(57)【要約】【課題】車両に必ず備えられている前照灯の光によって運転者を覚醒させるために、前照灯の照射光を制御する前照灯制御装置を提供する。【解決手段】ランプ３からの光を、液晶プロジェクタにおける投影部と同様の構成を備えた投影部４に導入し、投影部４が投影画像を生成して車両前方へ投影する形式の前照灯装置１において、ＥＣＵ２は、車載カメラ５から画像信号を取得する画像信号取得手段２１と、その画像信号を処理して運転者の眼球および瞼の位置を検出する画像処理手段２２と、その瞼の位置および眼球の位置に基づいて運転者が覚醒度低下状態にあるか否かを判定する覚醒度判定手段２３と、覚醒度低下状態にあると判定されたことに基づいて覚醒画像を投影部４に生成させる投影画像制御手段２４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、その光源からの光が入射され、入射された光から投影画像を生成して車両前方へ投影する投影部とを有する車両用前照灯装置に備えられる前照灯制御装置であって、
運転者が予め設定された覚醒度低下状態となったか否かを判定する覚醒度判定手段と、
前記覚醒度判定手段によって覚醒度低下状態と判定されたことに基づいて、前記運転者を覚醒させるための覚醒画像を前記投影部に生成させる投影画像制御手段と
を含むことを特徴とする前照灯制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記覚醒画像が図形を含んでいることを特徴とする前照灯制御装置。
【請求項３】
請求項２において、前記図形が縞模様であることを特徴とする前照灯制御装置。
【請求項４】
請求項２において、前記図形が休憩を促す文字または記号であることを特徴とする前照灯装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１項において、前記投影画像内における前記図形の位置が経時的に変化することを特徴とする前照灯制御装置。
【請求項６】
請求項１において、前記覚醒画像は明部範囲が単一の覚醒色で構成された画像であって、且つ、その覚醒色が前記覚醒度低下状態と判定される前とは異なる色であることを特徴とする前照灯制御装置。
【請求項７】
請求項６において、前記覚醒色がそれまでとは明るさの異なる色であって、且つ、その明るさが経時的に変化することを特徴とする前照灯制御装置。
【請求項８】
請求項７において、前記覚醒色の明るさの変化範囲の下限が、車両前方を確認可能な明るさとされていることを特徴とする前照灯制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタを利用した車両用前照灯装置に備えられる前照灯制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前照灯制御装置としてプロジェクタ形式のものが知られている。たとえば、特許文献１に記載の装置がそれである。特許文献１に記載の装置では、透過型液晶プロジェクタを用いており、光源からの光を光学像が書き込まれた液晶パネルに通過させ、レンズを介して車両前方へ投射している。
【０００３】
この特許文献１には、液晶パネルに所定の光学像を形成させることにより、ハイビームやロービーム等の出射方向・出射範囲を制御することができると記載されている。また、照射光の色を調整することも可能であると記載されている。さらに、カーナビゲーションシステムで作成された、自動車の現在位置に関する情報や進行方向に関する情報等を道路上に表示することや、運転手が左折指示を自動車に与えた場合に、進行方向を示す矢印を道路上に表示することも記載されている。
【０００４】
また、たとえば特許文献２に記載されているように、運転者の覚醒度を判定する手法は種々知られている。さらに、光源ユニットから光を照射して、運転者以外の乗員を目的地に到達するタイミングで覚醒させることも知られている（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００４−１３６８３８号公報
【特許文献２】特開平８−３３２８７１号公報
【特許文献３】特開２００６−２７５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のように、特許文献１には、前照灯制御装置をプロジェクタ形式とすることにより、配光を種々変更できることが記載されている。しかし、どのようなタイミングでどのような配光制御を実行するかは記載されていない。
