告する改良型の搭乗者位置感知システムを提供することである。本発明のさらに別の目的は、後ろ向き幼児用座席の検出能力を向上させた改良型の搭乗者位置感知システムを提供することである。本発明のさらに別の目的は、生物と無生物を識別する能力を向上させた改良型の搭乗者位置感知システムを提供することである。本発明のさらに別の目的は、搭乗者位置測定能力を改善して搭乗者位置に基づいて膨張を制御する機能を向上させた改良型の搭乗者位置感知システムを提供することである。本発明のさらに別の目的は、搭乗者の手足や物体がエアバッグインフレータに近接していることによる位置の誤測定の可能性を減少させる改良型の搭乗者位置感知システムを提供することである。このような目的によれば、本発明の特徴は、物体の表面までの距離を測定する第１の位置センサーを、電場に影響する物体の特性に基づいてその物体までの距離を測定する第２の位置センサーと一緒に内蔵した点である。本発明の別の特徴は、第１の位置センサーと第２の位置センサーに動作可能なように連結されて、第１と第２の位置センサーから得られた測定値に反応して安全用拘束システムを起動するコントローラを内蔵した点である。本発明のさらに別の特徴は、第１と第２の位置センサーから得られた測定値に反応して安全用拘束システムの起動を制御するコントローラの制御特徴を有する点である。本発明のさらに別の特徴は、赤外線周波数タイプであるのが望ましい第１の位置センサーに１つ以上の電磁波ビームを組み込んで、このセンサー内のビームの送信点と受信点の既知の位置に基づいた三角法によって物体上の反射点までの距離を測定する点である。本発明のさらに別の特徴は、第１の位置センサー内に１つ以上の超音波ビームを組み込んで、測距によって反射点までの距離を測定するという点にある。本発明のさらに別の特徴は、第２の位置センサーとして複数電極を有する電場センサーを組み込んで、誘電率、導電率および位置を含む電場に影響する物体の特性に反応してその物体までの距離を測定する点にある。本発明のさらに別の特徴は、第２の位置センサーとして複数の電極を組み込んで、電極の容量に影響する電場に影響する物体の特性に反応してその物体までの距離を測定する点にある。本発明のさらに別の特徴は、第１と第２の距離測定値以内に定められたしきい値内に搭乗者がいる場合は該安全用拘束システムの起動を禁止する手段を持つ点にある。本発明のさらに別の特徴は、第１と第２の距離測定値以内に定められたしきい値内に搭乗者がいると警告装置が起動される点にある。本発明の具体的な特徴は多くの関連した利点を提供する。先行技術にない本発明の１つの利点は、搭乗者がエアバッグインフレータの展開による損傷の危険性にさらされるような位置にあるか否かを判断する機能を向上させ、これによって、このような損傷の危険性を減少させるようにエアバッグインフレータを制御するようにした点である。本発明の別の利点は、生物と無生物の物体を区別する機能を向上させて、無生物物体の場合はエアバッグインフレータを起動解除し、搭乗者が物体を保持しているかまたはその手足を第１の位置センサーに近接させている場合はエアバッグインフレータの起動解除を防止する点にある。本発明のさらに別の利点は、搭乗者がインフレータ近傍の危険ゾーンにいる、すなわち搭乗者がそのような位置にいるためにインフレータが起動解除されている場合の改善された警告用基盤である。本発明のさらに別の利点は、エアバッグインフレータが起動不可にされている対象である後ろ向き幼児用座席にいる幼児に対する保護機能が向上している点である。本発明のさらに別の目的は、制御式インフレータが搭乗者位置に対してよりよく反応するように制御され、これによって車両衝突の際の搭乗者に対する損傷の危険性を減少させるように、搭乗者位置の測定機能を向上させた点にある。本発明の、上気と他の目的、特徴および利点は添付図面を参照にした好ましい実施態様の以下に述べるより詳細な説明を読めばさらに理解されよう。この説明は正面にあるエアバッグ拘束システムに対する本発明の応用例を図示しているが、本発明は、側部からの衝撃、後方からの衝撃または転倒事故などに対する、エアバッグ、シートベルト、展開式ニーボルスタなど他のタイプの拘束システムにも応用可能であることが当業者には理解されよう。図面の簡単な説明図１は、赤外線位置センサーを内蔵した本発明による１実施態様を示す車両の側面図であり；図２は、容量感知サブシステムの電極の配置を示す車両の上面図であり；図３は、超音波位置センサーを内蔵した本発明による１実施態様を示す車両の側面図であり；図４は、本発明のブロック図であり；図５は、本発明の１実施態様のフローチャートであり；図６は、本発明の別の実施態様のフローチャートであり；図７は、本発明と関連した感知特性を示す図である・好適態様の詳細な説明図１を参照すると、車両１は、衝突の際に搭乗者２４を保護する目的でエアバッグインフレータ安全用拘束システム３８の起動を制御する搭乗者位置感知システム１０を装備している。参照してここに組み込まれる米国特許第５，４９０，０６９号によれば、能動赤外線位置センサーである第１の位置センサー１２は、電源３２から電力を得ている光送信機１６に接続されている変調器１４および、同期式復調器２０に接続されている光受信機１８を含んでいる。復調器２０は、搭乗者２４の表面から光送信機１６によって発生された赤外線の反射が検出されるとそれに反応して車両内の潜在的衝撃点と搭乗者２４との距離を示す出力２２を発生する。出力２２は信号プロセッサ／ディスクリミネータユニット２６に出力され、メモリー３６に記憶される。能動赤外線位置センサー１２は、通常の技術を有するものに理解される能動赤外線位置センサーの周知の原理、方法および構造に従って動作する。感知される電場に影響する物体の特性に反応する第２の位置センサー４２は、搭乗者２４に容量カップリングされる４８１つ以上の電極４６を含んでいる。電場センサーモジュール４４は電源３２から電力を受け、電極４６に動作可能に接続されて、電極４６近傍と同士間に電場を発生する。電場センサーモジュール４４はまた、搭乗者２４が電場に及ぼす影響を感知して、搭乗者２４の位置を示す出力５４を発生する。第２の位置センサー４２は通常の技術を持つものには理解される周知の原理、方法および構造に従って動作する。電場センサーモジュール４４の出力５４は、安全用拘束システム３８を制御するために第１の位置センサー１２と第２の位置センサー４２の出力に反応して制御信号２８を発生し、また、光線やブザー４０などの警告装置を起動するために出力３８を発生する制御プロセッサ／ディスクリミネータ２６に接続される。