JP3885642B2 - 人体検知センサ及びその人体検知センサを備えた座席 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の座席等への着座を検知する人体検知センサ及びそれを備えた座席に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車には、衝突事故時の搭乗者への衝撃を緩和するために、衝突事故時に動作するエアバッグを有したエアバッグシステムが搭載されるようになっている。このエアバッグシステムは、着座している状態で動作するようになっており、そのために、自動車の座席に人体検知センサを配置して、その人体検知センサにより、着座しているか否かを検知して、その検知結果をエアバッグシステムに出力するようにしている。ところで、この人体検知センサとしては、以下に示す３種類の着座センサが知られている。
【０００３】
この着座センサの第１例は、荷重により抵抗値が変化する素子、例えば、ＦＳＲ（Ｆｏｒｃｅ Ｓｅｎｃｉｎｇ Ｒｅｓｉｓｔｏｒ）等をマトリックス状に多数備えて構成される。このものは、多数の素子のそれぞれに着座時の荷重がかかるよう座席に配置され、着座して荷重が掛かったときに、その荷重による抵抗値の変化を配置箇所毎に検知することにより、荷重分布を判断して、着座を検知する。
【０００４】
また、着座センサの第２例は、予め設定された所定荷重が掛かると接点が導通するスイッチ等の素子をマトリックス状に多数備えて構成される。このものは、多数の素子のそれぞれに着座時の荷重がかかるよう座席に配置され、着座して荷重が掛かったときに、その荷重が所定荷重以上であるために導通した導通箇所の分布を判断して、着座を検知する。
【０００５】
また、着座センサの第３例は、所定間隔で対向配置された電極よりなる素子をマトリックス状に多数備えて構成される。このものは、電極が上下に対向配置され、かつ、多数の素子のそれぞれに着座時の荷重がかかるよう、座席に配置され、着座して荷重が掛かったときに、その荷重に応じて電極間の間隔が変化して静電容量も変化し、その静電容量変化の分布を判断して、着座を検知する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した着座センサにあっては、第１例乃至第３例のいずれのものも、それらの各構成要素である素子が、マトリックス状に座席に多数配置され、荷重分布、導通箇所の分布、静電容量変化の分布を判断して、着座を検知するようにしているから、これらの各分布を判断をするための回路構成も複雑となるという問題点があった。
【０００７】
そのため、本願出願人は、上記した着座センサの問題点を解決するために、特願２００１−１８１１７号により、載置物検知装置を提案している。このものは、図２０に示すように、載置物１００が載置される載置面を有した載置台のその載置面に載置された載置物１００を検知する載置物検知装置であって、内部に有した封止空間を載置物１００の下方に設けるよう載置台に配設される袋体１０１と、袋体１０１の封止空間に気密封止された流体と、載置物１００が載置面に載置されて封止空間に荷重がかかることによる流体の圧力変化を検知する圧力センサ１０２と、を備え、圧力センサにより検知された流体の圧力変化値と予め設定された閾値との比較に基づいて、載置面への載置物１００の載置を検知するようにしている。
【０００８】
また、本願出願人は、特願２００１−１８１１７号により提案された載置物検知装置の他にも、以下に示す人体検知センサを開発している。このものは、図２１に示すように、基台２０１と、基台２０１の有する配設面２０１ａに対をなして配設された測定電極２０２と、測定電極２０２に電気信号を供給して電流を流すとともに測定電極２０２間に流れる電流を測定する電気回路２０３と、測定電極２０２間に流れる電流に依存する静電容量のその変化量と予め設定された閾値とを比較して着座を検知する検知手段（図示せず）と、を備えている。
【０００９】
しかしながら、特願２００１−１８１１７号により提案されたものは、人と略同様の重量を有した載置物１００が座席に載置された場合に、その載置された載置物１００を人と誤って判断してしまい、着座を正確に検知できなくなる恐れがある。
【００１０】
また、特願２００１−１８１１７号により提案された載置物検知装置の他に本願出願人が開発したものは、水の入ったペットボトルが座席に載置された場合に、水の入ったペットボトルによっても、人２００と同様に、電極２０２，２０２間の電気力線に沿った静電容量が変化するために、水の入ったペットボトルを人と誤って判断してしまい、着座を正確に検知できなくなる恐れがある。
【００１１】
本発明は、上記の点に着目してなされたもので、その目的とするところは、より正確に着座を検知することができる人体検知センサ及びそれを備えた座席を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、請求項１記載の人体検知センサは、センサ本体の表面に設けた配設面に対をなして配設された検知電極と、検知電極に電気信号を供給して電流を流すとともに検知電極間に流れる電流を測定する電気回路と、センサ本体に外部より加えられた荷重を検出する荷重検出手段と、電気回路の測定結果から求めた検知電極間の静電容量の変化量と予め設定された静電容量閾値との比較及び荷重検出手段により検出された荷重と予め設定された荷重閾値との比較に基づいて着座を検知する検知手段とを備え、前記センサ本体を、内部に有した封止空間に流体を気密封止した袋体と、内方に袋体を収納するとともに外方に前記配設面が設けられた収容袋とで構成し、前記荷重検出手段を、封止空間に荷重がかかることによる流体の圧力変化を検知する圧力センサで構成している。
【００１５】
請求項２記載の人体検知センサは、請求項１記載の人体検知センサにおいて、前記検知電極に並列接続された対をなすダミー電極を前記配設面に配設した構成にしている。
【００１６】
請求項３記載の人体検知センサは、請求項２記載の人体検知センサにおいて、前記ダミー電極を前記配設面の前記検知電極内側に配設した構成にしている。
【００１７】
請求項４記載の人体検知センサは、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の人体検知センサにおいて、前記袋体は、チューブ状とされた構成にしている。
【００１８】
請求項５記載の座席は、座面を有した座部に前記検知電極を位置させるよう請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の人体検知センサが配置された構成にしている。
【００１９】
請求項６記載の座席は、請求項５記載の座席において、背もたれ部に前記検知電極を位置させるよう請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の人体検知センサが追加して配置された構成にしている。
【００２０】
請求項７記載の座席は、請求項５又は請求項６のいずれかに記載の座席において、前記検知電極及び前記荷重検出手段が前記座部に位置するよう前記人体検知センサが複数個配置され、前記検知手段は、前記人体検知センサの前記センサ本体毎に荷重を検知して、前記座面に沿って重心及び前記流体の圧力値分布を算出し、これらの算出結果を、着座姿勢を判断する判断材料とした構成にしている。
【００２１】
請求項８記載の座席は、請求項７記載の座席において、前記検知手段は、前記人体検知センサの前記検知電極間毎に静電容量の変化を検知して、前記配設面に沿って静電容量の分布を算出し、この静電容量の分布も、着座姿勢を判断する判断材料とした構成にしている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態の人体検知センサを図１乃至図６に基づいて以下に説明する。
【００２３】
１は収容袋で、内部に中空部１ａを有した箱状に形成されている。２，２は検知電極で、収容袋１の一面に、接着や蒸着により、対をなして平行に配設されている。すなわち、収容袋１の一面が、検知電極２，２を配設する配設面１ｂとなっている。この検知電極２，２は、内部に中空部１ａを有した箱状の収容袋１の一面に配設されているから、後述するように、この人体検知センサが自動車の座席Ａに配置された状態では、人Ｐが座席Ａに座った場合に、収容袋１が圧縮されて側方へ拡がるので、互いの間の距離が僅かに大きくなる。
【００２４】
３，３はダミー電極で、検知電極２，２に並列接続されている。このダミー電極３，３は、配設面１ｂの検知電極２，２の内側に配設されているので、このダミー電極３，３間に流れる電気力線の外側を、検知電極２，２間に流れる電気力線が通ることになる。