【０００６】
一方で、特許文献２に記載されているように、運転者の覚醒度を判定する手法は種々知られており、覚醒度が低下したときに、特許文献３に記載されている技術を利用して、運転者に光を照射すれば、覚醒度が低下した運転者を覚醒させることが可能となる。しかし、この場合には、運転者に向けて光を照射する光源ユニットが必要となることから、余計なコストが必要となる。
【０００７】
そこで、本発明は、車両に必ず備えられている前照灯の光によって運転者を覚醒させるために、前照灯の照射光を制御する前照灯制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
その目的を達成するための請求項１記載の発明は、光源と、その光源からの光が入射され、入射された光から投影画像を生成して車両前方へ投影する投影部とを有する車両用前照灯装置に備えられる前照灯制御装置であって、運転者が予め設定された覚醒度低下状態となったか否かを判定する覚醒度判定手段と、前記覚醒度判定手段によって覚醒度低下状態と判定されたことに基づいて、前記運転者を覚醒させるための覚醒画像を前記投影部に生成させる投影画像制御手段とを含むことを特徴とする。
【０００９】
このようにすれば、運転者が覚醒度低下状態となったと判定されると、覚醒画像が投影部にて生成されることになる。そして、投影部で生成された覚醒画像は車両前方へ投影される。従って、覚醒度が低下した状態の運転者の前方に覚醒画像が映し出されることになる。この覚醒画像を運転者が見ることによって、運転者の覚醒度が正常な状態に戻ることが期待できる。また、運転者に覚醒度が低下していることを認識させることができるので、運転者に休憩を促すことにもなる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１において、前記覚醒画像が図形を含んでいることを特徴とする。
【００１１】
通常、前照灯からの照射光には図形が含まれていないことから、このように覚醒画像に図形を含ませれば、運転者に特に意識して（すなわち覚醒度が高い状態で）覚醒画像を見させることができる。従って、覚醒度を正常な状態に戻す効果、および、休憩を促す効果が特に期待できる。
【００１２】
ここで、覚醒画像に含まれる図形は請求項３記載の縞模様など、模様であってもよいし、また、文字や記号であってもよい。文字や記号である場合、請求項４のように、それが休憩を促すものであることが好ましい。このようにすれば、運転者に休憩を促す効果が特に大きくなる。
【００１３】
さらに、請求項５記載のように、投影画像内における前記図形の位置が経時的に変化することが好ましい。このようにすれば、運転者の前方に映し出される図形の位置が経時的に変化することになるので、運転者の意識を覚醒画像により一層惹きつけることができる。従って、覚醒度を正常な状態に戻す効果、および、休憩を促す効果がより一層期待できる。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１において、前記覚醒画像は明部範囲が単一の覚醒色で構成された画像であって、且つ、その覚醒色が前記覚醒度低下状態と判定される前とは異なる色であることを特徴とする。
【００１５】
このようにすれば、覚醒度低下状態と判定されると、それまでとは異なる覚醒色で車両前方が照らされることになる。このようにしても、前方を照らしている色の変化により、運転者の覚醒度が正常な状態に戻ることが期待できるとともに、運転者に休憩を促すことにもなる。
【００１６】
上記覚醒色は、色の三要素である明るさ・色相・彩度のうちいずれか少なくとも一つがそれまでとは異なっていればよいが、請求項７のように、覚醒色がそれまでとは明るさの異なる色であって、且つ、その明るさが経時的に変化することが好ましい。このようにすれば、車両前方に投影される光の明るさが経時的に変化することになる。そのため、覚醒度を正常な状態に戻す効果、および、休憩を促す効果が一層期待できる。
【００１７】
