JPH09501120A - 車両内乗員の位置・速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 超音波、超短波又は光学技術又はシートベルト巻戻し（５０１）及びシート位置センサ（６０１）を用いる搭乗者の位置センサは、搭乗者がエアバックに接近し展開するエアバックによって負傷する危険が生じる前に最長検知可能時間を可能にする第１車両衝突検出回路への入力として用いられる。センサは、更に搭乗者がシステムの作動によって負傷する危険がある場合は、膨張拘束システムが作動しない。搭乗者のためになされる最適の決定を可能にするために、別個のシステムが運転者及び乗員に対して用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】 車両内乗員の位置・速度センサ 背景技術 自動車が、ガス発生拘束システム、即ちエアバッグの展開を要するほどの衝撃 を受けていることを判断する衝撃センサは、センサのトリガ発信が必要な時点で 既に破壊されてしまっている自動車前部、即ちクラッシュゾーンに取り付けられ たり、乗員室等のその他の場所、即ちノンクラッシュゾーンに取り付けられたり する。センサがどこに取り付けられているかにかかわりなく、センサのトリガ発 信が間に合わず、搭乗者がエアバッグ展開カバーに近い位置まで移動してしまっ ているという衝突事故は、必ずあるだろう。このような場合、搭乗者はエアバッ グの展開によってひどくケガをしたり、死亡したりすることがある。本発明は、 一般に、エアバッグの展開遅れを防ぐことによって、こうしたケガを防ぐ方法に 関する。 メルツ（Mertz）、ドリスコル（Driscoll）、レノックス（Lenox）、ニキスト （Nyquist）及びウェーバー（Weber）による「衝撃度および動物の位置を変化さ せた時に各種ガス発生乗車員拘束システムの展開にさらされた動物が示す反応」 と題する自動車技術者協会（ＳＡＥ）論文（ＳＡＥ論文８２６０７４、１９８２ 年）において、著者らは、エアバッグの展開が開始された時に、搭乗者がエアバ ッグに近い位置又はエアバッグに対向する位置から外れたところにいる場合には 、搭乗者がエアバッグの展開によって死亡したり、ひどくケガをしたりする可能 性があることを示してる。また、ロー（Lau）、ホルシ ュ （Horsch）、ヴィア ノ（Viano）およびアンドルゼジャク（Andrzejak）による「エアバッグの展開力 による障害のメカニズム」（事故の分析と予防、第２５巻、第１号、１９９３年 、ペルガモン・プレス、ニューヨーク）と題する最近の論文でも、これと同じ結 論に達しており、著者らは、「座席に正しく座っている搭乗者を保護するために インフレータから送られるガスの供給量が不適切な場合でも、ガス発生モジュー ル に接触している乗員にひどいケガを負わせられる十分なエネルギーが発生した」 と結論付けている。これらの論文は、搭乗者が正位置から外れ、エアバッグモジ ュールに近接した位置にいる場合には、エアバッグを展開させないようにするこ とが大切であるという点を強調している。 Ｄ．Ｓ．ブリード（D．S．Breed）の米国特許第４，９７４，３５０号；４， １９８，８６４号；４，２８４，８６３号；４，３２９，５４９号；４，５７３ ，７０６号および４，９００，８８０号に開示されているようなボール・イン・ チューブ式クラッシュゾーンセンサが最も広く使用されてきたが、今では、ベー ル（Behr）らの米国特許第４，９３３，５１５号に開示のような磁気制動センサ と、Ｄ．Ｓ．ブリード（D．S．Breed）の米国特許第４，９９５，６３９号に開 示のようなクラッシュスイッチセンサとが利用可能になりつつある。また、バネ 質量技術を基礎とするその他のセンサがクラッシュゾーンに用いられつつある。 クラッシュゾーン取付用センサを適切に機能させるには、衝突事故においてトリ ガを発信しなければならない時点でセンサがクラッシュゾーン内に位置していな ければならず、さもなければトリガの発信が間に合わない可能性がある。ブリー ド（Breed）とカステッリ（Castelli）とによる「前方衝撃の検出における傾向 」と題した自動車技術者協会（ＳＡＥ）論文（ＳＡＥ論文８９０７５０、１９８ ９年）と米国特許第４，９００，８８０号とに、その一例が示されている。柔ら かな物体に衝突した場合、自動車の衝撃は、例えば防護壁に衝突した場合よりも 大幅に小さくなることがある。このような場合には、エアバッグを使えばケガが 軽くなるかもしれない穏やかな速度変化の時であっても、エアバッグをタイミン グよく展開させるためにセンサのトリガ発信が必要な時点において、実際にはク ラッシュゾーン取付センサがクラッシュゾーン内にない場合もあり、その結果、 トリガの発信が遅れ、搭乗者はすでにエアバッグモジュールに突き当たってしま っているということになりかねない。 目下、一般に乗員室内に配置されるシングルポイントセンサ（ＳＰＳ）の装備 を目指す傾向がある。こうしたセンサは、理論的には、高度のコンピュータ・ア ルゴリズムを用いて、特定の衝撃が、エアバッグの展開を要するほどの大きさで あることを判断する。ここに参照により取り入れられているブリード（Breed） 、 サンダース（Sanders）およびカステッリ（Castelli）による「シングルポイン トセンサの評価」と題する別なＳＡＥ論文（ＳＡＥ論文９２０１２４、１９９２ 年）において、著者らは、多くの衝突事故の際にエアバッグを適時に展開させる ための決定に必要な自動車のノンクラッシュゾーン内の情報が不十分であること を示している。従って、乗員室またはノンクラッシュゾーンのその他の位置に取 り付けられるセンサにおいても、多くの衝突事故の際にエアバッグの展開を指示 するトリガ発信が遅れることになろう。 衝撃センサは必然的に予測装置となる。エアバッグを適時に展開させるために は、衝撃度が最大になる前に膨張が開始されなければならない。予測装置には誤 差がつきものであるため、エアバッグが必要ない時に膨らむこともあれば、膨ら んでいればケガを防げたかもしれないのに膨らまないということもある。あらゆ る予測装置の精度を大幅に高めるには、データ収集および処理時間を長くとると よい。乗員位置センサのひとつの目的は、衝突開始時点で搭乗者がステアリング ホイールから遠ざかっている場合及び／又はステアリングホイールの方向に向う 搭乗者の動きが、シートベルトの着用等によって遅くなっている場合に、こうし た追加の時間を確保することにある。このような場合には、エアバッグを展開さ せるべきかに関する決定を遅らせることができ、エアバッグが必要かどうかが、 より高い精度で判断されることができる。 エアバッグの適時展開に関する前記議論は全て、エアバッグまたはステアリン グホイールに対する平均的男性（いわゆる男性平均）の相対的な着座位置を基本 とする。男性平均の場合、一般にエアバッグが完全に膨らむまでの搭乗者の許容 移動距離が５インチであることを基礎として、センサのトリガ発信要件が計算さ れる。エアバッグは、完全に膨らむまでに一般に約３０ミリ秒の時間を要し、し たがってセンサは、搭乗者の前方移動距離が５インチに達する３０ミリ秒前にト リガを発信して、エアバッグの膨張を開始させなけばならないことになる。