JP2010221819A - ヘッドレスト位置調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドレストの位置を自動的に座席に着座した人の頭部に対する適切位置に調整する。
【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と検出回路部２０と駆動モータ部とを備える。静電容量センサ部１０は、ヘッドレスト４３の前面側に高さ方向および横方向にて構成される平面上にそれぞれ並設して配置され全体として十文字状に配置された複数の検知電極Ａ１１〜Ｅ１５を有する。頭部４９とヘッドレスト４３との間における各検知電極Ａ１１〜Ｅ１５からの静電容量に基づいて、演算処理回路２８はヘッドレスト４３の頭部４９に対する適正位置として、高さ方向適正位置、横方向適正位置および離間距離をそれぞれ算出し、この算出結果に基づいてヘッドレスト４３を適正位置に合わせるように移動させるとともに、特定の場合に、ヘッドレスト４３を適正位置よりも前方に合わせるように移動調整する。
【選択図】図２

Description

この発明は、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し移動させることができるヘッドレスト位置調整装置に関する。

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（前方）へ移動させるとき、静電容量センサの検出結果に基づいてヘッドレスト前部と乗員頭部との接近を判断してヘッドレストを停止させるＥＣＵ（電子制御ユニット）が、静電容量センサの基準の静電容量値に対する絶対容量変化に基づいてヘッドレスト前部と乗員頭部とが接近したと判断したり、静電容量センサの静電容量値の変化量に基づいてヘッドレスト前部と乗員頭部とが接近したと判断したりするとされている。

特開２００７−１３７２１９号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている車両用ヘッドレスト装置では、ヘッドレスト前部と乗員頭部との間の距離を判断するものであるため、例えばヘッドレストが乗員頭部に対して高さ方向あるいは横方向にずれている場合などには、ヘッドレストを乗員頭部に対して最適な位置に調整することができないという問題がある。

また、乗員頭部の大きさ（サイズ）に著しくバラツキがある場合にも、検出される静電容量値に変化が生じてしまうため、例えば最適であろう位置であったとしても今度はヘッドレスト前部と乗員頭部との間の距離（電極頭部間距離）を適正に保つことが困難となる場合がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、ヘッドレストの位置を自動的に座席に着座した人の頭部に対する適切位置に調整し移動させることができるヘッドレスト位置調整装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係るヘッドレスト位置調整装置は、座席に備えられたヘッドレストの高さ方向および幅方向を含む平面上に配設されるとともに、前記座席の前方から見て全体として十文字状に配置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、前記頭部と前記ヘッドレストとの間の静電容量値、および単位時間当たりの静電容量値の変化量を検出する検出回路と、前記検出回路によって検出された静電容量値を用いて、前記ヘッドレストの前記頭部に対する適正位置を算出する演算処理回路と、前記検出回路によって検出された単位時間当たりの静電容量値の変化量が所定のしきい値を超えた際に、前記演算処理回路からの算出結果に応じて、前記ヘッドレストの前記座席に対する位置を前記適正位置に合わせるように調整するとともに、前記ヘッドレストを前記適正位置よりも前方に移動させる位置調整手段とを備えたことを特徴とする。

この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、ヘッドレストの座席に対する位置を自動的にヘッドレストの頭部に対する適正位置に合わせるように調整し、特定の場合にこの適正位置よりも前方にヘッドレストを移動させて調整することが可能となる。また、自動的にヘッドレストの座席に対する位置を合わせて位置調整することができるため、例えば自動車などの車両に適用した場合には、ヘッドレスト位置未調整に伴う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。

前記演算処理回路は、例えば前記適正位置として、前記ヘッドレストの中心が前記頭部の中心に水平方向に正対する位置を算出する。

また、前記複数の検知電極は、例えば前記ヘッドレストの前記平面上にＸ−Ｙ方向にそれぞれ複数並設されている。

前記複数の検知電極と前記検出回路との接続を前記演算処理回路からの切替制御によりそれぞれ切り替え可能な切替スイッチ回路を備え、前記演算処理回路は、例えば前記切替スイッチ回路を経て前記検出回路から得られた検出結果を用い、前記適正位置として前記頭部と前記ヘッドレストとの高さ方向適正位置、横方向適正位置および電極頭部間距離がそれぞれ最適となる位置を前記頭部のサイズとの関係を含めて算出する。

