JP2006155000A - 車両用運転操作補助装置および車両用運転操作補助装置を備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】
情報伝達から運転操作までの運転者の遅れを考慮してリスクポテンシャルの伝達を行う車両用運転操作補助装置を提供する。
【解決手段】
車両用運転操作補助装置のコントローラは、運転者の運転操作量に基づいて運転者の遅れ状態を推定し、遅れ状態に基づいてリスクポテンシャルを算出する自車両の将来位置を算出する。運転者の操作遅れが大きいほど将来位置を自車両より遠方に設定し、操作遅れが小さいほど将来位置を自車両の近くに設定する。そして、運転者の遅れ状態に応じて設定した将来位置におけるリスクポテンシャルを、運転者用シートの左右サイド部からの押圧力として運転者に伝達する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、運転者の操作を補助する車両用運転操作補助装置に関する。

従来の車両用運転操作補助装置は、自車両周囲の障害物が検出されると、検出された障害物の存在方向に対応するシートの部位から振動を発生して運転者に報知している（例えば特許文献１参照）。この装置は、シートから発生させる振動の大きさを車両の走行状態に応じて変化させる。

本願発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２０００−２２５８７７号公報

上述した従来の装置は、シートから振動を発生させることにより、運転者に自車両周囲に障害物が存在することを知らせているが、単に情報伝達を行っているのみであり、運転者に適切な運転操作を促すことはできなかった。車両用運転操作補助装置においては、情報伝達を行いながら適切な運転操作を促すことが望まれている。

本発明による車両用運転操作補助装置は、自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、運転者の操作遅れを推定する遅れ推定手段と、走行環境検出手段による検出結果および遅れ推定手段による推定結果に基づいて、遅れ推定手段で推定される操作遅れが大きいほど遠い将来の状態における自車両のリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、リスクポテンシャル算出手段によって算出されるリスクポテンシャルに応じて、運転者に触覚刺激を伝達する情報伝達手段とを備える。
本発明による車両用運転操作補助方法は、自車両周囲の走行環境を検出し、運転者の操作遅れを推定し、走行環境および前記操作遅れに基づいて操作遅れが大きいほど遠い将来の状態における自車両のリスクポテンシャルを算出し、算出されるリスクポテンシャルに応じて、運転者に触覚刺激を伝達する。
本発明による車両は、自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、運転者の操作遅れを推定する遅れ推定手段と、走行環境検出手段による検出結果および遅れ推定手段による推定結果に基づいて、遅れ推定手段で推定される操作遅れが大きいほど遠い将来の状態における自車両のリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、リスクポテンシャル算出手段によって算出されるリスクポテンシャルに応じて、運転者に触覚刺激を伝達する情報伝達手段とを有する車両用運転操作補助装置を備える。

本発明によれば、自車両周囲の走行環境と運転者の操作遅れに基づいて、操作遅れが大きいほど遠い将来の状態における自車両のリスクポテンシャルを算出し、リスクポテンシャルに応じた触覚刺激を運転者に伝達するので、運転者の操作遅れを考慮した情報伝達を行って将来の状態に対応した適切な運転操作を促すことができる。

《第１の実施の形態》
本発明の第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置１の構成を示すシステム図であり、図２は、車両用運転操作補助装置１を搭載した車両の構成図である。

まず、車両用運転操作補助装置１の構成を説明する。
前方カメラ２０は、フロントウィンドウ上部に取り付けられた小型のＣＣＤカメラ、またはＣＭＯＳカメラ等であり、前方道路の状況を画像として検出し、コントローラ５０へと出力する。前方カメラ２０による検知領域は車両の前後方向中心線に対して水平方向に±３０deg程度であり、この領域に含まれる前方道路風景が画像として取り込まれる。

車速センサ３０は、車輪の回転数や変速機の出力側の回転数を計測することにより自車両の車速Ｖを検出し、検出した自車速をコントローラ５０に出力する。操作量検出装置４０は、例えば操舵系に取り付けられた操舵角センサであり、運転者の操作量としてステアリングホイール(不図示)の操舵角θを検出する。

コントローラ５０は、ＣＰＵと、ＲＯＭおよびＲＡＭ等のＣＰＵ周辺部品とから構成され、車両用運転操作補助装置１全体の制御を行う。コントローラ５０は、例えばＣＰＵのソフトウェア形態により、操作遅れ状態推定部５１、リスクポテンシャル算出部５２およびシート回転角算出部５３を構成する。

操作遅れ状態推定部５１は、操作量検出装置４０によって検出される運転者の操舵角θに基づいて、運転者が情報を認知してから実際に操作を行うまでの操作の遅れを推定する。リスクポテンシャル算出部５２は、前方カメラ２０および車速センサ３０から入力される自車両の走行状態、および操作遅れ状態推定部５１で推定される運転者の操作遅れ状態に基づいて、自車両のリスクポテンシャルＲＰを算出する。

