JP2010179817A - 車両用防眩装置 - Google Patents

Abstract

【課題】眩惑状態ではない場合に不必要に遮光することなく、運転者が眩惑を感じる場合にのみ遮光することが可能な車両用防眩装置を提供する。
【解決手段】
車両用防眩装置６は、運転者の目を撮像する撮像手段１と、撮像手段１の出力画像から運転者の瞳孔の位置および領域を検出する瞳孔検出手段２と、瞳孔検出手段２が検出した瞳孔およびその周辺の眼球からの反射光の位置を検出する反射光検出手段３と、眩惑を引起す光源からの入射光を遮光または減衰させる遮光手段５と、検出された瞳孔の位置および領域と反射光の位置とに基づいて遮光手段５を制御する制御手段４とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用防眩装置、特に、運転者の瞳孔に入射する眩光を検出し、遮光または減光する車両用防眩装置に関する。

従来、車両等の運転者の目に入射する眩光を自動的に検出し、遮蔽または減衰させる防眩装置として、眩光の発生源である太陽と運転者の瞳孔の位置を結んだ直線上に遮光物を置くように構成したものが知られている（特許文献１参照）。

また、運転者の目の位置を検出し、検出された目の位置の明るさ（眼球の周囲の明るさ）から眩惑状態を判断するように構成した車両用減光装置が知られている（特許文献２参照）。

特開２００７−１５３１３５号公報 特開２００７−７６３９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の防眩装置は、眩光の発生源である太陽の位置情報を求めるために、時刻および車両の位置、車両の向きなどの情報を必要とし、このためにＧＰＳアンテナや、方位センサを備えなければならず、構造が複雑になるという問題がある。

また、特許文献２に記載の車両用減光装置は、眩光の光源に関する情報は必要としないが、運転者の目の位置の明るさで眩惑状態かどうか判断するため、眩惑状態ではない場合にも減光してしまうという問題があった。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、車内に設置した撮像手段から得られた画像情報のみで、眩惑状態を的確に判断して光源からの眩光を遮断または減衰できる車両用防眩装置を提供することを目的とするものである。

本発明の車両用防眩装置は、車両の運転者の視界の中で眩惑を引起す光源から、運転者の目への入射光を遮光または減衰させる遮光手段と、運転者の少なくとも目を撮像する少なくとも１台の撮像手段と、撮像手段により撮像された画像を解析し、運転者の目の瞳孔に入射する入射光がある場合には、入射光を遮光または減衰させるように、遮光手段を制御する画像解析制御手段とを備えることを特徴としている。

画像解析制御手段は、撮像手段により撮像された画像を解析する際に、入射光が運転者の瞳孔の上で反射した反射光がある場合に、運転者は眩惑状態にあると判断する。

以上の構成により、運転者が眩惑を感じる場合にのみ、遮光するように制御することができる。

また、撮像手段は、光源の方向と一致する方向に設置するのが好適である。この構成により、運転者の眼球に入射光があるか否かを正確に判断することができる。

さらに、撮像手段が複数台設置されている場合には、複数台の撮像手段により撮像された画像を解析して、運転者の顔の向きを検出する顔向き検出手段と、検出された顔の向きによって、顔の正面を撮像している１台の撮像手段を選択する選択手段とをさらに備えるのが好適である。この構成により、運転者の顔の向きに応じて、眩惑を感じる状態かどうかを判断することができる。

本発明の防眩装置によれば、撮像手段により撮像された運転者の目の画像を解析し、運転者の瞳孔に入射する入射光のみを遮光または減衰させるので、少ない情報に基づいて、眩惑状態ではない場合に不必要に入射光を遮光または減衰することなく、運転者が眩惑を感じる場合にのみ遮光または減衰することができる。

第１の実施例における車両用防眩装置の概略ブロック図である。 防眩装置が車両に設けられた状態を示す図である。 第１の実施例における入射光を説明する模式図である。 眼球上への風景の映り込みを説明する図であり、（Ａ）は風景を、（Ｂ）は風景の目への映り込みを示している。 運転者の眼球の撮像画面を示す図である。 運転者の眼球からの光の反射を説明する図である。 ウィンドシールドまたはミラーの遮光部位を説明する図である。 第２の実施例における車両用防眩装置の概略ブロック図である。 第２の実施例の車両用防眩装置の動作を説明する図であり、（Ａ）は運転者が前方を注視している場合を、（Ｂ）は運転者がサイドミラーを注視している場合を示す図である。 図９の車両用防眩装置の変形例の概略ブロック図である。

