JP2016139258A - ドライバ状態判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に設けられた照明部を利用して、瞳孔径の変化に基づきドライバの状態を適切に判定する。【解決手段】ドライバ状態判定装置（制御部１０）は、ドライバの瞳孔径を検出する瞳孔径検出部１１と、車両に設けられ、ドライバに向けて光を照射する照明部の作動状態を検出する照明部作動状態検出部１２と、瞳孔径検出部１１が検出した瞳孔径に基づいて、ドライバの状態を判定するドライバ状態判定部１３と、を有し、瞳孔径検出部１１は、照明部作動状態検出部１２が、照明部が点灯したことを検出したとき、又は点灯している照明部の明るさが大きくなったことを検出したときに、ドライバの瞳孔径の検出を開始して、この瞳孔径の検出を所定時間継続して行い、ドライバ状態判定部１３は、瞳孔径検出部１１が所定時間の間に検出した瞳孔径の変化に基づいて、ドライバの状態を判定する。【選択図】図４

Description

本発明は、ドライバ状態判定装置に係わり、特に、ドライバの生体情報に基づいてドライバの状態を判定するドライバ状態判定装置に関する。

従来から、車両のドライバの生体情報に基づいて、ドライバの状態を判定する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、車両の走行中におけるドライバの生体情報（心拍、発汗量、筋電位、脳波、瞳孔状態など）を測定し、この生体情報の測定結果を所定の判定閾値と照らし合わせることによって、ドライバの状態を判定する技術が開示されている。

特開２００８−２１７２７４号公報

ここで、人間の瞳孔径は、交感神経の作用によって散大し、この交感神経は緊張状態などにおいて支配的となる。逆に、緊張していない安静状態（言い換えるとリラックス状態）などにおいては、副交感神経が支配的となり、瞳孔径は収縮する。したがって、ドライバの瞳孔径を検出することで、交感神経及び副交感神経の作用に起因するドライバの状態、具体的には緊張状態や安静状態を判定することができるものと考えられる。
なお、本明細書では、交感神経が支配的な状態を「緊張状態」と呼ぶものとし、この「緊張状態」とは逆に、副交感神経が支配的な状態を非緊張状態として「安静状態」と呼ぶものとする。

一方で、交感神経及び副交感神経の作用とは別に、瞳孔に光刺激が入力されると、瞳孔径は、動眼神経を介した瞳孔括約筋の作用により収縮する。そのため、上記のようにドライバの瞳孔径を検出してドライバの状態を判定する構成では、車室内のランプの点灯や対向車のヘッドライトなどの光刺激が外乱として働き、この外乱による瞳孔径の変化によって、ドライバの緊張状態や安静状態を誤判定してしまう場合がある。また、そのような誤判定を防止するには、例えば、車室内のランプの点灯や対向車のヘッドライトなどの外乱を検出して、この外乱による瞳孔径の変化を除外する処理を行ったりする必要がある。

ところで、本発明の発明者は、ドライバが安静状態にあるときは瞳孔径が光刺激に応じて収縮するが、ドライバが緊張状態にあるときは瞳孔径が光刺激に応じてほとんど変化しないという実験結果を得た。この実験結果によれば、ドライバが光刺激を受けたときの瞳孔径の変化の有無に基づいて、ドライバの緊張状態及び安静状態を判定することができるものと考えられる。したがって、本発明者は、上述したようなドライバの状態を誤判定してしまう可能性がある車室内のランプなどの外乱をあえて利用することで、ドライバの状態を適切に判定できるのではないかと考えた。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、車両に設けられた照明部を利用して、瞳孔径の変化に基づきドライバの状態を適切に判定することができるドライバ状態判定装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、車両のドライバの状態を判定するドライバ状態判定装置であって、ドライバの瞳孔径を検出する瞳孔径検出手段と、車両に設けられ、ドライバに向けて光を照射する照明部の作動状態を検出する照明部作動状態検出手段と、瞳孔径検出手段が検出した瞳孔径に基づいて、ドライバの状態を判定するドライバ状態判定手段と、を有し、瞳孔径検出手段は、照明部作動状態検出手段が、照明部が点灯したことを検出したとき、又は点灯している照明部の明るさが大きくなったことを検出したときに、ドライバの瞳孔径の検出を開始して、この瞳孔径の検出を所定時間継続して行い、ドライバ状態判定手段は、瞳孔径検出手段が所定時間の間に検出した瞳孔径の変化に基づいて、ドライバの状態を判定する、ことを特徴とする。

