JP4252938B2 - 車両の車室照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、車室内に設けられた撮像装置を用いて運転者等の所定の被写体を撮像できるように、車室内（換言すればその被写体）を照明する車両の車室照明装置に関する。

従来より、車両の車室内に設置した撮像装置を利用して、運転者等の乗員や車両への接近者を撮像し、その撮像画像を処理することで、乗員の挙動や接近者の特徴を自動で検知するようにした撮像システムが知られている。

また、この種の撮像システムでは、周囲が暗いと被写体を良好に撮像できなくなるので、被写体を照明するための投光器が別途設けられ、この投光器を利用して被写体を照明することにより、撮像装置にて被写体を確実に撮像できるようにしている（例えば、特許文献１等、参照）。
特開２００２−３５２２２９号公報

しかしながら、従来では、例えば上記特許文献１に記載されているように、複数の投光器を撮像装置による撮像動作と同期して駆動させることによって、撮像画像を処理して被写体の所望の部位を正確に認識できるようにすることは行われているものの、投光器からの光の放射強度は常に一定であることから、乗員の顔の向き等、撮像装置に対する被写体の向きが変化した場合に、投光器から放射した光によって被写体に影ができてしまい、撮像装置によって鮮明な被写体画像を撮像することができないことがあった。

また、乗員の座席への着座位置の変化等によって、被写体の位置（特に投光器と被写体との距離）が変化したような場合には、投光器からの照明が強くなりすぎ、被写体の撮像画像にハレーションが生じるとか、逆に、被写体を充分照明できず、被写体の撮像画像が暗くなりすぎ、その撮像画像を処理して乗員の挙動を検出することができなくなる、といった問題も生じる。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、車室内に設置された撮像装置を用いて運転者等の所定の被写体を撮像するに当たって、被写体の位置や向きに影響されることなく、被写体を常時最適に撮像できるようにすることを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１、２に記載の車室照明装置は、撮像手段による撮像領域を照明するために車室内に配置された投光手段と、車室内または被写体の明るさを検出する明るさ検出手段と、この明るさ検出手段にて検出された車室内または被写体の明るさに応じて、投光手段からの光の放射強度を制御する投光制御手段とを備える。

つまり、本発明の車室照明装置においては、投光手段からの光の放射強度を車室内または被写体の明るさに応じて制御することにより、撮像手段にて所定の被写体を最適に撮像できるように被写体（換言すれば撮像手段による撮像領域）を照明する。

従って、本発明によれば、車両の走行や天候の変化等に伴い車室内または被写体の明るさが変化したとしても、撮像手段に対して、車室内または被写体の明るさの変化の影響を受けること無く、被写体を常時最適に撮像させることができるようになり、その撮像画像を処理して乗員の挙動を監視する挙動検出装置や車両への不正侵入者を監視する盗難防止装置等に対して、鮮明な撮像画像を提供することができるようになる。

また、撮像手段及び投光手段は、被写体として車両の座席に着座した乗員を撮像するために、車両の座席周囲に配置されている。

そして、請求項１に記載の車室照明装置においては、投光手段が車両の座席周囲に複数設けられており、着座方向検出手段が、撮像手段による撮像画像を処理することにより、被写体として車両の座席に着座した乗員の向きを検出し、投光制御手段が、各投光手段からの光の放射強度に加えて、着座方向検出手段により検出された乗員の向きに応じて、複数の投光手段からの光の出力バランスを制御する。

従って、請求項１に記載の車室照明装置によれば、例えば、乗員が車両の進行方向に対して斜め右側を向けば、複数の投光手段の内の乗員に向かって右側に位置する投光手段からの光の放射強度を増加させ、逆に、乗員に向かって左側に位置する投光手段からの光の放射強度を減少させる、といったことができるようになり、乗員が向きを変えることによって撮像画像に影が生じるのを防止することが可能となる。

なお、撮像手段にて撮像すべき被写体が運転者であり、その撮像画像を利用して運転者の挙動（居眠り等）を検出するシステムに本発明を適用するような場合、複数の投光手段の設置場所としては、インストルメントパネルやフロントガラス上方のルーフ部分が考えられる。
また、撮像手段にて撮像すべき被写体が助手席に着座した乗員であり、助手席のエアバック制御のために、その撮像画像を利用して乗員の頭の位置を検出するシステムに本発明を適用するような場合には、複数の投光手段の設置場所としては、助手席前方のＡピラーやマップランプやルームランプが組み込まれるルーフ部分が考えられる。

一方、請求項２に記載の車室照明装置において、着座方向検出手段にて車両の座席に着座した乗員の向きが検出された際には、投光制御手段が、投光手段からの光の放射強度に加えて、着座方向検出手段により検出された乗員の向きに応じて投光手段からの光の出射方向を制御する。このため、請求項２に記載の車室照明装置によれば、投光手段が光の出射方向を制御可能である場合に、その投光手段が一つであっても或いは複数であっても、乗員の向きに応じて投光手段からの光の出射方向を制御することができ、上述した請求項１と同様の効果を得ることができる。

ここで、明るさ検出手段としては、車室内または被写体の明るさを検出できればよく、例えば、請求項３に記載のように、車室内の照度を検出する照度センサ（第１の照度センサ）を利用しても、或いは、請求項４に記載のように、撮像手段による撮像画像を処理して車室内または被写体の明るさを推定する明るさ推定手段を利用してもよく、更に、これらの第１の照度センサと推定手段との両方を利用して明るさを検出するようにしてもよい。

また、撮像手段による撮像画像は、車室内または被写体の明るさだけでなく、被写体の位置（特に投光器と被写体との距離）によっても影響を受けることから、本発明の車室照明装置は、より好ましくは、請求項５に記載のように、被写体の位置を検出する位置検出手段を設け、投光制御手段については、明るさ検出手段にて検出された車室内または被写体の明るさと、位置検出手段にて検出された被写体の位置とに応じて、投光手段からの光の放射強度を制御するように構成するとよい。

つまり、このようにすれば、投光手段からの光の放射強度は、車室内または被写体の明るさだけでなく、被写体の位置によっても制御されることになり、例えば、被写体が投光器から離れて撮像画像が暗くなるような場合には、投光器からの光の放射強度を高くし、逆に、被写体が投光器に近づき撮像画像が明るくなりすぎる場合（つまりハレーションを生じる場合）には、投光器からの光の放射強度を低下させる、といったことができるようになる。

