JP2008081088A - ヘッドレスト調整装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員の顔の位置及び顔の向きに拘わらず、ヘッドレストにより衝突の衝撃を効率良く吸収する。
【解決手段】ＣＣＤカメラ１０で乗員の顔を撮像して得られた顔画像を画像メモリ１４０に記録する。ＣＰＵ１７０は、画像メモリ１４０に記録した顔画像に基づいて、顔の位置と顔の向きを検出する。ＣＰＵ１７０は、衝突物検出センサ６０からの入力をトリガ入力として、ヘッドレスト２００に対する乗員の顔の位置及び顔の向き並びに車両に対する衝突物の方向及び速度から、ヘッドレスト２００の移動量と回転量を算出し、モータ２１１を駆動することによりヘッドレスト２００の位置及び角度を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ヘッドレストの位置及び角度を調整するヘッドレスト調整装置及び方法に関する。

車両の衝突に備えてシートポジションを調整し、またその手段として自動車乗員の三次元位置を検出する技術が知られている。

例えば、車両用シートを調整設定するための装置として特許文献１が公知であり、また、自動車乗員の三次元位置を検出する方法及び装置として特許文献２が公知である。
特表２００６−５１３８９５号公報 特表２００６−５１００７６号公報

特許文献１に開示されている車両用シートを調整設定するための装置においては、乗員の姿勢を確実に捕捉検出する無接触測定センソトロニックの信号に依存してシート輪郭の変化を可能にしている。確かに、車両の衝突に備えてシートポジションを調整するのは有効ではあるが、乗員の頸部の負担を軽減させるためには、ヘッドレストを調整する方がより効果的である。この点、従来のアクティブヘッドレストにおいては、ヘッドレストの位置が乗員の頭部の位置に必ずしもあるわけではないため、衝突時の緩衝作用にばらつきが生じていた。

また、特許文献２に開示されている自動車乗員の三次元位置を検出する方法及び装置においては、ビデオデータから乗員の適切な特性を抽出し、頭部モデルによって追跡を開始し、パターン認識によって前記抽出された特性を検出し、さらに前記頭部モデルによって前記検証された特性を追跡している。この方法では、複数のカメラを使用するためカメラの設置場所やコストの面で問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ヘッドレストが衝突の衝撃を効率良く吸収できるヘッドレスト調整装置及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第一の観点にかかるヘッドレスト調整装置は、
車両の乗員の顔の位置を検出する顔位置検出手段と、
前記顔位置検出手段により検出された顔の位置に基づいて、前記車両のシートの上部に設けたヘッドレストを駆動し当該ヘッドレストの位置を制御するヘッドレスト制御手段と、
を備えることを特徴とする。

前記ヘッドレスト調整装置は、車両の乗員の顔の向きを検出する顔向き検出手段をさらに備え、
前記ヘッドレスト制御手段は、前記顔位置検出手段により検出された顔の位置と前記顔向き検出手段により検出された顔の向きとに基づいて、前記ヘッドレストの位置及び角度を制御してもよい。

前記顔位置検出手段は、車両に設けられ、乗員の顔を含む空間を撮像する撮像手段により撮像された画像に基づいて顔の位置を検出してもよい。

前記ヘッドレスト調整装置は、前記車両に間もなく衝突する衝突物を検出する衝突物検出手段をさらに備え、
前記ヘッドレスト制御手段は、前記衝突物検出手段により検出された衝突物の接近をトリガとして前記ヘッドレストの位置の制御を開始してもよい。

前記ヘッドレスト調整装置は、前記車両に間もなく衝突する衝突物を検出する衝突物検出手段をさらに備え、
前記ヘッドレスト制御手段は、前記衝突物検出手段により検出された衝突物の接近をトリガとして前記ヘッドレストの位置及び角度の制御を開始してもよい。

前記顔向き検出手段は、車両に設けられ、乗員の顔を含む空間を撮像する撮像手段により撮像された画像に基づいて顔の位置を検出し、当該顔の位置と当該顔の位置から検出された顔の中心の位置に基づいて顔の向きを検出してもよい。

前記ヘッドレスト制御手段は、前記ヘッドレストに備えられ、前記車両の乗員の頭部が前記ヘッドレストに接触したことを検出する頭部検出手段により得られたデータに基づいて、前記ヘッドレストの位置を制御してもよい。

前記ヘッドレスト制御手段は、前記衝突物検出手段により検出された衝突物の方向及び衝突物の前記車両に対する相対速度に基づいて、前記ヘッドレストの位置を制御してもよい。

