WO2016199379A1 - 車両制御装置、車両制御方法および車両制御プログラム - Google Patents

Abstract

運転者が運転操作に適した状態で手動運転モードへ切り替える。自動運転制御部による自動運転モードと運転操作の一部または全部が運転者によって行われる手動運転モードとを含む複数の運転モードで運転操作できる車両において、前記手動運転モードが開始される前に、運転者に対する動作要求をユーザインタフェース部から運転者に提示するための情報をユーザインタフェース部に出力する。入力部は、運転者の動作に基づく信号の入力を受ける。通知部は、入力部から入力された運転者の動作に基づく信号から得られる値と、動作要求に応じた基準値との差が許容範囲内にあるとき、手動運転モードへの切替を指示する切替信号を自動運転制御部に通知する。

Description

車両制御装置、車両制御方法および車両制御プログラム

　本発明は、自動運転の自動化レベルを切り替える車両制御装置、車両制御方法および車両制御プログラムに関する。

　近年、自動車の自動運転に関する開発が進められている。ＮＨＴＳＡ（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｔｒａｆｆｉｃ　Ｓａｆｅｔｙ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ）が２０１３年に定義した自動化レベルは、自動化なし（レベル０）、特定機能の自動化（レベル１）、複合機能の自動化（レベル２）、半自動運転（レベル３）、完全自動運転（レベル４）に分類される。レベル１は加速・減速・操舵の内、１つ以上を個々に自動的に行う運転支援システムであり、レベル２は加速・減速・操舵の内、２つ以上を調和して自動的に行う運転支援システムである。いずれの場合も運転者による運転操作の関与が残る。

　自動化レベル４は加速・減速・操舵の全てを自動的に行う完全自動走行システムであり、運転者が運転操作に関与しない。自動化レベル３は加速・減速・操舵の全てを自動的に行うが、必要に応じて運転者が運転操作を行う準完全自動走行システムである。自動化レベルは道路環境に応じて変化する。例えば、自動化レベル２で走行中に、車線を示す区画線が薄くなっている区間へ進入すると、車両による操舵の制御はできなくなり、先行車と等車間距離で追従する加速または減速の制御のみを行う自動化レベル１へ即時移行する。また例えば、自動化レベル３で走行中に、自動運転専用車線が残り５００ｍとなった場合には、加速・減速・操舵の制御が終了する。そして、自動化レベル０へ移行するため、車両は充分な時間的余裕をもって、運転者に運転を再開するよう要求し、運転者がこれに応えて自ら運転することで、自動化レベル０へ移行する。自動化レベル２以上で走行しているときに、自動化レベルが低いレベルへ移行することを、車両が自律走行を制御する自動運転モードから、運転者が自ら一部または全部の運転操作を行う手動運転モードへのモード切替と呼ぶ。また以降、モード切替前で自動化レベル２以上の状態を自動運転モードと呼び、モード切替後にモード切替前よりも低くなった自動化レベルの状態を手動運転モードと呼ぶ。自動運転モードから手動運転モードに切り替える方法として、スイッチやパネル操作で切り替える方法や、運転者がアクセルペダルやブレーキペダル、ステアリングを直接操作（オーバライド）する手法、運転操作の状態を検出して切り替える手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０－３２９５７５号公報

　本発明の目的は、運転者が運転操作に適した状態で、自動運転モードから手動運転モードに切り替えることができる技術を提供することにある。

　本発明のある態様の車両制御装置は、出力部と、入力部と、通知部と、を備える。出力部は、車両走行の自動化レベルが下がることにより、運転者による一部または全部の運転操作が開始される前に、運転者に対する動作要求をユーザインタフェース部から運転者に提示するための情報をユーザインタフェース部に出力する。入力部は、運転者の動作に基づく信号の入力を受ける。通知部は、入力部から入力された運転者の動作に基づく信号から得られる値と、動作要求に応じた基準値との差が許容範囲内にあるとき、運転モードの切替を指示する切替信号を自動運転制御部に通知する。

　なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を装置、システム、方法、プログラム、プログラムを記録した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

　本発明によれば、運転者が運転操作に適した状態で、自動運転モードから手動運転モードに切り替えることができる。

実施の形態１に係る車両の構成を示すブロック図。 実施の形態１に係る、ＨＭＩコントローラによる自動運転モードから手動運転モードへの切替時の処理を説明するためのフローチャート。 判定部に保持される課題・判定基準の一例を示す図。 図４Ａは、実施の形態１に係る課題の表示例１を示す図。 図４Ｂは、実施の形態１に係る課題の表示例１を示す図。 図４Ｃは、実施の形態１に係る課題の表示例１を示す図。 図５Ａは、実施の形態１に係る課題の表示例２を示す図。 図５Ｂは、実施の形態１に係る課題の表示例２を示す図。 図５Ｃは、実施の形態１に係る課題の表示例２を示す図。 実施の形態２に係る、ＨＭＩコントローラによる自動運転モードから手動運転モードへの切替時の処理を説明するためのフローチャート。 制御値の推移と目標ゾーンの一例を示す図。 図８Ａは、実施の形態２に係る課題の表示例１を示す図。 図８Ｂは、実施の形態２に係る課題の表示例１を示す図。 図８Ｃは、実施の形態２に係る課題の表示例１を示す図。 図９Ａは、実施の形態２に係る課題の表示例２を示す図。 図９Ｂは、実施の形態２に係る課題の表示例２を示す図。 図９Ｃは、実施の形態２に係る課題の表示例２を示す図。 実施の形態３に係る車両の構成を示すブロック図。 図１１Ａは、運転者カメラの設置例を示す図。 図１１Ｂは、運転者カメラの設置例を示す図。 図１２は、判定部による顔向き検出処理の一例を説明するための図。 実施の形態３に係る、ＨＭＩコントローラによる自動運転モードから手動運転モードへの切替時の処理を説明するためのフローチャート。 図１４Ａは、実施の形態３に係る課題の表示例を示す図。 図１４Ｂは、実施の形態３に係る課題の表示例を示す図。 検出顔向き角度と、目標顔向き角度の推移例を示す図。

　本発明の実施の形態の説明に先立ち、従来の装置における問題点を簡単に説明する。自動運転モードの最中に、運転者によりスイッチ操作がなされた場合や、一定量以上のステアリング操作がなされた場合、自動運転コントローラは運転者に手動運転モードに切り替える意思があると推定できる。しかしながら自動運転モードの期間が長く続いた場合、運転者の緊張感が低下し、姿勢が崩れていたり、反応速度が鈍くなっていたりすることが多い。反応速度が鈍くなっていると、急な対応が迫られた場合、運転者は過剰に操作してしまう傾向がある。また自動運転モードの間、長時間同じ姿勢でいた場合、運転者の筋肉が硬直化して体の動きが鈍くなっていることが多い。

　また自動運転モードから手動運転モードに切り替わった後、運転者が直ぐに操作感覚を掴めずに、操作量が過小になったり過剰になったりしてしまうことがある。このように運転者に操作意思があっても、運転者が必要十分な運転操作ができる状態になっていない場合がある。また、運転者が必要十分な運転操作を行ったとしても、運転者による運転操作に付随する動作（直接的な運転操作を除く）や運転者の姿勢が適切とは限らない。なお、運転操作と運転操作に付随する動作と運転者の姿勢を合わせて動作と定義する。

　以下、本発明の実施の形態について各々図面を参照しながら説明する。

　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に係る車両１の構成を示すブロック図であり、自動運転に関連する構成である。自動運転モードを搭載した車両１は、車両制御装置（ＨＭＩコントローラ）１０、自動運転制御装置（自動運転コントローラ）２０、ユーザインタフェース部３０、センサ４０、運転操作部５０及びモード切替スイッチ６０を備える。

　ユーザインタフェース部３０はディスプレイ３１及びスピーカ３２を含む。ディスプレイ３１は、運転者向けの情報を視覚的に知らせるものである。ディスプレイ３１は、カーナビゲーション装置またはディスプレイオーディオ装置のディスプレイであってもよいし、フロントガラスに画像を表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）であってもよい。またダッシュボード上に設置され、車両制御装置１０と連系して動作するスマートフォンやタブレットのディスプレイであってもよい。以下の説明ではヘッドアップディスプレイ（ウインドシールドディスプレイ）を想定する。

　スピーカ３２は、運転者向けの情報を聴覚的に知らせるものである。スピーカ３２は、カーナビゲーション装置またはディスプレイオーディオ装置のスピーカであってもよいし、車両制御装置１０と連系して動作するスマートフォンやタブレットのスピーカであってもよい。また車内アナウンスを出力する専用のスピーカであってもよい。車両制御装置１０とユーザインタフェース部３０との間は、専用線やＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の有線通信で接続されていても良い。あるいは、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の有線通信または無線通信で接続されていても良い。

