JP4834178B2 - 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

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、特に簡単な構成で高精度にヘッドレストの位置を自動的かつ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、例えば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駆動制御装置は、車両の天井部とヘッドレストに組み込まれた一対の検知電極間の静電容量をモニタリングし、ヘッドレストを下端から上方向へ駆動しながらスキャニングを行った際の静電容量の変化量に基づき、座席に着座した乗員の頭部の高さ位置を判断し、ヘッドレストの上下位置を調整するとされている。

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、ヘッドレスト内に２つもしくは３つのコンデンサプレートを配置し、頭部と各コンデンサプレートとの間の静電容量値を測定し、ヘッドレストを適切な高さに調節するとされている。

さらに、下記特許文献３に開示されているヘッドレスト調整装置は、ヘッドレスト内に一つの検知電極を配置し、ヘッドレストと頭部との間の静電容量をモニタリングして、ヘッドレストを上下方向へ移動させながらスキャニングしたときの静電容量の変化量に基づき、座席に着座した頭部の高さ位置を判断し、ヘッドレストを調整するとされている。

特開昭６４−１１５１１号公報 特開２０００−３０９２４２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１〜３に開示されているものでは、ヘッドレストを移動させながらスキャニングを行っている。このため、座席に着座した乗員の頭部が前後方向に揺らいだ場合などに、ヘッドレストの上下方向の調整位置がずれてしまったり、ヘッドレストの位置調整を担う制御部（例えばＥＣＵ（電子制御ユニット）など）でのデータ処理の負荷が大きくなってしまうなどの問題がある。

また、上述した特許文献１〜３に開示されたものは、配置された静電容量センサの出力変化（後頭部の凹凸に応じた静電容量値の変化）から頭部の位置を推定しようとしているが、頭部がセンサから遠い位置に存すると、出力変化が小さくなり、後頭部の凹凸を明確に検知することができないという問題がある。

さらに、上述した特許文献１に開示されているものでは、車両の天井部に検知電極を配置させる必要があるため、システム全体をヘッドレスト内部で完結することができず、複雑なシステムとなってコストが掛かるという問題がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、簡単な構成で高精度にヘッドレストの位置を自動的かつ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、座席に着座した乗員の頭部の後ろに配置されるヘッドレストと、前記ヘッドレストの高さ方向に沿って並設され、前記乗員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で検知された各静電容量の値に基づいて、前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出する検出回路と、前記検出回路の検出結果に基づいて、前記ヘッドレストの上下方向の位置を調整する位置調整手段とを備え、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内である場合、前記検出回路は、前記複数の検知電極で検知された各静電容量の値に基づき前記頭部の推定中心位置を算出し、その算出値に基づいて前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出し、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内でない場合、前記検出回路は、前記複数の検知電極のうち、少なくとも最上に位置する検知電極と最下に位置する検知電極で検知された各静電容量の値の比に基づいて前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出することを特徴とする。

また、本発明に係るヘッドレスト位置調整方法は、座席に着座した乗員の頭部とヘッドレストとの間の静電容量を、前記ヘッドレストの高さ方向に沿って並設された複数の検知電極によってそれぞれ検知し、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内である場合、前記複数の検知電極で検知された各静電容量の値に基づき前記頭部の推定中心位置を算出し、その算出値に基づいて前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出し、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内でない場合、前記複数の検知電極のうち、少なくとも最上に位置する検知電極と最下に位置する検知電極で検知された各静電容量の値の比に基づいて前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出し、検出された前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置に基づき前記ヘッドレストの上下方向の位置を調整することを特徴とする。

以上のように、本発明に係るヘッドレスト位置調整装置及びヘッドレスト位置調整方法は、ヘッドレストと頭部の距離に基づいて、適切な頭部の高さ位置の検出方法を選択することによって、ヘッドレストの頭部に対する位置を簡単な構成で高精度に、また自動的かつ適切な状態に調整することができる。そして、このようにヘッドレストの頭部に対する位置を調整することができるため、例えば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。

