乗員姿勢検知装置およびエアバッグ展開制御装置
【課題】車両の座席に着座した乗員およびその姿勢を正確に検知する。
【解決手段】乗員姿勢検知装置１００は、車両１のインストルメントパネル２に配置された第１静電容量センサ部１０と、車室天井部３に配置された第２静電容量センサ部２０と、回路部３０とを備え、各静電容量センサ部１０，２０は、センサ電極１１の検知面がそれぞれ検知領域ＤＺに向くように配置されている。第１および第２静電容量センサ部１０，２０は、センサ電極１１、シールド電極１２および補助電極１３を備える。センサ電極１１のみで検出された第１の静電容量値Ｃ１とセンサ電極１１および補助電極１３で検出された第２の静電容量値Ｃ２とを用いて指向性を設定し、インストルメントパネル２および車室天井部３の表面上に検知範囲Ｚ１，Ｚ２を形成して検知領域ＤＺ内に乗員の体幹部４８や頭部４９があるか否かを検出して着座姿勢を判定する。
【解決手段】乗員姿勢検知装置１００は、車両１のインストルメントパネル２に配置された第１静電容量センサ部１０と、車室天井部３に配置された第２静電容量センサ部２０と、回路部３０とを備え、各静電容量センサ部１０，２０は、センサ電極１１の検知面がそれぞれ検知領域ＤＺに向くように配置されている。第１および第２静電容量センサ部１０，２０は、センサ電極１１、シールド電極１２および補助電極１３を備える。センサ電極１１のみで検出された第１の静電容量値Ｃ１とセンサ電極１１および補助電極１３で検出された第２の静電容量値Ｃ２とを用いて指向性を設定し、インストルメントパネル２および車室天井部３の表面上に検知範囲Ｚ１，Ｚ２を形成して検知領域ＤＺ内に乗員の体幹部４８や頭部４９があるか否かを検出して着座姿勢を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等の車両の座席に着座した乗員の姿勢を検知する乗員姿勢検知装置およびエアバッグ展開制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両の高性能化に伴い、例えば衝突時に乗員を保護するためのエアバッグの展開を乗員の姿勢などに基づき制御するものとして、乗員検知システムおよび乗員検知方法（例えば、特許文献１（第６−１０頁、第１−９図）参照）が知られている。この乗員検知システムは、車両用のシート（座席）に対向するダッシュボードに配置したアンテナ電極と、アンテナ電極の周辺に微弱電界を発生させるための発振回路とを備える。
【０００３】
また、乗員検知システムは、微弱電界に基づいて流れる電流を検出する電流検出回路と、電流検出回路の出力信号に基づいてシートに着席している乗員とダッシュボードとの間の離隔距離を検知する制御回路と、衝突に基づいてエアバッグを展開させる機能を有するエアバッグ装置とを備える。
【０００４】
そして、この乗員検知システムは、制御回路の検知結果に基づくデータをエアバッグ装置に送信し、エアバッグ装置のエアバッグを展開可能な状態または展開不可能な状態のいずれか一方にセットするとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１４７４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に開示されている乗員検知システムでは、ダッシュボードに配置されたアンテナ電極および発振回路によって、アンテナ電極の周辺に微弱電界を発生させ、この微弱電界により測定された乗員とダッシュボードとの間の離隔距離に基づいてエアバッグを展開等する。このため、微弱電界の発生態様によっては乗員の身体の一部（例えば、足など）を誤検出してしまい、離隔距離の計算が不正確となったりエアバッグの展開動作が不安定となったりするおそれがあるという問題がある。
【０００７】
特に、エアバッグの展開動作においては、例えば乗員の座高の違いや座席での着座姿勢の違い（背もたれ部にもたれているか前屈みでいるか等）により、エアバッグ展開時の乗員に対する衝突事故を避けるため、より細かく正確な展開制御を行って安全性を確保する必要がある。
【０００８】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、車両の座席に着座した乗員およびその姿勢を正確に検知することができる乗員姿勢検知装置およびエアバッグ展開制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる乗員姿勢検知装置は、車両の座席の前方対向箇所および上方対向箇所の少なくとも一方に、前記座席に着座した人体の姿勢を検知するための検知領域に向けて検知面が存するように配置されたセンサ電極と、前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、少なくとも前記センサ電極が接続され、接続された電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、前記補助電極を前記検出回路に接続しない第１の接続状態と、前記補助電極を前記検出回路に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な切替スイッチと、前記第１の接続状態における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、前記人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段と、前記比較判定手段からの判定結果に応じて、前記人体の着座姿勢を判定する姿勢判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
前記切替スイッチは、例えば前記第１の接続状態のときに、前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている。
【００１１】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、前記切替スイッチは、例えば前記第１の接続状態のときに、前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている。
【００１２】
また、本発明にかかる乗員姿勢検知装置は、車両の座席の前方対向箇所および上方対向箇所の少なくとも一方に、前記座席に着座した人体の姿勢を検知するための検知領域に向けて検知面が存するように配置されたセンサ電極と、前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、前記センサ電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路と、前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続する第１の接続状態と、前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な切替スイッチと、前記第１の接続状態における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段と、前記比較判定手段からの判定結果に応じて、前記人体の着座姿勢を判定する姿勢判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明にかかる乗員姿勢検知装置は、車両の座席の前方対向箇所および上方対向箇所の少なくとも一方に、前記座席に着座した人体の姿勢を検知するための検知領域に向けて検知面が存するように配置されたセンサ電極と、前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、接続された電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、前記センサ電極を前記検出回路に接続する第１の接続状態と、前記センサ電極を前記検出回路に接続しない第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な第１切替スイッチと、前記センサ電極が前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記検出回路に接続せず、前記第１切替スイッチが前記第２の接続状態のときに前記補助電極を前記検出回路に接続するように切り替え可能な第２切替スイッチと、前記第１の接続状態の場合における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態の場合における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段と、前記比較判定手段からの判定結果に応じて、前記人体の着座姿勢を判定する姿勢判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
前記第１切替スイッチは、例えば前記第２の接続状態のときに前記センサ電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成され、前記第２切替スイッチは、例えば前記第１の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている。
【００１５】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与える、または前記センサ電極に前記補助電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、前記第１切替スイッチは、例えば前記第２の接続状態のときに前記センサ電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成され、前記第２切替スイッチは、例えば前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている。
【００１６】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、前記第１切替スイッチは、例えば前記第２の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成され、前記第２切替スイッチは、例えば前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている。
【００１７】
前記センサ電極に前記補助電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、前記第１切替スイッチは、例えば前記第２の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成され、前記第２切替スイッチは、例えば前記第１の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている。
【００１８】
前記補助電極は、例えば前記センサ電極を囲むように配置されている。
【００１９】
前記姿勢判定手段は、判定した前記人体の着座姿勢が、前記車両に搭載されたエアバッグの展開によって該エアバッグが前記人体に過度な衝撃を与えうる姿勢である場合に、前記着座姿勢に関する情報を、例えば前記車両に搭載されたエアバッグの展開を制御する機能を含むＥＣＵに対して出力する。
【００２０】
なお、前記前方対向箇所は車両のインストルメントパネルおよびステアリングホイールの少なくとも一方にあり、前記上方対向箇所は車両の車室天井部にある。
【００２１】
また、本発明にかかるエアバッグ制御装置は、上記発明にかかる乗員姿勢検知装置と、前記乗員姿勢検知装置によって判定された人体の着座姿勢に関する情報に基づいて、車両に搭載されたエアバッグの展開を制御するエアバッグ展開制御手段とを備えたエアバッグ展開制御装置であって、前記エアバッグ展開制御手段は、前記着座姿勢に関する情報が、前記エアバッグの展開によって該エアバッグが前記人体に過度な衝撃を与えうる姿勢であることを示す場合に、前記エアバッグを非展開に制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、車両の座席に着座した乗員およびその姿勢を正確に検知することができる乗員姿勢検知装置およびエアバッグ展開制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる乗員姿勢検知装置の全体構成の例を示す説明図である。
【図２】同乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図である。
【図３】同乗員姿勢検知装置の検知動作時における動作概念を説明するための説明図である。
【図４】同乗員姿勢検知装置の検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図５】同乗員姿勢検知装置の検知動作時における動作概念を説明するための説明図である。
【図６】同乗員姿勢検知装置による姿勢判定処理手順の例を示すフローチャートである。
【図７】同乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の他の例を示す説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態にかかる乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図である。
【図９】同乗員姿勢検知装置による姿勢判定処理手順の例を示すフローチャートである。
【図１０】同乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の他の例を示す説明図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態にかかる乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図である。
【図１２】同乗員姿勢検知装置の検知動作時における動作概念を説明するための説明図である。
【図１３】同乗員姿勢検知装置の第１検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図１４】同乗員姿勢検知装置の第１検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図１５】同乗員姿勢検知装置の第１検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図１６】同乗員姿勢検知装置の第２検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図１７】同乗員姿勢検知装置の第２検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図１８】同乗員姿勢検知装置の第２検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図１９】本発明のさらに他の実施形態にかかる乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図である。
【図２０】同乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、添付の図面を参照して、この発明にかかる乗員姿勢検知装置およびエアバッグ展開制御装置の好適な実施の形態について説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態にかかる乗員姿勢検知装置の全体構成の例を示す説明図、図２は同乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図である。図１に示すように、本実施形態にかかる乗員姿勢検知装置１００は、例えば車両１の座席４０の前方対向箇所であるインストルメントパネル２に配置され、主に座席４０に着座した人体（乗員）の体幹部４８を検知可能な第１静電容量センサ部１０と、例えば座席４０の上方対向箇所である車室天井部３に配置され、主に座席４０に着座した乗員の頭部４９を検知可能な第２静電容量センサ部２０とを備える。
【００２６】
また、乗員姿勢検知装置１００は、これら第１および第２静電容量センサ部１０，２０からの出力に基づいて、座席４０に着座した乗員の体幹部４８や頭部４９の位置に基づく着座姿勢を判定する回路部３０を備えて構成されている。回路部３０によって判定された乗員の着座姿勢に関する情報（以下、「姿勢情報」と呼ぶ。）は、例えば車両１に搭載されたエアバッグ（図示せず）の展開制御の機能を有する図示しないＥＣＵ（電子制御ユニット）等からなるエアバッグ展開制御装置に対して出力される。
【００２７】
なお、第１静電容量センサ部１０は、例えば座席４０が運転席である場合は、インストルメントパネル２ではなくステアリングホイール（図示せず）に設けられているとよい。また、乗員姿勢検知装置１００は、上記第１および第２静電容量センサ部１０，２０のうちのいずれか一方のみが設けられている構成であってもよい。
【００２８】
これら第１および第２静電容量センサ部１０，２０は、それぞれ例えばエアバッグの展開時に乗員が存すると危険であろう領域である検知領域ＤＺに向けて検知面が存するように配置され、図２に示すように、矩形平板状に形成されたセンサ電極１１と、このセンサ電極１１の裏面側に形成されたシールド電極１２と、センサ電極１１と同一平面上に形成されセンサ電極１１を囲うようなロの字状に形成された補助電極１３とをそれぞれ備えて構成されている。
【００２９】
各センサ電極１１および補助電極１３は、それぞれ互いに絶縁された状態で配置されている。また、シールド電極１２は、裏面側のセンサ感度を減少させるために、センサ電極１１よりも大きいことが好ましい。
【００３０】
センサ電極１１は、検知面側の検知領域ＤＺにある乗員の体幹部４８や頭部４９を検知する。シールド電極１２は、センサ電極１１の裏面側にてこれらが検知されないようにシールドする。補助電極１３は、センサ電極１１の検知面側における等静電容量線（面）を可変せしめ、第１および第２静電容量センサ部１０，２０に指向性を持たせるためのものである。なお、シールド電極１２は、上述した態様とともに併せて例えば補助電極１３の外周側に設けられていてもよい。
【００３１】
回路部３０は、第１および第２静電容量センサ部１０，２０とそれぞれ独立して（別系統で）接続され、例えばセンサ電極１１に直接接続されたＣ−Ｖ変換回路２１と、Ａ／Ｄ変換器２２と、ＣＰＵ２３とを備えて構成されている。ここでは、さらにシールド駆動回路１２を備え、補助電極１３の接続をＣ−Ｖ変換回路２１とシールド駆動回路２４とに切り替える切替スイッチＳＷが設けられている。
【００３２】
Ｃ−Ｖ変換回路２１は、センサ電極１１によって、またはセンサ電極１１および補助電極１３によって、それぞれ検知された静電容量（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）に変換する。Ａ／Ｄ変換器２２は、Ｃ−Ｖ変換回路２１からの電圧を示すアナログ信号をディジタル信号に変換する。
【００３３】
ＣＰＵ２３は、乗員姿勢検知装置１００全体の制御を司るとともに切替スイッチＳＷを制御したり、検知領域における検知対象物（体幹部４８や頭部４９）の検出（有無）を判定したり、さらにこの判定結果に基づいて乗員の着座姿勢を判定したりする。シールド駆動回路２４は、例えばシールド電極１２や補助電極１３をセンサ電極１１と同等の電位に駆動する。
【００３４】
なお、回路部３０は、ＣＰＵ２３の一時記憶領域として利用されるＲＡＭやデータ格納用のＲＯＭ等の記憶手段（図示せず）を備えて構成される。また、第１および第２静電容量センサ部１０，２０は、例えば図示しない基板上に形成されている。この基板としては、例えばフレキシブルプリント基板、リジッド基板およびリジッドフレキシブル基板のいずれの基板も採用することができる。
【００３５】
さらに、回路部３０は、第１および第２静電容量センサ部１０，２０の少なくとも一方が形成された基板の同一面側または裏面側に実装されて一体的に設けられていてもよい。この場合、回路部３０は、各静電容量センサ部１０，２０と対応するように複数設けられてもよい。
【００３６】
センサ電極１１、シールド電極１２および補助電極１３は、例えば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）、ガラスエポキシ樹脂、またはセラミック等の絶縁体からなる基板上にパターン形成された銅、銅合金またはアルミニウムや鉄等の金属部材（導電材）や電線などで構成することができる。
【００３７】
次に、このように構成された乗員姿勢検知装置１００の検知動作について説明する。まず、ＣＰＵ２３の制御により、切替スイッチＳＷがシールド駆動回路２４側に接続された場合の動作（動作１）について説明する。この動作１の場合、第１および第２静電容量センサ部１０，２０のセンサ電極１１、シールド電極１２および補助電極１３と回路部３０との接続状態は、図２に示すようになる。
【００３８】
すなわち、Ｃ−Ｖ変換回路２１にはセンサ電極１１のみが接続され、シールド電極１２および補助電極１３はシールド駆動回路２４に接続されるので、センサ電極１１のみによって検知対象物Ａ，Ｂとの静電容量ＣがＣ−Ｖ変換回路２１によって検出される。このとき、センサ電極１１の裏面側は、シールド駆動回路２４に接続されたシールド電極１２によって覆われた状態である。このため、センサ電極１１の裏面側のセンサ感度はほぼないに等しくなり、これは後述する動作２の場合も同様である。
【００３９】
