(57)【要約】【課題】運転者が運転席を前後に移動した場合でも運転者状態を常に精度良く検出する。【解決手段】固定焦点式の車載カメラの焦点位置（最もピントが合う位置）を次のような位置に設定する。すなわち、運転席の位置を後方の限界まで移動させた時の運転者の顔面の位置（後方限界顔面位置）に対する錯乱円よりも、運転席の位置を前方の限界まで移動させた時の運転者の顔面の位置（前方限界顔面位置）に対する錯乱円の方が大きくなる位置に、焦点位置を設定する。こうすれば、車載カメラの焦点位置を後方に移動させることができるので、後方限界顔面位置での顔画像のボケを抑制することができる。その結果、後方限界顔面位置での顔画像中のボケが拡大されても、常に精度良く運転状態を検出することが可能となる。【選択図】図１１
2015118287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者が運転席（４）の位置を前後方向に調整可能な車両（１）に搭載されて、該運転者の前方から該運転者の顔画像を撮影する顔画像撮影装置（１１０）であって、
前記顔画像の画像データを生成する画像センサー（１１２）と、
前記画像センサー上に前記顔画像を結像させる結像光学系（１１４）と
を備え、
前記結像光学系は、前記運転席の位置を後方の限界まで移動させた時の前記運転者の顔面の位置である後方限界顔面位置（ＲＰ）に対する錯乱円よりも、前記運転席の位置を前方の限界まで移動させた時の前記運転者の顔面の位置である前方限界顔面位置（ＦＰ）に対する錯乱円の方が大きくなる位置に、該結像光学系の焦点位置が固定されている
ことを特徴とする顔画像撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の顔画像撮影装置であって、
前記結像光学系は、前記前方限界顔面位置でのＭＴＦが、前記後方限界顔面位置でのＭＴＦよりも小さな値となる位置に、前記焦点位置が固定されている
ことを特徴とする顔画像撮影装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の顔画像撮影装置であって、
前記結像光学系は、前記前方限界顔面位置と前記後方限界顔面位置との中間位置、あるいは該中間位置よりも前記結像光学系から遠方の位置に、前記焦点位置が固定されている
ことを特徴とする顔画像撮影装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の顔画像撮影装置であって、
前記結像光学系は、該結像光学系のＦ値が２．０以下の値に設定されている
ことを特徴とする顔画像撮影装置。
【請求項５】
運転者が運転席（４）の位置を前後方向に調整可能な車両（１）に搭載されて、該運転者の顔画像を解析することにより、該車両の運転に影響を与える運転者状態を判定する運転者状態判定装置（１０）であって、
請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載の顔画像撮影装置と、
前記顔画像撮影装置によって撮影された前記顔画像を解析することにより、前記運転者状態を判定する運転者状態判定部（２０３）と
を備える運転者状態判定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の運転者状態判定装置であって、
前記運転者状態判定部は、前記顔画像撮影装置によって撮影された前記顔画像を所定の大きさの画像に正規化し、該正規化した顔画像を解析することによって前記運転者状態を判定する
ことを特徴とする運転者状態判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載カメラを用いて運転者の顔画像を撮影する顔画像撮影装置、および顔画像を解析して運転者状態を判定する運転者状態判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載カメラで撮影した運転者の顔画像を解析することによって、運転中の運転者の覚醒度や、漫然度、眠気度などの安全運転に影響を与える運転者の状態（本明細書では、これらを「運転者状態」と呼ぶ）を判定し、必要に応じて警告などを行う運転支援技術が知られている。この運転支援技術は、運転者状態を精度良く判定するためにはできるだけ鮮明な顔画像を撮影することが望ましい。
【０００３】
ここで、一般に車両では、運転者の体格や嗜好に応じてシート位置を前後に調整可能となっており、シート位置を調整すると運転者の顔面の位置も前後に移動する。そこで、顔面の位置が移動しても鮮明な顔画像を撮影可能とするために、運転者が調整したシート位置から顔面の位置を推定して、車載カメラの焦点位置を調整する技術が提案されている（特許文献１）。更には、運転者が運転中に姿勢を変更することも考慮して顔画像を撮影する技術も提案されている（特許文献２）。
【０００４】
一方、焦点位置を調整可能な車載カメラの代わりに、構造が単純な固定焦点式の車載カメラも広く用いられている。固定焦点式の車載カメラは焦点位置を移動させることができないので、運転者の顔面位置が前後に移動しても鮮明な画像が得られるようにするために固定焦点式の車載カメラは光学系の絞りを小さく絞った状態（Ｆ値が大きな状態）で用いられる。これは、光学系の絞りを小さく（Ｆ値を大きく）するほど被写界深度（ピントの合った画像が得られる被写体位置の範囲）が深くなるので、顔面位置が前後に移動しても鮮明な画像が得られるためである。もっとも、絞りを小さく（Ｆ値を大きく）するほど光量の不足を補うために強い光源が必要となる。そこで光学系の絞りは小さくし過ぎないように、従って理想的には、被写界深度と、運転者の顔面位置の移動範囲とが一致するような絞りに設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１７８３０２号公報
【特許文献２】特開２００９−１１３６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、固定焦点式の車載カメラを用いた場合には、光学系の絞りの設定を、運転者の顔面位置が移動する全範囲で鮮明な顔画像が得られるような最適な絞りに設定していたとしても、運転者状態の検出精度が低下することがあるという問題があった。そして、本願の発明者は、この不可解な現象の原因が次のような事情、すなわち、車載カメラから離れた位置にある顔面の顔画像と、車載カメラの近くにある顔面の顔画像とは、たとえ同じように鮮明な画像であっても、運転者状態を検出する用途からすると同様には取り扱えないという事情によるものであることを見出した。
【０００７】
