JP6776002B2 - バックル、車載システム及びシートベルトシステム - Google Patents

Description

本発明は、バックル、車載システム及びシートベルトシステムに関する。

従来、車両のシートベルトに取り付けられるタングとの連結を検出するバックルスイッチと、シート上の乗員の有無を赤外線によって検出する乗員センサとを備える、バックルが知られている（例えば、特許文献１を参照）。バックルスイッチの検出結果に基づいて、タングとの連結有無を判定することができ、乗員センサの検出結果に基づいて、シート上の乗員の存否を判定することができる。

また、車両のシート上の乗員の呼吸状態を赤外線により検知するセンサを備えたバックルが知られている（例えば、特許文献２を参照）。

このように、乗員の存否情報や乗員の呼吸状態などの生理的情報を乗員情報として検出する技術が存在する。

特開２０００−２１９１０２号公報 特開２０１３−２１６１８７号公報

乗員を検出する乗員センサに求められる乗員検出機能は、シートベルトが装着されている状況又は装着されていない状況に応じて異なる場合がある。しかしながら、上述の従来のバックルでは、シートベルトが装着されている状況又は装着されていない状況に応じて異なる種類の乗員検出機能を働かせることは難しい。

そこで、本発明の一態様は、シートベルトが装着されている状況又は装着されていない状況に応じて異なる種類の乗員検出機能を働かせることができる、バックル、車載システム及びシートベルトシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の態様では、
車両のシートベルトに取り付けられたタングと連結可能な本体部と、
前記タングと前記本体部との連結の有無を検知するバックルスイッチと、
前記バックルスイッチの検知状態が入力され、前記車両のシート上の乗員を検出する乗員センサとを備え、
前記乗員センサは、入力された前記検知状態に基づいて、前記乗員の存否情報の出力と前記乗員の生理的情報の出力とを切り替える、バックルが提供される。

また、上記目的を達成するため、本発明の第２の態様では、
当該バックルと、前記乗員センサによる検出情報を受信する受信装置とを備える、車載システムが提供される。

また、上記目的を達成するため、本発明の第３の態様では、
車両のシートベルトと、
前記シートベルトに取り付けられたタングと、
前記タングと連結可能な当該バックルとを備える、シートベルトシステムが提供される。

本発明の上記の態様によれば、前記乗員センサは、前記バックルスイッチの検知状態を利用して、前記乗員の検出機能を切り替える。これにより、前記乗員センサは、前記タングと前記バックルとが連結している状況（すなわち、前記シートベルトが装着されている状況）に応じて前記乗員の検出機能を切り替えできる。又は、前記乗員センサは、前記タングと前記バックルとが連結していない状況（すなわち、前記シートベルトが装着されていない状況）に応じて前記乗員の検出機能を切り替えできる。したがって、前記シートベルトが装着されている状況又は装着されていない状況に応じて異なる種類の乗員検出機能を働かせることができる。

シートベルトシステムの構成の一例を示す図である。 シートに座っている乗員を上方からの視点で示す図である。 車載システムの構成の一例を示すブロック図である。 バックルの本体部の一例を示す側面図である。 バックルの本体部の一例を示す斜視図である。 バックルの本体部の一例を示す平面図である。 電波の放射状態の一例をバックルの側面視で示す図である。 電波の放射状態の一例をバックルの上面視で示す図である。 センサの構成の一例を示す図である。 センサの一具体例であるドップラーセンサの構成の一例を示す図である。 検知対象物の移動と検波出力との関係の一例を示す図である。 乗員の体表の変位と検波出力との関係の一例を示す図である。 バックルスイッチ及び受信装置の構成の一例を示す図である。 バックルスイッチ及び受信装置の他の構成の一例を示す図である。 バックルの本体部の構成の一例を示す図である。 バックルスイッチの電圧出力及び乗員センサの電圧出力の一例を示すタイミングチャートである。 バックルスイッチの電流出力及び乗員センサの電流出力の一例を示すタイミングチャートである。 車載システムの構成の他の一例を示すブロック図である。 バックルの本体部の他の構成の一例を示す図である。 バックルスイッチの電圧出力及び乗員センサの電圧出力の一例を示すタイミングチャートである。 バックルスイッチの電流出力及び乗員センサの電流出力の一例を示すタイミングチャートである。 バックルスイッチの電流出力及び乗員センサの電流出力の一例を示すタイミングチャートである。 バックルスイッチの電圧出力及び乗員センサの電圧出力の一例を示すタイミングチャートである。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、一実施形態に係るシートベルトシステム１の構成の一例を示す図である。シートベルトシステム１は、車両に搭載されるシステムの一例である。シートベルトシステム１は、例えば、シートベルト４と、リトラクタ３と、ショルダーアンカー６と、タング７と、バックル８とを備える。

シートベルト４は、車両のシート２に座る乗員１１を拘束するウェビングの一例であり、リトラクタ３に引き出し可能に巻き取られる帯状部材である。シートベルト４の先端のベルトアンカー５は、車体の床又はシート２に固定される。

リトラクタ３は、シートベルト４の巻き取り又は引き出しを可能にする巻き取り装置の一例であり、車両衝突時等の所定値以上の減速度が車両に加わると、シートベルト４がリトラクタ３から引き出されることを制限する。リトラクタ３は、シート２又はシート２の近傍の車体に固定される。

ショルダーアンカー６は、シートベルト４が挿通するベルト挿通具の一例であり、リトラクタ３から引き出されたシートベルト４を乗員の肩部の方へガイドする部材である。

タング７は、シートベルト４が挿通するベルト挿通具の一例であり、ショルダーアンカー６によりガイドされたシートベルト４にスライド可能に取り付けられた部品である。

バックル８は、タング７が着脱可能に連結される部品であり、例えば、車体の床又はシート２に固定される。

バックル８は、本体部８ａと、ステー８ｂとを有する。本体部８ａは、タング７が着脱可能に連結される部位である。ステー８ｂは、バックル８の本体部８ａを支持する支持部材の一例である。ステー８ｂは、車体の床又はシート２に固定される。

タング７がバックル８に係合された状態で、ショルダーアンカー６とタング７との間のシートベルト４の部分が、乗員の胸部及び肩部を拘束するショルダーベルト部９である。タング７がバックル８に係合された状態で、ベルトアンカー５とタング７との間のシートベルト４の部分が、乗員の腰部を拘束するラップベルト部１０である。

図２は、シート２に座っている乗員１１を上方からの視点で示す図である。図２には、シート２の背もたれが示されている。

シート２に着座している乗員１１の呼吸によって、乗員１１の体表（例えば、腰部の表面、腹部の表面、胸部の表面など）は微妙に変位する。例えば、乗員１１が息を吸うと、乗員１１の体表は車両前後方向及び車幅方向に膨らみ、乗員１１が息を吐くと、乗員１１の体表は車両前後方向及び車幅方向に萎む。したがって、乗員１１の体表の変位を検知することによって、乗員１１の呼吸を検出することができる。

バックル８は、乗員１１の体表の変位を検知する手段として、本体部８ａに設けられたセンサ２０を有する。センサ２０は、ステー８ｂに設けられてもよい。バックル８は、シート２に座っている乗員１１の側部の下方に配置されている。センサ２０は、バックル８の乗員１１側の側面部に設けられている。センサ２０は、乗員１１の体内の変位を検知する手段でもよい。

センサ２０は、車両のシート２上の物体の動きを非接触で検知する物体検知部の一例である。シート２上の物体には、乗員１１に限られず、乗員１１のような人以外の物が含まれる。センサ２０は、シート２上の物体の動きに応じて波形が変化するセンサ出力信号を出力する。なお、「物体の動き」とは、物体の表面の動きに限られず、物体の内部の動きでもよい。

