JP6780671B2 - 乗員監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の乗員を撮像素子により撮像した画像に基づいて監視する乗員監視装置に関する。

車両の事故防止などのため、車両の乗員の身体状況を撮像画像に基づいて監視する乗員監視装置が、車室内に設置されることがある。

たとえば、特許文献１の乗員監視装置では、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの撮像素子（イメージセンサ）により車両の運転手の顔を撮像し、その撮像画像に基づいて顔の向きを判定する。運転手の顔の向き以外に、目の開閉度などを撮像画像に基づいて監視する乗員監視装置もある。乗員監視装置の監視結果は、車両側のＥＣＵ（電子制御装置）へ出力されて、車両の走行制御に利用される。

撮像素子の撮像面には、乗員からの光がレンズにより結像される。レンズを撮像素子の撮像面に対して適切な位置に配置するため、たとえば特許文献２および特許文献３に開示されているように、レンズは保持部材（レンズ枠、ホルダ）により保持される。また、撮像素子とレンズと保持部材は、保護などのため、被覆部材（鏡筒、絞り板、パッケージ）により覆われる。保持部材や被覆部材は、遮光性を有する材料で形成される。このため、保持部材や被覆部材には、光をレンズに入射させるための窓が設けられる。特許文献２および特許文献３では、窓は孔から成る。

窓は、異物の侵入防止などのため、たとえば特許文献４に開示されているように、孔と、該孔を塞ぐように設けられた透過板（プレート）とから構成されることもある。透過板は、光透過性を有する材料で形成される。特許文献４では、透過板は、その板面がレンズに入射する光の第２光軸に対して、垂直または傾斜するように設けられている。

乗員監視装置の窓からは、乗員からの光が入射するが、太陽光などの外乱光も入射する。この外乱光は、レンズを透過して、撮像素子に入射することがある。また、外乱光の一部は、レンズやその他の部材で反射して迷光となり、該迷光がレンズを透過して、撮像素子の撮像面に入射することがある。これらの場合、外乱光や迷光がノイズとなって撮像画像に映り込み、乗員の顔や、顔の特徴点などの検出に支障を来して、乗員の監視性能が低下するおそれがある。

上記の対策として、特許文献２では、レンズ枠の内周面に迷光反射面を設け、絞り孔から入射した光のうち、レンズによる結像面への結像に寄与しない迷光を、迷光反射面で反射して、絞り孔から外部へ出射させる。特許文献３では、レンズとホルダとの境目に遮光部を設け、孔からレンズに入射した迷光がホルダの内部で反射して撮像素子に到達するのを遮光部により阻止する。

特開２００４−７８７７８号公報 特開２００７−１６３６３７号公報 特開２００３−３０７６６３号公報 特開２０１５−１７９５０７号公報

太陽光などの外乱光は、レンズの画角内からレンズに入射するだけでなく、レンズの画角外から窓を通過して、レンズに入射することがある。そして、この画角外からの外乱光は、レンズの表面で反射したり、その他の部材で反射したりして、迷光となり、該迷光がレンズの画角内からレンズを透過して、撮像素子の撮像面に入射するおそれがある。この場合、迷光に基づくノイズが乗員の画像に映り込むと、前述のように顔などの検出に支障を来し、乗員の監視性能の低下を招いてしまう。

本発明は、レンズの画角外からの外乱光によるノイズが撮像画像に映り込むのを防止できる乗員監視装置を提供することを課題とする。

本発明による乗員監視装置は、車両の乗員を撮像する撮像素子と、乗員の像を撮像素子の撮像面に結像するレンズと、車両の運転席側へ光を投射する照明部と、レンズを保持する保持部材と、撮像素子、レンズ、照明部、および保持部材を覆う被覆部材と、この被覆部材に設けられ、照明部から投射された光を通過させるとともに、レンズに光を入射させる窓とを備え、撮像素子により撮像した画像に基づいて乗員を監視する。窓は、被覆部材に形成された孔と、この孔を塞ぐように被覆部材に取り付けられた、光を透過させる透過板とから構成される。透過板は、レンズおよび照明部と対向していて、その板面がレンズの光軸に対して傾斜するように、レンズと所定の間隔をおいて設けられる。本発明では、透過板における撮像素子側の板面または撮像素子と反対側の板面に、レンズの画角外からの光をレンズに入射しないように遮光する遮光部材がさらに設けられる。この遮光部材は、レンズの画角の範囲を囲むように環状に形成されていて、レンズの画角の範囲に近接する位置から、外側へ向って当該遮光部材の径方向に延びている。遮光部材の径方向の外径は、レンズの径より大きく、かつ照明部から投射された光を遮らない大きさである。

