(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、前記車両を運転中の操縦者に対して運転を支援する車両用運転支援装置において、
前記車両の進行方向を基準とする前記操縦者の頭部方向（θ）を検出する頭部位置検出手段と、
前記操縦者の両眼が真っ直ぐ前方を見ているときを基準とする視線方向（φ）を検出する視線検出手段と、
前記車両の進行方向を基準とする前記操縦者の真の視線方位（α）を前記頭部位置と前記視線からα＝θ＋φとして求める視線情報変換手段と、
前記真の視線方位（α）の視線分布を作成し、作成した視線分布と健全な運転にかかる視線分布とを比較して、作成した視線分布が適当であるかどうかを判定する視線情報解析手段と、を備え
適当でないと判定した場合に、警告を出力する
ことを特徴とする車両用運転支援装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記車両の進行方向を基準とする前記操縦者の頭部方向（θ）を検出する頭部位置検出手段は、前記操縦者の頭部に付けられたヨーレートセンサであり、
前記操縦者の両眼が真っ直ぐ前方を見ているときを基準とする視線方向（φ）を検出する視線検出手段は、前記ヨーレートセンサを支持する支持体部に一体的に取り付けられた視線計測カメラである
ことを特徴とする車両用運転支援装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記視線情報解析手段は、作成した視線分布と前記健全な運転にかかる視線分布の対応する各度数の差の平方和が所定値より大きい場合に、前記適当でないと判定する
ことを特徴とする車両用運転支援装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、
前記視線情報解析手段は、前記適当であるかどうかを判定する際、前記視線分布の比較に加えて、さらに、車両情報、環境情報、または操縦者情報の中、少なくとも１つの情報に応じて判定する
ことを特徴とする車両用運転支援装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の操縦者（ドライバ）の視線を検出し、操縦者に対して運転を支援する情報を与える車両用運転支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両を運転する際、操縦者は、たえず、自車の速度や自車の前後左右に注意し、道路状況、人や車の有無、それらの動き等、操縦に必要な情報を、迅速かつ確実につかむことが必要である。
【０００３】
操縦に必要な情報は、操縦者の眼や耳によって認知されるが、その認知のための補助装置として、バックミラーやサイドミラーがあり、また、最近では、いわゆるＨＵＤ（ｈｅａｄｕｐ  ｄｉｓｐｌａｙ）技術を用い、フロントウインドシールド上にスピード（自車速度）等を補助的にデジタル表示することも行われている。
【０００４】
車両の進行方向に存在する移動物体等に係る情報を、車両の操縦者に対して知らせる車両用運転支援装置として、特開平６−２３０１３２号公報に開示された技術がある。
【０００５】
この技術では、操縦者の眼を含む部分に赤外線照明ライトを照射し、赤外線カメラにより操縦者の眼球部を撮影する。その撮影画像から操縦者の視線方向を検出し、フロントウインドシールド上のその視線方向に対応するエリアに操縦者の観測エリアを設定する。一方、赤外線レーダヘッドを用いて車両周囲の障害物の位置方向を検出し、検出した障害物の位置方向と前記観測エリアの中心との間に警報マークを表示するようにしている。
【０００６】
前記公報には、警報マークが操縦者の視線近くに表示されることから障害物の出現を確実に知ることができ、かつ警報マークが観測エリアの中心からどちらの方向に表示されているかによって障害物の方向が示されるから、その障害物を容易に確認することができると記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、車両の操縦者（ドライバ）に対して、視線方向の偏り等を認識させることを可能とする車両用運転支援装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、この発明は、車両の操縦者の視線情報および車両情報、環境情報、操縦者の個別の情報等に基づき運転を支援する情報を与えることを可能とする車両用運転支援装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、車両に搭載され、前記車両を運転中の操縦者に対して運転を支援する車両用運転支援装置において、下記の特徴（１）〜（４）を備える。
