JP2006011656A - 車両運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 運転者側の神経系を刺激することで、運転支援を行うことが可能な車両運転支援装置を提供する。
【解決手段】 この車両運転支援装置は、トンネルの入口位置Ｐ_Ｔを検出するナビゲーションシステム２と、運転者の交感神経を刺激する音響機器などの刺激装置４と、ナビゲーションシステム２によって検出された位置Ｐ_Ｔに到達するΔｔ_２秒前に、刺激装置４を作動させるコントロールユニット５とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は車両運転支援装置に関し、特に、車両がトンネルに入る場合に運転支援を行うものに関する。

従来の車両運転支援装置としては、例えば、下記特許文献１に記載のものが知られている。この文献では、道路情報を外部から受信し、その情報に基づいて、自車と車線の位置関係を車載のディスプレイに表示している。
特開平９−１２８６８６号公報

しかしながら、周囲の照度の変化が予測される場合、例えば、車両がトンネルに入る場合において、運転者側の神経系が働かなければ、運転支援装置も有効には機能しない。車両がトンネルに入ると、日中において縮瞳中の瞳孔では運転者の視覚能力は制限されていることになる。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、運転者側の神経系を刺激することで、運転支援を行うことが可能な車両運転支援装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明に係る車両運転支援装置は、照度環境変化地点を検出する地点検出手段と、運転者の交感神経を亢進させる刺激装置と、地点検出手段によって検出された照度環境変化地点に到達する数秒前に、刺激装置を作動させる制御装置とを備えることを特徴とする。なお、照度環境変化地点とは、例えば、トンネルの入口のことである。

図１１は、ヒトの瞳の説明図である。瞳は、瞳孔の周囲に瞳孔活約筋と、瞳孔散大筋を備えている。副交感神経が亢進すると、瞳孔活約筋及び瞳孔散大筋が機能して縮瞳する（閉じる）。また、交感神経が亢進すると、瞳孔散大筋が機能して散瞳する（開く）。

ヒトの視細胞には、早い経過で暗順応を始めるが感度が低い錐体細胞と、遅い経過で暗順応を始めるが感度は高い桿体細胞から成る。なお、錐体細胞は色を感受するが、桿体細胞は色を感受しない。瞳孔は、感覚神経刺激後、交感神経の亢進によって約２．５秒後からゆっくりと散瞳する。

したがって、刺激装置を作動させると、運転者の感覚神経刺激後、交感神経の亢進によって、数秒後から散瞳する。照度環境変化地点に車両が到達したときには、散瞳が起こり、照度環境が変化しても、運転者の視覚能力は確保されることとなる。このように、本発明に係る車両運転支援装置は、運転者側の神経系を刺激することで、運転支援を行うことができる。

更に、本発明に係る車両運転支援装置は、運転者に近見反応を生じさせる近見反応誘発手段を更に備え、制御装置は、刺激装置の作動開始の更に前の時刻において、近見反応誘発手段を作動させることを特徴とする。

近見反応をトンネルに入る数分から数十分前に生じさせると、視細胞の感度が上がるため、運転者が速やかに暗順応することができる。すなわち、本発明では、瞳孔の大きさではなく、運転者の視細胞の感度をトンネルに入る前に上げておくことで、照度環境が変化した場合の運転者の視覚能力を更に確保する。

刺激装置は、音響装置、振動装置又は温度制御装置であることが好ましい。これらの装置は電気的に制御を行うことができ、また、これらの装置を作動させると、感覚神経を刺激することによって交感神経を亢進させ、散瞳を奏することができる。

また、近見反応誘発手段は、運転者から３ｍ以内に設けられた警告ランプ、警告表示を行う表示装置又はワイパーであることが好ましい。これらの装置は電気的に制御を行うことができ、また、これらの装置を作動させると、近見反応を生じさせることができる。警告ランプはカスタマイズされた輝度のものを取り付けることができ、表示装置が既に搭載されている車両であれば、これに警告表示をさせるだけで容易に近見反応を生じさせることができるという利点がある。また、車両に既に取り付けられているワイパーを作動させても近見反応は生じるので、かかる構成では部品点数の増加を抑制することができる。

本発明に係る車両運転支援装置によれば、運転者側の神経系を刺激することで、運転支援を行うことができる。

以下、実施の形態に係る車両運転支援装置について説明する。なお、同一要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は車両運転支援装置の動作原理について説明するための説明図である。