上記によると、レンズの画角外から来る太陽光などの外乱光が、レンズに入射しないように遮光部材により遮光されるので、該外乱光がレンズを透過して撮像素子の撮像面に入射するのを阻止することができる。また、当該外乱光がレンズの表面で反射して迷光になることも阻止して、該迷光がレンズを透過して撮像素子の撮像面に入射するのを防止することができる。このため、画角外からの外乱光や迷光に基づくノイズが、撮像画像に映り込むのを防止することが可能となる。

本発明において、透過板の径はレンズの径より大きくてもよい。

また、本発明において、遮光部材は、板状に形成されていて、透過板における撮像素子側の板面に設けられ、遮光部材の板面と透過板の板面とが平行になっていてもよい。

さらに、本発明において、遮光部材の表面には、光反射防止処理が施されてもよい。

本発明によれば、レンズの画角外からの外乱光によるノイズが撮像画像に映り込むのを防止できる乗員監視装置を提供することが可能となる。

本発明の実施形態による乗員監視装置の電気的構成図である。 本発明の第１実施形態による乗員監視装置の斜視図である。 図２の乗員監視装置からカバーを外した状態の斜視図である。 図３から蓋体とハーネスを外した状態の斜視図である。 図２のカバーの斜視図である。 図２の乗員監視装置の撮像系の断面図である。 図６の撮像系による撮像画像の一例を示した図である。 図６の撮像系の設置状態を示した図である。 従来の乗員監視装置の撮像系の断面図である。 図９の撮像系による撮像画像の一例を示した図である。 本発明の第２実施形態の乗員監視装置の撮像系の断面図である。 本発明の第３実施形態の乗員監視装置の撮像系の断面図である。 本発明の第４実施形態の乗員監視装置の撮像系の断面図である。 本発明の第５実施形態の乗員監視装置の撮像系の断面図である。 従来の乗員監視装置の撮像系の断面図である。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

図１は、本発明の実施形態の乗員監視装置１００の電気的構成図である。乗員監視装置１００は、自動四輪車などの車両の車室内に設置される。乗員監視装置１００には、制御部１、撮像素子２、照明部３、およびインタフェイス４が備わっている。

制御部１は、マイクロコンピュータやメモリから成る。制御部１には、画像処理部１ａと乗員監視部１ｂが設けられている。撮像素子２は、赤外線イメージセンサから成る。照明部３は、複数の赤外線ＬＥＤ（発光ダイオード）から成る。図１では、照明部３を１つのブロックで示している。インタフェイス４は、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車内通信用の回路から成る。

撮像素子２は、車両の乗員である運転手の顔を撮像する。照明部３は、運転手の顔が含まれる領域に赤外光を投射する。制御部１は、撮像素子２の撮像動作と照明部３の発光動作とを制御する。

制御部１の画像処理部１ａは、撮像素子２による撮像画像を画像処理して、運転手の顔の特徴点を時系列的に検出する。乗員監視部１ｂは、その顔の特徴点の変化に基づいて、運転手の顔の向きや目の開閉や視線などの状態を検出し、これらの変化を監視して、運転手に車両の運転に支障を来すような異常が無いか否かを判定する。制御部１は、乗員監視部１ｂの監視結果を、インタフェイス４を介して、車両に設けられた他のＥＣＵなどに出力する。また、制御部１は、車両に設けられた他のＥＣＵや各種センサから、車両の車速や運転手の乗降状態などに関する情報を受信する。

図２は、本発明の第１実施形態の乗員監視装置１００の斜視図である。図３は、図２からカバー７を外した状態の斜視図である。図４は、図３から蓋体６とハーネス１６を外した状態の斜視図である。図５は、カバー７の斜視図である。

乗員監視装置１００は、図２に示すように、筐体５を下にし、カバー７を上にし、カバー７の窓７ｍと反対側を車両の前方に向けた姿勢で、車両の車室内に設置される。また、乗員監視装置１００は、車両の運転手の正面の視界を広くするために、運転手の斜め前方に位置するダッシュボードの中央部またはセンタコンソールの上部に設置される。

筐体５は、熱伝導性の高い金属または合成樹脂により形成されている。図３に示すように、筐体５は矩形の箱状に形成されている。筐体５の下部には、フィン状の放熱部５ｆが設けられている。筐体５の内側には、図４に示すように、メイン基板８が収納されている。メイン基板８の板面は、水平方向とほぼ平行になっている。

メイン基板８には、制御部１、インタフェイス４、コネクタ１５ａ、１５ｃ、およびその他の電子部品や電気回路（図示省略）が実装されている。制御部１とインタフェイス４は、半導体素子などで構成されている。コネクタ１５ａには、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）１７の一端が接続されている。コネクタ１５ｃには、図２および図３に示したハーネス１６の一端が接続される（詳細図示省略）。

筐体５の上方に開口する開口部５ｋは、メイン基板８を収納する収納口である。この開口部５ｋは、図２および図３に示すように、蓋体６により塞がれる。筐体５と蓋体６とは、図示しないねじなどにより固定される。