以下、本発明の車両用防眩装置の実施例について、図面を参照して説明する。

（第１の実施例）
図１に示すように、本発明の第１の実施例における車両用防眩装置６は、運転者の目を撮像する撮像手段１と、撮像手段１の出力画像から運転者の瞳孔の位置および領域を検出する瞳孔検出手段２と、瞳孔検出手段２が検出した瞳孔およびその周辺の眼球からの反射光の位置を検出する反射光検出手段３と、眩惑を引起す光源からの入射光を遮光または減衰させる遮光手段５と、検出された瞳孔の位置および領域と反射光の位置とに基づいて遮光手段５を制御する制御手段４とを備えている。

遮光手段５は、車両のウィンドシールドやミラーの表面に設けられ、ウィンドシールドまたはミラーの特定の部位だけを遮光または減衰することができるものであり、例えば調光ガラスで構成される。調光ガラスは、液晶シートがガラス板で挟まれており、電気的制御手段により液晶シートの任意部位の透過率を変えることができるものであり、透明から光を完全に遮断するまで調整することができる。

撮像手段１は、例えばＣＣＤカメラ（以下、単にカメラという）で構成される。カメラ１で撮像された画像は、瞳孔検出手段２、反射光検出手段３、および制御手段４を構成する画像解析制御装置（ＣＰＵ）７に入力される。このようなカメラ１およびＣＰＵ７は、車内に設置される。カメラ１およびＣＰＵ７が、車内に搭載された状態を、図２に示す。ウィンドシールド８の内面に、遮光手段、例えば調光ガラス９が張合わされている。また、図示しないが、ルームミラー，サイドミラーの表面にも調光ガラスが張合わされている。

車両の運転者に眩惑を引起す入射光には、図３に示すように、車両の前方から運転者１０の目に入射する光１１、後方からの光１４がルームミラー１３で反射して運転者１０の目に入射する光、車両の後方または側方からの光１５がサイドミラー１２で反射して運転者１０の目に入射する光などがある。

このとき、運転者が入射光により眩惑を感じる状態か否かは、運転者の目の網膜に入射光が届くか否かで決る。網膜に入射光が届くには、瞳孔を通過しなければならない。

ところで、運転者の眼球は涙で覆われているため、入射光の一部を反射する。例えば、図４（Ａ）に示すように、太陽２０と雲２１と建物２２とを含む晴れた日の車外の風景がある場合に、この風景が眼球上で反射すると、図４（Ｂ）に示すように、太陽や雲などの風景が運転者の目に映りこむ。図中、２３は瞳を、２４は瞳孔を示している。また、２５は目に映りこんだ太陽を、２６は目に映りこんだ雲を示している。

眩惑を引起す強力な光源（例えば、上記した太陽）がある場合、光源から眼球への入射光は眼球上で反射される。眼球の角膜は球体の一部であるため、入射した光は特定の方向に強く反射される。

このような反射光をカメラ１が捉えた場合には、カメラ１の撮像画面には、図５に示すように、運転者の眼球３０の上に反射光に基づく明るい点（輝点）３３が現れている。輝点３３の位置は、眼球上での反射光の位置に相当している。眼球上での反射光の位置は、眼球上での入射光の位置でもある。このことは、カメラ１が撮像した画像から、入射光の位置と目の瞳孔の位置との関係が分かることを意味している。

運転者は網膜に入射光が届くことで眩惑を感じるが、虹彩や白目の部分に入射光があたっても眩惑を感じることはない。従って、眼球３０上での反射光、すなわち画面上での輝点３３が、瞳孔２４と少なくとも部分的に重なっていれば、入射光は瞳孔を通過して網膜まで届いており、運転者が眩惑状態にあると判断できる。瞳孔の大きさは、状況に応じて拡大したり縮小したりするので、入射光が瞳孔を通過したか否かは、瞳孔の開き具合、すなわち瞳孔の領域を撮像された画像から判断することが必要となる。

瞳孔検出手段２は、瞳孔の位置および領域を検出するものであり、このような機能は、例えばＣＰＵ７に格納された画像解析プログラムで実現される。

反射光検出手段３は、瞳孔検出手段２で検出された瞳孔およびその周辺領域での反射光の存在を検出するものであり、例えば、撮像された画像上で所定輝度以上の輝点があれば、反射光があると判断され、その位置が検出される。このような機能は、例えばＣＰＵ７に格納された画像解析プログラムで実現される。