【００２５】
４は電気回路で、この電気回路４の各回路に給電する電源回路４ａ、発振回路４ｂ（信号出力源）、検知電極２，２間に流れる交流信号（電流値）を測定する電流値測定回路４ｃ、検知電極２，２間に流れる交流信号（電流値）を交流信号（電圧値）へ変換するＩ／Ｖ変換回路４ｄ、Ｉ／Ｖ変換回路４ｄから出力された交流信号（電圧値）を直流信号（電圧値）に整流する全波整流回路４ｅ、全波整流回路４ｅから出力された直流信号（電圧値）を所望の信号レベルに増幅して後述するＥＣＵ５に入力する増幅回路４ｆを備えている。
【００２６】
この発振回路４ｂは、検知電極２，２間に電気力線が発生するよう交流信号を出力する。なお、この発振回路４ｂが半波整流信号を出力する場合、全波整流回路４ｅは、Ｉ／Ｖ変換回路４ｄから出力された半波整流信号を平滑することとなる。
【００２７】
この発振回路４ｂから交流信号が出力されることにより、検知電極２，２間に電気力線が発生し、検知電極２，２間の静電容量に依存した電流が検知電極２，２間に流れる。また、静電容量は、電気力線の通る空間に存在する物体の誘電率により変化し、誘電率の高い物体が存在するほど大きくなる。例えば、人Ｐの誘電率が５０〜８０程度であり、人Ｐ以外の物の誘電率が２〜５程度であるから、静電容量は、図６に示すように、人Ｐが存在するときの方が明らかに大きくなる。従って、検知電極２，２間に流れる電流も、人Ｐが存在するときの方が明らかに大きくなり、この電流値を検知することにより、静電容量を算出することができるのである。
【００２８】
また、人Ｐが存在する場合に大人の方が子供よりも静電容量が多少大きくなるので、検知電極２，２間に流れる電流値も、図６に示すように、大人の方が子供よりも多少大きくなり得る。
【００２９】
５はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）で、電気力線の通る空間に存在する物体が人Ｐである場合に静電容量が明らかに大きくなることに着目し、後述するように、この人体検知センサが自動車の座席Ａに配置された状態では、検知電極２，２間の静電容量（又は静電容量に対応する値）の変化量と予め設定された閾値とを比較して、着座を検知する。また、このＥＣＵ４は、座席Ａ上の物体の有無、及び、座席Ａ上に物体が人Ｐであるか荷物等であるかを判断し、その判断結果をエアバッグ等に出力する。
【００３０】
６は袋体で、内部に封止空間を有したチューブ状に形成され、その内部の封止空間には、空気よりなる流体が気密封止されている。この封止空間が有する流体封入口６ａには、流体の流れに応じて撓み得る弁６ｂを有した封入部６ｃが設けられており、流体の圧力が、袋体６の外部の圧力である大気圧に追随して大気圧と同一となるようにしている。従って、高地等の大気圧が低い箇所では、その低い大気圧に追随して、流体の圧力値が低くなるので、流体の圧力を検知する際に、大気圧の変化による検知誤差を少なくすることができる。
【００３１】
なお、弁を設けず、流体の圧力を袋体６の外部の大気圧に追随させないときは、流体として、液体、ゲル状物等、多種多様のものを使用することができる。
【００３２】
この袋体６は、その大部分が、収容袋１の中空部１ａ内に、折り返し部分が等間隔かつ平行となるようＵ字状に複数回折り返されて収容され、収容袋１に荷重がかかることにより、封止空間、詳しくは、その封止空間に気密封止された流体に圧力がかかるようになっている。
【００３３】
７は圧力センサで、例えば、ピエゾ抵抗がブリッジ接続されたブリッジ回路により構成され、定電流発生回路８から定電流が供給されることにより、圧力を検知するよう駆動され、検知した圧力に応じた出力信号を出力する。この出力信号は、増幅回路９により、所望の信号レベルまで増幅され、前述したＥＣＵ４に入力される。
【００３４】
この圧力センサ７は、袋体６の封止空間に気密封止された流体の圧力が導入されて、その導入された流体の圧力を検知する。
【００３５】
次に、この人体検知センサの自動車の座席Ａ、詳しくは、座面を表面に有した座部Ａ１への配置状態について説明する。自動車の座席Ａは、一般に、人が着座する座面から順に、シート表皮、ウレタンクッション、金属シートパンにより構成されており、そのシート表皮とウレタンクッションの間に収容袋１を収納して、収容袋１の配設面１ｂに配設された検知電極２，２が座部Ａ１に位置して、座面と重合するよう、人体検知センサが配置される。なお、この収容袋１の配置箇所は、シート表皮とウレタンクッションの間に限るものではなく、例えば、シート表皮内部、ウレタンクッション内部、ウレタンクッションと金属シートパンとの間でもよく、さらには、座面、すなわち、シート表皮の表面でもよい。
【００３６】
次に、図５に基づいて、人体検知手順を説明する。なお、図５に示された処理は、前述したＥＣＵ６により実行される。
【００３７】
初めに、検知された圧力の変化値が圧力閾値を超えているか否かを判断し、検知された圧力変化値が圧力閾値を超えていない場合は、座席Ａに載置物が載置されていないと判断する。検知された圧力の変化値が圧力閾値を超えて、座席Ａに載置物が載置されていると判断した場合は、検知された電流値（静電容量）変化量が、人の存在を示す電流閾値（静電容量閾値）を超えているか否かを判断し、電流閾値（静電容量閾値）を超えていないときは、座席Ａに載置された載置物が、人ではなく物であると判断する。電流閾値（静電容量閾値）を超えていて、座席Ａに載置された載置物が人Ｐであると判断されたときは、圧力値を荷重に換算し、人Ｐの荷重、すなわち体重を識別する。このようにして、体重を識別することにより、大人又は子供のいずれが着座しているかを判断することができる。
【００３８】
かかる人体検知センサにあっては、検知電極２，２間の静電容量の変化量と予め設定された静電容量閾値との比較及び圧力センサ７により検知された流体の圧力変化値と予め設定された圧力閾値との比較に基づいて、着座を検知するようにしているから、人Ｐと略同様の重量を有した載置物が座席Ａに載置された場合には、静電容量の変化の違いから人Ｐと物とを判別することができるので、その載置された載置物を人Ｐと誤って判断してしまうことがない。また、水の入ったペットボトルが座席Ａに載置された場合でも、圧力変化値の違いにより人Ｐとペットボトルとを判別することができるので、水の入ったペットボトルを人Ｐと誤って判断してしまうということもない。
【００３９】
また、検知電極２，２に並列接続された対をなすダミー電極３，３を配設面１ｂの検知電極２，２内側に配設しているから、検知電極２，２間の電気力線が、ダミー電極３，３間の電気力線の外側を通ることになるので、ダミー電極３，３を設けない場合に比べて配設面１ｂからより離れた箇所での静電容量の変化を検知できる。これにより、座面上に、例えば、クッション等の介在物が載置されて、その介在物上に着座する場合でも着座を正確に検知できる。
【００４０】
また、袋体６がチューブ状で容易に屈曲させることができるので、配設作業がし易く配設の自由度が高いため、検知電極２，２間の電気力線に影響を与えない位置に適切に配設することが可能となる。
【００４１】
また、この人体検知センサを、図７に示すように、座部Ａ１と背もたれ部Ａ２の両方に設けてもよい。これによって、着座をより確実に検知することができる。例えば、検知電極２，２を背もたれ部Ａ２に設けた人体検知センサのみが着座を検知し、検知電極２，２を座部Ａ１に設けた人体検知センサが着座を検知していない場合には、例えば、座席Ａ上に落とした鍵等の小物を拾おうとして臀部を座席Ａから浮かした状態で着座していると判断することができるのである。
【００４２】
なお、本実施形態の人体検知センサでは、ダミー電極３，３を、検知電極２，２の内側に配置しているが、検知電極２，２の外側に配置してもよく、そのときは、検知電極２，２間の電気力線が、ダミー電極３，３間の電気力線の内側を通ることになり、所望の空間に電気力線を集中させることができるので、検知精度を高くすることができる。
【００４３】
また、ダミー電極３，３を、検知電極２，２の内側及び外側にそれぞれ配置してもよく、そのときは、検知電極２，２間の電気力線が、検知電極２，２の内側に配置したダミー電極３，３間の電気力線の外側を通るとともに、検知電極２，２の外側に配置したダミー電極３，３間の電気力線の内側を通ることになるので、配設面１ｂから離れた所望の空間での静電容量変化を、高い精度で検知することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２実施形態の人体検知センサを図８に基づいて以下に説明する。このものは、基本的には第１実施形態と同様であるが、検知電極２，２が、配設面１ｂ全面に略等間隔で配設された構成となっている。