また、明るさを経時的に変化させる場合、一時的に前照灯を消灯させてもよいが、請求項８のように、覚醒色の明るさの変化範囲の下限が、車両前方を確認可能な明るさとされていることが好ましい。このようにすれば、車両前方の視認性をある程度確保しつつ、覚醒度を正常な状態に戻す効果、および、休憩を促す効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明が適用された前照灯制御装置に相当する前照灯制御ＥＣＵ（以下、単にＥＣＵという）２を含む車両用前照灯装置１の概略構成を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、車両用前照灯装置１は、光源であるランプ３と、投影部４と、ＥＣＵ２と、車載カメラ５とを備えている。なお、図１にはランプ３と投影部４はそれぞれ１つずつしか示していないが、実際には、車両用前照灯装置１は、左右一対のランプ３および投影部４を備えている。それら一対のランプ３および投影部４は、車両の前端部に配置されている。
【００２０】
ランプ３には、ハロゲンランプ、キセノンランプなど車両のヘッドランプとして用いられる公知の種々のランプを用いることができる。このランプ３は、ＥＣＵ２によって点灯・消灯が制御される。
【００２１】
投影部４は、公知の透過型液晶プロジェクタにおける投影部と同様の構成を有している。すなわち、投影部４は、第１ダイクロイックミラー４１、第２ダイクロイックミラー４２、第１ミラー４３、第２ミラー４４、第３ミラー４５、赤用液晶パネル４６Ｒ、緑用液晶パネル４６Ｇ、青用液晶パネル４６Ｂ、プリズム４７、投影用レンズ４８を備えている。
【００２２】
第１ダイクロイックミラー４１は、緑色および青色の光を反射し、赤色の光を透過するミラーである。一方、第２ダイクロイックミラー４２は、緑色の光を反射し、赤色および青色の光を透過するミラーである。この第２ダイクロイックミラー４２は、第１ダイクロイックミラー４１の反射面に対向するように配置されており、第１ダイクロイックミラー４１から緑色および青色の光が混合した光が入射される。そして、この第２ダイクロイックミラー４２により、青色の光は透過させられ緑色の光はプリズム４７が配置されている方向へ反射させられる。
【００２３】
第１ミラー４３は、第１ダイクロイックミラー４１を透過した光（すなわち赤色の光）をプリズム４７が配置されている方向に全反射する。第２ミラー４４は、第２ダイクロイックミラー４２を透過した光（すなわち青色の光）を第３ミラー４５が配置されている方向へ全反射する。第３ミラー４５は、第２ミラー４４からの光をプリズム４７が配置されている方向へ全反射する。
【００２４】
赤用液晶パネル４６Ｒは、ＥＣＵ２によって制御されることにより種々の画像（光学像）を生成する。この赤用液晶パネル４６Ｒは第１ミラー４３とプリズム４７との間に配置されており、第１ミラー４３からの赤色の光が赤用液晶パネル４６Ｒを透過することにより、赤色の画像がプリズム４７に入射する。
【００２５】
緑用液晶パネル４６Ｇも、ＥＣＵ２によって制御されることにより種々の画像を生成する。この緑用液晶パネル４６Ｇは第２ダイクロイックミラー４２とプリズム４７との間に配置されており、第２ダイクロイックミラー４２からの緑色の光が緑用液晶パネル４６Ｇを透過することにより、緑色の画像がプリズム４７に入射する。
【００２６】
青用液晶パネル４６Ｂも、ＥＣＵ２によって制御されることにより種々の画像を生成する。この青用液晶パネル４６Ｂは第３ミラー４５とプリズム４７との間に配置されており、第３ミラー４５からの青色の光が青用液晶パネル４６Ｂを透過することにより、青色の画像がプリズム４７に入射する。
【００２７】
プリズム４７は、３つの液晶パネル４６Ｒ、４６Ｇ、４６Ｂからそれぞれ入射される赤色、青色、緑色の画像を合成することにより１つの投影画像を生成して、その投影画像を投影用レンズ４８が配置されている方向へ出力する。ここで、各液晶パネル４６において生成される画像がいずれも何の図形もない画像である場合には、液晶パネル４６の枠によって定まる輪郭を有する白色画像が投影画像として生成されることになる。
【００２８】
投影用レンズ４８は、プリズム４７からの光を拡大して車両前方へ照射する。その結果、プリズム４７において合成された投影画像が拡大されて車両前方へ投影されることになる。なお、車両前方へ投影される投影画像の範囲が、ハイビームとされたときの従来の前照灯の照射範囲およびロービームとされたときの従来の前照灯の照射範囲を全て含むように、投影用レンズ４８の大きさ・形状などが決定されている。
【００２９】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えたコンピュータである。ＥＣＵ２は、ＣＰＵがＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭに予め記憶されたプログラムを実行することにより、画像信号取得手段２１、画像処理手段２２、覚醒度判定手段２３、投影画像制御手段２４として機能する。