瞳孔検出手段２および反射光検出手段３からの情報は、制御手段４に入力される。制御手段４は、瞳孔の位置および領域と、反射光の位置とに基づいて、入射光の光源、すなわち眩光の光源の方向を判断する。制御手段４のこのような機能は、例えばＣＰＵ７に格納されたプログラムで実現される。

制御手段４において、光源の方向は、次のようにして判断される。図６に示すように、眩光の光源（図示せず）からの入射光４０が角膜４１上のある点４２で反射すると、この点４２と角膜４１の曲率から求まる中心点４３とを結ぶ直線４４に対して、この直線４４と入射光４０とがなす角度θと同じ角度で反射する。図中、反射光を４５で示す。

この反射光４５をカメラ１が捉えると、カメラ１が出力する画像における輝点３３の位置は、反射点４２の位置に対応している。カメラ１の取付け位置は、予め分かっているので、制御手段４は、瞳孔２４の位置、輝点３３すなわち反射点４２の位置、目の角膜の平均的な曲率から求まる中心点４３の位置などから、反射点４２への入射光４０の方向を算出できる。入射光４０の方向が分かれば、入射光の方向に眩光の光源があることになる。すなわち、眩光の光源の方向が求められる。

このようにカメラ１は反射光を捉えることができる位置に設置することが必要であるが、運転者は正面やミラーを注視するときには、通常、その方向に顔を向けるので、ほぼ入射光の方向に光を反射することが多い。したがって、カメラ１を入射光の方向と一致する方向に設置するのが望ましい。このことは、眩光の光源の方向と一致する方向にカメラを設置することを意味している。

眩光の光源の方向が分かれば、ウィンドシールドまたはミラーのどの特定の部分を、調光ガラス９によって遮光するかは、制御手段４により求めることができる。このような機能は、例えばＣＰＵ７に格納されたプログラムで実現される。

また、運転者の瞳孔２４からカメラ１までの距離情報が必要な場合には、平均的な角膜の直径と画像上の角膜の直径との比較で求めるか、あるいはカメラをステレオカメラとすることにより、制御手段４において求めることができる。このような機能は、例えばＣＰＵ７に格納されたプログラムで実現される。

また、眩光の光源の方向を特定する手段として、図７（Ａ）に示すように、調光ガラス９によって、ウィンドシールドまたはミラー５０の遮光する部位５２を時間的に移動させて、撮像された画像において瞳孔上の輝点３３が消えたとき、部位５２の位置を、制御手段４により眩光の光源５１の方向として特定することもできる。

さらに図７（Ｂ）に示すように、ウィンドシールドまたはミラー５０を遮光する最初の部位５３の領域を大きくして、図７（Ａ）において説明したように、部位５３を時間的に移動させて、光源５１のおおよその位置を特定したあとに、特定された位置を含む部位内をさらに細かい部位に分割して、細かい部位５５の遮光を調光ガラス９によって移動していく。画像において瞳孔上の輝点３３が消えたときのウィンドシールドまたはミラー５０上の部位の位置を、眩光の光源５１の方向として特定することによって、正確な方向を求めることもできる。

このような制御手段４における眩光の光源の方向の特定方法において、ウィンドシールドまたはミラー５０の遮光部位の移動時間が十分に高速であれば、眩光が瞳孔に入射するのは瞬間であり、運転者に違和感を与えることはない。

このように、本実施例における車両用防眩装置によれば、運転者が眩惑状態でない場合、すなわち眩光が瞳孔に入射しない場合は、目への入射光を不必要に遮光することなく、運転者が眩惑を感じる場合にのみ遮光することができる。

なお、本実施例では、瞳孔の位置および領域を検出した後に、反射光の位置を検出しているが、これらを同時に処理してもよい。この場合には、図１の構成において、瞳孔検出手段２と反射光検出手段３とが１つの検出手段で構成される。

（第２の実施例）
図８に示すように、本発明の第２の実施例における車両用防眩装置６０は、複数の撮像手段１−１，１−２・・・と、各撮像手段１の出力画像から運転者の顔の向きを判断する顔向き検出手段６１と、判断された顔の向きから、いずれか最適な撮像手段１の出力画像を選択する選択手段６２とを備える点が、第１の実施例と異なる。その他の構成は、第１の実施例と同じであるので、第１の実施例と同じ構成要素には、同じ参照番号を付して示す。

本実施例の場合、顔向き検出手段６１，選択手段６２，瞳孔検出手段２，反射光検出手段３，および制御手段４は、画像解析制御装置（ＣＰＵ）７によって構成される。各手段の機能は、ＣＰＵ７に格納されたプログラムで実現される。