　センサ４０は車外の状況、車両１の位置および状態を検出するための各種センサの総称である。車外の状況を検出するためのセンサとして例えばカメラ、ミリ波レーダ、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ、Ｌａｓｅｒ　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ）、気温センサ、気圧センサ、湿度センサ、照度センサ等が搭載される。また車両１の位置および状態を検出するためのセンサとして例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）、加速度センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサ、傾斜センサ等が搭載される。センサ４０で検出された値は自動運転制御装置２０に出力される。センサ４０と自動運転制御装置２０との間は、専用線やＵＳＢ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の有線通信で接続される。

　運転操作部５０は、ステアリング（ステアリングホイール）５１、ブレーキペダル５２、アクセルペダル５３、及びウインカスイッチ５４を含む。本実施の形態に係る自動運転モードでは、加速、減速・操舵、及びウインカ点滅が自動運転制御装置２０による自動制御の対象であり、図１にはそれらの制御を手動で行う際の操作部を描いている。

　ステアリング５１は車両を操舵するための操作部である。運転者によりステアリング５１が回転されると、ステアリングアクチュエータを介して車両の進行方向が制御される。ステアリングアクチュエータはステアリングＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）により電子制御が可能である。

　ブレーキペダル５２は車両１を減速させるための操作部である。運転者によりブレーキペダル５２が踏まれると、ブレーキアクチュエータを介して車両が減速される。ブレーキアクチュエータはブレーキＥＣＵにより電子制御が可能である。

　アクセルペダル５３は車両１を加速させるための操作部である。運転者によりアクセルペダル５３が踏まれると、アクセルアクチュエータを介してエンジン回転数およびモータ回転数の少なくとも一方が制御される。純粋なエンジンカーではエンジン回転数が制御され、純粋な電気自動車ではモータ回転数が制御され、ハイブリッドカーではその両方が制御される。アクセルアクチュエータはエンジンＥＣＵおよびモータＥＣＵの少なくとも一方により電子制御が可能である。

　ウインカスイッチ５４は、車両の進路を外部に通知するためのウインカを点滅させるための操作部である。運転者によりウインカスイッチ５４がオン／オフされると、ウインカコントローラを介してウインカが点灯／消灯される。ウインカコントローラは、ウインカランプへの給電を制御するリレー等の駆動回路を備える。

　ステアリングＥＣＵ、ブレーキＥＣＵ、エンジンＥＣＵ、モータＥＣＵ、ウインカコントローラの各々と自動運転制御装置２０との間は、ＣＡＮや専用線等の有線通信で接続される。ステアリングＥＣＵ、ブレーキＥＣＵ、エンジンＥＣＵ、モータＥＣＵ、ウインカコントローラは各々、ステアリング、ブレーキ、エンジン、モータ、ウインカランプの状態を示す状態信号を自動運転制御装置２０に送信する。

　自動運転モードにおいて、ステアリングＥＣＵ、ブレーキＥＣＵ、エンジンＥＣＵ、モータＥＣＵは、自動運転制御装置２０から供給される制御信号に応じて各アクチュエータを駆動する。手動運転モードにおいては、ステアリング５１、ブレーキペダル５２、アクセルペダル５３の各々から各アクチュエータに直接機械的に指示が伝達される構成であってもよいし、対応するＥＣＵを介した電子制御が介在する構成であってもよい。ウインカコントローラは自動運転制御装置２０から供給される制御信号、又はウインカスイッチ５４からの指示信号に応じてウインカランプを点灯／消灯する。

　モード切替スイッチ６０は運転者により操作されるスイッチであり、自動運転モードと手動運転モードを切り替えるためのスイッチである。モード切替スイッチ６０からの切替信号は信号線を介して車両制御装置１０に伝達される。なおモード切替スイッチ６０を設けずに、運転操作部５０に対する特定の操作によりモード切替を可能とする構成であってもよい。例えば自動運転モード中に、ステアリング５１を特定の方向に所定量以上回転させる操作を、自動運転モードから手動運転モードへの切替操作としてもよい。

　自動運転制御装置２０は、自動運転制御機能を実装した自動運転コントローラであり、処理部２１及び入出力部（Ｉ／Ｏ部）２５を備える。処理部２１の構成はハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、又はハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、その他のＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）を利用でき、ソフトウェア資源としてオペレーティングシステム、アプリケーション、ファームウェア等のプログラムを利用できる。入出力部（Ｉ／Ｏ部）２５は、各種の通信フォーマットに応じた各種の通信制御を実行する。

　車両制御装置１０は、車両１と運転者との間のインタフェース機能と運転モードの決定機能を実行するためのＨＭＩ（Ｈｕｍａｎ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）コントローラであり、処理部１１及び入出力部（Ｉ／Ｏ部）１５を備える。処理部１１は指示部１２、判定部１３及び切替制御部１４を含み、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、又はハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他のＬＳＩを利用でき、ソフトウェア資源としてオペレーティングシステム、アプリケーション、ファームウェア等のプログラムを利用できる。入出力部（Ｉ／Ｏ部）１５は、各種の通信フォーマットに応じた各種の通信制御を実行する。

　自動運転コントローラ２０とＨＭＩコントローラ１０との間は直接、信号線で接続される。なおＣＡＮを介して接続する構成であってもよい。また自動運転コントローラ２０とＨＭＩコントローラ１０を統合して１つのコントローラとする構成も可能である。

　自動運転コントローラ２０の処理部２１は、センサ４０から取得した検出信号および各ＥＣＵから取得した状態信号をもとに、車外の状況、車両１の位置および状態を把握する。処理部２１は、それらの情報をもとに自動運転が可能な状態であるか否か判断する。例えば路面に区画線が引かれていない道路ではレーンを特定することが難しく自動運転が困難な状態である。また濃霧や豪雨で前方を鮮明に撮影できない状況も自動運転が困難な状態である。自動運転コントローラ２０の処理部２１は、自動運転が困難な状態であると判断するとＨＭＩコントローラ１０に自動運転モードが使用不可であることを通知する。

　自動運転が可能な状態であり自動運転モードが選択されている場合、自動運転コントローラの処理部２１は、車両の進行方向等の自動制御対象を制御するための制御値を算出する。制御値の算出には、センサ４０や各種ＥＣＵから収集した各種パラメータ値を自動運転アルゴリズムに適用する。処理部２１は算出した制御値を、各制御対象のＥＣＵ又はコントローラに伝達する。本実施の形態ではステアリングＥＣＵ、ブレーキＥＣＵ、エンジンＥＣＵ、ウインカコントローラに伝達する。なお電気自動車やハイブリッドカーの場合、エンジンＥＣＵに代えて又は加えてモータＥＣＵに制御値を伝達する。

　以下の説明では手動運転モードとして加速、減速・操舵およびウインカ点滅の全てを運転者の操作により制御する完全手動運転モードを想定する。しかしながら、それらの一部を手動制御し、残りを自動運転コントローラ２０により自動制御する一部手動運転モードも手動運転モードに含まれる。例えば操舵およびウインカ点滅を手動制御し、加速および減速を自動制御する一部手動運転モードであってもよい。

　自動運転コントローラ２０の処理部２１は自動運転モードの実行中に、車外状況の変化等により自動運転の継続が困難な状態に変化すると、自動運転モードから手動運転モードへの切替指示信号をＨＭＩコントローラ１０に通知する。

　ＨＭＩコントローラ１０の切替制御部１４は原則的に、モード切替スイッチ６０からの切替信号に応じて運転モードを決定する。手動運転モードにおいてモード切替スイッチ６０により自動運転モードが選択された場合、切替制御部１４は自動運転モードへの切替を指示するための指示信号を自動運転コントローラ２０に通知する。自動運転コントローラ２０の処理部２１は指示信号を受けると、自動運転が可能な状態にあるか否かを判断し、判断結果をＨＭＩコントローラ１０に返す。ＨＭＩコントローラ１０の切替制御部１４は判断結果をユーザインタフェース部３０に出力し、ディスプレイ３１に表示およびスピーカ３２の少なくとも一方から音声出力させる。

　手動運転モードから自動運転モードに切り替える場合や車両始動時から自動運転モードが選択される場合、自動運転コントローラ２０による自動運転が可能な状態であれば、自動運転モードを直ぐに開始してもよい。一方、自動運転モードから手動運転モードに切り替える場合は、運転者の準備が整っていない場合がある。その場合、直ぐに手動運転モードを開始することは望ましくない。特に自動運転コントローラ２０の判断に起因して自動運転モードから手動運転モードへ切り替える場合、運転者の準備が整っていない場合がある。また運転者の意思で自動運転モードから手動運転モードへ切り替える場合であっても運転者が長時間、体を動かさずにいた場合、直ぐに運転操作に順応できない状態にある場合もある。