前記ヘッドレスト制御手段は、前記衝突物検出手段により検出された衝突物の方向及び衝突物の前記車両に対する相対速度に基づいて、前記ヘッドレストの位置及び角度を制御してもよい。

本発明の第二の観点にかかるヘッドレスト調整方法は、
車両の乗員の顔の位置を検出する顔位置検出ステップと、
前記顔位置検出ステップにより検出された顔の位置に基づいて、前記車両のシートの上部に設けたヘッドレストを駆動し当該ヘッドレストの位置を制御するヘッドレスト制御ステップと、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ヘッドレストが衝突の衝撃を効率良く吸収できる。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態に係るヘッドレスト調整装置について説明する。

図１は、本実施の形態に係るヘッドレスト調整装置の全体構成を示すブロック図である。図２は、本実施の形態に係るヘッドレスト調整装置を車両に設置した状態を示す模式図である。

本実施の形態に係るヘッドレスト調整装置を備える車両１０００は、ＣＣＤカメラ１０と、照明光源２０と、シート位置検出センサ３０と、シート角度検出センサ４０と、ＣＣＤカメラ角度検出センサ５０と、衝突物検出センサ６０と、制御装置（以下ＥＣＵ（Electric Control Unit）と称す）１００と、ヘッドレスト２００と、車両用シート３００と、ステアリング４００と、ステアリングコラム４１０と、を備えている。また、車両１０００の運転席側の車両用シート３００には、乗員７０（運転者）が着席している。

ＣＣＤカメラ１０は、ステアリングコラム４１０の上部に設置され、乗員７０の顔を含む空間を撮像する。撮像した画像から顔の位置と顔の向きとを検出するため、ＥＣＵ１００に接続されている。

照明光源２０は、ＣＣＤカメラ１０の近傍に設置され、発光する装置であって、乗員７０の顔の領域を照らすことで、光量が不足する夜間でもＣＣＤカメラ１０による撮像を可能とする。

シート位置検出センサ３０は、車両用シート３００下部に設置され、車両１０００に対する車両用シート３００の前後方向の位置を検出するためのセンサであって、ＥＣＵ１００に接続されている。

シート角度検出センサ４０は、車両用シート３００のヒンジ部付近に設置され、車両１０００に対する車両用シート３００のシートバックの角度を検出するためのセンサであって、ＥＣＵ１００に接続されている。

ＣＣＤカメラ角度検出センサ５０は、ＣＣＤカメラ１０の近傍に設置され、車両１０００に対するＣＣＤカメラ１０の角度を検出するセンサであって、ＥＣＵ１００に接続されている。

衝突物検出センサ６０は、車両１０００の前方及び後方に設置され、車両１０００と衝突物との距離を計測することにより、衝突物を検出するセンサである。例えば、超音波センサ、マイクロ波センサ、赤外線センサ、紫外線センサ、可視光線センサ、レーザセンサ、ＣＣＤカメラ等の撮像システムがある。

乗員７０は、車両１０００の運転席側の車両用シート３００に着席し、車両１０００を運転する者である。

ＥＣＵ１００は、ＣＣＤカメラ１０により撮像された顔画像を処理して乗員７０の顔の位置と顔の向きとを検出し、検出された顔の位置と顔の向きとに基づいてヘッドレスト２００を最適な位置及び角度に調節するための制御信号を送信する装置である。

ＥＣＵ１００は、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器１１０と、発光制御装置１２０と、センサ入力回路１３０と、画像メモリ１４０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１５０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１６０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１７０と、モータ駆動回路１８０と、を備える。

Ａ／Ｄ変換器１１０は、ＣＣＤカメラ１０により撮像されたアナログ画像データをディジタル画像データに変換する。

発光制御装置１２０は、ＣＰＵ１７０の制御信号により、照明光源２０を点灯・消灯する。

センサ入力回路１３０は、シート位置検出センサ３０、シート角度検出センサ４０、ＣＣＤカメラ角度検出センサ５０、衝突物検出センサ６０及び静電容量検出センサ２２０からのデータを入力するための回路であり、ＣＰＵ１７０はセンサ入力回路１３０を介して各種センサのデータを入力する。

画像メモリ１４０は、Ａ／Ｄ変換器１１０でディジタル化された画像データを記録する。

ＲＯＭ１５０は、ＣＰＵ１７０の動作を制御するためのプログラムを記録する。

ＲＡＭ１６０は、ＣＰＵ１７０のワークエリアとして機能する。また、ＲＡＭ１６０には、ＣＣＤカメラ１０により撮像された顔画像を処理して得られた乗員７０の顔の位置及び顔の向きのデータ、並びに、センサ入力回路１３０を介して入力された、シート位置検出センサ３０、シート角度検出センサ４０、ＣＣＤカメラ角度検出センサ５０及び衝突物検出センサ６０のデータを格納する。

