JP2002533697A - 乗員センサ - Google Patents

乗員センサ

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JP2002533697A
JP2002533697A JP2000590884A JP2000590884A JP2002533697A JP 2002533697 A JP2002533697 A JP 2002533697A JP 2000590884 A JP2000590884 A JP 2000590884A JP 2000590884 A JP2000590884 A JP 2000590884A JP 2002533697 A JP2002533697 A JP 2002533697A
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capacitance
electrode
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ジー． スタンレー，ジェームズ
エー．ジュニア ストッパー，ロバート
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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
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 電界センサ（１００）は車両座席（３）の中に組み込める少なくとも１個の電極（１０３）とその電極（１０３）に作用的に結合されている感知回路（１０６）を含み、そのときに少なくとも１個の電極（１０３）が少なくとも部分的にセンサの感度が好ましくは低下させている幼児シート（６００）、チャイルドシートまたは補助席のような対象物の近くにある少なくとも１つの領域を結合する。電導電極のない少なくとも１つの領域（１１２）が複数の領域（１１２）を含んでもよく、少なくとも１つの領域（１０２）は横方向に座席（３）を横切って伸びている。更に、複数の電極（１０３）がそれに組み込まれてもよく、それぞれが感知する特別の対象物に異なった感度を持ち、特別の対象物に最も感度がある特別の電極（１０３）の静電容量が調整している全静電容量をその対象物の存在の指示のために使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 技術分野 本発明は一般的には車両座席上の対象物を感知するための乗員センサに関し、
特に、電界に応答する乗員センサに関する。
【０００２】 発明の背景 車両は乗員の負傷を軽減する目的のために車両の衝突に応答して作動する自動
安全用拘束アクチュエータを内装してもよい。そのような自動拘束アクチュエー
タの例は、エアバッグ、シートベルト予張器および展開可能な膝当てを有してい
る。自動安全用拘束システムの一つの目的は、自動拘束システムが作動しなかっ
たときに衝突によって起こされる負傷よりも大きな負傷を自動拘束システムによ
って生じさせずに、乗員の負傷を軽減することである。一般的には、安全用拘束
システムの関連部品を交換する費用のため、更にその作動が乗員を負傷させる可
能性のために、負傷を軽減する必要があるときのみ自動安全用拘束アクチュエー
ターを作動させることが望ましい。このことは、展開時にエアーバッグに接近し
過ぎている乗員、即ち通常位から外れている乗員が関連する車両の衝突が相対的
に穏やかであっても、展開するエアーバックによって死傷し易いというエアーバ
ッグ拘束システムにおいて特に真実となる。例えば、衝突前に厳しい制動作用を
うけるシートベルトを締めていない乗員が展開時に特に位置からずれ易い。さら
に、子供、小柄な成人やひ弱な骨格を持った人々のように、小さい身長や虚弱な
体格の乗員は、エアーバッグインフレータが生起する負傷を特に負い易い。更に
、前部座席の乗員側のエアーバックに近接して通常位の後向き幼児シート（ＲＦ
ＩＳ）内で適切に保持された幼児も幼児シートの後面がエアーバックインフレー
タモジュールに非常に近いために、展開するエアーバックによって死傷し易い。
【０００３】 エアーバッグインフレータによって受ける乗員の負傷を軽減するための更に別
の技術は、乗員の存在および位置に応答するインフレータの作動を制御すること
であり、これによりインフレータの関連するリスクゾーンの外側に乗員がいる場
合にのみ、インフレータを作動させる。ＮＨＴＳＡのデータは、インフレータド
アから４〜１０インチ（約１０〜２５センチ）の距離よりも乗員が近い場合に、
エアバッグを作動させないならば、エアバックに極めて近傍にいることによって
起こる重傷は低減または除去できることを示唆している。エアバッグインフレー
タを作動させないためのこのようなシステムは、乗員を拘束する必要があるとき
には、エアバッグインフレータを作動させるようにする一方で、かかる識別を行
うためには、十分に敏感であって、かつ強力な乗員センサを必要としている。
【０００４】 斜方または側方衝撃衝突の幾つかの場合を除いては、展開したエアバッグシス
テムの交換に関連する不必要なコストと不便さゆえに、関連乗員が存在しなけれ
ば、自動安全用拘束アクチュエータを作動させないことが一般的に望ましい。こ
のようなシステムを導入する目的のために、乗員の存在を検出するまたは車両の
乗客座席内の非生物対象物を認識すめための種々の手段を従来技術が教示してい
る。たとえば、乗員の存在を検出するために、重量センサを座席の内部に組み込
む事ができる。
【０００５】 エアバッグインフレータによる乗員の受傷を軽減するための更なる別の技術は
、乗員の存在および位置に対応してエアバッグインフレータの膨脹速度または膨