蓋体６は、金属または合成樹脂により形成されている。蓋体６には、図３に示すように、中央から上方に向かって突出する支持部６ｈと、上方に向かって開口する貫通孔６ｋとが設けられている。支持部６ｈの前面（図３で右下を向いた面）は、筐体５や蓋体６の各側辺に対して傾斜している。

支持部６ｈの前面には、サブ基板９が支持されている。サブ基板９は、板面を縦向きにして、図示しないねじなどにより支持部６ｈに固定されている。サブ基板９の表面（図３で右下を向いた面）には、撮像素子２（図６）、照明部３、コネクタ１５ｂ、およびその他の電子部品や電気回路（図示省略）が実装されている。

コネクタ１５ｂには、ＦＰＣ１７の他端が接続されている。ＦＰＣ１７は、蓋体６の貫通孔６ｋを貫通している。このＦＰＣ１７により、サブ基板９とメイン基板８とは電気的に接続されている。

サブ基板９の表面側には、光を反射するリフレクタ１０が設けられている。リフレクタ１０は、図示しないねじなどにより、サブ基板９または蓋体６の支持部６ｈに固定されている。リフレクタ１０には、複数の貫通孔１０ａ〜１０ｅが形成されている。そのうち、小径の貫通孔１０ｂ〜１０ｅの奥には、それぞれ照明部３が設けられている。

中央にある大径の貫通孔１０ａには、レンズユニット１２が嵌め込まれている。レンズユニット１２は、レンズ１２ａと、レンズ１２ａを保持するホルダ１２ｂとから構成されている。ホルダ１２ｂは、遮光性を有する合成樹脂により筒状に形成されている。図６に示すように、サブ基板９の表面に実装された撮像素子２に対してレンズ１２ａが対向するように、ホルダ１２ｂはサブ基板９に固定されている。ホルダ１２ｂは、本発明の「保持部材」の一例である。

図２に示すカバー７は、遮光性を有する合成樹脂により形成されている。カバー７には、水平部７ｈと鉛直部７ｕが設けられている。鉛直部７ｕは、水平部７ｈの後部に設けられ、水平部７ｈから連続して上方へ突出している。図５に示すように、鉛直部７ｕは、前側側壁７ｕｆ、左右側壁７ｕＬ、７ｕｒ、および天井壁７ｕｊから構成されている。鉛直部７ｕの裏側（前側側壁７ｕｆと反対側）は、後方に向かって開口している。

鉛直部７ｕの前側側壁７ｕｆの上部には、孔７ｔがほぼ矩形状に形成されている。この孔７ｔを塞ぐように、透過板７ｑがカバー７に取り付けられる（図２の状態）。透過板７ｑは、光透過性を有する合成樹脂により形成されている。孔７ｔと透過板７ｑは、光の出入口となる窓７ｍを構成している。つまり、カバー７の前側側壁７ｕｆの上部には、窓７ｍが設けられている。図５に示すように、透過板７ｑは、平坦な板状に形成されている。透過板７ｑの裏面７ｏには、遮光板１４が設けられている。

図３などに示したレンズユニット１２、撮像素子２（図６）、照明部３、サブ基板９、およびＦＰＣ１７は、図２に示すように、カバー７により上方と前方（ハーネス１６と反対側）から覆われる。また、蓋体６と筐体５の前部も、カバー７により上方と前方から覆われる。カバー７は、図示しないねじにより蓋体６の支持部６ｈに固定される。カバー７は、本発明の「被覆部材」の一例である。

図２に示すカバー７の取り付け状態で、透過板７ｑは、レンズ１２ａおよび照明部３と対向する。カバー７の窓７ｍの径、すなわち孔７ｔの径と透過板７ｑの径は、レンズ１２ａの径より大きくなっている。このように窓７ｍの径を大きくするのは、窓７ｍが照明部３に対する光の出口とレンズ１２ａに対する光の入り口とを兼ねているためであり、また、光の投受光範囲を広げることにより撮像範囲を広げて、運転手の顔全体を撮像するためである。

図２において、カバー７の水平部７ｈ以下の部分は、車両の乗員の目に触れないように、ダッシュボードまたはセンタコンソールに埋設される。カバー７の水平部７ｈより上方には、リフレクタ１０、照明部３、および窓７ｍから成る照明系と、レンズユニット１２、撮像素子２、および窓７ｍから成る撮像系が設けられている。運転手の顔を撮像するために、それらの照明系と撮像系は、ダッシュボードまたはセンタコンソールから突出する。また、運転手に監視を意識させないようにするため、それらの照明系と撮像系は、図示しない意匠カバー（図示省略）により覆われる。意匠カバーには、透過板７ｑを露出させるように、開口部が形成される。

乗員監視装置１００をダッシュボードの中央部またはセンタコンソールの上部に設置することで、照明部３、レンズ１２ａ、および撮像素子２が運転席側を向いた状態となる。このため、照明部３から投射された光は、リフレクタ１０の貫通孔１０ｂ〜１０ｅ、カバー７の窓７ｍ、および意匠カバーの開口部を通過して、運転席側へ投射される。

