JP2008146327A - 乗り物用照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乗り物の運転を妨げることなく、運転者の居眠りを効果的に防止する。
【解決手段】ランプ１３は、意識状態を向上させる光を照射可能であり、乗り物の運転者に光を照射可能に配置される。制御装置１１はタイマ１４からの時間情報を元に、ランプ１３を所定期間点灯させた後所定期間消灯させる。ランプ１３の点滅によって、運転者の意識状態が高くなり、居眠りを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転者の居眠り防止に有効な乗り物用照明装置に関する。

従来、乗り物の運転者の居眠りを防止するための機器が開発されている。例えば、特許文献１においては、運転者の顔を撮影し、瞬きの状態を解析することで、運転者の意識状態が低下していること、即ち、居眠りをしそうであることを検知する技術が開示されている。この従来技術においては、顔をリアルタイムに画像処理するＬＳＩを用いて、運転者が居眠りしているか又はしそうであることを検知すると、ブザーを鳴らして、運転者の注意を喚起するようになっている。なお、居眠りを検出した運転者に対して注意を喚起する方法として、運転者に向けて送風を行う方法も考えられる。
特開平６−２６６９８１号公報

上述した従来例においては、運転者の居眠りを検出することは可能であるが、運転者に対する注意の喚起方法は一過性のものであり、十分な効果を得ることができない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、意識状態の低下を検知し、覚醒度を向上させる効果のある分光分布の光を照射して居眠りを防止することができる乗り物用照明装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る乗り物用照明装置は、乗り物の運転者の意識状態の低下を検出する検出手段と；前記検出手段の検出結果によって、前記乗り物の運転者の意識状態が所定の閾値よりも低くなったことが示された場合に、乗り物の運転者に波長４００〜５６０ｎｍを含む光を照射可能に配置されたランプと；前記ランプを点灯制御する制御手段と；を具備したことを特徴とする。

制御手段は、ランプを点灯制御することで、乗り物の運転者に波長４００〜５６０ｎｍを含む光の照射を行う。これにより、運転者を覚醒させて通常の状態に維持することができ、居眠り防止に有効である。

本発明の請求項２に係る乗り物用照明装置は、請求項１において、時間情報を出力するタイマを具備し、制御手段はタイマからの時間情報に基づいて、ランプの点灯及び消灯を決定するものである。

例えば、ランプの点灯時間として数秒乃至数分を設定し、ランプの消灯時間として、数分乃至数十分を設定する。これにより、居眠り防止効果を持続させることができる。

本発明の請求項３に係る乗り物用照明装置は、請求項１または２のいずれか１つにおいて、前記ランプが、前記乗り物の運転者の頭上側から光を照射することを特徴とするものである。

頭上から光を照射することによって、より効果的に居眠り防止効果を得ることができる。

本発明によれば、乗り物の運転者に波長４００〜５６０ｎｍを含む光を照射することによって、運転者の覚醒度が向上し、あるいはメラトニンの分泌が抑制されることによって居眠りを防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る乗り物用照明装置を示すブロック図である。図２は図１中のランプの配置を説明するための説明図である。

点灯装置１２は、制御装置１１に制御されて、ランプ１３を点灯させるようになっている。制御装置１１は、点灯装置１２を駆動し、ランプ１３の点灯及び消灯を制御する。本実施の形態においては、制御装置１１は、ランプ１３を所定の時間間隔で点灯及び消灯を繰返し点滅させるようになっている。タイマ１４は時間情報を制御装置１１に与えており、例えば、制御装置１１は、タイマ１４の時間情報を用いることで、ランプ１３の点灯及び消灯タイミングを決定する。

ランプ１３は、乗り物を運転する運転者に照明光を照射可能な位置に配置される。図２は車両内部の運転席におけるランプの配置例を説明するための概略斜視図である。図２は自動車を例に示しているが、運転者に照明光を照射可能な位置にランプを配置することができれば、どのような乗り物であってもよい。例えば、４輪自動車だけでなく、二輪車、電車、飛行機、船舶等の種々の乗り物、輸送機に適用可能である。

図２において、運転席２１の前方には、フロントガラス２２の手前にハンドル２３が設けられている。図示しない運転者は、運転席２１に腰掛けた状態でハンドル２３を操作し、乗り物を操縦する。運転席２１上方の天井２４には、室内の全域を照射するルームランプ（図示省略）が配設されている。ルームランプは、運転者の側方又は後方に位置しており、運転者の運転中には、運転者の目には比較的弱い光しか入射しない。また、フロントガラス２２近傍の天井中央には、スポットランプ２５が設けられている。スポットランプ２５は、比較的狭い範囲に光を照射するもので、運転中において運転者の目には比較的弱い光しか入射しないようになっている。スポットランプ２５の運転席側には、ランプ１３が配設されている。