脹量を制御する技術である。上述したように衝突の厳しさに対応して制御可能な
膨張システムと関連づけてこのような制御システムを使用するのが最も好ましく
、ここでは、特別の衝突の厳しさレベルによって指示されるが、小柄または軽量
の乗員または後ろ向きチャイルドシート内の幼児を害するかもしれない大幅にア
グレッシブなエアバッグインフレータ制御に優先するように、乗員位置の入力を
使用することができる。エアバッグインフレータを制御するためのこのようなシ
ステムは、強力かつ十分に精確であり、更に種々の乗員の着席姿勢および条件を
識別し、区別することのできる乗員位置センサを必要とする。
【０００６】 米国特許第５，０７１，１６０号および同第５，１１８，１３４号は、インフ
レータを制御する目的のために乗員の位置および／または速度の感知と自動車の
加速度の感知とを組み合わせることを教示している。これらの両特許は乗員の位
置を感知するために超音波距離測定の使用を例を用いて教示している。米国特許
第５，０７１，１６０号も受動赤外線乗員位置センサの使用を例示しているが、
一方米国特許第５，１１８，１３４号はマイクロ波センサの使用を教示している
。米国特許第５，３９８，１８５号は、それらに応答して安全用拘束アクチュエ
ータを制御するためのシステムにおいて、複数の乗員位置センサの使用を教示し
ている。
【０００７】 従来技術は、対象物の表面の位置を感知するために、対象物の表面から反射す
る１以上の超音波ビームの使用を教示している。米国特許第５，３３０，２２６
号は、多段エアバッグインフレータまたはこれに接続された逃がし弁を制御する
ために、計器盤に取り付けられた超音波距離センサと乗員位置を感知するための
頭上の受動赤外線センサとを組み合わせることを教示している。米国特許第５，
４１３，３７８号、同第５，４３９，２４９号および同第５，６２６，３５９号
は、エアバッグインフレータモジュールを制御する目的のためにダッシュボード
と座席に取り付けられた超音波センサ検出器の組み合わせを、乗員の位置と重量
を検出する他の座席センサとの組み合わせをしながら教示している。米国特許第
５，４８２，３１４号は、受動拘束用システムを稼働できないようにするか否か
を決定する目的のために、関連する信号処理と共に超音波センサと受動赤外線セ
ンサとの組み合わせを教示している。
【０００８】 従来技術はまた、対象物の表面の位置を感知するために、物体の表面で反射す
る赤外線ビームの使用を教示している。米国特許第５，４４６，６６１号、同第
５，４９０，０６９号は、対象物上の反射点で発信器により発信される赤外線ビ
ームを教示している。受信器は反射点から散乱される放射線を検出し、安全用拘
束システムの作動を制御する目的のために発信ビームと受信ビームの三角形に基
づいて発信器からの反射点の距離を測定する。これらの特許はまた、エアバッグ
インフレータシステムを制御する目的のために赤外線式乗員位置センサを加速度
センサと組み合わせることも教示している。米国特許第５，５４９，３２２号は
、光線式乗員センサをエアバッグのドアの中に組み込むことを教示している。更
に赤外線センサが自動焦点カメラの中で距離ファインダとして共通して使用され
ている。
【０００９】 米国特許第４，６２５，３２９号、同第５，５２８，６９８号、同第５，５３
１，４７２号の従来技術は、乗員の位置を検出するための画像システムの使用を
教示しており、両後者は、エアバッグインフレータを制御する目的のためにこの
情報を使用している。米国特許第５，５２８，６９８号、同第５，４５４，５９
１号、同第５，５１５，９３３号、同第５，５７０，９０３号、同第５，６１８
，０５６号は、関連するエアバッグインフレータを作動させない目的のために後
ろ向きの幼児シートの存在を検出する種々の手段を教示している。
【００１０】 従来技術はまた、乗員の存在、近接または位置を検出するための静電容量式感
知技術の使用を教示している。米国特許第３，７４０，５６７号は車両座席上に
置かれた人間の乗員と動物または荷物を区別する目的のために、座席基部と脊部
の中にそれぞれ組み込まれた電極の使用を静電容量応答回路と共に使用すること
を教示している。米国特許第３，８９８，４７２号は、乗員検知コンデンサを形
成するように車体と共同するように配設された金属電極を、乗員の存在に応答し
て関連静電容量の変化を感知する関連回路と共に有する乗員検知装置を教示して
いる。
【００１１】 米国特許第４，３００，１１６号は、車両の外側に近接する人間を検出するた
めの静電容量式センサの使用を教示している。米国特許第４，７９６，０１３号
は、車両の座席の基部と屋根との間で静電容量を感知する静電容量式搭乗検出器
を教示している。米国特許第４，８３１，２７９号は、人間の存在に関係した静
電容量の一時的な変化を探知するための容量応答制御回路を教示している。
【００１２】 米国特許第４，９８０，５１９号と同第５，２１４，３８８号は対象物の近接
を検出するための静電容量センサアレーの使用を教示している。米国特許第５，
２４７，２６１号は少なくとも１軸に関する点の位置を測定するための電界感応
センサの使用を教示している。米国特許第５，４１１，２８９号は、乗員の存在
を検出するために、座席の背部に組み込まれた静電容量センサの使用を教示して
いる。米国特許第５，５２５，８４３号は、乗員の存在を検出する目的のために
、座席の基部および背部に組み込まれた電極の使用を教示しているが、ここでは
検出回路が作動したときに電極は車両シャーシーから実質的に遮断されている。
【００１３】 米国特許第５，６０２，７３４号および同第５，８０２，４７９号は、電極間
の静電容量に対する乗員の影響力に基づいて乗員の位置を検出する目的のために
