(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車運転シミュレータと、
前記自動車運転シミュレータによる映像表示を、予め定められた単位時間当たり所定の視界遮断率（視界遮断時間／単位時間）で視界を周期的に開放／遮断する視界遮断率調整装置とを備え、
前記視界遮断率調整装置により、前記視界遮断率を０％から順次高めるように調整し、前記自動車運転シミュレータにより仮想運転を行った際、前記視界遮断率毎にステアリング操作量や車両横位置変動幅の標準偏差を求め、この標準偏差が増大し始める臨界視界遮断率を特定することにより、自動車運転時に必要な視覚情報に対する注意力、集中力を判定するようにしたことを特徴とする自動車運転能力判定装置。
【請求項２】
自動車運転シミュレータを用いた自動車運転能力判定方法であって、
前記自動車運転シミュレータによる映像表示を、予め定められた単位時間当たり所定の視界遮断率（視界遮断時間／単位時間）で視界を周期的に開放／遮断する視界遮断率調整装置を用い、前記視界遮断率を０％から順次高め、
前記自動車運転シミュレータにより仮想運転を行った際、前記視界遮断率毎にステアリング操作量や車両横位置変動幅の標準偏差を求め、
前記標準偏差が増大し始める臨界視界遮断率を特定し、
前記臨界視界遮断率に基づいて、自動車運転時に必要な視覚情報に対する注意力、集中力を判定するようにしたことを特徴とする自動車運転能力判定方法。
【請求項３】
前記臨界視界遮断率を、前記視界遮断率ｂとふらつき度との関係をホッケースティック回帰法を用いて特定したことを特徴とする請求項２に記載の自動車運転能力判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、運転免許教習の受講者、高齢者、事故多発者などを対象に、自動車運転能力を客観的に判定するための自動車運転能力判定装置及び自動車運転能力判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特許文献１〜３に開示されるような運転シミュレータを用いた自動車運転能力判定装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１１９６５７号公報
【特許文献２】特開２０１３−０８３８８３号公報
【特許文献３】特開平０８−１３７３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうしたシミュレータは、基本的にディスプレイ上に仮想の運転空間を再現し、ハンドル、ブレーキ、アクセルなどの運転操作の的確性や、事故回避能力といったものを判定するものである。
しかし、シミュレータによる運転能力判定は、実際の運転とは全く異なる状況下で行われ、運転キャリアに大きく左右される。すなわち、運転シミュレータによる運転能力の計測は、運転状態を計測すること自体が目的となっており、課せられた仮想的な運転状況に対して、被験者の認知能力や集中力について客観的な評価を行うことは困難である。
【０００５】
一方、ドライバーの視認行動の計測として、アイカメラ等を使った方法が考えられるが、視線がある場所にあったとしても、必ずしもそこの情報を処理しているとは限らず、“意識のわき見”といわれるような「見ているけど見えていない」という状態を計測することは不可能であった。
【０００６】
実際の交通事故の原因は、信号無視、漫然運転、脇見運転、動静不注視、安全不確認等、運転者の注意散漫が大きな割合を占めており、運転キャリアの有無に直接関わりなく、認知能力や集中力の低下などがその大きな要因と考えられている。
しかし、漫然運転あるいは脇見運転の原因が、そのときの体調や精神状態など偶発的な事象による一時的なものであるのか、認知能力や集中力自体の低下に起因する、本質的なものであるのかを判別することはできない。