また、両検知対象物Ａ，Ｂはセンサ電極１１からほぼ等しい距離に存する。しかし、シールド駆動回路２４に接続された補助電極１３の影響によって、上述した等静電容量線（面）Ｍが図３に示すような状態となり、検知対象物Ｂに対するセンサ感度が検知対象物Ａに対するセンサ感度よりも低下する。
【００４０】
この場合、図４（ａ）に示すように、センサ電極１１の中心部上付近に存する検知対象物Ａに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐ１は、補助電極１３からの電気力線Ｐ２（シールド）の影響が小さいといえる。だが、図４（ｂ）に示すように、センサ電極１１に対して外側に存する検知対象物Ｂに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐ１は、補助電極１３からの電気力線Ｐ２（シールド）の影響を受けやすいといえる。
【００４１】
このため、動作１においては、両検知対象物Ａ，Ｂはセンサ電極１１から同一距離に存するが、Ｃ−Ｖ変換回路２１によって検出される静電容量値は検知対象物Ａの方が検知対象物Ｂに比べて大きくなる。なお、このような動作１のときに検出された第１の静電容量値Ｃ１をＣＰＵ２３によって記憶手段に記憶しておく。
【００４２】
この動作１の場合、補助電極１３をシールド駆動回路２４に接続することによって、センサ電極１１の中心部のセンサ感度に対して、センサ電極１１の電極端（補助電極１３側の端部）のセンサ感度を下げることができる。これにより、第１および第２静電容量センサ部１０，２０に僅かな指向性を持たせることが可能となる。
【００４３】
ただし、この動作１においては、センサ電極１１の電極端のセンサ感度が僅かに低下する程度である。したがって、例えば図４（ｂ）に示す検知対象物Ｂよりはセンサ電極１１に近い位置に存する検知対象物Ｃ（図３参照）の静電容量値は、検知対象物Ａの静電容量値とほぼ等しくなってしまう。この際、等静電容量線（面）Ｍが図３に示すような状態となってしまう。このため、検知対象物Ａ，Ｃの違いを判別することができず、より強い指向性を持たせることができない状態であるといわざるを得ない。
【００４４】
次に、ＣＰＵ２３の制御により、切替スイッチＳＷがＣ−Ｖ変換回路２１側に接続された場合の動作（動作２）について説明する。この動作２の場合、第１および第２静電容量センサ部１０，２０のセンサ電極１１、シールド電極１２および補助電極１３の回路部３０との接続状態は、図５に示すようになる。
【００４５】
すなわち、Ｃ−Ｖ変換回路２１にセンサ電極１１および補助電極１３が接続されるので、これらセンサ電極１１および補助電極１３によって検知対象物Ａ，Ｂとの静電容量がＣ−Ｖ変換回路２１によって検出される。このとき、上述したようにセンサ電極１１の裏面側のセンサ感度はほぼないに等しいが、センサ電極１１の検知面側（表面側）における等静電容量線（面）Ｍは図５に示す状態となり、検知面側の１８０°の範囲で指向性がない状態といえる。
【００４６】
このため、動作２においては、センサ電極１１からほぼ等しい距離に存する両検知対象物Ａ，Ｂについては、ほぼ同等の静電容量値が検出される。そして、このような動作２のときに検出された第２の静電容量値Ｃ２を、第１の静電容量値Ｃ１と同様にＣＰＵ２３によって記憶手段に記憶しておく。
【００４７】
このように、上述した動作１および動作２により、センサ電極１１による検知面側の等静電容量線（面）Ｍを可変せしめることができる。こうして、センサ電極１１の検知面側において僅かに指向性がある場合に検出された第１の静電容量値Ｃ１と、センサ電極１１の検知面側において指向性がない場合に検出された第２の静電容量値Ｃ２とを取得する。
【００４８】
その後、本例の乗員姿勢検知装置１００においては、次のような動作が行われる。まず、ＣＰＵ２３によって記憶手段に記憶しておいた第１の静電容量値Ｃ１と第２の静電容量値Ｃ２とを比較する。例えば、上述した動作２の場合においては両検知対象物Ａ，Ｂから検出された静電容量値はともにほぼ同等の値であるため、検知対象物Ａ，Ｂはセンサ電極１１からほぼ等しい距離にあることが判明する。
【００４９】
次に、動作１の場合では検知対象物Ａに対して検知対象物Ｂの静電容量値が小さくなるため、検知対象物Ｂは検知対象物Ａよりもセンサ電極１１に対して外側に存することが判明する。これらを踏まえて、ＣＰＵ２３においては、第１の静電容量値Ｃ１に対する第２の静電容量値Ｃ２の値を比較することにより、検知対象物がセンサ電極１１の中心部に対してどの程度外側に存するのか（すなわち、検知対象物が少なくともセンサ電極１１の検知面と対向する領域を含む所定の範囲内（以下、「検知範囲内」と略記することがあるとする。）にあるか否か）を判定することができる。
【００５０】
上述したように構成され動作する乗員姿勢検知装置１００によれば、図１に示すように、例えば第１静電容量センサ部１０によって、インストルメントパネル２（もしくはステアリングホイール、以下同じ。）の表面上に形成された検知範囲Ｚ１内に乗員の体幹部４８等があるか否かを判定することができる。また、同様に、例えば第２静電容量センサ部２０によって、車室天井部３の表面上に形成された検知範囲Ｚ２内に乗員の頭部４９等があるか否かを判定することができる。
【００５１】
これら検知範囲Ｚ１，Ｚ２は、設定された指向性によりその範囲が決定する。このため、上述したように例えばエアバッグ展開時に乗員が位置していると危険であろう検知領域ＤＺにおいて、乗員の体幹部４８や頭部４９があるか否か（すなわち、検知領域ＤＺ内に乗員が存するか否か）を正確に判定可能なように検知範囲Ｚ１，Ｚ２を各センサ電極１１上の領域に設定する。
【００５２】
そして、乗員姿勢検知装置１００は、判定結果に基づいて、例えばＥＣＵ等からなるエアバッグ展開制御装置に対して着座姿勢に関する姿勢情報を出力し、エアバッグ展開制御装置は、この姿勢情報に基づいて検知領域ＤＺに乗員の体幹部４８や頭部４９がある場合はエアバッグの展開を非展開（あるいは展開力を弱めて展開）とするように制御する。また、エアバッグ展開制御装置は、検知領域ＤＺに乗員の体幹部４８や頭部４９がない場合は通常通りエアバッグを展開するように制御する。このようにすれば、エアバッグ展開時の乗員のエアバッグへの衝突事故等を回避しつつ、エアバッグの有用性を最大限に引き出す展開制御を行うことが可能となる。ここで、姿勢判定処理について説明する。
【００５３】
図６は、上記乗員姿勢検知装置１００による姿勢判定処理手順の例を示すフローチャートである。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割愛することがあるとする。図６に示すように、まず、乗員姿勢検知装置１００は、例えば車両１のイグニッションキーがアクセサリーやＯＮとなることをトリガとして、処理が開始されるまで待つ（ステップＳ１０１のＮ）。
【００５４】
そして、処理が開始されたら（ステップＳ１０１のＹ）、回路部３０のＣＰＵ２３の制御によって、切替スイッチＳＷによる補助電極１３の接続状態を上述した第１および第２の接続状態に切り替える。こうして、各静電容量センサ部１０，２０において静電容量値（第１および第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２）を検出し（ステップＳ１０２）、これらを比較して比較値を算出する（ステップＳ１０３）。
【００５５】
そして、第１の静電容量値Ｃ１または第２の静電容量値Ｃ２に基づいて、検知対象物（体幹部４８や頭部４９）がセンサ電極１１上に近接しているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。これとともに、算出した比較値が、例えばあらかじめ設定された所定のしきい値以上（あるいは所定のしきい値以下や所定のしきい値未満等）であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【００５６】
体幹部４８や頭部４９が近接していると判定され（ステップＳ１０４のＹ）、かつ比較値が所定のしきい値以上であると判定された場合（ステップＳ１０５のＹ）は、体幹部４８や頭部４９を検知と判定して（ステップＳ１０６）、姿勢判定を行う（ステップＳ１０７）。
【００５７】
このステップＳ１０７での姿勢判定では、第１静電容量センサ部１０からの情報に基づき検知と判定された場合は、例えば体幹部４８がインストルメントパネル２に近づいている姿勢であると判定することができる。また、第２静電容量センサ部２０からの情報に基づき検知と判定された場合は、例えば頭部４９が車両１の前方に出ている姿勢であると判定することができる。さらに、両静電容量センサ部１０，２０からの情報に基づき検知と判定された場合は、例えば乗員が座席４０の前方に出て検知領域ＤＺ内に居る姿勢であると判定することができる。
【００５８】
その他、両静電容量センサ部１０，２０からの情報に基づき検知と判定された場合は、例えば乗員が座席４０の前方にて前屈みとなっている姿勢であると判定することもできる。このように判定された姿勢情報を用いてエアバッグ展開制御装置によりエアバッグの展開を制御すれば、上述したようにエアバッグの乗員に対する衝突事故等を効果的に防止することができるようになる。なお、ステップＳ１０７での姿勢判定で判定された姿勢情報は、上述したようにエアバッグ展開制御装置に対して出力される。
【００５９】
一方、体幹部４８や頭部４９が近接していないと判定された場合（ステップＳ１０４のＮ）や、比較値が所定のしきい値以上でないと判定された場合（ステップＳ１０５のＮ）は、体幹部４８や頭部４９を非検知と判定する（ステップＳ１０８）。そして、ステップＳ１０７の姿勢判定の後やステップＳ１０８にて非検知と判定した後は、例えば車両１のイグニッションキーがＯＦＦとなることをトリガとして、処理が終了されるか否かを判断する（ステップＳ１０９）。
【００６０】
処理が終了されると判断された場合（ステップＳ１０９のＹ）は、本フローチャートによる一連の姿勢判定処理を終了する。処理が終了されないと判断された場合（ステップＳ１０９のＮ）は、上記ステップＳ１０２に移行して、各静電容量センサ部１０，２０の第１および第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２を検出し、以降の処理を繰り返す。
【００６１】
ここで、具体的には、例えばステップＳ１０４においては、第１の静電容量値Ｃ１が所定のしきい値Ｔｈ１よりも大きい場合は、体幹部４８や頭部４９がセンサ電極１１に近接したと判定可能に設定しておく。また、このとき、例えばステップＳ１０５においては、比較値α＝（ａ×Ｃ１）−（ｂ×Ｃ２）あるいは比較値β＝ｄ×Ｃ１／Ｃ２などの計算式によって算出した比較値αや比較値βが、あらかじめ設定された所定のしきい値としての任意のしきい値Ｔｈ２よりも小さい場合は、検知範囲Ｚ１，Ｚ２外であると判定可能に設定しておく。
【００６２】
そして、体幹部４８や頭部４９が近接している場合であって（ステップＳ１０４のＹ）、かつ比較値がしきい値Ｔｈ２以上の場合にのみ（ステップＳ１０５のＹ）、体幹部４８や頭部４９が検知と判定される（ステップＳ１０６）ように構成することができる。このように、本例の乗員姿勢検知装置１００によれば、車両１のインストルメントパネル２や車室天井部３の表面上の（センサ電極１１上の）検知範囲Ｚ１，Ｚ２内への体幹部４８や頭部４９の近接を正確に検知して検知領域ＤＺを含めた乗員の着座姿勢を判定することができる。そして、この判定結果をエアバッグ展開制御装置で用いれば、乗員の着座姿勢に応じたエアバッグの展開制御を行うことが可能となる。
【００６３】
なお、上述した比較値α，βにおける係数ａ，ｂ，ｃや比較値α，βの計算式およびしきい値Ｔｈ１，Ｔｈ２の値などは、次のようであってもよい。すなわち、これらは第１および第２静電容量センサ部１０，２０のセンサ形状、設置周辺環境、検知対象物の特性などの要因によって変化するものである。このため、これらの各要因が決まった時点でプロファイルを取りながら逐次設定すればよい。
【００６４】
また、上述した例では、第１の静電容量値Ｃ１を第２の静電容量値Ｃ２で除算した値を用いて比較することで、体幹部４８や頭部４９の近接を判定した。その他にも、例えば第１の静電容量値Ｃ１を第１の静電容量値Ｃ１と第２の静電容量値Ｃ２との和の値で除算した値を用いて比較したり、その他の計算方法を用いたりして近接を判定するようにしてもよい。
【００６５】
このように、本例の乗員姿勢検知装置１００によれば、例えばしきい値Ｔｈ２が大きい場合は第１および第２静電容量センサ部１０，２０のセンサ感度の指向性の強度が高く、小さい場合は低いとすることができる。したがって、指向性を任意に調節してインストルメントパネル２や車室天井部３の表面上などに検知範囲Ｚ１，Ｚ２を任意に設定することができ、所望の指向性をもたせた検知範囲Ｚ１，Ｚ２内にある体幹部４８や頭部４９を確実かつ正確に検知することができるようになる。
【００６６】
なお、上述した回路部３０のＣ−Ｖ変換回路２１は、例えば抵抗とコンデンサにより出力パルスのデューティー比が変化する周知のタイマーＩＣを利用するものであるが、これに限定されるものではない。
【００６７】
すなわち、例えば正弦波を印加して静電容量値による電圧変化あるいは電流値から直接インピーダンスを測定する方式、測定する静電容量値を含めて発振回路を構成して発振周波数を測定する方式、ＲＣ充放電回路を構成して充放電時間を測定する方式、既知の電圧で充電した電荷を既知の容量に移動してその電圧を測定する方式、または未知の容量に既知電圧で充電し、その電荷を既知容量に移動させることを複数回行い、既知容量が所定電圧に充電されるまでの回数を測定する方式などがあり、検出した静電容量値にしきい値を設け、または静電容量の波形を解析して該当する静電容量波形になったときにトリガとするなどの処理を行ってもよい。
【００６８】
また、回路部３０のＣ−Ｖ変換回路２１が静電容量を電圧に変換することを前提としたが、電気的にあるいはソフトウェアとして扱いやすいデータに変換できればよく、例えば静電容量をパルス幅に変換したり、直接ディジタル値に変換したりしてもよい。
【００６９】
さらに、上述した乗員姿勢検知装置１００では、第１および第２静電容量センサ部１０，２０のセンサ電極１１とシールド電極１２および補助電極１３とを車両１のインストルメントパネル２や車室天井部３にそれぞれ配置した。そして、センサ電極１１のみの第１の静電容量値Ｃ１と、センサ電極１１および補助電極１３の第２の静電容量値Ｃ２とを比較して体幹部４８や頭部４９の検出を判定する例を挙げて説明したが、例えば次のようなものであってもよい。
【００７０】
図７は、上記乗員姿勢検知装置１００の静電容量センサ部および回路部の全体構成の他の例を示す説明図である。この例の乗員姿勢検知装置１００は、センサ電極１１の他にダミーのセンサ電極（ダミー電極）１９を配置した構成を有し、回路部３０のＣ−Ｖ変換回路２１が差動動作するものとして構成されている。
【００７１】
具体的には、図７に示すように、例えば差動増幅回路のプラス側入力端にセンサ電極１１を接続し、マイナス側入力端にダミー電極１９を接続して静電容量Ｃａの値から静電容量Ｃｂの値を減算する。そして、その出力値をコンパレータなどでしきい値と比較して体幹部４８や頭部４９を検出するようにしたものである。
【００７２】
このようなＣ−Ｖ変換回路２１の動作としては、例えばスイッチＳ１がオープン（ＯＦＦ）で、スイッチＳ２が接地（ＧＮＤ）され、スイッチＳ３がクローズ（ＯＮ）となっているときに、スイッチＳ３をオープン（ＯＦＦ）にし、スイッチＳ２をＶｒに切り替え、スイッチＳ１をオペアンプの反転入力に接続する。すると、静電容量ＣａとＣｆにＣａＶｒが充電され、静電容量ＣｂとＣｆにＣｂＶｒが充電される。
【００７３】
次に、スイッチＳ１をオープン（ＯＦＦ）およびスイッチＳ２を接地（ＧＮＤ）した後に、スイッチＳ１を接地（ＧＮＤ）したときの出力電圧Ｖを測定する。このときの電圧は、Ｖ／Ｖｒ＝｛（Ｃｆ＋Ｃａ）／Ｃｆ｝−｛（Ｃｆ＋Ｃｂ）／Ｃｆ｝となり、静電容量Ｃａと静電容量Ｃｂの割合に応じた電圧が出力される。
【００７４】
このように、Ｃ−Ｖ変換回路２１を差動動作する構成（差動回路）とすることにより、回路の温度特性を相殺したり、コモンモードノイズを低減したりすることができる。そして、このとき、例えば差動増幅回路のマイナス側入力端にはダミー電極１９を接続するが、このダミー電極１９が体幹部４８や頭部４９と静電容量結合するとセンサ自体の感度が低くなる。
【００７５】
このため、センサ電極１１に対してダミー電極１９の面積を十分に小さく形成するか、ダミー電極１９と体幹部４８や頭部４９との間に同電位である他のシールド電極４７を設けて、体幹部４８や頭部４９との静電容量結合を小さくする必要がある。
【００７６】
なお、上述したシールド駆動回路２４は、Ｃ−Ｖ変換回路２１が静電容量Ｃに応じてデューティー比が変化するものである場合は、センサ電極１１の出力波形は測定される静電容量によって変化する。このため、オペアンプなどによるボルテージフォロワやＦＥＴによるソースフォロワなどで１倍の増幅回路を構成し、センサ電極１１の電圧を入力してその出力をシールド電極１２などに接続するように構成してもよい。
【００７７】
また、シールド駆動回路２４は、Ｃ−Ｖ変換回路２１が差動動作するものである場合は、センサ電極１１の出力波形は電圧がＶｒとＧＮＤの矩形波で周波数はスイッチの切替周波数になる。このため、静電容量値によって変動しないので、図７に示したオペアンプの非反転入力をシールド電極１２などに接続するように構成してもよい。ただし、駆動電流が必要な場合は、高出力電流のオペアンプなどを介したり、ＶｒとＧＮＤの矩形波を別途生成するようにすればよい。
【００７８】
さらに、上述した実施形態では、センサ電極１１をＣ−Ｖ変換回路２１に接続し、シールド電極１２をシールド駆動回路２４に接続して、補助電極１３を切替スイッチＳＷを介してシールド電極２４またはＣ−Ｖ変換回路２１に接続するように構成した。その他にも、例えばＣ−Ｖ変換回路２１が差動動作するものである場合は、図７に示したマイナス側入力端にセンサ電極１１を接続し、シールド電極１２をシールド駆動回路２４に、また補助電極１３をプラス側入力端にそれぞれ接続するように構成してもよい。
【００７９】
この場合、上述した動作２のときは補助電極１３がセンサ電極１１と接続され指向性がほとんどない状態となる。しかし、上述した動作１のときは補助電極１３と体幹部４８や頭部４９との静電容量結合分の値はセンサ電極１１の静電容量値から差し引かれるので、結果的に緩い指向性を持つこととなる。そして、上述した場合と同様に動作１および動作２のときの検出値を比較すれば同様の効果を得ることが可能となる。
【００８０】
さらにまた、上述した実施形態では、切替スイッチＳＷにより補助電極１３について、動作１のときはシールド駆動回路２４に接続し、動作２のときはＣ−Ｖ変換回路２１に接続可能と構成し、動作１と動作２のときで等静電容量線（面）Ｍを可変させるように構成した。その他にも、補助電極１３について、例えば動作１のときはシールド駆動回路２４に接続し、動作２のときは開放、接地または所定の電位に接続可能に構成したり、また例えば、動作１のときは開放、接地または所定の電位に接続し、動作２のときはＣ−Ｖ変換回路２１に接続可能に構成しても同様の効果を得ることが可能である。このように、補助電極１３は、切替スイッチＳＷによって開放に接続されたり、接地や他の電位（例えば、接地と同等の電位や、パルス、充電電圧、正弦波などを含む）に接続されたりしてもよい。
【００８１】
なお、切替スイッチＳＷは、電気的な接続を切り替えられる構造であればよく、例えばＦＥＴやフォトＭＯＳリレーなどの電子回路スイッチでも、接点切替器などの機械的なスイッチでも採用することができる。また、センサ電極１１の形状は、上述したものの他に、円形、楕円形、長方形、多角形などの各種形状を採用することができ、センサ電極１１の裏面側も検知範囲Ｚ１，Ｚ２にする場合には、シールド電極１２を設置しなければよい。
【００８２】
そして、補助電極１３は、センサ電極１１の周囲全体を囲む状態で配置したが、検知範囲Ｚ１，Ｚ２を設定できるものであれば、一部を囲むような状態であったり、隣接する一部に配置されたりしてもよい。また、例えばセンサ電極１１を囲む状態であるときは、センサ電極１１と同心（中心を同一）状態に配置されるとよい。
【００８３】
次に、本発明の他の実施形態にかかる乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部について、図８〜図１０を参照して説明する。上述した実施形態にかかる乗員姿勢検知装置１００においては、回路部３０のＣ−Ｖ変換回路２１からの出力は、センサ電極１１および補助電極１３により検知された静電容量を示す第２の静電容量値Ｃ２か、センサ電極１１のみにより検知された静電容量を示す第１の静電容量値Ｃ１のいずれかとなる。
【００８４】
このため、センサ電極１１（を含む第１および第２静電容量センサ部１０，２０）の設置場所の周囲の構造等により検出される静電容量値が異なる場合がある。このような場合、これら第１および第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２を比較した比較結果がセンサ電極１１が設置される場所の周囲の構造等に依存して変化してしまうことがある。このような状況を回避するために、回路部３０の内部構成を、さらに例えば次のようにしてもよい。
【００８５】
図８は、本発明の他の実施形態にかかる乗員姿勢検知装置１００の静電容量センサ部１０，２０および回路部３０の全体構成の例を示す説明図、図９は同乗員姿勢検知装置１００による姿勢判定処理手順の例を示すフローチャート、図１０は同乗員姿勢検知装置１００の静電容量センサ部１０，２０および回路部３０の全体構成の他の例を示す説明図である。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し、本発明と特に関連のない部分については明記しないことがあるとする。
