(57)【要約】ＬＥＤ光源の出力を制御するためのシステム及び方法が開示される。一実施形態は監視システムに関し、この監視システムは、眼を含む人の顔の画像を取得するカメラ（２０１）と、画像の取得中、人の顔を照らす１つ又は複数の赤外光源（２０４，２０６）と、取得された画像を処理して人の眼又は顔に関する情報を判定する制御部であって、取得された前記画像を処理して前記人の眼又は顔に関する情報を判定する制御部であって、前記人の身体の一部の前記１つまたは複数の赤外光源への近接度合を示す監視信号を検知すると、前記１つまたは複数の赤外光源の出力を制御する制御部とを備える。
2018518021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼を含む人の顔の画像を取得するカメラと、
前記画像の取得中、前記人の顔を照らす１つまたは複数の赤外光源と、
取得された前記画像を処理して前記人の眼又は顔に関する情報を判定するとともに、前記人の身体の一部の前記１つまたは複数の赤外光源への近接度合を示す監視信号を検知すると、前記１つまたは複数の赤外光源の出力を制御する制御部と
を備える監視システム。
【請求項２】
前記監視信号が、前記１つまたは複数の赤外光源のうちの１つの近くに配置された近接検知装置から得られる、請求項１に記載の監視システム。
【請求項３】
前記近接検知装置は、高周波（ＲＦ）電磁波を検知するよう構成されたセンサを含む、請求項２に記載の監視システム。
【請求項４】
前記センサによる検知のために、高周波電磁放射を発するよう構成された発振器を備える、請求項３に記載の監視システム。
【請求項５】
前記人が車両の運転者であり、前記発振器が前記車両の運転座席に埋設されているとともに、発した高周波電磁放射に前記運転者の身体を通過させるよう構成されており、前記運転者からは、前記センサによる検知のための前記高周波電磁放射が再放射される、請求項４に記載の監視システム。
【請求項６】
前記監視信号は、前記取得された画像から抽出された前記人の身体の一部に係る奥行き情報から、前記制御部によって導出される、請求項１に記載の監視システム。
【請求項７】
前記奥行き情報は、前記画像における前記人の身体の一部の輝度の測定から導出される、請求項６に記載の監視システム。
【請求項８】
前記輝度は、輝度−距離モデルから判定される、請求項６に記載の監視システム。
【請求項９】
前記奥行き情報は、前記カメラにより取得された位相情報から導出される、請求項６に記載の監視システム。
【請求項１０】
前記カメラは、三次元画像を取得可能であり、前記奥行き情報は、前記制御部によって、前記三次元画像から抽出される、請求項６に記載の監視システム。
【請求項１１】
前記制御部は前記監視信号に反応して、前記人の身体の一部の前記１つ又は複数の赤外光源への近接度合に基づいて、前記１つ又は複数の赤外光源の出力を複数の出力レベルのうちの１つに設定するよう構成されている、請求項１から１０のいずれか１つに記載の監視システム。
【請求項１２】
前記出力レベルは、照明モデルによって決定される、請求項１１に記載の監視システム。
【請求項１３】
前記出力レベルは、データベースに保存されているルックアップテーブルによって決定される、請求項１１に記載の監視システム。
【請求項１４】
前記制御部は、前記人の身体の一部が前記赤外光源への所定の近接度合内に入った場合に、前記監視信号に反応して警報を発するよう構成されている、請求項１から１３のいずれか１つに記載の監視システム。
【請求項１５】
前記人の身体の一部が、前記人の顔、眼、手、又は腕を含む、請求項１から１４のいずれか１つに記載の監視システム。
【請求項１６】
前記出力が、前記人に対する放射線安全の判定に基づき制御される、請求項１から１５のいずれか１つに記載の監視システム。
【請求項１７】
車室内に嵌め込み設置された前記監視システムであって、前記人が前記車両の運転者である、請求項１から１６のいずれか１つに記載の監視システム。 
【請求項１８】
ＬＥＤを制御するための方法であって、
物体の前記ＬＥＤへの近接度合を検知することと、
前記検知された近接度合に基づき、前記ＬＥＤの出力を複数の所定の出力レベルのうちの１つに選択的に設定すること
とを含む方法。
【請求項１９】
１つまたは複数の赤外光源と、
前記１つまたは複数の赤外光源の出力を制御する制御部と、
前記１つまたは複数の赤外光源の近くに配置され、前記制御部と電気的に通信する１つ又は複数の近接検知装置であって、それぞれが物体の近接度合を検知して、これに反応して、対応する監視信号を前記制御部に向けて発信するように構成されている近接検知装置とを備える照明システムであって、
前記制御部は、前記監視信号の受信に反応して、前記１つまたは複数の赤外光源の出力を選択的に調節する、照明システム。
【請求項２０】
前記１つまたは複数の近接検知装置が、１つの近接検知装置を含む、請求項１９に記載の照明システム。
【請求項２１】
前記１つまたは複数の近接検知装置が、距離推定能力を有するカメラを含む、請求項１９に記載の照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、制御システム、及び、特に１つ又は複数の照明源用の制御システムに関する。
【０００２】