ＣＰＵ１７０は、ＲＯＭ１５０に格納されているプログラムを実行することにより、車両衝突時に、画像メモリ１４０に記録した画像データから乗員７０の顔の位置と顔の向きとを検出し、検出された顔の位置と顔の向きとに基づいてヘッドレスト２００の最適な位置及び角度を算出し、モータ駆動回路１８０にモータ駆動開始信号を送信する装置である。なお、センサ入力回路１３０を介して入力された衝突物検出センサ６０からの衝突物検出信号は、ヘッドレスト調整処理開始のトリガ入力となる。また、ヘッドレスト２００の位置及び角度算出の際には、センサ入力回路１３０を介して入力された、シート位置検出センサ３０、シート角度検出センサ４０、ＣＣＤカメラ角度検出センサ５０及び衝突物検出センサ６０のデータが考慮される。さらに、ヘッドレスト２００の移動・回転が完了する前にヘッドレスト２００が乗員７０の頭部に接触した場合、センサ入力回路１３０を介して静電容量検出センサ２２０から頭部検出信号がＣＰＵ１７０に入力され、これを受けてＣＰＵ１７０はヘッドレスト２００の移動・回転を中止するためモータ駆動回路１８０にモータ駆動停止信号を送信する。

モータ駆動回路１８０は、ＣＰＵ１７０からのモータ駆動開始信号を受けてモータ２１１を駆動し、ヘッドレスト２００を移動・回転させる。なお、前述のようにＣＰＵ１７０からモータ駆動停止信号が発せられた場合は、モータ２１１の駆動を中止する。

ヘッドレスト２００は、車両用シート３００の上端部に設けられたヘッドレストステー３１０に支持される。また、ヘッドレスト２００は、ヘッドレスト駆動機構部２１０と、静電容量検出センサ２２０と、を備える。

ヘッドレスト駆動機構部２１０は、ヘッドレスト２００の内部に組み込まれており、内部にモータ２１１を有している。ヘッドレスト駆動機構部２１０は、モータ２１１の駆動によりヘッドレスト２００を移動・回転させる。

モータ２１１は、モータ駆動回路１８０により駆動し、ヘッドレスト駆動機構部２１０を駆動してヘッドレスト２００を移動・回転させる。

静電容量検出センサ２２０は、ヘッドレスト２００の前面付近に組み込まれており、センサ電極を有する。このセンサ電極に電圧を加えることで、被対象物である乗員７０の頭部との間に静電容量を形成する。ヘッドレスト２００に乗員７０の頭部が接触した場合、静電容量検出センサ２２０は、センサ電極と乗員７０の頭部との間の静電容量の変化に基づく信号をセンサ入力回路１３０に出力する。

車両用シート３００は、上端部にヘッドレストステー３１０を設け、ヘッドレスト２００を支持する運転席用のシートである。

ヘッドレストステー３１０は、車両用シート３００の上端部に設けられ、ヘッドレスト２００を支持する。

ステアリング４００は、ステアリングコラム４１０に支持されており、運転者である乗員７０の操作により回転する。

ステアリングコラム４１０はステアリング４００を支持し、上部にＣＣＤカメラ１０、照明光源２０及びＣＣＤカメラ角度検出センサ５０を備える。また、チルト機能により角度調整が可能である。

車両１０００は、本ヘッドレスト調整装置を備える車両である。

次に、上記構成を備えるヘッドレスト調整装置の動作を説明する。車両１０００に電源が投入されると、ＣＰＵ１７０は図３のフローチャートに示す処理を実行する。

まず、ＣＰＵ１７０は乗員７０を撮像するため、ＣＣＤカメラ起動処理を行う（ステップＳ１）。ＣＣＤカメラ起動処理では、ＣＣＤカメラ１０の電源を投入する。その後、ＣＰＵ１７０は、Ａ／Ｄ変換器１１０を用いてＣＣＤカメラ１０により撮像されたアナログ画像データをディジタル画像データに変換し、変換後のディジタル画像データを画像メモリ１４０に記録し続ける。

次に、ＣＰＵ１７０は、衝突物検出処理を行う（ステップＳ２）。
衝突物検出処理では、センサ入力回路１３０を介して車両１０００の前方又は後方の衝突物検出センサ６０からデータを入力し、データをＲＡＭ１６０に保存する。

