JP4547985B2

JP4547985B2 - 運転者知覚制御装置

Info

Publication number: JP4547985B2
Application number: JP2004147870A
Authority: JP
Inventors: 研也上沼; 桂二郎巖; 辰男酒井
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2024-05-18
Also published as: JP2005329754A

Description

本発明は、運転者の知覚を制御することによって運転者の運転操作の安定度を高める運転者知覚制御装置に関し、より詳しくは、運転者の注意獲得率を向上するための技術に関わる。

従来より、運転者に音像を定位させることにより運転者に注意を促す警報装置が知られており、このような警報装置の中には、音像の位置や周波数を変化させることにより、注意を向けるべき方向をよりよく運転者に知覚させようとするものがある（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２０００−２３６５９８号公報特開２０００−３６９９８号公報

しかしながら、従来までの警報装置は、静止している音像を運転者の注意が必要な方向に移動させたり、ブザー音を運転者の注意が必要な位置に提示したりして、運転者の注意を特定の方向や位置に誘導することを主眼としており、実際の運転場面において運転者の注意を如何にして獲得するかについては考慮していない。従って、従来までの警報装置によれば、音像を定位させても、音像に対する運転者の注意が獲得できていないために、運転者の運転操作の安定度を高めることができないことがあった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、運転者の注意獲得率を向上させることにより、運転者の運転操作の安定度を確実に高めることが可能な運転者知覚制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る運転者知覚制御装置は、車両に備えられ、車室内に音声を出力する出力手段と、運転者に音像を提示するように出力手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、車両状態量、車両操作量、及び周囲環境のうちの少なくとも一つに応じて、車体固定座標系における位置、速度、及び加速度のうちの少なくとも一つが数学的に連続な状態で変化する第１の動作状態と、車体固定座標系における位置、速度、及び加速度のうちの少なくとも一つが第１の動作状態における位置、速度、及び加速度に対し数学的に不連続な状態で変化する第２の動作状態との間で、音像の提示形態を切り換え、第１の動作状態により音像を提示する際、音像の移動軌跡が車体固体座標系における単一の直線上に位置するように出力手段を制御する。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る運転者知覚制御装置は、車両に備えられ、車室内に音声を出力する出力手段と、仮想壁面を想定し、仮想壁面からの反射音が音声に含まれるように出力手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、車両状態量、車両操作量、及び周囲環境のうちの少なくとも一つに応じて、車体固定座標系における位置、速度、加速度、角度、角速度、及び角加速度のうちの少なくとも一つが数学的に連続な状態で変化する第１の動作状態と、車体固定座標系における位置、速度、加速度、角度、角速度、及び角加速度のうちの少なくとも一つが第１の動作状態における位置、速度、加速度、角度、角速度、及び角加速度に対し数学的に不連続な状態で変化する第２の動作状態との間で、仮想壁面の提示形態を切り換え、第１の動作状態により仮想壁面を提示する際、仮想壁面上の任意点の移動軌跡が車体固体座標系における単一の平面上に位置し、仮想壁面上の任意点の瞬間移動中心が前回の音像瞬間移動中心と異なるように出力手段を制御する。

本発明に係る運転者知覚制御装置によれば、数学的に連続な状態で動作している音像又は仮想壁面の動作状態を数学的に不連続な状態に変化させることにより、運転者の注意を効率的に獲得することができるので、運転者の運転操作の安定度を確実に高めることができる。

本願発明の発明者らは、精力的な研究を重ねてきた結果、空間内を移動する音像を予め運転者に提示しておき、運転者の注意獲得が必要となった際に、この音像の動きを一旦停止したり、音像の位置を瞬間的にジャンプさせることにより、運転者の注意を効率的に獲得することができる、換言すれば、音像が定位状態から移動状態へと変化する場合よりも移動状態から定位状態へと変化する場合の方が、運転者の注意を効率的に獲得することができることを知見した。以下、図１乃至図３を参照して、このような知見を得るに至った実験結果について説明する。

本願発明者らが行った実験では、始めに、図１に示すように、シグナルジェネレータ１により生成されたホワイトノイズをスピーカ２から出力し、スピーカ２から約１．５［ｍ］離れた位置に配置されたステレオマイク３によってスピーカ２の出力音を集音し、集音された出力音をＶＴＲ装置４によってステレオ録音する。またこの時、マーカ５が取り付けられた反射板６をステレオマイク３の上方に配置し、ステレオマイク３近傍で反射板６を左右上下に揺動させ、反射板６の動きを映像としてＶＴＲ装置４により記録する。なお、マーカ５は、ＶＴＲ装置４が記録した映像を処理することによって反射板６の位置を抽出可能にするために取り付けられている。

