JP2004274154A

JP2004274154A - 車両用乗員保護装置

Info

Publication number: JP2004274154A
Application number: JP2003058759A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Goto; 友幸後藤; Hisanaga Matsuoka; 久永松岡; Yukihiro Saito; 往広斉藤
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】美観低下性及び乗員ストレス回避性に優れ、かつ、乗員の位置検出性に優れた乗員撮像系を有する車両用乗員保護装置を提供すること。
【解決手段】それぞれ近赤外発光手段であるマップＬＥＤ２ａをマップランプ３に、ルームＬＥＤ２ｂをルームランプ２に、ピラーＬＥＤ２ｃをピラー近傍のスピーカー６に内蔵し、エリアイメージセンサ１をマップランプ３に内蔵する。これにより、美観性が向上し、乗員の邪魔にならず、乗員の頭部位置確認性に優れた撮像系を有する車両用乗員保護装置とすることができる。
【選択図】図１１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、車両用乗員保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１は、車両に装備されて座席に着座する乗員を撮像するエリアイメージセンサ（単に撮像装置ともいう）と、乗員に赤外線を照明光として照射する照明手段とを備える撮影装置において、乗員に当たる外光中の赤外線成分を減衰させる外光遮蔽手段と、乗員と撮影装置との間に配置されて乗員から反射した赤外線を透過し、乗員から反射した外光中の可視光線成分をカットする照明光透過手段とを装備した車両用の撮影装置を提案している。
【０００３】
この発明によれば、運転者に外光中の可視光線成分が照射されるのを許可することにより、運転者が外部を良好に視認することができ、かつ、可能とすることにより）、エリアイメージセンサへは赤外線である反射照明光しか入射しないようにすることにより、外光変化による撮像画像の変化を低減している。
【０００４】
【特許文献１】特許第３１１９０３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した公報の撮像式乗員位置検出方式では、撮像装置を乗員の前面を撮像するようにフロントパネルに配置しているために、フロントパネルに他のメータなどを配置しにくくなるという問題があり、また、ハンドルを回したり、乗員が手を挙げたすると撮像装置がハンドルや手を撮像して乗員の頭部を良好に撮像できないという問題があった。更に、エアバッグなどの制御においては乗員の前後方向位置の検出が重要であるにもかかわらず、乗員をその前方から撮像するため乗員の前後方向の位置変化を判別しにくいという問題があった。
【０００６】
その他、照明装置としてのＬＥＤを撮像装置に近接する位置に配置しているので、上記と同様にハンドルや乗員の手により乗員にその影が生じるという問題が生じた。また、被写体のうち照明装置に近い部分ではハーレーションが生じやすく、照明装置から遠い部分では照度不足が生じやすいという問題があった。更に、撮像装置と照明装置との近接により、画像に陰影が不足し、画像特徴検出において重要な輪郭検出がしにくいという問題があった。
【０００７】
撮像装置を適切な位置に配置し、かつ、照明装置を乗員周囲の適切な位置に複数配置すれば上記の問題と改善することができと考えられるが、車室内の乗員撮像においては、このような乗員撮像系が目立つたり、邪魔となったりすることは美観上又は使い勝手上又は乗員にストレスを与えないために、これら撮像装置や照明装置が目立たないことが非常に重要であるため、これら撮像装置や照明装置の取り付けが簡単ではなかった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、美観低下性及び乗員ストレス回避性に優れ、かつ、乗員の位置検出性に優れた乗員撮像系を有する車両用乗員保護装置を提供することをその目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用乗員保護装置は、車両に装備されて前部座席に着座する乗員の少なくとも近赤外線像を撮像する二次元固体撮像装置と、少なくとも前記乗員の照度が基準レベル未満の場合に前記乗員を近赤外光により照明する赤外光照明部と、前記二次元固体撮像装置から出力される画像に基づいて乗員の着座の有無、および、乗員の頭部が前記二次元固体撮像装置の二次元撮像領域のうちの所定の範囲にあるかどうかを判定する乗員確認部と、車両衝突時に作動して前記乗員を保護する乗員保護装置と、前記乗員確認部により検出された前記乗員の有無およびその頭部の位置に基づいて前記乗員保護装置の作動を制御する制御部とを備えることを特徴としている。