しか し、実際には全人口の７割が男性平均であるため、平均的には人口の約７割が男 性平均よりもエアバッグに近い位置に座っていることになり、したがって、こう した人達については、エアバッグの展開が間に合わない危険性が高くなる。たと えば最近の非公式の調査から、運転手が平均的男性の場合の着座位置は、ステア リングホイールから約１２インチの位置であるが、運転手全体の約２％がステア リングホイールから６インチ未満、１０％が９インチ未満の位置に座っているこ とがわかった。また、運転手の約１％はステアリングホイールから約２４インチ 、約１６％は少なくとも１８インチの位置に座っている。現在市販されているセ ンサシステムには、こうした搭乗者の着座位置の変動を考慮に入れたものはない が、これは、最大限のトリガ発信時間を確保するというセンサ要件に重大な影響 を及ぼしうるものなのである。 例えば、完全に膨らんだエアバッグの前面から裏面までの厚さが７インチの場 合、７インチよりも近い位置に座っている運転手は必然的にエアバッグの展開と 相互に影響し合うことになり、おそらくエアバッグを全く膨らまるべきでない。 時速３０ｋｍで防護壁に衝突する中型車を対象とした最近の分析では、運転手が ステアリングホイールから７インチ未満の距離にくる前にエアバッグを膨らませ るためには、センサのトリガ発信時間要件として、エアバッグから運転手の初期 位置までの距離が９インチの時は最大検出時間が８ミリ秒、１２インチの時は２ ５ミリ秒、１８インチの時は４５ミリ秒、そしてエアバッグから運転手の初期位 置までの距離が２４インチの時は５７ミリ秒という結果になっている。このよう に、衝撃が同じでも、センサのトリガ発信時間要件は、搭乗者の初期位置によっ てトリガ無発信から５７ミリ秒まで変動する。したがって、こうしたことが考慮 されていない単一センサのトリガ発信時間基準は、小さな乗員がケガをする原因 となったり、それより大きな人物に対してエアバッグの保護を与えないことにな ってしまう。エアバッグシステムの大幅な改良は、ここに説明したように搭乗者 の位置を考慮に入れることによって必然的にもたらされるであろう。 現在ではシートベルトを着用する搭乗者が増えてきており、こうした搭乗者の 多くがエアバッグに接近しすぎるのが防がれる傾向にあるため、結果的に別な問 題が併発する。すなわち、搭乗者の初期位置を検出するだけでは不十分であり、 この位置を継続的に監視すること、又はシートベルトの使用を検出することが必 要になる。また、衝突事故の前に搭乗者が眠ってしまったり意識を失ったりして 、ステアリングホイールにもたれかかっているかもしれない。乗員室内の加速パ ルスを二重積分し、中央着座位置に座った未拘束の搭乗者の偏位量を計算して、 こ れに基づいて搭乗者の偏位量を判断するセンサシステムもいくつか提案されてい る。そして、このセンサシステムは、搭乗者がエアバッグに接近しすぎていると いう計算結果が出た場合には、エアバッグの膨張を防止する。こうした計算は、 前述の着座位置の相違だけでなく、搭乗者がシートベルトを着用しているか否か によっても大きく誤る可能性があり、そのためにシートベルトを着用している搭 乗者が、激しい衝突事故の際にエアバッグの追加保護を受けられないことにもな りかねない。 エアバッグシステムを備えた自動車の数が目下急増してきていることから、展 開遅れによる事故も増えてきている。たとえば、１９９１年中に全米高速道路交 通安全委員会（NHTSA）に寄せられたエアバッグに関連ある４００件の苦情の内 の約５〜１０％が、エアバッグの展開遅れによる火傷とケガとに関するものであ る。エアバッグの展開遅れが原因で死亡したのではないかと考えられる死者も３ 人いる。 上記以外にも乗員位置センサの必要性を認める声はあり、自動車搭乗者の位置 と速度とを判断するいくつかの方法が米国特許に開示されている。しかし、この ようなシステムには各々、大きな制約がある。たとえばホワイト（White）らの 米国特許第５，０７１，１６０号には、ステアリングホイールより下に取り付け られる単一の音響センサ兼探知機が開示および図示されている。ホワイトらは、 搭乗者がラジオの調節つまみを調節することによって、こうしたセンサが機能不 能となり、且つエアバッグが誤って膨らんでしまう可能性があることを的確に予 見して、こうした送信／受信器を複数個使用することを提案している。自動車の 運転手が送信／受信器から１フィートの距離に座っている場合、音速を毎秒１１ ２８フィートとすると、音が搭乗者に到達して返ってくるために約２ミリ秒を要 することになる。音波の送信および探知の両方に同じ装置を用いるためには、送 信と受信とを同時に行なうことができない装置にする必要があり、従って、搭乗 者の位置を１回確認するために少なくとも２ミリ秒を要することになる。当然な がら、搭乗者からセンサまでの距離が増すにつれて、確認速度は低下していく。 センサから２フィートの距離に座っている乗車員の場合には、約４ミリ秒の遅延 になる。この種のセンサを使用すると、搭乗者の初期位置を正確に確認すること はできるが、位置の確認に長時間を要し、従って予測に利用できる確認時点の数 が少なくなるため、搭乗者の速度を判断する精度は必然的に低くなり、そのため に、搭乗者と展開するエアバッグとが過接近状態になる時点を正確に予測するこ とができなくなってしまう。 マッテス（Mattes）らの米国特許第５，１１８，１３４号には、単一の超音波 送信器と別途の受信器とが開示されているが、この組合せをどのような態様で使 用するかについては説明されていない。従来の超音波距離測定システムにおいて 、送信器は、強い超音波を発して、この超音波が物体により反射されて受信部に 返ってくるまでの時間を測定する。送信器は、超音波が受信器によって受信され るまで、再び送信を行なうことはない。このシステムの場合も、前記と同じ少な くとも２〜４ミリ秒の時間的な遅延が生じるという問題がある。 以下のように、ドップラー技術を用いて搭乗者の速度を判断することができる 。しかしながら、ホワイト等及びマッテスらの双方は、搭乗者の速度は連続的な 位置測定から判断されると特に記している。ドップラー効果の利用については、 キング（King）の米国特許第３，２７５，９７５号に開示されているが、搭乗者 が移動していないことを判断するためにしか用いられていない。キングは、エア バッグの方向に向う搭乗者の速度を、この効果を利用して測定する試みを行なっ ていないのである。又、以下に示すように送信時間とドップラー効果との組合せ を利用して、搭乗者の位置と速度とを同時に判断するために、超音波送受信器を 用いる方法は、前記引用文献のいずれにも開示されていない。 深刻なケガになりうるのは、展開するエアバッグが頭部または胸部のいずれか に衝撃を与えた場合であるため、乗員位置センサの目的は、エアバッグに対する 自動車搭乗者の頭部及び／又は胸部の位置を判断することにある。従って、この 目的を達成するために、搭乗者の位置というのは常に、搭乗者の頭部または胸部 の位置を意味し、搭乗者の腕や手、脚部の位置を意味するものではない。