JPH1035321A - 脇見運転検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は脇見運転検出装置に関し、より高速
かつ確実で、しかもローコストな脇見運転検出を行うこ
とを目的とする。 【解決手段】 本発明の脇見運転検出装置は、赤外線発
光素子１、赤外線検出素子２、判定回路３、駆動回路
４、警告装置５、感度調整スイッチ回路７、を備え、判
定回路はＡ／Ｄ変換回路３ａとマイクロコンピュータ３
ｂを有する。赤外線発光素子は赤外線を運転者の顔面６
に照射する。照射された赤外線は顔面表面や皮下組織内
で散乱され、その一部が反射し赤外線検出素子で検出さ
れ、検出された光─電気信号に変換され判定回路に送ら
れる。反射赤外線は、運転者が静止している場合には変
動がないが、脇見運転等により顔の位置が移動、或いは
顔の向きが変化すると変動する。判定回路３は顔の動き
による信号パターンの変化が所定範囲を越えたときに脇
見運転と判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両の
運転中における前方不注意による事故を低減するための
安全装置に係わり、特に、運転者の脇見運転を防止する
脇見運転検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、交通安全意識の高まりに伴い、運
転者の動作や覚醒度を判断し、脇見運転や居眠り運転を
警告する多種多様な技術が開示されている。例えば、赤
外線を運転者の顔面に照射し、ＣＣＤカメラでその眼を
撮影し、眼の開閉によって変化するＣＣＤ信号を画像処
理することにより瞬きを検出し、検出結果に基づいて脇
見運転を検出する脇見運転防止装置が提案されている
（例えば、特開平４─２５７０６号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにＣＣＤカメラで眼を撮影し、眼の開閉によって変
化するＣＣＤ信号を画像処理して瞬きを検出するために
は、高速で演算する画像処理装置が必要となり、コスト
的な問題から実用に至っていない。そこで、本発明の目
的は、上述の従来の問題に鑑み、より高速かつ確実で、
しかもローコストな脇見運転検出装置を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、運
転者の顔面に赤外線を照射し、顔面にて吸収及び散乱す
る赤外線の変動を赤外線検出素子で検出し、脇見に伴う
顔面の動きを信号パターンの変化として検出し、その信
号パターンの変化が所定範囲を越えたときに脇見運転と
判定する。

【０００５】このような構成により、従来のような高価
なＣＣＤカメラと高速演算する画像処理装置を使用せ
ず、より高速かつ確実で、しかもローコストな脇見運転
検出装置を提供することができる。請求項２の発明で
は、判定回路には運転者個々の癖による顔面の動きの差
異を調整する感度調整スイッチをさらに備える。

【０００６】このような構成により、運転者毎により確
実に脇見運転を検出することができる。また、請求項３
の発明では、車両の前方の障害物を自動的に検出する前
方監視装置と、車速を検出する車速センサをさらに設
け、これらの検出信号を判定回路に入力し、信号パター
ンの変化と共に脇見運転を判定する。

【０００７】さらに、請求項４の発明では、判定回路に
接続され判定結果に基づいて脇見運転の注意を喚起させ
るための警告を発生する警告装置をさらに備える。この
ような構成により、脇見運転により前方の車両等に異常
接近し、切迫した場合に非常に効果的に警告を発生する
ことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施形態の要
部構成図である。図中、１は赤外線発光素子（ＬＥ
Ｄ）、２は赤外線検出素子（ＰＤ）、３は判定回路、４
は駆動回路、５は警告装置、６は運転者の顔面、７は感
度調整スイッチ回路、である。さらに、判定回路３はＡ
／Ｄ変換回路３ａとマイクロコンピュータ３ｂを有す
る。

【０００９】図２は赤外線の吸収及び散乱を説明するた
めの要部説明図である。図中、１１は赤血球による吸収
赤外線、２１は組織による散乱赤外線、６１は皮膚表面
（皮下組織）、６２は血管、６３は赤血球、６４は脈
動、である。照射された赤外線の一部は皮下組織６１の
血管６２を流れる血液に含まれる赤血球６３により吸収
される。そのため、赤外線検出素子２で検出される信号
は赤血球により吸収された赤外線の量（赤血球による吸
収赤外線１１に対応）だけ減衰する。

