JP2007055294A - 車両用乗員検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高精度な乗員情報を容易に検知することができるとともに、そのための構成を簡素化することができる乗員検知装置を提供する。
【解決手段】 車両のシートベルト３の表面には、該シートベルト３の引出量の値を示す表示情報からなるマーキング４が施されている。カメラ１２は、座席１に着座した乗員２と、該乗員２に装着されたシートベルト３のマーキング４とを撮像する。制御部１３は、カメラ１２によって撮像して得た画像データから乗員２及びマーキング４を読み取り、該乗員２の位置と該マーキング４によって示されるシートベルトの引出量とから乗員２の体格及び姿勢を含む乗員情報を検知する。そして、制御部１３は、その乗員情報をエアバッグ装置１４に出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば車両のエアバッグの展開制御に用いられる車両用乗員検知装置に関するものである。

近年、車両の多くはエアバッグが搭載され、車両衝突時における高い乗員安全性が確保されている。通常、エアバッグは、平均的な体格の大人がシートベルトを着用した姿勢で着座している状態を想定して展開態様（展開速度、展開形状、展開量など）が設定されている。しかし、エアバッグの展開態様が同一に設定されていると、子供がチャイルドシートやジュニアシートに着座している場合はもちろん、大人であっても、小柄で細身な体格の乗員と大柄で恰幅の良い乗員とで比較しても明らかなように、乗員の体格や姿勢などによってエアバッグから受ける衝撃の度合いが異なる。このため、全ての乗員に対して最適な態様でエアバッグを展開させることが望ましい。

そこで従来、例えば特許文献１に記載の乗員検知装置を用いて乗員の体格、着座姿勢、チャイルドシートの搭載有無などの乗員情報を検知し、その結果に基づいてエアバッグの展開制御を行うシステムが提案されている。

この乗員検知装置は、座席への乗員の着座有無を検出する着座センサと、該座席におけるシートベルトの装着有無を検出するベルト検出センサと、シートベルトの引出量を検出する引出量検出センサを備え、これらセンサによる検出結果に基づいて乗員情報を検知する。そして、検知された乗員情報に基づいてエアバッグの展開態様が制御される。
特開２００２−２５５０１０号公報

ところが、こうした従来の乗員検知装置では、乗員情報を検知するために、着座センサ、ベルト検出センサ及び引出量検出センサといった多数のセンサを車両に設けなければ成らない。しかも、着座センサによって乗員の姿勢を検出するためには座席に対する荷重分布を測定する必要があるため、一つの座席に対して多数の着座センサが必要となる。さらに、荷重分布だけでは網羅できない着座姿勢や乗員が子供の場合などには、その旨を正確に検知できないおそれもある。

また、シートの前後位置や、着座姿勢によってもシートベルトの引出量が変化するため、引出量検出センサによって乗員の体格を検知するためには、シートの前後位置を検出するシートポジションセンサや、シートのリクライニング角度を検出するリクライニング検出センサなどを併用するなどして、こうした要因に対する補正処理を行う必要もある。それゆえ、乗員情報を高精度に検知するためには、複雑な処理が必要となってしまう。

よって、従来の乗員検知装置では、乗員情報を検知するための部材が多数必要であるとともに、乗員情報を高精度に検知することが難しい。
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高精度な乗員情報を容易に検知することができるとともに、そのための構成を簡素化することができる車両用乗員検知装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、引出量の値を示す表示情報からなるマーキングが表面に設けられたシートベルトと、座席に着座した該乗員及び該乗員に装着されたシートベルトの前記マーキングを撮像する撮像手段と、該撮像手段によって撮像された画像データから前記乗員及び前記マーキングを読み取り、該乗員の位置と該マーキングによって示されるシートベルトの引出量とから乗員の体格及び姿勢を含む乗員情報を検知する検知制御手段とを備えることを要旨とする。

上記構成によると、着座状態にある乗員の画像データに基づいて乗員情報が検知されるため、該乗員の体格や姿勢を容易且つ高精度に検知することが可能となる。また、シートベルトに設けられたマーキングと乗員とを撮像手段によって撮像することにより乗員の体格及び姿勢を含む乗員情報が検知されるため、乗員の荷重分布を検出するための多数の着座センサや、シートベルトの引出量を検出する引出量検出センサなどが不要となる。よって、乗員情報を検知するための構成も簡素化することが可能となる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の車両用乗員検知装置において、前記マーキングはシートベルトの引出方向に沿って所定間隔毎に設けられ、前記検知制御手段は、前記撮像手段によって撮像された画像データから読み取ることが可能な全てのマーキングの平均値を算出し、その算出値に基づいてシートベルトの引出量を検出することを要旨とする。

