JP2007269261A - センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用シートに設けられたセンサ電極から放射される電気信号により発生するラジオノイズを低減することができるセンサ装置を提供する。
【解決手段】センサ装置は、車両用シートのヘッドレストに設けられたセンサ電極１１と、センサ電極１１と車両用シートに着座した乗員の頭部との間の静電容量を検出するための電気信号をセンサ電極１１に出力する静電容量検出回路２４と、車両に搭載されたラジオの選局周波数を入力する車両情報入力回路２５と、車両情報入力回路２５から入力した情報に基づいて、静電容量検出回路２４からセンサ電極１１に出力する電気信号の周波数を変更するＣＰＵ２１とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両用シートに設けられたセンサ装置に関する。

従来から、自動車等の車両用シートには、車両用シートに着座した乗員を好適に保持する等の目的で、車両用シート上の乗員を検出するためのセンサ装置が設けられたものがある。センサ装置により車両用シート上の乗員を検出して乗員の状態を判定することで、車両に衝撃が加わった場合にその対応を採ったり、乗員の体格に合わせて車両用シートを移動させたりすることが可能となる。

このようなセンサ装置として、例えば特許文献１には、ヘッドレストに対する乗員頭部の位置を検出するために、ヘッドレストの前部にセンサ電極を設けたものが開示されている。この構成であれば、センサ電極に対して乗員頭部が誘電体として作用するため、乗員頭部がヘッドレスト（センサ電極）に接近すれば、センサ電極から検出される静電容量が高くなる。このため、ヘッドレストに対して乗員頭部が接近したことを検出することができる。
特開２０００−３０９２４２号公報

ところで、一般に、センサ電極により検出される静電容量を、その値に応じた周波数や電圧等の電気信号に変換することが行われている。例えば、センサ電極の充放電を行い、その電圧変化に応じて発振回路を発振させ、容量変化に応じた発振状態の変化に基づいて検出する方法がある。

しかしながら、そのような場合、センサ電極に印加される電気信号の周波数が、車両に搭載されたラジオの選局周波数と重なれば、その周波数がラジオの雑音となり出力されてしまう虞があった。詳しくは、センサ電極に印加される電気信号が外部に放射され、その放射電波がラジオアンテナを介して信号としてラジオチューナに入力される。その電気信号の周波数とラジオの選局周波数とが一致、或いは近接している場合、ラジオチューナはセンサ電極から放射された電気信号とラジオの受信波とを区別できないため、２つの信号が混ざった音が出力される。

センサ電極に印加される電気信号により発生するラジオノイズを低減するために、電気信号の発生レベルを小さくすることや、センサ電極を小型化することが考えられる。そうすれば、センサ電極から放射される電気信号を抑制することができ、電気信号がラジオアンテナまで届かず、ラジオノイズの発生を低減することができる。しかし、そうすると、センサ電極による乗員頭部の検出性能が低下してしまう。また、センサ電極から放射される電気信号が届かない位置にラジオアンテナを設けることが考えられるが、そうするとラジオアンテナの位置が制限されてしまう。

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、車両用シートに設けられたセンサ電極から放射される電気信号により発生するラジオノイズを低減することができるセンサ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両用シート上の乗員を検出するためのセンサ装置であって、前記車両用シートに設けられたセンサ電極と、前記センサ電極と前記乗員との間の静電容量を検出するための電気信号を前記センサ電極に出力する静電容量検出回路と、車両に搭載されたラジオの選局周波数を入力する周波数入力回路と、前記周波数入力回路から入力した情報に基づいて、前記静電容量検出回路から出力する前記電気信号の周波数を変更する制御手段と、を備えたことを要旨とする。

上記構成によれば、車両に搭載されたラジオの選局周波数に基づいて、静電容量検出回路からセンサ電極に出力される電気信号の周波数が変更される。このため、静電容量検出回路からセンサ電極に出力される電気信号の周波数がラジオの受信周波数と一致してラジオノイズが発生するのを防止することができる。従って、センサ電極に出力される電気信号のレベルを小さくしたりセンサ電極を小型化したりすることで、センサ電極による検出性能を低下させることなく、また、ラジオアンテナを設ける位置が制限されることなく、センサ電極から放射される電気信号により発生するラジオノイズを低減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のセンサ装置において、前記制御手段は、前記電気信号と前記選局周波数との差が所定範囲内である場合に、前記静電容量検出回路から出力される前記電気信号の周波数を変更することを要旨とする。