従って 、超音波送信器の好ましい取付位置は、搭乗者の頭部および胸部が妨げられずに 最もはっきりと視界に捕えられる位置ということになる。このような位置として 、一般にダッシュボードの上、フロントガラス、フロントガラスの上のヘッドラ イナー及びバックミラーがあげられる。ホワイト等及びマッテス等の双方は、超 音 波送信器の取付位置として、ダッシュボード上やステアリングホイールの下等の 低い位置しか開示していない。このような取付位置はいずれも、搭乗者の手や腕 や脚部の配置によって探知を誤ってしまう傾向が特に強い。このため、こうした センサおよび探知機が少なくとも３つ、好ましくは４つ以上必要になるとともに 、その内の２つのセンサに最も近い物体が運転手の腕である場合には、適切な論 理回路を用いなければならなくなる。視界が妨げられない位置がない時は、搭乗 者とその手や腕、脚部等の四肢とを区別するために、前記引用文献には開示され ていない何らかのパターン認識手段が必要になる。 マッテス等は、ヘッドレスト内にセンサを配置することも開示しているが、こ のような構成では、ヘッドレストから搭乗者までの距離が測定されることになり 、エアバッグからの距離ではないので、不十分である。 ホワイト等は、誤り修正回路を用いて、搭乗者がラジオのつまみを調節してい る場合等に搭乗者の一方の手の速度と搭乗者の他の部分の速度とを区別する方法 を開示している。ホワイト等が開示のタイプの３つの超音波センサは、その内の ２つが搭乗者は動いていないことを指示する一方、第３のセンサが搭乗者が動い ていることを指示した場合に、こうした区別を達成する。しかし、このような組 合せでは、搭乗者の頭部又は胸部の相当部分が遮られて見えなくなるような位置 において、超音波送信器の送信経路上に搭乗者の両手がある場合には、区別は行 なわれないことになる。搭乗者の大きさおよび運転位置は極端に変動するので、 搭乗者の四肢によって妨げられることなく搭乗者をはっきりと視界に捕えられる ことが保証されない場合には、パターン認識システムが必要になる。ここで用い られる搭乗者用パターン認識システムというのは、相対的な大きさ、位置または 形状に基づいて搭乗者とその四肢とを区別するあらゆるシステムを意味する。以 下に説明するように、パターン認識システムを用いて、相対的な大きさや位置、 形状、または受け身の赤外線放射に基づいて、搭乗者と座席または食料品のバッ グとを区別することもできる。 発明の開示 本発明の搭乗者位置検知センサは、膨張式エアバッグ等の乗員保護装置を備え た自動車の乗車員室内に取り付けられるようになっている。自動車が、受け身の 保護装置の展開を要する十分な大きさの衝撃を受け、センサシステムが、前記保 護装置を展開させるべきであると判断した時は、乗員位置センサとそれに関連あ る電子回路とが、エアバッグに対する自動車占有者の位置を判断するとともに、 占有者がエアバッグの展開によってケガをしそうな位置にいる場合には、エアバ ッグの展開を不能にする。当然ながら、以下に説明するように、自動車に乗員位 置センサを追加することによって、運転手の行動を監視するといったことも可能 になり、運転手が眠りそうになると警告を発したり、車を運転する機能を失って しまうと、車を止めることもできる。 好ましい具体例によると、超音波送信器は強い超音波を発し、この超音波は、 占有者に到達し、反射されて、発信器と同じ装置であってもよい受信器に返って くる。超音波が送信器から出て返ってくるために必要な時間を利用して、占有者 の位置が判断され、超音波の周波数変化を利用して、エアバッグに対する占有者 の相対的な速度が判断される。 別の好ましい具体例において、占有者は赤外線により照射されるとともに、レ ンズを用いて電荷結合素子（ＣＣＤ）配列体上に占有者の画像が結像せしめられ る。ＣＣＤ配列体からの出力は、適切な論理回路によって分析されて、占有者の 頭部および胸部の位置と速度とが判断される。 また別の好ましい具体例において、占有者を横切って前後に放射ビームを移動 させて、占有者の各部が照射されるとともに、適切なアルゴリズムにより、座席 に座っている占有者の位置が正確に判断される。 本発明の主要な目的は、占有者が正位置から外れ、または外れようとしていて 、エアバッグの展開によってケガをすることが考えられるという信頼性のある判 断をタイミングのよい態様で下すことが可能になる乗員位置センサを提供するこ とにある。 本発明の別の主要な目的は、占有者の位置と速度とを判断する際に、占有者の 頭部又は胸部と他の部分とを正確に区別するシステムを提供することにある。 本発明の別な目的は、占有者のいずれかが正位置から外れている場合に、運転 席用又は助手席用エアバッグの展開を独立して防止することにある。 本発明のまた別な目的は、ＣＣＤを用いて占有者の画像をさらに捕捉すること により、占有者の分析の完全性を高めることにある。 本発明の別の目的は、運転手が眠ってしまいそうな場合に警告を発することに ある。 本発明のさらに別の目的は、運転手が酔っていたり、車を運転する能力が低下 していることを探知して、適切な対策をとることにある。 本発明のその他の目的および利点は、添付図面を参照しながら行なう以下の好 ましい具体例の説明から、明らかになろう。 図面の簡単な説明 第１図は、運転手の位置を検出する乗員位置センサのいくつかの好ましい取付 位置を含む自動車の乗員室の一部切欠部分側面図である。 第２図は、超音波送受信器の好ましい取付位置を含む、ステアリングホイール およびエアバッグモジュール組立体の断面図である。 第３図は、多数の送受信器を用いた乗員位置センサの好ましい取付位置を含む 自動車の乗員室の一部切欠部分側面図である。 第４図は、乗員の位置を検出するために反射性フロントガラスと組み合わせて 用いられる乗員位置センサを含む自動車の乗員室の一部切欠部分側面図である。 第５図は、シャフト符号器を用いた巻出センサを有するシートベルト引込装置 の部分切取図である。 第６図は、電位差計を用いた座席位置センサを含む座席と座席レールとの部分 側面図である。 第７図は、乗員位置センサをガス発生拘束システムの他の部分とともに用いる 方法を示す略図である。 第８図は、変調赤外線信号、うなり(beat)周波数および位相検波システムを用 いた乗員位置センサの回路を示す略図である。 好ましい具体例の説明 添付図面において、自動車の乗員室の断面を一般に第１図の１００に示す。自 動車の運転手１０１は、エアバッグ組立体１０４を内蔵したステアリングホイー ル１０３の後方の座席１０２に座る。乗員室内のさまざまな場所に５つの送信及 び／又は受信用組立体１１０、１１１、１１２、１１３および１１４が配されて 、エアバッグに対する運転手の頭部と胸部と胴部との位置を判断する。以下に説 明するように、ここに示すどの実施態様においても、取付位置によって１つ又は ２つの送受信器しか使用されないのが普通である。 第１図に、こうした装置の可能な好ましい取付位置をいくつか示す。例えば、 送受信器１１０は超音波を発し、この超音波が運転手の胸部によって反射されて 返ってくる。約５０キロヘルツの強い超音波が送信／受信器により周期的に発せ られ、反響、即ち反射信号は、同じ装置または異なる装置によって探知される。 