(57)【要約】【課題】人の頭部が向く方向との差異を抑制した方向を検知し、その方向を基に誘導する方向を人が視覚以外の感覚で認識できる態様で伝えて、人を誘導する視覚無しでの方向誘導システムを提供する。【解決手段】視覚無しでの方向誘導システム１０は、（１）フレーム２１、ジャイロセンサ１１、第１、第２の加速度センサ１２、１３、並びに複数の方向指示手段１４〜２０を有する方向検知指示装置２２と、（２）第１、第２の加速度センサ１２、１３で測定した出力データからベクトル変換手段２６で算出したベクトルデータを基に、ジャイロセンサ１１の出力を方向変化データとして採用するか否かの判定をし、方向変化データを算出する方向変化データ採用判定算出手段２７と、方向変化データにより更新される方向データを記録する方向データ記録手段３０と、方向指示手段１４〜２０のいずれか１を作動させる方向指令手段３１とを有する制御装置２４とからなる。【選択図】図１
2010197234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）頭部に装着可能なフレームと、該フレームの内面に特定位置で取付けられた複数の方向指示手段と、前記フレームに取付けられたジャイロセンサと、前記フレームに装着され隙間を有して配置された第１、第２の加速度センサとを備える方向検知指示装置と、
（２）前記第１、第２の加速度センサで測定した出力データからベクトルデータを算出するベクトル変換手段と、該ベクトル変換手段で算出されたベクトルデータを基に、前記ジャイロセンサの出力を方向変化データとして採用するか否かの判定をし、方向変化データを算出する方向変化データ採用判定算出手段と、該方向変化データ採用判定算出手段から出力される方向変化データによって更新される方向データを記録する方向データ記録手段と、前記方向指示手段のいずれか１を作動させる方向指令手段とを備える制御装置を有することを特徴とする視覚無しでの方向誘導システム。
【請求項２】
請求項１記載の視覚無しでの方向誘導システムにおいて、前記制御装置は、更に前記方向検知指示装置の概略位置を検知する自己位置検知手段を備え、前記方向指令手段は、予め作成されたマップデータ上で前記方向検知指示装置の概略位置及び選択された目的地点までの誘導ルートを検知し、前記方向変化データ採用判定算出手段で算出された方向変化データを取得して、作動させる前記方向指示手段を決定することを特徴とする視覚無しでの方向誘導システム。
【請求項３】
請求項２記載の視覚無しでの方向誘導システムにおいて、前記自己位置検知手段は、誘導場所内に配置されたタグからのデータを受信して位置を検知することを特徴とする視覚無しでの方向誘導システム。
【請求項４】
請求項２記載の視覚無しでの方向誘導システムにおいて、前記自己位置検知手段は、誘導場所の外部からの信号を受信して位置を検知することを特徴とする視覚無しでの方向誘導システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の視覚無しでの方向誘導システムにおいて、前記フレームは、ヘルメット形状であることを特徴とする視覚無しでの方向誘導システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の視覚無しでの方向誘導システムにおいて、前記方向指示手段は、振動モータからなることを特徴とする視覚無しでの方向誘導システム。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の視覚無しでの方向誘導システムにおいて、前記方向指示手段は、エア吹き出しノズルがあることを特徴とする視覚無しでの方向誘導システム。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の視覚無しでの方向誘導システムにおいて、前記方向指示手段は、エアバッグからなることを特徴とする視覚無しでの方向誘導システム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の視覚無しでの方向誘導システムにおいて、前記方向データ記録手段は方向データを有しないことを検知して、スタート時に前記方向検知指示装置の正面が向く方向が指標方向となる方向データを記録することを特徴とする視覚無しでの方向誘導システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば視覚障害者や暗闇等の視覚情報が得られない状況において、視覚に頼ることなく人を目的地点まで誘導する方向誘導システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
