KR20110113644A

KR20110113644A - 탑승자 자세검지장치 및 탑승자 자세검지방법

Info

Publication number: KR20110113644A
Application number: KR1020117020060A
Authority: KR
Inventors: 타케시 토구라; 코이치 이치하라; 코지 사키야마
Original assignee: 가부시키가이샤후지쿠라
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2011-10-17
Also published as: EP2400259A4; US20110313622A1; JP5655223B2; US8676447B2; CN102301198A; EP2400259A1; WO2010087479A1; EP2400259B1; JP2010175443A

Abstract

저렴하게 구성 가능하여 비용 삭감을 꾀하고 높은 정밀도로 탑승자의 자세를 검지한다.
탑승자 자세검지장치(100)는 정전용량 센서부(10)와 회로부(20)를 구비한다. 정전용량 센서부(10)는 차실 천장부(2)의 좌석(40) 전방 및 좌석(40) 바로 위에 각각 배치된 제1 및 제2 검지전극(11, 12)을 구비하고, 각 검지전극(11, 12)은 전환 스위치(SW1, SW2)를 통해 회로부(20)의 정전용량 검지회로(21)와 실드 구동회로(23)에 각각 접속되어 있다. 회로부(20)의 CPU(29)는 정전용량 검지회로(21)에서 검출된 각 검지전극(12)으로부터의 정전용량에 기초한 정전용량값을 이용해서, 좌석(40)에 착석한 탑승자(인체)(48)의 머리부(49) 위치 정보에 기초해서 착석자세를 판정한다. 판정한 착석자세에 관한 자세정보는 차량(1)에 탑재된 ECU에 출력되어 에어백의 전개 등의 제어에 이용된다.

Description

탑승자 자세검지장치 및 탑승자 자세검지방법{OCCUPANT ATTITUDE DETECTION APPARATUS AND OCCUPANT ATTITUDE DETECTION METHOD}

본 발명은 차량의 좌석에 착석한 탑승자의 자세를 검지하는 탑승자 자세검지장치 및 탑승자 자세검지방법에 관한 것이다.

자동차 등의 차량의 고성능화에 따라, 예를 들면 충돌시에 탑승자를 보호하기 위한 에어백의 전개를 탑승자의 자세 등에 기초해서 제어하는 것이 이루어지고 있다. 이러한 탑승자의 자세를 검지하는 것으로서, 예를 들면 하기 특허문헌 1에 개시되어 있는 머리부 위치검출 시스템이 알려져 있다.

이 머리부 위치검출 시스템은 시트(좌석)에 앉은(착석한) 탑승자와 고주파적으로 전기 접속되는 발진전극을 시트 자리부(착석부)에 배치하고, 발진전극과 금속 프레임 사이에 발진 출력을 인가하는 발진부와, 발진전극과 대향하도록 차실(車室) 천장부에 수신전극을 절연 배치한 거리 측정용 센서를 구비한다.

또한 이 머리부 위치검출 시스템은 탑승자에게 전기 접속되는 도체면으로부터 기지(旣知)의 거리만큼 떨어져서, 도체면과 대향하여 교정용 수신전극을 절연 배치해서 계측하는 캘리브레이션(calibration) 센서와, 이 계측 결과에 기초해서 수신전극에 있어서의 각 거리와 출력 전압에 따른 특성 곡선을 결정하고, 각 출력 전압의 값을 해당하는 특성 곡선에 적용해서 각 거리를 구하는 처리회로를 구비한다. 그리고 탑승자의 머리부와 수신전극 사이의 거리를 계측하여 머리부의 위치를 검출한다고 되어 있다.

일본국 공개특허공보 2002-365011호

그러나 상술한 특허문헌 1에 개시되어 있는 머리부 위치검출 시스템에서는, 발진전극과 수신전극이 각각 좌석의 위쪽이나 아래쪽에 배치되어 있기 때문에, 배선길이가 길어지거나 시스템 구성이 복잡해지거나 하여 비용 삭감을 꾀하기 어렵다는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래기술에 따른 문제점을 해소하기 위해, 저렴하게 구성 가능하여 비용 삭감을 꾀하고 높은 정밀도로 탑승자의 자세를 검지할 수 있는 탑승자 자세검지장치 및 탑승자 자세검지방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 제1 탑승자 자세검지장치는, 차량의 좌석 위쪽의 차실 천장부에, 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지 가능하도록 2개 배치되어, 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지하는 검지전극과, 상기 검지전극과 각각 접속되며, 각 검지전극으로부터의 검지신호에 기초해서 상기 인체의 머리부 위치를 검출하는 검출회로와, 상기 검출회로로부터의 검출 결과에 따라 상기 인체의 착석자세를 판정하는 자세판정회로를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제1 탑승자 자세검지장치는 이상과 같이 구성함으로써, 종래의 것과 비교해서 검지전극을 차실 천장부에 2개 마련하기만 하면 되므로, 발진전극이나 수신전극과 같은 구성이 불필요한 간단한 구성으로 할 수 있는 동시에, 이 전극들간의 거리 문제도 전혀 없으므로, 저렴하게 구성 가능하여 비용 삭감을 꾀할 수 있다. 한편 인체의 머리부로서는, 특히 정수리부(頭頂部)를 검출하는 것이 바람직하다.

상기 검지전극 중 한쪽은 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 좌석 전방의 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지 가능하도록, 다른쪽은 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 좌석 바로 위의 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지 가능하도록 배치되어도 된다.

또한 상기 검지전극 중 한쪽은 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 좌석 측방의 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지 가능하도록, 다른쪽은 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 좌석 바로 위의 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지 가능하도록 배치되어도 된다.

상기 검출회로는 각 검지전극과 각각 일대일로 접속되며, 각 검지전극에 의해 검지된 정전용량을 전압으로 변환하는 C-V 변환형의 복수의 정전용량 검지회로를 가지면 된다.

상기 검출회로는 각 검지전극에 의해 검지된 정전용량을 전압으로 변환하는 C-V 변환형의 정전용량 검지회로를 가지며, 상기 정전용량 검지회로는 스위치 수단을 통해 각 검지전극에 접속되면 된다.

상기 검지전극 중, 하나의 검지전극을 실드(shield) 구동하는 실드 구동회로를 더 구비해도 된다.

상기 검출회로는 정전용량을 검지하는 검지전극을 상기 정전용량 검지회로에 접속하는 동시에, 다른 검지전극을 상기 실드 구동회로에 접속하도록 상기 스위치 수단을 제어하면 된다.

또한 본 발명에 따른 제2 탑승자 자세검지장치는 차량의 좌석 위쪽의 차실 천장부에, 소정의 평면상의 위치를 검지 가능하도록 적어도 3개 배치되어, 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지하는 검지전극과, 상기 검지전극과 각각 접속되며, 각 검지전극으로부터의 검지신호에 기초해서 상기 인체의 머리부 위치를 검출하는 검출회로와, 상기 검출회로로부터의 검출 결과에 따라 상기 인체의 착석자세를 판정하는 자세판정회로를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제2 탑승자 자세검지장치는 이상과 같이 구성함으로써, 종래의 것과 비교해서 검지전극을 차실 천장부에 마련하기만 하면 되므로, 발진전극이나 수신전극과 같은 구성이 불필요한 간단한 구성으로 할 수 있는 동시에, 이 전극들간의 거리 문제도 전혀 없으므로, 저렴하게 구성 가능하고 높은 정밀도로 탑승자의 자세를 검지하는 것이 가능해진다. 한편 인체의 머리부로서는, 특히 정수리부를 검출하는 것이 바람직하다.

