JP2019087934A - 状態検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光で安全に運転者に照射することができる状態検出装置を提供する。【解決手段】状態検出装置１は、車室の運転者Ｄの状態を検出するように配置される。状態検出装置１は、制御部２、カメラ３、レーザモジュール４、測距センサ５および温度センサ６を備える。拡散板７は、板状あるいはフィルム状のもので、レーザ光を散乱させる。レーザモジュール４から出射されるコヒーレントで収束されたレーザ光は、拡散板７を透過させる際に矩形状の照射パターンに拡散させて広がりのある拡散光Ｌとして撮影領域Ａに照射される。【選択図】図１

Description

本発明は、状態検出装置に関する。

車両の内部の状態を撮影したり、運転者の状態を監視する状態検出装置がある。例えば、運転者の状態を検出する装置としては、例えば車内に設けたカメラで運転者を撮影して画像解析などで状態を検出するものである。この場合、夜間でも運転者を撮影できるように、例えば照明にＬＥＤ（発光ダイオード）を用いることがある。このような技術を用いたものとして、運転者状態監視装置（ＤＳＭ：Driver Status Monitor）がある。

車内においては、昼夜の明るさの違いや、反射光などの入射による外乱光の影響があるため、運転者の撮影を確実にするために、より強い照明が求められている。このため、ＬＥＤで強い照明を実現するには、ＬＥＤの数量を増加したり、あるいは電流を大きくして発光強度を増大させることが考えられる。

しかしながら、ＬＥＤの数量を増加することは、車両への搭載性が要求されるＤＳＭ機器のサイズが大きくなるという課題がある。また、ＬＥＤへ入力する電流つまり電気エネルギーを上げることは、車両の電源の消耗が大きくなり、電気自動車では、電気エネルギーの消耗により、走行可能距離が減るという課題がある。

この場合、高効率な光源としては、例えばレーザ照明などがあるが、レーザ光は局所的に光強度が強いため、人体への照射に使用する場合には安全性の十分な確保が必要になるとともに、運転者の存在領域内に効率良く照明を行うことが難しい問題がった。

特許第４８８８８３８号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、レーザ光を用いて安全に運転者に照射することができる状態検出装置を提供することにある。

請求項１に記載の状態検出装置は、運転者が存在する撮影領域を撮影するカメラと、前記撮影領域に向けて光を照射するレーザと、前記レーザの光を所定の照射領域に広げて照射する光学部材とを備えている。

上記構成を採用することにより、レーザ光を、光学部材を介して所定領域の範囲まで広げることで人体に安全な光強度まで低下させた状態で運転者に照射することができる。この結果、運転者が存在する撮影領域にレーザ光に基づいた比較的強い光を照射して運転者をカメラにより撮影することができ、外乱光による影響を低減した状態で運転者の状態を認識することができる。

第１実施形態を示す電気的なブロック構成図 レーザモジュールと投光エリアを示す図 レーザモジュールと拡散板の配置関係を示す図 拡散されたレーザ光の二次元領域を示す図 レーザ光の二次元領域を示す図 レーザ光の光強度分布を示す図 レーザ光照射制御の流れ図 レーザ照射とカメラ撮影のタイミングチャート 減光制御の流れ図（その１） 減光制御の流れ図（その２） レーザ光強度の変更制御を示すタイミングチャート（その１） レーザ光強度の変更制御を示すタイミングチャート（その２） 第２実施形態を示すレーザモジュールと投光エリアの図 撮影領域からの反射光の強度を示す図 レーザモジュールから撮影領域の運転者の各部までの距離を示す図 均一な光強度の光を撮影領域に投光した場合の反射光の光強度の図 第３実施形態を示すレーザチップと投光エリアの図 回折格子の散乱係数の設定例を示す図 レーザモジュールと拡散板および回折格子の配置関係の図（その１） レーザモジュールと拡散板および回折格子の配置関係の図（その２） 第４実施形態を示すレーザモジュールと拡散板および回折格子の配置関係の図（その１） レーザモジュールと拡散板および回折格子の配置関係の図（その２） 第５実施形態を示すレーザモジュールと拡散板および回折格子の配置関係の図（その１） レーザモジュールと拡散板および回折格子の配置関係の図（その２） レーザモジュールと拡散板および回折格子の配置関係の図（その３） 第６実施形態を示すレーザモジュールと拡散板および回折格子の配置関係の図（その１） レーザモジュールと拡散板および回折格子の配置関係の図（その２） レーザモジュールと拡散板および回折格子の配置関係の図（その３）