この発明は、本願の発明者が見出した上述した知見に基づいてなされたものであり、固定焦点式の車載カメラを用いた場合でも、運転者状態を精度良く検出することが可能な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した問題を解決するために本発明の顔画像撮影装置および運転者状態判定装置は、画像センサー上に運転者の顔画像を結像させる結像光学系の焦点位置（最もピントが合う位置）を、次のような位置に固定している。すなわち、後方限界顔面位置（ＲＰ）に対する錯乱円よりも、前方限界顔面位置（ＦＰ）に対する錯乱円の方が大きくなる位置に、焦点位置を固定している。ここで、後方限界顔面位置とは、運転席の位置を後方の限界まで移動させた時の運転者の顔面の位置である。また、前方限界顔面位置とは、運転席の位置を前方の限界まで移動させた時の運転者の顔面の位置である。これら後方限界顔面位置や前方限界顔面位置は、運転席を移動可能な限界の位置と、運転者の体型についての統計データとに基づいて車両ごとに決定される。
詳細なメカニズムについては後述するが、運転者の顔面位置が移動する全範囲で鮮明な顔画像が得られているにも拘わらず、運転者状態の検出精度が低下することがある理由は、運転者が顔面位置を後方に移動させると、運転者状態を検出する際に顔画像中のボケを拡大してしまうためであることが見出された。従って、前方限界顔面位置に対する錯乱円が、後方限界顔面位置に対する錯乱円よりも大きくなることを許容すれば、結像光学系の焦点位置（最もピントが合う位置）を後方に移動させることができるので、後方限界顔面位置でも、よりボケの少ない顔画像を得ることができる。その結果、運転者状態を検出する際に顔画像中のボケが拡大されても、常に精度良く運転状態を検出することが可能となる。
【０００９】
また、上述した本発明の顔画像撮影装置においては、前方限界顔面位置でのＭＴＦが、後方限界顔面位置でのＭＴＦよりも小さな値となる位置に、結像光学系の焦点位置を設定しても良い。ここでＭＴＦとは、光学系の性能評価に用いられる周知の指標値であり、ＭＴＦの値が小さくなるほど、得られる像がボケることを表している。
こうすれば、結像光学系の焦点位置（最もピントが合う位置）を後方に移動させることができる。このため、後方限界顔面位置でもボケの少ない顔画像が得られるので、運転者状態を検出する際に顔画像中のボケが拡大されても、精度良く運転状態を検出することが可能となる。
【００１０】
また、上述した本発明の顔画像撮影装置においては、前方限界顔面位置と後方限界顔面位置との中間位置、あるいは中間位置よりも結像光学系から遠くの位置に、結像光学系の焦点位置を設定しても良い。
従来の固定焦点式の結像光学系の焦点位置は、前方限界顔面位置と後方限界顔面位置との中間位置よりも、必ず手前側（結像光学系に近い側）に設定されている。従って、結像光学系の焦点位置を、前方限界顔面位置と後方限界顔面位置との中間位置、あるいは中間位置よりも遠くに設定すれば、後方限界顔面位置でもボケの少ない顔画像を得ることができる。そのため、運転者状態を検出する際に顔画像中のボケが拡大されても、精度良く運転状態を検出することができる。
【００１１】
また、上述した本発明の顔画像撮影装置においては、結像光学系のＦ値を２．０以下の値に設定することとしてもよい。ここでＦ値とは、光学系の性能評価に用いられる周知の指標値であり、Ｆ値が小さくなるほど、光量の多い、明るい画像が得られるが、被写体の前後の移動に対して像がボケ易くなることが知られている。
一般的に固定焦点式の結像光学系では、前方限界顔面位置から後方限界顔面位置までの範囲で、ボケの少ない鮮明な顔画像を得るためには２．８程度のＦ値を確保する必要があり、Ｆ値を２．０以下にすることは設計上困難であった。これに対して、本発明の顔画像撮影装置では、前方限界顔面位置の付近では顔画像のボケを許容するので、Ｆ値を２．０以下に設定することができ、その結果、少ない光量でも明るい顔画像を撮影することが可能となる。
【００１２】
また、上述した本発明の顔画像撮影装置は、運転者が運転席の位置を前後方向に調整可能な車両に搭載されて、運転者の顔画像を解析して運転者状態を判定する運転者状態判定装置に適用してもよい。
上述したように本発明の顔画像撮影装置は、運転者が運転席を後方に移動させた場合でもボケの少ない顔画像を撮影することができるので、得られた顔画像を解析して運転者状態を判定すれば、精度良く運転者状態を判定することが可能となる。
【００１３】
また、上述した本発明の運転者状態判定装置においては、顔画像撮影装置によって撮影された顔画像を、デジタル処理などの手法を用いて所定の大きさの画像に正規化し、正規化した顔画像を解析することによって運転者状態を判定することとしてもよい。
運転者が運転席を後方に移動させると顔画像が小さく写るので、正規化によって顔画像が拡大され、この時に顔画像中のボケも拡大される。しかし、本発明の顔画像撮影装置では、運転者が運転席を後方に移動させた場合でもボケの少ない顔画像を撮影することができるので、正規化後の顔画像に含まれるボケを抑制することができる。また、運転者が運転席を前方に移動させると顔画像が大きく写るので、正規化によって顔画像が縮小され、この時に顔画像中のボケも縮小される。このため、運転者が運転席を移動させた位置に依らず、正規化後の顔画像に含まれるボケを抑制することが可能となり、その結果、運転者状態を常に精度良く判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施例の運転者状態判定装置１０を搭載した車両１についての説明図である。
【図２】本実施例の撮影ユニット１００および制御装置２００の大まかなブロック図である。
【図３】車載カメラ１１０の大まかな内部構造を示した断面図である。
【図４】画像センサー１１２に対する結像光学系１１４の位置を微調整することによって、結像光学系１１４の焦点位置を調整可能な原理についての説明図である。
【図５】固定焦点式の車載カメラ１１０で結像光学系１１４の合焦範囲を設定するために従来から採用されてきた考え方についての説明図である。
【図６】従来の考え方に基づいて合焦範囲が設定された場合に得られる顔画像を例示した説明図である。
【図７】顔画像から運転者状態を判定する運転者状態判定処理のフローチャートである。
【図８】運転者状態の判定に先立って顔画像を正規化する様子を例示した説明図である。
【図９】本実施例の車載カメラ１１０で結像光学系１１４の合焦範囲を設定するために採用された考え方についての説明図である。
【図１０】本実施例の考え方で合焦範囲を設定した場合は、従来の考え方で合焦範囲を設定した場合よりも、後方限界顔面位置での錯乱円が小さくなることを示す説明図である。