【００８６】
図８に示すように、本例の回路部３０は、上述したＣ−Ｖ変換回路２１、シールド駆動回路２４の他に、例えばＣＰＵなどからなる判定回路２５と、体幹部４８や頭部４９が接近していないときの静電容量値（初期容量）を記憶する初期容量記憶装置２６と、切替スイッチＳＷの切り替え動作を制御するスイッチ制御回路２７と、バッファ２８とを備えて構成されている。
【００８７】
このように構成された回路部３０を有する乗員姿勢検知装置１００の検知動作の概要としては、例えば第１および第２静電容量センサ部１０，２０を車両１のインストルメントパネル２や車室天井部３に設置する。その後、体幹部４８や頭部４９が第１および第２静電容量センサ部１０，２０に接近していないときの動作１と動作２における静電容量値（初期容量）を、スイッチ制御回路２７の制御により切替スイッチＳＷを切り替えてそれぞれ検出する。
【００８８】
そして、初期容量記憶装置２６にてこれらの値を記憶しておき、判定回路２５にて上述した実際の動作１，２のときの第１および第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２から初期容量記憶装置２６に記憶されたこれらの初期容量を差し引いて比較する。こうして得られた比較結果に基づいて、体幹部４８や頭部４９がセンサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に存するか否かを判定する。
【００８９】
具体的には、上記初期容量は、スイッチ制御回路２７の制御により、切替スイッチＳＷがシールド駆動回路２４側に接続された場合の上記動作１のときのものを第１の初期容量として初期容量記憶装置２６に記憶される。また、切替スイッチＳＷがＣ−Ｖ変換回路２１側に接続された場合の上記動作２のときのものを第２の初期容量として初期容量記憶装置２６に記憶される。
【００９０】
そして、実際の動作１のときは、判定回路２５によって、検出された第１の静電容量値Ｃ１から初期容量記憶装置２６に記憶しておいた第１の初期容量を差し引いて第１の検出値（検出値１）とする。また、実際の動作２のときは、検出された第２の静電容量値Ｃ２から初期容量記憶装置２６に記憶しておいた第２の初期容量を差し引いて第２の検出値（検出値２）とする。
【００９１】
すなわち、図９に示すように、まず、乗員姿勢検知装置１００は、例えば車両１のイグニッションキーがアクセサリーやＯＮとなることをトリガとして、処理が開始されるまで待つ（ステップＳ２０１のＮ）。そして、処理が開始されたら（ステップＳ２０１のＹ）、上述したような第１の検出値と第２の検出値とを算出し（ステップＳ２０２）、これらを比較して比較値を算出する（ステップＳ２０３）。
【００９２】
その後、第１または第２の検出値に基づいて、体幹部４８や頭部４９が近接しているか否かを判定する（ステップＳ２０４）。これとともに、第１の検出値と第２の検出値の比較値が、例えばあらかじめ設定された所定のしきい値以上（あるいは所定のしきい値以下や所定のしきい値未満等）であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。
【００９３】
つまり、ここでは検出値１，２と、その比較結果とにより検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に体幹部４８や頭部４９があるか否かを判定する。なお、センサ電極１１および補助電極１３がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されている上記動作２のときの検出値２は、センサ感度に指向性がない状態での検出値であり、体幹部４８や頭部４９の第１および第２静電容量センサ部１０，２０への接近に依存した出力となる。
【００９４】
体幹部４８や頭部４９が近接していると判定され（ステップＳ２０４のＹ）、かつ比較値が所定のしきい値以上であると判定された場合（ステップＳ２０５のＹ）は、体幹部４８や頭部４９を検知と判定して（ステップＳ２０６）、上述したような姿勢判定を行う（ステップＳ２０７）。そして、判定された姿勢情報をエアバッグ展開制御装置に対して出力する。
【００９５】
体幹部４８や頭部４９が近接していると判定されるが（ステップＳ２０４のＹ）、比較値が所定のしきい値以上でないと判定された場合（ステップＳ２０５のＮ）は、体幹部４８や頭部４９を非検知と判定する（ステップＳ２０８）。そして、例えば指向性を持たせたときの検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に体幹部４８や頭部４９が存在しないことを示すディセーブル信号である非検知信号Ａ（例えば、ハイインピーダンスや所定の電位等）を、判定出力として出力する。
【００９６】
また、例えば第１または第２の検出値（あるいは第１または第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２）に基づき、体幹部４８や頭部４９は近接しているか否かを判定し（ステップＳ２０４）、体幹部４８や頭部４９は近接していないと判定された場合（ステップＳ２０４のＮ）は、上記ステップＳ２０８に移行してこれらを非検知と判定する。そして、例えば体幹部４８や頭部４９がセンサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２内にないことを示すディセーブル信号である非検知信号Ｂ（非検知信号Ａとは異なる信号）を判定出力として出力する。
【００９７】
体幹部４８や頭部４９の検知を判定して姿勢判定を行った後、または非検知を判定した後（ステップＳ２０７またはステップＳ２０８の後）は、例えば車両１のイグニッションキーがＯＦＦとなることをトリガとして、処理が終了されるか否かを判断する（ステップＳ２０９）。
【００９８】
処理が終了されると判断された場合（ステップＳ２０９のＹ）は、本フローチャートによる一連の姿勢判定処理を終了する。処理が終了されないと判断された場合（ステップＳ２０９のＮ）は、上記ステップＳ２０２に移行して、第１および第２の検出値を算出し、以降の処理を繰り返す。
【００９９】
このように、判定回路２５の出力を判定結果によって、例えばイネーブル信号、ディセーブル信号とすることで、体幹部４８や頭部４９がセンサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２内にあるときはイネーブル信号がバッファ２８に入力され、このバッファ２８から検出値１が出力される。また、体幹部４８や頭部４９がセンサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２内にないときはディセーブル信号として判定出力が接地電圧や基準電圧などの所定の電圧に固定されるか、ハイインピーダンスの出力となる。
【０１００】
なお、体幹部４８や頭部４９がセンサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２内にあるときは、検出値１の他に、検出値２や、第１あるいは第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２が出力されてもよい。これら検出値１、検出値２、第１および第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２は、例えば体幹部４８や頭部４９のセンサ電極１１までの距離に応じた値を示すものである。
【０１０１】
このように、上記構成の回路部３０によれば、体幹部４８や頭部４９が検知範囲Ｚ１，Ｚ２内にある（すなわち、検知領域ＤＺ内に存する）ときはその距離に応じた検出値が出力され、検知範囲Ｚ１，Ｚ２内にないときは所定の電圧等の出力となる。したがって、検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に体幹部４８や頭部４９があるか否か、またあるとすればどのくらいの距離であるかを判別することが可能となる。すなわち、第１および第２静電容量センサ部１０，２０のセンサ感度の指向性の強度をより高くしたり、指向性をより詳細に設定したりすることが可能となる。
【０１０２】
また、第１および第２静電容量センサ部１０，２０が設置される場所の周囲の構造等に依存することを回避する方法の他の例として、次のように基準電圧を調整することでこれらを保持することも可能となる。すなわち、図１０に示すように、この例の回路部３０は、Ｃ−Ｖ変換回路２１およびシールド駆動回路２４の他に、基準電圧調整回路４０および減算回路３１を備えて構成されている。
【０１０３】
基準電圧調整回路４０は、上述したような第１および第２の初期容量の初期容量測定時に、Ｃ−Ｖ変換回路２１の出力が基準電位になるように調整するものである。この基準電圧調整回路４０は、ここではコンパレータ４１、制御回路４２、レジスタ４３、Ｄ／Ａ変換器４４、および調整部４５を備えて構成されている。
【０１０４】
基準電圧調整回路４０は、例えばＣ−Ｖ変換回路２１の出力をコンパレータ４１のプラス側入力端から入力し、基準電圧（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｖｏｌｔａｇｅ：ＲＶ）をマイナス側入力端から入力して両者を比較する。そして、この比較結果に基づく制御回路４２の制御によりレジスタ４３の設定値を変化させる。
【０１０５】
さらに、レジスタ４３の出力をＤ／Ａ変換器４４にてディジタル信号からアナログ信号に変換した後、調整部４５にて電圧調整を行い、この調整部４５からの出力によってＣ−Ｖ変換回路２１の入力を調整する。このようにして、体幹部４８や頭部４９が第１および第２静電容量センサ部１０，２０に近接していないときの動作１において、Ｃ−Ｖ変換回路２１からの出力が基準電位に最も近くなったところでレジスタ４３の設定値を固定して第１の初期容量の出力を基準電圧とし、そのときの設定値（設定値１）を記憶する。
【０１０６】
これとともに、体幹部４８や頭部４９が第１および第２静電容量センサ部１０，２０に近接していないときの動作２において、Ｃ−Ｖ変換回路２１からの出力が基準電位に最も近くなったところでレジスタ４３の設定値を固定して第２の初期容量出力を基準電位とし、そのときの設定値（設定値２）を記憶する。
【０１０７】
そして、実際の動作１のときは、レジスタ４３の設定値１を固定したときのＣ−Ｖ変換回路２１の出力を、例えば減算回路３１のプラス側入力端に入力するとともに、基準電圧ＲＶをマイナス側入力端に入力して、出力を基準電圧ＲＶで減算して検出値１とする。また、実際の動作２のときは、レジスタ４３を設定値２に固定したときのＣ−Ｖ変換回路２１の出力を、例えば減算回路３１のプラス側入力端に入力するとともに、基準電圧ＲＶをマイナス側入力端に入力して、出力を基準電圧ＲＶで減算して検出値２とする。
【０１０８】
そして、これら検出値１と検出値２を比較することにより、同様にセンサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に体幹部４８や頭部４９があるか否か、またあるとすればどのくらいの距離であるかを判別する。なお、Ｃ−Ｖ変換回路２１への入力の調整は、例えば入力に接続した固定コンデンサ等からなる調整部４５にＤ／Ａ変換器４４の電圧を加えることで、入力する静電容量を増減させることにより実現することができる。
【０１０９】
図１１は、本発明のさらに他の実施形態にかかる乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図、図１２は同乗員姿勢検知装置の検知動作時における動作概念を説明するための説明図、図１３〜図１５は同乗員姿勢検知装置の第１検知動作時（動作３）における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【０１１０】
また、図１６〜図１８は、同乗員姿勢検知装置の第２検知動作時（動作４）における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。なお、上述した実施形態にて既に説明した部分と重複する説明は割愛することがあるとする。
【０１１１】
図１１に示すように、本実施形態にかかる乗員姿勢検知装置１００Ａは、上述した実施形態にかかる乗員姿勢検知装置１００と同様の構成であるとともに、第１および第２静電容量センサ部１０，２０と、回路部３０とを備えて構成されている。第１および第２静電容量センサ部１０，２０は、センサ電極１１と、シールド電極１２と、上記補助電極１３と同様にセンサ電極１１を囲うようなロの字状に形成された補助電極１３Ａとを備えて構成されている。
【０１１２】
センサ電極１１は、主に検知面側の検知領域に存する体幹部４８や頭部４９を検知するために設けられている。シールド電極１２は上述した作用を有する。補助電極１３Ａは、主にセンサ電極１１の検知面側の等静電側における等静電容量線（面）を可変せしめるために設けられている。
【０１１３】
回路部３０は、センサ電極１１または補助電極１３Ａに接続されるＣ−Ｖ変換回路２１と、Ａ／Ｄ変換器２２と、ＣＰＵ２３と、シールド電極１２に直接接続されるとともにセンサ電極１１または補助電極１３Ａに接続されるシールド駆動回路２４とを備えて構成されている。
【０１１４】
また、回路部３０は、センサ電極１１からの入力をＣ−Ｖ変換回路２１またはシールド駆動回路２４に切り替える第１切替スイッチＳＷ１と、補助電極１３Ａからの入力をシールド駆動回路２４またはＣ−Ｖ変換回路２１に切り替える第２切替スイッチＳＷ２とを備えて構成されている。なお、これら第１および第２切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、それぞれＡ側およびＢ側（図１１など参照）に切り替え可能に構成されている。
【０１１５】
Ｃ−Ｖ変換回路２１は、センサ電極１１によって、または補助電極１３Ａによって、それぞれ検知された静電容量を電圧に変換する。Ａ／Ｄ変換器２２は上記と同様に動作する。ＣＰＵ２３は、乗員姿勢検知装置１００Ａ全体の制御を司るとともに、例えば第１および第２切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオルタネイト接続（Ａ側あるいはＢ側への二者択一的な接続）の動作を制御したり、検知領域における検知対象物（体幹部４８や頭部４９）の検出（体幹部４８や頭部４９の近接や有無）を判定したりする。シールド駆動回路２４は、シールド電極１２と、補助電極１３Ａまたはセンサ電極１１とを、例えばセンサ電極１１と同等の電位に駆動する。
【０１１６】
第１および第２静電容量センサ部１０，２０や、回路部３０の構造や構成、および各電極１１〜１３Ａの構造や構成は、上述した実施形態にて既に説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。なお、第１切替スイッチＳＷ１は、例えばセンサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されていないときにセンサ電極１１を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成され、第２切替スイッチＳＷ２は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されているときに補助電極１３Ａを開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されていてもよい。
【０１１７】
また、シールド駆動回路２４は、補助電極１３Ａにセンサ電極１１と同等の電位を与える、またはセンサ電極１１に補助電極１３Ａと同等の電位を与えるように構成されている。第１切替スイッチＳＷ１は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されていないときにセンサ電極１１をシールド駆動回路２４に接続可能に構成され、第２切替スイッチＳＷ２は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されているときに補助電極１３Ａをシールド駆動回路２４に接続可能に構成されていてもよい。
【０１１８】
さらに、シールド駆動回路２４は、補助電極１３Ａにセンサ電極１１と同等の電位を与えるように構成されていてもよく、この場合第１切替スイッチＳＷ１は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されていないときに補助電極１３Ａを開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されていてもよい。そして、第２切替スイッチＳＷ２は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されているときに補助電極１３Ａをシールド駆動回路２４に接続可能に構成されていてもよい。
【０１１９】
また、シールド駆動回路２４は、センサ電極１１に補助電極１３Ａと同等の電位を与えるように構成され、この場合第１切替スイッチＳＷ１は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されていないときに補助電極１３Ａをシールド駆動回路２４に接続可能に構成されていてもよい。そして、第２切替スイッチＳＷ２は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されているときに補助電極１３Ａを開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されていてもよい。
【０１２０】
次に、このように構成された乗員姿勢検知装置１００Ａの検知動作について説明する。まず、ＣＰＵ２３の制御により、第１および第２切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２がともにＡ側に切り替えられ、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続される。これとともに、シールド電極１２および補助電極１３Ａがシールド駆動回路２４に接続された場合の動作（動作３）について説明する。
【０１２１】
この動作３の場合、センサ電極１１やシールド電極１２および補助電極１３Ａの回路部３０との接続状態は、図１２に示すようなものとなる。すなわち、上述したように、Ｃ−Ｖ変換回路２１にはセンサ電極１１のみが接続され、シールド電極１２および補助電極１３Ａはシールド駆動回路２４に接続される。これにより、センサ電極１１のみによって検知対象物Ｘ，Ｙ，Ｗとの静電容量ＣがＣ−Ｖ変換回路２１によって検出される。
【０１２２】
なお、各静電容量センサ部１０，２０のセンサ電極１１の裏面側は、シールド電極１２によって覆われた状態である。このため、センサ電極１１の裏面側のセンサ感度は、センサ電極１１の検知面（表面）から回り込んだ電気力線のみを検出することになるので、検知面側と比較するとかなり小さい。ここでは、検知対象物Ｘを検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に存する検知対象物として、また検知対象物Ｙ，Ｗを検知範囲Ｚ１，Ｚ２外に存する検知対象物として説明する。
【０１２３】
図１３に示すように、検知対象物Ｘに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐ１は、補助電極１３Ａからの電気力線Ｐ２（シールド）の影響が小さい。
【０１２４】
一方、図１４に示すように、検知対象物Ｘとほぼ等しい距離にある検知対象物Ｙに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐ１は、補助電極１３Ａからの電気力線Ｐ２（シールド）の影響を受けて、検知対象物Ｘに対する場合と比較して減少する。このため、検知対象物Ｙは、検知対象物Ｘと比較して、センサ電極１１との静電容量結合が弱いこととなる。
【０１２５】
これにより、動作３のときの検知対象物Ｘ，Ｙの識別（すなわち、検知範囲Ｚ１，Ｚ２内であるか検知範囲Ｚ１，Ｚ２外であるかの区別）は容易に行うことが可能となる。しかし、図１５に示すように、検知対象物Ｙよりもセンサ電極１１に近い検知対象物Ｗでは、センサ電極１１からの電気力線Ｐ１が図１３における検知対象物Ｘに対するものと同じであるため、Ｃ−Ｖ変換回路２１からの出力は同じとなる。
【０１２６】
つまり、検知対象物Ｘと検知対象物Ｗは、図１２における等電位面（線）Ｍ上にあることになり、動作３での検出値（静電容量値）は同じである。このため、検知対象物Ｗが検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に存するか検知範囲Ｚ１，Ｚ２外に存するかの識別は、この動作３のみでは困難となる。なお、この実施形態においても上述した実施形態と同様に、動作３だけでは判定しないで、動作３のときのＣ−Ｖ変換回路２１にて検出された第１の静電容量値としての静電容量値Ｃ１をＣＰＵ２３によって記憶手段に記憶しておく。
【０１２７】
次に、ＣＰＵ２３の制御により、第１および第２切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２がともにＢ側に切り替えられ、補助電極１３ＡがＣ−Ｖ変換回路２１に接続される。これとともに、シールド電極１２およびセンサ電極１１がシールド駆動回路２４に接続された場合の動作（動作４）について説明する。
【０１２８】
なお、動作４の場合の乗員姿勢検知装置１００Ａにおけるセンサ電極１１やシールド電極１２および補助電極１３Ａの回路部３０との接続状態を示す図１２に対応する構成は、図１２における各切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２をＢ側に切り替えたものである。このため、ここでは図示および説明を省略する。
