JP4312977B2 - 運転模擬装置及び画像表示制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、操作者の操作に応答して仮想空間内の移動体を移動させて運転を模擬する運転模擬装置及びその模擬運転装置における画像表示制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
運転教習所において実際に自動車を運転する代わりに運転模擬装置を用いて生徒に運転教習をすることが認められている。特に、運転教習の初期の段階や、危険が伴う教習においては有効であり、実際の運転教習とあわせて運転模擬装置が活用されている。
【０００３】
一方、自動車レースを行なうドライブゲームや、運転シミュレーションを行うゲームは、家庭用のゲーム装置としても、ゲームセンター等におけるアーケードゲーム装置としても、根強い人気があり、ゲーム装置として様々な運転模擬装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、運転教習用の装置や、ゲーム装置として、従来から様々な運転模擬装置が提案され、改良がはかられているが、当然のことではあるが実際の自動車等の運転と様々な点で異なることがあり、実際の運転に近づけるための更なる改良が求められている。
【０００５】
また、危険な状況を起こさせる等、実際の自動車等を使用した教習ではできないが、運転模擬装置であれば可能なことがあり、そのような運転模擬装置の特徴を生かした改良も求められている。
【０００６】
本発明の目的は、実際に自動車等を運転するように操作することができる運転模擬装置及びその模擬運転装置における画像表示制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、操作者が模擬運転席に座り運転を模擬する運転模擬装置であって、前記模擬運転席の前方に設けられた複数のモニタと、前記操作者が模擬運転の操作を行う操作手段と、前記操作手段の操作に応答して仮想空間内を移動する移動体の運転席から見た模擬運転画像を生成して前記複数のモニタに表示させる制御を行う画面表示制御手段とを有し、前記複数のモニタは、中央モニタと、前記中央モニタの左右対称に設けられた左側モニタ及び右側モニタとからなり、前記中央モニタと前記左側モニタ及び前記右側モニタのそれぞれの間に境界を設け、前記左側モニタ及び前記右側モニタの画面は、前記模擬運転席に座る操作者側に向くように前記中央モニタの画面に対して角度をつけた状態で配置されており、前記画像表示制御手段により生成される模擬運転画像は、前記複数のモニタに左右非対称に表示される画像であって、前記移動体の左右サイドミラー画像が含まれており、左サイドミラー画像の表示位置が前記左側モニタの画面に、右サイドミラー画像の表示位置が前記右側モニタの画面になるように構成された画像であり、前記左右サイドミラー画像は、一方のサイドミラー画像が他方のサイドミラー画像に対して大きくし、前記一方のサイドミラー画像は前記中央モニタに近い位置に、前記他方のサイドミラーは前記中央モニタから遠い位置に表示されるように構成された画像であり、前記画面表示制御手段により生成される模擬運転画像は、前記移動体のフロントピラーの画像を含んでおり、前記フロントピラーの画像が、前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタとの間の境界を挟んで前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタの画面に連続して構成された画像であることを特徴とする運転模擬装置によって達成される。
【００１１】
上述した運転模擬装置において、前記複数のモニタに表示されるサイドミラー画像を目視する前記操作者の身体の動きを検出する検出手段と、前記仮想空間において前記移動体が走行するコース上に目視確認箇所が複数箇所予め設定されており、前記検出手段からの検出信号に基づいて前記操作者が前記目視位置確認箇所にて前記サイドミラー画像を目視したか否かを判定する手段とを更に備えるようにしてもよい。
【００１２】
上記目的は、複数の操作者が各模擬運転席に座って運転を模擬する複数の運転模擬装置と、前記複数の運転模擬装置をコントロールする制御装置とが通信可能に接続されてなる運転模擬システムであって、前記模擬運転装置は、前記模擬運転席の前方に設けられた複数のモニタと、前記操作者が模擬運転の操作を行う操作手段と、前記操作手段の操作に応答して仮想空間内を移動する移動体の運転席から見た模擬運転画像を生成して前記複数のモニタに表示させる制御を行う画面表示制御手段とを有し、前記複数のモニタは、中央モニタと、前記中央モニタの左右に設けられた左側モニタ及び右側モニタとからなり、前記中央モニタと前記左側モニタ及び前記右側モニタのそれぞれの間に境界を設け、前記左側モニタ及び前記右側モニタの画面は、前記模擬運転席に座る操作者側に向くように前記中央モニタの画面に対して角度をつけた状態で配置されており、前記画像表示制御手段により生成される模擬運転画像は、前記複数のモニタに左右非対称に表示される画像であって、前記移動体の左右サイドミラー画像が含まれており、左サイドミラー画像の表示位置が前記左側モニタの画面に、右サイドミラー画像の表示位置が前記右側モニタの画面になるように構成された画像であり、前記左右サイドミラー画像は、一方のサイドミラー画像が他方のサイドミラー画像に対して大きくし、前記一方のサイドミラー画像は前記中央モニタに近い位置に、前記他方のサイドミラーは前記中央モニタから遠い位置に表示されるように構成された画像であり、前記画面表示制御手段により生成される模擬運転画像は、前記移動体のフロントピラーの画像を含んでおり、前記フロントピラーの画像が、前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタとの間の境界を挟んで前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタの画面に連続して構成された画像であり、前記複数のモニタに表示されるサイドミラー画像を目視する前記操作者の身体の動きを検出する検出手段と、前記仮想空間において前記移動体が走行するコース上に目視確認箇所が複数箇所予め設定されており、前記検出手段からの検出信号に基づいて前記操作者が前記目視位置確認箇所にて前記サイドミラー画像を目視したか否かを判定する手段とを更に備え、前記制御装置は、前記各運転模擬装置から操作信号を受け取ったコンピュータによって生成される、前記複数の運転模擬装置における各操作者の操作状態を示す画像と、前記仮想空間において前記移動体が走行するコースの画像を表示する管理モニタを備えたことを特徴とする運転模擬システムによって達成される。
【００１３】
上記目的は、操作者が座る模擬運転席と、操作者が模擬運転の操作を行う操作手段と、前記模擬運転席の前方に設けられ、中央モニタと、前記中央モニタの左右対称に設けられた左側モニタ及び右側モニタとからなり、前記中央モニタと前記左側モニタ及び前記右側モニタのそれぞれの間に境界を設け、前記左側モニタ及び前記右側モニタの画面は、前記模擬運転席に座る操作者側に向くように前記中央モニタの画面に対して角度をつけた状態で配置されてなる複数のモニタと、前記操作手段の操作に応答して仮想空間内を移動する移動体の運転席から見た模擬運転画像を生成して前記複数のモニタに表示させる制御を行う画面表示制御手段とを有する模擬運転装置における画像表示制御方法であって、前記画像表示制御手段は、前記複数のモニタに左右非対称に表示される画像であって、前記移動体の左右サイドミラー画像が含まれており、左サイドミラー画像の表示位置が前記左側モニタの画面に、右サイドミラー画像の表示位置が前記右側モニタの画面になるように構成された模擬運転画像を生成して前記複数のモニタに表示し、前記左右サイドミラー画像は、一方のサイドミラー画像が他方のサイドミラー画像に対して大きくし、前記一方のサイドミラー画像は前記中央モニタに近い位置に、前記他方のサイドミラーは前記中央モニタから遠い位置に表示されるように構成された画像であり、前記画面表示制御手段により生成される模擬運転画像は、前記移動体のフロントピラーの画像を含んでおり、前記フロントピラーの画像が、前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタとの間の境界を挟んで前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタの画面に連続して構成された画像であることを特徴とする画像表示制御方法によって達成される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
［一実施形態］
本発明の一実施形態によう運転模擬システムを図１乃至図６を参照しながら説明する。図１は本実施形態の運転模擬システム全体の構成を示すブロック図であり、図２は本実施形態の運転模擬システムにおける運転模擬装置の構成を示すブロック図であり、図３は本実施形態の運転模擬システムにおける運転模擬装置を外観を示す斜視図であり、図４は本実施形態の運転模擬システムにおける運転模擬装置で表示する運転画面を示す図であり、図５は本実施形態の運転模擬システムにおける制御装置で表示する管理画面を示す図であり、図６は本実施形態の運転模擬システムにおいて用いる運転コースを示すマップである。
