(57)【要約】【課題】運転者が眼鏡を着用している場合にも、運転者の眼球上の輝点を撮像手段で正確に撮像することのできる車両用顔画像撮像装置を提供する。【解決手段】ステアリングホイール１３よりも前方側に、運転者ｍの顔を撮像するＣＣＤカメラ２０と、視線方向の検知のために運転者ｍの眼球２７に光を照射する近赤外線ＬＥＤ２１を設置する。ＣＣＤカメラ２０と近赤外線ＬＥＤ２１は、鉛直方向と車幅方向にそれぞれ所定距離以上離間して配置する。この場合の所定距離は、近赤外線ＬＥＤ２１の光が眼鏡２５上で反射する眼鏡上輝点と、近赤外線ＬＥＤ２１の光が眼球２７上で反射する眼球上輝点がＣＣＤカメラ２０上で重なって映り込まない距離とする。【選択図】図１
2012011976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両室内の運転席の前方に配置されたステアリングホイールと、
車室内の前記ステアリングホイールよりも車両前方側に配置され、運転席に着座した運転者の顔画像を撮像する撮像手段と、
可視光または非可視光を前記運転者の眼球に向けて投光する投光手段と、
を備えた車両用顔画像撮像装置において、
前記撮像手段と前記投光手段は、鉛直方向と車幅方向にそれぞれ所定距離以上離間して配置され、
前記所定距離は、前記投光手段により投光された光が前記運転者の着用した眼鏡上で反射する眼鏡上輝点と、前記投光手段により投光された光が前記運転者の眼球上で反射する眼球上輝点とが、前記撮像手段から見たときに重ならない距離に設定されていることを特徴とする車両用顔画像撮像装置。
【請求項２】
前記投光手段は、前記撮像手段が前記運転席に着座した運転者の眼球位置よりも鉛直方向上側に配置される場合には当該撮像手段よりも鉛直方向上側に配置され、前記撮像手段が前記運転席に着座した運転者の眼球位置よりも鉛直方向下側に配置される場合には当該撮像手段よりも鉛直方向下側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の車両用顔画像撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に搭載されて運転者の視線方向等を検知するために運転者の顔画像を撮像する車両用顔画像撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
運転中の運転者の挙動を認識するための装置として、顔画像撮像装置を搭載した車両が知られている。この顔画像撮像装置は、運転席に着座した運転者の顔をＣＣＤカメラ等の撮像手段によって撮像し、その撮像画像を解析して運転者の顔の向きや視線方向等を検出する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
引用文献１に記載の顔画像撮像装置は、撮像手段であるカメラと赤外線投光器がカメラアッシーとして一体化され、そのカメラアッシーが、チルト機構を有するステアリングコラムに取付けられている。この顔画像撮像装置においては、カメラアッシーがステアリングコラムと一体に移動するため、チルト機構の操作によってステアリングホイールの鉛直方向の傾斜角度が調整されても、ステアリングホイールのスポーク間の開口を通して、投光器による運転者への投光とカメラによる顔画像の撮像を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６９６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この従来の顔画像撮像装置においては、撮像手段であるカメラと赤外線投光器がカメラアッシーとして近接して配置されているため、運転者が眼鏡を着用している場合に、投光器から投光された光が眼鏡上と運転者の眼球上の両方で反射したときに、これらの反射によりできる２つの輝点がカメラから見たときに重なってしまうことがある。そして、このように眼鏡上の輝点が眼球上の輝点と重なった場合には、眼球上の輝点を適切に撮像することができなくなり、運転者の視線方向の検出等を正確に行えなくなることが懸念される。
【０００６】