本発明において、前記検出回路は、前記複数の検知電極で検知された各静電容量の値のうち最小値が閾値以上の場合、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内であると判断し、前記最小値が閾値より小さい場合、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内でないと判断するよう構成されても良い。

また、前記検出回路は、前記複数の検知電極で検知された各静電容量の値に基づき前記頭部の推定中心位置を算出し、その算出値に基づいて前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出するとともに、前記複数の検知電極のうち、少なくとも最上に位置する検知電極と最下に位置する検知電極で検知された各静電容量の値の比に基づいて前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出し、両者の検出値が同一又はその誤差が所定の範囲内である場合、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内であると判断し、両者の検出値の誤差が所定の範囲よりも大きい場合、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内でないと判断するよう構成されても良い。

さらに、本発明に係るヘッドレスト位置調整装置は、前記ヘッドレストと頭部との間の距離を測定する距離測定手段をさらに備え、前記検出回路は、該距離測定手段の測定値に基づいて、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内であるか否を判断するよう構成されても良い。

本発明において前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内でない場合、前記検出回路は、最上に位置する検知電極及びそれから所定の個数の検知電極で検知された静電容量の値と、最下に位置する検知電極及びそれから前記所定の個数の検知電極で検知された静電容量の値との比に基づいて、前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出する構成されても良い。

また、前記複数の検知電極はそれぞれ矩形短冊状に形成され、その長手方向がヘッドレストの高さ方向と交差するように、前記ヘッドレストの前面側に配置されていることが好ましい。

本発明によれば、簡単な構成で高精度にヘッドレストの位置を自動的かつ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はヘッドレストの高さ方向に沿って並設された検知電極の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、図５は図４に示す静電容量検知回路の動作波形の例を示す動作波形図である。

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４４と、静電容量センサ部１０の検出結果に基づき駆動モータ４４の駆動を制御する制御部３０とを備えて構成されている。
本例では、制御部３０は静電容量センサ部１０と一体的に構成されヘッドレスト４３側に配置され、制御部３０と駆動モータ４４は、ハーネス３２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に着座した乗員４９の頭部４９ａ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し、ヘッドレスト４３に対する頭部４９ａの高さ位置を検出する。すなわち、後頭部の凹凸に応じて可変する静電容量の値を各検知電極１１〜１５にてそれぞれ検知し、ヘッドレスト４３に対する頭部４９ａの高さ位置を検出する。

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おり、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）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。

複数の検知電極１１〜１５は、例えば矩形端形状に形成され、その長手方向がヘッドレスト４３の高さ方向に交差するとともに、ヘッドレスト４３に高さ方向に沿って並設された状態でヘッドレスト４３の前面側に配置されている。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、これに限定されず、ヘッドレスト４３が静止した状態で座席４０に着座した乗員４９の頭部４９ａの高さ方向を検出するのに必要な数だけ設けられていればよく、さらに多く設けられていてもよい。

図３に示すように、検出回路２０は、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いてヘッドレスト４３に対する頭部４９ａの高さ位置を検出（演算）する演算処理回路２８とを備えて構成される。
また、制御部３０は、演算処理回路２８と接続され、演算処理回路２８の検出結果（演算結果）に基づいて駆動モータ４４の駆動を制御するモータ駆動回路３１を備えて構成される。
そして、駆動モータ４４は、モータ駆動回路３１から出力された制御信号に基づいて、ヘッドレスト４３を上下移動させる。

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静電容量検知回路２１〜２５は、各検知電極１１〜１５と頭部４９ａ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。

各静電容量検知回路２１（２２〜２５）は、図４に示すように、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閾値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、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で決まる閾値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）および接近した乗員４９の頭部４９ａとの間の静電容量Ｃに基づくデューティー比で発信するパルス信号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。