【００２５】
（運転模擬システム）
本実施形態の運転模擬システムは、図１に示すように、１台の制御装置１０により５台の運転模擬装置２０をコントロールする。１人の教官が制御装置１０により、５台の運転模擬装置２０を使用する５人の生徒の運転模擬教習を行なうことができる。なお、１台の制御装置１０で制御する運転模擬装置２０の台数は５台より多くてもよいし、５台よりも少なくてもよい。また、１台の制御装置１０で１台の運転模擬装置２０を制御するようにしてもよく、制御装置１０と運転模擬装置２０をひとつの筐体により構成してもよい。
【００２６】
制御装置１０には、各種制御を行なうパーソナルコンピュータ１１が設けられ、パーソナルコンピュータ１１には各種教習用画面を表示するためのモニタ１２、各種入力を行なうためのマウス１３及びキーボード１４、各種印刷を行なうためのプリンタ１５が設けられている。パーソナルコンピュータ１１には必要に応じて無停電電源装置１６が設けられている。制御装置１０のパーソナルコンピュータ１１はハブ１７を介して５台の運転模擬装置２０にＬＡＮ接続されている。
【００２７】
（運転模擬装置）
模擬運転装置は、教習生等の操作者の操作に応答して運転コース等の仮想空間内の移動体を移動させて運転を模擬するものである。
【００２８】
図２に示すように、運転模擬装置２０には３つの左側モニタ２１、中央モニタ２２、右側モニタ２３が設けられている。これら左側モニタ２１、中央モニタ２２、右側モニタ２３によりひとつの模擬運転画像を表示している。左側モニタ２１と中央モニタ２２と右側モニタ２３とモニタ３つ分のデータ量からなる運転模擬画像データを分割し、それぞれのモニタに割当てられた模擬運転画像データに応じた画像をそれぞれのモニタに表示している。
【００２９】
これら左側モニタ２１、中央モニタ２２、右側モニタ２３に対して、それぞれゲーム制御部主基板２５、２６、２７が設けられている。これらゲーム制御部主基板２５、２６、２７のうち、中央モニタ２２に接続されたゲーム制御部主基板２６が、中央モニタ２２の画面表示制御と共に、運転模擬装置２０全体の制御を行ない、ゲーム制御部主基板２５は主に左側モニタ２１の画面表示制御を行ない、ゲーム制御部主基板２７は主に右側モニタ２３の画面表示制御を行なう。
【００３０】
運転模擬装置２０には、運転音、効果音、低音振動等を発するためにスピーカ２８とウーファ２９が設けられている。スピーカ２８はステレオアンプ３０により駆動され、ウーファ２９はバスアンプ３１により駆動される。ステレオアンプ３０はゲーム制御部主基板２６に接続され、バスアンプ３１はステレオアンプ３０に接続されている。
【００３１】
運転模擬装置２０には、制御装置１０に接続するためのシリアル／ＬＡＮ接続部３２が設けられている。シリアル／ＬＡＮ接続部３２はゲーム制御部主基板２６に接続されている。また、運転模擬装置２０にはＡＣ電源３４が設けられ、ゲーム制御部主基板２５、２６、２７等に電力を供給する。
【００３２】
運転模擬装置２０全体の制御を行なうゲーム制御部主基板２５には、各種モータを駆動するためのモータ駆動基板３６と、各種入出力装置を制御するためのゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板３８とが設けられている。
【００３３】
ハンドルユニット４０にはＡＣサーボモータ付きステアリングホイール４１とホーン４２が設けられている。ＡＣサーボモータ付きステアリングホイール４１にはモータ駆動基板３６に接続され、ホーン４２はゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板３８に接続されている。
【００３４】
シートベルトスイッチ４３は、ゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板３８に接続されている。シートベルトスイッチ４３により、シートベルト（図示せず）が装着されたか否かが検出される。
【００３５】
アクセル・ブレーキユニット４４にはアクセルペダル４５とブレーキペダル４６とＡＢＳユニット４７とが設けられている。これらアクセルペダル４５とブレーキペダル４６とＡＢＳユニット４７とはゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板３８に接続されている。
【００３６】
ＡＢＳユニット４７は、ブレーキペダル４６の下に取り付けられる。ＡＢＳユニット４７によりブレーキペダル４６を振動させる。例えば、ブレーキの踏み込みに対する時間と、各タイヤの回転を監視しておき、回転が止まるとＡＢＳユニット４７を作動させ、ブレーキペダル４６を振動させる。
【００３７】
クラッチペダル４８、ハンドブレーキ４９、チェンジレバー５０、イグニッションキー５１はゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板３８に接続されている。
【００３８】
ハンドルユニット４０、アクセル・ブレーキユニット４４、クラッチペダル４８、ハンドブレーキ４９、チェンジレバー５０、イグニッションキー５１等は実際の自動車に用いられているものを使用し、操作者の操作がアナログ信号として入力される。
【００３９】
ウインカ、ライト、ハイビーム、ウオッシャをオンオフするためのコンビネーションスイッチ５２はゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板３８に接続されている。
【００４０】
コンビネーションメータユニット５４には、スピードメータとタコメータとを含むアナログメータ５５と、チェンジレバーとウインカーとオーバドライブとハイビームとハンドブレーキとの状態を表示するランプ５６とが設けられている。アナログメータ５５はメータ駆動基板５７を介してゲーム制御Ｉ／Ｏ基板３８に接続されている。ランプ５６はゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板３８に接続されている。
【００４１】
スピードメータ、タコメータは、ゲーム制御部主基板２６からシリアルにて指令を送り、パルス発生基板にて制御する。
【００４２】
操作者の動きを検出するためにカメラ５８が設けられ、カメラ５８はルックセンサシステム５９に接続され、ルックセンサシステム５８はゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板３８に接続されている。
【００４３】
（運転模擬装置）
図３に示すように、運転模擬装置２０は実際の乗用車の運転席を模した筐体で構成されている。座席６２の左側には、ハンドブレーキ４９とチェンジレバー５０とが設けられている。座席６２の前部にはハンドルユニット４０が設けられ、ハンドルユニット４０の左側部にはコンビネーションスイッチ５２が設けられ、右側部にはイグニッションキー５１（図示せず）が設けられている。
【００４４】
座席６２の前面にはコンビネーションメータユニット５４が設けられている。座席６２の前方下部には、図３に示していないが、アクセル・ブレーキユニット４４とクラッチペダル４８が設けられている。
【００４５】
運転模擬装置２０の正面には、３つの左側モニタ２１、中央モニタ２２、右側モニタ２３が設けられている。左側モニタ２１の画面と右側モニタ２３画面は中央モニタの画面に対して角度をつけた状態、すなわち、座席６２に座ったプレイヤ側に向いた状態で構成されているので、座席６２に座ったプレイヤから見ると、右側モニタ２３と左側モニタ２１の画面が内側に向いた状態となり、３つの左側モニタ２１、中央モニタ２２、右側モニタ２３のにより、実際の自動車の運転席に座った運転手から見える風景をリアルに表示することができる。
【００４６】
中央モニタ２２の上部には運転手の挙動を検出するためのカメラ５８が設けられている。
【００４７】
図４は運転席前方の風景をモニタに表示した状態を示す図である。図４（ａ）は本実施形態の表示状態を示し、図４（ｂ）は従来の表示状態を示している。
【００４８】
本実施形態では、図４（ａ）に示すように、３つの左側モニタ２１と中央モニタ２２と右側モニタ２３により正面窓及び左右の窓から見た運転手前方の風景を表示する。
【００４９】
３つの左側モニタ２１と中央モニタ２２と右側モニタ２３をできるだけ近接させて、その間の境界が違和感ないようにしているが、境界を完全になくすことは不可能である。そこで、本実施形態では、図４（ａ）に示すように、中央モニタ２２と右側モニタ２３の境の位置を、実際の自動車でピラー（天井をささえている柱）と呼ばれている部分に対応させて画面を構成している。運転模擬装置２０の筐体構成もその境の位置がピラーの位置と見立てて座席６２の位置、ハンドルユニット４０の位置等を構成している。
【００５０】
更に、図４（ａ）に示すように、中央モニタ２２と右側モニタ２３の境界近傍に、フロントピラーの画像７０を２つのモニタ２２、２３にまたがって連続するかのように表示し、モニタ間の境界の違和感をなくしている。実際の車において、フロントピラーとは、車の屋根部（天井）を支える柱であり、フロントガラスを保持する役目もしている。なお、屋根部（天井）がない車の場合には、フロントピラーに相当するものが設けられている。