そこでこの発明は、運転者が眼鏡を着用している場合にも、運転者の眼球上の輝点を撮像手段で正確に撮像することのできる車両用顔画像撮像装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る車両用顔画像撮像装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、車両室内の運転席の前方に配置されたステアリングホイール（例えば、実施形態のステアリングホイール１３）と、車室内の前記ステアリングホイールよりも車両前方側に配置され、運転席に着座した運転者の顔画像を撮像する撮像手段（例えば、実施形態のＣＣＤカメラ２０）と、可視光または非可視光を前記運転者の眼球に向けて投光する投光手段（例えば、実施形態の近赤外線ＬＥＤ２１）と、を備えた車両用顔画像撮像装置において、前記撮像手段と前記投光手段は、鉛直方向と車幅方向にそれぞれ所定距離以上離間して配置され、前記所定距離は、前記投光手段により投光された光が前記運転者の着用した眼鏡上で反射する眼鏡上輝点（例えば、実施形態の眼鏡上輝点２６）と、前記投光手段により投光された光が前記運転者の眼球上で反射する眼球上輝点（例えば、実施形態の眼球上輝点２８）とが、前記撮像手段から見たときに重ならない距離に設定されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る車両用顔画像撮像装置において、前記投光手段は、前記撮像手段が前記運転席に着座した運転者の眼球位置よりも鉛直方向上側に配置される場合には当該撮像手段よりも鉛直方向上側に配置され、前記撮像手段が前記運転席に着座した運転者の眼球位置よりも鉛直方向下側に配置される場合には当該撮像手段よりも鉛直方向下側に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、運転者が眼鏡を着用している場合にも、眼鏡上輝点と眼球上輝点とが撮像手段から見たときに重ならないように、撮像手段と投光手段が鉛直方向と車幅方向にそれぞれ所定距離以上離間して配置されているため、眼鏡上輝点による悪影響を受けることなく運転者の眼球上輝点をより確実に検出することができる。
また、この発明においては、撮像手段と投光手段が鉛直方向と車幅方向の両方向に所定距離以上離間していることから、運転者の顔が車両正面に対して鉛直方向と水平方向のいずれかに傾斜した場合にも、撮像手段から見た眼鏡上輝点と眼球上輝点の重なりを確実に防止することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明によれば、撮像手段が運転者の眼球位置よりも鉛直方向上側に配置される場合には、投光手段が撮像手段よりも鉛直方向上側に配置され、撮像手段が運転者の眼球位置よりも鉛直方向下側に配置される場合には、投光手段が撮像手段よりも鉛直方向下側に配置されるため、眼鏡上輝点と眼球上輝点を鉛直方向で適切に離間させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の第１の実施形態の顔画像撮像装置の概略構成を示す車室内の模式的な側面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態の顔画像撮像装置を設置した車両の車室内を示す正面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態の顔画像撮像装置で撮像した顔画像を示す図である。
【図４】この発明の第１の実施形態の投光器の配置不可範囲を示す模式的な側面図である。
【図５】この発明の第２の実施形態の顔画像撮像装置の概略構成を示す車室内の模式的な側面図である。
【図６】この発明の第２の実施形態の顔画像撮像装置を採用した車両の車室内を示す正面図である。
【図７】この発明の第２の実施形態の顔画像撮像装置で撮像した顔画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
最初に、図１〜図４に示す第１の実施形態について説明する。
図１は、この実施形態に係る顔画像撮像装置１の構成を示す図であり、図２は、顔画像撮像装置１を設置した車両の車室内を示す図である。
これらの図において、１１は、運転者ｍの着座する運転席のシートであり、１２は、運転席の前面に設置されたインストルメントパネル、１３は、ステアリングホイール、１４は、図示しないステアリングシャフトを支持するステアリングコラムである。
ステアリングホイール１３は、ステアリングコラム１４に設けられたチルト機構１５によって鉛直方向の傾斜角度が調整可能にされるとともに、ステアリングシャフトに設けられたテレスコピック機構１６によって前後方向の位置が調整可能とされている。
【００１３】