、乗員の上方に設けた電極アレーを教示している。米国特許第５，１６６，６７
９号は、センサの感応特性を調整するための感応部材として同電圧で駆動される
反射器を備えた静電容量式近接センサを教示している。
【００１４】 米国特許第５，７７０，９９７号は、対象物の存在を示す出力信号を発生する
ために、センサが反射電界を発生する、静電容量式車両搭乗員位置検出システム
を教示している。米国特許第３，９４３，３７６号、同第３，８９８，４７２号
、同第５，７２２，６８６号、同第５，７２４，０２４号もまた、自動車内の乗
員を検出するための静電容量型システムを教示している。
【００１５】 上述の参照米国特許が教示する方法に加えて、従来技術はまた、「電気技術者
用標準ハンドブック 第１２版」（Standard Handbook for Electrical Enginee
r 12th edition)、 D.G. Fink およびH.W. Beaty 共著、マグローヒル社１９８７
年刊、３−５７頁から３−６５頁、技術者用参照データ；ラジオ、エレクトロニ
クス、コンピュータおよび通信 第７版、E.C. Jorden 主著、Howard W. Sams,
１９８５年刊、１２−３頁から１２−１２頁に例示されるような種々の静電容量
測定手段を教示しており、共に引用により本明細書中に含まれる。
【００１６】 引用により本明細書に含まれる １９９６年刊「ＩＢＭシステムズ ジャーナル
、３５巻３号および４号」５８７−６０８頁に掲載された J.R. Smith の「フィ
ールド マイス(Field mice)：電界測定値からの手形状の抽出」は、非接触型三
次元位置測定用に使用される電界感知のコンセプトを、特にコンピュータへの三
次元位置入力を供給する目的のために人間の手の位置を感知するための電界感知
のコンセプトを説明している。静電容量式感知として共通して引用されるものは
、実際には、種々の電流通路に対応し、著者が「負荷モード」、「切替モード」
、「送信モード」と呼ぶものの識別機構を有している。切替モードにおいては、
低周波数で振動する電圧を送信電極に印加し、送信電極に誘起された変位電流を
電流増幅器を用いて計測し、その変位電流を感知している物体により調整する。
「負荷モード」においては、感知される対象物が、接地に対する送信電極の静電
容量を調整する。送信モードにおいては、送信電極は使用者の身体に接触し、こ
れはその後に直接的な電気接触によりまたは容量結合により、受信器に対し送信
器となる。
【００１７】 一態様においては、複数の静電容量センサは乗員への距離を感知するために使
用されるが、これらは乗員の位置を測定するためには、固定センサ部材の既知の
位置と組み合わせて三角形配置となる。このような静電容量センサ配置の問題の
一つは、センサと乗員の間の距離を検出するために、センサが既知安定性の誘電
率を使用することである。さらに乗員位置計測は、感知物体の質量中心と関連づ
けられる傾向を持つ。しかしながら、センサは極めて近い位置にある大きな金属
製装置や腕／脚によって妨害されることがある。したがって、乗員の位置に基づ
いてエアバッグインフレータを作動不可能にしたり、またはエアバッグインフレ
ータを作動して自動車の衝突センサからの作動化信号に応答して点火するように
する自動オン／オフスイッチとしてこれらのセンサが満足して作動するけれども
、静電容量式乗員位置センサの現在の態様は、乗員位置に基づく制御可能な膨張
を実現するには十分には正確ではなく、かつ強力ではない。
【００１８】 センサが濡れたり、特にセンサ近傍の水がアースに良好に結合したときには、
静電容量式センサを使用する乗員感知装置は大きな問題を有する。濡れた物体の
周波数依存応答は、センサマガジン（ Sensor magazine )の１９９６年１１月号
中の「電荷移動センサ」と題して H.Philipp が静電容量式センサ技術を述べた
記事に記載されている。座席背部と底部にあるセンサを使用する従来技術の静電
容量式センサ装置は、座席背部の角度が乗員の位置とは無関係にセンサ信号に変
化を生ずるので、前述したような問題を持っていると報告されている。
【００１９】 超音波センサや赤外線センサのような基準点と対象物表面間の距離を測定する
センサはまた、例えば、センサの近傍における乗員の四肢の存在により、また乗
員が持つスカーフや新聞のような物体の存在によって引き起こされるような、誤
測定を受け易い。これらの型式のセンサは、インフレータドアの近傍のリスクゾ
ーンをモニターするために使用することができるが、幾つかの不利益を受ける。
特に、赤外線をベースとした装置は通常、リスクゾーンの体積より遙かに狭いビ
ームを組み込んでいるので、リスクゾーン内のどこかにある対象物を信頼性良く
感知するには多数の光束が必要となることもある。多くの光束を組み込むと、余
分なコスト、複雑化、機能的に遅い応答を生ずる。さらには、インフレータ近傍
のリスクゾーンをモニターするならば、赤外線および超音波に基づく両センサが
インフレータドアの近傍にかなりの量のハードウェアを必要とする。
【００２０】 いくつかの従来技術の乗員検知システムは、助手席の乗員または対象物の型を
識別する、たとえば乗客席に正常に座った成人と後ろ向幼児シートとを区別する
ことを試みている。これは、可能性のある状態が非常に多数あるので、極めて困
難な仕事である。乗員の状態を識別するために距離測定を使用するセンサシステ
ムは、シートに座った乗員の形を非常に多くの可能性の中から識別するために、
空間内の相対的に少ない点についての情報を使用しようと試みる。特定の状態の
外表面は、乗員の上に毛布を投げたり、シートの位置をずらしたりするような簡
単なことを行うことによって劇的に変わるので、その結果は時には信頼性が無く