【００５１】
また、右ハンドルの自動車に実際に乗った場合、右側のサイドミラーは運転座席に近く、左側のサイドミラーは運転席から遠い。したがって、３つの左側モニタ２１と中央モニタ２２と右側モニタ２３により運転手前方の風景を表示する場合、右ハンドルの乗用車では運転席が右側にあるので、図４（ａ）に示すように、実際に右側の運転席から見えるように左右非対称に窓枠等を表示するようにしている。
【００５２】
運転教習の場合には、バックミラーやサイドミラーの確認動作が重要である。本実施形態では、図４（ａ）に示すように、バックミラー画像７２は中央モニタ２２の中央に表示するのではなく、中央モニタ２２の左側に表示している。右側のサイドミラー画像７４は右側モニタ２３に表示し、左側のサイドミラー画像７６は左側モニタ２１に表示するが、従来の運転模擬装置のように左右対称に表示するのではなく、右側のサイドミラー画像７４は相対的に大きく、左側のサイドミラー画像７６は相対的に小さく表示する。その表示位置も運転席から見える実際の位置に合わせている。
【００５３】
特に、左側のサイドミラー画像７６の画面上の表示位置は、図４（ａ）に示すように、左側モニタ２１の左寄りに表示したほうが好ましい。左側モニタ２１は内側に向けて取り付けられているので、模擬運転している操作者が左側のサイドミラー画像７６を見る場合、首を横に向けて見ることになるので、実際に自動車に乗ってサイドミラーを見る場合と同じ感覚で見ることができる。
【００５４】
これに対し、従来の運転模擬装置では、図４（ｂ）に示すように、左右のサイドミラー画像７４、７６を左右対称に同じ大きさで表示しているので、首を動かすことなくサイドミラーを見ることが可能である。このため、実際の自動車の運転感覚とは異なり効果的な運転教習を行うことができなかったが、本実施形態によれば、そのような不具合を解消することができる。
【００５５】
運転教習ではバックミラーやサイドミラーの確認動作を教えることが重要である。本実施形態では、カメラ５８とルックセンサシステム５９により、教習生が自動車を操作するために行う動作以外の身体の動きを検出する。自動車を操作するための行う動作とは、例えば、アクセル、ハンドル、ブレーキ等を操作するときの動作であり、それ以外の身体の動きとは、例えば、バックミラーやサイドミラーの確認のための身体の動き、人間又は対向車が飛び出してこないか目視で確認するための身体の動き、等である。
【００５６】
そのような身体の動きを検出するためには、カメラ５８により教習生を常に映しておき、ルックセンサシステム５９により教習生の視線の動きを検出する。顔を向きを検出して間接的に視線の動きを検出してもよいし、視線の動きを直接検出してもよい。例えば、移動前の顔のデータを基にして移動中や移動後のデータの変化量を見て顔の動きを検出する。それらの動きから教習生がバックミラーやサイドミラーの確認動作をしたか否か、人間又は対向車が飛び出してこないか目視で確認したか否かを判定する。
【００５７】
本実施形態では、一台のカメラ５８により教習生の頭の動きや視線の動きを検出したが、複数台のカメラにより検出するようにしてもよい。
【００５８】
（管理画面）
図５に制御装置１０のモニタ１２に表示する管理画面を示す。本実施形態の運転模擬システムは制御装置１０により５台の運転模擬装置２０をコントロールする。図５は、運転模擬装置２０をコントロールするための管理画面８０である。管理画面８０の左上部には教習用の運転コース８１を表示する。運転コース８１の右側には、運転教習を開始するためのスタートボタン８２と停止するためのストップボタン８３とを表示する。
【００５９】
管理画面８０の下部に、５台の運転模擬装置２０に対応する５つの指示画面８４を表示する。指示画面８４の上部に、ハンドルの操作状態８５と、アクセルの操作状態８６と、ブレーキの操作状態８７とを表示する。指示画面８４の中央部に、個別の運転模擬装置２０の動作を停止するためのストップボタン８８と、運転した状態のリプレイ表示を指示するためのリプレイボタン８９を表示する。指示画面８４の下部に、運転コース８１の指示等に用いる数字ボタン９０を表示する。
【００６０】
教官がストップボタン８３を押すと、押された運転模擬装置２０で操作している操作者の操作ができないように各部分が制御され、画面上の移動体等も静止状態になる。
【００６１】
教官がリプレイボタン８９を押すと運転した状態のリプレイが表示される。例えば、コースがスタートからゴールまでｎフレームあったとすると、各フレームにおける操作状態、例えば、アクセル踏込み角、ブレーキ踏込み角、ハンドル操舵角等をメモリに記憶しておく。リプレイするときは、その記憶した操作状態の値に基づいて画面上の移動体の位置を所定の演算式によりコース上の位置を割り出し、これを必要なフレーム分だけ行い、必要な箇所のリプレイ画像を表示する。
【００６２】
なお、全てのフレームについて演算してリプレイしてもよいが、迅速にリプレイするために、演算するフレームを少なくしてもよい。例えば、１フレームから２０フレームまでをリプレイする場合には、１、５、１０、１５，２０フレームを基にして演算し、それらの間のフレームは連続するように補間するようにする。
【００６３】
また、教官がリプレイボタン８９を押す前に、どの部分のリプレイをするかを番号キーで指示するようにしてもよい。例えば、コース上に事故や目視確認ミスが想定される個所を複数箇所予め設定しておき、その箇所に番号を割り振っておき、それを指定するようにしてもよい。
【００６４】
教官による指示はマウス１３やキーボード１４により行ってもよいし、モニタ１２にタッチパネル（図示せず）を設けて、モニタ１２にタッチすることにより行ってもよい。
【００６５】
指示画面８４中央部のハンドルの操作状態８５は、ハンドルのセンターをバーの中央とし、プレイヤのハンドルの切れ角にあわせてバーが左右に動く。アクセルの操作状態８６は、アクセルを踏んでいない状態が一番左、最大に踏んだときが一番右になり、プレイヤのアクセルの踏み角にあわせてバーが左右に動く。
ブレーキの操作状態８７は、ブレーキを踏んでいない状態が一番左、最大に踏んだときが一番右になり、プレイヤのブレーキの踏み角にあわせてバーが左右に動く。
【００６６】
（運転模擬教習）
本実施形態の運転模擬システムによる運転模擬教習の実例について説明する。運転模擬教習では、図６に示すような運転コースを設定して行う。
【００６７】
運転模擬教習には、運転の初心者に対して実車による教習の前に行う初心者教習の他に、実車で教習することが危険であったり、実車による教習が困難であったりすることを教習する普通教習とがある。
【００６８】
普通教習には、危険予測教習や、地域特性教習、高速道路教習、急ブレーキ・急カーブ教習等がある。
【００６９】
危険予測教習は、一般道路や、踏切の通過、坂道、カーブなど見通しの悪い場所で起こりえる危険を予測して運転を行う。設定されたコース上に実際起こりえる危険な状況を作り出し、その際教習生の操作状況、目視確認などのパラメータを参考に、危険性と回避方法を体験する。
【００７０】
地域特性教習は、危険予測のコース、場面を用い降雨時・降雪時・夜間・霧・悪路など異なった状況を再現し、ここの状況下での運転特性の変化を体験する。その際、危険予測教習のときと同様、教習生の操作状況、目視確認などのパラメータを参考に、危険性と回避方法を体験する。また、路面状況・タイヤの種類・ＡＢＳの有無など細かい設定による違いも体験可能である。
【００７１】
高速道路教習は、例えば、全長１５ｋｍの走行コースを用意し、高速走行に必要な技能の内容に沿って場面を設定する。降雨時・霧・悪路など異なった状況を再現し、ここの状況下での運転特性の変化を体験する。その際、危険予測教習のときと同様、教習生の操作状況、目視確認などのパラメータを参考に、危険性と回避方法を体験する。
【００７２】
急ブレーキ・急カーブ教習は、急ブレーキの体験、カーブの走行体験を行う。また、市街地で実際に起こりえる場面での緊急制動や危険回避についての教習を行う。その際、路面状況・タイヤの種類・ＡＢＳの有無など細かい設定による違いも体験可能である。
【００７３】
操作者にＡＢＳの機能を体感させるための手段として、ブレーキペダル４６の裏面に振動装置、例えば、ベースシェイカと呼ばれる装置（図示せず）を設ける。ベースシェイカにアンプを取り付けることで所望の振動を与えることができる。運転状況や路面状況に応じた振動をブレーキペダル４６に与えるように制御すれば、実際の感覚に近い感覚をプレイヤに与えることができる。
【００７４】
なお、ブレーキペダル４６に直接設けなくても、間接的に振動が伝わる位置に振動装置を設けてもよい。
【００７５】
図６に示す運転コースでは各所に場面１〜場面１６の様々な教習場面が組み込まれている。運転コースの右上の駐車場からスタートし、所定の教習場面を通過して、ゴールの駐車場に到達する。
【００７６】
例えば、場面１は駐車場からの合流を教習する注意場面である。場面２は交差点左折時における原付の巻き込み事故の危険性を教習する危険場面である。左側のサイドミラーの確認動作がルックセンサシステム５９により検出できない場合には原付の巻き込み事故を起こさせる。場面３は対向車線に停車したバスの側方を通過する教習する危険場面である。その他に、図６に示すように各所に危険場面を組み込んでおく。