シート回転角算出部５３は、リスクポテンシャル算出部５２で算出した自車両のリスクポテンシャルＲＰに基づいて、運転者用シートの左右サイド部の回転角を算出する。このようにコントローラ５０は、運転者の操作遅れ状態を考慮して算出した自車両のリスクポテンシャルＲＰを、シートから発生する押圧力として運転者に伝達する。

シートサイド駆動機構７０は、右サイド部アクチュエータ７１０と左サイド部アクチュエータ７２０とを備えており、コントローラ５０からの指令に応じて、リスクポテンシャルＲＰをシートからの押圧力として運転者に伝達するために、シートの形状を変更する。図３（ａ）に、車両用運転操作補助装置１を備えた車両に搭載され、シートサイド駆動機構７０によって形状制御される運転者用シート７１の構成を示す。図３（ｂ）は図３（ａ）に示すシート７１のＡ−Ａ断面図を示す。

図３（ａ）に示すように、シート７１は、クッション部７２，シートバック部７３，およびヘッドレスト７４から構成される。第１の実施の形態においては、シートサイド駆動機構７０の右サイド部アクチュエータ７１０および左サイド部アクチュエータ７２０によって、シートバック部７３の左右サイド部をそれぞれ回動することにより運転者に押圧力を与える。以下に、シートバック部７３の構成を説明する。

シートバック部７３は、シートバックフレーム７３ａと、左右のサイドフレーム７３ｂ、７３ｃとを備え、これらのフレーム７３ａ〜７３ｃをウレタンパッド７５でカバーしている。シートバックフレーム７３ａには、ウレタンパッド７５を支持するスプリング７３ｄが取り付けられている。

右サイド部アクチュエータ７１０および左サイド部アクチュエータ７２０は、それぞれシートバック部７３の左右サブフレーム７３ｂ、７３ｃを回動するモータユニット７３ｅ、７３ｆから構成される。シートバック部７３に取り付けられたモータユニット７３ｅ、７３ｆの回転トルクは、トルクケーブル７３ｇ、７３ｈを介してそれぞれサブフレーム７３ｂ、７３ｃに伝えられ、左右サブフレーム７３ｂ、７３ｃをシートバックフレーム７３ａの左右端を中心としてそれぞれ回転させる。図３（ｂ）に示すように、左右サブフレーム７３ｂ、７３ｃはシート７１の形状を変更しないときのの姿勢から、シートバックフレーム７３ａに対して略垂直になる角度まで回転する。

シートサイド駆動機構７０は、コントローラ５０からの指令に応じてモータユニット７３ｅ、７３ｆをそれぞれ制御し、シートバック部７３の左右サイド部７３ｉ、７３ｊをそれぞれ回転させる。シートバック部７３の左右サイド部７３ｉ、７３ｊは運転者に押しつけられ、または運転者から離れるように回転し、運転者の脇腹を押すことにより、自車両のリスクポテンシャルＲＰを運転者に伝達する。

次に、第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置１の動作を説明する。まず、その概要を説明する。
シート７１からの触覚刺激を用いて情報伝達を行うシステムでは、図４に示すようなサイクルで情報提供と運転操作が行われる。すなわち、１：シート７１からの情報提供、２：運転者が提供された情報を認知、３：提供された情報に応じて運転者が操舵操作、４：操舵操作に応じた車両挙動、の順で進み、その後再び１に戻る。

図４に示すようなサイクルでは、「情報認知」から「操舵操作」までの間に遅れが存在する。これは、特にシート７１等、運転者が操作する運転操作機器とは異なる非操作系のインターフェイスを用いて情報伝達を行う場合に顕著に現れる。

「情報認知」から「操舵操作」までの遅れは、個人差もあるが、運転者自身の状態によって変化する。例えば、運転者が積極的に運転操作を行っているような状態では、情報を受け取ってから即座に運転操作を行うことができるので遅れは小さいと考えられる。一方、運転者が運転操作を保持して現在の状況を維持しようとしているような受動的な状態では、情報を認識してから運転操作を実行するまでの遅れが大きいと考えられる。

遅れを考慮せずに一義的な情報伝達を行うと、遅れが大きい状態において適切な運転操作を促すことが困難になるとともに、遅れが小さい状態においては運転者自身の運転操作を阻害してしまう可能性がある。そこで、第１の実施の形態においては、運転者の遅れ状態に基づいて将来的なリスクポテンシャルＲＰを算出し、遅れ状態を考慮した適切な運転操作を誘導できるように情報伝達を行う。

