JP2014008788A - 入射光解析装置、防眩制御装置および入射光解析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の夜間走行時においても、運転者の目に光源から入射される光に対し、防眩することができる。
【解決手段】本発明に係る入射解析装置は、運転者の目の位置を検出する第１の検出手段４００と、車外からの入射光の光源の位置を検出する第２の検出手段３００と、前記第１の検出手段４００により検出した前記運転者の目の位置、および、前記第２の検出手段３００により検出した前記光源の位置に基づいて、前記光源から前記運転者の目に入射する入射光が車窓を通過する通過位置を算出する演算手段５００とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、入射光解析装置、防眩制御装置および入射光解析方法に関するものである。

車両を運転中に運転者が眩しい光を受けると、運転者が目を閉じる、または、目や顔を逸らすという行動につながって、車両を安全に運転することが困難になるおそれがある。

眩しさを防ぐため（防眩のため）、従来、車両には運転席の前方上部にサンバイザーが設けられている。直射日光が当たる場合などは、運転者は、サンバイザーの位置や角度を手で調整して直射日光が運転者の目に入射することを防ぐことができる。

しかしながら、サンバイザーはサイズが大きいため必要以上に視界を狭くしてしまうという欠点があり、また、車両走行中にサンバイザーの位置や角度を調整することは危険でもある。

そこで、フロントガラスに、フロントガラスの一部を電気的に制御して遮光できる遮光部を備え、直射日光が運転者の目に入射することを自動的に防ぐ発明が知られている（例えば、特許文献１および２を参照）。

特許文献１に記載の防眩装置は、フロントガラスの内側上部に、電気的に制御して入射光を遮ることができるサンバイザーを備え、運転者の目に太陽の直射光が入射して眩しくなる場合に、サンバイザーの入射光が通過する部位を遮光する。太陽の直射光が入射する位置は、暦、時間情報、車両の傾き、および、検出した運転者の目の位置などから算出する。

特許文献２に記載の防眩装置も、フロントガラスの内側上部に、電気的に制御して入射光を遮ることができるサンバイザーを備え、運転者の目に太陽の直射光が入射して眩しくなる場合に、サンバイザーの入射光が通過する部位を遮光する。太陽の直射光が入射する位置は、暦、時間情報、ＧＰＳ（Global Positioning System）により検出した車両の位置情報、車両の進行方向、および、検出した運転者の目の位置などから算出する。

特開２００２−８７０６０号公報 特開２００２−３３１８３５号公報

上述の発明によれば、太陽光が運転者の目に入射する場合に、フロントガラスの一部を自動的に遮光して運転者が感じる眩しさを低減することができる。

しかしながら、運転者が眩しさを感じて防眩を必要とする光源は太陽光に限られるものではない。例えば、夜間走行時においては、先行車のテールランプや対向車のヘッドライトなどの光源からの入射光によって運転者が眩しさを感じ、その結果、車両の安全な運転が困難になるおそれがある。

夜間走行時における先行車のテールランプや対向車のヘッドライトからの入射光は、どの方向から入射されるかが不定であり、特許文献１または２のように太陽光のみを対象とする防眩装置によっては、先行車のテールランプや対向車のヘッドライトを光源とする入射光に対して防眩を行うことはできない。

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、車両の夜間走行時においても、運転者の目に光源から入射される光に対し防眩を行うことができる入射光解析装置、防眩制御装置および入射光解析方法を提供することにある。

上記目的を達成する第１の観点に係る入射光解析装置の発明は、
運転者の目の位置を検出する第１の検出手段と、
車両の前方の光源の位置を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段により検出した前記運転者の目の位置、および、前記第２の検出手段により検出した前記光源の位置に基づいて、前記光源から前記運転者の目に入射する入射光が車窓を通過する通過位置を算出する演算手段と
を備える。