本発明の実施形態は、特に、運転者監視システムにおける赤外照明源の出力制御に採用される。ただし、本発明の適用範囲がより広く、本発明の用途がこれに限定されないことが理解されるであろう。
【背景技術】
【０００３】
電磁波は、エネルギーの１つの形態であり、光、波、又はエネルギーの小さな束と考えられる。図１に示すように、電磁波は、周波数の連続的スペクトルを備え、このスペクトルは、電波１０１のような低周波領域から高周波１０２（例えばＸ線１０６）までの複数の離散型帯域とみなすことができる。
【０００４】
一般に、この範囲における中央の複数の波長は、可視光スペクトル１０３を構成する。これらは、人間の目に見える赤から紫までの色の波長である。「Ｉｎｆｒａ」は「下に」を意味し、赤外線波（ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｗａｖｅｓ）１０４は、電磁スペクトルにおいて、赤色可視光範囲のすぐ下に位置する。赤外線波は、可視光波よりも周波数が低く、波長が長い。
【０００５】
より高周波数の放射は、より高いエネルギーを持ち、遭遇する物質とより強く相互作用する。例えば、人間が電波１０１に常時暴露されても、健康への影響はないが、Ｘ線１０６への暴露は、たとえ比較的短時間であっても危険を生じ得る。
【０００６】
赤外線は周波数範囲又は波長範囲を有し、これには、波長において可視光に最も近い「近赤外」と、近赤外よりもマイクロ波領域１０７に近接し、周波数がより低い（波長がより長い）「遠赤外」が含まれる。近赤外線波の波長は短く、遠赤外線波長に比べて低温であり、人間には感知できないこともある。熱エネルギーを有する物質は、電磁スペクトルの全域にわたる周波数で熱放射を発する運動粒子を含むことについて、赤外線波は熱に関係している。非常に高温の物体は、主に電磁スペクトルの高周波数末端に位置する熱放射を発し、一方、（人間の基準に照らして）比較的温かな温度の物体は、主に赤外スペクトルに位置する熱放射を発する。赤外線波は、皮膚で温かさとして感じることができるが、概して、物質又は組織を損傷することはほとんどない。赤外線波は、ランプや炎等の物体、人間及びその他の生物を含む熱を有する物体により発せられる。
【０００７】
赤外放射技術及び赤外感知技術は、多くの分野で利用されている。赤外光は、組織を１インチ（約２.５４ｃｍ）まで透過可能なので、赤外発光ダイオード（ＬＥＤ）は、しばしば、スポーツに起因する怪我及び火傷の治療に使用される。理学療法士は、赤外ＬＥＤ又はヒートランプをスポーツに起因する怪我の治療の補助に使用している。
【０００８】
赤外ＬＥＤは、テレビや録画装置のリモートコントロールにも利用されている。赤外線は、携帯電話間又は無線ヘッドセット装置間のような、近距離通信にも利用されている。赤外ＬＥＤをカメラに適用して、被写体に焦点を合わせることも行われている。気象予報士は、人工衛星の赤外線カメラを利用するが、これは、赤外線カメラが雲と雨のパターンをより鮮明に映し出すからである。
【０００９】
リモートコントロール及びカメラの他に、最近では、赤外線感知は、セキュリティシステム、暗視装置、顔検知認識システムに広く利用されている。赤外検知器は、盗難予防警報システムにおいて、セキュリティ用照明を制御するために使用されている。検知器は、人間又は動物の体から発せられる赤外線を検知する。警察のヘリコプターは、暗視可能な熱撮影カメラ又は赤外線撮影カメラを使用して、犯罪者を追跡する。これらのカメラは、可視光ではなく赤外線波を検知する。消防士やその他の救助従事者は、がれきに閉じ込められた人を発見するために、同様のカメラを使用している。赤外線カメラは、顔検知、顔認識、及び、顔の特徴認識を行うシステムにも使用されている。
【００１０】
赤外線センサを利用した各種システムは、検知対象である場所に存在する（大抵は、熱放射を発する人による）赤外線に直接依存し得る。しかし、多くの用途において、１つ又は複数の赤外線放射体を利用して赤外線を検知場所に放射し、赤外線は反射され、赤外線センサによって画像化可能である。このような概要は、運転者監視システムに利用されている。運転者監視システムでは、１つ又は複数の赤外光源（例えばＬＥＤ）を使用して、赤外線が車両の運転者の顔に放射される。赤外線が反射されると、赤外線カメラによって画像として感知され、これらの画像を処理して、運転者の眠気及び／又は注意レベルが感知される。赤外線は、目に見えないという性質なので、車両の動作中に運転者の気が散る原因になることはない。これらの運転者監視システムにおいて、赤外ＬＥＤは、典型的には、運転者の顔から３０ｃｍから１ｍに配置される。
【００１１】
一般に、電磁エネルギーのより強力な形態とは異なり、赤外線は典型的には、分子の運動を開始させるには十分だが、分子を分離させたり組織を損傷したりはしないエネルギーを有する。人の組織が赤外光を吸収すると、その結果、通常は、人は暴露された部位に温かさを感じる。赤外線には分子を運動させる働きがあるので、中等度の線量の赤外線は、赤外線に近接しているか、赤外線が照射されているか、又は赤外線が接触する生体組織を加温するに過ぎない。
【００１２】
ただし、高レベルの赤外線への長時間の暴露は、高温のストーブやその他の熱源に起因する火傷や長時間の日光への暴露に起因する日焼けと同様の火傷につながり得るので、危険な場合もある。過剰な赤外線が人に及ぼす危険は、皮膚の火傷を引き起こす組織の過熱が原因である。赤外線に暴露された皮膚は、一般に、熱的影響に対する警告作用を発動させる。人は、痛みを感じることがあるが、赤外線への暴露のレベルによっては、痛みが暴露の直後に現われないこともある。