これに関連ある電子回路が、超音波の送信と受信との間の時間を測定し、以て音 速に基づいて送信／受信器から運転手までの距離を判断する。その後、この情報 は衝撃検出・診断回路に送られ、この回路が、エアバッグの展開自体が運転手に ケガを負わせるほど運転手がエアバッグに接近しているかを判断する。そのよう な場合には、前記回路がエアバッグシステムを作動不能にし、以てその展開を防 止する。そうでない場合には、検出アルゴリズムが、エアバッグを必要とする衝 突事故が起こっている確率を分析するとともに、この確率が、占有者の位置によ って決まる値を超えるまで待機する。従って、例えば、占有者がエアバッグに接 近しているために即座に決定を下さなければならない場合、センサは、５０％の 必要性確率分析に基づいてエアバッグの展開を決定するかもしれないが、占有者 がもっと離れている場合には、確率が９５％になるまで待つかもしれない。図に は運転席用のシステムが示されているが、助手席用のシステムも全く同じである 。 別な具体例において、検出アルゴリズムは、ガス発生率を判断して、エアバッ グの膨張速度に影響を与える場合もある。このような場合には、必ず占有者の位 置が用いられて、エアバッグを展開させるべきか否かや展開時期、膨張速度とい った点に関して、エアバッグの展開に影響が与えられる。 超音波送信／受信器１１０は、ポラロイド社（Polaroid Corporation）製等の 現在の自動焦点カメラに用いられているものに似ている。その他のカメラ用自動 焦点システムには異なった技術が用いられており、こうした技術を応用して、対 象物までの前記距離を判断することもできる。例えば、日本の富士写真フィルム 製カメラシステムには、十分な光が得られる場合には自動車搭乗者の位置判断に 同様に利用可能な立体システムが用いられている。光が不十分な場合は、赤外線 光源を追加して運転手を照射することができる。これに関連した具体例において 、赤外線光源がフロントガラスによって反射されて、自動車搭乗者を照射する。 赤外線受信器１１４は、第１図に示すように、バックミラー１０５に設置されて いる。これに代わる方法として、装置１１４によって赤外線を発して、別な位置 にある受信器に受信させることもできる。第１および３図に示す装置については 、いずれも送信器または受信器、あるいは単純化のためにその両方とすることが できるので、送信された超音波の波頭だけが図示され、反射された超音波は図示 されていない。 前記システムにおいて、受信器１１４内のレンズは、運転手の頭部又は胸部か ら反射される赤外線を捕えるとともに、これを電荷結合素子（ＣＣＤ）配列体上 に表示する。ＣＣＤのひとつとして、画像を電気信号に変換するためにテレビジ ョンカメラに用いられるタイプのものがあげられる。こうした目的に用いられる ＣＣＤには、赤外線を含む光の周波数を電気信号に変換することのできる全ての 素子が含まれる。ＣＣＤが走査され、運転手の頭部又は胸部の最も鮮明な画像が 得られ、これによって焦点回路からの距離が確認されるまで、適切な回路の制御 下でレンズの焦点調整が行なわれる。単一のＣＣＤまたは別々のＣＣＤ上に画像 を投影しうる２つの受信器を用いると、この測定の精度を高めることができる。 前者の場合は、レンズの一方を移動させて２つの画像を合致させればよく、他方 、後者の場合には、画像の合致に必要な偏位量を数学的に求める。当然ながら、 異なる受信器に対して異なる赤外線周波数を創出するフィルタと、前記と同じＣ ＣＤ配列体とを用いる等、これ以外のシステムを用いて異なる画像を追跡するこ とも可能である。２つの受信器を分離して用いると、搭乗者の位置判断精度を高 めることができるだけでなく、エアバッグの間近に位置していこともある手や腕 、その他の四肢の影響を最小限に抑えることもできる。この場合、ステアリング ホイールの片側においてダッシュボード上の高い位置に受信器を取り付けると、 たとえば腕は、それよりも大きな身体部分よりもエアバッグにはるかに近い位置 に ある細い物体として認識され、したがって区別および消去が容易に行なわれて、 センサに搭乗者の胸部までの距離を判断させることができる。 一般に第１図の１１２に示す光学赤外線送受信用組立体は、フロントガラスに 対面する計器板上に取り付けられている。この図には示されていないが、参照符 号１１２は、１つの送信器と、該送信器の両側に１つずつ配された２つの受信器 との３つの装置からなる。この場合、フロントガラスは、数種類の型式の自動車 に現在用いられつつある「ヘッドアップ」形ディプレーと同様の態様で用いられ て、照射光と、運転手により反射されて返ってくる光とを反射させる。言うまで もなく、「ヘッドアップ」形ディスプレーは、現在は運転手に対する情報表示に しか用いられておらず、運転手から受信器に光を反射させるという目的には使用 されていない。この場合、運転手までの距離は、２つの受信器を使用することに よって立体的に判断される。その最も初歩的な用途として、このシステムを用い て、運転手からエアバッグモジュールまでの距離を測定することができる。もっ と高度な応用方法では、運転手の位置、特に運転手の頭部の頭部の位置を継続的 に監視することができ、運転手が眠りそうになっていること、または薬物や酒、 病気によって運転ができない状態になっていることを示す頭部のうつむき等、あ らゆる行動を探知して、適切な対策をとることができる。当業者には、可視光や レーダー、マイクロ波、高周波の超音波を含む他の放射形態を用いることも可能 である。 現在は安価な単軸アンテナが容易に手に入るので、特にレーダーを用いる場合 について説明するべきである。この具体例においては、走査用レーダービームが 用いられ、反射された信号は単軸相配列アンテナによって受信されて、適切なパ ターン検出回路に入力される搭乗者の画像が創出される。ここで使用される回路 という用語は、通常の電子回路に加えてマイクロプロセッサと適切なソフトウェ アとを含むものとする。 搭乗者の位置判断において、電磁エネルギーまたは超音波エネルギーは、３つ のモードで送信可能である。前記開示のほとんどの具体例において、エネルギー は、搭乗者のかなりの部分と影響し合う太い発散ビームの形で送信されるという 仮定に立っている。この方法には、ビームはまず最も近い物体によって反射され 、 特に、その物体が送信器の近くにある場合には搭乗者の実際の位置が検出不能に なりうるという欠点がある。細いビームを使う第２のモードを用いることにより 、この欠点を部分的に解消することができる。これらのビームは、干渉が起こり にくいほど搭乗者から十分に離れた位置から、異なる方向に向けて放射される。 ビームの周期または周波数を異ならせれば、単一の受信器を使用することも可能 である。別な方法として、フロントガラスのヘッダ等、搭乗者に対する視界が遮 られない位置から単一のビームを放射する方法がある。離間配置された２つのＣ ＣＤ配列体受信器を用いると、反射ビームの角度を判断することができ、搭乗者 の位置を計算することができる。第３のモードは、搭乗者を横切って前後または 上下に、あるいは他の何らかのパターンで走査が行なわれるような態様に単一の ビームを用いる方法である。