JP6597391B2

JP6597391B2 - 車両用覚醒システム

Info

Publication number: JP6597391B2
Application number: JP2016036131A
Authority: JP
Inventors: 英之桜井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2036-02-26
Also published as: JP2017151907A

Description

本発明は、車両用覚醒システムに関する。

例えば、特許文献１には、リクライニングシートに着座した運転者の顔の画像を撮影するカメラと、当該顔の画像からまぶたの開度を測定し運転者の覚醒状態を検出するＥＣＵと、当該運転者の覚醒状態に応じて運転者の顔に光を照射させる光源装置と、を備えた覚醒装置に関する技術が開示されている。

特開２０１０−０７８３６３号公報

しかしながら、上記先行技術では、運転者が覚醒するために必要な光量の光を当該運転者の顔に向かって照射するため、照射した光によって運転者が眩惑される可能性があり、この点において、上記先行技術にはさらなる改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、運転者を覚醒させるために照射される光による運転者の眩惑を抑制することができる車両用覚醒システムを得ることが目的である。

請求項１に記載の発明に係る車両用覚醒システムは、リクライニング可能なシートに着座した運転者の顔の画像を撮像する撮像装置と、車室内の天井部において車両前後方向に沿って配置された複数の光源で構成され、前記運転者の顔へ光を照射可能とする照射装置と、前記撮像装置及び前記照射装置と電気的に接続され、前記撮像装置によって撮像された画像から演算により前記運転者の視軸を求める制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記撮像装置で撮像された運転者の顔の画像から前記運転者のまぶたが閉じていると判断すると、前記照射装置を構成する前記複数の光源のうち当該運転者の視軸を基準とする中心視野内に配置されている光源から光を照射させるように制御され、前記画像から前記運転者のまぶたが開いていると判断すると、前記複数の光源のうち当該運転者の視軸を基準とする周辺視野のうち有効視野の外側の領域に配置されている光源から光を照射させるように制御されている。

請求項１に記載の発明に係る車両用覚醒システムには、撮像装置、照射装置及び制御装置が備わっている。撮像装置は、リクライニング可能なシート（以下、「リクライニングシート」という）に着座した運転者の顔の画像を撮像する。なお、「運転者の顔の画像」からは、例えば、運転者の顔の向き、瞳の位置やまぶたが開いているか否か等の情報が分かる。また、照射装置は、車室内の天井部において、車両前後方向に沿って配置された複数の光源で構成されており、運転者へ光を照射可能としている。

さらに、制御装置は、撮像装置及び照射装置と電気的に接続されており、撮像装置によって撮像された画像から演算により当該運転者の視軸を求めることができる。ここで、「視軸」とは、人の視線方向に沿った直線をいい、瞳の中心を通り角膜に対して略直交する角膜法線のことである。また、瞳は眼球の表面に対して膨らんで形成されているため、まぶたを閉じていても瞳の位置を検出することができる。このため、例えば、当該瞳の位置及び運転者の顔の向きから演算して視軸を求めることができる。

ここで、運転者のまぶたが開いているか否か（閉じているか）によって運転者の覚醒の有無が分かる。つまり、運転者のまぶたが開いている状態では当該運転者は覚醒していると判断され、運転者のまぶたが閉じている状態では当該運転者は覚醒していない、すなわち睡眠状態であると判断される。なお、ここでの「運転者のまぶたが閉じている」状態には、瞬き等により運転者のまぶたが瞬時に閉じた状態は含まれないものとする。

また、制御装置は、撮像装置により撮像された画像から運転者のまぶたが閉じていると判断すると、照射装置を構成する複数の光源のうち運転者の視軸を基準とする中心視野内に配置されている光源から光を照射させるよう制御されている。また、制御装置は、当該画像から運転者のまぶたが開いていると判断すると、複数の光源のうち運転者の視軸を基準とする周辺視野のうち有効視野の外側の領域に配置されている光源から光を照射させるように制御されている。

