JP3062200B2 - まばたき検出装置 - Google Patents

まばたき検出装置

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JP3062200B2
JP3062200B2 JP1054387A JP5438789A JP3062200B2 JP 3062200 B2 JP3062200 B2 JP 3062200B2 JP 1054387 A JP1054387 A JP 1054387A JP 5438789 A JP5438789 A JP 5438789A JP 3062200 B2 JP3062200 B2 JP 3062200B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、居眠りや眼の疲労度等被検者の生理状態を
検出するのに有用なまばたき検出装置に関し、運転者の
まぶたの開閉状況に基づいて居眠り運転を防止する装置
に用いて好適なものである。
〔従来の技術〕
従来、この種の装置として、例えば特開昭59−127198
号に開示されたもののように、着用者の眼に電磁波を送
波する手段および着用者の眼からの反射波を受波する手
段を備えた眼鏡を用いて、赤外線等の電磁波をまぶたと
眼の角膜に送波したときにまぶたからの反射波レベルの
方が大きくなることに着目して、まぶたの開閉状態を検
知するようにしているものがある。なお、着用者の目に
電磁波を送波する手段として、近赤外光を放つ発光素子
が使われている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このものは着用者の眼に赤外線等の電
磁波を送波する手段を特別に設けるために、電源の省電
力化、装置の小型軽量化に限界がある。
そこで本発明者らは、環境光を光源として眼から乱反
射されてくる環境光の変化、すなわち眼での色調変化に
よってまばたきを検出することに着目した。
しかしながら、本発明者らの実験によると、このもの
は色調判別において光源としての環境光に大きく影響を
受けてしまうということが判明した。
本発明は、上記点に鑑みてなされたもので、発光素子
を持たずに、環境光が影響しても正しくまばたきを検出
できるまばたき検出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〕
本発明は、上記目的を達成するために、眼鏡の枠体に
設けられ、異なる光波長域に受光感度のピークをもつ複
数の受光素子よりなり、着用者の眼の色調検出し、色調
信号を発生する色調検出手段と、この色調検出手段の検
出エリア近傍での環境光の強度を検出し、環境光信号を
発生する環境光強度検出手段と、この環境光強度検出手
段からの環境光信号によって、前記色調検出手段からの
色調信号を補正し、この補正した色調信号に基づいて前
記着用者のまばたき状態を検出するまばたき検出手段と
を備えることを特徴という技術的手段を採用する。
〔作用〕
異なる光波長域に受光感度のピークをもつ複数の受光
素子よりなる色調検出手段が、着用者の眼の色調を光波
長により検出して色調信号を発生すると共に、環境光強
度検出手段が前記色調検出手段の検出エリア近傍の環境
光の強度を検出して環境光信号を発生する。まばたき検
出手段は、この環境光信号によって色調信号を補正し
て、この補正された色調信号に基づいて前記着用者のま
ばたき状態を検出する。
〔実施例〕
以下、本発明を図に示す実施例について説明する。第
1図は、本発明を居眠り防止装置に用いた場合の一実施
例を示すシステム構成図である。1は、第2図に示すよ
うに異なる光波長域(高域側850nm、低域側600nm)に受
光感度のピークをそれぞれ持つ、2つのフォトダイオー
ドを内蔵した色調検出手段としての色調センサである。
この色調センサ1への入射光の波長と2つのフォトダイ
オードに流れるそれぞれの電流の電流比との間には、1
対1の関係があるため、この電流比を求めて色を判別す
ることができる。また、色調センサ1は、眼鏡7のレン
ズ枠に設置され、着用者の眼の色調を検出する。2は環
境光強度検出手段としての照度センサであり、色調セン
サ1と同様に眼鏡7のレンズ枠に設置され、色調センサ
1の検出エリア近傍に検出エリアを持つ。第1図におい
ては、眼の下部の皮膚の照度を検出している。また、照
度センサ2は光波長600nm付近にピーク感度を持ってい
る。3および4はそれぞれ眼鏡7の左右のフレーム内側
(皮膚接触側)に沿って配設された電極であり、生体の
皮膚抵抗を検出するためのもので、導電性材料にて構成
されている。
5は、前記色調センサ1、照度センサ2、電極3,4か
らの各信号に基づいて、眼鏡7装着及び生体のまばたき
の各検出処理を行い、まばたき信号を微弱無線を用いて
後述する受信部6に送信する送信部である。この送信部
