JP7163431B2

JP7163431B2 - 車両における継続的な注意を触覚フィードバックを用いて強化するシステム及び方法

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Publication number: JP7163431B2
Application number: JP2021018605A
Authority: JP
Inventors: モダーレス，アリ; マヌエルクルス－ヘルナンデス，ファン; エー．グラント，ダニー; オリエン，ニール
Original assignee: Immersion Corp
Current assignee: Immersion Corp
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2021-02-08
Publication date: 2022-10-31
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: EP3015335A1; CN111002999A; EP3015335B1; KR20160046299A; JP2016081521A; JP2021093175A; CN105523045B; US10232773B2; US20180056867A1; US20160107570A1; CN105523045A; US9827904B2

Description

本発明は、車両における継続的な注意を触覚フィードバックを用いて強化するシステム及び方法に関する。

精巧なセンサーシステムを搭載するインテリジェント車両は、ドライバーが通常知り得る以上の情報である、運転状態及び運転環境に関する情報へのアクセスを提供する。こうしたデータに対して継続的に注意を向けたりアクセスしたりすることにより、ドライバー及び搭乗者の安全性を顕著に改善することができる。しかしながら、こうしたデータを、視覚、音声、又は基本的な振動触覚フィードバックを用いて表示しても、効果が薄く、情報を正確に伝達することが困難であり、ドライバーの認知機能に負担をかけ、及び／又は、暫くするとドライバーにとって迷惑なものとなり得る。また、技術の発達及び車両の自動化により、多くの場合、ドライバーが、車両の周囲の環境に対して細心の注意を払うことの必要性を取り除いている。ドライバーが、道路の状態、車両の動的特性、周囲の他の自動車の状況といった情報から切り離されてしまうと、ドライバーの介在を必要とする緊急事態が生じた場合に、制御を維持するように迅速に反応できないことがある。

周囲の状況に対する不注意は、自動車事故の主要な原因１つである。ドライバーが集中することを要求される状況では、一瞬の油断しただけでも、事故の可能性が顕著に増大してしまう。

継続的であって且つ直感的な方法で、運転状況及び周囲に対するドライバの意識を向上させ、これにより、緊急事態に対して反応するドライバの能力をより効果的に改善することが望まれている。

本発明の一態様によれば、車両のためのシステムが提供される。システムは、車両の周囲、環境及び／又は状態に関連する情報を検出して、検出した前記情報に基づいてセンサ信号を出力するセンサと、前記センサ信号を受信し、前記センサ信号に基づいて前記システムが提示すべき触覚フィードバックを決定し、触覚制御信号を出力するプロセッサと、前記プロセッサから前記触覚制御信号を受信し、前記触覚制御信号に基づいて前記車両のドライバーに対する前記触覚フィードバックを生成する、触覚出力装置とを備える。

一実施形態において、前記触覚出力装置は、前記車両の前記ドライバーの座席に配置される。

一実施形態において、前記センサによって検出される前記情報は、前記車両に対する第２の車両の位置を含む。一実施形態において、前記触覚フィードバックは、前記車両に対する前記第２の車両の前記位置を示すべく、前記座席内を移動する運動感覚フィードバックを含む。

一実施形態において、前記センサによって検出される前記情報は、前記車両が走行する道路上の道路標示の前記車両に対する位置を含む。一実施形態において、前記触覚フィードバックは、前記道路上の前記道路標示の前記車両に対する前記位置を示すべく、前記座席内を移動する運動感覚フィードバックを含む。

一実施形態において、前記触覚出力装置は、前記車両の前記ハンドルに配置される。一実施形態において、前記触覚出力装置は、前記触覚フィードバックのために、前記ハンドルを変形させる又は前記ハンドルの剛性を変化させるように構成される。

一実施形態において、前記触覚出力装置は、前記ドライバーのシートベルトに配置される。一実施形態において、触覚フィードバックは、運動感覚フィードバック及び／又は振動触覚フィードバックを含む。

本発明の一態様によれば、少なくとも一つのセンサを使用して、車両の周囲、環境及び／又は状態から情報を検出する工程と、プロセッサを使用して、前記センサが検出した前記情報に基づいて前記車両のドライバーに対して生成すべき触覚フィードバックを決定し、触覚制御信号を生成する工程と、前記プロセッサから受信した前記触覚制御信号に基づいて、触覚出力装置を使用して前記ドライバーに対する前記触覚フィードバックを生成する工程と、を備える方法が提供される。

一実施形態において、触覚フィードバックは、運動感覚フィードバックを含む。

一実施形態において、触覚フィードバックは、振動触覚フィードバックを含む。

本発明の一態様によれば、ドライバーの座席と、シートベルトと、ハンドルと、前記車両のドライバーに触覚フィードバックを提供するシステムと、を備える車両が提供される。システムは、車両の周囲、環境及び／又は状態に関連する情報を検出して、検出した前記情報に基づいてセンサ信号を出力するセンサと、前記センサ信号を受信し、前記センサ信号に基づいて前記システムに提示すべき触覚フィードバックを決定し、触覚制御信号を出力するプロセッサと、前記プロセッサから前記触覚制御信号を受信し、前記触覚制御信号に基づいて前記車両のドライバーに対する前記触覚フィードバックを生成する、触覚出力装置とを備える。

