JP2016090809A - 運転感覚シミュレーション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な構成で方向変換などの練習を行って、運転技能の向上を図ることができる車両シミュレーション装置を提供する。
【解決手段】 ドライバによるハンドル及びブレーキペダルの動きは、ハンドルセンサ２０２及びブレーキセンサ２０４で検出され、投影制御ＰＣ２５０で自動車１００の移動量及び移動方向が随時検出される。そして、この検出結果に基づく自動車１００の位置及び方向に対応したコース境界画像ＤＢＬが、データメモリ２７０の方向変換画像群２７２から順次読み出され、後方プロジェクタ１１０によって投影される。自動車１００の運転席からは、ハンドルの回転に対応して、コース境界画像ＤＢＬが順次移動して見えるようになる。ドライバは、コース境界画像ＤＢＬを観ながら、ハンドルを切ることで、方向変換の練習を行うことができる。
【選択図】図９

Description

本発明は、車両の方向変換などの練習に好適な運転感覚シミュレーション装置に関する。

自動車用のシミュレーション装置としては、自動車学校で教習用に使用されている運転シミュレータが知られているが、これを改良したものとして、例えば下記特許文献１記載の運転シミュレーション装置がある。これは、より現実的な運転感覚を体験することを目的としたもので、昇降可能なローラー台上に車両を設置するとともに、車両の速度や仮想道路の勾配に応じて、車両の姿勢を制御したり、仮想道路の映像をディスプレイに表示するようにしたものである。

特開2011-133695号公報

ところで、自動車の教習課程に鑑みると、通常の路上走行よりも、方向変換（いわゆる車庫入れ），Ｓ型コース，クランクコースの習得が難しく、これらを簡便な手法で繰り返しシミュレーションできれば好都合である。けん引の後退についても同様である。しかしながら、上述した背景技術は、通常の路上走行におけるハンドル，アクセル，ブレーキなどの練習に主眼が置かれており、方向変換等の運転感覚の練習には適していない。また、装置全体が非常に大がかりとなってしまうため、設置スペースやコスト面を含めて、自動車学校などで導入することは容易ではない。

本発明は、以上のような点に着目したもので、その目的は、簡便な構成で方向変換などの練習を行って、運転技能の向上を図ることである。他の目的は、室内もしくは屋内で運転感覚のシミュレーションを行うことである。

本発明は、固定して設置されている車両を用いて、教習用コースを走行するためのシミュレーションを行う車両シミュレーション装置であって、前記車両におけるハンドルの動きを検知するハンドルセンサ，前記車両におけるブレーキの踏込程度を検知するブレーキセンサ，前記ハンドルセンサ及びブレーキセンサの検知結果を利用して、車両の仮想的な移動量及び移動方向を検出する移動検出手段，前記車両が教習用コースに沿って走行するときに、ドライバが見るコース境界画像を、教習用コース上における車両の位置と方向に対応してそれぞれ用意した画像データ群，前記移動検出手段の検出結果に対応するコース境界画像を、前記画像データ群から抽出する画像抽出手段，該画像抽出手段によって抽出されたコース境界画像を、前記車両のドライバが見ることができるように投影する投影手段，を備えたことを特徴とする。

主要な形態の一つは、前記車両におけるシフトレバーの動きを検知するシフトレバーセンサを備えており、該シフトレバーセンサの検知結果を利用して、前記移動検出手段が車両の仮想的な移動量及び移動方向を検出することを特徴とする。

他の主要な形態によれば、前記車両がけん引のヘッドのとき、前記移動検出手段は、ハンドルセンサ及びブレーキセンサの検知結果を利用して、前記ヘッド及び台車の仮想的な移動量及び移動方向を検出し、前記画像データ群には、ドライバが見るコース境界画像及び台車位置画像が、教習用コース上における前記ヘッドの位置と方向に対応してそれぞれ用意されており、前記画像抽出手段は、前記移動検出手段の検出結果に対応するコース境界画像及び台車位置画像を、前記画像データ群から抽出し、前記投影手段は、前記画像抽出手段によって抽出されたコース境界画像及び台車位置画像を、前記車両のドライバが見ることができるように投影する、ことを特徴とする。

他の形態の一つは、前記車両が、前記コース境界画像によって示されるコース境界を逸脱したかどうかを判定する逸脱判定手段，該逸脱判定手段によってコース逸脱と判定されたときに、その旨の警告を行う警告手段，を備えたことを特徴とする。また、前記車両がけん引のヘッドのときは、前記逸脱判定手段は、該ヘッド及び台車が、前記コース境界画像によって示されるコース境界を逸脱したかどうかを判定することを特徴とする。