【００１０】図１において、赤外線発光素子１は駆動回
路４により電気信号から光信号に変換されて赤外線を発
光し、運転者の顔面６に照射する。赤外線発光素子１と
して、例えば、赤外線発光ＬＥＤ、レーザ、ヒータ等を
利用することができるが、コスト面ではＬＥＤが適切で
ある。照射された赤外線は、図２に示すように顔面表面
や皮下組織内で散乱され、その一部が反射し、赤外線検
出素子２で検出され、検出された光信号は電気信号に変
換される。赤外線検出素子（ＰＤ）２として、例えば赤
外線を検出するフォトダイオード、フォトトランジス
タ、太陽電池、光電変換素子、等を利用することができ
る。

【００１１】顔面６から反射してくる赤外線は、運転者
が静止している場合には変動がないが（後述の図３
（Ａ）参照）、脇見運転等により顔の位置が移動、或い
は顔の向きを変化させることにより変動する（後述の図
３（Ｂ）参照）。そして赤外線検出素子２で検出された
検出信号は判定回路３へ送られる。判定回路３ではＡ／
Ｄ変換され増幅されて（３ａ）、マイクロコンピュータ
３ｂに入力される。

【００１２】図３は赤外線検出素子で検出された脈動信
号のグラフであり、（Ａ）は顔面を静止した状態での特
性であり、（Ｂ）は顔面を動かした状態での特性であ
る。運転者が左右の運転状況確認や脇見等のために顔の
位置を移動させたり、或いは顔の向きを変化させた場合
には、顔から反射される赤外線の方向や量が変化する
（図２の散乱赤外線２１参照）。そのために、顔の向き
を変化させた場合には赤外線検出素子２にて検出される
信号は変化する。図中、矢印ａ，ｂで示す波形は顔の向
きを左右に変化させた時に発生する検出信号であり、矢
印ｃは脈拍信号である。

【００１３】（Ｂ）において、本例は、顔を左（右）に
動かし、右（左）に戻す動作を繰り返した場合に、赤外
線検出素子２で検出し増幅された検出信号を示してい
る。このグラフにおいて、矢印ａで示す０から約−３
（ｖ）に変化する信号が顔を左（右）に動かした時を示
し、矢印ｂで示す０から約＋３（ｖ）に変化する信号が
顔を右（左）に戻した時に発生する信号を示している。
このように負の所定値（例えば−２ｖ）以上になり、正
の所定値（例えば＋１ｖ）以上になる信号パターンを検
出できれば脇見運転と判定することができる。

【００１４】この場合、矢印ｃで示す脈動信号は、極め
て小信号であるため１万倍以上に増幅する必要がある。
この時に顔の位置又は向きを変化させると、矢印ａ，ｂ
で示す検出信号は図示のように所定値を越える。このこ
とからマイクロコンピュータ３ｂに送られる信号が所定
値を越えた場合は、顔の位置又は向きが変化したもの、
即ち、脇見運転と判定することができる。

【００１５】一方、例えば、時速６０ｋｍ／ｈｒで走行
中、前方１７ｍ以内に障害物が無い直線道路では、１秒
間脇見しても問題がない。しかし、前方１７ｍ以内に障
害物がある場合や異常接近している場合や、道路がカー
ブしている場合には、１秒間脇見することにより発見が
遅れ大事故を起こしてしまうことになる。そこで、後述
する実施形態では前方監視装置と車速センサとを備え、
これらの検出信号を判定回路に入力することにより、よ
り切迫した場合に対処している。

【００１６】ところで、生体組織の赤外線吸収量と赤外
線波長及び赤血球濃度の関係について、以下に図６及び
図７に沿って説明する。図６（Ａ），（Ｂ）は生体組織
の赤外線吸収量を示すグラフ（その１）であり、赤外線
吸収量が波長に依存する場合である。（Ａ）は赤血球に
含まれるヘモグロビン（Ｈｂ）とミオグロビン（Ｍｂ）
の赤外線吸光度が波長に依存することを示している（な
お、実線は酸素化型、点線は脱酸素化型であり、Ｈｂ：
０．３７ｍＭ，Ｍｂ：０．１５ｍＭである）。また、
（Ｂ）は赤外線吸光度の差と波長の関係を示し、実線は
ミオグロビン、点線はヘモグロビンである）。

【００１７】一般に、生体組織内で紫外線─可視光線─
赤外線を吸収する物質は限られているが、図６に示すよ
うに、赤血球に含まれる酸素化ヘモグロビンと脱酸素化
ヘモグロビン、及び筋肉に含まれる酸素化ミオグロビン
と脱酸素化ミオグロビンは、７００〜１２００ｎｍの波
長の赤外線を吸収している。なお、ヘモグロビンは赤外
線領域に限らず可視光線領域の光も吸収する。しかし、
生体への光の透過についてはレイリーの散乱（注．レイ
リーの散乱とは、放射波長に比べて著しく小さく、しか
も独立な粒子により生じ、周波数変化の伴わない光の散
乱を指す。この散乱の特徴は散乱光が波長の４乗に反比
例することである。）に従い、散乱量は波長の４〜５乗
に反比例し、波長が長い程透過し易くなるため、赤外線
が利用されている。

