(57)【要約】【課題】運転者の平衡感覚を保つために最適な運転環境を構築し、運転者の運転操作の安定度を向上させる。【解決手段】ＣＰＵが、仮想壁面Ｗを想定し、仮想壁面Ｗからの反射音がスピーカ５の出力音声に含まれるようにＤＳＰを制御することにより仮想壁面Ｗを運転者６に知覚させ、仮想壁面Ｗによって運転者６の進行方向知覚を制御する。このような構成によれば、実際の走行環境や車室内の形状に係わらず、仮想壁面Ｗによって運転者の平衡感覚を保つために最適な運転環境を擬似的に構築することができるので、運転操作の安定度を高めることができる。【選択図】図２
2005306231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に備えられ、車室内に音声を出力する音声出力手段と、
仮想壁面を想定し、当該仮想壁面からの反射音が前記音声に含まれるように前記音声出力手段を制御することにより当該仮想壁面を運転者に知覚させ、当該仮想壁面によって運転者の進行方向知覚を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の運転者知覚制御装置において、
前記制御手段は、垂直面に対して傾斜した仮想壁面を運転者に知覚させること
を特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の運転者知覚制御装置において、
前記制御手段は、車両状態量、車両操作量、及び周囲環境のうちの少なくとも一つに応じて、前記仮想壁面の位置、角度、及び反射特性のうちの少なくとも一つを変化させること
を特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の運転者知覚制御装置において、
車両の旋回状態と加減速状態の少なくとも一方を検知する走行状態検知手段と、
地球座標に対する車体姿勢を検知、若しくは、推定する車体姿勢検知手段とを備え、
前記制御手段は、
前記走行状態検知手段により車両が安定的に直進走行していると判断された場合、前記仮想壁面を車体に対して相対的に固定し、
前記走行状態検知手段により車両が旋回状態、若しくは、加減速状態であると判断された場合、又は、前記車体姿勢検知手段により車体姿勢が変動していると判断された場合、前記車体姿勢に応じて、前記仮想壁面の位置及び角度を車体に対して相対的に変化させる、若しくは、仮想壁面の反射特性を変化させること
を特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の運転者知覚制御装置において、
前記制御手段は、
前記走行状態検知手段により車両が安定的に直進走行していると判断された場合、走行路面に対して略平行に前記仮想壁面を想定し、
前記走行状態検知手段により、車両が、直進走行状態から旋回状態、若しくは、旋回状態から直進走行状態へと移行すると判断された場合、車体に対する前記仮想壁面の相対的角度を、車両のロール角度の変化方向と逆方向に変化させること
を特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項６】
請求項４に記載の運転者知覚制御装置において、
前記制御手段は、
前記走行状態検知手段により車両が安定的に直進走行していると判断された場合、車室内壁と略同一位置となる初期位置に前記仮想壁面を想定し、
前記走行状態検知手段により車両が直進走行状態から旋回状態へと移行すると判断された場合、前記車体姿勢に応じて、車体固定座標系からみて左右方向、上下方向、及び前後方向のうちの少なくとも一つの方向に前記仮想壁面を変位させ、
前記走行状態検知手段により車両が旋回状態から直進走行状態へと移行すると判断された場合、前記車体姿勢に応じて、前記初期位置に前記仮想壁面を戻すこと
を特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項７】
請求項４に記載の運転者知覚制御装置において、
前記制御手段は、
前記走行状態検知手段により車両が安定的に直進走行していると判断された場合、走行路面に対して略平行に前記仮想壁面を想定し、
前記走行状態検知手段により車両が減速状態若しくは加速状態にあると判断された場合、車体に対する前記仮想壁面の相対的角度を車両のピッチ角度の変化方向と逆方向に変化させること
を特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項８】
請求項４に記載の運転者知覚制御装置において、
前記制御手段は、前記車体姿勢検知手段により車体姿勢が変動していると判断された場合、車体に対する前記仮想壁面の位置及び角度を、地球座標系に対する車体の位置及び角度の変化と逆方向に変化させること
を特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項９】
請求項５又は請求項６に記載の運転者知覚制御装置において、
前記車両の運転席は、車両中央から左右いずれかにオフセットした位置に取り付けられ、前記制御手段は、車体姿勢の変化に応じた仮想壁面の位置及び角度の変化ゲインを左旋回時と右旋回時で異ならせること
を特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の運転者知覚制御装置において、
前記車両の運転席は、車両中央から右にオフセットした位置に取り付けられ、
前記制御手段は、運転席側へ旋回する際の車体のロール角に対する仮想壁面の上下方向変化ゲインを、助手席側へ旋回する際の車体のロール角に対する仮想壁面の上下方向変化ゲインより小さくすること
を特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項１１】
車両に備えられ、車室内に定位音像を生成する音声出力手段と、
車両状態量、車両操作量、及び周囲環境のうちの少なくとも一つに応じて、前記音声出力手段により生成される定位音像の位置、音量、周波数のうちの少なくとも一つを変化させることにより、運転者の進行方向知覚を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の運転者知覚制御装置において、
車両の旋回状態と加減速状態の少なくとも一方を検知する走行状態検知手段と、
地球座標に対する車体姿勢を検知、若しくは、推定する車体姿勢検知手段とを備え、
前記制御手段は、
前記走行状態検知手段により車両が安定的に直進走行していると判断された場合、前記定位音像を車体に対して相対的に固定し、
前記走行状態検知手段により車両が旋回状態、若しくは、加減速状態であると判断された場合、又は、前記車体姿勢検知手段により車体姿勢が変動していると判断された場合、前記車体姿勢に応じて、前記定位音像の位置、音量、及び周波数のうちの少なくとも一つを車体に対して相対的に変化させること
を特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の運転者知覚制御装置において、
前記制御手段は、
前記走行状態検知手段により車両が安定的に直進走行していると判断された場合、車体に対する任意の初期位置に前記定位音像を固定し、
前記走行状態検知手段により車両が直進走行状態から旋回状態へと移行すると判断された場合、前記車体姿勢に応じて、車体固定座標系からみて左右方向、上下方向、及び前後方向のうちの少なくとも一つの方向へ前記定位音像を移動し、
前記走行状態検知手段により車両が旋回状態から直進走行状態へと移行すると判断された場合、前記車体姿勢に応じて、前記初期位置に前記定位音像を戻すこと
を特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の運転者知覚制御装置において、
車両が安定的に直進走行していると判断された場合における前記定位音像の音量と周波数を初期状態とした時、
前記制御手段は、
前記走行状態検知手段により車両が直進走行状態から旋回状態へと移行すると判断された場合、前記車体姿勢に応じて、前記定位音像の音量と周波数の少なくとも一方を初期状態から変化させ、