このようにして、単一の受信器を用いて搭乗者の画 像を得て、パターン認識用ソフトウェアを用いて搭乗者の頭部または胸部の位置 を検出することができる。このビーム方式は、電磁エネルギーに最も応用可能で あるが、高周波の超音波を細いビームの形にすることもできる。 ここで使用するフロントガラスのヘッダというのは、天井部分の最初の数イン チを含めたフロントガラスよりも上の空間を含む。 受信器の特性を変化させることによっても、波の送信モードを改善する同様の 効果を得ることができる。適切なレンズまたは反射体により、特定の方向から発 せられた放射線に最も敏感な受信器を作ることができる。このようにすると、単 一の太いビームを送信する送信器を、焦点受信器の配列体とともに用いて、搭乗 者の大まかな画像を得ることができる。 前記各送信又は受信方法は、たとえば第１図に示す好ましい取付位置のいずれ においても使用可能である。 第１図の１１１に、エアバッグとともに用いられる送信／受信器の別な好まし い取付位置を示す。この場合、前記装置はステアリングホイールに取り付けられ るとともに、エアバッグモジュールから運転手の胸部までの距離を正確に判断す る。この具体例は一般に、別な位置に設置される１１０等の別な装置とともに用 いられる。 送信／受信器の他の取付位置として、第１図の１１３のようにステアリングコ ラムの片側の計器板上のさまざまな位置があげられる。また、ここに示すいくつ かの装置は、超音波システムの場合には、同じ装置が送信と受信との両方に用い られることを想定したものであるが、これらの機能を分離させると有利である。 パルスを送信してからパルス受信可能になるまでにシステムを安定させる時間的 な遅延が必要であるため、例えば送信器と受信器とを分離して使用することによ って、測定精度が高まる。更に、超音波の送信器と受信器とを分離すると、受信 信号と送信信号とを比較して、波が搭乗者に到達して反射されるまでに必要な時 間が判断可能になるような態様で送信信号の変調が行なわれる場合には、送信器 の連続送信が可能になる。こうした変調方法は、波の周波数または振幅を変化さ せる方法やパルス変調または符号化を含めて数多くある。いずれの場合も、セン サ及び受信器を制御する論理回路は、最新の受信信号がいつ発信されたのかを判 断できるものでなければならない。このようにすると、信号が送信器から搭乗者 による反射を経て受信器に到達するまでに数ミリ秒の時間を要しても、搭乗者の 位置に関する情報が連続的に受信され、これによって連続的な位置測定から搭乗 者の速度が、遅れはするが正確に判断されることになる。従来の超音波距離測定 装置は、信号が搭乗者に到達して返ってくるまで待機していなければならず、そ れまでは新たな信号の送信は行なわれない。このため、位置データを得ることの できる周期は、搭乗者までの距離×２÷音速という公式によって大きく制限され ることになる。たとえば、音速を毎秒約１０００フィートとすると、送信器から １フィートの距離にいる搭乗者に関する搭乗者位置データは、２ミリ秒ごとにし か得ることができない。 このようにデータ収集速度が遅いと、速度計算の精度は大幅に低下する。例え ば、搭乗者の衣服から反射された超音波は、位置測定において騒音を発生させた り、散乱したりする可能性があり、その測定の精度の有為な低下をもたらす。こ こに説明する技術のように、より迅速に多数回測定を行なうと、こうした精度低 下が平均されて、速度計算の精度が大幅に改善されることになる。 搭乗者の速度の判断は、連続的な距離測定から導出されなくてもよい。潜在的 により高精度の方法は、反射波の周波数が搭乗者の速度に比例した量だけ送信波 と異なるドップラー効果を利用することである。本発明の好ましい具体例におい て、単一の超音波送信器と別途の受信器とを用いて、既知の信号の移動時間によ り搭乗者の位置を、そしてその信号の周波数の変化により速度を測定することが できる。ドップラー効果は、先に引用したキングの米国特許に開示されているよ うに、搭乗者が眠っているか否かの判断には用いられているが、搭乗者が正位置 から外れそうになっていて、そのためにエアバッグの展開によりケガをする危険 があるか否かを判断するために位置測定装置とともに用いられたことはない。こ の組合せは、一対の送信器と受信器とを用いて正確かつ効率的に両測定を判断す ることができ、その結果、低費用のシステムになるため、特に有利である。 本発明の別な好ましい具体例は、電波と電圧制御発振器（ＶＣＯ）とを利用し てたものである。この実施態様において、発振器の周波数は、ちようど半波長が 、送信器から搭乗者による反射を経て受信器に到達するまでの距離になるように 発振器の周波数を調節する位相検出器を用いて制御される。したがって、調節後 の周波数は、送信器から搭乗者までの距離に反比例することになる。これに代わ る方法として、当業者には周知のように、ＦＭ位相弁別器を用いることができる 。これらのシステムは、第１図に示すいかなる位置においても使用可能である。 マット等の前記米国特許に、受け身の赤外線システムを用いてエアバッグに対 する搭乗者の相対的な位置を判断する方法が提案されている。受け身の赤外線シ ステムは、搭乗者から発せられる赤外線放射を測定するとともに、これを背景と 比較するものである。このため、パターン認識システムと結合されなければ、赤 外線放射量が増加しているので搭乗者はエアバッグの方へと移動しているという 判断を下すために最も有効である。従って、このシステムは、搭乗者の速度の推 定に用いることはできるが、このような放射量は搭乗者の大きさ、体温、衣服お よび位置によって変化するので、エアバッグに対する搭乗者の相対的な位置の推 定には利用できない。受け身の赤外線を前記超音波システム等の他の距離測定シ ステムとともに用いた場合、この組合せにより、エアバッグに対する搭乗者の相 対的な位置および速度の両方を判断することが可能になる。このような組合せは 、ごく単純な回路しか必要としないので、経済的である。一実施態様において、 例えば超音波送信器から１組の波を搭乗者に送り、１組の反射波を受信器により 受信することができる。搭乗者までの距離は、１組の波が送信されてから受信さ れ るまでの時間に比例し、速度は受け身の赤外線システムから判断されることにな る。このシステムは、第１図に示すあらゆる位置と図示されないその他の位置と において使用可能である。 受け身の赤外線はパターン認識システムとも効果的に用いられる。この場合、 搭乗者から発せられた受け身の赤外線放射をＣＣＤ配列体上に集束させ、適切な パターン認識回路又はソフトウェアを用いて分析して、搭乗者の位置を判断する ことができる。このようなシステムは、第１図に示すあらゆる好ましい取付位置 及び図示されないその他の位置に取付可能である。 第２図に、エアバッグモジュールのカバー上に取り付けられた送信／受信器２ １５を示す。送信／受信器２１５は、配線ケーブル２１２を用いて、図示されな い各種電子回路に取り付けられる。エアバッグが展開すると、カバー２２０は運 転手の方へと移動し始める。