JP2009143512A - 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】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、複数の検知電極１１〜１５と検出回路２０とを備える。各検出電極１１〜１５は、ヘッドレスト４３の前面側の高さ方向全域にわたって等間隔をおいて並設された状態で配置される。検出回路２０は、各検知電極１１〜１５と一対一で接続された複数の静電容量検知回路２１〜２５と演算処理回路２８とを備え、駆動モータ部３０は、モータ駆動回路と駆動モータとを備える。位置調整の開始時には、ヘッドレスト４３を位置調整開始位置に位置させておき、この位置調整開始位置における検知電極１１〜１５の出力に基づいて位置調整する。
【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に開示されている車両用ヘッドレスト装置は、ヘッドレスト前部を全開位置方向へ移動させるときに、静電容量センサから検出された静電容量の変化量とあらかじめ設定されたしきい値とを比較し、変化量がしきい値よりも大きければヘッドレスト前部が乗員（人体）の頭部に接近したと判断するＥＣＵを備えている。

そして、ＥＣＵは、所定のタイミングの静電容量センサの単位移動量あたりの容量変化を検出し、その検出結果に基づいてしきい値を切り替えたり、一定時間ごとにしきい値を切り替えたり、モータの駆動電圧に基づいてしきい値を変更したりする。これにより、ヘッドレスト前部が乗員の頭部に接近したことを的確に検出するようにしている。

また、下記特許文献２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２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２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。

そして、一方のコンデンサプレートのセンサ信号（検知信号）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、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から出発して変化するように調節される。

また、下記特許文献３に開示されているヘッドレスト駆動装置は、ヘッドレストを移動可能に支持する支持手段と、ヘッドレストを往復駆動する駆動手段と、ヘッドレスト外カバーの頭部を支える部位の内側に互いに離れて設けられた複数の検出電極と、これら複数の検出電極が共通電位ラインに対して形成する静電容量を検出する静電容量検出手段と、静電容量がバランスする方向にヘッドレストを移動させるように駆動手段を制御する位置制御手段とを備えている。

そして、頭部が複数の検出電極の中心に位置するように、換言すると、頭部の動きに追従してヘッドレストが移動するようにヘッドレストが駆動され、自動的にヘッドレストの位置を調整するようにしている。

さらに、下記特許文献４に開示されているヘッドレスト調整装置は、モータの駆動によって上下動可能なようにシートバック（背もたれ部）の上部に配置されたヘッドレストと、着座者（乗員）の頭部位置を検出する頭部検出センサと、頭部検出センサからの信号に基づいて、着座者の頭部位置に応じてヘッドレストの高さを調整するＣＰＵとを備えている。

そして、ＣＰＵがイグニッションスイッチの導通を検知し、かつ着座センサが着座があることを検知し、さらにシートベルトバックルスイッチが車両のシートベルトが装着されていることを検知したときに、ヘッドレストの調整動作を開始するようにしている。

特開２００７−３０６７６号公報 特開２０００−３０９２４２号公報 特開昭６４−１１５１２号公報 特開平１１−１８０２００号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示されている車両用ヘッドレスト装置では、１つの静電容量センサにより、また、上述した特許文献２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、２つもしくは３つのコンデンサプレートにより、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。

また、上述した特許文献３に開示されているヘッドレスト駆動装置では、ヘッドレストと車両の天井部などとの間の静電容量により、さらに上述した特許文献４に開示されているヘッドレスト調整装置では、シート各部の調整結果により、それぞれヘッドレストの位置調整を行うとされている。

このため、センサの出力バランスや各検知電極の出力ピークなどを比較して頭部中心を検出する必要がある。そして、このような検出方式では検知電極が配置されているヘッドレストを、例えば高さ方向に下端側から上端側まで移動させて走査し、センサの出力がバランスする位置の特定や、各検知電極の出力ピークを検出するというような検出動作を行わなければならない。したがって、短時間で高精度の位置調整を行うことができないという問題がある。