前記走行状態検知手段により車両が旋回状態から直進走行状態へと移行すると判断された場合、前記車体姿勢に応じて、前記定位音像の音量と周波数の少なくとも一方を初期状態に戻すこと
を特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の運転者知覚制御装置において、
前記制御手段は、前記車体姿勢検知手段により車体姿勢が変動していると判断された場合、車体に対する前記定位音像の位置を、地球座標系に対する車体の位置の変化と逆方向に変位させる
ことを特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項１６】
請求項１２に記載の運転者知覚制御装置において、
前記制御手段は、
前記走行状態検知手段により車両が安定的に直進走行していると判断された場合、運転者より前方の初期位置に前記定位音像を固定し、
前記車体姿勢検知手段により車体がノーズダイブ姿勢になっていると判断された場合、前記定位音像を前記初期位置から上方へ移動し、
前記車体姿勢検知手段により車体がノーズリフト姿勢になっていると判断された場合、前記定位音像を前記初期位置から下方へ移動すること
を特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項１７】
請求項１２に記載の運転者知覚制御装置において、
前記制御手段は、
前記走行状態検知手段により車両が安定的に直進走行していると判断された場合、運転者より後方の初期位置に前記定位音像を固定し、
前記車体姿勢検知手段により車体がノーズダイブ姿勢になっていると判断された場合、前記定位音像を初期位置から下方へ移動し、
前記車体姿勢検知手段により車体がノーズリフト姿勢になっていると判断された場合、前記定位音像を初期位置から上方へ移動すること
を特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項１８】
請求項１３又は請求項１４に記載の運転者知覚制御装置において、
前記車両の運転席は、車両中央から左右いずれかへオフセットした位置に取り付けられ、前記制御手段は、車体姿勢変化に応じた定位音像の位置、音量、及び周波数の変化ゲインを左旋回時と右旋回時で異ならせること
を特徴とする運転者知覚制御装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の運転者知覚制御装置において、
前記車両の運転席は、車両中央から右にオフセットした位置に取り付けられ、
前記制御手段は、運転席側へ旋回する際の車体のロール角に対する前記定位音像の上下方向変化ゲインを、助手席側へ旋回する際の車体のロール角に対する定位音像の上下方向変化ゲインより小さくすること
を特徴とする運転者知覚制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者の知覚を制御することによって、運転者の平衡感覚を保つために最適な運転環境を構築し、運転者の運転操作の安定度を高める運転者知覚制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両運転中においては、運転者が注意を向けるべき対象は、障害物を避ける、標識を確認する等のように、運転状況に応じて様々に変化する。一方、車両を安定に走行させるためには、運転者は、車両進行方向に対して注意を向けることが必要である。従って、車両運転中において、運転者は、注意に関する二つのタスクを同時に行わなければならない。
【特許文献１】特開２０００−２３６５９８号公報
【特許文献２】特開２０００−３６９９８号公報
【特許文献３】特開２０００−２３５６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来までの車両においては、運転者は、上記二つのタスクを全て自身の視覚により行わなければならないために、どちらか一方のタスクに無理が生じ、運転操作の安定度が低下することがある。なお、上記特許文献１，２には、音像の位置や周波数を変化させることにより注意を向けるべき方向を運転者に知覚させるシステムが開示されている。また、上記特許文献３には、運転者の視野角を推定し、推定結果に基づいて音像位置を変化させることにより、視野角が狭くなる高速走行の場合においても音像の位置を運転者に正確に認識させるシステムが開示されている。しかしながら、これらのシステムは、車両の状態や外界の変化を運転者に知覚させるための警報装置としての手段でしかなく、運転者の知覚を制御することにより、運手操作の安定度を高めるものではない。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、運転者の平衡感覚を保つために最適な運転環境を構築し、運転者の運転操作の安定度を向上させることが可能な運転者知覚制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明の発明者らは、精力的な研究を重ねてきた結果、車両を安定に走行さるために必要な方向に運転者の注意を聴覚によって誘導することにより、運転者は、上述の二つのタスクを無理なく同時に行い、車両を安定に走行させることができることを知見した。また、聴覚によって運転者の注意の方向を車両を安定に走行さるため必要な方向に誘導した場合には、注意の方向と視線の方向とを独立に制御した際に運転者は注意を向けた方向に車両が動いたと錯覚する現象によって、車両の進行方向へ車両が積極的に動いていることをより強く運転者に知覚させることができることを発明者らは知見した。
【０００６】
上述知見に基づいてなされた本発明に係る運転者知覚制御装置の第１の態様は、車両に備えられ、車室内に音声を出力する音声出力手段と、仮想壁面を想定し、仮想壁面からの音声の反射音が含まれるように音声出力手段を制御することにより、仮想壁面を運転者に知覚させ、仮想壁面によって運転者の進行方向知覚を制御する制御手段とを備える。
【０００７】
また、上述知見に基づいてなされた本発明に係る運転者知覚制御装置の第２の態様は、車両に備えられ、車室内に定位音像を生成する音声出力手段と、車両状態量、車両操作量、及び周囲環境のうちの少なくとも一つに応じて、音声出力手段により生成される定位音像の位置、音量、周波数のうちの少なくとも一つを変化させることにより、運転者の進行方向知覚を制御する制御手段とを備える。
【０００８】
なお、上記「進行方向知覚」とは、自己運動知覚とも呼ばれ、人間が、自らの運動（移動）方向を、前庭器官（三半規管と耳石）で検出される加速度情報と、視覚や聴覚からの情報を統合して知覚していることを指す。例えば一定速で走行する自動車から前方景色を見ている場合には、体感できる加速度が存在しないため、前庭器官からの情報では進行方向を知覚できないが、無限遠方から後方へと流れる景色が視覚により認識されるため、人間自身が前方へ移動を続けていることを知覚できる。これは、視覚に依存した進行方向知覚が存在していることを表している。（詳しくは、例えば「視覚情報処理ハンドブック」日本視覚学会編参照）。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る運転者知覚制御装置によれば、仮想壁面や定位音像によって運転者の進行方向知覚を制御することにより、運転者の平衡感覚を保つために最適な運転環境を構築することができるので、運転者の運転操作の安定度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の第１乃至第１５の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。
【実施例１】
【００１１】
始めに、図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。
【００１２】
