JP5692526B2

JP5692526B2 - 車両用照明制御装置

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Publication number: JP5692526B2
Application number: JP2011198702A
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: JP2013060063A

Description

本発明は、車両用照明制御装置に係り、より詳細には、車外の光源によって動的に変化する車室内の照度分布に応じて、車室内の複数の照明手段を総合的に制御する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、運転席の周辺機器の照度が動的に変化する。一方、人間の視覚は、明暗環境の順応にある程度の時間がかかる。このため、外光の変化によって運転席の周辺機器の照度が急激に変化した場合に、一時的に、その周辺機器が視認しづらくなることがある。

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、運転席の周辺機器の視認性の維持を図り、安全運転の支援を行う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、及び、運転席の周辺機器の基準照度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複数の照明手段と、前記車室内合成画像から前記周辺機器の照度を求め、前記周辺機器の照度を前記データベースから読み出した前記基準照度に近づけるように、前記複数の照明手段のうちの少なくとも１つの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している。

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合成画像が生成され、運転席の周辺機器の照度が求められる。そして、この車室内合成画像から周辺機器の照度を求め、周辺機器の照度をデータベースから読み出した基準照度に近づけるように、複数の照明手段を制御する。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、運転席の周辺機器の視認性の維持を図り、安全運転の支援を行うことができる。

また、本発明において好ましくは、前記データベースには、前記周辺機器のうち優先的に視認性を維持すべき少なくとも一つの優先機器が設定され、前記照明制御手段は、前記優先機器の照度を、前記データベースから読み出された優先機器の基準照度に選択的に近づけるように、前記複数の照明手段を制御する。

これにより、例えばスピードメータのように、優先度の高い機器の視認性の維持を優先的に図ることができる。

また、本発明において好ましくは、前記周辺機器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うち、前記周辺機器のうちの少なくとも１つ以上の照度を高めた補正映像を生成し、前記照明手段は、前記周辺機器に当該周辺機器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、運転席の周辺機器に当該周辺機器の補正映像を重ねて投影することにより、その周辺機器の視認性の維持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、運転席の周辺機器の視認性の維持を図り、安全運転の支援を行うことができる。

本発明の第１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、制御前の運転席の周辺機器の車室内合成画像を示し、（ｂ）は、制御後の運転席の周辺機器の車室内合成画像を示す。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実施形態を説明する。
図１に、本発明の第１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配置、形状といった３次元形状データ及び部材表面の各部分の反射特性のデータ、及び、運転席の周辺機器の基準照度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、光源分布測定手段２によって測定された照度、及び、データベース１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複数の照明手段４と、車室内合成画像から車室内の照度分布を求め、周辺機器の照度をデータベースから読み出した基準照度に近づけるように、複数の照明手段４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３次元ＣＡＤ（computer aided design）データ、及び、運転席の周辺機器の基準照度のデータが格納されている。また、データベース１には、運転席の周辺機器のうち優先的に視認性を維持すべき少なくとも一つの優先機器が設定されている。例えば、スピードメータのような運転中に確認すべきメータや、オイル切れやオーバーヒートなどを報知する警告灯を優先機器として設定しておくのがよい。また、運転席の周辺機器の基準照度は、車室内又は車室内外の照度に応じて種々の値を設定しておくとよい。そして、照明制御手段５は、車室内又は車室内外の照度に応じて、その照度に対応付けられた基準照度をデータベース１から読み出すとよい。

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、より正確に運転席の周辺機器の照度が求められる。そして、この車室内の照度分布に応じて、複数の照明手段が制御される。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であっても、運転席の周辺機器の視認性の維持を図り、安全運転の支援を行うことができる。

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運転席の周辺機器の照度を求め、その周辺機器の照度をデータベースから読み出した基準照度に近づけるように、複数の照明手段４のうちの少なくも１つの照明手段を制御する。

例えば、車両の走行中に、車外からの光量が急激に減少したときに、スピードメータの照度が低くなって、スピードメータの視認性が低下することがある。そのような場合には、スピードメータ自体の発光輝度やスピードメータを照明する車内照明の照度を高めて、優先機器として設定されたスピードメータの照度を基準照度に選択的に近づけるとよい。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、スピードメータの視認性が維持される。

また、例えば、車両の走行中に、車外からの光量が急激に増加したときに、警告灯の周囲表面の照度と警告灯の点灯時の照度との差が小さくなって、警告灯の点灯表示の視認性が低下することがある。そのような場合には、警告灯の点灯時の輝度を高め、警告灯の点灯時の照度を基準照度に近づけるとよい。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、警告灯の視認性が維持される。
なお、警告灯の点灯時の基準照度は、車室内の照度が高い場合には高くなり、車室内の照度が低い場合には低くなるように設定するとよい。

