進路制御を支援する方法およびシステム
本発明は、特に路上または路外環境における自動車または船または飛行機の進路制御を支援する方法およびシステムに関する。進路制御支援は特に、（ａ）自動車の実際の未来進路を、自動車動作データに基づいて推定するとともに、光学的および／または音響的および／または触覚的に前記推定される実際の未来進路を運転者に示す段階と、（ｂ）前記自動車の実際の現在進路を検出し、かつ前記検出される実際の現在進路の、所望の現在進路からの現在の偏差を推定するとともに、光学的および／または音響的および／または触覚的に前記推定される現在の偏差を前記運転者に示す段階との少なくとも一方の段階とによりなされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に路上または路外環境における自動車または船または飛行機の進路制御を支援する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車を安全に運転するためには、運転者は、主として道路を見渡して、往来を観察するとともに、事故を回避しなければならないことは周知である。しかしながら、特に現在の自動車の運転者は、しばしば道路から目を逸らせて自動車の車内に目を向けることを求められる。たとえば、運転者は、自動車を運転することと往来を監視することとに加えて、速度計、ラジオまたはナビゲーション表示を頻繁に直接凝視（直視）することを必要とし、そこに表示される情報を読み、かつ理解するとともに、これらおよびその他の装置を操作することができなければならない。
【０００３】
道路から、たとえば自動車の車内に少しでも目を逸らせることは、路上環境の変化を察知する運転者の能力が低下するため、潜在的に危険な運転状況を引き起こす。路外に目を向けることは、車線維持能力の変動性の増大、車線はみ出し、空走時間の増加および事象の見逃し等の望ましくない安全上の結果を招く。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５２８９１８５号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１０６５６４２号明細書
【特許文献３】米国特許第５８０２４７９号明細書
【特許文献４】米国特許第５８４４４８６号明細書
【特許文献５】米国特許第６４６６８６３号明細書
【特許文献６】米国特許第６５４２１１１号明細書
【特許文献７】米国特許第６６７５０９４号明細書
【特許文献８】米国特許第６６６５６０３号明細書
【特許文献９】米国特許第６７９２３４５号明細書
【非特許文献１】www.lasershow.se
【非特許文献２】http://www.tunnel-in-the-sky.tudelft.nl./pred.html
【非特許文献３】www.seeingmachines.comのシーイング・マシーンズ・フェイスラブ（Seeing Machines FaceLAB）
【発明の開示】
【０００５】
本発明の一般的な目的は、前記の危険性をさらに低下させることができ、かつ特に自動車の運転の安全性をさらに高めることができる方法およびシステムを提供することにある。
【０００６】
特に、本発明の目的は、特に路上または路外環境において自動車の進路制御を支援する方法およびシステムを提供することにある。
【０００７】
これらの目的は、請求項１に記載の方法と請求項１３に記載のシステムとによって達成される。
【０００８】
この解決策の大きな利点は、この方法は、道路の代わりに、たとえばナビゲーションシステムにより経路が予め定められる場合に、路外用途にも用いられうるところにある。
【０００９】
これらの解決策は、自動車の運転の安全性は、請求項１に記載の少なくとも１つの段階を有する進路制御支援方法が実施されると実質的に高まるという驚くべき発見に基づく。
【００１０】
従属請求項には、本発明の有利な実施形態が開示されている。
【００１１】
本発明のさらに他の詳細、特徴および利点は、図面を参照して、以下の本発明の好適かつ例証的な実施形態の説明において開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に、自動車を運転している運転者Ｄを有する自動車の車室Ｃ内の側面図が示されるとともに、本発明にしたがった、進路制御を支援するシステムの第１の実施形態が示されている。
【００１３】
このシステムの主要な構成要素は、たとえばレーザー投射器の形態をとる表示装置２０に接続される制御装置１０と、運転者Ｄの頭部および／または眼の位置を検出する目視行動センサ３０とである。
【００１４】
前記制御装置１０は、前記目視行動センサ３０から頭部および／または眼の位置データを受けるとともに、自動車の速度および／またはヨーレートおよび／またはホイール角等を検出する少なくとも１個のセンサ（図示せず）により生成される自動車動作データを受けるために設けられる。特に前記制御装置１０の主要な構成要素を、図４および１０を参照して説明する。
【００１５】
前記制御装置は、これらのデータを処理するとともに、表示装置２０を制御して、自動車の推定される実際の未来進路および／または検出される実際の現在進路に基づく所望の現在進路からの自動車の推定される現在の偏差を運転者Ｄに対して表示するために設けられる。前記レーザー投射器２０は、こうした画像を、たとえば自動車のフロントガラスのある一定の位置に投射するように配設かつ設置される。
【００１６】
「表示装置」という用語は、本開示においては、運転者に対する視覚情報表示のあらゆる源を指すために用いられる。表示装置の例には、ＧＰＳに基づくナビゲーションおよび地図情報を表示するために用いられる従来のコンピュータ表示装置、たとえば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）または同様のもの、またはその他の電子装置、インストルメントパネル内の表示装置、ヘッドアップディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびその他の投射表示装置が含まれる。ヘルメット取付け、バイザ取付け、眼鏡取付け表示装置も用いられうる。
【００１７】