【図１１】本実施例の考え方で合焦範囲を設定した場合は、従来の考え方で合焦範囲を設定した場合よりも、前方限界顔面位置での錯乱円が大きくなることを示す説明図である。
【図１２】本実施例の考え方に基づいて合焦範囲を設定した場合に得られる顔画像を例示した説明図である。
【図１３】本実施例の考え方で合焦範囲を設定した場合と、従来の考え方で合焦範囲を設定した場合とで、結像光学系のＭＴＦを比較した結果を例示した説明図である。
【図１４】本実施例の考え方で合焦範囲を設定した場合と、従来の考え方で合焦範囲を設定した場合とを、代表ＭＴＦを用いて比較する方法についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために実施例について説明する。
Ａ．装置構成  ：
図１には、本実施例の運転者状態判定装置１０を搭載した車両１が示されている。運転者状態判定装置１０は、運転者の前方に搭載された撮影ユニット１００と、撮影ユニット１００に接続された制御装置２００とを備えている。撮影ユニット１００は、運転者から見てステアリングハンドル２の向こう側のインスツルメントパネル３の手前側に搭載されており、運転者の顔画像を撮影することが可能である。尚、図１中では、運転者に斜線を付して表示している。
また、運転者が座る運転席４のシート位置は前後に調整可能となっており、これに伴って、運転者の顔面位置も前後に移動する。図１中では、運転席４を前方（車両１の進行方向）に向かって限界まで移動させた時の運転者の頭部が太い一点鎖線で表示されている。また、運転席４を後方の限界まで移動させた時の運転者の頭部が太い破線で表示されている。そして、図１中に細い一点鎖線で示したように、撮影ユニット１００の視野角は、運転席４を前後に移動させた場合でも運転者の顔面を撮影可能な角度に設定されている。
【００１６】
図２には、本実施例の撮影ユニット１００および制御装置２００の大まかなブロック図が示されている。撮影ユニット１００は、運転者の顔画像を撮影する車載カメラ１１０と、運転者の顔面に向けて赤外光を投光する投光部１２０とを備えている。本実施例では、投光部１２０として、可視光の長波長側から赤外光までの光を放射する赤外ＬＥＤが採用されている。
車載カメラ１１０は、運転者の顔画像を画像データに変換する画像センサー１１２と、画像センサー１１２の撮像面に顔画像を結像させる結像光学系１１４とを備えている。本実施例では、画像センサー１１２としてＣＭＯＳ画像センサーが用いられている。また、結像光学系１１４は、複数のレンズや絞りなどが一体に組み合わされて構成されている。尚、本実施例の車載カメラ１１０は、本発明における「顔画像撮影装置」に対応する。
【００１７】
制御装置２００は、ＣＰＵやメモリー、タイマー、各種の電気回路などを搭載したマイクロコンピューターによって構成されている。周知のようにマイクロコンピューターは実行するプログラムによって様々な機能を実現することが可能であるが、本実施例の２００は、投光部１２０を駆動して運転者の顔面に赤外光を投光する機能と、画像センサー１１２を駆動して顔画像の画像データを取得する機能と、顔画像の画像データを解析して運転者状態（運転者の覚醒度、漫然度、眠気度など）を判定する機能とを備えている。
尚、図２では、制御装置２００を構成するＣＰＵや、プログラム、電気回路などの中で、投光部１２０を駆動する機能を実現している部分を、便宜的に「投光駆動部２０１」と表示している。同様に、画像センサー１１２を用いて画像データを取得する機能を実現している部分を、便宜的に「画像取得部２０２」と表示し、画像データを解析して運転者状態を判定する機能を実現している部分を、便宜的に「運転者状態判定部２０３」と表示している。
【００１８】
図３には、車載カメラ１１０の断面を取ることによって大まかな内部構造が示されている。車載カメラ１１０の本体ケース１１１の内部には画像センサー１１２が収納されており、本体ケース１１１の前面側には結像光学系１１４が取り付けられている。
結像光学系１１４は、複数枚のレンズや、光学系の絞り１１４ｆなどが一体に組み立てられた構造となっており、結像光学系１１４の外周側面に形成されたネジで本体ケース１１１に螺設されることによって取り付けられている。このため、結像光学系１１４全体を回転させることによって、結像光学系１１４と画像センサー１１２との距離を微調整することが可能であり、いわゆるピント合わせを行うことができる。
尚、図３に例示した結像光学系１１４は３枚のレンズと絞り１１４ｆとを備えているが、レンズの枚数や、絞り１１４ｆの枚数、レンズと絞り１１４ｆとの位置関係などは異なるものとすることができる。
【００１９】
図４には、画像センサー１１２に対する結像光学系１１４の位置を微調整することによってピント合わせする原理が示されている。上述したように、結像光学系１１４は複数のレンズによって構成されているが、簡易的には１枚の等価なレンズに置き換えて考えることができる。ここでは、この等価なレンズの焦点距離を「ｆ」とする。
図４（ａ）に示されるように、画像センサー１１２の撮像面から距離ａの位置に、結像光学系１１４を置いたとする。すると、画像センサー１１２の撮像面上には、結像光学系１１４から距離Ａの位置にある物体の像が結像する。この時の距離Ａは、図４（ｂ）中の等式を満たすことが知られている。従って、結像光学系１１４の位置を画像センサー１１２に対して近付けたり、遠ざけたりすることによって、その時の距離ａに応じて定まる距離Ａの位置（一点）にピントを合わせることができる。
尚、この場合は、距離Ａの位置が最もピントが合う位置であり、従って、結像光学系１１４の「焦点位置」に対応する。
【００２０】
いわゆるズーム機能を備えるカメラでは、距離ａ、あるいは等価な焦点距離ｆを変更することによって、ピントの合う距離Ａ（結像光学系の焦点位置）を変更することができる。従って、図１を用いて前述したように、運転席４の位置が前後に移動しても、運転者の顔面の位置にピントを合わせることで、顔面の像を画像センサー１１２の撮像面上に結像させることができる。
しかし、本実施例の車載カメラ１１０はいわゆる固定焦点式のカメラであり、結像光学系１１４の等価な焦点距離ｆや、画像センサー１１２と結像光学系１１４との距離ａは固定されている。このため、運転席４の移動に伴って運転者の顔面の位置が前後に移動しても、ピントの合う距離Ａ（結像光学系１１４の焦点位置）を変更することができない。
そこで一般的に、固定焦点式の車載カメラ１１０では、結像光学系１１４の絞り１１４ｆを小さく（Ｆ値を大きく）し、且つ、画像センサー１１２と結像光学系１１４との距離ａを適切に設定することによって（従って、結像光学系１１４の焦点位置を適切な位置に設定することによって）、運転者の顔面位置が前後に移動しても、実用上は十分に鮮明な顔画像が得られるようにしている。