一実施形態において、前記触覚出力装置は、運動感覚フィードバックを生成するように構成される。

一実施形態において、前記システムは、第２触覚出力装置を更に備え、前記第２触覚出力装置は、振動触覚フィードバックを生成するように構成される。

一実施形態において、前記触覚出力装置は、前記ドライバーの座席に配置される。

一実施形態において、前記触覚出力装置は、前記ハンドルに配置される。

一実施形態において、前記触覚出力装置は、前記シートベルトに操作可能に接続される。一実施形態において、前記触覚出力装置は、前記シートベルトの張力機構の一部であり、運動感覚フィードバックを生成するように構成される。一実施形態において、前記触覚出力装置は、前記シートベルトに埋め込まれ、振動触覚フィードバックを生成するように構成される。

本発明の上記及び上記以外の目的、特徴、及び性質、並びに、関連する構成要素の動作方法及び機能、そして製造における各部分の組み合わせと経済性については、添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明と添付の特許請求の範囲を検討することによってさらに明らかになる。これらはいずれも本明細書の一部を構成する。添付図面は例示及び説明のためのものであり、本発明の発明特定事項の定義として用いることは意図されていない。本明細書及び特許請求の範囲における用法によれば、単数形の「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」には複数のものへの言及が含まれる。ただし、文脈によって別に解すべきことが明白な場合はこの限りでない。

以下の図面の構成要素は、本開示の原理の概略を強調するように描写されており、必ずしも寸法通りには記載されていない。一貫性及び明瞭性を確保するために、対応する構成要素を指し示す参照符号は、必要に応じ、複数の図面にわたって繰り返し用いられる。

本発明の一実施形態に係る車両のためのシステムを模式的に示す。

図１のシステムのプロセッサを模式的に示す。

図１のシステムの一実施態様を模式的に示す。図１のシステムの一実施態様を模式的に示す。

図１のシステムの一実施態様を模式的に示す。図１のシステムの一実施態様を模式的に示す。図１のシステムの一実施態様を模式的に示す。

図１のシステムの一実施態様を模式的に示す。図１のシステムの一実施態様を模式的に示す。図１のシステムの一実施態様を模式的に示す。図１のシステムの一実施態様を模式的に示す。図１のシステムの一実施態様を模式的に示す。図１のシステムの一実施態様を模式的に示す。

図１のシステムの一実施態様を模式的に示す。

本発明の一実施形態に係る方法のフローチャートを模式的に示す。

図１は、本発明の一実施形態に係るシステム１００の模式図である。システム１００は、例えば、デスクトップ・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、電子ワークブック、電子ハンドヘルド装置（例えば、携帯電話、スマートフォン、ゲーム装置、携帯情報端末（ｐｅｒｓｏｎａｌｄｉｇｉｔａｌａｓｓｉｓｔａｎｔ：「ＰＤＡ」）、携帯用電子メール装置、携帯用インターネット・アクセス装置、電卓など）、ゲーム・コントローラ、又はウェアラブルデバイス等の電子装置の一部である。または、システム１００は、車両等のより大きな機械的装置に統合され得る。システム１００について以下で詳述する。図示されるように、システム１００は、プロセッサ１１０、記憶装置１２０、及び、入出力装置１３０を備えており、これらはバス１４０を介して相互に接続されている。一実施形態において、入出力装置１３０は、少なくとも一つのセンサ１５０、少なくとも一つの触覚出力装置１６０、少なくとも一つの無線受信機１７０、及び／又はその他の入出力装置を備えてもよい。

プロセッサ１１０は、汎用又は特殊用途プロセッサ、あるいはシステム１００の動作及び機能を管理又は制御するマイクロ・コントローラである。例えば、プロセッサ１１０は、触覚フィードバック又は触覚効果を提供するために、特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ：「ＡＳＩＣ」）として、車両のドライバー等の入出力装置１３０のユーザへの出力信号を制御するように特別に設計されてもよい。プロセッサ１１０は、プロセッサ１１０が受信した又は決定した触覚信号に基づいてどのような触覚フィードバック又は効果が生成されるべきか、当該触覚効果がどのような順序で生成されるべきか、及び、どの程度の大きさ、頻度、持続時間の触覚効果とすべきか、及び／又は、触覚効果のその他のパラメータについて、所定の因子に基づいて決定してもよい。また、プロセッサ１１０は、特定の触覚効果を提供するために触覚出力装置１６０を駆動するのに使用することができるストリーミング・コマンドを提供するように構成されてもよい。一部の実施形態においては、プロセッサ１１０は実際には複数のプロセッサを含み、当該プロセッサの各々がシステム１００内で特定の機能を果たすように構成される。プロセッサ１１０についての詳細は後述する。

メモリデバイス１２０としては、内部に固定された１つ又は複数の記憶ユニット、リムーバブル記憶ユニット及び／又はリモート・アクセスが可能な記憶ユニットを含む。これら様々な記憶ユニットは、揮発性メモリと不揮発性メモリとのいかなる組合せをも含み得る。記憶ユニットは、情報、データ、命令、ソフトウェア・コードなどのいかなる組合せをも記憶し得るように構成されている。より具体的には、記憶ユニットは、触覚効果のプロフィール、入出力装置１３０の触覚出力装置１６０がいかにして駆動されるかを指示する命令、又は触覚フィードバック又は触覚効果を生成するためのその他の情報を含む。

バス１４０は、システム１００の様々な構成要素間の信号通信を可能とし、例えば、ネットワークを介して、リモートコンピュータ又はサーバからの情報にアクセス可能に構成されてもよい。ネットワークは、例えば、インターネット、イントラネット、ＰＡＮ（ＰｅｒｓｏｎａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（ＷｉｄｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、ＳＡＮ（ＳｔｏｒａｇｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、ＭＡＮ（ＭｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、無線ネットワーク、セルラー通信ネットワーク、公衆交換電話網、および／またはこれら以外のネットワークの一又は複数である。