投射表示装置の一例は、カラー画像刺激を生じしめることができる、市販のダイオードレーザー（たとえば、非特許文献１を参照されたい）である。画像刺激は、像の印象が生じしめられるほど迅速に動き回る単一のレーザービームによって構成される。このビームは、モータ軸上において小型の鏡を有する２個の小型電磁モータ（ｘおよびｙ軸）によって制御される。赤色および／または青色および／または緑色レーザーを含めて、多数の異なるレーザーを用いることが有利である。しかしながら、多くの用途においては、講堂での発表のためのポインティング装置として一般に用いられるレーザー等の単純な低価格レーザーを使用すれば十分であり、自動車用等級のレーザーも用いられうる。
【００１８】
最後に、本システムは、たとえばダッシュボードに取り付けられるカメラである視標追跡用目視行動センサ３０、または頭部に取り付けられて運転者Ｄの凝視方向または凝視位置を検出するとともに、制御装置１０に接続されるまた他のセンサを含む。
【００１９】
図２にも、自動車を運転している運転者Ｄを有する自動車の車室Ｃ内の側面図が示されている。図２には、レーザー投射器の代わりに、図１２および１３を参照して以下により詳細に説明される２個の発光ダイオードアレー２１ａ、２１ｂが設けられる、本発明にしたがった進路制御支援システムの第２の実施形態が示されている。
【００２０】
図３には、これもまた目視行動センサ３１と制御装置１１とからなる頭部取付けバイザ２３により像が運転者Ｄに対して表示される、本発明の進路制御支援の第３の実施形態が示されている。
【００２１】
図４には、本発明にしたがって自動車の未来進路を表示する第１の構成の構成要素のブロック図が示されている。第１の構成要素４０は、運転者の頭部および／または眼の位置のデータを検出するために設けられる。第２の構成要素４１は、たとえば自動車のヨーレートおよび／またはホイール角および／または速度のような自動車データを検出するために設けられる。第３の構成要素４２は、前記検出された自動車データに基づいて進路予測を計算するために設けられる。運転者の頭部の位置および／または眼の位置のデータと前記計算された進路予測とに基づいて、第４の構成要素４３は、表示パラメータを計算して、図６乃至１０の１つにおいて開示されるところのディスプレイ表示４４を達成し、かつ得るために設けられる。
【００２２】
図５Ａ、Ｂに、実際の未来進路との比較における所望の未来進路の略図が示されている。これらの図において、矢印１は、所望の未来進路を示し、矢印２は、実際の未来進路を示す。Ｅｆは、予見距離Ｔにおける所望の進路と未来進路との間の誤差である。Ｅｐは、現行の進路位置と所望の進路位置との間における誤差である。実線は、進路の境界を示す。
【００２３】
図５Ａに、実際の未来進路２が、適正な現行（現在）進路位置および遠方進路点における不適正な未来進路軌道とともに示されている。図５Ｂには、実際の未来進路２が、不適正な現行（現在）進路位置および遠方進路点における同様に不適正な未来進路軌道とともに示されている。
【００２４】
未来進路軌道の制御には、自動車がどこに向かっているか（図５Ａの矢印２）と該自動車はどこに向かうべきか（矢印１）とを比較する段階が含まれる。未来進路軌道を制御するために、運転者は、予見距離Ｔにおける自動車の実際の未来進路（矢印２）と所望の未来進路（矢印１）との相違（Ｅｆ）に基づいてステアリングの補正を行なう。運転者は、未来進路上において真水平面から約４度下かつ約１秒先の予見距離にある、遠方進路点と呼ばれる点を凝視することによって未来進路誤差Ｅｆを評価する。運転者に課せられる要求が増大するほど、凝視は、ますますこの未来進路領域に集中するようになる。未来進路への視線の集中は、交通環境負荷、二次タスク負荷、疲労および障害等の運転者の状態要素とともに強まる。運転者は、認識および計画タスクより自身の進路制御タスクの視覚的指標を優先させる。
【００２５】
未来進路誤差の検出には遠方進路点が重要性であり、かつ運転が過酷になると運転者は遠方進路点をより一層優先させるようになるとすれば、未来進路誤差の検出において運転者を補助するシステムが有利であることになる。未来進路誤差をより容易に認識することができれば、ステアリングの補正がより良好になり、かつ進路制御が向上するとともに、運転者は、非常に過酷な状況において、目に見えるその他の事物および場所により自由に目を配ることができるため、認識および計画タスクをより優先させることができる。
【００２６】
図６Ａ、Ｂに、頭部取付け表示装置に組み込まれる未来進路軌道表示の一例が示されている。図６Ａには、頭部取付け表示装置の眼鏡に組み込まれる表示が示されており、図６Ｂには、運転者が同じ情報を見たときの光景が示されている。運転者の凝視点Ｇは、十字形により示され、自動車の照準は、円形により示されている。
【００２７】
図７に、運転者がフロントガラスを介して道路を見ているときに見える未来進路軌道表示の第１の実施形態が示されている。表示された線Ｌは、道路の境界線であり、マーキングＭが運転者に対して表示される。
【００２８】
図７Ａに、直線路上を走行しているときの進路維持状況が示されており、図７Ｂに、左折に入ろうとしているときの進路維持状況が示されている。図７Ｃには、直線路に沿って走行しているときの進路逸脱状況が示されており、図７Ｄには、左折に入ろうとしているときの進路逸脱状況が示されている。
【００２９】
図８および９に、それぞれ未来進路軌道表示の第２および第３の実施形態が示されており、この場合も運転者に対して表示される道路の境界線ＬとマーキングＭとが示されている。これらの図には、それぞれ図７の場合と同じ直線路上および左折における進路維持および進路逸脱状況が示されているが、これらの図は、運転者に対して表示される異なる種類のマーキングＭが用いられうることを明確にするためのものである。
【００３０】
この図４乃至９を参照して説明された第１の構成は、以下のように、未来進路制御を支援するため、特にフィードバックを提供して未来進路軌道評価を支援するために用いられる：
【００３１】
自動車、飛行機（特許文献１）、船、ロボット等の移動体の未来進路を示す表示が存在することは知られている（特許文献２、エンズレイら（Endsley et al.）１９９９年を参照されたい）。これらの表示は、多種多様にクイックニング表示、予測表示および予見表示と呼ばれている（ライアン（Lion）１９９３年；マサンら（Mathan et al.）１９９６年；非特許文献２を参照されたい）。表示のクイックニングとは、移動体の現行の状態を外挿するインジケータを追加することを意味する。クイックニング表示の最も注目すべき用途は、飛行計画を維持するためにはどこに向かって進むべきかを操縦者に教える、多くの近代的な民間航空会社のフライトディレクターである。しかしながら、現行の未来進路表示は、こうした表示を眼または頭部位置と関連づけないか、または遠方進路点における未来進路を表示するだけである。
