JP2006044420A

JP2006044420A - 車両機器制御装置

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Publication number: JP2006044420A
Application number: JP2004226927A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Kataoka; 祐介片岡; Shogo Kameyama; 昌吾亀山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-08-03
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】車両内における乗員の身体状況に対応して車両のアクチュエータの制御を行なうことが可能な車両機器制御装置を提供する。
【解決手段】車両の車内の環境を変化させるアクチュエータと、車内の乗員の身体状況に応じて車内の環境を変化させる態様を記憶する車内環境態様記憶手段と、車内の乗員の身体状況を反映する信号を検出する身体状況検出手段と、検出された信号から乗員の身体状況を推定する状況推定手段と、推定された乗員の身体状況に対応する車内の環境態様を、車内環境態様記憶手段の記憶内容に基づいて決定し、車内の環境を変化させるアクチュエータを制御する制御手段とを有することを特徴とする車両機器制御装置として提供可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の車室内を視覚的に演出する車両機器制御装置に関するものである。

従来より、自動車の車室内を照明する照明装置が数多く提案されている。このような照明装置として、光量を調節可能な透過式の間接照明装置や、１つのランプによって間接照明とスポット照明とを実現可能な装置がある。また、車室内の所定位置から着脱可能な照明ユニットが提案されている。

しかしながら、このような車両用照明装置には、良好な機能性を有するだけではなく、車室内の高級感や質感の演出も重要な要素である。そこで、操作性の確保と高級感の演出とが可能な車両用照明装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０００−２４７１８１号公報

特許文献１の例では、照明の点灯制御は、車両のヘッドライト、ポジションランプ（スモールランプ）等をオン・オフ可能なライトスイッチを操作した場合と、センターコンソールを含む計器パネル上に設けられた空調スイッチやオーディオスイッチ等の操作スイッチに乗員の手などが接近した場合に限られ、車両内における乗員の全ての動作あるいは操作に対応するものではない。また、特許文献１の例は照明装置に限定され、オーディオ装置の他の装置の制御を行なうことはできない。

また、従来の照明装置あるいはオーディオ装置の構成では乗員自身がその時の状態に応じた照明あるいは音楽を設定する手間が発生している。例えば、座席下部に落とした物を拾おうとするときは、車室内照明を点灯させ、座席を後部に下げてから物を探さなければならない。

上記問題を背景として、本発明の課題は、車両内における乗員の身体状況に対応して車両のアクチュエータの制御を行なうことが可能な車両機器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および発明の効果

本発明は、上記課題を解決するための車両機器制御装置を提供するものである。即ち、請求項１によれば、車両の車内の環境を変化させるアクチュエータと、車内の乗員の身体状況に応じて車内の環境を変化させる態様を記憶する車内環境態様記憶手段と、車内の乗員の身体状況を反映する信号を検出する身体状況検出手段と、検出された信号から乗員の身体状況を推定する状況推定手段と、推定された乗員の身体状況に対応する車内の環境態様を、車内環境態様記憶手段の記憶内容に基づいて決定し、車内の環境を変化させるアクチュエータを制御する制御手段と、を有することを特徴とする車両機器制御装置として構成される。

上記構成によって、乗員の身体状況（動作）を車両側が推定し、その身体状況に応じた車内環境態様（照明・音楽等）を構成することが可能となる。また、乗員自身がその身体状況に応じた車内環境態様（照明・音楽等）を調整する手間を省くことができる。先ほどの例でいえば、座席下部に落とした物を拾おうとするとき、自動で車室内照明が点灯し、座席も後部にスライドする。

請求項２によれば、本発明の車両機器制御装置におけるアクチュエータは一つ以上のランプを含む車両の照明装置を含み、車内環境態様記憶手段は身体状況に対応した照明装置の光量を記憶するものであり、制御手段は身体状況および記憶された光量に基づいてランプの光量を制御する構成をとることができる。本構成によって、乗員の身体状況に応じて最適な光量によって車内を照らすことができるため、車内の環境（雰囲気）をより快適なものとすることが可能となる。また、乗員自身が照明装置の光量を調整する手間を省くことができる。

請求項３によれば、本発明の車両機器制御装置におけるアクチュエータは車両に搭載されたオーディオ装置を含み、車内環境態様記憶手段は身体状況に対応したオーディオ装置の音量および演奏曲目等の演奏条件を記憶するものであり、制御手段は身体状況および記憶された演奏条件に基づいてオーディオ装置を制御する構成をとることができる。本構成によって、乗員の身体状況に応じて最適な演奏条件によりオーディオ装置を制御することができるため、車内の環境（雰囲気）をより快適なものとすることが可能となる。また、乗員自身がオーディオ装置を操作する手間を省くことができる。