このように構成された本発明においては、ドライバの状態により、光刺激に応じて瞳孔径が収縮する場合とほとんど収縮しない場合とがあるという実験結果を踏まえて、車両に設けられた照明部からの光を利用し、この照明部からの光による瞳孔径の変化に基づいて、ドライバの状態を適切に判定することができる。
また、本発明によれば、照明部が点灯したとき又は点灯している照明部の明るさが大きくなったときに瞳孔径を検出するので、瞳孔径を常時検出する構成と比較して、処理負荷を軽減することができると共に、照明部からの光が外乱として働き、ドライバの状態を誤判定してしまうことはなく、また、そのような誤判定を防止するための処理を別途行う必要はない。
更に、本発明によれば、車両に設けられた照明部を利用して瞳孔径の変化を検出するので、瞳孔径の変化を検出するためのランプなどを車両に別途設ける必要はない。

本発明において、好ましくは、ドライバ状態判定手段は、瞳孔径検出手段が検出した瞳孔径の変化量が所定値未満である場合には、ドライバが緊張状態にあると判定する。
このように構成された本発明によれば、ドライバが緊張状態にあるときは瞳孔径が光刺激に応じてほとんど変化しないという実験結果を踏まえて、車両に設けられた照明部からの光による瞳孔径の変化量が所定値未満である場合に、ドライバが緊張状態にあると適切に判定することができる。

本発明において、好ましくは、ドライバ状態判定手段は、瞳孔径検出手段が検出した瞳孔径の変化量が所定値以上である場合には、ドライバが安静状態にあると判定する。
このように構成された本発明によれば、ドライバが安静状態にあるときは瞳孔径が光刺激に応じて収縮するという実験結果を踏まえて、車両に設けられた照明部からの光による瞳孔径の変化量が所定値以上である場合に、ドライバが安静状態にあると適切に判定することができる。

本発明において、好ましくは、照明部作動状態検出手段は、車室内に設けられたウインカーインジケータランプの作動状態を検出し、瞳孔径検出手段は、照明部作動状態検出手段が、ウインカーインジケータランプが点灯したことを検出したときに、ドライバの瞳孔径を検出する。
このように構成された本発明によれば、ドライバによるウインカーの操作によりウインカーインジケータランプが点灯したときに瞳孔径を検出するので、瞳孔径の検出の目的のためだけに、車両の照明部を点灯させたり、照明部の明るさを大きくしたりしないため、ドライバに与える違和感（例えば煩わしさを与えたり、照明部が故障していると感じさせたりすること）を抑制することができる。

本発明によるドライバ状態判定装置によれば、車両に設けられた照明部を利用して、瞳孔径の変化に基づきドライバの状態を適切に判定することができる。

本発明の実施形態によるドライバ状態判定装置を適用したドライバ状態判定システムの概略構成図である。 夜間において周回路を定常走行したときに得られたドライバの瞳孔径の変化を示す図である。 ウインカーインジケータランプが点灯しているときの瞳孔径の変化の具体例を示す図である。 本発明の実施形態によるドライバ状態判定処理を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるドライバ状態判定装置について説明する。

［装置構成］
図１は、本発明の実施形態によるドライバ状態判定装置を適用したシステム（ドライバ状態判定システム）の概略構成図である。図１に示すように、ドライバ状態判定システム５０は、主に、制御部１０と、ドライバ監視カメラ２１と、ウインカースイッチ２２と、を有する。