上記目的を達成する第２の観点に係る防眩制御装置の発明は、
第１の観点に係る入射光解析装置と、
前記車窓の複数のエリアについて、エリア毎に透過率を制御する透過率制御手段とを備え、
前記透過率制御手段は、前記演算手段によって算出した前記通過位置に基づいて、透過率を制御するエリアを決定する。

第３の観点に係る発明は、第２の観点に係る防眩制御装置であって、
前記第２の検出手段は、前記入射光の輝度を検出し、
前記透過率制御手段は、検出した前記入射光の輝度に基づいて、前記通過位置に基づいて決定した前記エリアの透過率を制御する。

上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

例えば、本発明を方法として実現させた第４の観点に係る入射光解析方法の発明は、
運転者の目の位置を検出する第１のステップと、
車両の前方の光源の位置を検出する第２のステップと、
前記第１のステップにより検出した前記運転者の目の位置、および、前記第２のステップにより検出した前記光源の位置に基づいて、前記光源から前記運転者の目に入射する入射光が車窓を通過する通過位置を算出するステップと
を備える。

本発明によれば、車両の夜間走行時においても、運転者の目に光源から入射される光に対し防眩を行うことができる入射光解析装置、防眩制御装置および入射光解析方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る防眩制御装置全体の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る防眩制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るフロントガラスが複数のエリアに分割されている様子を示す図である。 本発明の一実施形態に係るフロントカメラの取得画像における輝度の例を示す図である。 運転者から見た先行車とフロントカメラから見た先行車とで見え方が異なる例を示す図である。 運転者の側面から見た座標の一例を示す図である。 運転者の上面から見た座標の一例を示す図である。 光源のｚ座標方向の距離を求める様子の一例を示す図である。 光源のｙ座標方向の距離を求める様子の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る防眩処理のフローチャートである。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る防眩制御装置全体の概略構成を示す図である。図１は、夜間などに車両を運転している運転者の目に、先行車のテールランプを光源とする光が入射している例を示している。車両は、フロントガラス１００、フロントカメラ３００、室内カメラ４００および制御部５００を備える。これらはバス接続されていて互いに通信可能となっている（バス接続は図示せず）。なお、フロントガラス１００は、直接バスに接続されるのではなく、透過率制御部２００（図示せず）などを介してバスに接続される。各装置の機能については、図２の説明において詳述する。

図２は、本発明の一実施形態に係る防眩制御装置の概略構成を示すブロック図である。防眩制御装置は、フロントガラス１００、透過率制御部２００、フロントカメラ３００、室内カメラ４００および制御部５００を備える。透過率制御部２００、フロントカメラ３００、室内カメラ４００および制御部５００はバスに接続されており、バスを介して互いに通信可能である。フロントガラス１００は、透過率制御部２００を介してバスに接続しており、透過率制御部２００によって、透過率を制御される。なお、図２の構成はあくまでも一例であり、例えば、フロントカメラ３００がフロントガラス１００を制御する制御部を備え、フロントガラス１００がフロントカメラ３００を介してバスに接続される構成としてもよい。

フロントガラス１００は、図３に示すように複数のエリアに分割されており（例えば図３の例では４行１０列）、エリア毎に独立に透過率を変更することが可能である。例えば、フロントガラス１００のあるエリアの透過率を低減させると、当該エリアを通過する光は暗くなる。したがって、運転者が先行車のテールランプからの入射光を眩しいと感じる場合などは、フロントガラス１００において当該テールランプからの入射光が通過するエリアの透過率を低減することにより防眩することが可能となる。

例えば、図３（ａ）のように、自車両と先行車との間の距離が遠い場合は、運転者はそれほど眩しさを感じないため透過率を低減する必要はない。図３（ｂ）〜（ｄ）のように、自車両と先行車との間の距離が近づいてきた場合は、図３（ｂ）〜（ｄ）において背景がグレーとなっているエリア、すなわち、光源であるテールランプを含むエリアの透過率を低減することにより防眩することができる。図３（ｂ）に示す例においては、先行車の左右のテールランプについて、それぞれ、１つずつのエリアの透過率を低減している。図３（ｃ）および図３（ｄ）に示す例においては、さらに自車両と先行車との間の距離が近く、いずれも、先行車の左右のテールランプについて、それぞれ、２つずつのエリアの透過率を低減している。