次に、図２（ａ）に示すように、被験者７の両耳の延長線上であって被験者７の耳から４０［ｃｍ］程度離れた位置にスピーカ８を配置し、このスピーカ８を介してＶＴＲ装置４がステレオ録音した音声を被験者７に提示する。また同時に、図２（ｂ）に示すように、被験者７から約５［ｍ］前方に配置されたターゲット９を被験者７に注視させる。そして、この時の被験者７の眼球の映像を記録する。

そして、上記の処理により記録された反射板６と被験者７の眼球の映像に画像処理を施すことにより、反射板７の水平位置変化に対する眼球の瞳孔径の変化の様子を抽出した。図３はその抽出結果を示す。図から明らかなように、反射板６は、ほぼ同じ速度で移動し、左右の折り返し点で一旦停止する挙動（時刻ｔ＝Ｔ１，Ｔ２）を示すのに対して、被験者７の瞳孔径は、実際には反射板６を見ていないのにも関わらず、反射板６が停止した時に変動を停止する。

一般に、瞳孔径は人間の注意の深さを表す指標であることが知られている。従って、本願発明者らは、上記抽出結果に基づいて、音像が定位状態から移動状態へと変化する場合よりも移動状態から定位状態へと変化する場合の方が、運転者の注意を効率的に獲得することができると考えた。以下、上記知見に基づいて発案された、本発明の第１乃至第７の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。

始めに、図４乃至図１０を参照して、本発明の第１の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。

本発明の第１の実施形態となる運転者知覚制御装置は、図４に示すように、車両１１に設けられたカーオーディオ装置等の音響再生装置により構成され、音源１２と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１３と、運転者の頭部位置Ｐ周部に設けられたスピーカ１４と、走行状態検知部１５と、車体姿勢推定部１６と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１７とを主な構成要素として備える。なお、音源１２，ＤＳＰ１３，及びスピーカ１４は、本発明に係る出力手段として機能し、走行状態検知部１５，車体姿勢推定部１６，及びＣＰＵ１７は、本発明に係る制御手段として機能する。

上記音源１２は、音楽やラジオ放送の再生音により構成される。具体的には、音源１２が音楽の再生音である場合、音源１２は、コンパクトディスク等の記録媒体に記録された音声信号を読み出し、復号することにより、スピーカ１４から出力できる状態となった音声信号により構成される。上記ＤＳＰ１３は、後述するＣＰＵ１７の制御に従って、音源１２の音声信号をスピーカ１４を介して出力することにより、運転者に音像３１や仮想壁面Ｗを提示する。

上記走行状態検知部１５は、図５に示すように、操舵角と旋回横加速度（旋回横Ｇ）の比例関係を表す比例定数が記述された車速−横Ｇゲインマップ２１と、車速−横Ｇゲインマップ２１を参照して現在の車速に対応する旋回横Ｇゲインを算出する横Ｇゲイン算出部２２と、横Ｇゲイン算出部２２により算出された旋回横Ｇゲインに現在の操舵角を乗算することにより、車両１１の旋回状態を表す旋回横Ｇを算出する乗算部２３を備える。

さらに、走行状態検知部１５は、乗算部２３のサンプリング周期に応じて、１サンプリング前の車速を記憶するメモリ２４と、メモリ２４に記憶された車速と現在の車速との差を算出する減算部２５と、減算部２５の演算値をサンプリング周期で除算することにより、車両１１の加速度（減速度）を算出する除算部２６とを有する。そして、走行状態検知部１５は、算出された車両１１の旋回横Ｇと加速度（減速度）をＣＰＵ１７に入力する。

車体姿勢検知部１６は、旋回横Ｇに対する車体ロール角が記述された横Ｇ−ロール角マップ２７と、加速度（減速度）に対する車体ピッチ角が記述された加速Ｇ（減速Ｇ）−ピッチ角マップ２８と、横Ｇ−ロール角マップ２７と加速Ｇ（減速Ｇ）−ピッチ角マップ２８を参照して、走行状態検知部１５が算出した旋回横Ｇ及び加速度（減速度）に対応するロール角及びピッチ角を算出する算出部２９とを備える。そして、車体姿勢検知部１６は、算出されたロール角及びピッチ角を地球座標に対する車体姿勢を表す情報としてＣＰＵ１７に入力する。

