JP5692525B2

JP5692525B2 - 車両用照明制御装置

Info

Publication number: JP5692525B2
Application number: JP2011198701A
Authority: JP
Inventors: 隅本　雅友; 雅友隅本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2031-09-12
Also published as: JP2013060062A

Description

本発明は、車両用照明制御装置に係り、より詳細には、車内インテリアの所望の質感の維持を図るための車両用照明制御装置に関する。

従来の車両では、前照灯及び補助灯の点灯に連動して、車室内の正面パネルに配置された機器の照明も点灯する。下記の特許文献１には、乗員の視線が向いている機器の照明を明るくし、さらに、車外が暗い場合に、機器の照明も暗くする照明制御システムが記載されている。また、下記の特許文献２には、時系列的な車外の照度変化を検出し、乗員の暗順応を考慮して車外照度が急激に低下した場合には車室内照度を高く点灯し、車外照度が徐々に低下した場合には車室内照度を低く点灯する照度制御を行う車室内の照明装置が記載されている。

特開２００６−２１５９１号公報特開平１１−２５５０１７号公報

ところで、実際の車両の車室内には、車両の窓やサンルーフから日光や街路灯のような様々な外光が入射する。しかも、走行中の車両の車室に入射する外光の強度や方向は、トンネルの出入りといった車両の走行する道路の周囲の環境変化や天候の変化を初めとする種々の外部要因によって時々刻々と動的に変化する。このため、走行中の車両の車室内では、インテリアの明るさに差がなく、全体的にぼやけたように見えることがあり、車両設計段階のシミュレーション通りの質感が再現されるとは限らなかった。

そこで、本発明は、車室内の照度が車外の光源によって動的に変化する場合であっても、車室内のインテリアの所望の質感の維持を図ることができる車両用照明制御装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明の車両用照明制御装置は、車室内を構成する部材の３次元形状及び反射特性のデータを格納したデータベースと、車室内に配置され、照度を測定する光源分布測定手段と、前記光源分布測定手段によって測定された照度、及び、前記データベースから読み出された車室内を構成する部材の３次元形状及び反射特性のデータに基づいて、車室内合成画像を生成する合成画像生成手段と、車室内に配置された照明手段と、前記車室内合成画像から車室内を構成する部材の照度の頻度分布を検出し、前記照度の頻度分布の照度範囲を拡大するように、前記照明手段を制御する照明制御手段とを備える。

このように構成された本発明によれば、光源分布測定手段の測定結果を使用して車室内の車室内合成画像が生成され、この車室内合成画像から車室内を構成する部材の照度の頻度分布が検出される。そして、照度の頻度分布の照度範囲を拡大するように、照明手段を制御することによって、部材のコントラストが強調されて部材の質感の向上を図ることができる。

また、本発明において好ましくは、前記部材を撮影する撮影手段を更に有し、前記照明制御手段は、前記撮影手段によって撮影された映像の照度の頻度分布の照度範囲を拡大させた補正映像を生成し、前記照明手段は、前記部材に当該部材の前記補正映像を重ねて投影する投影手段を含む。
このように、投影手段によって、車室内の部材の補正映像をその部材に重ねて投影することによって、その部材のコントラストが強調され、部材の質感の向上を図ることができる。

本発明の車両用照明制御装置によれば、車室内の照度が車外の光源によって動的に変化する場合であっても、車内インテリアの所望の質感の維持を図ることができる。

本発明の実施形態による車両用照明制御装置の構成を説明するブロック図である。車室内の照度センサの配置を説明する模式図である。本発明の実施形態による車両用照明制御装置の動作を説明するフローチャートである。（ａ）は、照度の頻度分布の照度範囲が狭い場合のフロントシート付近の車室内合成画像を示し、（ｂ）は、照度の頻度分布の照度範囲が広い場合のフロントシート付近の車室内合成画像を示す。（ａ）は、図４（ａ）の車室内合成画像から検出した狭い照度の頻度分布を示すグラフであり、（ｂ）は、図４（ｂ）の車室内合成画像から検出した広い照度の頻度分布を示すグラフである。照度の頻度分布の変換曲線を示すグラフである。本発明の第２実施形態による車両用照明制御装置の構成を説明するブロック図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の車両用照明制御装置の第１実施形態を説明する。
図１に、本発明の実施形態による車両用照明制御装置のブロック図を示す。図１に示すように、車両用照明制御装置は、車室内を構成する部材の３次元形状及び反射特性のデータを格納したデータベース１と、車室内に配置され、照度を測定する光源分布測定手段２と、前記光源分布測定手段によって測定された照度、及び、前記データベースから読み出された車室内を構成する部材の３次元形状及び反射特性のデータに基づいて、車室内合成画像を生成する合成画像生成手段３と、車室内に配置された照明手段４と、前記車室内合成画像から車室内を構成する部材の照度の頻度分布を検出し、当該照度の頻度分布の照度範囲を拡大するように、前記照明手段を制御する照明制御手段５とを備えている。