展開の初期段階において運転手がこのカバーに近接 していると、運転手はひどくケガをしたり、死亡することもありうる。従って、 運転手がカバーに近接していることを検出し、近づきすぎている場合にはエアバ ッグを展開不能にすることが重要である。この情報を得る精度の高い方法は、第 ２図に示すように、エアバッグのカバー上に距離測定装置を配置することである 。適切な電子回路を用いて、カバーから運転手までの実際の距離を判断すること ができるだけでなく、前記のようにその速度をも判断することができる。こうし た態様で、エアバッグの展開時に運転手がどこにいると考えられるかに関する判 断が行なわれる。最も重要な用途として、この情報を展開防止に利用することが できるが、エアバッグの展開速度を変化させるという用途にも利用可能である。 第２図に示す一実施態様において、超音波送信／受信器２１５により、運転手の 胸部２２２に向って超音波が送信される。そして同じ送信／受信器２１５により 、反射波が受信される。 第１図のセンサ１１１または第２図に示すセンサ２１５を用いたシステムのひ とつの問題は、運転手が意図せずに送受信器１１１または２１５の上に手を置い てしまうかもしれず、そのために装置が機能不能になりうることである。従って 、第２の確認用送信／受信器１１０が、第３図に示すように、乗車員室の天井ま たはヘッドライナー等、その他のどこか適当な位置に配置される。この送信／受 信 器は、１１１および２１５と同様の態様で動作する。 第４図に、送信／受信用組立体１１２を含むさらに複雑かつ高度なシステムの 概念図を示す。この場合、すでに簡単に説明したように、乗員の反射を捕えるた めに赤外線送信器と一対の光学受信器とが用いられる。このシステムを適切な回 路およびマイクロプロセッサとともに用いて、第４図に示すようにして運転手の 監視を行なうと、運転手の行動を監視することが可能になる。このシステムを用 いると、運転手の位置と速度とを判断するとともに、これをエアバッグシステム とともに使用することができるだけでなく、運転手の画像の各部分を時系列的に 比較することにより、運転手が眠りそうになっていないか、又は潜在的に危険な 他の行動が見られないかの判断も可能になる。この場合、自動車の速度を低下さ せたり、自動車を適宜停止させることさえできる。自動車を運転するためには、 運転手はフロントガラスを通して明快な視界を確保しなければならないので、こ の実施態様の場合、運転手に対する視界が妨げられない確率が最も高くなる。 前記のように、本発明の第１の目的は、エアバッグに対する運転手または他の 搭乗者の相対的な位置に関する情報を処理するとともに、本来ならエアバッグを 展開させる状況下でその展開を防止すべきか、さもなくば展開時間に影響を与え るべきかに関する決定を下す適切な回路に、前記情報を提供することにある。前 記のように運転手の位置を判断するひとつの方法は、マイクロ波、光学機器また は音響機器のいずれかを用いて運転手の位置を実際に測定することである。前記 システムによって行なわれる測定の確認に用いられることが好ましい別な方法は 、座席の位置とシートベルトの巻出とに関する情報を用いて、エアバッグに対す る運転手の推定位置を判断することである。そのためには、磁気システムまたは 光学システムのいずれかを用いた従来式シャフト符号器技術を用いて、シートベ ルト引込装置から引き出されたベルト材料の長さを測定するとよい。光学符号器 の例を一般に第５図の５０１に示す。この符号器は、符号ディスク５０２と、符 号ディスク上の線が自身を通過する度に適切な回路に信号を送る受信器５０３と によって構成されている。 座席の位置の判断は、第６図に示すような線形符号器または電位差計６０１の いずれかを用いて同様の態様で行なうことができる。この場合、電位差計６０１ は、シートトラック６０２に沿って配置され、滑りブッシュ組立体６０３が適切 な回路とともに用いられて、座席６０１の前後位置を判断する。当然ながら、背 もたれ角が調節可能な座席の場合は、同様の測定システムを用いて背もたれ角が 判断される。このような態様で、エアバッグモジュールに対する座席の相対的な 位置を判断することができる。この情報をシートベルト巻出センサとともに用い て、エアバッグに対する運転手の胸部の大体の位置を把握することができる。 殆どの場合、シートベルト巻出センサは、座席および背もたれの位置にかかわ りなく、搭乗者の胸部の位置を確認する良好な指示を得るためには十分である。 これは、シートベルトは、普通は少なくとも一方の端部において自動車に取り付 けられているからである。いくつかの場合、特に背もたれ角が調節可能な場合に は、シートベルトの膝と肩の部分とに別々の引込装置が用いられ、ベルトが「Ｄ リング」を通って摺動できなくなっている。したがって、肩用ベルト引込装置か ら巻出されたベルトの長さは、搭乗者の胸部の位置を確認する極めて良好な尺度 となる。 第７図の略図に示すように、エアバッグシステムの回路に、さまざまな形態の いずれかの乗員位置センサを一体化させることができる。この例において、乗員 位置センサは、高性能電子検出診断システムへの入力部として用いられる。電子 センサは、自動車の加速衝突パルス、すなわちクラッシュゾーンに取り付けられ たセンサに基づいて、エアバッグを展開させるべきか否かを判断し、乗員位置セ ンサは、搭乗者がエアバッグに近すぎ、したがって展開を行なうべきでないかを 判断する。 ０〜２メートルの範囲（信号は搭乗者との間を往復しなければならないので、 搭乗者の位置が０〜１メートルの場合に対応する）の赤外線を利用した乗員位置 センサの特定の実施態様を第８図のブロック略図に示す。作用は、次のとおりで ある。４８ＭＨｚの信号ｆ１が水晶発振子によって発生されるとともに、１．４ ４ＭＨｚの出力信号を生成する三逓倍器８０２に供給される。その後、この１． ４４ＭＨｚの信号が、赤外線ダイオードドライバー８０３に供給されて、１４４ ＭＨｚ、基準位相角０度の変調赤外線を前記ダイオードドライバーに発信させる 。赤外線ダイオード８０４は、自動車の搭乗者に向けられている。ｆ１よりも若 干 大きな周波数４８．０５Ｍｈｚの第２の信号ｆ２もまた、三逓倍器８０６に供給 されて、１４４．１５Ｍｈｚの周波数が発生される。次に、この信号は、該信号 と三逓倍器からの１４４ＭＨｚの信号とを合成するミクサー８０７に供給される 。ミクサー８０７からの合成信号は、その後、ｆ１の３倍とｆ２の３倍との差、 即ちビート（ｂｅａｔ）周波数１５０ＫＨｚ以外は全ての信号を除去するフィル ター８０８に供給される。搭乗者から反射された赤外線信号は受信器８０９によ って受信されるとともに、プリアンプ８１１に供給される。この信号は、変調周 波数は送信信号と同じ１４４ＭＨｚであるが、送信器から搭乗者に到達して受信 器に返ってくる信号経路により、送信信号と角度ｘだけ位相ずれしたものになっ ている。プリアンプ８１１からの出力は、三逓倍器からの１４４．１５ＭＨｚの 信号とともに、第２のミクサー８１２に供給される。ミクサー８１２からの出力 は、その後、自動ゲインコントロールアンプ８１３によって増幅されるとともに 、フィルター８１４に供給される。