よって、請求項５に記載の車室照明装置によれば、被写体をより最適に照明して、撮像手段による撮像可能範囲を拡大することができる。
また、位置検出手段としては、例えば、測距センサ等を利用して被写体までの距離を検出するようにしてもよく、或いは、その座席の位置から被写体である乗員の位置を推定するようにしてもよいが、請求項６に記載のように、撮像手段による撮像画像を処理することにより、被写体の位置を検出するように構成すれば、測距センサや位置センサ等のセンサを別途設けることなく、被写体の位置を検出することができるようになり、装置構成を簡単にすることができる。

なお、撮像画像から被写体の位置を検出するには、例えば、撮像画像を処理して複数の特徴点（例えば、被写体が乗員の顔であれば目・口・鼻等）を抽出し、その抽出した特徴点間の長さを撮像画像上で求め、その長さから被写体の位置（撮像手段（延いては投光器）と被写体との距離）を検出するようにすればよい。

ところで、車室内または被写体の明るさは、車両の走行に伴い変化し、例えば、トンネルの出入り口等では、急激な明るさ変化が生じることなる。そして、このように車室内または被写体の明るさが急激に変化した際には、上記のように投光手段からの光の放射強度を制御していても、その制御の遅れによって、一時的に画像の光量不足、ハレーション等が発生することが考えられる。

そこで、投光手段からの光の放射強度をより最適に制御できるようにするには、請求項７に記載のように、予測手段にて、車両の走行に伴う車室内または被写体の明るさ変化を予測し、投光制御手段では、その予測結果に基づき投光手段からの光の放射強度を補正するようにするとよい。

ここで、車両の走行に伴い車室内または被写体の明るさが変化するのは、車両周囲の明るさが変化するためであり、車両周囲の明るさは、車両の走行日時や天候、或いは、走行場所等によって変化する。従って、予測手段にて車室内または被写体の明るさ変化を予測するには、例えば、現在日時、現在位置、車両の進行方向、気象情報、といった各種情報を、ナビゲーション装置や無線通信装置等を利用して取得し、その取得した情報に基づき、車室内または被写体の明るさ変化を予測するようにしてもよい。

しかし、このように車室内または被写体の明るさ変化を予測するには、上記各種情報を取得するためのナビゲーション装置や無線通信装置が必要になるだけでなく、取得した情報から明るさ変化を予測するための複雑な予測演算を行わなければならず、装置のコストアップを招く虞がある。

そこで、請求項７に記載の装置において、予測手段をより簡単に構成するには、請求項８に記載のように、予測手段に、車両の進行方向前方位置にて車両周囲の照度を検出可能な第２の照度センサを設け、この第２の照度センサによる検出照度の変化から車室内または被写体の明るさの変化を予測するようにするとよい。

つまり、車室内または被写体の明るさは、車両の進行方向前方位置での車両周囲の照度
に応じて変化し、しかも、その明るさ変化には時間遅れが生じることから、第２の照度センサにより車両の進行方向前方位置での車両周囲の照度を検出するようにすれば、その照度変化から車室内または被写体の明るさ変化を簡単且つ確実に予測することができるようになり、請求項７に記載の装置を、低コストで実現できるようになる。

また、本発明の照明装置は、主として、車室内で乗員や不正侵入者を撮像するのに利用されるものであることから、投光手段から出射する光には、可視光以外の光を利用することが望ましく、例えば、請求項９に記載のように、投光手段は、赤外光を出射するように構成するとよい。但し、投光手段をこのように構成した場合、撮像手段は、撮像領域内の物体から反射してきた赤外光からなる赤外光像を撮像するように構成されている必要はある。

以下に本発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明が適用された第１実施形態の車室照明装置全体の構成を表すブロック図である。

本実施形態の車室照明装置は、自動車の車室内で運転席周囲に配置された複数（本実施例では６個）の投光器２ａ〜２ｆを備え、これらの投光器２ａ〜２ｆからの光（本実施例では赤外光）の放射強度を制御することにより、運転席前方に設けられた撮像装置６にて運転者の画像を最適に撮像できるようにするためのものであり、ＣＰＵ２０、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２４、及び、これらを接続するバス１８を中心に、所謂マイクロコンピュータとして構成された制御装置１０を備える。

また、この制御装置１０のバス１８には、上記各投光器２ａ〜２ｆからの赤外光の放射強度を制御するために各投光器２ａ〜２ｆへの通電電流を調整可能な駆動回路１２ａ〜１２ｆや、撮像装置６にて撮像された撮像画像を処理して、運転者の顔の特徴部分（顔の輪郭や目・鼻・口等の位置）を抽出する画像処理部１６、更には、この画像処理部１６にて得られた画像処理データを、運転者の挙動（具体的には居眠り等）を検出する挙動検出装置へ転送する通信部２６等も接続されている。

また、制御装置１０には、車室内の明るさを検出するために、図３に示すように運転席上方のルーフ部分に設けられた照度センサ４も接続されており、この照度センサ４からの検出信号は、Ａ／Ｄ変換部１４にてデジタルデータに変換されて、制御装置１０内に取り込まれる。

なお、図２に示すように、上記６個の投光器２ａ〜２ｆのうち、投光器２ａ〜２ｃは、運転者の前方の斜め上方から、運転者の左側、正面、右側に光を放射できるように、フロントガラス上方のルーフ部分に配置されており、投光器２ｄ〜２ｆは、運転者の前方の斜め下方から、運転者の左側、正面、右側に光を放射できるように、インストルメントパネル部分に配置されている。

つまり、図３に示すように、投光器２ａは、マップランプの内部又はその近傍に設置されており、投光器２ｂは、運転席用サンバイザーの中央付近でサンバイザーに干渉しないルーフ部分に設置されており、投光器２ｃは、運転席側Ａピラー付近のルーフ部分又は運転席側Ａピラーのルーフ付近に設置されている。また、投光器２ｄは、インストルメントパネルの左端付近に設置され、投光器２ｅは、撮像装置６と共にインストルメントパネルの中央部分に設置され、投光器２ｆは、インストルメントパネルの右端付近に設置されている。