　以上を踏まえ本実施の形態では、自動運転モードから手動運転モードへ切り替える際、運転者が運転操作に適した状態にあることを確認した上で手動運転モードに切り替える仕組みを導入する。以下、ＨＭＩコントローラ１０による自動運転モードから手動運転モードへの切替時の処理を詳細に説明する。前提として自動運転モードにおいても、ステアリング５１が自動操舵角に連動して対応する操舵角分回転する構成を想定する。この構成では、ステアリングＥＣＵの制御によりステアリング５１を回転させるアクチュエータを設ける。自動運転モードにおいても実際の走行に合わせてステアリング５１が回転することにより、運転者は車両１の走行を実感できる。なおブレーキペダル５２、アクセルペダル５３及びウインカスイッチ５４についても同様に自動運転コントローラ２０による自動制御に連動して対応する量や状態が変化する構成を想定する。

　図２は、本発明の実施の形態１に係る、ＨＭＩコントローラ１０による自動運転モードから手動運転モードへの切り替え時の処理を説明するためのフローチャートである。ＨＭＩコントローラ１０の切替制御部１４は、モード切替スイッチ６０（運転者）または自動運転コントローラ２０から、自動運転モードから手動運転モードへの切替指示を受信する（Ｓ１０）。切替制御部１４は、走行制御結果に基づいたステアリング５１やアクセルペダル５３等の制御を停止するよう自動運転コントローラ２０へ通知する（Ｓ１１）。それと共に切替制御部１４は、手動運転の準備度合いを判定するための課題の開始指示を判定部１３に通知する。判定部１３は、手動運転の準備度合いを判定するための課題（動作要求に相当する）の運転者への提示開始指示を指示部１２へ通知する。判定部１３は手動運転の準備度合いを判定するため課題・判定基準を保持している。

　図３は、判定部１３に保持される課題・判定基準の一例を示す図である。図３では複数の課題・判定基準をテーブルとして保持する例である。例えば１番目の課題はステアリングを９０°回転させる課題であり、目標達成の判定基準は回転角度を８０°～１００°の範囲に収めることである。課題の提示開始時点も含め、運転者によるステアリングの回転角度が８０°～１００°の範囲を外れている状態は目標達成とならない。なお判定基準は±１０°のように目標値（９０°）に対する許容差分値で記述してもよい。４番目から７番目の課題はアクセルペダル５３及びブレーキペダル５２の踏み込み量に関する課題であり、それらの判定基準は目標値に対する許容差分値で記述されている。例えば５番目の課題では、運転者によるアクセルペダル５３の踏み込み量が、アクセルペダル５３が半分踏み込まれた位置から±３０°の範囲に収まっていれば目標達成となる。

　なお判定部１３が提示する課題や、運転者に提示する課題数等を決定する処理の詳細は後述する。ここでは一問の課題を運転者に提示する場合を例として説明する。なお図３では複数の課題・判定基準をテーブルとして保持する例を示したが、課題・判定基準を予めプログラム内に書き込んでおいてもよい。

　図２に戻る。指示部１２は、判定部１３から通知された課題を運転者に提示するための画像および音声の少なくとも一方を生成し、ディスプレイ３１およびスピーカ３２の少なくとも一方へ出力する（Ｓ１２）。ディスプレイ３１およびスピーカ３２の少なくとも一方は画像の表示および音声の出力の少なくとも一方を行う。運転者は課題が提示されると、運転操作部５０に対して課題に対応した操作を行う。例えば運転者は、ステアリング課題として提示された角度を目標として、ステアリング５１を回転させる。なお手動運転モードへの切替前であるため、運転者によるステアリング５１の操作は車両の進行方向に反映されない。

　提示された課題に対して運転者による運転操作に基づく運転操作データを所定時間以内に受信した場合（Ｓ１３のＹ）、判定部１３は、受信した運転操作データと課題の判定基準データを比較して、手動運転の準備度合いが十分であるか否か判定する（Ｓ１４）。例えば、提示された一問の課題に対して運転者の操作に基づく操作データの値が、課題の判定基準データの目標ゾーンに収まっていれば準備度合いが十分（Ｓ１４のＹ）、逸脱していれば準備度合いが不十分（Ｓ１４のＮ）と判定する。運転操作データを所定時間以内に受信できなかった場合（Ｓ１３のＮ）、判定部１３は手動運転の準備度合いが不十分であるとみなし、処理を終了する。運転操作は、ステアリング５１、ブレーキペダル５２、アクセルペダル５３、ウインカスイッチ５４の少なくとも１つになされたものである。

　ステップＳ１４において手動運転の準備度合いが不十分（Ｓ１４のＮ）と判定した場合、判定部１３は手動運転の準備度合いが不十分であることを指示部１２に通知する（Ｓ１５）。指示部１２は通知を受けると、目標が未達成であることや達成のために後どれだけの変化が必要かを示す画像および音声の少なくとも一方を生成し、ディスプレイ３１およびスピーカ３２の少なくとも一方へ出力する（Ｓ１６）。ディスプレイ３１およびスピーカ３２の少なくとも一方は目標が未達成であることや達成のために後どれだけの変化が必要かを示す画像の表示および音声の出力の少なくとも一方を行う。

　その後、ステップＳ１３に戻り、判定部１３は新たな運転操作データを待つ。なお、ステップＳ１４において手動運転の準備度合いが不十分（Ｓ１４のＮ）と判定された後、指示部１２は同じ課題を再度提示してもよいし、別の課題を提示してもよい。また、運転者にとって課題が難しすぎるため、繰り返し課題に挑戦しても目標達成にならない場合、例えば、繰り返し回数に応じて課題の難易度を下げてもよい。例えば課題がステアリング５１を９０°回転させるという課題である場合、最初の判定基準は±１０°、２回目の判定基準は±１５°、３回目の判定基準は±２０°としてもよい。

　なお所定回数課題を提示しても運転者が目標を達成しない場合、判定部１３は自動運転モードの継続を決定し、切替制御部１４は自動運転モードを継続するよう指示する指示信号を自動運転コントローラ２０に通知する。自動運転コントローラ２０は、自動運転が可能な状態であれば自動運転モードを継続する。自動運転が可能な状態であれば、例えば次に自動運転から手動運転へ移行できる場所に着くまで自動運転を継続しても良いし、自動運転が可能な状態でなければ、例えば車両を路肩に退避させても良い。

　ステップＳ１４において手動運転の準備度合いが十分（Ｓ１４のＹ）と判定した場合、判定部１３は手動運転の準備度合いが十分であることを指示部１２及び切替制御部１４に通知する。指示部１２は通知を受けると、目標を達成したことを示す画像および音声の少なくとも一方を生成し、ディスプレイ３１およびスピーカ３２の少なくとも一方へ出力する（Ｓ１７）。ディスプレイ３１およびスピーカ３２の少なくとも一方は目標を達成したことを示す画像の表示および音声の出力の少なくとも一方を行う。

　切替制御部１４は、自動運転から一部または全部を手動運転に切り替えることを指示する切替信号を自動運転コントローラ２０に通知する（Ｓ１８）。なお一部手動運転モードへの切替を指示する場合、切替制御部１４は、手動運転の対象とならない運転操作部５０に対する、走行制御結果に基づく制御の再開を指示する信号も合わせて自動運転コントローラ２０に通知する。自動運転コントローラ２０は切替信号を受信すると自動運転を終了する。また手動運転の対象とならない運転操作部５０（例えば、ブレーキペダル５２及びアクセルペダル５３）がある場合、運転操作部５０に対する、走行制御結果に基づく制御を再開する。

　以上の説明は自動運転モードにおいても運転操作部５０が自動操舵角等の動きに連動して対応する操舵角分回転する構成としたが、自動運転モード中は運転操作部５０が静止している構成も可能である。この場合、ステップＳ１１の処理およびステップＳ１８における運転操作部５０に対する、走行制御結果に基づく制御の再開指示を通知する処理は不要となる。また運転操作部５０を走行制御結果に基づき制御するためのアクチュエータも不要となる。

　図４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、実施の形態１に係る課題の表示例１を示す図である。図４Ａ、４Ｂ、４Ｃに示されている課題は、ステアリング５１を右に９０°回転させるという課題である。図４Ａは課題指示時の表示例３１ａを示しており、図４Ｂは目標達成時の表示例３１ｂを示しており、図４Ｃは目標未達成時の表示例３１ｃを示している。

　図４Ａに示す表示例３１ａでは、中央にステアリング５１のシンボルが表示され、シンボルの上に課題となる「ハンドルを右に９０°回転して下さい。」のメッセージが表示される。ステアリング５１のシンボルには、現在のステアリングの位置を示すゲージ３１２と、目標ゾーン（８０°～１００°）３１１が重畳して描かれている。ステアリングの位置を示すゲージ３１２は、運転者によるステアリング５１に対する操作に連動して移動する。運転者がステアリング５１を８０°～１００°の範囲内に回転できた場合、目標達成となる。図４Ｂに示すように、ステアリングの位置を示すゲージ３１２が目標ゾーン３１１内に収まり、目標達成を示す「Ｇｏｏｄ！」のメッセージが表示される。目標未達成の場合、運転者は図４Ｃに示されるステアリングの位置を示すゲージ３１２を見て、自身の操作と実際のステアリングの位置の関係を確認し、足りないか多すぎる操作量を認識でき、操作感覚を修正できる。

