JP2003535748A - 乗員検出システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 乗員検出システム（１０）は、車両（２１）の乗員（１５）の位置を検知するように適合されたレーダ距離センサ（１２）を含む。レーダ距離センサ（１２）の起動は、乗員（１５）が拘束アクチュエータ（３９）に近接することに応答するか、または座席（１７）上の乗員の存在または位置を検知するように適合された乗員センサ（２００）に応答する。距離／接近センサ（２２２）によって検知されるように乗員（１５）が座席背部（４６）に近接して着座する乗員（１５）に応答して、レーダ距離センサ（１２）が作動禁止とされて、拘束アクチュエータの作動が許可される。電界センサ（１００）または座席重量センサ（２２４）によって検知される、車両座席（１７）上の幼児用または子供用シート（６００）内の幼児または子供に応答して、レーダ距離センサ（１２）は作動禁止にされて、拘束アクチュエータ（３９）も作動禁止にされる。乗員（１５）が座席（１７）上に存在するが、座席背部（４６）に接近していない場合には、レーダ距離センサ（１２）の作動が許可されて、それに応答して拘束アクチュエータ（３９）が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】技術分野 本発明は、一般的には車両安全拘束システムの起動を制御するための乗員検出
システムに関し、より具体的には衝突に応答して安全拘束システムの展開に影響
を与える目的で、乗員の存在および位置を判定するための乗員検出システムに関
する。発明の背景

【０００２】 車両には、乗員の傷害を軽減する目的で、車両衝突に応答して起動される自動
安全拘束アクチュエータが備えられることがある。このような自動安全拘束アク
チュエータの例としては、エアバッグ、シートベルト・プリテンショナ、自動展
開ロールバー、自動展開ニー・ボルスタなどがある。自動拘束システムの一目的
は、自動拘束システムが起動しなかった場合に衝突によって生じるであろう傷害
よりも、重大な傷害を自動拘束システムによって生じることなく、乗員傷害を軽
減することである。一般に、安全拘束システムの関連部品の交換に費用がかかる
こと、またそのような起動が乗員に危害を与える可能性があることから、傷害を
軽減する必要のあるときにだけ自動安全拘束アクチュエータを起動するのが望ま
しい。

【０００３】 このことは特にエアバッグ拘束システムにおいて当てはまり、エアバッグ拘束
システムでは、展開時にエアバッグに接近しすぎている乗員、すなわち正規位置
外（out-of-position）乗員は、関連する車両衝突が比較的軽微である場合にお
いても、展開するエアバッグによって傷害を受けたりまたは死亡したりしやすい
。例えば、ベルト非着用の乗員は、衝突前の急ブレーキをかけたときに、展開時
に正規位置外になりやすい。さらに、子供、小柄な成人、または骨格上の弱者な
どの、身長の低い乗員または体格の虚弱な乗員は、特にエアバッグインフレータ
によって生じる傷害を受け易い。さらに、前席乗員側のエアバッグに近接して、
正常に設置した後向き幼児用シート（rear facing infant seats (RFIS)）に適
切に固定された幼児も、幼児用シートの後面がエアバッグのインフレータモデュ
ールに接近しているために展開するエアバッグによって傷害を受けたり、死亡し
たりしやすい。

【０００４】 エアバッグは、前向きの乗員に対して、乗員がインフレータドアから十分な距
離だけ離れているとき、効果がある。しかしながらエアバッグは、後向き幼児用
シート（ＲＦＩＳ）の中にいる幼児には致命的になる可能性がある。またエアバ
ッグは、前向きの乗員に対しても、ベルト非着用の乗員が衝突前の急ブレーキを
経験したときなどのように、エアバッグの展開時に乗員がインフレータに近づき
すぎている場合には、危険性がある。エアバッグインフレータは、時速３０マイ
ルのバリヤ等価衝突を経験するときに、所与の拘束能力例えばベルト非着用で正
常着座の５０パーセンタイルの乗員を保護する能力を備えるように設計されるが
、この衝突によって生ずる関連するエネルギーと力レベルは、正規位置外乗員、
子供や小柄な女性、高齢乗員などの小柄または虚弱な乗員、または後向き幼児用
シート（ＲＦＩＳ）の中の幼児には傷害を及ぼす可能性がある。比較的頻度は低
いが、乗員が比較的に軽い傷害で生存したであろう衝突において、エアバッグが
原因で傷害または死亡が発生する事例によって、エアバッグインフレータが、保
護すべき乗員に傷害を与える可能性を低減または排除しようとする原動力となっ
た。

【０００５】 自動車メーカおよびＮＨＴＳＡは、エアバッグが効果よりも傷害を生じる可能
性のある状況では、エアバッグの作動を禁止する方法を研究している。エアバッ
グは、高速衝突で、１７５ポンドの成人を拘束するのに十分な力で展開するよう
に開発されている。これらのエアバッグが、車両の前列助手席にいる子供に向け
て展開されると、重大な傷害を与える可能性がある。また別の危害を及ぼす可能
性のある状況としては、エアバッグの展開時に、乗員がエアバッグインフレータ
モデュールに非常に接近しているときがある。最近のＮＨＴＳＡＤデータによる
と、このようにインフレータとの接近による重大な傷害は、乗員がインフレータ
ドアから約４〜１０インチよりも近くに接近しているときに、エアバッグの作動
を禁止すれば、低減または解消できることがわかっている。乗員がエアバッグに
よって傷害を受ける危険性のあるエアバッグインフレータの近接領域を、「危険
（at-risk）」ゾーンと呼ぶ。この危険ゾーンの大きさは、関連するエアバッグ
インフレータの膨張特性、およびエアバッグモデュールに対する乗員の速度に依
存する。過去の研究によると、危険ゾーンは、インフレーションモデュールおよ
び乗員寸法に応じて、インフレータドアから４〜１０インチ外に延びている。

【０００６】 エアバッグインフレータによる乗員への傷害を軽減する１つの技術は、例えば
エアバッグインフレータ内のガス発生剤の量を減少させるか、またはその膨張速
度を低減することによって、関連するエアバッグインフレータの力とエネルギー
レベルを低減することである。これによって、エアバッグインフレータが乗員に
危害を与える危険性は減少するが、同時にエアバッグインフレータの拘束能力を
低下させ、これによって、より重大度の高い衝突に遭遇したときに乗員が傷害を
受ける危険性はより増大する。

【０００７】 エアバッグインフレータによる乗員の傷害を軽減する別の技術として、衝突の
重大度の測度に応じてインフレータの膨張速度または能力を制御することがある
。先行技術によると、異なる独立に区画化された段階（compartmentalized stag
e）と、それに対応する発火回路を有し、これによって各段階を連続的に遅延し
て発火させて、有効膨張速度を制御するか、あるいはいくつかの段階の発火を抑
制して有効膨張能力を制御する、多段インフレータの使用を教示している。先行
技術はまた、蓄蔵ガスと独立に発火される複数の火薬ガス発生要素とを組み合わ
せたハイブリッドインフレータの使用を教示している。さらに先行技術は、イン
フレータからのガス状排出流を制御するための制御バルブの使用を教示している
。検知するかまたは推定した衝突重大度に応じて膨張速度および能力を制御し、
これによって重大度の低い衝突では、重大度の高い衝突よりも低い膨張速度また
は膨張能力を用いるようにできる。重大度の低い衝突は、重大度の高い衝突より
も発生頻度が高く、またこのような制御されたインフレータは、重大度の高い衝
突状態よりも重大度の低い衝突状態において攻撃性が小さくなるので、体格や位
置が原因でエアバッグインフレータによって傷害を受ける危険性のある乗員は、
より攻撃性の低いインフレータに遭遇しやすいという理由で、全体的に傷害を受
けることが少なくなる。しかしながら、衝突重大度の高い状態においては、正常
位置にいる乗員に対して十分な拘束をもたらす目的でインフレータを意図的に攻
撃的にするために、そのような乗員に対する傷害の危険性は軽減されないことに
なる。

【０００８】 エアバッグインフレータによる乗員への傷害を軽減するためのさらに別の技術
として、インフレータの起動を、乗員の存在および位置に応じて制御することに
よって、乗員がインフレータに付随する危険ゾーンの外側に位置するときにのみ
インフレータを起動する方法がある。最近のＮＨＴＳＡデータによると、乗員が
インフレータドアから４〜１０インチ以内に接近したときにエアバッグの作動を
禁止すれば、インフレータへの接近に起因する重大な傷害を軽減、または防止す
ることがわかっている。このようなエアバッグインフレータの作動禁止を行うシ
ステムは、乗員拘束の提供が要求されるときにエアバッグインフレータの作動を
禁止することなく、そのような判定を行うために十分な感度とロバスト性を有す
る乗員センサを必要とする。

【０００９】 いくつかの斜め衝突または側面衝突の場合を除くと、関連する乗員が存在しな
い場合には、展開されたエアバッグインフレーションシステムの交換に関わる不
必要な費用および不便がかかるという理由から、自動安全拘束アクチュエータを
起動しないのが一般的に望ましい。先行技術は、そのようなシステムを実装する
目的で、車両の助手席に着座する乗員の存在を検出したり、または無生物物体を
認識したりする様々な手段を教示している。例えば、重量センサを座席に組み込
むことによって、乗員の存在を検出することができる。

【００１０】 エアバッグインフレータによる乗員への傷害を軽減するさらに別の技術として
は、乗員の存在と位置に応じて、エアバッグインフレータの膨張速度または膨張
能力を制御することがある。このような制御システムは、上記のような衝突重大
度に応じて制御可能な膨張システムと組み合わせて最も好適に使用され、このよ
うなシステムでは、乗員位置入力を用いることにより、ある特定の衝突重大度レ
ベルを表わすが、低身長または軽量の乗員、あるいは後向き幼児用シートの幼児
に傷害を与える可能性がある、攻撃性の強すぎるエアバッグインフレータ制御を
オーバライド（無効に）することができる。そのようなエアバッグインフレータ
を制御するためのシステムは、ロバストで十分な精度を有し、かつ様々な乗員状
況および状態を区別し、かつ識別する乗員位置センサを必要とする。先行技術に
よれば、座席内に組み込んで乗員の存在、重量および着座位置を検出するセンサ
の使用が教示されている。米国特許第３６７２６９９号、第３７６７００２号，
第５１６１８２０号、第５４７４３２７号および第５６１２８７６号は、関連す
るエアバッグインフレータの起動を制御するために、座席内に組み込んだ乗員存
在センサの使用を教示している。

【００１１】 米国特許第５２０５５８２号は、空の座席に関連するエアバッグを、第２の衝
突減速度閾値を超える加速度に対して起動させ、それ以外では作動を禁止するシ
ステムを教示している。米国特許第５０７４５８３号は、エアバッグシステムの
制御の目的で、座席内に組み込んで乗員重量と着座位置を検出する複数のセンサ
を教示している。米国特許第５２３２２４３号、第５４９４３１１号および第５
６２４１３２号は、多段エアバッグインフレータ、インフレータ排気バルブ、ま
たはエアバッグインフレータの空間姿勢を制御するために、乗員の存在、重量、
または位置を検出する目的の力検知フィルム要素の配列を教示している。

【００１２】 米国特許第５４０４１２８号は、人が存在するか否かを検出するために、座席
に組み込んで、呼吸および心拍によるかすかな振動を検出する振動センサの使用
を教示している。米国特許第５５７３２６９号は、シートバック傾斜角と足位置
を用いて座席重量計測値を修正する手段を教示している。エアバッグインフレー
タの起動制御のための手段として、座席重量を組み入れるいくつかのシステムに
おいては、エアバッグインフレータが、５０パーセンタイルの女性に対しては作
動が許可されるが、後向き幼児用シートの幼児に対しては作動が禁止されること
を保証するために、検知された乗員重量が３０ｋｇ以下であれば、エアバッグイ
ンフレータの作動を禁止する必要がある。場合によっては、例えば幼児用シート
を固定するシートベルトを強く締めすぎた場合には、関連する座席重量センサが
、関連するカットオフ閾値より大きいみかけ重量を検知することによって、後向
き幼児用シートが存在するときに、エアバッグインフレータの動作を誤って許可
する可能性がある。