なる。乗員室内の可成の距離を横切るある種の距離感知を使用する感知システム
は、新聞、地図または浮いている風船などの対象物によってブロックされること
がある。一部の乗員位置検出システムは、直接のセンサ情報の欠落を時には補償
するが、予測できないまたは変則的な性能を引き起こすことができる複雑なアル
ゴリズムを組み込んでいる。
【００２１】 多くの乗員検出システムの欠点は、インフレータモジュールの周りのリスクゾ
ーンの中に乗員がいるかいないかを決定するために最も適切な情報をそのシステ
ムが集めないことである。乗客の上方に取り付けられ、しかも座席領域を見下ろ
す乗員検出システムはインフレータドアの周りの領域を直接モニターするには誤
った物理的遠近感を持っている。屋根取り付けセンサの理想的な組立が信頼性良
く乗員の全体位置を測定できるとしても（これは非常に困難な仕事であるが）イ
ンフレータドアと乗員間の実際の空間は乗員の身体によってセンサに対してはブ
ロックされている。
【００２２】 エアバッグインフレータの作動を制御するための規準が、部分的にはエアバッ
グインフレータに対する乗員の身体の接近に基づいたならば、頭上センサは簡単
には適切な情報を信頼性良く得ることはできない。超音波および光学感知機構を
単に使用するシステムは新聞によってブロックすることができる。ある種の形状
の超音波センサは、音度が環境によって変化するので、環境条件（温度、湿度、
標高）の影響を受ける。センサと乗員の間の明確な視線を必要とするいずれの検
出システムも、センサが乗員に見えることを必要とする。
【００２３】 これらを安定化するために、ＮＨＴＳＡはチャイルドシートの下にタオルを使
用することを推奨している。いくつかの従来技術の検出システムは座席に直接座
った乗員とチャイルドシートとを対応する圧力パターンにより区別している。チ
ャイルドシートの下に置かれたタオルやその他の物は、座席に直接座った乗員と
同様にチャイルドシートの圧力パターンを生じるが、静電容量式副検知システム
の電界センサに対しては相対的に小さい影響しか与えなかった。
【００２４】 従来技術の乗員検出システムの別の問題は、衝突前のブレーキの間にエアバッ
グを作動させないようにする能力がないことである。
【００２５】 本発明は車両座席に取り付け可能な少なくとも１本の電極とその電極に作用的
に接続されている感知回路を含む電界センサからなる乗員センサを提供すること
によって上記の問題を克服することである。その際にセンサの感度が好ましくは
低下している幼児シート、チャイルドシート、補助席のような対象物の近傍にあ
る少なくとも１領域を少なくともその１本の電極は少なくとも部分的に結合して
いる。電導性の電極なしの少なくとも１領域は複数の領域を含んでおり、少なく
ともその１領域は座席を横切って横方向に伸びていても良い。更に、複数の電極
は組み込まれていてもよく、それぞれが感知する特異対象物に対して異なった感
度を持っている。ただし、特異対象物に対して最も敏感である特異電極の静電容
量に支配されている全静電容量測定をその対象物の存在を指摘することに使用す
ることができる。
【００２６】 従って、本発明の目的は、正常に着席した乗員と後ろ向きの幼児シート、チャ
イルドシート、および補助席との改良した区別を提供できる改良型電界センサを
提供することである。本発明の他の目的は、液体によって座席をぬらすことに対
する、改良された不活性能を提供することである。
【００２７】 静電容量式感知サブシステムは例えば、客席に組み込まれたチャイルドシート
に向き合っているように座席底部カバー直上に大きな物体があるか否かを感知す
るために座席底部の中に静電容量センサを含んでいる。前向きの乗員が座席底部
の近傍で感知されない、あらゆるチャイルドシート（ＲＦＩＳ、前向きのチャイ
ルドシートおよび補助席を含む）が座席上に存在するか、または座席が空である
ときに起こるように、静電容量式感知サブシステムがエアバッグを作動しないよ
うにできる。
【００２８】 従って、静電容量式感知サブシステムは助手席上に正常に着席した前向きの乗
員がいるか否かの簡単な直接測定を提供する。座席底部の中の静電容量センサは
短い距離を有し、乗員の大きな表面がセンサに極めて接近したときにのみ乗員を
感知する。正常に座席カバー上に直接着席している乗員はセンサの近くにあるそ
の体の大きな表面を持っている。チャイルドシート上の幼児または子供は、全て
または大部分、座席底部表面から数インチ高く離れてその体を維持しており、こ
のことはセンサには比較的僅かの効果しか持たず、そのために正常に着席した乗
員を探知する欠陥がエアバッグを作動させない原因になっている。
【００２９】 静電容量式感知サブシステムは乗客座席上のチャイルドシート中の子供を容易
に区別する正常に着席した乗員の特性を感知している。感知のこの方法は極めて
有利であり、その理由はセンサ信号が旅客の誘電特性によって変動し、さらに同
じ方法で光学または超音波センサが感知する乗員の外からの横顔を簡単には感知
せずにその横顔は乗員の上に毛布を投げたり、座席位置を変更したりする事によ
って劇的に単純に変更する事ができる。このことは空の座席状況にも真実である
。座席底部の近くの誘電特性は、上に示したように毛布が引き起こしたようには
、乗員および座席上の対象物の横顔の変化には比較的に影響を受けない。センサ
は座席底部とともに動き、座席位置と座席後部角度は展開決定に影響を与えない
。
【００３０】 静電容量式感知サブシステムからの不正確な信号の一つの強力な発生源はチャ
イルドシート下の水分の存在である。この問題を軽減する一つの方法はセンサ上
の水からアースまでの距離がセンサ応答に顕著に影響しないような周波数で感知
することである。この問題を軽減する他の方法はセンサ下の泡の中にトラップさ