他の形態によれば、前記教習用コースが方向変換及び後退のときは、前記投影手段は、車両後方にコース境界画像を投影し、前記教習用コースが発進・停止，Ｓ型コース，もしくはクランクコースのときは、前記投影手段は、車両前方にコース境界画像を投影することを特徴とする。

更に他の形態によれば、前記画像データ群の代わりに、車両の位置と方向に対応するコース境界画像を生成する画像生成手段を設けるとともに、該画像生成手段によって生成されたコース境界画像を前記投影手段が投影することを特徴とする。あるいは、前記画像データ群の代わりに、前記ヘッドの位置と方向に対応するコース境界画像及び台車位置画像を生成する画像生成手段を設けるとともに、該画像生成手段によって生成されたコース境界画像及び台車位置画像を前記投影手段が投影することを特徴とする。

更に他の形態としては、前記投影手段を前記車両に取り付けるとともに、投影する画像をドライバの方向に反射する反射体を、前記画像の投影面に設けたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

本発明によれば、固定した車両におけるハンドルの動き及びブレーキの踏込程度をそれぞれ検知するとともに、その検知結果を利用して、車両の仮想的な移動量及び移動方向を検出する。一方、前記車両が教習用コースに沿って走行するときにドライバが見るコース境界画像を、教習用コース上における車両の位置と方向に対応して画像データ群として用意し、前記車両の移動量及び移動方向の検出結果に対応するコース境界画像を、前記画像データ群から抽出して、ドライバが見ることができるように投影することとしたので、固定した車両に乗って、前進，方向変換等の後退，Ｓ型コース，クランクコース，けん引時の後退などの練習を繰り返し行うことができ、運転技能の向上を図ることができる。

本発明の実施例におけるプロジェクタ配置の様子を示す図である。 本発明の実施例におけるシミュレーションシステムの全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施例におけるコース逸脱判定手法の一例を示す図である。 本発明の実施例における動作の手順を示す図である。 本発明の実施例１における発進・停止の場合の投影画像の変化を示す図である。 前記実施例１における方向変換の場合の投影画像の変化を示す図である。 前記実施例１における方向変換の場合の投影画像の変化を示す図である。 前記実施例１における方向変換の場合の投影画像の変化を示す図である。 前記実施例１における投影画像の変化を平面的に見た図である。 前記実施例１における投影画像の変化を平面的に見た図である。 前記実施例１におけるＳ型コースの場合の投影画像の変化を示す図である。 前記実施例１におけるＳ型コースの場合の投影画像の変化を示す図である。 前記実施例１におけるＳ型コースの場合の投影画像の変化を示す図である。 前記実施例１におけるクランクコースの場合の投影画像の変化を示す図である。 前記実施例１におけるクランクコースの場合の投影画像の変化を示す図である。 前記実施例１におけるクランクコースの場合の投影画像の変化を示す図である。 本発明の実施例２におけるけん引後退の場合のヘッドと台車の動きの一例を平面的に見た図である。 前記実施例２におけるけん引後退の場合の投影画像の変化を示す図である。 本発明の実施例３におけるプロジェクタ配置の様子を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

最初に、図１〜図４を参照しながら本発明の実施例全般について説明し、その後、図５〜図１６を参照しながら実施例１について説明する。図１には、実施例の外観が示されており、(A)は側面図，(B)は平面図である。(C)は、トレーラのようなけん引の場合を示す。これらの図に示すように、自動車教習用に使用する実物の自動車１００やヘッド３００は、シフトレバー（ギアチェンジレバー），ハンドル（ステアリングホイール），アクセルペダル，ブレーキペダルを備えており、通常の教習車と同様に操作できるようになっている。しかし、本実施例では、自動車１００やヘッド３００は、固定して設置される。台車は設置されない。アクセルペダルはあってもよい。タイヤも固定とするが、車両全体を持ち上げてタイヤが回転するようにしてもよいし、前記背景技術のようなローラーを使用することで、全体として自動車１００自体が動かないように設置してもよい。エンジンは、動いても動かくなくてもよいが、室内（屋内）では動かさないほうがよい。エンジンを動かさない場合に、疑似的に生成したエンジン音をスピーカ（図示せず）から出力するようにしてもよい。

自動車１００には、前後２つのプロジェクタ１１０，１２０が設けられている。これらのうち、後側の後方プロジェクタ１１０は、方向変換の練習の際にコース境界を示す画像を投影するためのものであり、前側の前方プロジェクタ１２０は、発進・停止，Ｓ型コース，クランクコースの練習の際にコース境界を表す画像を投影するためのものである。コース境界は、自動車学校の教習コース内では縁石を設置して示している。