상기 검출회로는 예를 들면 상기 검지전극과 각각 전환 스위치를 통해 접속되어 있고, 상기 검지전극과 각각 상기 전환 스위치를 통해 접속되며, 각 검지전극에 대하여 소정의 전압을 출력하는 구동회로를 더 구비하고, 상기 자세판정회로는 상기 검지전극 중 하나의 검지전극이 택일적으로 상기 검출회로와 접속될 때에, 다른 검지전극이 상기 구동회로와 접속되도록 상기 전환 스위치의 전환 동작을 제어한다.

또한 상기 검출회로는 상기 각 검지전극의 정전용량값으로부터 직접 상기 인체의 머리부 위치를 검출한 후에, 상기 머리부 위치의 X방향의 보정값과, 상기 머리부 위치의 Y방향의 보정값을 상기 각 검지전극의 정전용량값으로부터 구하고, 그 보정값들에 기초해서 또한 상기 자세판정회로에 있어서 상기 인체의 착석자세를 판정하기 위해 필요한 보정 연산 처리를 더 실행하는 구성으로 해도 된다.

상기 검지전극은 예를 들면 상기 차량의 전방측에 1개의 정점(頂點;vertex)이 존재하는 삼각형 평면형상, 혹은 상기 차량의 후방측에 1개의 정점이 존재하는 삼각형 평면형상으로 상기 차실 천장부에 배치되어도 되고, 나아가 4개 배치되었을 경우에는 예를 들면 상기 차량의 전후방향 및 좌우방향에서 각각 변을 형성하는 사각형 평면형상으로 배치되면 된다.

상기 검출회로는 예를 들면 각 검지전극에 의해 검지된 정전용량을 전압으로 변환하는 C-V 변환형의 정전용량 검지회로를 가지는 구성으로 해도 된다.

한편 본 발명에 따른 상기 탑승자 자세검지장치에서는, 상기 검출회로는 예를 들면 차동 동작형의 정전용량 검지회로를 가지며, 각 검지전극의 근방에 상기 검지전극과는 역상(逆相)의 상기 정전용량 검지회로의 입력 단자에 접속된 보조전극이 배치되어 있어도 된다.

또한 상기 자세판정회로는 판정한 상기 인체의 착석자세에 관한 정보를, 상기 차량에 탑재된 에어백의 전개를 제어하는 기능을 포함하는 ECU에 출력하면 된다.

상기 검지전극의 이면측 및 주위 중 어느 한쪽 또는 양쪽에, 상기 검지전극과 전기적으로 절연된 실드부를 더 구비해도 된다.

상기 실드부는 상기 검지전극과 동전위가 부여되어도 된다.

상기 검출회로는 예를 들면 미리 상기 좌석에 인체가 착석하지 않았을 때의 정전용량값을 기억하는 기억수단을 구비하고, 상기 인체가 착석했을 경우에 상기 기억수단에 기억된 상기 정전용량값으로부터의 증가량을 검출값으로 해서 검출 결과를 출력하면 된다.

본 발명에 따른 제1 탑승자 자세검지방법은 차량의 좌석 위쪽의 차실 천장부에, 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지 가능하도록 2개 배치된 검지전극에 의해, 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지하고, 검지된 정전용량을 나타내는 각 검지전극으로부터의 검지신호에 기초해서 상기 인체의 머리부 위치를 검출하고, 검출된 상기 머리부 위치를 기준으로 해서 상기 인체의 착석자세를 판정하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 제2 탑승자 자세검지방법은 차량의 좌석 위쪽의 차실 천장부에, 평면상의 위치를 검지 가능하도록 적어도 3개 마련된 검지전극에 의해, 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지하고, 검지된 정전용량을 나타내는 각 검지전극으로부터의 검지신호에 기초해서 상기 인체의 머리부 위치를 검출하고, 검출된 상기 머리부 위치를 기준으로 해서 상기 인체의 착석자세를 판정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 저렴하게 구성 가능하여 비용 삭감을 꾀하고 높은 정밀도로 탑승자의 자세를 검지할 수 있는 탑승자 자세검지장치 및 탑승자 자세검지방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치의 전체 구성의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 2는 동(同) 탑승자 자세검지장치의 검지전극의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 3은 동 탑승자 자세검지장치의 전후방향의 판정 동작의 일례를 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 동 탑승자 자세검지장치의 전후방향의 판정 동작의 일례를 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치의 정전용량 검지회로의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 6은 동 탑승자 자세검지장치의 회로부의 동작 파형의 일례를 나타내는 동작 파형도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치의 일부 구성의 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치의 일부 구성의 다른 예를 설명하기 위한 설명도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치의 전체 구성의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 10은 동 탑승자 자세검지장치의 동작 원리의 일례를 설명하기 위한 설명도이다.
도 11은 동 탑승자 자세검지장치의 좌우방향의 판정 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
도 12는 동 탑승자 자세검지장치의 전후방향의 판정 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치의 일부 구성의 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치의 일부 구성의 다른 예를 설명하기 위한 설명도이다.

이하에, 첨부된 도면을 참조하여 이 발명에 따른 탑승자 자세검지장치 및 탑승자 자세검지방법의 제1 실시형태를 상세하게 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 제1 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치(100)는 예를 들면 차량(1)의 좌석(40) 위쪽에 있는 차실 천장부(2)에, 좌석(40)에 착석한 탑승자(인체)(48)의 머리부(49) 위치를 검지 가능하도록 배치된 2개의 검지전극(제1 검지전극(11), 제2 검지전극(12))을 가지는 정전용량 센서부(10)와, 이 정전용량 센서부(10)로부터의 출력을 이용해서 좌석(40)에 착석한 탑승자(48)의 머리부(49) 위치에 기초한 착석자세를 판정하는 회로부(20)를 구비하여 구성되어 있다.

정전용량 센서부(10)의 각 검지전극(11, 12)은 본 예에서는 예를 들면 제1 검지전극(11)이 좌석(40)에 착석한 탑승자(48)의 머리부(49)와 좌석(40) 전방의 차실 천장부(2) 사이의 정전용량을 검지 가능하도록, 제2 검지전극(12)이 마찬가지로 탑승자(48)의 머리부(49)와 좌석(40) 바로 위의 차실 천장부(2) 사이의 정전용량을 검지 가능하도록, 차실 천장부(2)의 내부 혹은 차실 내측 표면에 배치되어 있다.

이와 같이 구성된 정전용량 센서부(10)는 탑승자(48)의 머리부(49)와 차실 천장부(2)(구체적으로는 제1 및 제2 검지전극(11, 12)) 사이의 정전용량을 검지한다. 보다 구체적으로는, 이 정전용량 센서부(10)는 탑승자(48)의 머리부(49)의 정수리부와 검지전극(11, 12) 사이의 정전용량을 검지한다.