請求項４によれば、本発明の車両機器制御装置におけるアクチュエータは車両の窓の開閉を行なう窓開閉装置を含み、車内環境態様記憶手段は身体状態に対応した車両の窓の開閉状態を記憶するものであり、制御手段は身体状況および記憶された開閉状態に基づいて窓開閉装置の制御を行なう構成をとることができる。本構成によって、乗員の身体状況に応じて窓の開閉位置を最適なものとすることができるため、車内の環境（雰囲気）をより快適なものとすることが可能となる。また、乗員自身が窓開閉装置を操作する手間を省くことができる。

請求項５によれば、本発明の車両機器制御装置におけるアクチュエータは乗員が着座する電動シートを含み、設定手段は身体状況に対応した電動シートの位置および角度を記憶するものであり、制御手段は身体状況および記憶された電動シート状態設定内容に基づいて電動シートの位置および角度を調節する構成をとることができる。本構成によって、乗員の身体状況に応じて電動シートの位置を最適なものとすることができるため、車内の環境（雰囲気）をより快適なものとすることが可能となる。また、乗員自身が電動シートを操作する手間を省くことができる。

請求項６によれば、本発明の車両機器制御装置における身体状況検出手段は、乗員を撮影する画像カメラ、乗員の皮膚温度を検出する皮膚温度センサ、および乗員の音声を検出する音声センサ、乗員の発汗状態を検出する発汗センサ、乗員の心拍数を検出する心拍センサ、および乗員の脈拍波形を検出する脈波センサから選ばれた１種または２種以上の組合せからなる検出器を含む構成をとることができる。これらの検出器は、周知の居眠り防止装置に用いられているものである。本構成によって、新規に検出器を製造することなく既存の検出器を用いることにより低コストで本発明の車両機器制御装置を実現することが可能となる。

車両内における乗員の身体状況に対応して車両のアクチュエータの制御を行なうことが可能な車両機器制御装置を提供するという目的を、乗員の身体状況を検出する検出器からの検出信号を基に乗員の身体状況を推定し、該推定結果に応じて車内の環境を変化させるアクチュエータを制御する構成をとる車両機器制御装置により実現した。

以下、本発明の実施の形態である車両機器制御装置について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の車両機器制御装置１の全体構成を示すブロック図である。車両機器制御装置１は、大きくセンシング部１０（本発明の身体状況検出手段），判断部２０（本発明の制御手段），アクチュエータ部３０（本発明のアクチュエータ）に分けられる。センシング部１０と判断部２０は各センサと判断部２０を直接接続する方法をとってもよいし、図示しない車内ＬＡＮ（Local Area Network）によってデータの伝送を行なう方法をとってもよい。判断部２０とアクチュエータ部３０との接続も同様である。

センシング部１０は、カメラ１１，音声認識装置１２，皮膚温度センサ１３，発汗センサ１４，心拍センサ１５，および脈波センサ１６を含んで構成され、乗員の状態を検出して判断部２０に伝える。なお、これらセンサあるいは装置のうちの一つあるいは二つ以上の組み合わせによってセンシング部１０を構成してもよい。

カメラ１１は周知のＣＣＤカメラにより構成され、乗員の顔画像を撮影し、カメラ１１に含まれ図示しない周知の画像認識技術を用いた画像処理部において画像処理を行なうことによって、乗員の姿勢，目の位置，顔の傾き，瞬きの頻度，瞬きの速度，目の開度および閉眼時間を検出する。これにより、運転中あるいは休憩中等の状態を判断できる。これらの信号を状況推定部２２へ入力する。なお、カメラ１１は車室内の全座席の状況を撮影可能なように設置する必要がある。例えば車室天井の略中央に、超広角あるいは魚眼レンズを備えるものを設ける。

音声認識装置１２は、図示しないマイク等から周知の音声認識処理を用いて乗員の音声の状態から乗員の状態を判断するものである。主な音声認識処理方法としては、隠れマルコフモデル（ＨＭＭ：Hidden Markov Models）,周波数解析,差異解析,線型代数技術,スペクトル歪を利用する方法や時間歪曲法などがある。音声認識の結果は状況推定部２２へ入力する。

