(57)【要約】【課題】視覚や聴覚の注意資源を割くことなく、車内での情報提示を可能とする。【解決手段】車間情報推定部１は、車両の進行方向前方に存在する他の車両との車間距離を少なくとも含む車間情報を推定する。提示部２は、車間情報に基づいて所定の触覚刺激を車両の運転者の足裏へ提示する。制御信号出力部２１は、駆動部制御信号を出力する。信号増幅部２２は、駆動部制御信号を増幅する。振動発生部２３は、駆動部制御信号を所定の機械的な運動に変換し、接触部材２４に所望の振動を発生させる。接触部材２４は車両の運転者の足裏へ所望の振動を提示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の進行方向前方に存在する他の車両との車間距離を少なくとも含む車間情報を推定する車間情報推定部と、
上記車間情報に基づいて所定の触覚刺激を上記車両の運転者の足裏へ提示する提示部と、
を含む情報提示システム。
【請求項２】
請求項１に記載の情報提示システムであって、
上記提示部は、上記車間距離が第一の閾値以下の場合に、第一の大きさの触覚刺激を提示するものである、
情報提示システム。
【請求項３】
請求項２に記載の情報提示システムであって、
上記提示部は、上記車間距離が上記第一の閾値よりも小さい第二の閾値以下の場合に、上記第一の大きさよりも大きい第二の大きさの触覚刺激を提示するものである、
情報提示システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の情報提示システムであって、
上記提示部は、振動周波数と振幅を独立に制御可能な音響スピーカーを備え、上記音響スピーカーの振動周波数と振幅を制御することで、上記運転者に歩行感を知覚させる上記触覚刺激を提示するものである、
情報提示システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の情報提示システムの各部としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触覚刺激を用いて情報を提示する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報を提示する従来技術には、以下の方法を利用するものがある。
【０００３】
第一の方法は、車内（自動車、電動車いす、パーソナルビークルなど）における情報提示として、光や文字をカーナビゲーションシステムの画面やフロントガラス（ヘッドアップディスプレイとも呼ばれる）などに表示する視覚情報や、警告音などの聴覚情報によって、危険な状況を適宜伝え、注意を促す方法である。
【０００４】
第二の方法は、バーチャルリアリティシステムのバーチャル空間における身体の移動感の表現方法である。この方法では、足裏を使って歩行感覚を生成する研究がなされており、着座状態で歩行感が生まれるような触覚刺激が検討されている（例えば、非特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】L. Terziman, M. Marchal, F. Multon, B. Arnaldi, and A. L'ecuyer, "The King-Kong Effects: Improving sensation of walking in VR with visual and tactile vibrations at each step," in Proc. 3D User Interface. IEEE Computer Society, pp. 19-26, 2012.
【非特許文献２】Tomohiro Amemiya, Yasushi Ikei, Koichi Hirota and Michiteru Kitazaki, "Vibration on the Soles of the Feet Evoking a Sensation of Walking Expands Peripersonal Space," 2017 IEEE World Haptics Conference (WHC), 2017.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第一の方法は、視覚に注意が集中するため、利用者には認知的あるいは心理的負荷が大きく掛かる。そのため、重要な他の情報を見逃す可能性がある。第二の方法では、擬似的な歩行感覚の生成を前提としており、例えば、車両搭乗時に歩行感を作り出し、前方への注意喚起に使うことは考えられていない。また、ゲームやバーチャルリアリティではない実世界における応用可能性が不明である。さらに、車両の操縦者（もしくは搭乗者、特に自動運転時の操縦者に相当する者）への情報提示としての適応については手段が明らかになっていない。
【０００７】