【００７７】
各場面での具体的な危険の検出条件としては、例えば、その場面への進入速度、事故車との位置関係、目視確認の有無等に基づいて定める。
【００７８】
（リプレイ）
本実施形態の運転模擬システムでは生徒が運転した運転状態をリプレイすることが可能である。教官が指示することにより、運転した生徒のみの運転模擬装置２０又は一緒に教習を受けている生徒全員の運転模擬装置２０にリプレイ画面を表示する。
【００７９】
教師は、制御装置１０の管理画面８０において、数字ボタン９０により運転コース８１中のリプレイ場面を指示し、リプレイボタン８９によりリプレイを指示する。
【００８０】
リプレイする態様としては、教習生が運転した状態をそのまま再生するだけでなく、他の視点から見た画像をリプレイすることも可能である。例えば、他の視点として、教習生が運転した自動車とは別個の移動体からの視点での画像をリプレイしてもよい。別個の移動体としては、例えば、別個の自動車や、歩行者、電車、ヘリコプター等でもよい。また、別個の自動車としては、教習生の自動車に対向する自動車、教習生の自動車と衝突した自動車、教習生の自動車に後続する自動車、教習生の自動車と衝突した自動車に後続する自動車でもよい。別個の移動体は、教習生が運転した際に表示される模擬運転画像中に表示されている移動体であることが望ましい。リプレイ時には、その表示されていた別個の移動体に設定された視点、例えば、運転席やコックピットの視点、俯瞰する視点から見た画像を表示する。
【００８１】
また、他の視点として、教習生の自動車を上方から見た視点での画像でもよいし、教習生の自動車を斜め後方から見た視点でもよい。
【００８２】
リプレイ画面を表示することにより、操作者は、自分が操作した運転状態を相手の立場に立ってみることができるので、自分の運転テクニックが乏しいことや注意力に欠けていることなど確認することができる。特に、他の視点に変えることにより、運転操作した模擬運転画像における操作者が操作する移動体の進行方向と、リプレイ中の模擬運転画像における操作者が操作した移動体の進行方向が異なるように表示される場合もあり、操作者が操作する移動体を客観的にみることができる。
【００８３】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００８４】
例えば、上記実施形態では、右ハンドルの乗用車の模擬運転について本発明を適用したが、左ハンドルの乗用車の模擬運転についても本発明を適用可能である。その場合には、図３の運転模擬装置の形状も左ハンドルとなり、図４（ｂ）の運転画面も左側の座席から見た画面となる。
【００８５】
また、上記実施形態では、乗用車の模擬運転に本発明を適用したが、乗用車に限らず、トラック、二輪車、電車、飛行機等のあらゆる移動体の模擬運転にも適用できる。
【００８６】
また、上記実施形態では、運転教習に本発明を適用したが、自動車レースを行なうドライブゲームや、運転シミュレーションを行うゲームにも本発明を適用できる。
【００８７】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、模擬運転において実際に自動車等を運転するように操作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による運転模擬システム全体の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による運転模擬システムにおける運転模擬装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による運転模擬システムにおける運転模擬装置を外観を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による運転模擬システムにおける運転模擬装置で表示する運転画面を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による運転模擬システムにおける制御装置で表示する管理画面を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による運転模擬システムにおいて用いる運転コースを示すマップである。
【符号の説明】
１０…制御装置
１１…パーソナルコンピュータ
１２…モニタ
１３…マウス
１４…キーボード
１５…プリンタ
１６…無停電電源装置
１７…ハブ
２０…運転模擬装置
２１…左側モニタ
２２…中央モニタ
２３…右側モニタ
２５、２６、２７…ゲーム制御部主基板
２８…スピーカ
２９…ウーファ
３０…ステレオアンプ
３１…バスアンプ
３２…シリアル／ＬＡＮ接続部
３４…ＡＣ電源
３６…モータ駆動基板
３８…ゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板
４０…ハンドルユニット
４１…ＡＣサーボモータ付きステアリングホイール
４２…ホーン
４３…シートベルトスイッチ
４４…アクセル・ブレーキユニット
４５…アクセルペダル
４６…ブレーキペダル
４７…ＡＢＳユニット
４８…クラッチペダル
４９…ハンドブレーキ
５０…チェンジレバー
５１…イグニッションキー
５２…コンビネーションスイッチ
５４…コンビネーションメータユニット
５５…アナログメータ
５６…ランプ
５８…カメラ
５９…ルックセンサシステム
６２…座席
７０…フレーム画像
７２…バックミラー画像
７４…右側のサイドミラー画像
７６…左側のサイドミラー画像
８０…管理画面
８１…運転コース
８２…スタートボタン
８３…ストップボタン
８４…指示画面
８５…ハンドルの操作状態
８６…アクセルの操作状態
８７…ブレーキの操作状態
８８…ストップボタン
８９…リプレイボタン
９０…数字ボタン
【発明が属する技術分野】
本発明は、操作者の操作に応答して仮想空間内の移動体を移動させて運転を模擬する運転模擬装置及びその模擬運転装置における画像表示制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
運転教習所において実際に自動車を運転する代わりに運転模擬装置を用いて生徒に運転教習をすることが認められている。特に、運転教習の初期の段階や、危険が伴う教習においては有効であり、実際の運転教習とあわせて運転模擬装置が活用されている。
【０００３】
一方、自動車レースを行なうドライブゲームや、運転シミュレーションを行うゲームは、家庭用のゲーム装置としても、ゲームセンター等におけるアーケードゲーム装置としても、根強い人気があり、ゲーム装置として様々な運転模擬装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、運転教習用の装置や、ゲーム装置として、従来から様々な運転模擬装置が提案され、改良がはかられているが、当然のことではあるが実際の自動車等の運転と様々な点で異なることがあり、実際の運転に近づけるための更なる改良が求められている。
【０００５】
また、危険な状況を起こさせる等、実際の自動車等を使用した教習ではできないが、運転模擬装置であれば可能なことがあり、そのような運転模擬装置の特徴を生かした改良も求められている。
【０００６】
本発明の目的は、実際に自動車等を運転するように操作することができる運転模擬装置及びその模擬運転装置における画像表示制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、操作者が模擬運転席に座り運転を模擬する運転模擬装置であって、前記模擬運転席の前方に設けられた複数のモニタと、前記操作者が模擬運転の操作を行う操作手段と、前記操作手段の操作に応答して仮想空間内を移動する移動体の運転席から見た模擬運転画像を生成して前記複数のモニタに表示させる制御を行う画面表示制御手段とを有し、前記複数のモニタは、中央モニタと、前記中央モニタの左右対称に設けられた左側モニタ及び右側モニタとからなり、前記中央モニタと前記左側モニタ及び前記右側モニタのそれぞれの間に境界を設け、前記左側モニタ及び前記右側モニタの画面は、前記模擬運転席に座る操作者側に向くように前記中央モニタの画面に対して角度をつけた状態で配置されており、前記画像表示制御手段により生成される模擬運転画像は、前記複数のモニタに左右非対称に表示される画像であって、前記移動体の左右サイドミラー画像が含まれており、左サイドミラー画像の表示位置が前記左側モニタの画面に、右サイドミラー画像の表示位置が前記右側モニタの画面になるように構成された画像であり、前記左右サイドミラー画像は、一方のサイドミラー画像が他方のサイドミラー画像に対して大きくし、前記一方のサイドミラー画像は前記中央モニタに近い位置に、前記他方のサイドミラーは前記中央モニタから遠い位置に表示されるように構成された画像であり、前記画面表示制御手段により生成される模擬運転画像は、前記移動体のフロントピラーの画像を含んでおり、前記フロントピラーの画像が、前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタとの間の境界を挟んで前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタの画面に連続して構成された画像であることを特徴とする運転模擬装置によって達成される。