【００３２】
未来進路軌道の制御を支援するために、本発明にしたがった前記システムは、運転者に対して、自動車の実際の未来進路に関する予測情報を提供して、運転者が、自動車がどこに向かって進んでいるかと該運転者が実際に行きたい場所との間における相違を直接見ることができるようにし、すなわち誤差項をより明確にする。
【００３３】
図６乃至９に、実際の未来進路が運転者に対してどのように表示されうるかの例が示されている。これらの表示には、理想的には、前記システムが、１）頭部位置および／または眼の位置（たとえば特許文献３、特許文献４または非特許文献３による）と、２）進路予測推定（たとえば特許文献５、特許文献６または特許文献７に記載のように計算される）と、３）情報を表示する手段の情報を得ることが必要になる。図４および１０を参照されたい。図１乃至３に示された構成等のさまざまな構成が用いられうる。
【００３４】
図４の第４の構成要素４３は、図６乃至９に示されたような未来進路表示を表示するために必要とされる表示パラメータの計算を表す。自動車の実際の未来進路は、進路予測アルゴリズム（第３の構成要素４２）を用いて計算され、図６乃至９に示されるような未来進路表示が表示される。頭部および／または眼の位置データと表示面の位置とを知ることにより、表示される情報が、図６乃至９に示されるように、外部環境に対して適正に配置される幾何学的計算を行なうことが可能になる。情報の表示は、たとえば自動車センサから速度情報が得られる場合は、未来進路点の距離（図５における距離Ｔ）において設定されうる。
【００３５】
次に、現在進路制御を支援するために用いられる第２の構成を、図１０乃至１８と、図１９のさらに他の開発実施形態とにおいて説明する。
【００３６】
図１０に、本発明にしたがって自動車の現在進路を表示するシステムの第２の構成の構成要素のブロック図が示されている。第１の構成要素５０は、この場合も、運転者の頭部の位置データおよび／または眼の位置データを検出するために設けられる。第２の構成要素５１は、車線追跡データを検出する車線追跡装置であり、第３の構成要素５２は、自動車の速度を検出するために設けられる。これらの３個の構成要素５０、５１、５２の出力信号に基づいて、幾何学的計算が第４の構成要素５３によって実行されて、図１１乃至１７に示されるようなディスプレイ表示５４が達成され、かつ得られる。
【００３７】
図１１に、作動および／または作動解除されて、車線維持表示が達成されるようになる１列の発光素子６０の形態をとる表示の第１の実施形態が示されている。
【００３８】
図１１Ａによれば、自動車は車線の中央に位置している。図１１Ｂによれば、自動車は、車線から右方向に逸脱しようとしている。灰色の縞模様のＬＥＤ６１（たとえば緑色ＬＥＤ）は、目標状態を示し、黒いＬＥＤ６２（たとえば赤色ＬＥＤ）は、前記目標状態からの誤差の量を表す。目標状態ＬＥＤ６１は、図１１Ａにおいて車線マーキングＬと一致して並んでおり、誤差ＬＥＤ６２の列の最後のＬＥＤも、図１１Ｂにおいて車線マーキングＬと一致している。
【００３９】
図１２および１３に、自動車のダッシュボードに設置される１対のＬＥＤ素子マトリックス２１ａ、２１ｂ（図２参照）の形態をとる表示の第２の実施形態が示されている。
【００４０】
前記マトリックス対Ａは、自動車が車線の中央に位置しているときにどのような表示が示されるかを示す。対ＢおよびＣは、自動車が車線から左方向に逸脱していくときに黒いＬＥＤ（たとえば赤色ＬＥＤ）の個数が増えていく段階を示す。灰色のマーキング（たとえば緑色ＬＥＤ）は、目標状態を表す。
【００４１】
図１３において、マトリックス対Ａは、この場合も、自動車が車線の中央に位置しているときにどのような表示が示されるかを示す。対ＢおよびＣは、自動車が車線から右方向に逸脱していくときに黒いＬＥＤ（たとえば赤色ＬＥＤ）の個数が増えていく段階を示す。灰色のマーキング（たとえば緑色ＬＥＤ）は、目標状態を表す。
【００４２】
図１４に、立体マーキングを用いて車線維持情報を投影する表示の第３の実施形態が示されている。図１４Ａには、自動車が車線の中央に位置しているときに表示されるマーキングが示されている。自動車が車線から右方向に逸脱し始めると、図１４Ｂにおいて、前記マーキングは、右側においてより大きくなるとともに、左側において消滅する。自動車は、図１４Ｃにおいて、車線から左側に逸脱しようとしている。表示は、情報をフロントガラス上と内装面上とに投射することにより、路上の車線マーキングＬと一致するように拡大されていることが注目される。これに代わる方法として、これらの同じマーキングは、頭部取付け表示装置上において表示されうる。また他の代案は、自動車が車線から逸脱し始めたときにのみ前記マーキングを表示することであり、その場合は、図１４Ａにおいては、いかなるマーキングもないことになる。
【００４３】
図１５に、音響を伴うとともに、目標状態を有する車線維持情報を投影する表示の第４の実施形態が示されている。図１５Ａに、自動車が車線の中央に位置しているときに表示される目標状態マーキングＧＭが示されている。自動車が車線から右方向に逸脱し始める（図１５Ｂ）と、目標状態マーキングＧＭは、そのままで、追加の誤差マーキングＥＭが右側においてより大きくなる。さらにまた、目標マーキングＧＭは、左側において消滅する。自動車は、図１５Ｃにおいて、車線から左側に逸脱しようとしている。自動車が車線からはみ出そうとすると、さらにまた、強さを増していく音響が、前記マーキングとともに生じる。本実施形態においては、車線マーキングＬは、フロントガラス上に投射されない。これに代わる方法として、これらの同じマーキングは、頭部取付け表示装置上において表示されうる。
【００４４】
図１６に、移動するマーキングを有する車線維持情報を投影する表示の第５の実施形態が示されている。図１６Ａに、自動車が車線の中央に位置しているときに表示されるマーキングＭが示されている。このマーキングＭは、破線状をなすとともに、図１６Ａ、ＢおよびＣにおいて、これらの破線が運転者の方へと移動しながら表示される。この移動は、周辺視の感応性と意味の理解力を高めうる。自動車が車線から右方向に逸脱し始める（図１６Ｂ）と、マーキングＭは、右側においてより大きくなるとともに、左側において消滅する。自動車は、図１６Ｃにおいて、車線から左側に逸脱しようとしている。前記表示が、フロントガラス上と内装面上とに多少拡大されていることが注目される。これに代わる方法として、これらの同じマーキングＭは、頭部取付け表示装置上において表示されうる。