【０１２９】
この動作４の場合、Ｃ−Ｖ変換回路２１には補助電極１３Ａのみが接続され、シールド電極１２およびセンサ電極１１はシールド駆動回路２４に接続される。これにより、補助電極１３Ａのみによって検知対象物Ｘ，Ｙ，Ｗとの静電容量ＣがＣ−Ｖ変換回路２１によって検出される。なお、検知対象物Ｘ，Ｙ，Ｗの各静電容量センサ部１０，２０に対する配置位置などの諸条件は、動作３のときと同様であるとする。
【０１３０】
そして、この動作４の場合、図１６に示すように、検知対象物Ｘに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐ２（シールド）は、補助電極１３Ａからの電気力線Ｐ１に対して影響が大きい。このため、検知対象物Ｘは、補助電極１３Ａとの静電容量結合が弱いこととなり、Ｃ−Ｖ変換回路２１によって検出される静電容量値は動作３における検知対象物Ｘに対する場合と比較して小さくなる。
【０１３１】
一方、図１７に示すように、検知対象物Ｙに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐ２（シールド）は、検知対象物Ｘに対する場合と比較して減少し、補助電極１３Ａからの電気力線Ｐ１は、検知対象物Ｘに対する場合と比較して増加する。このため、動作４の場合においては、検知対象物Ｙは、補助電極１３Ａとの静電容量結合が強いこととなり、Ｃ−Ｖ変換回路２１によって検出される静電容量値は動作３における検知対象物Ｙに対する場合と比較して大きくなる。
【０１３２】
また、図１８に示すように、検知対象物Ｗに対する補助電極１３Ａからの電気力線Ｐ１は、図１６における検知対象物Ｘに対する補助電極１３Ａからの電気力線Ｐ１と比較して多く、しかもセンサ電極１１からの電気力線Ｐ２（シールド）の影響も小さい。このため、動作４においては、検知対象物ＷにおけるＣ−Ｖ変換回路２１からの出力は検知対象物Ｘにおけるものよりも大きい。そして、このような動作４のときにＣ−Ｖ変換回路２１にて検出された第２の静電容量値としての静電容量値Ｃ２をＣＰＵ２３によって記憶手段に記憶しておく。
【０１３３】
このようにして第１および第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２を検出したら、次に、ＣＰＵ２３にて記憶手段に記憶しておいたこれらの静電容量値Ｃ１，Ｃ２を比較する。例えば、上述した検知対象物Ｘでは、動作３での第１の静電容量値Ｃ１が動作４での第２の静電容量値Ｃ２と比較して大きくなるが、検知対象物Ｙでは、動作３での第１の静電容量値Ｃ１が動作４での第２の静電容量値Ｃ２と比較して小さくなる。このため、検知対象物Ｗでは、動作３での第１の静電容量値Ｃ１と動作４での第２の静電容量値Ｃ２が同程度となる。
【０１３４】
このように、ＣＰＵ２３においては、静電容量値Ｃ１に対する静電容量値Ｃ２の値を比較することによって、検知対象物がセンサ電極１１の中心部に対してどの程度外に存するのかを判定することが可能となる。このとき、静電容量値Ｃ１とＣ２の比較値が、例えばあらかじめ設定された所定のしきい値以上（あるいは所定のしきい値以下や所定のしきい値未満等）となれば、センサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２内であると判定可能なように設定しておけば、任意に指向性を持たせることが可能となる。
【０１３５】
なお、図１２から図１８に示す説明図では、検知対象物Ｘでは動作３での検出値が動作４での検出値より大きくなり、検知対象物Ｙでは動作３での検出値が動作４での検出値より小さくなる。また、検知対象物Ｗでは動作３での検出値と動作４での検出値が同程度となる例を挙げて説明した。しかし、センサ電極１１および補助電極１３Ａの配置形状や配置面積などの諸条件が変わると、検知対象物Ｘ，Ｙ，Ｗにおける動作３と動作４の上下関係は変わることとなる。
【０１３６】
ただし、動作３における第１の静電容量値Ｃ１に対する動作４における第２の静電容量値Ｃ２の割合（Ｃ２／Ｃ１）は、常に検知対象物Ｘ＜検知対象物Ｙ（または検知対象物Ｗ）であるため、区別することが可能である。したがって、条件ごとに動作３と動作４の比較式を変えれば、検知対象物Ｘ，Ｙ，Ｗを判別することが可能となる。なお、比較式や比較値、各種係数や所定のしきい値（Ｔｈ１，Ｔｈ２）などは、上述した実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１３７】
また、条件によっては数式で表現できない場合があるが、検知対象物（体幹部４８や頭部４９）の位置における静電容量値Ｃ１，Ｃ２の値をあらかじめ測定してプロファイルしておき、各プロファイルと実際の検出値とを比較するようにすればよい。
【０１３８】
このように、この乗員姿勢検知装置１００Ａによれば、例えば所定のしきい値Ｔｈ２が大きい場合には第１および第２静電容量センサ部１０，２０のセンサ感度の指向性の強度が高く、小さい場合は指向性の強度が低いとすることができる。これにより、センサ感度の指向性を任意に設定してセンサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２を任意に定めることができ、簡単な構成で確実に検知対象物（体幹部４８や頭部４９）を検知することができるようになる。そして、判定された姿勢情報を用いてエアバッグの展開制御等を行えば、例えばいわゆる危険であろう検知領域ＤＺに乗員が居る際に、エアバッグを非展開とするなどして衝突事故等を防止することができる。
【０１３９】
なお、回路部３０のＣ−Ｖ変換回路２１の各種構成や作用は、上述した実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。また、本実施形態にかかる乗員姿勢検知装置１００Ａでは、センサ電極１１とシールド電極１２および補助電極１３Ａとを配置して、センサ電極１１の静電容量値Ｃ１と補助電極１３Ａの静電容量値Ｃ２とを比較して検知対象物の検出を判定するものを例に挙げて説明した。その他にも、上述した実施形態にて図７を用いて説明したように、ダミー電極１９を配置し、Ｃ−Ｖ変換回路２１が差動動作するように構成してもよい。これについても上述したものと各種構成や作用は同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１４０】
また、シールド駆動回路２４の変形例や、第１および第２切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２の変形例などについても、各種構成や作用は上述した実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１４１】
なお、本実施形態にかかる乗員姿勢検知装置１００Ａでは、補助電極１３Ａがセンサ電極１１の周囲全体を囲むような状態で配置されている。このため、各静電容量センサ部１０，２０はセンサ電極１１の検知面の全方向に同様な指向性を持つ（すなわち、検知範囲Ｚ１，Ｚ２がセンサ電極１１に対するどの方向でも同様）が、指向性を持たせたくない方向が存在する場合は、例えば次のようにすればよい。
【０１４２】
すなわち、指向性を持たせたくない方向に補助電極１３Ａを配置せずに、補助電極１３Ａの形状を、例えばコの字状やＣ字型、Ｌ字型や半円形などにして、補助電極１３Ａのない方向の指向性を低減させることも可能である。
【０１４３】
また、上述した回路部３０のＣ−Ｖ変換回路２１からの出力は、第１の静電容量値Ｃ１か第２の静電容量値Ｃ２かのいずれかとなるため、センサ電極１１（を含む静電容量センサ部１０，２０）の設置場所の周囲の構造等により検出される静電容量値が異なる場合がある。
【０１４４】
すると、これら第１および第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２を比較した比較結果が、センサ電極１１が設置される場所の周囲の構造等に依存して変化してしまうことがある。このような状況を回避するために、回路部３０の構成を、さらに例えば次のようにしてもよい。
【０１４５】
図１９は、本発明のさらに他の実施形態にかかる乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図、図２０は同乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の他の例を示す説明図である。なお、上述した実施形態において、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割愛する。
【０１４６】
図１９に示すように、回路部３０は、Ｃ−Ｖ変換回路２１、シールド駆動回路２４、判定回路２５、上述した初期容量を記憶する初期容量記憶装置２６、各切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り替え動作を制御するスイッチ制御回路２７、およびバッファ２８を備えて構成されている。
【０１４７】
このような回路部３０を有する乗員姿勢検知装置の検知動作の概要としては、例えば第１および第２静電容量センサ部１０，２０を所定の設置場所に設置した後、体幹部４８や頭部４９が第１および第２静電容量センサ部１０，２０に接近していないときの静電容量値（初期容量）をスイッチ制御回路２７の制御により各切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２を切り替えてそれぞれ検出し、初期容量記憶装置２６にてこれらの値を記憶しておく。
【０１４８】
そして、判定回路２５にて上述した実際の動作３，４のときの第１および第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２から初期容量記憶装置２６に記憶された各初期容量を差し引いて比較し、比較結果に基づいて体幹部４８や頭部４９がセンサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に存するか否かを判定する。
【０１４９】
具体的には、上記初期容量は、スイッチ制御回路２７の制御により、各切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２がＡ側に接続された場合の上記動作３のときのものを第１の初期容量とし、各切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２がＢ側に接続された場合の上記動作４のときのものを第２の初期容量として初期容量記憶装置２６に記憶される。
【０１５０】
そして、実際の動作３のときは、判定回路２５によって、検出された第１の静電容量値Ｃ１から初期容量記憶装置２６に記憶しておいた第１の初期容量を差し引いて第１の検出値（検出値１）とし、動作４のときは、検出された第２の静電容量値Ｃ２から初期容量記憶装置２６に記憶しておいた第２の初期容量を差し引いて第２の検出値（検出値２）とする。
【０１５１】
その後、判定回路２５にてこれら検出値１と検出値２とを比較して、その比較結果により検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に体幹部４８や頭部４９があるか否かを判定する。例えば、上記動作３のときの検出値１は、体幹部４８や頭部４９の第１および第２静電容量センサ部１０，２０への接近に依存した出力となる。その後の動作や作用および効果等は、上述した実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１５２】
また、上述した第１および第２の初期容量は、例えば初期容量測定時の電圧をＡ／Ｄ変換器等でディジタル変換して、レジスタやメモリ等に保持するようにしてもよいが、次のように基準電圧を調整することでこれらを保持することも可能となる。すなわち、図２０に示すように、回路部３０は、Ｃ−Ｖ変換回路２１、シールド駆動回路２４、基準電圧調整回路４０、および減算回路３１を備えて構成されている。
【０１５３】
基準電圧調整回路４０は、上述したような第１および第２の初期容量の初期容量測定時に、Ｃ−Ｖ変換回路２１の出力が基準電位になるように調整するためのものであり、ここでは、コンパレータ４１、制御回路４２、レジスタ４３、Ｄ／Ａ変換器４４、および調整部４５を備えて構成されている。これらの構成や作用等も、上述した実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１５４】
基準電圧調整回路４０によって、第１および第２の初期容量の出力を基準電圧とし、このように基準電圧にされたＣ−Ｖ変換回路２１の出力を、例えば減算回路３１のプラス側入力端に入力し、基準電圧ＲＶをマイナス側入力端に入力して、出力を基準電圧ＲＶで減算して第１および第２の初期容量を差し引き、同様に検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に体幹部４８や頭部４９があるか否か、またあるとすればどのくらいの距離であるかを判別することができる。
【０１５５】
以上述べたように、上述した実施形態にかかる乗員姿勢検知装置１００，１００Ａによれば、車両の座席に着座した乗員およびその姿勢を正確に検知することができる。そして、エアバッグ展開制御装置によって、判定された乗員の姿勢情報をエアバッグの展開制御に用いれば、エアバッグ展開時の乗員に対する衝突事故等を回避し、エアバッグの有用性を最大限に引き出す展開制御を行うことができる。
【符号の説明】
【０１５６】
１ 車両
２ インストルメントパネル
３ 車室天井部
１０ 第１静電容量センサ部
１１ センサ電極
１２ シールド電極
１３ 補助電極
１３Ａ 補助電極
１９ ダミー電極
２０ 第２静電容量センサ部
２１ Ｃ−Ｖ変換回路
２２ Ａ／Ｄ変換器
２３ ＣＰＵ
２４ シールド駆動回路
２５ 判定回路
２６ 初期容量記憶装置
２７ スイッチ制御回路
２８ バッファ
３０ 回路部
３１ 減算回路
４０ 基準電圧調整回路
４１ コンパレータ
４２ 制御回路
４３ レジスタ
４４ Ｄ／Ａ変換器
４５ 調整部
１００ 乗員姿勢検知装置
１００Ａ 乗員姿勢検知装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等の車両の座席に着座した乗員の姿勢を検知する乗員姿勢検知装置およびエアバッグ展開制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両の高性能化に伴い、例えば衝突時に乗員を保護するためのエアバッグの展開を乗員の姿勢などに基づき制御するものとして、乗員検知システムおよび乗員検知方法（例えば、特許文献１（第６−１０頁、第１−９図）参照）が知られている。この乗員検知システムは、車両用のシート（座席）に対向するダッシュボードに配置したアンテナ電極と、アンテナ電極の周辺に微弱電界を発生させるための発振回路とを備える。
【０００３】
また、乗員検知システムは、微弱電界に基づいて流れる電流を検出する電流検出回路と、電流検出回路の出力信号に基づいてシートに着席している乗員とダッシュボードとの間の離隔距離を検知する制御回路と、衝突に基づいてエアバッグを展開させる機能を有するエアバッグ装置とを備える。
【０００４】
そして、この乗員検知システムは、制御回路の検知結果に基づくデータをエアバッグ装置に送信し、エアバッグ装置のエアバッグを展開可能な状態または展開不可能な状態のいずれか一方にセットするとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１４７４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に開示されている乗員検知システムでは、ダッシュボードに配置されたアンテナ電極および発振回路によって、アンテナ電極の周辺に微弱電界を発生させ、この微弱電界により測定された乗員とダッシュボードとの間の離隔距離に基づいてエアバッグを展開等する。このため、微弱電界の発生態様によっては乗員の身体の一部（例えば、足など）を誤検出してしまい、離隔距離の計算が不正確となったりエアバッグの展開動作が不安定となったりするおそれがあるという問題がある。
【０００７】
特に、エアバッグの展開動作においては、例えば乗員の座高の違いや座席での着座姿勢の違い（背もたれ部にもたれているか前屈みでいるか等）により、エアバッグ展開時の乗員に対する衝突事故を避けるため、より細かく正確な展開制御を行って安全性を確保する必要がある。
【０００８】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、車両の座席に着座した乗員およびその姿勢を正確に検知することができる乗員姿勢検知装置およびエアバッグ展開制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる乗員姿勢検知装置は、車両の座席の前方対向箇所および上方対向箇所の少なくとも一方に、前記座席に着座した人体の姿勢を検知するための検知領域に向けて検知面が存するように配置されたセンサ電極と、前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、少なくとも前記センサ電極が接続され、接続された電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、前記補助電極を前記検出回路に接続しない第１の接続状態と、前記補助電極を前記検出回路に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な切替スイッチと、前記第１の接続状態における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、前記人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段と、前記比較判定手段からの判定結果に応じて、前記人体の着座姿勢を判定する姿勢判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
前記切替スイッチは、例えば前記第１の接続状態のときに、前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている。
【００１１】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、前記切替スイッチは、例えば前記第１の接続状態のときに、前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている。
【００１２】
また、本発明にかかる乗員姿勢検知装置は、車両の座席の前方対向箇所および上方対向箇所の少なくとも一方に、前記座席に着座した人体の姿勢を検知するための検知領域に向けて検知面が存するように配置されたセンサ電極と、前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、前記センサ電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路と、前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続する第１の接続状態と、前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な切替スイッチと、前記第１の接続状態における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段と、前記比較判定手段からの判定結果に応じて、前記人体の着座姿勢を判定する姿勢判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明にかかる乗員姿勢検知装置は、車両の座席の前方対向箇所および上方対向箇所の少なくとも一方に、前記座席に着座した人体の姿勢を検知するための検知領域に向けて検知面が存するように配置されたセンサ電極と、前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、接続された電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、前記センサ電極を前記検出回路に接続する第１の接続状態と、前記センサ電極を前記検出回路に接続しない第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な第１切替スイッチと、前記センサ電極が前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記検出回路に接続せず、前記第１切替スイッチが前記第２の接続状態のときに前記補助電極を前記検出回路に接続するように切り替え可能な第２切替スイッチと、前記第１の接続状態の場合における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態の場合における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段と、前記比較判定手段からの判定結果に応じて、前記人体の着座姿勢を判定する姿勢判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
前記第１切替スイッチは、例えば前記第２の接続状態のときに前記センサ電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成され、前記第２切替スイッチは、例えば前記第１の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている。