上記構成によると、画像データから読み取ることが可能な全てのマーキングの平均値からシートベルトの引出量が検出され、その引出量と乗員の位置とに基づいて該乗員の乗員情報が検知される。このため、シートベルトの引出量が高精度に検出可能となり、乗員の体格及び姿勢をより高精度に検知可能となる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の車両用乗員検知装置において、前記撮像手段は赤外線カメラであり、前記マーキングは赤外線反射塗料をシートベルトに塗布することによって構成されていることを要旨とする。

上記構成によると、車両室内の明暗を問わずして、乗員情報を安定して検知することができる。

以上詳述したように、本発明によれば、高精度な乗員情報を容易に検知することができるとともに、そのための構成を簡素化することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３に基づき詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、車両室内には座席１に着座する乗員２を拘束するシートベルト３が設けられ、該シートベルト３の表面には、赤外線反射塗料を塗布することによって構成されたマーキング４が施されている。図２に示すように、このマーキング４は、シートベルト３が延びる方向に沿って所定間隔ΔＬ毎に設けられ、それぞれ異なるマーキングパターンで構成されている。具体的には、例えば図２において第１パターン４ａ〜第５パターン４ｅとして示すように、各パターン４ａ〜４ｅは、シートベルト３の引き出し長さ（引出量）を絶対値で示す２値コードによって構成されている。より詳しくは、例えば第１パターン４ａによってシートベルト３の引出量が「Ｌ」として示されている場合、第２パターン４ｂでは、シートベルト３の引出量は、「Ｌ＋ΔＬ」として示されている。このため、こうしたマーキングパターンからシートベルト３の引出量が判定可能となる。

図１に示すように、車両用乗員検知装置（乗員検知装置）１１は、車両室内（例えばインナミラー内）に配設されて座席１に着座する乗員２を撮像する撮像手段としてのカメラ１２と、該乗員２を照明する投光器１６と、該カメラ１２と電気的に接続された検知制御手段としての制御部１３とを備えている。

本実施形態においてカメラ１２は、近赤外線カメラによって構成され、制御部１３からの作動信号に基づいて、乗員２の頭部、肩部、腕部、胸部などの身体的特徴と、乗員２に装着されたシートベルト３とを撮像可能となっている。また、投光器１６は、赤外線ＬＥＤなどの赤外線照明機器によって構成され、制御部１３から作動信号が入力されると乗員２を照明する。そして、カメラ１２は、乗員２を撮像すると、その画像データを制御部１３に出力する。なお、カメラ１２は、車両室内における全ての座席１に対する乗員２の着座状態を撮像可能となっており、一つのカメラ１２によって全ての乗員を撮像可能となっていてもよいし、複数（例えば各座席に対応した数）のカメラ１２によってそれぞれ乗員を撮像可能となっていてもよい。すなわち、乗員検知装置１１は、単数または複数のカメラ１２を備えた構成となっている。ちなみに図１においては、運転者を撮像対象とした例を示す。なお、カメラ１２は、インナミラー内に限らず、撮像対象となる乗員２の身体的特徴及びシートベルト３に設けられたマーキング４を撮像可能な位置であればどこに配設されてもよい。

制御部１３は、具体的には図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるコンピュータユニットであり、車両に衝撃が加わった際にその衝撃から乗員２を保護すべく車両に設けられたエアバッグ装置１４と電気的に接続されている。また、制御部１３のＲＯＭなどの記録部には、小柄、大柄、細め、太め及び中肉中背の男女がそれぞれ座席１に着座した状態を撮像した場合や、チャイルドシートやジュニアシート使用時における子供の着座状態を撮像した場合に得られると考えられる基準身体情報が予め記録されている。なお、この基準身体情報には、各乗員の正常な姿勢はもちろん、その他の複数パターンの姿勢も含まれている。