本発明の第１の実施形態となる運転者知覚制御装置は、図１に示すように、車両１に設けられたカーオーディオ装置等の音響再生装置により構成され、音源２と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）３と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４と、車両１の運転者の頭部位置Ｐ周部に設けられたスピーカ５とを主な構成要素として備える。なお、音源２，ＤＳＰ３，及びスピーカ５は、本発明に係る音声出力手段として機能し、ＣＰＵ４は、本発明に係る制御手段として機能する。
【００１３】
上記音源２は、音楽やラジオ放送の再生音により構成される。具体的には、音源２が音楽の再生音である場合、音源２は、コンパクトディスク等の記録媒体に記録された音声信号を読み出し、復号することにより、スピーカ５から出力できる状態となった音声信号により構成される。
【００１４】
上記ＤＳＰ３は、ＣＰＵ４の制御に従って、音源２の音声信号をスピーカ５を介して出力する。なお、この実施形態では、ＣＰＵ４は、図２に示すように、運転者６の頭上に壁面Ｗを仮想的に想定し、スピーカ５を介して運転者６の耳７に伝達される音声Ｂの中に、この壁面（以下、仮想壁面と表記）Ｗによって反射された音声Ａが含まれるように、ＤＳＰ３の特性を制御する。即ち、ＣＰＵ４は、頭上に仮想壁面Ｗが実際に存在すると運転者６に知覚させるようにＤＳＰ３の特性を制御する。そして、ＣＰＵ４は、この仮想壁面Ｗによって運転者６の進行方向知覚を制御する。
【００１５】
なお、ＤＳＰ３の特性の制御方法については、本願発明の出願時点で既に公知であるので、説明を省略する。また、図２に示す例では、仮想壁面Ｗによって反射された音声Ａと、反射することなく、スピーカ５から直接届いた音声Ｂが運転者６の耳７に伝達されるが、実際には、図３に示すように、車両１の天井やサイドウインド等の壁面Ｒからの反射音Ｃも運転者６の耳７に伝達される。従って、ＣＰＵ４は、運転者６が実際の壁面Ｒより仮想壁面Ｗを支配的に知覚するように、即ち、運転者６が実際の壁面Ｒよりも仮想壁面Ｗを近い位置に感じるように、ＤＳＰ３の特性を制御することが望ましい。
【００１６】
また、一般に、車室内の形状は複雑であるために、２〜６［個］程度のスピーカでは、仮想壁面Ｗを運転者６に確実に知覚させることは難しいと考えられる。しかしながら、発明者らは、以下に示す検証実験により、運転者６が仮想壁面Ｗを明確に知覚していない場合であっても、運転者６の進行方向知覚を制御できることを確認した。以下、図４を参照して、この検証実験結果について説明する。
【００１７】
この検証実験においては、始めに、図４（ａ）に示すように、シグナルジェネレータ１１により生成されたホワイトノイズをスピーカ５から出力し、スピーカ５から離れた位置に配置された２つのマイクロフォン１２によってスピーカ５の出力音を集音し、記録装置１３によって集音された出力音をステレオ録音する。またこの時、マイクロフォン１２を挟んでスピーカ５と反対側に硬質板１４を配置し、この硬質板１４を揺動させる。
【００１８】
次に、図４（ｂ）に示すように、再生装置１４を利用して、記録装置１３によってステレオ録音された音声を再生し、二つのスピーカ５を介して再生音を被験者８に提示する。この時、被験者８は、硬質板１４の存在と共に、硬質板１４の揺動の方向を再生音から認識することができた。この結果から、精密な音場制御を行わない場合であっても、運転者６の進行方向知覚を制御できることが示唆される。
【００１９】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、ＣＰＵ４が、仮想壁面Ｗを想定し、仮想壁面Ｗからの反射音Ａがスピーカ５の出力音声Ｂに含まれるようにＤＳＰ３を制御することにより仮想壁面Ｗを運転者６に知覚させ、この仮想壁面Ｗによって運転者６の進行方向知覚を制御する。このような構成によれば、実際の走行環境や車室内の形状に係わらず、仮想壁面Ｗによって運転者６の平衡感覚を保つために最適な運転環境を擬似的に構築することができるので、運転操作の安定度を高めることができる。
【００２０】
なお、従来より、ＤＳＰを利用した音響再生装置は存在し、このような音響再生装置によれば、ＤＳＰ特性を制御することによりコンサートホールのような音響特性を再生音に与えることにより、運転者は実際にコンサートホールにいるかのような臨場感を車両内で体験することができた。しかしながら、本発明の第１の実施形態となる運転者知覚制御装置は、上述のように、仮想壁面Ｗを運転者６に知覚させるようにＤＳＰ３の特性を制御することにより、運転者６の進行方向知覚を制御するものであるので、その目的効果及び作用効果は従来技術のそれと明らかに異なることに留意されたい。
【実施例２】
【００２１】
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。
【００２２】
近年、車室空間を最大限確保するために、図５（ａ）に示すように、車両１のサイドウインドガラス面Ｇが水平面に対して垂直に近い形状とされることが多く、この場合には、図５（ｂ）に示すように、運転者６の頭部とサイドウインドガラス面Ｇとの間の距離Ｄ１は従来までの車両と比較して大きくなる。一方、一般に、旋回走行時には、運転者６は自らの頭部を旋回方向内側へ傾斜させる姿勢を取るが、運転者６の頭部とサイドウインドガラス面Ｇとの間の距離が大きくなると、運転者６の頭部傾斜量は大きくなる。これは、運転者６が頭部の周辺環境を広いと認識するためである。そして、頭部傾斜量が大きくなると、運転者６の視界が傾くことにより、前方視界が乱れ、運転操作の安定度が低下する原因となる。
【００２３】
そこで、本発明の第２の実施形態となる進行運転者知覚制御装置では、ＣＰＵ４が、ＤＳＰ３を制御することにより、図５（ｃ）に示すように、サイドウインドガラス面Ｇの位置から車室内側へ傾斜した仮想壁面Ｗを運転者６に知覚させる。このような構成によれば、運転者６は、頭部とサイドウインドガラス面Ｇとの間の距離を実際の距離Ｄ１よりも短く（距離Ｄ２）認識することにより、頭部周辺環境を実際よりも狭く認識するようになるので、旋回時の頭部傾斜角を小さく抑え、前方視界の乱れを小さくすることができる。なお、図５（ｃ）に示す例では、仮想壁面Ｗは、サイドウインガラスド面Ｇ、すなわち、垂直面の位置から車室内側へ傾斜しているものとしたが、本発明はこの構成に限られることはなく、例えば、車室内壁の形状に応じて、車室外側に傾斜するものであってもよい。
【００２４】
以上の説明から明らかなように、本発明の第２の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、ＣＰＵ４が、垂直面に対して傾斜した仮想壁面Ｗを運転者６に知覚させるので、運転者６に適度な圧迫感を与え、運転者６の頭部運動が安定する効果が得られる。そして、この結果、運転操作の安定度を高めることができる。
【実施例３】
【００２５】
次に、図６を参照して、本発明の第３の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。
【００２６】
本発明の第３の実施形態となる運転者知覚制御装置は、図６に示すように、本発明の第１の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成要素に加えて、走行状態検知部３１と車体姿勢推定部３２とを構成要素として備える。なお、走行状態検知部３１及び車体姿勢推定部３２はそれぞれ、本発明に係る走行状態検知手段及び車体姿勢検知手段として機能する。
【００２７】
上記走行状態検知部３１は、車両１の車速を車両状態量情報として検知し、検知した車速、若しくは、検知した車速から演算された信号をＣＰＵ４に入力する。上記車体姿勢推定部３２は、車両操作量情報として車両１の操舵角を検知し、検知された操舵角、若しくは、検知された操舵角から演算された信号をＣＰＵ４に入力する。そして、ＣＰＵ４は、走行状態検知部３１及び車体姿勢推定部３２から入力された車速及び操舵角に基づいて仮想壁面Ｗの位置，角度，反射特性を変化させるように、ＤＳＰ３の特性を制御する。