以下に、車両用運転操作補助装置１の動作を図５を用いて詳細に説明する。図５は、第１の実施の形態による車両用運転操作補助制御処理の処理手順を示すフローチャートである。本処理内容は、コントローラ５０において一定間隔、例えば５０msec毎に連続的に行われる。

ステップＳ１１０では、前方カメラ２０および車速センサ３０の検出結果に基づいて自車両の走行状態を検出する。具体的には、前方カメラ２０によって検出される自車両前方領域の画像信号に画像処理を施して自車両が走行する車線のレーンマーカを認識し、自車両の現在位置における車線内横位置、車線に対する自車角度、および道路線形を検出する。さらに、自車速Ｖを検出する。

ステップＳ１２０では、操作量検出装置４０で検出される運転者の操作量、すなわちステアリング操舵角θを読み込む。ステップＳ１３０では、ステップＳ１２０で検出された操舵角θに基づいて、運転者の操作遅れ状態を推定する。具体的には、運転者の遅れ状態を表す指標Ｓを算出する。遅れ状態指標Ｓは、運転者の遅れが大きい場合に増加する値として設定する。ここでの処理を図６のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１３０１では、ステアリング操舵角θから操舵速度ｄθを算出する。操舵角θおよび操舵速度ｄθは、ステアリングホイールが右方向に操作されている場合に正の値を示す。ステップＳ１３０２では、ステップＳ１３０１で算出した操舵速度ｄθおよび操舵角θを、所定値ｄθｃ、θｃとそれぞれ比較する。操舵速度ｄθの絶対値が所定値ｄθｃよりも小さい場合、または操舵角θの絶対値が所定値θｃよりも小さい場合（｜ｄθ｜＜ｄθｃ、または｜θ｜＜θｃ）は、ステップＳ１３０３へ進む。

ステップＳ１３０３では、操舵角変化が少ない、または操舵量が小さいため、運転者が現在の状況を維持している受動的な状態であり、遅れが増加すると判断する。そこで、以下の(式１)に示すように指標Ｓの前回値に所定値ｉＳｃを加算して、運転者の遅れ状態を表す指標Ｓを増加させる。
Ｓ＝Ｓ+ｉＳｃ ・・・(式１)
所定値ｉＳｃは指標Ｓの増加率として予め適切な値を設定しておく。

ステップＳ１３０４では、ステップＳ１３０３で算出した指標Ｓが最大値Ｓｍａｘを上回るか否かを判定する。Ｓ＞Ｓｍａｘの場合は、ステップＳ１３０５へ進んで指標Ｓを最大値Ｓｍａｘに設定する。Ｓ≦Ｓｍａｘの場合は、そのまま終了する。

一方、ステップＳ１３０２が否定判定されるとステップＳ１３０６へ進み、操舵角変化が大きく、操舵量が大きいため、運転者が積極的に操舵を行っていると判断する。そこで、以下の(式２)に示すように指標Ｓの前回値から所定値ｄＳｃを減算し、運転者の遅れ状態を表す指標Ｓを減少させる。
Ｓ＝Ｓ-ｄＳｃ ・・・(式２)
所定値ｄＳｃは指標Ｓの低下率として予め適切な値を設定しておく。

ステップＳ１３０７では、ステップＳ１３０６で算出した指標Ｓが最小値Ｓｍｉｎを下回るか否かを判定する。Ｓ＜Ｓｍｉｎの場合は、ステップＳ１３０８へ進んで指標Ｓを最小値Ｓｍｉｎに設定する。Ｓ≧Ｓｍｉｎの場合は、そのまま終了する。

図７(ａ)(ｂ)に、操舵速度｜ｄθ｜と遅れ状態指標Ｓの時間変化の一例を示す。ここでは説明を簡単にするために、操舵速度｜ｄθ｜のみで指標Ｓの増減を判定している。図７(ａ)(ｂ)に示すように、操舵速度｜ｄθ｜が所定値ｄθｃ以上の場合は遅れが小さいと判断して指標Ｓを最小値Ｓｍｉｎまで徐々に低下する。時間ｔ１で操舵速度｜ｄθ｜が所定値ｄθｃを下回ると、遅れが増加すると判断して指標Ｓを最大値Ｓｍａｘまで徐々に増加する。

このようにステップＳ１３０で運転者の遅れ状態指標Ｓを算出した後、ステップＳ１４０へ進む。
ステップＳ１４０では、ステップＳ１１０で検出した自車両の走行状態とステップＳ１３０で算出した遅れ状態指標Ｓとに基づいて、自車両のリスクポテンシャルＲＰを算出する。リスクポテンシャルＲＰは、自車両の将来状態に関するリスクである。すなわち、自車両の将来位置における車線逸脱のリスクを、リスクポテンシャルＲＰとして算出する。ここでの処理を、図８のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１４０１では、将来位置を設定するための進み時間Ｔを、ステップＳ１３０で算出した遅れ状態指標Ｓを用いて算出する。進み時間Ｔは、指標Ｓと係数ｋ１１とから以下の(式３)で算出される。
Ｔ＝ｋ１１・Ｓ ・・・(式３)

