JP6365621B2 - 運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転支援装置に関し、特に運転者の心身状態を体性神経系活性度と自律神経系活性度によって判定する運転支援装置に関する。

従来より、生態活動情報を介して運転者の心身活動状態を検出し、車両側から運転を支援する運転支援装置が知られている。
特許文献１の車両用警報装置は、瞼の動きが一定時間以上ないことにより運転状態を表す判定条件値Ａを設定し、一定時間以上一定走行パターンが継続していることにより運転パターンを表す判定条件値Ｂを設定し、脈拍等により身体条件を表す判定条件値Ｃを設定すると共に、脇見頻度により運転状態を表す判定条件値Ｄを設定した後、各々の判定条件値Ａ〜Ｄを積算した値が所定の閾値以上の場合、運転者の反応時間が判定閾値以上のとき、警報タイミングを早めている。

ところで、人間の抹消神経系は、解剖学的には、脳より発する１２対の神経からなる脳神経系と、脊髄から出る３１対の神経からなる脊髄神経系とに分類され、機能的には、動物的機能に関わる体性神経系と、植物的機能に関わる自律神経系とに分類されることが知られている。
体性神経は、大脳新皮質（意識）に制御された随意運動を行う神経であり、手足等を制御する遠心性の運動神経と、耳目等の感覚器官からの感覚情報を脳に伝達する求心性の感覚神経を統括している。自律神経は、古い脳（無意識）に制御された体内調整を行う神経であり、主に精神状態と関連するものであり、脳や心臓等の働きを活性化し内臓等の働きを抑制する交感神経と、脳や心臓等の働きを抑制し内臓等の働きを活性化する副交感神経を統括している。

特開２００７−３８９１１号公報

特許文献１の車両用警報装置では、瞼の動きに関する判定条件値Ａと走行パターンに関する判定条件値Ｂと脈拍等に関する判定条件値Ｃと脇見頻度に関する判定条件値Ｄの積算値により、疲労度、覚醒度、及び集中度を総合的に判定し、緊急状態の回避における操作反応遅れの可能性を判定している。
しかし、自律神経系情報である判定条件値Ａ，Ｃと体性神経系である判定条件値Ｂ，Ｄとを同次元のパラメータとして一律に積算しているため、運転者の心身状態を高い精度で判定することが困難である。
即ち、運転技量が高い運転者は、精神状態（判定条件値Ａ，Ｃ）が若干低い場合であっても、運転技量（判定条件値Ｂ，Ｄ）が高いため、低い精神状態が加味されることなく総合判定値が高くなる虞があり、反対に、運転技量が低い運転者は、精神状態（判定条件値Ａ，Ｃ）が若干高い場合であっても、運転技量（判定条件値Ｂ，Ｄ）が低いため、高い精神状態が加味されることなく総合判定値が低くなる虞もある。

運転者は、過去の経験に基づき特定の操縦イメージを持って車の運転を行い（期待感）、イメージ通りの操縦パフォーマンスを発揮できたとき（達成感）、自信を伴って次の挑戦に向かう内発的動機付けが生まれる（自己効力感）ものと考えられる。
図１１に示すように、期待感、達成感、自己効力感の３要素から構成される活性化サークルが円滑（右回り）に循環している状態が、運転操作を通して心（精神）と身体が共に活性化している状態であり、結果的に、安全性向上に貢献することになる。
しかし、期待感、達成感、自己効力感の活性化サークルを円滑に循環させるに当り、運転者の心身の状態を数値を用いて可視化することは容易ではなく、更に、このサークルを円滑に循環させるためには、内発的動機付けを生み出すことが可能で且つ自己効力感を向上可能な実効性のある手法を確立する必要がある。

本発明者は、検討の結果、期待感が、身体の内部指標である精神活性度（自律神経系活性度）をパラメータとして視覚的に観察可能であること、また、達成感が、知覚、運動及び行動指標である身体活性度（体性神経系活性度）をパラメータとして視覚的に観察可能であることを知見するに至った。
しかし、精神活性度及び身体活性度と自己効力感との関連性は現時点において明らかではなく、運転者の心身状態が共に活性化するように運転支援するためには更なる検討が必要である。

本発明の目的は、期待感と達成感を可視化することにより運転者の心身状態を車両の操縦を介して活性化することができる運転支援装置等を提供することである。

請求項１の運転支援装置は、運転者の心身状態に基づき車両の運転状態を制御する制御手段を有する運転支援装置において、車両の操縦に伴う運転者の身体的な体性神経系活性度を検出する体性神経系活性度検出手段と、車両の操縦に伴う運転者の精神的な自律神経系活性度を検出する自律神経系活性度検出手段と、前記体性神経系活性度を制御可能な体性神経系活性度制御手段と、前記自律神経系活性度を制御可能な自律神経系活性度制御手段とを備え、前記制御手段は、前記体性神経系活性度及び自律神経系活性度によって規定されると共に前記体性神経系活性度と自律神経系活性度の比率が一定になるバランスラインが形成された座標系を有し、前記体性神経系活性度及び自律神経系活性度が前記バランスラインに沿うように前記体性神経系活性度制御手段と自律神経系活性度制御手段を制御することを特徴としている。