なお、アクティブ制御のサスペンションを有さない車両においては、単一の車両モデルを用いることにより旋回横Ｇ又は加減速度に対する車体姿勢を演算してもよい。また、この実施形態では、車体姿勢検知部１６は、旋回横Ｇ又は加減速度に基づいて車体姿勢を検出したが、本発明はこれに限られることはなく、例えば、サスペンションのストローク量を検出するセンサを設け、このセンサの検出値を参照して車体姿勢を直接検出してもよい。

ＣＰＵ１７は、走行状態検知部１５から入力された旋回横Ｇ及び加速度が所定の閾値以下であるか否かを判別することにより、車両１１が安定的に直進走行している状態（以下、安定的直進状態と略記）にあるか否かを判別する。そして、旋回横Ｇ及び加速度が所定の閾値以下である場合、ＣＰＵ１７は、車両１１が安定的直進状態にあると判断し、音像３１の位置を左右水平方向に揺動させるべく、図６（ａ），（ｂ）に示すように、運転者に提示する音像３１にサインカーブ状の水平方向変位を与えるようにＤＳＰ１３の特性を制御する。

一方、旋回横Ｇ及び加速度が所定の閾値以上である場合には、ＣＰＵ１７は、運転者の注意を獲得する必要性があると判断し、図７（ａ），（ｂ）に示すように、左右水平方向に揺動させている音像３１を水平方向に瞬間的に移動させることにより、音像３１の位置が安定的直進状態時の軌跡に対して不連続になるようにＤＳＰ１３の特性を制御する。なお、本明細書において、「不連続」とは、音像位置の時間的変化を表す曲線が数学的に微分不可能な状態となることを示す。また、この実施形態では、ＣＰＵ１７は、旋回横Ｇ及び加速度に応じてＤＳＰ１３の特性を変化させたが、車両１１の前方や後方に備えられたレーザレーダにより他車との位置関係を測定し、この位置関係に応じてＤＳＰ１３の特性を変化させてもよい。

なお、この実施形態では、運転者の注意を獲得する際、ＣＰＵ１７は、音像３１の位置が安定的直進状態時の軌跡に対して不連続になるようにＤＳＰ１３の特性を制御したが、図８（ａ），（ｂ）に示すように、位置は時間的に連続になるようにして、音像３１の速度や加速度が安定的直進状態時の軌跡に対して不連続になるようにＤＳＰ１３の特性を制御してもよい（この場合、実際の音像３１を停止する）。また、この実施形態では、音像３１を水平方向に瞬間的に移動させたり、停止させることにより、運転者の注意を獲得したが、数学的な時間連続性及び不連続性の関係が保たれる限り、その他の動作により運転者の注意を獲得するようにしてもよい。また、この実施形態では、車両１１が安定的直進状態にある場合、ＣＰＵ１７は、音像３１にサインカーブ状の水平方向変位を与えるようにＤＳＰ１３の特性を制御したが、数学的な時間連続性が保たれる限り、サインカーブ状以外の変位を音像３１に与えてもよい。

また、この実施形態では、運転者に音像３１を提示したが、揺動する仮想壁面Ｗを運転者に提示し、揺動する仮想壁面Ｗ上の任意点の位置，速度，加速度，角度，角速度、及び角加速度のうちの少なくとも一つが不連続となるように仮想壁面Ｗを変化させることにより、運転者の注意を獲得するようにしてもよい。なお、本明細書中における「仮想壁面」とは、図９に示すように、運転者３２の頭上に壁面Ｗを仮想的に想定し、スピーカ１４を介して運転者３２の耳３３に伝達される音声Ｂの中に壁面Ｗによって反射された音声Ａが含まれるようにＤＳＰ１３の特性を制御することにより、運転者３２によって知覚される壁面Ｗのことを意味する。なお、ＤＳＰ１３の特性の制御方法については、本願発明の出願時点で既に公知であるので、説明を省略する。

さらに、この実施形態では、運転者に音像３１又は仮想壁面Ｗを提示できるようにＤＳＰ１３を利用したが、音像３１のみを運転者に提示する場合には、図１０に示すように、ＤＳＰ１３の代わりにスピーカ１４を駆動するアンプ３４を設け、このアンプ３４の出力の大きさを変化させることにより、運転者の注意を獲得してもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明の第１の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、ＤＳＰ１３が、音像３１を運転者に提示し、車両状態量，運転操作量，及び周囲環境のうちの少なくとも一つに応じて、ＣＰＵ１７が、音像３１の車体固定座標に対する位置，速度，及び加速度のうちの少なくとも一つが数学的に連続な状態で変化する第１の動作状態と、少なくとも一つが第１の動作状態に対して数学的に不連続な状態で変化する第２の動作状態との間で、音像３１の提示形態を切り換えるようにＤＳＰ１３の特性を制御するので、運転者の注意を効率的に獲得することができる。

