JP2020036144A - 乗員監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より確実に乗員の目を撮像することができる乗員監視装置を提供する。【解決手段】乗員監視装置１０は、赤外線光を照射する複数の赤外線光源１１Ａと、赤外線光に照らされた乗員の一例であるドライバの顔を撮像する赤外線カメラ１２と、を備える。複数の赤外線光源１１Ａは、高さ方向であるＹ方向及び幅方向であるＸ方向において、赤外線カメラ１２と異なる位置に設けられる。これにより、より確実に乗員の目を撮像することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、乗員監視装置に関する。

従来から、ドライバをカメラによりモニタリングするドライバモニタリングシステムが知られている。例えば、特許文献１に記載のドライバモニタリングシステムは、乗員を撮像する撮像部と、照明光を発光する一対の発光部と、を備える。特許文献１の図３等に示すように、一対の発光部は、車幅方向に沿って並び、撮像部を挟み込むように位置する。

特開２０１４−２７４０８号公報

上記特許文献１に記載の構成においては、発光部からの光はドライバが装着するメガネ又はサングラス等のレンズ部分で反射し、この反射した正反射光は撮像部に入光するおそれがある。これにより、撮像部により撮像された画像のうちレンズ部分の一部が白くなり、ドライバの目を監視できないおそれがあった。

本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、より確実に乗員の目を撮像することができる乗員監視装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る乗員監視装置は、赤外線光を照射する複数の赤外線光源と、前記赤外線光に照らされた乗員の顔を撮像する赤外線カメラと、を備え、前記複数の赤外線光源は、高さ方向及び幅方向において、前記赤外線カメラと異なる位置に設けられる。

本発明によれば、乗員監視装置において、より確実に乗員の目を撮像することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用表示装置の正面図である。 図１の２−２線の断面図である。 図１の３−３線の断面図である。 本発明の一実施形態に係る赤外線光の光路を示す車両用表示装置の平面図である。 本発明の一実施形態に係る赤外線光の光路を示す車両用表示装置の側面図である。 本発明の一実施形態に係る赤外線カメラからの光路を示す車両用表示装置の側面図である。 本発明の一実施形態に係る赤外線カメラからの光路と赤外線光の光路を示す車両用表示装置の側面図である。 本発明の一実施形態に係る赤外線カメラからの光路と赤外線光の光路を示す車両用表示装置の側面図である。 本発明の変形例に係る図１の２−２線の断面図である。 本発明の変形例に係る図１の２−２線の断面図である。

本発明に係る乗員監視装置を有する車両用表示装置の一実施形態について図１〜図５を参照しつつ説明する。なお、以下では、車幅方向をＸ方向、高さ方向をＹ方向及び車両前後方向をＺ方向と規定する。また、車両用表示装置１を視認するドライバから見て、ドライバに近づく方向を表方向と規定し、ドライバから離れる方向を裏方向と規定する。

図１及び図２に示すように、車両用表示装置１は、乗員監視装置１０と、表示器２１と、表示板２２と、回路基板２３と、ケース２４と、を備える。

図２に示すように、ケース２４は、遮光性の樹脂により形成され、乗員監視装置１０、表示器２１及び回路基板２３を収容し、表側に向けて開口する箱状をなす。
回路基板２３は、乗員監視装置１０及び表示器２１等を制御する図示しない制御部と、一対の赤外線光源１１Ａとが実装されたプリント基板である。

表示器２１は、回路基板２３と平行をなすように回路基板２３よりも表側に位置する。図１に示すように、表示器２１は、車速等の各種車両情報を含む画像を表示する表示面２１ａを有する。表示面２１ａは、Ｘ方向に長い長方形をなす。表示器２１は、例えば、図示しないＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶パネルと、ＴＦＴ液晶パネルを照明する図示しないバックライトと、を備える。