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の表面あるいは内部に前方から見て十文字状に設けられている。

前記複数の検知電極と同一平面上の周囲に、例えばそれぞれ検知電極に対して絶縁された上で検知電極と同電位または接地電位もしくは所定の固定電位が与えられたシールドパターンが配設されている。

前記演算処理回路は、例えば前記切替スイッチ回路を切替制御することにより前記複数の検知電極のうちの所定の検知電極を、他の検知電極と同電位または接地電位もしくは所定の固定電位が与えられるシールド電極として使用可能に切り替える。

前記切替スイッチ回路は、例えばマルチプレクサ、アナログスイッチ、ＦＥＴおよびリレーのいずれか一つにより構成されている。

前記複数の検知電極は、例えばフレキシブルプリント基板、メンブレン基板、導電性粘着材および導体金属のいずれか一つにより形成されている。

前記複数の検知電極、前記検出回路、前記演算処理回路および前記位置調整手段は、例えば同一基板の片面上に形成され、または両面上にそれぞれ分けて形成されている。

前記座席は、例えば移動可能な乗り物に備えられており、前記乗り物の挙動に関する挙動情報を検出する挙動検出手段を備え、前記演算処理回路は、例えば前記検出回路からの検出結果とともに、前記挙動検出手段からの挙動情報を用いて前記適正位置を算出してもよい。

前記挙動情報検出手段は、例えば加速度センサまたは角速度センサである。

本発明によれば、ヘッドレストの位置を自動的に座席に着座した人の頭部に対する適切位置に調整し、この適正位置にヘッドレストを合わせるように移動させて調整することができるヘッドレスト位置調整装置を提供することが可能となる。

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斜視図である。 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正面図である。 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部の動作波形の例を示す動作波形図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置によるヘッドレスト位置調整処理手順の例を示すフローチャートである。 同ヘッドレスト位置調整装置によるＸ方向の位置調整動作を説明するための説明図である。 同ヘッドレスト位置調整装置によるＸ方向の位置調整動作を説明するための説明図である。 同ヘッドレスト位置調整装置によるＹ方向の位置調整動作を説明するための説明図である。 同ヘッドレスト位置調整装置によるＹ方向の位置調整動作を説明するための説明図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置によるＺ方向の位置調整動作を説明するための説明図である。 同ヘッドレスト位置調整装置による頭部のサイズに基づく位置調整動作を説明するための説明図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置の一部のヘッドレストにおける他の配置例を示す正面図である。 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さらに他の配置例を示す正面図である。

以下に、添付の図面を参照して、この発明に係るヘッドレスト位置調整装置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斜視図、図３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正面図である。

また、図４は、本発明の一実施形態に係る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５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、図６は同ヘッドレスト位置調整装置の検出回路部の動作波形の例を示す動作波形図である。

図１〜図３に示すように、ヘッドレスト位置調整装置１００は、車両１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（図示せず）とを備えて構成されている。

なお、座席４０は、例えば着座部４２に着座した人体４８が、車両１のハンドル２に最適な状態で手をかけられるように位置を移動調整可能に構成されている。また、本実施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と駆動モータ部とは、例えばワイヤハーネスにより電気的に接続されたり、無線により通信可能に構成されたりしている。

静電容量センサ部１０は、本例では、ヘッドレスト４３の前面側の表面あるいは内部の図示しない基板の一方の面側に、高さ方向および幅方向（この高さ方向と交差する横方向）を含む平面上にそれぞれ配設されるとともに、座席４０の前方から見て全体として十文字状に配置された状態で設けられ、座席４０に着座した人体４８の頭部４９とヘッドレスト４３との間の静電容量を検知する複数の検知電極Ａ１１、検知電極Ｂ１２、検知電極Ｃ１３、検知電極Ｄ１４および検知電極Ｅ１５を備える。

また、静電容量センサ部１０は、この基板の他方の面側に形成された検出回路部２０を備える。そして、静電容量センサ部１０は、座席４０の着座部４２に着座した人体４８の頭部４９を検出する。すなわち、静電容量センサ部１０は、人体４８の頭部４９とヘッドレスト４３（具体的には検知電極Ａ１１〜Ｅ１５）との間の静電容量を検知する。