演算処理回路２８は、各静電容量検知回路２１〜２５からの検知信号Ｖｏｕｔによってヘッドレスト４３に対する頭部４９ａの高さ位置を検出する。
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からの検知信号を比較する。すなわち、各検知電極１１〜１５で検知された各静電容量の値（静電容量値Ｃ１〜Ｃ５）を比較する。
そして、各静電容量値Ｃ１〜Ｃ５のうち最小値が閾値以上の場合、各静電容量値Ｃ１〜Ｃ５を比較して、例えば、最も大きい静電容量を検知した検知電極の高さ位置を頭部４９ａの高さ方向の推定中心位置として算出し、その算出結果に基づいて頭部４９ａの高さ位置を検出するとともに、この検出結果をモータ駆動回路３１に出力する。
一方、各静電容量値Ｃ１〜Ｃ５のうち最小値が閾値よりも小さい場合、ヘッドレスト４３の高さ方向に並設された各検知電極１１〜１５のうち、最上に位置する検知電極１５で検知された静電容量の値（静電容量値Ｃ５）と、最下に位置する検知電極１１で検知された静電容量の値（静電容量値Ｃ１）とを比較し、この２つの静電容量値の比に基づいて頭部４９ａの高さ位置を検出し、この検出結果をモータ駆動回路３１に出力する。

モータ駆動回路３１は、演算処理回路２８の検出結果（演算結果）に基づいて、駆動モータ４４の駆動を制御し、の座席４０の背もたれ部４１に対するヘッドレスト４３の上下方向の位置を調整する。なお、駆動モータ４４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ように構成できる。

次に、本実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置１００の動作について、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。
先ず、駆動モータ４４を駆動してヘッドレスト４３を初期位置（例えば、背もたれ部４１に対してヘッドレスト４３が最も高い位置）に移動した後、この初期位置において、静電容量センサ部１０の各検知電極１１〜１５にて頭部４９ａとの間の静電容量Ｃを検知する（Ｓ１００）。そして、各静電容量検知回路２１〜２５からの検知信号に基づき、演算回路２８は、各検知電極１１〜１５で検知された各静電容量の値（静電容量値Ｃ１〜Ｃ５）のうち最小値が閾値以上か、閾値よりも小さいかの判断を行う（Ｓ１０２）。
ステップ１０２において、最小値が閾値以上と判断した場合、演算処理回路２８は、各静電容量値Ｃ１〜Ｃ５を比較して、頭部４９ａの高さ方向の推定中心位置を算出し、ヘッドレスト４３に対する頭部４９ａの高さ位置を検出する（Ｓ１０４）。そして、この検出結果に基づいて、モータ駆動回路３１は駆動モータ４４を制御し、ヘッドレスト４３の上下方向の位置を調整する（Ｓ１０６）。
ステップ１０２において、最小値が閾値より小さいと判断した場合、演算処理回路２８は、ヘッドレストの高さ方向に沿って並設された各検知電極１１〜１５のうち、最上に位置する検知電極１５で検知された静電容量の値（静電容量値Ｃ５）と、最下に位置する検知電極１１で検知された静電容量の値（静電容量値Ｃ１）とを比較し、この比に基づいてヘッドレスト４３に対する頭部４９ａの高さ位置を検出する（Ｓ１０８）。そして、この検出結果に基づいて、モータ駆動回路３１は駆動モータ４４を制御し、ヘッドレスト４３の上下方向の位置を調整する（Ｓ１１０）。

ここで、静電容量センサ部１０による出力例を、図７に示す静電容量値のグラフに基づいて説明する。
図７（ａ）は、ヘッドレスト４３と頭部４９ａとの間の距離Ｌが所定の範囲内にある場合に（例えば、Ｌ＝５０ｍｍ程度）、各検知電極１１〜１５で検知された静電容量値Ｃを示し、図７（ｂ）は、ヘッドレスト４３と頭部４９ａとの間の距離Ｌが所定の範囲内にない場合に（例えば、Ｌ＝７０ｍｍ程度）、各検知電極１１〜１５で検知された静電容量値Ｃを示している。