さらに、ＣＰＵ１７０は、衝突物の有無を判断する（ステップＳ３）。衝突物有無の判断は、衝突物検出処理（ステップＳ２）でＲＡＭ１６０に保存されたデータにより判断する。衝突物有りの判断基準は任意であるが、例えば衝突物検出センサ６０と衝突物との距離が３０ｃｍ以下の場合に衝突物有りと判断することができる。また、衝突物検出センサ６０と衝突物の相対速度を測定し、相対速度により判断基準を変更するようにしてもよい。ＣＰＵ１７０は、車両１０００の前方又は後方いずれかに衝突物有りと判断したときは（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、顔位置顔向き検出処理を実行する（ステップＳ４）。一方、車両１０００の前方又は後方いずれにも衝突物が無いと判断したときは（ステップＳ３；Ｎｏ）、再び衝突物検出処理に戻る（ステップＳ２）。

顔位置顔向き検出処理（ステップＳ４）のフローチャートを図４に示す。

顔位置顔向き検出処理（ステップＳ４）では、ＣＰＵ１７０は、まず、あらかじめ画像メモリ１４０に記録した画像データから処理可能な程度に画素を間引く座標変換処理を行う（ステップＳ４１）。

次に、ＣＰＵ１７０は、顔両端検出処理を行う（ステップＳ４２）。顔両端検出処理では、乗員７０の顔の両端の横方向の位置を検出する。顔の両端を検出する方法は任意であるが、例えば、以下の手順で検出することができる。

まず、縦方向エッジ検出用ソーベルフィルタを用いて縦方向エッジを強調する処理を行う。次に、顔両端検出処理用のヒストグラム検出用のヒストグラム作成処理を行い、ヒストグラムのピーク値の高い横方向位置を所定数抽出して、この中から人の顔幅としてもっともらしい横方向の距離をもつ２つのピーク値を顔の両端と決定する。

顔両端検出処理（ステップＳ４２）が完了すると、ＣＰＵ１７０は顔上下端検出処理を行う（ステップＳ４３）。顔上下端検出処理では、乗員７０の顔の上端と下端の上下方向の位置を検出する。顔の上端と下端を検出する方法は任意であるが、例えば、以下の手順で検出することができる。

まず、横方向エッジ検出用ソーベルフィルタを用いて横方向エッジを強調する処理を行う。次に、横方向位置が顔両端検出処理（ステップＳ４２）で検出された顔の両端の範囲内において、顔上下端検出処理用のヒストグラム検出用のヒストグラム作成処理を行い、ヒストグラムのピーク値の高い縦方向位置を所定数抽出して、この中から人の目・眉、口・顎の位置としてもっともらしいピーク値を決定し、眉の上を顔の上端、口と顎の間を顔の下端として決定する。

顔上下端検出処理（ステップＳ４３）が完了すると、ＣＰＵ１７０は顔位置検出処理を行う（ステップＳ４４）。顔位置検出処理では、ＣＣＤカメラ１０から見た乗員７０の頭部の相対的な位置関係を検出する。顔の左右方向の位置は前述の顔両端検出処理（ステップＳ４２）により求められ、顔の上下方向の位置は前述の顔上下端検出処理（ステップＳ４３）により求められるため、顔の前後方向の位置のみ求めればよい。顔の前後方向の位置を検出する方法は任意であるが、例えば、既に求められた顔の両端、顔の上端及び顔の下端の位置から顔の大きさを推定し、顔の大きさから顔の前後方向の位置を算出することができる。

顔位置検出処理（ステップＳ４４）が完了すると、ＣＰＵ１７０は顔向き検出処理を行う（ステップＳ４５）。顔向き検出処理では、乗員７０の左右方向及び上下方向の顔の向きを検出する。顔の向きを検出する方法は任意であるが、例えば、以下の手順で検出することができる。

まず、ＣＰＵ１７０は、座標変換処理（ステップＳ４１）で処理済みの画像データから、任意の閾値を基準として各画素の階調を二値化する処理を行う。そして、閾値以上の階調の画素を黒画素として、顔の中心（重心）位置の座標を以下のように求めることができる。
顔の中心のｘ座標＝Σｘｉ／ｎ ｘｉ：ｉ番目の黒画素のｘ座標の値
顔の中心のｙ座標＝Σｙｉ／ｎ ｙｉ：ｉ番目の黒画素のｙ座標の値
ｉ：１〜ｎ ｎは黒画素の総数
なお、顔の中心を求める範囲を、顔の両端、顔の上端及び顔の下端の間に限定しても良い。