（第１実施形態）
以下、本発明を車両に設ける運転者状態監視装置に適用した場合の第１実施形態について、図１〜図１２を参照して説明する。

状態検出装置としての運転者状態監視装置１は自動車の車室内に設けられ、運転者Ｄの顔の表情や動作などの状態を検出するように配置されている。状態検出装置１は、制御部２を制御主体として構成され、カメラ３、レーザモジュール４、測距センサ５および温度センサ６を備えている。

制御部２は、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路などを備えたもので、プログラムにしたがって状態監視処理を実行する。なお、この実施形態では、カメラ３による撮影情報に基づいた運転者の状態監視処理については一般的な運転者状態監視装置と同等であるから、説明を省略する。

カメラ３は、運転席に向けて配置され、運転者Ｄの顔を含む撮影領域Ａの範囲を撮影して映像情報を制御部２に出力する。レーザモジュール４は、例えば赤外線レーザ光を出力する半導体レーザなどからなるもので、制御部２からの投光信号に従ってレーザ光を出力する。レーザモジュール４には、レーザ光を出射する部分の表面部分に光学部材としての矩形状の拡散板７が配置されている。

拡散板７は、厚さが比較的薄く、板状あるいはフィルム状に形成されたもので、内部にレーザ光を散乱させるための材料が配合されたものである。この拡散板７は、レーザモジュール４から出射されるコヒーレントで収束されたレーザ光が透過する際に矩形状の照射パターンに拡散されて広がりのある拡散光Ｌとして所定の照射領域である撮影領域Ａに照射する。そして、拡散光Ｌは、カメラ３の撮影領域Ａの位置で、ほぼ同じ形状で且つ同じ大きさで照射されるように設定される。

距離検出部としての測距センサ５は、撮影領域Ａに存在する運転者Ｄまでの距離を検出するもので、距離検出信号は制御部２に出力される。また、温度検出部としての温度センサ６は、レーザモジュール４の近傍の温度を検出するもので、温度検出信号は制御部２に出力される。制御部２は、後述するようにして、カメラ３、レーザモジュール４の動作を制御して撮影領域Ａの運転者Ｄの状態を検出する。また、制御部２は、測距センサ５、温度センサ６からの検出信号に基づいてレーザモジュール４の動作制御を行う。

図２および図３は、レーザモジュール４の配置状態を模式的に示している。図２に示すように、レーザモジュール４は、制御部２からの通電により、上面の中心部分からコヒーレントな赤外線レーザ光を上方の拡散板７に向けて出射する。レーザ光自体は中心点位置に絞られた光として出射されるが、上面位置に設けた矩形状の拡散板７は、レーザ光を矩形状に広がるように配光制御された拡散光Ｌとして上方に出射する。拡散光Ｌは矩形状で、撮影領域Ａとほぼ一致する領域ＡＬａに照射される。

図４は、レーザ光の拡散光Ｌが撮影領域Ａに向けて照射されたときの領域ＡＬａを示している。レーザ光は、拡散板７を通過する際に散乱されて図４に示すように撮影領域Ａとほぼ等しい矩形状の照射領域ＡＬａに広げられた光として出力されるようになる。また、この場合に、照射領域ＡＬａは、ｘ方向（水平方向）の座標がｘ１−ｘ２間、ｙ方向（垂直方向）の座標がｙ１−ｙ２間に広がるように設定されている。座標（ｘ３,ｙ３）は照射領域ＡＬａの中心位置である。

この場合、図５に示すように、レーザモジュール４から出射されるレーザ光は、拡散板７が設けられない場合には、座標（ｘ３,ｙ３）で示す中心位置に強い光が照射される。そして、中心位置の周囲に同心円状に光の強度が弱い領域ができる。このときのレーザ光の照射強度分布は、例えば図６に破線で示すようなパターンとなっている。