ステップＳ１４０２では、ステップＳ１４０１で算出した進み時間Ｔ(sec)後に自車両が到達する将来位置を算出する。まず、現在の自車速Ｖと操舵角θを用いて自車両の旋回半径Ｒを算出する。旋回半径Ｒは、以下の(式４)から算出される自車両の旋回曲率ρ（１／ｍ）の逆数（Ｒ＝１／ρ）として算出できる。
ρ＝１／｛Ｌ（１＋Ａ・Ｖ^２）｝×θ／Ｎ ・・・（式４）
ここで、Ｌ：自車両のホイールベース、Ａ：車両に応じて定められたスタビリティファクタ（正の定数）、Ｎ：ステアリングギア比である。

図９に示すように、自車両が旋回半径Ｒで定まる進路に沿って自車速Ｖで走行した場合に時間Ｔ(sec)後に到達する位置を、将来位置として算出する。将来位置は遅れ状態指標Ｓに応じて算出され、遅れが大きいほど自車両から遠方に、遅れが小さいほど自車両に近い位置に設定される。そして、将来位置における自車両と自車線との相対関係を表す車線内横位置Ｘｆと角度Ｙｆを算出する。車線内横位置Ｘｆは将来位置での車線中央から自車両中心までの横方向距離であり、車線中央から右側を正の値で表す。角度Ｙｆは将来位置での自車線と車両前後方向中心線とのなす角（自車両と車線の偏角）であり、図９に示すように車線中央に対して前後方向中心線が右側にある場合を正の値で表す。

ステップＳ１４０３では、ステップＳ１４０２で算出した将来位置での車線内横位置Ｘｆと角度Ｙｆとを用いて、将来位置での自車両のリスクポテンシャルＲＰを算出する。リスクポテンシャルＲＰは、以下の(式５)から、将来位置での車線内横位置Ｘｆと角度Ｙｆの重み付け和として算出される。
ＲＰ＝ｋ１２・Ｘｆ＋ｋ１３・Ｙｆ ・・・(式５)
(式５)において、ｋ１２、ｋ１３はそれぞれ適切に設定された係数である。

このように、ステップＳ１４０でリスクポテンシャルＲＰを算出した後、ステップＳ１５０へ進む。
ステップＳ１５０では、ステップＳ１４０で算出した自車両のリスクポテンシャルＲＰに基づいて、シート７１の左右サイド部７３ｉ、７３ｊの回転角を算出する。ここでは、右サイド部７３ｉの回転角θＲ、および左サイド部７３ｊの回転角θＬをそれぞれ算出する。なお、回転角θＲ、θＬは、図３（ｂ）に示すように左右サイド部７３ｉ、７３ｊが最も外側にあるとき、すなわち運転者から最も離れた位置において、それぞれ基準値０とする。回転角θＲ、θＬが増加すると左右サイド部７３ｉ、７３ｊがそれぞれ内側、すなわち運転者側に傾く。左右サブフレーム７３ｂ、７３ｃがシートバックフレーム７３ａに対して略垂直となる位置を、回転角θＲ、θＬの最大値θmaxとする。

リスクポテンシャルＲＰが０以上で、例えば図９に示すように将来位置で自車両が車線右側へ逸脱していくリスクがある場合は、回転角θＲ，θＬを以下の(式６)から算出する。
θＲ＝ｋ１４・ＲＰ
θＬ＝０ ・・・(式６)

リスクポテンシャルＲＰが０よりも小さく、将来位置で自車両が車線左側へ逸脱していくリスクがある場合は、回転角θＲ，θＬを以下の(式７)から算出する。
θＲ＝０
θＬ＝ｋ１４・｜ＲＰ｜ ・・・(式７)

ステップＳ１６０では、ステップＳ１５０で算出した回転角θＲ，θＬに対応するモータ回転角信号を、シートサイド駆動機構７０に出力する。シートサイド駆動機構７０はコントローラ５０からの信号に基づいて、右サイド部７３ｉのモータユニット７３ｅおよび左サイド部７３ｊのモータユニット７３ｆの駆動をそれぞれ制御する。これにより、今回の処理を終了する。

以下に、第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置１の作用を説明する。
コントローラ５０は、自車両の将来位置における車線逸脱のリスクを表すリスクポテンシャルＲＰを算出し、算出したリスクポテンシャルＲＰをシート７１からの押圧力として運転者に伝達する。図９に示すように自車両が車線右側に逸脱するリスクがある場合はシートバック部７３の右サイド部７３ｉから押圧力を発生する。一方、車線左側に逸脱するリスクがある場合は左サイド部７３ｊから押圧力を発生する。リスクポテンシャルＲＰの絶対値が高くなり、車線逸脱のリスクが大きくなるほど、運転者に与える押圧力を大きくする。

