JP6446448B2 - 人物、特に自動車運転者の顔の位置を検出するための方法および装置、ならびにこのような装置を含むディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、人物、特に自動車運転者の顔の位置を検出するためのシステムおよび方法、ならびにこのような装置を含むディスプレイ、特にヘッドアップディスプレイに関する。

知られているように、自動車には、ヘッドアップディスプレイシステムが搭載されることがある。

このようなヘッドアップシステムは、知られているように、実画像を生成する、イメージャとも呼ばれる画像生成装置と、特に運転者の視界内で、この実画像から、車両の外部の仮想画像を作成する役割を果たす光学系と、を含む。しかし、既知のディスプレイは、投射される画像の小さな視野角、例えばおよそ３°を提示するという不利な点を有する。よって、投射される画像を運転者が見ることが出来るように、投射される画像が、運転者の視界に正しく位置決めされることが重要である。

さらに、知られているように、車両は、通常、運転者の位置、特にその縦位置に関する広範囲の選択肢を運転者に与える、運転位置調整手段が備えられている
従って、運転者がディスプレイにより投射される画像を見ないような、快適な位置を、運転者が選択し得るというリスクがある。

この問題を克服するために、投射画像の位置を、運転者の位置に適合させることが提案されている。既知の解決策は、運転者の画像を得るカメラの使用を、提供する。前記画像は、次いで処理され、運転者の頭部の縦位置が決定される。投射画像の位置は、これに応じて調整される。

しかし、このような解決策は、欠点も有する。特に、これら解決策は、好ましくは赤外光を用いて、運転者を照明することを必要とする。

本発明は、この状況を改善することを目的とし、そのために、人物、特に自動車運転者の顔の位置を検出するための装置を提案し、前記装置は、
− 人物により占められることが見込まれる目標領域から生成された熱を、ドットマトリックスの形態で、決定するように構成されており、前記マトリックスの各ドットは、前記目標領域の一部分によって生成される熱を表す、熱センサと、
− 前記マトリックスのドットの物理量を通して得られた値を分析して、前記目標領域内の前記顔の位置を表す、少なくとも１つの調整情報を検出するための処理手段と、
を含む。

よって、作成されるのは、シーンの画像ではなく、単純な熱マップである。人物の顔の温度は、異なる周囲環境の温度から区別される。よって、マップの最も高温な領域を識別することにより、マップ内の前記領域の位置から、必要な情報、すなわち人物の顔の位置を推定することが可能である。このような解決策は、シーンを照明する必要性を不要にする。

単独または組み合わせて用いることが可能な、本発明の様々な実施形態によれば、
− 前記マトリックスは、ｎ行とｍ列とを含み、ｎ×ｍ個のドットを定義し、ｎおよび／またはｍは、厳密に、１よりも大きく１２８以下であり、
− ｎおよび／またはｍは、８または１６に等しく、
− 前記熱センサは、遠赤外線の波長を有する放射を検知するように構成されており、
− 前記熱センサは、２〜２２マイクロメートル、好ましくは２〜１２マイクロメートルの波長を有する放射を検知するように構成されており、
− 前記センサは、熱電対であり、
− 前記センサは、レンズを備える。

このような特徴、特にこのような制限されたドット数により、成功裏に顔を検出するために、用いられる手段、特に処理手段は、画像が６４０×４８０個もの多さのドットとなり得る従来のビデオ信号を用いるよりも、ずっと抑えられることが明らかである。

本発明は、また、ディスプレイ、特にヘッドアップディスプレイに関し、前記ディスプレイは、ディスプレイ高さと呼ばれる所与の高さで、仮想画像を表示するように構成されており、前記ディスプレイは、上述したような顔の位置を検出するための装置を含む。

単独または組み合わせて用いることが可能な、本発明の様々な実施形態によれば、
− 前記ディスプレイは、前記ディスプレイ高さを変化させるための手段を備えており、
− 前記処理手段は、前記調整情報に基づいて、ディスプレイ高さを変化させるための前記手段を作動させるように構成されており、
− 前記ディスプレイは、前記仮想画像を表示するための光線を伝達するための光学系を備えており、ディスプレイ高さを変化させるための前記手段は、前記光学系の、可動構成要素と呼ばれる、少なくとも１つの構成要素を備えており、
− 前記可動構成要素は、ミラーおよび／または半反射プレートであり、
− 前記熱センサは、所与の解像度を有し、前記処理手段は、前記調整値を決定するステップの間に、前記可動構成要素を作動させて、前記解像度を増加させるように構成されており、
− 前記光線が、前記人物から前記センサにより受信される放射が従う軌跡とは異なる光路に従うようにして、前記熱センサは位置決めされ、前記光学系は構成されており、
− 前記ディスプレイは、前記人物から前記センサにより受信される放射が従う軌跡を変化させずに残したままで、前記光線が従う光路を変化させるための光学要素を備えており、
− 前記光学要素は、前記光学系の光学要素であり、
− 前記光学要素は、前記可動光学構成要素であり、
− 前記光学要素は、二色性ミラーであり、
− ディスプレイは、特に１つまたは複数のレーザ光源が設けられた、画像生成装置を含む。