　なお操舵課題の実施中において、操舵角の目標ゾーンと、操舵課題に取組み中の状況を示す映像をステアリング５１自体に表示させてもよい。ユーザインタフェース部３０として、ステアリング５１の位置に映像を投影可能なプロジェクタを使用すれば、ステアリング５１上に映像を表示させることができる。また、ステアリング５１自体にＬＥＤ等のような発光体を設けることで、操舵課題、操舵角の目標ゾーン及び操舵課題に取組み中の状況を含む情報を発光体で報知させてもよい。

　図５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、実施の形態１に係る課題の表示例２を示す図である。図５Ａ、５Ｂ、５Ｃに示されている課題は、ブレーキペダル５２を完全に踏み込むという課題である。図５Ａは課題指示時の表示例３１ｄを示しており、図５Ｂは目標達成時の表示例３１ｅを示しており、図５Ｃは目標未達成時の表示例３１ｆを示している。

　図５Ａに示す表示例３１ｄでは、中央にブレーキペダル５２のシンボルが表示され、シンボルの上に課題となる「ブレーキペダルを全て踏み込んで下さい。」のメッセージが表示される。ブレーキペダル５２のシンボルには、現在のブレーキペダルの位置を示すゲージ３１４と、目標ゾーン（－１０°～０°）３１３が重畳して描かれている。ブレーキペダルの位置を示すゲージ３１４は、運転者によるブレーキペダル５２に対する操作に連動して移動する。運転者がブレーキペダル５２を－１０°～０°の範囲内に踏み込めた場合、目標達成となる。図５Ｂに示すように、ブレーキペダルの位置を示すゲージ３１４が目標ゾーン３１３内に収まり、目標達成を示す「Ｇｏｏｄ！」のメッセージが表示される。目標未達成の場合、運転者は図５Ｃに示されるブレーキペダルの位置を示すゲージ３１４を見て、自身の操作と実際のブレーキペダルの位置の関係を確認し、足りないか多すぎる操作量を認識でき、操作感覚を修正できる。

　以上説明したように実施の形態１によれば、自動運転モードから手動運転モードに切り替える際、運転者の準備度合いが十分であるか否かを判定し、目標ゾーン内に操作でき、準備度合が十分であることを条件に手動運転モードに切り替える。従って運転者が運転操作に適した状態で手動運転モードに切り替えることができ、より安全に手動運転を開始できる。

　自動運転モードから手動運転モードへ切り替わる際は、車両始動時と異なり、車両１が走行している状態からの運転開始となる。したがって、運転者は速やかに操作感覚を取り戻す必要がある。しかしながら人間は長時間、運転しないで状態で座席に座っていると緊張感が低下し、姿勢が崩れたり、外部刺激に対する反応が鈍くなったりする傾向がある。そのような状態で外部刺激があると、反応速度が鈍くなっていることを補おうと過剰反応することがある。例えば障害物を発見した際に、必要以上にブレーキを強く踏み込んで急ブレーキになる場合がある。

　これに対して実施の形態１によれば手動運転モードに切り替える前に、ステアリング５１等の実際の運転操作部５０を使用した課題に取り組む。このことにより、運転者が体をほぐすトレーニングになるとともに、ステアリングやブレーキペダルやアクセルペダルの感度を確認できる。また課題に取り組むことにより運転者の心の準備も整う。なお、本実施の形態では、ＮＨＴＳＡの自動化レベルを用いたが、これに限定されない。

　（実施の形態２）
　次に実施の形態２を説明する。実施の形態２に係る車両１の構成は、図１に示した実施の形態１に係る車両１の構成と同様であり、その説明を省略する。実施の形態１では運転者の準備度合いを確認するための課題・判定基準として予め用意されたものを使用したが、実施の形態２では実際の走行中のデータを使用する。

　図６は、本発明の実施の形態２に係る、ＨＭＩコントローラ１０による自動運転モードから手動運転モードへの切替時の処理を説明するためのフローチャートである。ＨＭＩコントローラ１０の切替制御部１４は、モード切替スイッチ６０（運転者）または自動運転コントローラ２０から、自動運転モードから手動運転モードへの切替指示を受信する（Ｓ２０）。実施の形態２では、自動運転コントローラ２０による運転操作部５０に対する、走行制御結果に基づく制御がなされている場合であっても、その制御を停止させる必要はない。

　切替制御部１４は、自動運転コントローラ２０による自動制御対象（例えば、操舵角）に対する制御値の予定推移データを自動運転コントローラ２０から取得する（Ｓ２１）。自動運転コントローラ２０は、車外の状況、車両１の位置および状態をもとに各自動制御対象の制御値の予定推移を算出している。例えば操舵角、ブレーキペダル踏み込み量、アクセルペダルの踏み込み量の各制御値の現在から所定期間後（例えば、数秒後）までの予定推移を算出している。なお予定推移値は状況の変化により変更される場合もある。例えば歩行者の車道への飛出しがあった場合、ブレーキペダルの踏み込み量の制御値が変更される。

　切替制御部１４は、手動運転の準備度合いを判定するための課題の開始指示と、取得した制御値の予定推移データを判定部１３に通知する。判定部１３は、手動運転の準備度合いを判定するための課題の運転者への提示開始指示と、取得した制御値の予定推移データを指示部１２へ通知する。自動制御対象の制御値は、手動運転モードにおける運転操作部５０に対する操作量に相当する。実施の形態２では課題は、運転操作部５０に対する操作を、自動運転に基づく実際の走行に一定期間適合させるというものである。判定基準は、自動運転コントローラ２０によりリアルタイムに算出される制御値を中心とする目標ゾーンから一定期間逸脱せずに運転者が操作できれば目標達成、一度でも逸脱すれば目標未達成とするものである。

　図７は、制御値の推移と目標ゾーンの一例を示す図である。例えば、操舵角の制御値の場合、制御値＋１０°を許容上限値とし、制御値－１０°を許容下限値とし、許容上限値と許容下限値の間のゾーンを目標ゾーンとする。課題実施期間中（例えば５秒）に、ステアリング５１の舵角量を目標ゾーン内に維持できれば目標達成となる。またアクセルペダル踏み込み量の制御値の場合も同様に、制御値＋１０°を許容上限値とし、制御値－１０°を許容下限値とし、許容上限値と許容下限値の間のゾーンを目標ゾーンとする。課題実施期間中に、アクセルペダル５３の踏み込み量を目標ゾーン内に維持できれば目標達成となる。目標ゾーンの範囲は一例であり、より広くしても狭くしてもよい。

　なお課題は、運転操作部５０の一つ（例えばステアリング５１）を一定時間実際の走行に合わせる課題であってもよいし、複数（例えばステアリング５１とアクセルペダル５３）を一定時間実際の走行に合わせる課題であってもよい。なお、課題実施期間中も自動運転コントローラ２０による運転操作部５０に対する、走行制御結果に基づく制御がなされている場合、運転者の操作でオーバーライドできる設計とする。この場合、運転者は走行制御結果に基づき制御されるステアリングやペダルの位置に追従した操作を一定時間できれば目標達成となる。

　図６に戻る。指示部１２は、運転操作部５０を実際の走行状態に合わせる課題を運転者に提示するための画像および音声の少なくとも一方を生成し、ディスプレイ３１およびスピーカ３２の少なくとも一方へ出力する（Ｓ２２）。ディスプレイ３１およびスピーカ３２の少なくとも一方は画像の表示および音声の出力の少なくとも一方を行う。運転者は課題が提示されると、運転操作部５０を実際の走行状態に合わせるよう操作する。

　提示された課題に対して運転者による運転操作に基づく運転操作データを所定時間以内に受信した場合（Ｓ２３のＹ）、判定部１３は、受信した運転操作データと課題の判定基準データを比較して、手動運転の準備度合いが十分であるか否か判定する（Ｓ２４）。運転操作データを所定時間以内に受信できなかった場合（Ｓ２３のＮ）、判定部１３は手動運転の準備度合いが不十分であるとみなし、処理を終了する。運転操作は、ステアリング５１、ブレーキペダル５２、アクセルペダル５３、ウインカスイッチ５４の少なくとも１つになされたものである。

　ステップＳ２４において手動運転の準備度合いが不十分（Ｓ２４のＮ）と判定した場合、判定部１３は手動運転の準備度合いが不十分であることを指示部１２に通知する（Ｓ２５）。指示部１２は通知を受けると、目標が未達成であることを示す画像および音声の少なくとも一方を生成し、ディスプレイ３１およびスピーカ３２の少なくとも一方へ出力する（Ｓ２６）。ディスプレイ３１およびスピーカ３２の少なくとも一方は目標が未達成であることを示す画像の表示および音声の出力の少なくとも一方を行う。