なお、各検知電極Ａ１１〜Ｅ１５は、それぞれ例えば矩形状に成形されており、各検知電極Ａ１１〜Ｅ１５と検出回路部２０とは、基板の同一面上に形成されていてもよく、さらに別体で設けられていてもよい。この基板としては、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などが用いられる。

また、複数の検知電極Ａ１１〜Ｅ１５は、基板がフレキシブルプリント基板からなる場合は、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ベース材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。その他、複数の検知電極Ａ１１〜Ｅ１５は、メンブレン基板に形成されたり、導電性粘着材やその他の導体金属からなるものであってもよい。

なお、複数の検知電極Ａ１１〜Ｅ１５は、ヘッドレスト４３の前面側において、ヘッドレスト４３の横方向に向かって左側から右側へ検知電極Ａ１１、検知電極Ｂ１２および検知電極Ｂ１３が、その長手方向に沿って並設され、高さ方向に向かって下側から上側へ検知電極Ｄ１４、検知電極Ｂ１２および検知電極Ｅ１５が、その短手方向に沿って並設されて配置されている。

このように各検知電極Ａ１１〜Ｅ１５は、ヘッドレスト４３の前面側に全体として十文字状となるように配置されている。そして、これらの検知電極Ａ１１〜Ｅ１５は、本例では５つ設けられているが、ヘッドレスト４３の頭部４９に対する適正位置を得ることができるのに必要な数だけ設けられていればよく、例えば５つ以上など、さらに多く設けられていてもよいし、最小構成では一つの検知電極がヘッドレスト４３の中心位置に設けられていてもよい。

検出回路部２０は、ここでは複数の検知電極Ａ１１〜Ｅ１５からの検知信号に基づいて、頭部４９とヘッドレスト４３との間の静電容量値を検出し、この検出結果を用いて、ヘッドレスト４３の頭部４９に対する適正位置を算出する。この検出回路部２０は、図４に示すように、複数の検知電極Ａ１１〜Ｅ１５と接続された切替スイッチ回路２０ａと、この切替スイッチ回路２０ａと接続された静電容量検知回路２１と、この静電容量検知回路２１と接続された演算処理回路２８とを備える。

切替スイッチ回路２０ａは、例えばマルチプレクサ、アナログスイッチ、ＦＥＴあるいはリレーなどからなり、各検知電極Ａ１１〜Ｅ１５と静電容量検知回路２１との接続を、演算処理回路２８からの切替制御により、あるいは車両１に搭載されたＥＣＵなどからの他の切替制御情報に基づき切り替える。

静電容量検知回路２１は、各検知電極Ａ１１〜Ｅ１５により検知された静電容量を示す情報を出力し、演算処理回路２８は、この静電容量検知回路２１から出力された情報に基づく静電容量値を比較演算して、ヘッドレスト４３の頭部４９に対する適正位置を算出し、この算出結果情報を駆動モータ部のモータ駆動回路（図示せず）に出力してヘッドレスト４３を移動させる。

また、演算処理回路２８は、静電容量検知回路２１からの情報とともに、車両１に搭載された図示しない加速度センサ、角速度（ジャイロ）センサ、ブレーキセンサなどの車両１の挙動情報を検出する各種センサからの情報を用いて、上記適正位置を算出するようにしてもよい。

静電容量検知回路２１は、各検知電極Ａ１１〜Ｅ１５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などを備えて構成され、静電容量検知回路２１から出力された検知信号に基づく静電容量値を比較演算して、上記適正位置を算出するとともに、ヘッドレスト４３の位置を変化させるための駆動情報を駆動モータ部に対して出力する。

この静電容量検知回路２１は、図５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６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Ａ１１（Ｂ１２〜Ｅ１５）およびグランドの間を、検知電極Ａ１１（Ｂ１２〜Ｅ１５）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Ａ１１（Ｂ１２〜Ｅ１５）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６に示すように、検知電極Ａ１１（Ｂ１２〜Ｅ１５）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６に示すような直流の検知信号Ｖｏｕｔを出力する。なお、この図６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。