自車両の将来位置は、運転者の遅れ状態指標Ｓに応じて設定する。遅れが大きいほど自車両から遠方に将来位置を設定し、遅れが小さいほど自車両の近くに将来位置を設定する。したがって、遅れが大きいほど自車両から遠い将来位置でのリスクポテンシャルＲＰが算出され、遅れが小さいほど自車両に近い将来位置、すなわち現在位置に近い位置でのリスクポテンシャルＲＰが算出される。

これにより、運転操作の遅れが大きい場合は遠方の将来位置におけるリスクポテンシャルＲＰを運転者に知らせて、将来の状態に対応するような運転操作を促す。運転操作の遅れが小さい場合は現在位置に近い地点でのリスクポテンシャルＲＰを運転者に知らせて、運転者が現在の状態を一層正確に認識できるようにする。

このように、以上説明した第１の実施の形態においては、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）コントローラ５０は、自車両の走行状態および運転者の操作遅れ状態に基づいて、運転者の操作遅れが大きいほど遠い将来の状態における自車両のリスクポテンシャルＲＰを算出する。そして、リスクポテンシャルＲＰに応じた触覚刺激を運転者に与えることによりリスクポテンシャルＲＰを運転者に伝達する。図４に示すサイクルにおいて、運転者の操作遅れが大きいほど運転者が情報を認知してから実際に操舵操作を行うまでに時間がかかる。したがって、操作遅れが大きいほど遠い将来の状態におけるリスクポテンシャルＲＰを運転者に伝達することにより、将来の状態に対応した適切な運転操作を促すことができる。一方、操作遅れが小さい場合は近い将来の状態におけるリスクポテンシャルＲＰを伝達することにより、自車両周囲の状況を運転者に一層確実に認識させることができる。
（２）触覚刺激として、シート（運転席）７１の左側領域および右側領域から押圧力を発生させる。具体的には、シートバック部７３の左右サイド部７３ｉ，７３ｊからリスクポテンシャルＲＰに応じた押圧力を発生させる。運転者が常に接触し、しかも接触面積の大きいシート７１を用いることにより、確実な情報伝達を行うことができる。また、リスクポテンシャルＲＰの発生方向に応じた領域から押圧力を発生させることにより、リスクがいずれの方向から発生しているかを運転者にわかりやすく伝えることができる。
（３）操作遅れ状態推定部５１は、運転者の操作遅れを運転者の運転操作量に基づいて推定する。具体的には、操舵角θを検出し、運転者の操舵パターンから遅れ状態指標Ｓを算出する。例えば、操舵速度｜ｄθ｜が大きく操舵角θが大きいようなキビキビとした運転操作を行っている場合は、遅れが小さいと判断して遅れ状態指標Ｓを小さくする。これにより、運転者の操作遅れを的確に推定することができる。
（４）リスクポテンシャル算出部５２は、操作遅れが大きいほど遠方に設定される将来位置での自車両の車線内横位置Ｘｆおよび自車線に対する自車角度Ｙｆに基づいて、リスクポテンシャルＲＰを算出する。これにより、将来位置において自車両が車線から逸脱するリスクがどの程度であるかを算出することができる。また、操作遅れが大きいほど将来位置を遠方に設定することにより、運転者の操作遅れ状態を考慮した情報伝達を行うとともに、将来のリスクに対応した適切な運転操作を促すことができる。

《第２の実施の形態》
以下に、本発明の第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置の構成は、図１および図２に示した第１の実施の形態と同様である。ここでは、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

第２の実施の形態においては、運転者の操作の遅れ状態を表す遅れ状態指標Ｓを、操舵速度ｄθの標準偏差から算出する。操舵速度ｄθの標準偏差が小さく、スムーズな操舵操作が行われている場合は、運転者の操作遅れが小さいと判断し、標準偏差が大きく操舵操作が荒い場合は、運転者の操作遅れが大きいと判断する。

そこで、現在から過去の所定区間Ｔ１（sec）間の操舵速度ｄθの標準偏差σを算出し、標準偏差σと係数ｋ２１を用いて以下の(式８)から遅れ状態指標Ｓを算出する。
Ｓ＝ｋ２１・σ ・・・(式８)
なお、Ｓｍｉｎ≦Ｓ≦Ｓｍａｘである。(式８)で算出される指標Ｓが大きいほど遅れが大きいことを示している。

リスクポテンシャルＲＰの算出方法、およびシート回転角θＲ，θＬの算出方法等は、上述した第１の実施の形態と同様である。
このように、遅れ状態指標Ｓを操舵速度ｄθの標準偏差σを用いて算出することによっても、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

