(57)【要約】【課題】  映像の質の確保、ユーザの体性感覚の向上、模擬運転の快適性など、これらを満足させることのできるドライビングシミュレーション方法とドライビングシミュレータと提供しようとする。【解決手段】  模擬運転で右折進行または左折進行しているときの操縦データからヨー運動成分データと並進運動成分データとを求め、かつ、このうちのヨー運動成分データに基づき乗員装置１１を駆動機構２１でヨー運動成分量だけ右回転または左回転させると同時に、映像表示機構３１の準備映像を並進運動成分データに基づいて映像表示面３２に表示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗員装置と、模擬運転状況に応じて乗員装置を作動させるための駆動機構と、模擬運転状況に応じて準備映像を映像表示面に表示するための映像表示機構とが組み合わされたドライビングシミュレータにおいて、模擬運転で右折進行または左折進行しているときの操縦データからヨー運動成分データと並進運動成分データとを求め、かつ、このうちのヨー運動成分データに基づき乗員装置を駆動機構でヨー運動成分量だけ右回転または左回転させると同時に、映像表示機構の準備映像を並進運動成分データに基づいて映像表示面に表示することを特徴とするドライビングシミュレーション方法。
【請求項２】
乗員装置に装備された操縦機構を介して模擬運転する請求１記載のドライビングシミュレーション方法。
【請求項３】
陸上乗物・水上乗物・水中乗物・航空乗物・宇宙乗物のうちのいずれかを模擬運転する請求１または２記載のドライビングシミュレーション方法。
【請求項４】
乗員装置と、模擬運転状況に応じて乗員装置を作動させるための駆動機構と、模擬運転状況に応じて準備映像を映像表示面に表示するための映像表示機構との組み合わせからなり、模擬運転しているときの操縦データからヨー運動成分データと並進運動成分データとを求めるための演算手段と、当該演算手段で求めたヨー運動成分データに基づいて駆動機構を回転駆動させるための回転駆動制御系と、当該演算手段で求めた並進運動成分データに基づいて準備映像を映像表示面に表示させるための映像制御系とを備えていることを特徴とするドライビングシミュレータ。
【請求項５】
操縦機構が乗員装置に装備されている請求１記載のドライビングシミュレータ。
【請求項６】
陸上乗物・水上乗物・水中乗物・航空乗物・宇宙乗物のうちのいずれかの運転を模擬したものである請求項４または５記載のドライビングシミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はドライビングシミュレーション方法とドライビングシミュレータに関し、より詳しくは、乗物実験装置・乗物訓練装置・遊園地用乗物装置・遊技用乗物装置などに用いて好適なドライビングシミュレーション方法とドライビングシミュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ドライビングシミュレータについては乗物の実験・乗物の訓練・遊園地用の乗物設備・ゲームセンタの乗物遊技機など各種の分野で用いられている。これについては運転装置と駆動機構と映像表示機構とを備えたものが多い。
【０００３】
一般に、車両など移動体の運転を模擬したドライビングシミュレータの場合は、前後運動成分・左右運動成分・上下運動成分などの並進運動成分と、ロール運動成分・ピッチ運動成分・ヨー運動成分などの回転運動成分とで運動成分を規定し、それに基づいてリアルな体感が得られるように工夫している。図５〜図６を参照して以下に述べるのものは、このような着想に基づく従来技術の一例である。
【０００４】
図５の従来技術で運転装置５１は、駆動機構６１を介して回転自在に支持されているものである。運転装置５１には、ステアリングホイール・アクセルペダル・ブレーキペダルなどを備えた運転席５２が設けられている。映像表示機構７１は大型のスクリーン７２と複数のプロジェクタ７３〜７７とを主体にして構成されている。これらのうちでは、スクリーン７２が運転装置５１の前面領域に配置され、これと対応するように複数のプロジェクタ７３〜７７が配置される。
【０００５】