そして、その投射光は、運転席のヘッドレスト、シート、または運転席に着座した運転手の顔などで反射する。この反射光は、意匠カバーの開口部と、カバー７の窓７ｍとを通過して、リフレクタ１０の貫通孔１０ａに嵌め込まれたレンズユニット１２のレンズ１２ａに入射し、さらにレンズ１２ａを透過して、撮像素子２に入射する。撮像素子２は、レンズ１２ａから受光した光を電気信号に変換し、該電気信号に基づいて運転手の顔などを撮像する。

図６は、乗員監視装置１００の撮像系の断面図である。図７は、図６の撮像系による撮像画像Ｇの一例を示した図である。図８は、図６の撮像系の設置状態を示した図である。図９は、従来の乗員監視装置の撮像系の断面図である。図１０は、図９の撮像系による撮像画像Ｇ’の一例を示した図である。図６、図８、および図９では、水平面と平行な断面を示していて、リフレクタ１０の図示を省略している。（後述する図１１〜図１５も同様である。）

図６において、乗員監視装置１００のレンズユニット１２のホルダ１２ｂ内には、レンズ１２ａと撮像素子２が設けられている。レンズ１２ａの周囲は、ホルダ１２ｂに保持されている。撮像素子２は、サブ基板９に実装されている。撮像素子２の撮像面２ａとレンズ１２ａとは、所定の間隔をおいて対向している。レンズ１２ａの光軸Ｑは、撮像素子２の撮像面２ａに対して垂直になっている。撮像面２ａの中心は、レンズ１２ａの光軸Ｑ上に位置している。レンズ１２ａは、運転手からの光（運転手の像）を撮像素子２の撮像面２ａに結像する。

レンズ１２ａに対して撮像素子２と反対側には、所定の間隔をおいてカバー７の窓７ｍを構成する透過板７ｑが設けられている。透過板７ｑは、両板面７ｉ、７ｏがレンズ１２ａの光軸Ｑに対して所定角度で傾斜するように設けられている。透過板７ｑの板面７ｉ、７ｏのうち、撮像素子２側の板面７ｏには、遮光板１４が設けられている。

遮光板１４は、レンズ１２ａの画角θの範囲Ｘを囲むように、環状に形成された単一部品である（図５参照）。図６では、遮光板１４の径方向の断面を示しているため、断面部分が２つ表れている。（後述の図１１〜図１４に示す遮光板２４、３４、４４、１４も同様である。）

また、遮光板１４は、平坦な板状に形成されていて、レンズ１２ａの画角θの範囲Ｘに近接する位置から、外側へ向って遮光板１４の径方向に延びている。遮光板１４の外径は、レンズ１２ａの径より大きくなっている。然るに、遮光板１４は、照明部３（図３）の光を遮らないような大きさに形成されている。遮光板１４の一方の板面１４ａは、透過板７ｑの板面７ｏに密着している。遮光板１４の板面１４ａと透過板７ｑの板面７ｉ、７ｏとは平行になっている。遮光板１４は、レンズ１２ａの画角θ外からの光をレンズ１２ａに入射しないように遮光する。遮光板１４は、本発明の「遮光部材」の一例である。

前述したように、乗員監視装置１００が車室内の運転手席の斜め前方に設置されることで、図８に示すように、レンズ１２ａと撮像素子２の撮像面２ａが運転席に着座した運転手Ｍを向いた状態となる。このため、レンズ１２ａの光軸Ｑが、車両の前進方向に対して所定角度で傾斜する。透過板７ｑの板面７ｉ、７ｏは、車両の前進方向に対して垂直になる。

図９に示す従来の乗員監視装置の撮像系には、遮光板１４が設けられていない。この点以外の構造は、図６に示した乗員監視装置１００の撮像系と同様である。

前述したように、照明部３から発せられた光は、運転手Ｍの顔などで反射する。そして、この反射光、つまり運転手Ｍからの光（運転手Ｍの像）は、図６および図９に実線の矢印で示すように、レンズ１２ａの画角θ内を進行して、透過板７ｑを透過した後、レンズ１２ａを透過して、撮像素子２の撮像面２ａに入射する。これにより、運転手Ｍの顔が撮像素子２で撮像され、図７および図１０に示す撮像画像Ｇ、Ｇ’の中央領域Ｚに、運転手Ｍの顔画像が映り込む（顔画像の図示省略）。また、運転手Ｍがさまざまな挙動を行うことで、運転手Ｍの顔画像の映る位置が中央領域Ｚ内で変化する。