한편 정전용량 센서부(10)는 예를 들면 부품의 모듈화를 촉진하기 위해, 도시하지 않은 기판의 한쪽 면측에, 상술한 바와 같이 제1 및 제2 검지전극(11, 12)이 형성되어 차실 천장부(2)에 배치되어도 되고, 회로부(20)는 이 기판의 동일 면 혹은 다른쪽의 면측에 실장된 뒤에 배치되어 있어도 된다. 또한 배치 양태에 따라서는 각 부가 별체(別體)로 배치되어 있어도 된다.

정전용량 센서부(10)가 상술한 바와 같이 기판에 형성된 경우에는 이 기판으로서는 예를 들면 플렉시블 프린트 기판, 리지드 기판 혹은 리지드 플렉시블 기판 등을 사용할 수 있다. 또한 각 검지전극(11, 12)은 예를 들면 기판이 플렉시블 프린트 기판으로 이루어질 경우에는 다음과 같은 것으로 이루어진다.

즉, 각 검지전극(11, 12)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA) 혹은 에폭시 수지 등의 절연체로 이루어지는 베이스재(base material)상에 패턴 형성된 구리, 구리 합금 또는 알루미늄 등의 금속재로 이루어진다. 그 외에, 각 검지전극(11, 12)은 멤브레인 회로에 형성되거나, 도전성 점착재나 그 밖의 도체 금속으로 이루어지는 것 등이어도 된다.

또한 본 예에서는 각 검지전극(11, 12)은 예를 들면 각각 전환 스위치(SW1, SW2)를 통해 회로부(20)의 정전용량 검지회로(21)와 접속되는 동시에, 이들 각 전환 스위치(SW1, SW2)를 통해 실드 구동회로(23)와 접속되어 있다. 한편 도시는 생략하지만, 상기 실드 구동회로(23)는 회로부(20) 내에 구비되어 있어도 된다.

한편 회로부(20)는 예를 들면 검지전극(11, 12)에 의해 검지된 정전용량을 나타내는 검지신호에 기초해서 각각의 정전용량값을 검출하는 정전용량 검지회로(21)와, 이 정전용량 검지회로(21)로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(22)와, 이 A/D 변환기(22)에 의해 디지털 신호화된 정보에 기초해서 탑승자 자세검지장치(100)의 각종 동작 제어나 연산 처리 등을 담당하는 동시에, 탑승자(48)의 착석자세를 판정하고, 이 판정한 착석자세에 관한 정보(자세정보)를 예를 들면 차량(1)에 탑재된 도시하지 않은 ECU(전자제어유닛)에 대하여 출력하는 CPU(29)를 구비하여 구성되어 있다.

CPU(29)는 정보의 일시 기억영역으로서 이용되는 RAM이나, 정보를 일시적 혹은 항구적(permanently)으로 저장 가능한 ROM 등을 구비하여 구성되어 있다. ECU는 예를 들면 차량(1)에 탑재된 에어백의 전개를 제어(즉, 에어백이 벌어지는 방향이나 팽창률 등을 제어)하는 기능을 구비하고, 본 예의 탑승자 자세검지장치(100)로부터의 자세정보도 참조하여 에어백의 전개를 제어 가능하도록 구성되어 있다.

상기 각 전환 스위치(SW1, SW2)는 예를 들면 멀티플렉서, 아날로그 스위치, FET 혹은 릴레이 등의 유닛으로 이루어지며, 이 회로부(20)의 CPU(29)는 각 전환 스위치(SW1, SW2)의 전환 동작을 전환 제어 신호를 출력하여 제어한다. 본 예의 탑승자 자세검지장치(100)에서는 구체적으로 다음과 같은 전환 제어가 이루어진다.

즉, CPU(29)로부터의 전환 제어 신호에 의해, 예를 들면 전환 스위치(SW1)가 제1 검지전극(11)과 정전용량 검지회로(21)가 접속되도록 전환되었을 경우, 전환 스위치(SW2)는 제2 검지전극(12)이 실드 구동회로(23)와 접속되도록 전환된다.

또한 예를 들어 전환 스위치(SW2)가 제2 검지전극(12)과 정전용량 검지회로(21)가 접속되도록 전환된 경우에는, 전환 스위치(SW1)는 제1 검지전극(11)이 실드 구동회로(23)와 접속되도록 전환된다. 이와 같이 CPU(29)는 각 검지전극(11, 12)과 정전용량 검지회로(21)가 택일적으로 접속되었을 때(순번대로 전환되어 접속되었을 때)의, 각각에서 검출된 정전용량값에 기초해서 탑승자(48)의 착석자세를 판정한다.

한편 실드 구동회로(23)는 접속된 검지전극에 대하여, 정전용량 검지회로(21)에 의해 부여되어 있는 전위와 동등한 전위를 부여하도록 구성되어 있다. 이로 인해, 각 검지전극(11, 12)끼리의 정전용량 결합을 방지하여, 각 검지전극(11, 12)마다 정밀도 높은 정전용량의 검지를 실행할 수 있게 된다.

또한 실드 구동회로(23)는 예를 들면 각 검지전극(11, 12)에 부여되는 전위보다 높은 입력 임피던스로 1배의 앰프(버퍼)를 통해 생성된 전위를 부여해도 되고, 후술하는 바와 같이 정전용량 검지회로(21)가 차동 동작형일 경우에는 연산 증폭기(operational amplifier)의 비반전 입력 부분을 접속해서 동등한 전위를 부여해도 된다.

각 검지전극(11, 12)은 도 2에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 각각 직사각형상으로 형성되어 있고, 그 이면측(검출 범위측과는 반대측)에 각 검지전극(11, 12)과 전기적으로 절연되어, 이면측의 검지를 억제하기 위한 실드부(18)나, 각 검지전극(11, 12) 주위에 동일한 효과를 가져오는 실드부(19)가 형성된 구성이어도 된다.

이 실드부(18, 19)에는 예를 들면 각 검지전극(11, 12)과 동전위가 부여되어 있고, 이러한 실드부(18, 19)를 구비하면, 더욱 정밀도 좋게 차실 천장부(2)와 머리부(49)(구체적으로는 정수리부) 사이의 정전용량을 검지하는 것이 가능해진다.

제1 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치(100)는 탑승자(48)가 각 검지전극(11, 12)과 비교해서 매우 큰 체적 및 유전율을 가지고 있기 때문에, 거의 그라운드(GND)로 간주할 수 있는 원리를 이용하여, 회로부(20)를 각 검지전극(11, 12)과 그라운드(예를 들면 탑승자(48)) 사이의 정전용량을 이용해서 탑승자(48)의 착석자세를 판정할 수 있는 구성을 채용하고 있다.

따라서 이러한 구성의 탑승자 자세검지장치(100)에 따르면, 종래예로서 설명한 머리부 위치검출 시스템 등과 같이 신호의 송수신이 필요한 검지 방식인 것과 비교해서, 매우 간단한 구성으로 정밀도 높은 시스템을 저렴하게 구축할 수 있다. 따라서 제1 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치(100)는 저렴하게 구성 가능하여 비용 삭감을 꾀할 수 있게 된다.

이 탑승자 자세검지장치(100)는 예를 들면 도 3에 나타내는 바와 같이, 좌석(40)의 전방에 배치된 제1 검지전극(11)에 의해 검지된 정전용량값(검출값 1)과, 좌석(40) 바로 위에 배치된 제2 검지전극(12)에 의해 검지된 정전용량값(검출값 2)을 이용해서, 이 검출값의 비(예를 들면 검출값/(검출값 1+검출값 2))를 연산하고, 머리부(49)의 위치를 판정하여 자세를 검지한다.