【００２１】
図５には、固定焦点式の車載カメラ１１０で結像光学系１１４のＦ値および焦点位置を設定するために、従来から採用されてきた考え方が示されている。尚、以下では、運転席４を前方の限界位置まで移動させた状態での運転者の顔面位置を「前方限界顔面位置ＦＰ」と称し、後方の限界位置まで運転席４移動させた状態での運転者の顔面位置を「後方限界顔面位置ＲＰ」と称するものとする。この前方限界顔面位置ＦＰおよび後方限界顔面位置ＲＰは、次のようにして定められる。
【００２２】
先ず、運転席４を移動させることが可能な前方あるいは後方の限界位置は、車両１の設計段階で予め決定されている。もちろん、運転者の顔面位置は、運転席４の位置だけによって決まるわけではなく、運転者の体格や、運転者が好む運転時の姿勢などによっても変化する。
そこで、様々な運転者についての顔面位置の実測結果が蓄積されて、その結果を元にして現在では国際規格（例えば、ＩＳＯ４５１３）がまとめられている。この規格では、運転席４の位置に対する顔面位置の確率分布を算出できるようになっており、運転席４の位置を決めると、ある確率（例えば９０％以上の確率）で運転者の顔面が存在する領域を決定することができる。
【００２３】
車載カメラ１１０の設計時には、運転席４を前方あるいは後方に移動させた限界位置と、それぞれの限界位置での要求確率（例えば、９５％）とが仕様として与えられる。すると、例えば運転席４を前方に移動させた場合であれば、運転席４が限界位置にある時に、要求確率以上の割合で運転者の顔面が存在するような領域を、国際規格に基づいて決定することができる。従って、このようにして得られた領域の最も前方の位置を、前方限界顔面位置ＦＰとして決定することができる。
運転席４を後方に移動させた場合も同様に、運転席４が後方の限界位置にある時に、要求確率以上の割合で運転者の顔面が存在するような領域を、国際規格に基づいて決定することができる。そして、得られた領域の最も後方の位置を、後方限界顔面位置ＲＰとして決定する。
尚、以上では、国際規格に基づいて、前方限界顔面位置ＦＰおよび後方限界顔面位置ＲＰを決定するものとして説明したが、運転席４の移動に伴って顔面位置が移動する範囲を決定することができるのであれば、必ずしも国際規格である必要はない。例えば、国毎に定められた規格や、車両１のメーカー毎に定められた規格などに基づいて、前方限界顔面位置ＦＰおよび後方限界顔面位置ＲＰを決定しても良い。
【００２４】
当然ながら、固定焦点式の車載カメラ１１０では運転者の顔面位置の移動に合わせてピントが合う位置（結像光学系１１４の焦点位置）を調整することはできない。しかし、運転者の顔面位置が前方限界顔面位置ＦＰから後方限界顔面位置ＲＰの範囲内に存在している限りは、鮮明な顔画像が得られるようにしておくことが要請される。
そこで、固定焦点式の車載カメラ１１０では、ピントが合っている位置（一点）の前後に、実用上はピントが合っていると考えて良い領域を考えることにする。すなわち、完全にピントが合っているわけではない（従って、得られる像は少しだけボケている）が、ボケが軽微で実用上の問題とならず、ピントが合っていると取り扱うことが可能な領域を考える。尚、以下では、「実用上はピントが合っていると取り扱える領域」のことを「合焦領域（あるいは合焦範囲）」と称するものとする。
【００２５】
今、図５（ａ）に示したように、結像光学系１１４の焦点位置が前方限界顔面位置ＦＰと後方限界顔面位置ＲＰとの間にあるとすると、その前後には、実用上はピントが合っていると取り扱える合焦範囲が存在する。従って、前方限界顔面位置ＦＰおよび後方限界顔面位置ＲＰが、この合焦範囲に含まれるようにしておけばよい。また、この合焦範囲の大きさは、以下のような「後方被写界深度」および「前方被写界深度」を用いて決定することができる。
【００２６】
先ず始めに、図５（ｂ）を用いて後方被写界深度について説明する。仮に、結像光学系１１４からの距離Ａの位置（結像光学系１１４の焦点位置）に点光源を置いたとすると、結像光学系１１４の収差を考えなければ、画像センサー１１２の撮像面上には点像が結像される筈である。次に、点光源の位置を、結像光学系１１４から遠ざかる方向（以下、後方）に動かすと、画像センサー１１２の撮像面上に得られる像は、丸くぼやけて円像となる。この円像は「錯乱円」と呼ばれる。また、点光源の位置を後方に動かす移動量が大きくなるほど、ボケの程度も大きくなり、錯乱円は大きくなっていく。
そこで、許容できる錯乱円（許容錯乱円）の直径δｃを定めておけば、点光源を後方に移動させることが可能な限界の移動量を決定することができる。後方被写界深度とは、この限界の移動量を指す。そして、この後方被写界深度Ｌｒは、図５（ｂ）中に示した（１）式によって算出可能なことが知られている。ここで、（１）式中の「δｃ」は許容錯乱円の直径であり、「ｆ」は結像光学系１１４の等価な焦点距離、「Ａ」は結像光学系１１４から焦点位置までの距離、「ＦＮｏ」は結像光学系１１４のＦ値を表している。（１）式に示されるように、Ｆ値を大きくするほど（光学系の絞りを小さくするほど）、後方被写界深度Ｌｒは大きくなる。
【００２７】
点光源を、結像光学系１１４に近付ける方向（以下、前方）に動かした場合にも、ほぼ同様なことが当て嵌まる。すなわち、図５（ｃ）に示したように、点光源を前方に移動させるほど、画像センサー１１２の撮像面上に得られる像がぼやけて、錯乱円が大きくなっていく。従って、錯乱円の大きさが許容錯乱円に達するような、点光源の移動量（前方被写界深度）を決定することができる。そして、この前方被写界深度Ｌｆは、図５（ｃ）中に示した（２）式によって算出することができる。尚、（２）式中の「δｃ」、「ｆ」、「Ａ」、「ＦＮｏ」の表す意味は、（１）式と同様である。（２）式についても（１）式と同様に、Ｆ値を大きくするほど（光学系の絞りを小さくするほど）、前方被写界深度Ｌｆは（後方被写界深度Ｌｒに比べれば少しずつではあるが）大きくなる。
【００２８】
以上の説明から明らかなように、結像光学系１１４の焦点位置から後方に広がる後方被写界深度Ｌｒと、前方に広がる前方被写界深度Ｌｆとを合わせた範囲が、合焦範囲（実用上はピントが合っていると考えて良い範囲）となる。
上述したように、Ｆ値が大きくなるほど、後方被写界深度Ｌｒおよび前方被写界深度Ｌｆが大きくなるので、合焦範囲は大きくなる。その一方で、Ｆ値が大きくなるほど（図３に示した絞り１１４ｆの開口面積が小さくなるほど）、画像センサー１１２の撮像面に届く光量が少なくなって、明るい顔画像が得にくくなるので、運転者の顔面に投光する光量を大きくする必要が生じる。その意味からは、Ｆ値はできるだけ小さな値とすることが望ましい。
【００２９】