例えば、運転者のまぶたが閉じている状態では、当該運転者の視軸を基準とする中心視野内に配置された光源から光が照射されることによって運転者は強い刺激を受けるため、当該運転者の覚醒を誘導することができる。一方、運転者のまぶたが開いている状態で当該運転者の視軸を基準とする中心視野内に配置された光源から光が照射されると、当該光は運転者の瞳側へ向かって照射されることになるため、この光によって運転者は眩惑する可能性がある。このため、運転者のまぶたが開いている状態では、当該運転者の視軸からずれた位置、具体的には、運転者の視軸を基準とする周辺視野のうち有効視野の外側の領域に配置されている光源から光が照射されるようにしている。これにより、運転者の眩惑は抑制される。

このように、本発明では、運転者のまぶたが閉じている状態では、当該運転者の視軸を基準とする中心視野内に配置された光源から光が照射され、運転者のまぶたが開いている状態では、当該運転者の視軸を基準とする周辺視野のうち有効視野の外側の領域に配置されている光源から光を照射させるようにしている。これにより、運転者に対して、光による注意喚起を行うと共に光による眩惑を抑制することができる。

以上説明したように、請求項１に記載の発明に係る車両用覚醒システムは、運転者を覚醒させるために照射される光による運転者の眩惑を抑制することができる、という優れた効果を有する。

本実施形態に係る車両用覚醒システムが適用された車両のリクライニングシートの動作を示す概略的な側面図である。図１の部分拡大図であり、運転者のまぶたが開いている状態における車両用覚醒システムの制御について説明するための説明図である。図１の部分拡大図であり、運転者のまぶたが閉じている状態における車両用覚醒システムの制御について説明するための説明図である。（Ａ）は、図１のＡ−Ａ線に沿って切断したときの断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の変形例を示す断面図。本実施形態に係る車両用覚醒システムの制御装置のブロック図である。人の視野を説明するための説明図である。本実施形態に係る車両用覚醒システムの制御プログラムのフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る車両用覚醒システムについて説明する。なお、各図中に適宜示される矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、及び矢印Ｗは、それぞれ車両の前方向、上方向、車両幅方向を示している。

（車両用覚醒システムの構成）
図１に示されるように、本実施形態に係る車両用覚醒システム１０は、リクライニングシート１２を備えている。このリクライニングシート１２は、運転者Ｄが着座するシートクッション（図示省略）と、シートクッションの後端部に連結されシートクッションに着座している運転者Ｄの背部を支持するシートバック１４と、シートバック１４の上端部に連結され運転者Ｄの頭部を支持するヘッドレスト１６と、を含んで構成されている。

シートバック１４は、当該シートバック１４の下端部がシートクッションの後端部に回動可能に連結されており、車両幅方向に沿った図示しない軸部を中心にシートバック１４がシートクッションに対して回動可能とされている。また、シートバック１４には、リクライニング用モータ１８（図５参照）が配設されており、当該リクライニング用モータ１８が作動することによって、シートバック１４は、シートクッションに対して後傾位置と起立位置との間を回動するようになっている。

ここで、図５に示されるように、リクライニング用モータ１８は、車両用ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ；制御装置）２０に電気的に接続されている。この車両用ＥＣＵ２０には、ナビゲーションシステム２２が電気的に接続されており、運転者Ｄ（図１参照）によって予め設定された目標ルートに沿って当該ナビゲーションシステム２２により車両１１が目的地まで案内される。また、車両用ＥＣＵ２０には、自動運転ＥＣＵ２４が電気的に接続されており、車両１１は、当該車両１１のナビゲーションシステム２２によって取得された周辺情報と地図情報とに基づき当該目標ルートに沿って自立走行を可能としている。

ところで、図１に示されるように、車室内２６には、天井部２８の前端側、かつ非使用状態のサンバイザ３０の後方側に室内カメラ（撮像装置）３２が配設されている。室内カメラ３２は、車両用ＥＣＵ２０（図５参照）と電気的に接続されており、当該室内カメラ３２によって、運転者Ｄの顔の画像が撮像されるようになっている。運転者Ｄの顔の画像では、例えば、運転者Ｄの顔の向き、瞳の位置やまぶたが開いているか否か等、運転者Ｄの生体情報が分かるようになっている。なお、運転者Ｄの生体情報は左右それぞれの目について求められる。