【００１３】
紫外線（及びその他の有害な電磁光線）からの保護は、危険環境にいる従業員の暴露時間の制限等の、管理抑制対策によってなされ得る。さらに、保護着のような個人用の保護具も使用され得る。しかし、運転者監視システムのような用途では、赤外線を連続的に又はほぼ連続的に運転者に照射することが好適であり、これらの対策は実用的ではない。そのため、本願発明者は、別の解決手段の発見が必要であるという認識に至った。
【００１４】
本明細書中での背景技術についての記載は、その技術が広く知られていること、又は、その技術が当該分野における一般常識を構成することの自認とみなされるべきでは一切ない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の好ましい実施形態は、特定の用途での赤外光源の使用における欠点を補うことを目的としている。検知装置を使用することにより、赤外光源または照明光源への近接度合にある障害物を検知できる。人間又は他の物体がＬＥＤ又は光源に接近しすぎていることが検知されると、ＬＥＤ又は光源装置はオフにされるか、ＬＥＤ又は光源装置への電力が低減される。そのような例としては、顔検知／認識／追跡システムや、眼検知／認識／追跡システムにおける赤外光源の使用がある。
【００１６】
本発明の第１の態様によれば、監視システムが提供される。この監視システムは、眼を含む人の顔の画像を取得するカメラと、画像の取得中、前記人の顔を照らす１つまたは複数の赤外光源と、取得された画像を処理して人の眼又は顔に関する情報を判定するとともに、人の身体の一部の上記１つまたは複数の赤外光源への近接度合を示す監視信号を検知すると、上記１つまたは複数の赤外光源の出力を制御する制御部とを備える。
【００１７】
いくつかの実施形態では、監視信号が、１つまたは複数の赤外光源のうちの１つの近くに配置された近接検知装置から得られる。一実施形態では、近接検知装置は、高周波（ＲＦ）電磁波を検知するよう構成されたセンサを含む。監視システムは、好ましくは、上記センサによる検知のための高周波電磁放射を発するよう構成された発振器をさらに備える。上記人は、好ましくは、車両の運転者であり、発振器は、好ましくは、車両の運転座席に埋設されているとともに、発した高周波電磁放射に運転者の身体を通過させるよう構成され、運転者からは、センサによる検知のための高周波電磁放射が再放射される。
【００１８】
一実施形態では、監視信号は、取得された画像から抽出された人の身体の一部に係る奥行き情報から制御部によって導出される。いくつかの実施形態では、奥行き情報は、画像における人の身体の一部の輝度の測定から導出される。一実施形態では、上記輝度は、輝度−距離モデルに基づき判定される。別の実施形態では、奥行き情報は、上記カメラにより取得された位相情報から導出される。好ましくは、上記カメラは三次元画像を取得可能であり、奥行き情報は、制御部によって、前記三次元画像から抽出される。
【００１９】
いくつかの実施形態では、制御部は監視信号に反応して、人の身体の一部の上記１つまたは複数の赤外光源への近接度合に基づいて、上記１つ又は複数の赤外光源の出力を複数の出力レベルのうちの１つに設定するよう構成されている。一実施形態では、前記出力レベルは、照明モデルに基づき決定される。別の実施形態では、出力レベルは、データベースに保存されているルックアップテーブルに基づき決定される。
【００２０】
一実施形態では、制御部は、人の身体の一部が赤外光源への所定の近接度合の範囲内に入った場合に、監視信号に反応してアラートを発するよう構成されている。
【００２１】
人の身体の一部は、好ましくは、人の顔、眼、手、又は腕を含む。
【００２２】
上記出力は、好ましくは、上記人に対する放射線安全判定に基づき制御される。
【００２３】
一実施形態では、眼追跡システムは車室内に嵌め込み設置され、上記人は車両の運転者である。
【００２４】
本発明の第２の態様によれば、ＬＥＤを制御する方法が提供される。この方法は、物体のＬＥＤへの近接度合を検知することと、検知された近接度合に基づき、ＬＥＤの出力を複数の所定の出力レベルのうちの１つに選択的に設定すること、とを含む。
【００２５】
本発明の第３の態様によれば、照明システムが提供される。この照明システムは、１つ又は複数の赤外光源と、上記１つまたは複数の赤外光源の出力を制御する制御部と、上記１つまたは複数の赤外光源の近くに配置され、制御部と電気的に通信する１つ又は複数の近接検知装置であって、それぞれが物体の近接度合を検知し、これに反応して、対応する監視信号を制御部に発信するように構成されている近接検知装置とを備える。
【００２６】
この照明システムにおいては、制御部は、監視信号の受信に反応して、上記１つまたは複数の赤外光源の出力を選択的に調節する。
【００２７】
一実施形態では、１つまたは複数の近接検知装置が、１つの近接検知装置を含む。別の実施形態では、１つまたは複数の近接検知装置が、距離推定能力を有するカメラを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１には、電磁スペクトル及び、その主要なサブ帯域を示す。