この運転支援装置では、車両の操縦に伴う運転者の身体的な体性神経系活性度を検出する体性神経系活性度検出手段と、車両の操縦に伴う運転者の精神的な自律神経系活性度を検出する自律神経系活性度検出手段と、前記体性神経系活性度を制御可能な体性神経系活性度制御手段と、前記自律神経系活性度を制御可能な自律神経系活性度制御手段とを備えているため、知覚、運動及び行動指標を介して体性神経系活性度を数値によって可視化して制御することができ、身体の内部指標を介して自律神経系活性度を数値によって可視化して制御することができる。
制御手段は、前記体性神経系活性度及び自律神経系活性度によって規定されると共に前記体性神経系活性度と自律神経系活性度の比率が一定になるバランスラインが形成された座標系を有し、前記体性神経系活性度及び自律神経系活性度が前記バランスラインに沿うように前記体性神経系活性度制御手段と自律神経系活性度制御手段を制御するため、体性神経系活性度と自律神経系活性度の増減傾向を揃えることができ、運転者の状態を違和感を生じることなく心と身体が共に活性化している状態に移行することができる。
また、運転者の状態を容易に体性神経系と自律神経系がバランスした活性状態にすることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記座標系に前記バランスラインの一部を含むバランスゾーンが形成され、前記制御手段が、前記体性神経系活性度及び自律神経系活性度が前記バランスゾーン外のとき、前記体性神経系活性度又は自律神経系活性度を前記バランスゾーン内に移行させることを特徴としている。
この構成によれば、体性神経系と自律神経系がバランスした状態であるバランスラインの一部を含むバランスゾーンを有する座標系を形成することができ、この座標系上で運転者の心身状態を観察することができる。また、運転者の状態を確実に体性神経系と自律神経系がバランスした活性状態にすることができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記制御手段が、前記体性神経系活性度及び自律神経系活性度が一定時間変化なく且つ前記バランスゾーンの上端近傍領域のとき、前記体性神経系活性度及び自律神経系活性度を所定量減少させた後、増加させることを特徴としている。
この構成によれば、運転者の高負荷状態を回避することができ、運転者の活性状態と快適性とを両立することができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記体性神経系活性度制御手段が、運転者の操作量に対する反力知覚量を制御し、前記自律神経系活性度制御手段が、運転者の操作量に対する視聴覚知覚量と応答速度の少なくとも一方を制御することを特徴としている。
この構成によれば、運転者の状態を早急に心と身体が共に活性化している状態に移行させることができる。

請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記体性神経系活性度検出手段が運転者の随意運動量を検出し、前記自律神経系活性度検出手段が自律神経系生体情報を検出することを特徴としている。
この構成によれば、体性神経系活性度と自律神経系活性度を数値によって精度良く検出することができる。

本発明の運転状態判定装置によれば、パラメータを介して期待感と達成感を可視化することにより運転者の心身状態を車両の操縦を介して活性化することができる。

実施例１に係る運転状態判定装置を備えた車両の運転支援装置の全体構成概略図である。 運転支援装置のブロック図である。 バランスゾーン外からバランスゾーン内への制御ルートを説明する座標系の図である。 バランスゾーン内の制御ルートを説明する座標系の図である。 知覚量制御装置のブロック図である。 効果音発生装置のブロック図である。 制御処理手順を示すフローチャートである。 活性度調整制御処理手順を示すフローチャートである。 第１の検証結果を示すグラフである。 第２の検証結果を示すグラフである。 本発明の着想を示す概念図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下の説明は、本発明を車両の運転支援装置１に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。

以下、本発明の実施例１について図１〜図１０に基づいて説明する。
図１，図２に示すように、車両Ｖは、運転者の心身活性状態を制御可能な運転支援装置１と、操作機器に係る操作感を制御可能な知覚量制御装置２（体性神経系活性度制御手段）と、運転者の操作に対する車両Ｖの挙動に係る追随感を制御可能な効果音発生装置３（自律神経系活性度制御手段）を備えている。

まず、運転支援装置１について説明する。
運転支援装置１は、体性神経系活性度（身体活性度とも言う）ｔ及び自律神経系活性度（精神活性度とも言う）ｇの２つの指標に基づいて運転者の心身状態を２つの基準軸（活性度）に基づいて判定し、判定された運転者の心身状態に基づき知覚量制御装置２と効果音発生装置３の少なくとも一方を作動させることにより運転者の心と身体が共に活性化している状態を実現可能に構成されている。それ故、この運転支援装置１は、その内部に運転者の心身状態を判定する運転者状態判定装置の機能を備えている。

体性神経とは、手足等を制御する遠心性の運動神経と、耳目等の感覚器官からの感覚情報を脳に伝達する求心性の感覚神経を統括する神経である。
それ故、体性神経系活性度は、運転者の随意運動量をパラメータとして検出することができ、運転者による操縦の達成感を反映するパラメータに相当している。
随意運動量は、筋活動強度（操作量、反力知覚量等）、運動時間（操作時間、走行時間、対応時間、反応速度等）、視線移動速度等によって計測可能である。
また、運転者の体性神経系活性度ｔは、運転者の随意運動、所謂操作の知覚量（運転者側パフォーマンス）の増加に伴って増加し、操作の知覚量の低下に伴って低下する特性を有している。

一方、自律神経とは、主に精神状態と関連するものであり、脳や心臓等の働きを活性化し内臓等の働きを抑制する交感神経と、脳や心臓等の働きを抑制し内臓等の働きを活性化する副交感神経を統括する神経である。
それ故、自律神経系活性度ｇは、運転者の自律神経系生体情報をパラメータとして検出することができ、運転者による操縦の期待感を反映するパラメータに相当している。
自律神経系生体情報は、心拍数、血圧、発汗、瞳孔径等によって計測可能である。
また、運転者の自律神経系活性度ｇは、運転者の運転意識の高揚、所謂操作に対する車両挙動の追随感（車両側パフォーマンス）の増加に伴って増加（交感神経の活性化及び副感神経の非活性化）し、追随感の低下に伴って低下（交感神経の非活性化及び副感神経の活性化）する特性を有している。