皮膚温度センサ１３は、主に操舵ハンドルの握りの部分に取り付けられ、発熱等で運転者の皮膚温度が上昇している状況、あるいは、何らかの事情により運転者の皮膚温度が低下している状況等を検出して結果を状況推定部２２へ入力する。運転者の手首に巻くリストバンド型のセンサを用いてもよい。また、サーモトレーサーのような、物体に照射された赤外線の反射状態から物体の表面温度を測定する機器を用いてもよい。

発汗センサ１４は、主に操舵ハンドルの握りの部分に取り付けられ、該握りの部分の湿度（発汗の度合い）を測定し、測定結果を状況推定部２２へ入力する。運転者の手首に巻くリストバンド型のセンサを用いてもよい。

心拍センサ１５は主にシートベルトに取り付けられ、心拍数の測定結果を判断部２０へ入力する。運転者の手首に巻くリストバンド型のセンサを用いてもよい。

脈波センサ１６は主にシートベルトに取り付けられ、脈拍波の測定結果を身体情報として状況推定部２２へ入力する。運転者の手首に巻くリストバンド型のセンサを用いてもよい。

これらセンサの他に皮膚電位センサを用いてもよい。皮膚電位は、睡眠時には覚醒時に比べて低下することが知られている。これによって、睡眠状態かどうかを判定することができる。

判断部２０は通常のコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ２１，ＲＯＭ２４，ＲＡＭ２５，メモリ２６を含んで構成される。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２４およびＲＡＭ２５に記憶されたプログラムおよびデータにより制御を行なう。判断部２０では、センシング部１０から得られた乗員の状態に関する情報（身体情報）に基づいて乗員がどのような状態にあるかを状況推定部２２（本発明の状況推定手段）において推定し、その判断結果に基づいて情報伝達部２３（本発明の制御手段の一部）がどのアクチュエータをどのように作動させるかを決定し、その決定結果に基づいてアクチュエータ部３０に制御指令を送り、アクチュエータ部３０は受けた指令に基づいてアクチュエータを駆動する。

上記の例ではセンシング部１０が、状況推定部２２において乗員の身体状況を推定可能なようにセンサで取り込んだデータの解析まで実施しているが、センサで取り込んだ全てのデータの解析を状況推定部２２において実施するようにしてもよい。

メモリ２６（本発明の車内環境態様記憶手段）は車両機器制御装置１の電源をオフ状態にしても記憶内容が保持される不揮発メモリが用いられ、状況推定部２１により判断された車内の乗員の身体状況と、該状況に対応してアクチュエータ部３０の各装置に実行させる制御指令内容が記憶されている。図２にその一例を示す。例えば、状況推定部２２において車内で読書をしていると推定された場合、車内照明装置３１に対しては読書灯を点灯するように指令を送り、オーディオ装置３２に対してはクラシック音楽を流すように指令を送り、座席調節装置３３には読書をしやすいような角度に軽くリクライニングするように指令を送り、窓開閉装置３４に対しては制御指令を送らない。

図２に挙げた車内状況（即ち身体状況）は代表的な例のみであり、他の身体状況（窓を開けて車外の人間と話をしている等）に対応した制御指令内容が記憶されている。また、図示しない入力操作部の操作によって、身体状況に応じて車室内照明装置３１，オーディオ装置３２，座席調節装置３３，および窓開閉装置３４の状態を乗員が設定可能としてもよい。

アクチュエータ部３０は、車室内照明装置３１，オーディオ装置３２，座席調節装置３３，および窓開閉装置３４を含んで構成され、判断部２０の制御指令に基づいて、これらの装置が動作する。なお、これら装置のうちの一つあるいは二つ以上の組み合わせによってアクチュエータ部３０を構成してもよい。

車室内照明装置３１は、ルームランプ，読書灯，計器パネルを照らす計器灯，センターコンソールパネルを照らすパネル灯，およびカーテシランプを含んで構成される。これらの照明装置は判断部２０からの制御指令による点灯／消灯を行なう他に個別に手動で点灯／消灯を行なうことが可能である。

オーディオ装置３２はＤＶＤプレーヤ等の画像の録画／再生装置をも含み、判断部２０からの制御指令による選曲，音量制御を行なう他に個別に手動で選曲，音量制御を行なうことが可能である。

座席調節装置３３は周知の電動シートの調節を行なうもので、シートの高さ，前後位置，リクライニング角度等が調節可能となっている。座席調節装置３３は判断部２０からの制御指令による調節の他に手動での調節が可能である。