なお、フロントガラス２２の上方中央には、ルームミラー２６が配設されており、運転席２１前方のフロントガラス２２近傍の天井２４には、サンバイザー２７が設けられている。

本実施の形態において、ランプ１３はピーク波長が４００〜５６０ｎｍ内にあるモノクロマティックな光または波長４００〜５６０ｎｍを含む光を照射可能な構成になっている。これらの光は覚醒度を向上させるという効果が実験により確認された。また、ピーク波長が４００〜５６０ｎｍ内にあるモノクロマティックな光は眼球に到達する照度が１ルクス程度で効果があることが確認されており、白色光源と共にポリクロマティックな光として照射しても効果がある。

ところで、ランプ１３から照射された光を運転者に照射する場合、光量が多いと特に夜間ではまぶしさを感じやすくなり運転の妨げとなることがある。しかし、ピーク波長が４００〜５６０ｎｍ内にあるモノクロマティックな光を用いれば、目に入る照度が１ルクス程度の明るさで覚醒度を向上させる効果を得ることができる。これにより、ランプ１３を点灯させた場合でも、運転者がまぶしく感じることはなく、運転の妨げになることはない。さらに、このような光を用いることによって、覚醒度向上効果にはあまり寄与することが無い例えば波長が５６０ｎｍ以上の光を削減し無駄なエネルギー消費を抑えることができる。

このようにピーク波長が４００〜５６０ｎｍ内にあるモノクロマティックな光であって、十分に弱い光量の光を採用することで効果的に覚醒度を向上させて眠気を防止することができる。

また、意識状態は短波長側にピークを有する分光分布の光、例えば、青い光の照射直後に最も大きく変動して覚醒度が向上し、その覚醒した状態は所定時間持続する傾向があることが実験によって分かってきた。さらに、光の強度を繰り返し変化させることにより、覚醒度を高い状態で継続できることが示された。

そこで、本実施の形態においては、点灯および消灯を繰り返すことで、覚醒度が高い状態を維持させるようになっている。

また、この点滅動作はランプの調光制御により光放射強度の強弱で行ってもよく、点滅間隔は定期的あるいは不定期的に繰り返してもよい。

このように構成された実施の形態においては、エンジン等の動力始動後に、タイマ１４は時間を計測して時間情報を制御装置１１に供給する。制御装置１１は、時間情報によってランプ１３の点灯期間になったことを検出すると、点灯装置１２を制御してランプ１３を点灯させる。ランプ１３は意識状態向上効果を有する例えば青い光を発生する。

運転者は、この青い光が照射されることで、覚醒度が高い状態を維持する。例えば、運転者が居眠りしそうな状況になっていても、青い光によって、覚醒度が向上し、居眠りすることが防止される。

ランプ１３からの光の照射から所定時間が経過すると、制御装置１１は点灯装置１２を制御してランプ１３の発光を停止させる。更に、所定時間が経過すると、制御装置１１は点灯装置１２を制御してランプ１３を再度発光させる。以後、所定の時間間隔で、ランプ１３の点滅が繰り返される。

制御装置１１がランプ１３の点灯期間及び消灯期間を適宜設定することによって、運転者の覚醒度を高い状態に維持することができる。

このように、本実施の形態においては、覚醒度を向上させる光を、適宜の時間間隔で点滅させて運転者に照射することによって、運転者の覚醒状態に維持し、運転者の居眠りを防止することができる。

また、光を人体の上方から照射すると、前方または下方から照射する場合に比べ、光が生体リズムに与える影響が大きくなることが分かってきている。この理由から本実施の形態では、ランプ１３を天井のマップランプ２５の位置に配置した。また、マップランプの位置に代えてルームランプの位置にランプ１３を設けてもよい。更に、運転者の頭上の位置にランプ１３を別途配置するようにしてもよい。