図５において、運転装置５１の運転席５２についた操縦者ＤＶが車両に搭乗したという設定で運転を開始し、スクリーン７２の映像空間を移動しはじめると、その移動方向や移動速度に対応してスクリーン７２の映像が変わり出す。つまり前進であれば景色が後方に流れ、左折進行であれば景色が右前方に流れるというようにスクリーン７２の映像が変化する。これは車両の並進運動成分や回転運動成分が車両進行方向と逆行するようにシステム設計されているからであり、ゆえに、各プロジェクタ７３〜７７からの映像がスクリーン７２上でそのように変化する。これと同期して駆動機構６１が運転席５２を車両の並進方向や回転方向に揺動させたりする。したがって、かかるドライビングシミュレータによるとき、操縦者ＤＶは実際に運転しているかのような体感を得ることができる。
【０００６】
この種のドライビングシミュレータにおいては、ステアリングやアクセルなどの入力操作に対する車両の運動を演算して並進運動成分や回転運動成分の加速度を求め、当該加速度に基づく駆動機構の作動で運転席を上記のように揺動させる。この際の揺動の方式は大別して二つある。一つは運転装置と映像表示機構とが分離しているものにおいて、演算に基づく運動成分の加速度を再現するために運転席を並進方向と回転方向との両方向へ揺動させ、その後、運転席を中立位置に戻すという制御方式である。他の一つは運転装置と映像表示機構とが一体化されているものにおいて、上記と同じ並進方向の揺動に加え、演算で求められた回転角度を用いて一体構造物（運転装置と映像表示機構）を回転運動させるという制御方式である。スクリーンに映し出す映像について、これを車両進行方向と逆行させて表示する点は、いずれの方式においても同じである。
【０００７】
この分野の技術に関しては、下記の特許文献１〜２に開示されたものがある。
【特許文献１】特開２００３−１６２２１３号公報
【特許文献２】特表２００３−５２３５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のドライビングシミュレータにおいて、車両Ｓが図６のようにＰ１点からＰ２方向へと右折するときは、並進運動成分のうちの前後運動成分Ｍ１１と左右運動成分Ｍ２１および回転運動成分のうちのヨー回転成分Ｍ３１が支配的である。このような場合、図５のスクリーン７２には、各成分Ｍ１１・Ｍ２１・Ｍ３１と等価で車両Ｓの進行方向に対して逆向きとなる流れで映像が表示される。すなわち、各成分Ｍ１１・Ｍ２１・Ｍ３１に対応するものが、図５のスクリーン７２において、それぞれ逆向きのＭ１２・Ｍ２２・Ｍ３２となる。このうちのヨー回転成分Ｍ３２に基づく映像の流れは、スクリーン７２上においてかなり速いものになる。
【０００９】
スクリーン７２での速い映像の動きは、その速さゆえ視認しがたいだけでなく、「にじみ」や「ちらつき」など映像の質を劣化させるものである。したがってスクリーン７２を見ながら運転する操縦者ＤＶには、眼精疲労など大きな負荷を与え、不快感を高める。それに感受性の強い者などは、この影響で「乗物酔い」のような症状を呈したりする。もちろん実際の車両運転では、右折や左折の際に景色がこのように変わりはしないから、模擬運転そのものも現実のものから乖離していることになる。これはリアリティを欠く要因でもある。
【００１０】
本発明はかかる技術上の課題に鑑み、方向変換時をも含めた映像の質の確保、ユーザの体性感覚の向上、模擬運転の快適性など、これらを満足させることのできるドライビングシミュレーション方法とドライビングシミュレータと提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に記載されたドライビングシミュレーション方法は、所期の目的を達成するために下記の課題解決手段を特徴とする。すなわち請求項１記載のドライビングシミュレーション方法は、乗員装置と、模擬運転状況に応じて乗員装置を作動させるための駆動機構と、模擬運転状況に応じて準備映像を映像表示面に表示するための映像表示機構とが組み合わされたドライビングシミュレータにおいて、模擬運転で右折進行または左折進行しているときの操縦データからヨー運動成分データと並進運動成分データとを求め、かつ、このうちのヨー運動成分データに基づき乗員装置を駆動機構でヨー運動成分量だけ右回転または左回転させると同時に、映像表示機構の準備映像を並進運動成分データに基づいて映像表示面に表示することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項２に係るドライビングシミュレーション方法は、請求項１記載の方法において、乗員装置に装備された操縦機構を介して模擬運転することを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項３に係るドライビングシミュレーション方法は、請求項１または２記載の方法において、陸上乗物・水上乗物・水中乗物・航空乗物・宇宙乗物のうちのいずれかを模擬運転することを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項４に記載されたドライビングシミュレータは、所期の目的を達成するために下記の課題解決手段を特徴とする。