駆動モータ部は、静電容量検知回路２１からの検知信号Ｖｏｕｔによって、適正位置を算出した演算処理回路２８からの制御信号（駆動情報）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の背もたれ部４１に対する位置を、上記適正位置に合わせるように変化させるモータ駆動回路（図示せず）と、このモータ駆動回路の制御によって実際にヘッドレスト４３の位置を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、ヘッドレスト４３を支持する支持軸を介して上下方向（高さ方向）、およびこの上下方向とそれぞれ交差する左右方向（横方向）ならびに前後方向に移動自在に駆動する。すなわち、このヘッドレスト位置調整装置１００では、演算処理回路２８によって、切替スイッチ回路２０ａを経て静電容量検知回路２１から得られた静電容量値を用い、上記適正位置として、頭部４９とヘッドレスト４３との高さ方向適正位置、横方向適正位置および電極頭部間距離（前後方向適正位置）がそれぞれ最適となる位置を頭部４９のサイズ（大きさ）との関係を含めて算出し、この算出結果に応じて駆動モータ部にてヘッドレスト４３を自動的に適正位置に移動させるように構成されている。

次に、本実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置１００によるヘッドレスト４３の位置調整処理の手順について説明する。なお、以下において、上述した上下方向（高さ方向）はＹ方向、横方向（水平方向）はＸ方向、および前後方向はＺ方向として説明し、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こととし、さらに本発明の特に関係しない部分については明記しないことがあることとする。

図７は、本発明の一実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置によるヘッドレスト位置調整処理手順の例を示すフローチャート、図８および図９は同ヘッドレスト位置調整装置によるＸ方向の位置調整動作を説明するための説明図、図１０および図１１は同ヘッドレスト位置調整装置によるＹ方向の位置調整動作を説明するための説明図である。

また、図１２は、本発明の一実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置によるＺ方向の位置調整動作を説明するための説明図、図１３は同ヘッドレスト位置調整装置による頭部のサイズに基づく位置調整動作を説明するための説明図である。

まず、図７に示すように、ヘッドレスト位置調整装置１００は、検知電極Ａ１１、検知電極Ｂ１２および検知電極Ｃ１３それぞれの頭部４９との静電容量の結合プロファイルにより、ヘッドレスト４３のＸ方向位置を調整する（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１の処理では、具体的には、演算処理回路２８からの切替制御によって、切替スイッチ回路２０ａが検知電極Ａ１１，Ｂ１２，Ｃ１３と静電容量検知回路２１とが接続され、検知電極Ｄ１４，Ｅ１５が接地電位などとなるように切り替えがなされる。

なお、このとき、演算処理回路２８は、検知電極Ｄ１４，Ｅ１５に対して他の検知電極Ａ１１〜Ｃ１３と同電位または接地電位もしくは所定の固定電位を与え、アクティブな検知電極Ａ１１〜Ｃ１３の検知への外乱をシールドするシールド電極として使用可能となるように、切替スイッチ回路２０ａに切り替えさせるようにしてもよい。

図８（ａ）に示すように、ヘッドレスト４３に対して頭部４９が向かって左側に偏っている動作前の状態のときは、同図（ｃ）に示すように、検知電極Ａ１１にて検知される静電容量値が最も大きく、検知電極Ｃ１３にて検知される静電容量値が最も小さいこととなる。

したがって、この場合は、同図（ｃ）に示すように、動作後に検知電極Ｂ１２にて検知される静電容量値が最も大きくなるように、同図（ｂ）に示すように、ヘッドレスト４３を向かって左側のＸ方向に移動させて頭部４９がヘッドレスト４３のＸ方向における中心にくるように調整すればよい。

また、図９（ａ）に示すように、ヘッドレスト４３に対して頭部４９が向かって右側に偏っている動作前の状態のときは、同図（ｃ）に示すように、検知電極Ｃ１３にて検知される静電容量値が最も大きく、検知電極Ａ１１にて検知される静電容量値が最も小さいこととなる。

同様に、この場合は、同図（ｃ）に示すように、動作後に検知電極Ｂ１２にて検知される静電容量値が最も大きくなるように、同図（ｂ）に示すように、ヘッドレスト４３を向かって右側のＸ方向に移動させて頭部４９がヘッドレスト４３のＸ方向における中心にくるように調整すればよい。このようにすれば、ヘッドレスト４３のＸ方向の位置を適正位置に調整することができる。