視覚障害者や暗闇等の視覚が発揮できない状況において、目的地まで人を誘導する場合、その人が向いている方向を検知した上で、誘導する方向を決定して、その方向を視覚以外の感覚機能を介して人に伝える必要がある。
【０００３】
人の向いている方向を検知するため、磁界を発生させる磁界発生源とその磁界内での位置を計測できる磁気センサとからなる3次元位置計測装置を用いる方法がある。この方法では、人の眉間と後頭部の中心の2箇所に取付けられた磁気センサで計測される磁界発生源と２つの磁気センサそれぞれの相対的な位置関係から、2個の磁気センサを結ぶ直線、即ち人が向く方向を検知する。
この方法は、正確な方向検知を可能とするが、構成機器が大きく携帯性に欠け、また、計測可能な範囲が小さいという課題がある。
【０００４】
一方、携帯性に優れ、広い範囲での方向検知をする方法として、ジャイロセンサの利用があり、例えば特許文献１でも提案されている。このジャイロセンサを利用する方向検知においては、方向検知を開始する時点での初期方向を基準にして、ジャイロセンサからの出力データから算出した方向変化のデータによって、ジャイロセンサを装着した人がどの方向を向いているかを検知する。
ジャイロセンサは携帯性に優れるため、方向検知するのに必要な装置の小型化が可能で装着者の負担を抑えることができる。
【０００５】
また、進行方向を人に伝えるための方法として、音声によって進むべき方向を人に伝えることが挙げられる。この音声による方向伝達を実現する装置は、小型で軽量なものとすることができる点で有効である。
しかし、この方法では、例えば前方から右に３０度の方向に進行させたい場合に、まず右に３０度旋回することを伝え、３０度の右旋回が完了するまで、左右の旋回を伝えて実際に最初の方向から右に３０度旋回した状態になった後に、直進することを伝えるというように複数回による情報伝達が必要な場合がある。
しかも、言葉による方向の伝達は一定の時間を要し、また、直感的にその方向を知覚することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２０３６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のように、方向を検知するために、ジャイロセンサを用いれば、構成機器が小型で軽量となり、人が装着したときの負担が小さく、また、広い範囲での方向検知が可能となる。
しかし、方向を算出する過程において、ジャイロセンサからの出力データの積分計算を要するため、積分誤差が発生し、更に、ドリフト現象によって実際には方向変化が無い状態でもジャイロセンサは方向変化を示すデータを出力することがある。
【０００８】
また、音声による進行方向の伝達は、騒音が大きく音声が聞き取りにくい環境下では進行方向の伝達が困難となり、更に、方向を伝達された者がその方向を直感的に知覚できないため、火災現場等で人がパニック状態に陥っている場合には、伝えられた方向を理解できない場合がある。
本発明は、このようなジャイロセンサによる方向検知の誤差を小さくし、また、誘導する方向の情報を視覚以外の感覚によって、簡単に、かつ直感的に人が認識し得る態様で伝達する方向誘導システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的に沿う本発明に係る視覚無しでの方向誘導システムは、（１）頭部に装着可能なフレームと、該フレームの内面に特定位置で取付けられた複数の方向指示手段と、前記フレームに取付けられたジャイロセンサと、前記フレームに装着され隙間を有して配置された第１、第２の加速度センサとを備える方向検知指示装置と、（２）前記第１、第２の加速度センサで測定した出力データからベクトルデータを算出するベクトル変換手段と、該ベクトル変換手段で算出されたベクトルデータを基に、前記ジャイロセンサの出力を方向変化データとして採用するか否かの判定をし、方向変化データを算出する方向変化データ採用判定算出手段と、該方向変化データ採用判定算出手段から出力される方向変化データによって更新される方向データを記録する方向データ記録手段と、前記方向指示手段のいずれか１を作動させる方向指令手段とを備える制御装置を有する。