上記構成によれば、本実施の形態では、センサ電極に出力される電気信号の周波数とラジオの選局周波数との差が所定範囲内である場合に、センサ電極に出力される電気信号の周波数が変更される。このため、電気信号の周波数が選局周波数に一致していなくても、選局周波数に近いためにラジオノイズが発生するのを防止することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のセンサ装置において、前記制御手段は、条件に応じて前記所定範囲を変更することを要旨とする。
上記構成によれば、ラジオアンテナの位置やラジオの受信周波数等の条件に応じて、センサ電極に出力される電気信号の周波数を変更するための閾値が変更される。このため、車両の状況に最適な周波数の切り替えが行われる。

本発明のセンサ装置によれば、車両用シートに設けられたセンサ電極から放射される電気信号により発生するラジオノイズを低減することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。図１に、本発明にかかるセンサ装置が搭載された車両用シート１の側面図を示す。この車両用シート１は、自動車等の車両の助手席側に配置されるものである。図１に示すように、車両用シート１は、座席シート２と、座席シート２に傾動可能に支持されたシートバック３と、シートバック３に対して支持されたヘッドレスト装置４とを備えている。

ヘッドレスト装置４は、シートバック３の上端部に設けられたヘッドレストステー６に支持されたヘッドレスト基部７と、ヘッドレスト基部７に対して車両前後方向に進退自在とされたヘッドレスト移動部８とを備えている。ヘッドレスト移動部８は、図中実線で示すようにヘッドレスト基部７に対して近接した位置と、図中２点鎖線で示すようにヘッドレスト基部７から離間した位置との間を移動可能とされている。車両に後方からの衝撃が加わらない通常運転時は、ヘッドレスト移動部８はヘッドレスト基部７に対して近接した位置（図中実線で示す位置）に配置されている。

上記ヘッドレスト装置４には、ヘッドレスト移動部８を移動させる伸縮機構９と、伸縮機構９を駆動するモータ１０と、ヘッドレスト移動部８の前面付近に設けられたセンサ電極１１と、モータ１０を制御するとともにセンサ電極１１からの検出信号を入力するＥＣＵ１２とが設けられている。

伸縮機構９は、略Ｘ字形状のアームで構成されており、その基端部がヘッドレスト基部７に固定され、その先端部がヘッドレスト移動部８に固定されている。そして、伸縮機構９は、モータ１０により駆動されることで、車両前後方向に伸縮するように構成されている。これにより、ヘッドレスト移動部８がヘッドレスト基部７に対して車両前後方向に進退移動する。

センサ電極１１は、電圧が加えられることで、測定対象物、即ち本実施の形態においては車両用シート１に着座した乗員の頭部との間に静電容量を形成する。センサ電極１１と乗員の頭部との間の距離が変化すると、センサ電極１１に形成される静電容量は変化する。

ＥＣＵ１２は、図示しない検出装置から後続車両の接近情報等の車両情報を入力し、自車両に後方からの衝突の可能性があるか否かを判定する。そして、ＥＣＵ１２は、自車両への後方からの衝突の可能性がある場合に、モータ１０を駆動してヘッドレスト移動部８を車両前方に移動させる。

また、ＥＣＵ１２は、センサ電極１１から静電容量変化に基づく信号を入力し、ヘッドレスト移動部８に乗員の頭部が接近したか否かを判定する。ＥＣＵ１２は、モータ１０を駆動してヘッドレスト移動部８を移動させているときに、センサ電極１１から入力した検出信号に基づいてヘッドレスト移動部８が乗員の頭部に接近したことを検出すると、その位置でヘッドレスト移動部８の車両前方への移動を停止させるようにモータ１０を制御する。

次に、上記車両用シート１の電気的構成について説明する。
図２に示すように、車両用シート１はＥＣＵ１２を備え、該ＥＣＵ１２には、前記モータ１０と、前記センサ電極１１と、電源装置１３と、カーオーディオ１４とが接続されている。

また、ＥＣＵ１２は制御手段としてのＣＰＵ２１を備え、該ＣＰＵ２１には、電源装置１３に接続された電源回路２２と、モータ１０に接続されたモータ駆動回路２３と、センサ電極１１に接続された静電容量検出回路２４と、車両に搭載されたカーオーディオ１４に接続された周波数入力回路としての車両情報入力回路２５とが接続されている。なお、本発明にかかるセンサ装置は、センサ電極１１と、静電容量検出回路２４と、車両情報入力回路２５と、ＣＰＵ２１とにより構成されている。

ＣＰＵ２１は、イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）を介して電源装置１３に接続されている。ＣＰＵ２１は、イグニッションスイッチのオン操作により、電源回路２２を介して電源装置１３から電源供給されるように構成されている。ヘッドレスト装置４は、イグニッションスイッチがオン操作されるごとに電源投入される。