【００４５】
図１７に、移動するマーキングと目標状態とを有する車線維持情報を投影する表示の第６の実施形態が示されている。図１７Ａに、自動車が車線の中央に位置しているときに表示される目標状態マーキングＧＭが示されている。このマーキングは、破線状をなすとともに、図１７Ａ、ＢおよびＣにおいて、これらの破線が運転者の方へと移動しながら表示される。この移動は、周辺視の感応性と意味の理解力とを高めうる。自動車が車線から右方向に逸脱し始める（図１７Ｂ）と、目標状態マーキングＧＭは、そのままで、追加の誤差マーキングＥＭが右側においてより大きくなる。さらにまた、目標マーキングＧＭは、左側において消滅する。自動車は、図１７Ｃにおいて、車線から左側に逸脱しようとしている。前記表示が、フロントガラス上および内装面上にある程度拡張されていることが注目される。これに代わる方法として、これらの同じマーキングは、頭部取付け表示装置上において表示されうる。
【００４６】
図１８に、眼鏡取付け表示の一例が示されている。図１８Ａには、眼鏡上においてどのような表示がなされるかと凝視点Ｇの表示とが示されている。図１８Ｂには、運転者が眼鏡を介して見る光景が示されており、マーキングＭ；ＧＭは、前記光景の上に重ね合わされている。
【００４７】
図１９Ａに、直線路環境における合成的な光信号の流れが示されている。自然のオプティックフローは、自然のフローと実質的に同じ速度、曲率および展開で移動する光学的移動ドットを投射することによって、自動車内へと継続する。
【００４８】
図１９Ｂに、カーブ環境における合成的な光信号の流れが示されている。自然のオプティックフローは、自然のフローと実質的に同じ速度、曲率および展開で移動する光学的移動ドットを投射することによって、自動車内へと継続する。
【００４９】
図１０乃至１８を参照し、かつ図１９に関してさらに他の開発実施形態において説明されたこの第２の構成は、以下のように、現在の進路制御を支援するために用いられる：
【００５０】
一般に、現在の進路位置の制御は、主として周辺視覚によって達成される。周辺視覚は、凝視点（中心視）からの視角が約１０度を超える視界部分である。周辺視覚は、移動、空間的配向、照明変化に特に敏感であり、かつ低照明において敏感になる。運転時において、運転者が自身の自動車の側方または自動車の近傍の車線標識を直視することは、まれである。むしろ、車線内における自動車の位置に関する情報は、周辺視覚を用いて取得される。現在の進路位置を制御する上で、運転者は、進路上における現在位置を進路上における所望の現在位置と比較するとともに、自動車を操縦して、誤差を補正する。運転者は、ほとんどの場合、現在位置を車線標識と比較しているが、自動車の近傍の物体に対して位置を調整することもできる。
【００５１】
現在の進路位置を特定する情報へのアクセスは、我々の視覚系では必ずしも全面的にアクセス可能というわけではない。たとえば、運転者がラジオ等の情報システムを操作しているときは、周辺情報は、自動車の内装品によって妨害される。現在の進路誤差がより容易に認識可能になりうると、ステアリング補正が向上し、意図しない車線逸脱が潜在的に排除されうる。
【００５２】
車線逸脱および脱輪事故は、事故の大きな部分を占めている。車線維持が困難になることは、多くの場合、車載装置（たとえばラジオ）の使用によって引き起こされる注意散漫の結果である。
【００５３】
図１０乃至１９に示されるような車線維持情報の表示は、運転者が車線逸脱の結果を知覚する上で助けになる。前記車線維持情報の表示は、運転者が、表示または表示付近に目を向けていないときに、道路から眼を逸らさなくても、周辺視覚だけで情報を認識することができる程度に十分に単純である。情報は、情報の表示の方へと視線を移動させるとともに、然る後に前記情報を直視する必要がないような方法で表示される。前記情報は、周辺視覚を用いて情報を取得することができる程度に単純に、かつ大きく表示されなければならない。
【００５４】
車線維持情報の表示には、図１０および図１乃至３のように、車線追跡装置５１と、頭部／視線位置センサ５０と、情報表示手段５４とを組み合わせたものが用いられる。車線追跡装置は、市販の製品である（特許文献８または特許文献９を参照されたい）。頭部位置および／または眼の位置に関する情報を提供する装置（たとえば特許文献３、特許文献４または非特許文献３）は、周知のシステムである。傾斜に関する情報は、該情報をグローバルポジショニングシステムと傾斜情報を含むデジタル地図とを用いるナビゲーションシステムから取得することによって追加されうる。
【００５５】
情報を表示する表示装置の一例は、この場合も、レーザー投射表示装置である（図１参照）。情報を表示する装置のその他の例は、従来のコンピュータ表示装置、たとえば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）または同様のもの、ヘッドアップディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ヘルメット取付け表示装置、バイザ取付け表示装置および眼鏡取付け表示装置である。
【００５６】
情報は、数多くの態様で作用して、たとえば図１１乃至１８に示されたように車線維持を支援するように設計されうる。図１１、１２および１３に、車線逸脱が、表示されるＬＥＤの個数の増加によってどのように表されるかが示されている。表示されるＬＥＤの量および配置は、車線追跡装置によって記録される車線逸脱の量に対応する。白色または緑色（図１１乃至１３においては灰色）のいずれかによって表示される目標状態マーキングは、頭部位置および／または眼の位置の知識と車線内における自動車の位置の知識と車幅とから計算される。
【００５７】
頭部および／または眼の位置の知識と、情報がその上に表示される面の形状の知識とにより、システムは、図１１乃至１８に示されるように、目標状態マーキングを連続する車線または道路標識と合致させて配置することが可能になる。いかなる頭部および／または眼の位置データの知識もなければ、着席位置、高さおよび頭部の移動の変動のため、こうした車線合致は不可能となる。車線維持情報は、図１１の場合のように両側に、または図１２乃至１８の場合のように車線を逸脱する危険がある片側のみに表示されうる。
【００５８】