すなわち、レーザ光の照射強度Ｓは、中心位置（ｘ３、ｙ３）で最も強く、周辺に離れるに従って、同心円状に急激に低下していく。図６中に示すように、最も強い中心位置を含む領域ＡＬ１での照射強度はＳＬ１以上の領域、その外周の領域ＡＬ２での光強度はＳＬ２以上の領域、さらにその外周の領域ＡＬ３での照射強度はＳＬ３以上の領域である。

これに対して、拡散板７を配置することで、座標（ｘ３,ｙ３）の中心位置に入射するレーザ光は、拡散板７を通過する際に散乱されて矩形状の照射領域ＡＬａに広げられた光として出力されるようになる。また、この場合に、照射領域ＡＬａは、座標（ｘ３,ｙ３）を中心として、ｘ方向の座標がｘ１−ｘ２間、ｙ方向の座標がｙ１−ｙ２間に広がるように設定される。そしてこの照射領域では、レーザ光は平均的に照射強度が分布するように拡散されているので、図６中、実線で示すように、領域ＡＬａの範囲で照射強度ＳＬａの平坦な照射強度分布状態となっている。

この結果、照射領域ＡＬａをカメラ３により撮影する撮影領域Ａと一致するように設定することで、レーザモジュール４から撮影領域Ａ内に均一なレーザ光の照射強度で赤外線レーザ光を拡散光Ｌとして照射することができるようになる。

一方、レーザモジュール４から出力するレーザ光は、赤外光であるが光強度は強いので、拡散板７により広げられて均一で且つ安全な程度の光強度に下げて照射するようにしている。しかし、運転者の顔に向けて拡散光Ｌを照射するものであるから、特に目に入射する光の強度が高くなることがないように、後述するようにして安全対策が施されている。

次に、制御部２による撮影領域Ａの運転者Ｄの撮影動作について、図７〜図１２も参照して説明する。制御部２は、図７に示す流れの制御を繰り返し周期Ｔで繰り返し実行して照射制御を行う。制御部２は、ステップＡ１でレーザモジュール４にレーザ光照射開始の信号を出力してレーザ光を出力させる。これにより、レーザ光は拡散板７を通過して拡散光Ｌとして撮影領域Ａに向けて照射される。

制御部２は、この後、ステップＡ２で、カメラ３に対して撮影開始の信号を出力する。カメラ３は、拡散光Ｌが照射された撮影領域Ａの運転者Ｄの画像を撮影して制御部２に送信する。制御部２は、カメラ３による撮影画像を取り込むと、ステップＡ３で、カメラ３に対して撮影終了の信号を与える。

この後、制御部２は、ステップＡ４で、レーザモジュール４に対してレーザ光の照射終了の信号を与える。制御部２は、この後、ステップＡ５で、次のフレーム開始までの間待機し、再び上記したステップＡ１に戻ってレーザ光照射およびカメラ３による撮影の動作を繰り返し実行する。

上記の制御部２による動作は、図８（ａ）に示すように、レーザモジュール４によるレーザ光の照射を繰り返し周期ＴのうちデューティＤの時間だけ実行する。そして、図８（ｂ）に示すように、カメラ３による撮影は、レーザ光が照射されているデューティＤの期間中で、時間Ｐの間に実施される。これにより、間欠的にレーザ光が照射され、その期間中にカメラ３による撮影動作が行える。間欠的にレーザ光を照射させることで、レーザモジュール４の発熱や発熱による発光低下を防止することができる。

なお、撮影領域Ａに対するレーザ光の照射では、光量を多く必要とする場合には、適宜デューティＤを長く設定することができるし、上記したような間欠的な照射動作ではなく、デューティＤが１００％すなわち連続的に照射を行うこともできる。

上記のような撮影動作において、制御部２は、レーザ光が人体に悪影響を与えないようにすると共に、必要以上の光量を照射するのを抑制することで消費電力の低減を図ることができる。すなわち、制御部２は、図９および図１０に示すように、レーザモジュール４によるレーザ光の照射において、減光制御１および減光制御２を行う。

減光制御１として、制御部２は、図９に示すように、測距センサ５による検出信号に基づいて減光制御を行う。制御部２は、ステップＢ１で、レーザモジュール４から撮影領域Ａ内の撮影対象である運転者Ｄまでの距離を測距センサ５からの検出信号により取得する。制御部２は、ステップＢ２で、検出された距離の値が閾値以下であるか否かを判断する。