また、撮像装置６は、投光器２ａ〜２ｆが放射した赤外光が被写体である運転者に当たって反射した反射光の像を撮像できるようにするために、赤外光のみを選択的に通過させるフィルタと、このフィルタを通過した被写体像を撮像可能なＣＣＤ素子若しくはＣＭＯＳ素子からなる２次元撮像素子とで構成されている。

そして、制御装置１０においては、ＣＰＵ２０がＲＯＭ２２に予め記憶された制御プログラムを実行することにより、図２に点線で示すように、運転者が標準位置から車両の前方若しくは後方へ移動した場合や、運転者が顔の向きを変えた場合、或いは、車両の走行に伴い車室内の明るさが変化した場合であっても、撮像装置６にて、常に運転者の顔を正確に撮像できるように、各投光器２ａ〜２ｆからの光の放射強度を制御する。

以下、このようにＣＰＵ２０が実行する投光器２ａ〜２ｆの制御について、図４に示すフローチャートに沿って説明する。
図４に示す処理は、通信部２６にて、挙動検出手段から送信された照明制御指令が受信された際に実行される処理である。そして、この処理が開始されると、まずＳ１１０（Ｓはステップを表す）にて、照度センサ４を介して運転席周囲の照度を検出し、続くＳ１２０にて、その検出した照度に基づき、各投光器２ａ〜２ｆへの通電電流（延いては放射強度）を制御するための基本制御量Ｃａｏ、Ｃｂｏ、Ｃｃｏ、Ｃｄｏ、Ｃｅｏ、Ｃｆｏを設定する。

そして、続くＳ１３０では、各投光器２ａ〜２ｆの駆動回路１２ａ〜１２ｆを基本制御量Ｃａｏ〜Ｃｆｏにて動作させることにより、各投光器２ａ〜２ｆに基本制御量Ｃａｏ〜Ｃｆｏに対応した電流を通電させる。この結果、各投光器２ａ〜２ｆからの光の放射強度は、各基本制御量Ｃａｏ〜Ｃｆｏに対応した強度に制御される。

また、次に、続くＳ１４０では、撮像装置６による運転者の撮像画像の全体の明るさを画像処理部１６を介して取得し、続くＳ１５０にて、その明るさは予め設定された許容範囲内にあり、画像処理部１６にて運転者の顔の特徴点を抽出可能であるか否かを判断する。

そして、Ｓ１５０にて、撮像画像の明るさは許容範囲から外れていると判断された場合には、Ｓ１６０に移行して、撮像画像の明るさが許容範囲内になるよう各投光器２ａ〜２ｆの基本制御量Ｃａｏ〜Ｃｆｏを補正し、再度Ｓ１３０に移行する。

なお、Ｓ１６０での基本制御量Ｃａｏ〜Ｃｆｏの補正は、撮像画像が暗すぎる場合には、各投光器２ａ〜２ｆからの光の放射強度を増加させるために、基本制御量Ｃａ〜Ｃｆｏを所定のオフセット量だけ全体的に増加させ、逆に、撮像画像が明るすぎる場合には、各投光器２ａ〜２ｆからの光の放射強度を低下させるために、基本制御量Ｃａ〜Ｃｆｏを所定のオフセット量だけ全体的に減少させる、といった手順で実行される。

次に、Ｓ１５０にて、撮像画像の明るさは許容範囲内にあり、画像処理部１６にて運転者の顔の特徴点を抽出可能であると判断されると、Ｓ１７０に移行して、通信部２６に対して、画像処理データの転送指令を出力することにより、画像処理部１６にて生成された運転者の顔の特徴部分を表す画像処理データを通信部２６から挙動検出装置へ自動で転送させる転送動作を開始した後、続くＳ１８０に移行する。

そして、Ｓ１８０では、画像処理部１６から画像処理データを取得し、続くＳ１９０にて、その取得した画像処理データに基づき、乗員（運転者）の位置、及び、顔の向きを認識し、続くＳ２００にて、その認識結果に基づき、各基本制御量Ｃａｏ〜Ｃｆｏに対する補正係数ＫＬ１、ＫＬ２、ＫＨ１、ＫＨ２、ＫＨ３、ＫＶ１、ＫＶ２を算出する。

つまり、撮像対象となる運転者の顔の位置は、運転者の体格や好みによって変更され、また、顔の向きも運転者の動きによって変化することから、Ｓ１９０では、画像処理部１６にて抽出された運転者の顔の複数の特徴点の距離や、各特徴点を結ぶ線によって形成される図形の形状等から、運転者の顔の位置及びその向きを認識し、続くＳ２００では、その認識結果に基づき、撮像装置６にて最も綺麗に運転者の顔を撮像できるように各投光器２ａ〜２ｆの基本制御量Ｃａｏ〜Ｃｆｏを補正するための補正係数ＫＬ１、ＫＬ２、ＫＨ１、ＫＨ２、ＫＨ３、ＫＶ１、ＫＶ２を算出するのである。

なお、これら各補正係数Ｋのうち、ＫＬ１及びＫＬ２は、図５（ａ−１）、（ａ−２）に示す如き特性のマップを用いて、運転者の顔の位置（詳しくは図２に示した標準位置から車両の前後方向へのずれ）に基づき設定される位置補正係数であり、一方の位置補正係数ＫＬ１は、車室内のルーフ部分に配置された上側の投光器２ａ〜２ｃの基本制御量Ｃａｏ〜Ｃｃｏに対する位置補正係数であり、他方の位置補正係数ＫＬ２は、車室内のインストルメントパネル部分に配置された下側の投光器２ｄ〜２ｆの基本制御量Ｃｄｏ〜Ｃｆｏに対する位置補正係数である。

そして、これら各位置補正係数ＫＬ１、ＫＬ２を求めるためのマップは、図５（ａ−１）、（ａ−２）に示すように、運転者が標準位置よりも車両の前方に位置し、投光器２ａ〜２ｆから運転者までの距離が短いときには、放射強度を減少させるために、位置補正係数ＫＬ１、ＫＬ２を「１」より小さい値に設定し、運転者が標準位置よりも車両の後方に位置し、投光器２ａ〜２ｆから運転者までの距離が長いときには、放射強度を増加させるために、位置補正係数ＫＬ１、ＫＬ２を「１」より大きい値に設定するように作成されている。