以上のような考え方に基づけば、前方限界顔面位置ＦＰから後方限界顔面位置ＲＰの範囲がちょうど合焦範囲となるように、結像光学系１１４のＦ値と、画像センサー１１２に対する結像光学系１１４の距離ａとを設定するのが理想的ということになる。
従来の固定焦点式の車載カメラ１１０では、以上のような考え方に基づいて適切な合焦範囲が得られるように、結像光学系１１４のＦ値、および画像センサー１１２と結像光学系１１４との距離ａが設定されている。
尚、図５（ｂ）中の（１）式と図５（ｃ）中の（２）式とを比較すれば明らかなように、後方被写界深度Ｌｒは前方被写界深度Ｌｆよりも、必ず大きくなる。従って、従来の固定焦点式の車載カメラ１１０では、図５（ａ）に示されるように、結像光学系１１４の焦点位置が、前方限界顔面位置ＦＰと後方限界顔面位置ＲＰとの中間位置よりも必ず手前側（結像光学系１１４に近い側）に存在している。
【００３０】
以上の説明では、理解を容易とするために、光源には大きさが無く（点光源であり）、更に、結像光学系１１４には収差が無いものとして説明した。しかし実際には、光源は必ず大きさや形を有している。そこで実際には、例えば直径１センチメートルの白い小さな円板を明るく照明して、点光源の代わりに用いることができる。
また、光学系には必ず収差が存在する。従って、丸い円板を撮影した場合でも円形の像が得られるとは限らず、錯乱円の直径が計測できるとは限らない。そこで実際には、得られた像の面積を測って、その面積となるような等価な錯乱円の直径を算出することができる。
【００３１】
図６には、以上のような従来の考え方に基づいて固定焦点式の車載カメラ１１０のＦ値および距離ａを設定した場合に、得られる顔画像が例示されている。標準的な顔面位置（以下、標準顔面位置ＳＰと称する）に運転者の顔面がある場合はもちろんのこと、前方限界顔面位置ＦＰに顔面がある場合も、後方限界顔面位置ＲＰに顔面がある場合も、鮮明な顔画像を撮影することができる。
このような顔画像に対して、所定の処理を施すことによって運転者状態（運転者の覚醒度や、漫然度、眠気度など）を判定する。上述したように、運転者の顔面位置に依らず常に鮮明な顔画像が得られるのであるから、従来は当然ながら、常に精度良く運転者状態を判定できるものと考えられていた。しかし、実際には判定精度が低下する場合が存在する。以下では、この理由について説明する準備として、顔画像から運転者状態を判定する処理の概要を説明し、その後、判定精度が低下することがある理由について説明する。
【００３２】
Ｂ．運転者状態判定処理  ：
図７には、運転者状態判定処理のフローチャートが示されている。この処理は、運転者状態判定装置１０の制御装置２００によって実行される。
運転者状態判定処理では、先ず始めに運転者の顔を含む画像を撮影する（Ｓ１００）。すなわち、投光部１２０を駆動して運転者の顔面に光を照射すると共に、画像センサー１１２の撮像面上に結像された画像を取得する。前述したように投光部１２０は、可視光の長波長側から赤外光までの光を放射する。投光部１２０を駆動する動作は、投光駆動部２０１を用いて行われる。また、画像センサー１１２の露光時間や露光タイミングを制御したり、画像センサー１１２から画像データを読み出したりする動作は、画像取得部２０２を用いて行われる。
【００３３】
続いて、制御装置２００は、運転者状態判定部２０３を用いて以下の処理を行う。先ず、車載カメラ１１０で撮影した画像の中から顔の画像（顔画像）が写った顔領域を検出する（Ｓ１０１）。顔領域は、画像の中から顔の特徴を抽出することによって検出することができる。図６に示したように、前方限界顔面位置ＦＰで撮影した画像からは大きな顔領域が検出され、後方限界顔面位置ＲＰで撮影した画像からは小さな顔領域が検出される。
【００３４】
その後、検出した顔領域の画像を拡大あるいは縮小することによって、顔画像の大きさを揃える「正規化」と呼ばれる処理を行う（Ｓ１０２）。図８には、顔画像を正規化する様子が例示されている。例えば、前方限界顔面位置ＦＰで撮影された顔画像については、コンピューター上で画像を縮小し、後方限界顔面位置ＲＰで撮影された顔画像については、コンピューター上で画像を拡大することによって、標準顔面位置ＳＰで撮影された顔画像とほぼ同じ大きさの顔画像を生成する。
【００３５】
こうして正規化した顔画像から、目の位置や、瞼、黒目の部分などを検出し、開眼度（眼の開き具合）および瞼挙動（瞼の位置や、瞬きの速さや頻度）を検出する（Ｓ１０３）。開眼度や瞼挙動の検出には、既に知られている様々な方法を適用することができる。
続いて、開眼度や瞼挙動に基づいて、運転者状態（覚醒度や漫然度など）を判定する（Ｓ１０４）。運転者状態の判定に関しても、既に知られている様々な方法を適用することができる。制御装置２００は、こうして得られた判定結果に基づいて、運転者に対する警告などを行う。
【００３６】
ここで、常に鮮明な顔画像が得られているにも拘わらず、運転者状態の判定精度が低下することがある理由は、顔を含む画像の中から顔が写った部分の画像（顔画像）を正規化する際に（図７のＳ１０２）、画像中のボケを拡大させてしまうためであることが判明した。この点について、再び図８を参照して説明する。
【００３７】
図８には、前方限界顔面位置ＦＰ、標準顔面位置ＳＰ、後方限界顔面位置ＲＰのそれぞれの場合について、車載カメラ１１０で撮影された顔画像と、正規化後の顔画像とが例示されている。
図中で左側に示した正規化前の顔画像に着目して、前方限界顔面位置ＦＰ、標準顔面位置ＳＰ、後方限界顔面位置ＲＰの３つの場合を比較すると、結像光学系１１４の焦点位置に最も近い標準顔面位置ＳＰの顔画像が最も鮮明な画像となる。もっとも、前方限界顔面位置ＦＰおよび後方限界顔面位置ＲＰの顔画像についても、（標準顔面位置ＳＰの顔画像に比べれば少しボケているものの）十分に鮮明な画像となっている。これは、図５を用いて前述したように、前方限界顔面位置ＦＰあるいは後方限界顔面位置ＲＰにおいても、錯乱円の直径が許容錯乱円の直径δｃ以下に抑えられているためである。
【００３８】
しかし、後方限界顔面位置ＲＰの顔画像については、正規化によって顔画像が拡大されるので、この時にボケも大きくなってしまう（図８（ｃ）参照）。その結果、ボケた顔画像に対して開眼度や瞼挙動を検出することになる（図７のＳ１０３参照）。車載カメラ１１０では鮮明な顔画像が得られているにも拘わらず、運転者状態の判定精度が低下することがあるのは、後方限界顔面位置ＲＰの顔画像の正規化時にボケを拡大させるためと考えられる。
また、前方限界顔面位置ＦＰの顔画像については、正規化で顔画像が縮小される。従って、車載カメラ１１０で撮影した顔画像がボケていても、正規化の段階でボケは小さくなっていると考えてよい。