特に、上記のような検出方式では、検出動作中に頭部が動くことなどによって、頭部の形状以外の要因がセンサなどの出力変動を引き起こしてしまうという点については考慮されていない。このため、高精度に位置調整を行うためにはある程度の調整時間が掛かってしまい、短時間に位置調整を行うことができない構成となっていた。

一例として、ヘッドレストに静電容量センサを設置し、シートに被験者が着座した状態における本出願人の実験によるセンサ出力の検出結果を図１１に示す。なお、図１１において、ヘッドレストは、検知電極を下部、中央部、上部の３箇所に別々に配置したパターンのものを３種類用意して実験を行った。また、図１１における縦軸は検知電極中心からシート上端までの距離（センサ高さ）を表し、横軸は各検出位置でのセンサ出力を表している。なお、被験者の頭部とヘッドレストとの距離は２０ｍｍを維持するようにしつつ、なるべく動かない状態で実験を行った。

この結果、図１１からも明らかなように、センサ出力は決して安定したものとはならず、通常時における乗車状態ではさらに出力は不安定な挙動を示すであろうと想定された。このことからも、上述したような検出方式による検出動作を実施してヘッドレストの位置調整を高精度に行うことは、調整時間を要するとともに困難であるといわざるを得ないことが判明した。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、短時間で高精度なヘッドレストの位置調整を自動的に行う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に高さ方向に並設された状態で設けられ、前記座席に着座した人体の頭部と前記ヘッドレストとの間の静電容量を検知する複数の検知電極と、前記複数の検知電極からの検知信号に基づいて、前記頭部の高さ方向の推定中心位置を検出する検出回路と、（ａ）前記ヘッドレストの可動範囲の上端から前記ヘッドレストの高さ方向の７５％の位置までの範囲内に、前記ヘッドレストの高さ方向の中間点が位置する位置を位置調整開始位置とし、（ｂ）該位置調整開始位置における前記検出回路からの検出結果に応じて、前記頭部の高さ方向の推定中心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位置を位置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、ヘッドレストの位置調整開始位置における静電容量の検出結果に応じて、頭部の高さ方向の推定中心位置を基準にしてヘッドレストの座席に対する位置を位置調整する。これにより、頭部の静電容量を走査（スキャニング）することなくヘッドレストの座席に対する位置を適切かつ自動的に調整することができる。このため、短時間で高精度なヘッドレストの位置調整を行うことが可能となる。また、自動的にヘッドレストの座席に対する位置を調整することができるため、ヘッドレスト位置未調整に伴う車両の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。

前記複数の検知電極は、例えば前記ヘッドレストの高さ方向全域にわたって等間隔をおいて配置されていてもよい。

また、前記複数の検知電極は、それぞれ前記ヘッドレストの前方表面に沿った前記高さ方向と交差する幅方向に長手方向を有する矩形短冊状に形成され、前記ヘッドレストの前面側に配置されていてもよい。

さらに、前記複数の検知電極は、例えば前記ヘッドレストの前面側に少なくとも５つ設けられていてもよい。

前記検出回路は、例えば前記複数の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比較して、前記推定中心位置を検出し、検出結果に応じた前記ヘッドレストの駆動情報を前記位置調整手段に対して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、例えば前記複数の検知電極と接続された時分割回路と、この時分割回路により各検知電極にてそれぞれ異時的に検知された静電容量を示す情報を出力する静電容量検知回路と、こ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比較して、前記推定中心位置を検出し、検出結果に応じた前記ヘッドレストの駆動情報を前記位置調整手段に対して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。