すなわち請求項４記載のドライビングシミュレータは、乗員装置と、模擬運転状況に応じて乗員装置を作動させるための駆動機構と、模擬運転状況に応じて準備映像を映像表示面に表示するための映像表示機構との組み合わせからなり、模擬運転しているときの操縦データからヨー運動成分データと並進運動成分データとを求めるための演算手段と、当該演算手段で求めたヨー運動成分データに基づいて駆動機構を回転駆動させるための回転駆動制御系と、当該演算手段で求めた並進運動成分データに基づいて準備映像を映像表示面に表示させるための映像制御系とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項６に係るドライビングシミュレータは、請求項４記載のものにおいて、操縦機構が乗員装置に装備されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項６に係るドライビングシミュレータは、請求項４または５記載のものにおいて、陸上乗物・水上乗物・水中乗物・航空乗物・宇宙乗物のうちのいずれかの運転を模擬したものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るドライビングシミュレーション方法とドライビングシミュレータは、つぎのような効果を有する。
(1) 模擬運転中の右折進行時または左折進行時、並進運動成分データに基づいてのみ準備映像を映像表示面に表示する。この場合の映像にはヨー運動成分が含まれないから、映像表示面の映像が視認しがたいほどの速さで変化することがなく、映像に「にじみ」や「ちらつき」など質の劣化をともなうこともない。したがって、方向変換の際の映像の質を確保することができる。
(2) 映像の質が保持できるときは、映像表示面を見ながら運転する操縦者に過分の負荷や不快感を与えることがない。したがって模擬運転が快適なものになる。
(3) 模擬運転中の右折進行時または左折進行時、ヨー運動成分データに基づいて乗員席を駆動機構で右回転または左回転させる。しかもこれを並進運動成分データに基づく映像表示と同期して行う。この乗員席の回転は現実に即したものであるからユーザの体性感覚が向上し、模擬運転がよりリアリティのあるものになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態として添付の図１〜図４に例示されたドライビングシミュレーション方法とドライビングシミュレータは、つぎのようなものである。
【００１９】
図１〜図３において、１１は乗員装置、２１は駆動機構、３１は映像表示機構、４１〜４４は演算手段をそれぞれ示すものである。
【００２０】
図１〜図３とくに図２〜図３を参照して、乗員装置１１は、下面にキャスタ１２を有する回転板１３と、回転板１３上に据え付けられた運転者（操縦者）用の乗員席１４と、同じく回転板１３上に装備された複数の操縦機構（入力機構）１５〜１７とを主体にして構成されている。操縦機構１５〜１７に関して、一つの操縦機構１５はステアリング装置、他の一つの操縦機構１６はアクセル装置、さらに他の一つの操縦機構１７はブレーキ装置である。
【００２１】
図１〜図３とくに図２を参照して、乗員装置１１を回転させるための駆動機構２１は、床面などに固定される基板２２と、支持台２３を介して基板２２上に据え付けられたモータ（パルス指令型ＡＣサーボモータ）２４とを主体にして構成されている。モータ２４の出力軸には、支持台２３の天板を貫通した端部に板状の結合部材が取り付けられている。したがって乗員装置１１については、モータ２４上に被された回転板１３がモータ側の結合部材に固定されることでモータ２４の出力軸と連結されている。モータ２４はもちろん電源に接続されるものであるが、これには回転駆動制御系（モータドライバ）２５が付帯している。
【００２２】