図７（ａ）に示すように、ヘッドレスト４３と頭部４９ａとの間の距離Ｌが５０ｍｍ程度のとき、すなわちヘッドレスト４３と頭部４９ａとの間の距離が所定の範囲内にある場合は、検知電極１１〜１５で検知された各静電容量値の差が明確であり、後頭部の凹凸に応じて変化する静電容量値のグラフが得られる。このため、各検知電極１１〜１５で検知された静電容量値に基づき、頭部４９ａの後頭部形状を推測でき、後頭部中心Ｐの高さ位置を推定できる。
つまり、距離Ｌが５０ｍｍ程度のときは、各検知電極１１〜１５で検知された静電容量の値に基づき頭部４９ａの高さの推定中心位置を算出し、この算出結果に基づきヘッドレスト４３に対する頭部４９ａの高さ位置を検出し、ヘッドレスト４３の位置調整を行うことが可能である。

しかし、図７（ｂ）に示すように、ヘッドレスト４３と頭部４９ａとの間の距離が７０ｍｍ程度のとき、すなわちヘッドレスト４３と頭部４９ａとの間の距離が所定の範囲内にない場合は、各検知電極１１〜１５で検知された各静電容量値Ｃの差が曖昧であるため、正確な頭部４９ａの高さ方向の推定中心位置を得ることが困難となってしまう。
特に、後頭部中心Ｐの高さ位置に近い領域では、外乱の影響を受けて、頭部の凹凸に応じた静電容量値の大小関係が得られない可能性がある。
このように、頭部４９ａとヘッドレスト４３の前面との距離が単に２０ｍｍ程度変化しただけで、ヘッドレスト４３に対する頭部ａの高さ位置を検出することが困難となり、ヘッドレストの位置調整を行うことが難しくなってしまう。

一方、ヘッドレスト４３の高さ方向に並設された各検知電極１１〜１５のうち、最上に位置する検知電極１５で検知された静電容量値Ｃ５と、最下に位置する検知電極１１で検知された静電容量値Ｃ１との比（各静電容量値の差）は、ヘッドレスト４３と頭部４９ａとの間の距離Ｌによる影響が小さく、距離Ｌが５０ｍｍ程度のときも７０ｍｍ程度のときも同様の結果が得られる。

すなわち、ヘッドレスト４３と頭部４９ａとの間の距離Ｌが離れていても（Ｌ＝７０ｍｍ程度）、図８（ａ）に示すように、検知電極１１，１５で検知された静電容量の値（静電容量値Ｃ１及び静電容量値Ｃ５）を比較すると、頭部４９ａの後頭部中心Ｐの高さ位置がヘッドレスト４３の高さ方向の中心とほぼ同程度である場合には、両者同等の静電容量値であり、図８（ｂ）に示すように、頭部４９ａの後頭部中心Ｐの高さ位置がヘッドレスト４３の中心から外れ、後頭部中心Ｐの高さ位置が検知電極１１１の中心とほぼ同程度である場合には、検知電極１１で検知された静電容量と検知電極１５で検知された静電容量との比が大きくなる。

このようにして得られた２つの検知電極１１，１５で検知された各静電容量の値の比に基づいてヘッドレスト４３に対する頭部４９ａの位置を検出し、この検出結果に基づいてヘッドレストの上下方向の位置を調整する調整方式は、図９に示すように表わすことができる。
図９は、上述のステップ１０８及び１１０における本実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置１００による調整方式を説明するための説明図である。図９に示すように、ヘッドレスト４３の下部に配置された検知電極１１で検知された静電容量Ｃ１と、上部に配置された検知電極１５で検知された静電容量値Ｃ５との比αは、α＝Ｃ１／Ｃ１＋Ｃ５によって得ることができる。こうして得られた比αに基づいて、ヘッドレスト４３の移動量（ｍｍ）を決定することが可能となる。

すなわち、頭部４９ａの後頭部中心Ｐの高さ位置がヘッドレスト４３の中心の高さ位置と水平方向に同じであるときの移動量を０ｍｍとした場合、この比αが０に近い場合はヘッドレスト４３を上方向（＋方向）へ移動させ、１に近い場合は下方向（−方向）へ移動させるように駆動モータ４４に対して制御信号を出力する。