【００３０】
画像信号取得手段２１は、投影部４から投影画像が車両前方に投影されている状態において、車載カメラ５から画像信号を所定周期で取得する。この車載カメラ５はレンズおよび撮像素子としてのＣＣＤを備えている。この車載カメラ５の設置位置は、図２に示すように車のインストルメントパネル６であり、運転者７の顔が撮像できるように撮像範囲が設定されている。
【００３１】
画像処理手段２２は、画像信号取得手段２１が取得した画像信号を解析することにより、画像内における運転者の目を含む小領域を連続的に抽出する。そして、抽出した領域を二値画像処理やエッジ画像処理などの公知の手法によって処理することにより、眼球および瞼の位置を検出する。
【００３２】
覚醒度判定手段２３は、画像処理手段２２が検出した瞼の位置および眼球の位置から、まばたきおよび眼球の位置変化を検出し、それらまばたきおよび眼球の位置変化から運転者が覚醒度低下状態か否かを判定する。具体的には、覚醒度が低下すると、まばたきの閉眼時間が増加し、また、急速眼球運動成分が低下することが知られているので、まばたきの閉眼時間を計算するとともに、急速眼球運動成分の量を計算する。そして、それらの計算値と予め設定された基準値との比較によって、または、それらの計算値の時間経過に伴う変化量あるいは変化率と予め設定された基準値との比較によって、運転者が覚醒度低下状態か否かを判定する。
【００３３】
なお、本実施形態では、このようにして運転者の覚醒度を判定するが、まばたきの閉眼時間および急速眼球運動成分のいずれか一方のみを用いて覚醒度を判定してもよいし、他の画像解析手法によって運転者の覚醒度を判定してもよい。さらに、脈波を用いる手法（後述）など、画像解析以外の手法によって覚醒度を判定してもよい。
【００３４】
投影画像制御手段２４は、投影部４において生成させる投影画像を逐次決定し、その決定した投影画像が生成されるように、３つの液晶パネル４６Ｒ、４６Ｇ、４６Ｂを制御する。覚醒度判定手段２３によって運転者が覚醒度低下状態と判定されたときは、運転者を覚醒させる目的で予め用意されている覚醒画像を投影画像に決定する。一方、覚醒度低下状態と判定されていないときには、覚醒画像とは別の投影画像に決定する。覚醒画像とは別の投影画像は、たとえば、車両前方に照射される光の配光範囲が、通常のロービームまたはハイビームの配光範囲となるように明部範囲が設定された画像であって、その明部範囲が、通常のハイビームおよびロービームで用いる単色で構成されているロービーム用投影画像またはハイビーム用投影画像である。なお、明部範囲とは、光源からの光が、いずれか少なくとも一つの液晶パネル４６Ｒ、４６Ｇ、４６Ｂを透過することによって形成される投影画像の範囲をいう。
【００３５】
一方、覚醒画像は、たとえば、図３に示すように、明部範囲の全部が、車両幅方向に平行且つ一定間隔の縞模様となっている画像である。覚醒度低下状態と判定される前は、投影画像として前述のロービーム用投影画像またはハイビーム用投影画像が生成されており、車両前方には単色光が照射されていたとすると、運転者が覚醒度低下状態と判定されることによって、車両前方に照射される光が単色光から縞模様の光に変化することになる。この光の変化によって、運転者の覚醒度が正常な状態に戻ることが期待できる。また、運転者に覚醒度が低下していることを認識させることができるので、運転者に休憩を促すことにもなる。
【００３６】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図４は第２実施形態の車両用前照灯装置１０の概略構成を示す図である。第２実施形態のＥＣＵ２は、脈波信号取得手段２５、波形処理手段２６、覚醒度判定手段２７、投影画像制御手段２４として機能する。また、この第２実施形態の車両用制御装置１０は車載カメラ５に代えて脈波センサ１１を備えている。その他の構成は第１実施形態と同一である。
【００３７】
脈波センサ１１は、逐次、運転者から脈波を検出するものであり、運転者の所定部位における脈波を検出する。この所定部位はたとえば心臓であり、複数の電極を運転者に接触させることで、心臓における脈波として心電位信号を検出することができる。この場合、ステアリングホイール上に複数の電極を配置しておけばよい。また、手首、腕、胸部、頚部などの脈波を検出してもよい。その場合には、検出部位に脈波センサを直接装着する。