　その後、ステップＳ２３に戻り、判定部１３は新たな運転操作データを待つ。ステップＳ２４において手動運転の準備度合いが不十分（Ｓ２４のＮ）と判定された後、実施の形態２では基本的に同じ課題を再度提示することになる。なお、運転者の運転スキルや自動運転から手動運転へ運転操作が移行（運転権限移譲）するシステムへの習熟度に応じて、課題の難易度を設定することが好適である。より簡単な構成で、様々な運転スキルや運転権限移譲の習熟度を持つ運転者が、各々に適した難易度で課題を解けるようにするため、繰り返し回数に応じて課題の難易度を下げていってもよい。これにより、運転スキルや運転権限移譲の習熟度が高い運転者は、最初の課題の難易度で課題を達成できる。運転スキルや運転権限移譲の習熟度が低い運転者は、１回目の課題の難易度では目標未達成であっても、未達成の度合に応じて２回目の課題の難易度を下げることにより、運転者の運転スキルや運転権限移譲の習熟度に応じた難易度で目標を達成できる。例えば目標ゾーン１回目の判定基準は制御値±１０°、２回目の判定基準は制御値±１５°、３回目の判定基準は制御値±２０°と広げていってもよい。

　なお運転者が所定回数課題を実施しても目標達成できなかった場合、判定部１３は自動運転モードの継続を決定し、切替制御部１４は自動運転モードの継続を指示する指示信号を自動運転コントローラ２０に通知する。自動運転コントローラ２０は、自動運転が可能な状態であれば自動運転モードを継続し、自動運転が可能な状態であれば、例えば次に自動運転から手動運転へ移行できる場所に着くまで自動運転を継続しても良い。または、自動運転が可能な状態でなければ、例えば車両を路肩に退避させても良い。

　ステップＳ２４において手動運転の準備度合いが十分（Ｓ２４のＹ）と判定した場合、判定部１３は手動運転の準備度合いが十分であることを指示部１２及び切替制御部１４に通知する。指示部１２は通知を受けると、目標を達成したことを示す画像および音声の少なくとも一方を生成し、ディスプレイ３１およびスピーカ３２の少なくとも一方へ出力する（Ｓ２７）。ディスプレイ３１およびスピーカ３２の少なくとも一方は目標を達成したことを示す画像の表示および音声の出力の少なくとも一方を行う。

　切替制御部１４は、自動運転から一部または全部を手動運転に切り替えることを指示する切替信号を自動運転コントローラ２０に通知する（Ｓ２８）。実施の形態２では課題実施期間中も、自動運転コントローラ２０による運転操作部５０に対する、走行制御結果に基づく制御を停止させない。よって、一部手動運転モードへの切替を指示する場合であっても走行制御結果に基づく制御の再開指示を通知する必要はない。

　図８Ａ、８Ｂ、８Ｃは、実施の形態２に係る課題の表示例１を示す図である。図８Ａ、８Ｂ、８Ｃに示されている課題は、ステアリング５１を実際の走行状態に合わせるという課題である。図８Ａは課題指示時の表示例３１ｇを示しており、図８Ｂは目標達成時の表示例３１ｈを示しており、図８Ｃは目標未達成時の表示例３１ｉを示している。

　図８Ａに示す表示例３１ｇでは、中央にステアリング５１のシンボルが表示され、シンボルの上に課題となる「ハンドル角を実際の走行状態に合わせて下さい。」のメッセージが表示される。ステアリング５１のシンボルには、現在のハンドルの位置を示すゲージ３１６と、現在の目標ゾーン（制御値±１０°）３１５が重畳して描かれている。ステアリングの位置を示すゲージ３１６は、運転者によるステアリング５１に対する操作に連動して移動する。ステアリング操作の課題実施期間中、運転者がステアリング５１を目標ゾーン（制御値±１０°）の範囲内に維持できた場合、目標達成となる。図８Ｂに示すように、目標達成を示す「Ｇｏｏｄ！」のメッセージが表示される。目標未達成の場合、運転者は図８Ｃに示されるステアリングの位置を示すゲージ３１６と目標ゾーン３１５を見て、自身の操作と実際の走行状態に応じた操舵角の関係を確認し、操作感覚を修正できる。図８Ｃに示す例では実際の走行状態に応じた制御値に基づく操舵角が左方向に戻ったが、運転者がステアリング５１の位置を左方向に追従させることができなかった状態を示している。

　図９Ａ、９Ｂ、９Ｃは、実施の形態２に係る課題の表示例２を示す図である。図９Ａ、９Ｂ、９Ｃに示されている課題は、アクセルペダル５３を実際の走行状態に合わせるという課題である。図９Ａは課題指示時の表示例３１ｊを示しており、図９Ｂは目標達成時の表示例３１ｋを示しており、図９Ｃは目標未達成時の表示例３１ｌを示している。

　図９Ａに示す表示例３１ｊでは、中央にアクセルペダル５３のシンボルが表示され、シンボルの上に課題となる「アクセルペダルを実際の走行状態に合わせて下さい。」のメッセージが表示される。アクセルペダル５３のシンボルには、現在のアクセルペダルの位置を示すゲージ３１８と、目標ゾーン（制御値±１０°）３１７が重畳して描かれている。アクセルペダルの位置を示すゲージ３１８は、運転者によるアクセルペダル５３に対する操作に連動して移動する。運転者がアクセルペダル５３を課題実施期間中、目標ゾーン（制御値±１０°）の範囲内に維持できた場合、目標達成となる。図９Ｂに示すように、目標達成を示す「Ｇｏｏｄ！」のメッセージが表示される。目標未達成の場合、運転者は図９Ｃに示されるアクセルペダルの位置を示すゲージ３１８と目標ゾーン３１７を見て、自身の操作と実際の走行状態に応じたアクセルペダル踏み込み量の関係を確認し、操作感覚を修正できる。図９Ｃに示す例では実際の走行状態に応じた制御値に基づくアクセルペダル踏み込み量が殆ど変更されていないにも関わらず、運転者がアクセルペダル５３を緩めてしまった状態を示している。

　以上説明したように実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に自動運転モードから手動運転モードに切り替える際、より安全に手動運転モードに切り替えることができる。さらに実施の形態２では運転操作部５０を実際の走行状態に合わせる課題に取り組むため、より実践的なトレーニングとなり、実際の走行状態に応じた操作感覚を事前に体験できる。また運転者が実際の走行状態に応じた操作を行っている状態で、自動運転モードから手動運転モードに切り替わることにより、よりシームレスなモード切替が可能となる。

　さらに、実施の形態１と実施の形態２を組合せても良い。例えば、実施の形態１で判定した後、実施の形態２の判定を行う。これにより、段階的に実際の操舵角やブレーキペダルまたはアクセルペダルの踏み込み量の操作課題へ取り組むことができ、さらには、手動運転に切り替わる際に、実際の操舵角やブレーキペダルまたはアクセルペダルの踏み込み量のまま移行できるので、よりスムースに運転操作を引き継ぐことができる。

　（実施の形態３）
　次に実施の形態３を説明する。実施の形態１、２では手動運転の準備度合いを判定するための課題として、運転者が運転操作部５０を的確に操作できるか否かを判定した。実施の形態３では運転者が運転操作に付随する動作（運転操作部５０に対する直接的な操作を除く）を的確に行うことができるか否かを判定する。例えば、車外の状況を的確に目視できているか（注目すべき対象に顔を向けているか）、ステアリング５１の左右送り操作は的確か、ステアリング５１の握りポジションは的確か、手放し操作をしていないか、指さし確認ができているか、等を確認する。これらの確認の多くは、運転操作部５０からの操作データから推定できる性質のものではないため、運転者の状態や動きを直接的に検出するセンサを導入する必要がある。

　図１０は、本発明の実施の形態３に係る車両１の構成を示すブロック図である。図１０に示す実施の形態３に係る車両１の構成は、図１に示す実施の形態１に係る車両１の構成に運転者カメラ７０を追加した構成である。運転者カメラ７０は、運転者を撮影するためのカメラであり、運転席を撮影可能な位置に設置される。運転席に運転者が座っている状態では運転者の頭部や上半身が撮影される。

　図１１Ａ、１１Ｂは、運転者カメラ７０の設置例を示す図である。図１１Ａは車両１内を上から見た図であり、図１１Ｂは車両１内を横から見た図である。図１１Ａ、１１Ｂに示す例では、運転席を見下ろすようにフロントガラスの上側に運転者カメラ７０を設置している。なお運転者の顔を撮影できる位置であれば、設置位置は図１１Ａ、１１Ｂに示す設置位置に限定されるものではない。