プロジェクタ１１０，１２０の画像投影範囲１１２，１２２を示すと、図１(B)のようになる。画像投影範囲１１２，１２２に相当する範囲には、投影面（地面）に反射体１１４，１２４が面状に設けられている。プロジェクタ１１０，１２０の投影画像が、自動車１００の運転席から見えるようにするためである。なお、図示の画像投影範囲１１２は、いわゆる右ハンドルの車の場合の例で、左ハンドルの場合は左側となる。要するに、運転席のドライバから見える範囲が、画像投影範囲となる。

一方、ヘッド３００には、図１(C)に示すように、後退の練習の際に台車３０２の端位置とコース境界を表す画像を投影するための後方プロジェクタ３１０が設けられている。また、画像投影範囲３１２に相当する範囲には、図１（A）と同様に反射体（図示せず）が投影面に設けられている。なお、ヘッド３００にも前方に画像を投影するプロジェクタを設けてよいが、ヘッド３００の前進の練習は、基本的に自動車１００の前進と同じであるので、本実施例では設けていない。

図２には、シミュレーションシステム２００のブロック構成が示されており、投影制御ＰＣ（パーソナルコンピュータ）２５０を中心に構成されている。投影制御ＰＣ２５０には、上述した後方プロジェクタ１１０，３１０及び前方プロジェクタ１２０の他に、自動車１００のシフトレバーの動きを検知するシフトレバーセンサ２０１，ハンドルの動き（回転方向と回転量）を検知するハンドルセンサ２０２，ブレーキの踏込程度を検知するブレーキセンサ２０４，メニュー表示や駆動指示を行うためのタッチパネル２０６，コースを逸脱したときに警告音を出す警告器２０８が、適宜のインターフェース（図示せず）を介して接続されている。

投影制御ＰＣ２５０は、制御演算処理を行うＣＰＵ２５２，該ＣＰＵ２５２で実行されるプログラムが格納されたプログラムメモリ２６０，各種のデータが格納されるデータメモリ２７０を備えている。プログラムメモリ２６０には、移動検出プログラム２６２，画像抽出プログラム２６４，逸脱判定プログラム２６６が用意されている。また、データメモリ２７０には、発進停止画像群２７１，方向変換画像群２７２，Ｓ型コース画像群２７４，クランクコース画像群２７６，けん引後退画像群２７８がそれぞれ格納されている。

これらのうち、移動検出プログラム２６２は、上述したシフトレバーセンサ２０１，ハンドルセンサ２０２，ブレーキセンサ２０４の検知結果に基づいて、自動車１００やヘッド３００の仮想的な移動量及び移動方向を検出するためのプログラムである。シフトレバーセンサ２０１によるシフトレバーの動きによって前進，後退のいずれかを検知することができ、ハンドルセンサ２０２によるハンドルの回転方向と回転量によって自動車１００の移動方向を検知することができ、ブレーキセンサ２０４の検知結果に基づいてクリープ現象によって動く自動車１００の移動量を知ることができる。

画像抽出プログラム２６４は、前記移動検出プログラム２６２による自動車１００やヘッド３００の移動方向及び移動量に応じて、データメモリ２７０に格納されている発進停止画像群２７１，方向変換画像群２７２，Ｓ型コース画像群２７４，クランクコース画像群２７６，けん引後退画像群２７８のいずれかの画像データから該当する画像を抽出するためのプログラムである。発進停止画像群２７１は、発進及び停止を行う際に運転席のドライバから前方に見えるコース境界やセンターラインを示す画像で、図６に一例を示すような画像である。方向変換画像群２７２は、方向変換を行う際に運転席のドライバから後方に見えるコース境界を示す画像で、図６〜図８に一例を示すような画像である。図９及び図１０には、平面から見た方向変換画像群２７２と自動車１００の位置との変化の様子が示されている。Ｓ型コース画像群２７４は、Ｓ型コースを走行する際に運転席のドライバから前方に見えるコース境界を示す画像で、図１１〜図１３に一例を示すような画像である。クランクコース画像群２７６は、クランクコースを走行する際に運転席のドライバから前方に見えるコース境界を示す画像で、図１４〜図１６に一例を示すような画像である。けん引後退画像群２７８は、台車３０２をけん引するヘッド３００の運転席のドライバから後方に見える台車位置とコース境界を示す画像で、図１８に一例を示すような画像である。図１７は、平面的に見た後退時のヘッド３００及び台車３０２とコース境界の位置関係の変化の様子が示されている。