透過板７ｑの径が大きくなっているため、運転手Ｍからの光より輝度が高い太陽光などの外乱光が、レンズ１２ａの画角θ外から透過板７ｑへ入射する。

従来は、図９に１点鎖線の矢印で示すように、レンズ１２ａの画角θ外から透過板７ｑへ入射した外乱光が、透過板７ｑを透過した後、レンズ１２ａの端面（表面）１２ｅから入射して、レンズ１２ａを透過し、撮像素子２の撮像面２ａの端部や撮像面２ａの近傍に到達する。このため、図１０に示すように、撮像画像Ｇ’の端部に外乱光に基づくノイズＮ１が映り込む。このノイズＮ１は運転手Ｍの顔画像と重なる中央領域Ｚには生じないが、ノイズＮ１の輝度が運転手Ｍの顔画像の輝度より高いので、運転手Ｍの顔画像がノイズＮ１に接近した場合、ノイズＮ１が運転手Ｍの顔の検出に支障を来すおそれがある。

また、レンズ１２ａの画角θ外から透過板７ｑを透過した外乱光のうち、一部の光が、図９に２点鎖線の矢印で示すように、レンズ１２ａの端面１２ｅで反射して、レンズ１２ａと透過板７ｑとの間で迷光となる。そして、この迷光は、レンズ１２ａの画角θ内に進入して、透過板７ｑの板面７ｏで反射し、レンズ１２ａの光軸Ｑの近傍に入射する。この際、レンズ１２ａの光軸Ｑに対して透過板７ｑの板面７ｉ、７ｏが傾斜していて、レンズ１２ａの端面１２ｅと透過板７ｑの板面７ｏとが平行になっていないので、レンズ１２ａに対する外乱光の入射角度（図９の１点鎖線の矢印の角度）とは異なる角度（図９の２点鎖線の矢印の角度）で、迷光がレンズ１２ａに入射する。そして、この迷光は、レンズ１２ａの画角θ内でレンズ１２ａを透過して、撮像素子２の撮像面２ａに入射する。このため、図１０に示すように、撮像画像Ｇ’にレンズ１２ａと透過板７ｑの間で生じた迷光に基づくノイズＮ２が映り込む。このノイズＮ２の輝度も、運転手Ｍの顔画像の輝度より高くなる。また、ノイズＮ２は運転手Ｍの顔画像と重なる中央領域Ｚに生じるので、運転手Ｍの顔の検出に支障を来してしまう。

一方、図６に示す乗員監視装置１００の撮像系では、図６に１点鎖線の矢印で示すように、レンズ１２ａの画角θ外から透過板７ｑを透過した外乱光が、遮光板１４により遮光されて、レンズ１２ａに入射しなくなる。このため、透過板７ｑとレンズ１２ａとの間で、レンズ１２ａの画角θ外からの外乱光に基づく迷光が生じなくなり、該外乱光や迷光がレンズ１２ａを透過して、撮像素子２の撮像面２ａに入射しなくなる。その結果、図７に示すように、撮像画像Ｇには、図１０に示した外乱光に基づくノイズＮ１や迷光に基づくＮ２が映り込まなくなる。

また、図６に破線の矢印で示すように、レンズ１２ａの画角θ外から透過板７ｑを透過した外乱光が、遮光板１４の板面１４ａで反射し、さらに透過板７ｑの板面７ｉで反射して、透過板７ｑの内部で迷光になり、該迷光がレンズ１２ａに入射することが考えられる。然るに、遮光板１４の板面１４ａと透過板７ｑの板面７ｉとが平行になっているので、透過板７ｑに対する外乱光の入射角度と同一の角度で、迷光がレンズ１２ａに入射する。このため、迷光がレンズ１２ａを透過しても、ホルダ１２ｂの内周面に当たって、撮像素子２の撮像面２ａに入射することはない。したがって、図７に示す撮像画像Ｇに、透過板７ｑの内部で生じた迷光に基づくノイズが映り込むこともない。

以上の実施形態によると、透過板７ｑの径がレンズ１２ａの径より大きく、かつ、透過板７ｑがレンズ１２ａの光軸Ｑに対して傾斜していても、レンズ１２ａの画角θ外から来る太陽光などの外乱光が、レンズ１２ａに入射しないように遮光板１４により遮光される。このため、レンズ１２ａの画角θ外からの外乱光が、レンズ１２ａを透過して撮像素子２の撮像面２ａに入射するのを阻止することができる。また、レンズ１２ａの画角θ外からの外乱光が、レンズ１２ａの端面１２ｅで反射して迷光になることを阻止して、該迷光がレンズ１２ａを透過して撮像素子２の撮像面２ａに入射するのを防止することが可能となる。これらの結果、画角θ外からの外乱光や迷光に基づくノイズＮ１、Ｎ２（図１０）が、撮像素子２による撮像画像Ｇ（図７）に映り込むのを防止することができる。そして、撮像画像Ｇに基づいて運転手Ｍの顔や顔の特徴点を精度良く検出して、運転手Ｍの監視性能を向上させることが可能となる。