【００１０】
本発明に係る視覚無しでの方向誘導システムにおいて、前記制御装置は、更に前記方向検知指示装置の概略位置を検知する自己位置検知手段を備え、前記方向指令手段は、予め作成されたマップデータ上で前記方向検知指示装置の概略位置及び選択された目的地点までの誘導ルートを検知し、前記方向変化データ採用判定算出手段で算出された方向変化データを取得して、作動させる前記方向指示手段を決定することが好ましい。
本発明に係る視覚無しでの方向誘導システムにおいて、前記自己位置検知手段は、誘導場所内に配置されたタグからのデータを受信して位置を検知することができる。
また、本発明に係る視覚無しでの方向誘導システムにおいて、前記自己位置検知手段は、誘導場所の外部からの信号を受信して位置を検知することもできる。
【００１１】
本発明に係る視覚無しでの方向誘導システムにおいて、前記フレームは、ヘルメット形状とすることができる。
本発明に係る視覚無しでの方向誘導システムにおいて、前記方向指示手段は、振動モータとするのが簡便さの点で好ましい。
また、本発明に係る視覚無しでの方向誘導システムにおいて、前記方向指示手段は、エア吹き出しノズルを有していてもよいし、あるいはエアバッグからなっていてもよい。
更に、本発明に係る視覚無しでの方向誘導システムにおいて、前記方向データ記録手段は方向データを有しないことを検知して、スタート時に前記方向検知指示装置の正面が向く方向が指標方向となる方向データを記録することが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１〜９記載の視覚無しでの方向誘導システムは、頭部に装着可能なフレームの内面に特定位置で取付けられた複数の方向指示手段の中で、いずれか１を作動させることができる。これによって、フレームを備える方向検知指示装置を頭部に装着した者は、触覚により頭部の特定位置に刺激を感じ取り、進むべき方向を直感的に知覚できる。
また、方向検知指示装置が有するジャイロセンサと加速度センサは共に軽量であるため、結果としてこれらを備えた方向検知指示装置の軽量化も可能となり、方向検知指示装置を装着する者の負担を小さくすることができる。
【００１３】
方向の検知について、ジャイロセンサで計測される角加速度を単純に方向変化データに変換するだけでは、変換過程での積分計算により生じる積分誤差や、ドリフト現象等によって、実際の方向変化と検知された方向変化の間に差異が発生する。
そこで、この差異を小さくすべく、第１、第２の加速度センサで計測した出力データを基にして、ジャイロセンサの出力を方向変化データとして採用するか否かを判定する方向変化データ採用判定算出手段を有する。
以下、実際の方向との差異を小さくする仕組みについて説明する。
【００１４】
第１、第２の加速度センサは隙間を有してフレームに取付けられているため、方向検知指示装置の装着者が進行や、左右への旋回等の動作をすると、それぞれの加速度センサが計測するX、Y、Z軸を基準とする２組の加速度値は基本的に異なる。
そして、これら２組の加速度値（出力データ）を変換して得たベクトルデータについて、その大きさが時間軸に対して形成する曲線は、直進、左右への旋回、あるいは方向変化を伴う進行等の動作の種類によって、それぞれ異なる特性を有する。
【００１５】
方向変化データ採用判定算出手段は、この特性を判定基準として、方向検知指示装置の装着者がどのような動作をしているかを検知し、検知した動作の種類から、該当の時間帯においてジャイロセンサの出力を方向変化データとして採用するか否かを判定する。
具体的には、方向変化を伴わない動作が検知された時間帯では、ジャイロセンサからの出力を方向変化データとして採用せず、逆に、方向変化を伴う動作が検知された時間帯では、ジャイロセンサの出力を方向変化データとして採用することを決定する。
この仕組みにより、方向変化がないとされる時間帯では、ジャイロセンサが方向変化を示すデータを出力してもこれを方向変化データとして採用しないので、結果として方向検知指示装置の実際の向きとの差異を抑制した方向変化データを算出することができる。
【００１６】
特に、請求項２記載の視覚無しでの方向誘導システムは、方向検知指示装置の概略位置をマップデータ上で検知し、方向検知指示装置を装着する誘導対象者の概略位置を検知しながら方向誘導ができる。