この発明の目的は、上述のような技術的課題に鑑みて、視覚や聴覚の注意資源を割くことなく、車内での情報提示を可能とする技術を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様の情報提示システムは、車両の進行方向前方に存在する他の車両との車間距離を少なくとも含む車間情報を推定する車間情報推定部と、車間情報に基づいて所定の触覚刺激を車両の運転者の足裏へ提示する提示部と、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の情報提示技術によれば、視覚や聴覚の注意資源を割くことなく、車内での情報提示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、情報提示システムの機能構成を例示する図である。
【図２】図２は、情報提示方法の処理手順を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、図面中において同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
【００１２】
実施形態の情報提示システムは、図１に示すように、車間情報推定部１、提示部２、および振動波形記憶部３を備える。提示部２は、制御信号出力部２１、信号増幅部２２、振動発生部２３、および接触部材２４を備える。図１では、提示部２が備える信号増幅部２２と振動発生部２３と接触部材２４の組は、運転者の右足裏と左足裏にそれぞれ対応する二組を備える構成を例示している。ただし、これらの処理部は片足につき少なくとも一組を備えればよく、片足につき複数組を備えて全部で三組以上を備えるように構成してもよい。この情報提示システムが図２に例示する各ステップの処理を行うことにより実施形態の情報提示方法が実現される。
【００１３】
情報提示システムの各処理部は、例えば、中央演算処理装置（CPU: Central Processing Unit）、主記憶装置（RAM: Random Access Memory）などを有する公知又は専用のコンピュータに特別なプログラムが読み込まれて構成された特別な装置である。情報提示システムの各処理部は、例えば、中央演算処理装置の制御のもとで各処理を実行する。情報提示システムの各処理部に入力されたデータや各処理で得られたデータは、例えば、主記憶装置に格納され、主記憶装置に格納されたデータは必要に応じて中央演算処理装置へ読み出されて他の処理に利用される。情報提示システムの各処理部は、少なくとも一部が集積回路等のハードウェアによって構成されていてもよい。情報提示システムが備える各記憶部は、例えば、RAM（Random Access Memory）などの主記憶装置、ハードディスクや光ディスクもしくはフラッシュメモリ（Flash Memory）のような半導体メモリ素子により構成される補助記憶装置、またはリレーショナルデータベースやキーバリューストアなどのミドルウェアにより構成することができる。
【００１４】
情報提示システムは、各処理部の機能をすべて備える一台の装置であってもよいし、各処理部を複数台の装置に分散して備え、ネットワークを介して協働する分散処理システムであってもよい。
【００１５】
実施形態の情報提示システムは、例えば、自動車、電動車いす、パーソナルビークルなどの車両に搭載される。この車両には、操縦を行う運転者が搭乗する。自動運転車の場合でも緊急時等に操作を行うために搭乗する者がいれば、その者を運転者に相当する者として扱う。
【００１６】
ステップＳ１において、車間情報推定部１は、車両の進行方向前方を走行する車両（以下、「前方車両」と呼ぶ）との車間情報を推定する。車間情報推定部１は、例えば、車両に取り付けられたカメラ画像、レーザレーダ、ミリ波レーダなどを使用して、前方車両との車間距離を推定する。車間情報推定部１は、車間距離に加えて、前方車両との相対的な速度を表す車間速度を推定してもよい。車間速度は、例えば、車間距離の微分により求めることができる。車間情報推定部１が推定した車間距離（および車間速度）からなる車間情報は提示部２の制御信号出力部２１へ入力される。
【００１７】
ステップＳ２１１において、制御信号出力部２１は、振動波形の初期値に、注意喚起が不要な平常時に運転者へ与えることを想定して予め用意した波形を設定する。
【００１８】
制御信号出力部２１は、車間情報推定部１が推定した車間情報に基づいて、振動発生部２３を制御するための駆動部制御信号を発生する。制御信号出力部２１は、特に複数の振動発生部２３を制御することに用いられる。例えば、向かい合う１組の振動発生部２３−１，２３−２の振動の位相が同期し、振動の振幅の大きい方が互いに向かい合うように駆動部制御信号を送信する。制御信号出力部２１は、マイコンやパーソナルコンピュータ、もしくは、その他の制御回路であり、振動発生部２３の動作を指定する駆動部制御信号を出力する。制御信号出力部２１をマイコンやコンピュータによって実現する場合、その機能の処理内容はプログラムによって記述される。また、制御信号出力部２１の処理機能の少なくとも一部がハードウェアで実現されてもよい。