目標状態マーキングは、図１１乃至１３、１５、１７および１８に示された実施形態において表示される。しかし、前記マーキングが表示されずに誤差のみが表示されてもよい。これに代わる方法として、前記システムは、自動車が車線を逸脱しそうになったときのみ、または運転者が車内に目を向けているときのみ、または運転者が二次タスクを行なっているときのみ、または異なる運転状況（たとえば高速道路のみ）においてのみ車線維持誤差表示をスイッチオンしうる。運転者は、自身が希望するときにシステムをスイッチオフおよびスイッチオンすることができる。
【００５９】
一般に、車線維持情報の表示では、照明の強さ、照明の密度、パターンの種類、音響、振動および動き等の数多くの知覚特性の値を増加させることができる。たとえば、目標状態からの逸脱が大きくなるにつれて、図１２および１３の実施形態に示されるＬＥＤの個数または図１４乃至１８の実施形態に示されるマーキングの大きさと、その強さおよび／または色および／または音響のいずれもが増しうる。視覚情報の表示は、図１５の実施形態に示されたように、音響と一緒に用いられうる。図１４乃至１７の実施形態に、情報提供の異なる形態が示されている。図１６乃至１８の実施形態には、マーキングに追加される移動標識が示されている。
【００６０】
現行の進路位置の検出を支援するまた別の方法は、自動車の車内へと至る合成オプティックフローを追加することである。環境を介した運動によって創出される自然のオプティックフローは、自然のフローと実質的に同じ速度、曲率および展開で移動する光学的移動ドットを投射することによって、自動車内へと継続する。たとえば、レーザー投射器を用いて、自動車内において運転者に対して継続的なフローの光学的ドットを表示することもできる。
【００６１】
内装上に投射される合成オプティックフローは、付加的な空間的配向情報として作用するとともに、現行の進路位置誤差（図５ＢにおけるＥｐ）または横方向の変位に対する感応性を高める。このように自動車内においてオプティックフロー情報へのアクセスが増えることは、特に、運転者の眼が道路から逸れているときに有用である。たとえば、運転者が変速装置に目を向けているときは、車外環境は、運転者の網膜上にほとんど映らない。この付加的な合成の空間的配向情報を得ることにより、運転者は、オプティックフローにおいて横方向の変位を容易に察知することができる。このため、運転者は、道路から目を逸らせて車内タスクを行なう場合に通常的に起こるような車線内でのふらつきを起こすことなしに、より安定な進路を維持することが可能になる。
【００６２】
これを達成しうる方法の一例は、図１に関連して説明されたレーザー投射器を使用することである。無作為に選択されるドットは、継続車外オプティックアレイをまねた態様で運転者Ｄの方へと移動する。現行のオプティックフローは、進路予測（前記のような）に用いられる情報等の自動車情報から推定されうるか、または前方監視カメラからのビデオ画像を用いて画像処理ソフトウェアにより推定されうる。合成オプティックフローの表示は、さらにまた、図７乃至１８の実施形態に示された表示情報と組み合わせて用いられうる。
【００６３】
また別の実施形態において、レーザー投射器（またはその他の表示装置）を用いて、車線維持是正処置を誘発する刺激を与えることもできる。これは、合成オプティックフローを誇張して、実際の曲率を上回る曲率をシミュレートすることによって行なわれる。たとえば、図１９Ｂの湾曲した合成フローの線に、より大きい曲率を与えると、運転者は、自動車が実際より急な左折をしようとしているという印象を受ける。このより急な左折をしようとしているという印象は、補償的なステアリング反応を引き起こして、以って運転者は少し右に方向転換する。合成オプティックフローの誇張は、直線路環境においても等しく良好に作用する。誇張された合成フローを用いるシステムは、運転者のステアリングパターンの変化を誘発し、運転者は、それに気付くことなしに車線逸脱を補償する。このため、不注意または注意散漫な運転者が、より良好な車線維持性を達成することが可能になる。構成要素は、図１０において概説されたものと同じである。合成フローの誇張は、自動車が車線から外れるにつれて漸増的に増大せしめられうる。
【００６４】
目標状態が、たとえばＧＰＳのようなナビゲーションシステムにより判断される場合は、本発明は路外用途にも用いられうる。この場合は、図１０に示される車線追跡要素５１は、ナビゲーションシステムにより判断される進路からの逸脱を評価する事前プログラム式評価装置に置き換えられる。
【００６５】
要約すれば、自動車の進路制御は、運転者の未来進路誤差と現在進路誤差との評価から得られる情報によって導かれるステアリング補正の組合せである。本発明は、運転者に情報を提供して、好ましくは運転者により選択されうる組合せ状態または別個の状態でこれらのタスクのいずれをも向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明にしたがったシステムの第１の実施形態の略図である。
【図２】本発明にしたがったシステムの第２の実施形態の略図である。
【図３】本発明にしたがったシステムの第３の実施形態の略図である。
【図４】本発明にしたがった、自動車の未来進路を表示する第１の構成のシステムの構成要素のブロック図である。
【図５】実際の未来進路との比較における所望の未来進路の略図である。
【図６】頭部取付け表示装置に組み込まれる未来進路軌跡表示の例証図である。
【図７】未来進路軌跡表示の第１の実施形態の図である。
【図８】未来進路軌跡表示の第２の実施形態の図である。
【図９】未来進路軌跡表示の第３の実施形態の図である。
【図１０】本発明にしたがった、自動車の現在進路を表示する第２の構成のシステムの構成要素のブロック図である。
【図１１】自動車の現在進路を制御するための表示の第１の実施形態の図である。
【図１２】自動車の現在進路を制御するための表示の第２の実施形態の図である。
【図１３】自動車の現在進路を制御するための表示の第２の実施形態の図である。
【図１４】自動車の現在進路を制御するための表示の第３の実施形態の図である。
【図１５】自動車の現在進路を制御するための表示の第４の実施形態の図である。
【図１６】自動車の現在進路を制御するための表示の第５の実施形態の図である。
【図１７】自動車の現在進路を制御するための表示の第６の実施形態の図である。
【図１８】自動車の現在進路を制御するための眼鏡取付け表示装置の例証図である。
