JP4856506B2 - 車両のシートベルト装置 - Google Patents

Description

本発明は車両のシートベルト装置に関し、特に、正確に検知されたシートベルトの着用状態に基づきベルトの着用状態を調整する車両のシートベルト装置に関する。

車両の座席で乗員を保護するために装備された乗員保護装置を起動させるため、近年、乗員の着座状態や着座時の姿勢等をＣＭＯＳカメラ等の受光センサを利用して検知し、より最適な拘束を行おうとする技術が実用に供されている（例えば特許文献１）。

上記のような乗員を検知するための装置では、乗員の正確な着座位置および着座姿勢を識別するために、画像データ上で乗員を表示する領域とそれ以外の表示領域とを精度よく認識する必要がある。しかし、乗員の身体的特徴を抽出することは容易ではない。そのため、より安定した識別を実現することを目的に、他の部位と識別容易なマーカ等を検知領域内に配置することが試みられている。
特開２００４−１１７２４９号公報

従来の乗員を検知するための装置によれば、シートベルトの位置をある程度特定することはできたが、シートベルトの引出し長さおよび引出し変化量に関する情報を十分正確に得ることができないという問題があった。さらに、複数のマークのそれぞれを個別に効果的に判別することが難しいという問題もあった。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、乗員に装着されたベルトの着用状態についてベルトの引出し量や変化量に係る情報を正確に得ることができ、個々のマーカを効果的に判別できる乗員検知装置を利用し、最適なベルト着用状態を実現できると共に、着座した乗員の姿勢や体格についての付加的な情報を得ることによって他の乗員拘束装置等の保護機能をより効果的に発揮させることのできる車両のシートベルト装置を提供することにある。

本発明に係る車両のシートベルト装置は、上記目的を達成するために、次のように構成される。

第１の車両のシートベルト装置（請求項１に対応）は、乗員に装着されたベルトの着用状態を車両の走行状態に応じて変化させる機構と、ベルトの着用状態を検出する検出装置とを備え、さらに、検出装置は、乗員に装着されたベルトを含む対象物に対して赤外光を照射する発光素子と、ベルトに設けられた、発光素子から照射される赤外光を吸収する吸収手段と、対象物からの反射光を受光する受光素子とを備える。

上記の車両のシートベルト装置では、乗員検知装置で、照射される赤外光を吸収する吸収手段、すなわち例えば黒体で作られた各種のマーカをベルトに設けるようしたため、赤外光の反射光をまったく生じないマーカの領域と、反射光を生じるそれ以外の領域とを、画像上で明確に判別させることができる。

第１の車両のシートベルト装置（請求項１に対応）は、上記の構成において、さらに、吸収手段は所定のパターン形状でベルトの長手方向に配置され、受光素子で吸収手段の位置の変化を認識することによりベルトの着用状態を検知する着用状態検知手段を備えることで特徴づけられる。ここで所定のパターン形状とは、三角形、四角形、線状、円形扇形等の各種のパターン形状である。これにより、吸収手段の領域とそれ以外の領域との間の境界部分を精度よく認識することができる。特にベルトの長さに沿う方向に直交した方向で端部を有する形状とすることが望ましい。本発明によれば、従来技術に対してパターン形状の境界外側の領域に対する識別能力が飛躍的に向上する。

第２の車両のシートベルト装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、吸収手段は、ベルトの長手方向に等間隔で配置された複数のマーカであることを特徴とする。

第３の車両のシートベルト装置（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは、着用状態検知手段の検知情報に基づきベルトの引出し量を判定するベルト引出し量判定手段を備えることを特徴とする。ベルトの引出し量を判定することにより、ベルトの着用状態をよりきめ細かく判定することができる。また、従来設けられていたベルトの引出し量を検知するためのセンサ類を必要としないため、同様の機能を維持しつつシートベルト装置のコストを低減することができる。

第４の車両のシートベルト装置（請求項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは、着用状態検知手段で検知されたベルトの着用状態に係る情報と、乗員の輪郭形状に係る情報とに基づいて、乗員の型を判定する型判定手段を備えることを特徴とする。これによってベルト着用者の大きさを判定し、正確に乗員判定を行うことができ、シートベルトの制御をより適切に行うことができる。シートベルト装置等の乗員保護装置の制御をより適切に行うことができる。

第５の車両のシートベルト装置（請求項５に対応）は、上記の構成において、好ましくは、乗員に係るベルト装着状態の基準位置を記憶する記憶手段を備え、乗員におけるベルト着用状態で基準位置からのベルトの引出し量の変化を検知するベルト引出し量変化検知手段を備えることを特徴とする。ここで基準位置は、通常、着用状態における中立位置である。これは予め記憶部に記憶されている。これにより、ベルト制御時に中立位置を基準とした制御が可能となる。