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に高さ方向に沿って並設された状態で設けられた複数の検知電極によって、前記座席に着座した人体の頭部と前記ヘッドレストとの間の静電容量を検知する検知工程と、前記複数の検知電極からの検知信号に基づいて、前記頭部の高さ方向の推定中心位置を検出する検出工程と、（ａ）前記ヘッドレストの可動範囲の上端から前記ヘッドレストの高さ方向の７５％の位置までの範囲内に、前記ヘッドレストの高さ方向の中間点が位置する位置を位置調整開始位置とし、（ｂ）該位置調整開始位置における検出された前記頭部の高さ方向の推定中心位置を基準にして、前記ヘッドレストの前記座席に対する位置を位置調整する位置調整工程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方法は、以上のように構成されることにより、ヘッドレストの位置調整開始位置における静電容量の検出結果に応じて、頭部の高さ方向の推定中心位置を基準にしてヘッドレストの座席に対する位置を位置調整する。これにより、頭部の静電容量を走査（スキャニング）することなくヘッドレストの座席に対する位置を適切かつ自動的に調整することができ、短時間で高精度なヘッドレストの位置調整を行うことが可能となる。また、自動的にヘッドレストの座席に対する位置を調整することができるため、ヘッドレスト位置未調整に伴う車両の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可能となる。

本発明によれば、頭部を走査することなくヘッドレストの座席に対する位置を適切かつ自動的に調整することができ、短時間で高精度なヘッドレストの位置調整を行う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の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の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、図４は同ヘッドレスト位置調整装置の静電容量検知回路の構成例を示すブロック図である。

また、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におけるヘッドレストの可動範囲などを説明するための説明図、図７は検知電極の出力の比較例を示す説明図、図８は本発明の一実施の形態に係るヘッドレスト位置調整装置の検知電極の出力の例を示す説明図、図９は同ヘッドレスト位置調整装置の検知電極の出力の他の例を示す説明図である。

図１および図２に示すように、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。本実施の形態に係るヘッドレスト位置調整装置１００では、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複数の検知電極１１〜１５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の頭部４９とヘッドレスト４３（具体的には、検知電極１１〜１５）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、リジッド基板あるいはリジッドフレキシブル基板により構成されている。また、複数の検知電極１１〜１５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）あるい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からなる。

これら複数の検知電極１１〜１５は、例えばヘッドレスト４３の前面側において、ヘッドレスト４３の前方の表面に沿った高さ方向と交差する幅方向に、その長手方向を有する矩形短冊状に形成され、例えばヘッドレスト４３の高さ方向に沿って検知電極１１〜１５の幅方向が並ぶように高さ方向全域にわたって等間隔をおいて並設された状態で配置されている。

そして、複数の検知電極１１〜１５には、例えばそれぞれ電極番号１〜５が割り当てられている。これら複数の検知電極１１〜１５は、本例では５つ設けられているが、検出信号から頭部４９の高さ方向の推定中心位置を検出して位置調整したり、検出された検知信号の出力に基づいてこの出力が最も高い検知電極がヘッドレスト４３の高さ方向の中間点（中心位置Ｐ’）よりも上方に位置するように位置調整できる態様や数が配置されていればよく、例えば５以上設けられていてもよい。

検出回路２０は、複数の検知電極１１〜１５からの検知信号に基づいて、頭部４９の高さ方向の推定中心位置や、これら各検知電極１１〜１５のうち、検知信号の出力が最も高い検知電極を検出する。ここで、頭部４９の高さ方向の推定中心位置は、例えば頭部４９における目尻と耳の中心とを結ぶ線の中心を指すこととする。

この検出回路２０は、図３に示すように、例えば複数の検知電極１１〜１５とそれぞれ一対一で接続され、各検知電極１１〜１５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２１〜２５と、これら複数の静電容量検知回路２１〜２５と接続され、各静電容量検知回路２１〜２５から出力された情報に基づく静電容量値を比較して、上記推定中心位置や静電容量値が最も大きい検知電極を検出し、検出結果に応じたヘッドレスト４３の駆動情報を駆動モータ部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２１〜２５は、例えば各検知電極１１〜１５と頭部４９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、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えてなり、各静電容量検知回路２１〜２５から出力された検知信号に基づく静電容量値を比較して、推定中心位置や静電容量値が最も大きい検知電極を検出するとともに、ヘッドレスト４３の位置を変化させる駆動モータ部３０に対して検出結果に基づく制御信号（駆動情報）を出力する。