【００１９】
駆動部制御信号は歩行時の振動波形を事前に録音したものを用いる。具体的な振動波形やその録音手法は、例えば非特許文献２を参照されたい。歩行時の振動波形による触覚刺激を足裏に提示することで、車両の運転者に歩行感を知覚させることができる。これにより、前方への注意喚起を拡張させ、前方からの刺激に対する検出の反応時間を促進することができる。駆動部制御信号は、別途作成した複数の振動波形を振動波形記憶部３に登録しておき、車間距離等の情報に基づいて登録された振動波形から適切なものを選択してもよい。
【００２０】
図２を参照して、制御信号出力部２１が振動波形を選択する方法を説明する。ステップＳ２１２において、制御信号出力部２１は車間情報推定部１が推定した車間距離が予め定めた閾値以下であるか否かを判定する。車間距離が閾値を超える場合（ＮＯ）は、予め設定されている振動波形の初期値が採用される。車間距離が閾値以下の場合（ＹＥＳ）、ステップＳ２１３において、車間情報推定部１が推定した車間速度が予め定めた閾値以下であるか否かを判定する。車間速度が閾値を超える場合（ＮＯ）は、振動波形の初期値を採用する。車間速度が閾値以下の場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２１４において、振動波形を注意喚起するために運転者へ与えることを想定して予め用意した振動波形に更新する。
【００２１】
ステップＳ２１２およびステップＳ２１３では、それぞれ一つの閾値を用いた判定を行っているが、いずれかまたは両方のステップで複数の閾値を用いた判定を行ってもよい。このとき、各閾値に対応する振動波形を用意しておき、判定結果に従って振動波形を選択すればよい。例えば、振動波形記憶部３に、振幅が第一の大きさの振動波形と、第一の大きさよりも大きい第二の大きさの振動波形とを予め記憶しておく。また、車間距離に対する閾値として、第一の閾値と、第一の閾値よりも小さい第二の閾値を定めておく。このとき、ステップＳ２１２において、車間情報推定部１が推定した車間距離が第一の閾値以下かつ第二の閾値より大きい場合、ステップＳ２１４において、第一の大きさの振動波形を選択する。車間距離が第二の閾値以下の場合、第二の大きさの振動波形を選択する。車間距離が第一の閾値より大きい場合、通常どおり、振動波形の初期値を選択する。各閾値に対応する振動波形が振幅の大きさのみが異なるものである場合、制御信号出力部２１が選択する振動波形は同じものを採用してもよい。この場合、制御信号出力部２１は、信号増幅部２２へ増幅率を制御するための増幅率制御信号を入力する。
【００２２】
ステップＳ２２において、信号増幅部２２は、制御信号出力部２１から受け取った駆動部制御信号をアンプ回路などにより増幅し、振動発生部２３に出力する。信号増幅部２２は、各振動発生部２３に対して一対一で用意される。制御信号出力部２１から信号増幅部２２へ増幅率制御信号を入力することにより、デジタルポテンショ素子等の機能に基づき、その増幅率を変更する機能を有してもよい。
【００２３】
ステップＳ２３において、振動発生部２３は、信号増幅部２２で増幅された駆動部制御信号に従って、接触部材２４に所望の振動を発生させる。振動発生部２３は、各接触部材２４に対して一対一で用意される。振動発生部２３は、例えば、振動周波数と振幅を独立に制御できる音響スピーカーを用いることができる。すなわち、振動発生部２３はアクチュエータであり、駆動部制御信号を所定の機械的な運動に変換する装置である。アクチュエータは直線的な振動を出力するものであればリニアアクチュエータ（例えばピエゾアクチュエータやソレノイド）でも偏心回転子でもよい。応答特性と出力の大きさからボイスコイルモータとするのが好適である。
【００２４】
接触部材２４は、車両を運転する運転者の足裏に密着して固定される。接触部材２４は、運転者の片足につき１個以上を取り付ける。図１の例では、接触部材２４−１は、運転者の左足裏に取り付けられ、接触部材２４−２は、運転者の右足裏に取り付けられる。例えば、車両がオートマチック車であれば、接触部材２４−１は、運転席の床面左側等に設置され、接触部材２４−２は、アクセルペダル表面等に設置される。足裏との接触箇所は、踵または爪先もしくはその両方が望ましい。そのため、運転者が容易にその位置へ接触させることができるように溝や突起等のガイドを設けるとよい。片足に対する接触部材２４の数は物理的に取り付けられる限りにおいて上限はなく、例えば、踵と爪先の両方に取り付ける際に爪先の右側と左側にそれぞれ取り付けてもよい。接触部材２４は振動発生部２３付近に配置されることが望ましく、振動の伝達効率の観点から皮膚の柔らかさに近い（機械インピーダンスが近い）素材が望ましい。ただし、接触部材２４なしで直接振動発生部２３が皮膚に接触してもよい。
【００２５】