【００２８】
なお、この実施形態では、ＣＰＵ４は、車速と操舵角に基づいてＤＳＰ３の特性を制御することとしたが、本発明はこれに限られることはなく、例えば、車両１の前方や後方にレーザレーダを設け、このレーザレーダによって他車との相対位置関係を周囲環境情報として測定し、測定された相対位置関係に基づいてＤＳＰ３の特性を制御してもよい。
【００２９】
以上の説明から明らかなように、本発明の第３の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、ＣＰＵ４が、車両状態量、車両操作量、及び周囲環境のうちの少なくとも一つに応じて、仮想壁面Ｗの位置、角度、及び反射特性のうちの少なくとも一つを変化させるので、旋回状態に応じて運転者の注意を適切な方向に誘導する等して、いかなる走行場面においても運転操作の安定度を向上させることができる。
【実施例４】
【００３０】
次に、図７を参照して、本発明の第４の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。
【００３１】
本発明の第４の実施形態となる運転者知覚制御装置では、走行状態検知部３１及び車体姿勢検知部３２の構成が本発明の第３の実施形態となる運転者知覚制御装置のそれと異なる。そこで、以下では、図７を参照して、走行状態検知部３１及び車体姿勢検知部３２の構成についてのみ説明し、その他の構成要素の説明は省略する。
【００３２】
本発明の第４の実施形態となる運転者知覚制御装置では、走行状態検知部３１は、図７に示すように、操舵角と旋回横加速度（旋回横Ｇ）の比例関係を表す比例定数が記述された車速−横Ｇゲインマップ４１と、車速−横Ｇゲインマップ４１を参照して現在の車速に対応する旋回横Ｇゲインを算出する横Ｇゲイン算出部４２と、横Ｇゲイン算出部４２により算出された旋回横Ｇゲインに現在の操舵角を乗算することにより、車両１の旋回状態を表す旋回横Ｇを算出する乗算部４３を備える。さらに、走行状態検知部３１は、乗算部４３のサンプリング周期に応じて、１サンプリング前の車速を記憶するメモリ４４と、メモリ４４に記憶された車速と現在の車速の差を算出する減算部４５と、減算部４５の演算値をサンプリング周期で除算することにより、車両１の加速度（減速度）を算出する除算部４６とを有する。そして、走行状態検知部３１は、算出された車両１の旋回横Ｇと加速度（減速度）をＣＰＵ４に入力する。
【００３３】
車体姿勢検知部３２は、旋回横Ｇに対する車体ロール角が記述された横Ｇ−ロール角マップ４７と、加速度（減速度）に対する車体ピッチ角が記述された加速Ｇ（減速Ｇ）−ピッチ角マップ４８と、横Ｇ−ロール角マップ４７と加速Ｇ（減速Ｇ）−ピッチ角マップ４８を参照して、走行状態検知部３２が算出した旋回横Ｇ及び加速度（減速度）に対応するロール角及びピッチ角を算出する算出部４９とを備える。そして、車体姿勢検知部３２は、算出されたロール角及びピッチ角を地球座標に対する車体姿勢を表す情報としてＣＰＵ４に入力する。なお、アクティブサ制御のサスペンションを有さない車両においては、単一の車両モデルを用いることにより旋回横Ｇ又は加減速度に対する車体姿勢を演算してもよい。
【００３４】
ＣＰＵ４は、走行状態検知部３１から入力された旋回横Ｇ及び加速度が所定の閾値以下であるか否かを判別することにより、車両１が安定的に直進走行している状態（以下、安定的直進状態と略記）にあるか否かを判別する。そして、旋回横Ｇ及び加速度が所定の閾値以下である場合、ＣＰＵ４は、車両１が安定的直進状態にあると判断し、ＤＳＰ３の特性を固定することにより、仮想壁面Ｗを車体に対して相対的に固定する。一方、旋回横Ｇ及び加速度が所定の閾値以上である場合には、ＣＰＵ４は、車両１が安定的直進状態にないと判断して、ロール角及びピッチ角に応じてＤＳＰ３の特性を変化させることにより、仮想壁面Ｗの位置、角度、又は反射特性を車体に対して相対的に変化させる。
【００３５】
なお、この実施形態では、車体姿勢検知部３２は、旋回横Ｇ又は加減速度に基づいて車体姿勢を検出したが、本発明はこれに限られることはなく、例えば、サスペンションのストローク量を検出するセンサを設け、このセンサの検出値を参照して車体姿勢を直接検出してもよい。
【００３６】
以上の説明から明らかなように、本発明の第４の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、走行状態検知部３１が、車両１の旋回状態と加減速状態の少なくとも一方を検知し、車体姿勢推定部３２が、地球座標に対する車体姿勢を検知、若しくは、推定し、ＣＰＵ４は、走行状態検知部３１により車両１が安定的に直進走行していると判断された場合、仮想壁面Ｗを車体に対して相対的に固定し、走行状態検知部３１により車両１が旋回状態、若しくは、加減速状態であると判断された場合、又は、車体姿勢推定部３２により地球座標に対する車体姿勢が変動していると判断された場合には、車体姿勢に応じて仮想壁面Ｗの位置及び角度を車体に対して相対的に変化させる、若しくは、仮想壁面Ｗの反射特性を変化させるので、旋回や加速といった急激な姿勢変化を伴う車両運動が発生した場合であっても、運転者の平衡感覚を保つために最適な運転環境を構築することができる。
【実施例５】
【００３７】
次に、図８を参照して、本発明の第５の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。なお、本発明の第５の実施形態となる運転者知覚制御装置は、仮想壁面Ｗの提示方法のみが上記第４の実施形態となる運転者知覚制御装置と異なるので、以下では仮想壁面Ｗの提示方法についてのみ説明する。
【００３８】
本発明の第５の実施形態となる運転者知覚制御装置では、車両１が安定的直進状態である場合、ＣＰＵ４は、図８（ａ）に示すように、仮想壁面Ｗを車体に対して略水平に保つ。一方、車両１が旋回状態となり、水平軸Ｌ１に対しロール角θ１が発生した場合には、ＣＰＵ４は、図８（ｂ）に示すように、水平軸Ｌ１に対しロール角θ１と逆方向に仮想壁面Ｗを傾斜させる。なお、車体にロール角θ１が発生する旋回状態においては、図８（ｂ）に示すように、運転者６の頭部５１の中心軸Ｌ３は、車両上下軸Ｌ４に対し旋回方向内側に角度θ２傾斜するが、このとき、仮想壁面Ｗの傾斜角度は中心軸Ｌ３と直交する角度にすることが望ましい。
【００３９】
なお、この実施形態では、車両１が安定的直進状態から旋回状態に移行する際に仮想壁面Ｗを傾斜させたが、本発明はこの実施形態に限られることはなく、車両１が旋回状態から安定的直進状態に移行する際に仮想壁面Ｗを傾斜させてもよい。また、この実施形態では、仮想壁面Ｗの初期位置は運転者６の頭部５１よりも下方に位置するが、本発明はこの実施形態に限られることはなく、例えば、車両１が安定的直進状態である場合は、図９（ａ）に示すように運転者６の頭部５１とほぼ同じ高さに仮想壁面Ｗを知覚させ、車体にロール角が発生するのに応じて、図９（ｂ）に示すように仮想壁面Ｗを傾斜させてもよい。また、車両１が安定的直進状態である場合は、図１０（ａ）に示すように車室内の天井面とほぼ同じ高さに仮想壁面Ｗを知覚させ、車体にロール角が発生するのに応じて、図１０（ｂ）に示すように仮想壁面Ｗを傾斜させてもよい。
【００４０】
以上の説明から明らかなように、本発明の第５の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、ＣＰＵ４が、走行状態検知部３１により車両１が安定的に直進走行していると判断された場合、走行路面に対して略平行に仮想壁面Ｗを想定し、走行状態検知部３１により、車両１が、直進走行状態から旋回状態、若しくは、旋回状態から直進走行状態へと移行すると判断された場合、車体に対する仮想壁面Ｗの相対的角度を、車両１のロール角度θ１の変化方向と逆方向に変化させる。このような構成によれば、ロール角度θ１が発生する旋回時において仮想壁面Ｗが運転者６の平衡感覚の基準線としての役割を果たすので、運転姿勢が安定して操舵の乱れを抑制することができる。なお、基準線提示による運転姿勢の安定化効果の詳細については、本願発明の発明者らの以前の出願（特願２００３−１５６９８０号）を参照されたい。