また、そのマップデータは予め作成されるので、マップデータに、柱、壁等の進行制限がある箇所の情報を含ませることができ、進行制限がある箇所を回避して誘導対象者を誘導できる。これによって、進行制限が存在する環境下においても誘導が可能となる。
更に、選択された目的地点までの誘導ルートをマップデータ上で検知するので、誘導開始時に火災等によってマップデータ上で進行できない箇所があれば、その箇所を通らない誘導ルートを選択して誘導可能である。
【００１７】
請求項３記載の視覚無しでの方向誘導システムにおいては、自己位置検知手段が誘導を実施する場所に配置されたタグからのデータを受信して、特定のタグから一定の範囲内に誘導対象者が位置していることを検知できる。
請求項４記載の視覚無しでの方向誘導システムにおいては、自己位置検知手段が誘導場所の外部、例えばGPSからの信号を受信するので、方向検知指示装置の装着者の大凡の位置を検知することができる。
請求項５記載の視覚無しでの方向誘導システムにおいては、フレームがヘルメット形状であるので、方向検知指示装置が誘導対象者の頭部に密着し、誘導対象者の進行等の動作によって方向検知指示装置と頭部の相対的な向きに生じるずれを抑制できる。
【００１８】
請求項６記載の視覚無しでの方向誘導システムにおいては、方向指示手段が振動モータからなるので、振動モータの作動により発生する振動によって、誘導対象者の頭部の一部に刺激を与えることができ、進行すべき方向を誘導対象者に知覚させることが可能となる。
請求項７記載の視覚無しでの方向誘導システムにおいては、ノズルから吹き出されたエアが誘導対象者の頭部の一部に刺激を与えて、進行方向を知覚させることができる。
請求項８記載の視覚無しでの方向誘導システムにおいては、頭部に配置されたエアバックのうち1のエアバックを膨張させることによって、進行方向を知覚させることができる。
【００１９】
請求項９記載の視覚無しでの方向誘導システムにおいては、方向データ記録手段は方向データを有しないことを検知して、スタート時に方向検知指示装置の正面が向く方向が指標方向となる方向データを記録する。
これによって、効率的に指標方向となる方向データを定義し、これを記録することができるので、スタート後に、誘導対象者に頭部を一定方向に向けて静止させ、この方向と静止していることを方向データ記録手段に伝達して指標方向を定義する等の工程が不要となる。
なお、この指標方向となる方向データを記録するのは、方向変化データにより方向データを更新するにあたって、更新の基準となる方向データが必要なためである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る視覚無しでの方向誘導システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は同方向誘導システムの方向検知指示装置の構成を示す説明図である。
【図３】同方向誘導システムの処理を示すシーケンスチャートである。
【図４】同方向誘導システムの処理を示すシーケンスチャートである。
【図５】第１、第２の加速度センサの出力を示すグラフである。
【図６】被験者の頭部の方向変化を示すグラフである。
【図７】右への旋回動作を行った時間帯でのベクトルの大きさの差と、頭部の方向を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る視覚無しでの方向誘導システム（以下、単に「方向誘導システム」ともいう）１０は、ジャイロセンサ１１、第１、第２の加速度センサ１２、１３、並びに複数の方向指示手段の一例である振動モータ１４〜２０及び図示しない位置確認用タグが取付けられたフレーム２１を有する方向検知指示装置２２と、ジャイロセンサ１１及び第１、第２の加速度センサ１２、１３から出力されたデータを取得し、そのデータから方向検知指示装置２２の正面が向いている方向を検知する制御装置２４を有している。
また、制御装置２４は、その検知した方向に基づいて、振動モータ１４〜２０の中から作動する１の振動モータを決定し、その決定に従って振動モータを作動する。
【００２２】
なお、方向検知指示装置２２は、図示しない固定手段により、方向検知指示装置２２を装着した人（誘導対象者であって、以下、単に「装着者」ともいう）の頭部に、頭部とのずれが生じないように固定されている。これによって、方向検知指示装置２２の正面の向きを常に装着者の頭部正面の向きと一致させることができる。