センサ２０は、例えば、車両のシート２上の物体の動きを電波の送受により非接触で検知する。センサ２０は、車両のシート２の座面の上方に向けて電波を送信し、送信した電波に対する反射波を受信することによって、当該座面上の物体の動きを検知する。

センサ２０が送受する電波の具体例として、ＶＨＦ帯（Very High Frequency）の電波、ＵＨＦ（Ultra-High Frequency）帯やＳＨＦ（Super High Frequency）帯のマイクロ波などが挙げられる。ＶＨＦ帯は、３０ＭＨｚ〜０．３ＧＨｚの周波数帯を表す。ＵＨＦ帯は、０．３ＧＨｚ〜３ＧＨｚの周波数帯を表す。ＳＨＦ帯は、３Ｇ〜３０ＧＨｚの周波数帯を表す。

あるいは、センサ２０は、車両のシート２上の物体の動きを、当該物体とセンサ２０のセンサ電極との間の静電容量の変化より非接触で検知する物体検知部でもよい。

図３は、車載システム１Ａの構成の一例を示すブロック図である。車載システム１Ａは、バックル８と、ＥＣＵ１００とを備える。バックル８は、本体部８ａと、バックルスイッチ１３と、乗員センサ１２とを有する。ＥＣＵは、Electronic Control Unitの略語を表す。

本体部８ａは、タング７（図１参照）と連結可能な部位である。図３に示される例では、本体部８ａは、バックルスイッチ１３と、乗員センサ１２とを内蔵する。

バックルスイッチ１３は、タング７と本体部８ａとの連結を検知する連結検知手段の一例である。バックルスイッチ１３は、タング７と本体部８ａとの連結の有無を検知することによって、シートベルト４の装着の有無を検知する。バックルスイッチ１３は、タング７と本体部８ａとが連結されていない状態を、シートベルト４が装着されていない状態（シートベルト４の非装着状態）として検知する。一方、バックルスイッチ１３は、タング７と本体部８ａとが連結されている状態を、シートベルト４が装着されている状態（シートベルト４の装着状態）として検知する。

乗員センサ１２は、バックルスイッチ１３の検知状態を利用して、シート２上の乗員１１の存否情報を出力するかシート２上の乗員１１の生理的情報を出力するかを切り替える。バックルスイッチ１３の検知状態には、バックルスイッチ１３がタング７と本体部８ａとの連結を検知していない連結非検知状態と、バックルスイッチ１３がタング７と本体部８ａとの連結を検知している連結検知状態とが含まれる。

乗員センサ１２は、センサ２０と、存否情報検出部２６と、生理的情報検出部２７とを有する。

センサ２０は、シート２上の乗員１１の動きを検出し、当該動きに応じたセンサ出力信号を出力する。

存否情報検出部２６は、センサ２０から出力されるセンサ出力信号に基づいて、乗員１１が存在しているのか否かを検出し、乗員１１の存否を表す存否情報を出力する存否情報検出機能を有する。存否情報検出部２６は、乗員１１の存否情報に基づいて、シートベルト４の装着を乗員１１に促すリマインド情報を出力する存否情報検出機能を有してもよい。存否情報検出機能は、乗員の検出機能の一例である。

生理的情報検出部２７は、センサ２０から出力されるセンサ出力信号に基づいて、乗員１１の生理的情報を検出して出力する生理的情報検出機能を有する。生理的情報検出機能は、乗員の検出機能の一例である。

生理的情報には、呼吸と脈拍の少なくとも一方であるバイタルサインに関するバイタルサイン情報が含まれる。呼吸に関するバイタルサイン情報の具体例として、現在の呼吸の有無、現在の呼吸周期、平均呼吸周期、自発呼吸周期、呼吸ばらつき、呼吸異常などが挙げられる。脈拍に関するバイタルサイン情報の具体例として、現在の脈拍の有無、現在の脈拍周期、平均脈拍周期、脈拍ばらつき、脈拍異常などが挙げられる。また、生理的情報には、意識レベルや体温などのバイタルサインに関するバイタルサイン情報が含まれてもよい。

生理的情報検出部２７は、少なくとも一つのバイタルサイン情報を分析することによって、乗員１１のあくびや眠気などの状態を検出し、その検出した結果を生理的情報として出力する生理的情報検出機能を有してもよい。

ＥＣＵ１００は、乗員１１の存否情報及び生理的情報を受信する受信装置の一例である。乗員１１の存否情報及び生理的情報は、いずれも、乗員センサ１２による検出情報の一例である。ＥＣＵ１００は、バックル８とは別体の一つ又は複数の電子制御装置により構成されている。ＥＣＵ１００は、存否情報及び生理的情報を使用する制御を実行する。

ＥＣＵ１００が乗員１１の存否情報を必要とする状況とＥＣＵ１００が乗員１１の生理的情報を必要とする状況とは、同じとは限らない。例えば、タング７とバックル８とが連結している状況では、乗員１１が存在しているとみなすことができるので、ＥＣＵ１００にとって乗員１１の存否情報に比べて乗員１１の生理的情報の必要性が高い。一方、タング７とバックル８とが連結していない状況では、乗員１１が存在していないのか乗員１１がシートベルト４を装着していないのかの判定をするため、ＥＣＵ１００にとって乗員１１の生理的情報に比べて乗員１１の存否情報の必要性が高い。

そこで、本実施形態の乗員センサ１２は、バックルスイッチ１３の検知状態を利用して、乗員１１の存否情報と乗員１１の生理的情報とを切り替えて出力する。これにより、乗員センサ１２は、例えば、タング７とバックル８とが連結している状況では、乗員１１の生理的情報を出力でき、タング７とバックル８とが連結していない状況では、乗員１１の存否情報を出力できる。このように、乗員センサ１２は、タング７とバックル８とが連結している状況又は連結していない状況に応じて、存否情報と生理的情報とを切り替えて出力できるので、車両の状況に応じて異なる種類の乗員情報を出力することが可能となる。つまり、乗員センサ１２は、乗員１１の存否情報と乗員１１の生理的情報とを必要とする状況で適切に出力できる。

図３に示される例では、バックル８の本体部８ａは、少なくとも３つの端子１４，１５，１６を有し、ＥＣＵ１００は、少なくとも３つの端子１０１，１０２，１０３を有する。車載システム１Ａは、端子１４と端子１０１とを相互に接続する配線１７と、端子１５と端子１０２とを相互に接続する配線１８と、端子１６と端子１０３とを相互に接続する配線１９とを備える。

図４は、バックル８の本体部８ａの一例を示す側面図である。図５は、バックル８の本体部８ａの一例を示す斜視図である。図６は、乗員側からの視点でバックル８の本体部８ａの一例を示す平面図である。本体部８ａは、タング７の金属プレートが挿入される挿入口８ｃと、乗員がタング７の着脱操作をするためのボタン８ｄとを有する。

センサ２０は、本体部８ａのシート２側（シート２に座っている乗員側）の側面部に内蔵される。センサ２０が電波を送受するセンサである場合、電波が不要な方向に放射されることが抑制されるように、センサ２０は、遮蔽板２１と、本体部８ａのシート２側の側面との間に配置されることが好ましい。遮蔽板２１は、本体部８ａに内蔵され、センサ２０から放射された電波を遮蔽する。

図７は、電波の放射状態の一例をバックル８の側面視で示す図である。図８は、電波の放射状態の一例をバックル８の上面視で示す図である。

電波の放射範囲は、電波を送受するアンテナや電波の周波数によって異なる。アンテナは乗員がいる方向に傾いた状態でセンサ２０に実装されてもよいし、乗員がいる方向にアンテナの指向性が制御されてもよい。