　運転者カメラ７０は、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像素子を含み、固体撮像素子により光電変換されて生成される画像信号をＨＭＩコントローラ１０に出力する。なお運転者カメラ７０は、可視光カメラであってもよいし赤外線カメラであってもよいし、両者を併用してもよい。またステレオカメラやＴＯＦ（Ｔｉｍｅ　ｏｆ　ＦＬＩＧＨＴ）方式を用いたカメラを使用して、２次元の輝度情報だけでなく、カメラから物体までの距離情報（奥行き情報）を取得してもよい。

　実施の形態３に係るＨＭＩコントローラ１０の判定部１３は画像認識機能を備える。以下の説明では、判定部１３が運転者カメラ７０から取得した画像を解析して、運転者の顔向きを検出する例を説明する。

　図１２は、判定部１３による顔向き検出処理の一例を説明するための図である。図１２の（ａ）に示す画像は、運転者カメラ７０により撮像された画像の例である。判定部１３は顔識別器を用いて画像内を探索し、顔領域１３１を抽出する。次に判定部１３は図１２の（ｂ）に示すように、目識別器、鼻識別器および口識別器を用いて抽出した顔領域１３１内を探索し、右目領域１３２、左目領域１３３、鼻領域１３４および口領域１３５を各々検出する。最後に判定部１３は図１２の（ｃ）に示すように顔領域１３１内において検出した右目領域１３２、左目領域１３３、鼻領域１３４および口領域１３５の位置関係から運転者の顔向きを推定する。図１２の（ｃ）では、運転者が進行方向に対して右を向いている。なお顔領域１３１内における右目領域１３２、左目領域１３３、鼻領域１３４および口領域１３５の位置から顔向き角度も検出できる。

　図１３は、本発明の実施の形態３に係る、ＨＭＩコントローラ１０による自動運転モードから手動運転モードへの切替時の処理を説明するためのフローチャートである。ＨＭＩコントローラ１０の切替制御部１４は、モード切替スイッチ６０（運転者）または自動運転コントローラ２０から、自動運転モードから手動運転モードへの切替指示を受信する（Ｓ３０）。切替制御部１４は、運転者の覚醒度合いを判定するための課題の開始指示を判定部１３に通知する。判定部１３は、運転者の覚醒度合いを判定するための課題の運転者への提示開始指示と、目標顔向き角度推移データに応じた表示データを指示部１２へ通知する。

　本フローチャートでの説明における課題は、移動するターゲットをヘッドアップディスプレイに表示させ、そのターゲットを運転者が目視で追従できているかを確認するものである。実施の形態３では判定部１３は課題・判定基準として、ディスプレイ３１に表示させるターゲットの動きに対応した目標顔向き角度推移データを保持している。課題実施期間中、撮影画像から検出される運転者の顔向き角度と、目標顔向き角度との差分が所定の範囲内を維持できていれば目標達成、差分が所定の範囲を超えると目標未達成となる。

　指示部１２は、判定部１３から通知された課題および表示データをもとに、運転者に提示するための画像を生成し、ディスプレイ３１へ出力する（Ｓ３１）。ディスプレイ３１は画像を表示する。なお課題内容を音声で運転者にガイダンスする場合、指示部１２は、ガイダンス音声を生成し、スピーカ３２へ出力する。運転者はディスプレイ３１上にターゲットが表示されると、そのターゲットの方向に顔を向けてターゲットを視認する。

　図１４Ａ、１４Ｂは、実施の形態３に係る課題の表示例を示す図である。図１４Ａ、１４Ｂに示す例では、ディスプレイ３１としてヘッドアップディスプレイが使用され、ヘッドアップディスプレイ上にターゲット３１ｔが表示される。ターゲット３１ｔはヘッドアップディスプレイの左端から右端に移動する。さらに右端から左端に戻ってもよい。なお、この課題の実施開始前には文字および音声の少なくとも一方で「星印を目で追ってください。」といったメッセージが運転者に報知される。この課題実施期間中、運転者カメラ７０は運転者を撮影し、撮影画像をＨＭＩコントローラ１０に出力する。

　図１３に戻る。ＨＭＩコントローラ１０の判定部１３は、運転者カメラ７０から運転者の画像を取得する（Ｓ３２）。判定部１３は、取得した画像から運転者の顔向き角度を検出する（Ｓ３３）。判定部１３は検出した顔向き角度（以下、検出顔向き角度という）と、目標顔向き角度を比較して、検出顔向き角度の目標顔向き角度に対する遅れが所定の範囲内であるか否か判定する。遅れが所定の範囲内に収まっていれば運転者の覚醒度合いが十分（Ｓ３４のＹ）、逸脱していれば運転者の覚醒度合いが不十分（Ｓ３４のＮ）と判定する。

　図１５は、検出顔向き角度と、目標顔向き角度の推移例を示す図である。ターゲットの表示は運転者の反応に先立つため、検出顔向き角度は目標顔向き角度より遅れて推移する。この遅れが所定値以上の場合、運転者の反応が鈍っていることを示しており、運転者の覚醒度合いが不十分と判定する。所定値は、平均的な運転者の反応速度に基づき決定されてもよいし、運転者個人の通常時の反応速度に基づき決定されてもよい。高齢の運転者や運動神経が低い運転者の場合、安全性を損なわない範囲で所定値を大きくし、遅れの許容範囲を拡大してもよい。

　図１３に戻る。ステップＳ３４において運転者の覚醒度合いが不十分（Ｓ３４のＮ）と判定した場合、判定部１３は運転者の覚醒度合いが不十分であることを指示部１２に通知する（Ｓ３５）。指示部１２は通知を受けると、目標が未達成であることを示す画像および音声の少なくとも一方を生成し、ディスプレイ３１およびスピーカ３２の少なくとも一方へ出力する（Ｓ３６）。ディスプレイ３１およびスピーカ３２の少なくとも一方は目標が未達成であることを示す画像の表示および音声の出力の少なくとも一方を行う。

　その後、ステップＳ３２に戻り、判定部１３は運転者の新たな画像を取得する。なお、ステップＳ３４において覚醒度合いが不十分（Ｓ３４のＮ）と判定された後、指示部１２は同じ課題を再度提示してもよいし、ターゲットの動きが異なる別の課題を提示してもよい。また繰り返し回数に応じて課題の難易度を下げてもよい。例えば許容する遅れの範囲を拡大してもよい。

　なお所定回数課題を提示しても運転者が全ての課題に対して目標未達成の場合、判定部１３は自動運転モードの継続を決定し、切替制御部１４は自動運転モードの継続を指示する指示信号を自動運転コントローラ２０に通知する。自動運転コントローラ２０は、自動運転が可能な状態であれば自動運転モードを維持し、自動運転が可能な状態でなければ、例えば車両を路肩に退避させる。

　ステップＳ３４において運転者の覚醒度合いが十分（Ｓ３４のＹ）と判定した場合、判定部１３は運転者の覚醒度合いが十分であることを指示部１２及び切替制御部１４に通知する。指示部１２は通知を受けると、目標を達成したことを示す画像および音声の少なくとも一方を生成し、ディスプレイ３１およびスピーカ３２の少なくとも一方へ出力する（Ｓ３７）。ディスプレイ３１およびスピーカ３２の少なくとも一方は目標を達成したことを示す画像の表示および音声の出力の少なくとも一方を行う。

　切替制御部１４は、自動運転から一部または全部を手動運転に切り替えることを指示する切替信号を自動運転コントローラ２０に通知する（Ｓ３８）。自動運転コントローラ２０は切替信号を受信すると自動運転を終了する。なお実施の形態３に係る課題と、実施の形態１または実施の形態２に係る課題を併用する場合は、両方の課題の目標を達成したことを条件に切替信号を自動運転コントローラ２０に通知する。

　以上説明したように実施の形態３によれば、自動運転モードから手動運転モードに切り替える際、運転者の覚醒度合いが十分であるか否かを判定し、目標を達成したことを条件に手動運転モードへの切替を許可する。したがって運転者の知覚状態が運転操作に適した状態で切り替えることが可能となり、より安全に手動運転モードに切り替えることができる。また、実施の形態１または実施の形態２に係る課題と併用すれば、運転者の運動能力と知覚能力の両方を確認することが可能となり、より安全な状態で手動運転モードに切り替えることができる。

　上述のように実施の形態１または実施の形態２では運転操作部５０を実際に操作させる課題を実施し、実施の形態３では運転に付随する動作を行わせる課題を実施した。これらの操作課題および動作確認課題に加えて、姿勢確認課題を実施してもよい。姿勢確認課題は運転者の姿勢が運転に適した状態にあるか否かを確認するための課題であり、実施の形態３で説明した画像認識により運転者の姿勢が運転に適した状態にあるか否かを判定できる。

　例えば実施の形態３に係る動作確認課題に先立ち、指示部１２がスピーカ３２から「姿勢を正してください。」といったメッセージを音声出力させる。判定部１３は、そのアナウンスから所定時間経過後に運転者カメラ７０により撮影された運転者の画像と、正しい姿勢の運転者の画像（以下、参照画像という）を照合する。運転者が寝ていたり、前のめりの状態になっている場合、撮影された画像内における運転者の頭部の位置や大きさと、参照画像内の頭部の位置や大きさとの乖離が大きくなる。判定部１３は、撮影画像と参照画像の一致度が規定値以上の場合、運転者の姿勢が運転に適した状態にあると判定し、規定値未満の場合、運転に適した状態にないと判定する。