【００１０】
すなわち、この発明の車両用乗員保護装置は、乗員確認近赤外光により照明される乗員の撮像結果により判定した乗員の着座の有無、および、乗員の頭部位置に基づいて乗員保護装置（たとえばエアバッグ）を制御するので、乗員保護装置が無駄に展開したり、又は不適切な展開モードで駆動されたりするのを防止することができる。
【００１１】
好適な態様において、二次元固体撮像装置は、座席の斜め前方に配置される。このようにすれば、乗員保護装置の駆動制御（特にエアバッグの展開制御）において重要な乗員の頭部の前後方向の位置判定を良好に行うことができるとともに、その左右方向及び上下方向における位置判定も良好に行うことができるので、乗員保護装置制御用の乗員（特にその頭部）位置検出において特に有効である。また、二次元固体撮像装置が上方特に好適にはルーフに配置されるために、乗員が新聞や雑誌を読んでいたり、膝の上に荷物を持っていたりした場合でもしても確実に乗員頭部を撮像することができ、ハンドルやそれを操舵する乗員の手が邪魔になることがない。
【００１２】
好適な態様において、前記二次元固体撮像装置は、前記前部座席のルーフに固定されて前記前部座席に着座する乗員近傍を可視光照明するランプ装置に内蔵されている。このようにすれば、乗員は二次元固体撮像装置をランプとして認識するために乗員に与える心理的ストレスがほとんど生じず、また、美観を低下させたり、乗員の動作により二次元固体撮像装置の光軸がずれたりすることもない。更にそのうえ、ランプ装置の配線系と二次元固体撮像装置の配線系を一体化することができるので、配線も簡素となる。
【００１３】
好適な態様において、前記ランプ装置は、車両の左右方向中央部にてルーフ上方かつ座席前方に配置されるマップランプである。このようにすれば、二次元固体撮像装置は美観低下を抑止しつつ乗員をその斜め前方かつ上方から乗員を撮像することができ、乗員前方配置の撮像装置に比較して乗員の位置（前後方向位置、左右方向位置及び上下方向位置）を良好に検出することができる。また、乗員側方配置の撮像装置に比較して目立たない取り付けを行うことができるとともに乗員の左右方向の位置確認が容易となる。
【００１４】
好適な態様において、前記赤外光照明部は、前記マップランプに内蔵又は一体化されているので、乗員が新聞や雑誌を読んでいたり、膝の上に荷物を持っていたりした場合でもしても確実に乗員頭部を照明することができ、ハンドルやそれを操舵する乗員の手の影が乗員頭部に生じることがない。また、乗員は赤外光照明部をランプとして認識するために乗員に与える心理的ストレスがほとんど生じず、また、美観を低下させたり、乗員の動作により赤外光照明部の照射方向の光軸がずれたりすることもない。更にそのうえ、赤外光照明部の配線系とランプ装置の配線系と二次元固体撮像装置の配線系を一体化することができるので、配線も簡素となる。更に、美観低下を抑止しつつ乗員をその斜め前方かつ上方から照明することができる。
【００１５】
好適な態様において、前記赤外光照明部をなす発光ダイオードと、前記二次元固体撮像装置とは、一体化されているため、装置を小型化し、共通ケーブル化などにより配線も簡素とすることができる。なお、この一体化は両者を共通のベース板に配置することにより実施することができる。また、発光ダイオードと二次元固体撮像装置との前面に共通の可視光遮断、赤外線透過フィルタを配置することもできる。
【００１６】
好適な態様において、前記赤外光照明部は更に、前部ピラー又はその近傍に固定されている。このようにすれば、乗員を前方斜め右と前方斜め左とから照明することができるので、マップランプ側のＬＥＤから遠い乗員部分を少ない光量で十分に照明することができため、ハーレーションの発生を抑止しつつ照度不足を防止することができる。更に、このピラー側の照明光は二次元固体撮像装置からみて略直角方向となるので、二次元固体撮像装置は乗員の頭部輪郭や顔の各部の輪郭を影を伴って良好に判別することができる。