ドライバ監視カメラ２１は、少なくともドライバの瞳孔が含まれる範囲を撮影するカメラであり、撮影した画像データに対応する信号を制御部１０に供給する。ウインカースイッチ２２は、ステアリング付近に設けられたウインカー（方向指示器）に対するドライバの操作（具体的にはウインカーのオン／オフ）を検出するスイッチである。このウインカースイッチ２２は、ウインカーのオン／オフに対応する信号を制御部１０に供給する。

制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリを有する。例えば、制御部１０は、車両内のＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって構成される。制御部１０は、機能的には、瞳孔径検出部１１と、照明部作動状態検出部１２と、ドライバ状態判定部１３とを有する。

ここで、制御部１０内の各構成要素が行う処理の概要を説明する。制御部１０の瞳孔径検出部１１は、ドライバ監視カメラ２１によって撮影された画像データを画像分析することで、ドライバの瞳孔を特定し、特定した瞳孔の径（瞳孔径）を検出する。制御部１０の照明部作動状態検出部１２は、ウインカースイッチ２２から供給されたウインカーのオン／オフに対応する信号に基づいて、車室内に設けられた照明部としてのウインカーインジケータランプ（不図示）の作動状態を検出する。具体的には、照明部作動状態検出部１２は、ウインカースイッチ２２から供給された信号が、ウインカーがオンであることを示している場合に、ウインカーインジケータランプが点灯していると判定する。先に述べた瞳孔径検出部１１は、このようにウインカーインジケータランプが点灯していると照明部作動状態検出部１２が判定したときに、ドライバの瞳孔径の検出を開始して、この瞳孔径の検出を所定時間継続して行う。そして、制御部１０のドライバ状態判定部１３は、こうして瞳孔径検出部１１が所定時間の間に検出した瞳孔径の変化に基づいて、ドライバの状態を判定する。以上のように、制御部１０は、本発明におけるドライバ状態判定装置に相当する。

［本発明者が発見した事象］
次に、本発明の実施形態によるドライバ状態判定方法の内容を説明する前に、本発明の発明者が発見した事象について説明する。

図２は、夜間において直線部及びコーナー部を含む周回路を定常走行したときに得られたドライバの瞳孔径の変化を示している。図２は、横軸に、出発地点からの距離を示しており、縦軸に、瞳孔径を示している。具体的には、グラフＧ１は、６０Ｋｍ／ｈで走行したときに得られた瞳孔径の変化を示しており、グラフＧ２は、１００Ｋｍ／ｈで走行したときに得られた瞳孔径の変化を示している。なお、横軸には、出発地点の先に存在する地点Ａ、Ｂ、Ｃを重ねて示しており、これらの地点Ａ、Ｂ，Ｃは、街灯などが存在する明るいエリアに相当する。

本発明者が行った実験によれば、図２の破線領域Ａ１、Ａ２、Ａ３に示すように、６０Ｋｍ／ｈで走行した場合には、地点Ａ、Ｂ、Ｃの明るいエリアの通過時に瞳孔径が収縮しているが（グラフＧ１参照）、１００Ｋｍ／ｈで走行した場合には、地点Ａ、Ｂ、Ｃの明るいエリアの通過時に瞳孔径がほとんど変化していない（グラフＧ２参照）、という結果が得られた。

ここで、人間の瞳孔径は、緊張状態などにおいて支配的となる交感神経の作用により散大し、安静状態などにおいて支配的となる副交感神経の作用により収縮する。一方で、このような交感神経及び副交感神経の作用とは別に、瞳孔に光刺激が入力されると、瞳孔径は、動眼神経を介した瞳孔括約筋の作用により収縮する。

したがって、上記のような実験結果は、６０Ｋｍ／ｈで走行した場合には、地点Ａ、Ｂ、Ｃの明るいエリアからの光刺激に応じて瞳孔径が収縮したが、１００Ｋｍ／ｈで走行した場合には、そのような光刺激に応じて瞳孔径が収縮しなかったことを示していると考えられる。特に、１００Ｋｍ／ｈで走行した場合に光刺激に応じて瞳孔径が収縮しなかったのは、ドライバが緊張状態であったために、交感神経の作用がより強く働き、光刺激に応じて瞳孔径を収縮させる機能がほとんど働かなかったからであると考えられる。これに対して、６０Ｋｍ／ｈで走行した場合には、ドライバが緊張状態ではなかったために、つまり安静状態であったために、このような交感神経の作用がほとんどほとんど働かなかったものと考えられる。