なお、演算処理回路２８は、本例では駆動モータ部３０によるヘッドレスト４３の位置調整が、ヘッドレスト４３の位置調整開始位置から行われるように、ヘッドレスト位置調整装置１００の位置調整動作のオン／オフ時にはヘッドレスト４３を上記位置調整開始位置に位置させるように駆動情報を出力する。この位置調整動作のオン／オフは、例えば座席４０に設けられたシートベルト装着部（図示せず）に、図示しないシートベルトバックルを装着／非装着したことを検知することによって判断される。

ヘッドレスト４３の位置調整開始位置は、例えばヘッドレスト４３の可動範囲の上端から高さ方向の７５％の位置までの範囲内に、ヘッドレスト４３の高さ方向の中間点（中心位置Ｐ’）が位置する位置のことをいう。

そして、本例のヘッドレスト位置調整装置１００は、ヘッドレスト４３の中心位置Ｐ’がこの位置調整開始位置に位置するときに、検出回路２０からの検出結果に応じて（すなわち、検出回路２０からの出力情報に基づいて）、頭部４９の高さ方向の推定中心位置を基準にしたり、検知信号の出力が最も高い検知電極がヘッドレスト４３の高さ方向の中心位置Ｐ’よりも上方に位置するようにしたりして位置調整を行う。このため、位置調整動作に際してヘッドレスト４３を、例えば可動範囲の下端から上端まで移動させて走査（スキャニング）する必要がなく、短時間で位置調整を行うことができる。

各静電容量検知回路２１（２２〜２５）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（以下、「ＲＳ−ＦＦ」と呼ぶ。）２０３と、このＲＳ−ＦＦ２０３の出力ＤＩＳをＬＰＤ１０３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、検知電極１１（１２〜１５）およびグランドの間を、各検知電極１１（１２〜１５）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、検知電極１１（１２〜１５）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、検知電極１１（１２〜１５）および接近した人体４８の頭部４９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。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２１〜２５からの検知信号Ｖｏｕｔによって、推定中心位置や検知信号の出力が最も高い（大きい）検知電極（以下、「該当検知電極」と呼ぶ。）を検出した演算処理回路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する。そして、位置調整開始位置におけるヘッドレスト４３の座席４０の背もたれ部４１に対する位置を、推定中心位置を基準として、または該当検知電極がヘッドレスト４３の高さ方向の中心位置よりも上方に位置するよう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。

なお、この駆動モータは、本実施の形態ではヘッドレスト４３を支持軸４３ａを介して上下方向（高さ方向）に移動自在に駆動するが、これに加えて例えば上下方向とそれぞれ交差する左右方向や前後方向に移動自在に駆動するようにしてもよい。また、ヘッドレスト４３の高さ方向の中心位置Ｐ’は、ここではヘッドレスト４３の前面側を正面に見たときの中心部分を指すが、ヘッドレスト４３の形状等によりその位置は適宜変化してもよい。

このように構成されたヘッドレスト位置調整装置１００では、例えば初期状態（ヘッドレスト４３の位置が位置調整開始位置にある状態）において、静電容量センサ部１０の各検知電極１１〜１５にて頭部４９との間の静電容量Ｃを検知し、検出回路２０にてその出力のピークを検出して比べることで、頭部４９の推定中心位置や出力が最も高い電極である該当検知電極を検出する。

そして、この推定中心位置にヘッドレスト４３の高さ方向の中心位置Ｐ’が水平方向に対峙するときがヘッドレスト４３の頭部４９に対する適正位置としたり、この該当検知電極の位置が、ヘッドレスト４３の高さ方向の中心位置Ｐ’よりも上方に位置するときがヘッドレスト４３の頭部４９に対する適正位置としたりして位置調整を行う。