本実施例における車両用防眩装置６０の動作を、図９を参照して説明する。

図９は、本実施例における車両内の運転者を上方から見た図であり、２台のカメラ１−１，１−２を設置した状態を示している。カメラ１−１は、運転者１０の前方に配置され、運転者が前方を注視した場合に運転者の顔正面を撮像する。カメラ１−２は、サイドミラー１２の側に配置され、運転者がサイドミラー１２を注視した場合に運転者の顔正面を撮像する。

図９（Ａ）に示すように、運転者１０が前方を注視している場合、前方からの光１１が運転者１０の目に入射する。このとき、後方からの光１４がサイドミラー１２から反射しているが、運転者の目には入射していない。

運転者１０が前方を注視している場合は、前方からの光１１が目に入射し、運転者の目の角膜で反射した光は、前方に戻る率が高い。従って、顔向き検出手段６１は、カメラ１−１，１−２が撮像した運転者の顔の画像から、顔の正面を捉えているのはカメラ１−１であると判断し、選択手段６２に指示する。

選択手段６２は、顔向き検出手段６１からの指示に基づいて、カメラ１−１を選択して、カメラ１−１の撮像した画像を瞳孔検出手段２に出力する。以降の動作は、第１の実施例で説明した動作と同じである。

また、図９（Ｂ）に示すように、運手者１０がサイドミラー１２を注視した場合は、前方からの光１１よりも、後方からの光１４がサイドミラー１２で反射されてきた光が運転者の目に入射し、眩惑を引起す可能性が高い。この場合には、顔向き検出手段６１および選択手段６２によって、サイドミラー側に設置されたカメラ１−２を選択することになる。

このように、本実施例における車両用防眩装置によれば、眩惑を引起す光源からの光線が、運転者の目に入射し角膜で反射された反射光をカメラで的確に捉え、撮像された画像を解析することによって、運転者の瞳孔に光線が入射しているか否かを判断し、眩惑状態ではない場合にウィンドシールドまたはミラーを不必要に遮光することなく、運転者が眩惑を感じる場合にのみ遮光することができる。

なお、本実施例では、顔向き検出手段６１の検出結果によりカメラの出力画像を選択しているが、各カメラに対して瞳孔検出および反射光検出を行った後に、選択を行ってもよい。図１０に、その実施例を示す。撮像手段（カメラ）１−１，１−２・・・に対応して、瞳孔検出手段２−１，２−２・・・と、反射光検出手段３−１，３−２・・・とを備えている。選択手段６３は、反射光検出手段３−１，３−２・・・の後段に設けられる。
以上の各実施例では、遮光手段の一例として、調光ガラスを用いたが、電気的に制御できる遮光手段であればいかなる種類のものであってもよく、例えば液晶シャッタを利用することもできる。

本発明の車両用防眩装置は、運転者が眩惑状態ではない場合に入射光を不要に遮光することなく、運転者が眩惑を感じる場合にのみ遮光することができ、車両の安全運行などに有用である。

１ 撮像手段（カメラ）
２ 瞳孔検出手段
３ 反射光検出手段
４ 制御手段
５ 遮光手段
６，６０ 車両用防眩装置
７ 画像解析制御装置（ＣＰＵ）
９ 調光ガラス
１０ 運転者
５０ ウィンドシールドまたはミラー
６１ 顔向き検出手段
６２ 選択手段

Claims (4)

1. 車両の運転者の視界の中で眩惑を引起す光源から、運転者の目への入射光を遮光または減衰させる遮光手段と、
   運転者の少なくとも目を撮像する少なくとも１台の撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された画像を解析し、運転者の目の瞳孔に入射する入射光がある場合には、前記入射光を遮光または減衰させるように、前記遮光手段を制御する画像解析制御手段と、
   を備える車両用防眩装置。
2. 前記画像解析制御手段は、前記撮像手段により撮像された画像を解析する際に、前記入射光が運転者の瞳孔の上で反射した反射光がある場合に、運転者は眩惑状態にあると判断する、請求項１に記載の車両用防眩装置。
3. 前記撮像手段は、前記光源の方向と一致する方向に設置される、請求項１または２に記載の車両用防眩装置。
4. 前記撮像手段が複数台設置されている場合には、前記複数台の撮像手段により撮像された画像を解析して、運転者の顔の向きを検出する顔向き検出手段と、
   検出された顔の向きによって、顔の正面を撮像している１台の撮像手段を選択する選択手段とをさらに備え、
   前記画像解析制御手段は、前記選択された撮像手段により撮像された画像を解析する、請求項１，２または３に記載の車両用防眩装置。

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