第６の車両のシートベルト装置（請求項６に対応）は、上記の構成において、好ましくは、座席の前後位置または座席の背もたれ部の傾斜角を検知する座席状態検知手段と、座席状態検知手段で検知された座席状態に係る情報に基づいて乗員を判定する乗員判定手段を備える。座席状態検知手段を備えることにより、体型、体格の判定、ベルト引出し量の判定を、より高精度で行うことができる。

本発明によれば、車両のシートベルト装置において、発光素子から照射される赤外光をほぼ１００％吸収する黒体を利用して作られたマーカを備えたベルトと、当該マーカを利用してベルトおよび乗員等の画像情報を取得する乗員検知装置を備えるようにしたため、この乗員検知装置によって、乗員に装着されたベルトの着用状態についてベルトの引出し量や変化量に係る情報を正確に得ることができ、さらに乗員の体格情報を正確に得ることができ、さらに個々のマーカを効果的に判別できる乗員検知装置を利用して、最適なベルト着用状態を実現できる。乗員検知装置では、照射される赤外光を吸収する吸収手段、すなわち黒体で作られたマーカをベルトに設けるようしたため、赤外光の反射光を利用して得た画像情報においてマーカの領域とそれ以外の領域（ベルトの画像領域、乗員の画像領域）との境界を明確にでき、両者を明確に判別することができる。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

まず最初に図１〜図４を参照して車両のシートベルト装置および座席駆動装置の構成について説明する。本実施形態に係る車両のシートベルト装置は乗員検知装置を含む構成を有している。

図１は運転席等におけるシートベルト装置の装備状態を示し、図２はシートベルト用のリトラクタ等の要部構成を示し、図３は移動式座席の構成を示し、図４は車両のシートベルト装置の制御システムおよび関連する座席駆動装置の全体的な構成を示す。

図１において、シートベルト装置１０は、乗員１１の身体を座席１２に拘束するベルト（ウェビング）１３を備える。ベルト１３は、乗員１１の上体を拘束するベルト部分１３ａと、乗員１１の腰部を拘束するベルト部分１３ｂとから成る。ベルト部分１３ｂの一端はアンカープレート１４により車室下部の車体部分に固定されている。ベルト部分１３ａは、乗員１１の肩近傍の箇所に設けられたスルーアンカー１５で折り返され、その端部はリトラクタ１６のベルトリールに連結されている。ベルト１３の他方の共通端部にはタングプレート１７が取り付けられている。このタングプレート１７は、座席１２の下側縁部に固定されたバックル１８に着脱自在である。バックル１８には、タングプレート１７の連結を検出するバックルスイッチ１９が設けられている。

シートベルト装置１０が装備された座席１２は前後スライド機能およびリクライニング機能等を有している。座席１２は座乗部１２ａと背もたれ部１２ｂを備える。座席１２の全体は前後にスライド移動することができる。またその背もたれ部１２ｂは前後に傾斜状態を変えることができる。座席１２は、当該座席の位置（姿勢を含む）を変化させる座席駆動装置を備えている。図３を参照して座席１２に関連する構成すなわち座席駆動装置の一例を説明する。

図３に示すように、座席１２は、座席の位置を変化させるアジャスト装置１１１を備える。アジャスト装置１１１は、座席１２の全体を前後にスライドさせるスライド装置１１２、背もたれ部１２ｂを前後に傾斜させるリクライニング装置１１３、座席１２の座乗部１２ａを昇降させる昇降装置１１４を含んでいる。座席１２に座る乗員１１の着座の位置または姿勢の制御は、必要に応じて、スライド装置１１２で座席１２を前後にスライドさせ、またはリクライニング装置１１４で背もたれ部１２ｂの傾きを調整すること等によって行われる。

座席１２の位置を変化させるアジャスト装置１１１の各種装置の動作は、乗員１１が指示器１２１を操作することにより手動的に制御され、または車両の緊急時等を検出する検出部１２２の検知信号に基づいて自動的に制御される。手動的、自動的のいずれの場合にも、座席１２のアジャスト装置１１１は制御装置２６から指令信号を受ける。また駆動制御の結果の変位状態については、対応する各変位検出部１２３，１２４，１２５から検出信号が制御装置２６に対して送られる。

次に、図２を参照して、シートベルト用のリトラクタ１６の要部構成を説明する。リトラクタ１６は、ハウジング２１内に回転自在に設けられたベルトリール（スピンドル）２２と、ベルトリール２２を回転駆動するモータ２３とを備える。ベルトリール２２にはベルト１３の上記ベルト部分１３ａの端部が結合され、ベルト部分１３ａはベルトリール２２で巻き取られる。ベルトリール２２の軸２２ａは動力伝達機構（ギヤ機構）２４を介してモータ２３の駆動軸２３ａに接続される。ベルトリール２２は、動力伝達機構２４を経由してモータ２３で回転駆動される。