また、ＣＰＵ２１は、モータ駆動回路２３を介してモータ１０に接続されている。ＣＰＵ２１は、モータ駆動回路２３を制御してモータ１０を駆動して伸縮機構９を伸縮させることで、上記ヘッドレスト移動部８を移動させる。

また、ＣＰＵ２１は静電容量検出回路２４を介してセンサ電極１１に接続されている。本実施の形態では、ＣＰＵ２１は、センサ電極１１の充放電を行うように、静電容量検出回路２４を制御する。そして、ＣＰＵ２１は、静電容量検出回路２４から、静電容量の変化に伴って変化するセンサ電極１１からの信号を入力し、センサ電極１１に乗員の頭部が接近したか否かを判定する。

具体的には、本実施の形態では、静電容量検出回路２４は、センサ電極１１に電圧を印加して充電するとともに、一定の周波数でセンサ電極１１の放電を行うように構成されている。そして、静電容量検出回路２４は、センサ電極１１の電圧が予め設定された所定値に下がるまで放電したときの電気信号の周波数のカウント値をＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、そのカウント値に基づいて、センサ電極１１に乗員の頭部が接近したか否かを判断する。

このため、センサ電極１１に乗員の頭部が接近していれば、センサ電極１１に形成される静電容量が増加するため、静電容量検出回路２４からＣＰＵ２１に入力される前記カウント値が大きくなる。この結果、ＣＰＵ２１は、センサ電極１１に乗員の頭部が接近したことを検出することができる。なお、本実施の形態では、ヘッドレスト装置４の起動時には、静電容量検出回路２４及びセンサ電極１１は起動されている。

また、ＣＰＵ２１は、車両情報入力回路２５を介してカーオーディオ１４に接続されている。カーオーディオ１４は、車両の前席側のフロントパネル等に搭載されている。カーオーディオ１４は、ラジオやＣＤプレイヤ（図示略）等の複数の音源を有しており、車両の乗員はこれらの音源を選択的に使用できるように構成されている。カーオーディオ１４は、該カーオーディオ１４を統括的に制御する制御部１４ａと、ラジオチューナ１４ｂとを含んでいる。ラジオチューナ１４ｂは、車両に設けられたラジオアンテナ１４ｃにより受信した受信信号のうち、車両の乗員により設定されたラジオチャンネルの選局周波数の受信信号のみを抽出して、音声を出力させるものである。なお、音源としてのラジオの選択及びラジオチャンネルの選択は、車両のフロントパネルに設けられた操作パネル画面（図示略）で、乗員により行われる。

また、図示は省略するが、車両情報入力回路２５には、自車両への後方からの接近情報が入力される。例えば、車両後部のバンパーにレーダーが設置されており、車両情報入力回路２５はそのレーダーから受信した信号に基づく信号をＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、車両情報入力回路２５から入力した信号に基づいて、自車両に後続車両が衝突する可能性があるか否かを判定する。

ＣＰＵ２１は、自車両に後続車両が衝突する可能性があると判定すると、乗員の頭部をヘッドレスト移動部８により保護するために、モータ駆動回路２３を制御してモータ１０を駆動し、前記ヘッドレスト移動部８を車両前方に移動させる。

そして、ＣＰＵ２１は、ヘッドレスト移動部８の移動中に、静電容量検出回路２４からセンサ電極１１の静電容量変化を検出する信号を入力し、センサ電極１１に乗員の頭部が接近したと判定すると、モータ駆動回路２３を制御してヘッドレスト移動部８を停止させる。

一方、ＣＰＵ２１は、車両情報入力回路２５からカーオーディオ１４に含まれるラジオの選局周波数を入力し、その情報に基づいて静電容量検出回路２４からセンサ電極１１に出力する電気信号の周波数を変更している。

詳しくは、ＣＰＵ２１は、車両情報入力回路２５を介してカーオーディオ１４の制御部１４ａにアクセスし、カーオーディオ１４において選択されているラジオの選局周波数情報を入手する。ラジオの選局周波数は、車両の乗員によりフロントパネルの操作画面上で、カーオーディオ１４の音源としてラジオが選択された上で、ラジオチャンネルが選択されることで設定されている。