【図１９】自動車の現在進路を制御するための光信号の流れを示す略図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に路上または路外環境における自動車または船または飛行機の進路制御を支援する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車を安全に運転するためには、運転者は、主として道路を見渡して、往来を観察するとともに、事故を回避しなければならないことは周知である。しかしながら、特に現在の自動車の運転者は、しばしば道路から目を逸らせて自動車の車内に目を向けることを求められる。たとえば、運転者は、自動車を運転することと往来を監視することとに加えて、速度計、ラジオまたはナビゲーション表示を頻繁に直接凝視（直視）することを必要とし、そこに表示される情報を読み、かつ理解するとともに、これらおよびその他の装置を操作することができなければならない。
【０００３】
道路から、たとえば自動車の車内に少しでも目を逸らせることは、路上環境の変化を察知する運転者の能力が低下するため、潜在的に危険な運転状況を引き起こす。路外に目を向けることは、車線維持能力の変動性の増大、車線はみ出し、空走時間の増加および事象の見逃し等の望ましくない安全上の結果を招く。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５２８９１８５号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１０６５６４２号明細書
【特許文献３】米国特許第５８０２４７９号明細書
【特許文献４】米国特許第５８４４４８６号明細書
【特許文献５】米国特許第６４６６８６３号明細書
【特許文献６】米国特許第６５４２１１１号明細書
【特許文献７】米国特許第６６７５０９４号明細書
【特許文献８】米国特許第６６６５６０３号明細書
【特許文献９】米国特許第６７９２３４５号明細書
【非特許文献１】www.lasershow.se
【非特許文献２】http://www.tunnel-in-the-sky.tudelft.nl./pred.html
【非特許文献３】www.seeingmachines.comのシーイング・マシーンズ・フェイスラブ（Seeing Machines FaceLAB）
【発明の開示】
【０００５】
本発明の一般的な目的は、前記の危険性をさらに低下させることができ、かつ特に自動車の運転の安全性をさらに高めることができる方法およびシステムを提供することにある。
【０００６】
特に、本発明の目的は、特に路上または路外環境において自動車の進路制御を支援する方法およびシステムを提供することにある。
【０００７】
これらの目的は、請求項１に記載の方法と請求項１３に記載のシステムとによって達成される。
【０００８】
この解決策の大きな利点は、この方法は、道路の代わりに、たとえばナビゲーションシステムにより経路が予め定められる場合に、路外用途にも用いられうるところにある。
【０００９】
これらの解決策は、自動車の運転の安全性は、請求項１に記載の少なくとも１つの段階を有する進路制御支援方法が実施されると実質的に高まるという驚くべき発見に基づく。
【００１０】
従属請求項には、本発明の有利な実施形態が開示されている。
【００１１】
本発明のさらに他の詳細、特徴および利点は、図面を参照して、以下の本発明の好適かつ例証的な実施形態の説明において開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に、自動車を運転している運転者Ｄを有する自動車の車室Ｃ内の側面図が示されるとともに、本発明にしたがった、進路制御を支援するシステムの第１の実施形態が示されている。
【００１３】
このシステムの主要な構成要素は、たとえばレーザー投射器の形態をとる表示装置２０に接続される制御装置１０と、運転者Ｄの頭部および／または眼の位置を検出する目視行動センサ３０とである。
【００１４】
前記制御装置１０は、前記目視行動センサ３０から頭部および／または眼の位置データを受けるとともに、自動車の速度および／またはヨーレートおよび／またはホイール角等を検出する少なくとも１個のセンサ（図示せず）により生成される自動車動作データを受けるために設けられる。特に前記制御装置１０の主要な構成要素を、図４および１０を参照して説明する。
【００１５】
前記制御装置は、これらのデータを処理するとともに、表示装置２０を制御して、自動車の推定される実際の未来進路および／または検出される実際の現在進路に基づく所望の現在進路からの自動車の推定される現在の偏差を運転者Ｄに対して表示するために設けられる。前記レーザー投射器２０は、こうした画像を、たとえば自動車のフロントガラスのある一定の位置に投射するように配設かつ設置される。
【００１６】
「表示装置」という用語は、本開示においては、運転者に対する視覚情報表示のあらゆる源を指すために用いられる。表示装置の例には、ＧＰＳに基づくナビゲーションおよび地図情報を表示するために用いられる従来のコンピュータ表示装置、たとえば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）または同様のもの、またはその他の電子装置、インストルメントパネル内の表示装置、ヘッドアップディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびその他の投射表示装置が含まれる。ヘルメット取付け、バイザ取付け、眼鏡取付け表示装置も用いられうる。
【００１７】
投射表示装置の一例は、カラー画像刺激を生じしめることができる、市販のダイオードレーザー（たとえば、非特許文献１を参照されたい）である。画像刺激は、像の印象が生じしめられるほど迅速に動き回る単一のレーザービームによって構成される。このビームは、モータ軸上において小型の鏡を有する２個の小型電磁モータ（ｘおよびｙ軸）によって制御される。赤色および／または青色および／または緑色レーザーを含めて、多数の異なるレーザーを用いることが有利である。しかしながら、多くの用途においては、講堂での発表のためのポインティング装置として一般に用いられるレーザー等の単純な低価格レーザーを使用すれば十分であり、自動車用等級のレーザーも用いられうる。
【００１８】
最後に、本システムは、たとえばダッシュボードに取り付けられるカメラである視標追跡用目視行動センサ３０、または頭部に取り付けられて運転者Ｄの凝視方向または凝視位置を検出するとともに、制御装置１０に接続されるまた他のセンサを含む。
【００１９】
図２にも、自動車を運転している運転者Ｄを有する自動車の車室Ｃ内の側面図が示されている。図２には、レーザー投射器の代わりに、図１２および１３を参照して以下により詳細に説明される２個の発光ダイオードアレー２１ａ、２１ｂが設けられる、本発明にしたがった進路制御支援システムの第２の実施形態が示されている。