【００１７】
好適な態様において、前記赤外光照明部は更に、車両左右方向中央部にてルーフ上方かつ座席横に配置されるルーフランプに内蔵されているので、更に、良好な照明を実現することができる。
【００１８】
好適な態様において、前記赤外光照明部は、互いに異なる方向から前記乗員を照明する複数の発光部を有する。このようにすれば、既述したように、ハーレーションを防止しつつ全体として少ない照明光量にて照度不足を防止することができる。
【００１９】
好適な態様において、前記複数の発光部は、前記二次元固体撮像装置のフレーム期間ごとに別々に発光し、前記二次元固体撮像装置は、前記各フレーム期間の撮像画像に基づいて乗員の有無及び頭部位置を判定する。
【００２０】
すなわち、この態様では、第一のフレーム画像撮像期間に第一の発光部を発光させ、第二のフレーム画像撮像期間に第二の発光部を発光させる。更に多くの発光部をもつ場合には更に異なる照明パターン下でのフレーム画像取得も可能である。このようにすれば、撮像装置と異なる位置に配置された発光部は、発光部から遠ざかる方向へ影を作るので、乗員の輪郭を容易に抽出することができ、乗員やその頭部の抽出が容易となる。
【００２１】
二次元固体撮像装置としては、シリコンＣＣＤエリアイメージセンサやＣＭＯＳエリアイメージセンサが好適である。照明装置としては、近赤外光を出力するＬＥＤが好適である。これら二次元固体撮像装置や照明装置は赤外線透過、可視光線カットフィルタとともに用いることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の車両用乗員保護装置の好適実施例を以下に説明する。
【００２３】
この実施例の車両用乗員保護装置の全体構成を図１３に示すブロック図により説明する。
【００２４】
１００は画像撮影手段（二次元固体撮像装置１）、１０１は画像処理手段（乗員確認部）、１０２はエアバッグ展開制御手段（制御部）、１０３は発光手段（マップＬＥＤ２ａ、ルームＬＥＤ２ｂ、ピラーＬＥＤ２ｃ）、１０４はエアバッグ（乗員保護装置）である。画像撮影手段は一定のフレーム周期で助手席を撮像してフレーム画像が一定周期を画像処理手段に出力し、画像処理手段１０１はそれを処理して乗員の有無及び頭部の位置を決定し、それをエアバッグ展開手段１０２に出力する。発光手段は常時又は画像撮像周期に同期して外部近赤外光照度が一定レベル以下の場合に常時又は画像撮像周期に同期して発光する。エアバッグ展開手段１０２は、決定された乗員の有無及び頭部位置に基づいて、衝突発生時におけるエアバッグ展開パターンを決定する。
【００２５】
この車両用乗員保護装置のうちの撮像系を図１〜図３を参照して説明する。
【００２６】
１は二次元固体撮像装置、２はルームランプ、３はマップランプ、２ａはマップランプ３内に設けられた近赤外光を発光するＬＥＤ（以下、マップＬＥＤもいう）、２ｂはルームランプ２内に設けられた近赤外光を発光するＬＥＤ（以下、ルームＬＥＤともいう）、２ｃは助手席側前部ピラー最上部に設けられた発光部（以下、ピラーＬＥＤともいう）である。二次元固体撮像装置１は、マップランプ３に内蔵されたＣＣＤ型カメラであって、助手席を撮像している。ルームランプ２は、車両の左右方向中央部かつ助手席よりも少し後方に位置してルーフに固定され、マップランプ３は、車両の左右方向中央部かつ助手席よりも前方に位置してルーフに固定され、更に正確に言えばルーフのほぼ前端部に固定されている。
【００２７】
マップＬＥＤ２ａ、ルームＬＥＤ２ｂ、ピラーＬＥＤ２ｃは、それぞれ複数の照射方向が異なる複数のＬＥＤを有しており、各ＬＥＤは撮像すべき助手席に着座する乗員の所定範囲に向けて照射される。図３を参照して更に正確に言えば、マップＬＥＤ２ａは助手席の前方へ向けて広範囲に照射される。これは乗員姿勢が前傾した場合を考慮したものである。ルームＬＥＤ２ｂは正常姿勢で着座する乗員の頭部を照明する。これにより、乗員が正常姿勢を取ることにより頭部がマップＬＥＤ２ａからかなり離れ、マップＬＥＤ２ａによる頭部照度が不足するのを防止することができる。ピラーＬＥＤ２ｃはマップＬＥＤ２ａと同様に広範囲に照射を行う。