【００１５】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与える、または前記センサ電極に前記補助電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、前記第１切替スイッチは、例えば前記第２の接続状態のときに前記センサ電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成され、前記第２切替スイッチは、例えば前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている。
【００１６】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、前記第１切替スイッチは、例えば前記第２の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成され、前記第２切替スイッチは、例えば前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている。
【００１７】
前記センサ電極に前記補助電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、前記第１切替スイッチは、例えば前記第２の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成され、前記第２切替スイッチは、例えば前記第１の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている。
【００１８】
前記補助電極は、例えば前記センサ電極を囲むように配置されている。
【００１９】
前記姿勢判定手段は、判定した前記人体の着座姿勢が、前記車両に搭載されたエアバッグの展開によって該エアバッグが前記人体に過度な衝撃を与えうる姿勢である場合に、前記着座姿勢に関する情報を、例えば前記車両に搭載されたエアバッグの展開を制御する機能を含むＥＣＵに対して出力する。
【００２０】
なお、前記前方対向箇所は車両のインストルメントパネルおよびステアリングホイールの少なくとも一方にあり、前記上方対向箇所は車両の車室天井部にある。
【００２１】
また、本発明にかかるエアバッグ制御装置は、上記発明にかかる乗員姿勢検知装置と、前記乗員姿勢検知装置によって判定された人体の着座姿勢に関する情報に基づいて、車両に搭載されたエアバッグの展開を制御するエアバッグ展開制御手段とを備えたエアバッグ展開制御装置であって、前記エアバッグ展開制御手段は、前記着座姿勢に関する情報が、前記エアバッグの展開によって該エアバッグが前記人体に過度な衝撃を与えうる姿勢であることを示す場合に、前記エアバッグを非展開に制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、車両の座席に着座した乗員およびその姿勢を正確に検知することができる乗員姿勢検知装置およびエアバッグ展開制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる乗員姿勢検知装置の全体構成の例を示す説明図である。
【図２】同乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図である。
【図３】同乗員姿勢検知装置の検知動作時における動作概念を説明するための説明図である。
【図４】同乗員姿勢検知装置の検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図５】同乗員姿勢検知装置の検知動作時における動作概念を説明するための説明図である。
【図６】同乗員姿勢検知装置による姿勢判定処理手順の例を示すフローチャートである。
【図７】同乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の他の例を示す説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態にかかる乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図である。
【図９】同乗員姿勢検知装置による姿勢判定処理手順の例を示すフローチャートである。
【図１０】同乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の他の例を示す説明図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態にかかる乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図である。
【図１２】同乗員姿勢検知装置の検知動作時における動作概念を説明するための説明図である。
【図１３】同乗員姿勢検知装置の第１検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図１４】同乗員姿勢検知装置の第１検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図１５】同乗員姿勢検知装置の第１検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図１６】同乗員姿勢検知装置の第２検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図１７】同乗員姿勢検知装置の第２検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図１８】同乗員姿勢検知装置の第２検知動作時における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【図１９】本発明のさらに他の実施形態にかかる乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図である。
【図２０】同乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、添付の図面を参照して、この発明にかかる乗員姿勢検知装置およびエアバッグ展開制御装置の好適な実施の形態について説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態にかかる乗員姿勢検知装置の全体構成の例を示す説明図、図２は同乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図である。図１に示すように、本実施形態にかかる乗員姿勢検知装置１００は、例えば車両１の座席４０の前方対向箇所であるインストルメントパネル２に配置され、主に座席４０に着座した人体（乗員）の体幹部４８を検知可能な第１静電容量センサ部１０と、例えば座席４０の上方対向箇所である車室天井部３に配置され、主に座席４０に着座した乗員の頭部４９を検知可能な第２静電容量センサ部２０とを備える。
【００２６】
また、乗員姿勢検知装置１００は、これら第１および第２静電容量センサ部１０，２０からの出力に基づいて、座席４０に着座した乗員の体幹部４８や頭部４９の位置に基づく着座姿勢を判定する回路部３０を備えて構成されている。回路部３０によって判定された乗員の着座姿勢に関する情報（以下、「姿勢情報」と呼ぶ。）は、例えば車両１に搭載されたエアバッグ（図示せず）の展開制御の機能を有する図示しないＥＣＵ（電子制御ユニット）等からなるエアバッグ展開制御装置に対して出力される。
【００２７】
なお、第１静電容量センサ部１０は、例えば座席４０が運転席である場合は、インストルメントパネル２ではなくステアリングホイール（図示せず）に設けられているとよい。また、乗員姿勢検知装置１００は、上記第１および第２静電容量センサ部１０，２０のうちのいずれか一方のみが設けられている構成であってもよい。
【００２８】
これら第１および第２静電容量センサ部１０，２０は、それぞれ例えばエアバッグの展開時に乗員が存すると危険であろう領域である検知領域ＤＺに向けて検知面が存するように配置され、図２に示すように、矩形平板状に形成されたセンサ電極１１と、このセンサ電極１１の裏面側に形成されたシールド電極１２と、センサ電極１１と同一平面上に形成されセンサ電極１１を囲うようなロの字状に形成された補助電極１３とをそれぞれ備えて構成されている。
【００２９】
各センサ電極１１および補助電極１３は、それぞれ互いに絶縁された状態で配置されている。また、シールド電極１２は、裏面側のセンサ感度を減少させるために、センサ電極１１よりも大きいことが好ましい。
【００３０】
センサ電極１１は、検知面側の検知領域ＤＺにある乗員の体幹部４８や頭部４９を検知する。シールド電極１２は、センサ電極１１の裏面側にてこれらが検知されないようにシールドする。補助電極１３は、センサ電極１１の検知面側における等静電容量線（面）を可変せしめ、第１および第２静電容量センサ部１０，２０に指向性を持たせるためのものである。なお、シールド電極１２は、上述した態様とともに併せて例えば補助電極１３の外周側に設けられていてもよい。
【００３１】
回路部３０は、第１および第２静電容量センサ部１０，２０とそれぞれ独立して（別系統で）接続され、例えばセンサ電極１１に直接接続されたＣ−Ｖ変換回路２１と、Ａ／Ｄ変換器２２と、ＣＰＵ２３とを備えて構成されている。ここでは、さらにシールド駆動回路１２を備え、補助電極１３の接続をＣ−Ｖ変換回路２１とシールド駆動回路２４とに切り替える切替スイッチＳＷが設けられている。
【００３２】
Ｃ−Ｖ変換回路２１は、センサ電極１１によって、またはセンサ電極１１および補助電極１３によって、それぞれ検知された静電容量（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）に変換する。Ａ／Ｄ変換器２２は、Ｃ−Ｖ変換回路２１からの電圧を示すアナログ信号をディジタル信号に変換する。
【００３３】
ＣＰＵ２３は、乗員姿勢検知装置１００全体の制御を司るとともに切替スイッチＳＷを制御したり、検知領域における検知対象物（体幹部４８や頭部４９）の検出（有無）を判定したり、さらにこの判定結果に基づいて乗員の着座姿勢を判定したりする。シールド駆動回路２４は、例えばシールド電極１２や補助電極１３をセンサ電極１１と同等の電位に駆動する。
【００３４】
なお、回路部３０は、ＣＰＵ２３の一時記憶領域として利用されるＲＡＭやデータ格納用のＲＯＭ等の記憶手段（図示せず）を備えて構成される。また、第１および第２静電容量センサ部１０，２０は、例えば図示しない基板上に形成されている。この基板としては、例えばフレキシブルプリント基板、リジッド基板およびリジッドフレキシブル基板のいずれの基板も採用することができる。
【００３５】
さらに、回路部３０は、第１および第２静電容量センサ部１０，２０の少なくとも一方が形成された基板の同一面側または裏面側に実装されて一体的に設けられていてもよい。この場合、回路部３０は、各静電容量センサ部１０，２０と対応するように複数設けられてもよい。
【００３６】
センサ電極１１、シールド電極１２および補助電極１３は、例えば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）、ガラスエポキシ樹脂、またはセラミック等の絶縁体からなる基板上にパターン形成された銅、銅合金またはアルミニウムや鉄等の金属部材（導電材）や電線などで構成することができる。
【００３７】
次に、このように構成された乗員姿勢検知装置１００の検知動作について説明する。まず、ＣＰＵ２３の制御により、切替スイッチＳＷがシールド駆動回路２４側に接続された場合の動作（動作１）について説明する。この動作１の場合、第１および第２静電容量センサ部１０，２０のセンサ電極１１、シールド電極１２および補助電極１３と回路部３０との接続状態は、図２に示すようになる。
【００３８】
すなわち、Ｃ−Ｖ変換回路２１にはセンサ電極１１のみが接続され、シールド電極１２および補助電極１３はシールド駆動回路２４に接続されるので、センサ電極１１のみによって検知対象物Ａ，Ｂとの静電容量ＣがＣ−Ｖ変換回路２１によって検出される。このとき、センサ電極１１の裏面側は、シールド駆動回路２４に接続されたシールド電極１２によって覆われた状態である。このため、センサ電極１１の裏面側のセンサ感度はほぼないに等しくなり、これは後述する動作２の場合も同様である。
【００３９】
また、両検知対象物Ａ，Ｂはセンサ電極１１からほぼ等しい距離に存する。しかし、シールド駆動回路２４に接続された補助電極１３の影響によって、上述した等静電容量線（面）Ｍが図３に示すような状態となり、検知対象物Ｂに対するセンサ感度が検知対象物Ａに対するセンサ感度よりも低下する。
【００４０】
この場合、図４（ａ）に示すように、センサ電極１１の中心部上付近に存する検知対象物Ａに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐ１は、補助電極１３からの電気力線Ｐ２（シールド）の影響が小さいといえる。だが、図４（ｂ）に示すように、センサ電極１１に対して外側に存する検知対象物Ｂに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐ１は、補助電極１３からの電気力線Ｐ２（シールド）の影響を受けやすいといえる。
【００４１】
このため、動作１においては、両検知対象物Ａ，Ｂはセンサ電極１１から同一距離に存するが、Ｃ−Ｖ変換回路２１によって検出される静電容量値は検知対象物Ａの方が検知対象物Ｂに比べて大きくなる。なお、このような動作１のときに検出された第１の静電容量値Ｃ１をＣＰＵ２３によって記憶手段に記憶しておく。
【００４２】
この動作１の場合、補助電極１３をシールド駆動回路２４に接続することによって、センサ電極１１の中心部のセンサ感度に対して、センサ電極１１の電極端（補助電極１３側の端部）のセンサ感度を下げることができる。これにより、第１および第２静電容量センサ部１０，２０に僅かな指向性を持たせることが可能となる。
【００４３】
ただし、この動作１においては、センサ電極１１の電極端のセンサ感度が僅かに低下する程度である。したがって、例えば図４（ｂ）に示す検知対象物Ｂよりはセンサ電極１１に近い位置に存する検知対象物Ｃ（図３参照）の静電容量値は、検知対象物Ａの静電容量値とほぼ等しくなってしまう。この際、等静電容量線（面）Ｍが図３に示すような状態となってしまう。このため、検知対象物Ａ，Ｃの違いを判別することができず、より強い指向性を持たせることができない状態であるといわざるを得ない。
【００４４】
次に、ＣＰＵ２３の制御により、切替スイッチＳＷがＣ−Ｖ変換回路２１側に接続された場合の動作（動作２）について説明する。この動作２の場合、第１および第２静電容量センサ部１０，２０のセンサ電極１１、シールド電極１２および補助電極１３の回路部３０との接続状態は、図５に示すようになる。
【００４５】
すなわち、Ｃ−Ｖ変換回路２１にセンサ電極１１および補助電極１３が接続されるので、これらセンサ電極１１および補助電極１３によって検知対象物Ａ，Ｂとの静電容量がＣ−Ｖ変換回路２１によって検出される。このとき、上述したようにセンサ電極１１の裏面側のセンサ感度はほぼないに等しいが、センサ電極１１の検知面側（表面側）における等静電容量線（面）Ｍは図５に示す状態となり、検知面側の１８０°の範囲で指向性がない状態といえる。
【００４６】
このため、動作２においては、センサ電極１１からほぼ等しい距離に存する両検知対象物Ａ，Ｂについては、ほぼ同等の静電容量値が検出される。そして、このような動作２のときに検出された第２の静電容量値Ｃ２を、第１の静電容量値Ｃ１と同様にＣＰＵ２３によって記憶手段に記憶しておく。
【００４７】
このように、上述した動作１および動作２により、センサ電極１１による検知面側の等静電容量線（面）Ｍを可変せしめることができる。こうして、センサ電極１１の検知面側において僅かに指向性がある場合に検出された第１の静電容量値Ｃ１と、センサ電極１１の検知面側において指向性がない場合に検出された第２の静電容量値Ｃ２とを取得する。
【００４８】
その後、本例の乗員姿勢検知装置１００においては、次のような動作が行われる。まず、ＣＰＵ２３によって記憶手段に記憶しておいた第１の静電容量値Ｃ１と第２の静電容量値Ｃ２とを比較する。例えば、上述した動作２の場合においては両検知対象物Ａ，Ｂから検出された静電容量値はともにほぼ同等の値であるため、検知対象物Ａ，Ｂはセンサ電極１１からほぼ等しい距離にあることが判明する。
【００４９】
次に、動作１の場合では検知対象物Ａに対して検知対象物Ｂの静電容量値が小さくなるため、検知対象物Ｂは検知対象物Ａよりもセンサ電極１１に対して外側に存することが判明する。これらを踏まえて、ＣＰＵ２３においては、第１の静電容量値Ｃ１に対する第２の静電容量値Ｃ２の値を比較することにより、検知対象物がセンサ電極１１の中心部に対してどの程度外側に存するのか（すなわち、検知対象物が少なくともセンサ電極１１の検知面と対向する領域を含む所定の範囲内（以下、「検知範囲内」と略記することがあるとする。）にあるか否か）を判定することができる。
【００５０】
上述したように構成され動作する乗員姿勢検知装置１００によれば、図１に示すように、例えば第１静電容量センサ部１０によって、インストルメントパネル２（もしくはステアリングホイール、以下同じ。）の表面上に形成された検知範囲Ｚ１内に乗員の体幹部４８等があるか否かを判定することができる。また、同様に、例えば第２静電容量センサ部２０によって、車室天井部３の表面上に形成された検知範囲Ｚ２内に乗員の頭部４９等があるか否かを判定することができる。
【００５１】
これら検知範囲Ｚ１，Ｚ２は、設定された指向性によりその範囲が決定する。このため、上述したように例えばエアバッグ展開時に乗員が位置していると危険であろう検知領域ＤＺにおいて、乗員の体幹部４８や頭部４９があるか否か（すなわち、検知領域ＤＺ内に乗員が存するか否か）を正確に判定可能なように検知範囲Ｚ１，Ｚ２を各センサ電極１１上の領域に設定する。
【００５２】
そして、乗員姿勢検知装置１００は、判定結果に基づいて、例えばＥＣＵ等からなるエアバッグ展開制御装置に対して着座姿勢に関する姿勢情報を出力し、エアバッグ展開制御装置は、この姿勢情報に基づいて検知領域ＤＺに乗員の体幹部４８や頭部４９がある場合はエアバッグの展開を非展開（あるいは展開力を弱めて展開）とするように制御する。また、エアバッグ展開制御装置は、検知領域ＤＺに乗員の体幹部４８や頭部４９がない場合は通常通りエアバッグを展開するように制御する。このようにすれば、エアバッグ展開時の乗員のエアバッグへの衝突事故等を回避しつつ、エアバッグの有用性を最大限に引き出す展開制御を行うことが可能となる。ここで、姿勢判定処理について説明する。
【００５３】
図６は、上記乗員姿勢検知装置１００による姿勢判定処理手順の例を示すフローチャートである。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割愛することがあるとする。図６に示すように、まず、乗員姿勢検知装置１００は、例えば車両１のイグニッションキーがアクセサリーやＯＮとなることをトリガとして、処理が開始されるまで待つ（ステップＳ１０１のＮ）。
【００５４】
そして、処理が開始されたら（ステップＳ１０１のＹ）、回路部３０のＣＰＵ２３の制御によって、切替スイッチＳＷによる補助電極１３の接続状態を上述した第１および第２の接続状態に切り替える。こうして、各静電容量センサ部１０，２０において静電容量値（第１および第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２）を検出し（ステップＳ１０２）、これらを比較して比較値を算出する（ステップＳ１０３）。
【００５５】
そして、第１の静電容量値Ｃ１または第２の静電容量値Ｃ２に基づいて、検知対象物（体幹部４８や頭部４９）がセンサ電極１１上に近接しているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。これとともに、算出した比較値が、例えばあらかじめ設定された所定のしきい値以上（あるいは所定のしきい値以下や所定のしきい値未満等）であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【００５６】
体幹部４８や頭部４９が近接していると判定され（ステップＳ１０４のＹ）、かつ比較値が所定のしきい値以上であると判定された場合（ステップＳ１０５のＹ）は、体幹部４８や頭部４９を検知と判定して（ステップＳ１０６）、姿勢判定を行う（ステップＳ１０７）。
【００５７】
このステップＳ１０７での姿勢判定では、第１静電容量センサ部１０からの情報に基づき検知と判定された場合は、例えば体幹部４８がインストルメントパネル２に近づいている姿勢であると判定することができる。また、第２静電容量センサ部２０からの情報に基づき検知と判定された場合は、例えば頭部４９が車両１の前方に出ている姿勢であると判定することができる。さらに、両静電容量センサ部１０，２０からの情報に基づき検知と判定された場合は、例えば乗員が座席４０の前方に出て検知領域ＤＺ内に居る姿勢であると判定することができる。
【００５８】
その他、両静電容量センサ部１０，２０からの情報に基づき検知と判定された場合は、例えば乗員が座席４０の前方にて前屈みとなっている姿勢であると判定することもできる。このように判定された姿勢情報を用いてエアバッグ展開制御装置によりエアバッグの展開を制御すれば、上述したようにエアバッグの乗員に対する衝突事故等を効果的に防止することができるようになる。なお、ステップＳ１０７での姿勢判定で判定された姿勢情報は、上述したようにエアバッグ展開制御装置に対して出力される。