本発明は、人物、特に自動車運転者の顔の位置を検出するための方法に関し、前記方法は、
− 人物により占められることが見込まれる目標領域から生成された熱を、ドットマトリックスの形態で、決定するステップであって、前記マトリックスの各ドットは、前記目標領域の一部分によって生成される熱を表す、ステップと、
− 前記マトリックスのドットの物理量を通して得られた値を分析して、前記目標領域内の前記顔の位置を表す、少なくとも１つの調整情報を検出するステップと、
を含む。

前記方法は、特に、上述した検出装置により実施してもよい。

本発明の他の特徴、詳細および利点は、図面と関連し、以下に指示として与えられる明細書を読むことで、より明らかとなるであろう。

本発明に係る検出装置が設けられたヘッドアップディスプレイの第１の例の模式図。 本発明に係る検出装置が設けられたヘッドアップディスプレイの第２の例の模式図。 本発明に係る検出装置が設けられたヘッドアップディスプレイの第３の例の模式図。 本発明に係る検出装置が設けられたヘッドアップディスプレイの第４の例の模式図。 本発明に係る検出装置が設けられたヘッドアップディスプレイの第５の例の模式図。 本発明に係る検出装置の別の使用の模式図。

図１に示されるように、本発明は、まず、人物、特に自動車運転者の顔２の位置を検出するための装置１に関する。

前記装置は、人物により占められることが見込まれる目標領域６から生成された熱を決定するように構成された、熱センサ４を備える。これは、例えば、人物に関する大きさおよび位置決めにおける可能な差を考慮に入れた領域であって、特に車両運転者による使用の場合は、前記人物が着座するシートの調整範囲に基づく領域である。

前記熱センサは、ドット１０マトリックス８の形態で捕捉された情報を、具体化するものであり、前記マトリックス内の各ドット１０は、前記目標領域６の一部分により生成された熱を表す。この場合、マトリックスの下部中央のドットは、前記領域６の最も高温の部分に対応するドットであることが分かる。ユーザの顔２は、よって、領域のこの一部分にあるとみなすことが可能である。換言すると、本発明によれば、領域６の熱マップが、このように作成される。必要とされる情報は、よって、シーンを照明することなく得られる。

しかし、図１に提案されるものとは反対に、前記装置は、前記マトリックスのためのディスプレイ媒体を、必ずしも備えるとは限らない。装置は、前記マトリックス８内のドット１０の物理量を通して得られた値を分析するための処理手段を備えれば十分である。例えば、前記センサ４は、電流の形態にある前記マトリックス８内の所与のドット１０に対応する領域６の各部分により生成される、熱に関する情報を変換し、次いで行われるのは、各ドット１０に関して前記電流を通して得られた値の、特に測定された様々な値間の比較の形態での分析であり、そこから、得られた情報すなわち顔の位置の特徴である、マトリックス内のドット１０を推定する。

ドット１０を確定した、前記処理手段は、次いで、前記目標領域６内の前記顔２の位置を表す少なくとも１つの情報１２を検出することを可能にする。前記情報は、以下、調整情報と称する。実際に、以下に説明するように、前記情報を用いて、特に、顔の位置が関連情報であるような、様々なシステムを調整してもよい。前記調整情報は、アナログまたはデジタルのいずれであってもよい。

マトリックス８内で、ｎを行数とし、ｍを列数とし、前記マトリックス８がｎ×ｍ個のドット１０を含む場合、ｎおよび／またはｍは、例えば、厳密に、１よりも大きく１２８以下である。これらの値により、妥協が得られ、所望の位置決め精度を可能にするための十分な解像度を有しつつ、用いられる計算手段を最小化する。好適な例として、ｎおよび／またはｍは、８または１６に等しい。前記マトリックスは、従って、特に、６４または２５６個のドット１０としてもよい。