【００１１】
上述した運転模擬装置において、前記複数のモニタに表示されるサイドミラー画像を目視する前記操作者の身体の動きを検出する検出手段と、前記仮想空間において前記移動体が走行するコース上に目視確認箇所が複数箇所予め設定されており、前記検出手段からの検出信号に基づいて前記操作者が前記目視位置確認箇所にて前記サイドミラー画像を目視したか否かを判定する手段とを更に備えるようにしてもよい。
【００１２】
上記目的は、複数の操作者が各模擬運転席に座って運転を模擬する複数の運転模擬装置と、前記複数の運転模擬装置をコントロールする制御装置とが通信可能に接続されてなる運転模擬システムであって、前記模擬運転装置は、前記模擬運転席の前方に設けられた複数のモニタと、前記操作者が模擬運転の操作を行う操作手段と、前記操作手段の操作に応答して仮想空間内を移動する移動体の運転席から見た模擬運転画像を生成して前記複数のモニタに表示させる制御を行う画面表示制御手段とを有し、前記複数のモニタは、中央モニタと、前記中央モニタの左右に設けられた左側モニタ及び右側モニタとからなり、前記中央モニタと前記左側モニタ及び前記右側モニタのそれぞれの間に境界を設け、前記左側モニタ及び前記右側モニタの画面は、前記模擬運転席に座る操作者側に向くように前記中央モニタの画面に対して角度をつけた状態で配置されており、前記画像表示制御手段により生成される模擬運転画像は、前記複数のモニタに左右非対称に表示される画像であって、前記移動体の左右サイドミラー画像が含まれており、左サイドミラー画像の表示位置が前記左側モニタの画面に、右サイドミラー画像の表示位置が前記右側モニタの画面になるように構成された画像であり、前記左右サイドミラー画像は、一方のサイドミラー画像が他方のサイドミラー画像に対して大きくし、前記一方のサイドミラー画像は前記中央モニタに近い位置に、前記他方のサイドミラーは前記中央モニタから遠い位置に表示されるように構成された画像であり、前記画面表示制御手段により生成される模擬運転画像は、前記移動体のフロントピラーの画像を含んでおり、前記フロントピラーの画像が、前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタとの間の境界を挟んで前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタの画面に連続して構成された画像であり、前記複数のモニタに表示されるサイドミラー画像を目視する前記操作者の身体の動きを検出する検出手段と、前記仮想空間において前記移動体が走行するコース上に目視確認箇所が複数箇所予め設定されており、前記検出手段からの検出信号に基づいて前記操作者が前記目視位置確認箇所にて前記サイドミラー画像を目視したか否かを判定する手段とを更に備え、前記制御装置は、前記各運転模擬装置から操作信号を受け取ったコンピュータによって生成される、前記複数の運転模擬装置における各操作者の操作状態を示す画像と、前記仮想空間において前記移動体が走行するコースの画像を表示する管理モニタを備えたことを特徴とする運転模擬システムによって達成される。
【００１３】
上記目的は、操作者が座る模擬運転席と、操作者が模擬運転の操作を行う操作手段と、前記模擬運転席の前方に設けられ、中央モニタと、前記中央モニタの左右対称に設けられた左側モニタ及び右側モニタとからなり、前記中央モニタと前記左側モニタ及び前記右側モニタのそれぞれの間に境界を設け、前記左側モニタ及び前記右側モニタの画面は、前記模擬運転席に座る操作者側に向くように前記中央モニタの画面に対して角度をつけた状態で配置されてなる複数のモニタと、前記操作手段の操作に応答して仮想空間内を移動する移動体の運転席から見た模擬運転画像を生成して前記複数のモニタに表示させる制御を行う画面表示制御手段とを有する模擬運転装置における画像表示制御方法であって、前記画像表示制御手段は、前記複数のモニタに左右非対称に表示される画像であって、前記移動体の左右サイドミラー画像が含まれており、左サイドミラー画像の表示位置が前記左側モニタの画面に、右サイドミラー画像の表示位置が前記右側モニタの画面になるように構成された模擬運転画像を生成して前記複数のモニタに表示し、前記左右サイドミラー画像は、一方のサイドミラー画像が他方のサイドミラー画像に対して大きくし、前記一方のサイドミラー画像は前記中央モニタに近い位置に、前記他方のサイドミラーは前記中央モニタから遠い位置に表示されるように構成された画像であり、前記画面表示制御手段により生成される模擬運転画像は、前記移動体のフロントピラーの画像を含んでおり、前記フロントピラーの画像が、前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタとの間の境界を挟んで前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタの画面に連続して構成された画像であることを特徴とする画像表示制御方法によって達成される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
［一実施形態］
本発明の一実施形態によう運転模擬システムを図１乃至図６を参照しながら説明する。図１は本実施形態の運転模擬システム全体の構成を示すブロック図であり、図２は本実施形態の運転模擬システムにおける運転模擬装置の構成を示すブロック図であり、図３は本実施形態の運転模擬システムにおける運転模擬装置を外観を示す斜視図であり、図４は本実施形態の運転模擬システムにおける運転模擬装置で表示する運転画面を示す図であり、図５は本実施形態の運転模擬システムにおける制御装置で表示する管理画面を示す図であり、図６は本実施形態の運転模擬システムにおいて用いる運転コースを示すマップである。
【００２５】
（運転模擬システム）
本実施形態の運転模擬システムは、図１に示すように、１台の制御装置１０により５台の運転模擬装置２０をコントロールする。１人の教官が制御装置１０により、５台の運転模擬装置２０を使用する５人の生徒の運転模擬教習を行なうことができる。なお、１台の制御装置１０で制御する運転模擬装置２０の台数は５台より多くてもよいし、５台よりも少なくてもよい。また、１台の制御装置１０で１台の運転模擬装置２０を制御するようにしてもよく、制御装置１０と運転模擬装置２０をひとつの筐体により構成してもよい。
【００２６】
制御装置１０には、各種制御を行なうパーソナルコンピュータ１１が設けられ、パーソナルコンピュータ１１には各種教習用画面を表示するためのモニタ１２、各種入力を行なうためのマウス１３及びキーボード１４、各種印刷を行なうためのプリンタ１５が設けられている。パーソナルコンピュータ１１には必要に応じて無停電電源装置１６が設けられている。制御装置１０のパーソナルコンピュータ１１はハブ１７を介して５台の運転模擬装置２０にＬＡＮ接続されている。
【００２７】
（運転模擬装置）
模擬運転装置は、教習生等の操作者の操作に応答して運転コース等の仮想空間内の移動体を移動させて運転を模擬するものである。
【００２８】
図２に示すように、運転模擬装置２０には３つの左側モニタ２１、中央モニタ２２、右側モニタ２３が設けられている。これら左側モニタ２１、中央モニタ２２、右側モニタ２３によりひとつの模擬運転画像を表示している。左側モニタ２１と中央モニタ２２と右側モニタ２３とモニタ３つ分のデータ量からなる運転模擬画像データを分割し、それぞれのモニタに割当てられた模擬運転画像データに応じた画像をそれぞれのモニタに表示している。
【００２９】
これら左側モニタ２１、中央モニタ２２、右側モニタ２３に対して、それぞれゲーム制御部主基板２５、２６、２７が設けられている。これらゲーム制御部主基板２５、２６、２７のうち、中央モニタ２２に接続されたゲーム制御部主基板２６が、中央モニタ２２の画面表示制御と共に、運転模擬装置２０全体の制御を行ない、ゲーム制御部主基板２５は主に左側モニタ２１の画面表示制御を行ない、ゲーム制御部主基板２７は主に右側モニタ２３の画面表示制御を行なう。
【００３０】
運転模擬装置２０には、運転音、効果音、低音振動等を発するためにスピーカ２８とウーファ２９が設けられている。スピーカ２８はステレオアンプ３０により駆動され、ウーファ２９はバスアンプ３１により駆動される。ステレオアンプ３０はゲーム制御部主基板２６に接続され、バスアンプ３１はステレオアンプ３０に接続されている。
【００３１】
運転模擬装置２０には、制御装置１０に接続するためのシリアル／ＬＡＮ接続部３２が設けられている。シリアル／ＬＡＮ接続部３２はゲーム制御部主基板２６に接続されている。また、運転模擬装置２０にはＡＣ電源３４が設けられ、ゲーム制御部主基板２５、２６、２７等に電力を供給する。
【００３２】
運転模擬装置２０全体の制御を行なうゲーム制御部主基板２５には、各種モータを駆動するためのモータ駆動基板３６と、各種入出力装置を制御するためのゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板３８とが設けられている。
【００３３】