【００２０】
図３には、これもまた目視行動センサ３１と制御装置１１とからなる頭部取付けバイザ２３により像が運転者Ｄに対して表示される、本発明の進路制御支援の第３の実施形態が示されている。
【００２１】
図４には、本発明にしたがって自動車の未来進路を表示する第１の構成の構成要素のブロック図が示されている。第１の構成要素４０は、運転者の頭部および／または眼の位置のデータを検出するために設けられる。第２の構成要素４１は、たとえば自動車のヨーレートおよび／またはホイール角および／または速度のような自動車データを検出するために設けられる。第３の構成要素４２は、前記検出された自動車データに基づいて進路予測を計算するために設けられる。運転者の頭部の位置および／または眼の位置のデータと前記計算された進路予測とに基づいて、第４の構成要素４３は、表示パラメータを計算して、図６乃至１０の１つにおいて開示されるところのディスプレイ表示４４を達成し、かつ得るために設けられる。
【００２２】
図５Ａ、Ｂに、実際の未来進路との比較における所望の未来進路の略図が示されている。これらの図において、矢印１は、所望の未来進路を示し、矢印２は、実際の未来進路を示す。Ｅｆは、予見距離Ｔにおける所望の進路と未来進路との間の誤差である。Ｅｐは、現行の進路位置と所望の進路位置との間における誤差である。実線は、進路の境界を示す。
【００２３】
図５Ａに、実際の未来進路２が、適正な現行（現在）進路位置および遠方進路点における不適正な未来進路軌道とともに示されている。図５Ｂには、実際の未来進路２が、不適正な現行（現在）進路位置および遠方進路点における同様に不適正な未来進路軌道とともに示されている。
【００２４】
未来進路軌道の制御には、自動車がどこに向かっているか（図５Ａの矢印２）と該自動車はどこに向かうべきか（矢印１）とを比較する段階が含まれる。未来進路軌道を制御するために、運転者は、予見距離Ｔにおける自動車の実際の未来進路（矢印２）と所望の未来進路（矢印１）との相違（Ｅｆ）に基づいてステアリングの補正を行なう。運転者は、未来進路上において真水平面から約４度下かつ約１秒先の予見距離にある、遠方進路点と呼ばれる点を凝視することによって未来進路誤差Ｅｆを評価する。運転者に課せられる要求が増大するほど、凝視は、ますますこの未来進路領域に集中するようになる。未来進路への視線の集中は、交通環境負荷、二次タスク負荷、疲労および障害等の運転者の状態要素とともに強まる。運転者は、認識および計画タスクより自身の進路制御タスクの視覚的指標を優先させる。
【００２５】
未来進路誤差の検出には遠方進路点が重要性であり、かつ運転が過酷になると運転者は遠方進路点をより一層優先させるようになるとすれば、未来進路誤差の検出において運転者を補助するシステムが有利であることになる。未来進路誤差をより容易に認識することができれば、ステアリングの補正がより良好になり、かつ進路制御が向上するとともに、運転者は、非常に過酷な状況において、目に見えるその他の事物および場所により自由に目を配ることができるため、認識および計画タスクをより優先させることができる。
【００２６】
図６Ａ、Ｂに、頭部取付け表示装置に組み込まれる未来進路軌道表示の一例が示されている。図６Ａには、頭部取付け表示装置の眼鏡に組み込まれる表示が示されており、図６Ｂには、運転者が同じ情報を見たときの光景が示されている。運転者の凝視点Ｇは、十字形により示され、自動車の照準は、円形により示されている。
【００２７】
図７に、運転者がフロントガラスを介して道路を見ているときに見える未来進路軌道表示の第１の実施形態が示されている。表示された線Ｌは、道路の境界線であり、マーキングＭが運転者に対して表示される。
【００２８】
図７Ａに、直線路上を走行しているときの進路維持状況が示されており、図７Ｂに、左折に入ろうとしているときの進路維持状況が示されている。図７Ｃには、直線路に沿って走行しているときの進路逸脱状況が示されており、図７Ｄには、左折に入ろうとしているときの進路逸脱状況が示されている。
【００２９】
図８および９に、それぞれ未来進路軌道表示の第２および第３の実施形態が示されており、この場合も運転者に対して表示される道路の境界線ＬとマーキングＭとが示されている。これらの図には、それぞれ図７の場合と同じ直線路上および左折における進路維持および進路逸脱状況が示されているが、これらの図は、運転者に対して表示される異なる種類のマーキングＭが用いられうることを明確にするためのものである。
【００３０】
この図４乃至９を参照して説明された第１の構成は、以下のように、未来進路制御を支援するため、特にフィードバックを提供して未来進路軌道評価を支援するために用いられる：
【００３１】
自動車、飛行機（特許文献１）、船、ロボット等の移動体の未来進路を示す表示が存在することは知られている（特許文献２、エンズレイら（Endsley et al.）１９９９年を参照されたい）。これらの表示は、多種多様にクイックニング表示、予測表示および予見表示と呼ばれている（ライアン（Lion）１９９３年；マサンら（Mathan et al.）１９９６年；非特許文献２を参照されたい）。表示のクイックニングとは、移動体の現行の状態を外挿するインジケータを追加することを意味する。クイックニング表示の最も注目すべき用途は、飛行計画を維持するためにはどこに向かって進むべきかを操縦者に教える、多くの近代的な民間航空会社のフライトディレクターである。しかしながら、現行の未来進路表示は、こうした表示を眼または頭部位置と関連づけないか、または遠方進路点における未来進路を表示するだけである。
【００３２】
未来進路軌道の制御を支援するために、本発明にしたがった前記システムは、運転者に対して、自動車の実際の未来進路に関する予測情報を提供して、運転者が、自動車がどこに向かって進んでいるかと該運転者が実際に行きたい場所との間における相違を直接見ることができるようにし、すなわち誤差項をより明確にする。
【００３３】
図６乃至９に、実際の未来進路が運転者に対してどのように表示されうるかの例が示されている。これらの表示には、理想的には、前記システムが、１）頭部位置および／または眼の位置（たとえば特許文献３、特許文献４または非特許文献３による）と、２）進路予測推定（たとえば特許文献５、特許文献６または特許文献７に記載のように計算される）と、３）情報を表示する手段の情報を得ることが必要になる。図４および１０を参照されたい。図１乃至３に示された構成等のさまざまな構成が用いられうる。
【００３４】