【図２】図２は、運転者から見た、１台のカメラと２つのＬＥＤ光源とが実装された運転者監視システムを備える自動車のダッシュボードを示す。
【図３】図３は、図２の運転者監視システムの概略平面図であり、各光源に対応する注意ゾーンが示されている。
【図４】図４は、ＬＥＤの出力制御用のフィードバックを提供するために、各光源に隣接する近接検出装置を備える、本発明の第１の実施形態に係る運転者監視システムを示す概略平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、２つの手（片方はＬＥＤの注意ゾーン内に、もう片方は注意ゾーン外に位置する）を示す概略図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、ＬＥＤ光源とその注意ゾーン、及び近接検知装置とその限界エリアを示す概略図である。
【図６】図６は、１台の近接検知装置と２つのＬＥＤとを備える、本発明の第２の実施形態に係る運転者監視システムを示す概略平面図である。
【図７】図７は、２つの照明用ＬＥＤと、視野内の物体の奥行き／距離を判定可能であり、且つ測定した奥行き／距離に基づいてＬＥＤを制御するためのフィードバックを決定可能なカメラとを備える、本発明の第３の実施形態に係る運転者監視システムを示す概略平面図である。
【図８】図８は、検知された物体の近接度合に基づいて光源を制御するための方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本開示の実施例を、添付の図面を参照して説明する。なお、以下の説明は、例示としてのみ記載されるものである。
【００３０】
本明細書に記載の保護システムは、様々な環境下で適用及び使用可能である。その一例は、自動車又は他の乗り物（例えば、列車や飛行機）の、運転者または乗客の監視である。さらに、本明細書に記載の保護システムは、その他の設備（例えば機械類）を使用又は操作するオペレータに適用されてもよく、具体的な例では、航空機制御担当者に適用されてもよい。理解しやすさを考慮して、本明細書では、本発明の実施形態を、車両の運転者監視システムに関連付けて説明する。
【００３１】
まず、図２及び図３には、車両の動作中に、車両の運転者２３０の画像を取得する運転者監視システム２００が示されている。運転者監視システム２００は、さらに、取得した画像に対し、顔検知、顔の特徴検知、顔認識、顔の特徴認識、顔追跡、又は、人の眼の追跡といった顔の特徴追跡のような、様々な画像処理アルゴリズムを実行するよう構成されている。画像処理の手順の例は、米国特許第７０４３０５６号明細書（Ｅｄｗａｒｄｓ他、発明の名称「顔画像処理システム」、譲受人：シーイング・マシーンズ・プロプライエタリー・リミテッド）に記載されている。相互参照により、同特許明細書の内容がここに援用される。運転者監視システム２００は、人の顔の１つ又は複数の特徴を識別し、位置特定し、追跡するために運転者の顔の画像を生成するように向けられた撮像カメラ２０１を備える。撮像カメラ２０１は、２次元センサーアレイを備え、必要に応じて（例えば、１つまたは複数の位相検出要素を介しての）距離又は奥行き判定機能を有する、従来のＣＣＤベース又はＣＭＯＳベースのデジタルカメラであってよい。撮像カメラ２０１は、飛行時間カメラのような３次元カメラであってもよく、場所を３次元で撮像可能なその他のスキャニングカメラ又はレンジベースカメラであってもよい。
【００３２】
運転者監視システム２００は、また、発光ダイオード（ＬＥＤ）２０４，２０６として構成された一対の赤外光源を備える。ＬＥＤ２０４，２０６は、撮像カメラ２０１に近い位置に、水平方向に対称に配置されている。ＬＥＤ２０４，２０６は、撮像カメラ２０１が画像を取得する間、運転者の顔又は顔の特徴を写す良好なカメラ画像を取得するのに十分なように、運転者２３０を照らすよう構成されている。ＬＥＤ２０４，２０６は、連続的、断続的、又は周期的に動作させてもよい。あるいは、ストロボ的手法で動作させてもよい。ストロボ的手法には、画像のグレアが低減されるという実用上の利点がある。撮像カメラ２０１及びＬＥＤ２０４，２０６の動作は、連携する制御部２０８により制御される。制御部２０８は、コンピュータプロセッサ又はマイクロプロセッサと撮像カメラ２０１からの取得画像を保存及びバッファリングするメモリとを備える。他の実施形態では、ＬＥＤの代わりに別の種類の光源を使用してもよい。
【００３３】
図２を具体的に参照すると、ある実施形態では、撮像カメラ２０１と光源２０４，２０６とは、単体ユニット２１０として、又は、１つの光源または２つ以上の複数の光源２０４，２０６を収容する一般的なハウジングとして製造又は構成されてもよい。図示のカメラ・光源ユニット２１０とは、車両のダッシュボード２２０に搭載されている。カメラ・光源ユニット２１０は、車両の製造過程で嵌め込み設置されてもよく、製造後にアフターマーケット製品として取り付けられてもよい。他の実施形態では、運転者監視システムは、車両内の運転者、対象者及び／又は乗客の頭又は顔の特徴の画像を取得するのに適した任意の位置に取り付けられた１つ又は複数の撮像カメラを備えていてもよい。また、運転者監視システムに使用される光源は、２つよりも少なくても多くてもよい。図示の実施形態では、第１及び第２の光源のそれぞれが、１つのＬＥＤを備えている。他の実施形態では、それぞれの光源が複数の独立したＬＥＤを備えていてもよい。