そして、ＣＰＵ１７０は、顔の両端、顔の上端、顔の下端及び顔の中心の関係から顔の向きを検出することができる。例えば、顔の両端の中央に顔の中心位置が存在すれば、顔は正面を向いていると判断できる。また、顔の中央位置が顔の両端の中央よりも左に存在していれば、ＣＣＤカメラ１０から見て左を向いていると判断でき、顔の中央位置が顔の両端の中央よりも右に存在していれば、ＣＣＤカメラ１０から見て右を向いていると判断できる。

顔向き検出処理（ステップＳ４５）が完了すると、ＣＰＵ１７０は顔位置顔向き検出処理（ステップＳ４）を終了し、ヘッドレスト調整量算出処理（ステップＳ５）を行う。

ヘッドレスト調整量算出処理（ステップＳ５）のフローチャートを図５に示す。

ヘッドレスト調整量算出処理（ステップＳ５）では、ＣＰＵ１７０は、まず、シート位置検出処理を行う（ステップＳ５１）。シート位置検出処理では、センサ入力回路１３０を介してシート位置検出センサ３０のデータを読み込む。

次にＣＰＵ１７０は、シート角度検出処理を行う（ステップＳ５２）。
シート角度検出処理では、センサ入力回路１３０を介してシート角度検出センサ４０のデータを読み込む。

さらにＣＰＵ１７０は、ＣＣＤカメラ角度検出処理を行う（ステップＳ５３）。

ＣＣＤカメラ角度検出処理では、センサ入力回路１３０を介してＣＣＤカメラ角度検出センサ５０のデータを読み込む。

そしてＣＰＵ１７０は、ヘッドレスト移動量回転量算出処理を行う（ステップＳ５４）。

ヘッドレスト移動量回転量算出処理では、先に求めたシート位置、シート角度及びＣＣＤカメラ角度に加え、顔位置顔向き検出処理（ステップＳ４）で求めた顔の位置及び顔の向き、並びに衝突物検出処理（ステップＳ２）でＲＡＭ１６０に保存したデータを考慮して行う。

ヘッドレスト２００の移動量と回転量の算出方法は任意であるが、ここでは、ＣＰＵ１７０は、ヘッドレスト２００を基準とした乗員７０の頭部の相対的な位置と角度を求め、乗員７０の顔向きの反対方向、すなわち乗員７０の頭部の真後ろからヘッドレストを近づける場合の例を以下に示す。なお、本実施の形態では、ヘッドレストの駆動手段としては、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、ＲＸ軸、ＲＹ軸及びＲＺ軸の合計６軸に設けたモータをそれぞれ独立して制御する構成としている。

まず、図７を参照して軸の方向を説明する。

「Ｘ軸方向（横方向）」は、車両１０００の進行方向に対して直行する方向であり、乗員７０から見て左右の方向である。乗員７０から見て、左方向を＋方向、右方向を−方向とする。
「Ｙ軸方向（鉛直方向）」は、車両１０００の進行方向に対して直行する方向であり、乗員７０から見て上下の方向である。乗員７０から見て、上方向を＋方向、下方向を−方向とする。
「Ｚ軸方向（前後方向）」は、車両１０００の進行方向であり、乗員７０から見て前後の方向である。乗員７０から見て、前方向を＋方向、後方向を−方向とする。
「ＲＸ軸方向」は、Ｘ軸に対して回転する方向であり、右ネジ方向を＋方向、左ネジ方向を−方向とする。
「ＲＹ軸方向」は、Ｙ軸に対して回転する方向であり、右ネジ方向を＋方向、左ネジ方向を−方向とする。
「ＲＺ軸方向」は、Ｚ軸に対して回転する方向であり、右ネジ方向を＋方向、左ネジ方向を−方向とする。

また、図８（ａ）は、衝突物検出処理（ステップＳ２）で求められた衝突物の方向が車両１０００に対して後方、すなわち後方衝突の場合の乗員７０の顔の向きと、ヘッドレスト２００を調整すべき軸の方向との対応関係を表した表の一例である。

一方、図８（ｂ）は、衝突物検出処理（ステップＳ２）で求められた衝突物の方向が車両１０００に対して前方、すなわち前方衝突の場合の乗員７０の顔の向きと、ヘッドレスト２００を調整すべき軸の方向との対応関係を表した表の一例である。

まず、図８（ａ）を参照して後方衝突の場合の説明をする。なお、乗員７０の頭部がヘッドレスト２００に対して横方向にずれていない場合、原則としてＸ軸方向の調整は行わないものとする。