図６に示すように、ヘッドレスト４３は、例えば高さ方向の上端から下端までの全長Ｌを備えて構成され、ヘッドレスト４３の中間点（中心位置Ｐ’）が上下方向（高さ方向）に可動範囲ＨＬの長さ分だけ移動可能となるように、支持軸４３ａを介して背もたれ部４１に接続されている。すなわち、この場合、可動範囲ＨＬは、ヘッドレスト４３の中間点の上下方向の範囲となる。そして、この場合、上述した位置調整開始位置は、具体的には、ヘッドレスト４３の可動範囲ＨＬの上端からヘッドレスト４３の高さ方向の７５％の位置までの範囲ＨＬｘに、ヘッドレスト４３の高さ方向の中間点（中心位置Ｐ’）が位置する位置となる。したがって、本例のヘッドレスト位置調整装置１００によってヘッドレスト４３は、位置調整の開始時に移動が必要な場合は、上記位置調整開始位置を始点として移動する。

なお、ヘッドレスト４３の可動範囲ＨＬは、ヘッドレスト４３が備えられた座席４０の大きさや形状、この座席４０が適用される車両のタイプ、車内空間の広さ、座席４０の配置態様などの様々な要因により適宜変更されたり設定されたりするものである。このため、上記位置調整開始位置やヘッドレスト４３の全長Ｌおよび範囲ＨＬｘなどは、その都度流動的に最適に設定される。

ここで、本実施の形態のヘッドレスト位置調整装置１００に対する比較例について説明する。なお、ここでは、上述したように、ヘッドレスト４３の高さ方向全域にわたって各検知電極１１〜１５が等間隔に配置された場合の出力について説明する。また、頭部４９の推定中心位置Ｐを、上述したように目尻と耳の中心とを結ぶ線の中心に設定した。

本出願人が実施した実験によると、図７（ａ）に示すように、例えばヘッドレスト４３が可動範囲ＨＬの下端に位置している状態（すなわち、ヘッドレスト４３が背もたれ部４１に最も近い状態）の場合に、同図（ｂ）に示すように、検出回路２０にて検出された各検知電極１１〜１５（電極番号１〜５）の出力（Ｖ）は、次のようなものとなった。すなわち、ここでは電極番号５の検知電極１５の出力が０．５Ｖを超えて最も高く、以下電極番号４から１にかけて出力が順番に低くなる結果となり、各出力の頂点を結んだ出力曲線αは図示のような状態となった。

この場合は、例えばヘッドレスト４３の中心位置Ｐ’に対して上方に位置する頭部４９の推定中心位置Ｐに、このヘッドレスト４３の中心位置Ｐ’を合わせて適正位置に位置調整しようとすると、実際には中心位置Ｐ’が推定中心位置Ｐよりも下方に位置していることと、出力曲線αからは推定中心位置Ｐが中心位置Ｐ’に対してかなり上方に位置していることしか示されない。このため、検出回路２０は、この状態におけるヘッドレスト４３の座席４０（背もたれ部４１）に対する位置が適正ではないと判断して、駆動モータ部３０に対して位置調整のためにヘッドレスト４３を可動範囲ＨＬの上端まで移動させるように制御信号を出力してしまう。このような場合は、例えば頭部４９を走査しながらヘッドレスト４３を可動範囲ＨＬの上端まで移動させて各検知電極１１〜１５の出力を比較し、その後さらにヘッドレスト４３を、例えば推定中心位置Ｐに中心位置Ｐ’を対峙させるように適正位置に位置調整する必要が生じるため、位置調整に大変時間が掛かってしまうという結果となった。

