JP5005767B2 - 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

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 Download PDF

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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の頭部に接近したと判断するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を備えて構成される。
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ことができる構成とされている。
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、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二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、これら二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構成とされている。
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構成されている。
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位置するように、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ことができる構成とされている。
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）の上部に設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とを備えて構成されている。
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作動を開始することができる構成とされている。
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、一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、二つもしくは三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、ヘッドレストの位置調整に際して、例えばヘッドレストを移動させながら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。すなわち、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、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ず、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おらず、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、本出願人が実験を行った、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センサ出力の検出結果を図９に示す。なお、図９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９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９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
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、前記人体の頭部の高さ方向の推定中心位置を検出する検出回路と、前記検出回路からの検出結果に応じて、前記ヘッドレストの前記座席に対する位置を前記推定中心位置を基準にして調整する位置調整手段とを備え、前記検出回路は、（ａ）各検知電極のうち、最も大きい静電容量値を示す静電容量が検知された最大値検知電極より上方に位置する検知電極のうち、隣設する下方の検知電極よりも大きい静電容量値を示す検知電極が存する場合に、このより大きい静電容量値を示す検知電極のうち、最も大きい静電容量値を示す静電容量を検知した検知電極と水平方向に対応する位置を前記推定中心位置として検出し、前記（ａ）の場合以外は、前記最大値検知電極と水平方向に対応する位置を前記推定中心位置として検出することを特徴とする。
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、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静止状態から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位置を頭部の高さ方向の推定中心位置に合わせて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。さらに、複数の検知電極からの静電容量値を用いて人体の頭部の推定中心位置を確実に検出することができるため、人体の肩や首の位置、あるいは座高の高さなどの要因に左右されずに高精度な位置調整を行うことができる。
なお、前記検出回路は、例えば前記最大検知電極が、所定の検知電極より上方に位置する場合は、前記複数の検知電極のうち、前記最大値検知電極と水平方向に対応する位置を前記推定中心位置として検出するようにしてもよい。
前記複数の検知電極は、例えばそれぞれ前記ヘッドレストの前面側における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ている。
また、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を比較して前記推定中心位置を演算し、演算結果情報を前記調整手段に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、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を比較して前記推定中心位置を演算し、演算結果情報を前記調整手段に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、前記人体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、該検知工程によって検知された静電容量を示す前記複数の検知電極からの検知信号に基づいて、前記座席に着座した前記人体の頭部の高さ方向の推定中心位置を検出する検出工程と、該検出工程によって検出された前記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調整する調整工程とを含み、前記検出工程では、（ａ）前記検知工程にて各検知電極のうち、最も大きい静電容量値を示す静電容量が検知された最大値検知電極よりも上方に位置する検知電極のうち、隣設する下方の検知電極よりも大きい静電容量値を示す検知電極が存する場合に、このより大きい静電容量値を示す検知電極のうち、最も大きい静電容量値を示す静電容量を検知した検知電極と水平方向に対応する位置を前記推定中心位置として検出し、前記（ａ）の場合以外は、前記最大値検知電極と水平方向に対応する位置を前記推定中心位置として検出することを特徴とする。