また、装着者を誘導する場所には、方向検知指示装置２２に備えられた図示しない位置確認用タグとの距離が一定範囲内であることを検知する位置検知用タグが複数箇所に設置されており、装着者の大凡の位置が検知できる。
以下、方向誘導システム１０について詳細を説明する。
【００２３】
図２（A）、（B）に示すように、フレーム２１は人が頭部に装着可能なヘルメット形状であって、その外面頂上部にはＸ、Ｙ、Ｚ方向の角加速度を計測するジャイロセンサ１１が設けられ、また、フレーム２１には、装着者の両耳近傍に位置するように、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の加速度を計測する第１、第２の加速度センサ１２、１３がそれぞれ右外側面と左外側面に設けられている。
フレーム２１の内面には、振動モータ１４〜２０が装着者の右側頭部から前頭部を通って左側頭部までの頭部周囲に、装着者の頭部中心を基準に３０度間隔の位置となるように配置して取付けられている。
ここで、振動モータ１４〜２０は３０度間隔で配置されているので、振動モータ１４〜２０のうち１の振動モータが振動して、装着者の頭部の一部に刺激を与え、装着者は直感的に進むべき方向を知覚することができる。
【００２４】
なお、配置間隔を３０度より狭くしてより多くの振動モータを用いれば、装着者に対してより細やかな角度情報を発信することができるが、配置間隔が狭すぎると、装着者はどの振動モータが振動しているかを区別することが困難となる。
逆に、配置間隔を広くすれば振動モータの数を減らすことができ、製造コストの抑制が可能となるが、装着者に細やかな角度情報を伝達できなくなり装着者を目的地点へ誘導するにあたっての効率が低下し、結果として、目的地点へ到達するまでに要する時間が長くなる。
そこで、本実施の形態においては、事前に複数人に対して、人が頭部に配置された振動モータのうち振動している１の振動モータを特定可能な最小の配置間隔を計測し、その計測結果の平均値であった３０度間隔を採用しているが、１５〜４５度の範囲であってもよい。
【００２５】
図１に示すように、制御装置２４には、ジャイロセンサ１１から送信された角加速度データを記録する角加速度集計手段２５と、第１、第２の加速度センサ１２、１３それぞれから出力されたＸ、Ｙ、Ｚ方向の加速度データ（出力データ）をベクトルデータに変換するベクトル変換手段２６とが備えられている。
制御装置２４に備えられた方向変化データ採用判定算出手段２７は、ベクトル変換手段２６からベクトルデータを、角加速度集計手段２５から角加速度データをそれぞれ取得する角度変換判定部２８を有する。
角度変換判定部２８はこのベクトルデータの値に基づいて、取得した角加速度データを積分計算して角度変化データを算出するか否かを決定し、算出することを決定したときには、角加速度データから方向変化データを算出する。
【００２６】
また、方向変化データ採用判定算出手段２７は、直近の時間帯である時間帯ｎでの方向検知指示装置２２の方向変化を算出する方向変化データ算出部２９を有する。
その具体的な算出の処理は、角度変換判定部２８から得た時間帯ｎでの方向変化データ（正確には時間帯ｎのスタート時に対する相対的な方向変化データ）を、制御装置２４に備えられた方向データ記録手段３０から得た方向検知指示装置２２の時間帯ｎ−１での最終時における方向データへ加算することによって行われ、この処理により時間帯ｎでの絶対的な方向変化データを算出する。
【００２７】
制御装置２４に備えられた方向指令手段３１は、予め作成された誘導を実施する場所についてのマップデータと目的地点までの誘導ルートとを保持し、制御装置２４に備えられた自己位置検知手段３２から方向検知指示装置２２の概略位置の出力データを取得し、また、方向変化データ算出部２９から時間帯ｎでの方向変化データを取得する。
マップデータには、誘導の開始地点と目的地点、更には、誘導場所内に存在する柱、壁等の恒常的に進行不能な箇所の情報を有し、火災の発生等により誘導開始後、突発的に進行不能となる箇所についての情報も取り込むことができる。
【００２８】
誘導ルートとしては、恒常的に進行不能な箇所を避けた何種類かのルートが予め設定されており、誘導開始時点において突発的に進行不能となった箇所があれば、その箇所を回避した目的地点までのルートが選択される。
また、誘導開始後に進行不能な箇所が新たに発生したときは、その箇所を避けたルート検索がされ、誘導途中においても誘導ルートの変更をすることができる。
