JP2009050461A - ヘッドレスト位置調整装置およびヘッドレスト位置調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドレストと人体との間の距離や頭部の形状にかかわらずに短時間で高精度なヘッドレストの位置調整を行うこと。
【解決手段】ヘッドレスト位置調整装置１００は、静電容量センサ部１０と駆動モータ部３０とを備え、静電容量センサ部１０は、第１および第３検知電極１１，１３と検出回路２０とを備える。第１検知電極１１はヘッドレスト４３の前面側上部に配置されて人体４８の頭部４９の頭頂部４９ａ近傍との間の静電容量を検知し、第３検知電極１３は前面側下部に配置されてこの頭頂部４９ａ近傍以外の人体４８の各部位との間の静電容量を検知する。ヘッドレスト４３が初期状態から移動すると、検出回路２０が頭部４９の頭頂部４９ａの位置（頭頂部位置）を検出してヘッドレスト４３の頭部４９に対する適正位置を決定するため、短時間で高精度な位置調整ができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両の座席に備えられたヘッドレストの位置を調整するヘッドレスト位置調整装置およびヘッドレスト位置調整方法に関し、特にヘッドレストの位置を自動的に適切な状態に調整することができるヘッドレスト位置調整装置およびヘッドレスト位置調整方法に関する。

従来より、例えば自動車等の車両の座席に備えられたヘッドレストの位置を調整するものとして、次のようなものが知られている。すなわち、下記特許文献１に開示されているヘッドレストを調節するための装置は、乗員の頭部位置を検知するためのヘッドレスト内に配置されている二つのコンデンサプレートを含むセンサを有して構成され、これら二つのコンデンサプレートは、ヘッドレスト内に上下に配置されている。

乗員の頭部は、これらのコンデンサプレートが一部分であるコンデンサによって誘電体として作用し、一方のコンデンサプレートのセンサ信号の増加が他方のコンデンサプレートのセンサ信号の減少と同時に生じる限りは、ヘッドレストの高さ位置が、引っ込められているヘッドレストを伴う定位置（すなわち、背もたれに最も近い位置）から出発して変化するように調節される構成とされている。

特開２０００−３０９２４２号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示されているヘッドレストを調節するための装置では、二つまたは三つのコンデンサプレートによって、それぞれ頭部と検知電極との間の静電容量を測定して位置調整に利用するとされている。このため、ヘッドレストに配置されたコンデンサプレートと頭部との間の距離が離れている状態の場合は、コンデンサプレートと頭部全体の静電容量を検出することとなり、ヘッドレストを上下に動かしても検出される静電容量には顕著な変化が生じず、ヘッドレストを適正位置に調節することが困難であるという問題がある。

また、この装置では、ヘッドレストからみた頭部（後頭部）の形状が、頭部中心位置が最もヘッドレストに近い球体状であることを前提としたものであるため、例えば頭部（後頭部）の形状が平らな形をしていたり、あるいはそのようにシートに着座する人の場合は、頭部中心位置が特定できず、同様に適正位置に調節することが困難である。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、人体の頭部とヘッドレストとの間の距離や頭部の形状にかかわらずにヘッドレストを短時間で確実に適正位置に調整することができるヘッドレスト位置調整装置およびヘッドレスト位置調整方法を提供することを目的とする。

本発明に係るヘッドレスト位置調整装置は、車両の座席に備えられたヘッドレストの前面側上部に少なくとも一つ設けられ、前記座席に着座した人体と前記ヘッドレストとの間の静電容量を検知する上部検知電極と、前記ヘッドレストの前面側下部に少なくとも一つ設けられ、前記人体と前記ヘッドレストとの間の静電容量を検知する下部検知電極と、前記上部検知電極および前記下部検知電極からの検知信号に基づいて、前記人体の頭部の頭頂部位置を検出する検出回路と、前記検出回路からの検出結果に応じて、前記ヘッドレストの前記座席に対する位置を前記頭頂部位置を基準にした前記頭部に対しての適正位置に調整する位置調整手段とを備えたことを特徴とする。

本発明に係るヘッドレスト位置調整装置は、以上のように構成することにより、人体の頭部の頭頂部位置を基準にして、ヘッドレストの座席に対する位置を頭部に対しての適正位置に自動的かつ確実に調整することができる。このため、人体の頭部とヘッドレストとの間の距離や頭部の形状にかかわらずにヘッドレストを短時間で確実に適正位置に調整することができる。

また、自動的にヘッドレストの位置を頭部に対する適正位置に調整することができるため、ヘッドレスト位置未調整による衝突時などにおける乗員の頸椎損傷などの事故防止を図ることができる。さらに、上部検知電極および下部検知電極からの静電容量値に基づいて頭部の頭頂部位置を確実に検出し、この頭頂部位置を基準にしてヘッドレストの位置調整を行うことができるので、人体の肩や首の位置、あるいは座高の高さなどの様々な要因に左右されずに高精度な位置調整を行うことができる。

なお、前記検出回路は、前記上部検知電極からの検知信号に基づく前記頭部の頭頂部近傍との間の静電容量が示す静電容量値を、前記下部検知電極からの検知信号に基づく前記頭頂部近傍以外の人体の部位との間の静電容量が示す静電容量値と比較して、前記頭頂部位置を検出する構成とされていてもよい。

前記位置調整手段は、前記上部検知電極からの静電容量値と、前記下部検知電極からの静電容量値との比較値が、あらかじめ設定されたしきい値の範囲に含まれないときは、該比較値が該しきい値の範囲に含まれるまで前記ヘッドレストを上方向または下方向に移動させ、前記検出回路は、該比較値が該しきい値の範囲に含まれるときに前記頭頂部位置を決定する構成とされていてもよい。