さらに、本実施の形態においては、ランプ１３がメラトニンの分泌を抑制する効果を有する分光分布の光を照射することができる。図３はメラトニン分泌抑制度と波長との関係を示すグラフである。図３（ａ），（ｂ）は横軸に波長をとり縦軸にメラトニン抑制度を示す相対的な値又は対数値をとって示している。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、メラトニン抑制度は波長約４６４ｎｍにおいて最大値をとり、約５６０ｎｍ以下の波長において有効な値を有する。しかし、波長が４００ｎｍ以下になると光のエネルギーが強くなり、眼球に悪影響を及ぼす恐れがある。そこで、ランプ１３としては、４００〜５６０ｎｍ程度の波長成分を含む光、例えば、ピーク波長が４００〜５６０ｎｍ内のモノクロマティックな光や波長４００〜５６０ｎｍを含むポリクロマティックな光を照射可能なものを用いることができる。また、メラトニン抑制度の半値全幅は約１００ｎｍであり、４１０〜５１０ｎｍの波長成分を含む光をランプ１３から照射できる構成が望ましい。このようなランプ１３としては、例えば、ピーク波長が４００〜５６０ｎｍ、好ましくは４１０〜５１０ｎｍのモノクロマティックな光を放出する青色ＬＥＤや青色ＥＬ等を採用することができる。

人間の睡眠は、睡眠ホルモンと呼ばれるメラトニンの分泌による影響を受ける。上述したように、４００〜５６０ｎｍ程度の波長成分を含む分光分布の光は、メラトニンの分泌を抑制することができる。メラトニンの分泌は主に夜間に行われるため、深夜に長時間運転する必要がある場合にはメラトニン分泌を抑制することが眠気防止に効果的であると考えられる。

現在、ピーク波長が４００〜５６０ｎｍのモノクロマティックな光による覚醒度の向上効果とメラトニン分泌を抑制することによる眠気防止作用との相関関係については不明であるが、上記２つの観点から波長が４００〜５６０ｎｍの光を有する分光分布の光によって眠気を防止することができると考えられる。

なお、本実施形態のランプ１３はピーク波長が４００〜５６０ｎｍ内にあるモノクロマティックな光を照射可能に構成されており、覚醒度の向上とメラトニン分泌の抑制を同時に行うことができる。

ただし、ランプ１３は覚醒度を向上させることを目的とした光とメラトニン分泌を抑制することを目的とした光をそれぞれ別の光源で構成し、それぞれ異なる点灯制御を行ってもよい。

例えば、制御装置１１に図示しない時計機能を備えておき、夜間のみにランプ１３からメラトニン分泌抑制のための光が別途照射される構成であってもよい。この場合、ランプ１３がメラトニン分泌抑制に特に効果が高いと思われるピーク波長が４１０〜５１０ｎｍのモノクロマティックな光を照射可能にするとともに、別途、メラトニン分泌抑制効果は低いが覚醒度の向上効果は期待できるピーク波長が約５６０ｎｍの光を照射可能に構成することができる。

（変形例）
図４は変形例を説明するための説明図である。図４はランプ１３からの光と同様の分光分布を有する光を発生するデリニエータを示している。

一般道路上には、道路に沿って、視線誘導効果を目的に、デリニエータが設置されていることがある。このデリニエータとして、上述したランプ１３と同様の分光分布特性を有する光の発光機能を有するデリニエータ４３を採用する。図４はガードレール４１上に所定の間隔で設置されたデリニエータ４２の一部に、このような発光機能を有するデリニエータ４３を設けた例を示している。デリニエータ４３を所定の距離で配置することによって、車両の走行速度に応じた時間間隔で、運転者に青い光を照射することが可能である。

これにより、運転者の居眠りを、一層効果的に防止することができる。

また、デリニエータ４３としては、前面に車両の通行時に発生する風によって回転するプロペラ４４を有するものを採用することができる。このプロペラ４４の回転に応じて発電する発電機を用いることで、この発電機から、デリニエータ４３の光源としての、例えば青色ＬＥＤ等に電力を供給することも可能である。

（第２の実施の形態）
図５は本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。図５において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態は、運転者の意識低下の状態に応じて青い光の点滅を制御するものである。

本実施の形態は、タイマ１４を省略し、センサ１５及び画像処理装置１６を付加した点が第１の実施の形態と異なる。センサ１５は、運転者の顔を撮影可能な位置に配設される。例えば、図２の自動車の例では、ルームミラー２６やサンバイザー２７等に配置することができる。センサ１５は運転者の顔を撮影し、映像信号を画像処理装置１６に供給する。

画像処理装置１６は、入力された映像信号に対する画像処理を行って、運転者の居眠り状態（意識低下の状態）を検出する。例えば、画像処理装置１６は、運転者の瞬きの状態から運転者の意識が低下したことを検出することができる。画像処理装置１６は運転者の意識低下の検出結果を制御装置１１に出力する。