これによって、誘導開始後に進行不能箇所が新たに発生するような環境下においても、誘導が可能となる。
なお、自己位置検知手段３２は、位置検知用タグから位置確認用タグが一定距離内に存在するとの信号（データ）を受信することにより、方向検知指示装置２２の概略位置、すなわち装着者の大凡の位置を検知することができる。
【００２９】
方向指令手段３１は、マップデータ上で、誘導ルート及び方向検知指示装置２２の概略位置を検知し、この誘導ルート、方向検知指示装置２２の概略位置、並びに取得した時間帯ｎでの絶対的な方向変化データを基に、誘導すべき方向を検知して、振動モータ１４〜２１のうちで作動させる適当な１の振動モータを決定し、その作動用の信号を方向検知指示装置２２に送信する。
そして、方向検知指示装置２２は受信した振動モータ作動用の信号に従って、１の振動モータを振動させ、装着者は頭部の一部に与えられた刺激によって、進むべき方向を直感的に知覚することができる。
なお、方向検知指示装置２２と制御装置２４の間で行われるデータ及び信号の送受信は、有線、もしくは無線のどちらで行ってもよい。
【００３０】
次に、方向誘導システム１０が装着者を目的地点まで誘導する過程について詳細に説明する。
図３に示すように、方向検知指示装置２２は、誘導開始後ジャイロセンサ１１が計測する角加速度データを角加速度集計手段２５に送信する（ステップＳ１）。
また、方向検知指示装置２２は、第１、第２の加速度センサ１２、１３によって計測されたＸ、Ｙ、Ｚ方向の加速度データをベクトル変換手段２６に送信する（ステップＳ２）。
ここで、第１、第２の加速度センサ１２、１３は、それぞれ装着者の両耳近傍に位置するように一定の間隔を有して配置されているため、装着者の頭部の動作に伴って基本的に相互に異なる加速度を計側する。
【００３１】
角加速度集計手段２５は、方向検知指示装置２２から受信した角加速度データを、対応する時間情報と共に記録する（ステップＳ３）。
そして、その角加速度データは、角加速度集計手段２５から角度変換判定部２８へ出力される（ステップＳ４）。
また、ベクトル変換手段２６は受信した第１、第２の加速度センサ１２、１３それぞれによって計測されたＸ、Ｙ、Ｚ方向の加速度データからベクトルの大きさデータを算出して（ステップＳ５）、そのベクトルの大きさデータを対応する時間情報と共に角度変換判定部２８へ出力する（ステップＳ６）。
【００３２】
角度変換判定部２８は取得した各時間についてのベクトルの大きさデータから、直近の時間帯ｎでのベクトルの大きさデータを対象にして、時間帯ｎにおいて、装着者の頭部に方向変化があったか否かを判定する（ステップＳ７）。
ここで、角度変換判定部２８による方向変化有無の判定は、装着者の方向変化を伴う動作を、（１）頭部の向きを左右に素早く変更する首振り動作、（２）頭部中心の位置を固定して頭部の向きを左又は右に変更する左右への旋回動作、（３）頭部の左又は右への方向変化を伴った進行動作の３つに分け、時間軸に対してベクトルの大きさデータが形成する曲線が各々の動作において有する固有の特性に着目し、それぞれの時間帯でこの特性を示すか否かで行われる。
そして、時間帯ｎにおいて、首振り動作、旋回動作、あるいは方向変化を伴った進行動作を検知したときは、装着者に方向変化があったものと判定し、反対にこれらの動作を検知しなかったときは、方向変化なしと判定する。
【００３３】
次に、首振り動作、旋回動作、あるいは方向変化を伴った進行動作それぞれによってベクトルの大きさデータが示す特性について説明する。
方向検知指示装置２２を装着させた被験者に、首振り動作、頭部の方向変化のない直進動作、右への旋回動作、並びに方向変化を伴った進行動作を連続して行わせた。
図５には、その連続動作において第１、第２の加速度センサ１２、１３でそれぞれ計測した時間軸に対するベクトルの大きさデータが示されている。
また、図６には、連続動作の際に、X、Y方向において実際に被験者の頭部が向いた方向が示されている。
【００３４】
図６に示すように、被験者は、計測を開始してから約４〜７秒後の間で頭部方向を左右に２回ずつ変更する首振り動作をし、約８〜１０秒後の間では実質的に方向の変化がない直進動作をし、その後、約１０．５〜１１．５秒後の間では右向きに方向を変化する右への旋回動作をしてから、約１１．５〜１６秒後の間では緩やかな右向きへの方向変化を伴った進行動作を行っている。
【００３５】