前記上部検知電極は、前記ヘッドレストの前面側上部における該前面に沿った水平方向両端近傍位置に設けられた第１および第２検知電極からなり、前記下部検知電極は、前記ヘッドレストの前面側下部における該前面に沿った水平方向両端間中央近傍位置に設けられた第３検知電極からなる構成とされていてもよい。

前記位置調整手段は、前記ヘッドレストの前記適正位置への移動を開始する前に、該ヘッドレストを前記座席に対する最上部位置または最下部位置に移動させる構成とされていてもよい。

前記検出回路は、前記上部検知電極および前記下部検知電極とそれぞれ接続され、各検知電極により検知された静電容量を示す情報を出力する複数の静電容量検知回路と、これら複数の静電容量検知回路からの前記情報に基づく静電容量値を用いて前記頭頂部位置を演算し、演算結果情報に応じた信号を前記位置調整手段に出力する演算処理回路とを備えて構成されていてもよい。

また、前記検出回路は、前記第１、第２および第３検知電極とそれぞれ一対一に接続され、各検知電極により検知された静電容量を示す情報を出力する複数の静電容量検知回路と、これら複数の静電容量検知回路からの前記情報に基づく静電容量値を用いて前記頭頂部位置を演算し、演算結果情報に応じた信号を前記位置調整手段に出力する演算処理回路とを備えて構成されていてもよい。

前記複数の静電容量検知回路は、それぞれ検知電極により検知された静電容量を電圧に変換するＣ−Ｖ変換回路と、該Ｃ−Ｖ変換回路からのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とを備えて構成されていてもよい。

また、前記上部検知電極および前記下部検知電極の該前面側とは反対側の該ヘッドレストの内部側にそれぞれ設けられ、各検知電極の外部環境変化による静電容量変化を抑制する複数の補助電極をさらに備え、該複数の補助電極は、各検知電極と同等の電位が与えられている構成とされていてもよい。

また、少なくとも前記下部検知電極の近傍位置における前記ヘッドレストの前記座席側にさらに前記補助電極を設けた構成とされていてもよい。

本発明に係るヘッドレスト位置調整方法は、車両の座席に備えられたヘッドレストの前面側上部に少なくとも一つ設けられた上部検知電極および前記ヘッドレストの前面側下部に少なくとも一つ設けられた下部検知電極によって、前記座席に着座した人体と前記ヘッドレストとの間の静電容量を検知し、検知された静電容量を示す前記上部検知電極および前記下部検知電極からの検知信号に基づいて、前記人体の頭部の頭頂部位置を検出し、検出された前記頭頂部位置を基準にして前記ヘッドレストの前記座席に対する位置を前記頭部に対しての適正位置に調整することを特徴とする。

本発明に係るヘッドレスト位置調整方法は、以上のように構成されることにより、人体の頭部の頭頂部位置を基準にして、ヘッドレストの座席に対する位置を頭部に対しての適正位置に自動的かつ確実に調整することができる。このため、人体の頭部とヘッドレストとの間の距離や頭部の形状にかかわらずにヘッドレストを確実に適正位置に調整することができる。

また、自動的にヘッドレストの位置を頭部に対する適正位置に調整することができるため、ヘッドレスト位置未調整による衝突時などにおける乗員の頸椎損傷などの事故防止を図ることができる。さらに、上部検知電極および下部検知電極からの静電容量値に基づいて頭部の頭頂部位置を確実に検出し、この頭頂部位置を基準にしてヘッドレストの位置調整を行うことができるので、人体の肩や首の位置、あるいは座高の高さなどの様々な要因に左右されずに高精度な位置調整を行うことができる。

本発明によれば、人体の頭部の頭頂部位置を基準にして、ヘッドレストの座席に対する位置を頭部に対しての適正位置に自動的かつ確実に調整することができ、人体の頭部とヘッドレストとの間の距離や頭部の形状にかかわらずにヘッドレストを確実に適正位置に調整することができるヘッドレスト位置調整装置およびヘッドレスト位置調整方法を提供することが可能となる。

以下、添付の図面を参照して、本発明に係るヘッドレスト位置調整装置およびヘッドレスト位置調整方法の好適な実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置を配置した車両の座席の例を示す概略図、図２は同ヘッドレスト位置調整装置の一部のヘッドレストにおける配置例を示す説明図、図３は同ヘッドレスト位置調整装置の全体構成の例を示すブロック図である。

また、図４は、同ヘッドレスト位置調整装置の検出回路における静電容量検知回路内のＣ−Ｖ変換回路の構成例を示すブロック図、図５は同ヘッドレスト位置調整装置の検出回路の動作波形の例を示す動作波形図、図６は同ヘッドレスト位置調整装置の動作を説明するための動作説明図である。

図１および図２に示すように、第１実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置１００は、車両などの座席４０に設けられ、例えば座席４０のヘッドレスト４３に配置された静電容量センサ部１０と、座席４０の背もたれ部４１に配置された駆動モータ部３０とを備えて構成されている。なお、この第１実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置１００においては、静電容量センサ部１０と駆動モータ部３０は、例えばハーネス２９により電気的に接続されている。

静電容量センサ部１０は、例えば基板１９の一方の面側に形成された上部検知電極である第１検知電極１１および下部検知電極である第３検知電極１３と、この基板１９の他方の面側に形成された検出回路２０とを備えて構成され、座席４０の着座部４２に着座した人体４８の所定部位（例えば、首部４８ａや肩部４８ｂなどの頭部４９（図６参照）とは異なる部位）や頭部４９（特に頭頂部４９ａ）を検出する。すなわち、静電容量センサ部１０は、人体４８の所定部位および頭部４９とヘッドレスト４３（具体的には、頭部４９と第１および第３検知電極１１，１３）との間の静電容量を検知する。

基板１９は、例えばフレキシブルプリント基板、リジッド基板またはリジッドフレキシブル基板により構成されており、第１および第３検知電極１１，１３は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）またはエポキシ樹脂などの絶縁体からなる基板１９上にパターン形成された銅、銅合金またはアルミニウムなどの導電体からなる。