発進停止画像群２７１，Ｓ型コース画像群２７４及びクランクコース画像群２７６は、前方プロジェクタ１２０で自動車１００の前方に投影され、方向変換画像群２７２は後方プロジェクタ１１０で自動車１００の後方に投影される。また、けん引後退画像群２７８は、ヘッド３００に設けた後方プロジェクタ３１０によって、後退の練習の際にヘッド３００の後方に投影される。

逸脱判定プログラム２６６は、上述した移動検出プログラム２６２の検出結果に基づいて、自動車１００，ヘッド３００ないし台車３０２がコースを逸脱したかどうかを判定するためのプログラムである。図３には、かかるコース逸脱判定手法の一例が示されている。自動車１００が各コースに沿って走行している場合でも、コースの幅と自動車１００の車幅の関係から、自動車１００の中心が各コースの中心から一定以上離れると、コースを逸脱（いわゆる脱輪）することとなる。教習コースの幅は３５００ｍｍとなっており、教習用自動車の幅は概ね１７００ｍｍとなっている。そうすると、コース端から自動車１００の中心までの距離が車幅の１／２である８５０ｍｍ未満となると、コースを逸脱する。

その様子が図３(A)に示されており、自動車１００の中心Ｑがコース中心に設定した一定範囲（１８００ｍｍ以内）である逸脱判定範囲Ｗ内にあるときはコースから逸脱していないと考えることができ（ＰＡ参照）、中心Ｑが逸脱判定範囲Ｗ外にあるときはコースから逸脱したと考えることができる（ＰＢ参照）。方向変換コースＣＤ，Ｓ型コースＣＳ，クランクコースＣＣの場合の逸脱判定範囲Ｗを示すと、それぞれ図３(B)〜(D)のようになる。

しかし、中心Ｑが逸脱判定範囲Ｗ内にあったとしても、自動車１００の方向Ｆによっては、コースを逸脱することが考えられる（ＰＣ，ＰＤ参照）。そこで、逸脱判定プログラム２６６は、初期位置からの自動車１００の移動量及び移動方向から自動車１００の中心位置Ｑと方向Ｆを割り出し、車体の幅及び長さと、コースに設定された逸脱判定範囲Ｗとを考慮して、逸脱が生じたかどうかを判定する。すなわち、
ａ，自動車１００の中心位置Ｑが逸脱判定範囲Ｗ外となったときは、逸脱と判定する。
ｂ，自動車１００の中心位置Ｑが逸脱判定範囲Ｗ内であっても、自動車１００の方向Ｆによっては逸脱と判定する。けん引の場合は、ヘッド３００と台車３０２の中心位置Ｑと方向Ｆをそれぞれ個別に初期位置から割り出し、台車３０２の車体の幅や長さを考慮して、個別に逸脱判定を行うようにする。

次に、本実施例の全体の動作を説明する。なお、けん引の場合の動作は、実施例２として後述する。図４には、シミュレーション動作の手順が示されている。運転感覚の練習を行うドライバ（生徒）は、自動車１００の運転席に座り、シートベルトを着用して、エンジンキーを回す。これにより、自動車１００が運転可能な状態となる。このとき、図２に示したシミュレーションシステム２００も起動され、タッチパネル２０６にメニューが表示される。メニューは、(A)発進・停止，(B)方向変換，(C)Ｓ型コース，(D)クランクコースのいずれかを選択するための表示となっている。ドライバは、メニューを参照して、練習したいコースを選択する。

≪発進・停止≫ ここで、ドライバが、例えば「発進・停止」メニューを選択したとする（ステップＳ１０）。この選択結果は、タッチパネル２０６から投影制御ＰＣ２５０に送信される。投影制御ＰＣ２５０では、ＣＰＵ２５２で移動検出プログラム２６２が実行されており、これによって発進・停止のシミュレーション開始が認識されると、データメモリ２７０の発進停止画像群２７１から初期位置の画像が読み出され、これが前方プロジェクタ１２０に送信される。上述したように、自動車１００の前方には反射体１２４が設けられているため、前方プロジェクタ１２０による投影画像は、自動車１００の運転席でも見える。これにより、自動車１００の運転席から前方を見ると、図５(A)に示すようなセンターラインＣＬやコース境界画像ＴＢＬが見えるようになる。