　また実施の形態３に係る動作確認課題と、姿勢確認課題を同時に実施してもよい。即ち実施の形態３に係る動作確認課題において、運転者の撮影画像を解析する際、姿勢の判定も行う。また実施の形態１または実施の形態２に係る操作確認課題実施中に、運転者を撮影し、姿勢の判定を行ってもよい。これらの例では「姿勢を正してくだい。」といったメッセージの運転者への提示を省略してもよい。

　（課題の難易度）
　以下、これまで説明してきた操作課題、動作確認課題、姿勢確認課題において運転者に提示される課題の難易度について説明する。課題の難易度を高くしたほうが安全性を高めることができるが、難易度を高くしすぎると運転者の利便性を損なう面もある。そこで両者のバランスがとれた難易度に調整することが求められる。

　まず課題の難易度を調整する方法を説明する。方法として、課題内容を調整する方法、判定基準を調整する方法、及び目標達成に必要な課題の数や時間を調整する方法が考えられる。課題内容を調整する方法として例えば以下の例が考えられる。実施の形態２に係る操作課題において、ステアリング５１のみを実際の走行に合わせる課題は相対的に難易度が低い課題となる。ステアリング５１とアクセルペダル５３の両方を実際の走行に合わせる課題は相対的に難易度が高い課題となる。

　判定基準を調整する方法として例えば以下の例が考えられる。実施の形態１に係る操作課題において、ステアリング５１を９０°回転させるという課題に対する目標ゾーンを８０°～１００°から７５°～１０５°に変更する調整は難易度を低くする調整となる。目標ゾーンを８０°～１００°から８５°～９５°に変更する調整は難易度を高くする調整となる。

　目標達成に必要な課題の数を調整する方法では、１問の目標を達成するだけで目標達成とする場合、難易度が最も低くなる。目標達成に必要な課題の数を増やすほど難易度が高くなっていく。例えば課題の難易度を高くする場合、上述した操作課題、動作確認課題、姿勢確認課題の全てを実施する。課題の難易度を低くする場合、それらの１つまたは２つを省略する。例えば姿勢確認課題を省略する。また、課題を実施しないことも考えられる。

　次に課題の難易度を決定する基準について説明する。判定部１３は運転者に提示する課題の難易度を、車両１の走行環境、車両１の状態、運転者の属性、運転者の状態、運転者の操作、及びモード切替履歴の少なくとも１つまたは任意の組合せに基づき決定する。

　車両１の走行環境として例えば、他の車両、歩行者、動物、落下物を含む障害物などの認識対象の有無、認識対象の数、認識対象との距離、認識対象の大きさ、認識対象との衝突までの時間（ＴＴＣ：　Ｔｉｍｅ　Ｔｏ　Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）を考慮する。認識対象はセンサ４０により検出される。基本的な考え方として、認識対象との衝突の可能性が低いほど課題の難易度を下げる。例えば認識対象が存在しない場合、最も難易度が低い課題を選択する。具体例を挙げると、直線の高速道路で周囲に車両が存在しない場合、手動運転切替後の運転操作が比較的容易であるため課題の難易度を下げる。一方、一般道の交差点付近や、周囲に歩行者や自転車が存在する場合、手動運転切替後の運転操作が比較的難しくなるため課題の難易度を上げる。

　車両１の状態として例えば、現在の車速、加減速の予定推移、操舵角の予定推移を考慮する。車速が速い場合や大きなカーブが予定されている場合など、相対的に高い運転技術が要求される状態では、課題の難易度を上げる。

　運転者の属性として例えば、運転者の年齢、運転経験を考慮する。手動運転モードへの切替前の課題は基本的に運転者が通常の状態にあるかを確認するものである。高齢者の場合、通常の状態における反応速度や運動能力が低下しているため、課題の難易度を安全性を損なわない範囲で下げる。これにより手動運転モードになかなか切り替わらない事態を回避できる。

　運転者の状態として例えば、覚醒度合い、脇見の有無を考慮する。例えば実施の形態３に係る覚醒度合いに関する動作確認課題の目標を達成した後に、実施の形態１または実施の形態２に係る操作課題を実施する場合、動作確認課題の目標達成の度合に応じて操作課題の難易度を調整する。例えば動作確認課題をぎりぎりで目標達成した場合、操作課題の難易度を上げる。

　運転者の操作として例えば、ステアリング５１の操舵方向と量、アクセルペダル５３の踏み込み量、ブレーキペダル５２の踏み込み量、ウインカスイッチ５４の状態を考慮する。例えば実施の形態１または実施の形態２に係る操作課題の目標を達成した後に、実施の形態３に係る動作確認課題を実施する場合、操作課題の目標達成の度合に応じて動作確認課題の難易度を調整する。例えば操作確認課題をぎりぎりで目標達成した場合、動作確認課題の難易度を上げる。

　モード切替履歴として例えば、直近の自動運転モードの継続時間を考慮する。自動運転モードの継続時間が長くなると運転者の緊張感が下がる傾向にある。例えば直近の自動運転モードの継続時間が規定時間（例えば１５分）以上の場合、課題の難易度を上げる。また例えば直近の自動運転モードの継続時間が短く（例えば５分以内）、その自動運転モードの前に手動運転モードが一定時間以上継続していた場合、運転者は運転感覚を保持していると考えられる。その場合、課題の難易度を下げる。例えば姿勢確認課題のみを実施してもよい。このようなケースとして、携帯電話に受話するためやメールを送信するために一時的に自動運転モードに切り替えたケースが考えられる。

　設計者は、以上に説明した課題の難易度の決定基準および調整方法を考慮して、課題を決定するためのアルゴリズムを構築する。どのような基準をどのような寄与度で考慮し、どのような基準レベルのときどのような調整方法を採用するかは、設計者が任意に選択できる。

　以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの構成要素や処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

　例えば上述の動作確認課題および姿勢確認課題では、運転者カメラ７０を使用して運転者の状態を検出した。この点、画像認識以外の方法で運転者の状態を検出してもよい。例えば運転者に生体センサを装着させ、運転者の心拍数などの生体情報から運転者の覚醒度合いを推定してもよい。また運転席に着座センサを設け、その検出値にもとづき運転者の姿勢を推定してもよい。

　なお、実施の形態は、以下の項目１～１１によって特定されてもよい。

　［項目１］
　自動運転制御部による自動運転モードと運転操作の一部または全部が運転者によって行われる手動運転モードとを含む複数の運転モードで運転操作できる車両において、前記手動運転モードが開始される前に、運転者に対する動作要求をユーザインタフェース部（３０）から運転者に提示するための情報をユーザインタフェース部（３０）に出力する出力部（１５）と、
　運転者の動作に基づく信号の入力を受ける入力部（１５）と、
　入力部（１５）から入力された運転者の動作に基づく信号から得られる値と、動作要求に応じた基準値との差が許容範囲内にあるとき、手動運転モードへの切替を指示する切替信号を自動運転制御部（２０）に通知する通知部（１５）と、
　を備える車両制御装置（１０）。

　これにより、運転者が手動運転に適した状態にあることを確認した上で、自動運転モードから手動運転モードに切り替えることができ、安全性を高めることができる。

　［項目２］
　出力部（１５）は、運転操作部（５０）に対する特定の運転操作を運転者に要求するための情報をユーザインタフェース部（３０）に出力し、
　入力部（１５）は、運転操作部（５０）から操作信号の入力を受ける項目１に記載の車両制御装置（１０）。

　これにより、運転者がステアリング５１等の操作を適正に行うことができる状態にあることを確認した上で、自動運転モードから手動運転モードに切り替えることができる。

　［項目３］
　運転操作部（５０）が自動運転モードに連動して操作されている場合、通知部（１５）は、運転操作部（５０）に対する自動運転モードに連動した操作を停止させるよう指示する信号を自動運転制御部（２０）に通知する項目２に記載の車両制御装置（１０）。

　運転操作部（５０）の自動操縦を停止することにより、運転操作部（５０）を使用した操作課題を実施しやすくできる。

　［項目４］
　出力部（１５）は、自動運転制御部（２０）により自動運転モードで操作されている車両（１）の走行状態に適合する、運転操作部（５０）に対する運転操作を運転者に要求するための情報をユーザインタフェース部（３０）に出力する項目１から３のいずれかに記載の車両制御装置（１０）。

　実際の走行に沿った操作課題を実施することにより、運転者に実際の操作感覚を予め体験させることができる。

　［項目５］
　出力部（１５）は、運転操作に付随する特定の動作を運転者に要求するための情報をユーザインタフェース部（３０）に出力し、
　入力部（１５）は、運転者の運転操作に付随する特定の動作を確認するための検出部（７０）から信号の入力を受ける項目１から４のいずれかに記載の車両制御装置（１０）。