一方、図８（ａ）に示すように、ヘッドレスト４３の中心位置Ｐ’が上記範囲ＨＬｘに位置しているような状態（具体的には、可動範囲ＨＬの中間点ＨＰと推定中心位置Ｐおよび中心位置Ｐ’とが水平方向に対峙しているような状態）の場合は、各検知電極１１〜１５（電極番号１〜５）の出力（Ｖ）は、同図（ｂ）に示すようになった。ここでは、電極番号４の検知電極１４の出力が０．５Ｖを超えて最も高く、電極番号１の検知電極１１の出力が最も低い結果となり、各出力の頂点を結んだ出力曲線βは図示のような状態となった。

この場合は、頭部４９の推定中心位置Ｐとヘッドレスト４３の中心位置Ｐ’とが水平方向にほぼ一致している状態（すなわち、推定中心位置Ｐと中心位置Ｐ’とが水平方向に対峙しているような状態（より具体的には、可動範囲ＨＬの中間点ＨＰと推定中心位置Ｐおよび中心位置Ｐ’とがそれぞれ水平方向に対峙しているような状態）となる。このため、例えばヘッドレスト４３が頭部４９に対する適正位置にあるとみなすことができる。これにより、検出回路２０は、この状態におけるヘッドレスト４３の座席４０（背もたれ部４１）に対する位置が適正であるとして、駆動モータ部３０に対してヘッドレスト４３を動かさないように制御信号を出力する。したがって、この場合は、ヘッドレスト４３を位置調整開始位置から移動させずに位置調整を完了することができる。これにより、ヘッドレスト４３の位置調整を短時間で確実に行うことができる結果となった。

また、例えば図９（ａ）に示すように、ヘッドレスト４３が可動範囲ＨＬの上端に位置している状態であっても、ヘッドレスト４３の中心位置Ｐ’は範囲ＨＬｘに含まれるので、各検知電極１１〜１５（電極番号１〜５）の出力（Ｖ）は、同図（ｂ）に示すようになった。ここでは、電極番号３の検知電極１３の出力が０．５Ｖに近くて最も高く、電極番号１，５の検知電極１１，１４の出力がほぼ同じで最も低い結果となり、各出力の頂点を結んだ出力曲線γは図示のような状態となった。

この場合は、頭部４９の推定中心位置Ｐよりもヘッドレスト４３の中心位置Ｐ’が上方に位置しており、互いにずれているため、ヘッドレスト４３が必ずしも適正位置にあるとはいえない。しかし、出力曲線γを構成するような検知信号の出力からは容易に推定中心位置Ｐ等を算出などして検出することができる。このため、例えば推定中心位置Ｐに中心位置Ｐ’を合わせようとすると、検出回路２０は、駆動モータ部３０に対して可動範囲ＨＬの下端側にヘッドレスト４３を移動させる制御信号を出力する。

この場合は、上述したように出力曲線γから推定中心位置Ｐ等を容易に得ることができるので、図７で示した例のように可動範囲ＨＬの全長にわたってヘッドレスト４３を移動（すなわち、可動範囲ＨＬの上端から下端まで移動）させて走査することなく、例えばヘッドレスト４３を可動範囲ＨＬの下端側に移動させるのみで、ヘッドレスト４３の座席４０に対する位置を適正位置に位置調整することができ、短時間で確実に位置調整を行うことができるといえる。

このように、本実施の形態に係るヘッドレスト位置調整装置１００は、例えば上記初期状態からヘッドレスト４３を可動範囲ＨＬの上下端に移動させて走査（スキャニング）することなく、ヘッドレスト４３の中心位置Ｐ’が範囲ＨＬｘ内に位置するときに検出した静電容量の検出結果により、頭部４９の推定中心位置Ｐに対してその高さ方向の中心位置Ｐ’を水平方向に対峙させるように、適正位置に位置させることができる。