ハンドルユニット４０にはＡＣサーボモータ付きステアリングホイール４１とホーン４２が設けられている。ＡＣサーボモータ付きステアリングホイール４１にはモータ駆動基板３６に接続され、ホーン４２はゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板３８に接続されている。
【００３４】
シートベルトスイッチ４３は、ゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板３８に接続されている。シートベルトスイッチ４３により、シートベルト（図示せず）が装着されたか否かが検出される。
【００３５】
アクセル・ブレーキユニット４４にはアクセルペダル４５とブレーキペダル４６とＡＢＳユニット４７とが設けられている。これらアクセルペダル４５とブレーキペダル４６とＡＢＳユニット４７とはゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板３８に接続されている。
【００３６】
ＡＢＳユニット４７は、ブレーキペダル４６の下に取り付けられる。ＡＢＳユニット４７によりブレーキペダル４６を振動させる。例えば、ブレーキの踏み込みに対する時間と、各タイヤの回転を監視しておき、回転が止まるとＡＢＳユニット４７を作動させ、ブレーキペダル４６を振動させる。
【００３７】
クラッチペダル４８、ハンドブレーキ４９、チェンジレバー５０、イグニッションキー５１はゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板３８に接続されている。
【００３８】
ハンドルユニット４０、アクセル・ブレーキユニット４４、クラッチペダル４８、ハンドブレーキ４９、チェンジレバー５０、イグニッションキー５１等は実際の自動車に用いられているものを使用し、操作者の操作がアナログ信号として入力される。
【００３９】
ウインカ、ライト、ハイビーム、ウオッシャをオンオフするためのコンビネーションスイッチ５２はゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板３８に接続されている。
【００４０】
コンビネーションメータユニット５４には、スピードメータとタコメータとを含むアナログメータ５５と、チェンジレバーとウインカーとオーバドライブとハイビームとハンドブレーキとの状態を表示するランプ５６とが設けられている。アナログメータ５５はメータ駆動基板５７を介してゲーム制御Ｉ／Ｏ基板３８に接続されている。ランプ５６はゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板３８に接続されている。
【００４１】
スピードメータ、タコメータは、ゲーム制御部主基板２６からシリアルにて指令を送り、パルス発生基板にて制御する。
【００４２】
操作者の動きを検出するためにカメラ５８が設けられ、カメラ５８はルックセンサシステム５９に接続され、ルックセンサシステム５８はゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板３８に接続されている。
【００４３】
（運転模擬装置）
図３に示すように、運転模擬装置２０は実際の乗用車の運転席を模した筐体で構成されている。座席６２の左側には、ハンドブレーキ４９とチェンジレバー５０とが設けられている。座席６２の前部にはハンドルユニット４０が設けられ、ハンドルユニット４０の左側部にはコンビネーションスイッチ５２が設けられ、右側部にはイグニッションキー５１（図示せず）が設けられている。
【００４４】
座席６２の前面にはコンビネーションメータユニット５４が設けられている。座席６２の前方下部には、図３に示していないが、アクセル・ブレーキユニット４４とクラッチペダル４８が設けられている。
【００４５】
運転模擬装置２０の正面には、３つの左側モニタ２１、中央モニタ２２、右側モニタ２３が設けられている。左側モニタ２１の画面と右側モニタ２３画面は中央モニタの画面に対して角度をつけた状態、すなわち、座席６２に座ったプレイヤ側に向いた状態で構成されているので、座席６２に座ったプレイヤから見ると、右側モニタ２３と左側モニタ２１の画面が内側に向いた状態となり、３つの左側モニタ２１、中央モニタ２２、右側モニタ２３のにより、実際の自動車の運転席に座った運転手から見える風景をリアルに表示することができる。
【００４６】
中央モニタ２２の上部には運転手の挙動を検出するためのカメラ５８が設けられている。
【００４７】
図４は運転席前方の風景をモニタに表示した状態を示す図である。図４（ａ）は本実施形態の表示状態を示し、図４（ｂ）は従来の表示状態を示している。
【００４８】
本実施形態では、図４（ａ）に示すように、３つの左側モニタ２１と中央モニタ２２と右側モニタ２３により正面窓及び左右の窓から見た運転手前方の風景を表示する。
【００４９】
３つの左側モニタ２１と中央モニタ２２と右側モニタ２３をできるだけ近接させて、その間の境界が違和感ないようにしているが、境界を完全になくすことは不可能である。そこで、本実施形態では、図４（ａ）に示すように、中央モニタ２２と右側モニタ２３の境の位置を、実際の自動車でピラー（天井をささえている柱）と呼ばれている部分に対応させて画面を構成している。運転模擬装置２０の筐体構成もその境の位置がピラーの位置と見立てて座席６２の位置、ハンドルユニット４０の位置等を構成している。
【００５０】
更に、図４（ａ）に示すように、中央モニタ２２と右側モニタ２３の境界近傍に、フロントピラーの画像７０を２つのモニタ２２、２３にまたがって連続するかのように表示し、モニタ間の境界の違和感をなくしている。実際の車において、フロントピラーとは、車の屋根部（天井）を支える柱であり、フロントガラスを保持する役目もしている。なお、屋根部（天井）がない車の場合には、フロントピラーに相当するものが設けられている。
【００５１】
また、右ハンドルの自動車に実際に乗った場合、右側のサイドミラーは運転座席に近く、左側のサイドミラーは運転席から遠い。したがって、３つの左側モニタ２１と中央モニタ２２と右側モニタ２３により運転手前方の風景を表示する場合、右ハンドルの乗用車では運転席が右側にあるので、図４（ａ）に示すように、実際に右側の運転席から見えるように左右非対称に窓枠等を表示するようにしている。
【００５２】
運転教習の場合には、バックミラーやサイドミラーの確認動作が重要である。本実施形態では、図４（ａ）に示すように、バックミラー画像７２は中央モニタ２２の中央に表示するのではなく、中央モニタ２２の左側に表示している。右側のサイドミラー画像７４は右側モニタ２３に表示し、左側のサイドミラー画像７６は左側モニタ２１に表示するが、従来の運転模擬装置のように左右対称に表示するのではなく、右側のサイドミラー画像７４は相対的に大きく、左側のサイドミラー画像７６は相対的に小さく表示する。その表示位置も運転席から見える実際の位置に合わせている。
【００５３】
特に、左側のサイドミラー画像７６の画面上の表示位置は、図４（ａ）に示すように、左側モニタ２１の左寄りに表示したほうが好ましい。左側モニタ２１は内側に向けて取り付けられているので、模擬運転している操作者が左側のサイドミラー画像７６を見る場合、首を横に向けて見ることになるので、実際に自動車に乗ってサイドミラーを見る場合と同じ感覚で見ることができる。
【００５４】
これに対し、従来の運転模擬装置では、図４（ｂ）に示すように、左右のサイドミラー画像７４、７６を左右対称に同じ大きさで表示しているので、首を動かすことなくサイドミラーを見ることが可能である。このため、実際の自動車の運転感覚とは異なり効果的な運転教習を行うことができなかったが、本実施形態によれば、そのような不具合を解消することができる。
【００５５】
運転教習ではバックミラーやサイドミラーの確認動作を教えることが重要である。本実施形態では、カメラ５８とルックセンサシステム５９により、教習生が自動車を操作するために行う動作以外の身体の動きを検出する。自動車を操作するための行う動作とは、例えば、アクセル、ハンドル、ブレーキ等を操作するときの動作であり、それ以外の身体の動きとは、例えば、バックミラーやサイドミラーの確認のための身体の動き、人間又は対向車が飛び出してこないか目視で確認するための身体の動き、等である。
【００５６】
そのような身体の動きを検出するためには、カメラ５８により教習生を常に映しておき、ルックセンサシステム５９により教習生の視線の動きを検出する。顔を向きを検出して間接的に視線の動きを検出してもよいし、視線の動きを直接検出してもよい。例えば、移動前の顔のデータを基にして移動中や移動後のデータの変化量を見て顔の動きを検出する。それらの動きから教習生がバックミラーやサイドミラーの確認動作をしたか否か、人間又は対向車が飛び出してこないか目視で確認したか否かを判定する。
【００５７】
本実施形態では、一台のカメラ５８により教習生の頭の動きや視線の動きを検出したが、複数台のカメラにより検出するようにしてもよい。
【００５８】
（管理画面）