乗員７０の顔の向きが「正面」のときは、ＣＰＵ１７０はヘッドレスト２００を、乗員７０の頭部と同じ高さまでＹ軸方向に移動させた後、乗員７０の頭部に近づけるためＺ軸の＋方向に移動させる。

一方、乗員７０の顔の向きが「下向き」のときは、ＣＰＵ１７０はヘッドレスト２００を、乗員７０の頭部より高い位置までＹ軸方向に移動させた後、乗員７０の顔の向きに合わせてヘッドレストを下向きにするためＲＸ軸の＋方向に回転させつつ、乗員７０の頭部に近づけるためＹ軸の−方向に移動させながらＺ軸の＋方向に移動させる。

これに対して、乗員７０の顔の向きが「上向き」のときは、ＣＰＵ１７０はヘッドレスト２００を、乗員７０の頭部より低い位置までＹ軸方向に移動させた後、乗員７０の顔の向きに合わせてヘッドレストを上向きにするためＲＸ軸の−方向に回転させつつ、乗員７０の頭部に近づけるためＹ軸の＋方向に移動させながらＺ軸の＋方向に移動させる。

また、乗員７０の顔の向きが「右向き」のときは、ＣＰＵ１７０はヘッドレスト２００を、乗員７０の頭部と同じ高さまでＹ軸方向に移動させつつＸ軸の＋方向に移動させた後、乗員７０の顔の向きに合わせてヘッドレストを右向きにするためＲＹ軸の−方向に回転させつつ、乗員７０の頭部に近づけるためＸ軸の−方向に移動させながらＺ軸の＋方向に移動させる。

次に、図８（ｂ）を参照して前方衝突の場合の説明をする。前方衝突の場合も基本的には後方衝突の場合と同じであるが、衝突の瞬間に乗員の頭部が衝突前より前方下方に傾くことを考慮してヘッドレスト２００の移動量と回転量を算出する。

乗員７０の顔の向きが「正面」のときは、ＣＰＵ１７０はヘッドレスト２００を、乗員７０の頭部より高い位置までＹ軸方向に移動させた後、乗員７０の顔の向きに合わせてヘッドレストを下向きにするためＲＸ軸の＋方向に回転させつつ、乗員７０の頭部に近づけるためＹ軸の−方向に移動させながらＺ軸の＋方向に移動させる。

また、乗員７０の顔の向きが「下向き」のときも、ＣＰＵ１７０はヘッドレスト２００を、乗員７０の頭部より高い位置までＹ軸方向に移動させた後、乗員７０の顔の向きに合わせてヘッドレストを下向きにするためＲＸ軸の＋方向に回転させつつ、乗員７０の頭部に近づけるためＹ軸の−方向に移動させながらＺ軸の＋方向に移動させる。

これに対して、乗員７０の顔の向きが「上向き」のときは、ＣＰＵ１７０はヘッドレスト２００を、乗員７０の頭部と同じ高さまでＹ軸方向に移動させた後、乗員７０の頭部に近づけるためＺ軸の＋方向に移動させる。

また、乗員７０の顔の向きが「右向き」のときは、ＣＰＵ１７０はヘッドレスト２００を、乗員７０の頭部より高い位置までＹ軸方向に移動させつつＸ軸の＋方向に移動させた後、乗員７０の顔の向きに合わせてヘッドレストを右下向きにするためＲＹ軸の−方向及びＲＸ軸の＋方向に回転させつつ、乗員７０の頭部に近づけるためＸ軸の−方向及びＹ軸の−方向に移動させながらＺ軸の＋方向に移動させる。

ヘッドレスト移動量回転量算出処理（ステップＳ５４）が完了すると、ＣＰＵ１７０はヘッドレスト調整量算出処理（ステップＳ５）を終了し、ヘッドレスト移動回転処理（ステップＳ６）を行う。

ヘッドレスト移動回転処理（ステップＳ６）のフローチャートを図６に示す。

ヘッドレスト移動回転処理（ステップＳ６）では、ＣＰＵ１７０は、まず、モータ駆動開始処理を行う（ステップＳ６１）。モータ駆動開始処理では、ＣＰＵ１７０がヘッドレスト駆動機構部２１０内のモータ２１１を駆動するモータ駆動回路１８０に駆動開始信号を送信する。その後、ＣＰＵ１７０は、ヘッドレスト移動量回転量算出処理（ステップＳ５４）で算出された値に基づいてモータ駆動回路１８０に制御信号を送信する。

次にＣＰＵ１７０は、静電容量検出処理を行う（ステップＳ６２）。静電容量検出処理では、ＣＰＵ１７０がセンサ入力回路１３０を介して、ヘッドレスト２００内の静電容量検出センサ２２０のデータを入力する。