データベース１には、車室内を構成する部材の３次元形状及び反射特性のデータを含むＣＡＤデータが格納されている。

図２に光源分布測定手段２である照度センサ２１〜２４の配置例を示す。図２に示す例では、第１の照度センサ２１が、車室内のフロントのダッシュボード上に配置され、第２の照度センサ２２が、運転席の右側のドアウインドウの内側に配置され、第３の照度センサ２３が、助手席の左側のドアウインドウの内側に配置され、第４の照度センサ２４が、リアシートの後方であって、リアウインドウの下に配置されている。そして、これらの第１〜第４の照度センサ２１〜２４では、照度及び色度が測定される。

なお、図２では、４つの照度センサ２１〜２４を設けた例を示しているが、照度センサの配置数はこれに限定されない。例えば、光源分布測定手段２を、１つの全方位カメラで構成してもよい。全方位カメラは、車室内の天井中央部付近に配置するとよい。また、光源分布測定手段２は、ダッシュボード上に配置した１つの半球面鏡と、この球面鏡を撮像するカメラとで構成してもよい。

また、光源分布測定手段２では、光源推定として、明るさの線形性を利用する。明るさの線形性とは、複数の光源が存在する環境において観察される物体の明るさが、それぞれの光源の下における物体の明るさの和に等しいという仮定をいう。例えば、シーン内の光源Ｉは、下記の式（１）で示すように、単位輝度を持つｎ個の基底光源Ｉ_(i)の線形和で表現される。
Ｉ＝Σⁿ _i-1α_iＩ_(i) ・・・（１）

また、各基底光源Ｉ_(i)の下で観察されるシーン内の或る点ｘｊの明るさＲ_j（Ｉ_(i)）が与えられているとすると、シーン内の光源Ｉの下において観察される明るさｘｊは、下記の式（２）で与えられる。
ｘｊ＝Σ_iα_iＲ_j（Ｉ_(i)）・・・（２）

したがって、十分多数の点における明るさｘ_jは、下記の式（３）で与えられ、これを未知数α_iについて解くことにより、画像として観察された明るさｘ_jに基づいて光源分布Ｉが求められる。

合成画像生成手段３は、データベース１から読み出された３次元ＣＡＤデータ、すなわち、車室内を構成する部材の配置、形状、及び反射率のスペクトル分布のような反射特性のデータと、光源分布測定手段２によって測定された照度及び色度とを組み合わせて車室内合成画像を生成する。合成画像生成手段３は、３次元ＣＡＤデータによる車室内のインテリアの車室内画像データに、光源分布測定手段によって測定されたデータを組み込んで、レンダリングアルゴリズムにより、車室内合成画像を生成する。例えば、ＣＡＤデータ中の車室内の構成部材に、測定された光源方向から測定された色度の光が測定された照度で照射された場合の、その構成部材表面の所定の微小部分ごとの照度及び色調が、その微小部分ごとの反射特性に応じてコンピュータにより算出される。

このように、光源分布測定手段の測定結果を使用して生成された車室内の合成画像は、カメラで車室内を撮像した画像よりも、より乗員が視覚認知している車室内の情景に近いものになると考えられる。このため、車室内合成画像から車室内を構成する部材の照度の頻度分布がより正確に検出される。そして、照度の頻度分布の照度範囲を拡大するように、照明手段が制御される。これにより、車室内の照度が車外の光源によって動的に変化する場合であっても、車内インテリアの所望の質感の維持を図ることができる。