本実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置１００において、上述のステップ１０２において判定基準とされる閾値を、例えばヘッドレスト４３と頭部４９ａとの間の距離が６０ｍｍ程度となる際に各検知電極１１〜１５で検知される各静電容量の値（静電容量値Ｃ１〜Ｃ５）のうち最小値と設定することによって、各検知電極１１〜１５で検知された静電容量の値に基づき、ヘッドレスト４３と頭部４９ａとの間の距離が所定の範囲内であるか否かを判断できる。
例えば、ヘッドレスト４３と頭部４９ａとの間の距離が６０ｍｍ以下の場合、すなわち所定の範囲内であり、静電容量値Ｃ１〜Ｃ５の最小値が閾値以上となる場合、上述のステップ１０４及び１０６によって頭部の高さ位置の検出を行い、ヘッドレスト４３と頭部４９ａとの間の距離が６０ｍｍよりも長い場合、すなわち所定の範囲内ではなく、静電容量値Ｃ１〜Ｃ５の最小値が閾値よりも小さい場合、上述のステップ１０８及び１１０によって頭部の高さ位置の検出を行うことによって、頭部４９ａの高さ位置を得ることができる。
そして、簡単な構成で高精度にヘッドレスト４３の位置を調整することが可能となり、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乗員４９の頸椎損傷などの事故防止を図ることができる。

次に、本実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置１００は、図１０に示すフローチャートに示すようにヘッドレスト４３の高さ位置の調整を行っても良い。すなわち、先ず、例えばヘッドレスト４３を初期位置（背もたれ部４１に対してヘッドレスト４３が最も高い位置）に移動した後、この初期位置において、静電容量センサ部１０の各検知電極１１〜１５にて頭部４９ａとの間の静電容量Ｃを検知する（Ｓ２００）。
そして、各検知電極１１〜１５で検知された各静電容量の値（静電容量値Ｃ１〜Ｃ５）を比較して、頭部４９ａの高さ方向の推定中心位置を算出し、この算出結果に基づいてヘッドレスト４３に対する頭部４９ａの高さ位置を検出する（Ｓ２０２）とともに、最上に位置する検知電極１５で検知された静電容量値１５と、最下に位置する検知電極１１で検知された静電容量値Ｃ１とを比較し、この比に基づいてヘッドレスト４３に対する頭部４９ａの高さ位置を検出する（Ｓ２０４）。
次に、ステップ２０２の検出値とステップ２０４の検出値とを比較して、両者が同一又はその誤差が所定の範囲内か否かを判定する（Ｓ２０６）。
ステップ２０６において、両者が同一又はその誤差が所定の範囲内であると判断された場合、ステップ２０２の検出値に基づいて、モータ駆動回路３１は駆動モータ４４を制御し、ヘッドレスト４３の上下方向の位置を調整する（Ｓ２０８）。
ステップ２０６において、両者の誤差が所定の範囲内でないと判断された場合、ステップ２０４の検出値に基づいて、モータ駆動回路３１は駆動モータ４４を制御し、ヘッドレスト４３の上下方向の位置を調整する（Ｓ２１０）。