図１を参照して、映像表示機構３１は映像表示面３２と複数のプロジェクタ３３〜３７とを主体にして構成されている。大型のスクリーンからなる映像表示面３２は、乗員装置１１の周囲においてその前面から両側面にわたる領域に配置され、各プロジェクタ３３〜３７は映像表示面３２と対応するように配置されている。
【００２３】
図１に例示された各演算手段４１〜４４は電子計算機（コンピュータ）からなり、それぞれ所定のプログラムなどを記憶させた回路を有するものである。これらのうちで、演算手段４１はメインのものである。メインの演算手段４１は乗員装置１１の操縦機構１５〜１７から操縦データ（アクセル操作量・ブレーキ操作量・ステアリング角度など）が入力されたとき、それを用いて当該模擬運転乗物の運動を演算し、その演算結果の一部または全部を他の演算手段に入力する。演算手段（シナリオ計算機）４２は演算手段４１から並進運動に関する演算結果を受けたとき、演算座標視点からの映像を自身の映像データベース上に計算するというものである。演算手段（映像発生計算機）４３はスクリーン３２に表示する映像を発生させるためのものである。これは演算手段４２の演算結果を受けて作成した映像を各プロジェクタ３３〜３７へと出力する。演算手段４３については、簡略化のため図１で１台のみ示されているが、実際は各プロジェクタ３３〜３７に対応した数のもの（５台）がある。演算手段（エレクトリックコントロールユニット計算機＝ＥＣＵ計算機）４４は、演算手段４１から回転運動に関する演算結果を受けたとき、乗員装置１１を回転させるためのモータ２４に必要なパルス数やパルス速度を演算し、それを回転駆動制御系２５に出力する。
【００２４】
図１〜図３の実施形態で例示された本発明装置を用いて本発明方法を実施するときは、一例として図４のようになる。
【００２５】
図４でスタートのときは、図１のように乗員装置１１の乗員席１４についた操縦者ＤＶが当該乗物（たとえば自動車のなど車両）の模擬運転を開始する。具体的にはステアリング装置・アクセル装置・ブレーキ装置などの操縦機構１５〜１７を操作して運転を開始する。これで図４の各ステップが開始する。
【００２６】
図４の第１ステップＳ１のとき、各操縦機構１５〜１７の操作量すなわちアクセル操作量・ブレーキ操作量・ステアリング角度などがデータＤ７としてメインの演算手段４１に入力される。図４の第２ステップＳ２では、演算手段４１がデータＤ７を用いて乗物の運動計算を行い、当該乗物の平面座標やヨー角度を求める。演算手段４１は、ここで求めた平面座標をデータＤ１として演算手段４２に入力すると同時に、ヨー角度をデータＤ４として演算手段４４に入力する。
【００２７】
図４の第３ステップＳ３〜第７ステップＳ７はヨー角度に応じて乗員装置１１を回転させるためのものである。すなわち第３ステップＳ３のとき、演算手段４４は、新規入力されたヨー角度データＤ４と、旧ヨー角度（一つ前のもの）との差分を用いてヨー角度の変化を求め、モータ２４の回転角度を決定する。第４ステップＳ４で演算手段４４は、第３ステップＳ３で求めたモータ回転角度を再現するするために必要なパルス数およびパルス速度をデータＤ５として算出する。この後の第５ステップＳ５において、演算手段４４は第４ステップＳ４で求めたデータＤ５に基づく指令を回転駆動制御系２５に出す。すなわち演算手段４４は、モータ２４を回転させるときのパルス数やパルス速度など、これらについて回転駆動制御系２５に指令を出す。第６ステップＳ６における回転駆動制御系２５は、所定の制御電力Ｄ６をモータ２４に入力する。かくて、第７ステップＳ７に至ると、モータ２４はヨー運動成分量だけ右回転または左回転し、乗員装置１１を同方向へ所定速度で所定量だけ回転させる。
【００２８】
一方、模擬運転の開始時点において映像表示面３２に表示されている映像は、図４のスタート後に変更される。すなわち、第１ステップＳ１や第２ステップＳ２を経てから第３ステップＳ３と同期する第８ステップＳ８以降において、映像表示面３２の映像が以下のように変更される。もちろん上述した乗員装置１１の回転は、映像表示面３２の映像空間を移動しているときの右折進行時や左折進行時に行うものであるから、その際の映像表示と同期同調する。
【００２９】
図４の第８ステップＳ８では、演算手段４１から入力された平面座標データＤ１を用いて演算手段４２が当該平面座標視点の映像を映像データベースから抽出する。それが映像データＤ２である。演算手段４２はこのデータＤ２を演算手段４３へ入力する。図４の第９ステップＳ９で５台の演算手段４３は、映像データＤ２用いて当該乗物の並進運動を模擬した映像Ｄ３を各プロジェクタ３３〜３７に出力する。図４の第１０ステップＳ１０で各プロジェクタ３３〜３７は、その模擬映像Ｄ３をスクリーン３２に投射する。かくて、第１１ステップＳ１１に至ると、スクリーン３２には当該乗物の並進運動を模擬した映像Ｄ３が表示される。