次に、ドライバは、ブレーキペダルを踏んだ状態でシフトレバーをＰ（パーキング）からＤ（ドライブ）にチェンジし、ブレーキペダルを離すとともにハンドルを回転操作する。このときのシフトレバー，ハンドル，及びブレーキペダルの動きは、上述したように、シフトレバーセンサ２０１，ハンドルセンサ２０２，及びブレーキセンサ２０４で検出され（ステップＳ１２）、投影制御ＰＣ２５０に送られる。投影制御ＰＣ２５０では、ＣＰＵ２５２で実行されている移動検出プログラム２６２によって、クリープ現象で自動車１００が移動しているものと仮定して、その移動量及び移動方向が随時演算される（ステップＳ１４）。そして、この検出結果に基づく自動車１００の位置及び方向に対応した画像が、データメモリ２７０の発進停止画像群２７１から順次読み出され（ステップＳ１６）、前方プロジェクタ１２０によって投影される（ステップＳ１８）。

これらの動作により、自動車１００の運転席からは、ハンドルの回転に対応して、図５(A)〜(D)に示すセンターラインＣＬやコース境界画像ＴＢＬが順次投影されて見えるようになる(ステップＳ２６のNoからＳ１２〜Ｓ１８の繰り返し)。すなわち、実際には自動車１００が固定されており、センターラインＣＬやコース境界画像ＴＢＬが移動しているにもかかわらず、あたかも自動車１００が移動しているかのように見える。図５の例は、コースが左にカーブしている例であり、ドライバはコースに沿ってハンドルを左に切っていく。もちろん、直進のみや右カーブの画像を用意してよい。そして、ドライバがブレーキペダルを踏めば、それがブレーキセンサ２０４で検知され、センターラインＣＬやコース境界画像ＴＢＬの動きが停止する(ステップＳ２６のYes)。

一方、投影制御ＰＣ２５０では、ＣＰＵ２５２で逸脱判定プログラム２６６が実行されており、自動車１００の中心が上述した各コースの逸脱判定範囲内かどうかが検出され（ステップＳ２０）、逸脱したと判定されたときは（ステップＳ２２のYes）、警告器２０８から警告音が出力される（ステップＳ２４）。

以上のように、ドライバは、センターラインＣＬやコース境界画像ＴＢＬを見ながら、シフトレバー，ブレーキペダル，あるいはハンドルを操作することで、発進・停止の練習を行うことができる。

≪方向変換≫ 次に、ドライバが「方向変換」メニューを選択したとする。この選択結果は、タッチパネル２０６から投影制御ＰＣ２５０に送信される。投影制御ＰＣ２５０では、ＣＰＵ２５２で移動検出プログラム２６２が実行されており、これによって方向変換のシミュレーション開始が認識されると、データメモリ２７０の方向変換画像群２７２から初期位置の画像が読み出され、これが後方プロジェクタ１１０に送信される。上述したように、自動車１００の右側後方には反射体１１４が設けられているため、後方プロジェクタ１１０による投影画像は、自動車１００の運転席でも見える。これにより、自動車１００の運転席から後方を見ると、図６(A)に示すようなコース境界画像ＤＢＬが見えるようになる。

次に、ドライバは、ブレーキペダルを踏んだ状態でシフトレバーをＰ（パーキング）からＲ（バック）にチェンジし、ブレーキペダルを離すとともにハンドルを回転操作する。このときのハンドル及びブレーキペダルの動きは、上述したように、ハンドルセンサ２０２及びブレーキセンサ２０４で検出され、投影制御ＰＣ２５０に送られる。投影制御ＰＣ２５０では、ＣＰＵ２５２で実行されている移動検出プログラム２６２によって、クリープ現象で自動車１００が移動しているものと仮定して、その移動量及び移動方向が随時検出される。そして、この検出結果に基づく自動車１００の位置及び方向に対応した画像が、データメモリ２７０の方向変換画像群２７２から順次読み出され、後方プロジェクタ１１０によって投影される。

これらの動作により、自動車１００の運転席からは、ハンドルの回転に対応して、図６(A)〜図８(J)に示すコース境界画像ＤＢＬが順次投影されて見えるようになる。これを平面的に見た状態と対比すると、図９及び図１０に示すようになる。すなわち、実際には自動車１００が固定されており、コース境界画像ＤＢＬが移動しているにもかかわらず、あたかも自動車１００が移動しているかのように見える。従って、ドライバは、コース境界画像ＤＢＬを観ながら、ハンドルを切ることで、方向変換の練習を行うことができる。このとき、投影制御ＰＣ２５０では、ＣＰＵ２５２で逸脱判定プログラム２６６が実行されており、自動車１００の中心が上述した各コースの逸脱判定範囲内かどうかが検出され、逸脱したと判定されたときは、警告器２０８から警告音が出力される。