ここで、運転者Ｄの生体情報について説明すると、例えば、運転者Ｄのまぶたが開いているか否か（閉じているか）によって運転者Ｄの覚醒の有無が分かる。すなわち、車両用ＥＣＵ２０（図５参照）において、運転者Ｄのまぶたが開いている状態では当該運転者Ｄは覚醒していると判断され、運転者Ｄのまぶたが閉じている状態では当該運転者Ｄは覚醒していない、つまり睡眠状態であると判断される。

また、本実施形態では、図１及び図４（Ａ）に示されるように、天井部２８における運転者Ｄの上方側には、例えば、ＬＥＤ等の複数の光源３４で構成された照射装置３５が設けられている。この照射装置３５では、複数の光源３４が車両前後方向に沿って線状に配列されており、照射装置３５は、運転者Ｄへ向かって下方側を照射可能としている。また、照射装置３５は、車両用ＥＣＵ２０（図５参照）と電気的に接続されており、当該車両用ＥＣＵ２０によって、複数ある光源３４のうち少なくとも一部の光源３４からの光を照射可能としている。

なお、図示はしないが、照射装置は、光源が車両前後方向に沿って線状に一列配列された構成だけでなく、車両幅方向に沿って複数列配列された構成であってもよいし、車両前後方向に沿って一列配列された光源が車両幅方向を長手とする矩形板状に形成された構成でもよい。また、照射装置において、車両幅方向に沿って光源が複数列配列されている場合、車両幅方向に隣接する光源同士は、車両前後方向の同じ位置に配置されてもよいし、車両前後方向でずれた位置に配置（いわゆる千鳥配置）されてもよい。

（車両用覚醒システムの作用・効果）
次に、本実施の形態に係る車両用覚醒システムの一例について、図１及び図５を参照して図７に示すフローチャートに従って説明する。

図７に示されるように、ステップ１００では、車両用ＥＣＵ２０によって、車両１１が自動運転中であるか否かの判断がなされる。ステップ１００において、車両用ＥＣＵ２０により、車両１１が自動運転中であると判断されると、ステップ１０２へ移行する。なお、ステップ１００では、車両１１が自動運転中であると判断されるまで繰り返し実行される。つまり、車両１１が手動運転の場合、このフローは実行されない。

次に、ステップ１０２では、車両用ＥＣＵ２０によって、車両１１において自動運転から手動運転に切り替えが必要であるか否かの判断が行われる。ここで、「自動運転から手動運転に切り替えが必要である」状態とは、例えば、ナビゲーションシステム２２によって取得された車両１１の周辺情報によって高速道路から一般道に降りる場合等が挙げられる。

このような場合、ステップ１０２において、車両用ＥＣＵ２０では、当該車両１１は自動運転から手動運転に切り替えが必要であると判断され、ステップ１０４へ移行する。なお、ステップ１０２では、車両１１において、自動運転から手動運転に切り替えが必要であると判断されるまで繰り返し実行される。

次に、ステップ１０４において、車両用ＥＣＵ２０では、室内カメラ３２により撮像された運転者Ｄの顔の画像から当該運転者Ｄのまぶたが開いているか否か（閉じているか）が判断される。ステップ１０４において、運転者Ｄのまぶたが閉じていると判断されると、ステップ１０６へ移行する。そして、ステップ１０６では、当該運転者Ｄの顔の画像から演算により運転者Ｄの視軸Ｐが求められ、当該視軸Ｐを基準とする中心視野Ｑ内に配置された光源３４Ａから光を照射させる。

ここで、一般に、人の視野は、図６に示されるように、中心視野Ｑと当該中心視野Ｑの外側の領域となる周辺視野Ｓとに大別することができる。中心視野Ｑは、対象となるものを明確に認識できる領域とされ、人の視軸（視線）を中心として、例えば左右、上下それぞれ約１〜２°の範囲とされる。一方、周辺視野Ｓは、対象となるものを明確に認識することはできないが、時間的に変化する視覚的な刺激、例えば明滅する光点又は運動物体は検知される領域とされ、視軸Ｐを中心として、例えば左右約１８０〜２００°、上下約１３０〜１５０°の範囲とされる。なお、この周辺視野Ｓのうち、明確には認識できないものの新たな対象を認識することができる効率が高く、また新たな対象へ瞳を移動させる効率が高い範囲が有効視野Ｒとされ、視軸Ｐを中心として、例えば左右、上下それぞれ約８〜１０°の範囲とされる。