【実施例６】
【００４１】
次に、図１１を参照して、本発明の第６の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。なお、本発明の第６の実施形態となる運転者知覚制御装置は、仮想壁面Ｗの提示方法のみが上記第４の実施形態となる運転者知覚制御装置と異なるので、以下では仮想壁面Ｗの提示方法についてのみ説明する。
【００４２】
本発明の第６の実施形態となる運転者知覚制御装置では、車両１が安定的直進状態である場合、ＣＰＵ４は、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、車室内のサイドウインドガラス面とほぼ同じ位置に仮想壁面Ｗを提示する。そして、車両１が旋回するのに応じて、ＣＰＵ４は、図１１（ｃ）に示すように、サイドウインドガラス面の位置から旋回方向内側に仮想壁面Ｗを変位させるようにＤＳＰ３を制御することにより、運転者の注意を旋回方向内側に向ける。
【００４３】
なお、一般の走行場面を考えると、図１２（ａ）に示すように、運転者６は、コーナー内側のラインＬ５を注視することが望ましいが、実際には、他車両の存在等の理由によってコーナー内側のラインＬ５を注視することは難しい。しかしながら、この実施形態によれば、運転者の注意を旋回方向内側へ向かわせることができるので、運転操作が安定し、車両の運動が安定的に推移する。また、これにより、運転者の平衡感覚が安定に保たれ、さらに運転操作が安定する好循環の効果が得られる。
【００４４】
また、旋回時には、車体が沈み込みながらロールすることが運転者にとって快適な運転姿勢であることが知られている。しかしながら、実際にこのような車両姿勢となるようにサスペンション特性を設定すると、乗り心地や操縦安定性等の要素にトレードオフが生じてしまうので、現状の車両では必ずしも旋回時に沈み込みロール姿勢になっていない。しかしながら、この実施形態によれば、図１２（ｂ）に示すように、旋回時に仮想壁面Ｗを下方に動かすことにより、旋回時に運転者の注意を下方に誘導することができるので、車体があたかも沈み込むような感覚を運転者に付与することができる。
【００４５】
なお、この実施形態では、旋回時に仮想壁面Ｗを旋回方向内側や下方に変位させたが、本発明はこの実施形態に限られることはなく、車体姿勢に応じて、車体固体座標系からみて左右方向、上下方向、及び前後方向のいずれの方向に仮想壁面Ｗを変位させてもよい。また、この実施形態では、車両１が安定的直進状態から旋回状態に移行する際に仮想壁面Ｗを変位させたが、車両１が旋回状態から安定的直進状態に移行する際には、仮想壁面Ｗを安定的直進状態時の初期位置に戻すことが望ましい。
【００４６】
以上の説明から明らかなように、本発明の第６の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、ＣＰＵ４が、走行状態検知部３１により車両１が安定的に直進走行していると判断された場合、車室内壁と略同一位置となる初期位置に仮想壁面Ｗを固定し、走行状態検知部３１により車両１が直進走行状態から旋回状態へと移行すると判断された場合、車体姿勢推定部３２により検知される地球座標に対する車体姿勢に応じて、車体固定座標系からみて左右方向、上下方向、及び前後方向のうちの少なくとも一つの方向に仮想壁面Ｗを変位させ、走行状態検知部３１により車両１が旋回状態から直進走行状態へと移行すると判断された場合、車体姿勢推定部３２により検知される地球座標に対する車体姿勢に応じて、初期位置に仮想壁面Ｗを戻す。このような構成によれば、車両１の旋回状態に応じて仮想壁面Ｗが変位するので、運転者の運転負荷が高い条件下においても運転者の注意方向を適切な方向へ誘導することができる。
【実施例７】
【００４７】
次に、図１３を参照して、本発明の第７の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。なお、本発明の第７の実施形態となる運転者知覚制御装置は、仮想壁面Ｗの提示方法のみが上記第４の実施形態となる運転者知覚制御装置と異なるので、以下では仮想壁面Ｗの提示方法についてのみ説明する。
【００４８】
一般に、車体は、制動時には、図１３（ａ）に示すように車体前方が沈み込むノーズダイブ姿勢となる。そこで、本発明の第７の実施形態となる運転者知覚制御装置では、直進時、ＣＰＵ４が、図１３（ｂ）に示すように、車室内床面と略同じ高さ、且つ、走行路面Ｒと略平行となる位置及び角度に仮想壁面Ｗを提示、車体７１に対して固定する。一方、制動時には、ＣＰＵ４は、図１３（ｃ）に示すように、発生する車体ピッチ角θ３と逆方向に仮想壁面Ｗの角度をθ４変位させる。このような構成によれば、制動時に車体姿勢が変化した場合であっても、運転者の感覚上の車体姿勢変化を小さく保つことができるので、運転者は制動時においても安定に運転することができる。
【００４９】
なお、この実施形態では、制動時における仮想壁面Ｗの制御について述べたが、本発明はこの実施形態に限られることはなく、加速時についても同様の方法（但し、角度変化の方向は逆）により運転者の感覚を調整することができる。また、この実施形態では、仮想壁面Ｗの位置は、車室内床面の位置と略同じであるとしたが、車室内の天井と略同じ位置等、他の位置であってもよい。
【００５０】
以上の説明から明らかなように、本発明の第７の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、ＣＰＵ４が、走行状態検知部３１により車両１が安定的に直進走行していると判断された場合、走行路面に対して略平行に仮想壁面Ｗを想定し、走行状態検知部３１により車両１が減速状態若しくは加速状態にあると判断された場合、車体に対する仮想壁面Ｗの相対的角度を車両１のピッチ角度θ３の変化方向と逆方向に変化させる。このような構成によれば、仮想壁面Ｗがピッチ角θ３とは逆方向に傾斜するので、仮想壁面Ｗが平衡感覚の基準線としての役割を果たし、運転姿勢が安定して操舵の乱れを抑制することができる。なお、基準線提示による運転姿勢の安定化効果の詳細については、本願発明の発明者らの以前の出願（特願２００３−１５６９８０号）を参照されたい。
【実施例８】
【００５１】
次に、図１４を参照して、本発明の第８の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。なお、本発明の第８の実施形態となる運転者知覚制御装置は、仮想壁面Ｗの提示方法のみが上記第４の実施形態となる運転者知覚制御装置と異なるので、以下では仮想壁面Ｗの提示方法についてのみ説明する。
【００５２】
本発明の第８の実施形態となる運転者知覚制御装置では、直進時、ＣＰＵ４は、図１４（ａ）に示すように、車室内床面と略同じ高さ、且つ、走行路面と略平行となる位置及び角度に仮想壁面Ｗを提示、車体７１に対して固定する。一方、車両１が凹凸のある路面を走行している場合等、車体７１が上下動を行っていることが車体姿勢推定部３２により判断された場合には、ＣＰＵ４は、図１４（ｃ）に示すように、車体１の上下動の方向と逆方向に仮想壁面Ｗを変位させる。このような構成によれば、実際の車体姿勢が変化しても、運転者の感覚上の車体姿勢変化を小さく保つことができるので、運転者は制動時においても安定に運転することができる。なお、この実施形態では、説明を簡単にするために車体７１が単純に上下動する場合について述べたが、本発明はこの実施形態に限られることはなく、ピッチあるいはロール方向の運動が発生する場合においても同様の方法により制御することができる。
【００５３】