《第３の実施の形態》
以下に、本発明の第３の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。第３の実施の形態による車両用運転操作補助装置の構成は、図１および図２に示した第１の実施の形態と同様である。ここでは、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

第３の実施の形態においては、自車両の将来位置におけるリスクポテンシャルＲＰを、運転者の遅れ状態指標Ｓに基づいて調整する。リスクポテンシャルＲＰは、以下の(式９)に示すように将来位置での車線内横位置Ｘｆと角度Ｙｆの重み付け和として算出される。
ＲＰ＝ｋ３１・Ｘｆ＋ｋ３２・Ｙｆ ・・・(式９)

車線内横位置Ｘｆと角度Ｙｆの重み付け係数ｋ３１、ｋ３２は、それぞれ遅れ状態指標Ｓに応じて設定する。図１０、図１１に、遅れ状態指標Ｓと係数ｋ３１、ｋ３２との関係をそれぞれ示す。図１０に示すように、車線内横位置Ｘｆにかかる係数ｋ３１は、指標Ｓが大きくなり運転者の遅れが大きくなるほど徐々に大きくなる。一方、図１１に示すように、角度Ｙｆにかかる係数ｋ３２は、指標Ｓが大きくなるほど徐々に小さくなる。

これにより、指標Ｓが大きくなり運転者の遅れが大きくなるほど、リスクポテンシャルＲＰにおける車線内横位置Ｘｆの重みが大きくなり、角度Ｙｆの重みが小さくなる。運転者の遅れが大きい場合は、将来位置における車線内横位置Ｘｆに関するリスクを優先的に運転者に知らせて自車線から逸脱しないよう適切な運転操作を促す。

このように、操作遅れに応じた重みｋ３１、ｋ３２を用いて、車線内横位置Ｘｆと自車角度Ｙｆの重み付け和としてリスクポテンシャルＲＰを算出することにより、運転者の操作遅れに応じた適切な情報伝達および運転操作の誘導を行うことができる。

《第４の実施の形態》
以下に、本発明の第４の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。第４の実施の形態による車両用運転操作補助装置の構成は、図１および図２に示した第１の実施の形態と同様である。ここでは、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

第４の実施の形態においては、運転者の操作の遅れ状態を表す遅れ状態指標Ｓを、自車両が走行する道路の道路線形に基づいて算出する。具体的には、前方カメラ２０で撮像される自車両前方画像から道路線形を検出し、自車両が走行する道路の道路曲率Ｃを算出する。そして、過去一定時間に走行した道路の道路曲率Ｃの絶対値の平均値Ｃｍを算出する。遅れ状態指標Ｓは、曲率平均値Ｃｍに基づいて図１２のマップから算出する。

図１２に示すように、曲率平均値Ｃｍが大きくなるほど遅れ状態指標Ｓが小さくなるように設定される。すなわち、自車両が走行してきた道路が急カーブであるほど、運転操作に集中し、運転者の運転操作の遅れが少ないと判断する。なお、Ｓｍｉｎ≦Ｓ≦Ｓｍａｘである。

なお、道路曲率Ｃは、不図示のナビゲーションシステムから得られる道路形状データに基づいて算出することもできる。
リスクポテンシャルＲＰの算出方法、およびシート回転角θＲ，θＬの算出方法等は、上述した第１の実施の形態と同様である。

このように、自車両が走行する車線の道路線形に基づいて運転者の操作遅れを推定することにより、例えばカーブが連続するような道路では運転操作に集中するといった運転者の傾向を考慮して、操作遅れを的確に推定することができる。

《第５の実施の形態》
以下に、本発明の第５の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。第５の実施の形態による車両用運転操作補助装置の構成は、図１および図２に示した第１の実施の形態と同様である。ここでは、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

第５の実施の形態においては、運転者の操作の遅れ状態を表す遅れ状態指標Ｓを、自車両の車線内横位置に基づいて算出する。具体的には、自車両の現在位置で検出される車線内横位置の過去一定時間における標準偏差σＸを算出する。自車両の車線内横位置の標準偏差σＸが大きく自車両のふらつきが大きい場合は、運転者の操作遅れが大きいと判断し、標準偏差σＸが小さくふらつきが小さい場合は、運転者の操作遅れが小さいと判断する。

そこで、現在から過去の所定区間Ｔ２（sec）間で検出された現在位置の車線内横位置の標準偏差σＸを算出し、標準偏差σＸと係数ｋ５１を用いて以下の(式１０)から遅れ状態指標Ｓを算出する。
Ｓ＝ｋ５１・σＸ ・・・(式１０)
なお、Ｓｍｉｎ≦Ｓ≦Ｓｍａｘである。(式１０)で算出される指標Ｓが大きいほど遅れが大きいことを示している。