センサ１５０は、以下のタイプのセンサのうちの１又は複数のものを含み得る。一実施形態において、センサ１５０は、ユーザの身体とユーザが座っているシートやユーザが操作しているハンドル等の様々な車両の部品との間の接触圧（ｔｏｕｃｈｐｒｅｓｓｕｒｅ）の大きさを計測するように構成された１又は複数の歪みゲージセンサを含んでもよい。一実施形態において、センサ１５０は、車両内の各接触位置に作用する圧力を計測するように構成されたマルチタッチ圧力センサを含んでもよい。一実施形態において、センサ１５０は、車両の制御インタフェースに作用する力／圧力を計測するように構成された感圧抵抗（「ＦＳＲ」）センサを含んでもよい。一実施形態において、センサ１５０は、車両の内側と外側両方の環境状態及び道路状態を計測するように構成された温度センサ、湿度センサ、及び／又は気圧センサを含んでもよい。一実施形態において、センサ１５０は、例えば心拍数等のユーザの生体情報の測定値を取得するように構成された生体センサを含んでもよい。一実施形態において、センサ１５０は、ユーザの顔面の表情及び関連する生体情報を取得するように構成されたイメージセンサ及び／又はカメラを含んでもよい。

一実施形態において、センサ１５０は、当該センサ１５０を備えた車両の付近の他の車両の存在を検出するように構成された近接センサを含んでもよい。例えば、センサ１５０は、当該センサ１５０を含む車両の後方から接近する他の車両を感知し、及び／又は、ドライバの死角にいる他の車両を感知するように構成された超音波センサであってもよい。こうしたセンサは、当該技術分野において既に知られており、インテリジェント車両において搭載されている。一実施形態において、センサ１５０は、カメラ及びイメージプロセッサを含み、以下でさらに詳細に説明するように、車両が通行中の道路における車線等の標識に対する当該車両の位置を検出するように構成されてもよい。一実施形態において、センサ１５０は、他の車両やインフラ設備から送信された信号を感知するように構成されてもよい。当該他の車両又は当該インフラ設備は、当該他の車両や当該インフラ設備等の状態に関する情報を提供する。車両の状態、周辺状況、又は環境を感知するために、上記以外のセンサを用いてもよい。例えば、センサ１５０は、車両の速度、近接している他の車両に対する当該車両の速度、タイヤ圧、エンジン状態、ブレーキの不具合等を感知するタイプのセンサであってもよい。上述した実施形態は、いかなる限定をも意味するものではない。

触覚出力装置１６０は、システム１００を備える車両のドライバー等のシステム１００のユーザに対して触覚フィードバックを提供するように構成される。当該触角フィードバックは、変形、運動感覚フィードバック（ｋｉｎｅｓｔｈｅｔｉｃｆｅｅｄｂａｃｋ）又は運動感覚刺激（ｋｉｎｅｓｔｈｅｔｉｃｓｅｎｓａｔｉｏｎｓ）、振動、振動触覚フィードバック（ｖｉｂｒｏｔａｃｔｉｌｅｆｅｅｄｂａｃｋ）、静電摩擦又は超音波摩擦等の触覚効果を生成する任意の方法によって生成されてもよい。一実施形態において、触覚出力装置１６０が含み得るアクチュエータは、例えば、偏心質量体がモータにより動かされる偏心回転質量体（「ＥＲＭ」）などの電磁アクチュエータ、ばねに取り付けられた質量体が前後に駆動されるリニア共振アクチュエータ（「ＬＲＡ」）、または圧電材料、電気活性ポリマー、もしくは形状記憶合金などの「スマートマテリアル」、マクロ繊維複合材アクチュエータ、静電気アクチュエータ、電気触感アクチュエータ、および／または触覚（例えば、振動触覚）フィードバック又は運動感覚フィードバックなどの物理的フィードバックを提供する他の種類のアクチュエータ、である。一実施形態において、触覚出力装置１６０は、非機械的又は非振動装置、例えば、静電摩擦（「ＥＳＦ」）や超音波表面摩擦（「ＵＳＦ」）を用いる装置、超音波触覚トランスデューサを用いて音響放射圧力を生じさせる装置、触覚基板及び可撓性もしくは変形可能な表面を用いる装置、又はエアジェットを用いた空気の吹きかけなどの発射型の触覚出力を提供する装置などを含んでもよい。異なる複数の触覚効果を生成させるのに、複数の触覚出力装置１６０を使用してもよく、それにより、変形、振動等の幅広い種類の効果を生成させることができる。

以下で詳細に説明するように、単数又は複数の触覚出力装置１６０は、ユーザに常時接触し又はユーザに常時触れられている表面が移動又は振動して当該ユーザに触覚フィードバックを提供できるように、車両内に配置されてもよい。例えば、触覚出力装置１６０は、以下で詳述するように、当該車両の運転席に設置されてもよく、また、アラート、指向性効果（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｅｆｆｅｃｔｓ）等を提供するように配置される。本発明の実施形態において、単数又は複数の触覚出力装置１６０は、ハンドル、ドライバーのシートベルト、又はドライバーが運転中に日常的に接触する前記以外の任意の表面に、つまり、その内部に又はそれらに接触するように、配置される。