バックル８に設けられたセンサ２０の送信アンテナから送信された電波は、シート上の物体で反射され、その反射波をセンサ２０の受信アンテナが受信する。センサ２０は、定在波比（ＳＷＲ：Standing Wave Ratio）の変化、反射波の反射強度の変化、反射波の送信波に対する伝搬遅延時間の変化、送信波と反射波との位相の変化、送信波と反射波との周波数の変化の少なくとも一つを測定する。センサ２０は、これらの変化の少なくとも一つを測定することによって、シート２上の物体（検知対象物）とセンサ２０との相対位置変化を検知できる。

なお、定在波比等のこれらの変化は、センサ２０と検知対象物との距離、検知対象物の大きさ、検知対象物の反射面の形、検知対象物の物性（例えば、金属平面、人体の表面など）に影響を受ける。

センサ２０は、例えば、１００ＭＨｚ〜５ＧＨｚの電波を送受する場合、定在波比の変化を測定し、その測定結果に基づいて検知対象物との相対位置変化を検知する。センサ２０は、例えば、１０ＧＨｚ〜１００ＧＨｚの電波を送受する場合、定在波比、伝搬遅延時間及びドップラー周波数の変化を測定し、その測定結果に基づいて検知対象物との相対位置変化を検知する。

なお、センサ２０は、例えば３０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの周波数でセンサ２０のセンサ電極を駆動する静電センサである場合、検知対象物とセンサ電極との間の静電容量の変化を測定し、その測定結果に基づいて検知対象物との相対位置変化を検知する。

本実施例では、図７及び図８に示されるように、電波は４０°以上９０°以下の広がり角度でシート２の上方に向けて放射される。電波の指向性を絞れば、狭い範囲の相対位置変化を検知することができ、逆に、電波の指向性を広げれば、広い範囲の相対位置変化を検知することができる。

なお、検知対象物がセンサ２０の近傍に位置する場合、相対位置変化の検知精度は、センサ２０の近傍の状況に強く影響される。したがって、センサ２０以外の複数のセンサが車室内に存在していても、あるいは、電波の指向性が所望の広がり角度に対して多少ずれても、センサ２０は、検知対象物との相対位置変化を高精度に検知できる。

図１及び図２に示されるように、バックル８の側面は、例えば、シート２に座っている乗員１１の腰部側面と対向する。センサ２０から所定の広がり角で送信された電波は、シート２及び乗員１１の腹部（脇腹を含む）で反射し、その反射波がセンサ２０に到来する。したがって、センサ２０は、バックル８と腰部との相対位置変化に加えて、バックル８と腹部（脇腹を含む）との相対位置変化を検知する。

例えば、乗員１１が息を吸うと、脇腹は膨らんでセンサ２０に近づき、腹前部は車両前方側にせり出して電波の反射面積が大きくなる。その結果、反射波の強度が大きくなる。特に乗員１１がシートベルト４を着用した状態で息を吸うと、乗員１１の胸部が膨らむことによりシートベルト４の張力が増加するので、バックル８は乗員１１側に引き寄せられる。これにより、反射波の強度が更に大きくなる。

逆に、乗員１１が息を吐くと、脇腹はしぼんでセンサ２０から遠ざかり、腹前部は車両後方側にしぼんで電波の反射面積が小さくなる。その結果、反射波の強度が小さくなる。特に乗員１１がシートベルト４を着用した状態で息を吐くと、乗員１１の胸部がしぼむことによりシートベルト４の張力が減少するので、バックル８は乗員１１から離れる。これにより、反射波の強度が更に小さくなる。

つまり、乗員１１の呼吸動作は、反射波の強弱として捉えることができる。反射波の強弱を検知し、呼吸に同期した信号の周波数を分析して捉えることで、乗員１１の呼吸を検知することができる。あるいは、電波の周波数が血流に反応する周波数帯に含まれる場合、乗員１１の脈拍を検知することができる。

このように、シートベルト４の非装着時も呼吸検知が可能となるが、特に、シートベルト４の装着時は、乗員１１の体表の変位に応じてシートベルト４が変位し、シートベルト４の変位に応じて、タング７を介してバックル８が変位する。したがって、従来方式より安定した呼吸及び脈拍の検知が可能になる。

図９は、センサ２０の構成の一例を示す図である。センサ２０は、発振部２２と、出力部２３と、検波部２４と、アンテナ２５とを有する。

発振部２２は、特定の安定した周波数で発振する信号を生成する。出力部２３は、発振部２２により生成された信号に基づいて、アンテナ２５に給電する。アンテナ２５のマッチングが良好であると、アンテナ２５での反射ロスが抑えられた状態で、空間に電波がアンテナ２５から放射される。定在波比（ＳＷＲ）とは、出力部２３からアンテナ２５に流れる進行波の大きさに対する反射波の大きさの比をいう。出力が安定していれば、検知対象物からの反射波の変化がＳＷＲの変化として現れる。乗員１１の呼吸に同期して、バックル８が移動する又は検知対象物が移動することにより、ＳＷＲが周期的に変化する。

検波部２４は、受信波（反射波）を検波し、高周波の電波（送信波）が受けた変化を低周波の変化に変換する。

検波部２４による検波の具体例として、振幅検波、周波数検波、位相検波が挙げられる。位相検波では、出力部２３の進行波の位相と反射波を含む受信波の位相とが比較され、進行波と同位相のＩ成分と、進行波に対して９０°位相が異なるＱ成分とが、低周波に変換された検波出力として出力される。検波出力は、物体の動きに応じて波形が変化するセンサ出力信号の一例である。

検波出力の振幅の大きさは、I^２+Ｑ^２により計算される。検波出力の実効電力は、電圧に電流のＩ成分（同相成分）を乗算するか、電流に電圧のＩ成分を乗算することによって演算される。Ｉ成分とＱ成分のタンジェントが演算されることにより、進行波に対する反射波の位相変化が得られる。検波出力には、呼吸と脈拍の少なくとも一方であるバイタルサインを表す周期的なバイタルサイン信号成分や、物体の移動（体動）を表す非周期的な移動信号成分が含まれる。

図１０は、センサ２０の一具体例であるドップラーセンサ２０Ａの構成の一例を示す図である。

ドップラーセンサ２０Ａは、ドップラー効果により、進行波に対する反射波の位相変化から検知対象物の変位をより精度良く検知できる。検知対象物が動くと、反射波の位相が変化し、その位相の変化速度に応じたビート周波数で定在波が変化する。したがって、ドップラーセンサ２０Ａは、送信波と反射波との位相検波を行うことによって、進行波に対する反射波の位相変化速度に比例するドップラー周波数を検出できる。ドップラー周波数により、ドップラーセンサ２０Ａと検知対象物との相対速度を導出することが可能である。また、ドップラーセンサ２０Ａがドップラー周波数を選択的に検知することで、車両振動と脈拍と呼吸とを容易に分別することができる。

車両振動の周波数は、５Ｈｚ〜２０Ｈｚである。車両振動の具体例として、車両の走行による振動、車両への衝撃による振動などが挙げられる。脈拍の周波数は、１Ｈｚから３Ｈｚであり、呼吸の周波数は０．５Ｈｚ〜０．２Ｈｚである。ドップラーセンサ２０Ａと検知対象物との相対速度が速いほど、ドップラー周波数は高い周波数に変換される。振幅が大きく周波数の高い車両振動は、ドップラー周波数として高い周波数に変換される。したがって、車両振動はフィルタによって容易に除去されることが可能であるので、物体の移動（体動）に同期する移動信号成分と、呼吸と脈拍の少なくとも一方であるバイタルサインに同期するバイタルサイン信号成分とを選択的に抽出することが容易になる。