加齢等に伴う、本質的な認知能力や集中力の低下については、安全教育や道路交通法に基づく罰則では、根本的な解決策とならず、衝突回避装置等の安全対策を講じた自動車への転換や、カーナビゲーションによる経路選択を強制的に安全な道路とする優先機能の導入、さらには、免許返納を促すことが必要となる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、自動車運転シミュレータによる仮想運転を行わせる際、ディスプレイによる運転環境の表示を、一定時間あたり所定の比率（以下、「視界遮断率」という。）に制限し、ふらつき度が増大し始める視界遮断率により、安全運転に必要な認知能力や集中力の低下を正確に判定できるようにすることにある。
【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、本発明の自動車運転能力判定装置は、自動車運転シミュレータによる映像表示を、予め定められた単位時間当たり所定の視界遮断率（視界遮断時間／単位時間）で視界を周期的に開放／遮断する視界遮断率調整装置とを備え、視界遮断率調整装置により視界遮断率を０％から順次高めるように調整し、自動車運転シミュレータにより仮想運転を行った際、視界遮断率毎にステアリング操作量あるいは車両横位置変動幅の標準偏差が増大し始める臨界視界遮断率を特定することにより、自動車運転時に必要な視覚情報に対する注意力、集中力を判定する。
【０００９】
また、本発明の自動車運転能力判定方法は、自動車運転シミュレータによる映像表示を、予め定められた単位時間当たり所定の視界遮断率（視界遮断時間／単位時間）で視界を周期的に開放／遮断する視界遮断率調整装置を用い、視界遮断率を０％から順次高め、前記自動車運転シミュレータにより仮想運転を行った際、視界遮断率毎にステアリング操作量あるいは車両横位置変動幅の標準偏差を求め、標準偏差が増大し始める臨界視界遮断率を特定し、自動車運転時に必要な視覚情報に対する注意力、集中力を判定するようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、自動車運転シミュレータによる単位時間当たりの映像提示時間を制限し、ふらつき度が増大し始める臨界視界遮断率に基づいて、自動車運転時に必要な視覚情報に対する注意力、集中力を正確に判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、視界遮断率を説明する図である。
【図２】図２は、視界遮断率とステアリング操作量の標準偏差（実験対象者の全平均値）との関係を示す図である。
【図３】図３は、視界遮断率毎と車両横位置変動幅の標準偏差（実験対象者の全平均値）を示す。
【図４】図４は、実験対象者１８名の視界遮断率と車両横位置変動幅の標準偏差との関係と、代表的な実験対象者２名の臨界視界遮断率を示す。
【図５】図５は、実験対象者１８名の臨界視界遮断率を示す。
【図６】図６は、聴覚刺激を行った際、特定の実験対象者に装着した脳波計のＦｃｚ電極で計測した脳波におけるＮ１成分とＰ２成分の計測結果を示す
【図７】図７は、実験対象者１８名に対し、視界遮断率を０％（Ｎｏｒｍａｌ）から８０％まで変化させたときの聴覚刺激に対するＰＮ差分の変化を示す。
【図８】図８は、臨界視界遮断率が高いグループＡと、臨界視界遮断率が低いグループＢに対し、臨界視界遮断率付近である視界遮断率４０％と、限界視界遮断率８０％で計測したＰＮ差分の関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【００１３】
本実施例では、自動車運転シミュレータに、運転環境を提示する映像情報を単位時間当たり一定時間だけ遮断し、視界遮断率を調整する視界遮断率調整装置を配備している。
さらに、自動車運転シミュレータによる仮想運転時、被験者のハンドル操作、アクセル操作、ブレーキ操作を時系列で記録し、視界遮断率毎に、車速、車両横位置（センターラインからの距離）変動幅、ステアリング操作量、車間距離の推移を自動車運転シミュレータから取得・記録し、分析する運転操作分析装置を自動車運転シミュレータに接続している。仮想運転時のふらつき度は、車両横位置変動幅やステアリング操作量の変動状態から判定される。