また、本実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置１０は、ヘッドレストと頭部との距離を検出する距離センサ（図示省略）を別途設けても良い。距離センサとしては、赤外線センサ、焦電型紫外線センサ、光センサ及び超音波センサなどを用いることができる。
このように、別途距離センサを設けた場合、本実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置１０は、図１１に示すフローチャートに示すようにヘッドレスト４３の高さ位置の調整を行っても良い。すなわち、先ず、例えばヘッドレスト４３を初期位置（背もたれ部４１に対してヘッドレスト４３が最も高い位置）に移動した後、この初期位置において、静電容量センサ部１０の各検知電極１１〜１５にて頭部４９ａとの間の静電容量Ｃを検知するとともに（Ｓ３００）、距離センサによってヘッドレストと頭部の距離を検出する（Ｓ３０２）。距離センサによって検出された距離が所定の距離内か否かの判断を行う（Ｓ３０４）。
ステップ３０４において、所定の距離内と判断された場合、各検知電極１１〜１５で検知された静電容量値Ｃ１〜Ｃ５に基づいて頭部４９ａの高さ方向の推定中心位置を算出し、この算出値に基づきヘッドレスト４３に対する頭部４９ａの高さ位置を検出する（Ｓ３０６）。そして、この検出結果に基づいて、モータ駆動回路３１は駆動モータ４４を制御し、ヘッドレスト４３の上下方向の位置を調整する（Ｓ３０８）。
ステップ３０４において、所定の距離より長いと判断された場合、最上に位置する検知電極１５で検知された静電容量値Ｃ５と、最下に位置する検知電極１１で検知された静電容量値Ｃ１とを比較し、これらの比に基づいてヘッドレスト４３に対する頭部４９ａの高さ位置を検出する（Ｓ３１０）。そして、この検出結果に基づいて、モータ駆動回路３１は駆動モータ４４を制御し、ヘッドレスト４３の上下方向の位置を調整する（Ｓ３１２）。

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４４は、本例ではハーネス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４４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、検出回路２０は、中心推定位置に基づいて頭部の高さ位置を検出する場合、ヘッドレスト４３の中心位置を上述した推定中心位置に合わせて移動させる他に、演算処理回路２８によって、頭部４９ａの後頭部形状をプロファイルし、このプロファイル結果から上述した推定中心位置を算出し、この算出結果に基づいてヘッドレスト４３を移動するようにしてもよい。その他、検出回路２０は、あらかじめプリセットされた乗員４９のプロファイル情報（頭部４９ａの後頭部形状に関する情報を含む）やヘッドレスト４３の形状に関する情報などに基づいて、ヘッドレスト４３の任意の位置を上述した推定中心位置に合わせるように移動させるようにしてもよい。

また、検出回路２０は、最上に位置する検知電極１５で検知された静電容量値と、最下に位置する検知電極１５で検知された静電容量値とを比較してヘッドレスト４３に対する頭部の高さ位置を検出する場合、最上に位置する検知電極１５及びそれから２つの検知電極１４、１３からの出力（静電容量値）の合計値と、最下に位置する検知電極１１及びそれから２つの検知電極１２、１３からの出力（静電容量値）の合計値に基づいて出力比αを求め、同様に頭部４９ａの高さ位置を検出しても良い。

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する。図１２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検知信号（静電容量を示す情報）をそれぞれ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から出力された検知信号に基づく静電容量の値を比較してヘッドレスト４３に対する頭部４９ａの高さ位置を検出する演算処理回路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、頭部の推定中心位置に基づいてヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出する場合、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スキャニングし、その結果に基づき頭部４９ａの高さ方向の推定中心位置を得ることが可能となる。また、最上と最下に位置する検知電極１１，１５で検知した静電容量の値から頭部の高さ位置を検出する場合、検出回路２０は、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、例えば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を比較して頭部４９ａの高さ位置を演算する演算処理回路２８とを備えて構成されている。したがって、このような構成の検出回路２０を採用しても、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、上述した実施形態では、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、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可能である。

本発明によれば、自動車等のヘッドレストの位置を調整する装置において、特に簡単な構成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。 ヘッドレストの高さ方向に並設された複数の検知電極の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。 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静電容量検知回路の構成例を示すブロック図である。 図４に示す静電容量検知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の第１の態様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の検知電極の中心推定位置を算出する場合の出力例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の検知電極の最上及び最下の検知電極の出力例を示す説明図である。 本実施形態に係るヘッドレスト位置調整装置による調整方式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の動作の第２の態様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の動作の第３の態様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の全体構成の他の例を示すブロック図である。