【００１３】 米国特許第５０７１１６０号および５１１８１３４号は、インフレータの制御
を目的として、乗員位置および／または速度、ならびに車両加速度のセンシング
の組み合わせを教示している。これらの特許の双方が、例として、乗員位置を検
知するための超音波距離計測の使用を教示している。米国特許第５０７１１６０
号もまた、受動式赤外線乗員位置センサの使用を例として教示しているのに対し
て、米国特許第５１１８１３４号は、マイクロ波センサの使用を教示している。
米国特許第５３９８１８５号は、センシングの結果に応じて安全拘束アクチュエ
ータを制御するためのシステムにおける複数の乗員位置センサの使用を教示して
いる。

【００１４】 従来技術は、物体の表面の位置を検知するために、物体の表面から反射される
１つまたは複数の超音波ビームの使用を教示している。米国特許第５３３０２２
６号は、多段エアバッグインフレータまたはそれに接続された排気バルブを制御
するために、インスツルメントパネルに装着された超音波距離センサと、乗員位
置を検知するオーバヘッド受動式赤外線センサの組み合わせを教示している。米
国特許第５４１３３７８号、５４３９２４９号、および第５６２６３５９号は、
エアバッグインフレータモデュールを制御する目的で、乗員の位置および重量を
検出するためのその他の座席センサと組み合わせた、ダッシュパネルおよび座席
に装着する超音波センサを教示している。米国特許第５４８２３１４号は、受動
拘束システムを不能化すべきかどうかを決定するための関連する信号処理と共に
、超音波センサと受動型赤外線センサの組み合わせを教示している。米国特許第
５６５３４６２号および第５８２９７８２号は、電波を車両座席の方向に向ける
電波発生器で物体を照射し、受信した信号をニューラルネットワークまたはその
他のパターン認識システムによって処理することによって乗員空間の中身を識別
および監視するためのシステムを教示している。さらに、米国特許第５６５３４
６２号は、電波信号が、車両座席に到達する前に、最初にウインドシールドで反
射される、システムを示している。

【００１５】 先行技術はまた、物体の表面から反射される赤外ビームを使用して物体の表面
の位置を検知する方法を教示している。米国特許第５４４６６６１号および第５
４９００６９号は、発信器を用いて物体上の反射点に向ける赤外ビームを教示し
ている。受信器が反射位置から散乱される放射を検出し、安全拘束システムの起
動を制御する目的で、発信ビームと受信ビームとによる三角測量に基づいて発信
器から反射位置のまでの距離を測定する。これらの特許はまた、エアバッグ膨張
システムの起動を制御する目的で、赤外線ビーム乗員位置センサと加速度センサ
とを組み合わせることを教示している。米国特許第５５４９３２２号は、エアバ
ッグドアに光ビーム乗員センサを組み込むことを教示している。さらに、赤外線
ビームセンサは、自動焦点調節カメラの距離計として一般に使用されている。先
行技術の米国特許第４６２５３２９号、５５２８６９８号、および第５５３１４
７２号は、乗員位置を検出するための画像システムの使用を教示しており、後の
２つはこの情報を、エアバッグインフレータを制御する目的に利用している。米
国特許第５５２８６９８号、第５４５４５９１号、第５５１５９３３号、第５５
７０９０３号、および第５６１８０５６号は、関連するエアバッグインフレータ
の作動を禁止する目的で、後向き幼児用シートの存在を検出する様々な手段を教
示している。

【００１６】 先行技術はまた、乗員の存在、距離、または位置を検出するための静電容量セ
ンシングの使用を教示している。米国特許第３７４０５６７号は、人間乗員と自
動車座席上の動物または荷物とを区別する目的で、座席の座部と背部に組み込ん
だ電極を、静電容量応答回路と共に使用することを教示している。米国特許第３
８９８４７２号は、自動車ボディと協働して乗員検知キャパシタを形成する金属
電極と、乗員の存在に応答する対応するキャパシタンスの変化を検知する関連回
路とを合わせて含む、乗員検出装置を教示している。米国特許第４３００１１６
号は、車両の外部に近接する人を検出する静電容量センサの使用を教示している
。米国特許第４７９６０１３号は、座席の座部と車両のルーフ間の静電容量を検
知する静電容量式着座検出器を教示している。

【００１７】 米国特許第４８３１２７９号は、人の存在に関係する過渡的な静電容量変化を
検出するための静電容量応答制御回路を教示している。米国特許第４９８７０５
１９号および第５２１４３８８号は、物体の接近を検出するための静電容量セン
サのアレイの使用を教示している。米国特許第５２４７２６１号は、少なくとも
１軸についての点の位置を測定するために電界応答センサを使用することを教示
している。米国特許第５４１１２８９号は、乗員の存在を検出するために座席の
バックレストに組み入れた静電容量センサの使用を教示している。米国特許第５
５２５８４３号は、乗員の存在を検出する目的で、座席の基部および背部に組み
込んだ電極を使用し、それによって検出回路が動作しているときには、電極が実
質的に車両のシャシーから絶縁されるようにすることを教示している。米国特許
第５６０２７３４号は、乗員が電極間の静電容量に与える影響に基づいて乗員位
置を検出する目的で、乗員の上方に装着する電極のアレイを教示ししている。米
国特許第５１６６６７９号は、センサのセンシング特性を修正するためにセンシ
ング要素と同一の電圧で駆動する、リフレクタ付きの静電容量式接近センサを教
示している。米国特許第５７７０９９７号は、静電容量式車両乗員位置センシン
グシステムを教示しており、このシステムではセンサは物体の存在を表わす出力
信号を生成するために、反射電場を生成する。米国特許第３９４３３７６号、第
３８９８４７２号、第５７２２６８６号、および第５７２４０２４号も、車両内
の乗員を検知するための静電容量式システムを教示している。

【００１８】 先行技術は、危険な状況において助手席エアバッグを抑制するために、単独ま
たは組み合わせて使用するシステムを教示している。これらのシステムでは、様
々なセンシング技術が組み込まれており、それは例えば能動式赤外線センサ、受
動式赤外線センサ（熱検出素子）、超音波センサ、静電容量センサ、重量センサ
（様々なセンサ技術および測定方法を含む）、チャイルドシート用「タグ」セン
サ、視覚式システムである。

【００１９】 これらのセンサの目的は、乗員、特に正規位置外の乗員および後向き幼児用シ
ートがインフレータドアに非常に接近し、かつ展開するエアバッグの経路にある
場合を判別することである。一旦検出が行われると、これらのシステムでは正し
いエアバッグ展開方法を用いて、後向き幼児用シートが存在するとき、または衝
突の発生時に、インフレータドアの近傍の設定された領域内に人がいるときに、
助手席側エアバッグの作動を禁止する必要がある。センサに対しての複雑な状況
として、危険ゾーン内に物体が存在するが、そこに乗員の部分は存在しない場合
がある。通常、危険ゾーンにある物体が、特に新聞や地図などの低密度または低
重量の物体である場合には、エアバッグはなお有効である可能性がある。超音波
および光学センシング機構をだけを使用するシステムは、新聞紙によって妨害さ
れる可能性がある。超音波センサはその構成によっては、音速が環境によって変
化することが原因で、環境条件（温度、湿度、高度）の影響を受ける。センサと
乗員との間に、妨害のない見通しを必要とするセンシングシステムにおいては、
センサを乗員から見えるようにすることが必要である。

【００２０】 レーダシステムを、物体までの距離を測定するのに使用することができる。し
かし、レーダビームに連続的に曝されることによって、生体組織が悪影響を受け
るといった認識がある。現時点では、低電力レーダが何らかの生体的影響を及ぼ
すという事実はないにもかかわらず、そのような認識が現実に存在するために、
車室内でレーダを連続的に照射することには反対意見がある。通常、チャイルド
シート、小柄な乗員、空席、大柄な乗員および正規位置外乗員を識別しようとす
る場合には、２つまたは３つ以上のセンサが合わせて用いられる。使用するセン
サが多いほど、高性能システムとなる確率が高くなる。しかしながら、部品点数
が多いことと、車両への組み付けが複雑化するために、多数のセンサを使用する
システムはコストが高くなりすぎる可能性がある。

【００２１】 超音波ビームセンサまたは赤外線ビームセンサなどの基準点と物体表面との間
の距離を測定するセンサも、例えば乗員の手足の存在、または乗員が保持するス
カーフや新聞紙などの物体がセンサの近傍に存在することによって生じるような
、誤計測を起こし易い。この種のセンサを、インフレータドアの近傍の危険ゾー
ンを監視するのに使用してもよいが、いくつかの欠点がある。特に、赤外線方式
のシステムは通常、危険ゾーンの体積よりもはるかに狭いビームを使用しており
、このために危険ゾーン内の任意の場所にある物体を確実に検知するためには複
数のビームが必要となる。複数のビームを組み込むことは、追加のコスト、複雑
さ、反応速度の低下の可能性を生じることになる。さらに、赤外線ビームセンサ
および超音波式センサの両方とも、インフレータ近傍の危険ゾーンを監視する場
合には、インフレータドア近傍に大量のハードウエアを必要とすることになる。

【００２２】 多くの乗員検出システムにおける欠点の一つは、乗員がインフレータモデュー
ル回りの危険ゾーンに乗員がいるかどうかを判定するための、最も重要な情報を
獲得しないことである。乗員の上方に装着されて、座席領域を見下ろす乗員検出
システムは、インフレータドアの周りの領域を直接監視する上で、物理的な展望
において不都合である。理想的に組み合わせたルーフ装着センサが、乗員の大局
的位置を確実に測定できたとして、但しこれは非常に困難な課題であるが、イン
フレータドアと乗員との間の空間において、乗員の体がセンサに対する妨害とな
る可能性がある。エアバッグインフレータの起動を制御する基準が、部分的に乗
員の体がエアバッグインフレータのドアに近接することに基づく場合には、オー
バヘッド式のセンサは、重要な情報を確実に獲得することはまったく不可能であ
る。超音波センシング機構および光学センシング機構のみを使用するシステムは
、新聞紙によって妨害される可能性がある。超音波センサは構成によっては、音
速が環境によって変化するために、環境条件（温度、湿度、高度）によって影響
を受けることになる。センサと乗員との間に妨害のない見通しを必要とするセン
シングシステムは、センサを乗員から見えるようにする必要がある。

【００２３】 先行技術による乗員検出システムの中には、助手席の乗員または物体の種類を
識別すること、例えば後向き幼児用シートと助手席に正常着座している成人とを
区別することを試みているものがある。しかしながら、様々な状況が発生する可
能性があるために、これは非常に困難な課題である。距離測定に基づいて乗員状
態を識別するセンサシステムは一般に、多数の可能性の中から、座席上にいる特
定の種類の乗員を識別するために、比較的少数の空間内の点を用いる。これらの
システムによる結果は、毛布を乗員にかぶせるなどの通常の単純な行為によって
、具体的な状況が大幅に変わる可能性があるために、信頼できない可能性がある
。乗員状況を識別することのできるシステムは、衝突前のブレーキ動作中にエア
バッグの作動を禁止することができないことによって、制約を受ける可能性があ
る。さらに、これらのシステムで使用されるアルゴリズムは、非常に複雑になる
ことがあり、その性能が予測できなくなることがある。複雑なアルゴリズムは、
直接的なセンシング情報の欠如を補完することができる一方で、同じアルゴリズ
ムがときには性能異常を引き起こす可能性がある。

【００２４】発明の概要 本発明は、上記の問題を、レーダ方式の距離測定システムを提供することによ
り克服し、車両衝突が開始された後に乗員がエアバッグインフレータドアに接近
しすぎている場合には、エアバッグを抑制するために、このシステムの起動は、
連続的に作動可能な起動センサに応答して行う。この連続的に作動可能な起動セ
ンサは、衝突センサか、距離／接近乗員センサのいずれかを含み、レーダ式距離
計測システムがこの起動センサと通信している。本発明は、衝突時にエアバッグ
インフレータの危険ゾーン内に存在する人体部分を検出することによって、エア
バッグの作動を禁止するか、またはその膨張速度を低減できるようにする。

【００２５】 エアバッグは、例えばベルト非着用の乗員が衝突前の急ブレーキを経験すると
きのように、車両が衝撃を受けるときに、エアバッグインフレータに接近しすぎ
ている前向きの乗員に対して危険性がある。このような場合に有効にするために
、乗員がこの衝突前ブレーキ作動中にまだ「飛んでいる」間に、エアバッグの作
動を禁止できるように、センサは、エアバッグインフレータ近傍の乗員の存在を
十分な時間の余裕をもって検出しなくてはならない。