図９〜図１０のうち、図９(A-1)，(A-2)は図６(A)に対応し、図９(B-1)，(B-2)は図６(D)に対応し、図１０(C-1)，(C-2)は図７(H)に対応し、図１０(D-1)，(D-2)は図８(I)に対応する。

≪Ｓ型コース≫ 「Ｓ型コース」メニューが選択されたときは、移動検出プログラム２６２によって、その移動量及び移動方向が随時検出され、この検出結果に基づく自動車１００の位置及び方向に対応した画像が、データメモリ２７０のＳ型コース画像群２７４から順次読み出され、前方プロジェクタ１２０によって投影される。これにより、自動車１００のドライバは、図１１(A)〜図１３(L)に示すように順次移動するコース境界画像ＳＢＬを正面に見ることができ、このコース境界画像ＳＢＬを観ながらハンドルを切ることで、Ｓ型コースの練習を行うことができる。この場合も、同様にして、投影制御ＰＣ２５０ではＣＰＵ２５２で逸脱判定プログラム２６６が実行されており、コースから逸脱したと判定されたときは、警告器２０８から警告音が出力される。

≪クランクコース≫ 「クランクコース」メニューが選択されたときは、移動検出プログラム２６２によって、その移動量及び移動方向が随時検出され、この検出結果に基づく自動車１００の位置及び方向に対応した画像が、データメモリ２７０のクランクコース画像群２７６から順次読み出され、前方プロジェクタ１２０によって投影される。これにより、自動車１００のドライバは、図１４(A)〜図１６(L)に示すように順次移動するコース境界画像ＣＢＬを正面に見ることができ、このコース境界画像ＣＢＬを観ながらハンドルを切ることで、クランクコースの練習を行うことができる。この場合も、同様にして、投影制御ＰＣ２５０ではＣＰＵ２５２で逸脱判定プログラム２６６が実行されており、コースから逸脱したと判定されたときは、警告器２０８から警告音が出力される。

以上のように、本実施例によれば、固定して設置した実際の自動車を操作して、運転感覚のシミュレーションを行うことができ、運転技能の向上を図ることができる。

次に、図１７及び図１８を参照しながら、本発明の実施例２を説明する。上述した実施例は、発進・停止，方向変換，Ｓ型コース，クランクコースの場合であるが、本実施例は、けん引の後退の場合である。この場合、図１(C)に示したように、前記自動車１００の代わりにヘッド３００が設置されるが、台車３０２は設置されない。その代りに、台車３０２の位置を示す台車位置画像ＤＬがコース境界画像ＢＬとともに後方プロジェクタ３１０から投影される。すなわち、ヘッド３００のシフトレバー，ハンドル，及びブレーキペダルの動きが、シフトレバーセンサ２０１，ハンドルセンサ２０２，及びブレーキセンサ２０４で検出され（ステップＳ１２）、投影制御ＰＣ２５０に送られる。投影制御ＰＣ２５０では、ＣＰＵ２５２で実行されている移動検出プログラム２６２によって、クリープ現象でヘッド３００が移動しているものと仮定して、ヘッド３００及び台車３０２の移動量及び移動方向がそれぞれ演算される（ステップＳ１４）。そして、この検出結果に基づくヘッド３００及び台車３０２の位置及び方向に対応した画像が、データメモリ２７０のけん引後退画像群２７８から順次読み出され（ステップＳ１６）、後方プロジェクタ３１０によって投影される（ステップＳ１８）。

図１８には、ヘッド３００及び台車３０２が図１７の(A)〜(D)と移動した場合における投影画像の変化が示されている。図１７及び図１８の(A)の状態では、台車３０２とコース境界ＢＬが平行となっているので、台車位置画像ＤＬとコース境界画像ＢＬも平行となって投影される。次に、(B)の状態では、台車３０２がコース境界に対して斜めとなり、台車位置画像ＤＬとコース境界画像ＢＬは平行ではなくなる。(C)の状態では、ドライバがヘッド３００のハンドルを操作して台車３０２の傾きを修整しており、(D)の状態では、台車３０２の傾きが修正されて、台車位置画像ＤＬとコース境界画像ＢＬが再び平行に戻っている。

けん引の場合、ヘッド３００の動きやコース逸脱については、上述した自動車１００の場合と同様である。しかし、台車３０２については、ヘッド３００の動きから台車３０２の位置や方向を演算し、台車３０２の長さや幅を考慮して逸脱判定を行うようにする。基本的なコース逸脱の判断手法は、前記実施例と同様であるが、ヘッド３００及び台車３０２のそれぞれについて逸脱判定を行う。