図２に、第２の位置センサー４２の、車両乗客コンパートメント例示実施態様のヘッドライナ３に内蔵されている、電極４６の配列を持った車両１の上面図を示す。この電極は各々が電場センサーモジュール４４に接続されていて、電極間容量４８とシステムグラウンドに対する容量５０を受ける。図３を参照すると、図１の能動赤外線位置センサーの代わりに超音波位置センサー５２が第１の位置センサー１２として導入され、これによって、システム１０は、図１の能動赤外線位置センサーの場合に上記された仕方と同じように第２の位置センサー４２と一緒に動作するようになっている。図４は、本発明の一般的原理を示す。範囲感知サブシステム１０２が、第１の位置センサーとして、物体の表面までの距離を感知して、その測定値１０４を制御プロセッサ２６に出力する。容量感知サブシステム４２は、第２の位置センサーとして、電場に影響する物体の特性に反応して物体までの距離を感知して、その測定値１０６を制御プロセッサ２６に出力する。電場に影響する物体の特性には、誘電率、導電率、サイズ、重量、位置などがある。ある程度まで、容量サブシステム４２は物体が生物であるか無生物であるか識別できる。制御プロセッサ２６は第１の距離１０４と第２の距離１０６に基づいて、安全用拘束システム３８を起動すべきか否か判断する。距離１０４と１０６が、安全用拘束システム３８が起動すると搭乗者が損傷を負いそうであるような距離である場合は、このような起動は禁止される。そのような距離ではない場合、衝突センサー１０８が、安全用拘束システムを起動しなければならないような程度の深刻さの衝突を検出すると、制御プロセッサ２６は起動信号１０８を発生して安全用拘束システム２６を起動する。当業者には、衝突センサー１０８を制御プロセッサ２６に内蔵して単体とすることが可能であることが理解されよう。図５を参照すると、ステップ５０１で、制御プロセッサ２６が範囲センサーを読み取って物体の表面までの距離Ｄ_Rを測定している。ステップ５０２でこの距離が指定されているしきい値Ｔ_Rより大きく、搭乗者に安全用拘束システム３８による損傷の危険がないことを示している場合、ステップ５０１が繰り返される。そうでない場合、ステップ５０３で、制御プロセッサは容量センサーを読み取って電場に影響する物体の特性からの距離Ｄ_Cを測定する。ステップ５０４でこの距離がしきい値Ｔ_C未満であり、搭乗者に安全用拘束システム３８による損傷の危険がないことを示している場合、ステップ５０１が繰り返される。そうでない場合は、ステップ５０５で制御プロセッサが安全用拘束システム３８の起動を禁止する。本発明の別の態様を示している図６を参照すると、ステップ６０１で、制御プロセッサ２６は範囲センサーを読み取って物体の表面までの距離Ｄ_Rを測定する。ステップ６０２でこの距離が指定済みのしきい値Ｔ_Rより大きく、搭乗者に安全用拘束システム３８による損傷の危険がないことを示している場合は、ステップ６０１が繰り返される。そうでない場合、ステップ６０３で制御プロセッサは容量センサーを読み取って電場に影響する物体の特性からの距離Ｄ_Cを測定する。次にステップ６０４で、制御プロセッサは、メモリー３６に記憶されている特徴を用いて２つの測定値Ｄ_RとＤ_Cの組み合わせに基づいて物体のタイプを識別する。この制御特徴と測定値Ｄ_RとＤ_Cを与えられて、制御プロセッサはステップ６０５でメモリーからしきい値Ｔ_Cを調べる。ステップ６０６で距離Ｄ_Cがしきい値Ｔ_Cより大きく、搭乗者に安全用拘束システム３８による損傷の危険がないことを示している場合、ステップ６０１が繰り返される。そうでない場合は、ステップ６０７で制御プロセッサが安全用拘束システム３８の起動を禁止する。本発明によれば、容量感知サブシステム４２を図７に示すような事前決定された資料に基づいた１群の曲線で構成することが可能である。次に、容量センサーの場合の、検出済みの実際の距離Ｄ_Rと容量による距離読みとり値Ｄ_Cと物体に関する１群の曲線の調査に基づいて、危険な展開領域内にある物体のタイプに関して正確な判断を下すことが可能となる。例えば、新聞紙を車両内のインフレータまたは他の衝撃点から６インチ離れたところに置いた場合、範囲感知サブシステム１０２だけが非展開状況を示す。しかしながら、容量感知サブシステム４２は危険領域に「人間」が存在することを検出できないし、したがって、安全用拘束システムの起動が禁止されるのを防止する。その結果、本発明による双対感知システムは、危険領域内に存在する手や頭や新聞紙などのさまざまな物体を識別することが可能である。物体の実際の距離やタイプに関する情報によって、インテリジェント型展開システムは、エアバッグのタイミングや展開に関する決定をすることが可能である。この２つの感知サブシステムを組み合わせることによって、車両安全システムで用いられる物体の距離や性質に関する読みとり値がより正確なものとなる。通常の技術を持つものにとっては、本発明の文脈における距離や容量などの物理量の測定には、本発明を実行するために実際の距離を長さ単位で、また容量をファラッド単位で特定する必要は必ずしも無いことが理解されよう。それどころか、感知された実際の分量は周波数や電圧や電流などのさまざまな物理単位でもよく、これによって感知された分量は感知される物体の距離の実際の変動に反応して変化する。請求の範囲１．安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システムであって、（ａ）基準点から物体の表面までの距離を測定する第１の位置センサーと；（ｂ）電場に影響する物体の特性に反応して基準点から物体までの距離の尺度を発生する第２の位置センサーと；（ｃ）第１の位置センサーと第２の位置センサーに動作可能に連結されて、距離測定値と距離尺度に反応して安全用拘束システムの起動を制御するコントローラと；を含む、前記システム。２．第１の位置センサーが感知素子として少なくとも１つの赤外線ビームを組み込む、請求項１に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。３．第１の位置センサーが感知素子として少なくとも１つの超音波ビームを組み込む、請求項１に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。