第１および第３検知電極１１，１３は、例えばヘッドレスト４３の前面側に配置され、第１検知電極１１は前面側上部に、第３検知電極１３は前面側下部にそれぞれ配置されている。具体的には、第１検知電極１１は、ヘッドレスト４３の前面側上部におけるこの前面に沿った水平方向両端間中央近傍位置に配置され、第３検知電極１３は、ヘッドレスト４３の前面側下部におけるこの前面に沿った水平方向両端間中央近傍位置に配置されている。

各検知電極１１，１３は、矩形状に形成されており、座席４０に着座した人体４８の所定部位や頭部４９との間の静電容量を検知し、この頭部４９の頭頂部４９ａの位置（頭頂部位置）を検出することができるように構成されている。そして、ヘッドレスト位置調整装置１００は、各検知電極１１，１３からの検知信号に基づく静電容量が示す静電容量値を用いて、頭部４９の頭頂部位置を検出し、座席４０に対するヘッドレスト４３の位置を、この頭頂部位置を基準にした頭部４９に対する適正位置に調整する。

検出回路２０は、第１および第３検知電極１１，１３からの検知信号に基づいて（すなわち、各検知電極１１，１３からの検知信号によりそれぞれ示される静電容量値を相対的に比較して）、上述した頭部４９の頭頂部位置を検出する。なお、第１検知電極１１は主に頭部４９の頭頂部４９ａ近傍の静電容量を検知し、第３検知電極１３は頭部４９の頭頂部４９ａ以外の人体４８の部位（例えば、首部４８ａや肩部４８ｂ）の静電容量を検知する。

具体的には、検出回路２０は、例えば第３検知電極１３により検知された静電容量値から第１検知電極１１により検知された静電容量値を減算した値を比較値とし、この比較値があらかじめ設定されたしきい値より上の範囲にあるか下の範囲にあるか（すなわち、しきい値より上に含まれるか下に含まれるか）を判断して頭頂部位置を検出する。その他、検出回路２０は、第３検知電極１３により検知された静電容量値と第１検知電極１１により検知された静電容量値とを比較したり、第３検知電極１３により検知された静電容量値に定数を乗算したものを第１検知電極１１により検知された静電容量値に他の定数を乗算したもので除算したりして、頭頂部位置を検出するようにしてもよい。

この検出回路２０は、例えば図３に示すように、第１および第３検知電極１１，１３とそれぞれ一対一で接続され、各検知電極１１，１３により検知された静電容量を示す情報を出力する複数の静電容量検知回路２１，２３と、これら静電容量検知回路２１，２３と接続され、各静電容量検知回路２１，２３から出力された情報に基づく静電容量値を用いて頭部４９の頭頂部位置を演算し、演算結果情報に応じてヘッドレスト４３を頭部４９に対する適正位置に移動させたり停止させたりするための制御信号を駆動モータ部３０のモータ駆動回路（図示せず）に出力する演算処理回路２８とを備えて構成されている。

複数の静電容量検知回路２１，２３は、それぞれ、例えば第１および第３検知電極１１，１３によって検知した静電容量（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）に変換するＣ−Ｖ変換回路２１ａ，２３ａと、これらＣ−Ｖ変換回路２１ａ，２３ａからの電圧を示すアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路２１ｂ，２３ｂとを備えて構成されている。

各静電容量検知回路２１，２３は、各検知電極１１，１３と人体４８の頭部４９や首部４８ａまたは肩部４８ｂとの間の静電容量に応じてデューティー比が変化するパルス信号を生成するとともに平滑化して検知信号を出力する。演算処理回路２８は、例えばＣＰＵやＦＰＧＡなどからなり、各静電容量検知回路２１，２３からの検知信号に基づく静電容量値を相対的に比較して、頭部４９の頭頂部位置を検出するとともに、駆動モータ部３０に対してヘッドレスト４３の位置を変化させるための演算結果に基づく制御信号を出力する。

各静電容量検知回路２１，２３のＣ−Ｖ変換回路２１ａ，２３ａは、図４に示すように、静電容量Ｃに応じてデューティー比が変化するものであり、例えば一定周期のトリガ信号ＴＧを出力するトリガ信号発生回路１０１と、入力端に接続された静電容量Ｃの大きさによってデューティー比が変化するパルス信号Ｐｏを出力するタイマー回路１０２と、このパルス信号Ｐｏを平滑化するローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０３とを備えて構成されている。

タイマー回路１０２は、例えば２つの比較器２０１，２０２と、これら２つの比較器２０１，２０２の出力がそれぞれリセット端子Ｒおよびセット端子Ｓに入力されるＲＳフリップフロップ回路（以下、「ＲＳ−ＦＦ」と呼ぶ。）２０３と、このＲＳ−ＦＦ２０３の出力ＤＩＳをＬＰＦ１０３に出力するバッファ２０４と、ＲＳ−ＦＦ２０３の出力ＤＩＳでオン／オフ制御させるトランジスタ２０５とを備えて構成されている。

比較器２０２は、トリガ信号発生回路１０１から出力される図５に示すようなトリガ信号ＴＧを、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３によって分割された所定のしきい値Ｖｔｈ２と比較して、トリガ信号ＴＧに同期したセットパルスを出力する。このセットパルスは、ＲＳ−ＦＦ２０３のＱ出力をセットする。

このＱ出力は、ディスチャージ信号ＤＩＳとしてトランジスタ２０５をオフ状態にし、各検知電極１１，１３およびグランドの間を、各検知電極１１，１３の対接地静電容量Ｃおよび入力端と電源ラインとの間に接続された抵抗Ｒ４による時定数で決まる速度で充電する。これにより、入力信号Ｖｉｎの電位が静電容量Ｃによって決まる速度で上昇する。