　これにより、運転者が運転操作に付随する動作を適正に行うことができる状態にあることを確認した上で、自動運転モードから手動運転モードに切り替えることができる。

　［項目６］
　出力部（１５）は、特定の対象を見ることを運転者に要求するための情報をユーザインタフェース部（３０）に出力し、
　入力部（１５）は、運転者を撮影するための撮像部（７０）から画像の入力を受け、
　通知部（１５）は、撮像部（７０）から取得した画像を解析して推定される運転者の顔向き角度と、対象の位置に応じた目標顔向き角度との差が許容範囲内にあるとき、自動化レベルの切替を指示する切替信号を自動運転制御部（２０）に通知する項目５に記載の車両制御装置（１０）。

　運転者の撮影画像を解析して運転者が対象を視覚的に捉える反応速度を検出することにより、運転者の知覚能力が適正な状態にあることを確認した上で、自動運転モードから手動運転モードに切り替えることができる。

　［項目７］
　出力部（１５）は、運転に適した姿勢をとるよう運転者に要求するための情報をユーザインタフェース部（３０）に出力し、
　入力部（１５）は、運転者の状態を検出するための検出部（７０）から信号の入力を受ける項目１から６のいずれかに記載の車両制御装置（１０）。

　これにより、運転者が運転に適した姿勢にあることを確認した上で、自動運転モードから手動運転モードに切り替えることができる。

　［項目８］
　判定部は、走行環境、車両状態、運転者の属性、運転者の状態、運転者の操作要求に対する操作、及び自動化レベル切替履歴の少なくとも１つに基づき動作要求の難易度を決定する項目１から７のいずれかに記載の車両制御装置（１０）。

　これにより、安全性と利便性のバランスがとれた課題を実施できる。

　［項目９］
　判定部は、直近の自動化レベルの持続時間に応じて動作要求の難易度を決定する項目１から８のいずれかに記載の車両制御装置（１０）。

　例えば直近の自動運転モードの持続時間が長いほど、動作要求の難易度を上げてもよい。

　［項目１０］
　自動運転制御部による自動運転モードと運転操作の一部または全部が運転者によって行われる手動運転モードとを含む複数の運転モードで運転操作できる車両において、前記手動運転モードが開始される前に、運転者に対する動作要求をユーザインタフェース部（３０）から運転者に提示するための情報をユーザインタフェース部（３０）に出力するステップと、
　運転者の動作に基づく信号の入力を受けるステップと、
　入力された運転者の動作に基づく信号から得られる値と、動作要求に応じた基準値との差が許容範囲内にあるとき、自動運転モードから手動運転モードへの切替を指示する切替信号を自動運転制御部（２０）に通知するステップと、
　を備える車両制御方法。

　これにより、運転者が手動運転に適した状態にあることを確認した上で、自動運転モードから手動運転モードに切り替えることができ、安全性を高めることができる。

　［項目１１］
　自動運転制御部による自動運転モードと運転操作の一部または全部が運転者によって行われる手動運転モードとを含む複数の運転モードで運転操作できる車両において、前記手動運転モードが開始される前に、運転者に対する動作要求をユーザインタフェース部（３０）から運転者に提示するための情報をユーザインタフェース部（３０）に出力する処理と、
　運転者の動作に基づく信号の入力を受ける処理と、
　入力された運転者の動作に基づく信号から得られる値と、動作要求に応じた基準値との差が許容範囲内にあるとき、手動運転モードへの切替を指示する切替信号を自動運転制御部（２０）に通知する処理と、
　をコンピュータに実行させる車両制御プログラム。

　これにより、運転者が手動運転に適した状態にあることを確認した上で、自動運転モードから手動運転モードに切り替えることができ、安全性を高めることができる。

　本発明は、自動運転モードを搭載した車両に利用可能である。

１　車両
１０　車両制御装置
１１　処理部
１２　指示部
１３　判定部
１４　切替制御部
１５　入出力部（Ｉ／Ｏ部）
２０　自動運転制御装置
２１　処理部
２５　入出力部（Ｉ／Ｏ部）
３０　ユーザインタフェース部
３１　ディスプレイ
３２　スピーカ
４０　センサ
５０　運転操作部
５１　ステアリング
５２　ブレーキペダル
５３　アクセルペダル
５４　ウインカスイッチ
６０　モード切替スイッチ
７０　運転者カメラ

Claims (11)

1. 　自動運転制御部による自動運転モードと運転操作の一部または全部が運転者によって行われる手動運転モードとを含む複数の運転モードで運転操作できる車両において、前記手動運転モードが開始される前に、前記運転者に対する動作要求をユーザインタフェース部から運転者に提示するための情報を前記ユーザインタフェース部に出力する出力部と、
   　前記運転者の動作に基づく信号の入力を受ける入力部と、
   　前記入力部から入力された前記運転者の動作に基づく信号から得られる値と、前記動作要求に応じた基準値との差が許容範囲内にあるとき、前記運転モードの切替を指示する切替信号を前記自動運転制御部に通知する通知部と、
   　を備える車両制御装置。
2. 　前記出力部は、運転操作部に対する特定の運転操作を運転者に要求するための情報を前記ユーザインタフェース部に出力し、
   　前記入力部は、前記運転操作部から操作信号の入力を受ける請求項１に記載の車両制御装置。
3. 　前記運転操作部が前記自動運転モードに連動した操作をされている場合、前記通知部は、前記運転操作部に対する前記自動運転モードに連動した前記操作を停止させるよう指示する信号を前記自動運転制御部に通知する請求項２に記載の車両制御装置。
4. 　前記出力部は、前記自動運転モードで操作されている車両の走行状態に適合する、前記運転操作部に対する運転操作を運転者に要求するための情報を前記ユーザインタフェース部に出力する請求項１から３のいずれかに記載の車両制御装置。
5. 　前記出力部は、運転操作に付随する特定の動作を前記運転者に要求するための情報を前記ユーザインタフェース部に出力し、
   　前記入力部は、前記運転者の運転操作に付随する前記特定の動作を確認するための第一の検出部から信号の入力を受ける請求項１から４のいずれかに記載の車両制御装置。
6. 　前記出力部は、特定の対象を見ることを前記運転者に要求するための情報を前記ユーザインタフェース部に出力し、
   　前記入力部は、前記運転者を撮影するための撮像部から画像の入力を受け、
   　前記通知部は、前記撮像部から取得した画像を解析して推定される前記運転者の顔向き角度と、前記対象の位置に応じた目標顔向き角度との差が許容範囲内にあるとき、前記自動化レベルの切替を指示する切替信号を前記自動運転制御部に通知する請求項５に記載の車両制御装置。
7. 　前記出力部は、運転に適した姿勢をとるよう前記運転者に要求するための情報を前記ユーザインタフェース部に出力し、
   　前記入力部は、前記運転者の状態を検出するための第二の検出部から信号の入力を受ける請求項１から６のいずれかに記載の車両制御装置。
8. 　前記判定部は、走行環境、車両状態、運転者の属性、運転者の状態、運転者の操作要求に対する操作、及び前記運転操作のモード切替履歴の少なくとも１つに基づき、前記動作要求の難易度を決定する請求項１から７のいずれかに記載の車両制御装置。
9. 　前記判定部は、直近の運転操作のモード持続時間に応じて前記動作要求の難易度を決定する請求項１から８のいずれかに記載の車両制御装置。
10. 　自動運転制御部による自動運転モードと運転操作の一部または全部が運転者によって行われる手動運転モードとを含む複数の運転モードで運転操作できる車両において、前記手動運転モードが開始される前に、前記運転者に対する動作要求をユーザインタフェース部から前記運転者に提示するための情報を前記ユーザインタフェース部に出力するステップと、
    　前記運転者の動作に基づく信号の入力を受けるステップと、
    　入力された前記運転者の動作に基づく信号から得られる値と、前記動作要求に応じた基準値との差が許容範囲内にあるとき、前記手動運転モードへの切替を指示する切替信号を自動運転制御部に通知するステップと、
    　を備える車両制御方法。
11. 　自動運転制御部による自動運転モードと運転操作の一部または全部が運転者によって行われる手動運転モードとを含む複数の運転モードで運転操作できる車両において、前記手動運転モードが開始される前に、前記運転者に対する動作要求をユーザインタフェース部から前記運転者に提示するための情報を前記ユーザインタフェース部に出力する処理と、
    　前記運転者の動作に基づく信号の入力を受ける処理と、
    　入力された前記運転者の動作に基づく信号から得られる値と、前記動作要求に応じた基準値との差が許容範囲内にあるとき、前記手動運転モードへの切替を指示する切替信号を自動運転制御部に通知する処理と、
    　をコンピュータに実行させる車両制御プログラム。

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