車両１０はトンネル２０に向かって速度Ｖｓで走行しているものとする。車両１０の位置をＰ_Ｓ、トンネル２０の入口の位置をＰ_Ｔとすると、車両１０からトンネルの入口までのルートに沿った距離はＰ_Ｔ−Ｐ_Ｓで表されるものとする。

現在時刻をｔ_ＮＯＷ、車両１０がトンネルの入口に到着する予定の時刻をｔ_Ｔとすると、現在時刻ｔ_ＮＯＷが時刻（ｔ_Ｔ−Δｔ_１）になってから（Ｉ）近見反応誘発手段が作動することで、運転者に近見反応を生じさせて視細胞感度を上昇させる。すなわち、視細胞の明順応遠度に比べて、暗順応速度は時間を要するため、近見反応によって予め視細胞感度を上げておく。詳説すれば、瞳孔が縮瞳する近見反応を事前に誘発し、必要以上の縮瞳を起させておくことで、網膜に入る光量を減らし視細胞の暗順応の開始を早める。

また、現在時刻ｔ_ＮＯＷが時刻（ｔ_Ｔ−Δｔ_２）になってから（ＩＩ）刺激装置が作動することで運転者に散瞳を生じさせる。トンネルの入口から奥では、照度は低下するが、これらの手段によって、運転者の視覚能力を確保することができる。以下、詳説する。

図２は、車両運転支援装置のブロック図である。

車両運転支援装置は、車輪速センサ１、ナビゲーションシステム２、近見反応誘発装置（近見反応誘発手段）３、刺激装置４を備えている。

車輪速センサ１からは車輪速（車速Ｖｓ）が、ナビゲーションシステム２からは自車両位置Ｐ_Ｓ及びトンネル入口位置Ｐ_Ｔがコントロールユニット５に入力される。コントロールユニット５は、これらの入力データに基づいて、近見反応を誘発させるタイミングと、感覚神経を刺激して交感神経を亢進させるタイミングを演算する。近見反応を誘発させるためには近見反応誘発装置３を作動させればよく、感覚神経を刺激するには刺激装置４を作動させればよい。

図３は、コントロールユニット５による制御を示すフローチャートである。

まず、車速Ｖｓ、自車両位置Ｐ_Ｓ、トンネル（入口）位置Ｐ_Ｔを読み込む（Ｓ１）。

次に、Ｖｓ、Ｐ_Ｓ、Ｐ_Ｔから、トンネル到着時刻ｔ_Ｔを演算する。車両１０とトンネル入口との間のルートに沿った距離はＰ_Ｔ−Ｐ_Ｓであるから、これを自車速Ｖｓで除して、現在時刻ｔ_ＮＯＷを加算すれば、到着時刻ｔ_Ｔを求めることができる（Ｓ２）。

次に、現在時刻ｔ_ＮＯＷが、近見反応開始時刻（ｔ_Ｔ−Δｔ_１）に一致したかどうかについて判定し（Ｓ３）、一致しない場合にはステップＳ１に戻って制御を繰り返す。なお、ここでの一致は、誤差を含んだ一致に設定してもよい。現在時刻ｔ_ＮＯＷが、近見反応開始時刻（ｔ_Ｔ−Δｔ_１）に一致した場合には、近見反応誘発装置３を作動させる（Ｓ４）。

次に、現在時刻ｔ_ＮＯＷが、刺激開始時刻（ｔ_Ｔ−Δｔ_２）に一致したかどうかについて判定し（Ｓ５）、一致しない場合にはステップＳ１に戻って制御を繰り返す。なお、ここでの一致は、誤差を含んだ一致に設定してもよい。現在時刻ｔ_ＮＯＷが、刺激開始時刻（ｔ_Ｔ−Δｔ_２）に一致した場合には、刺激装置４を作動させる（Ｓ６）。

次に、近見反応誘発装置３について説明する。

図４は、近見反応誘発装置３の例を示す図である。

図４（ａ）は近見反応誘発装置３として、警告ランプを用いたものである。運転者の座る前方に配置されるハンドルＨよりも車両中央側のダッシュボードパネル近傍に警告ランプが配置されるため、視界内に警告ランプが入る。この警告ランプは、インストルメントパネル内やセンターコンソール内に設けても良い。警告ランプはカスタマイズされた輝度のものを取り付けることができるという利点がある。