照明手段４の例として、図１のブロック図に示したように、インパネのメータ類４１１、サブインジケータモニター４１２、ナビゲーションシステム＆ディスプレイ４１３、操作系スイッチ４１４のような、フロントシート周辺機器の照明や、ルームランプ４２１、カーテシランプ４２２、アウタハンドルランプ４２３、フットランプ４２４、中間ピラーランプ４２５、シートダウンライトランプ４２６、コンソールダウンライトランプ４２７及びインナハンドルランプ４２８のような、ルームランプ系の照明や、リアシートＴＶモニター４３１及び操作系スイッチ４３２のようなセカンドシート及びサードシートの周辺機器の照明が挙げられる。

なお、これらの照明手段４の各々は、色度可変の発光ダイオードで構成されるのがよい。その結果、各照明手段４の照明の色調を調節することができる。

そして、照明制御手段５は、車室内合成画像から車室内を構成する部材の照度の頻度分布を検出する。照度の頻度分布の照度範囲が狭い場合にはインテリアの明るさに差がなく、一般に、部材の素材の有する色相が飽和したり、インテリアが全体的にぼやけたように見えたりする。その結果、インテリアの質感が、低下する傾向がある。

そこで、照明制御手段５は、照度の頻度分布の照度範囲を拡大するように、照明手段４を制御する。インテリアの照度の頻度分布の照度範囲が拡大されることによって、インテリアのコントラストが強調されて質感が向上する。

照度の頻度分布の照度範囲を拡大するにあたっては、照明制御手段が制御すべき照明手段の組合せがデータベース１に登録されている。かかる照明手段の組合せは、検出された照度の頻度分布の照度範囲に応じて、様々な組合せを設定しておくとよい。また、データベース１には、例えば、点灯消灯及び輝度の増減のような照明手段の組合せの制御内容が、その組合せと対応付けて登録されている。また、照明手段４の少なくとも一部は、色調が変更できるＬＥＤであるとよい。

なお、データベースに登録した、照度範囲を拡大させるための照明手段の組合せは、検出された照度範囲ごとに１つに限定する必要はなく、様々な環境条件に対応付けられたものを格納しておくとよい。そして、照明制御手段は、環境条件に対応する照明手段の組合せ及びそれらの個々の輝度や色調の制御内容を読み出すのがよい。

種々の環境条件の例として、車室内の各乗員席の乗員の着座の有無が挙げられる。着座の有無は、例えば、フロント座席センサ６０１、セカンドシート座席センサ６０２及びサードシート座席センサ６０３によって検出される。また、種々の環境条件の例として、車両のドアの開閉や操作状況が挙げられる。ドアの開閉や操作状況は、例えば、ドアポジションセンサ６０４、ドアスイッチ６０５、アウタハンドル操作センサ６０６、インナハンドル操作センサ６０７、ドア開閉操作センサ６０９及びドアロックセンサ６１３によって検出される。また、種々の環境条件の例として、車両の停止、走行状況が挙げられる。車両の停止、走行状況は、例えば、パーキングブレーキセンサ６１０、ギヤレンジセンサ６１１及び速度センサ６１２によって検出される。

そして、照明手段４を制御するために、照明制御手段５は、フロントシート周辺機器照明制御部５１と、ルームランプ系照明制御部５２と、セカンド・サードシート周辺機器照明制御部５３とを有する。

フロントシート周辺機器照明制御部５１は、インパネのメータ類４１１、サブインジケータモニター４１２、ナビゲーションシステム＆ディスプレイ４１３、操作系スイッチ４１４のような、フロントシート周辺機器の照明を制御する。また、ルームランプ系照明制御部５２は、ルームランプ４２１、カーテシランプ４２２、アウタハンドルランプ４２３、フットランプ４２４、中間ピラーランプ４２５、シートダウンライトランプ４２６、コンソールダウンライトランプ４２７及びインナハンドルランプ４２８のような、ルームランプ系の照明を制御する。また、セカンド・サードシート周辺機器照明制御部５３は、リアシートＴＶモニター４３１及び操作系スイッチ４３２のようなセカンドシート及びサードシートの周辺機器の照明を制御する。

次に、図３のフローチャートを参照して、本発明の実施形態による車両用照明制御装置の動作例を説明する。
なお、図３のフローチャートに示す動作は、所定の周期で（例えば、１００ミリ秒ごとに）繰り返し実行されるとよい。これにより、入射する外光の強度や方向が時々刻々と動的に変化する走行中の車両の車室内の照度等が逐次測定され、照度分布に応じて、複数の照明手段が逐次制御される。