このため、例えば、位置調整を開始するときにヘッドレスト４３の中心位置Ｐ’が位置している位置調整開始位置において、上記推定中心位置Ｐと中心位置Ｐ’とが一致しているようなときは特に移動動作を経ずに位置調整を完了することができる。また、これらの位置ＰおよびＰ’が多少ずれていても位置調整開始位置からの位置調整に関する一方向（一回）の僅かなヘッドレスト４３の移動動作によって、頭部４９に対して最適な位置にヘッドレスト４３を配置させることができる。

これにより、短時間で高精度なヘッドレスト４３の位置調整を行うことが可能となる。また、走査することなく自動的に最適な位置にヘッドレスト４３を移動させることができるので、ヘッドレスト４３の位置未調整に伴う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、位置調整開始位置を、上述したようにヘッドレスト４３の可動範囲ＨＬの上端から高さ方向の７５％の位置までの範囲ＨＬｘ内に、ヘッドレスト４３の中心位置Ｐ’が位置する位置と定義し、この位置調整開始位置における検出回路２０からの検出結果によって位置調整を行うようにしたのは、次の理由による。すなわち、座席４０に着座する人体４８の個体差はあるにすれ、位置調整開始位置において静電容量を検出すれば、平均的に推定中心位置Ｐなどを検出し易い出力曲線を得ることができるからである。

上述した一実施の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と駆動モータ部３０は、ハーネス２９により電気的に接続されていたが、例えば無線などのデバイスによって遠隔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。

さらに、検出回路２０は、推定中心位置Ｐや検知信号の出力が最も高い検知電極を検出してヘッドレスト４３を移動させる他に、演算処理回路２８によって、車両の乗員（人体４８）の頭部４９の形状をプロファイルし、このプロファイル結果から適正位置をあらかじめ記憶しておき、位置調整開始時にヘッドレスト４３を位置調整開始位置に位置させてあるとともに、このときに検出した検出結果を利用するという前提のもとで、記憶されたプロファイルを読み出して検出結果と比較してヘッドレスト４３を乗員の頭部４９の形状に合わせて位置調整するようにしてもよい。

その他、検出回路２０は、例えばヘッドレスト位置調整装置１００の工場出荷時などにあらかじめプリセットされた人体４９のプロファイル情報（頭部４９の形状に関する情報を含む）や、ヘッドレスト４３の形状（大きさ、表面形状など）に関する情報などに基づいて、ヘッドレスト４３を位置調整開始位置に位置させた状態で静電容量を検出して検出結果を得た後に、ヘッドレスト４３の高さ方向の中心位置Ｐ’を含めた任意の位置を、頭部４９の推定中心位置Ｐと水平方向に一致する位置に合わせるように位置調整するようにしてもよい。

図１０は、本発明の一実施の形態に係る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。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し、本発明に特に関わる部分以外は明記しない場合があることとする。

図１０に示すように、検出回路２０は、各検知電極１１〜１５と接続された時分割回路２６と、この時分割回路２６により各検知電極１１〜１５にてそれぞれ異時的に検知された静電容量を示す情報を出力する静電容量検知回路２７と、この静電容量検知回路２７から出力された情報に基づく静電容量値を比較して、頭部４９の推定中心位置Ｐまたは検知された静電容量値が最も大きい該当検知電極を検出し、検出結果に応じたヘッドレスト４３の駆動情報を駆動モータ部３０のモータ駆動回路に出力する演算処理回路２８とを備えて構成されている。

このように検出回路２０を構成すれば、位置調整開始位置において時分割回路２６を介して各検知電極１１〜１５にて静電容量を順番に走査（スキャニング）し、その結果に基づき、推定中心位置Ｐや出力が最も高い該当検知電極を検出して、上述したようなヘッドレスト４３の位置調整を行うことが可能となる。したがって、このような構成の検出回路２０を採用しても、走査することなく短時間で高精度なヘッドレスト４３の位置調整を行うことが可能となる。