【００４５】
このものの一方の検知電極２が、配設面１ｂにおける３方の周縁部にコ字型に配設され、その内側に、ダミー電極３，３がそれぞれコ字型に配設され、その内側に、略長方形状の他方の検知電極２が配設されることにより、検知電極２，２が、配設面１ｂ全面に略等間隔で配設されている。従って、この人体検知センサが配置された座席Ａでは、検知電極２，２並びにダミー電極３，３は、座面の略全面に略均等に重合した構成となっている。
【００４６】
かかる人体検知センサを配置した座席にあっては、第１実施形態の効果に加えて、検知電極２，２が配設面１ｂに略等間隔で配設されているから、着座に伴って、配設面１ｂの一部に偏って荷重がかかる場合でも、着座を確実に検知することができる。
【００４７】
次に、本発明の第３実施形態の人体検知センサを図９乃至図１３に基づいて以下に説明する。このものは、基本的には第１実施形態と同様であるが、収容袋１は、座席Ａにおける同一面上に、「田」字型に４個配設されて、収容袋１の中空部１ａに在る袋体６の封止空間毎に流体の圧力変化を検知して、座面に沿って、重心及び流体の圧力値分布を算出し、これらの算出結果を、着座姿勢を判断する判断材料とする構成にしている。
【００４８】
検知電極２，２及びダミー電極３，３は、２つの収容袋１の一面にそれぞれ亙るように配設されている。
【００４９】
このものでは、前述したように、収容袋１が「田」字型に４個配設されており、ここでは、説明のために、図１０に示すように、前部右側の収容袋１を第１の収容袋１Ａ、前部左側の収容袋１を第２の収容袋１Ｂ、後部右側の収容袋１を第３の収容袋１Ｃ、後部左側の収容袋１を第４の収容袋１Ｄとして区別する。図１０中で、Ｐ１は人Ｐの臀部を示している。
【００５０】
人Ｐが、前に屈むようにした状態で着座した前位置着座の場合、座席の背もたれ部を倒してリクライニング着座をしている場合、通常着座をしている場合、脚を組んだ脚組着座をしている場合では、配設面１ｂに沿った人Ｐの重心は、図１１に示すように、また、配設面１ｂに沿った荷重分布は、図１２に示すようになる。ここで、圧力値分布とは、全圧力値に対する各部の圧力値の比のことである。
【００５１】
具体的には、座面における重心は、図１１に示すように、前位置着座をしている場合に前方に位置し、リクライニング着座をしている場合に略中央に位置し、通常着座をしている場合に後方に位置し、脚組着座をしている場合に左右で差が生じるようになる。
【００５２】
また、座面に沿った流体の圧力値分布は、図１２に示すように、前位置着座をしている場合に前方に偏って、第１の収容袋１Ａ及び第２の収容袋１Ｂで、大きな圧力が発生し、リクライニング着座をしている場合に略均一となって、第１の収容袋１Ａ乃至第４の収容袋１Ｄで、略均等に圧力が発生しており、通常着座をしている場合に後方に少し偏って、第３の収容袋１Ｃ及び第４の収容袋１Ｄで、少し大きな圧力が発生し、脚組着座をしている場合に左右で発生する圧力に差が生じて、この説明の例では、右側の第１の収容袋１Ａ及び第３の収容袋１Ｃに、大きな圧力が発生している。
【００５３】
このように、人Ｐの着座姿勢により、座面に沿って、重心及び流体の圧力値分布に、それぞれ特性があるので、これらの特性に応じて、着座姿勢を判断することができるのである。この判断のフローは、図１３に示すとおりである。
【００５４】
すなわち、初めに、第１の収容袋１Ａ乃至第４の収容袋１Ｄにおける流体の圧力の変化値を検知し、次に、重心を算出する。この算出する重心は、全体重心、第１の収容袋１Ａ及び第３の収容袋１Ｃよりなる左側領域の重心、第２の収容袋１Ｂ及び第４の収容袋１Ｄよりなる右側領域の重心の３種である。そして、これら３種の重心により、重心のパターンが算出される。次に、全圧力値に対する各部の圧力値の割合、すなわち圧力値分布を算出する。
【００５５】
次に、上記手順により算出した重心のパターンと予め人Ｐの着座姿勢に対応付けて算出しておいた重心のパターンとを比較して、重心が前方に偏っているときには前位置着座と、重心が左右で異なっているときには脚組着座と判断し、圧力分布値が後方に偏っているときには通常着座と判断し、いずれにも該当しない姿勢をリクライニング着座と判断する。
【００５６】
かかる人体検知センサにあっては、第１実施形態の効果に加えて、重心及び流体の圧力値分布を算出し、これらの算出結果が、座席Ａへの人Ｐの着座姿勢を判断する判断材料となって、座席Ａへの人Ｐの着座姿勢を判断することができるので、例えば、人Ｐの着座姿勢に応じてエアバッグの動作を調整することができる。
【００５７】
次に、本発明の第４実施形態の人体検知センサを図１４に基づいて以下に説明する。このものは、基本的には第３実施形態と同様であるが、検知電極２，２及びダミー電極３，３は、４つの収容袋１の一面よりなる配設面１ｂにそれぞれ配設され、検知電極２，２の各対毎に静電容量の変化を検知して、配設面１ｂに沿って静電容量の分布を算出し、この静電容量の分布も、着座姿勢を判断する判断材料としている。
【００５８】
詳しくは、静電容量の分布を算出することにより、静電容量と多少相関のある荷重の分布を算出し、さらに、この荷重の分布を圧力値の分布に変換し、圧力センサ７により検知された圧力値の分布と比較して、両方の圧力値の分布が大きく乖離しているときは、再度圧力値の分布を求め直す等して、圧力値の分布をより正確に検知するようにしている。
【００５９】
かかる人体検知センサにあっては、静電容量の分布、詳しくは、その静電容量と相関のある荷重から変換された圧力値の分布からも、座席Ａへの人の着座姿勢を判断する判断材料としているから、着座姿勢を判断することができるという第３実施形態の効果をさらに奏することができる。
【００６０】
次に、人体検知センサの参考例を図１５乃至図１９に基づいて以下に説明する。このものは、基本的には第１実施形態と同様であるが、袋体６の封止空間に気密封止された流体の圧力を検知する圧力センサ７の代わりに、外部より加えられた圧力に応じて抵抗値の変化する導電性材料（例えばカーボンインクや銀ペーストインクなど）で構成された圧力センサ１０を用いている。
【００６１】
この圧力センサ１０の断面図を図１５に、その模式図を図１６に、また等価回路図を図１７にそれぞれ示す。圧力センサ１０は、ポリエステルフィルムよりなる絶縁膜１１と、櫛歯状のカーボン層の表面に導電性インクを塗布・固着してそれぞれ形成され、絶縁膜１１の上面に配設された一対の電極１２ａ，１２ｂと、絶縁膜１１の上方に対向して配置されたポリエステルフィルムよりなる絶縁膜１３と、楕円形状のカーボン薄膜の表面に導電性インクを塗布・固着して形成され、電極１２ａ，１２ｂに対向するように絶縁膜１３の下面に配設されたカーボン接点１４と、絶縁膜１１と絶縁膜１３と間に介装されたポリエステルよりなる絶縁層１５と、絶縁膜１１、電極１２ａ，１２ｂと絶縁層１５との間、絶縁膜１３と絶縁層１５との間をそれぞれ貼り合わせる粘着層１６とで構成される。
【００６２】
また、上述した第１実施形態では収容袋１の表面に配設面１ｂを設け、この配設面１ｂに検知電極２，２およびダミー電極３，３を配設しているが、本参考例では収容袋１の代わりに平板状のセンサ本体（図示せず）を用いており、このセンサ本体の一面に設けた配設面に検知電極２，２およびダミー電極３，３を配設し、さらに検知電極２，２間の電気力線を阻害しないような部位に圧力センサ１０を取り付けてある。
【００６３】
人が着座しておらず、圧力センサ１０に荷重がかかっていない状態では、カーボン接点１４が電極１２ａ，１２ｂから開離しており、一対の電極１２ａ，１２ｂの間が開放されている。一方、人が着座すると、圧力センサ１０に加わった荷重により絶縁層１５が撓められて、カーボン接点１４が電極１２ａ，１２ｂと接触し、一対の電極１２ａ，１２ｂの間がカーボン接点１４を介して電気的に接続される。ここに、電極１２ａ，１２ｂ及びカーボン接点１４には導電性インクを塗布してあり、これら導電性インクは加わった荷重に応じてその抵抗値が変化するので、一対の電極１２ａ，１２ｂ間の電気抵抗が加わった荷重に応じて変化する。
【００６４】