【００５９】
一方、体幹部４８や頭部４９が近接していないと判定された場合（ステップＳ１０４のＮ）や、比較値が所定のしきい値以上でないと判定された場合（ステップＳ１０５のＮ）は、体幹部４８や頭部４９を非検知と判定する（ステップＳ１０８）。そして、ステップＳ１０７の姿勢判定の後やステップＳ１０８にて非検知と判定した後は、例えば車両１のイグニッションキーがＯＦＦとなることをトリガとして、処理が終了されるか否かを判断する（ステップＳ１０９）。
【００６０】
処理が終了されると判断された場合（ステップＳ１０９のＹ）は、本フローチャートによる一連の姿勢判定処理を終了する。処理が終了されないと判断された場合（ステップＳ１０９のＮ）は、上記ステップＳ１０２に移行して、各静電容量センサ部１０，２０の第１および第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２を検出し、以降の処理を繰り返す。
【００６１】
ここで、具体的には、例えばステップＳ１０４においては、第１の静電容量値Ｃ１が所定のしきい値Ｔｈ１よりも大きい場合は、体幹部４８や頭部４９がセンサ電極１１に近接したと判定可能に設定しておく。また、このとき、例えばステップＳ１０５においては、比較値α＝（ａ×Ｃ１）−（ｂ×Ｃ２）あるいは比較値β＝ｄ×Ｃ１／Ｃ２などの計算式によって算出した比較値αや比較値βが、あらかじめ設定された所定のしきい値としての任意のしきい値Ｔｈ２よりも小さい場合は、検知範囲Ｚ１，Ｚ２外であると判定可能に設定しておく。
【００６２】
そして、体幹部４８や頭部４９が近接している場合であって（ステップＳ１０４のＹ）、かつ比較値がしきい値Ｔｈ２以上の場合にのみ（ステップＳ１０５のＹ）、体幹部４８や頭部４９が検知と判定される（ステップＳ１０６）ように構成することができる。このように、本例の乗員姿勢検知装置１００によれば、車両１のインストルメントパネル２や車室天井部３の表面上の（センサ電極１１上の）検知範囲Ｚ１，Ｚ２内への体幹部４８や頭部４９の近接を正確に検知して検知領域ＤＺを含めた乗員の着座姿勢を判定することができる。そして、この判定結果をエアバッグ展開制御装置で用いれば、乗員の着座姿勢に応じたエアバッグの展開制御を行うことが可能となる。
【００６３】
なお、上述した比較値α，βにおける係数ａ，ｂ，ｃや比較値α，βの計算式およびしきい値Ｔｈ１，Ｔｈ２の値などは、次のようであってもよい。すなわち、これらは第１および第２静電容量センサ部１０，２０のセンサ形状、設置周辺環境、検知対象物の特性などの要因によって変化するものである。このため、これらの各要因が決まった時点でプロファイルを取りながら逐次設定すればよい。
【００６４】
また、上述した例では、第１の静電容量値Ｃ１を第２の静電容量値Ｃ２で除算した値を用いて比較することで、体幹部４８や頭部４９の近接を判定した。その他にも、例えば第１の静電容量値Ｃ１を第１の静電容量値Ｃ１と第２の静電容量値Ｃ２との和の値で除算した値を用いて比較したり、その他の計算方法を用いたりして近接を判定するようにしてもよい。
【００６５】
このように、本例の乗員姿勢検知装置１００によれば、例えばしきい値Ｔｈ２が大きい場合は第１および第２静電容量センサ部１０，２０のセンサ感度の指向性の強度が高く、小さい場合は低いとすることができる。したがって、指向性を任意に調節してインストルメントパネル２や車室天井部３の表面上などに検知範囲Ｚ１，Ｚ２を任意に設定することができ、所望の指向性をもたせた検知範囲Ｚ１，Ｚ２内にある体幹部４８や頭部４９を確実かつ正確に検知することができるようになる。
【００６６】
なお、上述した回路部３０のＣ−Ｖ変換回路２１は、例えば抵抗とコンデンサにより出力パルスのデューティー比が変化する周知のタイマーＩＣを利用するものであるが、これに限定されるものではない。
【００６７】
すなわち、例えば正弦波を印加して静電容量値による電圧変化あるいは電流値から直接インピーダンスを測定する方式、測定する静電容量値を含めて発振回路を構成して発振周波数を測定する方式、ＲＣ充放電回路を構成して充放電時間を測定する方式、既知の電圧で充電した電荷を既知の容量に移動してその電圧を測定する方式、または未知の容量に既知電圧で充電し、その電荷を既知容量に移動させることを複数回行い、既知容量が所定電圧に充電されるまでの回数を測定する方式などがあり、検出した静電容量値にしきい値を設け、または静電容量の波形を解析して該当する静電容量波形になったときにトリガとするなどの処理を行ってもよい。
【００６８】
また、回路部３０のＣ−Ｖ変換回路２１が静電容量を電圧に変換することを前提としたが、電気的にあるいはソフトウェアとして扱いやすいデータに変換できればよく、例えば静電容量をパルス幅に変換したり、直接ディジタル値に変換したりしてもよい。
【００６９】
さらに、上述した乗員姿勢検知装置１００では、第１および第２静電容量センサ部１０，２０のセンサ電極１１とシールド電極１２および補助電極１３とを車両１のインストルメントパネル２や車室天井部３にそれぞれ配置した。そして、センサ電極１１のみの第１の静電容量値Ｃ１と、センサ電極１１および補助電極１３の第２の静電容量値Ｃ２とを比較して体幹部４８や頭部４９の検出を判定する例を挙げて説明したが、例えば次のようなものであってもよい。
【００７０】
図７は、上記乗員姿勢検知装置１００の静電容量センサ部および回路部の全体構成の他の例を示す説明図である。この例の乗員姿勢検知装置１００は、センサ電極１１の他にダミーのセンサ電極（ダミー電極）１９を配置した構成を有し、回路部３０のＣ−Ｖ変換回路２１が差動動作するものとして構成されている。
【００７１】
具体的には、図７に示すように、例えば差動増幅回路のプラス側入力端にセンサ電極１１を接続し、マイナス側入力端にダミー電極１９を接続して静電容量Ｃａの値から静電容量Ｃｂの値を減算する。そして、その出力値をコンパレータなどでしきい値と比較して体幹部４８や頭部４９を検出するようにしたものである。
【００７２】
このようなＣ−Ｖ変換回路２１の動作としては、例えばスイッチＳ１がオープン（ＯＦＦ）で、スイッチＳ２が接地（ＧＮＤ）され、スイッチＳ３がクローズ（ＯＮ）となっているときに、スイッチＳ３をオープン（ＯＦＦ）にし、スイッチＳ２をＶｒに切り替え、スイッチＳ１をオペアンプの反転入力に接続する。すると、静電容量ＣａとＣｆにＣａＶｒが充電され、静電容量ＣｂとＣｆにＣｂＶｒが充電される。
【００７３】
次に、スイッチＳ１をオープン（ＯＦＦ）およびスイッチＳ２を接地（ＧＮＤ）した後に、スイッチＳ１を接地（ＧＮＤ）したときの出力電圧Ｖを測定する。このときの電圧は、Ｖ／Ｖｒ＝｛（Ｃｆ＋Ｃａ）／Ｃｆ｝−｛（Ｃｆ＋Ｃｂ）／Ｃｆ｝となり、静電容量Ｃａと静電容量Ｃｂの割合に応じた電圧が出力される。
【００７４】
このように、Ｃ−Ｖ変換回路２１を差動動作する構成（差動回路）とすることにより、回路の温度特性を相殺したり、コモンモードノイズを低減したりすることができる。そして、このとき、例えば差動増幅回路のマイナス側入力端にはダミー電極１９を接続するが、このダミー電極１９が体幹部４８や頭部４９と静電容量結合するとセンサ自体の感度が低くなる。
【００７５】
このため、センサ電極１１に対してダミー電極１９の面積を十分に小さく形成するか、ダミー電極１９と体幹部４８や頭部４９との間に同電位である他のシールド電極４７を設けて、体幹部４８や頭部４９との静電容量結合を小さくする必要がある。
【００７６】
なお、上述したシールド駆動回路２４は、Ｃ−Ｖ変換回路２１が静電容量Ｃに応じてデューティー比が変化するものである場合は、センサ電極１１の出力波形は測定される静電容量によって変化する。このため、オペアンプなどによるボルテージフォロワやＦＥＴによるソースフォロワなどで１倍の増幅回路を構成し、センサ電極１１の電圧を入力してその出力をシールド電極１２などに接続するように構成してもよい。
【００７７】
また、シールド駆動回路２４は、Ｃ−Ｖ変換回路２１が差動動作するものである場合は、センサ電極１１の出力波形は電圧がＶｒとＧＮＤの矩形波で周波数はスイッチの切替周波数になる。このため、静電容量値によって変動しないので、図７に示したオペアンプの非反転入力をシールド電極１２などに接続するように構成してもよい。ただし、駆動電流が必要な場合は、高出力電流のオペアンプなどを介したり、ＶｒとＧＮＤの矩形波を別途生成するようにすればよい。
【００７８】
さらに、上述した実施形態では、センサ電極１１をＣ−Ｖ変換回路２１に接続し、シールド電極１２をシールド駆動回路２４に接続して、補助電極１３を切替スイッチＳＷを介してシールド電極２４またはＣ−Ｖ変換回路２１に接続するように構成した。その他にも、例えばＣ−Ｖ変換回路２１が差動動作するものである場合は、図７に示したマイナス側入力端にセンサ電極１１を接続し、シールド電極１２をシールド駆動回路２４に、また補助電極１３をプラス側入力端にそれぞれ接続するように構成してもよい。
【００７９】
この場合、上述した動作２のときは補助電極１３がセンサ電極１１と接続され指向性がほとんどない状態となる。しかし、上述した動作１のときは補助電極１３と体幹部４８や頭部４９との静電容量結合分の値はセンサ電極１１の静電容量値から差し引かれるので、結果的に緩い指向性を持つこととなる。そして、上述した場合と同様に動作１および動作２のときの検出値を比較すれば同様の効果を得ることが可能となる。
【００８０】
さらにまた、上述した実施形態では、切替スイッチＳＷにより補助電極１３について、動作１のときはシールド駆動回路２４に接続し、動作２のときはＣ−Ｖ変換回路２１に接続可能と構成し、動作１と動作２のときで等静電容量線（面）Ｍを可変させるように構成した。その他にも、補助電極１３について、例えば動作１のときはシールド駆動回路２４に接続し、動作２のときは開放、接地または所定の電位に接続可能に構成したり、また例えば、動作１のときは開放、接地または所定の電位に接続し、動作２のときはＣ−Ｖ変換回路２１に接続可能に構成しても同様の効果を得ることが可能である。このように、補助電極１３は、切替スイッチＳＷによって開放に接続されたり、接地や他の電位（例えば、接地と同等の電位や、パルス、充電電圧、正弦波などを含む）に接続されたりしてもよい。
【００８１】
なお、切替スイッチＳＷは、電気的な接続を切り替えられる構造であればよく、例えばＦＥＴやフォトＭＯＳリレーなどの電子回路スイッチでも、接点切替器などの機械的なスイッチでも採用することができる。また、センサ電極１１の形状は、上述したものの他に、円形、楕円形、長方形、多角形などの各種形状を採用することができ、センサ電極１１の裏面側も検知範囲Ｚ１，Ｚ２にする場合には、シールド電極１２を設置しなければよい。
【００８２】
そして、補助電極１３は、センサ電極１１の周囲全体を囲む状態で配置したが、検知範囲Ｚ１，Ｚ２を設定できるものであれば、一部を囲むような状態であったり、隣接する一部に配置されたりしてもよい。また、例えばセンサ電極１１を囲む状態であるときは、センサ電極１１と同心（中心を同一）状態に配置されるとよい。
【００８３】
次に、本発明の他の実施形態にかかる乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部について、図８〜図１０を参照して説明する。上述した実施形態にかかる乗員姿勢検知装置１００においては、回路部３０のＣ−Ｖ変換回路２１からの出力は、センサ電極１１および補助電極１３により検知された静電容量を示す第２の静電容量値Ｃ２か、センサ電極１１のみにより検知された静電容量を示す第１の静電容量値Ｃ１のいずれかとなる。
【００８４】
このため、センサ電極１１（を含む第１および第２静電容量センサ部１０，２０）の設置場所の周囲の構造等により検出される静電容量値が異なる場合がある。このような場合、これら第１および第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２を比較した比較結果がセンサ電極１１が設置される場所の周囲の構造等に依存して変化してしまうことがある。このような状況を回避するために、回路部３０の内部構成を、さらに例えば次のようにしてもよい。
【００８５】
図８は、本発明の他の実施形態にかかる乗員姿勢検知装置１００の静電容量センサ部１０，２０および回路部３０の全体構成の例を示す説明図、図９は同乗員姿勢検知装置１００による姿勢判定処理手順の例を示すフローチャート、図１０は同乗員姿勢検知装置１００の静電容量センサ部１０，２０および回路部３０の全体構成の他の例を示す説明図である。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し、本発明と特に関連のない部分については明記しないことがあるとする。
【００８６】
図８に示すように、本例の回路部３０は、上述したＣ−Ｖ変換回路２１、シールド駆動回路２４の他に、例えばＣＰＵなどからなる判定回路２５と、体幹部４８や頭部４９が接近していないときの静電容量値（初期容量）を記憶する初期容量記憶装置２６と、切替スイッチＳＷの切り替え動作を制御するスイッチ制御回路２７と、バッファ２８とを備えて構成されている。
【００８７】
このように構成された回路部３０を有する乗員姿勢検知装置１００の検知動作の概要としては、例えば第１および第２静電容量センサ部１０，２０を車両１のインストルメントパネル２や車室天井部３に設置する。その後、体幹部４８や頭部４９が第１および第２静電容量センサ部１０，２０に接近していないときの動作１と動作２における静電容量値（初期容量）を、スイッチ制御回路２７の制御により切替スイッチＳＷを切り替えてそれぞれ検出する。
【００８８】
そして、初期容量記憶装置２６にてこれらの値を記憶しておき、判定回路２５にて上述した実際の動作１，２のときの第１および第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２から初期容量記憶装置２６に記憶されたこれらの初期容量を差し引いて比較する。こうして得られた比較結果に基づいて、体幹部４８や頭部４９がセンサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に存するか否かを判定する。
【００８９】
具体的には、上記初期容量は、スイッチ制御回路２７の制御により、切替スイッチＳＷがシールド駆動回路２４側に接続された場合の上記動作１のときのものを第１の初期容量として初期容量記憶装置２６に記憶される。また、切替スイッチＳＷがＣ−Ｖ変換回路２１側に接続された場合の上記動作２のときのものを第２の初期容量として初期容量記憶装置２６に記憶される。
【００９０】
そして、実際の動作１のときは、判定回路２５によって、検出された第１の静電容量値Ｃ１から初期容量記憶装置２６に記憶しておいた第１の初期容量を差し引いて第１の検出値（検出値１）とする。また、実際の動作２のときは、検出された第２の静電容量値Ｃ２から初期容量記憶装置２６に記憶しておいた第２の初期容量を差し引いて第２の検出値（検出値２）とする。
【００９１】
すなわち、図９に示すように、まず、乗員姿勢検知装置１００は、例えば車両１のイグニッションキーがアクセサリーやＯＮとなることをトリガとして、処理が開始されるまで待つ（ステップＳ２０１のＮ）。そして、処理が開始されたら（ステップＳ２０１のＹ）、上述したような第１の検出値と第２の検出値とを算出し（ステップＳ２０２）、これらを比較して比較値を算出する（ステップＳ２０３）。
【００９２】
その後、第１または第２の検出値に基づいて、体幹部４８や頭部４９が近接しているか否かを判定する（ステップＳ２０４）。これとともに、第１の検出値と第２の検出値の比較値が、例えばあらかじめ設定された所定のしきい値以上（あるいは所定のしきい値以下や所定のしきい値未満等）であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。
【００９３】
つまり、ここでは検出値１，２と、その比較結果とにより検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に体幹部４８や頭部４９があるか否かを判定する。なお、センサ電極１１および補助電極１３がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されている上記動作２のときの検出値２は、センサ感度に指向性がない状態での検出値であり、体幹部４８や頭部４９の第１および第２静電容量センサ部１０，２０への接近に依存した出力となる。
【００９４】
体幹部４８や頭部４９が近接していると判定され（ステップＳ２０４のＹ）、かつ比較値が所定のしきい値以上であると判定された場合（ステップＳ２０５のＹ）は、体幹部４８や頭部４９を検知と判定して（ステップＳ２０６）、上述したような姿勢判定を行う（ステップＳ２０７）。そして、判定された姿勢情報をエアバッグ展開制御装置に対して出力する。
【００９５】
体幹部４８や頭部４９が近接していると判定されるが（ステップＳ２０４のＹ）、比較値が所定のしきい値以上でないと判定された場合（ステップＳ２０５のＮ）は、体幹部４８や頭部４９を非検知と判定する（ステップＳ２０８）。そして、例えば指向性を持たせたときの検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に体幹部４８や頭部４９が存在しないことを示すディセーブル信号である非検知信号Ａ（例えば、ハイインピーダンスや所定の電位等）を、判定出力として出力する。
【００９６】
また、例えば第１または第２の検出値（あるいは第１または第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２）に基づき、体幹部４８や頭部４９は近接しているか否かを判定し（ステップＳ２０４）、体幹部４８や頭部４９は近接していないと判定された場合（ステップＳ２０４のＮ）は、上記ステップＳ２０８に移行してこれらを非検知と判定する。そして、例えば体幹部４８や頭部４９がセンサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２内にないことを示すディセーブル信号である非検知信号Ｂ（非検知信号Ａとは異なる信号）を判定出力として出力する。
【００９７】
体幹部４８や頭部４９の検知を判定して姿勢判定を行った後、または非検知を判定した後（ステップＳ２０７またはステップＳ２０８の後）は、例えば車両１のイグニッションキーがＯＦＦとなることをトリガとして、処理が終了されるか否かを判断する（ステップＳ２０９）。
【００９８】
処理が終了されると判断された場合（ステップＳ２０９のＹ）は、本フローチャートによる一連の姿勢判定処理を終了する。処理が終了されないと判断された場合（ステップＳ２０９のＮ）は、上記ステップＳ２０２に移行して、第１および第２の検出値を算出し、以降の処理を繰り返す。
【００９９】
このように、判定回路２５の出力を判定結果によって、例えばイネーブル信号、ディセーブル信号とすることで、体幹部４８や頭部４９がセンサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２内にあるときはイネーブル信号がバッファ２８に入力され、このバッファ２８から検出値１が出力される。また、体幹部４８や頭部４９がセンサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２内にないときはディセーブル信号として判定出力が接地電圧や基準電圧などの所定の電圧に固定されるか、ハイインピーダンスの出力となる。
【０１００】
なお、体幹部４８や頭部４９がセンサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２内にあるときは、検出値１の他に、検出値２や、第１あるいは第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２が出力されてもよい。これら検出値１、検出値２、第１および第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２は、例えば体幹部４８や頭部４９のセンサ電極１１までの距離に応じた値を示すものである。
【０１０１】
このように、上記構成の回路部３０によれば、体幹部４８や頭部４９が検知範囲Ｚ１，Ｚ２内にある（すなわち、検知領域ＤＺ内に存する）ときはその距離に応じた検出値が出力され、検知範囲Ｚ１，Ｚ２内にないときは所定の電圧等の出力となる。したがって、検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に体幹部４８や頭部４９があるか否か、またあるとすればどのくらいの距離であるかを判別することが可能となる。すなわち、第１および第２静電容量センサ部１０，２０のセンサ感度の指向性の強度をより高くしたり、指向性をより詳細に設定したりすることが可能となる。
【０１０２】
また、第１および第２静電容量センサ部１０，２０が設置される場所の周囲の構造等に依存することを回避する方法の他の例として、次のように基準電圧を調整することでこれらを保持することも可能となる。すなわち、図１０に示すように、この例の回路部３０は、Ｃ−Ｖ変換回路２１およびシールド駆動回路２４の他に、基準電圧調整回路４０および減算回路３１を備えて構成されている。
【０１０３】
基準電圧調整回路４０は、上述したような第１および第２の初期容量の初期容量測定時に、Ｃ−Ｖ変換回路２１の出力が基準電位になるように調整するものである。この基準電圧調整回路４０は、ここではコンパレータ４１、制御回路４２、レジスタ４３、Ｄ／Ａ変換器４４、および調整部４５を備えて構成されている。
【０１０４】