４．第２の位置センサーが複数の電極を組み込んで、間に存在する電場に対する物体の影響を感知する、請求項１に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。５．第２の位置センサーが複数の電極の電気的容量に対する物体の影響を感知する、請求項４に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。６．第２の位置センサーが複数の電極を組み込んで、間に存在する電場に対する物体の影響を感知する、請求項２に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。７．第２の位置センサーが複数の電極の電気的容量に対する物体の影響を感知する、請求項６に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。８．距離測定値と前記距離尺度を合成した値がしきい値以内である場合に、コントローラが安全用拘束システムの起動を禁止する、請求項１に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。９．距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内である場合に、コントローラが安全用拘束システムの起動を禁止する、請求項２に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１０．距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内である場合に、コントローラが安全用拘束システムの起動を禁止する、請求項３に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１１．距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内である場合に、コントローラが安全用拘束システムの起動を禁止する、請求項４に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１２．距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内である場合に、コントローラが安全用拘束システムの起動を禁止する、請求項５に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１３．距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内である場合に、コントローラが安全用拘束システムの起動を禁止する、請求項６に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１４．距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内である場合に、コントローラが安全用拘束システムの起動を禁止する、請求項７に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１５．コントローラに動作可能に連結されて、距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内にあるときにそれを示す警告装置をさらに含む、請求項１に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１６．コントローラに動作可能に連結されて、距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内にあるときにそれを示す警告装置をさらに含む、請求項２に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１７．コントローラに動作可能に連結されて、距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内にあるときにそれを示す警告装置をさらに含む、請求項３に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１８．コントローラに動作可能に連結されて、距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内にあるときにそれを示す警告装置をさらに含む、請求項４に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１９．コントローラに動作可能に連結されて、距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内にあるときにそれを示す警告装置をさらに含む、請求項５に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。２０．コントローラに動作可能に連結されて、距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内にあるときにそれを示す警告装置をさらに含む、請求項６に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。２１．コントローラに動作可能に連結されて、距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内にあるときにそれを示す警告装置をさらに含む、請求項７に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。２２．安全用拘束システムの起動を制御する物体の位置を感知する方法であって、（ａ）基準点から物体の表面までの第１の距離を測定するステップと；（ｂ）近接した電場に対する物体の影響を感知することによって基準点から前記物体までの距離の尺度を発生するステップと；（ｃ）距離測定値と距離尺度に反応して安全用拘束システムの起動を制御するステップと；を含む、前記方法。２３．距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内である場合に安全用拘束システムの起動が禁止される、請求項２２に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体の位置を感知する方法。