したがって、ステップ１０６において、図３に示されるように、まぶたが閉じていると判断された運転者Ｄにおいて、当該運転者Ｄの視軸Ｐを基準とする中心視野Ｑ内に配置された光源３４Ａから光を照射させると、当該運転者Ｄにとっては強い刺激となり、運転者Ｄの覚醒を誘導することができる。

なお、ステップ１０６では、当該運転者Ｄの視軸Ｐを基準とする中心視野Ｑ内に配置された光源３４Ａから光が照射されるようになっているが、光を照射する光源は当該光源３４Ａに限るものではない。例えば、この光源３４Ａを含み、まぶたが閉じていると判断された運転者Ｄの視軸Ｐを基準として有効視野Ｒとなる領域に配置されている光源３４Ｂからも光を照射させるようにしてもよい。この場合、例えば、当該運転者Ｄの視軸Ｐを基準として有効視野Ｒとされる約８°ずらした位置に配置された光源３４Ｃを含み、当該有効視野Ｒ内に配置された光源３４Ｂからも光が照射される。また、これ以外にも、運転者Ｄの顔を照射する全ての光源３４から照射させるようにしてもよい。

一方、ステップ１０４において、図２に示されるように、運転者Ｄのまぶたが開いていると判断されると、ステップ１０８へ移行する。ステップ１０８では、当該運転者Ｄの顔の画像から演算により運転者Ｄの視軸Ｐが求められ、当該視軸Ｐを基準とする周辺視野Ｓのうち有効視野Ｒの外側となる領域Ｓ’に配置されている光源３４から光を照射させる。すなわち、ここでは、視軸Ｐを基準として有効視野Ｒとされる約８°ずらした位置に配置された光源３４Ｃよりも外側の領域Ｓ’に配置された光源３４Ｅ、３４Ｆから光が照射される。

そして、ステップ１１０では、リクライニング用モータ１８が作動する。このリクライニング用モータ１８の作動により、リクライニングシート１２は傾倒状態から起立状態へ回動する。これにより、例えば、睡眠状態にある運転者Ｄはリクライニングシート１２の起立によっても覚醒が誘導される。

ここで、リクライニングシート１２は車両幅方向に沿った軸を中心に揺動するため、リクライニングシート１２が起立する方向へ回動すると、運転者Ｄの顔の位置は車両前方側へ向かって移動することになる。このため、ステップ１１２では、リクライニング用モータ１８が作動中であるか否かが判断され、ステップ１１２において、リクライニング用モータ１８が作動中であると判断されると、ステップ１０４へ戻り、リクライニングシート１２の移動に連動して運転者Ｄのまぶたが開いているか否かが判断される。すなわち、リクライニングシート１２の移動中は、ステップ１０４からステップ１１２のルーティンが繰り返し実行されることになる。

このため、ステップ１１２において、リクライニング用モータ１８が作動していない、つまり、リクライニング用モータ１８の作動が停止していると判断されると、次のステップ１１４へ移行する。

そして、ステップ１１４では、運転者Ｄのまぶたが所定時間開いているか否かが判断される。ステップ１１４は、運転者Ｄが確実に覚醒したか否かを判断するものであり、ステップ１１４において、運転者Ｄのまぶたが所定時間開いていると判断されると、運転者Ｄは確実に覚醒していると判断される。このため、ステップ１１４において、運転者Ｄのまぶたが所定時間開いていると判断されると、ステップ１１６へ移行し、光源３４からの照射は終了する。なお、ステップ１１４では、運転者Ｄのまぶたが所定時間開いていると判断されるまで繰り返し実行される。また、ステップ１１６については必ずしも必要ではなく、手動により光源３４のスイッチがＯＦＦにされることでフローが終了するようにしてもよい。