【００２６】 本発明に組み込まれるレーダセンサは、数ミリセカンド以内に乗員位置を識別
するのに十分な速度を有する。しかしながら、乗員が曝されることになるレーダ
センサの欠点の１つは、それが事実であれ、意識上のものであれ、付随する電磁
気放射への暴露による潜在的な悪影響である。健康に対する潜在的な悪影響があ
るとう認識のために、消費者、したがって自動車メーカは、低電力レーダが生物
的な影響があるという事実はないにもかかわらず、自動車内にレーダを使用する
のを躊躇するかもしれない。

【００２７】 したがって、本発明の一目的は、乗員拘束システム内に組み込まれたときに、
関連するエアバッグモデュールによる乗員への傷害の危険性を低減する、改良型
の乗員検出システムを提供することである。 本発明のさらに別の目的は、乗員の電波放射（ＲＦ）への暴露を最少化する改
良型の乗員検出システムを提供することである。 本発明のさらに別の目的は、エアバッグモデュールの危険ゾーンに乗員が位置
するかどうかを判定することのできる改良型の乗員検出システムを提供すること
である。

【００２８】 本発明は、単独または組み合わせて使用することによって、危険ゾーンに物体
が存在するか、または車両が実際に衝突するまで、レーダを不作動にすることの
できる、いくつかの方法および装置を提供する。本発明は、衝突検知エアバッグ
制御モデュールからの信号を受信するまで、あるいは距離／接近センサが危険ゾ
ーン内に物体を検出するまで、レーダを停止させるために高速通信および起動機
能を提供する。本発明に組み込まれるレーダがいったん起動されると、乗員がエ
アバッグインフレータの前方の危険ゾーン内にいる場合には、システムはエアバ
ッグの作動を禁止する。

【００２９】 別の態様によれば、助手席の正常な着座位置に着座しているとき、衝突に応答
してエアバッグの展開を必要とする乗員が、正常着座位置に着座している限りは
、レーダを作動させる必要がない。第２の乗員センサは、乗員が正常着座位置に
いるかどうかに応じて、乗員位置を計測するためにレーダの起動を制御し、エア
バッグの作動が許可される位置に乗員がいないときにのみ、レーダのエネルギー
放射が許可される。換言すると、レーダが、第２の乗員センサによって検出され
る正常着座乗員に対して、電磁エネルギーを放射するのを防止される。第２の乗
員センサは、乗員が正常着座しており、そのためにエアバッグの安全展開のため
に「定位置内」であるかどうかを識別する。そうであれば、レーダの作動は禁止
される。そうでなければ、乗員が存在するとレーダは作動を許可される。

【００３０】 さらに別の態様によれば、第２の乗員センサが、チャイルドシートまたは、エ
アバッグを作動不能化する必要がある、その他の「静的」状態を検出するように適
合されているとき、レーダは作動不能のままであり、エアバッグは抑制される。
乗員が、エアバッグの展開を受け止めるのに適切に位置する正常着座乗員と識別
されるときには、レーダの作動が禁止されて、エアバッグの作動は許可される。
レーダは、正常着乗員が第２乗員センサによって、適切に位置する、すなわち「
定位置内」と識別されなくなるときにのみ、作動する。次いで、レーダを使用し
て、エアバッグモデュールに近接する危険ゾーンをセンシングすることによって
、乗員が実際に正規位置外かどうかを識別する。したがって、ほんどの時間、レ
ーダは停止状態であり、これによってレーダの実際または認識上の生物学的影響
は軽減されるが、例えば乗員の頭部または胴部がエアバッグインフレータモデュ
ールの危険ゾーン内に存在する可能性がある場合には、レーダは起動される。さ
らに、このレーダの起動は、衝突センサがエアバッグインフレータモデュールを
展開させるのに十分な大きさの衝突の可能性を検出した場合のみに、限定するこ
ともできる。

【００３１】 本発明は、以下に示すような、ある数の関連する利点を提供する。 １．レーダは多くの材料を貫通することができる。貫通する深さは、材料とレ
ーダの周波数に依存する。 ２．レーダは新聞紙を検知するが、新聞紙の向こうにある物体も検知すること
ができる。 ３．レーダは、光の速度に依存するが、これは自動車の環境においては大きな
変化はない。

【００３２】 ４．レーダは、関連する距離測定過程が、光の速度で行われ、かつ距離データ
が比較的高周波でサンプリングされるという理由から、安全拘束システムの制御
を可能にするのに十分な速さを有する。 ５．レーダには運動部品がない。 ６．レーダで使用される機構は、関連する画像光学系の機械的位置に基づいて
較正される光距離測定システムのように、機械的な位置合わせに敏感ではない。
７．レーダは、プラスチックシートを貫通することができるため、トリム部品の
背後に隠すことができる。

【００３３】 ８．一実施態様においては、レーダの起動が、レーダモデュールと前方衝突セ
ンシングユニットとの間の通信経路による、衝突に応答性を有することから、レ
ーダは、衝突が実際に開始されるまで、不作動のままである。したがって、ほと
んどの時間、レーダは不作動であることから、レーダによる生物学的影響の恐れ
は、実際にも認識上でも存在しない。例えば、衝突センサに応答して起動される
と、レーダは衝突が実際に始まるまで作動しない。作動すると、電波エネルギー
の電力密度は、業界または行政の定める保守的な電力密度基準よりもはるかに低
い。車両の加速度情報は、搭載加速度計を用いて、レーダモデュールによって得
ることもできるが、好ましくはこの情報は、レーダとエアバッグ制御モデュール
との間の高速通信によって転送し、エアバッグ制御モデュールが、いつエアバッ
グを展開するかを制御し、したがっていつレーダモデュールによる乗員位置測定
が必要であるかがわかる。

【００３４】 ９．別の実施態様においては、本発明はまた、インフレーションモデュールの
近傍の危険ゾーン内に乗員が存在するかどうかの予測をするセンサの組み合わせ
を提供する。超音波、能動式ＩＲ、受動式ＩＲ，静電容量性センシング、画像、
または誘導センシングなどの技術を用いる距離／接近センサを用いて、危険ゾー
ンを連続的に監視する。距離／接近センサによって危険ゾーン内の物体が検出さ
れると、レーダが起動されて、物体の種類、例えば人、または新聞紙もしくは地
図を保持する人などを判定する。レーダは、エアバッグインフレータモデュール
の危険ゾーンに乗員が存在するときには、エアバッグインフレータモデュールが
展開する可能性があるまでは、不作動のままとなり、起動されたときには、レー
ダは乗員の位置を検出し、それに応答してエアバッグインフレータモデュールの
起動が制御される。

【００３５】 １０．静電容量または誘導センシング技術と共にレーダを使用することによっ
て、システムは危険ゾーン内の新聞と乗員とを高い信頼性（robustly）で区別す
ることができる。 １１．別の態様において、本発明は第２の乗員センサに少なくとも部分的に応
答してエアバッグインフレータモデュールを制御することを可能とし、第２の乗
員センサが、エアバッグインフレータモデュールを作動禁止とするか、または作
動許可するかのどちらにすべきかを判定する条件下では、レーダは不作動のまま
であり、第２の乗員センサが、１）衝突に応答してエアバッグインフレータモデ
ュールの起動を必要とする乗員の存在と、２）その乗員が正常に着座しないため
に、エアバッグインフレータモデュールの展開によって傷害を受ける危険性があ
ることを検出したときに、レーダは起動される。したがって、第２の乗員センサ
によって、乗員のレーダに対する累積暴露がさらに低減される。

【００３６】 本発明の上記およびその他の目的、特徴、ならびに利点は、以下に詳細を記載
する好ましい実施態様を、添付の図面を参照して読むと共に、添付の請求の範囲
を考慮すれば、より完全に理解できるであろう。

【００３７】好ましい実施態様の詳細な説明 図１を参照すると、乗員検出システム１０は、例えば０から約１ｍの距離範囲
を約５ミリ秒以下で走査することのできるレーダを含む。レーダモデュール１２
は、低い平均電力を用いながら、新聞紙を貫通することのできる周波数、例えば
１ＧＨｚから１００ＧＨｚの間で動作するのが好ましい。この範囲における低周
波数は、厚い新聞紙をより効率的に透過することから、高周波数よりも有益であ
る。さらに、レーダモデュール１２が、誘電体媒体を透過、例えばエアバッグド
アまたはインスツルメントパネルを透過するように配置されているときには、レ
ーダエネルギーがその誘電体媒体を貫通して伝播するように、動作周波数を適合
させる。

【００３８】 「ワイドバンド」または「ウルトラワイドバンド」レーダと呼ばれる、低コス
ト、短パルスレーダシステムは、レーダモデュール１２として使用するのに適し
た他のレーダの例である。レーダ走査から、エアバッグインフレータモデュール
１６の近傍に人体部分が存在するかどうかを判別するアルゴリズムが提供される
。このアルゴリズムには、新聞紙などの物体と乗員の体を区別する機能が含まれ
ており、したがって危険ゾーンにある新聞紙などの物体によってエアバッグの作
動が禁止されることがない。レーダモデュール１２は、到達時間、位相シフト、
周波数シフトを含む複数の公知技術の任意の１つを用いて乗員１５までの距離を
測定する。これには、線形周波数変調連続波（ＬＦＭＣＷ）レーダのように、レ
ーダモデュール１２からの送信波１８が、反射表面から反射されて、レーダモデ
ュールの反射波２０として戻る、パルス型または連続電磁波放射のいずれかを使
用する。

【００３９】 レーダモデュール１２は、例えばエアバッグインフレータモデュール１６の展
開経路にある物体を検知できるように、車両２１に装着されて、エアバッグイン
フレータに近接する危険ゾーンを大きく超えた距離にある乗員またはその他の表
面を検知する。レーダモデュール１２は、例えばエアバッグドアの製造／成型時
、またはエアバッグドアを成型した後に、レーダモデュール１２の回路基板をエ
アバッグインフレータモデュール１６のドアの内面か、または他のインテリアダ
ッシュボート部品の裏側にポッティングすることによって、エアバッグドア中に
一体化することができる。この「表皮下［壁内（under-the-skin）］」装着は、
衝突に続く大きな加速に応答するエアバッグインフレータモデュール１６または
ダッシュボードの部分の運動を検知する可能性を最小化するという理由で有利で
ある。

【００４０】 乗員検出システム１０は、車両２１が衝突したことの確度、または展開するエ
アバッグによる傷害の危険のある位置にいる乗員に応答して、レーダモデュール
１２の起動を制御するための起動センサをさらに含む。 本発明の第１の実施態様によれば、専用高速通信リンクが、レーダモデュール
１２と制御モデュール１４との間に設定される。前方方向への高加速度を検知す
ると（通常は約１Ｇまたはそれ以上）、制御モデュール１４が、車両２１が衝突
状態にある可能性を認識し、これをレーダモデュール１２に通信する。 例えば、車両加速度が閾値を超える場合、例えば衝突安全化センサによって検出
されるような場合に、レーダモデュール１２が起動される。高速通信リンクは、
例えばワイヤまたは光ファイバケーブルを使用する直接接続でも、電波周波数ま
たは光ビーム電磁放射を使用する無線接続でもよい。

【００４１】 レーダモデュール１２が乗員位置を測定し、レーダモデュール１２が、乗員１
５がエアバッグインフレータモジュール１６による傷害の危険がないように位置
することを識別すると、レーダモデュール１２は制御モデュール１４に、許可信
号を通信する。この通信は、電磁妨害に免疫があると共に、状態変化を１０分の
１ミリ秒よりずっと小さくできるほど高速でなくてはならない。レーダモデュー
ル１２が車両座席１７を最も近接する物体として検出し、これによって座席は空
であると仮定した場合か、またはレーダモデュール１２がエアバッグモデュール
１６の危険ゾーン内に乗員１５を検出した場合に、エアバッグインフレータモデ
ュールは作動禁止とされる。通信方式には多くの可能性がある。

【００４２】 乗員検出システム１０にはさらに、エアバッグインフレータモデュール１６の
近接する所定の危険ゾーン内に乗員がいるかどうかを判定する、距離／接近セン
サ２２を含めてもよい。この距離／接近センサ２２は、静電容量、超音波、光（
能動式または受動式赤外線、または視覚式システムを含む）、誘導またはレーダ
技術を利用する。レーダモデュール１２は、エアバッグインフレータモデュール
１６の前方の物体を検知できるように、車両２１に装着されて、エアバッグイン
フレータモデュール１６の前方の危険ゾーンを超える大きな距離にある乗員また
はその他の表面を検知する。距離／接近センサ２２も、エアバッグインフレータ
モデュール１６の前方にある物体を検知するように装着される。エアバッグイン
フレータモデュール１６の前方の危険ゾーン内にある物体は、レーダモデュール
１２および距離／接近センサ２２の両方によって検知される。