이것에 따르면, 예를 들면 데쉬보드(dashboard)(3)에 탑재된 에어백 전개 범위(4)를, 탑승자(48)의 머리부(49)의 전후방향의 위치에 기초한 자세정보에 따라 적절히 조정해서 제어할 수 있다. 구체적으로는 도 4에 나타내는 것과 같이 동작한다. 한편 도 4의 그래프의 (1), (2)는 각각 제1 및 제2 검지전극(11, 12)과 대응하고 있다.

도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 탑승자(48)가 좌석(40)에 대하여 차량(1)의 전방쪽에 착석하고 있을 경우와, 좌석(40)에 대하여 통상적인 자세로 착석하고 있을 경우(즉, 좌석(40) 바로 위에 배치된 제2 검지전극(12)의 바로 아래 근방에 있을 경우)에는, 탑승자(48)가 좌우방향(X방향)으로 기울었다고 해도 검출값에 다음과 같은 차이가 난다.

즉, 어느 경우라도, 전방쪽에 착석하고 있을 때에는 제1 검지전극(11)의 (1)의 검출값(ΔC)이 소정의 임계값보다 큰 검출값의 범위(α) 내에 들어가고, 통상적인 자세로 착석하고 있을 때에는 제2 검지전극(12)의 (2)의 검출값(ΔC)이 소정의 임계값보다 작은 검출값의 범위(β) 내에 들어간다.

한편 탑승자 자세검지장치(100)로 검출되는 검출값(ΔC)은 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 좌석(40)에 착석한 탑승자(48)의 머리부(49)가 좌우방향(예를 들면 X방향)으로 흔들렸을 경우, 탑승자(48)의 머리부(49)의 좌우방향(X방향)의 위치와, 제1 및 제2 검지전극(11, 12)의 검출값(ΔC)에 기초해서 산출되는 보정값(규격화 검출값(전후))의 관계는, 전후방향의 위치 차이에 의한 검출값의 어긋남이 있어도 근사적으로 나타난다.

이와 같이, 상술한 규격화 검출값(전후)은 머리부(49)의 좌우방향의 위치 차이에 의한 영향이 적다. 이 때문에 탑승자(48)의 좌우방향의 어긋남에 의해 거의 차이가 생기지 않아, 제1 검지전극(11)의 (1)의 검출값(ΔC)과 제2 검지전극(12)의 (2)의 검출값(ΔC)에 의해 탑승자(48)의 전후방향(Y방향)의 자세를 검지할 수 있게 된다.

또한 탑승자(48)의 머리부(49)가 제1 및 제2 검지전극(11, 12)의 중간위치 아래쪽 근방에 있을 때는, 검출값(ΔC)은 제1 검지전극(11)의 (1)의 검출값(ΔC)과 제2 검지전극(12)의 (2)의 검출값(ΔC)의 중간값의 범위(γ) 내에 들어간다. 따라서 2개의 검지전극(11, 12)을 이용한 간단한 구성으로 탑승자(48)의 착석자세를 검지할 수 있다.

이와 같이 각 검지전극(11, 12)에서 탑승자(48)의 머리부(49)까지의 거리는 각 검출값(ΔC)을 이용해서 구할 수 있으므로, 주지의 거리 연산법 등을 이용해서 머리부(49)의 전후방향의 위치를 정확하게 검출할 수 있다. 여기서 이 검출값(ΔC)은 예를 들면 머리부(49)의 크기에 변화가 있었다고 해도 전후방향에 있어서는 거의 영향이 없기 때문에, 상술한 방식으로 머리부(49)의 위치를 판정하는 것이 가능하다.

한편 제1 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치(100)는 제1 및 제2 검지전극(11, 12)을 전환 스위치(SW1, SW2)를 통해 1개의 정전용량 검지회로(21)에 접속하고, CPU(29)로부터의 전환 제어에 의해 전환 스위치(SW1, SW2)를 전환하여, 각 검지전극(11, 12)에서 검지된 정전용량값을 이용해서 탑승자(48)의 착석자세를 판정했지만, 예를 들면 각 검지전극(11, 12)에 대하여 각각 접속되는 정전용량 검지회로(21)를 구비하도록 구성해도 된다. 단, 이 경우에는 하나의 검지전극에 의해 정전용량을 검지하는 중(측정중)에 다른 검지전극의 전위가 변화되면 그 영향을 받기 때문에, 각 정전용량 검지회로(21)는 동기시킬 필요가 있다.

여기서 정전용량 검지회로(21)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 각 검지전극(11, 12)과 머리부(49) 사이의 정전용량에 따라 듀티비가 변화되는 펄스 신호를 생성하는 동시에 평활화하여 검지신호를 출력한다. 즉, 정전용량(C)에 따라 듀티비가 변화되는 것이며, 예를 들면 일정 주기의 트리거 신호(TG)를 출력하는 트리거 신호 발생회로(101)와, 입력단에 접속된 정전용량(C)의 크기에 따라 듀티비가 변화되는 펄스 신호(Po)를 출력하는 타이머 회로(102)와, 이 펄스 신호(Po)를 평활화하는 로우 패스 필터(LPF)(103)를 구비하여 구성되어 있다.

타이머 회로(102)는 예를 들면 2개의 비교기(201, 202)와, 이 비교기(201, 202)들의 출력이 각각 리셋 단자(R) 및 셋트 단자(S)에 입력되는 RS 플립플롭 회로(이하 'RS-FF'라고 부름)(203)와, 이 RS-FF(203)의 출력 DIS를 LPF(103)에 출력하는 버퍼(204)와, RS-FF(203)의 출력 DIS로 온/오프 시키는 트랜지스터(205)를 구비하여 구성되어 있다.

비교기(202)는 트리거 신호 발생회로(101)에서 출력되는 도 6에 나타내는 것과 같은 트리거 신호(TG)를, 저항(R1, R2, R3)에 의해 분할된 소정의 임계값(Vth2)과 비교해서 트리거 신호(TG)에 동기한 셋트 펄스를 출력한다. 이 셋트 펄스는 RS-FF(203)의 Q 출력을 셋트한다.

이 Q 출력은 디스차지 신호(DIS)로서 트랜지스터(205)를 오프 상태로 하고, 검지전극(11(12)) 및 그라운드 사이를, 이 검지전극들의 대접지 정전용량(C) 및 입력단과 전원 라인 사이에 접속된 저항(R4)에 의한 시상수로 정해지는 속도로 충전한다. 이로 인해 입력 신호(Vin)의 전위가 정전용량(C)에 의해 정해지는 속도로 상승한다.

입력 신호(Vin)가 저항(R1, R2, R3)으로 정해지는 소정의 임계값(Vth1)을 넘으면, 비교기(201)의 출력이 반전하여 RS-FF(203)의 출력을 반전시킨다. 이 결과, 트랜지스터(205)가 온 상태가 되고, 검지전극(11(12))에 축적된 전하가 트랜지스터(205)를 통해 방전된다.