このように、けん引の場合は、ヘッド３００のみを設置し、台車の位置とコース境界を示す画像を投影することとしたので、けん引の場合についても、運転感覚のシミュレーションを行って、運転技能の向上を図ることができる。

次に、図１９を参照しながら、本発明の実施例３を説明する。上述した実施例では、プロジェクタを自動車１００側に設置し、投影画像をドライバ側に反射する反射体１１４，１２４を設けることで、ドライバから投影画像がよく見えるようにしている。これに対し、本実施例では、図１９(A)，(B)に示すように、後方プロジェクタ１１０を自動車１００の後方側面の支柱１１１に設置し、前方プロジェクタ１２０を自動車１００の前方の支柱１２１に設置したものである。いずれも、投影画像が自動車１００のドライバによく見えるように、距離，高さ，投影方向を設定する。このようにすることで、上述した反射体１１４，１２４を設けることなく、投影画像の光が床面１０１でドライバ側に反射されて、視認されるようになる。なお、支柱１１１，１２１の代わりに、壁や天井など、適宜のものを利用してよい。けん引の場合も同様である。

図１９(C)は、上述したけん引の場合の更に他の例である。前記実施例では、図１７，図１８に示したように、ヘッド３００及び台車３０２の位置及び方向に対応した台車位置画像ＤＬとコース境界画像ＢＬを、データメモリ２７０のけん引後退画像群２７８から読み出して後方プロジェクタ３１０で投影したが、台車位置画像ＤＬとコース境界画像ＢＬを個別の画像群として構成し、それぞれ個別のプロジェクタで投影して重ねるようにしてもよい。すなわち、図１９(C)に示すように、コース境界画像ＢＬは一方のプロジェクタ３１０で投影し、台車位置画像ＤＬは他方のプロジェクタ３２０で投影するという具合である。ヘッド３００の運転席からは、プロジェクタ３１０の画像投影範囲３１２に投影されたコース境界画像ＢＬと、プロジェクタ３２０の画像投影範囲３２２に投影された台車位置画像ＤＬの両方が重なって見えるようになる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例では、いわゆる右ハンドルの自動車１００の場合を示したが、左ハンドルの自動車にも、画像とプロジェクタによる投影方向を適宜設定することで、同様に適用することができる。
(2)前記実施例で示したシフトレバーセンサ２０１は必要に応じて設ければよい。また、前記実施例では、ブレーキを離したときのクリープ現象を利用して自動車１００やヘッド３００が移動する場合を前提としたが、アクセルを踏むことで移動する場合でも、アクセルの踏込量をセンサで検知して速度を演算することで、自動車１００やヘッド３００の移動量と方向を検出するようにすれば、同様に本発明を適用することができる。また、クラッチを更に設け、マニュアル車の場合のペダル操作に対応するようにしてもよい。
(3)前記実施例では、自動車１００やヘッド３００の初期位置からの移動量と移動方向に対応する画像を予め用意し、該当するものを抽出して投影することとしたが、画像を生成するようにしてもよく、公知の一般的なシミュレーションやゲームにおける画像生成手法を適用することができる。
(4)前記実施例では、方向変換，Ｓ型，クランクのいずれの場合も、後方もしくは前方の一つのプロジェクタによって画像を投影するようにしたが、複数のプロジェクタを使用してもよい。例えば、Ｓ型及びクランクの場合は、右ハンドルの場合、ドライバは、右側のコース境界も見ることが多いと考えられるので、右側にコース境界画像を投影するようにするとよい。また、プロジェクタの代わりに、レーザ光を使用して画像を投影するようにしてもよい。
(5)前記実施例では普通乗用車とけん引ヘッドの場合を示したが、トラックやバスなど、各種の車両に適用してよい。

本発明によれば、車両が教習用コースに沿って走行するときにドライバが見るコース境界画像を、教習用コース上における車両の位置と方向に対応して画像データ群として用意し、ハンドルの動き及びブレーキの踏込程度の検知結果から得た車両の移動量及び移動方向に対応するコース境界画像を、前記画像データ群から抽出して、ドライバが見ることができるように投影することとしたので、固定した車両に乗って、方向変換，Ｓ型コース，クランクコースなどの練習を繰り返し行うことができ、運転技能の向上を図ることができるので、自動車教習などに好適である。