こうした制御部１３は、カメラ１２及び投光器１６の作動制御を行うとともに、該カメラ１２から入力される画像データに基づいて乗員検知処理を行う。そして、制御部１３は、その乗員検知処理によって得られた乗員データ（乗員情報）をエアバッグ装置１４に出力する。

エアバッグ装置１４は、制御部１３からの入力される乗員データに基づき、対応する座席のエアバッグの展開態様制御を行う。具体的には、エアバッグ装置１４は、乗員データに基づいて展開速度、展開圧力、展開方向、展開量、展開形状などの展開態様を制御し、作動時には該乗員２に最適と考えられる態様でエアバッグを展開させる。

そこで、制御部１３によって行われる乗員検知処理を、図３に示すフローチャートに従って詳細に説明する。なお、制御部１３は、予め設定された所定時間毎に定期的にこの乗員検知処理を行う。

まず、ステップＳ１において制御部１３は、車両のエンジンが駆動中であるか否かを判断する。そして、制御部１３は、エンジンが停止している場合にはここでの処理を一旦終了し、エンジンが駆動中であればステップＳ２において、投光器１６に対して作動信号を出力して該投光器１６によって乗員２を照明するとともに、カメラ１２に対して作動信号を出力して該カメラ１２を作動させ、乗員２の画像データを取得する。すなわち、制御部１３は、エンジンが駆動したことをトリガとして以下の各処理を行うようになっている。換言すれば、乗員検知装置１１は、エンジンの駆動をトリガとして作動する。

続くステップＳ３において制御部１３は、取得した画像データと予め記録された基準身体情報とを比較することにより、乗員２の姿勢と大まかな体格（細め、太めなど）とを判定する。詳しくは、制御部１３は、乗員２の顔位置と身体の輪郭線等に近似する基準身体情報を選択し、その基準身体情報によって示される姿勢と体格を、乗員２の姿勢及び大まかな体格として判定する。また、制御部１３は、画像データに基づき、乗員２がチャイルドシートやジュニアシートなどを装着しているか否かについても検知する。

さらにステップＳ４において制御部１３は、シートベルト３の表面に施されたマーキング４のうち、画像データから読み取ることができるマーキングパターンに基づき、シートベルト３の引出量を算出する。具体的には、制御部１３は、例えば図２に示す２点鎖線で示す領域Ｐ内のパターンを読み取り可能な場合には、第１パターン４ａ〜第５パターン４ｅのうち第２〜第４パターン４ｂ〜４ｄを読み取る。そして、第２〜第４パターン４ｂ〜４ｄによって示される引出量の平均値を算出する。すなわちこの場合、制御部１３は、第３パターン４ｃによって示される引出量を平均値として算出する。

そして、ステップＳ５において制御部１３は、画像データにおける乗員２の姿と算出したシートベルト３の引出量とから乗員２の総合的な体格（細め、太めに加えて大柄、小柄など）を判定する。具体的には、例えば小柄で細身な乗員２が正常姿勢で座席１に着座している場合、シートベルト３の引出量は少なくなる。一方、大柄で太めの乗員２が正常姿勢で座席１に着座している場合、シートベルト３の引出量は多くなる。このため、制御部１３は、こうしたシートベルト３の引出量から、乗員２の体格を高精度に検知可能となる。よって、制御部１３は、画像データにおける乗員２の姿とシートベルト３の引出量とから、乗員２の総合的な体格を検知可能となる。

制御部１３は、こうした一連の処理によって乗員２の姿勢及び体格を判定すると、ステップＳ６において乗員２の姿勢及び体格を示す乗員データをエアバッグ装置１４に出力する。また、制御部１３は、乗員２がチャイルドシートやジュニアシートなどを装着している旨を検知した場合には、その旨を示す乗員データをエアバッグ装置１４に出力する。このため、エアバッグ装置１４は、その乗員データに基づいて、対応する座席のエアバッグの展開制御を行うこととなる。なお、本実施形態においてエアバッグ装置１４は、乗員データに乗員２がチャイルドシートを装着している旨が含まれている場合には、対応する座席１に対する展開動作を行わないようになっている。