入力信号Ｖｉｎが、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３で決まるしきい値Ｖｔｈ１を超えたら、比較器２０１の出力が反転してＲＳ−ＦＦ２０３の出力を反転させる。この結果、トランジスタ２０５がオン状態となって、各検知電極１１，１３に蓄積された電荷がトランジスタ２０５を介して放電される。

したがって、このタイマー回路１０２は、図５に示すように、各検知電極１１，１３および接近した人体４８の頭部４９や首部４８ａまたは肩部４８ｂとの間の静電容量Ｃに基づくデューティー比で発振するパルス信号Ｐｏを出力する。ＬＰＦ１０３は、この出力を平滑化することにより、図５に示すような直流の検知信号Ｖｏｕｔを出力する。こうして各Ｃ−Ｖ変換回路２１ａ，２３ａから出力された検知信号Ｖｏｕｔは、各Ａ／Ｄ変換回路２１ｂ，２３ｂにてディジタル信号に変換される。なお、図５中において、実線で示す波形と点線で示す波形は、前者が後者よりも静電容量が小さいことを示しており、例えば後者が物体接近状態を示している。

駆動モータ部３０は、各静電容量検知回路２１，２３からの検知信号Ｖｏｕｔによって、頭部４９の頭頂部４９ａの頭頂部位置を演算し、この頭頂部位置に基づく頭部４９に対しての適正位置にヘッドレスト４３を移動させたり停止させたりする演算処理回路２８からの制御信号に基づいて、図示しない駆動モータを制御して、ヘッドレスト４３の座席４０に対する位置を、上記適正位置に変化させるモータ駆動回路と、このモータ駆動回路の制御により、ヘッドレスト４３の位置を実際に移動させる駆動モータとを備えて構成されている。駆動モータは、具体的には、ヘッドレスト４３の支持軸４３ａを上下方向、左右方向および前後方向に移動自在に駆動する。

なお、駆動モータ部３０は、ヘッドレスト４３の適正位置への移動開始前の初期状態においては、例えばヘッドレスト４３を、座席４０に対する最上部位置（ヘッドレスト４３の位置が背もたれ部４１に対して最も離れた位置）や最下部位置（ヘッドレスト４３の位置が背もたれ部４１に対して最も近い位置）に移動させるようにしてもよい。

このように構成されたヘッドレスト位置調整装置１００は、例えば次のように動作する。なお、ここでは、例えば第３検知電極１３により検知された静電容量値Ｃ３から第１検知電極１１により検知された静電容量値Ｃ１を減算した値を比較値ＣＡ（ＣＡ＝Ｃ３−Ｃ１）とし、あらかじめ設定されたしきい値をしきい値ＣＢとして説明する。

まず、ヘッドレスト４３が上述した最下部位置にある場合の動作について説明する。図６（ａ）に示すように、ヘッドレスト４３が最下部位置にあるときは、第１検知電極１１が人体４８の頭部４９の後頭部下方付近と水平方向に対応する位置にあり、第３検知電極１３が首部４８ａの下の肩部４８ｂ付近と水平方向に対応する位置にあることとなる。

この場合、各検知電極１１，１３から人体４８の各部位（頭部４９および肩部４８ｂ付近）までの距離は図示のようにほぼ等しくなる。このため、検出回路２０によって検出される静電容量Ｃ１，Ｃ３の値は図示のようにほぼ同等となり、比較値ＣＡはしきい値ＣＢよりも小さい状態（比較値ＣＡ＜しきい値ＣＢ）となる。つまり、ヘッドレスト４３が頭部４９に対する適正位置よりも下方にある場合には、比較値ＣＡはしきい値ＣＢよりも小さい値となる。

このような状態のときは、ヘッドレスト４３を上昇させながら、各検知電極１１，１３の静電容量Ｃ１，Ｃ３の値を監視して、比較値ＣＡがしきい値ＣＢよりも大きな値となった時点でヘッドレスト４３を停止させる。すなわち、例えばヘッドレスト４３を最下部位置から上昇させて、図６（ｂ）に示すような位置まで移動させると、第１検知電極１１が人体４８の頭部４９の後頭部上方付近と水平方向に対応する位置にあり、第３検知電極１３が首部４８ａ付近と水平方向に対応する位置にあることとなる。

この場合も、各検知電極１１，１３から人体４８の各部位（頭部４９および首部４８ａ付近）までの距離および検出される静電容量Ｃ１，Ｃ３の値は図示のようにほぼ等しくなり、比較値ＣＡはしきい値ＣＢよりも小さい状態（比較値ＣＡ＜しきい値ＣＢ）となる。したがって、ヘッドレスト４３は未だ頭部４９に対する適正位置よりも下方にあることとなる。

そして、ヘッドレスト４３をさらに上昇させ、図６（ｃ）に示すような位置まで移動させると、第１検知電極１１が人体４８の頭部４９の頭頂部４９ａ付近と水平方向に対応する位置（頭頂部位置）にあり、第３検知電極１３が頭部４９の後頭部下方付近と水平方向に対応する位置にあることとなる。

この場合は、第１検知電極１１から頭部４９に近い部分が少なくなって第１検知電極１１によって検知される静電容量Ｃ１の値は小さくなるが、第３検知電極１３によって検知される静電容量Ｃ３の値は上述した場合とほぼ変らないため、比較値ＣＡはしきい値ＣＢよりも大きい状態（比較値ＣＡ＞しきい値ＣＢ）となる。つまり、ヘッドレスト４３が頭部４９に対する適正位置にある場合には、比較値ＣＡはしきい値ＣＢよりも大きい値となる。

このような状態になったら、ヘッドレスト４３の上昇を停止させて、位置調整の動作を終了する。このヘッドレスト位置調整装置１００は、ヘッドレスト４３の頭部４９に対する適正位置を、各検知電極１１，１３の位置としきい値ＣＢとの関係に基づきあらかじめ設定しておけば、一方向（例えば、上方向）への動作のみで適正位置へ位置調整することができる。