なお、自動車運転シミュレータがこのとき提示する映像は、ある程度のハンドル操作が必要なカーブ走行等を含むもので、信号交差点や先行車の急減速、歩行者の飛び出しなどのような一時的な変化がない状況を示すものとする。
【００１４】
視界遮断率を高めていくことにより発生するふらつきは、視界遮断の間、直前の映像情報を正確に保持することができず、映像情報が得られないことの不安や、次に提示される映像情報が視界遮断中における映像変化の予測と大きく異なることに驚いて、ステアリング操作が不安定になったことによるものと考えることができる。
そこで、複数の被験者に関し、自動車運転シミュレータによる仮想運転中、自動車運転シミュレータにより提示される映像を、単位時間あたり一定時間だけ周期的に遮断する。
ここで、例えば、図１に示すように、２秒を１周期、すなわち単位時間として、１６００ｍｓは、自動車運転シミュレータによる映像を提示し、残りの４００ｍｓは、自動車運転シミュレータによる運転環境の映像を遮断して、白、グレーあるいは黒一色の画面とした場合、視界遮断率は２０％となる。同様に、自動車運転シミュレータによる映像提示時間が１２００ｍｓ、遮断時間が８００ｍｓであるとすれば、視界遮断率は４０％となる。
なお、視界遮断率８０％は、集中豪雨時にワイパを最速モードで作動させても周囲が良く見えない状態にほぼ匹敵するものである。
【００１５】
なお、この実施例では、視界開放／遮断を行う単位時間を２秒とした。この単位時間は、短すぎると、視界遮断率を高くしても、残像により映像情報の変化が取得されるため、運転ディマンドを高めることができない。一方、単位時間を長くしすぎると、視界遮断率を高くした場合、次の視界開放まで運転環境の変化が大きすぎて、遮断時間が１．２秒を超えると、いかに優れた運転者でも、後述するように、次に運転環境が提示された瞬間、大きくふらついてしまい、運転能力が低い者との判別ができなくなってしまう。
この観点で、単位時間は１.２秒から４秒の範囲、好ましくは２秒程度とする。
【００１６】
視界遮断率を順次高めていくと、被験者は、視界開放時の視覚情報に対する注意力、集中力を高め、視界遮断時の間、遮断直前の運転状態を記憶し、次の視界開放時に再現するという、運転時における視覚情報取得要求、いわゆる運転ディマンドが高くなっていく。
【００１７】
運転ディマンドに応じた運転タスクの作業成績を評価するため、実験対象者Ａ〜Ｒの１８名（平均年齢２３.１歳、男性１６名、女性２名）に対し、特定の視界遮断率における走行安定性を評価するため、走行区間におけるそれぞれの標準偏差を各指標に基づいて算出した。
図２、図３は、そのうち、視界遮断率毎のステアリング操作量と車両横位置変動幅の標準偏差（実験対象者の全平均値）を示す。特に、視界遮断率６０％と８０％の間で、ふらつき度が急激に上昇していることが確認できる。そして、ワイパを最速モードで作動させても、十分な視界を確保できないような雨量に相当する視界遮断率８０％前後では、すべての実験対象者でふらつき度が上昇し、実験対象者によっては車線を逸脱しかねない限界値に達しており、以下、これを限界視界遮断率という。
【００１８】
図４は、実験対象者Ａ〜Ｒに対し、視界遮断率と車両横位置変動幅の標準偏差との関係を個別に示したものである。例えば、ドライバーＭは、視界遮断率３３％程度から、車両横位置変動幅が０.４５ｍから上昇し始め、視界遮断率８０％では、車両横位置変動幅が１.４ｍを超えている。
一方、ドライバーＡについては、視界遮断率４７％程度まで、車両横位置変動幅が０.４ｍ程度を維持し、ここから上昇し始め、視界遮断率８０％でも、車両横位置変動幅が０.８ｍにとどまっている。なお、図４における薄い点線は、他の実験対象者の視界遮断率と車両横位置変動幅の標準偏差との関係を示している。
【００１９】
ここで、ふらつき度が上昇し始める視界遮断率ｂが低いほど、視覚情報に対する注意力、集中力が高く、認知情報処理能力の配分を優先的に視覚情報に配分し、豪雨等で視界が遮られたときでも、直前の映像情報を正確に保持していると推定することができる。