制御装置１１は、画像処理装置１６によって検出された運転者の意識の状態が所定の閾値よりも低下すると、点灯装置１２を制御してランプ１３を点灯させるようになっている。

このように構成された実施の形態においては、運転中は、センサ１５によって運転者の顔が撮影される。センサ１５からの映像信号は画像処理装置１６に供給され、画像処理装置１６は、画像処理によって、運転者の意識の状態を検出する。画像処理装置１６の検出結果は制御装置１１に供給される。制御装置１１は、運転者の意識の状態が所定の閾値よりも低下したか否かを判定する。

運転者が十分な覚醒状態にある場合には、制御装置１１はランプを１３を点灯させない。運転者が居眠りしそうになると、運転者の意識が低下する。そうすると、画像処理装置１６の検出結果によって示される意識の状態は所定の閾値よりも低くなる。これにより、制御装置１１は点灯装置１２を制御して、ランプ１３を点灯させる。

ランプ１３は、メラトニン分泌の抑制効果を有する例えば青い光を発生しており、ランプ１３の照明光が運転者に照射されることによって、運転者の覚醒度が高くなる。これにより、運転者の居眠りが防止される。画像処理装置１６によって運転者の意識の状態が高くなったことが検出されると、制御装置１１はランプ１３を消灯させる。こうして、運転者が眠気を催した場合にのみ、ランプ１３を点灯させることができ、効率的に運転者の居眠りを防止することができる。

このように本実施の形態においては、運転者の意識の状態を検出し、意識が所定の閾値よりも低下した場合にのみ、覚醒度の向上効果またはメラトニン分泌の抑制効果を有する例えば青い光を運転者に照射するようになっている。これにより、ランプの悪影響を受けることなく、効果的に運転者の居眠りを防止することができる。

なお、第１，第２の実施の形態を組み合わせて、運転者の意識が所定の閾値よりも低いことによってランプ１３を点灯させ、ランプ１３の点灯から所定時間後にランプ１３を消灯させるようにしてもよい。また、制御装置１１に図示しない時計機能を備えておき、夜間のみにランプ１３の点灯を許可するようにしてもよい。

なお、本実施の形態においては、センサ１５が運転者の顔を撮影することで、運転者の意識の状態を検出したが、運転者の意識状態の検出方法は種々考えられる。例えば、運転者の頭の動きを撮影することで、運転者の意識状態を検出するようにしてもよい。更に、画像処理以外の方法を採用してもよい。

（変形例）
図６はセンサの変形例を示す説明図である。

図６の変形例は、センサとして赤外線検出部２８を採用した例である。人体の静脈に流れている赤血球の中のヘモグロビンは、酸素量が少ない。このようなヘモグロビン（還元ヘモグロビン）は、７６０ｎｍ付近の近赤外線を吸収する特性がある。この特性を利用し、手のひらに近赤外線を照射することで、静脈を検出する赤外線センサ２９が開発されている。そして、意識低下によって静脈中の還元ヘモグロビンの量が変化するので、赤外線センサの検出結果から、運転者の意識の状態を判定することができる。

上述した図２においては、運転者が常に把持しているハンドル２３の周面に、この赤外線検出部２８（斜線部）を取り付けた例を示している。赤外線検出部２８を構成する赤外線センサ２９は、赤外線検出部２８上からハンドル２３を把持する運転者の還元ヘモグロビンを検出することにより、運転者の意識の状態を検出して検出結果を得る。赤外線センサ２９の検出結果は送信部３０を介して制御装置１１に出力されるようになっている。

送信部３０は、有線伝送路又は無線伝送路を介して検出結果を送信する。制御装置１１に送信部３０からの検出結果を受信する受信部を設けることによって、赤外線センサ２９の検出結果を、制御装置１１において受信することができる。

（第３の実施の形態）
図７は本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。本実施の形態は運転者の意識低下を検出するセンサの出力を用いることで、乗り物以外の構造物から、メラトニン分泌の抑制効果を有する光を発生させる例である。

赤外線検出部５１は、例えば、乗り物のハンドルに取り付けられた赤外線センサ５２によって構成される。赤外線センサ５２は、運転者の還元ヘモグロビンを検出することで、運転者の意識の状態を検出する。赤外線センサ５２の検出結果は送信部５３に供給される。送信部５３は、赤外線センサ５２の検出結果を、例えば無線伝送路を介して受信部５６に送信する。

本実施の形態においては、受信部５６は料金所５５に設けられている。受信部５６は、送信部５３の出力、即ち、運転者の意識の状態の検出結果を受信する。受信部５６は受信結果を照明制御部５７に供給する。