なお、フロントガラス１００は、フロントガラス１００自体の透過率を変更できる構成であってもよいし、フロントガラス１００に透過率を制御できるシートを貼り合わせたような構成であってもよい。

透過率制御部２００は、制御部５００からの指示を受けて、フロントガラス１００の透過率をエリア毎に制御する。透過率制御部２００は、フロントガラス１００の各エリアの透過率を独立に制御することができ、任意の数のエリアの透過率を低減させることができる。

フロントカメラ３００は、車両の前方の画像を取得する。フロントカメラ３００が取得する画像は輝度情報を含んでおり、当該輝度情報を解析することにより、先行車のテールランプや対向車のヘッドライトなどのような運転者に眩しさを感じさせるおそれがある光源を検出することができる。

フロントカメラ３００は、先行車のテールランプや対向車のヘッドライトなどの光源を検出する際に、取得した画像の輝度の絶対値により検出してもよいし、または、輝度の背景との差分や比率により検出してもよい。

また、フロントカメラ３００は、取得した画像から、光源とフロントカメラ３００との間の距離を検出することができる。フロントカメラ３００は、例えば、取得した画像内における先行車の後輪の間隔から、先行車とフロントカメラ３００との間の距離を検出することができる。なお、光源と車両との間の距離については、フロントカメラ３００が取得した画像から検出するのではなく、専用の距離センサを用いて検出する構成としてもよい。

図４は、フロントカメラ３００が取得した画像における輝度の例を示す図である。図４の横軸は、フロントカメラ３００が取得した画像内のある行における位置を示し、縦軸は輝度を示す。図４（ａ）および図４（ｂ）は、例えば先行車のテールランプを含む画像が取得された様子を示し、テールランプに相当する位置の輝度が大きくなっている。２箇所で輝度が大きくなっているのは、テールランプは２つあるからである。

図４（ａ）は、自車両と先行車との間の距離が近い場合の例であり、図４（ｂ）は、自車両と先行車との間の距離が遠い場合の例である。図４（ａ）および図４（ｂ）に示す例においては、図４（ａ）および図４（ｂ）のいずれも、テールランプの位置において輝度が所定の閾値以上である。しかしながら、図４（ａ）の例では、輝度が所定の閾値以上の範囲が広いものの、図４（ｂ）の例では、輝度が所定の閾値以上の範囲が狭い。

この場合、図４（ａ）の場合は運転者が眩しさを感じる可能性が高く、図４（ｂ）の場合は運転者が眩しさを感じる可能性が低い。したがって、輝度が所定の閾値以上の範囲について、所定の範囲を定めておき、輝度が所定の閾値以上の範囲が所定の範囲以上である場合は、フロントガラス１００の該当するエリアの透過率を低減させて防眩するという処理をすることができる。所定の範囲は、実験結果などに基づいて予め定めておくことができる。

室内カメラ４００は、車両の車内に向けて設置され、取得した画像から運転者の目の位置を検出する。室内カメラ４００は、例えば、従来知られている顔認識処理などの技術を用いて、取得した画像内における運転者の目の位置を検出することができる。なお、顔認識処理などのような運転者の目の位置を検出する処理は、室内カメラ４００が制御部を内蔵して行ってもよいし、室内カメラ４００から受け取った画像を基に制御部５００が行ってもよい。

制御部５００は、防眩制御装置内の各装置を始めとして、防眩制御装置の全体を管理および制御する。

制御部５００は、フロントカメラ３００が取得した車両前方の画像を受け取り、当該画像内に所定の閾値以上の座標があるか否かを判定する。ここで、所定の閾値は、輝度の絶対値、輝度の背景との差または輝度の背景との比率などから、適切に選択されているものとする。以後、単に「輝度」という場合は、輝度の絶対値、輝度の背景との差または輝度の背景との比率のいずれかを意味するものとする。