そこで、視界遮断率ｂとふらつき度との関係をホッケースティック回帰法（一連のデータのうちのどこかに変曲点があって、それよりも大きい場合と小さい場合とで、線形回帰の傾きが異なる場合に、それぞれの傾きと変曲点を推定する方法）を用いることで、個人毎にふらつき度が上昇し始める視界遮断率ｂ、すなわち、臨界視界遮断率ｂを特定する。特定した臨界視界遮断率が高いほど、高い運転ディマンドに対応できる優れた運転能力を備えた者と評価することができる。
【００２０】
このように、車両横位置変動幅が上昇し始める視界遮断率を臨界視界遮断率と定義し、実験対象者Ａ〜Ｒ毎の臨界視界遮断率を図５に示す。
ここで、全実験対象者Ａ〜Ｒのうち、臨界視界遮断率が７５％ile（パーセンタイル）は、臨界視界遮断率が４０％を超える実験対象者Ａ〜Ｅの５名からなるグループである。一方、全実験対象者Ａ〜Ｒのうち、臨界視界遮断率が２５％ile（パーセンタイル）は、臨界視界遮断率が３５％を下回る実験対象者Ｏ〜Ｒの４名からなるグループである。
【００２１】
ところで、人間は、視覚、聴覚、触覚、臭覚、痛覚等の感覚情報を並行処理により認知情報として脳内で処理しているが、一度に処理できる認知情報の量には限界がある。
このため、運転中、視界遮断率が増大すると、実験対象者は、安全を確保するため、自動車運転シミュレータにより限られた時間幅で提示される映像に対して注意力、集中力の配分を高め、次の視界開放時に提示された運転状況の変化に的確に対応できるよう、可能な限り視覚情報を得ようとする。
【００２２】
一方、脳波計は、国際法に基づく脳波測定部位（Ｆｐ１、Ｆｐ２、Ｆｚ、Ｃｚ等）で脳幹誘発電位を計測するが、様々な刺激に対し、どの脳波測定部位で顕著な脳幹誘発電位の変動が発生するかは既に解明されている。
したがって、運転シミュレータにより仮想運転を行っている実験対象者に対し、提示する運転環境とはまったく関わりのない、例えば、聴覚刺激を与えた際に、この聴覚刺激に対する認知情報の処理配分が低いほど、聴覚刺激に気を取られることなく、安全運転に大きく関わる視覚情報の処理を優先させているということができる。
【００２３】
そこで、全実験対象者に対し、自動車運転シミュレータによる仮想運転中、運転環境とはまったく関わりのない聴覚刺激を与え、関連電位の変動幅の測定を行った。
具体的には、実験対象者が自動車運転シミュレータにより仮想運転を行っている間に、５００Ｈｚ〜１６００Ｈｚまで、１００Ｈｚ毎に設定された１２種類の純音を、音圧レベル約７５ｄｂ／ＳＰＬで、ランダム順に発生させる。聴覚刺激の提示間隔は、４００ｍｓ、５００ｍｓ、６００ｍｓ、７００ｍｓ、８００ｍｓのうちからランダムに選択され（平均約６００ｍｓ）、１回の聴覚刺激提示時間は５０ｍｓとした。なお、偶発的に発生するクリック音等による影響を最小限にするため、最初と最後の１０ｍｓは、音圧レベルを緩やかに立ち上がり、下がるという特性とした。
なお、自動車運転シミュレータが提示する映像は、視界遮断率毎にふらつき度を計測する場合と同様のものとした。
【００２４】
脳波計のうち聴覚刺激に対し顕著な脳幹誘発電位変動を発生するＦｃｚ電極からの電圧信号は、記録後に０.１〜３０Ｈｚのバンドパスフィルタでノイズを除去し、そのうち、聴覚刺激の発生開始前１００ｍｓから６００ｍｓ後の区間を切り出す。
独立成分分析を用いて眼球運動関連の成分を除去した後、加算平均処理を行って事象関連電位を算出する。
【００２５】
ＦＣｚ電極におけるＮ１成分、Ｐ２成分の頂点潜時を特定し、各成分の頂点潜時の前後１２ｍｓにおける平均電位を算出する。
振動刺激であれば，Ｃｚ電極またはＰｚ電極におけるＮ１成分、Ｐ２成分の頂点潜時を特定し、各成分の頂点潜時の前後１２ｍｓにおける平均電位を算出する。
【００２６】
図６は、聴覚刺激を行った際、実験対象者に装着した脳波計のＦｃｚ電極で検出した脳波のＮ１成分とＰ２成分の差分を示している。ＦＣｚ電極におけるＮ１成分、Ｐ２成分の頂点潜時は、Ｎ１＝９２ｍｓ、Ｐ２＝１７９ｍｓであり、その前後１２ｍｓにおける各成分の平均電位を算出する。
【００２７】