図１８は本参考例の人体検知センサのブロック図を示す。なお、圧力センサ１０の入力回路以外は第１実施形態と同様であるので、同一の構成要素には同一の符合を付してその説明は省略する。圧力センサ１０の一方の端子には抵抗Ｒを介して一定電圧が印加され、他方の端子は回路のグランドに接続されている。そして、圧力センサ１０と抵抗Ｒとの接続点の電圧を電圧測定回路１７により測定し、電圧測定回路１７の出力を増幅回路９で増幅して上述したＥＣＵ５に出力している。圧力センサ１０では、圧力センサ１０にかかる荷重が大きくなるにつれて、その抵抗値が小さくなるため、抵抗Ｒと圧力センサ１０との接続点の電圧が小さくなる。したがって、ＥＣＵ５では増幅回路９の出力から圧力センサ１０に加わった圧力の大きさを判別できる。また、ＥＣＵ５には、増幅回路４ｆから検知電極２，２間の静電容量（又は静電容量に対応する値）の変化量に応じた電圧が入力されており、増幅回路４ｆの出力と予め設定された静電容量閾値とを比較するとともに、上述した増幅回路９の出力と予め設定された圧力閾値とを比較することで、座席Ａ上の物体の有無、及び、座席Ａ上の物体が人Ｐであるか荷物等であるかを判断することができる。
【００６５】
ところで、本参考例では圧力センサ１０の数を１個としているが、圧力センサ１０の数を１個に限定する趣旨のものではなく、座席Ａの座面Ａ１に複数個の圧力センサ１０を設置して、それぞれの圧力センサ１０を並列に接続しても良く（図１９参照）、荷重の検出点を複数設けることで、座席Ａに着座する人の圧力を検出し易くできる。
【００６６】
尚、本参考例では圧力センサ１０を導電性材料で構成しているが、導電性材料で構成する代わりにＦＳＲや、予め設定された所定荷重がかかると接点が導通するスイッチや、所定間隔で対向配置された電極からなり、着座して荷重がかかった時にその荷重に応じて電極間の距離が変化して静電容量が変化するような素子を用いても良い。
【００６７】
なお、第１実施形態乃至第４実施形態は、自動車の座席に配設されて着座を検知するものであるが、自動車の座席に配設されて着座を検知するものに限るわけではなく、例えば、飲食店、映画館、ジェットコースター等の各種アミューズメント機器の座席や、便座に配設されて着座を検知するものとして使用されるものでも、同様の効果を奏することができる。
【００６８】
【発明の効果】
請求項１記載の人体検知センサは、検知電極間の静電容量の変化量と予め設定された静電容量閾値との比較及び荷重検出手段により検出された荷重と予め設定された荷重閾値との比較に基づいて、着座を検知するようにしているから、人と略同様の重量を有した載置物が座席に載置された場合に、その載置された載置物を人と誤って判断してしまうことも、水の入ったペットボトルが座席に載置された場合に、水の入ったペットボトルによっても人と同様に検知電極間の静電容量が変化するために、水の入ったペットボトルを人と誤って判断してしまうということもなくなり、着座を正確に検知できる。
【００６９】
さらに、センサ本体を、内部に有した封止空間に流体を気密封止した袋体と、内方に袋体を収納するとともに外方に配設面が設けられた収容袋とで構成し、荷重検出手段を、封止空間に荷重がかかることによる流体の圧力変化を検知する圧力センサで構成しているから、着座によって生じる流体の圧力変化を検出することができる。
【００７１】
請求項２記載の人体検知センサは、請求項１記載の人体検知センサの効果に加えて、検知電極に並列接続して配設面に配設したダミー電極により形成される電気力線によって、検知電極間の電気力線の通る箇所を制御するから、ダミー電極の配置場所を適宜選択することにより、着座を検知するために、所望の箇所に、検知電極間の電気力線を通すよう制御することができる。
【００７２】
請求項３記載の人体検知センサは、請求項２記載の人体検知センサの効果に加えて、ダミー電極を配設面の前記検知電極内側に配設しているから、検知電極間の電気力線が、ダミー電極間の電気力線の外側を通ることになるので、配設面から離れた箇所に電気力線を通すようになり、配設面から離れた箇所での着座を検知でき、ひいては、座面上に、例えば、クッション等の介在物が載置されて、その介在物上に着座する場合でも、検知電極間の静電容量の変化量を検知することができるので、着座を検知することができる。
【００７３】
請求項４記載の人体検知センサは、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の人体検知センサの効果に加えて、袋体がチューブ状であるから、検知電極間の電気力線を阻害しないよう適切に配設する際に、配設作業が容易になる。
【００７４】
請求項５記載の座席は、座部に検知電極を位置させるよう配置された請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の人体検知センサにより、着座を検知することができる。
【００７５】
請求項６記載の座席は、請求項５記載の座席の効果に加えて、背もたれ部に前記検知電極を位置させるよう、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の人体検知センサが配置されているから、座部に検知電極及び袋体が座面を位置させるよう配置された人体検知センサとともに、着座を検知することができるので、着座を確実に検知することができる。
【００７６】
請求項７記載の座席は、請求項５又は請求項６のいずれかに記載の座席の効果に加えて、重心及び圧力値分布を算出し、これらの算出結果が、着座姿勢を判断する判断材料となって、着座姿勢を判断することができるので、例えば、着座姿勢に応じてエアバッグの動作を調整することができる。
【００７７】
請求項８記載の座席は、検知電極間毎に静電容量の変化を検知して、配設面に沿って静電容量の分布を算出し、この静電容量の分布も、着座姿勢を判断する判断材料としているから、着座姿勢を判断することができるという請求項７記載の座席の効果をさらに奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の基本構成を示す斜視図である。
【図２】 同上の袋体の封入口を示す部分断面図である。
【図３】 同上を自動車用シートに配設した状態を示す側面図である。
【図４】 同上のブロック図である。
【図５】 同上による着座を検知するフローを示すフローチャートである。
【図６】 人と物とでは静電容量が異なることを示す説明図である。
【図７】 同上を背もたれ面にも配置した状態を示す側面図である。
【図８】 本発明の第２実施形態の基本構成を示す斜視図である。
【図９】 本発明の第３実施形態の基本構成を示す斜視図である。
【図１０】 臀部の着座状態を示す説明図である。
【図１１】 着座姿勢と重心との関係を示す説明図である。
【図１２】 着座姿勢と圧力分布との関係を示す説明図である。
【図１３】 着座姿勢を判断するフローチャートである。
【図１４】 本発明の第４実施形態の基本構成を示す斜視図である。
【図１５】 本発明の参考例に用いる圧力センサの断面図である。
【図１６】 同上に用いる圧力センサの模式図である。
【図１７】 同上に用いる圧力センサの等価回路図である。
【図１８】 同上のブロック図である。
【図１９】 同上に用いる別の圧力センサの等価回路図である。
【図２０】 特願２００１−１８１１７号により提案された載置物検知装置の基本構成を示す斜視図である。
【図２１】 特願２００１−１８１１７号の他に本願出願人が開発した人体検知センサの基本構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 収容袋
１ｂ 配設面
２ 検知電極
３ ダミー電極
４ 電気回路
５ ＥＣＵ（検知手段）
６ 袋体
７ 圧力センサ
Ａ 座席
Ａ１ 座面
Ａ２ 背もたれ面
Ｐ 人
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の座席等への着座を検知する人体検知センサ及びそれを備えた座席に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車には、衝突事故時の搭乗者への衝撃を緩和するために、衝突事故時に動作するエアバッグを有したエアバッグシステムが搭載されるようになっている。このエアバッグシステムは、着座している状態で動作するようになっており、そのために、自動車の座席に人体検知センサを配置して、その人体検知センサにより、着座しているか否かを検知して、その検知結果をエアバッグシステムに出力するようにしている。ところで、この人体検知センサとしては、以下に示す３種類の着座センサが知られている。
【０００３】
この着座センサの第１例は、荷重により抵抗値が変化する素子、例えば、ＦＳＲ（Ｆｏｒｃｅ Ｓｅｎｃｉｎｇ Ｒｅｓｉｓｔｏｒ）等をマトリックス状に多数備えて構成される。このものは、多数の素子のそれぞれに着座時の荷重がかかるよう座席に配置され、着座して荷重が掛かったときに、その荷重による抵抗値の変化を配置箇所毎に検知することにより、荷重分布を判断して、着座を検知する。