また、透過板７ｑの撮像素子２側の板面７ｏに、遮光板１４を設けた場合、レンズ１２ａの画角θ外から透過板７ｑを透過した外乱光が、遮光板１４で反射したり、透過板７ｑの他方の板面７ｉで反射したりして、透過板７ｑの内部で迷光が生じるおそれがある。然るに、本実施形態では、透過板７ｑの板面７ｏ、７ｉと遮光板１４の板面１４ａとが平行になっているので、透過板７ｑの内部で生じた迷光が、レンズ１２ａを透過して撮像素子２の撮像面２ａに入射するのを阻止できる。このため、迷光に基づくノイズが、撮像画像Ｇに映り込むのを防止することが可能となる。また、遮光板１４と透過板７ｑとを一体化させることで、部品点数を減少させて、レンズ１２ａに対して撮像素子２と反対側に遮光板１４を容易に配置することができ、乗員監視装置１００の組み立て性を向上させることが可能となる。

また、以上の実施形態では、レンズ１２ａの画角θの範囲Ｘを囲むように、遮光板１４を環状に形成している。このため、レンズ１２ａの画角θの全周囲から来る外乱光を遮光板１４により確実に遮光して、レンズ１２ａに入射させないようにすることができる。

また、以上の実施形態では、遮光板１４が、レンズ１２ａの画角θの範囲Ｘに近接する位置から、外側へ向って径方向に延びていて、遮光板１４の外径がレンズ１２ａの径より大きくなっている。このため、レンズ１２ａの径より外側の画角θ外から透過板７ｑに入射した外乱光を、遮光板１４により確実に遮光して、レンズ１２ａに入射させないようにすることができる。

さらに、以上の実施形態では、透過板７ｑの径がレンズ１２ａの径より大きいので、撮像範囲を広くすることができる。また、運転手Ｍがレンズ１２ａの画角θ内に入るように、乗員監視装置１００を車室内の中央部にすることで、乗員監視装置１００から運転手Ｍまでの距離が短くても、運転手Ｍからの光を、透過板７ｑとレンズ１２ａを透過させて、撮像素子２の撮像面２ａに入射させることができる。そして、撮像素子２により運転手Ｍの顔を確実に撮像することが可能となる。

図１１は、本発明の第２実施形態の乗員監視装置１００の撮像系の断面図である。第２実施形態では、遮光部材である遮光板２４を、透過板７ｑの撮像素子２と反対側の板面７ｉに設けている。遮光板２４は、レンズ１２ａの画角θの範囲Ｘを囲むように、環状に形成されている。また、遮光板２４は、レンズ１２ａの画角θの範囲Ｘに近接する位置から、外側へ向って遮光板２４の径方向に延びているが、前述した照明部３の光を遮らないような大きさに形成されている。その他の構造は、第１実施形態と同様である。

このように遮光板２４を設けることで、図１１に１点鎖線の矢印で示すように、レンズ１２ａの画角θ外から来た外乱光が、遮光板２４により遮光されて、透過板７ｑに入射しなくなる。このため、画角θ外からの外乱光に基づく迷光が、透過板７ｑの内部や透過板７ｑとレンズ１２ａとの間で生じなくなり、外乱光や迷光がレンズ１２ａを透過して撮像素子２の撮像面２ａに入射しなくなる。この結果、運転手Ｍの顔などの検出に支障を来すノイズＮ１、Ｎ２（図１０）が、撮像画像Ｇに映り込むのを防止することが可能となる。

図１２は、本発明の第３実施形態の乗員監視装置１００の撮像系の断面図である。第３実施形態では、遮光部材である遮光板３４を、レンズ１２ａの端面１２ｅに設けている。遮光板３４は、レンズ１２ａの画角θの範囲Ｘを囲むように、環状に形成されている。また、遮光板３４は、レンズ１２ａの画角θの範囲Ｘに近接する位置から、外側へ向って遮光板３４の径方向に延びている。さらに、遮光板３４の表面には、光反射防止処理が施されている。その他の構造は、第１実施形態と同様である。

このように遮光板３４を設けることで、図１２に１点鎖線の矢印で示すように、レンズ１２ａの画角θ外から来て透過板７ｑを透過した外乱光が、遮光板３４により遮光されて、レンズ１２ａに入射しなくなる。また、当該外乱光が遮光板３４の表面で反射しなくなる。このため、画角θ外からの外乱光に基づく迷光が透過板７ｑとレンズ１２ａとの間で生じなくなり、当該外乱光や迷光がレンズ１２ａを透過して撮像素子２の撮像面２ａに入射しなくなる。この結果、運転手Ｍの顔などの検出に支障を来すノイズＮ１、Ｎ２（図１０）が、撮像画像Ｇに映り込むのを防止することが可能となる。