図２に示すように、運転支援装置１は、知覚量制御装置２と、効果音発生装置３と、運転者の随意運動量を検出可能な運動量センサ４と、運転者の自律神経系生体情報を運転者から直接的に検出可能な生体センサ５と、運転支援装置１による支援制御をオンオフ切替可能な制御開始スイッチ６と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７（制御手段）等を備えている。
ＥＣＵ７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭと、ＲＡＭと、イン側インタフェースと、アウト側インタフェース等によって構成されている。
ＲＯＭには、運転者状態判定制御及び運転者状態改善制御するための種々のプログラムやデータが格納され、ＲＡＭには、ＣＰＵが一連の処理を行う際に使用される処理領域が設けられている。

図２に示すように、ＥＣＵ７は、体性神経系活性度検出部１１（体性神経系活性度検出手段）と、自律神経系活性度検出部１２（自律神経系活性度検出手段）と、運転者状態推定部１３（運転者状態推定手段）と、バランス制御部１４等を備えている。

体性神経系活性度検出部１１は、運動量センサ４の検出信号に基づき車両Ｖの操縦に伴う運転者の身体的な体性神経系活性度ｔを検出している。
具体的には、運動量センサ４として車輪速センサ（速度センサ）又は時間計測センサを用いる場合、予め計測された規定の走行コースの基準ラップタイムと比較対象である計測ラップタイムとの比率（ラップタイム比）を体性神経系活性度ｔとして検出している。
また、運動量センサ４として舵角センサを用いる場合、舵角センサの時系列データの微分値等を用いて算出したステアリング操作の滑らかさを、体性神経系活性度ｔとして検出している。
尚、知覚量制御装置２によって検出された筋活動強度の検出信号に基づき体性神経系活性度ｔを検出しても良く、また、効果音発生装置３によって検出された舵角検出信号に基づき体性神経系活性度ｔを検出しても良い。知覚量制御装置２や効果音発生装置３から随意運動量の検出信号を入力する場合、運動量センサ４を省略することができる。

次に、自律神経系活性度検出部１２について説明する。
自律神経系活性度検出部１２は、生体センサ５の検出信号に基づき車両Ｖの操縦に伴う運転者の精神的な自律神経系活性度ｇを検出している。
具体的には、生体センサ５として心拍数センサを用いる場合、予め計測された安静時の心拍数と比較対象である計測された心拍数との比率（心拍数比）を自律神経系活性度ｇとして検出している。
尚、生体センサ５として、撮像した運転者の瞳孔径を測定する瞳孔径測定装置、皮膚電気量を測定可能な皮膚電気量測定装置、血圧測定装置、発汗量測定装置等の既存のセンサを用いても良く、交感神経又は副交感神経の活動量（活性度）を直接電気的に計測可能なセンサを利用することも可能である。

次に、運転者状態推定部１３について説明する。
運転者状態推定部１３は、各々の活性度検出部１１，１２によって検出された体性神経系活性度ｔ及び自律神経系活性度ｇに基づいて運転者の心身状態を推定している。
図３，図４に示すように、この運転者状態推定部１３は、横軸が体性神経系活性度ｔ及び縦軸が自律神経系活性度ｇによって規定される２次元の座標系を有し、運転者の心身状態Ｐを体性神経系活性度ｔ及び自律神経系活性度ｇを用いて座標Ｐ（ｔ，ｇ）により規定可能に構成されている。
この座標系において、体性神経系活性度ｔは身体の運動により感覚が知覚する量であるため、体性神経系活性度ｔが大きく且つ自律神経系活性度ｇが小さい座標Ｐ（ｔ，ｇ）のとき、心の高鳴りに比べて操作手応えが大きな領域、例えば、運転者にとって感覚的に操作負担が大きい、或いは退屈を感じる領域に相当する。
体性神経系活性度ｔが小さく且つ自律神経系活性度ｇが大きい座標Ｐ（ｔ，ｇ）のとき、心の高鳴りに比べて操作手応えが小さい領域、例えば、運転者にとって感覚的に期待外れ感が大きい、或いは不安を感じる領域に相当する。

この座標系には、体性神経系活性度ｔに対する自律神経系活性度ｇの比率が一定にされたバランスラインＬと、このバランスラインＬ上に中心を有する楕円状のバランスゾーンＡが設定されている。このバランスゾーンＡが特定領域に相当している。
予め実験や経験値等によって運転者の心と身体が共に活性化している状態、所謂自己効力感が高い状態における体性神経系活性度ｔと自律神経系活性度ｇを基準サンプルとして検出し、この体性神経系活性度ｔと自律神経系活性度ｇの座標（ｔ，ｇ）と原点を結ぶラインをバランスラインＬとして設定している。

バランスゾーンＡは、長軸がバランスラインＬ上に重畳し、短軸がバランスラインＬに直交するように形成されている。このバランスゾーンＡは、バランスラインＬの上端近傍領域及び下端近傍領域を除く中間領域に設定されていることから、運転者の心と身体が共に活性化している状態であり、自己効力感が高い状態である。
バランスゾーンＡは、自律神経系活性度ｇを心拍数で検出した場合、例えば、８０〜１４０（拍／ｍｉｎ）に相当する領域に設定されている。

運転者状態推定部１３は、体性神経系活性度ｔ及び自律神経系活性度ｇに基づく座標（ｔ，ｇ）を運転者の心身状態Ｐを表す座標Ｐ（ｔ，ｇ）として座標上に規定し、座標Ｐ（ｔ，ｇ）とバランスゾーンＡとの位置関係によって運転者の心身状態を推定している。
運転者の心身状態Ｐを表す座標Ｐ（ｔ，ｇ）が、バランスゾーンＡ内に存在するとき、体性神経系と自律神経系がバランスした活性状態（図１１に示す期待感、達成感、自己効力感の３要素から構成される活性化サークルが円滑に循環して内発的動機付けが生まれる状態）であると判定し、バランスゾーンＡ内で且つバランスラインＬ上に存在するとき、最も良好な活性状態であると判定している。
反対に、運転者の心身状態Ｐを表す座標Ｐ（ｔ，ｇ）が、バランスゾーンＡ外に存在するとき、体性神経系と自律神経系がバランスを崩した状態であると判定し、バランスゾーンＡからの離隔距離が大きい程、心身状態が悪化していると判定している。
尚、以下、特に説明がない限り、基本的に、運転者の心身状態Ｐを状態Ｐ、運転者の心身状態Ｐを表す座標Ｐ（ｔ，ｇ）を座標Ｐ（ｔ，ｇ）として表す。