以上のことから、ドライバが安静状態にあるときは光刺激によって瞳孔径が収縮するが、ドライバが緊張状態にあるときは光刺激によって瞳孔径がほとんど変化しないものと考えられる。したがって、ドライバが光刺激を受けたときの瞳孔径の変化の有無に基づいて、ドライバの緊張状態及び安静状態を判定することができるものと考えられる。そのため、本実施形態では、ドライバに光刺激を与えたときの瞳孔径の変化に基づいて、ドライバの状態を判定することとした。

具体的には、本実施形態では、車室内のウインカーインジケータランプの光を利用し、このウインカーインジケータランプが点灯しているときの瞳孔径の変化に基づいて、ドライバの状態を判定する。より詳しくは、ウインカーインジケータランプが点灯しているときの瞳孔径の変化量が所定値未満である場合にはドライバが緊張状態にあると判定し、これに対して、ウインカーインジケータランプが点灯しているときの瞳孔径の変化量が当該所定値以上である場合にはドライバが安静状態にあると判定する。

ここで、図３を参照して、ウインカーインジケータランプが点灯しているときの瞳孔径の変化の具体例について説明する。図３の上のグラフは、ウインカーインジケータランプの点灯／消灯を示しており（ウインカーインジケータランプは周期的に点灯と消灯とが切り替わるものである）、図３の下のグラフは、ウインカーインジケータランプの点灯／消灯に応じたドライバの瞳孔径の変化を示している。なお、このような瞳孔径の変化は、実験により、ドライバが安静状態にあるときに得たものとする。

図３に示すように、時刻ｔ１においてウインカーインジケータランプが点灯し始め、この時刻ｔ１から遅れた時刻ｔ２（例えば時刻ｔ１から０．３秒後）において、ドライバの瞳孔径が収縮し始める。この後、時刻ｔ３において、ドライバの瞳孔径の収縮度合いが最も大きくなる。このように、ウインカーインジケータランプからの光によって瞳孔径が十分に変化することが、実験により確認された。なお、ウインカーインジケータランプからの光による瞳孔径の変化は、夜間に限らず、昼間でも生じることも確認された。

本実施形態では、ウインカーインジケータランプが点灯し始めたときの瞳孔径（このときには瞳孔径の収縮は未だ始まっていない）と、ウインカーインジケータランプの点灯後に瞳孔径の収縮度合いが最も大きくなったときの瞳孔径との差分Ｐ（瞳孔径の変化の振幅に相当する）を求める。そして、求めた差分Ｐと所定値とを比較することで、ドライバが緊張状態にあるか、それとも安静状態にあるかを判定する。具体的には、差分Ｐが所定値未満である場合にはドライバが緊張状態にあると判定し、これに対して、差分Ｐが所定値以上である場合にはドライバが安静状態にあると判定する。

［ドライバ状態判定方法］
次に、図４を参照して、本発明の実施形態によるドライバ状態判定方法について具体的に説明する。図４は、本発明の実施形態によるドライバ状態判定処理を示すフローチャートである。このフローは、ドライバ状態判定システム５０の制御部１０によって、所定の周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１では、制御部１０の照明部作動状態検出部１２が、ウインカーがオンであるか否か、つまりウインカーインジケータランプが点灯したか否かを判定する。この場合、照明部作動状態検出部１２は、ウインカースイッチ２２から供給された信号が、ウインカーがオンであることを示しているか否かを判定する。その結果、ウインカーがオンであると判定された場合には（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２に進み、ウインカーがオンであると判定されなかった場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、つまりウインカーがオフである場合には、処理は終了する。