さらに上記のベルトリール２２に対しては、当該ベルトリール２２を巻取り方向に常時付勢する巻取りばね機構２９が付設されている。

リトラクタ１６の動作は、制御装置２６によって制御される。制御装置２６は、電源２７からモータ２３へ供給される駆動電流Ｉ１の通電量を通電量調整部２８で制御することにより、リトラクタ１６の動作を制御する。制御装置２６により制御されるリトラクタ１６は、乗員１１の姿勢を保持するための電気式プリテンショナとして構成されている。座席１２に乗車した乗員１１は、車両の緊急時や走行状態の不安定時に、ベルト１３による保護・拘束を受け、姿勢変化を抑止され、望ましい安全状態に保持される。

上記制御装置２６は、電機式プリテンショナとしてのリトラクタ１６の動作を制御する機能を有すると共に、座席１２のアジャスト装置１１１の動作を制御する機能をも有している。さらに制御装置２６は、リトラクタ１６の動作制御とアジャスト装置１１１の動作と連動させて制御する機能も有している。

さらにリトラクタ１６では、図２に示すごとく、上記ベルトリール２２の軸２２ａの反対側の他方の端部には、車両走行の緊急事態の発生時にベルト１３のベルト部分１３ａの急激な引出しを防止するロック機構１００が付設される。車両走行の緊急事態が発生する場合とは、衝突や急制動等であり、それによって、車体に所定の傾斜が作用したり、あるいは車体に所定の加速度が作用する場合である。ロック機構１００はよく知られた装置である。ロック機構１００は、通常、機構本体部１０１とビークルセンサ（Ｖ／Ｓ）１０２とから構成される。機構本体部１０１は、ハウジングフレームの内部に、軸２２ａに結合されかつ軸２２ａと連動して回転自在に設けられたラチェットホイールと、ハウジングフレームに固定されているフレームギヤと、位置の変化に伴ってフレームギアと係合したりまたは係合解除されたりするロッキング要素とを内蔵している。またビークルセンサ１０２は、センサフレームにボール要素（ウェイト）とレバー要素（アクチュエータ）を備える。車体に加速度が生じたときに、ボール要素が感応してその位置が変化し、レバー要素を動作させ、レバー要素は上記ラチェットホイールの外周ツメと係合状態を作る機能を有している。

上記のロック機構１００において、通常の状態ではロッキング要素とフレームギヤは係合しない状態になり、ロック状態では両者は係合する状態になる。また同様に、通常の状態ではラチェットホイールの外周ツメとビークルセンサ１０２のレバー要素とは係合しない状態になり、ロック状態では両者は係合する状態になる。

ロック機構１００において、ビークルセンサ１０２によるロック条件（法規上）は、例えば０．４５Ｇでは「５０ｍｍ以下、または任意の２方向２７°の傾きでロックすること」であり、０．７Ｇでは「２５ｍｍ以下でロックすること」である。また機構のバラツキにより、ビークルセンサ１０２のロック解除可能な条件には、ベルト巻取り量に換算して±５ｍｍ程度の個体差がある。ロック機構１００がロック状態にあるか否かは、後述のごとくロック状態判定部によって判定される。

上記のように構成された車両のシートベルト装置１０に対して乗員検知装置が付設される。乗員検知装置は、図１に示されるごとく発光素子２０１と受光素子２０２を含む。発光素子２０１は赤外光２０３を出射する光源である。発光素子２０１から出射された赤外光２０３は、乗員１１の正面領域の全体、および乗員１１の前面に装着されたベルト１３の全体を含む領域に照射される。乗員１１およびベルト１３等に照射された赤外光２０３はそれぞれで反射される。また受光素子２０２は赤外光用のＣＭＯＳカメラであり、乗員１１およびベルト１３等で反射された赤外光２０３Ｒを受光する。

発光素子２０１により照射された赤外光が対象物で反射され、受光素子２０２で検出すると、照射された赤外光２０３とその反射光２０３Ｒとの間の位相差を検出することにより、対象物の距離を検知することが可能に成る。

受光素子２０２によって受光された赤外光の反射光２０３Ｒで得られた画像情報は、図２に示すごとく制御装置２６に入力される。当該画像情報は、制御装置２６に設けられた画像処理機能部によって画像処理される。特に、本実施形態では、後述するように、ベルト１３に設けられた所定の特性（照射された赤外光を実質的に１００％吸収し、赤外光の反射光を生じさせないという特性）を有する複数のマーカに係る画像を取得し、複数のマーカの位置変化で、乗員１１に装着されたベルト１３の着用状態に係る情報、および乗員１１の体格、着座状態での位置および姿勢等の情報を正確に得るようにしている。

制御装置２６に設けられた画像処理機能部による画像処理では、受光素子２０２で取得された画像信号に基づき、全体の画像領域で、マーカに係る画像領域とそれ以外の部分の画像領域との境界を明確に判別し、２つの領域を明確に区別することができる。すなわち、受光素子２０２では、マーカの領域からは赤外光の反射光は入射されず、それ以外の部分の領域からは赤外光の反射光が入射されるので、赤外光の反射光で作られる画像情報の上では、距離データが加味されてマーカは無限の位置に存し、その結果、マーカの領域とマーカ以外の領域との境界を明確に判定することができる。従って、結果的に、マーカの形状的な特徴部を明確に抽出し確定することができ、さらに特徴部情報を利用してマーカについて正確な重心等の情報を得ることができる。