表示板２２は、透光性の樹脂又はガラスにより形成され、ケース２４の表側の開口部を塞ぐように位置する。図２に示すように、表示板２２の裏面には、表示器２１の表示面２１ａ、後述する赤外線カメラ１２及び導光体１１Ｂに対向する範囲を除いて遮光層２２ａが形成されている。遮光層２２ａは、表示板２２の裏面に黒色系のインクが印刷されることにより形成される。また、表示板２２の裏面のうち赤外線カメラ１２及び導光体１１Ｂに対向する範囲には、光のうち可視光をカットし、赤外線光を透過する可視光カット層２２ｂが形成される。これにより、赤外線カメラ１２、導光体１１Ｂ及び赤外線光源１１Ａがドライバにより視認されることを抑制できる。
なお、表示板２２の裏面には種々の光変調部材が設けられていてもよい。例えば、光変調部材は、ワイヤーグリッド偏光板（ＷＧＦ）であってもよい。ＷＧＦは、樹脂フィルム又はガラスの基材に金属ナノワイヤを同一直線状に数百ｎｍ間隔で並べた偏光板である。ＷＧＦは、グリッドと平行をなす方向に振動する光を反射させ、他方、それと直交する直交方向に振動する光を透過させる。この偏光に対する特性は、可視光領域から赤外領域までの波長領域で発揮される。ＷＧＦは、例えば、赤外線光源１１Ａの前にはグリッドが鉛直方向と平行になるように、一方で、赤外線カメラ１２の前にはそれと直交するように設置される。これにより、赤外線光源１１Ａからは反射面におけるＳ波のみを出光し、赤外線カメラ１２には反射面におけるＰ波のみを入光させることができる。これにより、赤外線カメラ１２に入光する反射光を抑えることができ、白飛びを緩和できる。したがって、各導光体１１Ｂが密着するのはこのような光変調部材であってもよい。この光変調部材は表示板２２に一体となるように形成してもよく、また単に積層してもよい。

図１及び図２に示すように、乗員監視装置１０は、赤外線カメラ１２と、一対の光出射部１１Ｌ，１１Ｒと、を備える。光出射部１１Ｌ，１１Ｒは、表示器２１の表示面２１ａを挟み込みようにＸ方向に沿って並べられる。光出射部１１Ｌ，１１Ｒは、Ｙ方向に延びて赤外線カメラ１２を通過する対称軸を中心に対称となるように位置する。赤外線カメラ１２は、表示面２１ａの上方であって、表示面２１ａのＸ方向の中央に位置する。光出射部１１Ｌ，１１Ｒは、赤外線カメラ１２に対してＸ方向及びＹ方向に異なる位置に設けられる。

図２に示すように、各光出射部１１Ｌ，１１Ｒは、赤外線光源１１Ａと、導光体１１Ｂと、を備える。
赤外線光源１１Ａは、赤外線ＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなり、赤外線光を導光体１１Ｂの入光面１１ｉに向けて照射する。

各導光体１１Ｂは、例えばアクリル等の透光性樹脂によりＺ方向に延びる角柱状又は円柱状に形成され、赤外線光源１１Ａからの赤外線光をドライバに向かうようにＺ方向に対して斜めに導く。各導光体１１Ｂは、例えば、回路基板２３と表示板２２の間に位置する図示しない中ケースにより各導光体１１Ｂの周囲から保持される。
各導光体１１Ｂは、赤外線光源１１Ａからの赤外線光が入光する入光面１１ｉと、入光面１１ｉから入光した赤外線光を出光する出光面１１ｏと、を備える。入光面１１ｉは、導光体１１Ｂの裏面であり赤外線光源１１Ａに対向する。出光面１１ｏは、導光体１１Ｂの表面であり、表示板２２の裏面に対向する。本例では、導光体１１Ｂの出光面１１ｏは、表示板２２の裏面の可視光カット層２２ｂに密着する。また、入光面１１ｉと出光面１１ｏは、ＸＹ平面に沿う平面で形成される。
なお、各導光体１１Ｂの周囲には、その周囲から光が漏れないように暗色系のインク等からなる図示しない遮光層が形成されてもよい。また、この遮光層に限らず、各導光体１１Ｂの周囲を囲む筒状の遮光壁が形成されてもよい。この遮光壁は、表示板２２の裏面と回路基板２３の表面の間に形成され、図示しない中ケースと一体で形成されてもよい。