このような知見から、本実施例の車載カメラ１１０では、従来の固定焦点式の車載カメラとは全く異なる考え方に基づいて、結像光学系１１４の合焦範囲（Ｆ値および焦点位置）を設定することとした。
【００３９】
Ｃ．本実施例で結像光学系１１４の合焦範囲を設定する際の考え方  ：
図９には、本実施例の結像光学系１１４で採用された合焦範囲を設定する際の基本的な考え方が示されている。図９（ａ）に示すように、本実施例の車載カメラ１１０では、合焦範囲が、運転者の顔面位置が移動する範囲（前方限界顔面位置ＦＰから後方限界顔面位置ＲＰまでの範囲）と比べて、車載カメラ１１０から遠ざかる方向（後方）にずれた位置に設定されている。
また、図９（ｂ）には、従来の考え方に基づいて設定した合焦範囲が、参考として示されている。尚、図９（ａ）に示した本実施例の焦点位置と、図９（ｂ）に示した従来例の焦点位置とは異なっているので、図５（ｂ）中の（１）式および図５（ｃ）中の（２）式を用いて算出される合焦範囲の大きさは、厳密には一致しない。しかし、何れの場合についても、合焦範囲は、点光源の作る錯乱円の直径が許容錯乱円の直径δｃ以下に収まる範囲となっている。
【００４０】
図９（ｂ）に示されるように、従来の考え方に基づく合焦範囲は、前方限界顔面位置ＦＰから後方限界顔面位置ＲＰまでの範囲を包含しているので、運転者の顔面位置に依らず鮮明な顔画像を撮影することができる。
これに対して、図９（ａ）に示した本実施例の考え方に基づく合焦範囲は、前方限界顔面位置ＦＰ付近の範囲を包含していない。すなわち、本実施例では、例えば前方限界顔面位置ＦＰのように、運転者が運転席４を前方に移動させた場合には、鮮明な顔画像を得ることができない範囲に合焦範囲が設定されている。
【００４１】
また、結像光学系１１４の焦点位置についても、従来の考え方と本実施例の考え方とでは、異なった位置に設定される。すなわち、図５（ｂ）中の（１）式と、図５（ｃ）中の（２）式とを比較すれば明らかなように、前方被写界深度Ｌｆは後方被写界深度Ｌｒよりも必ず小さくなる。このため、結像光学系１１４の焦点位置は、合焦範囲の中間位置よりも必ず前方（結像光学系１１４に近い側）に存在する。そして、従来の考え方では、合焦範囲は、前方限界顔面位置ＦＰから後方限界顔面位置ＲＰとほぼ同じ範囲に設定されるので、焦点位置は、前方限界顔面位置ＦＰと後方限界顔面位置ＲＰとの中間位置よりも必ず前方（結像光学系１１４に近い側）に存在することになる。
これに対して、本実施例の考え方では、合焦範囲は、前方限界顔面位置ＦＰから後方限界顔面位置ＲＰの範囲よりも後方（結像光学系１１４から遠い側）に設定される。このため、結像光学系１１４の焦点位置は、前方限界顔面位置ＦＰと後方限界顔面位置ＲＰとの中間位置、あるいは中間位置よりも後方に存在することも起こり得る。すなわち、このような位置（前方限界顔面位置ＦＰと後方限界顔面位置ＲＰとの中間位置、あるいは中間位置よりも後方）に焦点位置が存在していれば、本実施例の考え方に基づいて合焦範囲が設定されていると考えて良い。
【００４２】
もちろん、本実施例の考え方に基づいて合焦範囲が設定された場合でも、前方限界顔面位置ＦＰと後方限界顔面位置ＲＰとの中間位置よりも前方に、結像光学系１１４の焦点位置が存在することも起こり得る。このような場合は、焦点位置からでは、どちらの考え方に基づいて合焦範囲が設定されているかを識別することができない。
しかし、このような場合でも、前方限界顔面位置ＦＰおよび後方限界顔面位置ＲＰでの錯乱円の大きさに着目すれば、何れの考え方に基づいて合焦範囲が設定されたかを識別することができる。
【００４３】
図１０には、本実施例の考え方で合焦範囲を設定した場合と、従来の考え方で合焦範囲を設定した場合とについて、後方限界顔面位置ＲＰでの錯乱円の大きさを比較した結果が示されている。図１０（ａ）は本実施例の考え方で設定した場合であり、図１０（ｂ）が従来の考え方で設定した場合である。
従来の考え方で合焦範囲を設定した場合は、図１０（ｂ）に示したように、合焦範囲の後端（焦点位置から後方に向かって後方被写界深度Ｌｒに相当する距離の位置）と後方限界顔面位置ＲＰとがほぼ同じ位置となるので、後方限界顔面位置ＲＰでの錯乱円の直径は、許容錯乱円の直径δｃとほぼ等しくなる。
これに対して、本実施例の考え方で合焦範囲を設定した場合は、図１０（ａ）に示したように、後方限界顔面位置ＲＰが、図１０（ｂ）の場合よりも結像光学系１１４の焦点位置に近い位置にくる。このため、後方限界顔面位置ＲＰでの錯乱円の直径δｒは、許容錯乱円の直径δｃよりも小さくなる。
このことから、後方限界顔面位置ＲＰでの錯乱円の直径δｒが、許容錯乱円の直径δｃよりも小さいのであれば、本実施例の考え方に基づいて合焦範囲が設定されていると考えて良い。
【００４４】
図１１には、今度は前方限界顔面位置ＦＰでの錯乱円の大きさを、本実施例の考え方で合焦範囲を設定した場合と、従来の考え方で合焦範囲を設定した場合とで比較した結果が示されている。図１１（ａ）は本実施例の考え方で設定した場合であり、図１１（ｂ）が従来の考え方で設定した場合である。
図１１（ｂ）に示したように、従来の考え方で合焦範囲を設定した場合は、前方限界顔面位置ＦＰでの錯乱円の直径は、許容錯乱円の直径δｃとほぼ等しくなる。
これに対して、本実施例の考え方で合焦範囲を設定した場合は、図１１（ａ）に示したように、前方限界顔面位置ＦＰが合焦範囲の外側にくる。このため、前方限界顔面位置ＦＰでの錯乱円の直径δｆは、許容錯乱円の直径δｃよりも大きくなる。
このことから、前方限界顔面位置ＦＰでの錯乱円の直径δｆが、許容錯乱円の直径δｃよりも大きいのであれば、本実施例の考え方に基づいて合焦範囲が設定されていると考えて良い。
【００４５】
以上では、後方限界顔面位置ＲＰでの錯乱円の直径δｒ、あるいは前方限界顔面位置ＦＰでの錯乱円の直径δｆを、許容錯乱円の直径δｃと比較することによって、合焦範囲が本実施例の考え方に基づいて設定されているか否かを判断するものとして説明した。
しかし、後方限界顔面位置ＲＰでの錯乱円の直径δｒと、前方限界顔面位置ＦＰでの錯乱円の直径δｆとを比較すれば、その合焦範囲が本実施例の考え方に基づいて設定されているか否かを、より明確に判断することができる。すなわち、従来の考え方に基づいて合焦範囲を設定した場合は、後方限界顔面位置ＲＰでの錯乱円の直径も、前方限界顔面位置ＦＰでの錯乱円の直径も、許容錯乱円の直径δｃとほぼ等しく、従って、両者はほぼ等しくなる（図１０（ｂ）および図１１（ｂ）参照）。
【００４６】
これに対して本実施例の考え方に基づいて合焦範囲を設定した場合は、後方限界顔面位置ＲＰでの錯乱円の直径δｒは許容錯乱円の直径δｃよりも小さくなり（図１０（ａ）参照）、前方限界顔面位置ＦＰでの錯乱円の直径δｆは許容錯乱円の直径δｃよりも大きくなる（図１１（ａ）参照）。このため、前方限界顔面位置ＦＰでの錯乱円の直径δｆは、後方限界顔面位置ＲＰでの錯乱円の直径δｒよりも明らかに大きくなる。