また、補正係数ＫＨ１、ＫＨ２、ＫＨ３は、図５（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）に示す如き特性のマップを用いて、運転者の顔の水平方向の向き（詳しくは運転者が車両前方を真っ直ぐ見たときの顔の向きを基準（０）とする水平方向のずれ）に基づき設定される水平方向補正係数であり、このうち、水平方向補正係数ＫＨ１は、運転席の左側に配置された左側投光器２ａ、２ｄの基本制御量Ｃａｏ、Ｃｄｏに対する補正係数であり、水平方向補正係数ＫＨ２は、運転席の正面（中央）に配置された中央投光器２ｂ、２ｅの基本制御量Ｃｂｏ、Ｃｄｏに対する補正係数であり、水平方向補正係数ＫＨ３は、運転席の右側に配置された右側投光器２ｃ、２ｆの基本制御量Ｃｃｏ、Ｃｆｏに対する補正係数である。

そして、これら各水平方向補正係数ＫＨ１、ＫＨ２、ＫＨ３を求めるためのマップは、図５（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）に示すように、運転者が基準方向よりも左方向を向いているときには、運転者が基準方向を向いているときに比べて、左側投光器２ａ、２ｄ及び中央投光器２ｂ、２ｅからの光の放射強度が増加し、右側投光器２ｃ、２ｆからの光の放射強度が減少するように、各水平方向補正係数ＫＨ１、ＫＨ２、ＫＨ３を設定し、逆に、運転者が基準方向よりも右方向を向いているときには、運転者が基準方向を向いているときに比べて、右側投光器２ｃ、２ｆ及び中央投光器２ｂ、２ｅからの光の放射強度が増加し、左側投光器２ａ、２ｄからの光の放射強度が減少するように、各水平方向補正係数ＫＨ１、ＫＨ２、ＫＨ３を設定するよう、作成されている。

また更に、補正係数ＫＶ１、ＫＶ２は、図５（ｃ−１）、（ｃ−２）に示す如き特性のマップを用いて、運転者の顔の上下方向の向き（詳しくは運転者が車両前方を真っ直ぐ見たときの顔の向きを基準（０）とする上下方向のずれ）に基づき設定される上下方向補正係数であり、このうち、上下方向補正係数ＫＶ１は、車室内のルーフ部分に配置された上側の投光器２ａ〜２ｃの基本制御量Ｃａｏ〜Ｃｃｏに対する補正係数であり、上下方向補正係数ＫＶ２は、車室内のインストルメントパネル部分に配置された下側の投光器２ｄ〜２ｆの基本制御量Ｃｄｏ〜Ｃｆｏに対する補正係数である。

そして、これら各上下方向補正係数ＫＶ１、ＫＶ２を求めるためのマップは、図５（ｃ−１）、（ｃ−２）に示すように、運転者が基準方向よりも上方向を向いているときには、運転者が基準方向を向いているときに比べて、上側投光器２ａ〜２ｃからの光の放射強度が増加し、下側投光器２ｄ〜２ｆからの光の放射強度が減少するように、各上下方向補正係数ＫＶ１、ＫＶ２を設定し、逆に、運転者が基準方向よりも下方向を向いているときには、運転者が基準方向を向いているときに比べて、下側投光器２ｄ〜２ｆからの光の放射強度が増加し、上側投光器２ａ〜２ｃからの光の放射強度が減少するように、各水平方向補正係数ＫＶ１、ＫＶ２を設定するよう、作成されている。

こうして、Ｓ２００にて、各基本制御量Ｃａｏ〜Ｃｆｏに対する補正係数ＫＬ１、ＫＬ２、ＫＨ１、ＫＨ２、ＫＨ３、ＫＶ１、ＫＶ２が算出されると、続くＳ２１０に移行して、その算出された補正係数ＫＬ１、ＫＬ２、ＫＨ１、ＫＨ２、ＫＨ３、ＫＶ１、ＫＶ２と、各基本制御量Ｃａｏ〜Ｃｆｏとに基づき、次式に則って、各投光器２ａ〜２ｆの制御量Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄ、Ｃｅ、Ｃｆを演算する。

Ｃａ＝Ｃａｏ×ＫＬ１×ＫＨ１×ＫＶ１
Ｃｂ＝Ｃｂｏ×ＫＬ１×ＫＨ２×ＫＶ１
Ｃｃ＝Ｃｃｏ×ＫＬ１×ＫＨ３×ＫＶ１
Ｃｄ＝Ｃｄｏ×ＫＬ２×ＫＨ１×ＫＶ２
Ｃｅ＝Ｃｅｏ×ＫＬ２×ＫＨ２×ＫＶ２
Ｃｆ＝Ｃｆｏ×ＫＬ２×ＫＨ３×ＫＶ２
そして、このように各投光器２ａ〜２ｆの制御量Ｃａ〜Ｃｆが算出されると、Ｓ２２０に移行して、各投光器２ａ〜２ｆの駆動回路１２ａ〜１２ｆをこの制御量Ｃａ〜Ｃｆにて動作させることにより、各投光器２ａ〜２ｆに制御量Ｃａ〜Ｃｆに対応した電流を通電させる。この結果、各投光器２ａ〜２ｆからの光の放射強度は、上記各補正係数にて補正された制御量Ｃａ〜Ｃｆに対応した強度に制御される。

また、このように、各投光器２ａ〜２ｆを補正後の制御量Ｃａ〜Ｃｆにて駆動制御した後は、Ｓ２３０にて、照度センサ４を介して運転席周囲の照度を検出し、続くＳ２４０にて、その検出した照度は、Ｓ１１０又は当該Ｓ２４０の処理にて前回検出した照度から変化しているか否かを判断する。

そして、照度が変化していれば、Ｓ２４０に移行して、その照度の変化量に基づき、各投光器２ａ〜２ｆの基本制御量Ｃａｏ〜Ｃｆｏを補正した後、再度Ｓ２１０に移行する。この結果、各投光器２ａ〜２ｆの制御量は、車室内の照度に応じて更新され、各投光器２ａ〜２ｆから運転者には、撮像装置６にて運転者を撮像するのに適した明るさの赤外光が照射されることになる。