ドップラーセンサ２０Ａは、ドップラー効果を利用し、送信波と反射波との周波数差（ドップラー周波数）に応じたドップラー周波数信号（Ｉ出力及びＱ出力）を出力する。Ｉ出力とＱ出力は、位相差が９０°（π／２）異なる電圧信号である。

ドップラーセンサ２０Ａは、例えば、発振器３３と、送信アンテナ３１と、受信アンテナ３２と、遅延回路３５と、ミキサ３４，３６とを有する。発振器３３の発振信号により、電波（例えば、マイクロ波）が送信アンテナ３１から送信される。送信アンテナ３１から送信された電波は、シート２上の検知対象物で反射し、受信アンテナ３２は、その反射波を受信する。遅延回路３５は、受信アンテナ３２の受信信号の位相を９０°（π／２）遅らせる。ミキサ３４は、発振器３３の発振信号と受信アンテナ３２の受信信号とが入力されることにより、Ｉ出力（Ｉ成分）を生成する。ミキサ３６は、発振器３３の発振信号と、遅延回路３５により位相が遅れた受信アンテナ３２の受信信号とが入力されることにより、Ｑ出力（Ｑ成分）を生成する。

送信アンテナ３１及び受信アンテナ３２は、例えば、四角形に形成された平面状のパッチアンテナである。送信アンテナ３１及び受信アンテナ３２は、それぞれ、複数あってもよい。

図１１は、検知対象物の移動と検波出力との関係の一例を示す図である。図１１（ａ）は、検知対象物の移動を示す。横軸は、サンプリング数を表し、縦軸は、進行波に対する反射波の位相変化量を表す。図１１（ｂ）は、検波出力（Ｉ出力とＱ出力）を示す。横軸は、サンプリング数を表し、縦軸は、検波出力の振幅を表す。検波出力に基づいて、検知対象物の移動に同期する移動信号成分を判別することが可能である。例えば、ＭＰＵ３０（図１５参照。詳細は後述）は、図１１（ｂ）に示されるＩ出力及びＱ出力を復調して、進行波に対する反射波の位相の変化（回転）を演算することによって、図１１（ａ）に示される移動信号成分を検出できる。

図１２は、乗員１１の体表の変位と検波出力との関係の一例を示す図である。図１２（ａ）は、乗員１１の体表の変位を示す。図１２（ｂ）は、検波出力（Ｉ出力とＱ出力）を示す。横軸は、サンプリング数を表し、縦軸は、検波出力の振幅を表す。検波出力に基づいて、乗員１１の体表の変位を検出することが可能である。例えば、ＭＰＵ３０（図１５参照。詳細は後述）は、図１２（ｂ）に示されるＩ出力及びＱ出力を復調して、進行波に対する反射波の位相の変化（回転）を演算することによって、図１２（ａ）に示される体表の変位を検出できる。

図１３は、バックルスイッチ１３及びＥＣＵ１００Ａの構成の一例を示す図である。ＥＣＵ１００Ａは、ＥＣＵ１００の一例である。

バックルスイッチ１３は、ホールセンサ４０と、トランジスタ４１と、電流源４２と、抵抗４３とを有する。バックルスイッチ１３は、２本の配線１８，１９を介してバックルスイッチ１３の検知状態をＥＣＵ１００Ａに通知する。ＥＣＵ１００Ａは、電源電圧ＶＢの直流電源１０５に配線１８をプルアップ接続する検出抵抗１０６と、検出抵抗１０６の両端に発生する検出電圧Ｖｓを検出する情報受信部１０７とを備える。電源電圧ＶＢは、例えば１２Ｖである。

検出電圧Ｖｓは、検出電流Ｉａが検出抵抗１０６に流れることによって発生する。検出電流Ｉａは、直流電源１０５、検出抵抗１０６、配線１８、トランジスタ４１、配線１９、グランド１０４の経路で流れる。

ホールセンサ４０は、タング７とバックル８とが連結しているとき（バックルスイッチ１３がオンのとき）、タング７とバックル８とが連結していないとき（バックルスイッチ１３がオフのとき）に比べて、トランジスタ４１を駆動するベース電流を増加させる。例えば、検出電流Ｉａの電流値は、バックルスイッチ１３がオフのとき７ｍＡ以下となり、バックルスイッチ１３がオンのとき１２ｍＡ以上となる。

したがって、情報受信部１０７は、検出電流Ｉａの変化による検出電圧Ｖｓの変化に基づいて、バックルスイッチ１３のオン又はオフを判定できる。例えば、情報受信部１０７は、バックルスイッチ１３が所定の閾値よりも高い電圧を端子１５と端子１６との間に発生させる場合（つまり、所定の判定閾値よりも電圧値が低い検出電圧Ｖｓが検出された場合）、バックルスイッチ１３がオフであると判定する。一方、情報受信部１０７は、バックルスイッチ１３が当該閾値よりも低い電圧を端子１５と端子１６との間に発生させる場合（つまり、当該判定閾値よりも電圧値が高い検出電圧Ｖｓが検出された場合）、バックルスイッチ１３がオンであると判定する。

例えば、バックルスイッチ１３がオンのときのホールセンサ４０に印加される電圧の最小値は４V以上となるように設計されるため、ホールセンサ４０の電源電圧は、端子１５から供給される。

図１４は、バックルスイッチ１３及びＥＣＵ１００Ｂの構成の一例を示す図である。ＥＣＵ１００Ｂは、ＥＣＵ１００の一例である。検出抵抗は図示のようにグランドラインに直列に挿入されても、図１３の場合と同様に、情報受信部１０７は、バックルスイッチ１３の検知状態を受信できる。

バックルスイッチ１３の構成は、図１３の場合と同一である。ＥＣＵ１００Ｂは、グランド１０４に配線１９をプルダウン接続する検出抵抗１０８と、検出抵抗１０８の両端に発生する検出電圧Ｖｓを検出する情報受信部１０７とを備える。情報受信部１０７は、図１３の場合と同様に、検出電流Ｉａの変化による検出電圧Ｖｓの変化に基づいて、バックルスイッチ１３のオン又はオフを判定できる。

図１５は、バックル８の本体部８ａの構成の一例を示す図である。端子１４，１５，１６は、それぞれ、配線１７，１８，１９を介して、ＥＣＵ１００に接続される（図３参照）。

図１５の場合、本体部８ａは、バックルスイッチ１３と、乗員センサ１２とを有する。乗員センサ１２は、例えば、センサ２０、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）３０と、レギュレータ２９と、入出力回路（キャパシタ３７、ダイオード３８，３９、抵抗４７，４８、トランジスタ４６など）とを有する。本体部８ａのグランド２８は、端子１６に接続されている。

センサ２０及びＭＰＵ３０は、レギュレータ２９により降圧レギュレートされた電圧（例えば、２．５Ｖ）で駆動される。センサ２０及びＭＰＵ３０の駆動電流（消費電流）は、合わせて５ｍＡ程度である。

存否情報検出部２６及び生理的情報検出部２７（図３参照）は、ＭＰＵ３０により実現される。ＭＰＵ３０には、センサ２０による検波により低周波に変換されたセンサ出力信号が入力される。

ＭＰＵ３０（存否情報検出部２６）は、センサ２０から出力された検波出力（センサ出力信号の一例）について所定の存否判定処理を実行することによって、乗員１１が存在するか否かを判定する。ＭＰＵ３０は、トランジスタ４６をスイッチングさせることによって、乗員１１が存在するか否かを表す存否情報を端子１４，１６から出力する。

ＭＰＵ３０（生理的情報検出部２７）は、センサ２０から出力された検波出力について所定の生理的情報検出処理を実行することによって、乗員１１の生理的情報を検出する。ＭＰＵ３０は、トランジスタ４６をスイッチングさせることによって、乗員１１の生理的情報を端子１４，１６から出力する。