顔画像撮像装置１は、運転者ｍの顔を撮像する撮像手段であるＣＣＤカメラ２０と、運転者ｍの眼球２７に光を照射する投光手段である近赤外線ＬＥＤ２１と、ＣＣＤカメラ２０と近赤外線ＬＥＤ２１を制御するとともに、ＣＣＤカメラ２０の検出信号を基にして画像処理と解析を行う制御装置２２と、を備えている。制御装置２２で画像処理と解析を行った結果は、例えば、脇見警報装置で用いられ、運転者ｍが脇見をしているものと判定されたときに警報手段２３を作動させる。なお、投光手段は、近赤外線ＬＥＤ２１に限るものではなく、可視光または非可視光を乗員の眼球２７に向けて照射する点光源であれば他のものであっても良い。
【００１４】
顔画像撮像装置１での画像処理と解析では、例えば、運転者ｍの顔画像を基にして運転者ｍの顔の向きを検知するとともに、近赤外線ＬＥＤ２１から運転者ｍの眼球２７に光を照射したときの虹彩上の輝点（眼球上輝点２８）の位置と、瞳孔の位置を検知し、虹彩上の輝点と瞳孔の離間距離を基にして運転者ｍの視線方向を判定する。
【００１５】
ところで、この顔画像撮像装置１の場合、ＣＣＤカメラ２０は、ステアリングホイール１３の正面視において、ステアリングホイール１３の中心軸線Ａの鉛直上方で、かつ、ステアリングホイール１３がチルト機構１５やテレスコピック機構１６で最大上昇位置（上限位置）に位置調整されたときにステアリングホイール１３の上端部１３ａよりも上方となるように、インストルメントパネル１２の上面に設置されている。
なお、ＣＣＤカメラ２０の設置高さは、ステアリングホイール１３が最大上昇位置に位置調整された状態で、ステアリングホイール１３を回転操作する運転者ｍの手ｈがステアリングホイール１３の上端部１３ａに達しても、その手ｈよりも上方となる高さであることが望ましい。
【００１６】
この顔画像撮像装置１の近赤外線ＬＥＤ２１は、運転席の前方のフロントピラー１７の付根部に近接したインストルメントパネル１２上に設置されている。この近赤外線ＬＥＤ２１の設置位置は、ステアリングホイール１３の正面視において、ステアリングホイール１３を回転操作する運転者ｍの腕先と重ならない位置であり、ステアリングホイール１３の中心軸線Ａの車幅方向側方で、かつ、ステアリングホイール１３の外側となる位置とされている。なお、この実施形態の顔画像撮像装置１においては、ステアリングホイール１３が標準位置に位置調整されているときに、ＣＣＤカメラ２０と近赤外線ＬＥＤ２１が、ステアリングホイール１３の中心軸線Ａを中心とする同心円上となる位置、すなわち、中心軸線Ａから等距離となる位置に配置されている。
【００１７】
図３は、顔画像撮像装置１で撮像した画像を示す図である。
ＣＣＤカメラ２０と近赤外線ＬＥＤ２１は、図１，図２に示すように、鉛直方向と車幅方向について、それぞれ相互に所定距離以上離間して配置されている。ここで、鉛直方向と車幅方向の各所定距離は、運転者ｍが眼鏡２５を装着している状況を想定して決められた距離であり、図３に示すように、近赤外線ＬＥＤ２１により投光された光が眼鏡２５上で反射する眼鏡上輝点２６と、近赤外線ＬＥＤ２１により投光された光が眼球２７の虹彩上で反射する眼球上輝点２８とが、ＣＣＤカメラ２０から見たときに（ＣＣＤカメラ２０で映したときに）相互に重ならない距離とされている。なお、前記の各所定距離は、眼鏡上輝点２６が眼球上輝点２８に加えて眼球２７上の瞳孔に対しても重ならない距離であることが望ましい。
【００１８】
この実施形態の場合、図１に示すように、撮像手段であるＣＣＤカメラ２０はシート１１に着座した運転者ｍの眼球２７の位置よりも鉛直方向下側に配置されており、投光手段である近赤外線ＬＥＤ２１は、ＣＣＤカメラ２０よりもさらに鉛直方向下側になるように配置されている。
図４は、ＣＣＤカメラ２０が運転者ｍの眼球２７よりも鉛直方向下側に配置されているときに、近赤外線ＬＥＤ２１がさらに鉛直方向下側に配置されると有利となる理由を説明するための図である。同図において、ａは、ＣＣＤカメラ２０で運転者ｍの眼球２７の虹彩領域を撮影するときの撮像範囲であり、ｂは、このときの撮像範囲と交差する眼鏡２５上の領域で、反射像としてＣＣＤカメラ２０に映り込む映り込み範囲である。
したがって、この映り込み範囲ｂの内側に近赤外線ＬＥＤ２１が設置されているときには、眼球２７上の近赤外線ＬＥＤ２１の像（眼球上輝点２８）と、眼鏡２５上の近赤外線ＬＥＤ２１の像（眼鏡上輝点２６）が重なってＣＣＤカメラ２０に移り込む可能性が高くなる。しかし、この実施形態においては、近赤外線ＬＥＤ２１がＣＣＤカメラ２０よりもさらに鉛直方向下側に配置されているため、眼鏡２５上の近赤外線ＬＥＤ２１の像（眼鏡上輝点２６）が眼球２７（眼球上輝点２８）よりも下方に外れた位置となる。
【００１９】