図２及び図３に示すように、各導光体１１Ｂは、Ｚ方向において表示板２２に近づくにつれてＸ方向とＹ方向の２方向に湾曲するように形成される。
詳しくは、図２に示すように、各導光体１１Ｂは、Ｚ方向において表示板２２に近づくにつれて表示面２１ａに近づくようにＸ方向に湾曲している。これにより、図４に示すように、光出射部１１Ｌからの赤外線光Ｌｌは、Ｚ方向において、光出射部１１Ｌから離れるにつれて車両用表示装置１のＸ方向の中央に向かうように斜めに進む。また、光出射部１１Ｒからの赤外線光Ｌｒは、Ｚ方向において、光出射部１１Ｒから離れるにつれて車両用表示装置１のＸ方向の中央に向かうように斜めに進む。よって、光出射部１１Ｌ，１１Ｒからの赤外線光Ｌｌ，Ｌｒの主光線はドライバ側のアイリプスＥｐの中心において交差する。言い換えると、各導光体１１Ｂは、赤外線光Ｌｌ，ＬｒがアイリプスＥｐの中心において交差する程度の曲率半径にてＸ方向に湾曲されている。アイリプスＥｐは、ドライバの目の位置の分布を示す楕円形からなる範囲であり、例えば、実験又はシミュレーションにより推定される。

また、図３に示すように、各導光体１１Ｂは、Ｚ方向において表示板２２に近づくにつれてＹ方向の上方向に向かうように湾曲している。これにより、図５に示すように、各光出射部１１Ｌ，１１Ｒからの赤外線光Ｌｌ，Ｌｒは、Ｚ方向において光出射部１１Ｌ，１１Ｒから離れるにつれて上方に向かうように斜めに進む。これにより、光出射部１１Ｌ，１１Ｒからの赤外線光Ｌｌ，ＬｒはアイリプスＥｐに照射される。言い換えると、導光体１１Ｂは、赤外線光Ｌｌ，ＬｒがアイリプスＥｐに照射される程度の曲率半径にてＹ方向に湾曲されている。

導光体１１Ｂが省略された比較例においては、図４の破線で示すように、赤外線光Ｌｏは、Ｚ方向に沿って直線に進む。よって、この比較例においては、赤外線光ＬｏはアイリプスＥｐに向かわないため、アイリプスＥｐを効率的に照明することができない。一方、本実施形態では、導光体１１Ｂにより、光出射部１１Ｌ，１１Ｒからの赤外線光Ｌｌ，ＬｒはアイリプスＥｐの中心において交差する。このため、ドライバの顔を効率的に照明することができる。

赤外線カメラ１２は、赤外線光Ｌｌ，Ｌｒに照らされたドライバの顔を撮像し、撮像した画像をデータとして図示しない制御部に出力する。この制御部は、赤外線カメラ１２からの画像のデータに基づきドライバの状態、例えば、ドライバのよそ見や眠気の有無を監視する。
図５に示すように、赤外線カメラ１２は、一対の光出射部１１Ｌ，１１Ｒに対して規定距離Ｄだけ離れた位置に設けられる。
ここで、赤外線カメラ１２と光出射部１１Ｌ，１１Ｒの配置に係る設計方法について説明する。この設計は、実験又はシミュレーションに基づき行われる。
まず、図６に示すように、赤外線カメラ１２からアイリプスＥｐを臨む光路において、赤外線カメラ１２からアイリプスＥｐの最下端に到達する光路Ｐｔｈ１、及び光路Ｐｔｈ１に沿う光の正反射光の光路Ｐｔｈ２を仮に設定する。
そして、図７に示すように、光出射部１１Ｌ，１１Ｒを光路Ｐｔｈ２が車両用表示装置１に到達する位置Ｐ１よりも下方に設置する。このとき、規定距離Ｄが決定される。これにより、図７及び図８に示すように、光出射部１１Ｌ，１１Ｒからの赤外線光Ｌｌ，ＬｒがアイリプスＥｐ内の何れの仮想反射面Ｓに反射した場合であっても、赤外線光Ｌｌ，Ｌｒの正反射光Ｌｆが赤外線カメラ１２に入射することがなくなる。従って、運転者の状態監視時に運転者のサングラス等のアイウェアが白飛びするおそれを低減できる。