制御部５００は、所定の閾値以上の輝度を有する座標がある場合は、さらに、所定の閾値以上の輝度を有する座標が存在する範囲が所定の範囲以上であるか否かを判定する。また、制御部５００は、所定の閾値以上の輝度を有する座標がない場合は、運転者が眩しさを感じるような光源はないと判定して防眩処理を行わない。

制御部５００は、所定の閾値以上の輝度を有する座標が存在する範囲が所定の範囲以上である場合は防眩処理を行う。また、制御部５００は、所定の閾値以上の輝度を有する座標が存在する範囲が所定の範囲以上でない場合は、運転者が眩しさを感じるような光源はないと判定して防眩処理を行わない。

制御部５００は、防眩処理が必要であると判定した場合、複数のエリアに分割されたフロントガラス１００のエリアのうち、所定の輝度以上の座標を所定の範囲以上含むエリアに対し当該エリアの透過率を低減させるように透過率制御部２００を制御する。

運転者の目の位置とフロントカメラ３００の位置とは異なる。したがって、制御部５００は、制御対象となるフロントガラス１００のエリアを決定する際には、光源からフロントカメラ３００に入射する光がフロントガラス１００を通過する位置ではなく、光源から運転者の目に入射する光がフロントガラス１００を通過する位置を算出する。

図５に、運転者から見た先行車とフロントカメラ３００から見た先行車とで異なる見え方をすることの例を示す。図５の（ａ１）〜（ａ３）は、運転者の目から見た先行車の様子を示し、図５の（ｂ１）〜（ｂ３）は、フロントカメラ３００から見た先行車の様子を示す。運転者の目の位置とフロントカメラ３００の位置とは異なるため、光源から運転者の目に入射する光がフロントガラス１００を通過する位置と、光源からフロントカメラ３００に入射する光がフロントガラス１００を通過する位置とは異なる。

図５は、フロントカメラ３００が、運転者の目の位置に対して、左上側に設置されている場合の例を示している。したがって、運転者はフロントカメラ３００よりも、右側かつ下側から先行車を見ることになるため、図５の（ａ１）〜（ａ３）における先行車の位置は、図５の（ｂ１）〜（ｂ３）における先行車の位置と比べて、若干、左側、かつ、上側に寄っている。

図６〜図９を参照して、制御部５００が、先行車のテールランプ等の光源の位置、および、運転者の目の位置に基づいて、光源から運転者の目に入射する光がフロントガラス１００を通過する位置を算出する方法を説明する。

図６は、運転者の側面から見た座標の一例を示す図である。図６に示すように、自車両に対して前方方向をｘ軸、自車両に対して高さ方向をｚ軸とする（ｙ軸は、ｘ軸およびｚ軸に対して垂直で、紙面手前から奥に向かう方向とするが、図６においては図示しない）。そして、図６に示すような位置関係、すなわち、フロントガラス１００の下端が原点であり、フロントガラス１００はｘ軸方向に対し角度がθであり、光源の座標は（ｋ、ｍ、ｎ）であり、運転者の目の座標は（ｐ、ｑ、ｒ）であるとする。光源から運転者の目に入射する光は、点Ａ’においてフロントガラス１００を通過し、光源からフロントカメラ３００に入射する光は、点Ｂ’においてフロントガラス１００を通過する。

ここにおいて、フロントガラス１００のｘ軸方向に対する角度θは既知の値であり、光源の座標（ｋ、ｍ、ｎ）はフロントカメラ３００が取得する画像から得られる値であり、運転者の目の座標（ｐ、ｑ、ｒ）は室内カメラ４００が取得する画像から得られる値である。