図５に制御装置１０のモニタ１２に表示する管理画面を示す。本実施形態の運転模擬システムは制御装置１０により５台の運転模擬装置２０をコントロールする。図５は、運転模擬装置２０をコントロールするための管理画面８０である。管理画面８０の左上部には教習用の運転コース８１を表示する。運転コース８１の右側には、運転教習を開始するためのスタートボタン８２と停止するためのストップボタン８３とを表示する。
【００５９】
管理画面８０の下部に、５台の運転模擬装置２０に対応する５つの指示画面８４を表示する。指示画面８４の上部に、ハンドルの操作状態８５と、アクセルの操作状態８６と、ブレーキの操作状態８７とを表示する。指示画面８４の中央部に、個別の運転模擬装置２０の動作を停止するためのストップボタン８８と、運転した状態のリプレイ表示を指示するためのリプレイボタン８９を表示する。指示画面８４の下部に、運転コース８１の指示等に用いる数字ボタン９０を表示する。
【００６０】
教官がストップボタン８３を押すと、押された運転模擬装置２０で操作している操作者の操作ができないように各部分が制御され、画面上の移動体等も静止状態になる。
【００６１】
教官がリプレイボタン８９を押すと運転した状態のリプレイが表示される。例えば、コースがスタートからゴールまでｎフレームあったとすると、各フレームにおける操作状態、例えば、アクセル踏込み角、ブレーキ踏込み角、ハンドル操舵角等をメモリに記憶しておく。リプレイするときは、その記憶した操作状態の値に基づいて画面上の移動体の位置を所定の演算式によりコース上の位置を割り出し、これを必要なフレーム分だけ行い、必要な箇所のリプレイ画像を表示する。
【００６２】
なお、全てのフレームについて演算してリプレイしてもよいが、迅速にリプレイするために、演算するフレームを少なくしてもよい。例えば、１フレームから２０フレームまでをリプレイする場合には、１、５、１０、１５，２０フレームを基にして演算し、それらの間のフレームは連続するように補間するようにする。
【００６３】
また、教官がリプレイボタン８９を押す前に、どの部分のリプレイをするかを番号キーで指示するようにしてもよい。例えば、コース上に事故や目視確認ミスが想定される個所を複数箇所予め設定しておき、その箇所に番号を割り振っておき、それを指定するようにしてもよい。
【００６４】
教官による指示はマウス１３やキーボード１４により行ってもよいし、モニタ１２にタッチパネル（図示せず）を設けて、モニタ１２にタッチすることにより行ってもよい。
【００６５】
指示画面８４中央部のハンドルの操作状態８５は、ハンドルのセンターをバーの中央とし、プレイヤのハンドルの切れ角にあわせてバーが左右に動く。アクセルの操作状態８６は、アクセルを踏んでいない状態が一番左、最大に踏んだときが一番右になり、プレイヤのアクセルの踏み角にあわせてバーが左右に動く。
ブレーキの操作状態８７は、ブレーキを踏んでいない状態が一番左、最大に踏んだときが一番右になり、プレイヤのブレーキの踏み角にあわせてバーが左右に動く。
【００６６】
（運転模擬教習）
本実施形態の運転模擬システムによる運転模擬教習の実例について説明する。運転模擬教習では、図６に示すような運転コースを設定して行う。
【００６７】
運転模擬教習には、運転の初心者に対して実車による教習の前に行う初心者教習の他に、実車で教習することが危険であったり、実車による教習が困難であったりすることを教習する普通教習とがある。
【００６８】
普通教習には、危険予測教習や、地域特性教習、高速道路教習、急ブレーキ・急カーブ教習等がある。
【００６９】
危険予測教習は、一般道路や、踏切の通過、坂道、カーブなど見通しの悪い場所で起こりえる危険を予測して運転を行う。設定されたコース上に実際起こりえる危険な状況を作り出し、その際教習生の操作状況、目視確認などのパラメータを参考に、危険性と回避方法を体験する。
【００７０】
地域特性教習は、危険予測のコース、場面を用い降雨時・降雪時・夜間・霧・悪路など異なった状況を再現し、ここの状況下での運転特性の変化を体験する。その際、危険予測教習のときと同様、教習生の操作状況、目視確認などのパラメータを参考に、危険性と回避方法を体験する。また、路面状況・タイヤの種類・ＡＢＳの有無など細かい設定による違いも体験可能である。
【００７１】
高速道路教習は、例えば、全長１５ｋｍの走行コースを用意し、高速走行に必要な技能の内容に沿って場面を設定する。降雨時・霧・悪路など異なった状況を再現し、ここの状況下での運転特性の変化を体験する。その際、危険予測教習のときと同様、教習生の操作状況、目視確認などのパラメータを参考に、危険性と回避方法を体験する。
【００７２】
急ブレーキ・急カーブ教習は、急ブレーキの体験、カーブの走行体験を行う。また、市街地で実際に起こりえる場面での緊急制動や危険回避についての教習を行う。その際、路面状況・タイヤの種類・ＡＢＳの有無など細かい設定による違いも体験可能である。
【００７３】
操作者にＡＢＳの機能を体感させるための手段として、ブレーキペダル４６の裏面に振動装置、例えば、ベースシェイカと呼ばれる装置（図示せず）を設ける。ベースシェイカにアンプを取り付けることで所望の振動を与えることができる。運転状況や路面状況に応じた振動をブレーキペダル４６に与えるように制御すれば、実際の感覚に近い感覚をプレイヤに与えることができる。
【００７４】
なお、ブレーキペダル４６に直接設けなくても、間接的に振動が伝わる位置に振動装置を設けてもよい。
【００７５】
図６に示す運転コースでは各所に場面１〜場面１６の様々な教習場面が組み込まれている。運転コースの右上の駐車場からスタートし、所定の教習場面を通過して、ゴールの駐車場に到達する。
【００７６】
例えば、場面１は駐車場からの合流を教習する注意場面である。場面２は交差点左折時における原付の巻き込み事故の危険性を教習する危険場面である。左側のサイドミラーの確認動作がルックセンサシステム５９により検出できない場合には原付の巻き込み事故を起こさせる。場面３は対向車線に停車したバスの側方を通過する教習する危険場面である。その他に、図６に示すように各所に危険場面を組み込んでおく。
【００７７】
各場面での具体的な危険の検出条件としては、例えば、その場面への進入速度、事故車との位置関係、目視確認の有無等に基づいて定める。
【００７８】
（リプレイ）
本実施形態の運転模擬システムでは生徒が運転した運転状態をリプレイすることが可能である。教官が指示することにより、運転した生徒のみの運転模擬装置２０又は一緒に教習を受けている生徒全員の運転模擬装置２０にリプレイ画面を表示する。
【００７９】
教師は、制御装置１０の管理画面８０において、数字ボタン９０により運転コース８１中のリプレイ場面を指示し、リプレイボタン８９によりリプレイを指示する。
【００８０】
リプレイする態様としては、教習生が運転した状態をそのまま再生するだけでなく、他の視点から見た画像をリプレイすることも可能である。例えば、他の視点として、教習生が運転した自動車とは別個の移動体からの視点での画像をリプレイしてもよい。別個の移動体としては、例えば、別個の自動車や、歩行者、電車、ヘリコプター等でもよい。また、別個の自動車としては、教習生の自動車に対向する自動車、教習生の自動車と衝突した自動車、教習生の自動車に後続する自動車、教習生の自動車と衝突した自動車に後続する自動車でもよい。別個の移動体は、教習生が運転した際に表示される模擬運転画像中に表示されている移動体であることが望ましい。リプレイ時には、その表示されていた別個の移動体に設定された視点、例えば、運転席やコックピットの視点、俯瞰する視点から見た画像を表示する。
【００８１】
また、他の視点として、教習生の自動車を上方から見た視点での画像でもよいし、教習生の自動車を斜め後方から見た視点でもよい。
【００８２】
リプレイ画面を表示することにより、操作者は、自分が操作した運転状態を相手の立場に立ってみることができるので、自分の運転テクニックが乏しいことや注意力に欠けていることなど確認することができる。特に、他の視点に変えることにより、運転操作した模擬運転画像における操作者が操作する移動体の進行方向と、リプレイ中の模擬運転画像における操作者が操作した移動体の進行方向が異なるように表示される場合もあり、操作者が操作する移動体を客観的にみることができる。
【００８３】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００８４】
例えば、上記実施形態では、右ハンドルの乗用車の模擬運転について本発明を適用したが、左ハンドルの乗用車の模擬運転についても本発明を適用可能である。その場合には、図３の運転模擬装置の形状も左ハンドルとなり、図４（ｂ）の運転画面も左側の座席から見た画面となる。
【００８５】
また、上記実施形態では、乗用車の模擬運転に本発明を適用したが、乗用車に限らず、トラック、二輪車、電車、飛行機等のあらゆる移動体の模擬運転にも適用できる。
【００８６】
また、上記実施形態では、運転教習に本発明を適用したが、自動車レースを行なうドライブゲームや、運転シミュレーションを行うゲームにも本発明を適用できる。