次に、バランス制御部１４について説明する。
バランス制御部１４は、体性神経系活性度制御手段である知覚量制御装置２と自律神経系活性度制御手段である効果音発生装置３との少なくとも一方を介して現在の状態Ｐを現在の状態Ｐよりも良好な状態Ｐに移行させるように形成されている。
図２に示すように、バランス制御部１４は、最短ルート制御部１５と、変更ルート制御部１６と、活性度調整制御部１７とを備えている。
状態ＰがバランスゾーンＡ外のとき、最短ルート制御部１５、或いは最短ルート制御部１５と変更ルート制御部１６が作動し、状態ＰがバランスゾーンＡ内のとき、活性度調整制御部１７が作動している。

最短ルート制御部１５は、現在の状態ＰがバランスゾーンＡ外のとき、状態ＰとバランスゾーンＡとの離隔距離が最短になる目標座標を設定し、この設定された最短ルートに基づいて状態Ｐが目標座標に向かって移行するように知覚量制御装置２と効果音発生装置３の少なくとも一方を制御している。最短ルート制御部１５の実行中にはフラグＦ２に１が入り、実行終了でフラグＦ２に０が入る。
図３に示すように、例えば、現在の座標Ｐ１（ｔ１，ｇ１）がバランスゾーンＡ外のとき、バランスゾーンＡとの離隔距離が最短距離になる目標座標Ｐ１ａ（ｔ１ａ，ｇ１ａ）を演算している。最短ルート制御部１５は、座標Ｐ１（ｔ１，ｇ１）と目標座標Ｐ１ａ（ｔ１ａ，ｇ１ａ）から、体性神経系活性度ｔの変化量に相当する差分Δｔ１（ｔ１ａ−ｔ１）と自律神経系活性度ｇの変化量に相当する差分Δｇ１（ｇ１ａ−ｇ１）を求め、差分Δｔ１に応じて知覚量制御装置２を制御し、差分Δｇ１に応じて効果音発生装置３を制御している。
これにより、運転者の心身状態ＰをバランスゾーンＡ内に向けて最短時間で移行させている。

具体的には、体性神経系活性度ｔを増加するとき、知覚量制御装置２を介して随意運動量を増加（例えばステアリングのギヤ比を低下、アクセルペダルの反力知覚量を増加等）して操作感を向上し、体性神経系活性度ｔを低下するとき、知覚量制御装置２を介して随意運動量を低下（例えばステアリングのギヤ比を増加、アクセルペダルの反力知覚量の低下等）して操作の知覚量を減少させている。
自律神経系活性度ｇを増加するとき、効果音発生装置３を介して運転意識を高揚（例えば効果音発生、効果音のゲイン増加等）して追随感を向上し、自律神経系活性度ｇを低下するとき、知覚量制御装置２を介して運転意識を低下（例えば効果音停止、効果音のゲイン低下等）して追随感を減少させている。

変更ルート制御部１６は、最短ルート制御部１５が演算した差分Δｔ１，Δｇ１の低下側変化量（マイナス側変化量）が所定値以上のとき、低下側変化量を減少させた変更ルートを設定し、この設定された制御ルートに基づいて状態Ｐが移行するように知覚量制御装置２と効果音発生装置３の少なくとも一方を制御している。変更ルート制御部１６の実行中にはフラグＦ３に１が入り、実行終了でフラグＦ３に０が入る。
図３に示すように、例えば、現在の座標Ｐ１（ｔ１，ｇ１）、最短ルートの目標座標Ｐ１ａ（ｔ１ａ，ｇ１ａ）の場合、差分Δｇ１は増加側変位であるため、運転者の期待感が増加するものの、差分Δｔ１は低下側変位であるため、低下側変化量が所定値以上の場合、運転者の達成感が大幅に減少し、運転者が違和感を覚える虞がある。
そこで、運転者の達成感の減少を抑制するため、低下側変化量である差分Δｔ１を運転者が違和感を覚えないレベルで減少したバランスゾーンＡ内の目標座標Ｐ１ｂ（ｔ１ｂ，ｇ１ｂ）を設定している。

変更ルート制御部１６は、座標Ｐ１（ｔ１，ｇ１）と目標座標Ｐ１ｂ（ｔ１ｂ，ｇ１ｂ）から、差分Δｔ１より小さく且つ体性神経系活性度ｔの変化量に相当する差分Δｔ２（ｔ１ｂ−ｔ１）と自律神経系活性度ｇの変化量に相当する差分Δｇ２（ｇ１ｂ−ｇ１）を求め、差分Δｔ２に応じて知覚量制御装置２を制御し、差分Δｇ２に応じて効果音発生装置３を制御している。
これにより、運転者が違和感を覚えることなく状態ＰをバランスゾーンＡ内に向けて短時間で移行させている。

活性度調整制御部１７は、現在の状態ＰがバランスゾーンＡ内のとき、状態ＰがバランスラインＬに対して平行な移動軌跡になるように、換言すれば、体性神経系活性度ｔと自律神経系活性度ｇが同一方向に移行するように知覚量制御装置２と効果音発生装置３を制御している。バランスラインＬは体性神経系活性度ｔに対する自律神経系活性度ｇの比率が一定のラインであるため、バランスラインＬに対して平行な移動軌跡は体性神経系活性度ｔに対する自律神経系活性度ｇの比率が一定である。