また、本発明の第１の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、ＤＳＰ１３が、仮想壁面Ｗを運転者に提示し、車両状態量，運転操作量，及び周囲環境のうちの少なくとも一つに応じて、ＣＰＵ１７が、仮想壁面Ｗの車体固定座標に対する位置，速度，加速度，角度，角速度，及び角加速度のうちの少なくとも一つが数学的に連続な状態で変化する第１の動作状態と、少なくとも一つが第１の動作状態に対して数学的に不連続な状態で変化する第２の動作状態との間で、仮想壁面Ｗの提示形態を切り換えるようにＤＳＰ１３の特性を制御するので、運転者の注意を効率的に獲得することができる。

さらに、本発明の第１の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、車両１１が安定的直進状態にある場合、ＣＰＵ１７が、音像３１が水平軸上を左右に移動するようにＤＳＰ１３の特性を制御するので、最低２つのスピーカ１４を用意することにより、運転者の注意を獲得することができる。

次に、図１１を参照して、本発明の第２の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。なお、以下で説明する本発明の第２乃至第７の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成は、運転者に対する音像３１の提示形態のみが第１の実施形態となる運転者知覚制御装置と異なるので、以下では、音像３１の提示形態についてのみ詳しく説明する。

本発明の第２の実施形態となる運転者知覚制御装置では、車両１１が安定的直進状態にある場合、ＣＰＵ１７が、図１１に示すように、運転席近傍の上下左右位置に設けられたスピーカ１４を介して、車体固定座標における鉛直面内を移動する音像３１を運転者に提示するようにＤＳＰ１３の特性を制御する。このような構成によれば、上記第１の実施形態と比較して音像移動の加減速度が小さくなるので、音像３１が一つの点に停留する時間が短くなり、運転者の注意を獲得するために音像３１の移動軌跡を安定的直進状態時の軌跡に対して不連続にした時との状態変化が明確となる。従って、この実施形態によれば、運転者が音像３１の提示形態の変化をより知覚しやすくなり、運転者の注意獲得率をより向上させることができる。また、この実施形態によれば、一般的な車両に設けられる左右にスピーカを有する音響再生装置を利用して運転者の注意を獲得することができる。

なお、この実施形態では、音像３１の移動軌跡が平面内に位置するために、音像の停止や瞬間移動の他に、移動軌跡を鋭角状に変化させることによっても、音像３１の運動に不連続性を与え、運転者の注意を獲得することができる。また、この実施形態によれば、車両１１が安定的直進状態にある時は、音像３１が回転中心を持つ円形の軌道を描くようにＤＳＰ１３の特性を制御し、運転者の注意獲得が必要となった時に、音像３１の瞬間移動中心の位置をジャンプさせることにより、感覚上の不連続性を与え、運転者の注意を獲得することができるので、不連続性は必ずしも数学的な不連続性でなくてもよい。

また、この実施形態では、ＣＰＵ１７は、音像３１が円状の軌跡を描くようにＤＳＰ１３の特性を制御したが、音像３１が楕円状や八字状等の他の形状の軌跡を描くように音像３１を制御してもよい。さらに、この実施形態では、説明を簡潔にするために、車体固体座標系における鉛直面内を音像３１が移動することとしたが、一般的な音響再生装置のスピーカ配置をそのまま利用して車体座標系の水平面内で音像３１を移動させてもよい。また、この実施形態では、運転者に音像３１を提示したが、同様の方法により、運転者に仮想壁面Ｗを提示してもよい。

次に、図１２を参照して、本発明の第３の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。

本発明の第３の実施形態となる運転者知覚制御装置では、車両１１が安定的直進状態にある場合、ＣＰＵ１７は、図１２に示すように、運転席近傍の上下左右及び前後位置に設けられたスピーカ１４を介して、運転者の頭部位置近傍の空間３５内を移動する音像３１を運転者に提示するようにＤＳＰ１３の特性を制御する。このような構成によれば、音像３１（又は仮想壁面Ｗ）の軌跡は任意の曲線になるので、運転者の注意獲得率を向上させることができる。また、この実施形態では、運転者に音像３１を提示したが、同様の方法により、運転者に仮想壁面Ｗを提示してもよい。