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、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静止状態から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。
また、自動的にヘッドレスト位置を頭部の高さ方向の推定中心位置に合わせて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。さらに、複数の検知電極からの静電容量値を用いて人体の頭部の推定中心位置を確実に検出することができるため、人体の肩や首の位置、あるいは座高の高さなどの要因に左右されずに高精度な位置調整を行うことができる。
本発明によれば、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静止状態から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である。
また、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６Ａおよび図６Ｂは同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７は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。
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。本例では、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４９の所定部位（例えば、肩や首などの頭部４９ａとは異なる部位）や頭部４９ａを検出する。すなわち、静電容量センサ部１０は、人体４９の所定部位および頭部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する。なお、ここでは、各検知電極１１〜１５により検知されて検出される静電容量値は、座席４０の着座部４２に人体４９が着座していない状態のときの静電容量値を０とした０点補正をした上で検出されるものを示す。また、静電容量は、導体またはコンデンサの電位を単位量だけ高めるのに要する電気量をいい、電気容量と同意をもち、静電容量値は、この静電容量の電気量を数値化したもので、例えば各検知電極１１〜１５の単位面積あたりで検知された静電容量の大きさも含むものとする。
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）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）また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、例えばヘッドレスト４３の前面側において、ヘッドレスト４３の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、ヘッドレスト４３に高さ方向に沿ってその幅方向が並ぶように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、例えばそれぞれ下方から上方にかけて電極番号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、ヘッドレスト４３が静止した状態で座席４０に着座した人体４９の所定部位や頭部４９ａを検出し、この頭部４９ａの高さ方向の推定中心位置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。
ここで、上記必要な数とは、頭部４９ａの高さ方向の推定中心位置を検出するのに要する各検知電極１１〜１５の形状（例えば幅や高さ）や検出範囲（面積）に基づいて算定される電極の必要数などをいい、本例では上述のように５つ設けられているが、本実施形態においては少なくとも３つあればよく、好ましくは４つであり、これらは矩形状に限定されなくてもよい。
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（すなわち、各検知電極１１〜１５からの検知信号によりそれぞれ示される静電容量値を比較して）、頭部４９ａの高さ方向の推定中心位置を検出する。
この検出回路２０は、図３に示すように、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く静電容量を比較して頭部４９ａの高さ方向の推定中心位置を演算し、演算結果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、各検知電極１１〜１５と人体４９の首部４９ｂおよび肩部４９ｃや頭部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。演算処理回路２８は、例えばＣＰＵなどからなり、各静電容量検知回路２１〜２５からの検知信号に基づく静電容量を比較して、頭部４９ａの高さ方向の推定中心位置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に演算結果に基づく制御信号を出力する。
各静電容量検知回路２１（２２〜２５）は、図４に示すように、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、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４９の首部４９ｂおよび肩部４９ｃや頭部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。
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によって頭部４９ａの高さ方向の推定中心位置を演算した演算処理回路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、頭部４９ａの高さ方向の推定中心位置を基準にして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。駆動モータは、具体的にはヘッドレスト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。