れた水が信号に影響しないように、センサの下に受動シールドまたはアースした
シールドを使用することである。従って、先行技術の静電気容量センサに比較し
て、本発明は湿った座席条件に対する改良型免除方法を提供している。
【００３１】 本発明のこれらおよびその他の目的、特徴および長所は添付図面を参照しなが
ら、好ましい態様の以下の詳細な記述を読んだ後にはより完全に理解できるであ
ろう。
【００３２】 好ましい態様の詳細な説明 図１を参照するに、乗員検出装置１０は、自動車１の座席３に前方を向いて正
常に座った乗員がいるか否かを識別する電界センサ１００を有している。
【００３３】 電界センサ１００は、座席カバー４３の下の座席底部４２の中、かつ発泡クッ
ション４４の上部に接近して設けられている。電界センサ１００は、検出の必要
があるチャイルドシートが取り付けられる他の座席位置にまた設置されることも
あるが、典型的には、乗員座席３の座席底部４２の中に設置される。電界センサ
１００は電子モジュール１０４に接続された静電容量感知パッド１０２を有する
が、その電子モジュール１０４は回路アース１１０に比較して静電容量感知パッ
ド１０２の静電容量測定を行うに必要な感知回路１０６を含んでおり、その後に
エアバッグインフレーターのような安全用拘束システムのために展開作動／不作
動の決定を行い、更に安全用拘束システムの作動を制御するためのコントローラ
ーにこの決定を伝えている。静電気容量感知パッド１０２は少なくとも１個の電
極１０３を含み、その中の少なくとも１個は感知回路１０６に接続されている。
【００３４】 作動中、座席３の座席底部４２の上に座った乗員は、電界センサ１００の静電
容量を十分に増大し、乗員の存在を指示する。静電容量感知センサ１０２は正常
に着席した大人のような座席底部４２上の大きな対象物に実質的に応答するよう
に、エアバッグ拘束システムが衝突時に有益であるように、適合させられており
、さらに車両座席上の後ろ向き幼児シート、チャイルドシート、補助席のような
対象物に実質的に応答しないように、エアバッグ拘束システムが衝突時には有益
でないように、適合させられている。
【００３５】 電界センサ１００はゆっくり応答する素材または対象物−例えばアースまでの
電導パスを有する湿った座席カバー−を感知しないような周波数でまたはパルス
長さで作動する。静電容量感知パッド１０２の容量を求めるために、連続波（Ｃ
Ｗ）システムでは、励起信号は連続サイン波または矩形波信号を含んでいる。典
型的には、連続波システムの中に使用する励起周波数は１ＭＨｚより大きい。電
界センサ１００はセンサ電極とその下のアース面のすぐ下の駆動シールドを使用
することによって、感知する水または座席３のなかのその下の他の対象物からシ
ールドされている。 静電容量感知パッド１０２は、例えば座席背部４５の中で、他の乗員感知応用
のために他に移すこともできる。
【００３６】 乗員センサ１０は成人から後ろ向き幼児シート（ＲＦＩＳ）６００を区別する
ことには有効であり、その理由は後ろ向きチャイルドシートの中の子供６０２は
座席底部４２の極めて近傍の大きな体表面積とその中に含まれる静電容量感知パ
ッド１０２を有さないからである。
【００３７】 例えば、図２は典型的な後ろ向きチャイルドシートまたは幼児シート中の子供
６０２の配置を示している。後ろ向き幼児シート６００の内部の着席中の輪郭６
０４は子供６０２の臀部が車両座席３の座席底部に極めて接近しているようにな
っている。通常は子供６０２と車両座席３の座席底部との間には数インチにも達
する顕著なギャップ６０６がある。チャイルドシート６００はプラスチック製で
あるので、座席自身は静電容量センサ１００によって直接的には感知されない。
子供６０２と車両座席３の座席底部４２との間のギャップ６０６が比較的小さい
ような後ろ向き幼児シート６００についてさえも、静電容量感知パッド１０２と
臀部以外の子供の全ての部分との間の顕著なギャップを内部の着席中の輪郭６０
４がなお生じている。子供６０２の表面の小さい部分のみが静電容量感知パッド
１０２の近くにあるので、静電容量センサで測定した静電容量は比較的に低く、
特に閾値静電容量Ｃｎｏｒｍ よりも小さい。
【００３８】 図３ａおよび３ｂ、連続的な導電性シートを含む基本的な静電容量感知パッド
１０２の後ろ向き幼児座席の感度は図３ｂに示す変更によって、特に静電容量感
知パッド１０２．１と子供６０２の間の小さいギャップ６０６のみを残している
後ろ向きチャイルド用または幼児用座席６００について、縮小することができる
。図３ｂを参照して、チャイルドシートが妥当に設置されている時に、そのギャ
ップが小さいチャイルドシート上のエリアは通常は車両シート背部４５からおよ
び全座席底部４２を横切って９および１２インチ間のゾーン内にある。静電気容
量感知パッド１０２．１は、最大感度のエリア内の電極１０３の領域１１２を除
くことによって、静電気容量感知パッド１０２．１の残存部分よりも敏感でない
このゾーンを作るように適応している。
【００３９】 従って、これが最悪の場合である後ろ向きチャイルドシート信号と正常に着席
した成人信号間の差違を増大している。例えば、長方形の溝が図３ｂに示されて
いるにもかかわらず、当業者はそのゾーン内で静電気容量感知パッド１０２．１
に変更することは、静電気容量パッド１０２．１の感度パターンに類似の効果を
与えるように、多様な形態と共に実行することができる。例えば、図４は導体を
電極１０３から離す複数の長方形のエリアを示している。
【００４０】 または、類似の変更した感度を有する電界センサ１００を座席底部４２内の複
数の静電容量感知パッド１０２と共に構成することができる。ただしその際に第