以上の説明から明らかなように、本発明の第８の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、ＣＰＵ４が、車体姿勢推定部３２により車体姿勢が変動していると判断された場合、車体に対する仮想壁面Ｗの位置及び角度を、地球座標系に対する車体の位置及び角度の変化と逆方向に変化させる。このような構成によれば、実際の車体姿勢が変化しても、運転者の感覚上の車体姿勢変化を小さく保ち、運転者は制動時においても安定に運転することができる。
【実施例９】
【００５４】
次に、図１５乃至図１７を参照して、本発明の第９の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。なお、本発明の第９の実施形態となる運転者知覚制御装置は、仮想壁面Ｗの提示方法のみが上記第４の実施形態となる運転者知覚制御装置と異なるので、以下では仮想壁面Ｗの提示方法についてのみ説明する。
【００５５】
一般に、車両１のロール軸は、図１５（ａ）に示すフロントウインドガラス枠Ｆの下端部により下に存在する。そして、車両１がロールした場合には、フロントウインドガラス枠Ｆは、ロール軸を中心として揺動を行う。また、フロントウインドガラス枠Ｆが図１５（ｂ）に示すロール軸Ｐ１を中心として揺動を行うとすると、運転席が車体中央から左右いずれかにオフセットしている車両においては、運転者の頭部位置Ｐも同様にロール軸Ｐ１を中心とした揺動運動を行う。
【００５６】
さらに、旋回時、運転者は、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、旋回方向内側よりのフロントウインドガラス下端線Ｌ６，Ｌ７を自身の平衡感覚の基準線とするが、この時、フロントウインドガラス枠Ｆの動きを頭部位置Ｐを基準として見ると、見切り線と頭部位置Ｐとの間の距離は、図１６（ｃ）に示すように、左旋回時（距離Ｄ３）及び右旋回時（距離Ｄ４）とで異なることになる。すなわち、旋回時の運転者の感覚には左右差が生じる。なお、図１５に示す例では、説明を簡単にするために、車両ロール軸Ｐ１をフロントウインドガラスの下端部に設定すると共に、ロールに伴う運転者の車両１に対する相対変位は無いものとする。
【００５７】
そこで、本発明の第９の実施形態となる運転者知覚制御装置では、直進時には、ＣＰＵ４が、図１７（ａ）に示すように、走行路面と略水平となる位置に仮想壁面Ｗを固定する。一方、車両１が旋回状態となる際には、ＣＰＵ４は、仮想壁面Ｗをロール角と反対方向に傾斜させると同時に、仮想壁面Ｗを下方に変位させることにより沈み込みロールを運転者に体感させる。また、運転席が車体中央から右へオフセットしている車両においては、ＣＰＵ４は、図１７（ｂ），（ｃ）に示すように、右旋回時の下方移動ゲインＤ５を左旋回時の下方移動ゲインＤ６よりも小さく設定する。これにより、左右旋回時の視界の差に由来する運転者の左右旋回の感覚差を聴覚により補正し、運転者に左右いずれも等しい旋回感覚を付与することができる。
【００５８】
以上の説明から明らかなように、本発明の第９の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、ＣＰＵ４が、運転席が車両中央から左右いずれかにオフセットした位置に取り付けられている車両においては、車体姿勢変化に応じた仮想壁面Ｗの位置及び角度の変化ゲインを左旋回時と右旋回時とで異ならせるので、左右旋回時の視界の差に由来する運転者の左右旋回の感覚差を聴覚により補正し、運転者に左右いずれも等しい旋回感覚を付与することができる。
【００５９】
また、本発明の第９の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、ＣＰＵ４が、運転席が車両中央から右にオフセットした位置に取り付けられている車両においては、運転席側へ旋回する際の車体のロール角に対する仮想壁面の上下方向変化ゲインを、助手席側へ旋回する際の車体のロール角に対する仮想壁面の上下方向変化ゲインより小さくするので、左右旋回時の視界の差に由来する運転者の左右旋回の感覚差を聴覚により補正し、運転者に左右いずれも等しい旋回感覚を付与することができる。
【実施例１０】
【００６０】
次に、図１８を参照して、本発明の第１０の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。
【００６１】
本発明の第１０の実施形態となる運転者知覚制御装置では、図１８に示すように、図６に示す第３の実施形態となる運転者知覚制御装置におけるＤＳＰ３が、スピーカ５を駆動するアンプ１０１に置き換わっている。そして、この実施形態では、車両１が安定的直進状態の場合、ＣＰＵ４が、アンプ１０１の特性を固定として、定位音像の位置を車体に対して固定する。一方、車両１が旋回状態、若しくは、加減速状態であると判断された場合、又は、車体姿勢が変動していると判断された場合、ＣＰＵ４は、定位音像の位置，音量，若しくは周波数特性を変化させる。なお、この実施形態では、スピーカ５を駆動するアンプ１０１の特性を制御することにより定位音像を調整したが、本発明はこの実施形態に限られることはなく、アナログ回路やＤＳＰを用いることにより定位音像を調整してもよい。
【００６２】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１０の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、ＣＰＵ４が、車両状態量、車両操作量、及び周囲環境のうちの少なくとも一つに応じて、定位音像の位置、音量、及び周波数のうちの少なくとも一つを変化させるので、旋回状態に応じて運転者の注意を適切な方向に誘導する等して、いかなる走行場面においても運転操作の安定度を向上させることができる。
【００６３】
また、本発明の第１０の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、ＣＰＵ４が、車両１が安定的に直進走行していると判断された場合、定位音像を車体に対して相対的に固定し、車両１が旋回状態、若しくは、加減速状態であると判断された場合、又は、車体姿勢が変動していると判断された場合、車体姿勢推定部３２により検知される地球座標に対する車体姿勢に応じて、定位音像の位置、音量、及び周波数のうちの少なくとも一つを車体に対して相対的に変化させるので、定位音源によって運転者の注意を適切な方向に誘導し、運転操作の安定度を高めることができる。また、旋回や加速といった急激な姿勢変化を伴う車両運動が発生した場合であっても、定位音源を適切な位置に保つことができる。
【実施例１１】
【００６４】
次に、図１９を参照して、本発明の第１１の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。なお、本発明の第１１の実施形態となる運転者知覚制御装置は、定位音像の提示方法のみが上記第１０の実施形態となる運転者知覚制御装置と異なるので、以下では定位音像の提示方法についてのみ説明する。
【００６５】
本発明の第１１の実施形態となる運転者知覚制御装置では、車両１が安定的直進状態の場合、ＣＰＵ４が、運転者の頭部位置Ｐに音像を定位させる。一方、車両１が右方向に旋回する場合には、ＣＰＵ４は、図１９（ａ）に示すように、定位音像を頭部位置Ｐから旋回方向内側、且つ、前方の位置Ｏ１に変位させる。また同時に、ＣＰＵ４は、図１９（ｂ）に示すように、定位音像を下方位置Ｏ１へと移動させる。そして、車両１が旋回状態から直進走行状態へと移行する場合、ＣＰＵ４は、定位音像の位置を頭部位置Ｐまで戻す。なお、この実施形態では、定位音像を旋回方向内側の前方、且つ、下方の３軸方向へ同時に移動させたが、本発明はこの実施形態に限られることはなく、定位音像の移動方向は１軸又は２軸方向であってもよい。