【００２８】
この実施例によれば、二次元固体撮像装置１が、座席の斜め前方に配置されているので、乗員の頭部の前後方向の位置判定を良好に行うことができる。つまり、乗員の頭部が助手席の背もたれにくっついている状態から前方に移動すると、それは二次元固体撮像装置１の撮像画面中にて左右に移動することになるので、容易に判定することができる。また、頭部が前方へ移動すると、頭部と二次元固体撮像装置１との間の距離が減少するために撮像画面中の頭部の占有領域が拡大するので更に合わせて前後方向への移動を検出することができる。なお、頭部が二次元固体撮像装置１に近づく方向に斜め前方に移動する場合には、頭部画像領域はそのまま（左右移動をともなわずに）拡大するので、それを分別することができる。また、頭部の上下方向への移動はそのまま頭部画像領域の上下を招くので、容易に検出することができる。更に、頭部が二次元固体撮像装置１から遠ざかる方向に左右方向に移動する場合には、二次元固体撮像装置１の撮像画面中において頭部が前方移動と同じ向きに移動するにも関わらず頭部画像領域が撮像画面に占める割合は減少するのでそれを検出することができる。逆に、頭部が二次元固体撮像装置１へ近づく向きに左右方向へ移動する場合には、二次元固体撮像装置１の撮像画面中において頭部が後方移動と同じ向きに移動するにも関わらず頭部画像領域が撮像画面に占める割合は増大するのでそれを検出することができる。更に、この照明、撮像方式によれば、乗員が新聞や雑誌を読んでいたり、膝の上に荷物を持っていたりした場合でもしても確実に乗員頭部を撮像することができ、ハンドルやそれを操舵する乗員の手が邪魔になることがない。
【００２９】
また、この実施例によれば、助手席の周囲に位置して、各発光部を互いに略９０度離れて配置することができるので、二次元固体撮像装置１から離れた部位の不足光量をハーレーションを生じることなく互いに補うことができるとともに、被撮像対象の輪郭検出において重要な影を適度に作成することができる。
【００３０】
また、この実施例によれば、二次元固体撮像装置１とマップＬＥＤ２ａとがマップランプ３に内蔵され、ルームＬＥＤ２ｂがルームランプ２に内蔵されているので、乗員に与える心理的ストレスがほとんど生じず、また、美観を低下させたり、撮像装置やランプの光軸がずれたりすることもなく、配線も容易となる。更に、前部ピラーに固定されたピラーＬＥＤ２ｃも比較的目立たない位置に配置されるために、美観低下を抑止し、乗員の邪魔になることも少ない。
【００３１】
（変形態様１）
図４〜図６を参照して変形態様を説明する。
【００３２】
この変形態様は、図１〜図３に示すピラーＬＥＤ２ｃの代わりに、車両左右方向中央部にてダッシュボード５上にＬＥＤ（フロントＬＥＤと称するものとする）２ｄを配置した点を特徴としている。このフロントＬＥＤ２ｄの照射領域を図６に示す。このフロントＬＥＤ２ｄは助手席前方を照射する。なお、フロントＬＥＤ２ｄはダッシュボード５上に置いて、更に二次元固体撮像装置１から遠い位置に配置してもよい。
【００３３】
（変形態様２）
図７〜図９を参照して変形態様を説明する。
【００３４】
この変形態様は、図１〜図３に示すピラーＬＥＤ２ｃを省略し、更に、マップＬＥＤ２ａとルームＬＥＤ２ｂとが運転席側に照射し、二次元固体撮像装置１が運転席を撮像するようにしたものである。
【００３５】
（変形態様３）
図１０〜図１２を参照して変形態様を説明する。
【００３６】
この変形態様は、図１〜図３に示すピラーＬＥＤ２ｃを前部ピラー４の基部近傍に配置したスピーカ６内に配置したものである。このようにすれば、遮蔽が難しいピラーＬＥＤ２ｃを良好に隠すことができる。ただし、このスピーカ６の前面のうちピラーＬＥＤ２ｃの前面領域には赤外線透過材が配置されるか、又はメッシュが配置されている。
【００３７】
（変形態様４）
複数ランプを互いに離れて配置することの利点を図１４に示すフローチャートにより説明する。
【００３８】
まず、第１ランプとしてのマップＬＥＤ２ａを所定期間点灯させ（Ｓ２００）、その間に撮像したフレーム画像を二値化し、輪郭線を抽出する（Ｓ２０２）。次に、第２ランプとしてのピラーＬＥＤ２ｃを所定期間点灯させ（Ｓ２０４）、その間に撮像したフレーム画像を二値化し、輪郭線を抽出する（Ｓ２０６）。なお、ルームＬＥＤ２ｂは常時点灯しておくものとする。