5は、眼鏡7のフレームに装着される。6は受信部で、
前記送信部5からのまばたき信号に基づき単位時間当た
りのまばたき回数を計測し、まばたき回数が所定範囲内
でない場合、ブザー等で着用者に警報するようにしてい
る。また、受信部6は小型であるため、上衣のポケット
等に入れることができる。52,61はそれぞれ送信部、受
信部の電源スイッチである。
次に、第1図を用いて本実施例の動作概要を説明す
る。送信部5、受信部6の電源スイッチ52,61をそれぞ
れONすると、受信部6はただちに作動を開始する。一
方、送信部5は、電極3,4間の抵抗(皮膚抵抗)を計測
し、抵抗が所定値以下の抵抗値になった時、すなわち眼
鏡7を装着した時に、前記色調センサ1、照度センサ2
および送信部5内蔵の、後述する処理回路に電力が供給
される。そして、生体のまばたきに対応したまばたき信
号を送信部内蔵の処理回路によって作成し、受信部6へ
送信する。受信部6では前述したように単位時間のまば
たき回数を算出し、その値により着用者に居眠りを報知
する。
上記のように、眼鏡7を装着してからまばたき検出を
開始するようにしているから、眼鏡7の脱着に伴う誤検
出および不要時の作動を禁止でき、さらに省電力化を図
ることができる。
次に第2図は、第1図に示した送信部5の回路図であ
る。
第2図において、51は送信部5内蔵回路の電力供給源
である電池である。52は、送信部5の電源スイッチであ
る。53は、電池51の電圧を電源スイッチ52ON時に常時モ
ニタし、所定電圧より低下した時、スピーカ54を鳴動さ
せ、着用者に電池電圧低下を知らせる電池電圧モニタ回
路である。
55は、眼鏡7の左右のフレームに取り付けられた電極
3,4の電極間抵抗を計測し、電極間抵抗が無限大であれ
ば、出力電圧+Vを遮断、数百MΩ以下であれば出力電
圧+Vを出力する眼鏡装着検出回路である。この眼鏡装
着検出回路55の出力+Vは、後述する56,57,58,59の各
回路用電源である。
56は、色調センサ1の2つのフォトダイオードの光電
流をlogアンプで増幅し、差動アンプによって2つの光
電流を減算することによって、2つのフォトダイオード
を流れる電流の電流比の対数を求め、光波長に対応した
色調信号aを出力する色調処理回路である。色調センサ
1が、眼鏡枠に取り付けられ、着用者の眼の色調を検出
するため、色調信号aには第3図に示すように着用者の
まばたきによる色調変化が含まれることになる。
57は、照度センサ2から出力される眼付近の照度信号
を増幅し、ローパスフィルタにより処理して、照度補正
信号bとして出力するとともに、照度補正信号bが単位
時間当たりに所定値以上の変化をした場合、微分器、第
1の比較器、ワンショットマルチバイブレータの連携に
よって、所定時間、後述する包絡線検波信号gの出力を
禁止する照度変化信号dを出力する禁止手段としての照
度処理回路である。又、この回路では、照度が所定値以
上でない場合にも包絡線検波信号gの出力を禁止する照
度低下信号eを差動最低照度設定抵抗571と第2の比較
器との連携で出力する。
58は、色調処理回路56と照度処理回路57からの各出力
信号に基づき、後述する方法によってまばたきに対応す
るまばたき信号hを出力するまばたき検出手段としての
まばたき処理回路である。
59は、まばたき処理回路58からのまばたき信号hに基
づき、周波数変調し、微弱無線を媒体として、まばたき
信号を受信部6に送信する無線回路である。
第2図に示す送信部5の56〜58の各処理回路の作動、
すなわちまばたき信号hの作成過程を、各処理信号を用
いて説明する。なお、第3図は代表的な処理信号の時系
列特性図である。
まず、時刻t0からt1は眼を中心とした顔面付近の照度
が極度に低い場合である。この場合、色調信号aにはま
ばたきに対応した変化が見られない。そこで、第2の比
較器での照度補正信号bと作動最低照度の設定抵抗571
によって設定された作動最低照度電圧cとの比較によ
り、照度低下信号eの信号レベルは“L"となり、まばた
き信号hの出力は禁止される。
次に、時刻t1からt2は、眼を中心とした顔面付近の照
度が徐々に明るくなり、ある照度で一定になった場合で
ある。この時、照度低下信号eの信号レベルは“H"であ
る。
色調信号aは照度の増加と共に眼付近の色調変化を良
好に検出するようになる。第3図において、極大値の部
分が眼を閉じた時の状態である。しかしながら、この場
合は眼を中心とした顔面付近の照度に変化があるため
に、直流成分(基線成分)に変動がみられる。この直流
成分の変動に伴う誤検出を防止するため、まばたき処理
回路58内の加減算アンプにおいて、色調信号aと照度補
正信号bを照度の増減に応じて加減算処理して、直流成
分の変動を補正した補正信号fとする。次に、包絡線検
波器では、この補正信号fを入力して時定数の大きなフ