上記のシートベルト装置１０およびリトラクタ１６等は運転席側の装置であったが、助手席側にも同様なシートベルト装置およびリトラクタ等が装備されている。以下において「Ｒ側」は運転席側、「Ｌ側」は助手席側とする。

次に、図４のブロック図を参照して、シートベルト装置１０等の制御システムをハードウェアの観点から説明する。この制御システムは、実際上、車両に装備された各種の装置・システムの動作を制御する制御手段として構成されている。

また本実施形態でのシートベルト装置１０等の制御システムは、特にシートベルト装置１０および座席のアジャスト装置１１１の動作を制御するにあたり、受光素子２０２で得られる乗員１１とベルト１３等に関する画像情報を画像処理して適切な動作制御を行うように構成されている。

図４において、制御装置２６はＣＰＵで構成される。制御装置２６を含むブロック３０は、シートベルトによって乗員１１の姿勢を保持するための電気式プリテンショナユニットを示している。ブロック３０では、制御装置（ＣＰＵ）２６の入力側に電源部３１、車内ネットワーク（ＣＡＮ）通信部３２、Ｉ／Ｆ部３３、通信部３４を備え、その出力側にＲ側モータ駆動制御部３５、Ｌ側モータ駆動制御部３６、記録部３７を備えている。記録部３７は、データや、制御および画像処理等のプログラム等を格納するメモリである。

ブロック３０の入力側には、シートベルト用リトラクタの一例として上記のリトラクタ１６を示すブロックが設けられる。リトラクタ１６は各種信号のＩ／Ｆ部４１を含む。このＩ／Ｆ部４１は、ブロック３０内のＩ／Ｆ部３３に接続されている。上記のリトラクタ１６は運転席側および助手席側等のそれぞれについて設けられている。

ブロック３０の入力側には、さらに、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）ユニット（障害物検知装置等の制御ユニット）４２、ＶＳＡ（Vehicle Stability Assist）ユニット（車両挙動安定化制御ユニット）４３、ＦＩ／ＡＴ（Fuel Injection / Automatic Transmission）ユニット４４、ＳＲＳ（Supplement Restraint System）ユニット（補助拘束装置のユニット）４５等が設けられている。これらの入力側要素の中には、車速センサ等の車両走行状態検出部等のユニットも含まれる。

ブロック３０の入力側には、さらに、前述したアジャスト装置１１１におけるスライド装置１１２、リクライニング装置１１３、昇降装置１１４のそれぞれに対応する変位検出部１２３，１２４，１２５、および前述の受光素子２０２が設けられている。

ＡＣＣユニット４２、ＶＳＡユニット４３、ＦＩ／ＡＴユニット４４等は車内ネットワーク４６を介してそれらの出力信号を車内ネットワーク通信部３２に供給する。ＳＲＳユニット４５は、Ｒ側バックル４７ＲおよびＬ側バックル４７Ｌからの各信号を受けるＳＲＳ制御部４５ａと、通信部４５ｂとを有している。ここでＲ側バックル４７Ｒは運転席側の上記バックル１７に相当し、Ｌ側バックル４７Ｌは助手席側に装備されたシートベルト装置のバックルである。Ｒ側バックル４７ＲおよびＬ側バックル４７Ｌから出力される各信号は、内蔵されるバックルスイッチの検知信号である。ＳＲＳ制御部４５ａは、Ｒ側バックル４７ＲまたはＬ側バックル４７Ｌからの信号を受けると、通信部４５ｂを介してその信号をブロック３０の通信部３２に送信する。またＳＲＳユニット４５は、車両走行時にシートベルトが正規に使用されていない場合には、警告灯４８に対して警告信号を供給する。

ブロック３０の出力側には、シートベルト装置１０のリトラクタ１６等に関連する要素として、Ｒ側モータ５１とＬ側モータ５２が設けられる。Ｒ側モータ５１は、運転席側のシートベルト装置の駆動用モータであり、Ｒ側モータ駆動制御部３５に対応して配置されている。Ｒ側モータ駆動制御部３５は、制御装置２６からの制御指令信号に基づいて上記の電源（＋Ｖ）２７からの通電量を制御してＲ側モータ５１に対して駆動電流を供給する。なおブロック５３は接地部である。またＬ側モータ５２は、助手席のシートベルト装置の駆動用モータであり、Ｌ側モータ駆動制御部３６に対応して配置されている。Ｌ側モータ駆動制御部３６は、制御装置２６からの制御指令信号に基づいて電源（＋Ｖ）５４からの通電量を制御してＬ側モータ５２に対して駆動電流を供給する。またブロック５５は接地部である。上記の接地部５３，５５は、車体の一部をなす接地端子である。