（効果）
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。

（１）乗員監視装置１０は、赤外線光Ｌｌ，Ｌｒを照射する複数の赤外線光源１１Ａと、赤外線光Ｌｌ，Ｌｒに照らされた乗員の一例であるドライバの顔を撮像する赤外線カメラ１２と、を備える。複数の赤外線光源１１Ａは、高さ方向であるＹ方向及び幅方向であるＸ方向において、赤外線カメラ１２と異なる位置に設けられる。
この構成によれば、赤外線カメラ１２は、赤外線光源１１Ａから照射された赤外線光Ｌｌ，Ｌｒがドライバにより装着されるメガネ又はサングラス等のレンズ部分にて反射した赤外線光Ｌｌ，Ｌｒの正反射光Ｌｆを受光せずに、赤外線光Ｌｌ，Ｌｒの拡散反射光を受光する。これにより、赤外線カメラ１２により撮像された画像のうちメガネ等のレンズ部分が白くなることが抑制される。従って、より確実にドライバの目を撮像することができる。

（２）赤外線カメラ１２は、赤外線光源１１Ａから照射された赤外線光Ｌｌ，Ｌｒが乗員側のアイリプスＥｐにて反射した赤外線光Ｌｌ，Ｌｒの正反射光Ｌｆを受光しない程度の規定距離Ｄだけ複数の赤外線光源１１ＡからＹ方向に離れた位置に設けられる。
この構成によれば、赤外線カメラ１２が正反射光Ｌｆを受光することが抑制されるため、赤外線カメラ１２により撮像された画像のうちメガネ等のレンズ部分が白くなることが抑制される。従って、より確実にドライバの目を撮像することができる。

（３）乗員監視装置１０は、一対の赤外線光源１１Ａに対応して設けられ、一対の赤外線光源１１Ａからの赤外線光Ｌｌ，Ｌｒがドライバ側で互いに交差するように赤外線光Ｌｌ，Ｌｒを導く一対の導光体１１Ｂを備える。
この構成によれば、導光体１１Ｂにより、ドライバの顔を効率的に照明することができ、これにより、ドライバの顔を確実に撮像することができる。

（４）複数の赤外線光源１１Ａは、Ｘ方向において、車両情報を表示する表示面２１ａを挟み込むように配置される。複数の導光体１１Ｂは、透光性の材料により柱状に形成され、表示面２１ａに直交するＺ方向において赤外線光源１１Ａから離れるにつれて互いに近づくように延びる。
この構成によれば、導光体１１Ｂの形状により、赤外線光Ｌｌ，Ｌｒの光線方向を簡単に制御することができる。よって、赤外線光源１１Ａの設置位置の自由度が高まる。

（変形例）
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。

上記実施形態においては、導光体１１Ｂは、湾曲した柱状に形成されていたが、湾曲せずに傾いた直線の柱状であってもよい。例えば、一対の導光体１１Ｂは、表示板２２に近づくにつれて互いに近づくように傾いた柱状をなしていてもよいし、表示板２２に近づくにつれて上方向に向かうように傾いた柱状をなしていてもよい。
また、導光体１１ＢはＺ方向に沿って延びる直線の柱状であってもよい。

上記実施形態においては、各導光体１１Ｂの入光面１１ｉと出光面１１ｏはＸＹ平面に沿うように形成されていたが、入光面１１ｉと出光面１１ｏの少なくとも何れか一方は、Ｘ方向又はＹ方向に対して傾斜するように形成されてもよい。この構成によれば、入光面１１ｉと出光面１１ｏの少なくとも何れか一方の傾きにより、赤外線光Ｌｌ，Ｌｒの光線方向を簡単に制御することができる。例えば、図９に示すように、出光面１１ｏは、Ｘ方向において、表示面２１ａに近づくにつれて下方へ向かうように傾斜させてもよい。本例では、入光面１１ｉは、赤外線光源１１Ａに向けて凸状の曲面に形成されている。

また、各導光体１１Ｂは省略されてもよい。この場合、図１０に示すように、赤外線光源１１Ａが実装される光源基板２３Ｌ，２３ＲをＸ方向に対して斜めにすることにより、赤外線光Ｌｌ，Ｌｒの光線方向をアイリプスＥｐに向かうように制御してもよい。詳しくは、ケース２４の内底面には、光源基板２３Ｌ，２３Ｒを斜めにするための傾斜部２４Ｌ，２４Ｒが設けられる。傾斜部２４Ｌ，２４Ｒは、光源基板２３Ｌ，２３Ｒを表示器２１に近づくにつれて下方へ向かうように斜めに保持する。なお、この場合、表示板２２と光源基板２３Ｌ，２３Ｒの間に赤外線光源１１Ａを囲む図示しない導光筒部が設けられてもよい。この導光筒部は、Ｚ方向において表示板２２に近づくにつれて表示面２１ａに近づくように傾斜していてもよい。