【００１８】図７は生体組織の赤外線吸収量を示すグラ
フ（その２）であり、赤外線吸収量が赤血球濃度（ヘマ
トクリット）に依存する場合である。横軸の赤血球濃度
は血液中の赤血球の占める体積パーセントであり、濃度
に比例する。吸光度と赤血球濃度との関係は Twersky
の理論に基づいている（即ち、図示の実線は Twerskyの
理論曲線を示す）。

【００１９】このように、赤外線吸収量は赤血球濃度に
も依存することが確認されている。この性質を利用して
生体内の酸素消費量を検出するパルスオキシメータ、或
いは接触式の脈拍計等が各社から実用化されている（例
えば、特開平７─２１３５００号公報）。一方、顔面又
は皮下組織の血液中に含まれる赤血球は、心臓の拍動に
同期して量が変動（図２の脈動６４を参照）しており、
赤外線検出素子２で得られる信号はこの脈動により変動
し、この変動量を計測することにより脈動を計測するこ
とができる。

【００２０】一般に、脈動は、心臓の拍動によって血液
が押し出されるときに血液が動脈を一時的に広げるが、
血液壁の弾力性により再びもとに戻ることにより発生す
る。その時の血管の振動が動脈に沿って伝搬していくの
が脈拍であり、心臓の拍動と同じリズムで発生し、毎秒
４〜９ｍで伝搬する。図４は図１のマイクロコンピュー
タにおける制御フローチャートである。判定回路３のマ
イコン３ｂは、まず検出基準を設定し（Ｓ１０）、検出
信号の出力電圧Ｖ（図３（Ｂ）参照）をＶ＝０にセット
し（Ｓ１５）、赤外線検出素子２にて検出された信号の
計測を開始する（Ｓ２０）。引き続き、例えば表示灯
（図示せず）を点灯し、計測中であることを運転者に表
示する（Ｓ２５）。

【００２１】次に、出力電圧Ｖと負の所定値Ａと比較す
る（Ｓ３０）。ここで、出力電圧Ｖが負の所定値Ａ（例
えば−２ｖ）以下の値を示すときは（ＹＥＳ）、出力電
圧Ｖを「０」に設定し（Ｓ３１）、次に出力電圧Ｖと正
の所定値Ａを比較する（Ｓ３２）。ステップＳ３２にお
いて、出力電圧Ｖが正の所定値Ａ以上のとき（ＹＥ
Ｓ）、ステップＳ２０の計測状態に戻り、出力電圧Ｖが
正の所定値Ａ以下のとき（ＮＯ）、一定時間が経過した
か否か判定し（Ｓ３３）、経過していれば脇見運転とし
て警告を発生する（Ｓ３４）。一定時間が経過していな
とき（ＮＯ）及び警告発生後は、ステップＳ３２に戻
る。

【００２２】一方、ステップＳ３０において、出力電圧
Ｖが負の所定値Ａ以上の値を示すとき（ＮＯ）、出力電
圧Ｖと正の所定値Ａを比較する（Ｓ４０）。ここで、出
力電圧Ｖが正の所定値Ａ以上の値を示すとき（ＹＥ
Ｓ）、出力電圧を「０」に設定し（Ｓ４１）、次に出力
電圧Ｖと負の所定値Ａを比較する（Ｓ４２）。出力電圧
Ｖが負の所定値Ａ以上の値を示すとき（ＮＯ）、一定時
間が経過したか否か判定し（Ｓ４３）、経過していれば
脇見運転として警告を発生する（Ｓ４４）。経過してい
ないとき（ＮＯ）及び警告発生後は、ステップＳ４２に
戻る。なお、ステップＳ４０で出力電圧Ｖが正の所定値
Ａ以下のとき（ＮＯ）及びステップＳ４２にて出力電圧
Ｖが正の所定値Ａ以下のとき（ＹＥＳ）はステップＳ２
０の計測状態に戻る。

【００２３】なお、顔の位置の移動或いは顔の向きの変
化は運転者の癖等による脇見の度合いにより異なる。こ
のような個人差を解決するために所定値Ａの感度を運転
者が感度調整スイッチ７で調整し設定できるようにして
いる。上述の第１実施形態では、単純に顔の左右の動き
による信号の有無で脇見を判定する例を示したが、顔の
移動等、他のパターンでも同様の処理により脇見と判定
できることは言うまでもない。