無線受信機１７０は、ドライバーに対して危険な状況、交通状況の変化、厳しい天候等を警告するために、路上のインテリジェントインフラストラクチャー（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）、交通管制極、警察車両、緊急車両等から放送される情報を受信するように構成されてもよい。無線受信機１７０は、当該情報を受信すると、以下で詳述するように、後段の処理のためにプロセッサ１１０に対して入力信号を送信することができる。一実施形態において、無線受信機１７０はセンサ１５０の一部分であってもよい。図示した実施形態は、限定することを意図していない。

図２は、プロセッサ１１０の一実施形態をより詳細に例示している。プロセッサ１１０は、一又は複数のコンピュータ・プログラム・モジュールを実行するように構成されてもよい。当該一又は複数のコンピュータ・プログラム・モジュールは、センサモジュール１１２、受信モジュール１１４、判定モジュール１１６、触覚出力装置制御モジュール１１８及び／又はこれら以外のモジュールのうちの一又は複数を備えることができる。プロセッサ１１０は更に、メモリデバイス１２０と同じであってもよい電子記憶装置１１９を備えてもよい、又は、メモリデバイス１２０に加えて当該電子記憶装置を備えてもよい。プロセッサ１１０は、モジュール１１２、１１４、１１６、及び／又は１１８を実行する際に、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、及び／又は、ソフトウェア、ハードウェア及び／又はファームウェアの任意の組み合わせを用いてもよい、及び／又はプロセッサ１１０の処理能力を構成する他の機構を用いてもよい。

図２においてモジュール１１２、１１４、１１６、及び１１８は単一の処理装置内の同じ位置に配置されるものとして示されるが、プロセッサ１１０が複数の処理装置を含む実施形態においては、モジュール１１２、１１４、１１６、及び／又は１１８のうちの一又は複数が他のモジュールから離れて配置されてもよい。以下の異なるモジュール１１２、１１４、１１６、及び／又は１１８によって提供される機能の記述は説明のためのものであり、限定を意図したものではない。モジュール１１２、１１４、１１６、及び／又は１１８はいずれも記述されるよりも多くの、又は少ない機能を提供してもよい。例えば、モジュール１１２、１１４、１１６、及び／又は１１８のうちの一又は複数を取り除き、その機能の一部又はすべてを、モジュール１１２、１１４、１１６、及び／又は１１８のうちの他のモジュールで提供してもよい。他の例として、以下でモジュール１１２、１１４、１１６、及び／又は１１８のうちの１つに帰せられる機能の一部又はすべてを実行する１つ又は複数の追加的なモジュールを実行するように、プロセッサ１１０が構成されてもよい。

センサモジュール１１２は、センサ１５０がユーザが注意を向けるべき状態を検出したときに生成されるセンサ１５０からの入力信号を受信するように構成され又はプログラムされる。当該状態は、ユーザの眠気等のユーザの状態、過熱されたりガス欠で走っているといった車両の状態、低すぎるタイヤ圧、車両の接近・ユーザの死角に入っている車両等の車両の周辺状態、又は通行中の道路が滑りやすいといった環境状態に関連していてもよい。センサモジュール１１２はまた、更なる処理のために信号を判定モジュール１１４へと送信するように構成され又はプログラムされる。

受信モジュール１１４は、以下で詳述するように、無線受信機１７０が送信機から情報を受信したときに生成される入力信号を無線受信機１７０から受信するように構成され又はプログラムされる。受信モジュール１１４はまた、更なる処理のために信号を判定モジュール１１４へと送信するように構成される。

判定モジュール１１６は、センサ１５０からの入力信号及び／又は無線受信機１７０からの入力信号に応じてシステム１００によってどのようなアクションがとられるべきか、また、触覚出力装置１６０によってどのような触覚フィードバックを生成すべきかを決定するように構成され又はプログラムされる。判定モジュール１１６は、当該判定モジュール１１６が対応する出力を決定することができるように、システム１００が利用可能なセンサ情報のライブラリ及び対応する触覚効果を用いてプログラムされてもよい。また、判定モジュール１１６は、触覚出力装置制御モジュール１１８に信号を出力して、好適な触覚効果をユーザに提供してもよい。また、当該判定モジュール１１６は、当該システムによる別のアクションを決定してもよい。例えば、センサ１５０が車両前方の車の流れが悪くなったことを感知した場合や無線受信機１７０が前方で発生した交通事故の情報を受信した場合等にブレーキを効かせることを決定できる。

触覚出力装置制御モジュール１１８は、判定モジュール１１６が生成する信号に基づいて、触覚出力装置１６０へ出力される触覚制御信号を決定するように構成され又はプログラムされる。当該触覚制御信号を決定することには、所望の効果がユーザに提供するために触覚出力装置１６０によって生成される触覚フィードバックの振幅、周波数、期間等を含む１つ又は複数のパラメータを決定することを含んでもよい。

本発明の実施形態は、既に多くの車両に搭載されているインテリジェント車両システムを利用できる。インテリジェント車両システムの利用は、かかる車両に設けられているセンサを用いることにより行われる。一実施形態において、車両のユーザは、本発明の実施形態に係るシステム１００を作動させ又は停止させることを選択することができる。例えば、ユーザは、本発明のシステム１００を起動して、継続的な注意機能を使用する選択肢を有してもよい。システム１００は、一旦作動すると、他の車両の位置に関する情報又は他の車両からの情報、道路状態、当該車両の動的特性（例えば、速度、加速度、ジャーク、ヨー、横揺れ（ｒｏｌｌ）、縦揺れ（ｐｉｔｃｈ）等）などの環境からの情報を常時受信し処理する。また、当該システムは、当該車両の内部に設けられている単数又は複数のセンサを用いてユーザのステータス（例えば、座った姿勢、ジェスチャ等）をキャプチャしてもよい。具体的には、圧力情報は、上述した歪みゲージセンサ等の力変換器（ｆｏｒｃｅｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を用いて取得することができる。当該システム１００は、ユーザからの入力及び／又は受信情報に応じて、当該車両に設けられた単数又は複数の有機的（ｏｒｇａｎｉｃ）／変形触覚出力装置１６０に所定の触覚出力コマンドを送信することができる。当該触覚出力装置１６０は、プロセッサ１１０から当該コマンドを受信し、ユーザに対して運動感覚触覚フィードバック（ｋｉｎｅｓｔｈｅｔｉｃｈａｐｔｉｃｆｅｅｄｂａｃｋ）を生成する。当該システム１００は、環境情報並びにユーザの入力、姿勢、及び身振りでのインタラクション（ｇｅｓｔｕｒａｌｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）をオン状態にある限り継続的にモニターするように構成される。