図４（ｂ）は、近見反応誘発装置３として、液晶表示装置を用いたものである。これはカーナビゲーションシステムの表示装置として共用にすることができる。近見反応誘発装置３の作動時には、注意を促す図形や文字を表示装置上に表示する。なお、表示装置としては、ヘッドアップディスプレイを用いることもできる。表示装置が既に搭載されている車両であれば、これに警告表示をさせるだけで容易に近見反応を生じさせることができるという利点がある。

図４（ｃ）は、近見反応誘発装置３として、ワイパーを用いたものである。ワイパーは電気的に制御することができ、作動時に運転者の視界に入る。すなわち、車両に既に取り付けられているワイパーを作動させても近見反応は生じるので、かかる構成では部品点数の増加を抑制することができる。

以上の近見反応誘発手段３は、運転者から３ｍ以内に設けられ、電気的に制御することができる。なお、メータ内やルームミラーのＬＥＤ点灯、点滅等を行ったり、車外ボンネット上のエンブレムやフェンダ上のマーカを光らせることで、近見反応誘発手段３を構成してもよい。運転者の位置は、運転者シートのヘッドレストの位置の前方から３０ｃｍ程度であるため、近見反応誘発手段３は運転者シートから３．５ｍ以内である。

次に、刺激装置４について説明する。

図５は、刺激装置４の例を示す図である。

図５（ａ）は、刺激装置４として、スピーカ（音響装置）４１を用いたものである。電源ＢからスイッチＳＷを介してスピーカ４１に供給される電力は、コントロールユニット５からの制御信号Ｉによって制御され、作動時にはスイッチＳＷがＯＮとなる。すなわち、コントロールユニット５は、音の発生を制御することで、運転者の交感神経を亢進させ、散瞳を促す。

図５（ｂ）は、刺激装置４として、温度調整装置（モータ４２、送風機４３）を用いたものである。電源ＢからスイッチＳＷを介してモータ４２に供給される電力は、コントロールユニット５からの制御信号Ｉによって制御され、作動時にはスイッチＳＷがＯＮとなる。送風機４３には加熱装置又は冷却装置からの空気が供給される。すなわち、コントロールユニット５は、温度を制御することで、運転者の交感神経を亢進させ、散瞳を促す。

図５（ｃ）は、刺激装置４として、振動子４４を用いたものである。電源ＢからスイッチＳＷを介して振動子４４に供給される電力は、コントロールユニット５からの制御信号Ｉによって制御され、作動時にはスイッチＳＷがＯＮとなる。振動子４４には、圧電素子やメカニカルバイブレータを用いることができる。すなわち、コントロールユニット５は、振動を制御することで、運転者の感覚神経を刺激して交感神経を亢進させ、散瞳を促す。

図５（ｄ）は、刺激装置４として、上述の電子機器４５を用いたものである。電源Ｂから出力調整回路ＶＯＬを介して電気機器４５に供給される電力は、コントロールユニット５からの制御信号Ｉによって制御され、作動時には出力調整回路ＶＯＬの出力が大きくなる。例えば、電子機器４５が音響機器であって、音声や音楽が既に出力されている場合には、その出力を大きくする。すなわち、コントロールユニット５は、電子機器の出力の大きさを制御することで、運転者の感覚神経を刺激して交感神経を亢進させ、散瞳を促す。

以上の刺激装置４は電気的に制御を行うことができ、また、これらの装置を作動させると、感覚神経を刺激して交感神経を亢進させ散瞳を奏することができる。

なお、瞳孔は、感覚神経刺激後、交感神経の亢進によって約２．５秒後からゆっくりと散瞳するため、上述の例では、Δｔ_２＝３秒に設定するが、個人差があるためΔｔ_２＝１〜９秒（数秒）に設定することができる。

すなわち、車両がトンネルに入る数秒前に刺激装置４を作動させればよい。刺激装置４を作動させると、運転者の交感神経が亢進し、数秒後には散瞳する。トンネルの入口（照度環境変化地点）に車両が到達したときには、散瞳が起こり、照度環境が変化しても、運転者の視覚能力は確保されることとなる。このように、本発明に係る車両運転支援装置は、運転者側の神経系を刺激することで、運転支援を行うことができる。ちなみに、瞳孔は、副交感神経の亢進に対しては約０．２秒後から急速に縮瞳する。