このことから、後方限界顔面位置ＲＰでの錯乱円の直径δｒと、前方限界顔面位置ＦＰでの錯乱円の直径δｆとを比較して、両者の大きさに明確な違いがあれば、本実施例の考え方に基づいて合焦範囲が設定されていると考えて良い。
【００４７】
図１２には、本実施例の考え方に基づいて合焦範囲を設定した場合に、顔画像を正規化する様子が例示されている。図１２（ａ）は前方限界顔面位置ＦＰの顔画像について、正規化前後の画像を表している。また、図１２（ｂ）は標準顔面位置ＳＰの顔画像について、図１２（ｃ）は後方限界顔面位置ＲＰの顔画像について、正規化前後の画像を表している。
図示されるように正規化前の段階では、前方限界顔面位置ＦＰの顔画像はボケてしまっている。これは、本実施例の考え方に基づいて合焦範囲を設定すると、前方限界顔面位置ＦＰでの錯乱円の直径δｆが、許容錯乱円の直径δｃよりも大きくなってしまうことに対応する（図１１（ａ）参照）。しかし、前方限界顔面位置ＦＰの顔画像については、正規化時にボケが縮小されるので、正規化後の段階では、標準顔面位置ＳＰでの顔画像と同程度に鮮明な画像となっている。
また、後方限界顔面位置ＲＰの顔画像については、正規化時にボケが拡大される。しかし、本実施例の考え方に基づいて合焦範囲を設定すると、従来の考え方に基づいて合焦範囲を設定するよりも、後方限界顔面位置ＲＰでの顔画像は鮮明な画像となる。これは、本実施例の考え方に基づいて合焦範囲を設定した場合、後方限界顔面位置ＲＰでの錯乱円の直径δｒが、許容錯乱円の直径δｃよりも小さくなることに対応する（図１０（ａ）参照）。このため、正規化後であっても、図１２（ｃ）に示されるように、標準顔面位置ＳＰでの顔画像と同程度に鮮明な画像を得ることができる。
【００４８】
また、以上のことから明らかなように、前方限界顔面位置ＦＰの正規化時の縮小率をＫｆ、後方限界顔面位置ＲＰの正規化時の拡大率をＫｒとすると、理想的には合焦範囲を次のように設定しておけばよい。すなわち、前方限界顔面位置ＦＰでの錯乱円の直径δｆが許容錯乱円の直径δｃのＫｆ倍程度（あるいはそれ以下）となり、且つ、後方限界顔面位置ＲＰでの錯乱円の直径δｒが許容錯乱円の直径δｃの１／Ｋｒ倍程度（あるいはそれ以下）となるように、合焦範囲を設定しておけばよいことが分かる。
【００４９】
以上に説明したように、本実施例の考え方で合焦範囲を設定しておけば、車載カメラ１１０で撮影した（正規化前の）顔画像はボケることがあっても、正規化後の顔画像については常に鮮明な画像を得ることができる。このため、運転者の顔面位置に依らずに、運転者状態を常に精度良く判定することが可能となる。
また、前方限界顔面位置ＦＰでの顔画像については、正規化時にボケを縮小することができるので、車載カメラ１１０で撮影する顔画像についてはボケていても構わない。このため、従来よりも合焦範囲を狭くすることができるので、結像光学系１１４のＦ値を従来よりも小さな値に設定することができる。本実施例の結像光学系１１４では、Ｆ値が「２．０」よりも小さな値（例えば、Ｆ値１．８）に設定されている。その結果、車載カメラ１１０では、従来よりも明るい顔画像を撮影することができるので、車載カメラ１１０の投光部１２０に、従来よりも光量の小さな光源を採用することが可能となる。
加えて、投光部１２０からの光は距離の２乗に反比例して弱くなるので、後方限界顔面位置ＲＰでの画像は、標準顔面位置ＳＰや前方限界顔面位置ＦＰでの画像よりも暗く（輝度が低く）なる。このため、得られた画像の輝度を強調する必要が生じ、この時に画像中にノイズが含まれているとノイズも強調されてしまう可能性がある。しかし、本実施例の結像光学系１１４では、焦点位置が後方限界顔面位置ＲＰよりの位置に設定されているので、集光効率が高くなって明るい顔画像を得ることができ、しかもピントが合っている分だけノイズの少ない顔画像を得ることができる。その結果、運転者状態を安定して精度良く判定することが可能となる。
【００５０】
このように、本実施例の考え方で合焦範囲を設定すると、上述した様々な利点を得ることができる。また、本実施例の考え方に従って合焦範囲が設定されているか否かは、結像光学系１１４の焦点位置と前方限界顔面位置ＦＰおよび後方限界顔面位置ＲＰとの位置関係や、前方限界顔面位置ＦＰおよび後方限界顔面位置ＲＰでの錯乱円の大きさに着目して判断可能である旨を説明した。
しかし、合焦範囲が本実施例の考え方に基づいて設定されたものであるか否かは、光学系の評価に用いられるＭＴＦ（Ｍodulation Ｔransfer Ｆunction ）に着目しても判断することが可能である。
【００５１】
ここで、ＭＴＦとは、簡単に言うと、時間軸の周波数について考えられてきた伝達関数（周波数伝達関数）を、長さ軸の周波数（空間周波数）に適用したものと考えることができる。すなわち、時間軸での周波数は、一定時間内に増減を繰り返す回数を表しており、周波数伝達関数は、ある周波数の入力に対して出力の振幅がどの程度増減するかを表している。
これに対して空間周波数は、一定距離内で画像のコントラストが増減する回数を表しており、ＭＴＦは、ある空間周波数の入力（この場合は画像）に対して出力（この場合は光学系によって得られる結像）のコントラストがどの程度まで保存されているかを表している。例えば１ｍｍの幅に１０本の細い黒線が引かれた被写体の像を結像させた時に、コントラストが十分に保存されていれば、それら細い黒線を識別できる。しかし、コントラストが大きく減少すると、ちょうどボケた画像のようになって細い黒線を識別することが困難となる。従って、ＭＴＦを用いれば、ボケの程度を客観的に評価することができる。
【００５２】
図１３（ａ）には、本実施例の考え方で合焦範囲を設定した場合に得られる結像光学系１１４のＭＴＦの評価結果が例示されている。また、図１３（ｂ）には、参考として、従来の考え方で合焦範囲を設定した場合のＭＴＦの評価結果が例示されている。
先ず始めに、図の見方について説明する。上述したようにＭＴＦは、ある空間周波数（例えば１ｍｍ幅の中に引かれた黒線の本数）の画像に対して、どの程度にコントラストが保存された像が得られるか（換言すれば、黒線が識別可能な像が得られるか）を表している。当然ながら、黒線を識別可能な程度は、撮影対象となる画像が置かれた位置までの距離によって変化する。このことと対応して、図１３（ａ）および図１３（ｂ）のそれぞれでは、前方限界顔面位置ＦＰ、標準顔面位置ＳＰ、後方限界顔面位置ＲＰの３つの位置についてのＭＴＦの評価結果が示されている。
【００５３】