フィルター８１４は、フィルター８０８と同 様の態様で、１５０ＫＨｚの差、即ちビート周波数以外は全ての周波数を消去す る。しかし、結果的に得られる１５０ＫＨｚの周波数は、フィルター８０８から の信号に対して位相角ｘを有したものになっている。次に、１５０ＫＨｚの両信 号は、位相角ｘの大きさを判断する位相検波８１５に送られる。前記値により、 送信ダイオードから搭乗者までの距離をｘ／３４５．６と表さすことができる。 ここで、ｘは角度、距離はメートル単位の値とする。 ここに説明した応用例は、自動車の運転手を対象としたものである。小さな変 更が必要な場合もあるけれども、エアバッグに対する搭乗者の相対的な位置を判 断する同じシステムは、助手席乗員にも当然適用可能である。搭乗者の位置に基 づくセンサのトリガ発信時間要件は、助手席乗員よりも運転手の場合に異なりや すい。現在のシステムは主として運転手に基づくものであり、その結果、運転手 の位置ではなく助手席乗員の位置が問題になる時には、エアバッグの展開が間に 合わなかったり、エアバッグが展開しなかったために助手席乗員がケガをする確 率が必然的に増加する。助手席乗員と運転手との両方に乗員位置センサを用いる と、各搭乗者ごとに独立してエアバッグシステムを最適化することができ、結果 的にケガをさらに大幅に減らすことができる。特に、運転手または助手席乗員の いずれかが正位置から外れている場合には、運転席用又は助手席乗員席用システ ムのいずれかを作動不能にすることができる。 エアバッグが必要とされる事故を起こした自動車には運転手が乗っているのは ほぼ確実である。しかし、同乗者が乗っているのは、こうした自動車の約３０％ にすぎない。同乗者が乗っていない場合、普通は助手席のエアバッグを膨らませ る必要はない。乗員位置センサは、適切なパターン認識回路とともに助手席に用 いられた場合、座席が空席か否かを判断することもでき、空席の場合には、助手 席のエアバッグを展開不能にし、以てエアバッグの交換費用を節減することがで きる。高度なパターン認識システムなら、搭乗者と、例えば食料品のバッグとを 区別することも可能である。最後に、立ったり、又はおそらくは事故前のブレー キによってエアバッグに接近したてしまったりして正位置を外れた子供について は、多くの文献で取り上げられてきた。当然ながら、ここに説明した乗員位置セ ンサは、このような状況下でエアバッグの展開を防止することができる。 このように、追求される全ての目的と利点とを満足させる乗員位置センサを図 および説明に示した。しかし、本発明の好ましい具体例が開示されている本明細 書と添付図面とを考察すれば、当業者には、本発明の主題の数多くの変更と改変 と変形と他の使用方法および用途とが明らかになろう。本発明の精神および範囲 から逸脱しない、こうした全ての変更と改変と変形と他の使用方法および用途は 、本発明に含まれるものであり、本発明は以下の請求の範囲によってのみ制限さ れることとする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｇ０１Ｓ 17/88 9303−2Ｆ Ｇ０１Ｓ 17/88 Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．搭乗者と受動式乗員拘束システムとを有する自動車において、前記受動式乗 員拘束システムに対する前記搭乗者の位置を判断する検出手段であって、パター ン認識手段からなる検出手段と；前記検出手段を前記自動車に取り付ける手段と ；前記搭乗者の前記位置に応答して、前記受動式乗員拘束システムの展開に影響 を与える分析手段とからなる乗員位置検出センサ。 ２．前記検出手段がさらに超音波を使用してなる請求の範囲第１項記載の乗員位 置検出センサ。 ３．前記検出手段がさらに電磁波を使用してなる請求の範囲第１項記載の乗員位 置検出センサ。 ４．車内において少なくとも２つの乗員位置センサが用いられる請求の範囲第１ 項記載の乗員位置検出センサ。 ５．前記検出手段が電荷結合素子からなる請求の範囲第１項記載の乗員位置検出 センサ。 ６．前記応答手段によって展開不能とされる膨張式の受動式乗員拘束装置をさら に含む請求の範囲第１項記載の乗員位置検出センサ。 ７．前記乗員位置センサが自動車のフロントガラスから反射された波を利用する 手段をさらに含む請求の範囲第１項記載の乗員位置検出センサ。 ８．以下の装置と手段とをさらに備えてなる請求の範囲第１項記載の乗員位置検 出センサ： （ａ）膨張式乗員拘束装置；および （ｂ）前記搭乗者の位置に応答して、前記膨張式拘束装置の展開開始時期を変 化させる手段。 ９．前記膨張式乗員拘束装置の展開不能状態が、前記膨張式拘束装置に最も近い 座席が空席の時に起こる請求の範囲第６項記載の乗員位置検出センサ。 １０．シートベルトの巻出量を測定する手段をさらに備えてなる請求の範囲第１ 項記載の乗員位置検出センサ。 １１．自動車の座席の位置を測定する手段をさらに備えてなる請求の範囲第１項 記載の乗員位置検出センサ。 １２．搭乗者を有する自動車において、以下の手段からなる乗員位置・速度セン サ： （ａ）前記自動車内の前記搭乗者の相対的な位置と速度とを判断する超音波検 出手段であって、前記位置と速度との判断が、搭乗者までの距離×２÷音速とい う公式によって判断される周期を上回る周期で行なわれる超音波検出手段； （ｂ）前記超音波検出手段を前記自動車に取り付ける手段；及び （ｃ）前記搭乗者の相対的な位置と速度とに応答する手段。 １３．膨張式の受動式乗員拘束システムと座席とを有する自動車において、以下 の手段からなる乗員有無確認センサ： （ａ）波発生手段； （ｂ）前記波を前記自動車の座席に向わせる、前記波発生手段の取付手段； （ｃ）反射された前記波を受信する受信手段；及び （ｄ）前記受信手段において受信された前記反射波を利用して、前記座席が空 席か否かを判断するパターン認識手段。 １４．自動車において、以下の手段からなる乗員頭部位置検出センサ： （ａ）波発生手段； （ｂ）前記波を前記搭乗者の頭部に向わせる、前記波発生手段の取付手段； （ｃ）前記搭乗者の頭から反射された前記波を受信する受信手段；及び （ｄ）前記受信手段において受信された前記反射波を利用して、前記搭乗者の 頭部の位置を判断するパターン認識手段及び前記搭乗者の頭部の位置の変化に応 答する手段。 １５．前記応答手段が警報装置からなる請求の範囲第１４項記載の乗員頭部位置 検出センサ。 １６．前記応答手段が前記自動車の速度を制限する手段からなる請求の範囲第１ ４項記載の乗員頭部位置検出センサ。 １７．自動車において、少なくとも１つの超音波送信器と少なくとも１つの超音 波受信器と前記超音波送信器の送信を変調する手段と最新の受信信号が送信され た時期を判断する手段とを備えてなる乗員位置検出センサ。 １８．前記時期判断手段が、前記送信の復号を使用してなる請求の範囲第１７項 記載の乗員位置検出センサ。 １９．前記時期判断手段が、前記送信の周波数を変調してなる請求の範囲第１７ 項記載の乗員位置検出センサ。 ２０．前記時期判断手段が、前記送信の振幅を変調してなる請求の範囲第１７項 記載の乗員位置検出センサ。 ２１．