制御部２は、検出距離が閾値を超えていてステップＢ２でＹＥＳの場合には、ステップＢ３で、レーザモジュール４の光量を低減するように減光制御を実施する。制御部２は、この後、ステップＢ４で、次のフレームまでの待機時間が経過すると再びステップＢ１に戻って上記処理を繰り返す。また、制御部２は、ステップＢ２でＮＯの場合には、ステップＢ５に進み、レーザモジュール４による通常の照射制御を実施する。

以上により、運転者Ｄの顔がレーザモジュール４の位置に対して閾値となる距離よりも近づいた状態であることが検出された場合には、制御部２により以下に示すレーザモジュール４のレーザ光の光量を低減する減光制御を実施することで、人体の顔などに、至近距離から強い拡散光Ｌが照射されるのを抑制することができる。

次に、減光制御２として、制御部２は、図１０に示すように、温度センサ６による検出信号に基づいて減光制御を行う。制御部２は、ステップＣ１で、レーザモジュール４の近傍に配置された温度センサ６の検出温度をレーザモジュール４の温度として取得する。制御部２は、ステップＣ２で、検出温度が閾値以上であるか否かを判断する。

制御部２は、検出温度が閾値以上で、ステップＣ２でＹＥＳの場合には、ステップＣＢ３で、レーザモジュール４の光量を低減するように減光制御を実施する。制御部２は、この後、ステップＣ４で、次のフレームまでの待機時間が経過すると再びステップＣ１に戻って上記処理を繰り返す。また、制御部２は、ステップＣ２でＮＯの場合には、ステップＣ５に進み、レーザモジュール４による通常の照射制御を実施する。

以上により、レーザモジュール４の温度が閾値以上に高い場合に、放熱が不足していて温度が上昇するのを回避するため、発熱量を低減すべくレーザモジュール４のレーザ光の光量を低下させるよう減光制御を実施する。これにより、入力パワーを低減することで発熱量を抑制し、放熱による温度低下を促すものである。

次に、上記したレーザモジュール４の減光制御の具体的な方法について、次の２つの例を説明する。図１１は第１の方法で、制御部２によりレーザモジュール４から出力するレーザ光の照射強度を低下させる制御である。例えば減光される前のレーザ光の照射強度をＰ１とすると、減光制御では、制御部２によりレーザモジュール４に与える電流を低下させることで入力パワーを低減し、これによってレーザ光の照射強度をＰ１よりも低いＰ２に変更するものである。

また、図１２は第２の方法で、制御部２によりレーザモジュール４から出力するレーザ光の照射時間を短くする制御である。例えば減光される前のレーザ光のデューティをＤ１とすると、減光制御では、制御部２によりレーザモジュール４のデューティをＤ２（＜Ｄ１）に短くすることで発光期間を短縮させ、これによって減光するように変更するものである。

このような第１実施形態によれば、レーザモジュール４から出力する赤外線レーザ光を拡散板７により矩形状の拡散光Ｌとしてカメラ３の撮影領域Ａに照射する構成としたので、レーザ光を撮影領域Ａに均一に広げ且つ余分な領域に照射しないように配光制御して照射することができ、効率良く照明として使用することができる。
また、光学部材としての拡散板７を、板状もしくはフィルム状のものを使用するので、全体をコンパクトな構成とすることができる。

そして、上記実施形態によれば、制御部２により、レーザモジュール４から出力するレーザ光を間欠的に点灯させ、その点灯期間中にカメラ３で撮影するようにしたので、常時レーザ光を照射する場合に比べて、省電力および発熱抑制を図ることができる。

さらに、測距センサ５を用いて、照射領域の運転者Ｄまでの距離が設定距離以下になると、制御部２により、レーザモジュール４から照射するレーザ光の光量を減光するようにしたので、拡散されたレーザ光であっても、安全な距離以内で照射する場合には人体に悪影響を及ぼすことがないようにすることができる。

同様に、温度センサ６を用いて、レーザモジュール４の近傍の温度を検出し、一定以上の温度になると、制御部２により、レーザモジュール４から照射するレーザ光の光量を減光するようにしたので、レーザモジュール４の温度が過剰に上昇しないようにして寿命低下などの劣化防止を図ることができる。