【００３４】
図示の実施形態では、１台のカメラと２つのＬＥＤ光源を収容する単体ユニット２１０が使用され、これらのＬＥＤは約２〜１０ｃｍの距離を隔てて水平方向に離間されている。単体ユニット２１０は、ダッシュボードに設置してもよく、ステアリングコラムに取り付けてもよいが、運転者の顔が見えるよう配置するのが好都合であり、また、正常な運転時に対象物（例えば、運転者の頭）が位置すべき領域の画像を取得するよう配置するのが好適である。撮像カメラは、運転者の頭の少なくとも一部、特に、片眼又は両眼と眼の周囲の特徴を含む顔を撮像する。両眼は画像中で追跡され、例えば、注視の方向が検知されたり、又は、眠気を検知するためのまばたきの回数や閉眼を含む運転者の眼についての情報、あるいは、運転者による車両の安全運転に干渉するその他の問題についての情報が収集される。代替的な実施形態では、光源を別の位置に配置してもよいし、様々な位置に配置して、光源と運転者の顔とカメラとの間の反射角度を変化させてもよい。例えば、カメラとＬＥＤは、車両のバックミラーに配置されてもよく、センターコンソール配置されてもよく、運転席側フロントピラー配置されてもよい。
【００３５】
運転者監視システムのさらなる構成要素は、上記の一般的なハウジングに収容されていてもよい。あるいは、他の追加的な実施形態では、別体の構成要素として設けられていてもよい。ある実施形態では、制御部２０８は、撮像カメラ２０１とＬＥＤ２０４，２０６とに接続された車両搭載コンピュータシステムによって操作される。
【００３６】
特に図３を参照すると、運転者の顔または顔の特徴の良好なカメラ画像を取得するために、ＬＥＤ２０４，２０６は、赤外線２１１，２１３で運転者２３０を照らす。一般に、ＬＥＤ２０４，２０６は赤外ＬＥＤであるが、必ずしもそうでなくてもよい。ダッシュボードに搭載された運転者監視システム２００を使用する典型的な状況においては、車両の運転者２３０は，概して、赤外ＬＥＤ２０４，２０６から十分に離れているので、運転者２３０には、赤外線の危険が及ぶことはない。これらの用途では、運転者２３０は、カメラ２０１及び赤外ＬＥＤ２０４，２０６から８０〜１５０ｃｍ程度離れている。いくつかの実施形態では、追跡の向上、又は、グレアノイズに関係するシステム性能の向上を容易化するために、各ＬＥＤは、カメラ２０１から少なくとも５ｃｍ離間されている。
【００３７】
しかし、運転者２３０の身体の一部分が、赤外ＬＥＤ２０４，２０６に近づき過ぎたり、近距離にあったりすると、安全上の懸念が生じることがある。この場合、赤外ＬＥＤは、人間の組織を加温し又は火傷させるのに十分なパワー密度光又はエネルギーを発する可能性があり、これは、快晴の日に日光に強力に曝されるのと同様であり得る。
【００３８】
安全上の懸念が生じ得る、赤外ＬＥＤからの距離又はその周辺領域を、図３に示すように、以下では「注意ゾーン」２４０，２４１と呼ぶ。注意ゾーンの大きさ又は距離は、複数の要因に依存して変化する。これら要因には、各赤外ＬＥＤの平均出力レベル又はピーク出力レベル、赤外ＬＥＤが発する周波数、赤外エネルギーを反射する表面又は物体が赤外ＬＥＤの近くにあるかどうかが含まれるが、これらに限定されない。注意ゾーン又は距離は、典型的には、赤外ＬＥＤから１０ｃｍ未満である。ただし、強力な赤外ＬＥＤ又は強力な光源では、上記距離は１５ｃｍの範囲内か、１５ｃｍよりも大きいこともある。
【００３９】
本発明では、赤外ＬＥＤと運転者との距離が監視され、制御部２０８はフィードバック制御信号を使用して、検知された距離に基づいて赤外ＬＥＤの出力を制御する。図４及び図５に示す本発明の第１の実施形態では、運転者監視システム４００は、一対の近接検知装置２６０，２６２を備える。近接検知装置２６０，２６２は、それぞれ、対応する赤外ＬＥＤ２０４，２０６と同じ位置かその近くに配置され、運転者と赤外ＬＥＤ２０４，２０６との距離を監視するとともに、赤外ＬＥＤ２０４，２０６の出力を制御するためのフィードバックを供給する。運転者監視システム４００において、運転者監視システム２００の構成要素に相当する構成要素は同じ符号で示される。近接検知装置２６０，２６２は、単体の部品であってもよく、近接検知システムの一部を構成してもよい。好ましくは、公知の近接センサ（例えば、容量センサ、光電センサ、ソナー、又は超音波センサ）を含む。近接検知装置は、単純な１次元の距離を測定してもよく、複数の物体の相対的位置を２次元又は３次元で測定するように高性能化されていてもよい。図４に示すように、近接検知装置は、制御部２０８と電気的に通信している。
【００４０】
運転者監視システム４００において、近接検知装置２６０，２６２は、対応する赤外ＬＥＤ２０４，２０６の近くに配置された別個の装置である。しかし、他の実施形態では、近接検知装置と対応する赤外ＬＥＤとを同じ位置に配置又は統合して、独立したモジュールとしてもよいことがわかるであろう。
【００４１】
動作中には、近接検知装置２０６，２６２は、所定の注意ゾーン又は動的に構成された注意ゾーン内の物体を検知するよう構成されている。図５Ａ及び図５Ｂは、赤外ＬＥＤ２０４と連携する近接検知装置２６０の、例示的な注意ゾーン２４２を示している。図示のように、注意ゾーン２４２は、好ましくは、半径Ｄ１を有する半球形である。半径Ｄ１は、近接検知装置２６０から、赤外ＬＥＤ２０４の照明の前方方向への同一距離にある面を規定する。しかし、他の実施形態では、注意ゾーンは、物体の近接度合を全方向において等尺で検知するために、球形であってもよい。