次に、図１３を参照して、本発明の第４の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。

本発明の第４の実施形態となる運転者知覚制御装置では、車両１１が安定的直進状態にある場合、ＣＰＵ１７は、１演算周期毎に音像３１を移動するようにＤＳＰ１３の特性を制御すると共に、２演算周期前までの音像位置（図１３（ｂ）における音像位置Ｐ_−２，Ｐ_−１）を記憶する。また、ＣＰＵ１７は、１演算周期前及び２演算周期前の音像位置を参照して、図１３（ｂ）に示すように、１演算周期前の音像３１の瞬間移動中心Ｏ_−１を算出し、１演算周期前の音像３１の瞬間移動中心Ｏ_−１と一致しないように、音像３１の次の瞬間移動中心Ｏを調整する。

本願発明者らは、音像３１が常に一定の軌跡を描く場合には、運転者はその軌跡に慣れ、軌跡を不連続に変化させても注意獲得率が下がることを実験により知見した。このような構成によれば、図１３（ａ）に示すように、音像３１の軌跡はランダムな任意曲線を描くことになるので、運転者が音像３１の軌跡に慣れることを防止し、運転者の注意獲得率を高く保つことができる。

なお、この実施形態では、ＣＰＵ１７は、演算周期毎に音像３１の瞬間移動中心を算出したが、例えば演算周期が１０［mS］である場合には１００［mS」毎等、演算周期より長いタイミングで瞬間移動中心を算出するようにしてもよい。このような構成によれば、音像３１が描く軌跡の連続性を保つことが容易となる。

また、上記第１の実施形態では、ＣＰＵ１７は、音像３１の移動軌跡がサインカーブ状になるようにＤＳＰ１３の特性を制御したが、この際、本実施形態のように、サインカーブの振幅や周期をランダムに変化させてもよい。このような構成によれば、運転者の音像運動に対する慣れを排除し、運転者の注意獲得率を高く保つことができる。

また、この実施形態では、運転者に音像３１を提示したが、同様の方法により、運転者に仮想壁面Ｗを提示してもよい。

次に、図１４を参照して、本発明の第５の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。

本発明の第５の実施形態となる運転者知覚制御装置では、車両１１が安定的直進状態にある場合、ＣＰＵ１７は、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、音像３１の水平方向の移動軌跡がサインカーブ状になるようにＤＳＰ１３の特性を制御する。またこの時、ＣＰＵ１７は、乱数を発生することにより、図９（ｃ）に示すように、サインカーブの振幅のパワーを周波数毎にプロットしたパワースペクトルが、直線状、且つ、周波数の逆数に比例するようにサインカーブの振幅と周期を制御する。このような構成によれば、音像３１の動きに１／ｆゆらぎを持たせることができるので、頭部周辺で音像３１が移動し続けることに運転者が違和感を感じることを防止できる。なお、実際には、乱数を発生させることにより図９（ｃ）に示す１／ｆゆらぎ特性を正確に再現することは困難であるが、図９（ｄ）の実線に示すように、１／ｆゆらぎ特性が近似的に再現されれば、この実施形態の効果を得ることは可能である。また、この実施形態では、運転者に音像３１を提示したが、同様の方法により、運転者に仮想壁面Ｗを提示してもよい。

次に、図１５を参照して、本発明の第６の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。

本発明の第６の実施形態となる運転者知覚制御装置では、車両１１が安定的直進状態にある場合、ＣＰＵ１７は、図１５（ａ）に示すように、音像３１が車体固定座標系における水平軸上を揺動するようにＤＳＰ１３の特性を制御する。次に、走行状態検知部１５により車両１１が右方向に旋回することが検出されるのに応じて、ＣＰＵ１７は、音像１３の移動を停止するようにＤＳＰ１３の特性を制御する（図１５（ｂ）に示す時間Ｔ＝Ｔ１〜Ｔ２の間）。

次に、ＣＰＵ１７は、車両１１のロール角及びピッチ角に応じて、図１５（ｃ）に示すように、音像３１の位置を旋回方向内側、且つ、前方へ変位させると同時に、図１５（ｄ）に示すように、音像３１の位置を下方に変位させるように、ＤＳＰ１３の特性を制御する（図１５（ｂ）に示す時間Ｔ＝Ｔ２〜Ｔ３の間）。そして、車両１１が再び安定的直進状態になるのに応じて、ＣＰＵ１７は、音像３１が車体固定座標系における水平軸上を揺動するようにＤＳＰ１３の特性を制御する（図１５（ｂ）に示す時間Ｔ＝Ｔ３以後）。

一般の走行場面を考えると、運転者は、図１６（ａ）に示すように、コーナー内側のラインＬ１を注視することが望ましいが、実際には、他車両の存在等の理由によってコーナー内側のラインＬ１を注視することは難しい。しかしながら、この実施形態によれば、揺動していた音像３１を一旦停止することにより運転者の注意を獲得すると共に、音像３１を旋回方向内側に移動することにより運転者の注意を旋回方向内側へ向かわせることができるので、運転者の負荷が増加する走行場面において、運転者の注意を確実に獲得することができると共に、運転者の運転操作を安定させることができる。また、この実施形態によれば、運転者の平衡感覚が安定に保たれ、さらに運転操作が安定する好循環の効果が得られる。