図１３は、本発明の第４実施形態の乗員監視装置１００の撮像系の断面図である。第４実施形態では、遮光部材である遮光板４４を、透過板７ｑとレンズ１２ａとの間に設けている。この遮光板４４は、透過板７ｑやレンズ１２ａから離間するように、ホルダ１２ｂに固定されている。また、遮光板４４は、レンズ１２ａの画角θの範囲Ｘを囲むように環状に形成されている。また、遮光板４４は、レンズ１２ａの画角θの範囲Ｘに近接する位置から、外側へ向って遮光板４４の径方向に延びているが、前述した照明部３の光を遮らないような大きさに形成されている。さらに、遮光板４４の表面には、光反射防止処理が施されている。その他の構造は、第１実施形態と同様である。

このように遮光板４４を設けても、図１３に１点鎖線の矢印で示すように、レンズ１２ａの画角θ外から来て透過板７ｑを透過した外乱光が、遮光板４４により遮光されて、レンズ１２ａに入射しなくなる。また、当該外乱光が遮光板４４の表面で反射しなくなる。このため、画角θ外からの外乱光に基づく迷光が透過板７ｑとレンズ１２ａとの間で生じなくなり、当該外乱光や迷光がレンズ１２ａを透過して撮像素子２の撮像面２ａに入射しなくなる。この結果、運転手Ｍの顔などの検出に支障を来すノイズＮ１、Ｎ２（図１０）が、撮像画像Ｇに映り込むのを防止することが可能となる。

図１４は、本発明の第５実施形態の乗員監視装置１００の撮像系の断面図である。図１５は、図１４に対応する従来の乗員監視装置の撮像系の断面図である。

図１４に示す第５実施形態では、カバー７の窓７ｍに設けられた透過板７ｑ’の板面７ｉ、７ｏが、レンズ１２ａの光軸Ｑに対して垂直になっている。透過板７ｑ’の板面７ｉ、７ｏと、レンズ１２ａの端面１２ｅとは平行になっている。透過板７ｑ’の板面７ｏには、遮光板１４が設けられている。透過板７ｑ’に対する遮光板１４の設置状態は、第１実施形態（図６）の透過板７ｑに対する遮光板１４の設置状態と同様である。これ以外の構造も第１実施形態と同様である。

上記に対して、図１５に示す従来の撮像系では、遮光板１４が設けられていない。このため、図１５に１点鎖線の矢印で示すように、レンズ１２ａの画角θ外からの外乱光が、透過板７ｑ’を透過した後、レンズ１２ａの端面１２ｅから入射して、レンズ１２ａを透過し、撮像素子２の撮像面２ａの端部または撮像面２ａの近傍に入射する。このため、撮像画像Ｇの端部に、図１０に示したノイズＮ１のような、外乱光に基づくノイズが映り込む。

なお、レンズ１２ａの画角θ外から来て透過板７ｑ’を透過した外乱光の一部は、図１５に２点鎖線の矢印で示すように、レンズ１２ａの端面１２ｅで反射して、レンズ１２ａと透過板７ｑ’との間で迷光となる。そして、この迷光は、レンズ１２ａの画角θ内に進入して、透過板７ｑ’の板面７ｏで反射し、レンズ１２ａに入射する。この際、レンズ１２ａの端面１２ｅと、透過板７ｑ’の板面７ｏとが平行になっているので、レンズ１２ａに対する外乱光の入射角度と同等の角度で、迷光がレンズ１２ａに入射する。そして、この迷光は、レンズ１２ａを透過した後、ホルダ１２ｂの内周面に当たって、撮像素子２の撮像面２ａに入射することはない。このため、撮像画像Ｇに、レンズ１２ａと透過板７ｑ’の間で生じた迷光に基づくノイズは映り込まない。

一方、図１４に示したように、透過板７ｑ’に遮光板１４を設けると、図１４に１点鎖線の矢印で示すように、レンズ１２ａの画角θ外から来て透過板７ｑ’を透過した外乱光が、遮光板１４により遮光されて、レンズ１２ａに入射しなくなる。このため、当該外乱光に基づく迷光が透過板７ｑ’とレンズ１２ａとの間で生じなくなり、当該外乱光や迷光がレンズ１２ａを透過して撮像素子２の撮像面２ａに入射しなくなる。その結果、撮像素子２による撮像画像Ｇの端部に、図１０に示したノイズＮ１のような、外乱光に基づくノイズが映り込まなくなる。よって、運転手Ｍの顔などの検出に支障を来すノイズが、撮像画像Ｇに映り込むのを防止することが可能となる。

本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、以上の実施形態では、レンズ１２ａの画角θ外に遮光板１４、２４、３４、４４を設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではなく、遮光板１４、２４、３４、４４の一部がレンズ１２ａの画角θ内に突出するようにしてもよい。また、遮光板３４、４４と同様に、遮光板１４、２４の表面にも光反射防止処理を施してもよい。また、遮光板１４、２４、３４、４４に代えて、厚みが厚いブロック状の遮光部材を用いてもよい。さらに、レンズ１２ａに対して撮像素子２と反対側に、複数の遮光部材を設けてもよい。