따라서 이 타이머 회로(102)는 도 6에 나타내는 바와 같이, 검지전극(11(12)) 및 접근한 인체(48)의 머리부(49) 사이의 정전용량(C)에 기초한 듀티비로 발진하는 펄스 신호(Po)를 출력한다. LPF(103)는 이 출력을 평활화함으로써, 도 6에 나타내는 것과 같은 직류의 검지신호(Vout)를 출력한다. 한편 이 도 6에서 실선으로 나타내는 파형과 점선으로 나타내는 파형은 전자가 후자보다 정전용량이 작은 것을 나타내고 있으며, 예를 들면 후자가 물체 접근 상태를 나타내고 있다.

한편 상술한 제1 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치(100)에 있어서, 검지된 정전용량에 기초하여 인체(48)의 머리부(49) 위치를 이용해서 착석자세를 판정하는 회로부(20)의 구성으로서, 정전용량 검지회로(21)가 저항과 콘덴서에 의해 출력 펄스의 듀티비가 변화되는 정전용량 C(Capacitance)을 전압 V(Voltage)로 변환하는 C-V 변환형의 주지의 타이머 IC를 이용하는 것을 이용해서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

즉, 예를 들어 정현파를 인가하여 정전용량값에 의한 전압 변화 혹은 전류값으로부터 직접 임피던스를 측정하는 방식, 측정하는 정전용량을 포함시켜서 발진회로를 구성하여 발진 주파수를 측정하는 방식, RC 충방전 회로를 구성해서 충방전 시간을 측정하는 방식, 기지의 전압으로 충전한 전하를 기지의 용량으로 이동해서 그 전압을 측정하는 방식, 또는 미지의 용량에 기지의 전압으로 충전하고 그 전하를 기지 용량으로 이동시키는 것을 복수회 행하여, 기지 용량이 소정 전압에 충전될 때까지의 횟수를 측정하는 방식 등이 있으며, 검출한 정전용량값에 임계값을 마련하거나, 또는 정전용량의 신호 파형을 해석하여 해당하는 정전용량 파형이 되었을 때에 트리거로 하는 등의 처리를 행함으로써 스위치로서 기능시켜도 된다.

또한 제1 실시형태에서는 정전용량 검지회로(21)가 C-V 변환형에 의해 정전용량을 전압으로 변환하여 정전용량을 검출하는 것을 전제로 했지만, 전기적으로 혹은 소프트웨어로서 취급하기 쉬운 데이터로 변환할 수 있는 구성이어도 되고, 예를 들면 펄스 폭으로 변환하거나 직접 디지털값으로 변환하거나 해도 된다.

또한 제1 실시형태에서는 정전용량 검지회로(21)가 C-V 변환형인 것을 이용해서 설명했지만, 예를 들면 다음과 같은 것이어도 된다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 이 예의 정전용량 검지회로(21)는 차동 동작형으로 구성되어 있다.

이로 인해 이른바 커먼 모드 노이즈(common-mode noise)를 제거하면서 회로 내의 온도 특성 등을 캔슬할 수 있다. 여기서는 상술한 기지의 전압으로 충전한 전하를 기지의 용량으로 이동하여 그 전압을 측정하는 방식을 채용한 차동 동작형의 회로예를 설명한다.

먼저, 예를 들어 차동 증폭기(28)의 플러스측 입력단에 제1 검지전극(11)을 접속하고, 마이너스측 입력단에 제2 검지전극(12)을 접속하여, 검지전극(11)의 정전용량(C)으로부터 검지전극(12)의 정전용량(C)을 감산하고, 그 출력값을 컴퍼레이터(comparator) 등으로 임계값과 비교해서 머리부(49)의 위치를 검출하도록 해도 된다. 한편 플러스측 입력단과 마이너스측 입력단에 접속하는 검지전극의 구성을 바꾸어도 된다.

이러한 정전용량 검지회로(21)의 동작의 일례로서는, 예를 들어 스위치(S1)가 오픈(OFF)이고, 스위치(S2)가 접지(GND)되고, 스위치(S3)가 클로즈(ON)되어 있을 때에, 스위치(S3)를 오픈(OFF)으로 하고, 스위치(S2)를 Vr로 전환하고, 스위치(S1)를 연산 증폭기의 반전 입력에 접속하면, 정전용량 C1과 Cf에 C1Vr이 충전되고, 정전용량 C2와 Cf에 C2Vr이 충전된다.

그리고 스위치(S1)를 오픈(OFF) 및 스위치(S2)를 접지(GND)한 후에, 스위치(S1)를 접지(GND)했을 때의 전압(V)을 측정한다. 이때의 전압은 예를 들면 V/Vr={(Cf+C1)/Cf}-{(Cf+C2)/Cf}가 되고, 정전용량(C1)과 정전용량(C2)의 비율에 따른 전압이 출력되게 된다. 이로 인해, 마찬가지로 머리부(49)의 위치를 검출할 수 있다.

한편 차량(1)의 차실 천장부(2)의 내부나 좌석(40)에는 금속 부재가 이용되는 경우가 많아, 좌석(40)을 움직여서 탑승자(48)가 자세를 변화시키거나 하면 각 검지전극(11, 12)과 탑승자(48)의 위치 관계가 변화되고, 이러한 외부환경 변화에 의한 정전용량값을 검출해 버려서 오작동으로 이어지는 경우가 있다.

이러한 영향을 가능한 한 받지 않도록 하기 위해, 도시는 생략하지만, 상술한 실드부(18, 19)와 함께, 상기 정전용량변화를 억제하는 보조전극(실드전극)을 각 검지전극(11, 12)의 근방 위치에 마련하도록 해도 된다.

이 경우, 각 실드전극에는 각각 제1 및 제2 검지전극(11, 12)과 동등한 전위가 부여되어 있으면 된다. 동등한 전위는 상기 실드 구동회로(23)일 때와 마찬가지로, 예를 들면 각 검지전극(11, 12)에 가해지는 전위로부터 높은 입력 임피던스로 1배의 앰프(버퍼)를 통해 생성하도록 해도 되고, 도 7에 나타낸 정전용량 검지회로(21)의 경우에는 연산 증폭기의 비반전 입력 부분을 실드전극에 부여하도록 해도 된다.

한편 이후의 설명에 있어서, 이미 설명한 부분과 중복되는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 여기서는 제1 검지전극(11)이 좌석(40) 측방의 차실 천장부(2)(도시하지 않음)에 배치되어 있는 점이 앞선 예와 다르다. 이와 같이 구성함으로써, 사이드 에어백(47)의 전개 범위(도시하지 않음)를, 탑승자(48)의 머리부(49)의 좌우방향(X방향)의 위치에 기초한 자세정보에 의해, 마찬가지로 적절히 조정해서 제어할 수 있다.

상술한 제1 실시형태에서는 검출값을 정전용량값으로 했지만, 좌석(40)에 탑승자(48)가 착석하지 않았을 때의 정전용량을 초기 용량으로서 측정해 두고, 그 초기 용량으로부터의 증가분을 검출값으로 취급해도 된다. 이상 기술한 바와 같이, 제1 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치(100)는 각 검지전극(11, 12)을 가지는 정전용량 센서부(10)와 회로부(20)라는 매우 단순하고 저렴한 구성에 의해, 탑승자(48)의 자세(착석자세)를 검지하고, 그 자세정보를 에어백의 전개 제어 등에 이용할 수 있다.