２４．距離尺度が複数の電極の容量を感知することによって発生される、請求項２２に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体の位置を感知する方法。２５．距離尺度が複数の電極の容量を感知することによって発生される、請求項２３に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体の位置を感知する方法。２６．距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内にある場合に警告装置が起動される、請求項２２に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体の位置を感知する方法。２７．距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内にある場合に警告装置が起動される、請求項２３に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体の位置を感知する方法。２８．距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内にある場合に警告装置が起動される、請求項２４に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体の位置を感知する方法。２９．距離測定値と距離尺度を合成した値がしきい値以内にある場合に警告装置が起動される、請求項２５に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体の位置を感知する方法。３０．安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知方法であって、（ａ）基準点から物体の表面までの距離に反応して第１の信号を発生するステップと；（ｂ）近接の電場に対する物体の影響に反応して第２の信号を発生するステップと；（ｃ）第１の信号と第２の信号に反応して安全用拘束システムの起動を制御するステップと；を含む、前記方法。３１．安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システムであって、（ａ）基準点から物体の表面までの距離の測定値に反応して第１の信号を発生する第１のセンサーと；（ｂ）電場に対する物体の影響に反応して第２の信号を発生する第２のセンサーと；（ｃ）第１のセンサーと第２のセンサーに動作可能に連結されて、第１の信号と第２の信号に反応して安全用拘束システムの起動を制御するコントローラと；を含む、前記システム。３２．安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システムであって、（ａ）基準点から物体の表面までの距離を測定する第１の手段と；（ｂ）電場に対する物体の影響を感知する第２の手段と；（ｃ）第１の手段と第２の手段に動作可能に連結されて、安全用拘束システムの起動を制御するコントローラと；を含む、前記システム。【図１】【図２】【図３】【図４】【図５】【図６】【図７】

Claims

【特許請求の範囲】１．安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システムであって、（ａ）基準点から物体の表面までの距離を測定する第１の位置センサーと；（ｂ）電場に影響する物体の特性に反応して基準点から物体までの距離を測定する第２の位置センサーと；（ｃ）第１の位置センサーと第２の位置センサーに動作可能に連結したコントローラーであって、第１及び第２の距離測定値に反応して安全用拘束システムの起動を制御する前記コントローラと；を含む、前記システム。２．第１の位置センサーが感知素子として少なくとも１つの赤外線ビームを組み込む、請求の範囲１に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。３．第１の位置センサーが感知素子として少なくとも１つの超音波ビームを組み込む、請求の範囲１に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。４．第２の位置センサーが複数の電極を組み込んで、間に存在する電場に対する物体の影響を感知する、請求の範囲１に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。５．第２の位置センサーが複数の電極の電気的容量に対する物体の影響を感知する、請求の範囲４に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。６．第２の位置センサーが複数の電極を組み込んで、間に存在する電場に対する物体の影響を感知する、請求の範囲２に記載の安全用拘束システム置の起動を制御する物体位置感知システム。７．第２の位置センサーが複数の電極の電気的容量に対する物体の影響を感知する、請求の範囲６に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。８．第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内である場合に、コントローラが安全用拘束システムの起動を禁止する、請求の範囲１に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。９．第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内である場合に、コントローラが安全用拘束システムの起動を禁止する、請求の範囲２に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１０．第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内である場合に、コントローラが前記安全用拘束システムの起動を禁止する、請求の範囲３に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１１．