【００３９】
次に、これら輪郭線を空間的に加算して合成線画像を作成し、それに基づいて、乗員の有無や頭部の形状を抽出し、更に撮像画面中の頭部の位置から頭部位置を決定し、それをエアバッグ展開制御手段に出力する。
【００４０】
（変形態様５）
二次元固体撮像装置１とマップＬＥＤ２ａとを一体化した例を図１５に示す。
【００４１】
回路基板３００には二次元固体撮像装置１及び複数のマップＬＥＤ２ａが固定され、回路基板３００に配線されている。回路基板３００は図示しないコネクタを有し、このコネクタにケーブル側のコネクタを装着することにより配線が完成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用乗員保護装置の撮像系を示す実施例を示す模式斜視図である。
【図２】図１のＡ矢視模式側面図である。
【図３】図１の模式平面図である。
【図４】変形態様１の撮像系を示す実施例を示す模式斜視図である。
【図５】図４のＡ矢視模式側面図である。
【図６】図５の模式平面図である。
【図７】変形態様２の撮像系を示す実施例を示す模式斜視図である。
【図８】図７のＡ矢視模式側面図である。
【図９】図７の模式平面図である。
【図１０】変形態様３の撮像系を示す実施例を示す模式斜視図である。
【図１１】図１０のＡ矢視模式側面図である。
【図１２】図１０の部分拡大側面図である。
【図１３】本発明の車両用乗員保護装置を示すブロック図である。
【図１４】変形態様４を示すフローチャートである。
【図１５】変形態様５を示すカメラ・ランプ装置を示す模式側面図である。
【符号の説明】
１００画像撮影手段（二次元固体撮像装置）、
１０１画像処理手段（乗員確認部）、
１０２エアバッグ展開制御手段（制御部）、
１０３発光手段、
１０４エアバッグ（乗員保護装置）、
２ａマップＬＥＤ
２ｂルームＬＥＤ
２ｃピラーＬＥＤ

Claims

車両に装備されて前部座席に着座する乗員の少なくとも近赤外線像を撮像する二次元固体撮像装置と、
少なくとも前記乗員の照度が基準レベル未満の場合に前記乗員を近赤外光により照明する赤外光照明部と、
前記二次元固体撮像装置から出力される画像に基づいて乗員の着座の有無、および、乗員の頭部が前記二次元固体撮像装置の二次元撮像領域のうちの所定の範囲にあるかどうかを判定する乗員確認部と、
車両衝突時に作動して前記乗員を保護する乗員保護装置と、
前記乗員確認部により検出された前記乗員の有無およびその頭部の位置に基づいて前記乗員保護装置の作動を制御する制御部とを備えることを特徴とする車両用乗員保護装置。
請求項１記載の車両用乗員保護装置において、
前記二次元固体撮像装置は、
前記前部座席の斜め前方かつ上方に配置されている車両用乗員保護装置。
請求項２記載の車両用乗員保護装置において、
前記二次元固体撮像装置は、
前記前部座席のルーフに固定されて前記前部座席に着座する乗員近傍を可視光照明するランプ装置に内蔵されている車両用乗員保護装置。
請求項３記載の車両用乗員保護装置において、
前記ランプ装置は、車両の左右方向中央部にてルーフ上方かつ座席前方に配置されるマップランプである車両用乗員保護装置。
請求項４記載の車両用乗員保護装置において、
前記赤外光照明部は、前記マップランプに内蔵又は一体化されている車両用乗員保護装置。
請求項１乃至５のいずれか記載の車両用乗員保護装置において、
前記赤外光照明部をなす発光ダイオードと、前記二次元固体撮像装置とは、一体化されている車両用乗員保護装置。
請求項５記載の車両用乗員保護装置において、
前記赤外光照明部は更に、前部ピラー又はその近傍に固定されている車両用乗員保護装置。
請求項５又は７記載の車両用乗員保護装置において、
前記赤外光照明部は更に、車両左右方向中央部にてルーフ上方かつ座席横に配置されるルーフランプに内蔵されている車両用乗員保護装置。
請求項２記載の車両用乗員保護装置において、
前記赤外光照明部は、
互いに異なる方向から前記乗員を照明する複数の発光部を有することを特徴とする車両用乗員保護装置。
請求項９記載の車両用乗員保護装置において、
前記複数の発光部は、前記二次元固体撮像装置のフレーム期間ごとに別々に発光し、
前記二次元固体撮像装置は、前記各フレーム期間の撮像画像に基づいて乗員の有無及び頭部位置を判定することを特徴とする車両用乗員保護装置。