ＭＰＵ３０（生理的情報検出部２７）は、例えば、センサ２０から出力された検波出力から、呼吸と脈拍の少なくとも一方であるバイタルサインを表すバイタルサイン信号成分の周期を検出する。ＭＰＵ３０は、入力されたセンサ出力信号から、検知対象物の動きなどの有意な特徴を抽出し、呼吸又は脈拍のバイタルサインの周期的な変化を選択的に取り出す機能を有する。

バックルスイッチ１３の検知状態は、抵抗４５を介して、ＭＰＵ３０に入力される。ＭＰＵ３０は、抵抗４５を介して入力された検知状態に基づいて、存否情報の出力と生理的情報の出力とを切り替える。

乗員１１の有無と生理的状態（例えば、呼吸）とは、検出する周波数や距離のレンジが異なるため、ＭＰＵ３０は、乗員１１の有無と生理的状態とを別々の処理ロジックを用いて検出する。たとえば乗員が乗り込んでシート２に着座する場合、ＭＰＵ３０は、乗員の速い動きに対応するため、検出された動きが人の動きなのか人以外の物の動きなのかなどのクラス分け等の処理を行い、確実に乗員１１の着座を検出する。バックルスイッチ１３のオンが検出された後は、着座が前提となるので、ＭＰＵ３０は、存否判定処理ロジックから生理的情報検出処理ロジックに切り替える。

ＭＰＵ３０の処理能力に余裕がある場合は、ＭＰＵ３０は、両方の処理ロジックを並行して実行してよい。バックル８に内蔵される電子回路には、小型、安価で省電力が求められるため、省電力のプロセッサが用いられることが好ましい。しかし、小型のマイクロプロセッサでは、中間処理に使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）の容量が足りなくなる場合がある。

そこで、ＭＰＵ３０は、バックルスイッチ１３のスイッチ情報（検知状態）の違いに応じて判定閾値を変更し演算処理部分を共通利用する。あるいは、ＭＰＵ３０は、バックルスイッチ１３のスイッチ情報（検知状態）の違いに応じて演算処理ロジック自体を切り替えてＲＡＭを重複利用する。このように、ＭＰＵ３０の内部処理の切り替えが行われることによって、プロセッサの必要なリソースを減らすことができるので、製品化の場合には大きな経済的メリットが得られる。

バックル８は、発光部の一例である発光ダイオード４４を備えてもよい。発光ダイオード４４は、例えば、乗員１１に視認可能なように本体部８ａに設けられている。

ＭＰＵ３０は、例えば、バックルスイッチ１３の検知状態の違いに応じて発光ダイオード４４の発光態様を変更する。ＭＰＵ３０は、バックルスイッチ１３がオフのとき、発光ダイオード４４を点灯させることによって、バックル８の位置を乗員１１に容易に視認させたり、シートベルト４の装着を乗員１１に促したりできる。

ＭＰＵ３０は、例えば、生理的情報の変化に応じて発光ダイオード４４の発光態様を変更する。ＭＰＵ３０は、検出された呼吸の周期に同期して、発光ダイオード４４を明滅させる。これにより、乗員１１の呼吸の状態が光の明滅により認識可能となる。

図１６は、バックルスイッチ１３の電圧出力及び乗員センサ１２の電圧出力の一例を示すタイミングチャートである。図１６は、図１５に示される構成の動作波形の一例を示す。図１６は、乗員センサ１２が乗員の不存在から存在への変化を検出し、バックルスイッチ１３がバックルオフからバックルオンへの切り替えを検出後、乗員センサ１２が乗員の存在情報の出力から乗員の呼吸周期情報の出力に切り替える例を示す。

バックルオフとは、バックルスイッチ１３がオフのことを示し、バックルオンとは、バックルスイッチ１３がオンのことを示す。

タング７とバックル８とが連結されていないとき、トランジスタ４１がオフしている（バックルスイッチ１３がオフ）。トランジスタ４１のオフにより、バックルスイッチ１３の両端の出力電圧（端子１５と端子１６との間の電圧）は、閾値Ｔｈ１よりも高い。バックルスイッチ１３は、タング７とバックル８とが連結されていない非連結状態を表す信号として、閾値Ｔｈ１よりも高い電圧を、端子１５，１６から出力する。

ＭＰＵ３０は、閾値Ｔｈ１よりも高い電圧が抵抗４５を介して検出されている場合、乗員１１の存否判定を実行する。

ＭＰＵ３０は、乗員１１の存在が検知されていないとき、トランジスタ４６を常時オフさせることによって、乗員センサ１２の両端の出力電圧（端子１４と端子１６との間の電圧）を閾値Ｔｈ２よりも高くする。乗員センサ１２は、閾値Ｔｈ２よりも高い電圧を乗員１１の不存在情報として端子１４，１６から出力する。

バックルスイッチ１３がオフであり且つ乗員１１の存在が検知されていないときに乗員が車両に乗り込むと、ＭＰＵ３０は、乗員１１の存在を検知する。ＭＰＵ３０は、乗員１１の存在が検知されているとき、トランジスタ４６をオン／オフさせることによって、閾値Ｔｈ２を繰り返し跨ぐ第１の周期のパルス電圧を出力する。乗員センサ１２は、第１の周期のパルス電圧を乗員１１の存在情報として端子１４，１６から出力する。

タング７とバックル８とが連結されると、トランジスタ４１がオンする（バックルスイッチ１３がオン）。トランジスタ４１のオンにより、バックルスイッチ１３の両端の出力電圧は、閾値Ｔｈ１よりも低い。バックルスイッチ１３は、タング７とバックル８とが連結されている連結状態を表す信号として、閾値Ｔｈ１よりも低い電圧を、端子１５，１６から出力する。

ＭＰＵ３０は、閾値Ｔｈ１よりも低い電圧が抵抗４５を介して検出されている場合、乗員１１の生理的情報の検出を実行する。

ＭＰＵ３０は、閾値Ｔｈ１よりも低い電圧が抵抗４５を介して検出されている場合、乗員１１はシートベルト４を装着したとみなし、呼吸周期などの生理的情報を検出する。ＭＰＵ３０は、バックルスイッチ１３のオンが検知されているとき、トランジスタ４６をオン／オフさせることによって、閾値Ｔｈ２を繰り返し跨ぐ第２の周期のパルス電圧を出力する。乗員センサ１２は、第２の周期のパルス電圧を乗員１１の生理的情報として端子１４，１６から出力する。

第２の周期は、第１の周期と異なる。図示の例では、第２の周期は、第１の周期よりも長いが、第１の周期よりも短くてもよい。あるいは、ＭＰＵ３０は、呼吸や脈拍などの周期に比例して第２の周期を変更してもよいし、呼吸や脈拍などの安定状態又は不安定状態を表すコードパルスを出力してもよい。

図１７は、バックルスイッチ１３の電流出力及び乗員センサ１２の電流出力の一例を示すタイミングチャートである。図１７は、図１６の場合と同様、図１５に示される構成の動作波形の一例を示す。図１７は、図１６の場合と同様、乗員センサ１２が乗員の不存在から存在への変化を検出し、バックルスイッチ１３がバックルオフからバックルオンへの変化を検出後、乗員センサ１２が乗員の存在情報の出力から乗員の呼吸周期情報の出力に切り替える例を示す。

バックルスイッチ１３がオフのときは、バックルスイッチ１３の出力電流ｉ−Ｈｏｌｅ（抵抗４３を流れる電流）は、閾値Ｔｈ３よりも低い。バックルスイッチ１３は、タング７とバックル８とが連結されていない非連結状態を表す信号として、閾値Ｔｈ３よりも低いレベルの出力電流ｉ−Ｈｏｌｅを、端子１５から出力する。