なお、上記実施形態では、光学部材として拡散板７を用いる場合で示したが、光学部材としては、レーザ光を回折させて広げるようにした回折格子などを用いることもできる。

また、上記実施形態では、拡散板７をレーザモジュール４のレーザ光出射面部分に接するように設ける構成を示したが、これに限らず、レーザ光出射面から離間した位置に拡散板７を設ける構成とすることもできる。

さらに、上記実施形態では、レーザ光の拡散光Ｌの照射領域ＡＬａをカメラ３の撮影領域Ａとほぼ一致させるようにしたが、照射領域ＡＬａを撮影領域Ａよりも大きめに設定しておくこともできる。

（第２実施形態）
図１３〜図１６は第２実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、光学部材としての拡散板７に代えて拡散板１０を用いた構成としている。以下、拡散板１０の特性について説明する。

拡散板１０は、レーザモジュール４からのレーザ光を透過させる際に、図１３に示すように、レーザ光を領域別に光量が異なるように配光制御するものである。この実施形態では、拡散板１０は、例えば、撮影領域Ａにおいて、中心部から同心円状の領域Ａ１〜Ａ５を想定したときに、領域Ａ１の拡散光Ｌの光量を最も小さくし、外周側の領域Ａ２〜Ａ５に向かうに従って光量を大きくするように配光するものである。なお、図１３では、光量が大きく設定される領域Ａ５側を濃い色の塗りつぶしパターンで示している。

次に上記のように拡散板１０の配光特性を設定した理由を説明する。この実施形態では、レーザモジュール４から照射するレーザ光を、拡散板１０を介して運転席シートＳｅの運転者Ｄに向けて投光する。このとき、図１５に示すように、運転者Ｄの顔を中心とした領域ではレーザモジュール４からの距離Ｌ１が近く、顔の中心から外れると少し遠ざかり、距離Ｌ２となる。そして、顔の部分から外れた位置ではレーザモジュール４から遠い距離Ｌ３となる。

このように、レーザモジュール４からの距離がＬ１〜Ｌ３のように変化すると、その位置から反射する光の強度は、距離の２乗に反比例するため遠い位置の反射光はより光強度が低下する。このため、図１６に示すように、均一な光強度でレーザモジュール４の光を拡散させた場合には、近い距離Ｌ１のエリアＡ１からの反射光の強度Ｘ１は大きく、外周に行くにしたがって距離Ｌ２、Ｌ３と遠ざかると、エリアＡ２、Ａ３の反射光の強度Ｘ２、Ｘ３は距離の２乗に反比例して小さくなる。

このため、カメラ３で撮影領域Ａの撮影をしたときに、レーザモジュール４から拡散光Ｌを均一な照射強度で撮影領域Ａに向けて照射すると、近い距離Ｌ１のエリアＡ１の光が強く、周囲のエリアＡ２、Ａ３と進むに従って徐々に弱い光が入射することになる。この結果、カメラ３による撮影では、運転者Ｄの顔領域Ａ１の画像は光が強く、周辺Ａ２、Ａ３などでは光が弱いため、画像認識の処理をする場合に、明暗の差が大きくなるため分解能が低下する場合も発生する。

このような状態を想定して、この実施形態では、拡散板１０により、図１３に示すような配光制御を行っている。これにより、図１４に示すように、距離が異なる各エリアＡ１〜Ａ５の反射光がほぼ均一な光強度Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３としてカメラ３に入射させることができるので、撮影した画像は、撮影領域Ａ内でほぼ均等な光強度の反射光に基づいて画像処理をすることができるようになる。

このような第２実施形態によれば、拡散板１０を用いて、レーザモジュール４からのレーザ光を、距離が近い領域への拡散度を下げ、遠い領域への拡散度を上げるようにしたので、撮影領域Ａから光強度が均衡のとれた状態で受けることができるようになり、画像解析に用いる画像の情報の分解能低下を抑制することができる。

（第３実施形態）
図１７から図２０は第３実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、レーザ光の照射経路に、拡散板７に加えて光学部材としての回折格子８を設ける構成としている。

この場合、図１７に示しているように、回折格子８はレーザモジュール４と拡散板７との間に配置し、拡散板７はレーザモジュール４から空気層としての空間部Ｓを介して離間した位置に設けている。図１８に示すように、回折格子８は散乱係数Ｄｆが面内で異なるように設定されている。