다음으로 본 발명에 따른 탑승자 자세검지장치 및 탑승자 자세검지방법의 제2 실시형태를 상세하게 설명한다. 한편 이후에 있어서, 앞선 제1 실시형태에서 설명한 작용 효과나 구성 등에 대해서는 설명을 생략한다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 제2 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치(100)는 예를 들면 차량(1)의 좌석(40) 위쪽에 있는 차실 천장부(2)에, 예를 들어 좌석(40)에 앉은 탑승자(48)의 머리부(49)의 평면상의 위치를 검지 가능하도록 배치된 3개의 검지전극(제1 검지전극(11), 제2 검지전극(12), 제3 검지전극(13))을 가지는 정전용량 센서부(10)와, 이 정전용량 센서부(10)로부터의 출력을 이용해서, 좌석(40)에 착석한 탑승자(48)의 머리부(49) 위치에 기초한 착석자세를 판정하는 회로부(20)를 구비하여 구성되어 있다.

정전용량 센서부(10)의 각 검지전극(11∼13)은 예를 들면 제1 검지전극(11)이 차량(1)의 전방측의 정점이 되고, 제2 및 제3 검지전극(12, 13)이 좌석(40)상의 차량(1)의 좌우방향으로 떨어져서 배치되어, 각 검지전극(11∼13)을 직선적으로 연결하면 삼각형 평면형상(예를 들면 제1 검지전극(11)을 전방측의 정점으로 하는 이 등변 삼각형)이 되도록 차실 천장부(2)의 내부 혹은 차실 내측 표면에 배치되어 있다. 그리고 정전용량 센서부(10)는 탑승자(48)의 머리부(49)와 차실 천장부(2)(구체적으로는 검지전극(11∼13)) 사이의 정전용량을 검지한다. 보다 구체적으로는, 정전용량 센서부(10)는 탑승자(48)의 머리부(49)의 정수리부와 검지전극(11∼13) 사이의 정전용량을 검지한다.

또한 각 검지전극(11∼13)은 예를 들면 각각 전환 스위치(SW1, SW2, SW3)를 통해 회로부(20)의 정전용량 검지회로(21)와 접속되는 동시에, 이들 각 전환 스위치(SW1∼SW3)를 통해 실드 구동회로(23)와 접속되어 있다. 회로부(20)의 CPU(29)는 각 전환 스위치(SW1∼SW3)의 전환 동작을 전환 제어 신호를 출력하여 제어하고, 구체적으로는, 본 예의 탑승자 자세검지장치(100)에서는 다음과 같은 전환 제어가 이루어진다.

즉, CPU(29)로부터의 전환 제어 신호에 의해, 예를 들면 전환 스위치(SW1)가 제1 검지전극(11)과 정전용량 검지회로(21)가 접속되도록 전환되었을 경우, 전환 스위치(SW2 및 SW3)는 제2 검지전극(12) 및 제3 검지전극(13)이 실드 구동회로(23)와 접속되도록 전환된다.

또한 예를 들어 전환 스위치(SW2)가 제2 검지전극(12)과 정전용량 검지회로(21)가 접속되도록 전환된 경우에는, 전환 스위치(SW1 및 SW3)는 제1 검지전극(11) 및 제3 검지전극(13)이 실드 구동회로(23)와 접속되도록 전환된다.

또한 예를 들어 전환 스위치(SW3)가 제3 검지전극(13)과 정전용량 검지회로(21)가 접속되도록 전환된 경우에는, 전환 스위치(SW1 및 SW2)는 제1 검지전극(11) 및 제2 검지전극(12)이 실드 구동회로(23)와 접속되도록 전환된다. 이와 같이, CPU(29)는 각 검지전극(11∼13)과 정전용량 검지회로(21)가 택일적으로 접속되었을 때(순번대로 전환되어 접속되었을 때)의, 각각의 검출된 정전용량값에 기초해서 탑승자(48)의 착석자세를 판정한다. 그 밖의 구성이나 작용 효과는 앞선 제1 실시형태에서 설명한 것과 같기 때문에 설명을 생략한다.

이 제2 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치(100)는 예를 들면 도 10에 나타내는 것과 같이 동작한다. 한편 도 10의 그래프 (1), (2), (3)은 각각 제1∼제3 검지전극(11∼13)과 대응하고 있다. 도 10(a)에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 탑승자(48)가 좌석(40)에 대하여 차량(1)의 전방 우측쪽에 착석하고 있을 경우에는 제1 검지전극(11)의 (1)의 검출값(ΔC)이, 제2 검지전극(12)의 (2)의 검출값(ΔC)이나 제3 검지전극(13)의 (3)의 검출값(ΔC)보다 크기 때문에, 탑승자(48)의 머리부(49)(예를 들면 정수리부, 이하 동일) 위치가 제1 검지전극(11)의 아래쪽 근방(즉, 좌석(40)의 전방)에 있음을 알 수 있다.

또한 제2 검지전극(12)의 (2)의 검출값(ΔC)과 제3 검지전극(13)의 (3)의 검출값(ΔC)을 비교하면, 제2 검지전극(12)의 (2)의 검출값(ΔC)쪽이 크기 때문에, 탑승자(48)의 머리부(49) 위치는 제2 검지전극(12)의 아래쪽 근방(즉, 우측)에 가까운 위치에 있음을 알 수 있다. 즉, 이와 같이 제1∼제3 검지전극(11∼13)의 검출값(ΔC)을 비교함으로써, 이 경우에는 탑승자(48)의 착석자세가 좌석(40)의 우측 전방에 있음을 알 수 있다.

한편 도 10(b)에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 탑승자(48)가 좌석(40)에 보통의 상태로 기대서 중앙에 착석하고 있을(즉, 좌석(40)의 형상에 맞는 통상 기본이 되는 자세로 착석하고 있을) 경우에는, 제2 검지전극(12)의 (2) 및 제3 검지전극(13)의 (3)의 검출값(ΔC)이 제1 검지전극(11)의 (1)의 검출값(ΔC)보다 커진다. 이 때문에 탑승자(48)의 머리부(49) 위치가 제2 검지전극(12) 및 제3 검지전극(13)의 아래쪽(즉, 좌석(40)에 기대서 중앙 위치에 착석하고 있음)에 있음을 알 수 있다.

이와 같이, 각 검지전극(11∼13)에서 탑승자(48)의 머리부(49)까지의 거리는 각 검출값(ΔC)을 이용해서 구할 수 있으므로, 주지의 삼각 측량법 등을 이용해서 머리부(49)의 위치를 검출할 수 있다. 그러나 검출값(ΔC)과 머리부(49)의 거리와의 관계는, 탑승자(48)의 머리부(49)의 크기나 차실 천장부(2)와의 사이의 거리 등에도 의존하기 때문에, 제2 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치(100)에서는, 또한 상술한 삼각 측량법 이외에 이하의 처리를 실행하여 머리부(49)의 위치를 정확하게 산출하도록 하고 있다.

즉, 제2 실시형태의 탑승자 자세검지장치(100)에서는 가령 머리부(49)의 크기에 변화가 있었다고 해도 정확하게 머리부(49)의 위치를 검출할 수 있도록 다음과 같은 연산 처리를 행하고 있다. 먼저, 상술한 동작에 의해 얻어진, 머리부(49)의 전후 위치를 회로부(20)에 구비된 도시하지 않은 RAM, ROM 등의 기억수단에 파라미터로서 기억해 둔다. 한편 검출값(ΔC)은 처리의 간소화 및 정확한 위치검출을 위해, 보정값=제2 검지전극(12)의 검출값/(제2 검지전극(12)의 검출값+제3 검지전극(13)의 검출값)으로 한 식을 이용한 보정 연산 처리에 이용한다.