図５に示すように、時間軸に対する第１、第２の加速度センサ１２、１３からの出力を変換したベクトルの大きさデータ（以下、それぞれ「第１のベクトルデータ」、「第２のベクトルデータ」という）は、首振り動作をしていた時間帯において、大まかな変化に着目すれば、一方のベクトルデータが大きくなるときには他方が小さくなり、一方が小さくなるときには他方が大きくなる。
これは他の計測の実施においても同様の結果となり、時間の経過による第１、第２のベクトルデータを示す線の大まかな変化は、相互に上下逆向きに凹凸する特性を有することが分かる。
【００３６】
また、右への旋回動作の時間帯においては、時間の経過によって第１、第２のベクトルデータが共に大きくなる特性が、更に、右向きへの方向変化を伴った進行動作の時間帯においては、第１、第２のベクトルデータが相互に同期して複数回上下に凹凸を繰り返した線となり、時間経過に伴ってその凹凸の振幅が大きくなる特性を有することが分かる。
なお、旋回動作及び方向変化を伴う進行動作では、方向変化の向きを左右逆にしてもそれぞれ同様の特性を有することが確認された。
更に、図７に示すように、右への旋回動作を行った時間帯においては、時間軸に対する第１のベクトルデータから第２のベクトルデータを差し引いた値を示す曲線が、最大値を含む上への凸曲線部を形成した後に最小値を含む下への凸曲線部を形成し、しかもその最大値及び最小値はそれぞれ他の凹凸曲線部を構成するどの値を倍にしたよりも大きい値、及び小さい値となる特性を有する。
そして、左への旋回運動においては、この下への凸曲線部の後に上への凸曲線部を形成する。
【００３７】
図３に示すように、角度変換判定部２８は、ステップＳ７で時間帯ｎにおいて装着者の頭部に方向変化があったと判定したとき、時間帯ｎでの角加速度データを積分計算して、方向変化データを算出する（ステップＳ８）。
一方、角度変換判定部２８は、時間帯ｎにおいて装着者の頭部に方向変化がなかったと判定したとき、時間帯ｎでの方向変化データをｎｕｌｌとする（ステップＳ９）。
ここで、ステップＳ８もしくはステップＳ９で得た方向変化データとは絶対的な方向を示すデータによって構成されたものでなく、時間帯ｎでの相対的な方向変化を示すデータである。
【００３８】
この処理によって、角度変換判定部２８は装着者の頭部に方向変化がないと判定した時間帯においては、ジャイロセンサ１１から受信した角加速度から方向変化データを算出することなく、方向変化なしとするデータを算出して、実際の向きとの差異が小さい方向変化データを得ることができる。
そして、角度変換判定部２８は、ステップＳ８もしくはステップＳ９において得た時間帯ｎでの相対的な方向変化データを方向変化データ算出部２９に出力する（ステップＳ１０）。
【００３９】
図４に示すように、方向データ記録手段３０は、内部に記録された方向データが存在するか否かを検知し（ステップＳ１１）、方向データの記録がないと検知したとき、予め設定されていた初期方向値を方向データとして記録する（ステップＳ１２）。
ここで、方向データが記録されていないときとは、方向誘導システム１０による誘導が開始された直後で、方向データ記録手段３０に未だ記録された方向データが存在しないことを意味する。
なお、装着者の誘導を開始する前より設置されていた方向検知指示装置２２の正面が向く方向を初期方向値（指標方向）とする。
【００４０】
方向データ記録手段３０は、時間帯ｎ−１の最終時での方向データを方向変化データ算出部２９へ出力する（ステップＳ１３）。
方向変化データ算出部２９は、この時間帯ｎ−１の最終時での方向データを時間帯ｎでの最初の時点での方向データと置く処理をして、時間帯ｎについての相対的な方向変化データから方向検知指示装置２２の正面が向く絶対的な方向変化データを算出する（ステップＳ１４）。
なお、方向誘導システム１０が誘導を開始した直後は、前述の初期方向値に時間帯ｎの方向変化データを加算することによって、時間帯ｎでの絶対的な方向変化データを得る。
【００４１】
方向変化データ算出部２９は時間帯ｎでの絶対的な方向変化データを、方向データ記録手段３０と方向指令手段３１に出力する（ステップＳ１５、Ｓ１６）。
方向データ記録手段３０は取得した時間帯ｎでの絶対的な方向変化データを時間帯ｎ−１までの方向データに加えて記録し、方向データを更新する（ステップＳ１７）。