一実施形態において、センサ１５０によって感知され又は無線受信機１７０によって受信される危険レベルは、触覚出力装置１６０によってドライバーＤの座席Ｓに生成される変形／形状変化触覚効果を通じて提示されてもよい。一実施形態において、単数又は複数の触覚効果は、座席Ｓの任意の位置に提示されうる。一実施形態において、当該システムは、ドライバーの身体と座席Ｓとの間の単数又は複数の接触位置を特定し、当該接触位置のある領域又はその近辺にのみ触覚効果を提示するために、歪みゲージセンサ又はＦＳＲタイプセンサ１５０を用いることができる。例えば、図３Ａに示されているように、第１の触覚出力装置３１０はドライバーＤの背中上部及び肩が座席と接触する位置に設けられ、第２触覚出力装置３２０はドライバーの背中下部が当該座席に接触する位置（例えば、ランバー・サポートが配置される位置）に設けられ、第３触覚出力装置３３０はドライバーＤの脚がのる座席の縁の付近に設けられる。触覚出力装置３１０，３２０，３３０は、これらによって生成される座席Ｓの変形の範囲を示すために模式的に楕円形状に表されている。触覚出力装置３１０，３２０，３３０の各々によって生成される変形は、ドライバーを煩わせることなく直感的な方法で継続的に情報を提示することができる。例えば、当該変形の大きさは、危険のレベルや切迫度に基づいて変調されてもよい。危険度がより大きい危険又は切迫度より高い危険に応じて、図３Ｂの矢印Ａで示されるように、より大きな変形が生じる。一実施形態においては、運動感覚触覚効果を振動触覚フィードバックと組み合わせることにより、さらに豊富な情報を伝達することができる。変形を通じた継続的な状況注意を行うことにより、ドライバーＤは各時点において、どの程度警戒し、そしてどの程度素早く反応すべきか認識することができる。車載警告システムの現行仕様で用いられているように危機が切迫しているときにだけ１回限りの警告を行うのではなく（その時点は遅すぎることがある）、触覚出力装置３１０，３２０，３３０を介して、危険の程度及びより重要な点としてドライバーがどの程度警戒すべきかを継続的にユーザに伝達することができる。

一部の運転状況においては、ドライバーが注意を払うべき道路の部分（左、右、後、前等）に非対称性が存在することがある。一実施形態において、システム１００は、ドライバーの注意を保つともに道路の特定の部分又は特定の方向にドライバーの注意を継続的に向けさせるような変形、すなわち、運動感覚触覚効果を生成する触覚出力装置１６０を通じて空間情報を伝達するように構成される。たとえそれほどの注意が必要とされない場合であっても、道路の所定の部分にドライバーの注意を集中させることにより、ドライバーの認識及び事故への対応能力を最適化することができる。システム１００は、例えば、図４Ａに示されているように、運転席ＳのドライバーＤの左肩の位置近辺に設けられる第１触覚出力装置４１０と、運転席ＳにおけるドライバーＤの背中上部の中央近辺に設けられる第２触覚出力装置４２０と、運転席ＳにおけるドライバーＤの右肩の位置近辺に設けられる第３触覚出力装置４３０とを備えてもよい。ドライバーＤは、左バックミラーＬＭ、中央バックミラーＣＭ、及び右バックミラーＲＭを用いて、後方から接近する車両、当該ドライバーの車両に追い抜かれる車両、又は当該ドライバーの車両を追い抜く車両などの車両周辺を把握することができるが、触覚出力装置４１０，４２０，４３０を用いることにより、ドライバーＤが注意散漫なときであっても触覚合図（ｈａｐｔｉｃｃｕｅ）を提供することができる。