次にＣＰＵ１７０は、乗員頭部接近の真偽を判断する（ステップＳ６３）。乗員頭部接近の真偽の判断は、静電容量検出処理で得られた値があらかじめ設定した閾値以上か否かで判断しても良い。

ＣＰＵ１７０は、乗員の頭部がヘッドレストに接近したと判断したときは（ステップＳ６３；Ｙｅｓ）、モータ駆動停止処理を実行する（ステップＳ６６）。一方、乗員の頭部がヘッドレストに接近していないと判断したときは（ステップＳ６３；Ｎｏ）、ヘッドレスト移動量回転量検出処理を行う（ステップＳ６４）。

ヘッドレスト移動量回転量検出処理（ステップＳ６４）では、ＣＰＵ１７０は、ヘッドレスト２００の実際の移動量と回転量を検出する。実際のヘッドレスト２００の移動量と回転量は、ＣＰＵ１７０はＣＰＵ１７０内部の設定時間あるいは設定回数などから求めても良いし、モータ駆動回路１８０からの制御信号から判断しても良い。

次に、ＣＰＵ１７０は、ヘッドレスト移動回転完了の真偽を判断する（ステップＳ６５）。ヘッドレスト移動回転完了の真偽の判断は、ヘッドレスト２００の実際の移動量と回転量が、ヘッドレスト移動量回転量算出処理（ステップＳ５４）で得られた値に達しているか否かで判断する。ヘッドレスト２００の移動及び回転が完了したと判断した場合は（ステップＳ６５；Ｙｅｓ）、モータ駆動停止処理を実行する（ステップＳ６６）。一方、ヘッドレスト２００の移動又は回転が未完了であると判断した場合は（ステップＳ６５；Ｎｏ）、再び静電容量検出処理を実行する（ステップＳ６２）。

そして、ＣＰＵ１７０は、乗員の頭部がヘッドレストに接近したと検出したとき（ステップＳ６３；Ｙｅｓ）、あるいは、ヘッドレスト２００の移動及び回転が完了したと判断した場合は（ステップＳ６５；Ｙｅｓ）、モータ駆動停止処理を実行する（ステップＳ６６）。

モータ駆動停止処理では、ＣＰＵ１７０がモータ駆動回路１８０にモータ駆動停止の制御信号を送信する。モータ駆動停止処理（ステップＳ６６）が完了すると、ＣＰＵ１７０はヘッドレスト移動回転処理（ステップＳ６）を終了し、衝突物検出処理（ステップＳ２）に戻る。

なお、この発明は上記実施例に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。

顔の位置と顔の向きはエッジ検出や顔の中心位置による検出ではなく、あらかじめＲＯＭなどに記憶させた顔画像とのパターンマッチングにより検出しても良い。

図１、図２を参照して説明したシステム構成も一例であり、任意に変更可能である。例えば、上記実施の形態では衝突物検出手段として車両の前後に１つずつ衝突物検出センサを設置しているが、必要に応じて数を増減し、設置場所を車両側面などに変更してもよい。

上記実施の形態では、ＣＣＤカメラ１０は、ステアリングコラム４１０上部に設置されるものとしたが、これに限定されるものではなく、車室内の特定のシート（例えば、助手席・後部座席）を監視し、運転者以外の乗員のいる空間を撮像し、そのシートのヘッドレストの制御を行っても良い。

また、上記実施の形態では、ヘッドレストの駆動手段としては、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、ＲＸ軸、ＲＹ軸及びＲＺ軸の合計６軸に設けたモータをそれぞれ独立して制御する構成であるが、必要に応じて軸の数を増減し、また、他の軸に連動して各軸の動作を制御する構成にしても良い。

また、頭部検出手段は静電容量検出処理センサに限定されず、変位センサや、ＣＣＤカメラ等の撮像システム等であってもよい。

なお、上記実施の形態で説明したフローチャートは実施形態の一例であり、これらの処理ルーチンに限定されるものではないことは勿論である。

さらに、上記実施の形態では、ヘッドレスト調整装置についての実施例であるが、ヘッドレスト調整方法についても同様である。

本発明の実施の形態に係るヘッドレスト調整装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るヘッドレスト調整装置を車両に設置した状態を示す模式図である。 図１に示すヘッドレスト調整装置のヘッドレスト調整処理を説明するためのフローチャートである。 図３のフローチャートにおける顔位置顔向き検出処理を説明するためのフローチャートである。 図３のフローチャートにおけるヘッドレスト調整量算出処理を説明するためのフローチャートである。 図３のフローチャートにおけるヘッドレスト移動回転処理を説明するためのフローチャートである。 ヘッドレストを調整する際の軸の方向を説明するための図である。 乗員の顔の向きと、ヘッドレストを調整すべき軸の方向との関係を表した表の一例である。