そして、ＣＰＵ２１は、ラジオの選局周波数に基づいて、センサ電極１１の静電容量を測定するために静電容量検出回路２４からセンサ電極１１に出力される電気信号の周波数を変更する。本実施の形態では、ＣＰＵ２１は、ラジオの選局周波数と、静電容量検出回路２４がセンサ電極１１に出力する電気信号の周波数とを比較し、その差が１０（ｋＨｚ）よりも小さければ、電気信号の周波数を変更する。また、周波数の差が１０（ｋＨｚ）以上であれば、ＣＰＵ２１は電気信号の周波数を変更しない。本実施の形態では、ＣＰＵ２１には、２種類の周波数（例えば、一方の値が５００(ｋＨｚ)、他方の値が１(ＭＨｚ)）が設定されており、ＣＰＵ２１は電気信号の周波数を変更する場合は、設定されている一方の周波数から他方の周波数に変更する。

仮に、センサ電極１１に出力される電気信号の周波数がラジオの選局周波数と近い値である場合、ラジオチューナ１４ｂは、ラジオアンテナ１４ｃを介して、ラジオ電波と区別することなくセンサ電極１１からの放射電波を入力してしまう。特に、車両においてラジオアンテナ１４ｃがカーオーディオ１４に近い位置（例えば、リアガラス等）に設置されている場合は、ラジオアンテナ１４ｃはセンサ電極１１の放射電波を受信し易い。そうすると、ラジオチューナ１４ｂはノイズを出力してしまう。

この点、本実施の形態では、センサ電極１１に出力される電気信号の周波数、即ちセンサ電極１１の放射電波がラジオの選局周波数と近い値である場合には、前記電気信号の周波数はラジオの選局周波数と大きく異なる値に変更されるため、ラジオノイズの発生を防止することができる。

なお、本実施の形態では、ＣＰＵ２１は、カーオーディオ１４のラジオがオン状態とされたときと、ラジオがオン状態とされた上でラジオチャンネルが変更されたときに、上述したように選局周波数の情報を取得してセンサ電極１１に出力される電気信号の周波数を変更する。これにより、前記電気信号の周波数がラジオの選局周波数に近い値である場合、及び近い値に変更されてしまう場合に、確実に前記電気信号の周波数が変更される。このように、ＣＰＵ２１は、ラジオノイズが生じる虞があるときのみ、前記電気信号の周波数を変更するための処理を行うため、ＣＰＵ２１にかかる負荷が小さい。

次に、ＣＰＵ２１が行う周波数を変更する処理ついて説明する。
図３に示すように、先ず、ステップ１００において、イグニッションスイッチがオン操作されると、ヘッドレスト装置４に含まれるセンサ装置が起動される。そして、ＣＰＵ２１は、ステップ１１０に進み、カーオーディオ１４のラジオが起動されているか否かを判定する。

ＣＰＵ２１は、ラジオが起動されていると判定すれば（ステップ１１０，ＹＥＳ）、ステップ１２０に進み、車両情報入力回路２５を介してラジオの選局周波数の情報を入力する。また、ＣＰＵ２１は、ラジオが起動されていないと判定すれば（ステップ１１０，ＮＯ）、ステップ１００まで戻り、その後の一連の処理を行う。

そして、ＣＰＵ２１は、ステップ１２０の後、ステップ１３０に進み、静電容量検出回路２４からセンサ電極１１に出力される電気信号の周波数とラジオの選局周波数との差が、１０（ｋＨｚ）よりも小さいか否かを判定する。

ＣＰＵ２１は、周波数の差が１０（ｋＨｚ）よりも小さいと判定すれば、ステップ１４０に進み、センサ電極１１に出力する電気信号の周波数を変更する。また、ＣＰＵ２１は、ステップ１３０において、周波数の差が１０（ｋＨｚ）以上であると判定すれば、ステップ１１０まで戻り、その後の一連の処理を行う。ＣＰＵ２１は、車両用シート１の起動中は、上述したステップ１００〜ステップ１４０の処理を繰り返す。

本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）本実施の形態では、車両に搭載されたカーオーディオ１４に含まれるラジオの選局周波数に基づいて、静電容量検出回路２４からセンサ電極１１に出力される電気信号の周波数が変更される。このため、静電容量検出回路２４からセンサ電極１１に出力される電気信号の周波数がラジオの受信周波数と一致してラジオノイズが発生するのを防止することができる。従って、センサ電極１１に出力される電気信号のレベルを小さくしたりセンサ電極１１を小型化したりすることで、センサ電極１１による検出性能を低下させることなく、また、ラジオアンテナ１４ｃを設ける位置が制限されることなく、センサ電極１１から放射される電気信号により発生するラジオノイズを低減することができる。

（２）本実施の形態では、センサ電極１１に出力される電気信号の周波数とラジオの選局周波数との差が１０（ｋＨｚ）よりも小さい場合に、センサ電極１１に出力される電気信号の周波数が変更される。このため、電気信号の周波数が選局周波数に一致していなくても、選局波数に近いためにラジオノイズが発生するのを防止することができる。