【００６６】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１１の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、ＣＰＵ４は、車両１が安定的に直進走行していると判断された場合、運転者の頭部位置Ｐに定位音像を固定し、直進走行状態から旋回状態へと移行すると判断された場合、車体固定座標系からみて左右方向、上下方向、前後方向のうちの少なくとも一つの方向へ定位音像の位置を変位させ、車両１が旋回状態から直進走行状態へと移行すると判断された場合、定位音像の位置を運転者の頭部位置Ｐまで戻すので、運転者の運転負荷が高い条件においても、運転者の注意の方向を適切な方向に誘導することができる。また、音像が下方に移動することにより、旋回時に車体が沈み込むような感覚を運転者に付与することができるので、旋回時のロール感を向上させることができる。
【実施例１２】
【００６７】
次に、図２０を参照して、本発明の第１２の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。なお、本発明の第１２の実施形態となる運転者知覚制御装置は、定位音像の提示方法のみが上記第１０の実施形態となる運転者知覚制御装置と異なるので、以下では定位音像の提示方法についてのみ説明する。
【００６８】
本発明の第１２の実施形態となる運転者知覚制御装置では、車両１が安定的直進状態にある場合、ＣＰＵ４が、運転者の頭部位置Ｐに音像を定位させる。一方、車両１が右方向に旋回する場合には、ＣＰＵ４は、図２０（ａ），（ｂ）に示すように、定位音像を頭部位置Ｐから旋回方向内側、且つ、前方の位置Ｏ２へ変位させると同時に、定位音像の音量を下げる。このような構成によれば、音量が下方に移動するのと同様に、あたかも車体が沈み込むような感覚を運転者に付与することができる。そして、車両１が旋回状態から直進走行状態へと移行する場合、ＣＰＵ４は、定位音像を安定的直進状態時の位置に戻す。
【００６９】
ここで、ＣＰＵ４は、直進状態と旋回状態とを識別するしきい値を有し、図２０（ｃ）に示すように、旋回横加速度がしきい値以上である場合、定位音像の音量を直線的に下げる。一方、旋回横加速度がしきい値以上でない場合には、ＣＰＵ４は、定位音像の位置及び音量を固定する。なお、この実施形態では、ＣＰＵ４は定位音像の音量を直線的に下げることとしたが、この音量の下げ方は旋回横加速度に対する車両のロール角の特性が線形である場合に適用される。旋回横加速度に対する車両のロール角の特性が非線形であるある場合には、音量の減少特性も非線形とすることが望ましい。また、この実施形態では、音像の音量を下げたが、本発明はこの実施形態に限られることはなく、例えば音像の周波数を減少させるようにしてもよい。
【００７０】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１２の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、車両１が安定的に直進走行していると判断された場合における音像の音量と周波数を初期状態とした時、ＣＰＵ４が、車両１が直進走行状態から旋回状態へと移行すると判断された場合、定位音像の音量と周波数の少なくとも一方を初期状態より小さく、若しくは、大きくし、車両１が旋回状態から直進走行状態へと移行すると判断された場合、定位音像の音量と周波数の少なくとも一方を初期状態に戻すので、車体が沈み込むような感覚を運転者に付与し、旋回時のロール感を向上させることができる。
【実施例１３】
【００７１】
次に、図２１を参照して、本発明の第１３の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。なお、本発明の第１３の実施形態となる運転者知覚制御装置は、定位音像の提示方法のみが上記第１０の実施形態となる運転者知覚制御装置と異なるので、以下では定位音像の提示方法についてのみ説明する。
【００７２】
本発明の第１３の実施形態となる運転者知覚制御装置では、車両１が安定的直進状態にある場合、ＣＰＵ４が、図２１（ａ）に示すように、運転者の頭部位置Ｐに音像を定位させる。一方、車両が凹凸のある路面を走行する場合等、車体が上下動を行う場合には、ＣＰＵ４は、図２１（ｂ）に示すように、車体の上下動の方向とは逆方向の位置Ｏ３に定位音像を変位させる。このような構成によれば、実際の車体姿勢が変化しても、運転者の感覚上の車体姿勢変化を小さく保つことができるので、運転者は安定に運転することができる。
【００７３】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１３の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、ＣＰＵ４が、車体姿勢が変動している場合、定位音像の車体に対する位置を、地球座標系に対する車体の位置の変化と逆方向に制御するので、車体の上下動が発生した場合であっても、走行路面に対して一定の位置に定位音像を保ち、運転者の体感上の車体上下動を実際の上下動よりも小さくすることができる。
【実施例１４】
【００７４】
次に、図２２を参照して、本発明の第１４の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。なお、本発明の第１４の実施形態となる運転者知覚制御装置は、定位音像の提示方法のみが上記第１０の実施形態となる運転者知覚制御装置と異なるので、以下では定位音像の提示方法についてのみ説明する。
【００７５】
本発明の第１４の実施形態となる運転者知覚制御装置では、車両１が安定的直進状態にある場合、ＣＰＵ４が、図２２（ａ）に示すように、運転者６の前方位置Ｏ４に音像を定位させる。一方、ノーズダイブ姿勢時には、ＣＰＵ４は、定位音像の位置を運転者６の前方位置Ｏ４から上方の位置Ｏ５に変位させる。なお、定位音像の移動量は、車体のピッチ方向の瞬間回転中心（ピッチ中心）Ｐ２を算出し、車体ピッチ角θ３が発生した際に、ピッチ中心Ｐ２と定位音像の位置Ｏ５を結ぶ直線Ｌがピッチ中心Ｐ２と定位音像の初期位置Ｏ４と成す角度αが車体ピッチ角度θ３と略等しくなるようにすることが望ましい。また、ノーズリフト姿勢が生じた際には、ＣＰＵ４は、定位音像を初期位置Ｏ４から下方の位置へ移動することが望ましい。さらに、ＣＰＵ４は、車体がノーズダイブ姿勢になっている場合、定位音像を初期位置Ｏ４から下方へ移動し、ノーズリフト姿勢になっている場合、定位音像を初期位置Ｏ４から上方へ移動してもよい。
【００７６】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１４の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、ＣＰＵ４が、車両１が安定的に直進走行している場合、運転者より前方の初期位置Ｏ４に前記定位音像を固定し、車体がノーズダイブ姿勢になっている場合、定位音像を初期位置Ｏ４から上方の位置Ｏ５へ移動し、ノーズリフト姿勢になっている場合、定位音像を初期位置Ｏ４から下方の位置へ移動するので、定位音像がピッチ角と逆方向に変位することにより、運転者の体感においてピッチング挙動をうち消す効果が得られ、加減速時の平衡感覚を安定に保つことができる。
【００７７】
また、本発明の第１４の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、ＣＰＵ４が、車両１が安定的に直進走行している場合、運転者より後方の初期位置に定位音像を固定し、車体がノーズダイブ姿勢になっている場合、定位音像を初期位置から下方へ移動し、車体がノーズリフト姿勢になっている場合、定位音像を初期位置から上方へ移動するので、運転者の体感においてピッチング挙動をうち消す効果が得られ、加減速時の平衡感覚を安定に保つことができる。
【実施例１５】
【００７８】
最後に、図２３を参照して、本発明の第１５の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成について説明する。なお、本発明の第１５の実施形態となる運転者知覚制御装置は、定位音像の提示方法のみが上記第１０の実施形態となる運転者知覚制御装置と異なるので、以下では定位音像の提示方法についてのみ説明する。
【００７９】