【００２４】さらに、判定回路３にて脇見と判定される
と、判定回路３からの信号により警告装置５を起動させ
（Ｓ３４）、運転者に注意を喚起する。警告装置５は、
例えばブザー等の音響素子、警告ランプ等、光電素子
等、運転者に注意を与えるものなら利用することができ
る。一方、脇見運転しても前方に障害物がない場合には
警告の重要性は低い。

【００２５】図５は本発明の第２実施形態の要部構成図
である。図中、１〜７は図１と同一の構成要素である。
８は前方監視装置であり、９は車速センサである。本実
施形態では図１の構成に前方監視装置を組み合わせるこ
とにより、脇見運転をし、かつ前方に障害物がある場合
や異常接近した場合や、道路がカーブしている場合等の
切迫した場合の警告として重要性の高い脇見運転検出装
置を提供することができる。

【００２６】図示の前方監視装置８は、公知のレーザレ
ーダやミリ波レーダにより障害物との距離を計測するも
の、或いはＣＣＤカメラを用い画像処理により障害物を
抽出し距離を計測するもの、等を利用することができ、
基本的に障害物との距離が所定値以下になると警告信号
を発生するものであればよい。第２の実施形態によれ
ば、車速センサ９で車速を測定し、前方監視装置８で前
方に衝突の危険がある障害物までの距離を計測し、障害
物が危険距離以内になった時、マイクロコンピュータ３
ｂに信号を送出する。この時、第１実施形態で説明した
ように、脇見運転検出装置が脇見運転を検出している時
は、マイクロコンピュータ３ｂは直ちに警告装置５を起
動し運転者に危険を知らせる。例えば時速６０Ｋｍ／ｈ
ｒで走行中、前方４５ｍ以内に障害物がある場合や道路
がカーブしている場合に、障害物が４５ｍ手前で検出で
きれば空走時間０．５秒であり、路面の摩擦係数０．６
であれば車両は４５ｍで停止することができ、衝突を回
避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の要部構成図である。

【図２】赤外線の吸収及び散乱を説明するための要部説
明図である。

【図３】赤外線検出素子で検出された脈動信号のグラフ
であり、（Ａ）は顔面を静止した状態での特性であり、
（Ｂ）は顔面を動かした状態での特性である。

【図４】図１のマイクロコンピュータにおける制御フロ
ーチャートである。

【図５】本発明の第２実施形態の要部構成図である。

【図６】生体組織の赤外線吸収量を示すグラフ（その
１）であり、赤外線吸収量が波長に依存する場合（Ａ，
Ｂ）である。

【図７】生体組織の赤外線吸収量を示すグラフ（その
２）であり、赤外線吸収量が赤血球濃度（ヘマトクリッ
ト）に依存する場合である。

【符号の説明】

１…赤外線発光素子 ２…赤外線検出素子 ３…判定回路 ３ａ…Ａ／Ｄ変換・増幅回路 ３ｂ…マイクロコンピュータ ４…駆動回路 ５…警告装置 ６…運転者の顔面 ７…感度調整スイッチ ８…前方監視装置 ９…車速センサ １１…赤血球による吸収赤外線 ２１…組織による散乱赤外線 ６１…皮膚表面 ６２…血管 ６３…赤血球 ６４…脈動

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 脇見運転検出装置であって、 運転者の顔面に赤外線を照射する赤外線発光素子と、 顔面から反射してくる赤外線の変動を検出する赤外線検
   出素子と、 前記赤外線検出素子からの検出信号の変動に基づいて、
   脇見に伴う顔面の動きを信号パターンの変化として検出
   し、前記信号パターンの変化が所定範囲を越えたときに
   脇見運転と判定する判定回路と、 を具備する脇見運転検出装置。
2. 【請求項２】 前記判定回路は、運転者個々の癖による
   顔面の動きの差異を調整する感度調整スイッチをさらに
   備える請求項１に記載の脇見運転検出装置。
3. 【請求項３】 車両の前方の障害物を自動的に検出する
   前方監視装置と、車速を検出する車速センサをさらに設
   け、これらの検出信号を前記判定回路に入力し、前記信
   号パターンの変化と共に脇見運転を判定する請求項１に
   記載の脇見運転検出装置。
4. 【請求項４】 前記判定回路に接続され、判定結果に基
   づいて脇見運転の注意を喚起させるための警告を発生す
   る警告装置をさらに備えた請求項１に記載の脇見運転検
   出装置。