ＭＰＵ３０は、閾値Ｔｈ３よりも低いレベルの出力電流ｉ−Ｈｏｌｅが抵抗４５を介して検出されている場合、乗員１１の存否判定を実行する。

ＭＰＵ３０は、乗員１１の存在が検知されていないとき、トランジスタ４６を常時オフさせることによって、乗員センサ１２の出力電流ｉ−Ｏｕｔ（抵抗４７を流れる電流）を低くする。乗員センサ１２は、閾値Ｔｈ４よりも低いレベルの出力電流（ｉ−Ｏｕｔとｉ−Ｓｅｎｓｅの和）を乗員１１の不存在情報として端子１４から出力する。ｉ−Ｓｅｎｓｅは、レギュレータ２９に供給される電源電流である。

バックルスイッチ１３がオフであり且つ乗員１１の存在が検知されていないときに乗員が乗り込むと、ＭＰＵ３０は、乗員１１の存在を検知する。ＭＰＵ３０は、乗員１１の存在が検知されているとき、トランジスタ４６をオン／オフさせることによって、閾値Ｔｈ４を繰り返し跨ぐ第３の周期のパルス電流を出力する。乗員センサ１２は、第３の周期のパルス電流を乗員１１の存在情報として端子１４から出力する。

バックルスイッチ１３がオンのときは、バックルスイッチ１３の出力電流ｉ−Ｈｏｌｅは、閾値Ｔｈ３よりも高い。バックルスイッチ１３は、タング７とバックル８とが連結している連結状態を表す信号として、閾値Ｔｈ３よりも高いレベルの出力電流ｉ−Ｈｏｌｅを、端子１５から出力する。

ＭＰＵ３０は、閾値Ｔｈ３よりも高いレベルの出力電流ｉ−Ｈｏｌｅが抵抗４５を介して検出されている場合、乗員１１の生理的情報の検出を実行する。

ＭＰＵ３０は、閾値Ｔｈ３よりも高いレベルの出力電流ｉ−Ｈｏｌｅが抵抗４５を介して検出されている場合、乗員１１はシートベルト４を装着したとみなし、呼吸周期などの生理的情報を検出する。ＭＰＵ３０は、バックルスイッチ１３がオンが検知されているとき、トランジスタ４６をオン／オフさせることによって、閾値Ｔｈ４を繰り返し跨ぐ第４の周期のパルス電流を出力する。乗員センサ１２は、第４の周期のパルス電流を乗員１１の生理的情報として端子１４から出力する。

第４の周期は、第３の周期と異なる。図示の例では、第４の周期は、第３の周期よりも長いが、第３の周期よりも短くてもよい。あるいは、ＭＰＵ３０は、呼吸や脈拍などの周期に比例して第４の周期を変更してもよいし、呼吸や脈拍などの安定状態又は不安定状態を表すコードパルスを出力してもよい。

このように、第１の実施形態では、乗員センサ１２は、図１６及び図１７に示されるように、バックルスイッチ１３の検知状態の切り替えに応じて、存否情報と生理的情報とを切り替えて出力する。これにより、バックル８とタング７との連結から非連結への切り替えタイミング又は非連結から連結への切り替えタイミングに同期して、存否情報と生理的情報との出力の切り替えが可能となる。

また、第１の実施形態では、乗員センサ１２は、図１６及び図１７に示されるように、バックルスイッチ１３がバックル８とタング７との連結を検知していないとき、生理的情報を出力せずに存否情報を出力する。一方、乗員センサ１２は、バックルスイッチ１３が当該連結を検知しているとき、存否情報を出力せずに生理的情報を出力する。これにより、ＥＣＵ１００は、バックルスイッチ１３のオフが検出されているときには、乗員センサ１２から供給される情報は存否情報と容易に判定でき、バックルスイッチ１３のオンが検出されているときには、乗員センサ１２から供給される情報は生理的情報と容易に判定できる。

また、乗員センサ１２は、図１６又は図１７において、バックルスイッチ１３のオフからオンへの切り替えを検知してから所定時間経過後に、存在情報の出力から生理的情報の出力に切り替えてもよい。また、乗員センサ１２は、図１６又は図１７において、バックルスイッチ１３のオンからオフへの切り替えを検知してから所定時間経過後に、生理的情報の出力から存否情報の出力に切り替えてもよい。

また、図２３に示されるように、乗員センサ１２は、乗員１１の存在が検出されず且つバックル８とタング７との連結がバックルスイッチ１３により検知されないとき、乗員１１の不存在情報を出力する。一方、乗員センサ１２は、乗員１１の存在が検出され且つ当該連結がバックルスイッチ１３により検知されないとき、乗員１１の生理的情報を出力する。あるいは、乗員センサ１２は、乗員１１の存在が検出され且つ当該連結がバックルスイッチ１３により検知されないとき、シートベルト４の装着を促すリマインド情報を出力してもよい。

例えば図２３のように、乗員センサ１２は、乗員１１の存在が検出され且つ当該連結がバックルスイッチ１３により検知されない状態が所定時間経過したとき、乗員１１の存否情報の出力から、乗員１１の生理的情報の出力に切り替える。これにより、乗員１１の存在情報の出力が継続している状態でバックル８とタング７との連結がバックルスイッチ１３により検知されなくても、ＥＣＵ１００は、生理的情報の受信を開始できる。

あるいは、乗員センサ１２は、乗員１１の存在が検出され且つ当該連結がバックルスイッチ１３により検知されない状態が所定時間経過したとき、乗員１１の存否情報の出力から、シートベルト４の装着を促すリマインド情報の出力に切り替えてもよい。

また、図２３において、乗員センサ１２は、乗員１１の存在情報をシートベルト４の装着を促すリマインド情報として出力してもよい。

また、例えば、ＥＣＵ１００は、バックルスイッチ１３のオフ状態で乗員センサ１２による存在情報が検出された場合、エアコンやシートヒータをオンさせる。これにより、エネルギーの省力に効果がある。

例えば、ＥＣＵ１００は、乗員センサ１２による存在情報が検出されてから所定時間内にシートベルト４の装着がバックルスイッチ１３により検出されない場合、ベルトリマインド警報を出力できる。

例えば、ＥＣＵ１００は、乗員センサ１２から供給される生理的情報に基づいて、乗員１１のバイタルサイン情報をディスプレイに表示させることができる。ＥＣＵ１００は、バイタルサイン情報そのものをディスプレイに表示させてもよいが、バイタルサイン情報に基づいて得られる情報（例えば、乗員１１に休憩を促す情報）をディスプレイに表示させてもよい。具体的には、ＥＣＵ１００は、あくびや眠気などの発生頻度が所定レベルを超えた場合、乗員１１に休憩を促す情報（例えば、コーヒーカップなどの休憩を連想させる情報）をディスプレイに表示させてもよい。

また、第１の実施形態では、バックル８は、存否情報と生理的情報との出力に共用される出力端子として、端子１４，１６を備える（例えば、図３参照）。これにより、バックル８とＥＣＵ１００とを結ぶ配線数を減らすことができる。

また、第１の実施形態によれば、乗員センサ１２が搭載されていないバックルとの互換性を確保することができる。つまり、ＥＣＵ１００側のバックル８との接続インターフェースを変更することなく、ＥＣＵ１００は、乗員センサ１２が搭載されていないバックルが接続されても、バックルスイッチ１３の検知状態を取得できる。

＜第２の実施形態＞
図１８は、車載システム１Ｂの構成の一例を示すブロック図である。第１の実施形態と同様の構成についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。