【０００４】
また、着座センサの第２例は、予め設定された所定荷重が掛かると接点が導通するスイッチ等の素子をマトリックス状に多数備えて構成される。このものは、多数の素子のそれぞれに着座時の荷重がかかるよう座席に配置され、着座して荷重が掛かったときに、その荷重が所定荷重以上であるために導通した導通箇所の分布を判断して、着座を検知する。
【０００５】
また、着座センサの第３例は、所定間隔で対向配置された電極よりなる素子をマトリックス状に多数備えて構成される。このものは、電極が上下に対向配置され、かつ、多数の素子のそれぞれに着座時の荷重がかかるよう、座席に配置され、着座して荷重が掛かったときに、その荷重に応じて電極間の間隔が変化して静電容量も変化し、その静電容量変化の分布を判断して、着座を検知する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した着座センサにあっては、第１例乃至第３例のいずれのものも、それらの各構成要素である素子が、マトリックス状に座席に多数配置され、荷重分布、導通箇所の分布、静電容量変化の分布を判断して、着座を検知するようにしているから、これらの各分布を判断をするための回路構成も複雑となるという問題点があった。
【０００７】
そのため、本願出願人は、上記した着座センサの問題点を解決するために、特願２００１−１８１１７号により、載置物検知装置を提案している。このものは、図２０に示すように、載置物１００が載置される載置面を有した載置台のその載置面に載置された載置物１００を検知する載置物検知装置であって、内部に有した封止空間を載置物１００の下方に設けるよう載置台に配設される袋体１０１と、袋体１０１の封止空間に気密封止された流体と、載置物１００が載置面に載置されて封止空間に荷重がかかることによる流体の圧力変化を検知する圧力センサ１０２と、を備え、圧力センサにより検知された流体の圧力変化値と予め設定された閾値との比較に基づいて、載置面への載置物１００の載置を検知するようにしている。
【０００８】
また、本願出願人は、特願２００１−１８１１７号により提案された載置物検知装置の他にも、以下に示す人体検知センサを開発している。このものは、図２１に示すように、基台２０１と、基台２０１の有する配設面２０１ａに対をなして配設された測定電極２０２と、測定電極２０２に電気信号を供給して電流を流すとともに測定電極２０２間に流れる電流を測定する電気回路２０３と、測定電極２０２間に流れる電流に依存する静電容量のその変化量と予め設定された閾値とを比較して着座を検知する検知手段（図示せず）と、を備えている。
【０００９】
しかしながら、特願２００１−１８１１７号により提案されたものは、人と略同様の重量を有した載置物１００が座席に載置された場合に、その載置された載置物１００を人と誤って判断してしまい、着座を正確に検知できなくなる恐れがある。
【００１０】
また、特願２００１−１８１１７号により提案された載置物検知装置の他に本願出願人が開発したものは、水の入ったペットボトルが座席に載置された場合に、水の入ったペットボトルによっても、人２００と同様に、電極２０２，２０２間の電気力線に沿った静電容量が変化するために、水の入ったペットボトルを人と誤って判断してしまい、着座を正確に検知できなくなる恐れがある。
【００１１】
本発明は、上記の点に着目してなされたもので、その目的とするところは、より正確に着座を検知することができる人体検知センサ及びそれを備えた座席を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、請求項１記載の人体検知センサは、センサ本体の表面に設けた配設面に対をなして配設された検知電極と、検知電極に電気信号を供給して電流を流すとともに検知電極間に流れる電流を測定する電気回路と、センサ本体に外部より加えられた荷重を検出する荷重検出手段と、電気回路の測定結果から求めた検知電極間の静電容量の変化量と予め設定された静電容量閾値との比較及び荷重検出手段により検出された荷重と予め設定された荷重閾値との比較に基づいて着座を検知する検知手段とを備え、前記センサ本体を、内部に有した封止空間に流体を気密封止した袋体と、内方に袋体を収納するとともに外方に前記配設面が設けられた収容袋とで構成し、前記荷重検出手段を、封止空間に荷重がかかることによる流体の圧力変化を検知する圧力センサで構成している。
【００１５】
請求項２記載の人体検知センサは、請求項１記載の人体検知センサにおいて、前記検知電極に並列接続された対をなすダミー電極を前記配設面に配設した構成にしている。
【００１６】
請求項３記載の人体検知センサは、請求項２記載の人体検知センサにおいて、前記ダミー電極を前記配設面の前記検知電極内側に配設した構成にしている。
【００１７】
請求項４記載の人体検知センサは、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の人体検知センサにおいて、前記袋体は、チューブ状とされた構成にしている。
【００１８】
請求項５記載の座席は、座面を有した座部に前記検知電極を位置させるよう請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の人体検知センサが配置された構成にしている。
【００１９】
請求項６記載の座席は、請求項５記載の座席において、背もたれ部に前記検知電極を位置させるよう請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の人体検知センサが追加して配置された構成にしている。
【００２０】
請求項７記載の座席は、請求項５又は請求項６のいずれかに記載の座席において、前記検知電極及び前記荷重検出手段が前記座部に位置するよう前記人体検知センサが複数個配置され、前記検知手段は、前記人体検知センサの前記センサ本体毎に荷重を検知して、前記座面に沿って重心及び前記流体の圧力値分布を算出し、これらの算出結果を、着座姿勢を判断する判断材料とした構成にしている。
【００２１】
請求項８記載の座席は、請求項７記載の座席において、前記検知手段は、前記人体検知センサの前記検知電極間毎に静電容量の変化を検知して、前記配設面に沿って静電容量の分布を算出し、この静電容量の分布も、着座姿勢を判断する判断材料とした構成にしている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態の人体検知センサを図１乃至図６に基づいて以下に説明する。
【００２３】
１は収容袋で、内部に中空部１ａを有した箱状に形成されている。２，２は検知電極で、収容袋１の一面に、接着や蒸着により、対をなして平行に配設されている。すなわち、収容袋１の一面が、検知電極２，２を配設する配設面１ｂとなっている。この検知電極２，２は、内部に中空部１ａを有した箱状の収容袋１の一面に配設されているから、後述するように、この人体検知センサが自動車の座席Ａに配置された状態では、人Ｐが座席Ａに座った場合に、収容袋１が圧縮されて側方へ拡がるので、互いの間の距離が僅かに大きくなる。
【００２４】
３，３はダミー電極で、検知電極２，２に並列接続されている。このダミー電極３，３は、配設面１ｂの検知電極２，２の内側に配設されているので、このダミー電極３，３間に流れる電気力線の外側を、検知電極２，２間に流れる電気力線が通ることになる。
【００２５】
４は電気回路で、この電気回路４の各回路に給電する電源回路４ａ、発振回路４ｂ（信号出力源）、検知電極２，２間に流れる交流信号（電流値）を測定する電流値測定回路４ｃ、検知電極２，２間に流れる交流信号（電流値）を交流信号（電圧値）へ変換するＩ／Ｖ変換回路４ｄ、Ｉ／Ｖ変換回路４ｄから出力された交流信号（電圧値）を直流信号（電圧値）に整流する全波整流回路４ｅ、全波整流回路４ｅから出力された直流信号（電圧値）を所望の信号レベルに増幅して後述するＥＣＵ５に入力する増幅回路４ｆを備えている。
【００２６】
この発振回路４ｂは、検知電極２，２間に電気力線が発生するよう交流信号を出力する。なお、この発振回路４ｂが半波整流信号を出力する場合、全波整流回路４ｅは、Ｉ／Ｖ変換回路４ｄから出力された半波整流信号を平滑することとなる。
【００２７】