【００４３】 レーダモデュール１２は、起動時にエアバッグモデュール１６の前方の領域を
検知する。高速双方向通信リンクが、レーダモデュール１２と制御モデュールと
の間に提供される。制御モデュール１４は、搭載型加速度計を内臓しており、車
両２１が衝突したときを判定して、双方向通信リンクを使用して衝突の発生をレ
ーダモデュール１２に通信する。制御モデュール１４は、前方方向への車両２１
の加速度を検知する。エアバッグを必要とする最高速度の前方衝突においてでも
、制御モデュールの加速時計からの「衝突の最初の兆候」と、エアバッグの必要
とする「発火時間（time-to-fire）」との間には常に時間間隔がある。衝突の最
初の兆候は、加速時計が非衝突運転時には観測しないレベルの加速度、およそ１
〜３Ｇを観測したときである。

【００４４】 この時間間隔は、制御モデュールアルゴリズムが、衝突がエアバッグを必要と
するほど重大であるかどうかを判定するのに使用され、以後は「最小衝突前時間
（"minimum pre-crash interval"）」と呼ぶ。最小の遅延（「発火時間」）は、
車両２１およびエアバッグインフレータモデュール１６設計に依存し、通常は約
８ミリ秒よりも大きい。最小衝突前時間中に、レーダモデュール１２を起動し、
エアバッグの危険ゾーン内に乗員がいるかどうかの判定を行うことができる。 図２を参照すると、関連するシステムロジック（１００）は以下のとうりであ
る。 ａ．ステップ（１０２）からステップ（１０４）において、制御モデュール１
４からの衝突の兆候がない場合には、レーダモデュール１２は不作動のままとな
る。

【００４５】 ｂ．ステップ（１０４）において衝突の兆候がある場合には、ステップ（１０
６）において制御モデュール１４はこれをレーダモデュール１２に通信し、レー
ダを起動することによって、ステップ（１０８）においてエアバッグインフレー
タモデュール１６の危険ゾーン内に乗員が存在するかどうかを判定し、この情報
を最小衝突前時間内に制御モデュールに通信する。 ｉ）ステップ（１１０）において、危険ゾーンに乗員が存在する場合には、レ
ーダモデュール１２がこれを制御モデュール１４に通信し、ステップ（１１２）
で制御モデュール１４を作動禁止とする。 ｉｉ）ステップ（１１０）において危険ゾーンに乗員が存在しない場合には、
レーダモデュール１２はこれを制御モデュール１４に通信し、ステップ（１１４
）で制御モデュール１４の作動を許可し、ステップ（１１６）へと進み、延長し
た時間間隔、例えば数秒の間、危険ゾーン内の乗員を探索する。この延長監視時
間間隔中に、レーダモデュール１２が危険ゾーン内に乗員を検知した場合には、
この情報を制御モデュール１４に通信し、ステップ（１１２）において制御モデ
ュール１４を作動禁止とする。そうでない場合には、延長時間間隔の後に、ステ
ップ（１１８）でレーダモデュール１２が作動停止される。

【００４６】 ｃ．ステップ（１０２）からステップ（１２２）において、制御モデュール１
４内の衝突センシングシステムが、エアバッグインフレータが必要な衝突を検出
した場合で、かつステップ（１２４）において制御モデュール１４が作動許可さ
れた場合には、ステップ（１２６）において制御モデュール１４が、おそらくレ
ーダモデュール１２からの距離測定に応答して（１２８）、起動される。 本発明の第２の実施態様を示す図３を参照すると、レーダモデュールは、起動
されると、上記のように距離／接近センサ２２を備えるエアバッグインフレータ
モデュール１６に近接する領域を検知する。

【００４７】 この２つのセンサは、同時に使用することによりエアバッグインフレータの危
険ゾーンに乗員が存在するかどうかを正確に判定する、レーダモデュール１２は
、距離／接近センサ２２によって物体が検知されるまでは、不作動のままであり
、検知された後にレーダモデュール１２が起動されて、危険ゾーン内の物体が乗
員の部分かどうかを判定する。 図４を参照すると、関連するシステムロジック（２００）は以下のとうりであ
る。 ａ．ステップ（２０２）からステップ（２０４）において、距離／接近センサ
２２がエアバッグインフレータモデュール１６の危険ゾーン内で物体を検知しな
い場合には、レーダモデュール１２は不作動のままとなる。

【００４８】 ｂ．ステップ（２０４）において、距離／接近センサ２２がエアバッグインフ
レータモデュール１６の危険ゾーン内に物体を検知した場合には、ステップ（２
０６）においてレーダモデュール１２が起動されて、ステップ（２０８）におい
てエアバッグインフレータモデュール１６の危険ゾーン内に乗員が存在するかど
うかが判定される。 ｉ）ステップ（２１０）において、危険ゾーンに乗員が存在する場合には、レ
ーダモデュール１２がこれを制御モデュール１４に通信し、ステップ（２１２）
で制御モデュール１４を作動禁止とする。 ｉｉ）ステップ（２１０）において危険ゾーンに乗員が存在しない場合には、
ステップ（２１４）でレーダモデュール１２はこれを制御モデュール１４に通信
し、続いてステップ（２１６）で、延長した時間間隔、例えば数秒の間、危険ゾ
ーン内の乗員を探索する。この延長監視リング時間間隔中に、レーダモデュール
１２が危険ゾーン内に乗員を検知した場合には、この情報を制御モデュール１４
に通信し、ステップ（２１２）において制御モデュール１４を作動禁止とする。
そうでない場合には、延長時間間隔の後に、ステップ（２１８）でレーダモデュ
ール１２が作動停止される。

【００４９】 ｃ．ステップ（２２０）からステップ（２２２）において、制御モデュール１
４内の衝突センシングシステムが、エアバッグインフレータが必要な衝突を検出
した場合で、かつステップ（２２４）において制御モデュール１４が作動許可さ
れている場合には、ステップ（２２６）において制御モデュール１４が、おそら
くレーダモデュール１２からの距離測定に応答して（２２８）、起動される。 起動センサの別の配設によれば、レーダモデュール１２には、エアバッグの展
開の可能性を検出する加速度計を組み込んでもよい。しかしこの配設は、制御モ
デュール１４で検知される大加速度とレーダモデュール１２の大加速度との間に
時間遅れが発生する可能性があるために好ましくはない。

【００５０】 本質的に最初の２つの実施態様の組み合わせである、本発明の第３の実施態様
を示す図５を参照すると、レーダモデュール１２は、制御モデュール１４が衝突
の兆候を検出するか、または距離／接近センサ２２がエアバッグインフレータ１
６の危険ゾーンにある物体を検知するまでは、動作しない。起動されると、レー
ダモデュール１２は、エアバッグインフレータモデュール１６に近接する領域を
検知する。２つのセンサは、エアバッグインフレータモデュール１６の危険ゾー
ンに乗員が存在するかどうかを正確に判定するために、同時に使用する。距離／
接近センサ２２によって物体が検知されると、レーダモデュール１２が起動され
て、危険ゾーン内の物体が乗員の部分であるかどうかを判定する。

【００５１】 高速双方向通信リンクが、レーダモデュール１２と制御モデュール１４との間
に設けられている。制御モデュール１４には、車両２１が衝突したときを判定す
るための搭載用加速度計を内臓しており、双方向通信リンクを使用して衝突の発
生をレーダモデュール１２に通信する。 図６を参照すると、関連するシステムロジック（３００）は以下のとうりであ
る。 ａ．ステップ（３０１）からステップ（３０３）において、距離／接近センサ
２２がエアバッグインフレータモデュール１６の危険ゾーン内で物体を検知しな
い場合で、かつステップ（３０２）からステップ（３０４）において、制御モデ
ュール１４から衝突の兆候がない場合には、レーダモデュール１２は不作動のま
まとなる。

【００５２】 ｂ．ステップ（３０３）において、距離／接近センサ２２がエアバッグインフ
レータモデュール１６の危険ゾーン内に物体を検知した場合、あるいはステップ
（３０４）において衝突が発生した可能性がある場合には、ステップ（３０６）
において、エアバッグインフレータモデュール１６の危険ゾーン内に乗員が存在
するかどうかを判定するために、レーダモデュール１２が起動される。 ｉ）ステップ（３０８）からステップ（３１０）において、危険ゾーンに乗員
が存在する場合には、レーダモデュール１２がこれを制御モデュール１４に通信
し、ステップ（３１２）で制御モデュール１４を作動禁止とする。 ｉｉ）ステップ（３１０）において危険ゾーンに乗員が存在しない場合には、
ステップ（３１４）でレーダモデュール１２はこれを制御モデュール１４に通信
し、続いてステップ（３１６）で、延長した時間間隔、例えば数秒の間、危険ゾ
ーン内の乗員を探索する。この延長監視時間間隔中に、レーダモデュール１２が
危険ゾーン内に乗員を検知した場合には、この情報を制御モデュール１４に通信
し、ステップ（３１２）において制御モデュール１４を作動禁止とする。そうで
ない場合には、延長時間間隔の経過後に、ステップ（３１８）でレーダモデュー
ル１２が停止される。

【００５３】 ｃ．ステップ（３０２）からステップ（３２２）において、制御モデュール１
４内の衝突センシングシステムが、エアバッグインフレータが必要な衝突を検出
した場合で、かつステップ（３２４）において制御モデュール１４が作動を許可
されている場合には、ステップ（３２６）において制御モデュール１４が、おそ
らくレーダモデュール１２からの距離測定に応答して（３２８）、起動される。 第２および第３の実施態様によれば、距離／接近センサ２２は、危険ゾーンに
物体が存在するときにレーダモデュール１２を作動させるために使用される。こ
れを効果的にするためには、距離／接近センサ２２は、物体が危険ゾーンに進入
した時と、レーダモデュール１２が起動される時との間の遅れが十分に小さく（
好ましくは２ミリ秒未満）なるように、十分に高速である必要がある。イメージ
化されたスポット光の位置を用いる能動式ＩＲセンサは、スポットの実際位置が
、数ナノ秒内に効率的に更新されるために、十分な速さがある。静電容量型セン
サも、十分な速さとすることができる。

【００５４】 超音波センサには、音速がミリ秒当たり約１３インチであることから、本質的
な遅れがある。測定しようとする距離が、８インチ程度しかなければ、使用不可
能な遅れとはならない。しかし、超音波センサが、可能性のある最も遠い距離か
らパルスが反射されるのを待たなくてはならない場合には、遅れは１０ミリ秒を
超える可能性がある。この遅延を最小化するにはいくつかの方法がある。 一つの方法は、２つの超音波トランスデューサを使用することである。１つの
トランスデューサが、周波数が連続的に走査される超音波ビーム、例えばチャー
プ信号を送信する。第２のトランスデューサは単に、反射ビームを受信する。そ
れぞれの距離に応じて、「現在」送出されている周波数と、「現在」受信してい
る周波数との間に、既知の周波数シフトがある。この周波数変調方式は、レーダ
システムにおいて使用されている。別の方法としては、単一のトランスデューサ
を用い、前回のパルスを受信するとすぐに、パルスを送信する方法がある。

【００５５】 静電容量センサは、距離／接近センサ２２として、以下に示すいくつかの利点
がある。 １．レーダと同様に、静電容量センサも、インスツルメントパネルの表面上の
プラスチックによって乗員から隠すことができる。 ２．静電容量センサは、新聞紙のような物体、または接地状態の悪い物体の検
知には感度が低い。この特性は、危険ゾーン内に充電（condensation）または別
の分離されたレーダリフレクタがあるときに役に立つ。 ３．絶対距離測定における精度が不足し、新聞紙に対する感度がないという静
電容量センサの特性は、レーダの距離測定能力と新聞を検知する特性を補完する
ものである。

【００５６】 ４．静電容量センサに関する１つの問題は、センサのオフセットのわずかな変
化が、偶然に静電容量センサの距離測定範囲に乗員が存在することを示すほど、
大きくなる可能性があることである。このオフセットがドリフトすることによっ
てレーダが起動された場合には、このレーダが危険ゾーン内に物体が存在するか
どうかを判定することができる。危険ゾーンに物体が存在しない場合には、静電
容量センサの閾値を、新規の「ターゲットなし」レベルに調節することができる
。