照明制御部５７は、約５６０ｎｍ以下の波長成分を有する光、即ち、覚醒度の向上効果またはメラトニン分泌の抑制効果を有する光を発生する図示しないランプを有しており、受信された検出結果から運転者の意識が所定の閾値よりも低下していることが示された場合には、ランプを点灯させて、メラトニン分泌の抑制効果を有する光を運転者に照射することができるようになっている。

例えば、送信部５３及び受信部５６は、ＩＴＳ（高度道路交通システム)において採用されているＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）機器を利用することができる。ＥＴＣにおいては、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication：専用狭域通信）が採用されており、ＥＴＣレーン走行中の車両内のＥＴＣ車載器と、ＥＴＣレーンに設けられた通信機器との間でのみ通信が可能のように構成することができる。

このＤＳＲＣ通信を利用することによって、意識の状態を検出した運転者が運転している車両を、料金所５５の照明制御部５７において特定することができる。照明制御部５７は、意識が低下した運転者を乗せた乗り物が、料金所５５の近傍に位置することによって、メラトニン抑制効果を有する光を、当該乗り物の運転者に照射することができるようになっている。赤外線検出部５１は、運転者の還元ヘモグロビンを検出することで、運転者の意識の状態を検出する。この検出結果は送信部５３に供給される。

運転者が運転する乗り物が、料金所５５に近づくと、送信部５３は赤外線センサ５２の検出結果を送信する。送信部５３の出力は料金所５５に設けられた受信部５６によって受信される。

運転者の覚醒度が十分に高い場合には、照明制御部５７は料金所５５の照明を変化させない。運転者の覚醒度が低く、意識が所定の閾値よりも低い場合には、照明制御部５７は料金所５５の照明を、覚醒度の向上効果またはメラトニン分泌の抑制効果を有する光に変化させる。この照明光は、料金所５５に近接した乗り物の運転者に照射される。これにより、運転者の覚醒度が高くなり、居眠りが防止される。

このように構成された実施の形態においては、乗り物が停止するような場所、あるいは、周囲が明るい場所において、覚醒度の向上効果またはメラトニン分泌の抑制効果を有する光を運転者に照射することができる。これにより、運転者の居眠りを防止することができる。停車中または徐行中に光を照射するので、有効に照射できて効果が高い。

なお、本実施の形態においては、運転者の意識の状態を検出するセンサとして赤外線センサを用いる例を示したが、運転者の意識の状態を検出するものであれば、どのようなものを用いてもよい。例えば、上述した画像処理装置を用いる例の他に、瞳孔の収縮、脳波、血圧、心拍数等の生理反応を検出するセンサを用いること等も可能である。例えば、運転者が手首等に、血圧計、心拍計等を取り付けておく方法も考えられ、或いは、脳波測定用のヘッドセットを取り付けておく方法も考えられる。

また、本実施の形態においては、覚醒度の向上効果またはメラトニン分泌の抑制効果を有する光を発生する場所として料金所の例について説明したが、乗り物を停止させる場所や、周囲が明るい場所、例えば、ガソリンスタンド、有料道路料金所、高速道のパーキングエリア・サービスエリア、信号停車区域等において、メラトニン抑制効果を有する光を発生させるようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る乗り物用照明装置を示すブロック図。 図１中のランプの配置を説明するための説明図。 メラトニン抑制度と波長との関係を示すグラフ。 変形例を説明するための説明図。 本発明の第２の実施の形態を示すブロック図。 センサの変形例を示す説明図。 本発明の第３の実施の形態を示すブロック図。

符号の説明

１１…制御装置
１２…点灯装置
１３…ランプ
１４…タイマ
１５…センサ
１６…画像処理装置
２８，５１…赤外線検出部
５５…料金所

Claims (3)

1. 乗り物の運転者の意識状態の低下を検出する検出手段と；
   前記検出手段の検出結果によって、前記乗り物の運転者の意識状態が所定の閾値よりも低くなったことが示された場合に、乗り物の運転者に波長４００〜５６０ｎｍを含む光を照射可能に配置されたランプと；
   前記ランプを点灯制御する制御手段と；
   を具備したことを特徴とする乗り物用照明装置。
2. 時間情報を出力するタイマを具備し、前記制御手段は前記タイマからの時間情報に基づいて、前記ランプの点灯及び消灯を決定することを特徴とする請求項１に記載の乗り物用照明装置。
3. 前記ランプは、前記乗り物の運転者の頭上側から光を照射することを特徴とする請求項１または２のいずれか一方に記載の乗り物用照明装置。

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