一方、視細胞の感度は、数分〜数十分前に上げる必要があるため、上述の例ではΔｔ_１＝２０分に設定する。この設定値も、個人差があるため、Δｔ_１＝１〜５９分に設定することができる。換言すれば、コントロールユニット５は、刺激装置４の作動開始の更に前の時刻において、近見反応誘発装置３を作動させている。近見反応をトンネルに入る数分から数十分前に生じさせると、視細胞の感度が上がるため、運転者が速やかに暗順応することができ、照度環境が変化した場合の運転者の視覚能力を更に確保することができる。

なお、上述の刺激に対する瞳孔の大きさの時間的変化を測定した。標準状態の瞳孔面積を０％とする。

図６は、音響装置を用いて連続的刺激音を発生した場合における瞳孔面積の時間的変化を示すグラフである。連続的刺激音の発生開始から１〜４秒の期間、瞳孔面積が通常よりも拡大していることが分かる。

図７は、音響装置を用いて断続的刺激音を発生した場合における瞳孔面積の時間的変化を示すグラフである。断続的刺激音の発生開始から０．５〜１０秒の期間、瞳孔面積が通常よりも拡大していることが分かる。

図８は、温度制御装置を用いて皮膚を冷却した場合（冷却皮膚刺激）における瞳孔面積の時間的変化を示すグラフである。冷却刺激の発生開始から０〜１５秒の期間、瞳孔面積が通常よりも非常に大きく拡大していることが分かる。

図９は、温度制御装置を用いて皮膚を加温した場合（温熱皮膚刺激）における瞳孔面積の時間的変化を示すグラフである。加温刺激の発生開始から０〜６秒の期間、瞳孔面積が通常よりも非常に大きく拡大していることが分かる。

以上の瞳孔面積拡大期間内にトンネルの中に入れば、瞳孔が開いているので、運転者の視覚は確保されることとなる。

なお、図１において、車両１０がトンネル２０内に入った場合、暗順応時の運転支援があることが好ましい。車両１０がトンネル２０内に入った旨は、ナビゲーションシステム２のデータから検出することができるが、照度計やカメラを搭載している場合には、かかる機器の出力から暗い場所に入った旨を検出することができる。

トンネル等の暗い場所に入った直後は、視細胞の感度が低く、瞳孔も開ききっていない場合が多い。そこで、コントロールユニット５は以下の視覚支援を行う。なお、本車両は前方物体を検出し得るレーダを搭載しているものとする。

レーダによる前方車両の検知結果（相対速度Ｖ_Ｒ、相対距離Ｌ_Ｒ）と、ナビゲーションシステムから得られる現在位置Ｐ_Ｓ及び走行車線情報（車線数）、地図データベースのレーン規制情報（車線の色や規制）を元に、フロントガラスのヘッドアップディスプレイ（表示装置）に車線位置や色、前方車両の有無・位置を表示することによって、視覚支援を行うことが好ましい。

具体的には、レーダ出力に基づいて、相対距離Ｌ_Ｒにある車両を仮想的に空間内に設定し、この車両と運転者の目とを結ぶフロントガラスのヘッドアップディスプレイ上に車両を示す画像を表示する。地図データに格納された現在位置の前方に位置する車線を色、種別と共に読み込み、この車線を仮想的に空間内に設定し、車線と運転者の目とを結ぶフロントガラスのヘッドアップディスプレイ上に仮想的に得られた車線を示す画像を表示する。相対距離Ｌ_Ｒを相対速度Ｖ_Ｒで割った時間が所定値よりも小さい場合には、追突注意などの警告を音声又は表示で提示する。

また、必要に応じて、レーダから得られた前方車両の存在の有無に関して、注意喚起のための画像をヘッドアップディスプレイ上に表示したり、警報を行うこともできる。

トンネル等の暗い場所に入って、１０分程度経過すると、錐体細胞の暗順応は終了し、桿体細胞の暗順応が始まる。錐体細胞の感度で認知できないものについては、桿体細胞による知覚のため、ドライバーにとって色の情報が失われる。そのため、例えば暗いトンネル内で、黄色で描かれた車線の色が認知できない状態となる場合がある。