예를 들면 도 11(a)에 나타내는 바와 같이, 좌석(40)에 착석한 탑승자(48)의 머리부(49)가 좌우방향(예를 들면 X방향)으로 흔들렸을 경우, 탑승자(48)의 머리부(49)의 좌우방향(X방향)의 위치와, 제2 및 제3 검지전극(12, 13)의 검출값(ΔC)에 기초해서 산출되는 보정값(규격화 검출값(좌우))의 관계는 도 11(b)에 나타내는 그래프와 같이, 전후방향의 위치 차이에 의한 검출값의 어긋남이 있어도 근사적으로 나타난다. 도 10(a) 및 도 10(b)에 나타내는 바와 같이, 각 검지전극(11∼13)을 직선적으로 연결하면 제1 검지전극(11)을 전방측의 정점으로 하는 이등변 삼각형이 되도록 각 검지전극(11∼13)이 배치되어 있는 탑승자 자세검지장치에서는 도 11(b)에 나타내는 바와 같이, 상술한 규격화 검출값(좌우)은 머리부(49)의 전후방향의 위치 차이에 의한 영향이 적다.

다음으로 이와 같이 해서 판정한 좌우방향의 위치 정보를 상술한 바와 같이 파라미터로서 기억해 두고, 또한 검출값(ΔC)을 이용해서 보정값=(제1 검지전극(11)의 검출값/{제1 검지전극(11)의 검출값+(제2 검지전극(12)의 검출값+제3 검지전극(13)의 검출값)/2})로 한 식을 이용한 보정 연산 처리를 실행하고 있다.

예를 들면 도 12(a)에 나타내는 바와 같이, 좌석(40)에 착석한 탑승자(48)의 머리부(49)가 전후방향(예를 들면 Y방향)으로 흔들렸을 경우, 탑승자(48)의 머리부(49)의 전후방향(Y방향)의 위치와, 각 검지전극(11∼13)의 검출값(ΔC)에 기초해서 산출되는 보정값(규격화 검출값(전후))의 관계는 도 12(b)에 나타내는 그래프와 같이 나타난다.

도 10(a) 및 도 10(b)에 나타내는 바와 같이, 각 검지전극(11∼13)을 직선적으로 연결하면 제1 검지전극(11)을 전방측의 정점으로 하는 이등변 삼각형이 되도록 각 검지전극(11∼13)이 배치되어 있는 탑승자 자세검지장치에서는 도 12(b)에 나타내는 바와 같이, 상술한 규격화 검출값(전후)은 머리부(49)의 좌우방향의 위치 차이(예를 들면 우측, 중앙, 좌측 등)에 의해 달라져 버린다. 그러나 도 11을 이용해서 설명한 결과에 기초하여 좌우방향의 위치를 결정한 후, 규격화 검출값(전후)을 반영시키면, 머리부(49)의 전후방향의 위치를 정확하게 판정할 수 있다.

한편 도 10을 이용해서 설명한 삼각 측량법에 따르지 않고, 상술한 이론식에 의한 보정 연산 처리를 머리부(49)(정수리부)의 검출의 주처리로서 채용하고, 직접 머리부(49)의 정수리부의 위치를 검출하도록 구성해도 된다. 이와 같이 하면, 머리부(49)보다도 보다 '점'에 가까운 정수리부를 직접 검출하여, 처리를 적게 하면서 더욱 정확하게 위치를 얻을 수 있으므로 바람직하다.

한편 제2 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치(100)는 제1∼제3 검지전극(11∼13)을 전환 스위치(SW1∼SW3)를 통해 1개의 정전용량 검지회로(21)에 접속하고, CPU(29)로부터의 전환 제어에 의해 전환 스위치(SW1∼SW3)를 전환하여, 각 검지전극(11∼13)으로 검지된 정전용량값을 이용해서 탑승자(48)의 착석자세를 판정했지만, 예를 들면 각 검지전극(11∼13)에 대하여 각각 정전용량 검지회로(21)를 구비하도록 구성해도 된다. 단, 이 경우에도 하나의 검지전극에 의해 정전용량을 검지하는 중(측정중)에 다른 검지전극의 전위가 변화되면 그 영향을 받기 때문에, 각 정전용량 검지회로는 동기시킬 필요가 있다.

또한 정전용량 검지회로(21)를 다음과 같이 구성할 수도 있다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 이 예의 정전용량 검지회로(21)는 차동 동작형으로 구성되어 있으며, 커먼 모드 노이즈를 제거하면서 회로 내의 온도 특성 등을 캔슬할 수 있다. 여기서는 상술한 기지의 전압으로 충전한 전하를 기지의 용량으로 이동하여 그 전압을 측정하는 방식을 채용한 차동 동작형의 회로예를 설명한다.

먼저, 예를 들어 플러스측 입력단에 제1 검지전극(11)을 접속하고, 마이너스측 입력단에 제2 및 제3 검지전극(12, 13)을 접속하여, 제1 검지전극(11)의 정전용량(C1)으로부터 제2 및 제3 검지전극(12, 13)의 정전용량(C2+C3)의 합계값을 감산하고, 그 출력값을 컴퍼레이터 등으로 임계값과 비교해서 머리부(49)의 위치를 검출하도록 해도 된다. 당연히, 플러스측 입력단과 마이너스측 입력단에 접속하는 검지전극의 구성을 바꾸면, 머리부(49)의 전후방향 및 좌우방향의 위치를 검출할 수 있다.

이러한 정전용량 검지회로(21)의 동작의 일례로서는, 예를 들어 스위치(S1)가 오픈(OFF)이고, 스위치(S2)가 접지(GND)되고, 스위치(S3)가 클로즈(ON)되어 있을 때에, 스위치(S3)를 오픈(OFF)으로 하고, 스위치(S2)를 Vr로 전환하고, 스위치(S1)를 연산 증폭기의 반전 입력에 접속하면, 정전용량 C1과 Cf에 C1Vf가 충전되고, 정전용량 C2, C3와 Cf에 (C2+C3)Vr이 충전된다.

그리고 스위치(S1)를 오픈(OFF) 및 스위치(S2)를 접지(GND)한 후에, 스위치(S1)를 접지(GND)했을 때의 전압(V)을 측정한다. 이때의 전압은 예를 들면 V/Vr={(Cf+C1)/Cf}-{(Cf+C2+C3)/Cf}가 되고, 정전용량(C1)과 정전용량(C2, C3)의 비율에 따른 전압이 출력되게 된다. 이로 인해, 마찬가지로 머리부(49)의 위치를 검출할 수 있다.

또한 검지전극을 다음과 같이 배치할 수도 있다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 여기서는 우측 제1 검지전극(11a)과, 좌측 제1 검지전극(11b)을 구비하고, 각 검지전극(11a, 11b, 12, 13)을 직선적으로 연결하면, 차량(1)의 전후방향 및 좌우방향에 있어서 각각 변을 형성하는 사각형 평면형상으로 차실 천장부(2)에 배치한 점이 앞선 예와 다르다.