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の位置が背もたれ部４１に対して最も近い状態）において、静電容量センサ部１０の各検知電極１１〜１５にて人体４９の首部４９ｂおよび肩部４９ｃや頭部４９ａ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４９ａの高さ方向の推定中心位置を得る。
このように構成されたヘッドレスト位置調整装置１００による位置調整処理手順は、例えば次のようなものとなる。図６Ａに示すように、まず、自動車のイグニッションスイッチがＡＣＣやＯＮとなり、例えばヘッドレスト位置調整装置１００の位置調整モードが自動的にＯＮとなると、検出回路２０の各静電容量検知回路２１〜２５によって、各検知電極１１〜１５が示す静電容量Ｃが測定される（ステップＳ１０１）。
測定された静電容量Ｃを示す情報は、各静電容量検出回路２１〜２５から演算処理回路２８に出力され、この演算処理回路２８によって、各検知電極１１〜１５に検知された静電容量Ｃに基づく静電容量値のうち、最も大きい静電容量値を示す静電容量が検知された最大値検知電極より上方に位置する検知電極のうち、隣設する下方の検知電極よりも大きい静電容量値を示す検知電極があるか否かが判断される（ステップＳ１０３）。
このような検知電極があると判断された場合（ステップＳ１０３のＹｅｓ）は、さらに演算処理回路２８によって、該当する検知電極よりも下方に位置する検知電極の出力を無視し（ステップＳ１０４）、この出力を無視した検知電極を除く各検知電極のうち、最も大きい静電容量値を示す静電容量Ｃを検知した検知電極と水平方向に対応する位置を、頭部４９ａの推定中心位置と決定する（ステップＳ１０５）。
一方、上記ステップＳ１０３にて該当する検知電極がないと判断された場合（ステップＳ１０３のＮｏ）は、上記ステップＳ１０５に移行して、最大値検知電極と水平方向に対応する位置を、頭部４９ａの推定中心位置と決定する。
そして、検出回路２０から決定した推定中心位置を示す演算結果情報が駆動モータ部３０のモータ駆動回路に出力され、このモータ駆動回路によって、駆動モータが制御されて、頭部４９ａの高さ方向の推定中心位置に基づいて、ヘッドレスト４３を上下移動させる（ステップＳ１０６）。
こうしてヘッドレスト４３を移動させたら、検出電極２０によって、上述した位置調整モードを終了するか否かが判断され（ステップＳ１０７）、終了しないと判断された場合（ステップＳ１０７のＮｏ）は、上記ステップＳ１０１に移行して以降の処理を繰り返す。位置調整モードを終了すると判断された場合（ステップＳ１０７のＹｅｓ）は、本フローチャートによる一連の位置調整処理を終了する。
なお、上記ステップＳ１０３およびステップＳ１０４では、例えば、最大値検知電極より上方に位置する検知電極について、下から上へ順次隣設する検知電極のセンサ出力を比較していったときに、隣設する下方の検知電極よりも大きい静電容量値を示す検知電極が検出された場合（ステップＳ１０３のＹｅｓ）は、この検出された検知電極より下方に位置する検知電極の出力を無視する（ステップＳ１０４）。
また、上記ステップＳ１０４にて出力を無視する検知電極の位置を、例えばヘッドレスト４３の高さ方向の全長の中心位置よりも下方に配置された検知電極など任意の位置にあらかじめ設定しておき、上記ステップＳ１０３のＹｅｓの場合は、上述した任意の位置よりも下方に位置する検知電極の出力を無視する（ステップＳ１０４）ようにしてもよい。
さらに、例えば、図６Ｂに示すように、検出回路２０によって、ステップＳ１０１にて各検知電極の静電容量Ｃを測定した後に、ステップＳ１０３の処理に先立って、最大値検知電極の位置が、あらかじめ設定された判定基準位置よりも下方（例えば、ヘッドレスト４３の高さ方向の全長の中心位置より下方と設定したり、また例えば、ヘッドレスト４３の最下方位置と設定したりする。）であるか否かを判断する処理（ステップＳ１０２）を行い、この判定基準位置よりも下方であると判断された場合（ステップＳ１０２のＹｅｓ）は、ステップＳ１０３に移行するとともに、この判断基準位置よりも下方でないと判断された場合（ステップＳ１０２のＮｏ）は、直接ステップＳ１０５に移行して、位置調整処理を行うようにしてもよい。
このような位置調整処理について、図７に示すヘッドレスト位置調整装置の検知電極の出力の例に基づき説明する。
図７（ａ）〜（ｃ）は、本出願人が実施した実験によって得た、ヘッドレストに高さ方向に沿って並設された各検知電極１１〜１５（電極番号１〜５）に対する人体の頭部の高さ位置（後頭部形状５０〜５２）と、各検知電極１１〜１５（電極番号１〜５）の出力（Ｖ）との関係を示すものである。
図７（ａ）〜（ｃ）における後頭部形状５０〜５２によると、人体４９の座高の高さは後頭部形状５０＞後頭部形状５１＞後頭部形状５２であるが、各検知電極１１〜１５（電極番号１〜５）の出力で、最も大きいセンサ出力を検出したのは、いずれの場合も、検知電極１１（電極番号１）であるといった出力結果が得られた。
上述した位置調整処理によれば、例えば、図７（ａ）に示すように、検知電極１１（電極番号１）のセンサ出力が最も大きく（上記ステップＳ１０２のＹｅｓ）、この検知電極１１よりも上方に位置する検知電極１２〜１５（電極番号２〜５）の中に、隣設する下方の検知電極よりもセンサ出力が大きい検知電極が存する場合、つまり、検知電極１３（電極番号３）よりもセンサ出力が大きい検知電極１４（電極番号４）が存する場合（上記ステップＳ１０３のＹｅｓ）、検知電極１４（電極番号４）よりも下方に位置する検知電極１１〜１３（電極番号１〜３）のセンサ出力を無視し（上記ステップＳ１０４）、これら検知電極１４、１５（電極番号４、５）のうち、最も大きいセンサ出力の検知電極１５（電極番号５）と水平方向に対応する位置を頭部４９ａの推定中心位置と決定する（上記ステップＳ１０５）。
つまり、最も大きいセンサ出力を検出した検知電極１１（電極番号１）を無視（すなわち、例えば肩部４９ｃを検知したと推定）することにより、肩部４９ｃによる影響を受けることなく頭部４９ａの推定中心位置を決定することができる。
同様に、図７（ｂ）に示すように、検知電極１１（電極番号１）のセンサ出力が最も大きく（上記ステップＳ１０２のＹｅｓ）、この検知電極１１よりも上方に位置する検知電極１２〜１５（電極番号２〜５）の中に、隣設する下方の検知電極よりもセンサ出力が大きい検知電極が存する場合、つまり、検知電極１３（電極番号３）よりもセンサ出力が大きい検知電極１４（電極番号４）が存する場合（上記ステップＳ１０３のＹｅｓ）、検知電極１４（検知電極４）よりも下方に位置する検知電極１１〜１３（電極番号１〜３）のセンサ出力を無視し（上記ステップＳ１０４）、これら検知電極１４、１５（電極番号４、５）のうち、最も大きいセンサ出力の検知電極１４（電極番号４）と水平方向に対応する位置を頭部４９ａの推定中心位置と決定する（上記ステップＳ１０５）。