【００５７】 レーダモデュール１２および距離／接近センサ２２は、上記の様々な実施態様
によれば、広範囲の位置に設置することができる。一つの位置では、センサは、
エアバッグインフレータモデュールドアの上部またはそれにできる限り近接して
装着される。センサは、エアバッグ展開の方向を検知するが、それは、それが最
も危険な領域であるからである。またセンサは、エアバッグインフレータモデュ
ール１６の側部にずらせて、エアバッグインフレータの前方の領域を横断して検
知するように配置してもよい。センサビームは、エアバッグインフレータドアの
面に平行に、エアバッグインフレータの前方を横断するように配置してもよい。

【００５８】 図７を参照すると、レーダモデュール１２は、エアバッグインフレータモデュ
ール１６の下に配置され、インスツルメントパネルトリムを透過して乗員１５を
観測する。距離／接近センサ２２は、エアバッグインフレータモデュール１６の
ドア２６に組み込まれた静電容量検知電極２４を備える静電容量センサを含む。 図８および９を参照すると、レーダモデュール１２は、エアバッグインフレー
タモデュール１６と分離された位置にあり、インスツルメントパネルに組み込ま
れた静電容量検知電極２４内のオリフィス２８を介して乗員１５を観測する。 図１０を参照すると、レーダモデュール１２は、エアバッグインフレータモデ
ュール１６内に組み込まれ、エアバッグインフレータモデュール１６のエアバッ
グ３０を介して乗員１５を観測する。エアバッグインフレータモデュール１６は
、エアバッグ３０を展開するためのガス発生器３２を備える。

【００５９】 本発明の別の態様によれば、第２の乗員センサ２００を使用して、衝突に応答
してエアバッグインフレータモデュール１６の作動を許可する対象となるべき正
常着座の乗員の存在が識別される。例えば衝突において、乗員の頭部および胴部
が、エアバッグインフレータモデュール１６から十分な距離にあり、乗員がエア
バッグインフレータモデュール１６の展開によって傷害を受ける危険性が、展開
をしない場合よりも大きくない場合には、エアバッグインフレータモデュール１
６を、その衝突に応答して展開すべきである。第２の乗員センサ２００が、乗員
が正常に着座していることを判別すると、エアバッグインフレータモデュール１
６は引き続いて作動が許可され、危険ゾーン２０４のその他の物体を検知するた
めにレーダモデュール１２を起動しない。これは、正常に着座する乗員にとって
は、乗員の手がエアバッグインフレータモデュール１６の危険ゾーン２０４に位
置しているかどうかにかかわらず、十分に重大度の大きい衝突に応答してエアバ
ッグインフレータモデュール１６を起動することによる便益があると仮定できる
からである。したがって、第２の乗員センサ２００によって正常着座の乗員が検
出されたとき、レーダモデュール１２を起動しないことによって、このような第
２の乗員センサ２００を備えない場合に起こるように、レーダモデュール１２が
危険ゾーン２０４内の乗員の手を検出したのに応答して、エアバッグインフレー
タモデュール１６の作動が禁止されることがない。

【００６０】 正常着座の乗員と、その他の着座状態とを、全体的または部分的に判別するこ
とのできる、様々な乗員検出システムおよびセンサの例は、参照として本願に組
み入れる、前述の特許出願に開示、請求されている。 例として、図１１を参照すると、第２の乗員センサ２００に、車両座席１７の
座部４２上の前向き乗員の存在を識別するための電界センサ１００および／また
は、車両座席１７の背部４６への乗員の胴部の近接を測定する第２の距離／接近
センサ２２２を含めてもよい。

【００６２】 電界センサ１００は、座席座部４２内の、座席カバーの下でかつ発砲材クッシ
ョン４４の上部近くに配置される。通常は、電界センサ１００は、助手席１７の
座席座部４２に配置されるが、検出する必要のあるチャイルドシートが位置する
可能性のあるその他の位置の座席に配置してもよい。電界センサ１００は、例え
ば静電容量測定をするために必要なセンシング回路１０６を含む電子モデュール
に接続された少なくとも１つの電極１０３を含み、好ましくは少なくとも１つの
電極のキャパシタンスが回路接地１０５に対して計測される、静電容量センシン
グパッド１０２を含む。電界センサ１００は、制御モデュール１４に動作可能に
結合され、この制御モデュールは、車両座席１７上の、物体または乗員１５の検
出タイプおよび着座形状に応答して、安全拘束システム３８、例えばエアバッグ
インフレータモデュール１６の起動を制御する。

【００６３】 第２の距離／接近センサ２２２は、乗員１５が車両座席１７の座席背部に近接
して所定の距離内に存在するかどうかを判定する。例えば、第２の距離／接近セ
ンサ２２２には、乗員１５と座席背部４６との距離を直接または間接に測定する
距離センサを含めてもよい。第２の距離／接近センサ２２２には、例えば能動式
赤外線センサ、光学センサ、画像センサまたは超音波距離センサなどの、物体と
車両座席の座席背部４６との距離を測定する距離センサか、あるいは電界センサ
、それに特有の実施例としての静電容量センサまたは誘導センサなどの、車両座
席の座席背部への物体の接近に応答性を有する接近センサを含めてもよい。

【００６４】 図１１は、第２の電界センサ２０６、例えば静電容量センサを含む、第２の距
離／接近センサ２２２を示している。第１の電界センサ１００のセンシング回路
１０６は、第２の距離／接近センサ２２２の第２電界センサ２０６の関連するキ
ャパシタンス測定をするように適合させることができる。第２の距離／接近セン
サ２２２の第２電界センサ２０６は、例えば座席座部内の第１の電界センサ１０
０を比較的小型化したものでもよく、例えば約５０ｍｍ（２インチ）までの感度
を達成するように構成されたセンシング回路１０６を用い、乗員が座席背部を正
常に押圧する領域に対応する座席座部４２から約２５０ｍｍ（１０インチ）から
４５０ｍｍ（１８インチ）の間に位置する座席背部を横断する領域を検知する。
そのように適合されて、座席背部４６の第２の電界センサ２０６は、座席背部４
６の約２インチ内に乗員が存在するときを識別するのに使用することができる。

【００６５】 乗員が座席背部４６に接触して着座している場合には、その頭部および胴部は
、エアバッグインフレータモデュール１６の危険ゾーン２０４の外にあると仮定
されるので、エアバッグインフレータモデュール１６を起動しても安全であると
考えられ、したがってエアバッグインフレータモデュール１６の危険ゾーン２０
４に近接する乗員の存在を検出するために、レーダモデュール１２を起動する必
要がない。 本発明による第２の乗員センサ２００の範囲は、前述の実施例または参照とし
て組み入れる応用に限定されるものではない。第２の乗員センサ２００のその他
の例としては、車両のヘッドライナ内の静電容量センサまたは誘導センサ、車両
のヘッドライナまたは座席背部４６内の超音波センサ、車両のヘッドライナまた
は座席背部４６近傍の能動式赤外線式距離センサ、ヘッドライナ近傍からの受動
式赤外線センシング、および助手席を見渡す視野を有する画像式センサなどがあ
る。第２の乗員センサ２００は、乗員に対して、現実または認識上の危険を生成
しないように選択する。第２の乗員センサ２００は、好ましくは約５０ミリ秒未
満、より好ましくは１０ミリ秒未満のサンプリング期間を有し、乗員１５が危険
ゾーン２０４に達する前に、レーダモデュール１２が乗員位置の検出を開始でき
るようにする。

【００６６】 換言すると、第２の乗員センサ２００は、乗員１５が正常の着座位置に存在し
ないと検出された場合に、レーダモデュール１２を起動させる形態の起動センサ
である。第２の乗員センサ２００は、レーダモデュール１２を作動させて、乗員
１５がエアバッグインフレータモデュール１６の危険ゾーン２０４に向かって移
動しているか、あるいはその中にいるかどうかを判定するために走査を開始させ
る。 動作においては、車両座席１７の座席座部４２に着座する乗員１５は、センシ
ング回路１０６が検知する電界センサ１００のキャパシタンスを十分に増大させ
、その結果、制御モデュール１４に乗員がそれに近接して着座していることを示
す。第２の距離／接近センサ２２２は、乗員１５の胴部が座席背部４６に近接し
て位置するかどうかを判定する。電界センサ１００および第２の距離／接近セン
サ２２２からの信号は、既知のアナログ、デジタル、またはマイクロプロセッサ
回路およびソフトウエアに適合して動作する制御モデュール１４に動作可能に結
合されている。

【００６７】 第２の距離／接近センサ２２２が、胴部を座席背部４６に近接させて車両座席
１７に乗員１５が着座していることを検出した場合には、制御モデュール１４は
、レーダモデュール１２を作動禁止にして、付随する電磁放射を乗員に不必要に
放射しないようにすると共に、エアバッグインフレータモデュール１６が衝突セ
ンサ６０に応答して起動することを許可する。この状況において、衝突センサ６
０によって検出された衝突に応答して、制御モデュール１４は、エアバッグイン
フレータモデュール１６内に装着された１つまたは複数のガス発生装置３２の１
つまたは複数のイニシエータ７２に動作可能に結合された信号を７０を生成し、
これによってエアバッグインフレータモデュール１６の起動を制御し、そうでな
い場合に衝突によってもたらされる傷害から乗員１５を保護するために、エアバ
ッグ３０を膨張させる。これらの動作を実行するのに必要な電力は、電源３３、
好ましくは車両バテリーによって供給される。胴部を座席背部４６に接触または
接近させている乗員１５は、衝突に応じてエアバッグインフレータモデュール１
６を展開させるのに好適に位置しており、エアバッグインフレータモデュール１
６に近接する物体または四肢を無視することができ、したがってレーダモデュー
ル１２によって検知する必要がない。

【００６８】 第１の電界センサ１００が、乗員１５が車両座席１７に着座しているのを検出
したが、第２の距離／接近センサ２２２が、胴部を座席背部４６に接近させて着
座している乗員１５を検出しない場合には、制御モデュール１４は、レーダモデ
ュール１２に、エアバッグインフレータモデュール１６に対する乗員１５の距離
または接近を測定することを許可する。レーダモデュール１２が、エアバッグイ
ンフレータモデュール１５の危険ゾーン２０４内に乗員１５を検出した場合には
、制御モデュール１４は、衝突センサ６０によって検出される衝突に応じてエア
バッグインフレータモデュール１６が膨張することを禁止する。

【００６９】 作動が許可されると、レーダモデュール１２は、連続的、断続的、または衝突
の可能性に応じて起動させてもよく、例えば衝突センサ６０により検出される加
速度が比較的低いレベルを超えること、または衝突安全化センサ、衝突予測セン
サ、または車両のブレーキに関係する信号に応答して起動させてもよい。 第１の電界センサ１００および第２の距離／接近センサ２２２の両方が存在す
る場合には、それらを例えば診断の目的で情報を共有化するように構成すること
ができる。例えば、第２の距離／接近センサ２２２が座席背部４６に接近する乗
員１５を一貫して識別するが、第１の電界センサ１００が乗員１５を検知しない
場合には、システムに誤りがある可能性がある。さらに、第１の電界センサ１０
０および／または第２の距離／接近センサ２２２は、レーダモデュール１２から
の測定結果を用いて同様にそれぞれ診断することができる。

【００７０】 本発明のさらに別の態様によれば、第２の乗員センサ２００は、関連する着座
状態、例えば着座がエアバッグインフレータモデュール１６を作動禁止にすべき
もの、例えば助手席が空席であるか、または後ろ向き幼児用シートが存在するか
どうかを識別する。着座状態が、エアバッグインフレータモデュール１６を作動
禁止とするのが好ましいときには、第２の乗員センサ２００に応答して、レーダ
モデュール１２は、着座状態が変化するまで不作動のままとなる。参照として組
み入れる、先述の特許出願で開示、請求されている乗員検出システムは、本発明
による着座状態を識別するのに使用が可能な第２の乗員センサ２００の例を提供
している。第２の乗員センサ２００として使用可能なセンサの他の例としては、
重量式センサ、座席座部内の静電容量センサ、画像式システム、超音波もしくは
赤外線を使用する距離計測システム、力検知レジスタもしくは曲がりセンサを用
いるシート座面パターン認識システム、または検知した情報からの着座状態を識
別するための関連するアルゴリズムと共に、前記センサの任意の組み合わせであ
る。