ブロック３０の出力側には、さらに、前述したアジャスト装置１１１のスライド装置１１２、リクライニング装置１１３、昇降装置１１４の各種の駆動装置が設けられている。これらの駆動装置は、駆動インターフェース（Ｉ／Ｆ部）３８を介して制御装置２６と接続されている。

上記の記録部（メモリ）３７には、本実施形態の特徴的機能を実現するための下記の６つのプログラムを格納されている。

第１のプログラムは、受光素子２０２で得られた画像情報に基づいてベルト１３の着用状態を検知する着用状態検知プログラムである。ここで、「着用状態」とは乗員１１の正面にベルト１３が装着されている状態をいい、着用の有無のことを意味する。画像情報内の複数のマーカ画像情報に基づいて検知される。制御装置２６で着用状態検知プログラムを実行することによって着用状態検知手段が実現される。

第２のプログラムは、上記着用状態検知手段の検知情報に基づきベルト１３の引出し量を判定するベルト引出し量判定プログラムである。ベルト引出し量は、マーカ画像の位置の変化で判定する。制御装置２６でベルト引出し量判定プログラムを実行することによってベルト引出し量判定手段が実現される。

第３のプログラムは、ベルトの着用状態に係る情報と乗員の輪郭形状に係る情報とに基づいて、乗員の型を判定する型判定プログラムである。「乗員の型」とは、得られた画像における乗員の大きさを判定するための情報を意味する。制御装置２６で型判定プログラムを実行することによって型判定手段が実現される。

第４のプログラムは、乗員におけるベルト着用状態で基準位置からのベルトの引出し量の変化を検知するベルト引出し量変化検知プログラムである。ベルト引出し量の変化とは、予め用意されたベルト引出し量の基準値に対する比較を意味する。制御装置２６でベルト引出し量変化検知プログラムを実行することによってベルト引出し量変化検知手段が実現される。

第５のプログラムは、座席１２の前後位置または座席の背もたれ部１２ｂの傾斜角を検知する座席状態検知プログラムである。制御装置２６で座席状態検知プログラムを実行することによって座席状態検知手段が実現される。

第６のプログラムは、座席状態検知手段で検知された座席状態に係る情報に基づいて乗員を判定する乗員判定プログラムである。個々で「乗員の判定」とは乗員の体格の判定を意味する。制御装置２６で乗員判定プログラムを実行することによって乗員判定手段が実現される。

次に図５を参照してベルト１２の特徴を説明する。シートベルト装置１０で使用されているベルト１２では、ベルト部分１２ａにおける乗員１１の肩付近から腰付近の範囲における好ましくは表面箇所に、所定パターン形状の複数のマーカが好ましくは等間隔で設けられている。なお等間隔であることに限定はされない。図５では当該マーカの例として、（Ａ）〜（Ｄ）の４種類のマーカ３０１Ａ，３０１Ｂ，３０１Ｃ，３０１Ｄが示されている。マーカ３０１Ａ〜３０１Ｄでは、それぞれ、一例としてベルト１２の長手方向に沿って３つのパターン形状のマーカが設けられている。またマーカ３０１Ａ〜３０１Ｄの各パターン形状では、ベルト１２の長手方向に直交する方向に線状の形状部分を有し、当該線状の形状部分には両端部が存在している。マーカ３０１Ａ〜３０１Ｃは三角形を基本としたパターン形状として作られ、マーカ３０１Ｄは円形状を基本とした同形のパターン形状で作られている。

図５の（Ａ）で示された３つのマーカ３０１Ａでは、すべてパターン形状は異なるものとして描かれる。また真ん中に示されたマーカ３０１Ａは標準体型を基準として位置に描かれたマーカである。また上下に位置する２つのマーカ３０１Ａの間の距離は３００ｍｍ程度である。

図５の（Ｂ）に示された３つのマーカ３０１Ｂでも、上記のマーカ３０１Ａについて説明した特徴と同様な特徴を有している。さらにマーカ３０１Ｂの場合には、ベルト１２の幅方向のほぼ中央に長手方向に沿って１本のライン状マーカ３０２が描かれている。このライン３０２は形状判定およびめくれ判定として用いられる。

図５の（Ｃ）と（Ｄ）に示されたマーカ３０１Ｃ，３０１Ｄは変形例である。マーカ３０１Ｃ，３０１Ｄでも、マーカ３０１Ａ，３０１Ｂが発揮する作用と同等の作用を生じさせるための特徴パターンを有している。図５の（Ｃ）と（Ｄ）でもそれぞれベルト１２の幅方向のほぼ中央に長手方向に沿って１本のライン状マーカ３０３，３０４が描かれている。ライン状マーカ３０４ではその幅が次第に狭くなるように描かれている。