したがって、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）着座状態にある乗員２の画像データに基づいて該乗員２の体格や姿勢などの乗員データが検知されるため、該乗員２の体格や姿勢を容易且つ高精度に検知することができる。また、シートベルト３に設けられたマーキング４と乗員２とをカメラ１２によって撮像することにより乗員２の体格及び姿勢を含む乗員データが検知されるため、乗員２の荷重分布を検出するための多数の着座センサや、シートベルト３の引出量を検出する引出量検出センサなどが不要となる。よって、乗員データを検知するための構成も簡素化することができる。

（２）制御部１３は、画像データから読み取ることが可能な全てのマーキング４のマーキングパターンの平均値からシートベルト３の引出量を算出する。そして、制御部１３は、その算出したシートベルト３の引出量と乗員２の位置とに基づいて該乗員２の体格や姿勢を検知する。このため、シートベルト３の引出量が高精度に検出可能となり、乗員２の体格及び姿勢をより高精度に検知することができる。

（３）カメラ１２は近赤外線カメラによって構成されている。このため、車両室内の明暗を問わずして乗員２を撮像することができ、該乗員２の乗員データを安定して検知することができる。しかも、赤外線反射塗料によってマーキング４が施されているため、該マーキング４を乗員２に視認不能とすることができ、該マーキング４によるシートベルト３の意匠性低下も抑止することができる。

（４）乗員検知装置１１はエンジンの駆動状態でのみ作動するため、該乗員検知装置１１による無駄な電量消費を抑制することができる。
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。

・ 制御部１３は、画像データから読み取り可能な全てのマーキングパターンの平均値からシートベルト３の引出量を算出することに限らない。例えば、制御部１３は、画像データから読み取り可能な全てのマーキングパターンのうち、シートベルト３の引出口に最も近いマーキングパターンに基づいてシートベルト３の引出量を算出するようになっていてもよい。

・ マーキング４を構成する各マーキングパターンは、必ずしも絶対値で表示されている必要はない。例えば図４に示すように、第１パターン４ａ及び第４パターン４ｄを絶対値を示すパターンで構成し、第２パターン４ｂ、第３パターン４ｃ及び第５パターン４ｅを相対値を示すパターンで構成するなど、絶対値と相対値とが混在するマーキングパターンでマーキング４が構成されていてもよい。このようにした場合、制御部１３は、絶対値で示されたマーキングパターン（絶対値パターン）を画像データから少なくとも１つ読み取ることができれば、その絶対値パターンを基準として相対値で示されたマーキングパターン（相対値パターン）が施された位置の引出量を算出することができる。なお、絶対値パターンが設けられる間隔は図４に示したものに限らず、例えば１つおきであったり、３つおきであったりしてもよい。要は、乗員２の撮像時に、カメラ１２によって少なくとも１つの絶対値パターンを常に撮像することができるようになっていればよい。

・ カメラ１２は近赤外線カメラに限らず、またマーキング４も赤外線反射塗料に限定されない。
・ 図１に２点鎖線で示すように、例えば表示器やブザーなどの報知器１５を制御部１３に接続し、制御部１３は、カメラ１２から入力される画像データに基づき、乗員２がシートベルト３を装着していない旨を認識した際には、該報知器１５を作動させてその旨を乗員２に報知するようになっていてもよい。なお、報知器１５は、新たに設けられてもよいし、車両室内に設けられた既存の報知器を流用したものであってもよい。また、制御部１３は、何らかの原因によってカメラ１２が乗員２を正常に撮像できない場合に報知器１５を作動させてその旨を報知するようになっていてもよい。

・ 前記実施形態において乗員検知装置１１は、エンジンの駆動をトリガとし、エンジンの駆動状態においてのみ作動する。しかし、乗員検知装置１１は、例えば車両室内に設けられたエンジン始動操作のためのキーシリンダにイグニッションキーが装着されたことをトリガとして作動したり、車両が走行し始めたことをトリガとして作動したりするようになっていてもよい。すなわち、乗員検知装置１１は、エアバッグ装置１４の作動が必要となる可能性がある状態において作動するようになっていればよい。

・ 乗員検知装置１１は、エアバッグ装置１４によるエアバッグ展開制御の用途に用いられることに限定されず、例えば、車両に衝撃が加わった際にシートベルト３を巻き取り、これにより乗員２の拘束を確実なものとするシートベルト緊張装置に適用されてもよい。具体的には、シートベルト緊張装置と制御部１３とを電気的に接続し、制御部１３から該シートベルト緊張装置に対して乗員データを出力させるようにする。このようにすれば、シートベルト緊張装置は、乗員データに基づいてシートベルト３の巻き取り量を制御可能となるため、より好適な態様で乗員２を拘束することが可能となる。