図３，図４に示すように、バランスゾーンＡの内部には、上端近傍領域に上端ゾーンＺ１が設定され、下端近傍領域に下端ゾーンＺ２が設定されている。
上端ゾーンＺ１では、体性神経系と自律神経系がバランスした活性状態であるものの、運転負荷が高く且つ緊張度が高いため、必ずしも長時間の運転に適した状態とは言い難い。
そこで、活性度調整制御部１７は、状態Ｐが上端ゾーンＺ１内に一定時間変化なく存在する場合（Ｐ２（ｔ２，ｇ２））、バランスラインＬに対して平行な移動軌跡で体性神経系活性度ｔ及び自律神経系活性度ｇを同一方向に減少させる活性度低下制御を行っている。
これにより、運転者を長時間の高負荷状態から解放し、快適性を確保している。
活性度調整制御部１７は、活性度低下制御の実行中、状態Ｐが下端ゾーンＺ２に到達した場合（Ｐ２ａ（ｔ２ａ，ｇ２ａ））、バランスラインＬに対して平行な移動軌跡で体性神経系活性度ｔ及び自律神経系活性度ｇを同一方向に増加させる活性度増加制御を行っている。活性度増加制御の実行中にはフラグＦ１に１が入り、実行終了でフラグＦ１に０が入る。
これにより、自己効力感を増加している。
尚、活性度増加制御の実行中、状態Ｐが上端ゾーンＺ１に到達したとき、活性度増加制御は終了される。

次に、知覚量制御装置２について説明する。
知覚量制御装置２は、運転者が知覚する車両Ｖの挙動に応じた応答知覚量を操作手段による反力知覚量に対して線形性を有するように制御している。
図５に示すように、知覚量制御装置２は、運転者が操作可能なステアリング２１、アクセル２２、ブレーキ２３と、これら操作手段２１〜２３の操作量に応じて運転者に反力知覚量を夫々付与する反力モータ２４〜２６と、操作手段２１〜２３の操作量に応じて車両Ｖの応答知覚量を夫々発生するステアリングモータ２７、スロットル駆動モータ２８、ブレーキ用ポンプ駆動モータ２９と、反力モータ２４〜２６とモータ２７〜２９を制御可能なＥＣＵ３０等を備えている。操作手段２１〜２３の操作量は、操作量センサ３１〜３３の検出信号としてＥＣＵ３０に夫々出力され、操作手段２１〜２３の操作力は、操作力センサ３４〜３６の検出信号としてＥＣＵ３０に夫々出力されている。
この構成により、ＥＣＵ３０は、ステアリング２１のギヤ比やアクセル２２の反力知覚量を任意に制御可能である。

本実施例では、制御開始スイッチ６がオン操作され且つ体性神経系活性度ｔを増加するとき、ステアリング２１と前輪とのギヤ比が通常のギヤ比（例えば１４．５）に比べて小さいギヤ比（例えば１１．０）に切り替え、制御開始スイッチ６がオン操作され且つ体性神経系活性度ｔを減少するとき、ステアリング２１と前輪とのギヤ比が通常のギヤ比に比べて大きいギヤ比（例えば１５．５）に切り替えるように構成されている。
尚、知覚量制御装置２に係る具体的な構成は、本出願人が既に出願しているため、詳細な説明を省略する（特願２０１６−０９９４５６号参照）。

次に、効果音発生装置３について説明する。
効果音発生装置３は、エンジンのランブル音によって車両Ｖの旋回挙動を聴覚的に演出し、旋回操作感を高くするように制御している。
図６に示すように、効果音発生装置３は、各センサ４１〜４７と各装置４８〜５０からなる走行状態検出手段と、左右１対のスピーカ５１，５２と、ＥＣＵ５３とを備え、ＥＣＵ５３が、ヨーレートセンサ４２と横Ｇセンサ４４により検出された走行状態に基づいて車両Ｖの車幅方向の移動と旋回方向の移動の少なくとも１つに関連する物理量をパラメータとする横入力量を設定する横入力量設定部５３ａと、横入力量に基づき半次周波数成分からなる複数の半次調整波音を選択する調整波音選択部５３ｂと、基本波音と選択された複数の半次調整波音を合成する効果音生成部５３ｃを有している。
この運転支援装置５０は、車間距離報知機能と運転者の感情改善機能とを備えている。
この構成により、ＥＣＵ５３の調整波音選択部５３ｂは、複数の半次調整波音のゲインを任意に制御可能である。

本実施例では、制御開始スイッチ６がオン操作され且つ自律神経系活性度ｇを増加するとき、アクセル２２の踏込量に比例して各調整波音のゲインの補正係数を増加補正するように制御し、制御開始スイッチ６がオン操作され且つ自律神経系活性度ｇを減少するとき、アクセル２２の踏込量に比例して各調整波音のゲインの補正係数を減少補正するように制御している。
尚、効果音発生装置３に係る具体的な構成は、本出願人が既に出願しているため、詳細な説明を省略する（特願２０１６−０７１３８２号参照）。

次に、図７，図８のフローチャートに基づいて、制御処理手順について説明する。尚、Ｓｉ（ｉ＝１，２…）は、各処理のためのステップを示す。
図７のフローチャートに示すように、制御処理では、まず、Ｓ１にて、各センサ４，５の検出値や制御開始スイッチ６の信号を含む各種情報を読み込み、Ｓ２へ移行する。
Ｓ２では、制御開始スイッチ６がオン操作されているか否か判定する。
Ｓ２の判定の結果、制御開始スイッチ６がオン操作されている場合、Ｓ３に移行する。
Ｓ２の判定の結果、制御開始スイッチ６がオフ操作されている場合、リターンする。