【００７１】 第１の電界センサ１００は、後向き子供用または幼児用シート（ＲＦＩＳ）６
００を検出するのに使用することが可能であるが、これは後向き子供用シート内
の子供６０２が、座席座部４２とそこに組み込まれた静電容量センシングパッド
１０２の直近に接近する大きな体表面をもたないからである。例えば、図１２は
典型的な後向き幼児用シート６００内の子供６０２の方位を示している。後向き
子供用または幼児用シート６００の内側の着座コンター６０４は、子供６０２の
臀部が、車両座席１７の座席座部４２に最も近いようになっている。通常、子供
６０２と車両座席１７の座席座部４２との間には、数インチに達する、大きなギ
ャップ６０２がある。チャイルドシート６００はプラスチック製であるために、
シート自体は、電界センサ１００に実質的に影響を及ぼさない。子供６０２と車
両座席１７の座席座部４２の間のギャップ６０６が比較的小さい後向き幼児用シ
ート６００に対しても、内側着座コンター６０４は、静電容量センシングパッド
１０２と臀部を除く子供６０２の全部分との間に大きなギャップができる。子供
６０２の表面のわずかな部分だけが、静電容量センシングパッド１０２に接近し
ているので、電界センサ１００によって測定されるキャパシタンスは比較的小さ
く、より具体的には閾値キャパシタンス、Ｃ_ｎｏｒｍよりも小さい。

【００７２】 電界センサ１００の潜在的弱点の１つは、電極１０３に近接する液体が、回路
接地１０５に対する、もしくは第２電極に対する電極１０３のキャパシタンスに
重大な影響を及ぼすことである。例えば、発泡材クッション４４上にこぼして吸
収された液体は、回路接地１０５に対する電極１０３のキャパシタンスを増加さ
せる可能性がある。図１３を参照すると、電界センサ１００は、代替の静電容量
センシングパッド１０２．１内のセンサ電極７０２の下に、駆動シールド７０４
および／または接地プレーン７０６を組み込むことによって、発泡材クッション
４４の湿潤度の影響を軽減するように適合させることができる。この駆動シール
ド７０４は単に、センサ電極７０２と同じ電位で駆動される、センサ電極７０２
の導体の下に位置する第２の導体である。この結果として、センサ電極７０２と
駆動シールド７０４の間には電場は生じない。駆動シールド７０４は、センサ電
極７０２の駆動シールド７０４が位置する側で、静電容量センシングパッド１０
２．１の静電容量センシング能力を除去する。静電容量センシングパッド１０２
．１は、駆動シールド７０４の下の接地プレーン７０６によってさらに改良され
、駆動シールド７０４を駆動する回路が一定の負荷を駆動するようになる。

【００７３】 米国特許第５１６６６７９号の静電容量接近センサと区別されるように、駆動
シールド７０４および／または接地プレーン７０６は、例えばセンサ電極７０２
に近い大きさか、もしくはやや大きく、駆動シールド７０４および／または接地
プレーン７０６の下の発泡材クッション４４内にある液体が、センサ電極７０２
のキャパシタンスに及ぼす影響を最小化するために設けるものであり、電界セン
サの計測範囲や感度を向上させるためではない。駆動シールド７０４およびセン
サ電極７０２は、本質的に車両座席１７の検知すべき全領域を覆う。代替手法と
して、静電容量センシングパッド１０２のエレメントを、車両座席１７を横断し
てまばらに分布させ、それによって車両座席１７上の検知すべき全領域よりも小
さな領域を覆う方法がある。当業者であれば、静電容量センシングパッド１０２
およびそのエレメントは、本発明の教示から逸脱することなく、様々な形状で具
体化できることに気づくであろう。

【００７４】 静電容量センシングパッド１０２のキャパシタンスは、回路接地１０５に対し
て比較的小さく、例えば約３００ピコファラッド未満である。自動車環境におい
て可能性のある温度範囲は、センシング回路１０６の構成要素に重大な影響を与
えてドリフトを生じさせ、これが誤って測定値と認識されて、このために制御モ
デュール１４によって、誤って安全拘束システム３８の作動が許可される可能性
がある。ドリフトの影響は、温度安定性のある基準キャパシタをセンシング回路
１０６に組み込むことによって軽減することが可能であり、このキャパシタはセ
ンシング電極１０３の代わりにスイッチで組み込まれ、比較静電容量測定を行う
手段を提供する。基準キャパシタは、その値が温度に対して非常に安定なものを
選択できるために、いかなるドリフトも識別、定量化することが可能であり、こ
の情報を用いて決定閾値を変更することができる。

【００７５】 図１４を参照すると、例示的なセンシング回路１０６を示してあり、発振器８
０２が発振信号、例えばサイン波信号を生成し、これが第１のバンドパスフィル
タ８０４でフィルタリングされることによって、第１の発振信号８０６が生成さ
れる。第１の発振信号８０６は、キャパシタＣ１、抵抗Ｒ１およびＲ２、ならび
に静電容量センシングパッド１０２、第１の基準キャパシタＣＲ１、および第２
の基準キャパシタからなる群から選択される、測定すべき１つまたは複数の静電
容量素子を含む容量性分圧器８０８に送られて、ここで測定すべき静電容量素子
は、それぞれのＦＥＴスイッチＱ１ａ、Ｑ１ｂ、Ｑ２ａ、Ｑ２ｂ、Ｑ３ａ、およ
びＱ３ｂの状態に応じて含められたり、除外されたりする。キャパシタＣ１、抵
抗Ｒ１およびＲ２、ならびにＦＥＴスイッチＱ１ａ、Ｑ２ａ、およびＱ３ａは、
作動時に測定しようとするそれぞれの静電容量素子のスイッチを入れるものであ
り、すべてが第１のノード８１０において互いに接続されており、このノードは
電圧フォロワＵ１の入力８１２に接続されている。電圧フォロワＵ１の出力８１
４は、ＦＥＴスイッチＱ１ｂ、Ｑ２ｂ、Ｑ３ｂに接続されており、これらが作動
しているときには、それぞれの静電容量素子のスイッチが切られて測定は行われ
ない。

【００７６】 ＦＥＴスイッチのペア、Ｑ１ａとＱ１ｂ、Ｑ２ａとＱ２ｂ、およびＱ３ａとＱ
３ｂのＦＥＴスイッチ素子の起動は、それぞれ相互に排他的となっている。例え
ば、ＦＥＴスイッチＱ１ａが作動すなわち閉止されると、ＦＥＴスイッチＱ１ｂ
は不作動すなわち開放にされる。測定中の静電容量素子は、第１のノードでのキ
ャパシタンスに加わり、これによって電圧フォロワＵ１への入力８１２における
信号の強度に影響を与える。測定中でない静電容量素子は、それぞれの第１のＦ
ＥＴスイッチ素子によって第１のノードから切断されて、それぞれの第２のＦＥ
Ｔスイッチ素子によって、電圧フォロワＵ１の出力８１４に接続され、電圧フォ
ロワＵ１の関連するオペアンプの特性に従って、電圧フォロワＵ１の出力８１４
は、それぞれの静電容量素子を接続することなく、第１のノードの信号に追従す
ると共に、電圧フォロワＵ１は第２のそれぞれのＦＥＴスイッチ素子を介して、
関連する静電容量素子に電流を供給する。さらに、それぞれの第２のＦＥＴスイ
ッチ素子が作動するとき、それぞれの第１のＦＥＴスイッチ素子のソースとドレ
インは、それぞれのオペアンプ入力に別個に結合されて、これによってそれぞれ
同一の電位が印加されて、それぞれの第１のＦＥＴスイッチのキャパシタンスが
、キャパシタンス測定に与える影響を排除している。

【００７７】 電圧フォロワＵ１の出力８１４は、次いで第１のバンドパスフィルタ８０４と
同一のパスバンドを有する第２のバンドパスフィルタに結合され、その出力が、
ダイオードＤ１、抵抗Ｒ３およびキャパシタＣ２を含む検出器８１８によって検
出されると共に、第１のローパスフィルタ８２０によってフィルタリングされる
。第１のローパスフィルタ８２０の出力８２２は、第１のノード８１０における
キャパシタンスに対応するＤＣ成分を有する。このＤＣ成分は、ブロッキングキ
ャパシタＣ３によってフィルタリングされ、その結果生じる信号が、第２のロー
パスフィルタ８２４にフィルタリングされて、第１のノード８１０における発振
信号の振幅８２６を供給し、この振幅はその位置における合計キャパシタンスに
関係する。ブロッキングキャパシタＣ３は、振幅８２６の過渡的測定値を提供す
るように適合される。

【００７８】 作動においては、マイクロプロセッサＵ２が、ＦＥＴスイッチＱ１ａ、 Ｑ１
ｂ、 Ｑ２ａ、 Ｑ２ｂ、 Ｑ３ａ、およびＱ３ｂの作動を、例えば図１５に示す
制御ロジックに従って制御する。第１の基準キャパシタＣＲ１のスイッチがマイ
クロプロセッサＵ２によって入れられると、すなわちＱ２ａを作動させ、かつＱ
２ｂを不作動にした状態で、制御器が第１の振幅を測定する。次いで、第２の基
準キャパシタＣＲ２のスイッチもマイクロプロセッサによって入れられた状態で
、制御器は、キャパシタＣＲ２のキャパシタンスによる、第１のノードにおける
キャパシタンス増分に対応する第２の振幅を測定する。次いで、制御器は、キャ
パシタＣＲ１およびＣＲ２の既知のキャパシタンス値を用いて、感度係数を電圧
／ピコファラッドの単位で計算する。次いで、マイクロプロセッサＵ２は、第１
の基準キャパシタＣＲ１および第２の基準のキャパシタのスイッチを切り、静電
容量センシングパッド１０２のスイッチを入れて、第３の振幅を測定すると共に
、計算した感度係数を用いて静電容量センシングパッド１０２のキャパシタンス
を計算する。制御モデュール１４は、このキャパシタンスと閾値を比較し、それ
によって正常着座の乗員と、その他の着座状態とを区別する。

【００７９】 正常着座の乗員１５が存在する場合で、かつ第２の距離／接近センサ２０２が
安全拘束システムを作動禁止にしない場合には、拘束アクチュエータ３９は、衝
突センサ６０による衝突の検出に応答して作動される。図１４では、マイクロプ
ロセッサＵ２および制御モデュール１４を、互いに通信する別個の素子として示
してあるが、その他の配設も可能である。例えば、両者を１つの制御器に組み合
わせるか、またはマイクロプロセッサを適合させることによって、振幅を測定し
、回路接地１０５に対する静電容量センシングパッド１０２のキャパシタンスを
計算し、次いで制御モデュール１４にこのキャパシタンス値だけを出力するよう
にしてもよい。キャパシタＣ１、ＣＲ１およびＣＲ２のキャパシタンス値は、例
えば静電容量センサ１０２の予期されるキャパシタンスの範囲で、キャパシタン
ス測定のダイナミックレンジを最大化するように適合させる。静電容量センシン
グパッド１０２は、第２のキャパシタンスＣＳ２と抵抗ＲＳとの直列組み合わせ
と並列の第１のキャパシタンスＣＳ１としてモデル化され、抵抗ＲＳはシートの
湿潤度と逆比例する。静電容量センサのキャパシタンスは、乾燥シートに対して
はＣＳ１によって支配されるが、シートの湿潤度が増大するにつれて、ＣＳ２お
よびＲＳの影響を受けるようになる。

【００８０】 図１６ａおよび１６ｂを参照すると、連続する導体シートを含む基本的な静電
容量センシングパッドの後向き幼児用シートに対する感度は、特に静電容量セン
シングパッド１０２と子供６０２の間に小さなギャップ６０６しかない後向き子
供用または幼児用シートに対して、図１６ｂに示すような修正を行うことによっ
て低減することができる。図１６ｂを参照すると、ギャップ６０６が小さいチャ
イルドシート上の領域は、チャイルドシートが適切に装着したときに、全座席座
部４２の中の、車両の座席背部４６から２２５〜３００ｍｍ（９〜１２インチ）
の範囲にある。静電容量センシングパッド１０２．１は、最も感度の高い領域内
で、電極１０３の領域１１２を除去することによって、この領域が、容量センシ
ングパッド１０２．１の残部よりも感度を低くなるように適合されている。した
がって、これが最悪の場合の後向き幼児用シート信号と正常着座成人信号の間の
差異を増大させる。ここで、例えば図１６ｂには正方形スロットを示してあるが
、当業者であれば、前記領域内で静電容量センシングパッド１０２．１への修正
は、様々な形状で達成して、静電容量センシングパッド１０２．１の感度パター
ンに同様の影響を与えることができることに気づくであろう。例えば図１７は、
電極１０３から導体を除去した複数の正方形領域を示している。