符号の説明

１０ ＣＣＤカメラ（顔位置検出手段、撮像手段）
２０ 照明光源（顔位置検出手段、撮像手段）
３０ シート位置検出センサ
４０ シート角度検出センサ
５０ ＣＣＤカメラ角度検出センサ
６０ 衝突物検出センサ（衝突物検出手段）
７０ 乗員
１００ ＥＣＵ（ヘッドレスト制御手段、顔位置検出手段、顔向き検出手段）
１１０ Ａ／Ｄ変換器
１２０ 発光制御装置
１３０ センサ入力回路
１４０ 画像メモリ
１５０ ＲＯＭ
１６０ ＲＡＭ
１７０ ＣＰＵ（ヘッドレスト制御手段、顔位置検出手段、顔向き検出手段）
１８０ モータ駆動回路（ヘッドレスト制御手段）
２００ ヘッドレスト
２１０ ヘッドレスト駆動機構部（ヘッドレスト制御手段）
２１１ モータ（ヘッドレスト制御手段）
２２０ 静電容量検出センサ（頭部検出手段）
３００ 車両用シート
３１０ ヘッドレストステー
４００ ステアリング
４１０ ステアリングコラム
１０００ 車両

Claims (10)

1. 車両の乗員の顔の位置を検出する顔位置検出手段と、
   前記顔位置検出手段により検出された顔の位置に基づいて、前記車両のシートの上部に設けたヘッドレストを駆動し当該ヘッドレストの位置を制御するヘッドレスト制御手段と、
   を備えることを特徴とするヘッドレスト調整装置。
2. 前記ヘッドレスト調整装置は、車両の乗員の顔の向きを検出する顔向き検出手段をさらに備え、
   前記ヘッドレスト制御手段は、前記顔位置検出手段により検出された顔の位置と前記顔向き検出手段により検出された顔の向きとに基づいて、前記ヘッドレストの位置及び角度を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドレスト調整装置。
3. 前記顔位置検出手段は、車両に設けられ、乗員の顔を含む空間を撮像する撮像手段により撮像された画像に基づいて顔の位置を検出する、ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドレスト調整装置。
4. 前記ヘッドレスト調整装置は、前記車両に間もなく衝突する衝突物を検出する衝突物検出手段をさらに備え、
   前記ヘッドレスト制御手段は、前記衝突物検出手段により検出された衝突物の接近をトリガとして前記ヘッドレストの位置の制御を開始する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドレスト調整装置。
5. 前記ヘッドレスト調整装置は、前記車両に間もなく衝突する衝突物を検出する衝突物検出手段をさらに備え、
   前記ヘッドレスト制御手段は、前記衝突物検出手段により検出された衝突物の接近をトリガとして前記ヘッドレストの位置及び角度の制御を開始する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のヘッドレスト調整装置。
6. 前記顔向き検出手段は、車両に設けられ、乗員の顔を含む空間を撮像する撮像手段により撮像された画像に基づいて顔の位置を検出し、当該顔の位置と当該顔の位置から検出された顔の中心の位置に基づいて顔の向きを検出する、ことを特徴とする請求項２に記載のヘッドレスト調整装置。
7. 前記ヘッドレスト制御手段は、前記ヘッドレストに備えられ、前記車両の乗員の頭部が前記ヘッドレストに接触したことを検出する頭部検出手段により得られたデータに基づいて、前記ヘッドレストの位置を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドレスト調整装置。
8. 前記ヘッドレスト制御手段は、前記衝突物検出手段により検出された衝突物の方向及び衝突物の前記車両に対する相対速度に基づいて、前記ヘッドレストの位置を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドレスト調整装置。
9. 前記ヘッドレスト制御手段は、前記衝突物検出手段により検出された衝突物の方向及び衝突物の前記車両に対する相対速度に基づいて、前記ヘッドレストの位置及び角度を制御する、ことを特徴とする請求項２に記載のヘッドレスト調整装置。
10. 車両の乗員の顔の位置を検出する顔位置検出ステップと、
    前記顔位置検出ステップにより検出された顔の位置に基づいて、前記車両のシートの上部に設けたヘッドレストを駆動し当該ヘッドレストの位置を制御するヘッドレスト制御ステップと、
    を備えることを特徴とするヘッドレスト調整方法。

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