また、Ｓ２４０にて、照度は変化していないと判断された場合には、Ｓ２６０に移行して、画像処理部１６から画像処理データを取得し、続くＳ２７０にて、その取得した画像処理データに基づき、乗員（運転者）の位置、及び、顔の向きを認識する。

そして、続くＳ２８０では、Ｓ２７０による認識結果が、Ｓ１９０又はＳ２７０にて前回求めた認識結果から変化しているか否かを判断し、認識結果が変化していなければ、再度Ｓ２４０に移行することにより、Ｓ２４０〜Ｓ２８０の処理を繰り返し実行する。

また、Ｓ２８０にて、認識結果が変化したと判断された際には、Ｓ２９０に移行し、変化後の認識結果に基づき、その認識結果に対応する補正係数を更新した後、再度Ｓ２１０に移行する。この結果、各投光器２ａ〜２ｆの制御量は、運転者の動きに応じて更新され、各投光器２ａ〜２ｆから運転者には、撮像装置６にて運転者を撮像するのに適した明るさの赤外光が照射されることになる。

以上説明したように、本実施形態の車室照明装置においては、自動車の運転席周囲に配置した６個の投光器２ａ〜２ｆからの光の放射強度や、その放射強度の上下方向或いは左右方向の出力バランスを、照度センサ４にて検出された車室内の照度、撮像装置６により撮像された撮像画像の明るさ、この撮像画像を処理することにより得られる運転者の位置（詳しくは車両前後方向の位置）、及び、同じく撮像画像を処理することにより得られる運転者の顔の向き、に基づき個々に制御している。

このため、本実施形態の車室照明装置を利用すれば、車両の走行や天候の変化等によって車室内の明るさが変化しても、また、運転者の運転席への着座位置や運転者の顔の向きが基準からずれても、撮像装置６を介して運転者を常時最適に撮像できることになり、従来装置に比べて、撮像装置６による運転者の撮像可能範囲を拡大することができる。

また、このように、本実施形態の車室照明装置によれば、撮像装置６による運転者の撮像可能範囲を拡大することができることから、挙動検出装置において、撮像装置６による撮像画像（本実施形態では画像処理部１６にて生成された画像処理データ）から運転者の居眠り等の挙動を精度よく検出することができるようになり、運転者の照射光量不足等によって運転者の挙動が誤検出されるのを防止できる。

なお、本実施形態において、投光器２ａ〜２ｆは、本発明の投光手段に相当し、照度センサ４は、本発明の明るさ検出手段としての第１の照度センサに相当する。また、制御装置１０にて実行される処理の内、Ｓ１４０の処理は、本発明の明るさ検出手段としての推定手段に相当し、Ｓ１８０及びＳ１９０の処理は、本発明の位置検出手段並びに着座方向検出手段に相当し、Ｓ２１０及びＳ２２０の処理は、本発明の投光制御手段に相当する。［第２実施形態］
次に、図６は、本発明の参考例である第２実施形態の車室照明装置全体の構成を表すブロック図である。

本実施形態の車室照明装置は、自動車の左右のドアの上方にそれぞれ配置され、他方のドアに向けて光（赤外光）を放射する投光器２Ｌ、２Ｒと、これら各投光器２Ｌ、２Ｒの近傍に配置され、各投光器２Ｌ、２Ｒが赤外光を照射するドア付近を撮像する撮像装置６Ｌ、６Ｒと、車室内の明るさを検出する照度センサ４と、制御装置１０とから構成されている。

なお、投光器２及び撮像装置６に付与した添え字Ｌ、Ｒのうち、添え字Ｌは、車両の左側ドアを表し、添え字Ｒは、車両の右側ドアを表す。そして、図７に示す如く、投光器２Ｒ、撮像装置６Ｒは、車両の右側ドア上方のルーフ部分に、左側ドアに向けて配置されており、投光器２Ｌ、撮像装置６Ｌは、車両の左側ドア上方のルーフ部分に同様に配置されている。

また、制御装置１０は、上記実施例と同様、ＣＰＵ２０、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２４、及び、これらを接続するバス１８を中心に、所謂マイクロコンピュータとして構成されている。

そして、制御装置１０のバス１８には、上記各投光器２Ｌ、２Ｒからの赤外光の放射強度を制御するために各投光器２Ｌ、２Ｒへの通電電流を調整可能な駆動回路１２Ｌ、１２Ｒや、照度センサ４からの検出信号をデジタルデータに変換して取り込むためのＡ／Ｄ変換部１４、各撮像装置６Ｌ、６Ｒにて撮像された撮像画像を処理して、車室内に不正に侵入してきた（或いは不正侵入しようとしている）不正侵入者の特徴部分を抽出する画像処理部１６Ｌ、１６Ｒ、及び、自動車に別途搭載された盗難防止装置との間でデータ通信を行うための通信部２６等も接続されている。

つまり、制御装置１０は、自動車に別途搭載されている盗難防止装置にて、ドアロックが不正に解除され、車室内への侵入者が不正に侵入してきたこと（或いは不正に侵入しようそしていること）が検出されて、盗難防止装置から制御装置１０に不正侵入者の撮像指令が送信されてきたときに起動するようにされている。そして、制御装置１０が起動すると、ＣＰＵ２０が、ＲＯＭ２２に記憶された制御プログラムを実行することにより、撮像装置６Ｌ又は６Ｒを介して不正侵入者を撮像し、その撮像画像をＲＡＭ２４若しくは図示しないハードディスク等に記憶する。

以下、このようにＣＰＵ２０が実行する制御処理について、図８に示すフローチャートに沿って説明する。
図８に示す如く、制御装置１０が起動されて、ＣＰＵ２０が制御処理を開始すると、まず、Ｓ３１０にて、照度センサ４を介して運転席周囲の照度を検出し、続くＳ３２０にて、その検出した照度に基づき、投光器２Ｌ又は２Ｒへの通電電流（延いては放射強度）を制御するための基本制御量Ｃｏを設定し、続くＳ３３０にて、盗難防止装置側から撮像指令と共に送信されてきた不正侵入者の侵入方向とは反対側の投光器２Ｌ又は２Ｒを基本制御量Ｃｏにて駆動する。