이와 같이 하면, 더욱 높은 정밀도로 좌석(40)에 착석한 인체(48)의 머리부(49) 위치에 기초해서 인체(48)의 착석자세를 판정하는 것이 가능해진다. 한편 여기서는 검지전극을 4개로 했지만, 예를 들면 5개로 하거나 그 이상 배치해도 비용적으로 다소 높아지는 정도로 검출 정밀도를 향상시킬 수 있으므로 더욱 유효하다. 또한 주로 도 10∼도 12를 이용해서 설명한 배치 양태도, 예를 들어 제1 검지전극(11)이 차량(1)의 후방측의 1개의 정점이 되는 이등변 삼각형이 되도록 변경하는 것도 가능하다.

이상 기술한 바와 같이, 제2 실시형태에 따른 탑승자 자세검지장치(100)는 각 검지전극(11∼13) 등을 가지는 정전용량 센서부(10)와 회로부(20)라는 매우 단순하고 저렴한 구성에 의해, 높은 정밀도로 탑승자(48)의 자세(착석자세)를 검지하고, 그 자세정보를 에어백의 전개 제어 등에 이용하는 것이 가능하게 된다.

1 차량
2 차실 천장부
10 정전용량 센서부
11 제1 검지전극
11a 우측 제1 검지전극
11b 좌측 제1 검지전극
12 제2 검지전극
13 제3 검지전극
18, 19 실드부
20 회로부
21 정전용량 검지회로
22 A/D 변환기
23 실드 구동회로
29 CPU
40 좌석
48 탑승자(인체)
49 머리부
100 탑승자 자세검지장치

Claims

차량의 좌석 위쪽의 차실(車室) 천장부에, 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지 가능하도록 2개 배치되어, 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지하는 검지전극과,
상기 검지전극과 각각 접속되며, 각 검지전극으로부터의 검지신호에 기초해서 상기 인체의 머리부 위치를 검출하는 검출회로와,
상기 검출회로로부터의 검출 결과에 따라 상기 인체의 착석자세를 판정하는 자세판정회로를 구비한 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
제1항에 있어서,
상기 검지전극 중 한쪽은 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 좌석 전방의 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지 가능하도록, 다른쪽은 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 좌석 바로 위의 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지 가능하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
제1항에 있어서,
상기 검지전극 중 한쪽은 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 좌석 측방의 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지 가능하도록, 다른쪽은 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 좌석 바로 위의 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지 가능하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출회로는, 각 검지전극과 각각 일대일로 접속되며, 각 검지전극에 의해 검지된 정전용량을 전압으로 변환하는 C-V 변환형의 복수의 정전용량 검지회로를 가지는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출회로는 각 검지전극에 의해 검지된 정전용량을 전압으로 변환하는 C-V 변환형의 정전용량 검지회로를 가지며,
상기 정전용량 검지회로는 스위치 수단을 통해 각 검지전극에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
제5항에 있어서,
상기 검지전극 중, 하나의 검지전극을 실드 구동하는 실드 구동회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
제6항에 있어서,
상기 검출회로는 정전용량을 검지하는 검지전극을 상기 정전용량 검지회로에 접속하는 동시에, 다른 검지전극을 상기 실드 구동회로에 접속하도록 상기 스위치 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
차량의 좌석 위쪽의 차실 천장부에, 소정의 평면상의 위치를 검지 가능하도록 적어도 3개 배치되어, 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지하는 검지전극과,
상기 검지전극과 각각 접속되며, 각 검지전극으로부터의 검지신호에 기초해서 상기 인체의 머리부 위치를 검출하는 검출회로와,
상기 검출회로로부터의 검출 결과에 따라 상기 인체의 착석자세를 판정하는 자세판정회로를 구비한 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
제8항에 있어서,
상기 검출회로는 상기 검지전극과 각각 전환 스위치를 통해 접속되어 있고,
상기 검지전극과 각각 상기 전환 스위치를 통해 접속되며, 각 검지전극에 대하여 소정의 전압을 출력하는 구동회로를 더 구비하며,
상기 자세판정회로는 상기 검지전극 중 하나의 검지전극이 택일적으로 상기 검출회로와 접속될 때에, 다른 검지전극이 상기 구동회로와 접속되도록 상기 전환 스위치의 전환 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 검출회로는 상기 각 검지전극의 정전용량값으로부터 직접 상기 인체의 머리부 위치를 검출한 후에, 상기 머리부 위치의 X방향의 보정값과, 상기 머리부 위치의 Y방향의 보정값을 상기 각 검지전극의 정전용량값으로부터 구하고, 그 보정값들에 기초해서 또한 상기 자세판정회로에 있어서 상기 인체의 착석자세를 판정하기 위해 필요한 보정 연산 처리를 더 실행하는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검지전극은 상기 차량의 전방측에 1개의 정점이 존재하는 삼각형 평면형상으로 상기 차실 천장부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검지전극은 상기 차량의 후방측에 1개의 정점이 존재하는 삼각형 평면형상으로 상기 차실 천장부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 검지전극은 상기 차량의 전후방향 및 좌우방향에 있어서 각각 변을 형성하는 사각형 평면형상으로 상기 차실 천장부에 4개 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출회로는 각 검지전극에 의해 검지된 정전용량을 전압으로 변환하는 C-V 변환형의 정전용량 검지회로를 가지는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
제1항 내지 제3항, 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출회로는 차동 동작형의 정전용량 검지회로를 가지며,
각 검지전극의 근방에 상기 검지전극과는 역상(逆相)의 상기 정전용량 검지회로의 입력 단자에 접속된 보조전극이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자세판정회로는 판정한 상기 인체의 착석자세에 관한 정보를, 상기 차량에 탑재된 에어백의 전개를 제어하는 기능을 포함하는 ECU에 출력하는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검지전극의 이면측 및 주위의 양쪽 또는 어느 한쪽에, 상기 검지전극과 전기적으로 절연된 실드부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
제17항에 있어서,
상기 실드부는 상기 검지전극과 동전위가 부여되어 있는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출회로는 미리 상기 좌석에 인체가 착석하지 않았을 때의 정전용량값을 기억하는 기억수단을 구비하고,
상기 인체가 착석했을 경우에 상기 기억수단에 기억된 상기 정전용량값으로부터의 증가량을 검출값으로 해서 검출 결과를 출력하는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지장치.
차량의 좌석 위쪽의 차실 천장부에, 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지 가능하도록 2개 배치된 검지전극에 의해, 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지하고,
검지된 정전용량을 나타내는 각 검지전극으로부터의 검지신호에 기초해서 상기 인체의 머리부 위치를 검출하고,
검출된 상기 머리부 위치를 기준으로 해서 상기 인체의 착석자세를 판정하는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지방법.
차량의 좌석 위쪽의 차실 천장부에, 평면상의 위치를 검지 가능하도록 적어도 3개 마련된 검지전극에 의해, 상기 좌석에 착석한 인체의 머리부와 상기 차실 천장부 사이의 정전용량을 검지하고,
검지된 정전용량을 나타내는 각 검지전극으로부터의 검지신호에 기초해서 상기 인체의 머리부 위치를 검출하고,
검출된 상기 머리부 위치를 기준으로 해서 상기 인체의 착석자세를 판정하는 것을 특징으로 하는 탑승자 자세검지방법.