基準電圧調整回路４０は、例えばＣ−Ｖ変換回路２１の出力をコンパレータ４１のプラス側入力端から入力し、基準電圧（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｖｏｌｔａｇｅ：ＲＶ）をマイナス側入力端から入力して両者を比較する。そして、この比較結果に基づく制御回路４２の制御によりレジスタ４３の設定値を変化させる。
【０１０５】
さらに、レジスタ４３の出力をＤ／Ａ変換器４４にてディジタル信号からアナログ信号に変換した後、調整部４５にて電圧調整を行い、この調整部４５からの出力によってＣ−Ｖ変換回路２１の入力を調整する。このようにして、体幹部４８や頭部４９が第１および第２静電容量センサ部１０，２０に近接していないときの動作１において、Ｃ−Ｖ変換回路２１からの出力が基準電位に最も近くなったところでレジスタ４３の設定値を固定して第１の初期容量の出力を基準電圧とし、そのときの設定値（設定値１）を記憶する。
【０１０６】
これとともに、体幹部４８や頭部４９が第１および第２静電容量センサ部１０，２０に近接していないときの動作２において、Ｃ−Ｖ変換回路２１からの出力が基準電位に最も近くなったところでレジスタ４３の設定値を固定して第２の初期容量出力を基準電位とし、そのときの設定値（設定値２）を記憶する。
【０１０７】
そして、実際の動作１のときは、レジスタ４３の設定値１を固定したときのＣ−Ｖ変換回路２１の出力を、例えば減算回路３１のプラス側入力端に入力するとともに、基準電圧ＲＶをマイナス側入力端に入力して、出力を基準電圧ＲＶで減算して検出値１とする。また、実際の動作２のときは、レジスタ４３を設定値２に固定したときのＣ−Ｖ変換回路２１の出力を、例えば減算回路３１のプラス側入力端に入力するとともに、基準電圧ＲＶをマイナス側入力端に入力して、出力を基準電圧ＲＶで減算して検出値２とする。
【０１０８】
そして、これら検出値１と検出値２を比較することにより、同様にセンサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に体幹部４８や頭部４９があるか否か、またあるとすればどのくらいの距離であるかを判別する。なお、Ｃ−Ｖ変換回路２１への入力の調整は、例えば入力に接続した固定コンデンサ等からなる調整部４５にＤ／Ａ変換器４４の電圧を加えることで、入力する静電容量を増減させることにより実現することができる。
【０１０９】
図１１は、本発明のさらに他の実施形態にかかる乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図、図１２は同乗員姿勢検知装置の検知動作時における動作概念を説明するための説明図、図１３〜図１５は同乗員姿勢検知装置の第１検知動作時（動作３）における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。
【０１１０】
また、図１６〜図１８は、同乗員姿勢検知装置の第２検知動作時（動作４）における検知対象物と電気力線との関係を説明するための説明図である。なお、上述した実施形態にて既に説明した部分と重複する説明は割愛することがあるとする。
【０１１１】
図１１に示すように、本実施形態にかかる乗員姿勢検知装置１００Ａは、上述した実施形態にかかる乗員姿勢検知装置１００と同様の構成であるとともに、第１および第２静電容量センサ部１０，２０と、回路部３０とを備えて構成されている。第１および第２静電容量センサ部１０，２０は、センサ電極１１と、シールド電極１２と、上記補助電極１３と同様にセンサ電極１１を囲うようなロの字状に形成された補助電極１３Ａとを備えて構成されている。
【０１１２】
センサ電極１１は、主に検知面側の検知領域に存する体幹部４８や頭部４９を検知するために設けられている。シールド電極１２は上述した作用を有する。補助電極１３Ａは、主にセンサ電極１１の検知面側の等静電側における等静電容量線（面）を可変せしめるために設けられている。
【０１１３】
回路部３０は、センサ電極１１または補助電極１３Ａに接続されるＣ−Ｖ変換回路２１と、Ａ／Ｄ変換器２２と、ＣＰＵ２３と、シールド電極１２に直接接続されるとともにセンサ電極１１または補助電極１３Ａに接続されるシールド駆動回路２４とを備えて構成されている。
【０１１４】
また、回路部３０は、センサ電極１１からの入力をＣ−Ｖ変換回路２１またはシールド駆動回路２４に切り替える第１切替スイッチＳＷ１と、補助電極１３Ａからの入力をシールド駆動回路２４またはＣ−Ｖ変換回路２１に切り替える第２切替スイッチＳＷ２とを備えて構成されている。なお、これら第１および第２切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、それぞれＡ側およびＢ側（図１１など参照）に切り替え可能に構成されている。
【０１１５】
Ｃ−Ｖ変換回路２１は、センサ電極１１によって、または補助電極１３Ａによって、それぞれ検知された静電容量を電圧に変換する。Ａ／Ｄ変換器２２は上記と同様に動作する。ＣＰＵ２３は、乗員姿勢検知装置１００Ａ全体の制御を司るとともに、例えば第１および第２切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオルタネイト接続（Ａ側あるいはＢ側への二者択一的な接続）の動作を制御したり、検知領域における検知対象物（体幹部４８や頭部４９）の検出（体幹部４８や頭部４９の近接や有無）を判定したりする。シールド駆動回路２４は、シールド電極１２と、補助電極１３Ａまたはセンサ電極１１とを、例えばセンサ電極１１と同等の電位に駆動する。
【０１１６】
第１および第２静電容量センサ部１０，２０や、回路部３０の構造や構成、および各電極１１〜１３Ａの構造や構成は、上述した実施形態にて既に説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。なお、第１切替スイッチＳＷ１は、例えばセンサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されていないときにセンサ電極１１を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成され、第２切替スイッチＳＷ２は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されているときに補助電極１３Ａを開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されていてもよい。
【０１１７】
また、シールド駆動回路２４は、補助電極１３Ａにセンサ電極１１と同等の電位を与える、またはセンサ電極１１に補助電極１３Ａと同等の電位を与えるように構成されている。第１切替スイッチＳＷ１は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されていないときにセンサ電極１１をシールド駆動回路２４に接続可能に構成され、第２切替スイッチＳＷ２は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されているときに補助電極１３Ａをシールド駆動回路２４に接続可能に構成されていてもよい。
【０１１８】
さらに、シールド駆動回路２４は、補助電極１３Ａにセンサ電極１１と同等の電位を与えるように構成されていてもよく、この場合第１切替スイッチＳＷ１は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されていないときに補助電極１３Ａを開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されていてもよい。そして、第２切替スイッチＳＷ２は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されているときに補助電極１３Ａをシールド駆動回路２４に接続可能に構成されていてもよい。
【０１１９】
また、シールド駆動回路２４は、センサ電極１１に補助電極１３Ａと同等の電位を与えるように構成され、この場合第１切替スイッチＳＷ１は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されていないときに補助電極１３Ａをシールド駆動回路２４に接続可能に構成されていてもよい。そして、第２切替スイッチＳＷ２は、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続されているときに補助電極１３Ａを開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されていてもよい。
【０１２０】
次に、このように構成された乗員姿勢検知装置１００Ａの検知動作について説明する。まず、ＣＰＵ２３の制御により、第１および第２切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２がともにＡ側に切り替えられ、センサ電極１１がＣ−Ｖ変換回路２１に接続される。これとともに、シールド電極１２および補助電極１３Ａがシールド駆動回路２４に接続された場合の動作（動作３）について説明する。
【０１２１】
この動作３の場合、センサ電極１１やシールド電極１２および補助電極１３Ａの回路部３０との接続状態は、図１２に示すようなものとなる。すなわち、上述したように、Ｃ−Ｖ変換回路２１にはセンサ電極１１のみが接続され、シールド電極１２および補助電極１３Ａはシールド駆動回路２４に接続される。これにより、センサ電極１１のみによって検知対象物Ｘ，Ｙ，Ｗとの静電容量ＣがＣ−Ｖ変換回路２１によって検出される。
【０１２２】
なお、各静電容量センサ部１０，２０のセンサ電極１１の裏面側は、シールド電極１２によって覆われた状態である。このため、センサ電極１１の裏面側のセンサ感度は、センサ電極１１の検知面（表面）から回り込んだ電気力線のみを検出することになるので、検知面側と比較するとかなり小さい。ここでは、検知対象物Ｘを検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に存する検知対象物として、また検知対象物Ｙ，Ｗを検知範囲Ｚ１，Ｚ２外に存する検知対象物として説明する。
【０１２３】
図１３に示すように、検知対象物Ｘに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐ１は、補助電極１３Ａからの電気力線Ｐ２（シールド）の影響が小さい。
【０１２４】
一方、図１４に示すように、検知対象物Ｘとほぼ等しい距離にある検知対象物Ｙに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐ１は、補助電極１３Ａからの電気力線Ｐ２（シールド）の影響を受けて、検知対象物Ｘに対する場合と比較して減少する。このため、検知対象物Ｙは、検知対象物Ｘと比較して、センサ電極１１との静電容量結合が弱いこととなる。
【０１２５】
これにより、動作３のときの検知対象物Ｘ，Ｙの識別（すなわち、検知範囲Ｚ１，Ｚ２内であるか検知範囲Ｚ１，Ｚ２外であるかの区別）は容易に行うことが可能となる。しかし、図１５に示すように、検知対象物Ｙよりもセンサ電極１１に近い検知対象物Ｗでは、センサ電極１１からの電気力線Ｐ１が図１３における検知対象物Ｘに対するものと同じであるため、Ｃ−Ｖ変換回路２１からの出力は同じとなる。
【０１２６】
つまり、検知対象物Ｘと検知対象物Ｗは、図１２における等電位面（線）Ｍ上にあることになり、動作３での検出値（静電容量値）は同じである。このため、検知対象物Ｗが検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に存するか検知範囲Ｚ１，Ｚ２外に存するかの識別は、この動作３のみでは困難となる。なお、この実施形態においても上述した実施形態と同様に、動作３だけでは判定しないで、動作３のときのＣ−Ｖ変換回路２１にて検出された第１の静電容量値としての静電容量値Ｃ１をＣＰＵ２３によって記憶手段に記憶しておく。
【０１２７】
次に、ＣＰＵ２３の制御により、第１および第２切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２がともにＢ側に切り替えられ、補助電極１３ＡがＣ−Ｖ変換回路２１に接続される。これとともに、シールド電極１２およびセンサ電極１１がシールド駆動回路２４に接続された場合の動作（動作４）について説明する。
【０１２８】
なお、動作４の場合の乗員姿勢検知装置１００Ａにおけるセンサ電極１１やシールド電極１２および補助電極１３Ａの回路部３０との接続状態を示す図１２に対応する構成は、図１２における各切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２をＢ側に切り替えたものである。このため、ここでは図示および説明を省略する。
【０１２９】
この動作４の場合、Ｃ−Ｖ変換回路２１には補助電極１３Ａのみが接続され、シールド電極１２およびセンサ電極１１はシールド駆動回路２４に接続される。これにより、補助電極１３Ａのみによって検知対象物Ｘ，Ｙ，Ｗとの静電容量ＣがＣ−Ｖ変換回路２１によって検出される。なお、検知対象物Ｘ，Ｙ，Ｗの各静電容量センサ部１０，２０に対する配置位置などの諸条件は、動作３のときと同様であるとする。
【０１３０】
そして、この動作４の場合、図１６に示すように、検知対象物Ｘに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐ２（シールド）は、補助電極１３Ａからの電気力線Ｐ１に対して影響が大きい。このため、検知対象物Ｘは、補助電極１３Ａとの静電容量結合が弱いこととなり、Ｃ−Ｖ変換回路２１によって検出される静電容量値は動作３における検知対象物Ｘに対する場合と比較して小さくなる。
【０１３１】
一方、図１７に示すように、検知対象物Ｙに対するセンサ電極１１からの電気力線Ｐ２（シールド）は、検知対象物Ｘに対する場合と比較して減少し、補助電極１３Ａからの電気力線Ｐ１は、検知対象物Ｘに対する場合と比較して増加する。このため、動作４の場合においては、検知対象物Ｙは、補助電極１３Ａとの静電容量結合が強いこととなり、Ｃ−Ｖ変換回路２１によって検出される静電容量値は動作３における検知対象物Ｙに対する場合と比較して大きくなる。
【０１３２】
また、図１８に示すように、検知対象物Ｗに対する補助電極１３Ａからの電気力線Ｐ１は、図１６における検知対象物Ｘに対する補助電極１３Ａからの電気力線Ｐ１と比較して多く、しかもセンサ電極１１からの電気力線Ｐ２（シールド）の影響も小さい。このため、動作４においては、検知対象物ＷにおけるＣ−Ｖ変換回路２１からの出力は検知対象物Ｘにおけるものよりも大きい。そして、このような動作４のときにＣ−Ｖ変換回路２１にて検出された第２の静電容量値としての静電容量値Ｃ２をＣＰＵ２３によって記憶手段に記憶しておく。
【０１３３】
このようにして第１および第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２を検出したら、次に、ＣＰＵ２３にて記憶手段に記憶しておいたこれらの静電容量値Ｃ１，Ｃ２を比較する。例えば、上述した検知対象物Ｘでは、動作３での第１の静電容量値Ｃ１が動作４での第２の静電容量値Ｃ２と比較して大きくなるが、検知対象物Ｙでは、動作３での第１の静電容量値Ｃ１が動作４での第２の静電容量値Ｃ２と比較して小さくなる。このため、検知対象物Ｗでは、動作３での第１の静電容量値Ｃ１と動作４での第２の静電容量値Ｃ２が同程度となる。
【０１３４】
このように、ＣＰＵ２３においては、静電容量値Ｃ１に対する静電容量値Ｃ２の値を比較することによって、検知対象物がセンサ電極１１の中心部に対してどの程度外に存するのかを判定することが可能となる。このとき、静電容量値Ｃ１とＣ２の比較値が、例えばあらかじめ設定された所定のしきい値以上（あるいは所定のしきい値以下や所定のしきい値未満等）となれば、センサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２内であると判定可能なように設定しておけば、任意に指向性を持たせることが可能となる。
【０１３５】
なお、図１２から図１８に示す説明図では、検知対象物Ｘでは動作３での検出値が動作４での検出値より大きくなり、検知対象物Ｙでは動作３での検出値が動作４での検出値より小さくなる。また、検知対象物Ｗでは動作３での検出値と動作４での検出値が同程度となる例を挙げて説明した。しかし、センサ電極１１および補助電極１３Ａの配置形状や配置面積などの諸条件が変わると、検知対象物Ｘ，Ｙ，Ｗにおける動作３と動作４の上下関係は変わることとなる。
【０１３６】
ただし、動作３における第１の静電容量値Ｃ１に対する動作４における第２の静電容量値Ｃ２の割合（Ｃ２／Ｃ１）は、常に検知対象物Ｘ＜検知対象物Ｙ（または検知対象物Ｗ）であるため、区別することが可能である。したがって、条件ごとに動作３と動作４の比較式を変えれば、検知対象物Ｘ，Ｙ，Ｗを判別することが可能となる。なお、比較式や比較値、各種係数や所定のしきい値（Ｔｈ１，Ｔｈ２）などは、上述した実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１３７】
また、条件によっては数式で表現できない場合があるが、検知対象物（体幹部４８や頭部４９）の位置における静電容量値Ｃ１，Ｃ２の値をあらかじめ測定してプロファイルしておき、各プロファイルと実際の検出値とを比較するようにすればよい。
【０１３８】
このように、この乗員姿勢検知装置１００Ａによれば、例えば所定のしきい値Ｔｈ２が大きい場合には第１および第２静電容量センサ部１０，２０のセンサ感度の指向性の強度が高く、小さい場合は指向性の強度が低いとすることができる。これにより、センサ感度の指向性を任意に設定してセンサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２を任意に定めることができ、簡単な構成で確実に検知対象物（体幹部４８や頭部４９）を検知することができるようになる。そして、判定された姿勢情報を用いてエアバッグの展開制御等を行えば、例えばいわゆる危険であろう検知領域ＤＺに乗員が居る際に、エアバッグを非展開とするなどして衝突事故等を防止することができる。
【０１３９】
なお、回路部３０のＣ−Ｖ変換回路２１の各種構成や作用は、上述した実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。また、本実施形態にかかる乗員姿勢検知装置１００Ａでは、センサ電極１１とシールド電極１２および補助電極１３Ａとを配置して、センサ電極１１の静電容量値Ｃ１と補助電極１３Ａの静電容量値Ｃ２とを比較して検知対象物の検出を判定するものを例に挙げて説明した。その他にも、上述した実施形態にて図７を用いて説明したように、ダミー電極１９を配置し、Ｃ−Ｖ変換回路２１が差動動作するように構成してもよい。これについても上述したものと各種構成や作用は同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１４０】
また、シールド駆動回路２４の変形例や、第１および第２切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２の変形例などについても、各種構成や作用は上述した実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１４１】
なお、本実施形態にかかる乗員姿勢検知装置１００Ａでは、補助電極１３Ａがセンサ電極１１の周囲全体を囲むような状態で配置されている。このため、各静電容量センサ部１０，２０はセンサ電極１１の検知面の全方向に同様な指向性を持つ（すなわち、検知範囲Ｚ１，Ｚ２がセンサ電極１１に対するどの方向でも同様）が、指向性を持たせたくない方向が存在する場合は、例えば次のようにすればよい。
【０１４２】
すなわち、指向性を持たせたくない方向に補助電極１３Ａを配置せずに、補助電極１３Ａの形状を、例えばコの字状やＣ字型、Ｌ字型や半円形などにして、補助電極１３Ａのない方向の指向性を低減させることも可能である。
【０１４３】
また、上述した回路部３０のＣ−Ｖ変換回路２１からの出力は、第１の静電容量値Ｃ１か第２の静電容量値Ｃ２かのいずれかとなるため、センサ電極１１（を含む静電容量センサ部１０，２０）の設置場所の周囲の構造等により検出される静電容量値が異なる場合がある。
【０１４４】
すると、これら第１および第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２を比較した比較結果が、センサ電極１１が設置される場所の周囲の構造等に依存して変化してしまうことがある。このような状況を回避するために、回路部３０の構成を、さらに例えば次のようにしてもよい。
【０１４５】
図１９は、本発明のさらに他の実施形態にかかる乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の例を示す説明図、図２０は同乗員姿勢検知装置の静電容量センサ部および回路部の全体構成の他の例を示す説明図である。なお、上述した実施形態において、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割愛する。
【０１４６】
図１９に示すように、回路部３０は、Ｃ−Ｖ変換回路２１、シールド駆動回路２４、判定回路２５、上述した初期容量を記憶する初期容量記憶装置２６、各切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り替え動作を制御するスイッチ制御回路２７、およびバッファ２８を備えて構成されている。
【０１４７】