そして、続くＳ３４０では、Ｓ３３０にて駆動した投光器２Ｌ又は２Ｒと同じ位置に配置された（換言すれば不正侵入者の侵入方向とは反対側の）撮像装置６Ｌ又は６Ｒを動作させて、その撮像装置６Ｌ又は６Ｒによる撮像画像のハードディスク等への記録を開始する。

次に、Ｓ３５０では、撮像装置６Ｌ又は６Ｒによる撮像画像の全体の明るさを画像処理部１６を介して取得し、続くＳ３６０にて、その明るさの基準値からのずれに基づき、基本制御量Ｃｏに対する明るさ補正係数Ｋａを算出する。

また、続くＳ３７０では、画像処理部１６から画像処理データを取得し、続くＳ３８０にて、その取得した画像処理データに基づき、侵入者の位置（詳しくは、現在撮像に利用している投光器２Ｌ又は２Ｒから侵入者までの距離）を認識し、続くＳ３９０にて、その認識結果に基づき、基本制御量Ｃｏに対する位置補正係数Ｋｂを算出する。なお、この位置補正係数Ｋｂの算出には、図５（ａ−１）又は（ａ−２）に示す如きマップが利用される。

そして、Ｓ３９０にて、位置補正係数Ｋｂが算出されると、Ｓ４００に移行して、基本制御量Ｃｏと明るさ補正係数Ｋａと位置補正係数Ｋｂとをパラメータとする演算式（Ｃ＝Ｃｏ×Ｋａ×Ｋｂ）に則って、投光器２Ｌ又は２Ｒの制御量Ｃを演算し、続くＳ４１０にて、その演算した制御量Ｃにて駆動回路１２Ｌ又は１２Ｒを動作させることにより、投光器２Ｌ又は２Ｒに制御量Ｃに対応した電流を通電させる。この結果、投光器２Ｌ又は２Ｒからの光の放射強度は、上記各補正係数Ｋａ、Ｋｂにて補正された制御量Ｃに対応した強度に制御される。

また、このように、投光器２Ｌ又は２Ｒを制御量Ｃにて駆動制御した後は、Ｓ４２０にて、撮像装置６Ｌ又は６Ｒによる撮像画像の全体の明るさを画像処理部１６を介して取得し、続くＳ４３０にて、その明るさが、Ｓ３５０若しくはＳ４２０にて前回取得した明るさから変化したか否かを判断する。

そして、Ｓ４３０にて、撮像画像全体の明るさが変化したと判断されると、Ｓ４４０に移行して、その明るさの変化量に基づき明るさ補正係数Ｋａを更新した後、再度Ｓ４００に移行する。この結果、投光器２Ｌ又は２Ｒの制御量Ｃｏは、撮像画像全体の明るさに応じて更新され、投光器２Ｌ又は２Ｒからは、撮像装置６にて不正侵入者を撮像するのに適した明るさの赤外光が照射されることになる。

また、Ｓ４３０にて、撮像画像の明るさは変化していないと判断された場合には、Ｓ４５０に移行して、画像処理部１６から画像処理データを取得し、続くＳ４６０にて、その取得した画像処理データに基づき、不正侵入者の位置を認識する。

そして、続くＳ４７０では、Ｓ４６０による認識結果が、Ｓ３８０又はＳ４６０にて前回求めた認識結果から変化しているか否かを判断し、認識結果が変化していなければ、再度Ｓ４２０に移行することにより、Ｓ４２０〜Ｓ４７０の処理を繰り返し実行する。

また、Ｓ４７０にて、認識結果が変化したと判断された際には、Ｓ４８０に移行し、変化後の認識結果に基づき、その認識結果に対応する補正係数（本実施形態では位置補正係数Ｋｂ）を更新した後、再度Ｓ４００に移行する。この結果、投光器２Ｌ又は２Ｒの制御量は、不正侵入者の位置に応じて更新され、不正侵入者には、撮像装置６Ｌ又は６Ｒにて運転者を撮像するのに適した明るさの赤外光が照射されることになる。

以上説明したように、本実施形態の車室照明装置においては、自動車に別途搭載された盗難防止装置にて、不正侵入者が検出された際に、その不正侵入者が侵入してきたドアとは反対側のドアの上方に配置された投光器２Ｌ又は２Ｒと撮像装置６Ｌ又は６Ｒとを動作させて、不正侵入者を撮像して記憶し、しかも、その撮像時には、投光器２Ｌ又は２Ｒからの赤外光の出射強度を、撮像画像全体の明るさ及び不正侵入者の位置に応じて制御している。

このため、本実施形態の車室照明装置を利用すれば、駐車時に自動車が不正に操作されて車両又は車両に搭載された物品が盗難されそうな場合に、盗難防止装置により不正侵入者に対する警報を発することができるだけでなく、その不正侵入者の画像を撮像装置により鮮明に撮像して、その画像を記録することができる。

よって、本実施形態の車室照明装置を自動車に搭載すれば、自動車が車上荒らしにあう確率を少なくすることができると共に、万一車上荒らしにあっても、撮像画像から犯人を特定できるので、損害を少なくすることができる。
［他の実施形態］
以上、本発明が適用された第１実施形態及び本発明の参考例である第２実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術範囲内にて種々の態様を採ることができる。

例えば、上記実施形態では、運転者の顔を撮像して居眠り等の挙動を検出したり、不正侵入者を撮像するのに使用される車室照明装置について説明したが、本発明の車室照明装置は、例えば、自動車の助手席に着座した乗員の挙動を検出して、エアバックの開き方の制御を行う装置に利用することができる。

そして、この装置の場合、助手席の乗員については、乗員の頭部位置を検出できればよいことから、図９に示す如く、助手席側Ａピラーのルーフ部分近傍に投光器２ａを設けると共に、マップランプ８内に撮像装置６と投光器２ｂとを組み込み、更に、ルームランプ９内に投光器２ｃを組み込むことによって、３つの投光器２ａ〜２ｃにて助手席に着座した乗員を照射し、撮像装置６にて、その乗員を上方から撮像することで、乗員の頭部位置を認識するようにするとよい。なお、図９において、（ａ）は自動車を斜め前方から見た斜視図であり、（ｂ）は自動車を横方向から見た側面図である。