Ｓ３では、状態ＰがバランスゾーンＡ内に存在するか否か判定する。
Ｓ３の判定の結果、状態ＰがバランスゾーンＡ内に存在する場合、Ｓ４に移行する。
Ｓ４では、フラグＦ２が１か否か判定する。
Ｓ４の判定の結果、フラグＦ２が１の場合、状態ＰがバランスゾーンＡ内に存在するにも拘らず最短ルート制御が実行中であるため、最短ルート制御を終了し（Ｓ５）、フラグＦ２を０にする（Ｓ６）。
Ｓ４の判定の結果、フラグＦ２が０の場合、Ｓ７に移行する。

Ｓ７では、フラグＦ３が１か否か判定する。
Ｓ７の判定の結果、フラグＦ３が１の場合、状態ＰがバランスゾーンＡ内に存在するにも拘らず変更ルート制御が実行中であるため、変更ルート制御を終了し（Ｓ８）、フラグＦ３を０にする（Ｓ９）。
Ｓ７の判定の結果、フラグＦ２が０の場合、Ｓ１０に移行する。
Ｓ１０では、活性度調整制御を実行し、リターンする。

Ｓ３の判定の結果、状態ＰがバランスゾーンＡ外に存在する場合、Ｓ１１に移行する。
Ｓ１１では、フラグＦ１が１か否か判定する。
Ｓ１１の判定の結果、フラグＦ１が１の場合、状態ＰがバランスゾーンＡ外に存在するにも拘らず活性度増加制御が実行中であるため、活性度増加制御を終了し（Ｓ１２）、フラグＦ１を０にした後（Ｓ１３）、リターンする。
Ｓ１１の判定の結果、フラグＦ１が０の場合、Ｓ１４に移行し、フラグＦ２が１か否か判定する。

Ｓ１４の判定の結果、フラグＦ２が１の場合、既に最短ルート制御が実行中であるため、最短ルート制御を継続し（Ｓ１５）、フラグＦ２を１にした後（Ｓ１６）、リターンする。
Ｓ１４の判定の結果、フラグＦ２が０の場合、Ｓ１７に移行し、フラグＦ３が１か否か判定する。
Ｓ１７の判定の結果、フラグＦ３が１の場合、既に変更ルート制御が実行中であるため、変更ルート制御を継続し（Ｓ１８）、フラグＦ３を１にした後（Ｓ１９）、リターンする。
Ｓ１７の判定の結果、フラグＦ３が０の場合、状態ＰがバランスゾーンＡ外に存在するにも拘らず未だ最短ルート制御と変更ルート制御の何れも実行されていないため、Ｓ２０に移行する。

Ｓ２０では、状態ＰからバランスゾーンＡまでの最短ルート（目標座標）を演算し、Ｓ２１に移行する。
Ｓ２１では、状態Ｐと最短ルートの目標座標との差分Δｔ，Δｇについて、低下側変化量が所定値以上か否か判定する。
Ｓ２１の判定の結果、低下側変化量が所定値以上の場合、Ｓ１８に移行して変更ルート制御を実行する。
Ｓ２１の判定の結果、低下側変化量が所定値未満の場合、Ｓ１５に移行して最短ルート制御を実行する。

次に、Ｓ１０の活性度調整制御について説明する。
図８のフローチャートに示すように、活性度調整制御処理では、まず、Ｓ３１にて、状態Ｐが上端ゾーンＺ１内に存在するか否か判定する。
Ｓ３１の判定の結果、状態Ｐが上端ゾーンＺ１内に存在する場合、Ｓ３２に移行し、フラグＦ１が１か否か判定する。
Ｓ３１の判定の結果、状態Ｐが上端ゾーンＺ１内に存在しない場合、状態Ｐが自己効力感が高い状態で且つ運転に適した状態に存在するため、終了する。
Ｓ３２の判定の結果、フラグＦ１が１の場合、活性度低下制御が完了した後の活性度増加制御が実行中であるため、Ｓ３３に移行し、活性度増加制御を終了し（Ｓ３３）、フラグＦ１を０にした後（Ｓ３４）、終了する。
Ｓ３２の判定の結果、フラグＦ１が０の場合、状態Ｐが初めて上端ゾーンＺ１内に侵入したため、Ｓ３５に移行し、タイマＴに１を加算する。

次に、Ｓ３６では、タイマＴが判定値Ｋを超えるか否か判定する。
Ｓ３６の判定の結果、タイマＴが判定値Ｋを超える場合、状態Ｐが上端ゾーンＺ１内に一定時間変化なく存在するため、活性化低下制御を実行し（Ｓ３７）、タイマＴをリセットする（Ｓ３８）。
Ｓ３９では、状態Ｐが下端ゾーンＺ２内に存在するか否か判定する。
Ｓ３９の判定の結果、状態Ｐが下端ゾーンＺ２内に存在する場合、運転者の負担が解消されたため、活性化低下制御を終了する（Ｓ４０）。
Ｓ３９の判定の結果、状態Ｐが下端ゾーンＺ２内に存在しない場合、Ｓ３７に移行する。
次に、Ｓ４１にて、状態Ｐを自己効力感が高い状態に移行するために活性化増加制御を実行し、フラグＦ１を１にした後（Ｓ４２）、終了する。