１０ 静電容量センサ部
１１ 検知電極
１２ 検知電極
１３ 検知電極
１４ 検知電極
１５ 検知電極
１６ シールド電極
１９ 基板
２０ 検出回路
２１ 静電容量検知回路
２５ 静電容量検知回路
２６ 時分割回路
２７ 静電容量検知回路
２８ 演算処理回路
３０ 制御部
３１ モータ駆動回路
４０ 座席
４１ 背もたれ部
４２ 着座部
４３ ヘッドレスト
４４ 駆動モータ
４９ 乗員
４９ａ 頭部
１００ ヘッドレスト位置調整装置

Claims (9)

1. 座席に着座した乗員の頭部の後ろに配置されるヘッドレストと、
   前記ヘッドレストの高さ方向に沿って並設され、前記乗員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で検知された各静電容量の値に基づいて、前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出する検出回路と、
   前記検出回路の検出結果に基づいて、前記ヘッドレストの上下方向の位置を調整する位置調整手段とを備え、
   前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内である場合、前記検出回路は、前記複数の検知電極で検知された各静電容量の値に基づき前記頭部の推定中心位置を算出し、その算出値に基づいて前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出し、
   前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内でない場合、前記検出回路は、前記複数の検知電極のうち、少なくとも最上に位置する検知電極と最下に位置する検知電極で検知された各静電容量の値の比に基づいて前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出する
   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、
   前記複数の検知電極で検知された各静電容量の値のうち最小値が閾値以上の場合、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内であると判断し、
   前記最小値が閾値より小さい場合、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内でないと判断するよう構成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. 前記検出回路は、
   前記複数の検知電極で検知された各静電容量の値に基づき前記頭部の推定中心位置を算出し、その算出値に基づいて前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出するとともに、前記複数の検知電極のうち、少なくとも最上に位置する検知電極と最下に位置する検知電極で検知された各静電容量の値の比に基づいて前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出し、
   両者の検出値が同一又はその誤差が所定の範囲内である場合、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内であると判断し、
   両者の検出値の誤差が所定の範囲よりも大きい場合、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内でないと判断するよう構成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。
4. 前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離を測定する距離測定手段をさらに備え、
   前記検出回路は、該距離測定手段の測定値に基づいて、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内であるか否を判断するよう構成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。
5. 前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内でない場合、前記検出回路は、最上に位置する検知電極及び該検知電極から下方に所定の個数の検知電極で検知された静電容量の合計値と、最下に位置する検知電極及び該検知電極から上方に前記所定の個数の検知電極で検知された静電容量の合計値との比に基づいて、前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出するよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のヘッドレスト位置調整装置。
6. 前記複数の検知電極はそれぞれ矩形短冊状に形成され、その長手方向がヘッドレストの高さ方向と交差するように、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１〜５のいずれか１項記載のヘッドレスト位置調整装置。
7. 座席に着座した乗員の頭部とヘッドレストとの間の静電容量を、前記ヘッドレストの高さ方向に沿って並設された複数の検知電極によってそれぞれ検知し、
   前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内である場合、前記複数の検知電極で検知された各静電容量の値に基づき前記頭部の推定中心位置を算出し、その算出値に基づいて前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出し、
   前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内でない場合、前記複数の検知電極のうち、少なくとも最上に位置する検知電極と最下に位置する検知電極で検知された各静電容量の値の比に基づいて前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出し、
   検出された前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置に基づき前記ヘッドレストの上下方向の位置を調整する
   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で検知された各静電容量の値のうち最小値が閾値以上の場合、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内であると判断し、
   前記最小値が閾値より小さい場合、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内でないと判断す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で検知された各静電容量の値に基づき前記頭部の推定中心位置を算出し、その算出値に基づいて前記ヘッドレストに対する頭部の高さ位置を検出するとともに、前記複数の検知電極のうち、少なくとも最上に位置する検知電極と最下に位置する検知電極で検知された各静電容量の値に基づいて前記頭部の高さ位置を検出し、
   両者の検出値が同一又はその誤差が所定の範囲内である場合、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内であると判断し、
   両者の検出値の誤差が所定の範囲よりも大きい場合、前記ヘッドレストと前記頭部との間の距離が所定の範囲内でないと判断す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。

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