制御部５００は、上記の情報から、光源から運転者の目への入射光がフロントガラス１００を通過する位置である点Ａ’のｘ座標およびｚ座標を算出する。運転者の目の座標（ｐ、ｑ、ｒ）と光源の座標（ｋ、ｍ、ｎ）とを結ぶ直線の数式は、

と表され、フロントガラス１００は、直線として、

と表される。制御部５００は、数式１および数式２による直線の交点としてフロントガラス１００上の通過点Ａ’の座標を求め、

と算出する。

図７は、運転者の上面から見た座標の一例を示す図である。図７に示すように、自車両に対して前方方向をｘ軸、ｘ軸および図６に示したｚ軸に対して垂直な方向をｙ軸とする。そして、図７に示すような位置関係、すなわち、フロントガラス１００の下端がｙ軸上にあり、光源の座標は（ｋ、ｍ、ｎ）であり、運転者の目の座標は（ｐ、ｑ、ｒ）であるとする。光源から運転者の目に入射する光は、点Ａ’においてフロントガラス１００を通過し、光源からフロントカメラ３００に入射する光は、点Ｂ’においてフロントガラス１００を通過する。

ここにおいて、光源の座標（ｋ、ｍ、ｎ）はフロントカメラ３００が取得する画像から得られる値であり、運転者の目の座標（ｐ、ｑ、ｒ）は室内カメラ４００が取得する画像から得られる値である。

制御部５００は、上記の情報から、光源から運転者の目への入射光がフロントガラス１００を通過する点Ａ’のｙ座標を算出する。運転者の目の座標（ｐ、ｑ、ｒ）と光源の座標（ｋ、ｍ、ｎ）とを結ぶ直線の数式は、

と表される。光源から運転者の目への入射光がフロントガラス１００を通過する点Ａ’のｘ座標は、数式３によって算出されているため、これを数式５に代入すると、

と点Ａ’のｙ座標を算出することができる。

図８は、光源のｚ座標方向の距離を求める様子の一例を示す図である。図８に示すように、フロントカメラ３００は、イメージャ３１０およびレンズ３２０を備える。イメージャ３１０は、画像を記録する素子を平面に並べたものである。図８に示すように、イメージャ３１０とレンズ３２０との間の焦点距離をｆとし、レンズ３２０と光源との間の距離をｄとする。焦点距離ｆはフロントカメラ３００に特有の既知の値である。また、レンズ３２０と光源との距離ｄは、上述した別途測定により既知である。

ここにおいて、光源のイメージャ３１０上におけるｚ軸方向の距離がｃｚであるとすると、光源におけるｚ軸方向の距離ｖは、ｆ：ｄ＝ｃｚ：ｖであることから、

として、制御部５００は、光源におけるｚ軸方向の距離ｖを算出することができる。なお、イメージャ３１０上におけるｚ軸方向の距離ｃｚについては、制御部５００は、画像上のピクセル数をｉｚ、イメージャ３１０上のピクセルピッチをｐｉｔｃｈとすると、ｃｚ＝ｉｚ・ｐｉｔｃｈとして算出することができる。

図９は、光源のｙ座標方向の距離を求める様子の一例を示す図である。図９に示すように、イメージャ３１０とレンズ３２０との間の焦点距離をｆとし、レンズ３２０と光源との間の距離をｄとする。焦点距離ｆはフロントカメラ３００に特有の既知の値である。また、レンズ３２０と光源との距離ｄは、上述した別途測定により既知である。

ここにおいて、光源のイメージャ３１０上におけるｙ軸方向の距離がｃｙであるとすると、光源におけるｙ軸方向の距離ｗは、ｆ：ｄ＝ｃｙ：ｗであることから、

として、制御部５００は、光源におけるｙ軸方向の距離ｗを算出することができる。なお、イメージャ３１０上におけるｙ軸方向の距離ｃｙについては、制御部５００は、画像上のピクセル数をｉｙ、イメージャ３１０上のピクセルピッチをｐｉｔｃｈとすると、ｃｙ＝ｉｙ・ｐｉｔｃｈとして算出することができる。