リスクポテンシャルＲＰの算出方法、およびシート回転角θＲ，θＬの算出方法等は、上述した第１の実施の形態と同様である。
このように、運転者が行う運転操作の結果として現れる車線内横位置を用いて運転者の操作遅れを推定することによっても、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

《第６の実施の形態》
以下に、本発明の第６の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。図１３に、第６の実施の形態による車両用運転操作補助装置２の構成を示すシステム図を示す。図１３において、図１および図２に示した第１の実施の形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付している。ここでは、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

車両用運転操作補助装置２はシート７１のクッション部７２の左右サイド部から振動を発生させるシートサイド振動機構８０をさらに備えている。図１４（ａ）（ｂ）に、シートサイド振動機構８０の構成を示す。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示すシート７１のクッション部７２のＢ-Ｂ断面図である。クッション部７２の左右サイド部７２ｉ，７２ｊには、シートサイド振動機構８０を構成するバイブレータ（振動子）８０ａ，８０ｂがそれぞれ内蔵されている。バイブレータ８０ａ、８０ｂは、コントローラ５０Ａからの信号に応じて作動し、運転者に振動を与える。

車両用運転操作補助装置２のコントローラ５０Ａは、操作遅れ状態推定部５１、リスクポテンシャル算出部５２、シート回転角算出部５３、および振動算出部５４を備えている。振動算出部５４は、リスクポテンシャルＲＰおよび運転者の遅れ状態指標Ｓに基づいて振動の大きさを設定する。

以下に、第６の実施の形態による車両用運転操作補助装置２の動作を図１５を用いて詳細に説明する。図１５は、第６の実施の形態による車両用運転操作補助制御処理の処理手順を示すフローチャートである。本処理内容は、一定間隔、例えば５０msec毎に連続的に行われる。ステップＳ２１０〜Ｓ２５０での処理は、図５に示したステップＳ１１０〜Ｓ１５０での処理と同様であるので説明を省略する。

ステップＳ２６０では、ステップＳ２３０で算出した運転者の遅れ状態指標ＳとステップＳ２４０で算出したリスクポテンシャルＲＰに基づいて、クッション部７２から発生させる振動の大きさを設定する。ＲＰ≧０であり、自車両が将来位置で車線右側へ逸脱するリスクがある場合は、右サイド部７２ｉから振動を発生させる。ＲＰ＜０で、将来位置で車線左側へ逸脱するリスクがある場合は、左サイド部７２ｊから振動を発生させる。リスクポテンシャルＲＰの絶対値が大きくなるほど振動の振幅が大きくなるように設定する。

また、遅れ状態指標Ｓが小さく遅れが小さくなるほど振動の周波数が小さく、指標Ｓが大きく遅れが大きくなるほど振動の周波数が大きくなるように設定する。

つづくステップＳ２７０では、ステップＳ２５０で算出した回転角θＲ，θＬに対応するモータ回転角信号を、シートサイド駆動機構７０に出力する。ステップＳ２８０では、ステップＳ２６０で設定した振動を発生するようにシートサイド振動機構８０に信号を出力する。これにより、今回の処理を終了する。

このように、以上説明した第６の実施の形態においては、上述した第１の実施の形態による効果に加えて以下のような作用効果を奏することができる。
コントローラ５０Ａは、リスクポテンシャルＲＰに応じてシートバック部７３の左右サイド部７３ｉ，７３ｊから押圧力を発生するとともに、リスクポテンシャルＲＰに応じた振動をクッション部７２から発生する。リスクポテンシャルＲＰが大きくなるほど振動の振幅が大きくし、運転者の操作遅れに応じて振動の周波数を変更することにより、リスクポテンシャルＲＰをより確実に運転者に知らせることができる。

以上説明した第１から第６の実施の形態においては、自車両の将来状態におけるリスクポテンシャルＲＰを、シートバック部７３のサイド部７３ｉ、７３ｊを回転することによって運転者に伝達した。ただし、これには限定されず、シートバック部７３の左右サイド部７３ｉ、７３ｊとともに、クッション部７２の左右サイド部を回転させることもできる。または、クッション部７２の左右サイド部のみを回転させることもできる。あるいは、リスクポテンシャルＲＰに応じて、クッション部７２の左右サイド部およびシートバック部７３の左右サイド部７３ｉ、７３ｊを選択的に駆動することもできる。

また、シートサイド駆動機構７０は、図３（ａ）（ｂ）に示す構成には限定されない。例えば、モータユニット７３ｆ，７３ｇの代わりに、シート７１に空気袋等を内蔵してシート７１の形状を変更するように構成することもできる。シート駆動機構７０として空気袋を用いる場合は、運転者に対してリスクポテンシャルＲＰに応じた押圧力を与えるように、空気袋の内圧を制御する。また、第６の実施の形態で説明したバイブレータ８０ａ、８０ｂの設置位置も上述した例には限定されないず、バイブレータ８０ａ，８０ｂをシートバック部７３に配置したり、シートバック部７３の中央にひとつだけ配置することも可能である。あるいは、左右サイド部７３ｉ，７３ｊを小刻みに駆動することにより振動を発生させることも可能である。