次に、本実施例の運転支援装置１における作用、効果について説明する。
作用、効果の説明に当り、標準的な２名の被験者Ｘ，Ｙ（運転者）に対して２種類の検証実験を行った。
第１の検証実験は、被験者Ｘ，Ｙが、テストコース（周回路）を走行したときのラップタイムを計測し、基準ラップタイムとのラップタイム比と心拍数比とを夫々計測した。
第２の検証実験は、被験者Ｘ，Ｙが、テストコースを走行したときのステアリング操作の滑らかさと心拍数比とを夫々計測した。
被験者Ｘ，Ｙは、ステアリングギヤ比がノーマルレシオ（例えば１４．５）に設定された車両（Ｘ１，Ｙ１）、知覚量制御装置２を備えステアリングギヤ比がクイックレシオ（例えば１１．０）に設定された車両（Ｘ２，Ｙ２）、ステアリングギヤ比がクイックレシオで且つ効果音発生装置３を備えた車両（Ｘ３，Ｙ３）について、第１，第２の検証実験を行った。

図９，１０に基づいて、第１，第２の検証結果について説明する。
図９に示すように、被験者Ｘのラップタイム比は、ノーマルレシオの状態Ｘ１ａに比べてクイックレシオの状態Ｘ２ａの方が高く、また、心拍数比は、効果音不作動の状態Ｘ２ａに比べて効果音作動の状態Ｘ３ａの方が高い結果であった。
同様に、被験者Ｙのラップタイム比は、ノーマルレシオの状態Ｙ１ａに比べてクイックレシオの状態Ｙ２ａの方が高く、また、心拍数比は、効果音不作動の状態Ｙ２ａに比べて効果音作動の状態Ｙ３ａの方が高い結果であった。
これにより、ギヤ比を小さくする、つまり、操作の知覚量の増加によって体性神経系活性度ｔが増加することが知見された。また、効果音作動、つまり、エンジンサウンドのフィードバックにより運転者の操作に連動した車両挙動が明確に把握されるため、追随感が増加し、これに伴って自律神経系活性度ｇが増加することが知見された。
更に、ギヤ比を小さくした場合、車両Ｖがクイックに動くため車両Ｖが意のままに動くと感じると共に操作を間違わないように運転意識も向上するため、自律神経系活性度ｇの増加に寄与することが判明した。また、効果音を作動させた場合、運転者が車両Ｖの動きが滑らかと感じると共に車両挙動を明確に把握して車両Ｖの操作も滑らかになるため、体性神経系活性度ｔの増加に寄与することが判明した。

図１０に示すように、被験者Ｘのステアリング操作の滑らかさは、ノーマルレシオの状態Ｘ１ｂに比べてクイックレシオの状態Ｘ２ｂの方が高く、また、心拍数比は、効果音不作動の状態Ｘ２ｂに比べて効果音作動の状態Ｘ３ｂの方が高い結果であった。
同様に、被験者Ｙのステアリング操作の滑らかさは、ノーマルレシオの状態Ｙ１ｂに比べてクイックレシオの状態Ｙ２ｂの方が高く、また、心拍数比は、効果音不作動の状態Ｙ２ｂに比べて効果音作動の状態Ｙ３ｂの方が高い結果であった。
第１の検証結果と同様に、操作の知覚量の増加によって体性神経系活性度ｔが増加し、追随感の増加によって自律神経系活性度ｇが増加することが知見された。
更に、効果音作動による追随感の増加は、運転状況により操作の知覚量を減少側に作用する場合もあることが判明した。

この運転支援装置１では、車両Ｖの操縦に伴う運転者の身体的な体性神経系活性度ｔを運動量センサ４を介して検出する体性神経系活性度検出部１１と、車両Ｖの操縦に伴う運転者の精神的な自律神経系活性度ｇを生体センサ５を介して検出する自律神経系活性度検出部１２と、体性神経系活性度ｔを制御可能な知覚量制御装置２と、自律神経系活性度ｇを制御可能な効果音発生装置３とを備えているため、知覚、運動及び行動指標を介して体性神経系活性度ｔを数値によって可視化して制御することができ、身体の内部指標を介して自律神経系活性度ｇを数値によって可視化して制御することができる。
ＥＣＵ７は、体性神経系活性度ｔ及び自律神経系活性度ｇが同一方向に移行するように知覚量制御装置２と効果音発生装置３を制御するため、体性神経系活性度ｔと自律神経系活性度ｇの増減傾向を揃えることができ、運転者の状態を違和感を生じることなく心と身体が共に活性化している状態に移行することができる。

ＥＣＵ７が、体性神経系活性度ｔと自律神経系活性度ｇの比率が一定になるように知覚量制御装置２と効果音発生装置３を制御するため、運転者の状態を容易に体性神経系と自律神経系がバランスした活性状態にすることができる。
ＥＣＵ７が、体性神経系活性度ｔ及び自律神経系活性度ｇによって規定されると共に体性神経系活性度ｔと自律神経系活性度ｇの比率が一定になるバランスラインＬの一部を含むバランスゾーンＡが形成された座標系を有し、体性神経系活性度ｔ及び自律神経系活性度ｇがバランスゾーンＡ外のとき、体性神経系活性度ｔ又は自律神経系活性度ｇをバランスゾーンＡ内に移行させている。
これにより、体性神経系と自律神経系がバランスした状態であるバランスラインＬの一部を含むバランスゾーンＡを有する座標系を形成することができ、この座標系上で運転者の心身状態を観察することができる。また、運転者の状態を確実に体性神経系と自律神経系がバランスした活性状態にすることができる。

ＥＣＵ７が、体性神経系活性度ｔ及び自律神経系活性度ｇが一定時間変化なく且つバランスゾーンＡの上端近傍領域である上端ゾーンＺ１のとき、体性神経系活性度ｔ及び自律神経系活性度ｇを所定量減少させた後、増加させるため、運転者の高負荷状態を回避することができ、運転者の活性状態と快適性とを両立することができる。
体性神経系活性度制御手段である知覚量制御装置２が、運転者の操作量に対する反力知覚量であるギヤ比を制御し、自律神経系活性度制御手段である効果音発生装置３が、運転者の操作量に対する聴覚知覚量を制御するため、運転者の状態を早急に心と身体が共に活性化している状態に移行させることができる。