図１８に示される例では、バックル８の本体部８ａは、少なくとも２つの端子１５，１６を有し、ＥＣＵ１００は、少なくとも２つの端子１０２，１０３を有する。車載システム１Ｂは、端子１５と端子１０２とを相互に接続する配線１８と、端子１６と端子１０３とを相互に接続する配線１９とを備える。

第２の実施形態では、バックル８は、バックルスイッチ１３の検知状態と存否情報と生理的情報との出力に共用される出力端子として、端子１５，１６を備える。これにより、バックル８とＥＣＵ１００とを結ぶ配線数を更に減らすことができる。バックル８は、バックルスイッチ１３の検知状態に乗員センサ１２の出力情報（存否情報又は生理的情報）を重畳した信号を電圧変調又は電流変調により端子１５，１６から出力する。

図１９は、バックル８の本体部８ａの構成の一例を示す図である。図１９は、１つのバックルスイッチ１３の出力仕様に合わせて、バックルスイッチ１３と乗員センサ１２の２つの出力を統合した場合の実施例を示す。

バックルスイッチ１３の出力と乗員センサ１２の出力とを単純に結合すると、２つの出力電流の合算となる。例えば、ｉ−Ｓｅｎｓｅとｉ−Ｏｕｔの和が出力電流ｉ−Ｈｏｌｅと同じとき、合計電流が２倍となるので、ＥＣＵ１００の電流供給能力を超える場合がある。

これを避けるために、バックル８の本体部８ａは、トランジスタ４１及びホールセンサ４０のグランド側にトランジスタ４９を備える。ＭＰＵ３０は、トランジスタ４９をオフすることによって、出力電流ｉ−Ｈｏｌｅをカットできる。ＭＰＵ３０は、バックルスイッチ１３のオン状態又はオフ状態を周期的に検出するため、トランジスタ４９をオンさせて、出力電流ｉ−Ｈｏｌｅを流す。ＭＰＵ３０は、出力電流ｉ−Ｈｏｌｅを流すと同時に、トランジスタ４６をオフすることによって電流Ｉ−Ｏｕｔをカットする。これにより、情報受信側のＥＣＵ１００がバックル８に供給する電流は、バックルスイッチ１３の１個分に保たれる。

図２０は、バックルスイッチ１３の電圧出力及び乗員センサ１２の電圧出力の一例を示すタイミングチャートである。図２０は、図１９に示される構成の動作波形の一例を示す。図２０は、乗員センサ１２が乗員の不存在から存在への変化を検出し、バックルスイッチ１３がバックルオフからバックルオンへの切り替えを検出後、乗員センサ１２が乗員の存在情報の出力から乗員の呼吸周期情報の出力に切り替える例を示す。

図２０は、バックルスイッチ１３の出力に乗員センサ１２の出力を重畳した実施例を示す。

タング７とバックル８とが連結されていないとき、トランジスタ４１がオフしている（バックルスイッチ１３がオフ）。トランジスタ４１のオフにより、バックルスイッチ１３の両端の出力電圧（端子１５と端子１６との間の電圧）は、閾値Ｔｈ５よりも高い。バックルスイッチ１３は、タング７とバックル８とが連結されていない非連結状態を表す信号として、閾値Ｔｈ５よりも高い電圧を、端子１５，１６から出力する。

ＭＰＵ３０は、閾値Ｔｈ５よりも高い電圧が抵抗４５を介して検出されている場合、乗員１１の存否判定を実行する。

ＭＰＵ３０は、乗員１１の存在が検知されていないとき、トランジスタ４６を常時オフさせることによって、乗員センサ１２の両端の出力電圧（端子１５と端子１６との間の電圧）を閾値Ｔｈ５よりも高くする。乗員センサ１２は、閾値Ｔｈ５よりも高い電圧を乗員１１の不存在情報として端子１５，１６から出力する。

バックルスイッチ１３がオフであり且つ乗員１１の存在が検知されていないときに乗員が車両に乗り込むと、ＭＰＵ３０は、乗員１１の存在を検知する。ＭＰＵ３０は、乗員１１の存在が検知されているとき、トランジスタ４６をオン／オフさせることによって、閾値Ｔｈ５を繰り返し跨ぐ第１の周期のパルス電圧を出力する。乗員センサ１２は、第１の周期のパルス電圧を乗員１１の存在情報として端子１５，１６から出力する。

タング７とバックル８とが連結されると、トランジスタ４１がオンする（バックルスイッチ１３がオン）。トランジスタ４１のオンにより、バックルスイッチ１３の両端の出力電圧は、閾値Ｔｈ５よりも低い。バックルスイッチ１３は、タング７とバックル８とが連結されている連結状態を表す信号として、閾値Ｔｈ５よりも低い電圧を、端子１５，１６から出力する。

ＭＰＵ３０は、閾値Ｔｈ５よりも低い電圧が抵抗４５を介して検出されている場合、乗員１１の生理的情報の検出を実行する。

ＭＰＵ３０は、閾値Ｔｈ５よりも低い電圧が抵抗４５を介して検出されている場合、乗員１１はシートベルト４を装着したとみなし、呼吸周期などの生理的情報を検出する。ＭＰＵ３０は、バックルスイッチ１３のオンが検知されているとき、トランジスタ４６をオン／オフさせることによって、閾値Ｔｈ５を繰り返し跨ぐ第２の周期のパルス電圧を出力する。乗員センサ１２は、第２の周期のパルス電圧を乗員１１の生理的情報として端子１５，１６から出力する。

第２の周期は、第１の周期と異なる。図示の例では、第２の周期は、第１の周期よりも長いが、第１の周期よりも短くてもよい。

たとえば、乗員１１が着座しているがバックル８とタング７とが非連結のとき、バックルスイッチ１３はオフ時の電圧を出力する。しかし、乗員センサ１２は乗員の着座を検知しているため、シートベルト４を締めることを促すベルトリマインド信号（すなわち、乗員１１の存在信号）をバックルスイッチ１３の出力電圧に重畳する。乗員センサ１２のＭＰＵ３０は、たとえば、１秒間に１回、１０ｍｓｅｃのオンパルスを出力する（図２０参照）。ＥＣＵ１００は、この１０ｍｓｅｃのオンパルスを検知することで、ベルトリマインド信号を受信できる。

バックル８とタング７とが連結されると、バックルスイッチ１３はオン時の電圧を出力する。乗員センサ１２のＭＰＵ３０は、センサ２０により呼吸を検知した場合、検出された呼吸周期に同期して１０ｍｓｅｃのオフパルスを出力する（図２０参照）。ＭＰＵ３０は、例えば、２秒間に１回、１０ｍｓｅｃのオフパルスを出力する。ＥＣＵ１００は、この１０ｍｓｅｃのオフパルスを検知することで、呼吸周期を受信できる。

ＥＣＵが存否情報及び生理的情報を受信できない構成の場合、当該ＥＣＵは、バックル８から出力される極短い１０ｍｓｅｃのオンパルス及びオフパルスを検知できず、バックルスイッチ１３の検知状態のみを検知できる。したがって、ＥＣＵが存否情報及び生理的情報を受信できる構成を有するか否かにかかわらず、バックル８の共通化が可能である。つまり、バックルの交換だけで、ベルトリマインダシステムや生理的情報検知システムを車両に装備するかしないかを決定することができる。

図２１は、バックルスイッチ１３の電流出力及び乗員センサ１２の電流出力の一例を示すタイミングチャートである。図２１は、図２０の場合と同様、図１９に示される構成の動作波形の一例を示す。図２１は、図２０の場合と同様、乗員センサ１２が乗員の不存在から存在への変化を検出し、バックルスイッチ１３がバックルオフからバックルオンへの変化を検出後、乗員センサ１２が乗員の存在情報の出力から乗員の呼吸周期情報の出力に切り替える例を示す。