上記において、マーカ３０１Ａ〜３０１Ｄ，３０２〜３０４とは、図５中で黒く描かれている部分のことを指している。黒く描かれているマーカ３０１Ａ〜３０１Ｄ，３０２〜３０４は黒体を利用している。従って、マーカ３０１Ａ〜３０１Ｄ，３０２〜３０４が赤外線２０３を受けると、黒体の作用に基づいて、赤外光２０３をほぼ１００％吸収する。このため、マーカ３０１Ａ〜３０１Ｄ，３０２〜３０４からは、照射された赤外光２０３はほとんど反射されず、実質的に赤外光２０３の反射光（２０３Ｒ）はゼロになる。受光素子２０２に入射される反射光２０３Ｒは、マーカ以外の領域で反射された赤外光である。従って受光素子２０２に入射される反射光２０３Ｒは、マーカ３０１Ａ〜３０１Ｄ，３０２〜３０４以外のベルト１２の部分による反射光と、乗員による反射光である。これにより、その後の制御装置２６の画像処理機能部での画像処理において、マーカ３０１Ａ〜３０１Ｄ，３０２〜３０４の領域とこれらの以外の領域とを、輝度情報と距離情報に基づいて明確に識別することができる。

なおベルト１２に付加されるマーカは上記の４種類のマーカ３０１Ａ〜３０１Ｄおよびマーカ３０２〜３０４のパターン形状に限定されるものではない。また図５に示すごとき図柄としてベルト１２の表面上に描く必要もない。実質的にベルト１２を赤外光を利用して撮像するとき、画像データの上において図示されたパターンが生じていればよい。

さらに、ベルト１２に設けられる上記作用を発揮するマーカは、ベルト１２の表面に設ける必要はなく、黒体をベルト１２に内蔵することもできる。

マーカについては、輝度情報のみを利用する場合には、例えばマーカの反射光を増大させようとすると、周囲が明るい状況下ではマーカの周囲領域の情報が飽和して情報を正しく取得することができないことが生じる。本実施形態の場合には、マーカ３０１Ａ〜３０１Ｄ等による反射光を、黒体を利用することによりほぼゼロとすることで、周囲領域への影響を小さくすることができる。また赤外光の反射光２０３Ｒを用いて距離を測定する際には、マーカ部分の距離情報を取得することができないこと（無限遠）を利用し、マーカの位置を精度よく観測することができる。

次に、図６と図７を参照して、本実施形態に係る車両のシートベルト装置の特徴的な構成と動作を説明する。図６は、シートベルト装置１０の制御システムによって実現される特徴的構成の機能ブロック図を示し、図７は乗員検知装置の動作を説明するためのフローチャートを示す。この車両のシートベルト装置では、座席１２について、本来のシートベルト装置１０と、上記の座席駆動装置（アジャスト装置１１１）と、上記の乗員検知装置とを組み合わせ、座席１２でベルト１１を装着した乗員１１のベルト着用状態を最適にする。なお図６と図７を参照したシートベルト装置の特徴的な構成と動作の説明では、さらに他に図８〜図１５が参照される。

図６において、受光素子２０２で得られた画像信号は制御装置２６に入力される。この画像信号は、乗員１１とベルト１３とマーカ（この例では３０１Ｄとする）に関するものである。制御装置２６は、受光素子２０２から与えられた画像の信号または情報に基づいて、最終的に、座席１２に座る乗員１１の体格を正確に検知する乗員検知に関する各種の機能手段を備える。各種の機能手段としては、前述した、画像情報に基づいてベルト１３の着用状態を検知する着用状態検知手段６１、着用状態検知手段６１の検知情報に基づきベルト１３の引出し量を判定するベルト引出し量判定手段６２、ベルトの着用状態に係る情報と乗員の輪郭形状に係る情報とに基づいて乗員１１の型を判定する型判定手段６３、乗員１１におけるベルト着用状態で基準位置（基準値）からのベルトの引出し量の変化を検知するベルト引出し量変化検知手段６４である。上記輪郭情報は、画像信号から取得してもよいし、別途に記録部３７に準備された輪郭パターンの情報を用いることもできる。さらに基準位置（基準値）は、通常、複数のマーカの特定のものの位置を基準する。また記録部３７に基準位置（基準値）のデータを用意しておいてもよい。また座席駆動装置に関しては、座席１２の前後位置または座席の背もたれ部１２ｂの傾斜角を検知する座席状態検知手段６５を備える。座席状態検知手段６５は、前述した変位検出部１２３，１２４，１２５で検知した変位信号に基づいて前後位置および傾斜角の情報を取り出す。さらに、座席状態検知手段６５で検知された座席状態に係る情報に基礎に、型判定手段６３から出力される型判定情報、ベルト引出し量変化検知手段６４から出力されるベルト引出し量変化情報を参照して、乗員１１を判定する乗員判定手段６６を備えている。