ィルタにより包絡線信号i(第3図参照)を得て、補正
信号fと包絡信号iを比較して、すなわち包絡線検波す
ることにより、徐々に変化した照度変化によって、色調
信号aに応じた直流成分の変動を除去し、まばたきだけ
に対応した包絡線検波信号gとして出力する。この場合
は、包絡線検波信号gがまばたき信号hとして出力され
る。
次の時刻t2からt3は、眼を中心とした顔面の照度が急
激に変化した場合である。照度の急激な変化により、補
正信号fには直流成分の補正だけでは補正しきれないス
パイク状の信号が残ってしまう。補正信号fをなまして
得る包絡信号iにはなますときの時定数が大きいために
スパイク状の信号には追従できず、影響がみられない
が、補正信号fと包絡線信号iを比較して得る包絡線検
波信号gには、補正信号fのスパイク状信号の大きさに
よって、第3図に図示したように影響が出てしまう。従
って、照度の急激に変化に対して、照度処理回路57の微
分器、第1の比較器、ワンショットマルチバイブレータ
によって、単位時間あたりに所定値以上の照度変化があ
ったか判定して、あった場合には照度変化時から所定時
間信号レベルが“L"となる照度変化信号dを作成し、包
絡線検波信号gに含まれる照度の急激な変化に伴うノイ
ズがまばたき信号hに出力されないように禁止する。よ
って、第3図に示したように、まばたき信号hには照度
の急激な変化による影響が出ていない。
上記のようにして、まばたき信号hが得られ、送信部
5内蔵の無線回路59に入力される。
なお、上記実施例においては照度変化に伴う直流成分
の変動を補正しているが、色調信号aと照度補正信号b
から色調信号aに含まれるまばたき成分の大きさを補正
するようにしてもよい。
また、上記実施例に用いた色調検出手段は、異なる光
成長域に受光感度をもつ2つの受光素子を内蔵した色調
センサであったが、これに限られるものではなく、色調
変化を検出できるものなら何でもよい。
上記実施例では、居眠り防止装置に本発明を用いてい
るが、これに限られるものではなく、例えば眼球の乾湿
によりまばたき回数が変化することを利用して、生体ま
わりの湿度制御をする装置等にも実施できる。
〔発明の効果〕
以上に述べたのように、請求項1に記載の発明おいて
は、異なる光波長域に受光感度のピークをもつ複数の受
光素子よりなる色調検出手段が、着用者の眼の色調を光
波長により検出し、開眼状態と閉眼状態のこの色調のち
がいからまばたきを検出するとともに、色調半弁判別に
大きく影響を及ぼす環境光によって補正するようにして
いるから、特別に発光素子を設ける必要もなく、着用者
のまばたきを正しく検出できるという優れた効果があ
る。
また、請求項2に記載の発明においては、環境光の強
度の変化が所定レベル以上のときにはまばたきの検出を
禁止するようにしているから、環境光変化時の誤検出を
なくすことができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を居眠り防止装置に用いた一実施例を示
す構成図、第2図は第1図中の送信部の詳細回路図、第
3図は第2図中の各部信号波形図である。 1……色調センサ,2……照度センサ,5……送信部,6……
受信部,7……眼鏡,56……色調処理回路,57……照度処理
回路,58……まばたき処理回路。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−38238(JP,A) 特開 昭61−175128(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60K 28/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】眼鏡の枠体に設けられ、異なる光波長域に
    受光感度のピークをもつ複数の受光素子よりなり、着用
    者の眼の色調検出し、色調信号を発生する色調検出手段
    と、前記眼鏡の枠体に設けられ、前記色調検出手段の検
    出エリア近傍での環境光の強度を検出し、環境光信号を
    発生する環境光強度検出手段と、この環境光強度検出手
    段からの環境光信号によって、前記色調検出手段からの
    色調信号を補正し、この補正した色調信号に基づいて前
    記着用者のまばたき状態を検出するまばたき検出手段と
    を備えることを特徴とするまばたき検出装置。
  2. 【請求項2】前記環境光強度検出手段からの環境光信号
    の変化を検出し、この変化が所定レベルより大の時に前
    記まばたき検出手段のまばたき検出を禁止する禁止手段
    を備えることを特徴とする請求項1記載のまばたき検出
    装置。
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