【００３０】
本発明での模擬運転の一例が前記図６で述べたようなものであるとき、図１のスクリーン３２には、並進運動成分（前後運動成分Ｍ１１・左右運動成分Ｍ２１）と逆向きの流れＭ１２・Ｍ２２で映像が表示されるだけであり、これに回転運動成分が複合することはない。一方、回転運動成分（ヨー回転成分Ｍ３１）については、乗員装置１１が同一方向に回転することで対応している。したがってスクリーン３２の映像は「にじみ」や「ちらつき」のない高品質を維持し、操縦者ＤＶに大きな負荷を与えたり不快感を高めたりすることもない。しかも乗員装置１１の回転が実際の運転と符合することになるから、模擬運転のリアリティ性も向上する。
【００３１】
本発明の図示の実施形態では、乗員装置１１に手動の操縦機構１５〜１７が装備されている。これにつては自動の操縦機構であっても構わないし、手動操縦機構と自動操縦機構とが併設されても構わない。また、遠隔操作するような場合は、乗員装置１１から操縦機構を省略してもよい。
【００３２】
本発明の図示以外の実施形態についていうと、乗員装置１１の乗員席１４は複数あってもよく、また、運転者や操縦者以外の者の席たとえば乗客席が併設されていてもよい。遠隔操作するような場合は乗客席のみが乗員装置１１に設けられたりする。
【００３３】
本発明の実施形態で用いられる映像表示機構３１について、映像表示面３２のサイズはとくに問わないし、プロジェクタ３３〜３７の数も図示例に比して増減することがある。映像表示機構３１について、また、液晶画面表示方式・ＣＲＴ表示方式・プラズマ画面表示方式など任意のものを採用することができる。映像データベースについても、実写に基づくもの・コンピュータグラフィックの技法で作成したもの・これらの両者を併用したものなどが用いられる。
【００３４】
本発明において模擬運転の対象とする乗物は、陸上乗物（例：自動車などの車両）・水上乗物（例：モータボートやその他の船舶）・水中乗物（例：潜水艦や深海探査機）・航空乗物（例：旅客機や戦闘機など）・宇宙乗物（例：宇宙ロケットや宇宙探査機など）のうちから任意に選択されるものである。これには架空の乗物も含まれる。
【００３５】
以上に述べた本発明のドライビングシミュレーション方法とドライビングシミュレータは、乗物の実験・乗物の訓練・遊園地用の乗物設備・ゲームセンタの乗物遊技機など各種の分野で用いられる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係るドライビングシミュレーション方法とドライビングシミュレータは、映像の質がよく、疲労感なく快適に用いることができ、リアリティ性の高いものである。したがって、これを乗物の実験・乗物の訓練・遊園地用の乗物設備・ゲームセンタの乗物遊技機などに適用するときは、有用で有益なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係るドライビングシミュレーション方法とドライビングシミュレータの一実施形態を略示した斜視図である。
【図２】図１における乗員装置の一部切り欠き側面図である。
【図３】図１における乗員装置の底面図である。
【図４】本発明に係るドライビングシミュレーション方法のステップの一例を示したブロック図である。
【図５】従来技術の一例を略示した斜視図である。
【図６】模擬運転の一例を解説した図である。
【符号の説明】
【００３８】
１１  乗員装置
１５  操縦機構
１６  操縦機構
１７  操縦機構
２１  駆動機構
２２  基板
２４  モータ
２５  回転駆動制御系
３１  映像表示機構
３２  映像表示面
３３  プロジェクタ
３４  プロジェクタ
３５  プロジェクタ
３６  プロジェクタ
３７  プロジェクタ
４１  演算手段
４２  演算手段
４３  演算手段
４４  演算手段
【図１】
2005315999.tif 000003
【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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