実施形態の情報提示システムは、より具体的には、以下のように構成する。ここでは、車両の運転者に相当する利用者の足裏に刺激を提示することを想定する。自動車のように足によってペダルを操作する場合、そのペダルにボイスコイルを内蔵する。車いすやパーソナルビークル、自動運転時のように足による操作が不要な場合は、足裏が触れる床に埋め込んで使用する。また、専用の靴に埋め込んだ形状としてもよい。２台のボイスコイルモータをこれらの靴、ペダルまたは床に埋め込み、踵部分に当該ボイスコイルモータが接触するようなガイドがあり、当該ボイスコイルモータから歩行時の振動波形が再生される。歩行時の振動波形は事前に録音したものを用いるが、別途作成したデータベースに登録されているものを、利用者の体重や想定している歩行速度に併せて選択してもよい。振動波形は100Hz以上の高周波成分がカットされていてもよい。
【００２６】
上記のように構成することにより、実施形態の情報提示システムでは、視覚や聴覚の注意資源を割くことなく、より応答性が高く、振動周波数と振幅を独立に制御できる音響スピーカーを足裏への振動刺激装置として用いる構成によって、高品位な振動を提示することが可能となる。特に、歩行時の振動波形を使うことで、前方への注意範囲を拡張させ、前方からの刺激に対する検出の反応時間の促進を実現する。
【００２７】
車両周辺の情報や操縦者の状態を推定し、情報提示を実施する場合、情報を受け取った操作者の反応時間が遅ければ、そのとき既に交通事故などを起こしている可能性がある。本発明は、言語情報を用いないため、日常生活ですでにビジーな状態にある視聴覚の情報経路を阻害することがない。また、足裏に触覚刺激を提示することで、前方への自己身体移動体験や身体近傍空間の拡張を実現する。そのため、前方から身体へ近づいてくる刺激に対して感覚間相互作用が生じ、それに対する反応時間が縮まり、従来よりも早期に危険事象に対して反応することができるようになる。
【００２８】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、これらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計の変更等があっても、この発明に含まれることはいうまでもない。実施の形態において説明した各種の処理は、記載の順に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。
【００２９】
［プログラム、記録媒体］
上記実施形態で説明した各装置における各種の処理機能をコンピュータによって実現する場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記各装置における各種の処理機能がコンピュータ上で実現される。
【００３０】
この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。
【００３１】
また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したDVD、CD-ROM等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。
【００３２】
このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶装置に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記憶装置に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。また、このプログラムの別の実行形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるASP（Application Service Provider）型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。なお、本形態におけるプログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの（コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等）を含むものとする。
【００３３】
また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、本装置を構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  車間情報推定部
２  提示部
２１  制御信号出力部
２２  信号増幅部
２３  振動発生部
２４  接触部材
３  振動波形記憶部
【図１】
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【図２】
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