この発振回路４ｂから交流信号が出力されることにより、検知電極２，２間に電気力線が発生し、検知電極２，２間の静電容量に依存した電流が検知電極２，２間に流れる。また、静電容量は、電気力線の通る空間に存在する物体の誘電率により変化し、誘電率の高い物体が存在するほど大きくなる。例えば、人Ｐの誘電率が５０〜８０程度であり、人Ｐ以外の物の誘電率が２〜５程度であるから、静電容量は、図６に示すように、人Ｐが存在するときの方が明らかに大きくなる。従って、検知電極２，２間に流れる電流も、人Ｐが存在するときの方が明らかに大きくなり、この電流値を検知することにより、静電容量を算出することができるのである。
【００２８】
また、人Ｐが存在する場合に大人の方が子供よりも静電容量が多少大きくなるので、検知電極２，２間に流れる電流値も、図６に示すように、大人の方が子供よりも多少大きくなり得る。
【００２９】
５はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）で、電気力線の通る空間に存在する物体が人Ｐである場合に静電容量が明らかに大きくなることに着目し、後述するように、この人体検知センサが自動車の座席Ａに配置された状態では、検知電極２，２間の静電容量（又は静電容量に対応する値）の変化量と予め設定された閾値とを比較して、着座を検知する。また、このＥＣＵ４は、座席Ａ上の物体の有無、及び、座席Ａ上に物体が人Ｐであるか荷物等であるかを判断し、その判断結果をエアバッグ等に出力する。
【００３０】
６は袋体で、内部に封止空間を有したチューブ状に形成され、その内部の封止空間には、空気よりなる流体が気密封止されている。この封止空間が有する流体封入口６ａには、流体の流れに応じて撓み得る弁６ｂを有した封入部６ｃが設けられており、流体の圧力が、袋体６の外部の圧力である大気圧に追随して大気圧と同一となるようにしている。従って、高地等の大気圧が低い箇所では、その低い大気圧に追随して、流体の圧力値が低くなるので、流体の圧力を検知する際に、大気圧の変化による検知誤差を少なくすることができる。
【００３１】
なお、弁を設けず、流体の圧力を袋体６の外部の大気圧に追随させないときは、流体として、液体、ゲル状物等、多種多様のものを使用することができる。
【００３２】
この袋体６は、その大部分が、収容袋１の中空部１ａ内に、折り返し部分が等間隔かつ平行となるようＵ字状に複数回折り返されて収容され、収容袋１に荷重がかかることにより、封止空間、詳しくは、その封止空間に気密封止された流体に圧力がかかるようになっている。
【００３３】
７は圧力センサで、例えば、ピエゾ抵抗がブリッジ接続されたブリッジ回路により構成され、定電流発生回路８から定電流が供給されることにより、圧力を検知するよう駆動され、検知した圧力に応じた出力信号を出力する。この出力信号は、増幅回路９により、所望の信号レベルまで増幅され、前述したＥＣＵ４に入力される。
【００３４】
この圧力センサ７は、袋体６の封止空間に気密封止された流体の圧力が導入されて、その導入された流体の圧力を検知する。
【００３５】
次に、この人体検知センサの自動車の座席Ａ、詳しくは、座面を表面に有した座部Ａ１への配置状態について説明する。自動車の座席Ａは、一般に、人が着座する座面から順に、シート表皮、ウレタンクッション、金属シートパンにより構成されており、そのシート表皮とウレタンクッションの間に収容袋１を収納して、収容袋１の配設面１ｂに配設された検知電極２，２が座部Ａ１に位置して、座面と重合するよう、人体検知センサが配置される。なお、この収容袋１の配置箇所は、シート表皮とウレタンクッションの間に限るものではなく、例えば、シート表皮内部、ウレタンクッション内部、ウレタンクッションと金属シートパンとの間でもよく、さらには、座面、すなわち、シート表皮の表面でもよい。
【００３６】
次に、図５に基づいて、人体検知手順を説明する。なお、図５に示された処理は、前述したＥＣＵ６により実行される。
【００３７】
初めに、検知された圧力の変化値が圧力閾値を超えているか否かを判断し、検知された圧力変化値が圧力閾値を超えていない場合は、座席Ａに載置物が載置されていないと判断する。検知された圧力の変化値が圧力閾値を超えて、座席Ａに載置物が載置されていると判断した場合は、検知された電流値（静電容量）変化量が、人の存在を示す電流閾値（静電容量閾値）を超えているか否かを判断し、電流閾値（静電容量閾値）を超えていないときは、座席Ａに載置された載置物が、人ではなく物であると判断する。電流閾値（静電容量閾値）を超えていて、座席Ａに載置された載置物が人Ｐであると判断されたときは、圧力値を荷重に換算し、人Ｐの荷重、すなわち体重を識別する。このようにして、体重を識別することにより、大人又は子供のいずれが着座しているかを判断することができる。
【００３８】
かかる人体検知センサにあっては、検知電極２，２間の静電容量の変化量と予め設定された静電容量閾値との比較及び圧力センサ７により検知された流体の圧力変化値と予め設定された圧力閾値との比較に基づいて、着座を検知するようにしているから、人Ｐと略同様の重量を有した載置物が座席Ａに載置された場合には、静電容量の変化の違いから人Ｐと物とを判別することができるので、その載置された載置物を人Ｐと誤って判断してしまうことがない。また、水の入ったペットボトルが座席Ａに載置された場合でも、圧力変化値の違いにより人Ｐとペットボトルとを判別することができるので、水の入ったペットボトルを人Ｐと誤って判断してしまうということもない。
【００３９】
また、検知電極２，２に並列接続された対をなすダミー電極３，３を配設面１ｂの検知電極２，２内側に配設しているから、検知電極２，２間の電気力線が、ダミー電極３，３間の電気力線の外側を通ることになるので、ダミー電極３，３を設けない場合に比べて配設面１ｂからより離れた箇所での静電容量の変化を検知できる。これにより、座面上に、例えば、クッション等の介在物が載置されて、その介在物上に着座する場合でも着座を正確に検知できる。
【００４０】
また、袋体６がチューブ状で容易に屈曲させることができるので、配設作業がし易く配設の自由度が高いため、検知電極２，２間の電気力線に影響を与えない位置に適切に配設することが可能となる。
【００４１】
また、この人体検知センサを、図７に示すように、座部Ａ１と背もたれ部Ａ２の両方に設けてもよい。これによって、着座をより確実に検知することができる。例えば、検知電極２，２を背もたれ部Ａ２に設けた人体検知センサのみが着座を検知し、検知電極２，２を座部Ａ１に設けた人体検知センサが着座を検知していない場合には、例えば、座席Ａ上に落とした鍵等の小物を拾おうとして臀部を座席Ａから浮かした状態で着座していると判断することができるのである。
【００４２】
なお、本実施形態の人体検知センサでは、ダミー電極３，３を、検知電極２，２の内側に配置しているが、検知電極２，２の外側に配置してもよく、そのときは、検知電極２，２間の電気力線が、ダミー電極３，３間の電気力線の内側を通ることになり、所望の空間に電気力線を集中させることができるので、検知精度を高くすることができる。
【００４３】
また、ダミー電極３，３を、検知電極２，２の内側及び外側にそれぞれ配置してもよく、そのときは、検知電極２，２間の電気力線が、検知電極２，２の内側に配置したダミー電極３，３間の電気力線の外側を通るとともに、検知電極２，２の外側に配置したダミー電極３，３間の電気力線の内側を通ることになるので、配設面１ｂから離れた所望の空間での静電容量変化を、高い精度で検知することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２実施形態の人体検知センサを図８に基づいて以下に説明する。このものは、基本的には第１実施形態と同様であるが、検知電極２，２が、配設面１ｂ全面に略等間隔で配設された構成となっている。
【００４５】
このものの一方の検知電極２が、配設面１ｂにおける３方の周縁部にコ字型に配設され、その内側に、ダミー電極３，３がそれぞれコ字型に配設され、その内側に、略長方形状の他方の検知電極２が配設されることにより、検知電極２，２が、配設面１ｂ全面に略等間隔で配設されている。従って、この人体検知センサが配置された座席Ａでは、検知電極２，２並びにダミー電極３，３は、座面の略全面に略均等に重合した構成となっている。
【００４６】
かかる人体検知センサを配置した座席にあっては、第１実施形態の効果に加えて、検知電極２，２が配設面１ｂに略等間隔で配設されているから、着座に伴って、配設面１ｂの一部に偏って荷重がかかる場合でも、着座を確実に検知することができる。
【００４７】
次に、本発明の第３実施形態の人体検知センサを図９乃至図１３に基づいて以下に説明する。このものは、基本的には第１実施形態と同様であるが、収容袋１は、座席Ａにおける同一面上に、「田」字型に４個配設されて、収容袋１の中空部１ａに在る袋体６の封止空間毎に流体の圧力変化を検知して、座面に沿って、重心及び流体の圧力値分布を算出し、これらの算出結果を、着座姿勢を判断する判断材料とする構成にしている。