一方、ヘッドレスト４３が上述した最上部位置にある場合の動作は、図６（ｄ）に示すように、ヘッドレスト４３が最上部位置にあるため、第１検知電極１１が人体４８の頭部４９の頭頂部４９ａのはるか上方付近と水平方向に対応する位置にあり、第３検知電極１３が頭部４９の後頭部下方付近と水平方向に対応する位置にあることとなる。

この場合、第１検知電極１１から頭部４９までの距離は離れているために第３検知電極１１によって検知される静電容量Ｃ１の値はとても小さくなるが、第３検知電極１３によって検知される静電容量Ｃ３の値は、第３検知電極１３から人体４８までの距離によるが、静電容量Ｃ１と比べると大きくなる。

このため、比較値ＣＡはしきい値ＣＢよりも大きい状態（比較値ＣＡ＞しきい値ＣＢ）となり、このような状態のときは、ヘッドレスト４３を下降させながら、各検知電極１１，１３の静電容量Ｃ１，Ｃ３の値を監視して、比較値ＣＡがしきい値ＣＢよりも小さな値となった時点でヘッドレスト４３を停止させる。

すなわち、例えばヘッドレスト４３を最上部位置から下降させて、図６（ｅ）に示すような位置まで移動させると、第１検知電極１１が人体４８の頭部４９の頭頂部４９ａ付近と水平方向に対応する位置（頭頂部位置）にあり、第３検知電極１３が頭部４９の後頭部下方付近と水平方向に対応する位置にあることとなる。

この場合は、第１検知電極１１から頭部４９に近い部分が多くなって第１検知電極１１によって検知される静電容量Ｃ１の値は大きくなっていくが、第３検知電極１３によって検知される静電容量Ｃ３の値は上述した場合とほぼ変らないため、比較値ＣＡはしきい値ＣＢよりも小さい状態（比較値ＣＡ＜しきい値ＣＢ）となる。

このような状態になったら、ヘッドレスト４３の下降を停止させて、位置調整の動作を終了する。したがって、このヘッドレスト位置調整装置１００は、上方向のみならず、例えば下方向への動作のみでもヘッドレスト４３を適正位置へ位置調整することが可能となる。

なお、このヘッドレスト位置調整装置１００は、図示は省略するが、例えば人体４８の頭部４９が各検知電極１１，１３から離れている場合（すなわち、頭部４９がヘッドレスト４３から離れている場合）でも、第１検知電極１１が頭頂部４９ａ付近よりも上方にて水平方向に対応する位置にあれば、静電容量Ｃ１の値が静電容量Ｃ３の値に対して小さくなるとともに、第１検知電極１１が頭頂部４９ａ付近よりも下方にて水平方向に対応する位置にあれば、静電容量Ｃ１の値が静電容量Ｃ３の値とほぼ同等あるいは大きくなる。

また、例えば座席４０に着座した人体４８の頭部４９の後頭部形状がほぼ平らな状態である場合（すなわち、凹凸などの形状変化による静電容量の変化が少ない場合）であっても、第１検知電極１１が頭頂部４９ａ付近よりも上方または下方にて水平方向に対応する位置にあれば、同様に静電容量Ｃ１の値が静電容量Ｃ３の値に対して変化する。

したがって、このような場合であっても、上述したように静電容量Ｃ１，Ｃ３に基づく比較値ＣＡとしきい値ＣＢとを用いて位置調整を行えば、同様にヘッドレスト４３を頭部４９に対する適正位置へ位置調整することが可能となる。なお、頭部４９の頭頂部４９ａの頭頂部位置のみを検出するのであれば、第１検知電極１１があれば十分ではあるが、第３検知電極１３を設けて静電容量Ｃ１の値を静電容量Ｃ３の値と相対的に比較することによって、着座する人体４８とヘッドレスト４３との間の距離が変化した場合や頭部４９の後頭部形状が異なる場合などのあらゆるケースにおいても、ヘッドレスト４３を頭部４９に対する適正位置へ移動させることができるようになる。

図７は、本発明の第２実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置の一部のヘッドレストにおける配置例を示す説明図、図８は同ヘッドレスト位置調整装置の全体構成の例を示すブロック図、図９は同ヘッドレスト位置調整装置の全体構成の他の例を示すブロック図、図１０は同ヘッドレスト位置調整装置の動作を説明するための動作説明図である。なお、以降において、既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を付して説明を省略するとともに、発明に特に関わる部分以外は説明を省略している場合があるものとする。

図７に示すように、第２実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置１００の静電容量センサ部１０は、矩形状に形成された第１〜第３検知電極１１，１２，１３を備えている。これらの検知電極１１〜１３のうち、上部検知電極である第１および第２検知電極１１，１２は、ヘッドレスト４３の前面側上部におけるこの前面に沿った水平方向両端近傍位置に配置され、下部検知電極である第３検知電極１３は、ヘッドレスト４３の前面側下部におけるこの前面に沿った水平方向両端間中央近傍位置に配置されている。具体的には、第１検知電極１１は、ヘッドレスト４３の向かって左端上部近傍位置に配置され、第２検知電極１２は、ヘッドレスト４３の向かって右端上部近傍位置に配置されている。

検出回路２０は、図８に示すように、各検知電極１１〜１３からの検知信号に基づいて人体４８の頭部４９の頭頂部位置を検出する。ここでは、第１および第２検知電極１１，１２は主に頭部４９の頭頂部４９ａ近傍の静電容量を検知し、第３検知電極１３は頭部４９の頭頂部４９ａ以外の人体４８の部位の静電容量を検知する。