このような回路部３０を有する乗員姿勢検知装置の検知動作の概要としては、例えば第１および第２静電容量センサ部１０，２０を所定の設置場所に設置した後、体幹部４８や頭部４９が第１および第２静電容量センサ部１０，２０に接近していないときの静電容量値（初期容量）をスイッチ制御回路２７の制御により各切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２を切り替えてそれぞれ検出し、初期容量記憶装置２６にてこれらの値を記憶しておく。
【０１４８】
そして、判定回路２５にて上述した実際の動作３，４のときの第１および第２の静電容量値Ｃ１，Ｃ２から初期容量記憶装置２６に記憶された各初期容量を差し引いて比較し、比較結果に基づいて体幹部４８や頭部４９がセンサ電極１１上の検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に存するか否かを判定する。
【０１４９】
具体的には、上記初期容量は、スイッチ制御回路２７の制御により、各切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２がＡ側に接続された場合の上記動作３のときのものを第１の初期容量とし、各切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２がＢ側に接続された場合の上記動作４のときのものを第２の初期容量として初期容量記憶装置２６に記憶される。
【０１５０】
そして、実際の動作３のときは、判定回路２５によって、検出された第１の静電容量値Ｃ１から初期容量記憶装置２６に記憶しておいた第１の初期容量を差し引いて第１の検出値（検出値１）とし、動作４のときは、検出された第２の静電容量値Ｃ２から初期容量記憶装置２６に記憶しておいた第２の初期容量を差し引いて第２の検出値（検出値２）とする。
【０１５１】
その後、判定回路２５にてこれら検出値１と検出値２とを比較して、その比較結果により検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に体幹部４８や頭部４９があるか否かを判定する。例えば、上記動作３のときの検出値１は、体幹部４８や頭部４９の第１および第２静電容量センサ部１０，２０への接近に依存した出力となる。その後の動作や作用および効果等は、上述した実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１５２】
また、上述した第１および第２の初期容量は、例えば初期容量測定時の電圧をＡ／Ｄ変換器等でディジタル変換して、レジスタやメモリ等に保持するようにしてもよいが、次のように基準電圧を調整することでこれらを保持することも可能となる。すなわち、図２０に示すように、回路部３０は、Ｃ−Ｖ変換回路２１、シールド駆動回路２４、基準電圧調整回路４０、および減算回路３１を備えて構成されている。
【０１５３】
基準電圧調整回路４０は、上述したような第１および第２の初期容量の初期容量測定時に、Ｃ−Ｖ変換回路２１の出力が基準電位になるように調整するためのものであり、ここでは、コンパレータ４１、制御回路４２、レジスタ４３、Ｄ／Ａ変換器４４、および調整部４５を備えて構成されている。これらの構成や作用等も、上述した実施形態にて説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１５４】
基準電圧調整回路４０によって、第１および第２の初期容量の出力を基準電圧とし、このように基準電圧にされたＣ−Ｖ変換回路２１の出力を、例えば減算回路３１のプラス側入力端に入力し、基準電圧ＲＶをマイナス側入力端に入力して、出力を基準電圧ＲＶで減算して第１および第２の初期容量を差し引き、同様に検知範囲Ｚ１，Ｚ２内に体幹部４８や頭部４９があるか否か、またあるとすればどのくらいの距離であるかを判別することができる。
【０１５５】
以上述べたように、上述した実施形態にかかる乗員姿勢検知装置１００，１００Ａによれば、車両の座席に着座した乗員およびその姿勢を正確に検知することができる。そして、エアバッグ展開制御装置によって、判定された乗員の姿勢情報をエアバッグの展開制御に用いれば、エアバッグ展開時の乗員に対する衝突事故等を回避し、エアバッグの有用性を最大限に引き出す展開制御を行うことができる。
【符号の説明】
【０１５６】
１ 車両
２ インストルメントパネル
３ 車室天井部
１０ 第１静電容量センサ部
１１ センサ電極
１２ シールド電極
１３ 補助電極
１３Ａ 補助電極
１９ ダミー電極
２０ 第２静電容量センサ部
２１ Ｃ−Ｖ変換回路
２２ Ａ／Ｄ変換器
２３ ＣＰＵ
２４ シールド駆動回路
２５ 判定回路
２６ 初期容量記憶装置
２７ スイッチ制御回路
２８ バッファ
３０ 回路部
３１ 減算回路
４０ 基準電圧調整回路
４１ コンパレータ
４２ 制御回路
４３ レジスタ
４４ Ｄ／Ａ変換器
４５ 調整部
１００ 乗員姿勢検知装置
１００Ａ 乗員姿勢検知装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の座席の前方対向箇所および上方対向箇所の少なくとも一方に、前記座席に着座した人体の姿勢を検知するための検知領域に向けて検知面が存するように配置されたセンサ電極と、
前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、
少なくとも前記センサ電極が接続され、接続された電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、
前記補助電極を前記検出回路に接続しない第１の接続状態と、前記補助電極を前記検出回路に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な切替スイッチと、
前記第１の接続状態における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、前記人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段と、
前記比較判定手段からの判定結果に応じて、前記人体の着座姿勢を判定する姿勢判定手段とを備えた
ことを特徴とする乗員姿勢検知装置。
【請求項２】
前記切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに、前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項３】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、
前記切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに、前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項４】
車両の座席の前方対向箇所および上方対向箇所の少なくとも一方に、前記座席に着座した人体の姿勢を検知するための検知領域に向けて検知面が存するように配置されたセンサ電極と、
前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、
前記センサ電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路と、
前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続する第１の接続状態と、前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な切替スイッチと、
前記第１の接続状態における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段と、
前記比較判定手段からの判定結果に応じて、前記人体の着座姿勢を判定する姿勢判定手段とを備えた
ことを特徴とする乗員姿勢検知装置。
【請求項５】
車両の座席の前方対向箇所および上方対向箇所の少なくとも一方に、前記座席に着座した人体の姿勢を検知するための検知領域に向けて検知面が存するように配置されたセンサ電極と、
前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、
接続された電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、
前記センサ電極を前記検出回路に接続する第１の接続状態と、前記センサ電極を前記検出回路に接続しない第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な第１切替スイッチと、
前記センサ電極が前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記検出回路に接続せず、前記第１切替スイッチが前記第２の接続状態のときに前記補助電極を前記検出回路に接続するように切り替え可能な第２切替スイッチと、
前記第１の接続状態の場合における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態の場合における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段と、
前記比較判定手段からの判定結果に応じて、前記人体の着座姿勢を判定する姿勢判定手段とを備えた
ことを特徴とする乗員姿勢検知装置。
【請求項６】
前記第１切替スイッチは、前記第２の接続状態のときに前記センサ電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成され、
前記第２切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項５記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項７】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与える、または前記センサ電極に前記補助電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、
前記第１切替スイッチは、前記第２の接続状態のときに前記センサ電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成され、
前記第２切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項５記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項８】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、
前記第１切替スイッチは、前記第２の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成され、
前記第２切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項５記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項９】
前記センサ電極に前記補助電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、
前記第１切替スイッチは、前記第２の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成され、
前記第２切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項５記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項１０】
前記補助電極は、前記センサ電極を囲むように配置されている
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項１１】
前記姿勢判定手段は、判定した前記人体の着座姿勢が、前記車両に搭載されたエアバッグの展開によって該エアバッグが前記人体に過度な衝撃を与えうる姿勢である場合に、前記着座姿勢に関する情報を、前記車両に搭載されたエアバッグの展開を制御する機能を含むＥＣＵに対して出力する
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項１２】
前記前方方向対向箇所は車両のインストルメントパネルおよびステアリングホイールの少なくとも一方にあり、前記上方対向箇所は車両の車室天井部にある
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２記載の乗員姿勢検知装置と、
前記乗員姿勢検知装置によって判定された人体の着座姿勢に関する情報に基づいて、車両に搭載されたエアバッグの展開を制御するエアバッグ展開制御手段とを備えたエアバッグ展開制御装置であって、
前記エアバッグ展開制御手段は、前記着座姿勢に関する情報が、前記エアバッグの展開によって該エアバッグが前記人体に過度な衝撃を与えうる姿勢であることを示す場合に、前記エアバッグを非展開に制御する
ことを特徴とするエアバッグ展開制御装置。
【請求項１】
車両の座席の前方対向箇所および上方対向箇所の少なくとも一方に、前記座席に着座した人体の姿勢を検知するための検知領域に向けて検知面が存するように配置されたセンサ電極と、
前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、
少なくとも前記センサ電極が接続され、接続された電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、
前記補助電極を前記検出回路に接続しない第１の接続状態と、前記補助電極を前記検出回路に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な切替スイッチと、
前記第１の接続状態における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、前記人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段と、
前記比較判定手段からの判定結果に応じて、前記人体の着座姿勢を判定する姿勢判定手段とを備えた
ことを特徴とする乗員姿勢検知装置。
【請求項２】
前記切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに、前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項３】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、
前記切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに、前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項４】
車両の座席の前方対向箇所および上方対向箇所の少なくとも一方に、前記座席に着座した人体の姿勢を検知するための検知領域に向けて検知面が存するように配置されたセンサ電極と、
前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、
前記センサ電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路と、
前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続する第１の接続状態と、前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続する第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な切替スイッチと、
前記第１の接続状態における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段と、
前記比較判定手段からの判定結果に応じて、前記人体の着座姿勢を判定する姿勢判定手段とを備えた
ことを特徴とする乗員姿勢検知装置。
【請求項５】
車両の座席の前方対向箇所および上方対向箇所の少なくとも一方に、前記座席に着座した人体の姿勢を検知するための検知領域に向けて検知面が存するように配置されたセンサ電極と、
前記センサ電極の近傍に設けられた補助電極と、
接続された電極からの静電容量に基づく静電容量値を検出する検出回路と、
前記センサ電極を前記検出回路に接続する第１の接続状態と、前記センサ電極を前記検出回路に接続しない第２の接続状態とを選択的に切り替え可能な第１切替スイッチと、
前記センサ電極が前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記検出回路に接続せず、前記第１切替スイッチが前記第２の接続状態のときに前記補助電極を前記検出回路に接続するように切り替え可能な第２切替スイッチと、
前記第１の接続状態の場合における前記検出回路からの第１の静電容量値と、前記第２の接続状態の場合における前記検出回路からの第２の静電容量値とを比較した比較値、および前記第１または第２の静電容量値に基づき、人体が前記センサ電極上の検知範囲内にあるか否かを判定する比較判定手段と、
前記比較判定手段からの判定結果に応じて、前記人体の着座姿勢を判定する姿勢判定手段とを備えた
ことを特徴とする乗員姿勢検知装置。
【請求項６】
前記第１切替スイッチは、前記第２の接続状態のときに前記センサ電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成され、
前記第２切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項５記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項７】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与える、または前記センサ電極に前記補助電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、
前記第１切替スイッチは、前記第２の接続状態のときに前記センサ電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成され、
前記第２切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項５記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項８】
前記補助電極に前記センサ電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、
前記第１切替スイッチは、前記第２の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成され、
前記第２切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項５記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項９】
前記センサ電極に前記補助電極と同等の電位を与えるシールド駆動回路をさらに備え、
前記第１切替スイッチは、前記第２の接続状態のときに前記補助電極を前記シールド駆動回路に接続可能に構成され、
前記第２切替スイッチは、前記第１の接続状態のときに前記補助電極を開放、接地または所定の電位に接続可能に構成されている
ことを特徴とする請求項５記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項１０】
前記補助電極は、前記センサ電極を囲むように配置されている
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項１１】
前記姿勢判定手段は、判定した前記人体の着座姿勢が、前記車両に搭載されたエアバッグの展開によって該エアバッグが前記人体に過度な衝撃を与えうる姿勢である場合に、前記着座姿勢に関する情報を、前記車両に搭載されたエアバッグの展開を制御する機能を含むＥＣＵに対して出力する
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項１２】
前記前方方向対向箇所は車両のインストルメントパネルおよびステアリングホイールの少なくとも一方にあり、前記上方対向箇所は車両の車室天井部にある
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の乗員姿勢検知装置。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２記載の乗員姿勢検知装置と、
前記乗員姿勢検知装置によって判定された人体の着座姿勢に関する情報に基づいて、車両に搭載されたエアバッグの展開を制御するエアバッグ展開制御手段とを備えたエアバッグ展開制御装置であって、
前記エアバッグ展開制御手段は、前記着座姿勢に関する情報が、前記エアバッグの展開によって該エアバッグが前記人体に過度な衝撃を与えうる姿勢であることを示す場合に、前記エアバッグを非展開に制御する
ことを特徴とするエアバッグ展開制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１０−２３８６４２（Ｐ２０１０−２３８６４２Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８７８０５（Ｐ２００９−８７８０５）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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