【００４２】
それぞれの近接検知装置は、連携する赤外ＬＥＤの近くに配置されているので、注意ゾーンはその赤外ＬＥＤの周囲の安全ゾーンに略接近している。図５Ｂを再度参照すると、赤外ＬＥＤ２０４と近接検知装置２０６との間の所定の近接距離Ｓ１が示されている。図示の赤外ＬＥＤ２０４は、半径Ｄ１を有する対応する注意ゾーン２４２を有する。また、図示の近接検知装置２６０は、半径Ｐ１を有する対応する検知エリア又は限界値エリア２７０を有する。誤差エリア又は誤差的エリア２８０は、赤外ＬＥＤ２０４と近接検知装置２６０との間の位置差異Ｓ１に起因する。検知エリア２７０が赤外ＬＥＤに関連する注意ゾーンよりも大きく、検知エリア２７０が注意ゾーン２４２の上位集合である場合には、近接検知装置２６０は、注意ゾーン２４２内の危害を緩和するために機能する状態である。好ましい用途、実施形態、又は実施においては、距離Ｓ１はおおよそ1ｃｍか1ｃｍよりも短い。 
【００４３】
図４を再度参照すると、近接検知装置２６０は、検知ゾーン２４２を監視し、制御部２０８に向けて対応する監視信号２１２を発信する。注意ゾーン２４２内で物体が検知されると、制御部２０８は、監視信号２１２に反応して、制御信号２１４を発信し、赤外ＬＥＤ２０４をオフにするか赤外ＬＥＤ２０４の出力を下げるよう機能する。赤外ＬＥＤ２０６についても、同様のプロセスが行わる。注意ゾーン２４４を有する近接検知装置２６２が、制御部２０８に向けて監視信号２１６を発信し、これを受け、制御部２０８が赤外ＬＥＤ２６２に制御信号２１８を送信する。
【００４４】
例として、図５Ａでは、運転者の手２３２が注意ゾーン２４２の外側にあると検知されるときは、安全上の問題はほとんど又はまったく無く、赤外ＬＥＤ２０４はオンのままか、照明状態又は照明モードのままである。運転者の手２３１が注意ゾーン２４２内にあるか、又は、赤外ＬＥＤ２０４に近づき過ぎると、近接検知装置２６０は、制御部２０８に向けて監視信号２１２を発信し、これを受けて、制御部２０８が制御信号２１４を赤外ＬＥＤ２０４に送信し、赤外ＬＥＤ２０４をオフにするか、その出力を下げるかする。このようにして、赤外ＬＥＤ２０４の安全上の問題が軽減される。運転者の手２３２が注意ゾーン２４２から出ると、近接検知装置２６０は、制御部２０８に向けて監視信号２１２を発信し、これを受けて、制御部２０８が新たな制御信号２１４を赤外ＬＥＤ２０４に送信し、赤外ＬＥＤ２０４を再度オンにするか、その出力を調節して所定の照明状態又は照明モードにする。必要に応じて、物体又は運転者の手の注意ゾーンへの接近、進入又は退出に対応して、警告音、アラーム又はその他アラートが発せられてもよい。
【００４５】
運転者監視システム４００では、各赤外ＬＥＤと対応する近接検知装置とが一対となっている。しかし、代替的な実施形態では、１つの近接検知装置が複数のＬＥＤと連携してもよい。図６には、代替的な運転者監視システム６００が示されており、図中、運転者監視システム４００の構成要素に相当する構成要素は同じ符号で示されている。運転者監視システム６００は、近接検知装置６０２を１台のみ備える。運転者監視システム６００の動作は、運転者監視システム４００と同様であるが、ＬＥＤ２０４，２０６の両方の出力が、制御部２０８と連動する１つの近接検知装置６０２により制御される点が異なっている。動作中、近接検知装置６０２は、物体の近接度合を監視し、制御部２０８に向けて監視信号６０４を発信する。監視信号６０４に応答して、制御部２０８は制御信号６０６及び６０８を、対応するＬＥＤ２０４及び２０６に発信する。物体が注意ゾーン６１０内にあることが検知されると、監視信号６０４に反応して、制御部２０８が制御信号６０６及び６０８をＬＥＤ２０４及び２０６に向けて発信する。これにより、所定の時間、ＬＥＤ２０４及び２０６がオフになるか、その出力が下げられる。
【００４６】
上記のシステム動作は、基本的には二値であり、ＬＥＤの制御は、注意ゾーン内の物体の存在の検知に基づいて、高出力状態と低出力状態（又は完全なオフ状態）とのいずれか一方になる。他の実施形態では、より動的なＬＥＤ制御が行われる。この場合、近接検知装置が規定する複数の所定距離のうちの１つの所定距離内で対物体の存在が検知されると、制御部２０８がＬＥＤの出力を複数の出力レベルで制御する。実質的には、近接検知装置は物体までの距離を測定可能であり、この距離についての情報が、制御部２０８に送られる対応する監視信号に含まれる。制御部２０８によりＬＥＤに送られる上記の対応する制御信号は、検知された物体までの距離に基づいてＬＥＤが駆動されるべき複数の出力レベルを含んでいる。
【００４７】
例としては、検知された距離に基づくＬＥＤ出力の制御は、制御部２０８と連携するメモリに保存された、距離と対応するＬＥＤ駆動電流のルックアップテーブルを使用して決定される。６つの距離区分を含む例示的なルックアップテーブルを以下に示す。
【００４８】
【表１】
2018518021.tif 000003
【００４９】
使用される距離区分の数、及び各区分に応じた適切なＬＥＤ駆動電流は、制御部により決定されるが、運転者監視システムの利用者によってプログラムされてもよい。別の実施形態では、必要な駆動電流又は出力が、距離データを入力とする照明モデルから導出される。この照明モデルは、人の放射線安全を示すデータから導出される。