次に、図７に示すように、ヘッドレスト位置調整装置１００は、検知電極Ｄ１４、検知電極Ｂ１２および検知電極Ｅ１５それぞれの頭部４９との静電容量の結合プロファイルにより、ヘッドレスト４３のＹ方向位置を調整する（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２の処理では、具体的には、演算処理回路２８からの切替制御によって、切替スイッチ回路２０ａが検知電極Ｄ１４，Ｂ１２，Ｅ１５と静電容量検知回路２１とが接続され、検知電極Ａ１１，Ｃ１３が接地電位などとなるように切り替えがなされる。なお、このときも、演算処理回路２８は、上述したように検知電極Ａ１１，Ｃ１３をシールド電極として使用可能となるようにしてもよい。

図１０（ａ）に示すように、ヘッドレスト４３に対して頭部４９が向かって下側に偏っている動作前の状態のときは、同図（ｃ）に示すように、検知電極Ｄ１４にて検知される静電容量値が最も大きく、検知電極Ｅ１５にて検知される静電容量値が最も小さいこととなる。

したがって、この場合は、同図（ｃ）に示すように、動作後に検知電極Ｂ１２にて検知される静電容量値が最も大きくなるように、同図（ｂ）に示すように、ヘッドレスト４３を向かって下側のＹ方向に移動させて頭部４９がヘッドレスト４３のＹ方向における中心にくるように調整すればよい。

また、図１１（ａ）に示すように、ヘッドレスト４３に対して頭部４９が向かって上側に偏っている動作前の状態のときは、同図（ｃ）に示すように、検知電極Ｅ１５にて検知される静電容量値が最も大きく、検知電極Ｄ１４にて検知される静電容量値が最も小さいこととなる。

この場合も同様に、同図（ｃ）に示すように、動作後に検知電極Ｂ１２にて検知される静電容量値が最も大きくなるように、同図（ｂ）に示すように、ヘッドレスト４３を向かって上側のＹ方向に移動させて頭部４９がヘッドレスト４３のＹ方向における中心にくるように調整すればよい。このようにすれば、ヘッドレスト４３のＹ方向の位置を適正位置に調整することができる。なお、上記ステップＳ１０１およびＳ１０２は、その処理の順番が入れ替わっても問題はない。

そして、図７に示すように、Ｘ方向およびＹ方向の位置調整の後に、ヘッドレスト位置調整装置１００は、検知電極Ａ１１，Ｂ１２，Ｃ１３または検知電極Ｄ１４，Ｂ１２，Ｅ１５それぞれの頭部４９との静電容量の結合プロファイル頂点の値が、あらかじめ設定してあった所定のしきい値Ｃｔｈ１〜Ｃｔｈ２の間の値となるように、ヘッドレスト４３のＺ方向位置を調整する（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３の処理においても、上述したように、静電容量の検知に使用されない検知電極は、接地されたり、シールド電極として使用されたりしてもよいことは同じである。

図１２（ａ）に示すように、ヘッドレスト４３に対して頭部４９の電極頭部間距離が離れている動作前の状態のときは、同図（ｃ）に示すように、検知電極Ａ１１，Ｂ１２，Ｃ１３または検知電極Ｄ１４，Ｂ１２，Ｅ１５それぞれの頭部４９との静電容量の結合プロファイル頂点の値が低くなり、所定のしきい値Ｃｔｈ１〜Ｃｔｈ２の間の値とはならないこととなる。

この場合は、同図（ｃ）に示すように、動作後に検知電極Ａ１１，Ｂ１２，Ｃ１３または検知電極Ｄ１４，Ｂ１２，Ｅ１５それぞれの頭部４９との静電容量の結合プロファイル頂点の値が所定のしきい値Ｃｔｈ１〜Ｃｔｈ２の間の値となるように、同図（ｂ）に示すように、ヘッドレスト４３を頭部４９側のＺ方向に移動させて頭部４９とヘッドレスト４３との電極頭部間距離が最適となるように調整すればよい。

なお、図７に示すように、上記ステップＳ１０３でのＺ方向位置の調整に際して、本例のヘッドレスト位置調整装置１００においては、頭部４９のサイズによる調整も行う。このため、ヘッドレスト位置調整装置１００は、検知電極Ａ１１，Ｂ１２，Ｃ１３または検知電極Ｄ１４，Ｂ１２，Ｅ１５それぞれの頭部４９との静電容量の結合プロファイル頂点の値と、真ん中の検知電極Ｂ１２と隣接する検知電極（例えば、検知電極Ａ１１，Ｃ１３など）の静電容量値との差分ΔＣ（傾き）に基づき、あらかじめ設定された最適値となるように、ヘッドレスト４３のＺ方向位置を調整する（ステップＳ１０４）。