図１０に示すフローチャートを参照しながら、防眩制御装置がフロントガラス１００について防眩処理を行う手順を説明する。

室内カメラ４００は、車両内の画像を取得し運転者の目の位置を検出する（ステップＳ１０１）。フロントカメラ３００は、光源の位置を検出する（ステップＳ１０２）。

制御部５００は、フロントカメラ３００から画像データを受け取り、光源の輝度が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０３において判定がＹｅｓであった場合、制御部５００は、光源の輝度が所定の閾値以上である範囲が所定の範囲以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４において判定がＹｅｓであった場合、制御部５００は、光源から運転者の目への入射光がフロントガラス１００を通過する位置を算出する（ステップＳ１０５）。なお、ステップＳ１０４とＳ１０５の順番を逆にし、フロントガラス１００上において、光源の輝度が所定の閾値以上である範囲が所定の範囲以上であるか否かを判定するようにしてもよい。

制御部５００は、当該光源を含むフロントガラス１００のエリアについて透過率を低減するように透過率制御部２００に指示し、透過率制御部２００は、フロントガラス１００の当該エリアの透過率を低減させる（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１０６が終了するか、または、ステップＳ１０３若しくはステップＳ１０４においてＮｏと判定された場合は、再びステップＳ１０１に戻り、一定時間毎にステップＳ１０１〜Ｓ１０６の処理を繰り返す（ステップＳ１０７）。

このように、本実施形態によれば、制御部５００は、光源から運転者の目への入射光がフロントガラス１００を通過する位置を含むエリアの透過率を低減することができる。これにより、車両の夜間走行時に、先行車のテールランプや対向車のヘッドライトから受ける入射光によって、運転者が感じる眩しさを低減することができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

また、本実施形態で説明した透過率制御部２００と制御部５００の機能の分担は、あくまでも一例である。透過率制御部２００の機能として説明したものを制御部５００が有してもよいし、その逆も同様である。または、フロントカメラ３００や室内カメラ４００などが制御機能を内蔵し、透過率制御部２００や制御部５００の機能として説明した機能の一部を受け持ってもよい。

また、本実施形態においては、フロントガラスの透過率を変更する場合を具体例として説明したが、本発明はこれに限るものではなく、その他の車窓の透過率を変更する構成としても同様に適用できる。

１００ フロントガラス
２００ 透過率制御部
３００ フロントカメラ
３１０ イメージャ
３２０ レンズ
４００ 室内カメラ
５００ 制御部

Claims (4)

1. 運転者の目の位置を検出する第１の検出手段と、
   車両の前方の光源の位置を検出する第２の検出手段と、
   前記第１の検出手段により検出した前記運転者の目の位置、および、前記第２の検出手段により検出した前記光源の位置に基づいて、前記光源から前記運転者の目に入射する入射光が車窓を通過する通過位置を算出する演算手段と
   を備える入射光解析装置。
2. 請求項１に記載の入射光解析装置と、
   前記車窓の複数のエリアについて、エリア毎に透過率を制御する透過率制御手段とを備え、
   前記透過率制御手段は、前記演算手段によって算出した前記通過位置に基づいて、透過率を制御するエリアを決定する防眩制御装置。
3. 請求項２に記載の防眩制御装置であって、
   前記第２の検出手段は、前記入射光の輝度を検出し、
   前記透過率制御手段は、検出した前記入射光の輝度に基づいて、前記通過位置に基づいて決定した前記エリアの透過率を制御する防眩制御装置。
4. 運転者の目の位置を検出する第１のステップと、
   車両の前方の光源の位置を検出する第２のステップと、
   前記第１のステップにより検出した前記運転者の目の位置、および、前記第２のステップにより検出した前記光源の位置に基づいて、前記光源から前記運転者の目に入射する入射光が車窓を通過する通過位置を算出するステップと
   を備える入射光解析方法。

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