この検出回路２０は、第１〜第３検知電極１１〜１３とそれぞれ一対一で接続され、各検知電極１１〜１３により検知された静電容量を示す情報を出力する複数の静電容量検知回路２１，２２，２３と、これら静電容量検知回路２１〜２３と接続された演算処理回路２８とを備えて構成されている。この場合、第２検知電極１２と接続された静電容量検知回路２２は、他の静電容量検知回路２１，２３と同様に、Ｃ−Ｖ変換回路２２ａおよびＡ／Ｄ変換回路２２ｂを備えている。

なお、検出回路２０は、図９に示すように、各検知電極１１〜１３のうち、第１および第２検知電極１１，１２を一つの静電容量検知回路２１に接続し、第３検知電極１３を一つの静電容量検知回路２３に接続した構成であってもよい。すなわち、この第２実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置は、第１および第２検知電極１１，１２により検知されたヘッドレスト４３の上部付近の静電容量Ｃ１，Ｃ２の値と、第３検知電極１３により検知されたヘッドレスト４３の下部付近の静電容量Ｃ３の値とを比較して、頭部４９の頭頂部位置を検出しヘッドレスト４３を適正位置に調整するものである。このため、第１および第２検知電極１１，１２それぞれにて検知された静電容量Ｃ１，Ｃ２の値の合計値を用いている。

すなわち、第２実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置１００は、第３検知電極１３により検知された静電容量値Ｃ３から第１および第２検知電極１１，１２により検知された静電容量値Ｃ１，Ｃ２の合計値を減算した値を比較値ＣＡ（ＣＡ＝Ｃ３−（Ｃ１＋Ｃ２））として、あらかじめ設定されたしきい値ＣＢと比較することにより動作する。

このように、第２実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置１００では、第１および第２検知電極１１，１２をヘッドレスト４３の前面側上部の水平方向両端近傍位置に配置したことにより、座席４０に着座した人体４８の頭部４９がヘッドレスト４３に対して左右にずれている場合でも、良好に頭頂部位置を検出してヘッドレスト４３を適正位置に位置調整することができる。

具体的には、図１０（ａ）に示すような場合は、頭部４９がヘッドレスト４３に対して左右方向中央付近にあるといえるので、第１および第２検知電極１１，１２にて検知される静電容量Ｃ１，Ｃ２の値はほぼ同等となり、これらの値を合わせた静電容量Ｃ１＋Ｃ２の合計値を得ることができる。

また、図１０（ｂ）に示すように、頭部４９がヘッドレスト４３に対して左方向に片寄った場合は、第１検知電極１１にて検知される静電容量Ｃ１の値は減少するが、第２検知電極１２にて検知される静電容量Ｃ２の値は増加する（Ｃ１＜Ｃ２となる）。このため、これらの値を合わせた静電容量Ｃ１＋Ｃ２の合計値は、頭部４９が左右方向中央付近にある場合と同等なものとなる。

さらに、図１０（ｃ）に示すように、頭部４９がヘッドレスト４３に対して右方向に片寄った場合は、第１検知電極１１にて検知される静電容量Ｃ１の値は増加するが、第２検知電極１２にて検知される静電容量Ｃ２の値は減少する（Ｃ１＞Ｃ２となる）。このため、これらの値を合わせた静電容量Ｃ１＋Ｃ２の合計値は、頭部４９が左右方向中央付近にある場合と同等なものとなる。

そして、図１０（ａ）〜（ｃ）に示したすべての場合において、頭部４９が左右方向に片寄るときでも首部４８ａを基点にして左右に振れるものであるため、第３検知電極１３にて検知される静電容量Ｃ３の値は変化せず、静電容量Ｃ１＋Ｃ２の合計値と比較して頭頂部位置を検出し、良好にヘッドレスト４３を適正位置に移動させることができる。

このように、上述した第１および第２実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置１００は、上述した初期状態（ヘッドレスト４３が最下部位置または最上部位置にある状態）からヘッドレスト４３を一方向に移動させるだけで頭部４９の頭頂部４９ａの位置を検出し、これに基づいた頭部４９に対する適正位置へヘッドレスト４３を確実に配置させることができる。このため、人体４８の頭部４９とヘッドレスト４３との間の距離や頭部４９の形状にかかわらずに、短時間でヘッドレスト４３を高精度に適正位置に移動させることができる。これにより、ヘッドレスト４３の位置未調整による衝突時などにおける人体４８の頸椎損傷などの事故防止を図ることができる。

なお、ヘッドレスト位置調整装置１００の静電容量センサ部１０と駆動モータ部３０は、ハーネス２９により接続されていたが、例えば無線などによって制御可能に構成されていてもよい。また、駆動モータ部３０が静電容量センサ部１０と一体的に構成され、ヘッドレスト４３側に配置されていてもよい。

また、第１および第２実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置１００において、検知された静電容量に基づき頭部４９の頭頂部位置を検出する検出回路２０の構成として、静電容量検知回路２１（２２，２３）のＣ−Ｖ変換回路２１ａ（２２ａ，２３ａ）が抵抗とコンデンサにより出力パルスのデューティー比が変化する周知のタイマーＩＣを利用するものを説明したが、これに限定されるものではない。

すなわち、例えば直接インピーダンスを測定する方式、発振回路を構成して発振周波数を測定する方式、ＲＣ充放電回路を構成して充放電時間を測定する方式、既知の電圧で充電した電荷を既知の容量に移動してその電圧を測定する方式、または電荷の移動を複数回行って既知容量に所定電圧が充電されるまでの回数を測定する方式などがあり、検出した静電容量値にしきい値を設け、または静電容量の波形を解析して該当する静電容量波形になったときにトリガとするなどの処理を行ってもよい。

また、静電容量検知回路２１（２２，２３）のＣ−Ｖ変換回路２１ａ（２２ａ，２３ａ）が静電容量を電圧に変換することを前提としたが、電気的にあるいはソフトウェアとして扱いやすいデータに変換できればよく、例えばパルス幅に変換したり直接ディジタル値に変換したりしてもよい。