搭乗者を有する自動車において、超音波を送信する少なくとも１つの超音 波送信器と前記超音波送信手段から送信された超音波を前記搭乗者によって反射 された後に受信する少なくとも１つの超音波受信器と前記超音波が前記送信手段 から前記受信手段に至るまでの時間を測定することによって前記搭乗者の位置を 判断する手段と前記搭乗者の速度を判断する手段であって前記送信波と前記受信 波との周波数の差を測定してなる手段とを備えてなる乗員の位置・速度センサ。 ２２．搭乗者を有する自動車において、前記搭乗者に向って赤外線波を送信する 少なくとも１つの赤外線送信器と第１の周波数の第１の信号を用いて前記送信波 を変調する手段；前記第１の周波数と若干異なる第２の周波数の第２の信号を発 生させる手段と前記赤外線送信手段から送信されて前記搭乗者によって反射され た赤外線波を受信する少なくとも１つの赤外線受信器であって、周波数は前記第 １の信号と同じであるが位相がずれた第３の信号を供給する赤外線受信器と前記 第１の信号と前記第２の信号とを合成して、第１のビート（ｂｅａｔ）信号を生 成する手段と前記第３の信号と前記第２の信号とを合成して、第２のビート（ｂ ｅａｔ）信号を生成する手段と前記第１のビート信号と前記第２のビート信号と の位相ずれを検出する手段であって、前記位相ずれが前記送信手段から前記搭乗 者の位置までの尺度となる検出手段とを備えてなる乗員位置センサ ２３．搭乗者を有する自動車において、前記搭乗者に向って電磁波を送信する少 なくとも１つの電磁波送信器と前記搭乗者によって反射され前記送信手段からの 電磁波を受信する少なくとも２つの離間した受信器と前記受信器からの受信信号 を比較して、前記受信器に対する前記搭乗者の相対的な位置を判断する手段とを 備えてなる乗員位置センサ。 ２４．前記離間した受信器が少なくとも１つの電荷結合素子からなる請求の範囲 第２３項記載の乗員位置センサ。 ２５．前記搭乗者に送信された前記電磁波が、前記搭乗者の小部分を照射する実 質的にビームの形をとる請求の範囲第２３項記載の乗員位置センサ。 ２６．前記搭乗者に送信された前記電磁波が、前記搭乗者のかなりの部分を照射 する請求の範囲第２３項記載の乗員位置センサ。 ２７．搭乗者を有する自動車において、第１の位相の無線波を前記搭乗者に向っ て送信する少なくとも１つの無線周波送信器と前記搭乗者によって反射された第 ２の位相の無線波を受信する少なくとも１つの受信器と前記受信器からの前記反 射受信信号の第２の位相と送信波の第１の位相とを比較して、前記搭乗者の位置 を判断する手段とを備えてなる乗員位置センサ。 ２８．前記位相比較手段が電圧制御発振器からなる請求の範囲第２７項記載の乗 員位置センサ。 ２９．前記位相比較手段がＦＭ位相弁別器からなる請求の範囲第２７項記載の乗 員位置センサ。 ３０．搭乗者を有する自動車において、前記搭乗者に向って波を送信する少なく とも１つの送信器と前記送信波の送信方向を時系列的に変化させる手段であって 、これによって前記送信波の断面中央が時系列的に前記搭乗者の異なる点に当た る送信方向変更手段と前記送信器から送信されて前記搭乗者によって反射された 波を受信する少なくとも１つの受信器と前記受信器によって受信された信号を分 析して、前記搭乗者の位置を判断する手段とを備えてなる乗員位置センサ。 ３１．前記送信波がレーダー波であり、前記受信器が単軸アンテナからなる請求 の範囲第３０項記載の乗員位置センサ。 ３２．搭乗者を有する自動車において、以下の装置と手段とからなる乗員位置速 度センサ： （ａ）１組の超音波を前記搭乗者に向って送信する少なくとも１つの送信器； （ｂ）前記搭乗者によって反射された１組の超音波を受信する少なくとも１つ の受信器； （ｃ）前記１組の波が送信された時点から前記１組の波が前記受信器によって 受信された時点までの時間的な遅れを測定する手段； （ｄ）前記１組の超音波の送信から受信までの時間的な遅れに基づいて、前記 搭乗者の位置を判断する手段；および （ｅ）受動式乗員赤外線検出器からなる速度検出手段。 ３３．搭乗者と計器板とフロントガラスヘッダーとバックミラーとを有する自動 車において、前記搭乗者に向って波を送信する少なくとも１つの送信器と前記搭 乗者によって反射された波を受信する少なくとも１つの受信器と前記自動車の前 記計器板の上面より上において、前記送信器又は受信器の少なくとも１つを前記 自動車に取り付ける手段とを備えてなる乗員位置センサ。 ３４．前記自動車の前記計器板の上面より上の前記取付位置が前記バッグミラー からなる請求の範囲第３３項記載の乗員位置センサ。 ３５．前記自動車の前記計器板の上面より上の前記取付位置が前記フロントガラ スヘッダーからなる請求の範囲第３３項記載の乗員位置センサ。 ３６．搭乗者とステアリングホイールと少なくとも１つのエアバッグモジュール とを有する自動車において、前記搭乗者に向って波を送信する少なくとも１つの 送信器と前記搭乗者によって反射された波を受信する少なくとも１つの受信器と 前記送信器または受信器の少なくとも１つを前記エアバッグモジュールに取り付 ける手段とを備えてなる乗員位置センサ。 ３７．搭乗者とステアリングホイールと少なくとも１つのエアバッグモジュール とを有する自動車において、前記搭乗者に向って波を送信する少なくとも１つの 送信器と前記搭乗者によって反射された波を受信する少なくとも１つの受信器と 前記送信器または受信器の少なくとも１つを前記ステアリングホイールに取り付 ける手段とを備えてなる乗員位置センサ。 ３８．搭乗者を有する自動車において、前記搭乗者に向って放射線を送信する少 なくとも１つの送信器であって、前記送信された放射線が前記搭乗者のかなりの 部分を照射する送信器と前記搭乗者から反射された放射線を受信する少なくとも １つの受信器であって、前記反射された放射線を集束させる手段を含む乗員位置 測定手段からなる受信器と前記送信器と受信器とを前記自動車に取り付ける手段 とを備えてなる乗員位置センサ。 ３９．運転席用および助手席用の両膨張式乗員拘束システムと運転手と助手席に 座った乗員とを有する自動車において、自動車が衝撃を受けていることを判断す る衝撃検出手段と前記運転席用膨張式拘束システムを展開させる展開手段と前記 助手席用膨張式乗員拘束システムを展開させる展開手段と前記運転席用膨張式乗 員拘束システムに対する前記運転手の相対的な位置と速度とを判断する手段と前 記運転手の位置と速度とに基づいて、前記運転席用乗員拘束システムの展開を防 止または遅延させる手段と前記助手席用膨張式乗員拘束システムに対する、前記 前部助手席に座った乗員の相対的な位置と速度とを判断する手段と前記運転手の 位置と速度とは無関係に、前記助手席乗員の位置と速度とに基づいて前記助手席 用乗員拘束システムの展開を防止または遅延させる手段とからなる複式展開シス テム。 ４０．搭乗者を有する自動車において、前記運転手に向って放射線を送信する少 なくとも１つの送信器であって、前記送信された放射線が前記運転手のかなりの 部分を照射する送信器と前記搭乗者から反射された放射線を受信する少なくとも １つの受信器であって、電荷結合素子を含む乗員位置測定手段からなる受信器と 前記送信器と受信器とを前記自動車に取り付ける手段とを備えてなる乗員位置セ ンサ。