１００：自動車
１０１：床面
１０４：ハンドル
１１０：後方プロジェクタ
１１１，１２１：支柱
１１２，１２２：画像投影範囲
１１４，１２４：反射体
１２０：前方プロジェクタ
２００：シミュレーションシステム
２０１：シフトレバーセンサ
２０２：ハンドルセンサ
２０４：ブレーキセンサ
２０６：タッチパネル
２０８：警告器
２５０：投影制御ＰＣ
２５２：ＣＰＵ
２６０：プログラムメモリ
２６２：移動検出プログラム
２６４：画像抽出プログラム
２６６：逸脱判定プログラム
２７０：データメモリ
２７１：発進停止画像群
２７２：方向変換画像群
２７４：Ｓ型コース画像群
２７６：クランクコース画像群
３００：ヘッド
３０２：台車
３１０，３２０：プロジェクタ
３１２，３２２：画像投影範囲
ＢＬ，ＣＢＬ，ＤＢＬ，ＳＢＬ，ＴＢＬ：コース境界画像
ＣＤ：方向変換コース
ＣＤＨ：逸脱判定範囲
ＣＳ：Ｓ型コース
ＣＳＨ：逸脱判定範囲
ＣＣ：クランクコース
ＣＣＨ：逸脱判定範囲
ＣＬ：センターライン
ＤＬ：台車位置画像

Claims (9)

1. 固定して設置されている車両を用いて、教習用コースを走行するためのシミュレーションを行う車両シミュレーション装置であって、
   前記車両におけるハンドルの動きを検知するハンドルセンサ，
   前記車両におけるブレーキの踏込程度を検知するブレーキセンサ，
   前記ハンドルセンサ及びブレーキセンサの検知結果を利用して、車両の仮想的な移動量及び移動方向を検出する移動検出手段，
   前記車両が教習用コースに沿って走行するときに、ドライバが見るコース境界画像を、教習用コース上における車両の位置と方向に対応してそれぞれ用意した画像データ群，
   前記移動検出手段の検出結果に対応するコース境界画像を、前記画像データ群から抽出する画像抽出手段，
   該画像抽出手段によって抽出されたコース境界画像を、前記車両のドライバが見ることができるように投影する投影手段，
   を備えたことを特徴とする車両シミュレーション装置。
2. 前記車両におけるシフトレバーの動きを検知するシフトレバーセンサを備えており、
   該シフトレバーセンサの検知結果を利用して、前記移動検出手段が車両の仮想的な移動量及び移動方向を検出することを特徴とする請求項１記載の車両シミュレーション装置。
3. 前記車両がけん引のヘッドのとき、
   前記移動検出手段は、ハンドルセンサ及びブレーキセンサの検知結果を利用して、前記ヘッド及び台車の仮想的な移動量及び移動方向を検出し、
   前記画像データ群には、ドライバが見るコース境界画像及び台車位置画像が、教習用コース上における前記ヘッドの位置と方向に対応してそれぞれ用意されており、
   前記画像抽出手段は、前記移動検出手段の検出結果に対応するコース境界画像及び台車位置画像を、前記画像データ群から抽出し、
   前記投影手段は、前記画像抽出手段によって抽出されたコース境界画像及び台車位置画像を、前記車両のドライバが見ることができるように投影する、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の車両シミュレーション装置。
4. 前記車両が、前記コース境界画像によって示されるコース境界を逸脱したかどうかを判定する逸脱判定手段，
   該逸脱判定手段によってコース逸脱と判定されたときに、その旨の警告を行う警告手段，
   を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の車両シミュレーション装置。
5. 前記車両がけん引のヘッドのときは、前記逸脱判定手段は、該ヘッド及び台車が、前記コース境界画像によって示されるコース境界を逸脱したかどうかを判定することを特徴とする請求項４記載の車両シミュレーション装置。
6. 前記教習用コースが方向変換及び後退のときは、前記投影手段は、車両後方にコース境界画像を投影し、前記教習用コースが発進・停止，Ｓ型コース，もしくはクランクコースのときは、前記投影手段は、車両前方にコース境界画像を投影することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両シミュレーション装置。
7. 前記画像データ群の代わりに、車両の位置と方向に対応するコース境界画像を生成する画像生成手段を設けるとともに、該画像生成手段によって生成されたコース境界画像を前記投影手段が投影することを特徴とする請求項１又は２記載の車両シミュレーション装置。
8. 前記画像データ群の代わりに、前記ヘッドの位置と方向に対応するコース境界画像及び台車位置画像を生成する画像生成手段を設けるとともに、該画像生成手段によって生成されたコース境界画像及び台車位置画像を前記投影手段が投影することを特徴とする請求項３記載の車両シミュレーション装置。
9. 前記投影手段を前記車両に取り付けるとともに、投影する画像をドライバの方向に反射する反射体を、前記画像の投影面に設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の車両シミュレーション装置。

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