【００４８】
検知電極２，２及びダミー電極３，３は、２つの収容袋１の一面にそれぞれ亙るように配設されている。
【００４９】
このものでは、前述したように、収容袋１が「田」字型に４個配設されており、ここでは、説明のために、図１０に示すように、前部右側の収容袋１を第１の収容袋１Ａ、前部左側の収容袋１を第２の収容袋１Ｂ、後部右側の収容袋１を第３の収容袋１Ｃ、後部左側の収容袋１を第４の収容袋１Ｄとして区別する。図１０中で、Ｐ１は人Ｐの臀部を示している。
【００５０】
人Ｐが、前に屈むようにした状態で着座した前位置着座の場合、座席の背もたれ部を倒してリクライニング着座をしている場合、通常着座をしている場合、脚を組んだ脚組着座をしている場合では、配設面１ｂに沿った人Ｐの重心は、図１１に示すように、また、配設面１ｂに沿った荷重分布は、図１２に示すようになる。ここで、圧力値分布とは、全圧力値に対する各部の圧力値の比のことである。
【００５１】
具体的には、座面における重心は、図１１に示すように、前位置着座をしている場合に前方に位置し、リクライニング着座をしている場合に略中央に位置し、通常着座をしている場合に後方に位置し、脚組着座をしている場合に左右で差が生じるようになる。
【００５２】
また、座面に沿った流体の圧力値分布は、図１２に示すように、前位置着座をしている場合に前方に偏って、第１の収容袋１Ａ及び第２の収容袋１Ｂで、大きな圧力が発生し、リクライニング着座をしている場合に略均一となって、第１の収容袋１Ａ乃至第４の収容袋１Ｄで、略均等に圧力が発生しており、通常着座をしている場合に後方に少し偏って、第３の収容袋１Ｃ及び第４の収容袋１Ｄで、少し大きな圧力が発生し、脚組着座をしている場合に左右で発生する圧力に差が生じて、この説明の例では、右側の第１の収容袋１Ａ及び第３の収容袋１Ｃに、大きな圧力が発生している。
【００５３】
このように、人Ｐの着座姿勢により、座面に沿って、重心及び流体の圧力値分布に、それぞれ特性があるので、これらの特性に応じて、着座姿勢を判断することができるのである。この判断のフローは、図１３に示すとおりである。
【００５４】
すなわち、初めに、第１の収容袋１Ａ乃至第４の収容袋１Ｄにおける流体の圧力の変化値を検知し、次に、重心を算出する。この算出する重心は、全体重心、第１の収容袋１Ａ及び第３の収容袋１Ｃよりなる左側領域の重心、第２の収容袋１Ｂ及び第４の収容袋１Ｄよりなる右側領域の重心の３種である。そして、これら３種の重心により、重心のパターンが算出される。次に、全圧力値に対する各部の圧力値の割合、すなわち圧力値分布を算出する。
【００５５】
次に、上記手順により算出した重心のパターンと予め人Ｐの着座姿勢に対応付けて算出しておいた重心のパターンとを比較して、重心が前方に偏っているときには前位置着座と、重心が左右で異なっているときには脚組着座と判断し、圧力分布値が後方に偏っているときには通常着座と判断し、いずれにも該当しない姿勢をリクライニング着座と判断する。
【００５６】
かかる人体検知センサにあっては、第１実施形態の効果に加えて、重心及び流体の圧力値分布を算出し、これらの算出結果が、座席Ａへの人Ｐの着座姿勢を判断する判断材料となって、座席Ａへの人Ｐの着座姿勢を判断することができるので、例えば、人Ｐの着座姿勢に応じてエアバッグの動作を調整することができる。
【００５７】
次に、本発明の第４実施形態の人体検知センサを図１４に基づいて以下に説明する。このものは、基本的には第３実施形態と同様であるが、検知電極２，２及びダミー電極３，３は、４つの収容袋１の一面よりなる配設面１ｂにそれぞれ配設され、検知電極２，２の各対毎に静電容量の変化を検知して、配設面１ｂに沿って静電容量の分布を算出し、この静電容量の分布も、着座姿勢を判断する判断材料としている。
【００５８】
詳しくは、静電容量の分布を算出することにより、静電容量と多少相関のある荷重の分布を算出し、さらに、この荷重の分布を圧力値の分布に変換し、圧力センサ７により検知された圧力値の分布と比較して、両方の圧力値の分布が大きく乖離しているときは、再度圧力値の分布を求め直す等して、圧力値の分布をより正確に検知するようにしている。
【００５９】
かかる人体検知センサにあっては、静電容量の分布、詳しくは、その静電容量と相関のある荷重から変換された圧力値の分布からも、座席Ａへの人の着座姿勢を判断する判断材料としているから、着座姿勢を判断することができるという第３実施形態の効果をさらに奏することができる。
【００６０】
次に、人体検知センサの参考例を図１５乃至図１９に基づいて以下に説明する。このものは、基本的には第１実施形態と同様であるが、袋体６の封止空間に気密封止された流体の圧力を検知する圧力センサ７の代わりに、外部より加えられた圧力に応じて抵抗値の変化する導電性材料（例えばカーボンインクや銀ペーストインクなど）で構成された圧力センサ１０を用いている。
【００６１】
この圧力センサ１０の断面図を図１５に、その模式図を図１６に、また等価回路図を図１７にそれぞれ示す。圧力センサ１０は、ポリエステルフィルムよりなる絶縁膜１１と、櫛歯状のカーボン層の表面に導電性インクを塗布・固着してそれぞれ形成され、絶縁膜１１の上面に配設された一対の電極１２ａ，１２ｂと、絶縁膜１１の上方に対向して配置されたポリエステルフィルムよりなる絶縁膜１３と、楕円形状のカーボン薄膜の表面に導電性インクを塗布・固着して形成され、電極１２ａ，１２ｂに対向するように絶縁膜１３の下面に配設されたカーボン接点１４と、絶縁膜１１と絶縁膜１３と間に介装されたポリエステルよりなる絶縁層１５と、絶縁膜１１、電極１２ａ，１２ｂと絶縁層１５との間、絶縁膜１３と絶縁層１５との間をそれぞれ貼り合わせる粘着層１６とで構成される。
【００６２】
また、上述した第１実施形態では収容袋１の表面に配設面１ｂを設け、この配設面１ｂに検知電極２，２およびダミー電極３，３を配設しているが、本参考例では収容袋１の代わりに平板状のセンサ本体（図示せず）を用いており、このセンサ本体の一面に設けた配設面に検知電極２，２およびダミー電極３，３を配設し、さらに検知電極２，２間の電気力線を阻害しないような部位に圧力センサ１０を取り付けてある。
【００６３】
人が着座しておらず、圧力センサ１０に荷重がかかっていない状態では、カーボン接点１４が電極１２ａ，１２ｂから開離しており、一対の電極１２ａ，１２ｂの間が開放されている。一方、人が着座すると、圧力センサ１０に加わった荷重により絶縁層１５が撓められて、カーボン接点１４が電極１２ａ，１２ｂと接触し、一対の電極１２ａ，１２ｂの間がカーボン接点１４を介して電気的に接続される。ここに、電極１２ａ，１２ｂ及びカーボン接点１４には導電性インクを塗布してあり、これら導電性インクは加わった荷重に応じてその抵抗値が変化するので、一対の電極１２ａ，１２ｂ間の電気抵抗が加わった荷重に応じて変化する。
【００６４】
図１８は本参考例の人体検知センサのブロック図を示す。なお、圧力センサ１０の入力回路以外は第１実施形態と同様であるので、同一の構成要素には同一の符合を付してその説明は省略する。圧力センサ１０の一方の端子には抵抗Ｒを介して一定電圧が印加され、他方の端子は回路のグランドに接続されている。そして、圧力センサ１０と抵抗Ｒとの接続点の電圧を電圧測定回路１７により測定し、電圧測定回路１７の出力を増幅回路９で増幅して上述したＥＣＵ５に出力している。圧力センサ１０では、圧力センサ１０にかかる荷重が大きくなるにつれて、その抵抗値が小さくなるため、抵抗Ｒと圧力センサ１０との接続点の電圧が小さくなる。したがって、ＥＣＵ５では増幅回路９の出力から圧力センサ１０に加わった圧力の大きさを判別できる。また、ＥＣＵ５には、増幅回路４ｆから検知電極２，２間の静電容量（又は静電容量に対応する値）の変化量に応じた電圧が入力されており、増幅回路４ｆの出力と予め設定された静電容量閾値とを比較するとともに、上述した増幅回路９の出力と予め設定された圧力閾値とを比較することで、座席Ａ上の物体の有無、及び、座席Ａ上の物体が人Ｐであるか荷物等であるかを判断することができる。
【００６５】
ところで、本参考例では圧力センサ１０の数を１個としているが、圧力センサ１０の数を１個に限定する趣旨のものではなく、座席Ａの座面Ａ１に複数個の圧力センサ１０を設置して、それぞれの圧力センサ１０を並列に接続しても良く（図１９参照）、荷重の検出点を複数設けることで、座席Ａに着座する人の圧力を検出し易くできる。
【００６６】