ここで、聴覚刺激に対するＮ１成分は、初期の聴覚情報処理を反映する成分であること、そして、Ｐ２成分は音の弁別などに関連していること、また、これらの成分は聴覚刺激に注意を向けて処理をしていると振幅が大きくなり、注意を向けていないと振幅が小さくなることが知られている。しかし、Ｎ１成分とＰ２成分は頭皮上分布が似ていることから成分が重畳することもあり、単純にＰ２成分の振幅のみを評価するとＮ１成分の影響を除外できない。
そこで、上述のように算出したＰ２成分の平均電位とＮ１成分の平均電位との差分（以下、「ＰＮ差分」という。）を取ることでＮ１成分とＰ２成分の合計として評価する。
【００２８】
図７は、全実験対象者に対し、視界遮断率を０％（Ｎｏｒｍａｌ）から８０％まで変化させたときの聴覚刺激に対するＰＮ差分の変化を示し、全実験対象者の場合、視界遮断率を８０％（限界視界遮断率ｂ）で初めてＰＮ差分に顕著な減少が現れた。
図５に示した、臨界視界遮断率が高いグループＡに属する実験対象者と、臨界視界遮断率が低いグループＢに属する実験対象者で区分し、臨界視界遮断率付近である視界遮断率４０％と、すべての実験対象者が車線を逸脱しかねない限界値に達した視界遮断率８０％（限界視界遮断率）との間での視界遮断率とＰＮ差分との関係を図８に示す。
【００２９】
この図から分かるように、グループＡでは、視界遮断率４０％から限界視界遮断率８０％に増加しても、ＰＮ差分は、０.０５μＶ程度減少するだけで、ほとんど変化していない。
一方、グループＢでは、グループＡと比較して、視界遮断率４０％から８０％になったとき、ＰＮ差分が−０.７μＶと大幅に減少する。
【００３０】
このように、グループＡに属する実験対象者が、限界視界遮断率ｂを超える視界遮断率ｂとなるまで、聴覚刺激に対する認知能力の資源配分が変わらないのに対し、グループＢに属する実験対象者は、限界視界遮断率ｂを超える視界遮断率ｂとなって、初めて、聴覚刺激に対する認知能力の資源配分を減少させている。すなわち、グループＢに属する実験対象者は、限界視界遮断率ｂ以下の視界遮断率ｂまで、聴覚刺激に対する認知能力の資源配分が大きく、視覚情報に対する認知能力の資源配分が低い状態であったこと、すなわち、通常の運転時に視覚情報に対する認知能力の配分が十分でないといえる。
【００３１】
そこで、ステアリング操作量や車両横位置の標準偏差に大きな影響を与えない低視界遮断率（図２、図３では、０％〜４０％）と、すべての実験対象者で、ステアリング操作量や車両横位置の標準偏差に大きな影響が見られた高視界遮断率（図２、図３では８０％）で、前述のように、聴覚刺激に対するＰＮ差分をそれぞれ計測する。
そして、視界遮断率が低いときのＰＮ差分と視界遮断率が高いときのＰＮ差分との差分をさらにとると、グループＡは、この差分が０.３μＶ未満と非常に低く、運転時に視覚情報に対する集中度が高いということができる。
一方、グループＢはこの差分が０.４μＶ以上と高く、運転時に視覚情報に対する集中度が低いということができる。
【００３２】
以上の検証から、実験対象者毎に特定した臨界視界遮断率が、自動車運転時において、安全運転に大きく関わる視覚情報の処理に対する優先度の配分を正確に反映していることが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上説明したように、本発明によれば、臨界視界遮断率を特定することで、認知能力や集中力の低下を客観的かつ正確に判定できるので、交通安全対策を推進するための基礎データとして広く採用されることが期待できる。
【図１】
0006466250.tif 000002
【図２】
0006466250.tif 000003
【図３】
0006466250.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006466250.tif 000006
【図６】
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【図７】
0006466250.tif 000008
【図８】
0006466250.tif 000009