【００８１】 図１８を参照すると、代替案として、同様に修正を加えた感度をもつ電界セン
サ１００を、座席座部４２内に複数の静電容量センシングパッド１０２を用いて
構築し、第１の電極１０３．１を含む、第１の静電容量センシングパッド１０２
が、子供とセンサの間のギャップ６０６が小さい領域のみを検知し、第２の電極
１０３．２を含む第２の静電容量センシングパッド１０２が座席座部４２の残り
の領域を検知するようにしてもよい。合計信号が比較的低く、第１の静電容量セ
ンシングパッド１０２からの信号によって支配される場合には、車両座席１７上
の対応する物体は、おそらく後向き幼児用シート６００である。別の例として、
図１９を参照すると、第２の乗員センサ２００は、上記のように車両座席１７上
に前向き乗員１５が存在するかどうかを識別する電界センサ１００、および／ま
たは車両座席にかかる力を測定するための座席重量センサ２２４とを含む。

【００８２】 座席重量センサ２２４は、車両座席１７にかかる力を測定する。座席重量セン
サ２２４は、シート全体重量またはシート座部４２上の重量だけのいずれかを測
定する、歪ゲージまたは感圧抵抗接点および圧力パターンセンサ（すなわち、Ｉ
ＥＥによって製造される力感応型抵抗または曲がりセンサ）を含むその他の技術
を組み込むことができる。座席上の圧力パターンを評価する圧力センシングシス
テムの場合には、電界センサ１００を、追加の情報源として使用することによっ
て、チャイルドシートの下にタオルが置かれているような複雑な状況に対してシ
ステムをロバストにすることができる。座席重量センサ２２４は、座席構造また
は座席座部のいずれかと一体化することができる。座席座部内の電界センサ１０
０は、力センシング抵抗および曲がりセンサを組み込んだシステムに容易に適合
させることができるが、これは両方のセンサ技術が同じセンシングマットを使用
することができるからである。

【００８３】 作動においては、車両座席１７の座席座部に着座する乗員１５は、センシング
回路１０６によって検知される電界センサ１００のキャパシタンスを十分に増大
させ、これによって制御モデュール１４に、乗員１５がその近傍に着座している
ことを示す。作動においては、車両座席１７の座席座部４２に着座する乗員１５
が、電界センサ１００のキャパシタンスの十分な増加によって示される。座席重
量センサ２２４は、乗員１５の重量を測定する。電界センサ１００および座席重
量センサ２２４からの信号は、公知のアナログ、デジタル、またはマイクロプロ
セッサ回路とソフトウエアに適合して作動する、制御モデュール１４に動作可能
に結合されている。衝突センサ６０およびレーダモデュール１２も、制御モデュ
ール１４に動作可能に結合されている。

【００８４】 座席電界センサ１００および／または座席重量センサ２２４が、車両座席１７
が空席であるか、または十分に重量の小さい乗員１５または後向き子供用もしく
は幼児用シート６００で占有されていることを検出した場合には、制御モデュー
ル１４は、レーダモデュール１２およびエアバッグインフレータモデュール１６
の両方を作動禁止とする。そうでない場合には、レーダモデュール１２が作動さ
れて、エアバッグインフレータモデュール１６に対する乗員１５の距離または近
接を測定する。レーダモデュール１２が、エアバッグインフレータモデュール１
６の危険ゾーン内に乗員１５を検出した場合には、制御モデュール１４は、エア
バッグインフレータモデュール１６が衝突センサ６０によって検出される衝突に
応答して膨張するのを禁止する。そうでない場合には、衝突センサ６０によって
検出される衝突に応答して、制御モデュール１４が、エアバッグインフレータモ
デュール１６内に装着された１つまたは複数のガス生成装置３２の１つまたは複
数のイニシエータ７２に動作可能に結合された信号７０を生成し、それによって
エアバッグインフレータモデュール１６の作動を制御し、エアバッグ３０を膨張
させて、そうでなければ衝突によって生じる可能性のある傷害から乗員１５を保
護する。

【００８５】 この過程はさらに図２０に示してあり、ステップ（２００２）では、電界セン
サ１００による測定値が読み込まれると共に、ステップ（２００４）において、
関連する静電容量センシングパッド１０２のキャパシタンスＣ_ｍｅａｓが閾値よ
りも小さく、人が座席座部に着座していないことを示す場合には、ステップ（２
００６）においてエアバッグインフレータモデュール１６が作動禁止とされる。
そうでない場合には、ステップ（２００８）において、座席重量センサ２２４に
よる測定値が読み込まれ、乗員が小さな子供であるかどうかを判定し、かつステ
ップ（２０１０）において、座席重量が小さな子供である可能性を示す閾値より
も小さい場合には、エアバッグインフレータモデュール１６はステップ（２００
６）において作動を禁止される。そうでない場合には、ステップ（２０１２）に
おいて、静電容量センシングパッド１０２のキャパシタンスＣ_ｍｅａｓが、座席
座部４２に直接的に着座する人体の大きな表面が存在することに応答して、閾値
Ｃ_ｎｏｒｍ以上の場合で、かつ座席重量センサ２２４による測定された重量が、
乗員１５が成人である可能性を示す閾値よりも大きい場合には、ステップ（２０
１４）において、レーダモデュール１２が作動されて、乗員１５の位置を検出す
る。ステップ（２０１６）において、乗員が正常に着座しているか、または危険
ゾーン２０４に位置していない場合に、ステップ（２０１８）においてエアバッ
グインフレータモデュール１６の作動を許可する。そうでない場合には、エアバ
ッグインフレータモデュール１６は、ステップ（２００６）において作動禁止と
される。作動を許可されたときには、レーダモデュール１２の作動は、連続的、
または断続的に行うか、あるいはステップ（２０２０）によって示される衝突の
可能性、例えば衝突センサ６０が検知する比較的低レベルを超える加速度に応答
して、または衝突安全化センサ、衝突予測センサ、または車両ブレーキに関係す
る信号に応答して行われる。

【００８６】 したがって、レーダモデュール１２は、エアバッグインフレータモデュールの
作動を許可すべき、正常着座乗員が検出されるとき、またはエアバッグインフレ
ータモデュール１６の作動を禁止すべき座席着座状態が検出された場合、例えば
助手席が空であるか、チャイルドシートまたは後向き幼児用シートを保持してい
る場合に、不作動のままとなる。レーダモデュール１２は、正常着座であればエ
アバッグインフレータモデュール１６の作動を許可すべき乗員が、正常着座位置
に存在しないときに、起動される。第２の乗員センサ２００およびレーダモデュ
ール１２は、互いに補完して、乗員がインフレータの危険ゾーンに存在するかど
うかを正確に判定する。レーダモデュール１２は、第２の乗員センサ２００が、
座席背部４６に接触する乗員を検知したときには不作動のままとなるが、乗員が
正常に着座していないときには起動され、この場合にレーダモデュール１２は、
エアバッグインフレータモデュール１６の危険ゾーン２０４に物体があるかどう
かを判定する。

【００８７】 エアバッグインフレータモデュール１６を制御するための関連するシステムロ
ジックは以下のとうりである。 ａ）第２の乗員センサ２００が、エアバッグインフレータモデュール１６を展
開すべきでない着座状態を検出した場合には、レーダモデュールは不作動のまま
となり、エアバッグインフレータモデュール１６の作動は禁止される。このよう
な状態の例としては、空の座席、幼児用シート、チャイルドシートまたはブース
タシートに着座する幼児または子供がある。 ｂ）第２の乗員センサ２００が、エアバッグインフレータモデュール１６を必
要する可能性がある乗員が存在すると判定し、かつ乗員が正常に着座していると
判定した場合に、レーダモデュール１２は不作動で、エアバッグインフレータモ
デュール１６の作動が許可される。

【００８８】 ｃ）第２の乗員センサ２００が、エアバッグインフレータモデュール１６を必
要とする可能性のある乗員が存在すると判定し、かつその乗員が正常に着座して
いないと判定した場合には、レーダモデュール１２が作動し、乗員の位置を以下
のように測定する。 １）危険ゾーン２０４内に乗員が存在する場合には、レーダモデュール１２は
、このことを制御１４モデュールに通信し、乗員１５が再び「正規位置」になる
か、または静的状況が変化するまで、危険ゾーン２０４の監視を継続し、その結
果を通信し、そうでない場合には、 ２）危険ゾーン２０４に乗員が存在しない場合には、レーダモデュール１２は
これを制御モデュールに通信し、第２の乗員センサ２００が、乗員１５が再び正
常着座して、「正規位置内」にいるか、あるいは状況が変化したと判定するまで
、危険ゾーン２０４内の乗員の探索を継続する。この延長監視時間間隔内に、レ
ーダモデュール１２が危険ゾーン２０４内の乗員１５を検知した場合には、この
情報を制御モデュール１４に通信する。

【００８９】 したがって、エアバッグインフレータモデュール１６はほとんどの「新聞紙状
態」（すなわち、乗員が新聞紙か、その他の物体を危険ゾーン内に保持している
）において動作可能にされる。上記のシステムロジックはまた、レーダ以外のエ
アバッグ接近計測技術（静電容量センシング、超音波距離計測、赤外線距離計測
）と共に使用し、新聞紙状態中にエアバッグの作動を許可することもできる。 エアバッグインフレータモデュール１６の偶然的な非展開は、第２乗員センサ
２００が、乗員１５が正常着座位置から移動したと判定する時間と、エアバッグ
が作動禁止にされる時間との間に遅延を設けることによって、レーダモデュール
１２が危険ゾーン２０４内に乗員を識別したときにでも、防止することができる
。この遅延は、例えば乗員１５が正常着座位置から移動してから約２００ミリ秒
まで、エアバッグインフレータモデュール１６の作動を許可し続けるように適合
させて、エアバッグインフレータモデュール１６を、衝突に応答して衝突センサ
６０によって発火信号が生成されるまで動作可能にしておくことができ、ここで
発火信号は、衝突の開始に続く「発火時間（time-to-fire (TTF））」において
生成される。

【００９０】 この遅延はまた、乗員１５を正常着座位置から移動させるが、展開時に正規位
置外となるほど遠くまでは移動させない、衝突前ブレーキングに関連するほとん
どの場合において展開をもたらす。この遅延は、乗員１５が、例えば展開時以前
の２００ミリ秒よりも少ない時間において正常に着座していることがわかってい
るとして、乗員１５が展開時に実際に正規位置外にならないように、設定するこ
とができる。この遅延によって、乗員の頭部／胴部が実際に正規位置外でないほ
とんどの場合に、抑制システムに危険ゾーンにある四肢を無視させることができ
る。具体的な遅延値は、特定の車両室内形状および衝突前および衝突中の車両の
加速度についての仮定に依存し、好ましくはこの遅延が理由でエアバッグの作動
がまだ許可されているときに、小柄な乗員１５が危険ゾーン２０４内にいないよ
うに適合させる。

【００９１】 当業者であれば、本発明を、エアバッグ以外の制御可能な起動に適合する、他
の種類の安全拘束システムと共に利用することができることを理解するであろう
。さらに、関連するレーダモデュール１２を、そこから乗員１５の位置を検出し
て、乗員が安全拘束システム３８による傷害の危険があるかどうかを判定するこ
とのできる、任意の位置に配置してもよい。さらに、距離／接近センサ２２は、
安全拘束システム３８の危険ゾーン２０４への乗員１５の接近を検知する任意の
種類の非レーダセンサを含めることができる。

【００９２】 レーダモデュール１２が衝突を予測して起動される、本発明の実施態様によれ
ば、レーダモデュール１２を起動するための起動センサには、例えば前述の衝突
加速度センサ、車両２１の外側に向けたマイクロ波、光、超音波レーダセンサ、
またはブレーキセンサなどの、衝突を予測する任意の種類のセンサを含めること
ができる。起動センサは、ブレーキセンサによって生じるように、被害を生ずる
ことなく、誤った起動を起こす可能性がある。