なお、上述した一実施の形態では、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、このヘッドレスト位置調整装置１００は、車両のみならず、その他にも、ヘッドレストの位置を可変可能なアトラクションにおける座席や、劇場観賞用の座席などに適用することもできる。

本発明によれば、自動車等の車両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。

本発明の一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静電容量検知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におけるヘッドレストの可動範囲などを説明するための説明図である。 検知電極の出力の比較例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係るヘッドレスト位置調整装置の検知電極の出力の例を示す説明図である。 同ヘッドレスト位置調整装置の検知電極の出力の例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係る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。 本出願人が行った実験におけるセンサ出力の検出結果を示す図である。

符号の説明

１０…静電容量センサ部、１１〜１５…検知電極、１９…基板、２０…検出回路、２１〜２５，２７…静電容量検知回路、２６…時分割回路、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、４９…頭部。

Claims (10)

1. 車両の座席に備えられたヘッドレストに高さ方向に沿って並設された状態で設けられ、前記座席に着座した人体の頭部と前記ヘッドレストとの間の静電容量を検知する複数の検知電極と、
   前記複数の検知電極からの検知信号に基づいて、前記頭部の高さ方向の推定中心位置を検出する検出回路と、
   （ａ）前記ヘッドレストの可動範囲の上端から前記ヘッドレストの高さ方向の７５％の位置までの範囲内に、前記ヘッドレストの高さ方向の中間点が位置する位置を位置調整開始位置とし、（ｂ）該位置調整開始位置における前記検出回路からの検出結果に応じて、前記頭部の高さ方向の推定中心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位置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. 前記複数の検知電極は、前記ヘッドレストの高さ方向全域にわたって等間隔をおいて配置されてい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. 前記複数の検知電極は、それぞれ前記ヘッドレストの前方表面に沿った前記高さ方向と交差する幅方向に長手方向を有する矩形短冊状に形成され、前記ヘッドレストの前面側に配置されてい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. 前記複数の検知電極は、前記ヘッドレストの前面側に少なくとも５つ設けられてい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. 前記検出回路は、前記複数の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比較して、前記推定中心位置を検出し、検出結果に応じた前記ヘッドレストの駆動情報を前記位置調整手段に対して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。
6. 前記検出回路は、前記複数の検知電極と接続された時分割回路と、この時分割回路により各検知電極にてそれぞれ異時的に検知された静電容量を示す情報を出力する静電容量検知回路と、こ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比較して、前記推定中心位置を検出し、検出結果に応じた前記ヘッドレストの駆動情報を前記位置調整手段に対して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. 車両の座席に備えられたヘッドレストに高さ方向に沿って並設された状態で設けられた複数の検知電極によって、前記座席に着座した人体の頭部と前記ヘッドレストとの間の静電容量を検知する検知工程と、
   前記複数の検知電極からの検知信号に基づいて、前記頭部の高さ方向の推定中心位置を検出する検出工程と、
   （ａ）前記ヘッドレストの可動範囲の上端から前記ヘッドレストの高さ方向の７５％の位置までの範囲内に、前記ヘッドレストの高さ方向の中間点が位置する位置を位置調整開始位置とし、（ｂ）該位置調整開始位置における検出された前記頭部の高さ方向の推定中心位置を基準にして、前記ヘッドレストの前記座席に対する位置を位置調整する位置調整工程とを備えた
   ことを特徴とするヘッドレスト位置調整方法。
8. 前記複数の検知電極は、前記ヘッドレストの高さ方向全域にわたって等間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項７記載のヘッドレスト位置調整方法。
9. 前記複数の検知電極は、それぞれ前記ヘッドレストの前方表面に沿った前記高さ方向と交差する幅方向に長手方向を有する矩形短冊状に形成され、前記ヘッドレストの前面側に配置されていることを特徴とする請求項７または８記載のヘッドレスト位置調整方法。
10. 前記複数の検知電極は、前記ヘッドレストの前面側に少なくとも５つ設けられていることを特徴とする請求項７〜９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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