また、旋回時には、車体が沈み込みながらロールすることが運転者にとって快適な運転姿勢であることが知られている。しかしながら、実際にこのような車両姿勢となるようにサスペンション特性を設定すると、乗り心地や操縦安定性等の要素にトレードオフが生じてしまうので、現状の車両では必ずしも旋回時に沈み込みロール姿勢になっていない。しかしながら、この実施形態によれば、図１６（ｂ）に示すように、旋回時に音像３１を下方に動かすことにより、旋回時に運転者の注意を下方に誘導することができるので、車体があたかも沈み込むような感覚を運転者に付与することができる。

なお、この実施形態では、車両１１の旋回時、ＣＰＵ１７は、旋回方向内側の前方、且つ、下方の３軸方向に音像３１を同時に移動させたが、１軸又は２軸方向に音像３１を移動するようにしてもよい。また、この実施形態は、車両１１が安定的直進状態から旋回状態になる際の処理例であるが、車両１１が旋回状態から直進状態になる際にも同様の処理を行うことができる。

次に、図１７を参照して、本発明の第７の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。

本発明の第７の実施形態となる運転者知覚制御装置では、車両１１が安定的直進状態にある場合、ＣＰＵ１７は、図１７（ａ）に示すように、仮想壁面Ｗを車体固定座標系における水平面Ｗ１に対し角度θで揺動するようにＤＳＰ１３の特性を制御する。次に、走行状態検知部１５により車両１１が旋回することが検出されるのに応じて、ＣＰＵ１７は、仮想壁面Ｗの揺動を停止するようにＤＳＰ１３の特性を制御する（図１７（ｂ）に示す時間Ｔ＝Ｔ１〜Ｔ２の間）。次に、水平軸Ｌ２に対しロール角θ１が発生した場合には、ＣＰＵ１７は、図１７（ｃ）に示すように、水平軸Ｌ２に対しロール角θ１と逆方向に仮想壁面Ｗを傾斜させるようにＤＳＰ１３の特性を制御する（図１７（ｂ）に示す時間Ｔ＝Ｔ２〜Ｔ３の間）。

そして、車両１１が再び安定的直進状態になるのに応じて、ＣＰＵ１７は、仮想壁面Ｗが車体固定座標系における水平面に対し角度θで揺動するようにＤＳＰ１３の特性を制御する（図１７（ｂ）に示す時間Ｔ＝Ｔ３以後）。なお、車体にロール角θ１が発生する旋回状態においては、図１７（ｃ）に示すように、運転者６の頭部の中心軸Ｌ５は、車両上下軸Ｌ４に対し旋回方向内側に角度θ２傾斜するが、このとき、仮想壁面Ｗの傾斜角度は中心軸Ｌ３と直交する角度にすることが望ましい。

このような構成によれば、ロール角度θ１が発生する旋回時において仮想壁面Ｗが運転者６の平衡感覚の基準線としての役割を果たすので、運転姿勢が安定して操舵の乱れを抑制することができる。なお、基準線提示による運転姿勢の安定化効果の詳細については、本願発明の発明者らの以前の出願（特願２００３−１５６９８０号）を参照されたい。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

反射板の水平位置変化に対する眼球の瞳孔径の変化の様子を抽出するために行った実験装置の構成を示す模式図である。反射板の水平位置変化に対する眼球の瞳孔径の変化の様子を抽出するために行った実験装置の構成を示す模式図である。反射板の水平位置変化に対する眼球の瞳孔径の変化の様子を示す図である。本発明の第１の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成を示す図である。図４に示す走行状態検知部及び車体姿勢推定部の内部構成を示すブロック図である。車両が安定的直進状態にある際に図４に示す運転者知覚制御装置が提示する音像の動きを示す図である。運転者の注意を獲得する必要性が生じた際に図４に示す運転者知覚制御装置が提示する音像の動きを示す図である。図７に示す音像の動きの応用例を示す図である。本発明の実施形態となる仮想壁面の構成を説明するための図である。図４に示す運転者知覚制御装置の構成の応用例を示す図である。車両が安定的直進状態にある際に本発明の第２の実施形態となる運転者知覚制御装置が提示する音像の動きを示す図である。車両が安定的直進状態にある際に本発明の第３の実施形態となる運転者知覚制御装置が提示する音像の動きを示す図である。車両が安定的直進状態にある際に本発明の第４の実施形態となる運転者知覚制御装置が提示する音像の動きを示す図である。車両が安定的直進状態にある際に本発明の第５の実施形態となる運転者知覚制御装置が提示する音像の動きを示す図である。車両が安定的直進状態にある際及び運転者の注意を獲得する必要性が生じた際に本発明の第６の実施形態となる運転者知覚制御装置が提示する音像の動きを示す図である。図１５に示す音像の動きにより得られる効果を説明するための図である。車両が安定的直進状態にある際及び運転者の注意を獲得する必要性が生じた際に本発明の第７の実施形態となる運転者知覚制御装置が提示する音像の動きを示す図である。