一の静電容量感知パッド１０２のみが子供とセンサ間のギャップ６０６を少なく
できるゾーンを感知し、第二の静電容量感知パッド１０２は座席底部４２の残り
の部分を感知する。全信号が比較的に低く、かつ第一の静電容量感知パッド１０
２からの信号が全信号を調整しているならば、車両座席３上の対応する対象物は
後ろ向き幼児シート６００に似ている。
【００４１】 電界センサ１００の近傍の座席３をぬらすことは、回路アース１１０に関して
電界センサ１００の静電容量に顕著な影響を及ぼし得る。例えば、座席３の座席
カバー４３が湿ると、静電容量測定が二つのメカニズムで影響を受ける。まず、
液体または水自身が高い誘電定数を持っており、静電容量感知パッド１０２の容
量を増加し、その増加を本発明は除外できない。しかしながら、本発明は第二の
メカニズムから生じた容量の増加を補償することができて、ただしその際に水は
座席シートカバー４３の電導度を増大し、その結果湿った座席カバー４３は静電
容量感知パッド１０２を横切って、しかも車両１（即ち座席枠４６）のアース点
に近くに伸びているならば、静電容量的にアースしたときでさえも、座席カバー
４３はアースした導体の様に働く。センサを横切ったアースした導体は静電容量
を劇的に増大する。センサを高周波数で作動させるならば、「アースした湿った
座席カバー」の影響を殆ど除去することができる。
【００４２】 従って、電界を変更することに比較的ゆっくり反応する対象物が感知されない
と言う方法で容量測定が行なわれるならば、アースした湿った座席カバー問題を
除くことができる。ゆっくり反応する対象物は数百ナノセカンドよりも長く電界
に完全に応答する必要がある対象物を包含している。連続波測定技術は約１ＭＨ
ｚより大きな周波数で操作することによってこのことを達成する事ができる。パ
ルス測定技術（電荷移動技術）は約２５０ナノセカンドよりも短いパルスを使用
することによってこのことを達成できる。湿った座席を横切る顕著な抵抗は約１
ＭＨｚよりも大きな周波数でアースした湿った座席カバーの効果を防御している
。
【００４３】 その効果を大幅に除いたときでも、座席クッションに吸収された液体−特に水
−を感知する可能性がなお残っている。図５を参照しながら、静電容量感知パッ
ド１０２の感知電極８０２は感知電極８０２の下の受動シールド８０４および／
または接地面８０６を使用することによって、座席クッション中の水から遮蔽さ
れている。受動シールド８０４は単純に感知電極８０２と同じ電圧で駆動される
感知電極８０２の導体の下にある第二の導体である。その結果は感知電極８０２
と受動シールド８０４の間の電界がないことになる。受動シールドが存在してい
る感知電極の側で静電容量感知パッド１０２の静電容量感知能力を受動シールド
８０４が除去している。静電容量感知パッド１０２は受動シールド８０４下の接
地面８０６で更に改善され、その結果受動シールド８０６を駆動する回路が矛盾
しない負荷を駆動している。
【００４４】 図５に示すように、駆動シールド８０４と感知電極８０２はほぼ同じ大きさで
あり、本質的に座席３上で感知する全エリアをカバーしている。または、静電気
容量感知パッド１０２の部材は座席３を越えてまばらに分布しており、従って、
座席３の上で感知する全エリアよりも小さいエリアをカバーしている。当業者は
静電容量感知パッド１０２およびその部材は本発明の教えからはずれることなく
、多様な形態の中で実施することができることを認める。
【００４５】 本発明の他の変化も可能である。例えば、多重電極も複数のパルス長さに使用
することができて、または周波数は静電容量測定を行うために使用しても良い。
上記のように、測定を低周波で行うならば、湿った座席カバーは劇的な効果を発
揮することがある。湿った座席カバーは高周波数での遙かに小さい影響を持つこ
ともできる。低周波数およびおよび高周波数両測定は座席が乾燥しているときに
は信頼が置ける。このようにして、高周波数および低周波数で行われた測定は座
席が湿っているかの指摘を与えることができる（即ち、高周波数容量測定が低周
波数容量測定よりもはるかに低いならば、座席は湿っている）。座席が湿ってい
るならば、可能／不可能決断を行うために使用される高周波数測定閾値は座席の
推定湿潤度を元にして増加することもできる
【００４６】 湿った座席はセンサからのフェース情報を使用することによって確認すること
ができる。更に、乗員区別閾値が電界センサ１００が探知した湿潤度に応答して
適用することができる。センサからの静電容量が正常に着席した成人の存在を指
示することに十分に大きくないならば、電界センサ１００は単独でまたは安全用
拘束システムの活性化をコントロールするために、特に安全用拘束システムの活
性化を不可能にするために、他のセンサと組み合わせて使用することもできる。
【００４７】 特定の態様を詳しく説明し、当業者はこれら詳細に対する種々の変更および代
替案がこの開示の全体的な教示に照らして成され得ることを理解するであろう。
従って、開示された特定の配置は、例示のみを意味し、かつ発明の範囲を制限す
るものでない事を意味し、発明の範囲は本明細書の開示から導き出される何れの
請求項およびその同等物の何れかおよび全部の全広がりとして付与される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の環境を示している。
【図２】 本発明に即した静電容量センサを組み込んだ車両座席上に設置さ
れた典型的な後ろ向きチャイルドシートの中の子供を示している。
【図３ａ】本発明による種々の静電容量センサパッド示している。
【図３ｂ】本発明による種々の静電容量センサパッド示している。
【図４】 本発明による別の静電容量センサパッド示している。
【図５】 本発明による静電容量センサの断面を示している。