受光素子２０２で取得される画像信号によれば、乗員１１の輪郭形状情報および距離情報と、複数のマーカ３０１Ｄの位置情報および距離情報とを得ることができる

上記の着用状態検知手段６１は、乗員１１の正面体格の輪郭形状に対する複数のマーカ３０１Ｄの位置関係に基づいて乗員１１の身体におけるベルト１３の着用状態を検知する。またベルト引出し量判定手段６２は、複数のマーカ３０１Ｄの位置の変化に基づいてベルトの引出し量を判定することができる。この場合には、好ましくは引出し量判定用の適宜な基準値を基準にして判定する。着用状態検知手段６１で得られたベルトの着用状態に係る情報は型判定手段６３で使用される。またベルト引出し量判定手段で得られたベルト引出し量判定情報はベルト引出し量変化検知手段６４で使用される。

次に、上記の着用状態の検知、ベルト引出し量の判定、型判定、体格判定等において、座席駆動装置（アジャスト装置１１１）の駆動による座席１２の前後方向のスライド移動、または背もたれ部１２ｂのリクライニング機能による前後の傾斜が考慮に入れられる。

図８は、座席１２のスライド装置１１２による座席１２の前後方向の位置の変化を示す。７１Ａは最前席位置であり、７１Ｂは最後席位置であり、７１Ｃはそれらの中間的な位置である。このように、座席１２の前後方向の位置が乗員１１に応じて変化すると、乗員検知装置で得られる画像の処理についても、座席１２の前後方向の位置を加味することが必要とされる。そこで図９に示すように、座席１２の位置について前後方向で位置が異なる場合には、乗員１１の輪郭形状を表す画像７２について、その高さと幅の観点で、座席位置が前側になると大きくなり、座席位置が後ろ側になると小さくなるという特性を有している。従って、乗員検知装置の受光素子２０２による撮像で得られる画像情報では、乗員１１の体格（高さと幅で決まる）を画像面積で判断する場合においては、図１０に示すように、座席の位置を考慮した上で画像面積を判定する必要がある。すなわち「体格大」の判定基準は矢印７３に示すごとく座席の位置に応じて変化していく。

上記の判断基準を前提として、図７に示したフローチャートで、ステップＳ１１〜Ｓ１３が実行される。ステップＳ１１では、まずマーカ３０１Ｄに係る画像信号によりマーカ前面までの距離に係る情報を取得し、座席１２のスライド位置を推定する。これによって座席１２が前後方向においてどの位置に存するかが推定される。座席１２の前後方向の位置を推定してはじめて、乗員１１の型あるいは輪郭を推定することが可能になる。

ステップＳ１２では、ベルト引出し量判定手段６２によってベルト引出し量が求められる。次の段階で、乗員１１の体格等を判定する場合、座席１２のスライド位置を知ってはじめてベルト引出し量を用いて乗員１１の体格を推定することができる。そこで、ステップＳ１２では、スライド位置に対するベルト引出し量（マーカ位置の変化を利用）から体格を推定する。図１１に示すように、座席１２のスライド量に応じて、シートベルトの引出し量が異なるので、判定基準値を決めてその大小を比較する。なお図１１では、小さいダミー人形（ＡＭ５０％）と大きいダミー人形（ＡＭ９５％）の２つのダミー人形に応じた変化特性７４，７５が示されている。矢印７６に示す方向に体格は大と判定される。すなわち、矢印７６の方向は、座席１２のスライド量が小さくなるにつれて、シートベルト引出し量が大きくなる方向である。

また次のステップＳ１３では、座席１２のスライド位置に対する乗員画像形状に係る情報から乗員１１の体格を推定する。図１２に示すように、座席１２に座った乗員１１に対するベルト１３の着用状態では、マーカ３０１Ｄの位置の変化に応じて、ベルト１３の引出し量が小さい場合（図１２（Ｂ））と、ベルト１３の引出し量が大きい場合（図１２（Ｃ））を判別することが可能となる。ベルト１３の引出し量の大小は、座席１２のスライド位置が同じである場合には、乗員１１の体格の大小に応じて決まる。また乗員１１の体格が同じである場合には、ベルト１３の引出し量は、ベルト１３の引出し量は座席１２のスライド位置に応じて決まる。そこで、予め記憶しておいた座席位置での体格データとシートベルトの長さの関係（テーブル）からのずれ量で座席１２のスライドされた座席１２の位置を特定する。さらに上記の観点から、得られた画像信号に基づいて得られた体格情報を取り出し、図１２（Ａ）に示された予め記憶されている大きさの異なる各種の体格情報８１との比較に基づいて体格の大小が判定される。

最後のステップＳ１４では、座席１２に座った乗員１１の体格情報すなわち乗員情報を確定する。得られた乗員１１の体格情報に基づいて、シートベルト装置１０の動作パラメータが最適に設定される。

上記の動作制御の説明では、座席１２の位置はスライド装置１１２による前後方向のスライド位置のみを想定していたが、座席１２の前後方向の位置は背もたれ部１２ｂによるリクライニング機能によっても生じる。従って、座席１２の背もたれ部１２ｂのリクライニング角についても考慮することが望ましい。しかしながら、通常、標準角度前後での角度範囲では座席位置および体格に対して変化が小さいので、無視することもできる。