符号の説明

１１：車両
１２：音源
１３：ＤＳＰ（Digital Signal Processor）
１４：スピーカ
１５：走行状態検知部
１６：車体姿勢推定部
１７：ＣＰＵ（Central Processing Unit）
３１：音像
Ｗ：仮想壁面

Claims

車両に備えられ、車室内に音声を出力する出力手段と、
運転者に音像を提示するように前記出力手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、車両状態量、車両操作量、及び周囲環境のうちの少なくとも一つに応じて、車体固定座標系における位置、速度、及び加速度のうちの少なくとも一つが数学的に連続な状態で変化する第１の動作状態と、車体固定座標系における位置、速度、及び加速度のうちの少なくとも一つが第１の動作状態における位置、速度、及び加速度に対し数学的に不連続な状態で変化する第２の動作状態との間で、前記音像の提示形態を切り換え、前記第１の動作状態により音像を提示する際、音像の移動軌跡が車体固体座標系における単一の直線上に位置するように前記出力手段を制御することを特徴とする運転者知覚制御装置。
車両に備えられ、車室内に音声を出力する出力手段と、
運転者に音像を提示するように前記出力手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、車両状態量、車両操作量、及び周囲環境のうちの少なくとも一つに応じて、車体固定座標系における位置、速度、及び加速度のうちの少なくとも一つが数学的に連続な状態で変化する第１の動作状態と、車体固定座標系における位置、速度、及び加速度のうちの少なくとも一つが第１の動作状態における位置、速度、及び加速度に対し数学的に不連続な状態で変化する第２の動作状態との間で、前記音像の提示形態を切り換え、前記第１の動作状態により音像を提示する際、音像の移動軌跡が車体固体座標系における単一の平面上に位置し、音像の瞬間移動中心が前回の音像瞬間移動中心と異なるように前記出力手段を制御することを特徴とする運転者知覚制御装置。
車両に備えられ、車室内に音声を出力する出力手段と、
運転者に音像を提示するように前記出力手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、車両状態量、車両操作量、及び周囲環境のうちの少なくとも一つに応じて、車体固定座標系における位置、速度、及び加速度のうちの少なくとも一つが数学的に連続な状態で変化する第１の動作状態と、車体固定座標系における位置、速度、及び加速度のうちの少なくとも一つが第１の動作状態における位置、速度、及び加速度に対し数学的に不連続な状態で変化する第２の動作状態との間で、前記音像の提示形態を切り換え、前記第１の動作状態により音像を提示する際、音像の移動軌跡が車体固体座標系における空間内の曲線になり、音像の瞬間移動中心が前回の音像瞬間移動中心と異なるように前記出力手段を制御することを特徴とする運転者知覚制御装置。
請求項１から請求項３のうち、いずれか１項に記載の運転者知覚制御装置であって、
前記制御手段は、前記第１の動作状態により音像を提示する際、車体固定座標系における音像の位置、速度、及び加速度のうちの少なくとも一つの状態変化が周期性を持たないように前記出力手段を制御することを特徴とする運転者知覚制御装置。
請求項１から請求項４のうち、いずれか１項に記載の運転者知覚制御装置であって、
前記制御手段は、前記第１の動作状態により音像を提示する際、車体固定座標系における音像の位置、速度、及び加速度のうちの少なくとも一つの状態変化が揺らぎ特性を呈するように前記出力手段を制御することを特徴とする運転者知覚制御装置。
請求項１から請求項５のうち、いずれか１項に記載の運転者知覚制御装置であって、
車両の旋回状態と加減速状態のうちの少なくとも一方を検出する走行状態検知手段を備え、
前記走行状態検知手段により、車両が、安定的直進状態から旋回状態又は加減速状態に移行、若しくは、定常的旋回状態又は加減速状態から直進状態に移行すると判断された場合、前記制御手段は、前記第１の動作状態と第２の動作状態との間で前記音像の提示形態を切り換えること
を特徴とする運転者知覚制御装置。
請求項６に記載の運転者知覚制御装置であって、
地球固定座標に対する車体姿勢を検知、又は、推定する車体姿勢検知手段を備え、