【００３８】
脈波信号取得手段２５は、投影部４から投影画像が車両前方に投影されている状態において、脈波センサ１１から脈波信号を連続的に取得する。波形処理手段２６は、脈波信号が示す脈波を公知の波形処理アルゴリズムによって処理することにより、脈波の所定部位の検出時間を決定する。上記所定部位は、たとえば、脈波の立ち上がり点やピークなどであり、また、脈波が心電位信号である場合には、たとえば、Ｒ波とされる。
【００３９】
覚醒度判定手段２７は、波形処理手段２６によって決定された脈波の所定部位の検出時間の時間間隔を算出することによって脈拍周期を決定し、その脈拍周期に基づいて運転者が覚醒度低下状態か否かを判定する。具体的には、覚醒度が低下すると、脈拍周期が長くなる（脈拍数が減少する）ことから、脈拍周期と予め設定された基準値とを比較することによって、または、脈拍周期の時間経過に伴う変化量あるいは変化率と予め設定された基準値とを比較することによって、運転者が覚醒度低下状態か否かを判定する。また、脈拍周期のゆらぎに基づいて生体の覚醒度を判定する技術も公知であり、この公知の技術を用いて覚醒度低下状態か否かを判定してもよい。
【００４０】
投影画像制御手段２４は第１実施形態と同じであり、覚醒度判定手段２３によって運転者が覚醒度低下状態と判定されたときは、運転者を覚醒させる目的で予め用意されている覚醒画像を投影画像に決定する。一方、覚醒度低下状態と判定されていないときには、覚醒画像とは別の投影画像に決定する。そして、その決定した投影画像が生成されるように、３つの液晶パネル４６Ｒ、４６Ｇ、４６Ｂを制御する。  
【００４１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００４２】
たとえば、前述の実施形態では、覚醒画像は明部範囲全体が縞模様の画像であったが、覚醒画像が休憩を促す文字（たとえば、「休憩要」）を含む画像であってもよい。この場合には運転者に休憩を促す効果が特に大きくなる。また、休憩を促す文字以外の文字や文字以外の図形を覚醒画像に含ませてもよい。そのように図形を覚醒画像に含ませる場合には、その図形の位置を経時的に変化させてもよい。図形の位置を経時的に変化させると、運転者は覚醒画像を一層意識して見ることになる。従って、覚醒度を正常な状態に戻す効果、および、休憩を促す効果が特に期待できる。
【００４３】
また、覚醒画像の明部範囲を単一の覚醒色で構成してもよい。この覚醒色は、たとえば赤色に設定されるが、覚醒度低下状態と判定される前とは異なる色であればよい。なお、判定前とは異なる色とは、明るさ、色相、彩度のうちいずれか少なくとも一つが異なることを意味する。さらに、この覚醒色の明るさを経時的に変化させてもよい。この場合、明るさの変化範囲の下限を、車両前方を確認可能な明るさとすれば、車両前方の視認性をある程度確保しつつ、覚醒度を正常な状態に戻す効果、および、休憩を促す効果が得られる。
【００４４】
また、前述の実施形態では、投影部４は透過型液晶プロジェクタにおけるそれと同様の構成を有していたが、投影部４が、その他の形式のプロジェクタ（たとえば、単板式ＤＬＰ（Digital LightProcessing：登録商標）プロジェクタやＣＲＴプロジェクタなど）における投影部と同様の構成を有していていもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明が適用された前照灯制御ＥＣＵ２を含む車両用前照灯装置１の概略構成を示す図である。
【図２】車載カメラ５の設置位置を説明する図である。
【図３】車両前方へ投影される覚醒画像の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態の車両用前照灯装置１０の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１：車両用前照灯装置、    ２：前照灯制御ＥＣＵ（前照灯制御装置）、    ２３：覚醒度判定手段、    ２４：投影画像制御手段、    ２７：覚醒度判定手段、    ３：ランプ（光源）、    ４：投影部、    ５：車載カメラ、    １０：前照灯制御ＥＣＵ（車両用前照灯装置）、    １１：脈波センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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