【００５０】
また別の実施形態（図示省略）では、１つ又は複数の近接検知装置は、車両の運転座席に埋設された発振器が発する高周波（ＲＦ）電磁波を検知するよう構成されたセンサ又はアンテナを備える。発せられたＲＦ波は、着座中の運転者の身体に進入し、運転者の身体からエネルギーを所定のＲＦ周波数で再放射させる。発振器は、また、ＲＦ波を符号化または変調して、同じ又は類似の周波数の他の存在し得る電波源から、当該ＲＦ波を区別する。近接検知装置は、ＬＥＤに隣接して配置される小型の受信機として構成され、受信した符号化ＲＦ放射成分の出力に基づいて、運転者の身体の任意の部分からの距離が判定される。この距離は、予め規定された関係性を利用して、検知された出力から抽出される。例として、運転者の身体がＲＦ放射を等方的に発すると仮定すると、距離は逆二乗則により抽出できる。
【００５１】
【数１】
2018518021.tif 000004
【００５２】
運転者の身体が、ＲＦ放射を（アンテナのような）指向性パターンで発すると仮定される場合、出力と距離とのより複雑な関係性を使用可能である。出力／距離計算では、運転座席、運転者、アンテナ、及び関連する配線を通過するときの出力損失を考慮しなければならない。
【００５３】
追加的な構成又は実施形態では、カメラ２０１又は別のカメラを使用して、物体または人のＬＥＤ光源への近接度合が計測される。ここで図７を参照すると、別の運転者監視システム７００が示されており、図中、運転者監視システム４００及び６００の構成要素に相当する構成要素は同じ符号で示されている。運転者監視システム７００では、近接検知装置は使用されず、物体までの距離は、カメラ２０１が獲得する画像から判定される。
【００５４】
運転者監視システム７００を使用した実施形態の１つでは、制御部２０８が取得画像を処理し、画像化された物体の輝度レベルを判定する。物体又は人がカメラ１１０，２０１に接近すると、この物体又は人は、カメラ２０１の近くに配置された光源２０４，２０６に接近することになる。物体又は人がカメラ及び光源に接近するにつれて、その物体又は人が反射する光の量が増大する。反射光の量又は輝度は、制御部２０８により測定され、メモリに保存されている輝度−距離モデルと比較され、カメラ及び光源からの物体又は人の距離が判定される。この構成又は実施形態では、カメラ又は画像の輝度が距離及び近接度合の検知手段として使用される。この構成又は実施形態のさらなる選択肢には、カメラの近くに近接検知装置を追加して、解像能力又は冗長度を改善することが含まれる。
【００５５】
運転者監視システム７００を使用した別の実施形態では、物体までの距離は、カメラ２０１が取得した画像から奥行き情報を抽出することにより判定される。これらの別の実施形態のうちの最初の実施形態では、カメラ２０１は場所の三次元画像を取得可能であり、制御部２０８が、画像化された物体の距離／奥行きを、これらの三次元画像から抽出する。三次元画像を測定可能なカメラとしては、スキャニングカメラ又はパルス飛行時間カメラがある。１つの画像の奥行き情報は、１つ又は複数の位相検知要素を内蔵する１台のカメラからも取得可能であるし、同一の視野を撮像する２台のカメラを含む立体映像カメラシステムからも取得可能である。
【００５６】
より広義には、本発明は、図８に示すような、検知された物体の近接度合に基づいて光源の出力を制御する方法８００を実施可能なシステムに適用される。ステップ８０１では、光源（例えばＬＥＤ）を使用して対象の場所を照らす。ステップ８０２では、制御部が、基準点を基準として、上記場所に存在する物体（例えば人）までの距離を判定する。この基準点は、光源自体でも、連携する撮像カメラの位置でも、上記の近接検知装置でもよい。距離の判定を行うのは、近接検知装置でも、距離センサでも、上記のカメラでもよい。ステップ８０３では、検知された距離に基づき、制御部が、適切な出力レベルで光源を駆動するための適切な駆動信号を算出する。駆動信号は、駆動電流又は駆動電圧のいずれかであってよい。ある実施形態では、駆動信号は、光源の駆動回路内の可変抵抗器の抵抗を変化させることにより制御される。算出された駆動信号は光源に送信され、方法８００は、用途に応じて連続的、定期的、又は断続的に繰り返される。
【００５７】
＜解釈＞
「赤外」という用語は、明細書全体を通じて使用される。本明細書の範囲においては、赤外は電磁スペクトルの赤外領域全体を指し、赤外領域全体には、近赤外周波数又は光波、赤外周波数又は光波、及び遠赤外周波数又は光波が含まれる。
【００５８】
特に記載の無い限り、以下の記述から明らかなように、本明細書全体を通して、「処理」「電算」「計算」「判定」「分析」等の用語が使用される記述は、物理量（例えば電子的量）として表わされるデータを操作し、及び／又は、同様に物理量として表わされる別のデータに変換する、コンピュータ、コンピュータシステム又は類似の電算装置の作用及び／又は処理を指す。
【００５９】
同様に、「制御部」又は「プロセッサ」という用語は、例えばレジスタ及び／又はメモリからの電子データを処理して、レジスタ及び／又はメモリに保存され得る別の電子データに変換する任意の装置又は装置の一部を指す。「コンピュータ」「電算機」又は「コンピューティングプラットフォーム」は、１つ又は複数のプロセッサを含んでいてもよい。