【符号の説明】
１ 自動車 ３ 座席 １０ 乗員センサ ４２ 座席底部 ４３ 座席カバー ４４ 発泡クッション ４５ 座席背部 ４６ 座席枠 １００ 電界センサ １０２ 静電容量感知パッド １０２．１ 静電容量感知パッド １０３ 電極 １０３．１ 第一電極 １０３．２ 第二電極 １０４ 電子モジュール １０６ 感知回路 １１０ 回路アース １１２ 領域 ６００ 後ろ向き幼児シート ６０２ 子供 ６０４ 着席輪郭 ６０６ ギャップ ８０２ 感知電極 ８０４ 従動シールド ８０６ アース面
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１月１２日（２００１．１．１２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】 従来技術は、対象物の表面の位置を感知するために、対象物の表面から反射す
る１以上の超音波ビームの使用を教示している。米国特許第５，３３０，２２６
号は、多段エアバッグインフレータまたはこれに接続された逃がし弁を制御する
ために、計器盤に取り付けられた超音波距離センサと乗員位置を感知するための
頭上の受動赤外線センサとを組み合わせることを教示している。米国特許第５，
４１３，３７８号、同第５，４３９，２４９号および同第５，６２６，３５９号
は、エアバッグインフレータモジュールを制御する目的のためにダッシュボード
と座席に取り付けられた超音波センサを、乗員の位置と重量を検出する他の座席
センサとの組み合わせをしながら教示している。米国特許第５，４８２，３１４
号は、受動拘束用システムを稼働できないようにするか否かを決定する目的のた
めに、関連する信号処理と共に超音波センサと受動赤外線センサとの組み合わせ
を教示している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】 従来技術はまた、対象物の表面の位置を感知するために、物体の表面で反射す
る赤外線ビームの使用を教示している。米国特許第５，４４６，６６１号、同第
５，４９０，０６９号は、対象物上の反射点で発信器により発信される赤外線ビ
ームを教示している。受信器は反射点から散乱される放射線を検出し、安全用拘
束システムの作動を制御する目的のために発信ビームと受信ビームの三角形に基
づいて発信器からの反射点の距離を測定する。これらの特許はまた、エアバッグ
インフレータシステムを制御する目的のために赤外線式乗員位置センサを加速度
センサと組み合わせることも教示している。米国特許第５，５４９，３２３号は
、光線式乗員センサをエアバッグのドアの中に組み込むことを教示している。更
に赤外線センサが自動焦点カメラの中で距離ファインダとして共通して使用され
ている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】 米国特許第４，３００，１１６号は、車両の外側に近接する人間を検出するた
めの静電容量式センサの使用を教示している。米国特許第４，７９６，０１３号
は、車両の座席の基部と屋根との間で静電容量を感知する静電容量式搭乗検出器
を教示している。米国特許第４，８３１，２７９号は、人間の存在に関係した静
電容量の一時的な変化を探知するための静電容量応答制御回路を教示している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】 図３ａおよび３ｂを参照して、連続的な導電性シートを含む基本的な静電容量
感知パッド１０２の後ろ向き幼児座席の感度は図３ｂに示す変更によって、特に
静電容量感知パッド１０２．１と子供６０２の間の小さいギャップ６０６のみを
残している後ろ向きチャイルド用または幼児用座席６００について、縮小するこ
とができる。図３ｂを参照して、チャイルドシートが妥当に設置されている時に
、そのギャップが小さいチャイルドシート上のエリアは通常は車両シート背部４
５からおよび全座席底部４２を横切って９および１２インチ間のゾーン内にある
。静電気容量感知パッド１０２．１は、最大感度のエリア内の電極１０３の領域
１１２を除くことによって、静電気容量感知パッド１０２．１の残存部分よりも
敏感でないこのゾーンを作るように適応している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】 図６を参照して、類似の変更した感度を有する電界センサ１００を座席底部４
２内の複数の静電容量感知パッド１０２と共に構成することができる。ただしそ
の際に第一電極１０３．１を含む第一の静電容量感知パッド１０２のみが子供と
センサ間のギャップ６０６を少なくできるゾーンを感知し、第二電極１０３．２
を含む、第二の静電容量感知パッド１０２は座席底部４２の残りの部分を感知す
る。全信号が比較的に低く、かつ第一の静電容量感知パッド１０２からの信号が
全信号を調整しているならば、車両座席３上の対応する対象物は後ろ向き幼児シ
ート６００に似ている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】 その効果を大幅に除いたときでも、座席クッションに吸収された液体−特に水
−を感知する可能性がなお残っている。図５を参照しながら、静電容量感知パッ
ド１０２の感知電極８０２は感知電極８０２の下の受動シールド８０４および／
または接地面８０６を使用することによって、座席クッション中の水から遮蔽さ
れている。受動シールド８０４は単純に感知電極８０２と同じ電圧で駆動される
感知電極８０２の導体の下にある第二の導体である。その結果は感知電極８０２
と受動シールド８０４の間の電界がないことになる。受動シールドが存在してい
る感知電極の側で静電容量感知パッド１０２の静電容量感知能力を受動シールド