すなわち、図１３（ａ）に示すように、各検知電極Ａ１１〜Ｅ１５全体の面積とほぼ同じ面積をもつ頭部４９ａである場合は、同図（ｃ）に示すように、検知電極Ａ１１，Ｂ１２，Ｃ１３または検知電極Ｄ１４，Ｂ１２，Ｅ１５それぞれの頭部４９ａとの静電容量の結合プロファイル頂点の値と、検知電極Ｂ１２と隣接する検知電極の静電容量値との差分ΔＣが小さくなる。

一方、図１３（ｂ）に示すように、各検知電極Ａ１１〜Ｅ１５全体の面積よりも小さい面積をもつ頭部４９ｂである場合は、同図（ｃ）に示すように、検知電極Ａ１１，Ｂ１２，Ｃ１３または検知電極Ｄ１４，Ｂ１２，Ｅ１５それぞれの頭部４９ｂとの静電容量の結合プロファイル頂点の値と、検知電極Ｂ１２と隣接する検知電極の静電容量値との差分ΔＣが大きくなる。これにより、結合プロファイルの差分ΔＣ（傾き）と頭部のサイズとの相関をも考慮してＺ方向位置の調整を行うことができる。

そして、上述したような位置調整は、車両１が始動中であるとき、または人体４８が座席４０に着座したときなど、いつでも行ってもよい。そして、本例のヘッドレスト位置調整装置１００は、車両１の各種センサからの情報や、車両１が衝突したことなどをトリガとして、例えば瞬間的にヘッドレスト４３の位置を適正位置よりも前方に移動させる。

すなわち、例えば車両１が衝突したときや衝突する前段階では、座席４０に着座した人体４８に対して衝撃や急激な減速Ｇが加わるため、頭部４９は後方に後退したり、前方にのめり込んだりして、各検知電極Ａ１１〜Ｅ１５の静電容量の結合プロファイルの値が、大きく変動する。

そして、衝突時などに頭部４９が後方に後退したときは、静電容量の結合プロファイルの値が、あらかじめ設定されたしきい値を超えるように増大する。したがって、このときにヘッドレスト４３を瞬間的に適正位置よりも前方に移動させるように、これらのセンサや各検知電極Ａ１１〜Ｅ１５からの情報に基づき位置調整等を行えば、乗員の頸椎損傷などの怪我や事故等の防止を図ることもできる。

このように、本実施形態のヘッドレスト位置調整装置１００は、ヘッドレスト４３の座席４０に対する位置をヘッドレスト４３の頭部４９に対する適正位置に合わせるように調整するため、ヘッドレスト４３の位置を自動的に座席４０に着座した人体４８の頭部４９に対する適切位置に調整することができる。

これとともに、ヘッドレスト位置調整装置１００は、例えば車両１に適用した場合には、特定の場合にこの適正位置よりも前方にヘッドレスト４３を瞬間的に合わせるように移動調整することができるため、ヘッドレスト４３の位置未調整に伴う衝突時などの頸椎損傷等の事故防止を図ることができる。

なお、上述した実施形態では、各検知電極Ａ１１〜Ｅ１５が矩形状に形成されたものを例に挙げて説明したが、例えば次のような構成であってもよい。図１４は、本発明の一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他の配置例を示す正面図、図１５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さらに他の配置例を示す正面図である。

図１４に示すように、ここでの検知電極Ａ１１〜Ｅ１５は、ヘッドレスト４３の横方向（Ｘ方向）の中心線Ｌを基準として、各検知電極Ａ１１〜Ｅ１５が左右対称な形状で形成されている。

また、図１５に示すように、ヘッドレスト４３における各検知電極Ａ１１〜Ｅ１５と同一平面上の周囲を、それぞれ検知電極Ａ１１〜Ｅ１５に対して絶縁された上で検知電極Ａ１１〜Ｅ１５と同電位または接地電位あるいは所定の固定電位が与えられたシールドパターン１９で囲むようにしてもよい。このようにすれば、各検知電極Ａ１１〜Ｅ１５の検知精度を高めることが可能となる。