例えば、図４Ｂは、本発明の一実施形態に従ったシステム１００を含む車両Ｖ１を示している。この車両Ｖ１は、道路の中央レーンＣＬを走行している。第２車両Ｖ２は道路の右レーンＲＬを走行しており、第３車両Ｖ３は道路の左レーンＬＬを走行している。システム１００の少なくとも１つのセンサ１５０は、他の車両Ｖ２，Ｖ３がシステム１００を備えた車両Ｖ１の既定の範囲ＰＲに入っているか否かを感知するように構成される。この範囲ＰＲは、図４Ｂにおいて複数の同心円によって示されている。右レーンＲＬにいる第２車両Ｖ２が車両Ｖ１に接近すると、第３触覚出力装置４３０は、座席Ｓに与えられる変形の量を増加させることができ、これによりドライバーＤは、車両Ｖ２の存在を「感じる」ことができる。同様に、右レーンＲＬにいる第２車両Ｖ２が車両Ｖ１から離れると、第３触覚出力装置４３０は、第２車両Ｖ２がもはや車両Ｖ１の既定の範囲ＰＲ内に存在しなくなる時まで、座席Ｓに与えられる変形の量を減少させることができる。第１触覚出力装置４１０は、第３車両Ｖ３が車両Ｖ１に接近し当該既定の範囲ＰＲに入った時に作動するようにしてもよい。第１触覚出力装置４１０によって座席Ｓに与えられる変形の量は、第３車両Ｖ３が第１車両Ｖ１に近づくにつれて増加するようにしてもよく、そして、第３車両Ｖ３が第１車両Ｖ１から離れるにつれて減少するようにしてもよい。同様に、第２触覚出力装置４２０を使用して、中央レーンＣＬにおいて車両（図示せず）がドライバーＤの車両Ｖ１の真後ろから近づいていることをドライバーＤに警告してもよい。このような触覚フィードバックにより、ドライバーＤの視野だけでは気付かないような情報を提供することができ、特に、ドライバーＤが別のことに気をとられている時に別の車両がドライバーＤの車両Ｖ１に近づいた場合などに有用である。

一実施形態において、システム１００は、当該システム１００を備える車両Ｖ１の近くに存在する車両Ｖ２、Ｖ３の位置についての情報を提示するように構成されてもよく、ユーザの身体と車両の内装との間の様々な接触点において提示が行われてもよい。例えば、図５Ａには、システム１００を備える車両Ｖ１に対する複数の異なるゾーンが示されており、接近ゾーンＡＺ、すなわち、車両Ｖ３のような近づいてくる車両がドライバーの死角に入るちょうど手前のゾーンと、ドライバーの死角を含む死角ゾーンＢＺとが設けられている。この実施形態では、ドライバーは、接近ゾーンＡＺに車両Ｖ３が入ると、その存在を座席Ｓの背面で触覚フィードバックとして感じることができ、この触覚フィードバックは、図５Ｂ及び５Ｃに示すように、座席Ｓの後ろ側に位置する第１触覚出力装置５１０によって生成される。第１触覚出力装置５１０の模式図として、第１触覚出力装置５１０によって生成される触覚フィードバックの範囲、又は、複数の第１触覚出力装置が設けられる範囲が表示されている。座席Ｓには更に、座席Ｓの左側又は座席のハンドル部分に第２触覚出力装置５２０を有してもよく、例えば、第１触覚出力装置５１０での触覚フィードバックの生成を止めて第２触覚出力装置５２０による生成を開始することにより、車両Ｖ３が車両Ｖ１の左側の死角ゾーンＢＺに入ると、触覚フィードバックが座席Ｓの左側又は座席のハンドルに向かってシフトするように構成することができる。第２触覚出力装置５２０の模式図として、第２触覚出力装置５２０によって生成される触覚フィードバックの範囲、又は、複数の第２触覚出力装置が設けられる範囲が表示されている。近づいてきた車両Ｖ３が通り過ぎると、体を媒介した連続的な触覚効果が、例えば、シートベルトを介してドライバーの体の正面側に提示されてもよい。第３触覚出力装置（図示せず）を座席Ｓの右側又は座席Ｓのハンドル部分に設けることにより、右側レーンＲＬの車両Ｖ２を車両Ｖ１が通り過ぎると同様な効果が生成されるようにしてもよく、具体的には、車両Ｖ１の右側のドライバーの死角ゾーンＢＺに車両Ｖ２が入った時に、第３触覚出力装置によって触覚フィードバックが生成されてもよい。車両Ｖ１と通過した車両Ｖ２との間の距離が、ドライバーが車両Ｖ１を右側のレーンＲＬに入れるのに安全となり、前方を走行する車両Ｖ２との車間距離も安全な範囲となった時に、触覚フィードバックを第１触覚出力装置５１０によって生成することにより、触覚フィードバックを座席Ｓの後ろ側へとシフトさせてもよい。上記の構成を使用して、車両Ｖ１及びその周囲環境が、ユーザ／ドライバーの体の延長触覚効果として知覚されるユーザ／ドライバーに対するメンタルモデルを構築してもよい。近くに存在する車両の位置、接近パターン及び／又は相対的な距離の直感的感覚を生成することにより、周囲環境についての知覚を提供でき、必要に応じて、ドライバーの能力を大幅に改善させることができる。

一実施形態において、システム１００は、道路及び道路を取り巻く環境に関する実際のデータ及びメタデータの全体的な認識をドライバーが受け取るような態様で、車両の様々な構成要素に対して触覚効果を提供するように構成されてもよい。道路及び道路を取り巻く環境の例としては、路面、例えば、点線であるか実線であるかといった道路標示、付近の車両、車両の動き（例えば、曲がり、スリップ）、環境状態等が挙げられる。触覚効果は、ドライバーが日常的に接触する車両の部分であれば、任意の場所で提示されてもよく、例えば、座席、肘掛け、床のマット、ドア等で提示されるようにしてもよい。誘発される触覚効果を、車両の内装に直接接する又は接しないドライバーの体の様々な部分に提示させてもよい。例えば、一実施形態において、触覚出力装置１６０は、通常は車両と接触しないが、ドライバーが身に付けるウェアラブルデバイスの一部であってもよく、例えば、帽子、ヘッドバンド、ブレスレット、腕時計、ネックレス、洋服等に設けられてもよい。