尚、本参考例では圧力センサ１０を導電性材料で構成しているが、導電性材料で構成する代わりにＦＳＲや、予め設定された所定荷重がかかると接点が導通するスイッチや、所定間隔で対向配置された電極からなり、着座して荷重がかかった時にその荷重に応じて電極間の距離が変化して静電容量が変化するような素子を用いても良い。
【００６７】
なお、第１実施形態乃至第４実施形態は、自動車の座席に配設されて着座を検知するものであるが、自動車の座席に配設されて着座を検知するものに限るわけではなく、例えば、飲食店、映画館、ジェットコースター等の各種アミューズメント機器の座席や、便座に配設されて着座を検知するものとして使用されるものでも、同様の効果を奏することができる。
【００６８】
【発明の効果】
請求項１記載の人体検知センサは、検知電極間の静電容量の変化量と予め設定された静電容量閾値との比較及び荷重検出手段により検出された荷重と予め設定された荷重閾値との比較に基づいて、着座を検知するようにしているから、人と略同様の重量を有した載置物が座席に載置された場合に、その載置された載置物を人と誤って判断してしまうことも、水の入ったペットボトルが座席に載置された場合に、水の入ったペットボトルによっても人と同様に検知電極間の静電容量が変化するために、水の入ったペットボトルを人と誤って判断してしまうということもなくなり、着座を正確に検知できる。
【００６９】
さらに、センサ本体を、内部に有した封止空間に流体を気密封止した袋体と、内方に袋体を収納するとともに外方に配設面が設けられた収容袋とで構成し、荷重検出手段を、封止空間に荷重がかかることによる流体の圧力変化を検知する圧力センサで構成しているから、着座によって生じる流体の圧力変化を検出することができる。
【００７１】
請求項２記載の人体検知センサは、請求項１記載の人体検知センサの効果に加えて、検知電極に並列接続して配設面に配設したダミー電極により形成される電気力線によって、検知電極間の電気力線の通る箇所を制御するから、ダミー電極の配置場所を適宜選択することにより、着座を検知するために、所望の箇所に、検知電極間の電気力線を通すよう制御することができる。
【００７２】
請求項３記載の人体検知センサは、請求項２記載の人体検知センサの効果に加えて、ダミー電極を配設面の前記検知電極内側に配設しているから、検知電極間の電気力線が、ダミー電極間の電気力線の外側を通ることになるので、配設面から離れた箇所に電気力線を通すようになり、配設面から離れた箇所での着座を検知でき、ひいては、座面上に、例えば、クッション等の介在物が載置されて、その介在物上に着座する場合でも、検知電極間の静電容量の変化量を検知することができるので、着座を検知することができる。
【００７３】
請求項４記載の人体検知センサは、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の人体検知センサの効果に加えて、袋体がチューブ状であるから、検知電極間の電気力線を阻害しないよう適切に配設する際に、配設作業が容易になる。
【００７４】
請求項５記載の座席は、座部に検知電極を位置させるよう配置された請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の人体検知センサにより、着座を検知することができる。
【００７５】
請求項６記載の座席は、請求項５記載の座席の効果に加えて、背もたれ部に前記検知電極を位置させるよう、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の人体検知センサが配置されているから、座部に検知電極及び袋体が座面を位置させるよう配置された人体検知センサとともに、着座を検知することができるので、着座を確実に検知することができる。
【００７６】
請求項７記載の座席は、請求項５又は請求項６のいずれかに記載の座席の効果に加えて、重心及び圧力値分布を算出し、これらの算出結果が、着座姿勢を判断する判断材料となって、着座姿勢を判断することができるので、例えば、着座姿勢に応じてエアバッグの動作を調整することができる。
【００７７】
請求項８記載の座席は、検知電極間毎に静電容量の変化を検知して、配設面に沿って静電容量の分布を算出し、この静電容量の分布も、着座姿勢を判断する判断材料としているから、着座姿勢を判断することができるという請求項７記載の座席の効果をさらに奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の基本構成を示す斜視図である。
【図２】 同上の袋体の封入口を示す部分断面図である。
【図３】 同上を自動車用シートに配設した状態を示す側面図である。
【図４】 同上のブロック図である。
【図５】 同上による着座を検知するフローを示すフローチャートである。
【図６】 人と物とでは静電容量が異なることを示す説明図である。
【図７】 同上を背もたれ面にも配置した状態を示す側面図である。
【図８】 本発明の第２実施形態の基本構成を示す斜視図である。
【図９】 本発明の第３実施形態の基本構成を示す斜視図である。
【図１０】 臀部の着座状態を示す説明図である。
【図１１】 着座姿勢と重心との関係を示す説明図である。
【図１２】 着座姿勢と圧力分布との関係を示す説明図である。
【図１３】 着座姿勢を判断するフローチャートである。
【図１４】 本発明の第４実施形態の基本構成を示す斜視図である。
【図１５】 本発明の参考例に用いる圧力センサの断面図である。
【図１６】 同上に用いる圧力センサの模式図である。
【図１７】 同上に用いる圧力センサの等価回路図である。
【図１８】 同上のブロック図である。
【図１９】 同上に用いる別の圧力センサの等価回路図である。
【図２０】 特願２００１−１８１１７号により提案された載置物検知装置の基本構成を示す斜視図である。
【図２１】 特願２００１−１８１１７号の他に本願出願人が開発した人体検知センサの基本構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 収容袋
１ｂ 配設面
２ 検知電極
３ ダミー電極
４ 電気回路
５ ＥＣＵ（検知手段）
６ 袋体
７ 圧力センサ
Ａ 座席
Ａ１ 座面
Ａ２ 背もたれ面
Ｐ 人
Claims (8)
- センサ本体の表面に設けた配設面に対をなして配設された検知電極と、検知電極に電気信号を供給して電流を流すとともに検知電極間に流れる電流を測定する電気回路と、センサ本体に外部より加えられた荷重を検出する荷重検出手段と、前記電気回路の測定結果から求めた検知電極間の静電容量の変化量と予め設定された静電容量閾値との比較及び荷重検出手段により検出された荷重と予め設定された荷重閾値との比較に基づいて着座を検知する検知手段とを備え、前記センサ本体を、内部に有した封止空間に流体を気密封止した袋体と、内方に袋体を収納するとともに外方に前記配設面が設けられた収容袋とで構成し、前記荷重検出手段を、封止空間に荷重がかかることによる流体の圧力変化を検知する圧力センサで構成したことを特徴とする人体検知センサ。
- 前記検知電極に並列接続された対をなすダミー電極を前記配設面に配設したことを特徴とする請求項１記載の人体検知センサ。
- 前記ダミー電極を前記配設面の前記検知電極内側に配設した請求項２記載の人体検知センサ。
- 前記袋体は、チューブ状とされた請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の人体検知センサ。
- 座面を有した座部に前記検知電極を位置させるよう請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の人体検知センサが配置されたことを特徴とする座席。
- 背もたれ部に前記検知電極を位置させるよう請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の人体検知センサが追加して配置された請求項５記載の座席。
- 前記検知電極及び前記荷重検出手段が前記座部に位置するよう前記人体検知センサが複数個配置され、前記検知手段は、前記人体検知センサの前記センサ本体毎に荷重を検知して、前記座面に沿って重心及び圧力値分布を算出し、これらの算出結果を、着座姿勢を判断する判断材料とした請求項５又は請求項６のいずれかに記載の座席。
- 前記検知手段は、前記人体検知センサの前記検知電極間毎に静電容量の変化を検知して、前記配設面に沿って静電容量の分布を算出し、この静電容量の分布も、着座姿勢を判断する判断材料とした請求項７記載の座席。
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