また、図７（ｃ）に示すように、検知電極１１（電極番号１）のセンサ出力が最も大きく（上記ステップＳ１０２のＹｅｓ）、この検知電極１１よりも上方に位置する検知電極１２〜１５（電極番号２〜５）の中に、隣設する下方の検知電極よりもセンサ出力が大きい検知電極が存しない場合（ステップＳ１０３のＮｏ）は、センサ出力が最も大きかった検知電極１１（電極番号１）と水平方向に対応する位置を頭部４９ａの推定中心位置と決定する（上記ステップＳ１０５）。
このように、本例のヘッドレスト位置調整装置１００では、上述した位置調整処理を行うことにより、人体４９の座高の高さ、すなわち、後頭部形状５０＞後頭部形状５１＞後頭部形状５２に応じて、頭部４９ａの推定中心位置を決定することができる。
したがって、本例のヘッドレスト位置調整装置１００は、上記初期状態からヘッドレスト４３を移動させることなく頭部４９ａの高さ方向の推定中心位置を得て、位置調整に関する一回のヘッドレスト移動動作により頭部４９ａ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。このため、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できる。これにより、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人体４９の頸椎損傷などの事故防止を図ることができる。
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と駆動モータ部３０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。
図８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８に示すように、検出回路２０は、各検知電極１１〜１５とそれぞれ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を比較して頭部４９ａの高さ方向の推定中心位置を演算し、演算結果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、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。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ヘッドレスト位置調整処理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、４９…人体、４９ａ…頭部、４９ｂ…首部、４９ｃ…肩部。

Claims (8)

  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、前記人体の頭部の高さ方向の推定中心位置を検出する検出回路と、
    前記検出回路からの検出結果に応じて、前記ヘッドレストの前記座席に対する位置を前記推定中心位置を基準にして調整する位置調整手段とを備え、
    前記検出回路は、（ａ）各検知電極のうち、最も大きい静電容量値を示す静電容量が検知された最大値検知電極より上方に位置する検知電極のうち、隣設する下方の検知電極よりも大きい静電容量値を示す検知電極が存する場合に、このより大きい静電容量値を示す検知電極のうち、最も大きい静電容量値を示す静電容量を検知した検知電極と水平方向に対応する位置を前記推定中心位置として検出し、
    前記（ａ）の場合以外は、前記最大値検知電極と水平方向に対応する位置を前記推定中心位置として検出する
    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、前記最大検知電極が、所定の検知電極より上方に位置する場合は、前記複数の検知電極のうち、前記最大値検知電極と水平方向に対応する位置を前記推定中心位置として検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、それぞれ前記ヘッドレストの前面側における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ていることを特徴とする請求項１又は２記載のヘッドレスト位置調整装置。
  4. 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を比較して前記推定中心位置を演算し、演算結果情報を前記調整手段に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１〜３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を比較して前記推定中心位置を演算し、演算結果情報を前記調整手段に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１〜３のいずれか１項記載のヘッドレスト位置調整装置。
  6. 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、前記人体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、
    該検知工程によって検知された静電容量を示す前記複数の検知電極からの検知信号に基づいて、前記座席に着座した前記人体の頭部の高さ方向の推定中心位置を検出する検出工程と、
    該検出工程によって検出された前記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調整する調整工程とを含み、
    前記検出工程では、（ａ）前記検知工程にて各検知電極のうち、最も大きい静電容量値を示す静電容量が検知された最大値検知電極よりも上方に位置する検知電極のうち、隣設する下方の検知電極よりも大きい静電容量値を示す検知電極が存する場合に、このより大きい静電容量値を示す検知電極のうち、最も大きい静電容量値を示す静電容量を検知した検知電極と水平方向に対応する位置を前記推定中心位置として検出し、
    前記（ａ）の場合以外は、前記最大値検知電極と水平方向に対応する位置を前記推定中心位置として検出する
    ことを特徴とするヘッドレスト位置調整方法。
  7. 前記検出工程では、前記最大値検知電極が、所定の検知電極より上方に位置する場合は、前記複数の検知電極のうち、前記最大値検知電極と水平方向に対応する位置を前記推定中心位置として検出することを特徴とする請求項６記載のヘッドレスト位置調整方法。
  8. 前記複数の検知電極は、それぞれ前記ヘッドレストの前面側における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ていることを特徴とする請求項６または７記載のヘッドレスト位置調整方法。
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