第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内である場合に、コントローラが安全用拘束システムの起動を禁止する、請求の範囲４に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１２．第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内である場合に、コントローラが安全用拘束システムの起動を禁止する、請求の範囲５に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１３．第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内である場合に、コントローラが安全用拘束システムの起動を禁止する、請求の範囲６に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１４．第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内である場合に、コントローラが安全用拘束システムの起動を禁止する、請求の範囲７に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１５．コントローラに動作可能に連結されて、第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内にあるときにそれを示す警告装置をさらに含む、請求の範囲１に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１６．コントローラに動作可能に連結されて、第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内にあるときにそれを示す警告装置をさらに含む、請求の範囲２に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１７．コントローラに動作可能に連結されて、第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内にあるときにそれを示す警告装置をさらに含む、請求の範囲３に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１８．コントローラに動作可能に連結されて、第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内にあるときにそれを示す警告装置をさらに含む、請求の範囲４に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。１９．コントローラに動作可能に連結されて、第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内にあるときにそれを示す警告装置をさらに含む、請求の範囲５に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。２０．コントローラに動作可能に連結されて、第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内にあるときにそれを示す警告装置をさらに含む、請求の範囲６に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。２１．コントローラに動作可能に連結されて、第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内にあるときにそれを示す警告装置をさらに含む、請求の範囲７に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体位置感知システム。２２．安全用拘束システムの起動を制御する物体の位置を感知する方法であって、（ａ）基準点から物体の表面までの第１の距離を測定するステップと；（ｂ）近接した電場に対する物体の影響を感知することによって基準点から物体までの第２の距離を測定するステップと；（ｃ）第１の距離測定値と第２の距離測定値に反応して安全用拘束システムの起動を制御するステップと；を含む、前記方法。２３．第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内である場合に安全用拘束システムの起動が禁止される、請求の範囲２２に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体の位置を感知する方法。２４．第２の距離が複数の電極の容量を感知することによって測定される、請求の範囲２２に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体の位置を感知する方法。２５．第２の距離が複数の電極の容量を感知することによって測定される、請求の範囲２３に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体の位置を感知する方法。２６．第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内にある場合に警告装置が起動される、請求の範囲２２に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体の位置を感知する方法。２７．第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内にある場合に警告装置が起動される、請求の範囲２３に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体の位置を感知する方法。２８．第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内にある場合に警告装置が起動される、請求の範囲２４に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体の位置を感知する方法。２９．第１の距離測定値と第２の距離測定値を合成した値がしきい値以内にある場合に警告装置が起動される、請求の範囲２５に記載の安全用拘束システムの起動を制御する物体の位置を感知する方法。