図６Ａには、ドライバーの車両Ｖ１の右側に位置する別の車両Ｖ２の存在を提示するように構成されたシステム１００を備える車両Ｖ１が示されている。図６Ｂに概略的に示すように、触覚出力装置６１０又は複数の触覚出力装置が、ドライバーの座席の右側若しくは座席のハンドル部分に、又は、ドライバーが日常的に腕を乗せる肘掛けに、埋め込まれてもよい。触覚出力装置６１０の模式図として、触覚出力装置６１０によって生成される触覚フィードバックの範囲、又は、複数の触覚出力装置が設けられる範囲が表示されている。上記のような形態のユーザに対する触覚フィードバック又は運動感覚フィードバックを生成することにより、ドライバーは、車両Ｖ２の存在を目立ち過ぎない態様で感じることができる。

図７Ａ、８Ａ及び９Ａには、点線ＢＬのような道路標示の上を通過する、システム１００を備える車両Ｖ１が概略的に示されており、車両Ｖ１が、道路の左レーンＬＬから右レーンＲＬへと移動する場合が示されている。図７Ｂ、８Ｂ及び９Ｂには、図７Ａ、８Ａ及び９Ａに示されている時点の車両Ｖ１の内装の一部分が概略的に示されている。図７Ｂ、８Ｂ及び９Ｂに示すように、第１触覚出力装置又は複数の第１触覚出力装置７１０がドライバーの座席Ｓの右側に位置し（図７Ｂ）、第２触覚出力装置又は複数の第２触覚出力装置８１０が座席Ｓの中央に位置し（図８Ｂ）、第３触覚出力装置又は複数の第３触覚出力装置９１０が座席Ｓの左側に位置している（図９Ｂ）。車両Ｖ１の右手側に点線ＢＬがまだ存在する時に第１触覚出力装置７１０のみを起動し、車両Ｖ１が点線ＢＬ上であって真ん中に位置した時に第２触覚出力装置８１０のみを起動し、点線ＢＬが車両Ｖ１の左手側に位置した時に第３触覚出力装置９１０のみを起動することにより、点線ＢＬ上の通過に対応するメタデータを触覚的にドライバーに伝達してもよい。一実施形態において、触覚出力装置１６０によって生成される変形は、座席の右側から左側へと、又は、右側から左側へと物理的に移動するアクチュエータの形態であってもよい。例えば、座席全体に延在するリニアガイドにソレノイドを搭載してもよい。ソレノイドは座席の下からドライバーの体に力を及ぼすと同時に、別のリニアアクチュエータを使用してリニアガイド全体にわたってソレノイドが押されるようにしてもよい。本発明の実施形態は、道路及び／又は車両を取り巻く環境の直感的であって完全なマップを提供し、ドライバーの認知機能に多くの負担をかけることなく、周囲の状況に対するドライバーの注意を大幅に高めることができる有用な手段を提供する。

周囲に関する情報及びドライバーに対して警告するのに必要となる情報は、連続的な態様で、運動感覚触覚フィードバックとして変換されてもよく、本発明の実施形態に係るシステム１００を備える車両の図１０に示すようなハンドルＳＷの材質を変形又は変化させることにより、運動感覚触覚フィードバックへと変換されてもよい。運動感覚触覚フィードバックは、様々な態様で実現可能である。例えば、ハンドルＳＷは、図１０において矢印Ａ１で示されるような一点の変形点を生成するように構成される第１触覚出力装置１０１０、矢印Ａ２で示されるような時空間的なパターンの複数の変形点を生成するように構成される単数の又は複数の第２触覚出力装置１０２０、及び／又は、ドライバの手とハンドルＳＷとの接点の剛性／やわらかさ／材質の特性を変化させるように構成された第３触覚出力装置１０３０を備えてもよい。この実施形態において、連続的な情報の流れは、連続的な態様で、運動感覚触覚効果及び／又は振動触覚効果へと変換されてもよく、また、従来の振動触覚フィードバックで起きていたようなドライバーの苛立ち及び／又は慣れの問題が発生しないようにできる。

一実施形態において、一の又は複数の触覚出力装置をシートベルトＳＢに取り付ける又は埋め込んで、ドライバーに対する運動感覚フィードバック及び／又は振動触覚フィードバックを生成するように構成してもよい。図１１に示すように、単数の又は複数の触覚出力装置１１１０は、多くのシートベルトにすでに採用されている牽引力制御機構の一部であってもよく、シートベルトＳＢの張力を調整することによって、運動感覚フィードバックを伝達してもよい。振動触覚フィードバックを生成するように構成された更なる触覚出力装置１１２０をシートベルトＳＢに埋め込んで又は取り付けて、触覚出力装置１１１０が供給する運動感覚フィードバックに加えて、振動触覚フィードバックを提供してもよい。警告及び環境データのような情報を、このようなインターフェースを通じて連続的な態様で提示してもよい。ドライバーの背中及び側面に対して触覚効果を提供する座席Ｓ内の触覚出力装置を備える上記の実施形態では、ドライバーの胸及び脚に対して触覚効果を提示する更なる触覚出力装置１１１０、１１２０をシートベルトＳＢに設けることにより、ドライバーにドライバーの体を介した空間的な触覚効果を提示する有効なメカニズムを提供することができ、また、ドライバーの車両の前方における状況に関する情報も提供することができる。