このため、方向データ記録手段３０は、方向変化データ算出部２９より出力される実際の方向検知指示装置２２の正面が向く方向との差異が小さい絶対的な方向データを記録しておくことが可能となり、方向変化データ算出部２９はこの方向データに基づいて、各時間帯での絶対的な方向変化データを算出するため、結果として算出される絶対的な方向変化データは実際の方向変化と近似した値で構成されるデータとなる。
【００４２】
方向指令手段３１は、予め作成されたマップデータと、誘導開始時に選択された誘導ルートとを取得し、マップデータ上で誘導ルートを検知する（ステップＳ１８）。
また、方向指令手段３１は、誘導開始時に、方向検知指示装置２２が誘導開始前に配置されていた位置をマップデータ上で検知可能な形式のデータとして取得し、このデータによって誘導開始時での装着者の位置を検知する（ステップＳ１９）。
【００４３】
誘導開始後、方向指令手段３１は、自己位置検知手段３２から方向検知指示装置２２の概略位置をマップデータ上で検知可能な形式のデータで随時取得して、マップデータ上で検知される位置データを更新する（ステップＳ２０、Ｓ２１）。
そして、方向指令手段３１は、装着者を誘導ルートに沿って目的地まで誘導するために、ステップＳ１６で取得した時間帯ｎでの絶対的な方向変化データに含まれる最終時点における方向データと、マップデータ上で検知する誘導ルート及び方向検知指示装置２２の概略位置とから、誘導すべき方向を算出し、更に、その算出結果に基づいて、振動モータ１４〜２1のうちどの振動モータを作動させるかを決定する（ステップＳ２２）。
【００４４】
次に、方向指令手段３１は、この決定に従って特定の振動モータを作動するための信号を方向検知指示装置２２へ送信し（ステップＳ２３）、この信号によって方向検知指示装置２２は、振動モータ１４〜２1のうち１の振動モータを作動する。
この仕組みによって、装着者を誘導するために最適な１の振動モータが作動するため、装着者は、振動モータの振動により頭部の一部に与えられた刺激を知覚し、誘導ルートに沿った進行が可能となる。
更に、誘導方向を決定する基となる方向データは実際の装着者の頭部が向いている方向との差異が小さいため、誘導ルートから大きく外れることのない誘導が可能となり、しかも、装着者は直感的に進行方向を知覚できるので、無駄のない効率的な進行が可能となる。
【００４５】
前記実施の形態では、７つの振動モータを３０度間隔となる配置でフレームに取付けているが、これは前記実施の形態で採用した振動モータを用いたときに、人が異なる振動モータの振動を知覚できる最小角度を計測した上で、決定しているため、振動モータの種類によって頭部に刺激を与える機器等の個数及び配置間隔は異なる。
また、誘導方向を伝える方向指示手段としては、振動モータ以外に、例えばエア吹き出しノズルからエアを頭部の一部に吹き付けることや、頭部に特定間隔で配置されたエアバッグを膨張させて進行すべき方向を伝達することもでき、更には、他の触覚刺激、例えば温度刺激や、ソレノイド等による接触刺激によっても伝達することができる。
また、音声によって補助的に装着者の向いている方向や、位置などを知らせるようにしてもよい。
【００４６】
そして、フレームの形状は装着者の頭部に固定できればヘルメット形状だけに限定されず、他の形状、例えばヘアバンド形状等でもよい。
更に、装着者の大凡の位置を検知する仕組みとして位置確認用タグと位置検知用タグを用いる代わりに、自己位置検知手段３２が誘導場所の外部にある、例えばGPSからの信号を受信して位置を検知してもよい。
また、検知された装着者の現在位置の情報は方向誘導システム１０を介して防災センター等に伝えられれば、実際の災害現場において、防災センター等との連携をする役目もすることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０：視覚無しでの方向誘導システム、１１：ジャイロセンサ、１２：第１の加速度センサ、１３：第２の加速度センサ、１４〜２０：振動モータ、２１：フレーム、２２：方向検知指示装置、２４：制御装置、２５：角加速度集計手段、２６：ベクトル変換手段、２７：方向変化データ採用判定算出手段、２８：角度変換判定部、２９：方向変化データ算出部、３０：方向データ記録手段、３１：方向指令手段、３２：自己位置検知手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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