前記熱センサ４は、例えば、遠赤外線の波長を有する放射を検知するように構成されている。これは、顔からの熱を表す放射の範囲である。より具体的には、前記熱センサ４は、２〜２２マイクロメートル、好ましくは２〜１２マイクロメートルの波長を有する放射を検知するように構成されている。前記センサ４は、例えば、熱電対である。

前記センサは、測定体１３と、入射放射１６を測定体１３に伝達するレンズ１４と、を備えてもよい。前記処理手段は、前記測定体１３内に配置してもよい。

図１〜図５に示されるように、前記検出装置は、最初に、特に車両用のディスプレイ、特にヘッドアップディスプレイと共に用いてもよい。

本発明は、よって、ディスプレイ高さと呼ばれる所与の高さで仮想画像２２を表示するように構成されたディスプレイに関し、前記ディスプレイは、上述したような顔の位置を検出するための装置１を含む。

前記ディスプレイは、例えば、特に液晶画面またはレーザ光源を用いたスキャニング画像生成器などの、画像生成装置１８を含む。ディスプレイは、前記仮想画像２２を風防ガラスの向こうに表示するための光線２１を伝達するための光学系を、さらに含んでもよい。前記光学系は、この場合、合成器としても知られる、半反射プレート２０を備える。

前記ディスプレイは、前記ディスプレイ高さを変更するための手段２４をさらに備える。これは、例えば、ディスプレイの前記光学系の、可動構成要素と呼ばれる、構成要素のうちの１つによって、前記画像を伝達するための光線２１の向きに作用する、機械式アクチュエータである。

制御装置の前記処理手段は、好適には、前記調整情報１２に従って、ディスプレイ高さを変化させるための前記手段２４を作動させるように構成される。これに関して、この場合の前記ディスプレイは、処理ユニット２６を備える。前記処理ユニット２６は、前記調整情報１２を受信し、この情報を、画像の高さを変化させるための前記手段２４に対して、作動信号２８の形態で送信するように構成される。

前記可動光学構成要素は、例えば、前記半反射プレートであり、その方向は、前記ディスプレイ高さを変化させるための手段２４を用いて調整してもよい。

図２〜図５に示されるように、代わりの実施形態において、可動光学構成要素は、画像生成装置１８と、半反射プレート２０との間で伝達される光線を反射する、ミラー３０としてもよい。

図１および図２の実施形態によれば、前記光線２１が、前記人物から前記センサにより受信される放射１６が従う軌跡とは異なる光路に従うようにして、前記熱センサ４は位置決めされ、前記光学系は構成されている。図２において、前記センサ４は、前記半反射プレート２０の下方に位置している。

図３〜図５の実施形態によれば、前記光線２１および前記放射１６が、同じ経路に部分的に従う。換言すれば、ディスプレイの光学系の構成要素の全てまたは１つが、放射１６を前記センサ４に伝達する機能を果たすようにして、前記熱センサ４は位置決めされている。この例では、この構成要素は、前記半反射プレート２０である。

図４および図５において、前記ディスプレイは、前記人物から前記センサにより受信される放射１６が従う軌跡を変化させずに残したままで、またはその逆も同様に、前記光線２１が従う光路を変化させるための光学要素３４をさらに備える。

図４において、前記光学要素３４は、追加の構成要素である。図５において、追加の構成要素は、前記光学系の構成要素のうちの１つ、より具体的には、可動光学構成要素３０であり、この場合、可動光学構成要素３０は、二色性ミラーとしてもよい。

その場合、センサの解像度を向上させるために、前記処理手段は、前記調整値を決定するステップの間に、前記可動構成要素２０，３０を作動させて、前記解像度を増加させるように構成してもよい。実際に、一種のスキャニング効果を用いることにより、いくつかのマトリックス８を組み合わせ、各マトリックスは、可動構成要素２０，３０の所与の位置に対応する。測定点の数は、よって、より洗練されたセンサを必要とせずに、倍増させることができる。

あるいは、前記センサ４自体または光学要素３４を、可動にすることにより、増加した解像度と同じ結果を、達成することも可能である。図２の構成において、選択される装置は、同じアクチュエータを用いて、例えば半反射プレート２０を退避させるために前記半反射プレート２０を配向し、かつ、前記センサ４を、それらの近接度を考慮して配向することを可能にすることが分かる。

図６に示されるように、前記検出装置は、特に車両用の空調システムと共に用いてもよい。

前記システムは、よって、前記センサ４と、この場合は機能ブロック３４により表される、前記処理手段とを含む。また、システムは、その位置および／または動作が、前記空調システムにより空調される乗員室に位置する人物２の高さの位置に依存する、前記空調システムの構成要素３８に接続された処理ユニット３６を備える。