本発明の第１５の実施形態となる運転者知覚制御装置では、車両１が安定的直進状態にある場合、ＣＰＵ４が、図２３（ａ）に示すように、定位音像の位置Ｏ６を車体１に対して固定させる。一方、車両１が旋回状態となる際には、ＣＰＵ４は、定位音像を下方位置Ｏ７に移動させることにより、沈み込みロールを運転者に体感させる。またこの時、ＣＰＵ４は、運転席が車体中央部から右へオフセットした車両においては、図２３（ｂ），（ｃ）に示すように、右旋回時の下方移動ゲインＤ７を左旋回時の下方移動ゲインＤ８よりも小さく設定する。これにより、左右旋回時の視界の差に由来する運転者の左右旋回の感覚差を聴覚により補正し、運転者に左右いずれも等しい旋回感覚を付与することができる。
【００８０】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１５の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、運転席が車両中央から左右いずれかへオフセットした位置に取り付けらた車両において、ＣＰＵ４が、車体姿勢変化に応じた定位音像の位置、音量、及び周波数の変化ゲインを左旋回時と右旋回時で異ならせるので、左右旋回時の視界の差に由来する運転者の左右旋回の感覚差を聴覚により補正し、運転者に左右いずれも等しい旋回感覚を付与することができる。
【００８１】
また、本発明の第１５の実施形態となる運転者知覚制御装置によれば、運転席が車両中央から右にオフセットした位置に取り付けらた車両において、ＣＰＵ４が、運転席側へ旋回する際の車体のロール角に対する定位音像の上下方向変化ゲインが、助手席側へ旋回する際の車体のロール角に対する定位音像の上下方向変化ゲインより小さくなるように制御するので、左右旋回時の視界の差に由来する運転者の左右旋回の感覚差を聴覚により補正し、運転者に左右いずれも等しい旋回感覚を付与することができる。
【００８２】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、上記実施形態では、仮想壁面若しくは定位音像を車両状態量や運転操作量に応じて変化させたが、運転者の頭部の動きを検出し、運転者の頭部の動きに応じて仮想壁面や定位音像を調整するようにしてもよい。これにより、運転者の運転操作をより安定させることができる。
【００８３】
また、上記実施形態では、車両が安定的な直進状態から旋回状態に遷移する場合や安定的な直進状態から制動，加速状態に遷移する場合についての処理であったが、旋回状態から安定的な直進状態に復帰する時には、仮想壁面や定位音像の角度や位置の変化特性に適当な時間遅れを与える、若しくは、ヒステリシス特性を持たせることが望ましい。例えば、移動する車両の車内から外の景色を長時間見つめた後に、外の景色を見つめたままで車両を停止した場合には、車両があたかも逆方向に動いているように錯覚する現象が生じ、この現象は運動残効として一般によく知られている。このような錯覚現象は、視覚のみならず聴覚でも生じるが、上記のように変化特性にヒステリシス特性を与えることにより、この錯覚現象を抑制することができる。
【００８４】
ここで、図２４を参照して、本発明の第５の実施形態となる運転者知覚制御装置に上記ヒステリシス特性を与える場合を例として、ヒステリシス特性の付加方法について説明する。なお、ここでは第５の実施形態となる運転者知覚制御装置に上記ヒステリシス特性を与える場合を例するが、他の実施形態にも同様の方法により上記ヒステリシス特性を与えることができることは勿論である。
【００８５】
上記ヒステリシス特性を与える場合には、旋回が開始されると（図２４（ｃ）の時刻Ｔ＝Ｔ１）、図２４（ａ）に示す安定的直進状態から図２４（ｂ）に示す旋回状態になるように、仮想壁面Ｗの角度をロール角度の変化に応じて水平から変化させる。そして、ロール角度が最大値から減少を開始し、車両が直進状態に戻り始めるのに応じて（図２４（ｃ）の時刻Ｔ＝Ｔ２）、図２４（ｂ）に示す旋回状態から図２４（ａ）に示す安定的直進状態になるように、仮想壁面Ｗの角度をロール角度の変化に応じて変化させる。この時、仮想壁面Ｗの角度は、ロール角度が０になった時点（図２４（ｃ）の時刻Ｔ＝Ｔ３）で水平に戻さす、ロール角度が０になった時点から所定遅れ時間後（図２４（ｃ）の時刻Ｔ＝Ｔ４）に水平に戻す。これにより、ヒステリシス特性を付加することができる。ここで、上記所定遅れ時間は、一次遅れのフィルタを挿入したり、仮想壁面を決定するマップにヒステリシス特性を与えることにより設定することができるが、安定的直進状態に戻る際の時間遅れが与えられさえすれば、どのような方法により設定してもよい。
【００８６】
このように、この実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す運転者知覚制御装置が運転者に知覚させる仮想壁面の位置を示す図である。
【図３】図１に示す運転者知覚制御装置が運転者に知覚させる仮想壁面の位置を示す図である。
【図４】検証実験の一例を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施形態となる運転者知覚制御装置が運転者に知覚させる仮想壁面の位置を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第４の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第５の実施形態となる運転者知覚制御装置が運転者に知覚させる仮想壁面の動きを示す図である。
【図９】図８に示す仮装壁面の動きの応用例を説明するための図である。
【図１０】図８に示す仮装壁面の動きの応用例を説明するための図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態となる運転者知覚制御装置が運転者に知覚させる仮想壁面の動きを示す図である。
【図１２】図１１に示す仮装壁面による技術的効果を説明するための図である。
【図１３】本発明の第７の実施形態となる運転者知覚制御装置が運転者に知覚させる仮想壁面の動きを示す図である。
【図１４】本発明の第８の実施形態となる運転者知覚制御装置が運転者に知覚させる仮想壁面の動きを示す図である。
【図１５】車両がロールするのに応じて、運転者の頭部位置が揺動運動を行う様子を説明するための図である。
【図１６】平衡感覚の基準線が左旋回時と右旋回時で異なる様子を説明するための図である。
【図１７】本発明の第９の実施形態となる運転者知覚制御装置が運転者に知覚させる仮想壁面の動きを示す図である。
【図１８】本発明の第１０の実施形態となる運転者知覚制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第１１の実施形態となる運転者知覚制御装置が運転者に知覚させる定位音像の動きを示す図である。
【図２０】本発明の第１２の実施形態となる運転者知覚制御装置が運転者に知覚させる定位音像の動きを示す図である。
【図２１】本発明の第１３の実施形態となる運転者知覚制御装置が運転者に知覚させる定位音像の動きを示す図である。
【図２２】本発明の第１４の実施形態となる運転者知覚制御装置が運転者に知覚させる定位音像の動きを示す図である。
【図２３】本発明の第１５の実施形態となる運転者知覚制御装置が運転者に知覚させる定位音像の動きを示す図である。
【図２４】本発明の第５の実施形態となる運転者知覚制御装置の応用例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８８】
１：車両
２：音源
３：ＤＳＰ（Digital Signal Processor）
４：ＣＰＵ（Central Processing Unit）
５：スピーカ
６：運転者
Ｗ：仮想壁面
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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