（１）前記車両の進行方向を基準とする前記操縦者の頭部方向（θ）を検出する頭部位置検出手段と、前記操縦者の両眼が真っ直ぐ前方を見ているときを基準とする視線方向（φ）を検出する視線検出手段と、前記車両の進行方向を基準とする前記操縦者の真の視線方位（α）を前記頭部位置と前記視線からα＝θ＋φとして求める視線情報変換手段と、前記真の視線方位（α）の視線分布を作成し、作成した視線分布と健全な運転にかかる視線分布とを比較して、作成した視線分布が適当であるかどうかを判定する視線情報解析手段と、を備え適当でないと判定した場合に、警告を出力することを特徴とする。
（２）前記特徴（１）において、前記車両の進行方向を基準とする前記操縦者の頭部方向（θ）を検出する頭部位置検出手段は、前記操縦者の頭部に付けられたヨーレートセンサであり、前記操縦者の両眼が真っ直ぐ前方を見ているときを基準とする視線方向（φ）を検出する視線検出手段は、前記ヨーレートセンサを支持する支持体部に一体的に取り付けられた視線計測カメラであることを特徴とする。
（３）前記特徴（１）において、前記視線情報解析手段は、作成した視線分布と前記健全な運転にかかる視線分布の対応する各度数の差の平方和が所定値より大きい場合に、前記適当でないと判定することを特徴とする。
（４）前記特徴（１）において、前記視線情報解析手段は、前記適当であるかどうかを判定する際、前記視線分布の比較に加えて、さらに、車両情報、環境情報、または操縦者情報の中、少なくとも１つの情報に応じて判定することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、車両としての自動車に搭載されたこの実施の形態に係る車両用運転支援装置１０の構成を示している。
【００１５】
この車両用運転支援装置１０は、操縦者（ドライバ）の眼の視線方向を一定時間（例えば、０．１〜１．０秒）毎に検出する視線検出手段１２と、操縦者の頭部の向いている方向、すなわち頭部位置を前記一定時間毎に検出する頭部位置検出手段１４とを有し、これらの出力が視線情報変換手段１６に供給される。
【００１６】
視線情報変換手段１６は、供給された視線方向情報と頭部位置情報とに基づいて、操縦者の実際の視線方位、言い換えれば、真の視線方位を計算する。計算された真の視線方位データが視線情報記録手段１８に時系列的に記録される。
【００１７】
警告信号作成手段１９を構成する視線情報解析手段２０は、連続的に、過去５秒間分の視線方位データの度数分布を作成し、作成した度数分布と予め定めている基準の（標準の）度数分布と比較して所定の演算を行い、かつ一般情報読取手段２２の出力情報を参照して視線情報を解析し、解析結果を警告信号作成手段１９を構成する警告信号生成手段２４に供給する。
【００１８】
一般情報読取手段２２は、この実施の形態では、車両情報、周囲環境情報および操縦者情報等を読み取り収集するための手段である。この場合、車両情報は、例えば、車速センサおよびヨーレートセンサから得られる車両速度、角速度等の情報であり、周囲環境情報は、例えば、ステレオカメラあるいは赤外線レーダ等により得られる移動物体の映像が障害物と考えられる場合の障害物情報であり、さらには、ステレオカメラから得られる昼夜の区別情報、ワイパースイッチの作動により判定可能な天候（晴雨）の情報、ナビゲーション装置から得られる現在位置情報、高速道路等の道路属性情報等であり、操縦者情報は、例えば、操縦者の操縦経験年数、年令、性別、身体特性等の情報である。
【００１９】
警告信号生成手段２４は、解析結果に基づいて警告信号を生成し、一般情報読取手段２２を参照して警告信号を警告出力手段２６に出力する。
【００２０】
警告出力手段２６は、ブザー、スピーカまたはＬＥＤ（発光素子）等により構成され、警告信号に応じた警報音、音声メッセージ、フラッシュ（点滅表示）等の警告を出力する。
【００２１】
なお、視線情報解析手段２０等、車両用運転支援装置１０を構成する上記各手段には、制御、記憶、判断手段等として機能するマイクロコンピュータが必要に応じて搭載されている。
【００２２】
次に、上記図１例のさらに詳しい構成を説明するとともに、図２に示すフローチャートに基づき、動作について説明する。
【００２３】
まず、視線検出手段１２により操縦者の視線を検出して視線情報を視線情報変換手段１６に供給するとともに、頭部位置検出手段１４により操縦者の頭部位置（頭部の向いている方向）を検出して頭部位置情報を視線情報変換手段１６に供給する。これにより、視線情報変換手段１６は、視線、頭部位置情報を取得する（ステップＳ１）。
【００２４】