また、以上の実施形態では、カバー７の窓７ｍを、孔７ｔと透過板７ｑ、７ｑ’とから構成した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。透過板７ｑ、７ｑ’を省略し、窓７ｍを孔７ｔだけで構成してもよい。また、窓７ｍ、孔７ｔ、または透過板７ｑ、７ｑ’の径を、レンズ１２ａの径と同等にしてもよいし、レンズ１２ａの径より小さくしてもよい。また、窓７ｍに透過板７ｑ、７ｑ’を設ける場合は、透過板７ｑ、７ｑ’ の径も、レンズ１２ａの径と同等にしてもよいし、レンズ１２ａの径より小さくしてもよい。さらに、照明部３からの光の出口となる窓と、レンズ１２ａに対する光の入り口となる窓とを別々に設けてもよい。

また、以上の実施形態では、意匠カバーにより覆われるカバー７の窓７ｍに透過板７ｑ、７ｑ’を設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば、カバー７の窓７ｍを孔７ｔだけで構成し、該孔７ｔと連通する意匠カバーの開口部に透過板を設けてもよい。また、当該透過板に遮光部材を設けたり、意匠カバーとカバー７との間に遮光部材を設けたりしてもよい。

また、以上の実施形態では、赤外線イメージセンサから成る撮像素子２と、赤外線ＬＥＤから成る照明部３とを用いた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではなく、その他の撮像素子およびその他の照明部を用いてもよい。また、撮像素子や照明部の設置数は、適宜選択すればよい。

また、以上の実施形態では、乗員監視装置１００を車両のダッシュボードの中央部またはセンタコンソールの上部に設置した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではなく、車室内のその他の箇所に乗員監視装置１００を設置してもよい。

また、以上の実施形態では、車両の運転手Ｍの顔を撮像することにより、運転手Ｍを監視する乗員監視装置１００に本発明を適用したが、運転手Ｍ以外の乗員を監視したり、顔以外の部位を撮像したりする乗員監視装置に対しても、本発明を適用することは可能である。

さらに、以上の実施形態では、自動四輪車に搭載される乗員監視装置１００に本発明を適用した例を挙げたが、その他の車両に搭載される乗員監視装置に対しても、本発明を適用することは可能である。

２ 撮像素子
２ａ 撮像面
７ カバー（被覆部材）
７ｍ 窓
７ｉ、７ｏ 板面
７ｑ、７ｑ’ 透過板
７ｔ 孔
１２ａ レンズ
１２ｂ ホルダ（保持部材）
１４、２４、３４、４４ 遮光板（遮光部材）
１４ａ 板面
１００ 乗員監視装置
Ｇ 撮像画像
Ｍ 運転手（乗員）
Ｑ レンズの光軸
Ｘ レンズの画角の範囲
θ レンズの画角

Claims (4)

1. 車両の乗員を撮像する撮像素子と、
   前記乗員の像を前記撮像素子の撮像面に結像するレンズと、
   前記車両の運転席側へ光を投射する照明部と、
   前記レンズを保持する保持部材と、
   前記撮像素子、前記レンズ、前記照明部、および前記保持部材を覆う被覆部材と、
   前記被覆部材に設けられ、前記照明部から投射された光を通過させるとともに、前記レンズに光を入射させる窓と、を備え、
   前記撮像素子により撮像した画像に基づいて前記乗員を監視する乗員監視装置において、
   前記窓は、前記被覆部材に形成された孔と、前記孔を塞ぐように前記被覆部材に取り付けられた、光を透過させる透過板と、から構成され、
   前記透過板は、前記レンズおよび前記照明部と対向していて、その板面が前記レンズの光軸に対して傾斜するように、前記レンズと所定の間隔をおいて設けられており、
   前記透過板における前記撮像素子側の板面または前記撮像素子と反対側の板面に設けられ、前記レンズの画角外からの光を前記レンズに入射しないように遮光する遮光部材をさらに備え、
   前記遮光部材は、前記レンズの画角の範囲を囲むように環状に形成されていて、前記レンズの画角の範囲に近接する位置から、外側へ向って当該遮光部材の径方向に延びており、
   前記遮光部材の径方向の外径は、前記レンズの径より大きく、かつ前記照明部から投射された光を遮らない大きさである、ことを特徴とする乗員監視装置。
2. 請求項１に記載の乗員監視装置において、
   前記透過板の径は前記レンズの径より大きい、ことを特徴とする乗員監視装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の乗員監視装置において、
   前記遮光部材は、板状に形成されていて、前記透過板における前記撮像素子側の板面に設けられ、
   前記遮光部材の板面と前記透過板の板面とが平行になっている、ことを特徴とする乗員監視装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の乗員監視装置において、
   前記遮光部材の表面には、光反射防止処理が施されている、ことを特徴とする乗員監視装置。

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