本発明は、また、特に上述した検出装置の使用に対応する、人物２、特に自動車運転者の顔の位置を検出するための方法に関する。

前記方法は、よって、少なくとも、
− 人物により占められることが見込まれる目標領域６から生成された熱を、ドット１０マトリックス８の形態で、決定するステップであって、前記マトリックス８内の各ドット１０は、前記目標領域６の一部分によって生成される熱を表す、ステップと、
− 前記マトリックスのドットの物理量を通して得られた値を分析して、前記目標領域内の前記顔の位置を表す、少なくとも１つの調整情報を検出するステップと、
を含む。

Claims (13)

1. ヘッドアップディスプレイであって、
   前記ディスプレイは、ディスプレイ高さと呼ばれる所与の高さで、仮想画像（２２）を表示するように構成されており、
   前記ディスプレイは、顔の位置を検出するための装置（１）を含み、
   前記装置（１）は、
   − 人物により占められることが見込まれる目標領域（６）から生成された熱を、ドット（１０）マトリックス（８）の形態で、決定するように構成されており、前記マトリックス（８）内の各ドット（１０）は、前記目標領域（６）の一部分によって生成される熱を表す、熱センサ（４）と、
   − 前記マトリックス（８）のドット（１０）の物理量を通して得られた値を分析して、前記目標領域（６）内の前記顔（６）の位置を表す、少なくとも１つの調整情報（１２）を決定するための処理手段と、
   を含み、
   前記熱センサ（４）は、所与の解像度を有し、前記処理手段は、前記調整情報を決定するステップの間に、可動構成要素（２０，３０）を作動させて、前記解像度を増加させるように構成されている、ことを特徴とするディスプレイ。
2. 前記ディスプレイ高さを変化させるための手段（２４）を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
3. 前記処理手段は、前記調整情報（１２）に基づいて、前記ディスプレイ高さを変化させるための前記手段（２４）を作動させるように構成されている、ことを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ。
4. 前記仮想画像（２２）を表示するための光線（２１）を伝達するための光学系を備えており、
   前記ディスプレイ高さを変化させるための前記手段（２４）は、前記光学系の、可動構成要素と呼ばれる、少なくとも１つの構成要素を備える、ことを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ。
5. 前記可動構成要素は、ミラー（３０）および／または半反射プレート（２０）である、ことを特徴とする請求項４に記載のディスプレイ。
6. 前記光線（２１）が、前記人物から前記熱センサにより受信される放射（１６）が従う軌跡とは異なる光路に従うようにして、前記熱センサ（４）は位置決めされ、前記光学系は構成されている、ことを特徴とする請求項４に記載のディスプレイ。
7. 前記人物から前記熱センサにより受信される放射（１６）が従う軌跡を変化させずに残したままで、前記光線（２１）が従う光路を変化させるための光学要素（３４）を備えることを特徴とする請求項４に記載のディスプレイ。
8. 前記マトリックス（８）は、ｎ行とｍ列とを含み、ｎ×ｍ個のドット（１０）を定義し、ｎおよび／またはｍは、厳密に、１よりも大きく１２８以下である、ことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
9. ｎおよび／またはｍは、８または１６に等しい、ことを特徴とする請求項８に記載のディスプレイ。
10. 前記熱センサ（４）は、遠赤外線の波長を有する放射を検知するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
11. 前記熱センサ（４）は、２〜２２マイクロメートル、好ましくは２〜１２マイクロメートルの波長を有する放射を検知するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
12. 前記熱センサ（４）は、熱電対である、ことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
13. ディスプレイ高さと呼ばれる所与の高さで、仮想画像（２２）を表示するように構成されたヘッドアップディスプレイにおいて、人物、特に自動車運転者の顔（２）の位置を検出するための方法であって、
    − 熱センサ（４）により、人物により占められることが見込まれる目標領域（６）から生成された熱を、ドット（１０）マトリックス（８）の形態で、決定するステップであって、前記マトリックス（８）内の各ドット（１０）は、前記目標領域（６）の一部分によって生成される熱を表す、ステップと、
    − 前記マトリックス（８）のドット（１０）の物理量を通して得られた値を分析して、前記目標領域内の前記顔の位置を表す、少なくとも１つの調整情報を決定するステップと、
    を含み、
    前記熱センサ（４）は、所与の解像度を有し、前記調整情報を決定するステップの間に、可動構成要素（２０，３０）を作動させて、前記解像度を増加させる、
    ことを特徴とする方法。

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