そして、この場合にも、第１実施形態と同様に、車室内の明るさに応じて、各投光器２ａ〜２ｃからの光（赤外光）の放射強度を制御すると共に、撮像装置６による撮像画像から乗員の頭の位置を認識して、その頭の位置に応じて、各投光器２ａ〜２ｃから放射する赤外光の出力バランスを調整するようにすれば、撮像装置６により乗員を鮮明に撮像して、その撮像画像から乗員の挙動を検出してエアバックの開き方等を最適に制御することができるようになる。

また、上記実施形態では、照度センサ４は、車室内の照度を検出するものであるとして説明したが、図９に示すように、インストルメントパネルとフロントガラスとの間に空調装置制御用の照度センサ４ａが設けられている場合には、この照度センサ４ａを、車室内の照度を検出するセンサとして利用することができる。

なお、この場合、上記各実施形態のように、投光器２が赤外光を放射し、撮像装置６が赤外光の画像を撮像するように構成した際には、車室内の照度として、赤外光の照度を検出する必要があるが、太陽光に含まれる波長ごとの成分は明るさによらず略一定であることから、照度センサ４ａによる検出照度から、フロントガラスやサイドガラスによる減衰率を考慮して、車室内の明るさを検出するようにすればよい。

また、自動車には、図１０（ａ）に示すように、光の反射率を自動調整する自動防眩ルームミラーを搭載したものが知られており、この種の自動防眩ルームミラーには、ミラーへの入射光の照度を検出する照度センサ４ｂが組み込まれていることから、この照度センサ４ｂを利用して、車室内の明るさを検出するようにしてもよい。

また、このように自動防眩ルームミラーに組み込まれた照度センサ４ｂや、インストルメントパネルとフロントガラスとの間に設けられた照度センサ４ａを利用して、車室内の明るさを検出する場合、車両の走行時にトンネルの出入り口等で急激な明るさ変化が生じる際には、これらの照度センサ４ａ、４ｂによる検出信号が変化してから、車室内の明るさが変化することになる。

このため、これらの照度センサ４ａ、４ｂを利用して、車室内の明るさを検出する際には、センサ出力が変化してから車室内の照度変化が生じる迄の応答遅れ時間と、駆動回路１２を介して投光器２からの光の放射強度を変化させてから投光器２からの光の照射強度が実際に変化する迄の制御の応答遅れ時間とを考慮して、この制御の応答遅れ時間分だけ車室内の照度変化を早く予測するようにし、その予測結果に従い、各投光器２の制御量を補正するようにすれば、各投光器２からの光の放射強度をより最適に制御することができるようになり、トンネルの出入り口等で生じる急激な明るさ変化によって、画像の光量不足やハレーションが発生するのを防止することができる。

一方、上記第１実施形態では、投光器２ａ〜２ｆの光の放射方向は固定されており、制御装置１０は、投光器２ａ〜２ｆからの光の放射強度を調整することで、被写体である運転者を撮像装置６にて確実に撮像できるようにするものとして説明したが、例えば、図１０に示す如く、自動車のインストルメントパネルの左右両端に、光の放射方向を上下に自動調整し得る一対の投光器２Ｌ、２Ｒを設け、制御装置１０において、運転者の顔の向きに応じて、各投光器２Ｌ、２Ｒからの光の放射方向を制御するようにしてもよい。

そして、このようにすれば、各投光器２Ｌ、２Ｒの光の放射方向を上下に変更できることから、自動車に設ける投光器の数を少なくしても、乗員（運転者）を良好に照明することができるようになる。

また特に、図１１に示すように、光の放射方向を上下方向だけでなく、左右方向にも調整可能な投光器２Ｘを利用すれば、投光器２Ｘからの光の放射方向を自由に設定できることから、例えば、第１実施形態のように、インストルメントパネルに設けた撮像装置６にて運転者の顔を撮像する際には、その撮像装置６の近傍に、この投光器２Ｘを配置し、制御装置１０では、運転者の位置や顔の向きに応じて、この投光器２Ｘの光の放射方向を調整するように構成することで、第１実施形態と略同様の効果を得ることができるようになる。

なお、図１０及び図１１において、（ａ）は、インストルメントパネルに設けた撮像装置６にて運転者の顔を撮像ために車室内に設けられる投光器２の設置位置を表す説明図であり、（ｂ）は、その投光器２の放射方向の調整可能方向を表す説明図である。

そして、図１０に示すように、光の放射方向を上下に調整し得る投光器２Ｌ、２Ｒを用いる場合には、図１２（ａ）に示すようなマップを用いて、運転者の顔の上下方向の向きに応じて、各投光器２Ｌ、２Ｒの垂直放射方向を設定するようにすればよく、図１１に示すように、光の放射方向を上下・左右に調整し得る投光器２Ｘを用いる場合には、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すようなマップを用いて、運転者の顔の上下方向及び左右方向の向きに応じて、各投光器２Ｌ、２Ｒの垂直放射方向及び水平放射方向を各々設定するようにすればよい。

また、このように設定された垂直放射方向に従い、光の放射方向を上下に調整し得る投光器２Ｌ、２Ｒとしては、例えば、図１３に示すように、投光器２としての発光素子３２をホルダ３３内に固定し、このホルダ３３を、シャフト３４を介して、基台３８に立設された側壁３８ａ，３８ｂに対して、回動可能に固定し、このシャフト３４を、基台３８に固定されたモータ３６、モータ３６の回転軸に固定された歯車３７、及び、シャフト３４に固定された歯車３５を介して、回動させるように構成するとよい。

また、図１２（ａ）及び（ｂ）に示した２つのマップを用いて設定された垂直放射方向及び水平放射方向に従い、光の放射方向を上下・左右に調整し得る投光器２Ｘとしては、例えば、図１４に示すように、図１３に示した投光器２Ｌ、２Ｒと同様に構成された投光器の基台３８を、シャフト４２を介して、水平方向に回動可能に基台４８に固定し、このシャフト４２を、基台４８に固定されたモータ４５、モータ４５の回転軸に固定された歯車４６、及び、シャフト４２に固定された歯車４３を介して、回動させるように構成すればよい。