ステップＳ２では、制御部１０の瞳孔径検出部１１が、ドライバ監視カメラ２１によって撮影された画像データを画像分析することで、ドライバの瞳孔を特定し、特定した瞳孔の径（瞳孔径）を検出する。この場合、瞳孔径検出部１１は、照明部作動状態検出部１２が上記のようにウインカーがオンである判定したときに（つまりウインカーインジケータランプが点灯したと判定したとき）、ドライバの瞳孔径の検出を開始して、この瞳孔径の検出を所定時間継続して行う。当該所定時間には、瞳孔径が光刺激によって収縮し始めてから、瞳孔径が最も収縮するまでの時間よりも少なくとも長い時間が適用される。例えば、瞳孔径検出部１１は、ウインカーがオンである間、瞳孔径の検出を継続して行う。

次いで、ステップＳ３では、制御部１０のドライバ状態判定部１３が、ステップＳ２において瞳孔径検出部１１が所定時間の間に検出した瞳孔径の変化量が所定値未満であるか否かを判定する。この場合、ドライバ状態判定部１３は、ウインカーがオンとなったとき（つまりウインカーインジケータランプが点灯し始めたとき）に瞳孔径検出部１１が検出した瞳孔径と、ウインカーインジケータランプの点灯後に瞳孔径の収縮度合いが最も大きくなったときの瞳孔径との差分Ｐを、上記の瞳孔径の変化量として求める（図３参照）。そして、ドライバ状態判定部１３は、瞳孔径の変化量に対応する差分Ｐが所定値未満であるか否かを判定する。当該所定値には、この値以上の瞳孔径の変化が生じていれば、ウインカーインジケータランプからの光による瞳孔径の収縮が明らかに生じているものと判断できるような値が適用される。

ステップＳ３の判定の結果、瞳孔径の変化量が所定値未満であると判定された場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４に進む。この場合には、ウインカーインジケータランプからの光によってドライバの瞳孔径がほとんど変化していないため（つまり瞳孔径がほとんど収縮していないため）、ドライバ状態判定部１３は、ドライバが緊張状態にあると判定する（ステップＳ４）。

次いで、ステップＳ５において、制御部１０は、ドライバの緊張状態を緩和するための処理を行う。１つの例では、制御部１０は、ドライバの緊張状態を緩和すべく、シート及び／又はステアリングの位置や、車室内照明や、音響や、空調などを調整する。この例では、制御部１０は、シート及び／又はステアリングを安楽な位置に変化させたり、車室内照明を暖色側に変化させたりする。他の例では、フロントガラスの左右両端部分に透過率を可変な液晶層を設け、制御部１０は、この左右両端部分の透過率を小さくするよう液晶層を制御して、フロントガラスを通してドライバに入力される視覚刺激（例えばオプティカルフロー）の量を低減することで、ドライバの運転の負荷を低減するようにする。更に他の例では、制御部１０は、ドライバに休憩を取ることを勧めるための報知を行う。

一方で、瞳孔径の変化量が所定値未満であると判定されなかった場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、つまり瞳孔径の変化量が所定値以上である場合、処理はステップＳ６に進む。この場合には、ウインカーインジケータランプからの光によってドライバの瞳孔径が収縮しているため、ドライバ状態判定部１３は、ドライバが安静状態にあると判定する（ステップＳ６）。

次いで、ステップＳ６において、制御部１０は、ドライバの運転パフォーマンスが低下する可能性があるものと判断して、運転に集中することを促すための処理を実行する。例えば、制御部１０は、運転に集中すべきことを報知したり、ドライバに対して注意喚起させるべく、ステアリングなどを振動させたりする。なお、ドライバが安静状態にあると判定された場合に、ステップＳ６の運転に集中することを促すための処理を実行することに限定はされず、この処理を実行しなくてもよい。