この実施形態では、図１８に示すように、レーザ光が照射される中心位置の領域では大きい散乱係数Ｄｆ１が設定され、中心位置から同心円状に半径が大となるにしたがって、次式（１）の不等式で示すように、散乱係数Ｄｆ２、Ｄｆ３、Ｄｆ４が順に小さい値となるように設定されている。なお、図１７では、散乱係数が大きい領域を濃い色の塗りつぶしパターンで示している。
Ｄｆ１＞Ｄｆ２＞Ｄｆ３＞Ｄｆ４ …（１）

これにより、レーザモジュール４から入射されるレーザ光は、中心部で強く散乱して広げられ、外周部のレーザ光の光強度が弱い部分では散乱の度合いが低くなるように散乱される。この結果、レーザ光は、回折格子８から出射する部分では中心部の光強度が弱められ広がりを持つ光として拡散板７に入射されるようになる。拡散板７では、さらにレーザ光が拡散されることで撮影領域Ａにはほぼ均一な照射強度の拡散光Ｌとして照射されるようになる。

図１９は、レーザモジュール４に対する拡散板７および回折格子８の配置状態を示したもので、この場合には、回折格子８は、レーザモジュール４のレーザ光の出射面に接する状態で配置している。拡散板７は空間部Ｓを存した離間した位置に配置されている。これにより、カメラ３の撮影領域Ａに均一な照射強度で拡散光Ｌを照射することができるようになる。

拡散板７と回折格子８との間に空間部Ｓを設けることで、回折格子８によりレーザ光を回折させて広げた光を拡散板７に入射させるので、レーザ光をより広げた状態で拡散板７に入射させることができる。また、空間部Ｓを設けていることで、両者をレーザモジュール４のレーザ光出射面に接するように配置した場合に比べて、レーザモジュール４から光学部材に伝わる熱の放熱効果を高めることができる。

また、拡散板７の特性として、第２実施形態で示したような配光制御を行うようにした場合には、撮影領域Ａからの反射光がカメラ３との距離に依存しない光強度で入射させることができるようになる。

図２０は、同じくレーザモジュール４に対する拡散板７および回折格子８の配置状態を示したもので、この場合には、回折格子８も、レーザモジュール４のレーザ光の出射面から離間させた状態で配置している。すなわち、拡散板７と回折格子８との間は、空間部Ｓ１を存して離間した配置状態とされ、回折格子８とレーザモジュール４のレーザ光出射面との間は、空間部Ｓ２を存して離間した配置状態とされている。

このような第３実施形態によれば、拡散板７に加えてレーザ光を散乱させる回折格子８を設けたので、レーザモジュール４のレーザ光を撮影領域Ａに対してより均一な状態で投光させることができるようになる。また、レーザモジュール４に対して、拡散板７や回折格子８を離間させた状態で配置するので、空間部ＳあるいはＳ１、Ｓ２の部分でレーザモジュール４や拡散板７、回折格子８の熱を放出しやすくなる。

なお、拡散板７と回折格子８との位置関係を入れ替えて配置することも可能である。また、拡散板７および回折格子８は、１枚ずつ設ける場合に限らず、適宜の枚数を組み合わせて用いることもできるし、配置関係も適宜の配置を適用することができる。

（第４実施形態）
図２１および図２２は第４実施形態を示すもので、以下、第３実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、拡散板７および回折格子８のそれぞれに反射防止膜７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂを設けた構成としている。図２１および図２２は、それぞれ第３実施形態における図１９および図２０の配置構成のものに本実施形態を適用したものである。反射防止膜７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂは、レーザモジュール４のレーザ光の波長に対して反射率が最も小さくなるように膜が構成されている。

図２１では、レーザモジュール４のレーザ光の出射面に接するように設けられた回折格子８は、レーザ光の入射側の面に反射防止膜８ａ、出射側の面に反射防止膜８ｂが設けられている。また、拡散板７は、レーザ光の入射側の面に反射防止膜７ａ、出射側の面に反射防止膜７ｂが設けられている。