・ 例えばシートベルト３に設けられたマーキング４を省略した場合、制御部１３は、乗員２の姿のみをもって該乗員２の体格や姿勢を検知することとなるため、マーキング４を施した場合に比べると体格の検知精度が低くなる。しかし、こうした検知精度の低下を許容可能であれば、必ずしもシートベルト３にマーキング４を施す必要はなく、この場合には、制御部１３の処理負担を減らすことができる。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
（１） 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用乗員検知装置において、前記検知制御手段は、前記撮像手段によって前記マーキングを検出できないときには、シートベルトが非装着状態であると判断してその旨を報知する報知制御を行うこと。この（１）に記載の技術的思想によれば、シートベルトの装着を乗員に促すことができる。

（２） 請求項１〜３、上記（１）のいずれか１項に記載の乗員検知装置において、当該車両用乗員検知装置は、エンジン駆動状態において作動すること。この（２）に記載の技術的思想によれば、車両用乗員検知装置は必要なときにのみ作動させることができる。

（３） 座席に着座した該乗員を撮像するとともに、シートベルトの引出量の値を示す表示情報からなり該乗員に装着されたシートベルトの表面に設けられたマーキングを撮像する撮像手段と、該撮像手段によって撮像された画像データから前記乗員及び前記マーキングを読み取り、該乗員の位置と該マーキングによって示されるシートベルトの引出量とから乗員の体格及び姿勢を含む乗員情報を検知する検知制御手段とを備えることを特徴とする車両用乗員検知装置。

（４） 上記（３）に記載の車両用乗員検知装置において、前記検知制御手段は、シートベルトの引出方向に沿って所定間隔毎に設けられたマーキングのうち、前記撮像手段によって撮像された画像データから読み取ることが可能な全てのマーキングの平均値を算出し、その算出値に基づいてシートベルトの引出量を検出すること。

（５）上記（３）または（４）に記載の車両用乗員検知装置において、前記撮像手段は赤外線カメラであること。
（６） 車両の座席に着座した該乗員を撮像する撮像手段と、該撮像手段によって撮像された画像データに基づき、該乗員の位置及び状態から乗員の体格及び姿勢を含む乗員情報を検知する検知制御手段とを備えることを特徴とする車両用乗員検知装置。

（７） 引出量の値を示す表示情報からなり、引出方向に沿って所定間隔毎に設けられたマーキングが表面に設けられたことを特徴とするシートベルト。この（７）に記載の技術的思想によれば、上記車両用乗員検知装置による高精度な乗員の体格及び姿勢の検知を可能とすることができる。

本発明の一実施形態の概略構成を示す図。 同実施形態のシートベルトに設けられたマーキングの一例を示す図。 同実施形態の検知制御手段によって行われる乗員検知処理を示すフローチャート。 他の実施形態のシートベルトに設けられたマーキングの一例を示す図。

符号の説明

１…座席、２…乗員、３…シートベルト、４…マーキング、１１…車両用乗員検知装置、１２…撮像手段としてのカメラ、１３…検知制御手段としての制御部。

Claims (3)

1. 引出量の値を示す表示情報からなるマーキングが表面に設けられたシートベルトと、座席に着座した該乗員及び該乗員に装着されたシートベルトの前記マーキングを撮像する撮像手段と、該撮像手段によって撮像された画像データから前記乗員及び前記マーキングを読み取り、該乗員の位置と該マーキングによって示されるシートベルトの引出量とから乗員の体格及び姿勢を含む乗員情報を検知する検知制御手段とを備えることを特徴とする車両用乗員検知装置。
2. 前記マーキングはシートベルトの引出方向に沿って所定間隔毎に設けられ、前記検知制御手段は、前記撮像手段によって撮像された画像データから読み取ることが可能な全てのマーキングの平均値を算出し、その算出値に基づいてシートベルトの引出量を検出することを特徴とする請求項１に記載の車両用乗員検知装置。
3. 前記撮像手段は赤外線カメラであり、前記マーキングは赤外線反射塗料をシートベルトに塗布することによって構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用乗員検知装置。

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