［作用効果］
以上述べた本発明の実施形態によるドライバ状態判定装置によれば、車両に設けられた照明部からの光を利用して、この照明部からの光による瞳孔径の変化に基づいて、ドライバの状態を適切に判定することができる。具体的には、ドライバが安静状態にあるときは瞳孔径が光刺激に応じて収縮するが、ドライバが緊張状態にあるときは瞳孔径が光刺激に応じてほとんど変化しないという実験結果を踏まえて、車両に設けられた照明部からの光による瞳孔径の変化量が所定値未満である場合に、ドライバが緊張状態にあると適切に判定することができると共に、車両に設けられた照明部からの光による瞳孔径の変化量が所定値以上である場合に、ドライバが安静状態にあると適切に判定することができる。

［変形例］
上記した実施形態では、車両に設けられた照明部としてウインカーインジケータランプを示したが、そのような照明部としてウインカーインジケータランプを適用することに限定はされない。
他の例では、照明部として、車室内のナビゲーション装置の画面（つまりナビゲーション画面）を適用してもよい。この例では、ナビゲーション画面内に別ウインドウで案内画面が高輝度で表示されたときに、ドライバの瞳孔径の検出を開始し、この高輝度の案内画面が表示されている間、瞳孔径の検出を継続して行い、こうして検出された瞳孔径の変化量に基づいてドライバの状態を判定すればよい。
更に他の例では、照明部として、車室内のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を適用してもよい。この例では、ＨＵＤが起動されたときに、ドライバの瞳孔径の検出を開始し、このＨＵＤが起動されてから所定時間の間、瞳孔径の検出を継続して行い、こうして検出された瞳孔径の変化量に基づいてドライバの状態を判定すればよい。
更に他の例では、照明部として、車室外のドアミラーに設けられた表示部を適用してもよい。例えば、後方からの接近車両を検知して、その接近状態に応じてドアミラーに設置した接近表示灯を点灯させるリアビークルモニタリングシステム（ＲＶＭ）を適用することができる。この例では、接近表示灯が点灯されたときに、ドライバの瞳孔径の検出を開始し、この接近表示灯が点灯されている間、瞳孔径の検出を継続して行い、こうして検出された瞳孔径の変化量に基づいてドライバの状態を判定すればよい。

１０ 制御部
１１ 瞳孔径検出部
１２ 照明部作動状態検出部
１３ ドライバ状態判定部
２１ ドライバ監視カメラ
２２ ウインカースイッチ
５０ ドライバ状態判定システム

Claims (4)

1. 車両のドライバの状態を判定するドライバ状態判定装置であって、
   ドライバの瞳孔径を検出する瞳孔径検出手段と、
   車両に設けられ、ドライバに向けて光を照射する照明部の作動状態を検出する照明部作動状態検出手段と、
   上記瞳孔径検出手段が検出した瞳孔径に基づいて、ドライバの状態を判定するドライバ状態判定手段と、
   を有し、
   上記瞳孔径検出手段は、上記照明部作動状態検出手段が、上記照明部が点灯したことを検出したとき、又は点灯している上記照明部の明るさが大きくなったことを検出したときに、ドライバの瞳孔径の検出を開始して、この瞳孔径の検出を所定時間継続して行い、
   上記ドライバ状態判定手段は、上記瞳孔径検出手段が上記所定時間の間に検出した瞳孔径の変化に基づいて、ドライバの状態を判定する、ことを特徴とするドライバ状態判定装置。
2. 上記ドライバ状態判定手段は、上記瞳孔径検出手段が検出した瞳孔径の変化量が所定値未満である場合には、ドライバが緊張状態にあると判定する、請求項１に記載のドライバ状態判定装置。
3. 上記ドライバ状態判定手段は、上記瞳孔径検出手段が検出した瞳孔径の変化量が所定値以上である場合には、ドライバが安静状態にあると判定する、請求項１又は２に記載のドライバ状態判定装置。
4. 上記照明部作動状態検出手段は、車室内に設けられたウインカーインジケータランプの作動状態を検出し、
   上記瞳孔径検出手段は、上記照明部作動状態検出手段が、上記ウインカーインジケータランプが点灯したことを検出したときに、ドライバの瞳孔径を検出する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のドライバ状態判定装置。