【００８７】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、模擬運転において実際に自動車等を運転するように操作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による運転模擬システム全体の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による運転模擬システムにおける運転模擬装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による運転模擬システムにおける運転模擬装置を外観を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による運転模擬システムにおける運転模擬装置で表示する運転画面を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による運転模擬システムにおける制御装置で表示する管理画面を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による運転模擬システムにおいて用いる運転コースを示すマップである。
【符号の説明】
１０…制御装置
１１…パーソナルコンピュータ
１２…モニタ
１３…マウス
１４…キーボード
１５…プリンタ
１６…無停電電源装置
１７…ハブ
２０…運転模擬装置
２１…左側モニタ
２２…中央モニタ
２３…右側モニタ
２５、２６、２７…ゲーム制御部主基板
２８…スピーカ
２９…ウーファ
３０…ステレオアンプ
３１…バスアンプ
３２…シリアル／ＬＡＮ接続部
３４…ＡＣ電源
３６…モータ駆動基板
３８…ゲーム制御部Ｉ／Ｏ基板
４０…ハンドルユニット
４１…ＡＣサーボモータ付きステアリングホイール
４２…ホーン
４３…シートベルトスイッチ
４４…アクセル・ブレーキユニット
４５…アクセルペダル
４６…ブレーキペダル
４７…ＡＢＳユニット
４８…クラッチペダル
４９…ハンドブレーキ
５０…チェンジレバー
５１…イグニッションキー
５２…コンビネーションスイッチ
５４…コンビネーションメータユニット
５５…アナログメータ
５６…ランプ
５８…カメラ
５９…ルックセンサシステム
６２…座席
７０…フレーム画像
７２…バックミラー画像
７４…右側のサイドミラー画像
７６…左側のサイドミラー画像
８０…管理画面
８１…運転コース
８２…スタートボタン
８３…ストップボタン
８４…指示画面
８５…ハンドルの操作状態
８６…アクセルの操作状態
８７…ブレーキの操作状態
８８…ストップボタン
８９…リプレイボタン
９０…数字ボタン
Claims (4)
- 操作者が模擬運転席に座り運転を模擬する運転模擬装置であって、
前記模擬運転席の前方に設けられた複数のモニタと、
前記操作者が模擬運転の操作を行う操作手段と、
前記操作手段の操作に応答して仮想空間内を移動する移動体の運転席から見た模擬運転画像を生成して前記複数のモニタに表示させる制御を行う画面表示制御手段とを有し、
前記複数のモニタは、中央モニタと、前記中央モニタの左右対称に設けられた左側モニタ及び右側モニタとからなり、前記中央モニタと前記左側モニタ及び前記右側モニタのそれぞれの間に境界を設け、前記左側モニタ及び前記右側モニタの画面は、前記模擬運転席に座る操作者側に向くように前記中央モニタの画面に対して角度をつけた状態で配置されており、
前記画像表示制御手段により生成される模擬運転画像は、前記複数のモニタに左右非対称に表示される画像であって、前記移動体の左右サイドミラー画像が含まれており、左サイドミラー画像の表示位置が前記左側モニタの画面に、右サイドミラー画像の表示位置が前記右側モニタの画面になるように構成された画像であり、
前記左右サイドミラー画像は、一方のサイドミラー画像が他方のサイドミラー画像に対して大きくし、前記一方のサイドミラー画像は前記中央モニタに近い位置に、前記他方のサイドミラーは前記中央モニタから遠い位置に表示されるように構成された画像であり、
前記画面表示制御手段により生成される模擬運転画像は、前記移動体のフロントピラーの画像を含んでおり、前記フロントピラーの画像が、前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタとの間の境界を挟んで前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタの画面に連続して構成された画像である
ことを特徴とする運転模擬装置。 - 前記複数のモニタに表示されるサイドミラー画像を目視する前記操作者の身体の動きを検出する検出手段と、
前記仮想空間において前記移動体が走行するコース上に目視確認箇所が複数箇所予め設定されており、前記検出手段からの検出信号に基づいて前記操作者が前記目視位置確認箇所にて前記サイドミラー画像を目視したか否かを判定する手段と
を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の運転模擬装置。 - 複数の操作者が各模擬運転席に座って運転を模擬する複数の運転模擬装置と、前記複数の運転模擬装置をコントロールする制御装置とが通信可能に接続されてなる運転模擬システムであって、
前記模擬運転装置は、
前記模擬運転席の前方に設けられた複数のモニタと、
前記操作者が模擬運転の操作を行う操作手段と、
前記操作手段の操作に応答して仮想空間内を移動する移動体の運転席から見た模擬運転画像を生成して前記複数のモニタに表示させる制御を行う画面表示制御手段とを有し、
前記複数のモニタは、中央モニタと、前記中央モニタの左右に設けられた左側モニタ及び右側モニタとからなり、前記中央モニタと前記左側モニタ及び前記右側モニタのそれぞれの間に境界を設け、前記左側モニタ及び前記右側モニタの画面は、前記模擬運転席に座る操作者側に向くように前記中央モニタの画面に対して角度をつけた状態で配置されており、
前記画像表示制御手段により生成される模擬運転画像は、前記複数のモニタに左右非対称に表示される画像であって、前記移動体の左右サイドミラー画像が含まれており、左サイドミラー画像の表示位置が前記左側モニタの画面に、右サイドミラー画像の表示位置が前記右側モニタの画面になるように構成された画像であり、
前記左右サイドミラー画像は、一方のサイドミラー画像が他方のサイドミラー画像に対して大きくし、前記一方のサイドミラー画像は前記中央モニタに近い位置に、前記他方のサイドミラーは前記中央モニタから遠い位置に表示されるように構成された画像であり、
前記画面表示制御手段により生成される模擬運転画像は、前記移動体のフロントピラーの画像を含んでおり、前記フロントピラーの画像が、前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタとの間の境界を挟んで前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタの画面に連続して構成された画像であり、
前記複数のモニタに表示されるサイドミラー画像を目視する前記操作者の身体の動きを検出する検出手段と、
前記仮想空間において前記移動体が走行するコース上に目視確認箇所が複数箇所予め設定されており、前記検出手段からの検出信号に基づいて前記操作者が前記目視位置確認箇所にて前記サイドミラー画像を目視したか否かを判定する手段とを更に備え、
前記制御装置は、
前記各運転模擬装置から操作信号を受け取ったコンピュータによって生成される、前記複数の運転模擬装置における各操作者の操作状態を示す画像と、前記仮想空間において前記移動体が走行するコースの画像を表示する管理モニタを備えた
ことを特徴とする運転模擬システム。 - 操作者が座る模擬運転席と、
操作者が模擬運転の操作を行う操作手段と、
前記模擬運転席の前方に設けられ、中央モニタと、前記中央モニタの左右対称に設けられた左側モニタ及び右側モニタとからなり、前記中央モニタと前記左側モニタ及び前記右側モニタのそれぞれの間に境界を設け、前記左側モニタ及び前記右側モニタの画面は、前記模擬運転席に座る操作者側に向くように前記中央モニタの画面に対して角度をつけた状態で配置されてなる複数のモニタと、
前記操作手段の操作に応答して仮想空間内を移動する移動体の運転席から見た模擬運転画像を生成して前記複数のモニタに表示させる制御を行う画面表示制御手段とを有する模擬運転装置における画像表示制御方法であって、
前記画像表示制御手段は、前記複数のモニタに左右非対称に表示される画像であって、前記移動体の左右サイドミラー画像が含まれており、左サイドミラー画像の表示位置が前記左側モニタの画面に、右サイドミラー画像の表示位置が前記右側モニタの画面になるように構成された模擬運転画像を生成して前記複数のモニタに表示し、
前記左右サイドミラー画像は、一方のサイドミラー画像が他方のサイドミラー画像に対して大きくし、前記一方のサイドミラー画像は前記中央モニタに近い位置に、前記他方のサイドミラーは前記中央モニタから遠い位置に表示されるように構成された画像であり、
前記画面表示制御手段により生成される模擬運転画像は、前記移動体のフロントピラーの画像を含んでおり、前記フロントピラーの画像が、前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタとの間の境界を挟んで前記中央モニタと前記右側モニタ又は前記左側モニタの画面に連続して構成された画像である
ことを特徴とする画像表示制御方法。
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