上記実施形態において、表示器２１は、ＴＦＴ液晶パネル及びバックライトを有する構成であったが、これに限らず、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro-Luminescence Display）を備えていてもよい。また、表示器２１は、モータにより指針を駆動させるアナログ指針計を備えていてもよい。

上記実施形態においては、車両用表示装置１は一対の赤外線光源１１Ａを備えていたが、赤外線光源１１Ａの数はこれに限らず、３つ以上であってもよい。この場合、導光体１１Ｂは赤外線光源１１Ａの数に応じた数だけ設けられる。

上記実施形態における表示板２２には、赤外線光源１１Ａからの赤外線光を受ける範囲に光を拡散する拡散層が形成されてもよい。これにより、正反射光Ｌｆの光強度を低減させ、拡散光の光強度を高めることができる。これにより、赤外線カメラ１２により撮像された画像のうちメガネ等のレンズ部分が白くなることがより確実に抑制される。

上記実施形態においては、赤外線カメラ１２は、表示面２１ａの上方に位置していたが、これに限らず、表示面２１ａの下方に設けられていてもよい。また、赤外線カメラ１２は、車両用表示装置１と別体で設けられていてもよく、例えば、ステアリングコラムに設けられていてもよい。また、赤外線カメラ１２を車両用表示装置１よりも上方向又は下方向に設け、乗員監視装置１０は、ドライバからの赤外線光の反射光を反射させて赤外線カメラ１２に受光させる波長選択ミラーを備えていてもよい。この波長選択ミラーは、赤外線光を反射し、可視光を透過させる。このように、波長選択ミラーを用いることにより、赤外線カメラ１２の設置位置の自由度が高まり、表示面２１ａの面積を確保することができる。

１ 車両用表示装置
１０ 乗員監視装置
１１Ａ 赤外線光源
１１Ｂ 導光体
１１Ｌ，１１Ｒ 光出射部
１１ｉ 入光面
１１ｏ 出光面
１２ 赤外線カメラ
２１ 表示器
２１ａ 表示面
２２ 表示板
２２ａ 遮光層
２２ｂ 可視光カット層
２３ 回路基板
２３Ｌ，２３Ｒ 光源基板
２４ ケース
Ｅｐ アイリプス
Ｌｌ，Ｌｒ 赤外線光

Claims (5)

1. 赤外線光を照射する複数の赤外線光源と、
   前記赤外線光に照らされた乗員の顔を撮像する赤外線カメラと、を備え、
   前記複数の赤外線光源は、高さ方向及び幅方向において、前記赤外線カメラと異なる位置に設けられる、
   乗員監視装置。
2. 前記赤外線カメラは、前記赤外線光源から照射された前記赤外線光が乗員側で反射した前記赤外線光の正反射光を受光しない程度に前記複数の赤外線光源から前記高さ方向に離れた位置に設けられる、
   請求項１に記載の乗員監視装置。
3. 前記複数の赤外線光源に対応して設けられ、前記複数の赤外線光源からの前記赤外線光が乗員側で互いに交差するように前記赤外線光を導く複数の導光体を備える、
   請求項１又は２に記載の乗員監視装置。
4. 前記複数の赤外線光源は、前記幅方向において、車両情報を表示する表示面を挟み込むように配置され、
   前記複数の導光体は、透光性の材料により柱状に形成され、前記表示面に直交する方向において前記赤外線光源から離れるにつれて互いに近づくように延びる、
   請求項３に記載の乗員監視装置。
5. 前記複数の赤外線光源は、前記幅方向において、車両情報を表示する表示面を挟み込むように配置され、
   前記複数の導光体は、前記赤外線光源からの前記赤外線光が入光する入光面と、前記入光面から入光した前記赤外線光を出光する出光面と、を備え、
   前記入光面と前記出光面の少なくとも何れか一方は前記高さ方向又は前記幅方向に対して傾斜するように形成される、
   請求項３に記載の乗員監視装置。