そこで、コントロールユニットは、ナビゲーションシステムからの現在地、車線情報等を読み込み、自車が走行中の車線を特定する。この車両に隣接するレーンとの境界に、レーンチェンジ禁止や追い越し禁止の黄線が描かれているかどうかを、車線情報に基づいて判定し、描かれている場合には、運転者の隣接レーンへの変更動作を検出する。運転者が隣接レーンへの変更動作を行った場合、例えば、運転者が黄線方向にウィンカーを出したかどうかを判定し、運転者が黄線方向にウィンカーを出した場合には、レーンチェンジ禁止や追い越し禁止である旨を運転者に警告する。

音声による警告手法としては、音響装置から「右側レーンヘのレーンチェンジ禁止です」等の案内を行う。

表示による警告手法としては、フロントウィンドウのヘッドアップディスプレイ上ヘ車線を重畳表示する支援システムにおいて、認識しやすいモノクロで表示を行う。

図１０は、ヘッドアップディスプレイ上にモノクロ表示される画像を示す図である。この場合、地図データから求められる車線が、黄線３０である場合、黄線３０をヘッドアップディスプレイ上に表示し、且つ、黄線３０の先へ向かう矢印と、矢印の先に×マークを表示することで、車線変更の禁止を示すことができる。

以上、説明したように、上述の実施形態に係る車両運転支援装置は、照度環境変化地点Ｐ_Ｔを検出するナビゲーションシステム（地点検出手段）２と、運転者の感覚神経を刺激する刺激装置４と、ナビゲーションシステム２によって検出された照度環境変化地点Ｐ_Ｔに到達する数秒前（Δｔ_２）に、刺激装置４を作動させるコントロールユニット（制御装置）５とを備える。上述の例では、照度環境変化地点とは、照度が低下するトンネルの入口のことであるが、ビルの地下駐車場の入口なども照度環境変化地点に含まれる。

本発明は、車両運転支援装置に利用することができる。

は車両運転支援装置の動作原理について説明するための説明図である。 車両運転支援装置のブロック図である。 コントロールユニット５による制御を示すフローチャートである。 近見反応誘発装置３の例を示す図である。 刺激装置４の例を示す図である。 音響装置を用いて連続的刺激音を発生した場合における瞳孔面積の時間的変化を示すグラフである。 音響装置を用いて断続的刺激音を発生した場合における瞳孔面積の時間的変化を示すグラフである。 温度制御装置を用いて皮膚を冷却した場合（冷却皮膚刺激）における瞳孔面積の時間的変化を示すグラフである。 温度制御装置を用いて皮膚を加温した場合（温熱皮膚刺激）における瞳孔面積の時間的変化を示すグラフである。 ヘッドアップディスプレイ上に表示される画像を示す図である。 ヒトの瞳の説明図である。

符号の説明

１・・・車輪速センサ、２・・・ナビゲーションシステム、３・・・近見反応誘発装置、４・・・刺激装置、５・・・コントロールユニット、１０・・・車両、２０・・・トンネル、３０・・・黄線、４１・・・スピーカ、４２・・・モータ、４３・・・送風機、４４・・・振動子、４５・・・電子機器、４５・・・電気機器、Ｂ・・・電源、Ｈ・・・ハンドル、Ｉ・・・制御信号、Ｐ_Ｓ・・・自車両位置、Ｐ_Ｔ・・・トンネル入口位置、ＳＷ・・・スイッチ、ＶＯＬ・・・出力調整回路。

Claims (8)

1. 照度環境変化地点を検出する地点検出手段と、
   運転者の交感神経を亢進させる刺激装置と、
   前記地点検出手段によって検出された照度環境変化地点に到達する数秒前に、前記刺激装置を作動させる制御装置と、
   を備えることを特徴とする車両運転支援装置。
2. 運転者に近見反応を生じさせる近見反応誘発手段を更に備え、
   前記制御装置は、前記刺激装置の作動開始の更に前の時刻において、前記近見反応誘発手段を作動させることを特徴とする請求項１に記載の車両運転支援装置。
3. 前記刺激装置は、音響装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両運転支援装置。
4. 前記刺激装置は、振動装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両運転支援装置。
5. 前記刺激装置は、温度制御装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両運転支援装置。
6. 前記近見反応誘発手段は、運転者から３ｍ以内に設けられた警告ランプであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両運転支援装置。
7. 前記近見反応誘発手段は、運転者から３ｍ以内に設けられた警告表示を行う表示装置であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両運転支援装置。
8. 前記近見反応誘発手段は、運転者から３ｍ以内に設けられたワイパーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両運転支援装置。
   
   
   
   
   
   

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