また、図２２では、同様にして、レーザモジュール４のレーザ光の出射面から離間した位置に設けられた回折格子８は、レーザ光の入射側の面に反射防止膜８ａ、出射側の面に反射防止膜８ｂが設けられている。また、拡散板７は、レーザ光の入射側の面に反射防止膜７ａ、出射側の面に反射防止膜７ｂが設けられている。

このような第４実施形態によれば、拡散板７および回折格子８において、入射するレーザ光あるいは出射する光が、入射面や出射面で反射する成分により光量が低下するのを抑制することができ、撮影領域Ａへの拡散光Ｌの光量の低下を抑制して効率良く利用することができるようになる。

なお、反射防止膜は、入射側の面あるいは出射側の面のいずれかに設ける構成とすることもできる。また、拡散板７および回折格子８のいずれか一方に設ける構成とすることもできる。さらに、反射防止膜は、少なくともレーザ光が通過する領域をカバーするように設けられていれば良い。

（第５実施形態）
図２３〜図２５は第５実施形態を示すもので、以下、第１実施形態あるいは第４実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、レーザモジュール４から光学部材に伝わる熱を放熱するための放熱部として冷却ファン９を設けた構成としている。

図２３では、第１実施形態における拡散板７をレーザモジュール４のレーザ光出射面から空間部Ｓａを存して離間した位置に配置している。そして、冷却ファン９は、レーザモジュール４、拡散板７および空間部Ｓａに向けて送風されるように配置されている。これにより、レーザモジュール４で発生する熱が空間部Ｓａの部分において冷却ファン９により冷却されるので、拡散板７には熱が伝わりにくく温度上昇が抑制された状態となる。また、レーザモジュール４についても放熱特性が向上する。

図２４では、第４実施形態における回折格子８をレーザモジュール４のレーザ光出射面に接する状態に配置し、拡散板７を回折構成８から空間部Ｓｂを存して離間した位置に配置している。そして、冷却ファン９は、レーザモジュール４、拡散板７、回折格子８および空間部Ｓｂに向けて送風するように配置されている。

これにより、レーザモジュール４で発生する熱が回折格子８を介して空間部Ｓｂに放出されるところで、冷却ファン９により冷却されるので、拡散板７には熱が伝わりにくく温度上昇が抑制された状態となる。また、レーザモジュール４および回折格子８についても放熱特性が向上する。

図２５では、第４実施形態における回折格子８をレーザモジュール４のレーザ光出射面から空間部Ｓａを存して離間した位置に配置し、拡散板７を回折構成８から空間部Ｓｂを存して離間した位置に配置している。そして、冷却ファン９は、レーザモジュール４、拡散板７、回折格子８および空間部ＳａおよびＳｂに向けて送風するように配置されている。

これにより、レーザモジュール４で発生する熱が空間部Ｓａに放出されたところで冷却ファン９により冷却され、回折格子８は熱が伝わりにくく温度上昇が抑制された状態となる。回折格子８は両側の空間部Ｓａおよび空間部Ｓｂにおいて冷却ファン９からの送風で冷却され、さらに拡散板７も冷却ファン９からの送風で冷却される。これにより、レーザモジュール４、回折格子８および拡散板７についても放熱特性が向上する。

このような第５実施形態によれば、放熱部として冷却ファン９を設け、レーザモジュール４、拡散板７、回折格子８を、空間部ＳａあるいはＳｂなどを介して冷却するので、レーザモジュール４から回折格子８や拡散板７に熱が伝わるのを抑制することができる。

（第６実施形態）
図２６〜図２８は第６実施形態を示すもので、以下、第５実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、冷却ファン９に代えて放熱部としてレーザモジュール４に放熱フィン４ａを設けた構成としている。

図２６〜図２８は、それぞれ第５実施形態で示した図２３〜図２５の構成に対応する構成を示している。いずれの構成においても、冷却ファン９に代えて、レーザモジュール４に放熱フィン４ａを設けている。これにより、レーザモジュール４から発生する熱が放熱フィン４ａを介して空気中に放出されるようになり、拡散板７や回折構成８に伝わる熱成分を大幅に低減することができるようになる。

したがって、このような第６実施形態によっても第５実施形態とほぼ同様の効果を得ることができるようになる。
なお、第５実施形態と第６実施形態とは両者を組み合わせた構成とすることもできる。さらに、第５実施形態あるいは第６実施形態においても、第４実施形態で示した反射防止膜を設ける構成とすることができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。