なお、本実施形態は上記構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・上記実施の形態では、ＣＰＵ２１は、センサ電極１１に出力される電気信号の周波数とカーオーディオ１４に含まれるラジオの選局周波数との差が１０（ｋＨｚ）よりも小さい場合に、センサ電極１１に出力される電気信号の周波数を変更する場合について説明したが、ＣＰＵ２１が他の態様で周波数を変更するように構成してもよい。例えば、選択されたラジオチャンネルに応じて、センサ電極１１に出力する電気信号の周波数を変更するように構成してもよい。

・上記実施の形態では、ＣＰＵ２１は、センサ電極１１に出力される電気信号の周波数とラジオの選局周波数との差が１０（ｋＨｚ）よりも小さい場合に、センサ電極１１に出力される電気信号の周波数を変更する場合について説明したが、この電気信号を変更するための閾値としての周波数の差は１０（ｋＨｚ）に限定されない。また、ＣＰＵ２１は、条件に応じてこの周波数の差（閾値）の値を変更してもよい。例えば、ラジオアンテナ１４ｃがセンサ電極１１に近い位置に変更された場合、ラジオアンテナ１４ｃはセンサ電極１１の放射電波を受信し易くなるため、ＣＰＵ２１は１０（ｋＨｚ）よりも小さい閾値に設定し直せば良い。また、ＣＰＵ２１は、カーオーディオ１４に含まれるラジオが受信可能な周波数帯域内に対応して周波数の差を設定すればよい。更には、ＣＰＵ２１は、センサ電極１１による乗員の頭部の検出性能を向上させるために、センサ電極１１に出力する信号のレベルを高くした場合、ＣＰＵ２１は１０（ｋＨｚ）よりも小さい閾値に設定し直せば良い。そうすると、車両の状況やセンサ装置の状態に応じた最適な周波数の切り替えが行われるため、センサ電極１１の検出精度の保持・向上を実現しながら、ラジオノイズを確実に低減することが可能となる。

・上記実施の形態では、ＣＰＵ２１は、センサ電極１１に出力される電気信号の周波数を２種類設定できる構成としたが、３種類以上設定できるようにしてもよい。
・上記実施の形態では、ＣＰＵ２１は、カーオーディオ１４に含まれるラジオのオン操作時及びラジオチャンネルの変更時のみ、ラジオの選局周波数情報の取得及びその情報に基づく電気信号の周波数の変更を行うものとしたが、ＣＰＵ２１は他のタイミングでこの処理を行ってもよい。例えば、ＣＰＵ２１は、ラジオが起動されていなくても一定時間毎にこの処理を行ってもよいし、カーオーディオ１４が起動されたタイミングでこの処理を行ってもよい。そうすれば、ラジオがオン状態とされたとき、ラジオノイズが確実に発生しない。

・上記実施の形態では、車両用シート１に着座した乗員の頭部を検出するためにヘッドレストにセンサ電極１１が設けられたセンサ装置について説明したが、他の態様のセンサ装置としてもよい。例えば、センサ電極をシートバックや座席シートに設け、車両用シートに着座した乗員の体格を検出するためのセンサ装置としてもよい。

・上記実施の形態では、センサ装置を備えた車両用シート１が車両の助手席に適用された場合について説明したが、車両用シート１を運転席や後部座席等、車両内の他の座席に適用してもよい。

ヘッドレスト装置を説明するための車両シートの側面図。 ヘッドレスト装置の電気的構成を示すブロック図。 ＣＰＵが実行する処理を説明するフロー図。

符号の説明

１…車両用シート、１１…センサ電極、２１…ＣＰＵ（制御手段）、２４…静電容量検出回路、２５…車両情報入力回路（周波数入力回路）。

Claims (3)

1. 車両用シート上の乗員を検出するためのセンサ装置であって、
   前記車両用シートに設けられたセンサ電極と、
   前記センサ電極と前記乗員との間の静電容量を検出するための電気信号を前記センサ電極に出力する静電容量検出回路と、
   車両に搭載されたラジオの選局周波数を入力する周波数入力回路と、
   前記周波数入力回路から入力した情報に基づいて、前記静電容量検出回路から出力する前記電気信号の周波数を変更する制御手段と、
   を備えたことを特徴とするセンサ装置。
2. 前記制御手段は、前記電気信号と前記選局周波数との差が所定範囲内である場合に、前記静電容量検出回路から出力される前記電気信号の周波数を変更することを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記制御手段は、条件に応じて前記所定範囲を変更することを特徴とする請求項２に記載のセンサ装置。

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