また、例えば、車室内外の照度が低い場合に、カーナビゲーションシステムの表示画面が明るすぎて、表示画面が運転者に眩しく感じられることがある。そのような場合には、表示画面の照度を低下させて、表示画面の発光輝度を高めて、商事が面の照度を基準照度に近づけるとよい。これにより、カーナビゲーションシステムの表示画面の視認性が維持される。
なお、カーナビゲーションシステムの表示部の基準照度は、車室内外の照度が高い場合には高くなり、車室内外の照度が低い場合には低くなるように設定するとよい。

データベースに格納されている基準照度は、周辺機器ごとに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基準照度を読み出すのがよい。

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。運転席の周辺機器の照度は、主に、フロントシート周辺機器照明制御部５１によって制御することが好ましい。さらに、このフロントシート周辺機器照明制御部５１とともに、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の一方又は双方を利用して、運転席の周辺機器の照度を制御してもよい。

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、本発明の第１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、以下に説明するように複数の照明手段の少なくとも１つが逐次制御される。

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）。
続いて、照明制御手段５によって、前記車室内合成画像から前記周辺機器の照度が検出される（ステップＳ３）。

図４（ａ）に、制御前の運転席の周辺機器の車室内合成画像を模式的に示す。図４（ａ）に示す例では、車室内が暗く、周辺機器のうち、特に優先機器であるスピードメータ４１１ａを含むメータ類及び警告灯４１２ａを含むサブインジケータモニターの照度が低くなっている。そのため、これらのメータ類及びサブインジケータモニターの視認性が低下している。その一方、ナビゲーションシステム・ディスプレイ（表示画面）４１３の輝度が高すぎるため、このディスプレイが運転者に眩しく感じられ、かえって視認性が低下している。

次に、照明制御手段５によって、運転席の周辺機器の照度を、データベース１から読み出した基準照度に近づけるように、複数の照明手段４のうちの少なくとも１つの照明手段が制御される（ステップＳ４）。
なお、ステップＳ４へは、ステップＳ３に続いて進んでもよいし、ステップＳ３において検出された周辺機器の照度と基準照度との差が所定値よりも大きい場合にステップＳ４に進むようにしてもよい。

本実施形態では、照明装置４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、まず、スピードメータ４１１ａを含むメータ類４１１の照度を「ＯＦＦ」から「レベル４」へ高めるように変更する。さらに、警告灯４１２ａを含むサブインジケータモニター４１２及び操作系スイッチ４１４の照度を「ＯＦＦ」から「レベル２」へ高めるように変更する。また、ナビゲーションシステム・ディスプレイ４１３の照度は、「レベル４」から「レベル２」へ低下させるように変更する。

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、アウタハンドルランプ４２３、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及びインナハンドルランプ４２８は、「ＯＦＦ」のままにする。

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、操作系スイッチも「レベル２」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による種々の照明手段４の照度の制御後の制御前の運転席の周辺機器の車室内合成画像を図４（ｂ）に模式的に示す。

図４（ｂ）に示すように、照明手段４を制御した結果、スピードメータ４１１ａを含むメータ類４１１の照度が基準照度に近づくように高められる。また、警告灯４１２ａを含むサブインジケータモニター４１２及び操作系スイッチ４１４の照度も基準照度に近づくように高められている。これにより、メータ類４１１及びサブインジケータモニター４１２の視認性が維持される。また、ナビゲーションシステムの表示画面４１３の照度は、基準照度に近づくように低下する。これにより、この表示画面の眩しさが緩和され、その視認性が維持される。

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５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５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５に、カメラ７によって撮像された運転席の周辺機器の映像例を示す。

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周辺機器のうちの少なくとも１つ以上の照度を高めた補正映像を生成する。補正映像は、例えば、周辺機器のうちのスピードメータ４１１ａの照度を選択的に高めるように補正されている。また、補正映像は、周辺機器のスピードメータの色調を強調した映像であることが望ましい。

そして、投影手段としてのプロジェクタ４０１は、運転席の周辺機器に当該周辺機器の補正映像を重ねて投影する。

周辺機器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、その周辺機器のスピードメータ４１１ａの照度が選択的に向上し、周辺機器の視認性の向上を図ることができる。また、本実施形態では、スピードメータ４１１ａに色調を強調した補正映像を重ねて投影することにより、スピードメータ４１１ａの視認性の更なる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、及び、運転席の周辺機器の基準照度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複数の照明手段と、
前記車室内合成画像から前記周辺機器の照度を求め、前記周辺機器の照度を前記データベースから読み出した前記基準照度に近づけるように、前記複数の照明手段のうちの少なくとも１つの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。
前記データベースには、前記周辺機器のうち優先的に視認性を維持すべき少なくとも一つの優先機器が設定され、
前記照明制御手段は、前記優先機器の照度を、前記データベースから読み出された優先機器の基準照度に選択的に近づけるように、前記複数の照明手段を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の車両用照明制御装置。
前記周辺機器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うち、前記周辺機器のうちの少なくとも１つ以上の照度を高めた補正映像を生成し、
前記照明手段は、前記周辺機器に当該周辺機器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又は２記載の車両用照明制御装置。