前記制御手段は、前記第２の動作状態により音像を提示する際、車体固定座標系における音像の位置、速度、及び加速度のうちの少なくとも一つが前記車体姿勢検知手段により検知、又は、推定される車体姿勢に応じて変化するように前記出力手段を制御すること
を特徴とする運転者知覚制御装置。
車両に備えられ、車室内に音声を出力する出力手段と、
仮想壁面を想定し、当該仮想壁面からの反射音が前記音声に含まれるように前記出力手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、車両状態量、車両操作量、及び周囲環境のうちの少なくとも一つに応じて、車体固定座標系における位置、速度、加速度、角度、角速度、及び角加速度のうちの少なくとも一つが数学的に連続な状態で変化する第１の動作状態と、車体固定座標系における位置、速度、加速度、角度、角速度、及び角加速度のうちの少なくとも一つが第１の動作状態における位置、速度、加速度、角度、角速度、及び角加速度に対し数学的に不連続な状態で変化する第２の動作状態との間で、前記仮想壁面の提示形態を切り換え、前記第１の動作状態により仮想壁面を提示する際、仮想壁面上の任意点の移動軌跡が車体固体座標系における単一の平面上に位置し、仮想壁面上の任意点の瞬間移動中心が前回の音像瞬間移動中心と異なるように前記出力手段を制御することを特徴とする運転者知覚制御装置。
車両に備えられ、車室内に音声を出力する出力手段と、
仮想壁面を想定し、当該仮想壁面からの反射音が前記音声に含まれるように前記出力手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、車両状態量、車両操作量、及び周囲環境のうちの少なくとも一つに応じて、車体固定座標系における位置、速度、加速度、角度、角速度、及び角加速度のうちの少なくとも一つが数学的に連続な状態で変化する第１の動作状態と、車体固定座標系における位置、速度、加速度、角度、角速度、及び角加速度のうちの少なくとも一つが第１の動作状態における位置、速度、加速度、角度、角速度、及び角加速度に対し数学的に不連続な状態で変化する第２の動作状態との間で、前記仮想壁面の提示形態を切り換え、前記第１の動作状態により仮想壁面を提示する際、仮想壁面上の任意点の移動軌跡が車体固体座標系における単一の平面上に位置し、仮想壁面上の任意点の移動軌跡が車体固体座標系における空間内の曲線になり、仮想壁面上の任意点の瞬間移動中心が前回の音像瞬間移動中心と異なるように前記出力手段を制御することを特徴とする運転者知覚制御装置。
請求項８又は請求項９に記載の運転者知覚制御装置であって、
前記制御手段は、前記第１の動作状態により仮想壁面を提示する際、車体固定座標系における仮想壁面上の任意点の位置、速度、加速度、角度、角速度、及び角加速度のうちの少なくとも一つの状態変化が周期性を持たないように前記出力手段を制御することを特徴とする運転者知覚制御装置。
請求項８から請求項１０のうち、いずれか１項に記載の運転者知覚制御装置であって、
前記制御手段は、前記第１の動作状態により仮想壁面を提示する際、車体固定座標系における仮想壁面上の任意点の位置、速度、加速度、角度、角速度、及び角加速度のうちの少なくとも一つの状態変化が揺らぎ特性を呈するように前記出力手段を制御することを特徴とする運転者知覚制御装置。
請求項８から請求項１１のうち、いずれか１項に記載の運転者知覚制御装置であって、
車両の旋回状態と加減速状態のうちの少なくとも一方を検出する走行状態検知手段を備え、
前記走行状態検知手段により、車両が、安定的直進状態から旋回状態又は加減速状態に移行、若しくは、定常的旋回状態又は加減速状態から直進状態に移行すると判断された場合、前記制御手段は、前記第１の動作状態と第２の動作状態との間で前記仮想壁面の提示形態を切り換えること
を特徴とする運転者知覚制御装置。
請求項１２に記載の運転者知覚制御装置であって、
地球固定座標に対する車体姿勢を検知、又は、推定する車体姿勢検知手段を備え、
前記制御手段は、前記第２の動作状態により仮想壁面を提示する際、車体固定座標系における仮想壁面上の任意点の位置、速度、加速度、角度、角速度、及び角加速度のうちの少なくとも一つが前記車体姿勢検知手段により検知、又は、推定される車体姿勢に応じて変化するように前記出力手段を制御すること
を特徴とする運転者知覚制御装置。