なお、上述した実施形態では、座席４０を車両１に搭載されたものとして説明したが、このヘッドレスト位置調整装置１００は、例えば乗り物全般（飛行機、新幹線など）の座席や、アトラクションにおける座席、その他頭部保護が必要となる場合の座席において、ヘッドレストがあれば適用することが可能である。

１…車両、２…ハンドル、１０…静電容量センサ部、１１…検知電極Ａ、１２…検知電極Ｂ、１３…検知電極Ｃ、１４…検知電極Ｄ、１５…検知電極Ｅ、２０…検出回路部、２０ａ…切替スイッチ回路、２１…静電容量検知回路、２８…演算処理回路、４０…座席、４１…背もたれ部、４２…着座部、４３…ヘッドレスト、４８…人体、４９，４９ａ，４９ｂ…頭部、１００…ヘッドレスト位置調整装置。

Claims (12)

1. 座席に備えられたヘッドレストの高さ方向および幅方向を含む平面上に配設されるとともに、前記座席の前方から見て全体として十文字状に配置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、前記頭部と前記ヘッドレストとの間の静電容量値、および単位時間当たりの静電容量値の変化量を検出する検出回路と、
   前記検出回路によって検出された静電容量値を用いて、前記ヘッドレストの前記頭部に対する適正位置を算出する演算処理回路と、
   前記検出回路によって検出された単位時間当たりの静電容量値の変化量が所定のしきい値を超えた際に、前記演算処理回路からの算出結果に応じて、前記ヘッドレストの前記座席に対する位置を前記適正位置に合わせるように調整するとともに、前記ヘッドレストを前記適正位置よりも前方に移動させ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. 前記演算処理回路は、前記適正位置として、前記ヘッドレストの中心が前記頭部の中心に水平方向に正対する位置を算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. 前記複数の検知電極は、前記ヘッドレストの前記平面上にＸ−Ｙ方向にそれぞれ複数並設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と前記検出回路との接続を前記演算処理回路からの切替制御によりそれぞれ切り替え可能な切替スイッチ回路を備え、
   前記演算処理回路は、前記切替スイッチ回路を経て前記検出回路から得られた検出結果を用い、前記適正位置として前記頭部と前記ヘッドレストとの高さ方向適正位置、横方向適正位置および電極頭部間距離がそれぞれ最適となる位置を前記頭部のサイズとの関係を含めて算出することを特徴とする請求項３記載のヘッドレスト位置調整装置。
5. 前記複数の検知電極は、前記ヘッドレストの前面側の表面あるいは内部に前方から見て十文字状に設けられていることを特徴とする請求項３または４記載のヘッドレスト位置調整装置。
6. 前記複数の検知電極と同一平面上の周囲に、それぞれ検知電極に対して絶縁された上で検知電極と同電位または接地電位もしくは所定の固定電位が与えられたシールドパターンが配設されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項記載のヘッドレスト位置調整装置。
7. 前記演算処理回路は、前記切替スイッチ回路を切替制御することにより前記複数の検知電極のうちの所定の検知電極を、他の検知電極と同電位または接地電位もしくは所定の固定電位が与えられるシールド電極として使用可能に切り替えることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項記載のヘッドレスト位置調整装置。
8. 前記切替スイッチ回路は、マルチプレクサ、アナログスイッチ、ＦＥＴおよびリレーのいずれか一つにより構成されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項記載のヘッドレスト位置調整装置。
9. 前記複数の検知電極は、フレキシブルプリント基板、メンブレン基板、導電性粘着材および導体金属のいずれか一つにより形成されていることを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項記載のヘッドレスト位置調整装置。
10. 前記複数の検知電極、前記検出回路、前記演算処理回路および前記位置調整手段は、同一基板の片面上に、または両面上にそれぞれ分けて形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載のヘッドレスト位置調整装置。
11. 前記座席は、移動可能な乗り物に備えられており、
    前記乗り物の挙動に関する挙動情報を検出する挙動情報検出手段を備え、
    前記演算処理回路は、前記検出回路からの検出結果とともに、前記挙動情報検出手段からの挙動情報を用いて前記適正位置を算出することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載のヘッドレスト位置調整装置。
12. 前記挙動情報検出手段は、加速度センサまたは角速度センサであ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装置。

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