８０４が除去している。静電容量感知パッド１０２は受動シールド８０４下の接
地面８０６で更に改善され、その結果受動シールド８０４を駆動する回路が矛盾
しない負荷を駆動している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】 図５に示すように、駆動シールド８０４と感知電極８０２はほぼ同じ大きさで
あり、本質的に座席３上で感知する全エリアをカバーしている。または、静電気
容量感知パッド１０２の部材は座席３を越えてまばらに分布することができて、
従って、座席３の上で感知する全エリアよりも小さいエリアをカバーしている。
当業者は静電容量感知パッド１０２およびその部材は本発明の教えからはずれる
ことなく、多様な形態の中で実施することができることを認める。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】 本発明の他の変化も可能である。例えば、多重電極または複数のパルス長さ、
または周波数は静電容量測定を行うために使用しても良い。上記のように、測定
を低周波で行うならば、湿った座席カバーは劇的な効果を発揮することがある。
湿った座席カバーは高周波数での遙かに小さい影響を持つこともできる。低周波
数およびおよび高周波数両測定は座席が乾燥しているときには信頼が置ける。こ
のようにして、高周波数および低周波数で行われた測定は座席が湿っているかの
指摘を与えることができる（即ち、高周波数容量測定が低周波数容量測定よりも
はるかに低いならば、座席は湿っている）。座席が湿っているならば、可能／不
可能決断を行うために使用される高周波数測定閾値は座席の推定湿潤度を元にし
て増加することもできる
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】 本発明による静電容量センサを組み込んだ車両座席を示している
。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】 本発明による静電容量センサの態様を示している。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図６
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図６】 複数の電極を含む静電容量センサを示す。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図６】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６０／１３３，６３２ (32)優先日 平成11年５月11日(1999．5．11) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／１４３，７６１ (32)優先日 平成11年７月12日(1999．7．12) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＤＥ，ＪＰ Ｆターム(参考） 3B084 JA05 JC01 3B087 DE08 DE09 3D054 EE10 FF16

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ．車両座席内に設置できる、少なくとも１個の第一電極と
    を含む第一電界センサと、 ｂ．少なくとも１個の第一電極が、車両座席上の幼児シート(infant seat)、
    その車両座席上のチャイルドシート(child seat)、車両座席上の補助席からなる
    グループから選択された対象物に近接する、少なくとも一つの領域と少なくとも
    部分的に結合する、少なくとも１個の第一電極に作用的に結合した第一感知回路
    と、 を含む、乗員センサ。
  2. 【請求項２】 少なくとも一つの領域が、複数の領域を含む請求項１に記載
    の乗員センサ。
  3. 【請求項３】 少なくとも一つの領域が、車両座席上で少なくとも１個の第
    一電極を実質的に横切って横方向に延びている、請求項１に記載の乗員センサ。
  4. 【請求項４】 車両座席が、座席背部および座席底部を含み、少なくとも一
    つの領域がその座席背部と座席底部の交差点から９と１２インチの範囲で延びて
    いる、請求項１に記載の乗員センサ。
  5. 【請求項５】 少なくとも１個の第一電極が、複数の第一電極を含む、請求
    項１に記載の乗員センサ。
  6. 【請求項６】 複数の第一電極の少なくとも２個が、車両座席上の幼児シー
    ト、車両座席上のチャイルドシート、車両座席上の補助席からなるグループから
    選択された対象物に対して異なる感度を有する、請求項５に記載の乗員センサ。
  7. 【請求項７】 第一感知回路が、作用的に第一電極の少なくとも２個に結合
    している、請求項１に記載の乗員センサ。
  8. 【請求項８】 第一感知回路が、第一電極の少なくとも２個から別個の測定
    量を発生する、請求項７に記載の乗員センサ。
  9. 【請求項９】 別個の測定量が、静電容量の第一と第二の測定量を含む請求
    項８に記載の乗員センサ。
  10. 【請求項１０】 車両座席上の幼児シート、車両座席上のチャイルドシート
    、車両座席上の補助席から選択された対象物に対して、第一と第二の静電容量の
    合計測定量が、対象物に最も近い第一電極の一つからの、静電容量の第一および
    第二測定量の一つによって決定される、請求項９に記載の乗員センサ。
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