窓開閉装置３４は周知のパワーウィンドウの調節を行なうもので、窓の開き状態を調節可能となっている。窓開閉装置３４は判断部２０からの制御指令による調節の他に手動での調節が可能である。

このような構成を持つことにより、車両機器操作制御装置１は、イグニッションスイッチがＯＮ状態となって、判断部２０のＣＰＵ２１により図示しない車両機器操作制御装置プログラムが起動されると、必要な初期化処理を行った後に、カメラ１１，音声認識装置１２，皮膚温度センサ１３，発汗センサ１４，心拍センサ１５，および脈波センサ１６をアクティブ状態として乗員の身体状況を検出する。

皮膚温度センサ１３，発汗センサ１４，心拍センサ１５，および脈波センサ１６の基準値（安静時の値あるいは安静時の値の範囲）は予めメモリ２６に記憶されているものとする。また、車両機器操作制御装置の動作中に図示しない入力操作部の操作によって、乗員ごとに基準値を測定し、その結果をメモリ２６に記憶する方法をとってもよい。

ＣＣＤカメラ１１により乗員の顔を撮影し画像データとして取り込む。このときに、乗員の姿勢，目の位置，顔の傾き，瞬きの頻度，瞬きの速度，目の開度および閉眼時間を計測する。一定時間撮影した動画データから所定のデータを得る方法、あるいは、一定間隔で所定の数の静止画像を撮影して、その静止画像から所定のデータを得る方法のいずれを用いてもよい。この画像データから乗員が車内で何を行なっているかを推定する。撮影された画像データによって、乗員の機器等の操作時間を演算し疲労度を推定することもできる。

次いで、音声認識装置１２によって乗員の音声データを取り込む。取り込んだ音声データに含まれる音声レベル，話者の人数，話者の性別，話者の年齢から会話の状態（賑やかな会話，囁き，無音等）を推定する。判定の基準となるデータはメモリ２６に予め記憶されている。

皮膚温度センサ１３により乗員の皮膚温度をサンプリングする。サンプリングは所定の周期および回数で実施する。サンプリングしたデータの平均値を計算することで皮膚温度を求める。皮膚温度を測定する際に、車内の温度，車外の温度，車内空調装置の動作の有無，日射の状態によって補正を行なう方法を採ってもよい。皮膚温度によって体調や、興奮状態などの感情を推定することができる。

発汗センサ１４により乗員の発汗量をサンプリングする。サンプリングは所定の周期および回数で実施する。サンプリングしたデータの平均値を計算することで発汗量および発汗頻度を求める。発汗状態によって体調や、興奮状態などの感情を推定することができる。

心拍センサ１５により乗員の心拍数をサンプリングする。サンプリングは所定の周期および回数で実施する。サンプリングしたデータの平均値を計算することで心拍数を求める。心拍数によって体調や、興奮状態などの感情を推定することができる。

脈波センサ１６により乗員の脈拍波形をサンプリングする。サンプリングは所定の周期および回数で実施する。サンプリングしたデータの平均値を計算することで脈拍波形を求める。脈拍波形によって体調や、興奮状態などの感情を推定することができる。

車両の運転および停止を検出する方法として、周知のロータリーエンコーダを用いた車速センサ，シフトレバーの位置を示すシフトポジションセンサ，あるいはイグニッションスイッチを用いてもよい（いずれも図示せず）。例えば、車速が所定の値（例えば５ｋｍ／ｈ）を下回る場合、シフトレバーがパーキング（Ｐ）の位置にある場合、あるいはイグニッションスイッチがＯＦＦあるいはＡＣＣ（アクセサリ）の位置にある場合に車両が停止していると判定する。

例えば、読書をしている場合、カメラ１１で撮影される乗員の姿勢，目の位置（下向き），顔の傾き（下向き），瞬きの頻度，瞬きの速度，目の開度および閉眼時間は運転時とは明らかに異なる。読書中は音声は殆ど発せられない（音声認識装置１２では音声を検出しない）。読書中は運転時ほど外部からの刺激が多くないので、神経が昂ぶることはあまりない。よって、皮膚温度（皮膚温度センサ１３），発汗状態（発汗センサ１４），心拍数（心拍センサ１５），および脈拍波形（脈波センサ１６）は安静時に近いものとなる。また、車両は停止している。