視線検出手段１２と頭部位置検出手段１４は、ＨＵＤ（ｈｅａｄｕｐ  ｄｉｓｐｌａｙ）を利用するものであれば、図３に示すように、操縦者３２の頭部（頭ともいう。）３３を含む部分を撮影するために車両２８のダッシュボード３０上に配置される視線計測カメラ３４を含んで構成される。この視線計測カメラ３４により、視線方向と頭部３３の向いている方向、すなわち、視線、頭部位置情報が検出され、視線情報変換手段１６に供給される。
【００２５】
なお、視線検出手段１２と頭部位置検出手段１４は、ＨＭＤ（ｈｅａｄｍｏｕｎｔ  ｄｉｓｐｌａｙ）を利用するものであれば、図４Ａ、図４Ｂに示すように、操縦者３２の頭部３３に対して着脱可能な透過型液晶表示装置４２と、この透過型液晶表示装置４２の支持体部４４に一体的に取り付けられた視線計測カメラ４６とヨーレートセンサからなる頭部位置方向センサ４８と、透過型液晶表示装置４２の前方に、これと一体的に配置されたハーフミラー５０とを含んで構成される。ヨーレートセンサは、角速度を検出するセンサである。
【００２６】
視線計測カメラ４６は、ハーフミラー５０で反射された眼３５の情報を計測して、視線方向（視点位置）を検出して視線情報変換手段１６に供給する。また、操縦者３２の頭頂部に配置されている頭部位置方向センサ４８の出力であるヨーレート（角速度）またはヨーレートの積分処理後のデータである頭部位置データも視線情報変換手段１６に供給される。
【００２７】
次に、視線情報変換手段１６は、視線情報と頭部位置情報とから、眼３５の実際の（真の）視線方位（視線方向、視線位置）を計算する（ステップＳ２）。すなわち、頭部位置情報、換言すれば、車両２８の進行方向（前方）を基準（０°）とする頭３３の向いている方向（角度をθ°とする。）に、両眼３５が真っ直ぐ前方を見ているときを基準（０°）とする視線方向、すなわち眼３５の向いている方向（角度をφ°とする。）を加算することで、車両２８の進行方向を基準（０°）とする視線方位（角度をα°とする。）を次の（１）式により計算することができる。
【００２８】
α＝θ＋φ                    …（１）
例えば、極端な例として、頭３３が正面を向いているときには、θ＝０°であり、その場合には、両眼３５の偏りに係る視線方向φが、真の視線方位α（α＝φ）として計算される。また、逆に頭３３が回転しているときに、その回転角度がθ°であって、両眼３５に偏りがない場合には、視線方向φがφ＝０°であるので、真の視線方位αはα＝θとして計算される。
【００２９】
もちろん、（１）式に示すような単純な加算ではなく、視線方向φや頭部位置方向θの関数として真の視線方位αを計算することもできる。この場合、関数は、例えば、予め多数の人の分を測定し、最小自乗法等を用いて関数近似して決定することができる。
【００３０】
次に、このようにして計算した真の視線方位αを、そのときの時間情報とともに、時系列で視線情報記録手段１８に記録する（ステップＳ３）。
【００３１】
次いで、視線情報解析手段２０は、過去の、例えば、５秒間で得られている視線方位αの記録データから、水平方位成分毎の視線方位αの度数分布（視線マップまたは視線配分表ともいう。）を作成する（ステップＳ４）。
【００３２】
図５Ａ〜図５Ｃに模式的に示す視線マップ（視線分布ともいう。）７１〜７３のように作成されたものとする。これら視線マップ７１〜７３の横軸ｒｉ、ｘｉは、視線方位αを±９０°の範囲で区分した水平方向成分を表し、縦軸Ｄｒｉ、Ｄｘｉは、５秒間で検出した視線方位αの度数、この場合、視線停留時間Ｔを表している。
【００３３】
例えば、車両２８が直進走行をしていると仮定した場合、図５Ａに示す視線マップ７１は、０°の方向、すなわち、車両２８の進行方向を中心に左右をバランスよく見ており、操縦者３２が健全な運転をしている視線マップと考えることができる。また、図５Ｂに示す視線マップ７２は、左側を中心に見ており、操縦者３２がいわゆる脇見運転をしている視線マップと考えることができる。さらに、図５Ｃに示す視線マップ７３は、視点が中央に固定されすぎており、この場合も操縦者３２の運転が健全でない視線マップと考えることができる。
【００３４】
そこで、次に、視線情報解析手段２０において、検出した５秒間分の視線マップＤｘｉと健全な運転にかかる視線マップ７１（Ｄｒｉ）との偏差平方和Ｓ｛（２）式による積和演算参照｝を計算する（ステップＳ５）。なお、（２）式中、ｉは、和の記号Σに係るものであり、ｉ＝−９０°〜＋９０°である。
【００３５】
Ｓ＝Σ（Ｄｘｉ−Ｄｒｉ）2                   …（２）