前述の動作制御の説明では、受光素子２０２で得られる画像信号で乗員１１の輪郭形状の全体を使って乗員１１の認知を行う、すなわち、図１０に示された体格の大小の関係を判断するためのグラフを利用して乗員１１の体格を判定し、乗員１１の体格情報を最終的に得るようにしたが、本願発明はこれに限定されない。例えば、図１３に示すように、乗員１１の輪郭全体を使用せず、４つのマーカ３０１Ｄで形成されるラインを一辺に含む四角形９１の形状を利用して乗員１１の体格情報を得るようにした。図１３の（Ｂ）が標準位置にあるマーカ３０１Ｄの画像状態を示し、図１３の（Ａ）が座席１２が最後方にあるときのマーカ３０１Ｄの画像状態を示し、図１３の（Ｃ）が座席１２が最前方にあるときのマーカ３０１Ｄの画像状態を示している。図１３の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のいずれにも四角形９１が示されている。この四角形９１の形状を、上記の輪郭形状の代わりに用いることにより、前述した同様に乗員１１の認知を行うことができる。

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

本発明は、車両のシートベルト装置で最適なシートベルトの着用状態を達成するため乗員の体格を正確に認知する装置を備えるシートベルト装置として利用される。

車両におけるシートベルト装置の装着状態を示す側面図である。 本発明の実施形態に係るシートベルト装置のリトラクタの要部構成を示す図である。 本実施形態に係るシートベルト装置が適用された座席および座席駆動装置の構成を示す側面図である 本実施形態に係るシートベルト装置の制御システムの全体構成を示すブロック図である。 シートベルト装置の表面に付設された各種のマーカの形状・模様パターンを示す図である。 本実施形態に係るシートベルト装置に備えられる乗員検知装置のシステム構成を示すブロック図である。 本実施形態に係るシートベルト装置が備える乗員検知装置の基本的な動作制御を示すフローチャートである。 座席のスライド装置による座席の位置の例を示す側面図である。 座席の前後方向の位置に応じた乗員画像の輪郭形状の変化を説明するための図である。 座席の前後方向の位置と画像面積との関係を示すグラフである。 座席の前後方向のスライド量とシートベルト引出し量の関係を示すグラフである。 シートベルト引出し量と座席の前後方向の位置と輪郭形状の関係を説明するための図である。 乗員画像信号で輪郭形状を使わない場合の画像信号の例を説明するための図である。

符号の説明

１０ シートベルト装置
１１ 乗員
１２ 座席
１３ ベルト
１６ リトラクタ
２２ ベルトリール
２３ モータ
２６ 制御装置（ＣＰＵ）
６１ 着用状態検知手段
６２ ベルト引出し量判定手段
６３ 型判定手段
６４ ベルト引出し量変化検知手段
６５ 座席状態検知手段
６６ 乗員判定手段
１１１ アジャスト装置
１１２ スライド装置
１１３ リクライニング装置
１１４ 昇降装置
２０１ 発光素子
２０２ 受光素子
２０３ 赤外光
３０１Ａ〜３０１Ｄ マーカ
３０２〜３０４ マーカ

Claims (6)

1. 乗員に装着されたベルトの着用状態を車両の走行状態に応じて変化させる機構と、前記ベルトの着用状態を検出する検出装置とを備えた車両のシートベルト装置であって、
   前記検出装置は、
   前記乗員に装着された前記ベルトを含む対象物に対して赤外光を照射する発光素子と、
   前記ベルトに設けられた、前記発光素子から照射される前記赤外光を吸収する吸収手段と、
   前記対象物からの反射光を受光する受光素子とを備え、
   前記吸収手段は所定のパターン形状で前記ベルトの長手方向に配置され、
   前記受光素子で前記吸収手段の位置の変化を認識することにより前記ベルトの着用状態を検知する着用状態検知手段を備えることを特徴とする車両のシートベルト装置。
2. 前記吸収手段は、前記ベルトの長手方向に等間隔で配置された複数のマーカであることを特徴とする請求項１記載の車両のシートベルト装置。
3. 前記着用状態検知手段の検知情報に基づき前記ベルトの引出し量を判定するベルト引出し量判定手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の車両のシートベルト装置。
4. 前記着用状態検知手段で検知された前記ベルトの前記着用状態に係る情報と、前記乗員の輪郭形状に係る情報とに基づいて、前記乗員の型を判定する型判定手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両のシートベルト装置。
5. 前記乗員に係るベルト装着状態の基準位置を記憶する記憶手段を備え、前記乗員におけるベルト着用状態で前記基準位置からの前記ベルトの引出し量の変化を検知するベルト引出し量変化検知手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両のシートベルト装置。
6. 座席の前後位置または前記座席の背もたれ部の傾斜角を検知する座席状態検知手段と、前記座席状態検知手段で検知された座席状態に係る情報に基づいて前記乗員の体格を判定する乗員判定手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両のシートベルト装置。

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