先ず、光源分布測定手段２の４つの照度センサ２１〜２４によって、照度及び色調が検出される（ステップＳ１）。下記の表１に各照度センサ２１〜２４の照度の測定結果を示す。

上記の表１に示すように、第１照度センサ２１の測定照度は８０ルクスであり、第２照度センサ２２の測定照度は９０ルクスであり、第３照度センサ２３の測定照度は７０ルクスであり、第４照度センサ２４の測定照度は２０ルクスである。
また、各照度センサ２１〜２４では、照度の他に、色調も測定している。色調は、例えば、三原色のバランスとして測定するとよい。

次に、合成画像生成手段３によって、車室内合成画像が生成される（ステップＳ２）。
図４（ａ）に、フロントシート付近の車室内合成画像を模式的に示す。図４（ａ）に示す例では、フロントシート付近のインテリアは、明るさに差がなく、全体的にぼやけたように見えている。

続いて、照明制御手段５によって、車室内合成画像から車室内を構成する部材の照度の頻度分布が検出される（ステップＳ３）。
図５（ａ）に、図４（ａ）の車室内合成画像から検出した照度の頻度分布を示すグラフを示す。グラフの横軸は照度を表し、縦軸は照度の頻度を表す。グラフ中の曲線Ｉに示すように、照度の頻度分布は、照度αと照度βとの間に集中しており、照度範囲が狭くなっている。

次に、照明制御手段５によって、照度の頻度分布の照度範囲を拡大するように、照明手段が制御される（ステップＳ４）。
ここで、図６に、照度範囲を照度範囲（α，β）から照度範囲（γ，δ）に変換するときの変換曲線のグラフを示す。グラフの横軸は変換前の照度を表し、縦軸は変換後の照度を表す。横軸上の変換前の照度範囲（α，β）は、グラフ中の変換曲線ＩＩＩを介して、縦軸上の変換後の照度範囲（γ，δ）に変換される。かかる変換により、照度ｙは、下記の式（４）に従って照度ｙ’に変換される。
ｙ’＝｛（δ−γ）／（β−α）｝・（ｙ−α）＋γ ・・・（４）

上記の変換曲線ＩＩＩは、検出された照度の頻度分布の照度範囲と、照明装置４を制御して拡大した照度範囲とを計測して求めておくとよい。そして、検出された照度範囲に応じて、制御すべき照明装置の組合せを決定して、データベース１に記憶しておくのがよい。

本実施形態では、特定の組合せの照明装置を制御するにあたり、まず、下記の表５に示すように、フロントシート周辺照明制御部５１によって、メータ類４１１，サブインジケータモニター４１２、ナビゲーションシステム・ディスプレイ４１３及び操作系スイッチ４１４それぞれの照度を、「レベル２」から「レベル４」へ高めるように変更する。

さらに、下記の表６及び表７に示すように、ルームランプ系照明制御部５２によって、
ルームランプ４２１、カーテンランプ４２２及び中間ピラーランプ４２５の照度を「ＯＦＦ」から「レベル２」へ変更する一方、フットランプ４２４、シートダウンライトランプ４２６及びコンソールダウンライトランプ４２７の照度を「レベル２」から「ＯＦＦ」へ変更する。なお、アウタハンドルランプ４２３及びインナハンドルランプ４２８は、「ＯＦＦ」のままである。

また、下記の表８に示すように、セカンド・サードシート周辺機器照明制御部５３によって制御されるリニアシートＴＶモニターは「ＯＦＦ」のままとし、総計スイッチも「レベル３」のままとする。

このように、照明制御部４のフロントシート周辺照明制御部５１、ルームランプ系照明制御部５２及びセカンド・サードシート周辺機器照明制御部５３が種々の照明手段４の照度を制御することによって、例えば、図５（ａ）示した照度範囲（α，β）の照度頻度分布が、図５（ｂ）に示すように照度範囲（γ，δ）へ拡大される。その結果、図４（ａ）に模式的に示した照度の差が小さく、全体的にぼやけたように見える車室内合成画像が、図４（ｂ）に示すように、部材のコントラストが強調されたものとなる。これにより、インテリアの部材の質感の向上を図ることができる。