さらに、上述した第２実施形態では、第１〜第３検知電極１１〜１３を配置して、比較値ＣＡを静電容量Ｃ３の値から静電容量Ｃ１＋Ｃ２の合計値を減算したものとして利用する例を挙げて説明したが、次のようなものであってもよい。

図１１は、第２実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置の一部構成の他の例を示す説明図である。図１１に示すように、この例の検出回路２０は、差動動作をするものであり、例えばプラス側入力端に第３検知電極１３を接続し、マイナス側入力端に第１および第２検知電極１１，１２を接続して、静電容量Ｃ３の値から静電容量Ｃ１＋Ｃ２の合計値を減算し、その出力値（すなわち、比較値ＣＡ）をコンパレータなどでしきい値ＣＢと比較して頭部４９の頭頂部位置を検出し、ヘッドレスト４３の適正位置を決定するようにしてもよい。

このような検出回路２０の動作としては、例えばスイッチＳ１がオープン（ＯＦＦ）で、スイッチＳ２が接地（ＧＮＤ）され、スイッチＳ３がクローズ（ＯＮ）となっているときに、スイッチＳ３をオープン（ＯＦＦ）にし、スイッチＳ２をＶｒに切り替え、スイッチＳ１をオペアンプの反転入力に接続すると、静電容量Ｃ３とＣｆにＣ３Ｖｒが充電され、静電容量Ｃ１，Ｃ２とＣｆに（Ｃ１＋Ｃ２）Ｖｒが充電される。

そして、スイッチＳ１をオープン（ＯＦＦ）およびスイッチＳ２を接地（ＧＮＤ）した後に、スイッチＳ１を接地（ＧＮＤ）したときの電圧Ｖを測定する。このときの電圧は、例えばＶ／Ｖｒ＝｛（Ｃｆ＋Ｃ３）／Ｃｆ｝−｛（Ｃｆ＋Ｃ１＋Ｃ２）／Ｃｆ｝となり、静電容量Ｃ３と静電容量Ｃ１＋Ｃ２の割合に応じた電圧が出力されることとなる。これにより、同様に頭頂部位置を検出することができ、ヘッドレスト４３を適正位置に調整することができる。

なお、ヘッドレスト４３や背もたれ部４１の内部には、金属製の部材が用いられている場合があり、ヘッドレスト４３が移動するとこの金属製の部材と第１〜第３検知電極１１〜１３との位置関係が変化するため、その外部環境変化による静電容量変化を検出してしまい誤動作に繋がってしまうことがある。

このような影響を受けないようにするために、図示は省略するが、各検知電極１１〜１３のヘッドレスト４３の前面側とは反対側のヘッドレスト４３の内部側（すなわち、裏面側）に、またはこれとともに各検知電極１１〜１３（特に第３検知電極１３）の近傍位置における背もたれ部４１側に、上記静電容量変化を抑制する補助電極（シールド電極）を設けるようにしてもよい。

この場合、各シールド電極には、それぞれ第１〜第３検知電極１１〜１３と同等の電位が与えられていればよい。同等の電位は、例えば各検知電極１１〜１３に加えられる電位から高い入力インピーダンスで１倍のアンプ（バッファ）を通して生成するようにしてもよいし、図１１に示した検出回路２０の場合ではオペアンプの非反転入力の部分をシールド電極に接続すれば、同等の電位を与えることができる。

なお、上述した第１および第２実施形態においては、車両の座席４０のヘッドレスト４３にヘッドレスト位置調整装置１００を適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明に係るヘッドレスト位置調整装置およびヘッドレスト位置調整方法は、その他にも、ヘッドレストの位置を調整できる各種の座席（例えば、アトラクション用座席、劇場観賞用座席やマッサージチェアーなど）に適用することも可能である。

本発明によれば、自動車等の車両などに設けられた座席のヘッドレストの位置を調整する装置において、特に短時間で高精度な位置調整を行うのに有用である。

本発明の第１実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置を配置した車両の座席の例を示す概略図である。 同ヘッドレスト位置調整装置の一部のヘッドレストにおける配置例を示す説明図である。 同ヘッドレスト位置調整装置の全体構成の例を示すブロック図である。 同ヘッドレスト位置調整装置の検出回路における静電容量検知回路内のＣ−Ｖ変換回路の構成例を示すブロック図である。 同ヘッドレスト位置調整装置の検出回路の動作波形の例を示す動作波形図である。 同ヘッドレスト位置調整装置の動作を説明するための動作説明図である。 本発明の第２実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置の一部のヘッドレストにおける配置例を示す説明図である。 同ヘッドレスト位置調整装置の全体構成の例を示すブロック図である。 同ヘッドレスト位置調整装置の全体構成の他の例を示すブロック図である。 同ヘッドレスト位置調整装置の動作を説明するための動作説明図である。 同ヘッドレスト位置調整装置の一部構成の他の例を示す説明図である。

符号の説明

１０…静電容量センサ部、１１…第１検知電極、１２…第２検知電極、１３…第３検知電極、１９…基板、２０…検出回路、２１〜２３…静電容量検知回路、２１ａ〜２３ａ…Ｃ−Ｖ変換回路、２１ｂ〜２３ｂ…Ａ／Ｄ変換回路、２８…演算処理回路、２９…ハーネス、３０…駆動モータ部、４０…座席、４１…背もたれ部、４２…着座部、４３…ヘッドレスト、４３ａ…支持軸、４８…人体、４８ａ…首部、４８ｂ…肩部、４９…頭部、４９ａ…頭頂部。

Claims (15)