以上のように、この顔画像撮像装置１は、運転者ｍが眼鏡２５を着用している場合にも、眼鏡上輝点２６が眼球上輝点２８と重なってＣＣＤカメラ２０に映り込まないように、ＣＣＤカメラ２０と近赤外線ＬＥＤ２１が鉛直方向と車幅方向にそれぞれ所定距離以上離間して配置されているため、眼鏡上輝点２６による悪影響を受けることなく運転者ｍの眼球上輝点２８をより確実に検出することができる。
【００２０】
そして、この顔画像撮像装置１の場合、ＣＣＤカメラ２０と近赤外線ＬＥＤ２１が鉛直方向と車幅方向の両方向にそれぞれ所定距離以上離間して配置されているため、運転者ｍの顔が車両正面に対して鉛直方向と水平方向のいずれかに傾斜しているときにも、眼鏡上輝点２６が眼球上輝点２８と重なってＣＣＤカメラ２０に映り込むのをより確実に防止することができる。
【００２１】
また、この顔画像撮像装置１では、ＣＣＤカメラ２０が運転者ｍの眼球２７の位置よりも鉛直方向下側に配置される状況下において、近赤外線ＬＥＤ２１がＣＣＤカメラ２０よりもさらに鉛直方向下側となる位置に配置されているため、ＣＣＤカメラ２０に映り込む眼鏡上輝点２６と眼球上輝点２８とを鉛直方向で適切に離間させることができる。
【００２２】
つづいて、図５〜図７に示すこの発明の第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態は、撮像手段であるＣＣＤカメラ２０と、投光手段である近赤外線ＬＥＤ２１の車両上における配置が異なるだけで、車体を含む他の構成は第１の実施形態のものと同様となっている。したがって、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、重複する説明を省略するものとする。
この顔画像撮像装置１０１の場合、ＣＣＤカメラ２０は、車室内のリヤビューミラー１８の運転席寄りの下側コーナー部に設置され、近赤外線ＬＥＤ２１は、天井部の前端側の車幅方向中央よりも助手席寄りの部位に設置されている。この実施形態の場合、ＣＣＤカメラ２０と近赤外線ＬＥＤ２１はいずれも運転者ｍの眼球２７の位置よりも上方となる位置に設置されているが、近赤外線ＬＥＤ２１は、ＣＣＤカメラ２０に対して鉛直方向と車幅方向のそれぞれについて所定距離以上離間して配置されている。
【００２３】
この場合の各方向の所定距離は、図７に示すように、近赤外線ＬＥＤ２１により投光された光が眼鏡２５上で反射する眼鏡上輝点２６と、近赤外線ＬＥＤ２１により投光された光が眼球２７の虹彩上で反射する眼球上輝点２８とが、ＣＣＤカメラ２０から見たときに（ＣＣＤカメラ２０で映したときに）相互に重ならない距離とされている。
【００２４】
この実施形態の場合、撮像手段であるＣＣＤカメラ２０はシート１１に着座した運転者ｍの眼球２７の位置よりも鉛直方向上側に配置されており、投光手段である近赤外線ＬＥＤ２１は、ＣＣＤカメラ２０よりもさらに鉛直方向上側になるように配置されている。したがって、ＣＣＤカメラ２０で運転者ｍの眼球２７の虹彩領域を斜め上方側から撮影すると、その撮像範囲と交差する眼鏡２５上の領域には、近赤外線ＬＥＤ２１が反射像として映り込まなくなる。これにより、図７に示すように、ＣＣＤカメラ２０によって撮像される眼鏡２５上の近赤外線ＬＥＤ２１の像（眼鏡上輝点２６）は、眼球２７（眼球上輝点２８）よりも上方に外れた位置となる。
【００２５】
この実施形態の場合も、眼鏡上輝点２６が眼球上輝点２８と重なってＣＣＤカメラ２０に映り込むのを防止することができ、運転者ｍの顔が車両正面に対して鉛直方向と水平方向のいずれかに傾斜しているときにも、眼鏡上輝点２６と眼球上輝点２８がＣＣＤカメラ２０上で重なるのをより確実に防止することができる。
【００２６】
なお、この発明は上記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で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、近赤外線ＬＥＤ２１（投光手段）が運転席正面に向かってステアリングホイール１３の左右の一方に一つだけ設置されているが、投光手段は、ステアリングホイール１３の右側と左側に同様に設けるようにしても良い。
【符号の説明】
【００２７】
１，１０１…顔画像撮像装置
１３…ステアリングホイール
２０…ＣＣＤカメラ（撮像手段）
２１…近赤外線ＬＥＤ（投光手段）
２６…眼鏡上輝点
２８…眼球上輝点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012011976.tif 000008
【図７】
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