次に、この偏差平方和Ｓと所定の定数（閾値）ａとの大小を比較し（ステップＳ６）、Ｓ＞ａでない場合（Ｓ≦ａ）には、このときの視線分布Ｄｘｉは健全であるものとして、再び、ステップＳ１からステップＳ６までの処理を繰り返す。なお、２回目の処理からは５秒間待つ必要はなく、視線、頭部位置情報を取得するごとに、連続的に偏差平方和Ｓの計算がなされる。
【００３６】
ステップＳ６の判定が成立した場合（Ｓ＞ａ）には、視線マップＤｘｉに異常があるものと推定する。
【００３７】
このとき、一般情報読取手段２２から供給されている他の情報の内容を参照して、視線マップＤｘｉを異常とみなしてよいかどうかを判定する。
【００３８】
すなわち、車両速度が１０ｋｍ／ｈを超えている場合（ステップＳ７の判定が肯定的）、年齢が６０歳を超えている場合（ステップＳ８の判定が肯定的）、および周囲に障害物がある場合（ステップＳ９の判定が肯定的）には、推定は覆らず異常とみなされる。
【００３９】
このとき、警告信号生成手段２４により警告信号が作成され、作成された警告信号に基づき警告出力手段２６から警報ブザーおよび（または）ＬＥＤ表示により、あるいはスピーカにより「脇見運転等の可能性があります。」と操縦者３２に警告を与える（ステップＳ１０）。以下、ステップＳ１からステップＳ１０までの処理を繰り返す。
【００４０】
なお、上述の実施の形態において、ステップＳ６における基準閾値ａの値、また、ステップＳ７〜Ｓ９の各基準の値は、操縦者３２の運転習熟度あるいは道路の区分（高速道路であるかどうか）等に応じて変更することにより、より操縦者３２に適したものとすることができる可能性が得られる。異なる操縦者３２毎に変更するようにしてもよい。さらに、ステップＳ５の計算においては、偏差平方和ではなく、偏差の和を計算するようにしてもよい。
【００４１】
このように上述の実施の形態によれば、操縦者３２の運転中の視線配分が適当であるかどうかを瞬時に検知し、警報等による警告を直ちに与えることができるという効果が達成される。
【００４２】
これにより、操縦者３２の視線が好ましい分布とされるため、不測の事態の発生を回避することができるという可能性が得られる。
【００４３】
なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、車両の操縦者の視線方向の度数分布を求め、この度数分布に基づき警告信号を作成するようにしているので、車両の操縦者に対して運転を支援することができるという効果が達成される。
【００４５】
例えば、視線情報の度数分布の偏り等を警告することで、操縦者に視線の偏りを確実に認識させることができるという効果が達成される。
【００４６】
また、この発明によれば、度数分布に基づいて警告信号を作成する際、前記度数分布と、さらに、車両情報、環境情報、または操縦者情報の中、少なくとも１つの情報に応じて警告信号を発生するようにしているので、結果として、車両の操縦者の視線情報および車両情報、環境情報、操縦者の個別の情報等に基づき運転を支援することができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１例の動作説明に供されるフローチャートである。
【図３】視線計測カメラの配置例の説明に供される平面視的線図である。
【図４】視線計測カメラおよび頭部位置方向センサの配置構成等の説明に供される線図であって、図４Ａはその正面図、図４Ｂ図はその側面図である。
【図５】操縦者の視線方向の度数分布を示す線図であって、それぞれ、図５Ａは視線分布が健全と思われる度数分布、図５Ｂは視線分布が横に偏っている度数分布、図５Ｃは視線分布が中央に固定されている度数分布を示す線図である。
【符号の説明】
１０…車両用運転支援装置              １２…視線検出手段
１４…頭部位置検出手段                １６…視線情報変換手段
１８…視線情報記録手段                ２０…視線情報解析手段
２２…一般情報読取手段                ２４…警告信号生成手段
２６…警告出力手段                    ２８…車両
３２…操縦者（ドライバ）              ３３…頭部（頭）
３５…眼                              ４２…透過型液晶表示装置
４６…視線計測カメラ                  ４８…頭部位置方向センサ
５０…ハーフミラー                    ７１〜７３…視線マップ
【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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