【００９３】 さらに、レーダモデュール１２および起動センサは、レーダモデュール１２が
常に作動しているが、起動センサに応じたデューティサイクルまたはサンプリン
グレートにおいて、作動するように適合させてもよい。したがって、レーダモデ
ュール１２を距離計測をするために十分に長い時間、例えば２ミリ秒間作動させ
て、次いで起動センサが起動されるかどうかに依存する時間間隔の間、停止する
ことができる。例えば、起動センサが起動されていない場合には、レーダモデュ
ール１２の休止時間は２００ミリ秒であるが、起動センサが起動されている場合
には、レーダモデュール１２は連続的に作動することになる。したがって、レー
ダモデュール１２は、乗員位置の連続的な測定値を提供し、その有効サンプリン
グレートは、衝突が予測されるときには増大させられる。これによって、乗員１
５のマイクロ波エネルギーへの暴露は、レーダモデュール１２が最大デューティ
サイクルで作動させられる場合よりも、低減される。

【００９４】 本発明は、乗員位置を識別するために、エアバッグインフレータモデュール１
６の近傍で使用する単一のレーダモデュール１２について記載しているが、全体
システムには、単一のレーダモデュール１２以外のものも使用可能である。例え
ば、車室内の複数の位置における複数のレーダモデュール１２の組み合わせを、
乗員の頭部／胴部の位置を識別するのに使用することができる。角度情報を提供
する能力を有するレーダモデュール１２は、車両２１の長手方向中心線に沿った
ヘッドライナの近傍または背後に配置してもよい。代替手法として、数インチ離
して、ヘッドライナ上に配置した２つ（または３つ）のレーダモデュール１２を
組み合わせて、三角測量を用いて乗員の頭部の位置を同定することもできる。こ
れらの組み合わせのいずれも、上記の記載における単一のレーダモデュール１２
のように、起動することができる。

【００９５】 別の変更態様では、レーダモデュール１２を用いて、乗員１５がサイドエアバ
ッグの展開に対して正規位置外にあることが識別される。例えば、乗員の頭部位
置を検出する「正規位置内」センサは、頭部がサイドエアバッグの方向に移動す
るか、または「正規位置内」センサの検知範囲から出たときに、サイドエアバッ
グ近傍のレーダモデュール１２を起動することができる。 上記の詳細な説明においては特定の実施態様について詳細に述べ、添付の図面
に示したが、当業者であれば、本開示の全般的な教示によって、これらの詳細に
対してさまざまな修正および変更を開発できることを理解するであろう。したが
って、開示した特定の配設は、説明のためだけのものであり、本発明の範囲を限
定するものではなく、本発明には添付の請求項およびそのすべて等価物の全範囲
が付与されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施態様を示すブロック図である。

【図２】 第１の実施態様による乗員検出システムロジックを示すブロック図である。

【図３】 本発明の第２の実施態様を示すブロック図である。

【図４】 第２の実施態様による乗員検出システムロジックを示すブロック図である。

【図５】 本発明の第３の実施態様を示すブロック図である。

【図６】 第３の実施態様による乗員検出システムロジックを示すブロック図である。

【図７】 本発明の関連センサ要素の第１の配設を示す図である。

【図８】 本発明の関連センサ要素の第２の配設を示す図である。

【図９】 図８に示す配設による距離／接近センサの電極を示す図である。

【図１０】 本発明の関連センサの第３の配設を示す図である。

【図１１】 本発明による第２の乗員センサの一実施態様を組み込んだ本発明の別の実施態
様を示す図である。

【図１２】 本発明による第２の乗員センサとして電界センサを組み込んだ車両座席上に設
置された一般的な後向き子供用シート内の子供を示す図である。

【図１３】 電界センサの一実施態様の断面を示す図である。

【図１４】 本発明による電界センサ用のセンシング回路の例を示す図である。

【図１５】 図１４のセンシング回路の様々な要素の動作を示す図である。

【図１６ａ】 本発明の一実施態様による、様々な静電容量センサパッドを示す図である。

【図１６ｂ】 本発明の一実施態様による、様々な静電容量センサパッドを示す図である。

【図１７】 本発明の別の実施態様による代替型の静電容量センサパッドを示す図である。

【図１８】 複数の電極を含む、静電容量センサを示す図である。

【図１９】 本発明による第２の乗員センサの、別の実施態様を組み込んだ本発明の別の実
施態様を示す図である。

【図２０】 図１９の実施態様によるアルゴリズムの例を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 される。

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の乗員を検出し、それに応答して安全拘束システムを制
   御するシステムであって、 ａ）車両の座席上の乗員の位置を検知するためのレーダ距離センシングシステ
   ムと、 ｂ）安全拘束システムの起動を制御するために、前記レーダ距離センシングシ
   ステムと通信するコントローラと、 ｃ）安全拘束システムに近接する領域内に物体が存在するときに起動される起
   動センサとを含み、前記領域内に位置する乗員は安全拘束システムによって傷害
   を受ける危険性があり、安全拘束システムが起動可能なときに前記起動センサは
   連続的に作動しており、前記起動センサは前記レーダ距離センシングシステムと
   通信し、それによって前記レーダ距離センシングシステムが前記起動センサの起
   動に応答して起動される、前記システム。
2. 【請求項２】起動センサが、静電容量センサ、超音波センサ、受動式赤外線
   センサ、および能動式赤外線センサからなる群から選択される、請求項１に記載
   の車両の乗員を検出し、それに応答して安全拘束システムを制御するシステム。
3. 【請求項３】 安全拘束システムが、エアバッグインフレータモデュールを
   含み、起動センサが、前記エアバッグインフレータモデュールの展開ドア部に近
   接して装着される、請求項１に記載の車両の乗員を検出し、それに応答して安全
   拘束システムを制御するシステム。
4. 【請求項４】 起動センサが、超音波センサを含み、該超音波センサが、超
   音波エネルギーのビームを生成し、該超音波エネルギーのビームが座席の方向に
   向けられる、請求項２に記載の車両の乗員を検出し、それに応答して安全拘束シ
   ステムを制御するシステム。
5. 【請求項５】 超音波エネルギーのビームが、チャープ周波数信号を含む、
   請求項４に記載の車両の乗員を検出し、それに応答して安全拘束システムを制御
   するシステム。
6. 【請求項６】 超音波センサが、超音波エネルギーの発信および受信の両方
   を行う単一のトランスデューサを含み、該トランスデューサが、以前に発信され
   た超音波エネルギーのパルスのエコーを受信したのに応答して、超音波エネルギ
   ーのパルスを発信する、請求項４に記載の車両の乗員を検出し、それに応答して
   安全拘束システムを制御するシステム。
7. 【請求項７】 起動センサが、超音波センサを含み、該超音波センサが超音
   波エネルギーのビームを生成し、該超音波エネルギーのビームが、座席中の、乗
   員が占有する領域に向けられる、請求項２に記載の車両の乗員を検出し、それに
   応答して安全拘束システムを制御するシステム。
8. 【請求項８】 起動センサが、少なくとも１つの電極を備える静電容量セン
   サを含み、前記少なくとも１つの電極の少なくとも１つが、エアバッグインフレ
   ータモデュールの展開ドア部に組み込まれている、請求項３に記載の車両の乗員
   を検出し、それに応答して安全拘束システムを制御するシステム。
9. 【請求項９】 起動センサが、少なくとも１つの電極を備える静電容量セン
   サを含み、レーダ距離センシングシステムが、前記少なくとも１つの電極の少な
   くとも１つに設けられたオリフィスを通して作動する、請求項８に記載の車両の
   乗員を検出し、それに応答して安全拘束システムを制御するシステム。
10. 【請求項１０】起動センサが、レーダ距離センサに応答して較正される、請
    求項１に記載の車両の乗員を検出し、それに応答して安全拘束システムを制御す
    るシステム。
11. 【請求項１１】 起動センサが、有生物と無生物とを区別するように適合さ
    れている、請求項１に記載の車両の乗員を検出し、それに応答して安全拘束シス
    テムを制御するシステム。
12. 【請求項１２】 ａ）車両の乗員の位置を検知するように適合された、車両
    に搭載可能なレーダ距離センサと、 ｂ）前記車両の座席上の乗員の存在または位置を検知するように適合された、
    前記車両に搭載可能な乗員センサと、 ｃ）前記レーダ距離センサの起動を制御する手段とを含み、前記レーダ距離セ
    ンサの起動を制御する前記手段が、動作可能に前記乗員センサに結合されて、前
    記乗員センサからの信号に応答して前記レーダ距離センサの起動を制御する、車
    両の乗員を検出するシステム。
13. 【請求項１３】 乗員センサが、座席の背部に対する乗員の位置を検知する
    ように適合された距離／接近センサを含み、レーダ距離センサの起動を制御する
    手段が、前記距離／接近センサによる前記座席の前記背部に近接する乗員の検出
    に応答して、前記レーダ距離センサの作動を禁止する、請求項１２に記載の車両
    の乗員を検出するシステム。
14. 【請求項１４】 レーダ距離センサの起動を制御する手段が、距離／接近セ
    ンサによって、座席の背部から閾値よりも大きい距離だけ位置ずれした乗員が検
    出されたことに応答して、前記レーダ距離センサの作動を許可する、請求項１３
    に記載の車両の乗員を検出するシステム。
15. 【請求項１５】 距離／接近センサが、座席背部内の電界センサ、前記座席
    背部内の超音波距離センサ、前記座席背部内の赤外線センサ、および視覚センサ
    から選択され、前記電界センサは電極を含む、請求項１３に記載の車両の乗員を
    検出するシステム。
16. 【請求項１６】 乗員センサが、座席の座部に装着可能な電界センサを含み
    、該電界センサは電極を含み、レーダ距離センサの起動を制御する手段が、幼児
    用または子供用シートが車両の座席上に設置されているときに、幼児用または子
    供用シート内の幼児または子供が電界センサによって検出されたのに応答して、
    前記レーダ距離センサの作動を禁止する、請求項１２に記載の車両の乗員を検出
    するシステム。
17. 【請求項１７】 乗員センサが、座席の座部に装着可能な座席重量センサを
    含み、該座席重量センサが、前記座席座部にかかる力に応じた信号を生成し、前
    記座席重量センサが、前記力が第１の閾値よりも小さいことを検出したのに応答
    して、レーダ距離センサの起動を制御する手段が、前記レーダ距離センサの作動
    を禁止する、請求項１２に記載の車両の乗員を検出するシステム。
18. 【請求項１８】 レーダ距離センサの起動を制御する手段が、座席重量セン
    サによって、力が第２の閾値よりも大きいことが検出されたのに応答して、前記
    レーダ距離センサの作動を許可する、請求項１７に記載の車両の乗員を検出する
    システム。
19. 【請求項１９】 ａ）起動を制御することのできる安全拘束システムと、 ｂ）該安全拘束システムに動作可能に結合された安全拘束コントローラをさら
    に含み、距離／接近センサによって、座席の背部に近接する乗員が検出されたの
    に応答して、前記安全拘束コントローラが、衝突センサからの信号に応答して、
    前記安全拘束システムの作動を許可する、請求項１３に記載の車両の乗員を検出
    するシステム。
20. 【請求項２０】 ａ）起動を制御することのできる安全拘束システムと、 ｂ）該安全拘束システムに動作可能に結合された安全拘束コントローラとをさ
    らに含み、幼児用または子供用シートが車両座席上に設置されているときに、前
    記幼児用または子供用シート内の幼児または子供が電界センサによって検出され
    たのに応答して、前記安全拘束コントローラが、衝突センサからの信号に応答し
    て安全拘束システムが起動されるのを禁止する、請求項１６に記載の車両の乗員
    を検出するシステム。
21. 【請求項２１】 ａ）起動を制御することのできる安全拘束システムと、 ｂ）該安全拘束システムに動作可能に結合された安全拘束コントローラとをさ
    らに含み、座席重量センサによって、力が第１の閾値よりも大きいことが検出さ
    れたのに応答して、前記安全拘束コントローラが、衝突センサからの信号に応答
    して安全拘束システムが起動されるのを禁止する、請求項１７に記載の車両の乗
    員を検出するシステム。
22. 【請求項２２】 ａ）起動を制御することのできる安全拘束システムと、 ｂ）該安全拘束システムに動作可能に結合された安全拘束コントローラとをさ
    らに含み、レーダ距離センサからの信号に応答して、前記安全拘束コントローラ
    が、衝突センサからの信号に応答して安全拘束システムが起動されてもよいかど
    うかを制御する、請求項１２に記載の車両の乗員を検出するシステム。