よって、各センサによって上記の状態を検出した場合、状況推定部２２は乗員が読書をしていると判断し、車室内照明装置３１のうちの読書灯を点灯し、オーディオ装置３２からは読書に支障のないクラシック音楽を選曲して流し、電動シート（座席調節装置３３）は読書をしやすいように通常のドライビングポジションよりも背もたれを後方に傾斜させるよう情報伝達部２３を介してアクチュエータ部３０に指令を送る。

本を読んだまま寝てしまったような状態は、カメラ１１で撮影される乗員の目が閉じている、あるいは呼吸音の周期が長くなる（音声認識装置１２による検出）ので、これらの状況をセンシング部１０が検出した場合には、状況推定部２２は乗員が睡眠中であると推定し、読書灯の照度を徐々に下げて最終的には消灯状態とし、オーディオ装置３２からの音量も徐々に下げて最終的に音量をゼロとし、電動シート（座席調節装置３３）も睡眠に適するように背もたれをさらに後方に傾斜させるよう情報伝達部２３を介してアクチュエータ部３０に指令を送る。

これらセンシング部１０に含まれるセンサが検出する情報と乗員の体調および感情の相関関係を例えばマップ形式のデータとしてメモリ２６に記憶しておき、状況推定部２２はセンシング部１０からのセンサ情報と該データとを参照して乗員の身体状況を推定してもよい。

また、アクチュエータ部３０に車内の空調装置を含むことによって、乗員が睡眠中には車内の温度を睡眠に適した温度・風量・風向に調節するような構成としてもよい。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。

車両機器操作制御装置の全体構成を示すブロック図。乗員の状態に対応するアクチュエータ部への指令データの一例を示す図。

符号の説明

１車両機器操作制御装置
１０センシング部（身体状況検出手段）
１１カメラ
１２音声認識装置
１３皮膚温度センサ
１４発汗センサ
１５心拍センサ
１６脈波センサ
２０判断部（制御手段）
２２状況推定部（状況推定手段）
２３情報伝達部（制御手段）
２６メモリ（車内環境態様記憶手段）
３０アクチュエータ部（アクチュエータ）
３１車室内照明装置
３２オーディオ装置
３３座席調節装置
３４窓開閉装置

Claims

車両の車内の環境を変化させるアクチュエータと、
前記車内の乗員の身体状況に応じて前記車内の環境を変化させる態様を記憶する車内環境態様記憶手段と、
前記車内の乗員の身体状況を反映する信号を検出する身体状況検出手段と、
前記検出された信号から前記乗員の身体状況を推定する状況推定手段と、
前記推定された前記乗員の身体状況に対応する前記車内の環境態様を、前記車内環境態様記憶手段の記憶内容に基づいて決定し、前記車内の環境を変化させる前記アクチュエータを制御する制御手段と、
を有することを特徴とする車両機器制御装置。
前記アクチュエータは一つ以上のランプを含む前記車両の照明装置を含み、前記車内環境態様記憶手段は前記身体状況に対応した前記照明装置の光量を記憶するものであり、前記制御手段は前記身体状況および前記記憶された光量に基づいて前記ランプの光量を制御するものである請求項１に記載の車両機器制御装置。
前記アクチュエータは前記車両に搭載されたオーディオ装置を含み、前記車内環境態様記憶手段は前記身体状況に対応した前記オーディオ装置の音量および演奏曲目等の演奏条件を記憶するものであり、前記制御手段は前記身体状況および前記記憶された演奏条件に基づいて前記オーディオ装置を制御するものである請求項１または２に記載の車両機器制御装置。
前記アクチュエータは前記車両の窓の開閉を行なう窓開閉装置を含み、前記車内環境態様記憶手段は前記身体状態に対応した前記車両の窓の開閉状態を記憶するものであり、前記制御手段は前記身体状況および前記記憶された開閉状態に基づいて前記窓開閉装置の制御を行なうものである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両機器制御装置。
前記アクチュエータは前記乗員が着座する電動シートを含み、前記設定手段は前記身体状況に対応した前記電動シートの位置および角度を記憶するものであり、前記制御手段は前記身体状況および前記記憶された内容に基づいて前記電動シートの位置および角度を調節するものである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車両機器制御装置。
前記身体状況検出手段は、前記乗員を撮影する画像カメラ、前記乗員の皮膚温度を検出する皮膚温度センサ、および前記乗員の音声を検出する音声センサ、乗員の発汗状態を検出する発汗センサ、乗員の心拍数を検出する心拍センサ、および乗員の脈拍波形を検出する脈波センサから選ばれた１種または２種以上の組合せからなる検出器を含むものである請求項１ないし５のいずれか１項に記載の車両機器制御装置。