操作量検出装置４０によって運転者のアクセルペダル踏み込み量を検出し、アクセルペダル踏み込み量に基づいて運転者の操作遅れを推定することも可能である。

以上説明した第１から第６の実施の形態において、前方カメラ２０および車速センサ３０は走行環境検出手段として機能し、操作遅れ状態推定部５１は遅れ推定手段として機能し、リスクポテンシャル算出部５２はリスクポテンシャル算出手段として機能し、シートサイド駆動機構７０およびシートサイド振動機構８０は情報伝達手段として機能することができる。また、操作量検出装置４０は操作量検出手段として機能し、前方カメラ２０およびコントローラ５０は道路線形検出手段として機能することができる。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。

本発明の第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置のシステム図。 図１に示す車両用運転操作補助装置を搭載した車両の構成図。 （ａ）（ｂ）シートサイド駆動機構の構成を示す図。 情報伝達サイクルを説明する図。 第１の実施の形態による車両用運転操作補助制御処理の処理手順を示すフローチャート。 操作遅れ状態推定処理の処理手順を示すフローチャート。 （ａ）（ｂ）操舵速度および遅れ状態指標の時間変化の一例を示す図。 リスクポテンシャル算出処理の処理手順を示すフローチャート。 自車両の現在位置と将来位置との関係を示す図。 遅れ状態指標と車線内横位置の重み付け係数との関係を示す図。 遅れ状態指標と角度の重み付け係数との関係を示す図。 道路曲率の平均値と遅れ状態指標との関係を示す図。 第６の実施の形態による車両用運転操作補助装置のシステム図。 （ａ）（ｂ）シートサイド振動機構の構成を示す図。 第６の実施の形態による車両用運転操作補助制御処理の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

２０：前方カメラ
３０：車速センサ
４０：操作量検出装置
５０，５０Ａ：コントローラ
７０：シートサイド駆動機構
８０：シートサイド振動機構

Claims (8)

1. 自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、
   運転者の操作遅れを推定する遅れ推定手段と、
   前記走行環境検出手段による検出結果および前記遅れ推定手段による推定結果に基づいて、前記遅れ推定手段で推定される前記操作遅れが大きいほど遠い将来の状態における自車両のリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、
   前記リスクポテンシャル算出手段によって算出される前記リスクポテンシャルに応じて、前記運転者に触覚刺激を伝達する情報伝達手段とを備えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
2. 請求項１に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記情報伝達手段は、前記触覚刺激として、運転席の左側領域および右側領域から前記リスクポテンシャルに応じた押圧力を前記運転者に与えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記運転者による運転操作の操作量を検出する操作量検出手段をさらに有し、
   前記遅れ推定手段は、前記操作量検出手段によって検出される前記操作量に基づいて前記運転者の操作遅れを推定することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記自車両が走行する車線の道路線形を検出する道路線形検出手段をさらに有し、
   前記遅れ推定手段は、前記道路線形検出手段によって検出される前記道路線形に基づいて前記運転者の操作遅れを推定することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記リスクポテンシャル算出手段は、前記走行環境検出手段によって検出される、前記操作遅れが大きいほど遠方に設定される将来位置での前記自車両の車線内横位置および自車線に対する自車角度に基づいて、前記リスクポテンシャルを算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
6. 請求項５に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記リスクポテンシャル算出手段は、前記遅れ推定手段によって推定される前記操作遅れに応じて設定された重みを用いて、前記車線内横位置と前記自車角度の重み付け和として前記リスクポテンシャルを算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
7. 自車両周囲の走行環境を検出し、
   運転者の操作遅れを推定し、
   前記走行環境および前記操作遅れに基づいて、前記操作遅れが大きいほど遠い将来の状態における自車両のリスクポテンシャルを算出し、
   算出される前記リスクポテンシャルに応じて、前記運転者に触覚刺激を伝達することを特徴とする車両用運転操作補助方法。
8. 自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、
   運転者の操作遅れを推定する遅れ推定手段と、
   前記走行環境検出手段による検出結果および前記遅れ推定手段による推定結果に基づいて、前記遅れ推定手段で推定される前記操作遅れが大きいほど遠い将来の状態における自車両のリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、
   前記リスクポテンシャル算出手段によって算出される前記リスクポテンシャルに応じて、前記運転者に触覚刺激を伝達する情報伝達手段とを有する車両用運転操作補助装置を備えることを特徴とする車両。

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