バックルスイッチ１３の電流出力と乗員センサ１２の電流出力とをまとめると、両者の出力電流が合算される。図２１は、ｉ−Ｈｏｌｅに対してｉ−Ｏｕｔの電流値を約半分にした例を示す。

ＥＣＵ１００は、電流閾値Ｔｈ１２よりも低い電流が端子１５から出力されることが検知された場合、バックルスイッチ１３がオフであると判定する。一方、ＥＣＵ１００は、電流閾値Ｔｈ１２よりも高い電流が端子１５から出力されることが検知された場合、バックルスイッチ１３がオンであると判定する。

また、ＥＣＵ１００は、電流閾値Ｔｈ１２よりも低い電流が端子１５から出力されることが検知された場合において、電流閾値Ｔｈ１３よりも低い電流が端子１５から出力されることが検知されているとき、乗員が存在しないと判定する。ＥＣＵ１００は、電流閾値Ｔｈ１２よりも低い電流が端子１５から出力されることが検知されている場合において、電流閾値Ｔｈ１３を跨ぐパルスを乗員の存在情報として検知する。ＥＣＵ１００は、電流閾値Ｔｈ１２よりも高い電流が端子１５から出力されることが検知されている場合において、電流閾値Ｔｈ１１を跨ぐパルスを生理的情報として検知する。

図２２は、バックルスイッチ１３の電流出力及び乗員センサ１２の電流出力の他の一例を示すタイミングチャートである。図２２は、図２０の場合と同様、図１９に示される構成の動作波形の一例を示す。図２２は、図２０の場合と同様、乗員センサ１２が乗員の不存在から存在への変化を検出し、バックルスイッチ１３がバックルオフからバックルオンへの変化を検出後、乗員センサ１２が乗員の存在情報の出力から乗員の呼吸周期情報の出力に切り替える例を示す。

ＥＣＵ１００は、第１の電流値範囲Ｒ１内の電流が端子１５から出力されることが検知された場合、バックルスイッチ１３がオンであると判定する。一方、ＥＣＵ１００は、第２の電流値範囲Ｒ２内の電流が端子１５から出力されることが検知された場合、バックルスイッチ１３がオフであると判定する。

また、ＥＣＵ１００は、第２の電流値範囲Ｒ２内の電流閾値Ｔｈ６よりも低い電流が端子１５から出力されることが検知されているとき、乗員が存在しないと判定する。ＥＣＵ１００は、第２の電流値範囲Ｒ２内の電流が端子１５から出力されることが検知されている場合において、電流閾値Ｔｈ６を跨ぐパルスを乗員の存在情報として検知する。ＥＣＵ１００は、第１の電流値範囲Ｒ１内の電流が端子１５から出力されることが検知されている場合において、第１の電流値範囲Ｒ１内の電流閾値Ｔｈ７を跨ぐパルスを生理的情報として検知する。

以上、バックル及び車載システムを実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

例えば、乗員センサ１２により生成される存否情報及び生理的情報は、所定の通信方式で端子１４，１５，１６のうちの少なくとも一つである通信端子から出力されてもよい。通信方式の具体例として、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＣＡＮ（Controller Area Network）などが挙げられる。乗員センサ１２は、存否情報及び生理的情報を通信データとしてコード化し、シリアルデータとして送信できる。シリアルデータにはバックルスイッチの検知状態も含めることが可能である。したがって、受信側のＥＣＵは、シリアル通信データだけでも、存否情報及び生理的情報だけでなく、バックルスイッチ１３の検知状態も受信できる。

乗員センサ１２は、バックルスイッチ１３の検知状態をＥＣＵ１００に一旦送信し、ＥＣＵ１００から送信されたバックルスイッチ１３の検知状態を利用して、乗員１１の検知機能を切り替えてもよい。さらに、乗員センサ１２は、ＥＣＵ１００から送信された車両情報（バックルのみによって得られない情報）に応じて、乗員１１の検知機能や、出力する検知情報の種類を切り替えてもよい。

また、乗員センサ１２は、赤外線等の電磁波により乗員の動きを検知する手段でもよいし、温度により乗員の動きを検知する手段でもよい。乗員センサ１２は、乗員１１の体温又は血圧をバイタルサイン情報としてＥＣＵ１００に対して出力してもよい。

また、シート２は、車両の前側座席でもよいし、後部座席でもよい。

１ シートベルトシステム
１Ａ，１Ｂ 車載システム
８ バックル
８ａ 本体部
１２ 乗員センサ
１３ バックルスイッチ
２０ センサ
２６ 存否情報検出部
２７ 生理的情報検出部
２８ グランド
４０ ホールセンサ
４４ 発光ダイオード
１００，１００Ａ，１００Ｂ ＥＣＵ

Claims (12)

1. 車両のシートベルトに取り付けられたタングと連結可能な本体部と、
   前記タングと前記本体部との連結の有無を検知するバックルスイッチと、
   前記バックルスイッチの検知状態が入力され、前記車両のシート上の乗員を検出する乗員センサとを備え、
   前記乗員センサは、入力された前記検知状態に基づいて、前記乗員の存否情報の出力と前記乗員の生理的情報の出力とを切り替える、バックル。
2. 前記乗員センサは、入力された前記検知状態が前記連結のない状態のとき、前記乗員の存否情報を出力し、入力された前記検知状態が前記連結のある状態のとき、前記乗員の生理的情報を出力する、請求項１に記載のバックル。
3. 前記乗員センサは、出力する信号の周期を前記存否情報と前記生理的情報とで異ならせる、請求項１又は２に記載のバックル。
4. 前記乗員センサは、前記乗員の存在が検出され且つ入力された前記検知状態が前記連結のない状態のとき、前記乗員の存否情報の出力から、前記シートベルトの装着を促すリマインド情報の出力に又は前記乗員の生理的情報の出力に切り替える、請求項１から３のいずれか一項に記載のバックル。
5. 前記乗員センサは、前記乗員の存在が検出され且つ入力された前記検知状態が前記連結のない状態で所定時間経過したとき、前記乗員の存否情報の出力から、前記シートベルトの装着を促すリマインド情報の出力に又は前記乗員の生理的情報の出力に切り替える、請求項１から３のいずれか一項に記載のバックル。
6. 前記乗員センサは、前記乗員の動きに応じたセンサ出力信号を出力するセンサと、前記センサ出力信号に基づいて前記乗員の存否と前記乗員の生理的情報を検出するプロセッサとを有し、
   前記本体部は、グランド端子と、電源端子と、前記電源端子に接続され、前記プロセッサに供給する電圧をレギュレートするレギュレータとを有し、
   前記乗員センサは、前記プロセッサに入力された前記乗員の検知状態に応じて、前記乗員の存否情報と前記乗員の生理的情報とを前記電源端子から切り替えて出力する、請求項１から５のいずれか一項に記載のバックル。
7. 前記乗員の存否情報と前記乗員の生理的情報との出力に共用される出力端子を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のバックル。
8. 前記バックルスイッチの検知状態と、前記乗員の存否情報と、前記乗員の生理的情報との出力に共用される出力端子を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のバックル。
9. 前記出力端子は、前記バックルスイッチの検知状態に前記乗員センサによる検出情報を重畳した信号を出力する、請求項７に記載のバックル。
10. 前記出力端子は、通信端子である、請求項７又は８に記載のバックル。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のバックルと、前記乗員センサによる検出情報を受信する受信装置とを備える、車載システム。
12. 車両のシートベルトと、
    前記シートベルトに取り付けられたタングと、
    前記タングと連結可能な、請求項１から１０のいずれか一項に記載のバックルとを備える、シートベルトシステム。