以上のように、本実施形態では、自動運転から手動運転に切り替わる際に、以上のフローにより運転者Ｄを覚醒させ、又は運転者Ｄに対して注意喚起がなされる。

ところで、本実施形態では、図１に示されるように、光源３４は車室内２６の天井部２８に車両前後方向に沿って複数配置されており、当該光源３４によって運転者Ｄへ光が照射可能とされ、運転者Ｄの覚醒状態に応じて照射する光源３４の位置が変えられるようになっている。

例えば、図示はしないが、運転者のまぶたが閉じている状態では、運転者の視軸を基準とする中心視野内に配置された光源から光が照射されることによって、運転者は強い刺激を受け、当該運転者の覚醒を誘導することができる。その一方で、運転者のまぶたが開いている状態で視軸を基準とする中心視野内に配置された光源から光が照射されると、当該光は運転者の瞳側へ向かって照射されるため、この光によって運転者は眩惑する可能性がある。

これに対して、本実施形態では、図２に示されるように、運転者Ｄのまぶたが閉じている状態では、当該運転者Ｄの視軸Ｐを基準とする中心視野Ｑ内に配置された光源３４Ａから光が照射されるようにし、図３に示されるように、運転者Ｄのまぶたが開いている状態では、当該運転者Ｄの視軸Ｐを基準として周辺視野Ｓとされる領域のうち有効視野Ｒの外側となる領域Ｓ’に配置されている光源３４Ｅ、３４Ｆを照射させるようにしている。つまり、運転者Ｄの覚醒状態に応じて当該運転者Ｄに照射する光源３４の位置が変わるようになっている。これにより、本実施形態によれば、運転者Ｄに対して、光による注意喚起を行うと共に光による眩惑を抑制することができる。

また、本実施形態では、光源３４が車室内２６の天井部２８に車両前後方向に沿って複数配置されている。このため、運転者Ｄの姿勢に拘わらず、つまりリクライニングシート１２の傾倒角度に関係なく、運転者Ｄの視軸Ｐを基準として当該運転者Ｄの覚醒状態に応じて選択された光源３４から光を照射させることができる。

したがって、運転者Ｄの姿勢に拘わらず、当該運転者Ｄが眩惑することなく運転者Ｄにとって覚醒するのに十分な光量が照射され、自動運転からスムーズに手動運転を開始することが可能となる。

なお、本実施形態では、天井部２８における運転者Ｄの上方側に照射装置３５が設けられている。このため、天井部２８において、図４（Ｂ）に示されるように、サンルーフ３６が設けられている場合は、運転者Ｄの上方側に照射装置３５を配置することはできないので、当該サンルーフ３６の車両幅方向の外側に照射装置３５は配設されることとなる。

また、本実施形態では、自動運転可能な車両１１について説明したが、当該車両１１は必ずしも自動運転可能である必要はない。仮に車両が手動運転の場合、図７のフローチャートでは、例えば、ステップ１０４からこのフローが開始され、ステップ１１０及びステップ１１２の動作はなくなる。

さらに、ここでは、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０車両用覚醒システム
１１車両
１２リクライニングシート（シート）
２０車両用ＥＣＵ（制御装置）
２６車室内
２８天井部
３２室内カメラ（撮像装置）
３４光源
３５照射装置
Ｄ運転者
Ｐ視軸（運転者の視軸）
Ｑ中心視野
Ｒ有効視野
Ｓ周辺視野

Claims

リクライニング可能なシートに着座した運転者の顔の画像を撮像する撮像装置と、
車室内の天井部において車両前後方向に沿って配置された複数の光源で構成され、前記運転者の顔へ光を照射可能とする照射装置と、
前記撮像装置及び前記照射装置と電気的に接続され、前記撮像装置によって撮像された画像から演算により前記運転者の視軸を求める制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記撮像装置で撮像された運転者の顔の画像から前記運転者のまぶたが閉じていると判断すると、前記照射装置を構成する前記複数の光源のうち当該運転者の視軸を基準とする中心視野内に配置されている光源から光を照射させるように制御され、前記画像から前記運転者のまぶたが開いていると判断すると、前記複数の光源のうち当該運転者の視軸を基準とする周辺視野のうち有効視野の外側の領域に配置されている光源から光を照射させるように制御されている車両用覚醒システム。