1. 車両の座席に備えられたヘッドレストの前面側上部に少なくとも一つ設けられ、前記座席に着座した人体と前記ヘッドレストとの間の静電容量を検知する上部検知電極と、
   前記ヘッドレストの前面側下部に少なくとも一つ設けられ、前記人体と前記ヘッドレストとの間の静電容量を検知する下部検知電極と、
   前記上部検知電極および前記下部検知電極からの検知信号に基づいて、前記人体の頭部の頭頂部位置を検出する検出回路と、
   前記検出回路からの検出結果に応じて、前記ヘッドレストの前記座席に対する位置を前記頭頂部位置を基準にした前記頭部に対しての適正位置に調整する位置調整手段とを備えた
   ことを特徴とするヘッドレスト位置調整装置。
2. 前記検出回路は、前記上部検知電極からの検知信号に基づく前記頭部の頭頂部近傍との間の静電容量が示す静電容量値を、前記下部検知電極からの検知信号に基づく前記頭頂部近傍以外の人体の部位との間の静電容量が示す静電容量値と比較して、前記頭頂部位置を検出することを特徴とする請求項１記載のヘッドレスト位置調整装置。
3. 前記位置調整手段は、前記上部検知電極からの静電容量値と、前記下部検知電極からの静電容量値との比較値が、あらかじめ設定されたしきい値の範囲に含まれないときは、該比較値が該しきい値の範囲に含まれるまで前記ヘッドレストを上方向または下方向に移動させ、前記検出回路は、該比較値が該しきい値の範囲に含まれるときに前記頭頂部位置を決定することを特徴とする請求項１または２記載のヘッドレスト位置調整装置。
4. 前記上部検知電極は、前記ヘッドレストの前面側上部における該前面に沿った水平方向両端近傍位置に設けられた第１および第２検知電極からなり、前記下部検知電極は、前記ヘッドレストの前面側下部における該前面に沿った水平方向両端間中央近傍位置に設けられた第３検知電極からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のヘッドレスト位置調整装置。
5. 前記位置調整手段は、前記ヘッドレストの前記適正位置への移動を開始する前に、該ヘッドレストを前記座席に対する最上部位置または最下部位置に移動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のヘッドレスト位置調整装置。
6. 前記検出回路は、前記上部検知電極および前記下部検知電極とそれぞれ接続され、各検知電極により検知された静電容量を示す情報を出力する複数の静電容量検知回路と、これら複数の静電容量検知回路からの前記情報に基づく静電容量値を用いて前記頭頂部位置を演算し、演算結果情報に応じた信号を前記位置調整手段に出力する演算処理回路とを備えて構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のヘッドレスト位置調整装置。
7. 前記検出回路は、前記第１、第２および第３検知電極とそれぞれ一対一に接続され、各検知電極により検知された静電容量を示す情報を出力する複数の静電容量検知回路と、これら複数の静電容量検知回路からの前記情報に基づく静電容量値を用いて前記頭頂部位置を演算し、演算結果情報に応じた信号を前記位置調整手段に出力する演算処理回路とを備えて構成されていることを特徴とする請求項４または５記載のヘッドレスト位置調整装置。
8. 前記複数の静電容量検知回路は、それぞれ検知電極により検知された静電容量を電圧に変換するＣ−Ｖ変換回路と、該Ｃ−Ｖ変換回路からのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とを備えて構成されていることを特徴とする請求項６または７記載のヘッドレスト位置調整装置。
9. 前記上部検知電極および前記下部検知電極の該前面側とは反対側の該ヘッドレストの内部側にそれぞれ設けられ、各検知電極の外部環境変化による静電容量変化を抑制する複数の補助電極をさらに備え、
   該複数の補助電極は、各検知電極と同等の電位が与えられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載のヘッドレスト位置調整装置。
10. 少なくとも前記下部検知電極の近傍位置における前記ヘッドレストの前記座席側にさらに前記補助電極を設けたことを特徴とする請求項９記載のヘッドレスト位置調整装置。
11. 車両の座席に備えられたヘッドレストの前面側上部に少なくとも一つ設けられた上部検知電極および前記ヘッドレストの前面側下部に少なくとも一つ設けられた下部検知電極によって、前記座席に着座した人体と前記ヘッドレストとの間の静電容量を検知し、
    検知された静電容量を示す前記上部検知電極および前記下部検知電極からの検知信号に基づいて、前記人体の頭部の頭頂部位置を検出し、
    検出された前記頭頂部位置を基準にして前記ヘッドレストの前記座席に対する位置を前記頭部に対しての適正位置に調整する
    ことを特徴とするヘッドレスト位置調整方法。
12. 前記頭頂部位置を検出するに際して、前記上部検知電極からの検知信号に基づく前記頭部の頭頂部近傍との間の静電容量が示す静電容量値を、前記下部検知電極からの検知信号に基づく前記頭頂部近傍以外の人体の部位との間の静電容量が示す静電容量値と比較して、前記頭頂部位置を検出することを特徴とする請求項１１記載のヘッドレスト位置調整方法。
13. 前記ヘッドレストの位置を前記適正位置に調整するに際して、前記上部検知電極からの静電容量値と、前記下部検知電極からの静電容量値との比較値が、あらかじめ設定されたしきい値の範囲に含まれないときは、該比較値が該しきい値の範囲に含まれるまで前記ヘッドレストを上方向または下方向に移動させ、該比較値が該しきい値の範囲に含まれるときに前記頭頂部位置を決定して前記ヘッドレストを該適正位置に停止させることを特徴とする請求項１１または１２記載のヘッドレスト位置調整方法。
14. 前記上部検知電極は、前記ヘッドレスト前面側上部における該前面に沿った水平方向両端近傍位置に設けられた第１および第２検知電極からなり、前記下部検知電極は、前記ヘッドレストの前面側下部における該前面に沿った水平方向両端間中央近傍位置に設けられた第３検知電極からなることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項記載のヘッドレスト位置調整方法。
15. 前記ヘッドレストの位置を前記適正位置に調整する前に、該ヘッドレストを前記座席に対する最上部位置または最下部位置に移動させることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項記載のヘッドレスト位置調整方法。

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