図１２は本発明の実施形態にかかる方法１２００を概略的に示す。方法１２００は、工程１２１０で開始し、上記のシステム１００の機能がＯＮとされる。工程１２２０において、車両の周囲、環境及び／又は状態に関する情報が、センサ１５０によって検出される。工程１２３０において、プロセッサ１１０は、センサ１５０から受信したデータを解析し、処理を行う。一実施形態において、別のセンサ１５０が、ドライバーの安全又は状況注意に関する関連情報、例えば、ドライバーが眠気を催していないか、を検出してもよい。工程１２４０において、プロセッサ１１０は、検出された情報に基づいてドライバーに対して生成すべき触覚フィードバックを決定することにより、一の又は複数の触覚出力装置１６０を通じてユーザ／ドライバに提示すべき触覚合図へと情報を変換して、触覚制御信号を生成し、当該触覚制御信号を触覚出力装置１６０へと出力する。工程１２５０において、触覚出力装置１６０は、プロセッサ１１０から受信した触覚制御信号に基づいて、触覚フィードバックを生成する。システム１００がＯＮ状態である限り、方法１２００は、工程１２２０から１２５０を繰り返す。システム１００がＯＦＦにされると、工程１２６０において方法１２００が終了する。

上記の本発明の実施形態は、周囲状況に対するドライバーの注意を向上させ、安全性を高めるべく、運転時のインタラクションにおけるセンサの拡張を提供する。上記の本発明の実施形態によれば、ドライバーに精神的負荷又は苛立たしさを与えることなく、継続的に情報を伝達する有効な方法を提供できる。また、上記の本発明の実施形態は、触覚フィードバックの新規の実装形態を提供し、運転シナリオを豊かに及び強化して、ドライバの安全を向上させるのに有効である。また、上記の本発明の実施形態は、商用車で広く使用可能とされている様々な検出情報を利用する。上記の本発明の実施形態は、インテリジェント車両における改良された継続的注意を達成するべく、触覚有機ユーザインターフェースを実装するシステム及び方法を提供する。

本明細書に記載された実施形態は、実施可能な実装例および実施例であるが、本発明を特定の実施形態に制限することを必ずしも意図するものではない。むしろ、これら実施形態には、当該技術分野における当業者に理解できるような様々な変更を加えることができる。このような変更が加えられた態様も本発明の要旨及び範囲に含まれ、そして以下の請求項によって保護されるべきものである。

Claims

座席及びシートベルトを備える車両内で触覚効果を生成するシステムであって、
前記シートベルトに配置されるか又は取り付けられた第１の触覚出力装置と、
前記座席上又は前記座席内に配置された第２の触覚出力装置と、
プロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
前記車両の環境内の第２の車両の存在を示す情報を感知するように構成されたセンサからセンサ信号を受信することであって、前記センサ信号は、感知した前記情報に基づくことと、
前記センサ信号に基づいて、前記第２の車両が前記車両に後方から接近していることを検出することと、
前記第２の車両が前記車両に後方から接近していることを検出することに応答して、前記第２の触覚出力装置が第１の触覚効果を生成することを決定することと、
前記第１の触覚効果を生成する決定に応答して、第１の触覚制御信号を出力して前記第１の触覚制御信号を前記第２の触覚出力装置に伝達することによって、前記第１の触覚効果を生成するように前記第２の触覚出力装置を制御することであって、前記第２の触覚出力装置は、前記プロセッサから前記第１の触覚制御信号を受信し、前記第１の触覚制御信号に基づいて前記第１の触覚効果を生成するように構成されることと、
前記第２の車両が前記車両に後方から接近した後に、前記第２の車両が前記車両を追い抜くことを検出することと、
前記第２の車両が前記車両を追い抜くことを検出することに応答して、前記第１の触覚出力装置が第２の触覚効果を生成することを決定することと、
前記第２の触覚効果を生成する決定に応答して、第２の触覚制御信号を出力して前記第２の触覚制御信号を前記第１の触覚出力装置に伝達することによって、前記第２の触覚効果を生成するように前記第１の触覚出力装置を制御することであって、前記第１の触覚出力装置は、前記プロセッサから前記第２の触覚制御信号を受信し、前記第２の触覚制御信号に基づいて前記第２の触覚効果を生成するように構成されることと
を行うように構成される、システム。
前記第１の触覚出力装置は、前記シートベルトの張力機構の一部であり、前記シートベルトの張力を調整することによって、運動感覚触覚効果として前記第２の触覚効果を生成するように構成される、請求項１に記載のシステム。
前記第１の触覚出力装置は、前記シートベルトに埋め込まれた振動触覚出力装置を備える、請求項１に記載のシステム。
前記座席上又は前記座席内に配置された第３の触覚出力装置をさらに備え、
前記プロセッサは、
前記第２の車両が前記車両の死角ゾーンに入ることを検出することと、
前記第２の車両が前記車両の前記死角ゾーンに入ることを検出することに応答して、前記座席において第３の触覚効果を生成するように前記第３の触覚出力装置を制御することと、
を行うように構成される、請求項１に記載のシステム。
前記車両は、ハンドルをさらに備え、
前記システムは、前記ハンドルに、又は前記ハンドル内に配置された第３の触覚出力装置をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
前記第３の触覚出力装置は、前記ハンドル上の複数の点において変形を生じさせるように構成される、請求項５に記載のシステム。
前記車両の状態を感知するように構成された第２のセンサをさらに備え、
前記車両の前記状態は、
前記車両の速度、
前記車両のタイヤ圧、
前記車両のエンジン状態、
前記車両にブレーキの不具合があるかどうか、
前記車両が過熱状態になっているかどうか、又は
前記車両のエンジンがガス欠になりかけているかどうか、
のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載のシステム。
前記センサは、前記システムの一部であり、前記第２の車両の前記存在を感知するように構成された近接センサである、請求項１に記載のシステム。
前記車両のドライバーの状態を感知するように構成された生体センサをさらに備える、請求項１に記載のシステム。