次に、本発明の車両用照明制御装置の第２実施形態を説明する。
図７に、本発明の第２実施形態による車両用照明制御装置のブロック図を模式的に示す。第２実施形態による車両用照明制御装置は、図１に示した構成に加えて、カメラ７を有し、さらに、照明手段４にプロジェクタ４０１を有している。
なお、図７では、図１に示したブロックのうち、照明制御手段５以外のブロックの図示を省略している。

カメラ７は、撮像手段として車室内を構成する部材を撮影する。図７に、カメラ７によって撮像されたフロントシート付近の映像例を示す。

また、第２実施形態では、照明制御手段５は、カメラ７によって撮影された映像の照度の頻度分布の照度範囲を拡大させた補正映像を生成する。補正映像は、例えば、図５（ａ）に示した照度頻度分布の照度範囲（α，β）を、図５（ｂ）に示した照度範囲（γ，δ）に拡大させるように、映像を補正したものである。さらに、補正映像は、映像中の部材の色相を保持しながら、部材の色調を強調するように補正されている。

そして、プロジェクタ４０１は、投影手段として、部材に当該部材の補正映像を重ねて投影する。

部材の表面が反射特性Ｋを有する場合、外部光源８からの環境光Ｉ₀が照射されている状態において、プロジェクタ４０１からの補正映像の補正光Ｉ_nが投影されているとき、部材からカメラ７に入射する光量は、Ｋ（Ｉ₀＋Ｉ_n）に比例する。カメラ７では、入射光量に応じた映像が得られる。そして、照度の頻度分布の照度範囲を拡大するため、カメラの撮影映像にガンマ特性に応じた非線形変換処理を行って補正映像を生成し、その補正映像の少なくとも一部分が、プロジェクタ７によって該当部材に投影する。

補正映像の補正光Ｉ₁は、補正映像が投影されていない初期状態として下記の式（５）で表される。
Ｉ₁＝Ｐ_prjΓ_prjｇΓ_camＰ_camＫＩ₀＝ｇ’ＫＩ₀ ・・・（５）

ここで、Ｐ_prj、Ｐ_camは、プロジェクタ４０１及びカメラ７における光量と画素値の変換オペレータを表し、Γ_prj及びΓ_camは、プロジェクタ及びカメラ７におけるガンマ特性を表す。

さらに、車室内合成画像の生成、補正画像の生成、及び補正画像の投影が、所定の周期（例えば、１００ミリ秒）ごとに繰り返し実行される。ｎ回目（ｎは自然数）のステップでは、補正映像の補正光Ｉ_nは、下記の式（６）で表される。
Ｉ_n＝ｇ’Ｋ（Ｉ₀＋Ｉ_n-1）＝Σⁿ _j=1（ｇ’Ｋ）^jＩ₀ ・・・（６）

このように、プロジェクタが車室内の部材の補正映像をその部材に重ねて投影することによって、その部材のコントラストが強調され、その部材の質感の向上を図ることができる。

上述の実施形態においては、本発明を特定の条件で構成した例について説明したが、本発明は種々の変更及び組み合わせを行うことができ、これに限定されるものではない。例えば、第１実施形態で説明した特定の照明手段の組合せの制御と、第２実施形態で説明したプロジェクタによる補正映像の投影とを組み合わせて実行してもよい。

１データベース
２光源分布測定手段
３合成画像生成手段
４照明手段
５照明制御手段
７カメラ
８外部光源
４０１プロジェクタ

Claims

車室内を構成する部材の３次元形状及び反射特性のデータを格納したデータベースと、車室内に配置され、照度を測定する光源分布測定手段と、
前記光源分布測定手段によって測定された照度、及び、前記データベースから読み出された車室内を構成する部材の３次元形状及び反射特性のデータに基づいて、車室内合成画像を生成する合成画像生成手段と、
車室内に配置された照明手段と、
前記車室内合成画像から車室内を構成する部材の照度の頻度分布を検出し、前記照度の頻度分布の照度範囲を拡大するように、前記照明手段を制御する照明制御手段と、
を備えることを特徴とする車両用照明制御装置。
前記部材を撮影する撮影手段を更に有し、
前記照明制御手段は、前記撮影手段によって撮影された映像の照度の頻度分布の照度範囲を拡大させた補正映像を生成し、
前記照明手段は、前記部材に当該部材の前記補正映像を重ねて投影する投影手段を含むことを特徴とする請求項１記載の車両用照明制御装置。