【００６０】
本明細書全体を通して、「一実施形態」「いくつかの実施形態」又は「ある実施形態」という記載は、当該実施形態に関連して記載される特定の構成、構造又は特徴が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書全体を通して、「一実施形態では」「いくつかの実施形態では」又は「ある実施形態では」という語句が様々な箇所に見られる場合は、これら全てが同じ実施形態を指しているとは必ずしも限らない。さらに、本開示から当業者には明らかであるように、特定の構成、構造又は特徴が、１つまたは複数の実施形態において、任意の適切な方法で組み合わせられてもよい。
【００６１】
特段の記載の無い限り、本明細書においては、一般的な物体の記述に使用される「第１の」「第２の」「第３の」等の助数詞は、同様の物体の複数の異なる例を指しているだけであり、そのように記述された物体が、時間的順序、空間的順序、順位付け、あるいはその他の何らかの順序でなければないことを示唆することを意図するものではない。
【００６２】
以下の特許請求の範囲及びここに記載の発明の説明において、「〜を備える」又は「〜により構成される」という用語は、いずれも、オープンエンドを表わす用語であり、これら用語に続く要素／構成を少なくとも含むが、その他を排除することはないことを意味する。したがって、特許請求の範囲において「〜を備える」という用語が使用される場合、これに続く手段、要素、工程に限定されると解釈されるべきではない。例えば、「ＡとＢとを備える装置」という表現の範囲は、Ａ及びＢのみから構成される装置に限定されるべきではない。本明細書中、「〜を含む」という用語も、オープンエンドを表わす用語であり、これら用語に続く要素／構成を少なくとも含むが、その他を排除することはないことを意味する。したがって、「〜を含む」は「〜を備える」を意味する同義語である。
【００６３】
本開示の上記の例示的実施形態の説明において、本開示の内容を整理して様々な発明的態様のうちの１つまたは複数の理解を容易にする目的で、本開示の様々な構成が１つの実施形態、図面、又はこれらの説明にまとめられる場合があることを理解されたい。ただし、この開示方法が、特許請求の範囲が各請求項に明記されているよりも多くの構成を要求するという意図の反映であると解釈されるべきではない。むしろ、以下の請求の範囲が反映するように、上記開示された実施形態の１つが備える全構成のうちの一部にも発明的態様が存在する。したがって、発明の詳細な説明の後に記載される特許請求の範囲は、発明の詳細な説明に明示的に援用され、各請求項は本開示の個別の実施形態として独立するものである。
【００６４】
さらに、当業者には理解されるように、ここに記載のいくつかの実施形態は、他の実施形態に含まれる構成のうちのいくつかを含むが他を含まない一方、異なる複数の実施形態の構成の組み合わせが本開示の範囲に含まれることが意図され、さらに、当該組み合わせが別の実施形態となる。例えば、以下の特許請求の範囲に記載の実施形態は、任意の組み合わせで使用可能である。
【００６５】
本開示の説明では、多数の具体的な細部について記載される。しかし、本開示の実施形態は、これらの具体的な細部がなくても、実施可能であることを理解されたい。他の例では、ここに記載の説明が曖昧に理解されることがないように、公知の方法、構造及び技術が詳細に示されてはいない。
【００６６】
同様に、特許請求の範囲において用語「連結された」が使用される場合、直接的な接続のみに限定されると解釈されるべきではない。「連結された」及び「接続された」という用語は、それらの派生語とともに使用される場合がある。これらの用語は、互いの同義語として意図されてはいないことを理解されたい。したがって、「装置Ｂに連結された装置Ａ」という表現の範囲が、装置Ａの出力が装置Ｂの入力に直接接続された装置又はシステムに限定されるべきではない。この表現は、装置Ａの出力と装置Ｂの入力との間に経路が存在し、この経路が他の装置や手段を含んでいてもよいことを意味する。「連結された」は、２つ以上の要素が、物理的、電気的、又は光学的に直接接触していることを意味することもあるし、２つ以上の要素が、直接接触してはいないが、協働または相互作用することを意味することもある。
【００６７】
ここに記載の実施形態は、本発明のあらゆる改変又は変形を包含することを意図している。本発明を特定の例示的実施形態として説明したが、本発明の範囲に包含されるさらなる実施形態が容易に構想され得ることが、当業者には理解されるであろう。
【図１】
2018518021.tif 000005
【図２】
2018518021.tif 000006
【図３】
2018518021.tif 000007
【図４】
2018518021.tif 000008
【図５Ａ】
2018518021.tif 000009
【図５Ｂ】
2018518021.tif 000010
【図６】
2018518021.tif 000011
【図７】
2018518021.tif 000012
【図８】
2018518021.tif 000013
【国際調査報告】
2018518021.tif 000014
2018518021.tif 000015
2018518021.tif 000016