また、撮影対象となる画像の位置が同じでも、その画像の空間周波数（１ｍｍ幅の中に引かれた黒線の本数）が変われば、黒線を識別可能な程度は変化する。このことと対応して、図１３（ａ）および図１３（ｂ）では、３つの位置のそれぞれについて、０本／ｍｍ〜６０本／ｍｍの空間周波数の範囲でのＭＴＦの評価結果が示されている。
尚、空間周波数０本／ｍｍは黒いベタ画像のような画像を意味している。このような画像については、どれだけ像がボケても元の画像と同じように黒いベタ画像が得られるので、ＭＴＦは、コントラストが完全に保存されていることを示す値「１．０」となる。また、空間周波数（１ｍｍ幅の中に引かれた黒線の本数）が増加すると、黒線の識別が次第に困難となっていくことに対応してＭＴＦも低下する。
【００５４】
更に、光学系の光軸付近で得られる像と、光軸から離れた位置で得られる像とでは、黒線を識別可能な程度は変化する。加えて、黒線の向きが光軸に対して半径方向の場合と、円周方向の場合とでも、黒線を識別可能な程度が変化する。そこで、ＭＴＦは、光軸に対して様々な位置で、且つ、黒線の向きも半径方向の場合と円周方向の場合の２つの場合で評価される。
図１３（ａ）および図１３（ｂ）の３つの位置（例えば前方限界顔面位置ＦＰ）でのグラフ中に複数本のＭＴＦが示されているのは、光軸に対して複数の位置でＭＴＦを評価しているためである。また、グラフ中に実線で示したＭＴＦは、黒線の向きが半径方向を向いた撮影対象についてのＭＴＦを表しており、グラフ中に破線で示したＭＴＦは、黒線の向きが円周方向を向いた撮影対象についてのＭＴＦを表している。
【００５５】
説明の都合上、先ず始めに、従来の考え方に基づいて合焦範囲を設定した場合のＭＴＦについて、図１３（ｂ）を用いて説明する。従来の考え方では、前方限界顔面位置ＦＰでの錯乱円も、後方限界顔面位置ＲＰでの錯乱円も、許容錯乱円の直径δｃ以下となるように合焦範囲が設定される（図５参照）。このことに対応して、従来の考え方に基づいて合焦範囲を設定した場合は、前方限界顔面位置ＦＰでのＭＴＦも、後方限界顔面位置ＲＰでのＭＴＦも、標準顔面位置ＳＰでのＭＴＦに対して大きく低下することはない。
【００５６】
また、前方限界顔面位置ＦＰでのＭＴＦと、後方限界顔面位置ＲＰでのＭＴＦとを比較すると、後方限界顔面位置ＲＰの方がＭＴＦの値が小さくなる。前方限界顔面位置ＦＰも、後方限界顔面位置ＲＰも、錯乱円の大きさが許容錯乱円とほぼ等しく設定されているにも拘わらず、後方限界顔面位置ＲＰのＭＴＦの方が小さくなるのは次のような理由による。後方限界顔面位置ＲＰは前方限界顔面位置ＦＰよりも遠方にあるため、本来であれば小さな像となる筈である。それにも拘わらず、前方限界顔面位置ＦＰと後方限界顔面位置ＲＰとで錯乱円の大きさがほぼ同じになるということは、後方限界顔面位置ＲＰの方がボケを許容していることになり、そのため、後方限界顔面位置ＲＰの方が、ＭＴＦが小さくなることによる。
【００５７】
これに対して、本実施例の考え方に基づいて合焦範囲を設定した場合は、従来とは全く異なる傾向のＭＴＦとなる。すなわち、図１３（ａ）に示すように、前方限界顔面位置ＦＰでのＭＴＦが、標準顔面位置ＳＰでのＭＴＦに対して大きく低下する。また、後方限界顔面位置ＲＰでのＭＴＦについては、標準顔面位置ＳＰでのＭＴＦに対して若干低下する程度に留まる。その結果、前方限界顔面位置ＦＰでのＭＴＦと、後方限界顔面位置ＲＰでのＭＴＦとを比較すると、本実施例の考え方に基づいて合焦範囲を設定した場合は、従来とは異なり、前方限界顔面位置ＦＰの方が小さくなる。
このことから、前方限界顔面位置ＦＰでのＭＴＦの方が、後方限界顔面位置ＲＰでのＭＴＦよりも小さい場合には、本実施例の考え方に基づいて合焦範囲が設定されていると考えることができる。
【００５８】
尚、図１３に例示したように、結像光学系１１４のＭＴＦは、光軸からの位置や黒線の向きを異ならせて複数のＭＴＦが得られる。従って、前方限界顔面位置ＦＰでのＭＴＦと、後方限界顔面位置ＲＰでのＭＴＦとの大小関係を調べるに際して、前方限界顔面位置ＦＰの何れのＭＴＦと、後方限界顔面位置ＲＰの何れのＭＴＦとを比較するかによって、得られる大小関係が異なることが起こり得る。そこで、この点について、最後に補足して説明しておく。
【００５９】
図１３に示すように、前方限界顔面位置ＦＰでも、後方限界顔面位置ＲＰでも複数のＭＴＦが得られている場合には、それぞれのＭＴＦを代表するＭＴＦ（代表ＭＴＦ）同士を比較すればよい。ここで、代表ＭＴＦとしては、前方限界顔面位置ＦＰあるいは後方限界顔面位置ＲＰの複数のＭＴＦの中で、最も小さなＭＴＦを用いることができる。あるいは、それぞれで得られた複数のＭＴＦを平均したＭＴＦを算出して、代表ＭＴＦとしてもよい。
複数のＭＴＦが得られている場合でも、それらの代表ＭＴＦを用いれば、図１４に示すような関係が得られる。図１４中に示した実線は、本実施例の考え方で合焦範囲が設定された場合に得られる代表ＭＴＦであり、図１４中に示した破線は、従来の考え方で合焦範囲が設定された場合に得られる代表ＭＴＦである。従って、このような代表ＭＴＦを用いて比較すれば、結像光学系１１４の合焦範囲が、本実施例の考え方を用いて設定されているか否かを正確に判断することが可能となる。
【００６０】
以上、本実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１…車両、                  ３…インスツルメントパネル、  ４…運転席、
１０…運転者状態判定装置、  １００…撮影ユニット、      １１０…車載カメラ、
１１２…画像センサー、      １１４…結像光学系、        １１４ｆ…絞り、
１２０…投光部、            ２００…制御装置、          ２０１…投光駆動部、
２０２…画像取得部、        ２０３…運転者状態判定部。
【図１】
2015118287.tif 000003
【図２】
2015118287.tif 000004
【図３】
2015118287.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2015118287.tif 000008
【図７】
2015118287.tif 000009
【図８】
2015118287.tif 000010
【図９】
2015118287.tif 000011
【図１０】
2015118287.tif 000012
【図１１】
2015118287.tif 000013
【図１２】
2015118287.tif 000014
【図１３】
2015118287.tif 000015
【図１４】
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