上記各実施形態では、運転者の状態を検出する状態検出装置１に適用した例を示したが、これに限らず、ドライブレコーダのような車室内を撮影する装置に適用することもできる。
上記各実施形態では、それぞれの実施形態を組み合わせることで、それぞれの効果を組み合わせたものとして実施することができる。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１は運転者状態監視装置（状態検出装置）、２は制御部、３はカメラ、４はレーザモジュール（レーザ）、４ａは放熱フィン（放熱部）、５は測距センサ（距離検出部）、６は温度センサ（温度検出部）、７は拡散板（光学部材）、８は回折格子、７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂは反射防止膜、９は冷却ファン（放熱部）、１０は拡散板（光学部材）、Ｄは運転者、Ｌは拡散光、Ａは撮影領域、Ｓ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓａ、Ｓｂは空間部（空気層）である。

Claims (17)

1. 運転者が存在する撮影領域を撮影するカメラ（３）と、
   前記撮影領域に向けて光を照射するレーザ（４）と、
   前記レーザの光を所定の照射領域に広げて照射する光学部材（７、８、１０）と、
   を備えた状態検出装置。
2. 前記光学部材は、前記レーザの光を拡散させる拡散機能を有するものである請求項１に記載の状態検出装置。
3. 前記光学部材は、板状もしくはフィルム状に形成されている請求項１または２に記載の状態検出装置。
4. 前記光学部材は、前記レーザの光を配光制御する請求項１から３のいずれか一項に記載の状態検出装置。
5. 前記レーザの光が照射される前記照射領域は、前記カメラの撮影領域と一致する請求項１から４のいずれか一項に記載の状態検出装置。
6. 前記光学部材（１０）は、前記レーザの光の照射領域から前記カメラまでの距離が長い方が前記レーザの光の照射強度が大きくなるように配光制御される請求項４に記載の状態検出装置。
7. 前記光学部材（８）は、回折格子により前記レーザの光を拡散させる請求項１から６のいずれか一項に記載の状態検出装置。
8. 前記光学部材は、前記レーザ光の照射経路に複数個設けられる請求項１から７のいずれか一項に記載の状態検出装置。
9. 前記光学部材は、回折格子と、前記レーザの光の拡散機能を有する拡散板もしくはフィルムとを備える請求項８に記載の状態検出装置。
10. 前記光学部材は、前記回折格子が、前記レーザと前記拡散板もしくはフィルムとの間に配置される請求項９に記載の状態検出装置。
11. 前記光学部材を構成する前記拡散板もしくはフィルムは、前記レーザの光に対する散乱係数が、前記レーザの光が照射される中心位置と周辺位置とで異なるように設定される請求項７から１０のいずれか一項に記載の状態検出装置。
12. 前記光学部材は、少なくとも前記レーザの光が通過する部分に反射防止膜（７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ）が形成される請求項９から１１のいずれか一項に記載の状態検出装置。
13. 前記レーザから前記光学部材側に伝わる熱を逃がす放熱部（４ａ、９）を備える請求項１から１２のいずれか一項に記載の状態検出装置。
14. 前記レーザから前記光学部材側に伝わる熱を減じるために、前記レーザと前記光学部材との間、もしくは前記光学部材が複数設けられる場合には複数の光学部材の間に空気層（Ｓａ、Ｓｂ）を設ける請求項１から１３のいずれか一項に記載の状態検出装置。
15. 前記レーザを間欠点灯制御するとともに、前記レーザの点灯期間に前記カメラによる撮影を行うように制御する制御部（２）を設けた請求項１から１４のいずれか一項に記載の状態検出装置。
16. 前記レーザと前記照射領域の運転者までの間の距離を検出する距離検出部（５）と、
    前記距離検出部による検出距離が設定距離以下になると前記レーザの光を弱くする減光制御を行う制御部（２）と、
    を設けた請求項１から１５のいずれか一項に記載の状態検出装置。
17. 前記レーザの温度を検出する温度検出部（６）と、
    前記温度検出部による検出温度が一定以上になると前記レーザの光を減光もしくは間欠点灯制御する制御部（２）と、
    を設けた請求項１から１６のいずれか一項に記載の状態検出装置。

Images