体性神経系活性度検出部１１が運転者の随意運動量を検出し、自律神経系活性度検出部１２が自律神経系生体情報を検出するため、体性神経系活性度ｔと自律神経系活性度ｇを数値によって精度良く検出することができる。

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、体性神経系活性度のパラメータに相当する随意運動量としてラップタイム比やステアリング操作の滑らかさの例を説明したが、これに限るものではない。随意運動量は、ラップタイム比以外の運動時間、ステアリングホイール、アクセルペダル、ブレーキペダル、クラッチペダル、シフトレバー等の操作手段に係る筋活動強度、視線移動速度等の何れであっても良く、複合化した値を用いても良い。
体性神経系活性度を運動タスクへの集中度に関連した脳活動として計測しても良く、例えば、体性神経活動電流により発生した体性感覚誘発磁界（ＳＥＦ）を脳磁図（ＭＥＧ）を用いて計測可能である。また、皮質細胞に発生する１〜１００Ｈｚの正弦波要素である数１００μＶの電気現象を高密度脳電図（ＥＥＧ）を用いて計測可能である。
更に、手足の筋電位（ＥＭＧ）や運動誘発電位（ＭＥＰ）を直接計測しても良い。

２〕前記実施形態においては、自律神経系生体情報として心拍数比の例を説明したが、これに限るものではない。
自律神経系生体情報は、心拍数の検出値であっても良く、血圧、発汗、瞳孔径等の何れであっても良い。

３〕前記実施形態においては、体性神経系活性度制御手段として知覚量制御装置を用い、自律神経系活性度制御手段として効果音発生装置を用いた例を説明したが、少なくとも、体性神経系活性度制御手段は運転者の操作感を制御できれば良く、自律神経系活性度制御手段は運転者の追随感を制御できれば良い。
即ち、体性神経系活性度制御手段として、ステアリング系のＶＧＲや、アクセル系の踏込量（又は踏込力）制御装置や、ブレーキ系の踏込量（又は踏込力）制御装置等を任意に選択可能である。また、自律神経系活性度制御手段として、オプティカルフローの表示により運転者の速度感を制御するヘッドアップディスプレイや、速度表示の変更により運転者の速度感を制御するメータパネル等を任意に選択可能である。

４〕前記実施形態においては、バランスゾーン内において体性神経系活性度と自律神経系活性度を同一方向に増減する制御の例を説明したが、バランスゾーン外において体性神経系活性度と自律神経系活性度を同一方向に増減制御しても良い。
この場合、体性神経系活性度と自律神経系活性度を同一方向に増減制御可能であることを条件として、最短ルート制御及び変更ルート制御を実行し、体性神経系活性度と自律神経系活性度を同一方向に増減制御できない場合、最短ルート制御及び変更ルート制御を禁止する。

５〕前記実施形態においては、知覚量制御装置と効果音発生装置の両方を併用した例を説明したが、体性神経系活性度の差分と自律神経系活性度の差分のうち一方が零の場合、知覚量制御装置と効果音発生装置のうち差分が零に対応した装置による制御を停止しても良い。これにより、制御系の簡略化を図ることができる。
また、知覚量制御装置と効果音発生装置のうち本来の制御を行っていない方の装置を優先的に使用して活性度を制御しても良い。

６〕前記実施形態においては、バランスゾーンを楕円に設定した例を説明したが、仕様に応じて任意に形状や領域を設定することが可能であり、バランスライン上に中心（重心）を有する向かい合う辺がバランスラインに平行な長方形であっても良く、繭形状であっても良い。

７〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

Ｖ 車両
ｔ 体性神経系活性度
ｇ 自律神経系活性度
Ａ バランスゾーン
Ｌ バランスライン
１ 運転支援装置
２ 知覚量制御装置
３ 効果音発生装置
７ ＥＣＵ
１１ 体性神経系活性度検出部
１２ 自律神経系活性度検出部

Claims (5)

1. 運転者の心身状態に基づき車両の運転状態を制御する制御手段を有する運転支援装置において、
   車両の操縦に伴う運転者の身体的な体性神経系活性度を検出する体性神経系活性度検出手段と、
   車両の操縦に伴う運転者の精神的な自律神経系活性度を検出する自律神経系活性度検出手段と、
   前記体性神経系活性度を制御可能な体性神経系活性度制御手段と、
   前記自律神経系活性度を制御可能な自律神経系活性度制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記体性神経系活性度及び自律神経系活性度によって規定されると共に前記体性神経系活性度と自律神経系活性度の比率が一定になるバランスラインが形成された座標系を有し、前記体性神経系活性度及び自律神経系活性度が前記バランスラインに沿うように前記体性神経系活性度制御手段と自律神経系活性度制御手段を制御することを特徴とする運転支援装置。
2. 前記座標系に前記バランスラインの一部を含むバランスゾーンが形成され、
   前記制御手段が、前記体性神経系活性度及び自律神経系活性度が前記バランスゾーン外のとき、前記体性神経系活性度又は自律神経系活性度を前記バランスゾーン内に移行させることを特徴とする請求項１に記載の運転支援装置。
3. 前記制御手段が、前記体性神経系活性度及び自律神経系活性度が一定時間変化なく且つ前記バランスゾーンの上端近傍領域のとき、前記体性神経系活性度及び自律神経系活性度を所定量減少させた後、増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の運転支援装置。
4. 前記体性神経系活性度制御手段が、運転者の操作量に対する反力知覚量を制御し、前記自律神経系活性度制御手段が、運転者の操作量に対する視聴覚知覚量と応答速度の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の運転支援装置。
5. 前記体性神経系活性度制御手段が運転者の随意運動量を検出し、前記自律神経系活性度検出手段が自律神経系生体情報を検出することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の運転支援装置。