なお、図１３及び図１４において、（ａ）は投光器２Ｌ、２Ｒ又は２Ｘの正面図、（ｂ）は投光器２Ｌ、２Ｒ又は２Ｘの平面図、（ｃ）は投光器２Ｌ、２Ｒ又は２Ｘの左側面図である。

また次に、上記実施形態では、投光器２は、赤外光を放射するものとして説明したが、投光器２が放射する光は、必ずしも赤外光でなくてもよく、可視光であっても、可視光を含んだ赤外光であっても、紫外光であっても、紫外光と可視光とを含む光であっても、紫外光と赤外光とからなる光であっても、或いは、紫外光と可視光と赤外光とからなる光であってもよい。

第１実施形態の車室照明装置全体の構成を表すブロック図である。 車室内での投光器の位置及び運転者の位置変化を説明する説明図である。 車室内での投光器、撮像装置及び照度センサの配置位置を説明する説明図である。 第１実施形態の制御装置にて実行される制御処理を表すフローチャートである。 図５の制御処理を実行する際に使用される補正係数算出用のマップを表す説明図である。 第２実施形態の車室照明装置全体の構成を表すブロック図である。 第２実施形態の投光器及び撮像装置の車室への配置状態を説明する説明図である。 第２実施形態の制御装置にて実行される制御処理を表すフローチャートである。 助手席に着座した乗員の頭部位置を認識するのに用いられる投光器及び撮像装置の車室内への配置例を説明する説明図である。 光の放射方向を上下に調整可能な投光器を用いて運転者を撮像する際の投光器及び撮像装置の車室内への配置例を説明する説明図である。 光の放射方向を上下・左右に調整可能な投光器を用いて運転者を撮像する際の投光器及び撮像装置の車室内への配置例を説明する説明図である。 図１０及び図１１に示した投光器の光の照射方向を制御するのに用いられるマップの一例を表す説明図である。 図１０に示した投光器の詳細構成を表す説明図である。 図１１に示した投光器の詳細構成を表す説明図である。

符号の説明

２ａ〜２ｆ，２Ｌ，２Ｒ，２Ｘ…投光器、４，４ａ，４ｂ…照度センサ、６，６Ｌ，６Ｒ…撮像装置、１０…制御装置、１２ａ〜１２ｆ，１２Ｌ，１２Ｒ…駆動回路、１４…Ａ／Ｄ変換部、１６，１６Ｌ，１６Ｒ…画像処理部、１８…バス、２６…通信部、３２…発光素子、３３…ホルダ、３４，４２…シャフト、３５，３７，４３，４６…歯車、３６，４５…モータ、３８，４８…基台。

Claims (9)

1. 撮像手段による撮像領域を照明するために車室内に配置された投光手段と、
   車室内または被写体の明るさを検出する明るさ検出手段と、
   該明るさ検出手段にて検出された車室内または被写体の明るさに応じて、前記投光手段からの光の放射強度を制御する投光制御手段と、
   を備えた車両の車室照明装置であって、
   前記撮像手段及び投光手段は、前記被写体として車両の座席に着座した乗員を撮像するために、車両の座席周囲に配置されており、
   前記撮像手段による撮像画像を処理することにより、前記被写体として車両の座席に着座した乗員の向きを検出する着座方向検出手段を備える共に、
   前記投光手段を複数備え、
   前記投光制御手段は、該複数の投光手段からの光の放射強度に加えて、前記着座方向検出手段により検出された乗員の向きに応じて、前記複数の投光手段からの光の出力バランスを制御することを特徴とする車両の車室照明装置。
2. 撮像手段による撮像領域を照明するために車室内に配置された投光手段と、
   車室内または被写体の明るさを検出する明るさ検出手段と、
   該明るさ検出手段にて検出された車室内または被写体の明るさに応じて、前記投光手段からの光の放射強度を制御する投光制御手段と、
   を備えた車両の車室照明装置であって、
   前記撮像手段及び投光手段は、前記被写体として車両の座席に着座した乗員を撮像するために、車両の座席周囲に配置されており、
   前記撮像手段による撮像画像を処理することにより、前記被写体として車両の座席に着座した乗員の向きを検出する着座方向検出手段を備えると共に、
   前記投光制御手段は、前記投光手段からの光の放射強度に加えて、前記着座方向検出手段により検出された乗員の向きに応じて、前記投光手段からの光の出射方向を制御することを特徴とする車両の車室照明装置。
3. 前記明るさ検出手段として、車室内の照度を検出する第１の照度センサを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両の車室照明装置。
4. 前記明るさ検出手段として、前記撮像手段による撮像画像を処理して車室内または被写体の明るさを推定する明るさ推定手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の車両の車室照明装置。
5. 前記被写体の位置を検出する位置検出手段を備え、
   前記投光制御手段は、前記明るさ検出手段にて検出された車室内または被写体の明るさと、前記位置検出手段にて検出された被写体の位置とに応じて、前記投光手段からの光の放射強度を制御することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の車両の車室照明装置。
6. 前記位置検出手段は、前記撮像手段による撮像画像を処理することにより、前記被写体の位置を検出することを特徴とする請求項５に記載の車両の車室照明装置。
7. 車両の走行に伴う車室内または被写体の明るさ変化を予測する予測手段を備え、
   前記投光制御手段は、前記予測手段にて車室内または被写体の明るさの変化が予測されると、該予測結果に基づき、前記投光手段からの光の放射強度を補正することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の車両の車室照明装置。
8. 前記予測手段は、車両の進行方向前方位置にて車両周囲の照度を検出可能な第２の照度センサを備え、該第２の照度センサによる検出照度の変化から車室内または被写体の明るさの変化を予測することを特徴とする請求項７に記載の車両の車室照明装置。
9. 前記投光手段は、赤外光を出射し、前記撮像手段は、前記撮像領域内の物体から反射してきた赤外光からなる赤外光像を撮像することを特徴とする請求項１〜請求項８の何れかに記載の車両の車室照明装置。

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