図４の第４の構成要素４３は、図６乃至９に示されたような未来進路表示を表示するために必要とされる表示パラメータの計算を表す。自動車の実際の未来進路は、進路予測アルゴリズム（第３の構成要素４２）を用いて計算され、図６乃至９に示されるような未来進路表示が表示される。頭部および／または眼の位置データと表示面の位置とを知ることにより、表示される情報が、図６乃至９に示されるように、外部環境に対して適正に配置される幾何学的計算を行なうことが可能になる。情報の表示は、たとえば自動車センサから速度情報が得られる場合は、未来進路点の距離（図５における距離Ｔ）において設定されうる。
【００３５】
次に、現在進路制御を支援するために用いられる第２の構成を、図１０乃至１８と、図１９のさらに他の開発実施形態とにおいて説明する。
【００３６】
図１０に、本発明にしたがって自動車の現在進路を表示するシステムの第２の構成の構成要素のブロック図が示されている。第１の構成要素５０は、この場合も、運転者の頭部の位置データおよび／または眼の位置データを検出するために設けられる。第２の構成要素５１は、車線追跡データを検出する車線追跡装置であり、第３の構成要素５２は、自動車の速度を検出するために設けられる。これらの３個の構成要素５０、５１、５２の出力信号に基づいて、幾何学的計算が第４の構成要素５３によって実行されて、図１１乃至１７に示されるようなディスプレイ表示５４が達成され、かつ得られる。
【００３７】
図１１に、作動および／または作動解除されて、車線維持表示が達成されるようになる１列の発光素子６０の形態をとる表示の第１の実施形態が示されている。
【００３８】
図１１Ａによれば、自動車は車線の中央に位置している。図１１Ｂによれば、自動車は、車線から右方向に逸脱しようとしている。灰色の縞模様のＬＥＤ６１（たとえば緑色ＬＥＤ）は、目標状態を示し、黒いＬＥＤ６２（たとえば赤色ＬＥＤ）は、前記目標状態からの誤差の量を表す。目標状態ＬＥＤ６１は、図１１Ａにおいて車線マーキングＬと一致して並んでおり、誤差ＬＥＤ６２の列の最後のＬＥＤも、図１１Ｂにおいて車線マーキングＬと一致している。
【００３９】
図１２および１３に、自動車のダッシュボードに設置される１対のＬＥＤ素子マトリックス２１ａ、２１ｂ（図２参照）の形態をとる表示の第２の実施形態が示されている。
【００４０】
前記マトリックス対Ａは、自動車が車線の中央に位置しているときにどのような表示が示されるかを示す。対ＢおよびＣは、自動車が車線から左方向に逸脱していくときに黒いＬＥＤ（たとえば赤色ＬＥＤ）の個数が増えていく段階を示す。灰色のマーキング（たとえば緑色ＬＥＤ）は、目標状態を表す。
【００４１】
図１３において、マトリックス対Ａは、この場合も、自動車が車線の中央に位置しているときにどのような表示が示されるかを示す。対ＢおよびＣは、自動車が車線から右方向に逸脱していくときに黒いＬＥＤ（たとえば赤色ＬＥＤ）の個数が増えていく段階を示す。灰色のマーキング（たとえば緑色ＬＥＤ）は、目標状態を表す。
【００４２】
図１４に、立体マーキングを用いて車線維持情報を投影する表示の第３の実施形態が示されている。図１４Ａには、自動車が車線の中央に位置しているときに表示されるマーキングが示されている。自動車が車線から右方向に逸脱し始めると、図１４Ｂにおいて、前記マーキングは、右側においてより大きくなるとともに、左側において消滅する。自動車は、図１４Ｃにおいて、車線から左側に逸脱しようとしている。表示は、情報をフロントガラス上と内装面上とに投射することにより、路上の車線マーキングＬと一致するように拡大されていることが注目される。これに代わる方法として、これらの同じマーキングは、頭部取付け表示装置上において表示されうる。また他の代案は、自動車が車線から逸脱し始めたときにのみ前記マーキングを表示することであり、その場合は、図１４Ａにおいては、いかなるマーキングもないことになる。
【００４３】
図１５に、音響を伴うとともに、目標状態を有する車線維持情報を投影する表示の第４の実施形態が示されている。図１５Ａに、自動車が車線の中央に位置しているときに表示される目標状態マーキングＧＭが示されている。自動車が車線から右方向に逸脱し始める（図１５Ｂ）と、目標状態マーキングＧＭは、そのままで、追加の誤差マーキングＥＭが右側においてより大きくなる。さらにまた、目標マーキングＧＭは、左側において消滅する。自動車は、図１５Ｃにおいて、車線から左側に逸脱しようとしている。自動車が車線からはみ出そうとすると、さらにまた、強さを増していく音響が、前記マーキングとともに生じる。本実施形態においては、車線マーキングＬは、フロントガラス上に投射されない。これに代わる方法として、これらの同じマーキングは、頭部取付け表示装置上において表示されうる。
【００４４】
図１６に、移動するマーキングを有する車線維持情報を投影する表示の第５の実施形態が示されている。図１６Ａに、自動車が車線の中央に位置しているときに表示されるマーキングＭが示されている。このマーキングＭは、破線状をなすとともに、図１６Ａ、ＢおよびＣにおいて、これらの破線が運転者の方へと移動しながら表示される。この移動は、周辺視の感応性と意味の理解力を高めうる。自動車が車線から右方向に逸脱し始める（図１６Ｂ）と、マーキングＭは、右側においてより大きくなるとともに、左側において消滅する。自動車は、図１６Ｃにおいて、車線から左側に逸脱しようとしている。前記表示が、フロントガラス上と内装面上とに多少拡大されていることが注目される。これに代わる方法として、これらの同じマーキングＭは、頭部取付け表示装置上において表示されうる。
【００４５】
図１７に、移動するマーキングと目標状態とを有する車線維持情報を投影する表示の第６の実施形態が示されている。図１７Ａに、自動車が車線の中央に位置しているときに表示される目標状態マーキングＧＭが示されている。このマーキングは、破線状をなすとともに、図１７Ａ、ＢおよびＣにおいて、これらの破線が運転者の方へと移動しながら表示される。この移動は、周辺視の感応性と意味の理解力とを高めうる。自動車が車線から右方向に逸脱し始める（図１７Ｂ）と、目標状態マーキングＧＭは、そのままで、追加の誤差マーキングＥＭが右側においてより大きくなる。さらにまた、目標マーキングＧＭは、左側において消滅する。自動車は、図１７Ｃにおいて、車線から左側に逸脱しようとしている。前記表示が、フロントガラス上および内装面上にある程度拡張されていることが注目される。これに代わる方法として、これらの同じマーキングは、頭部取付け表示装置上において表示されうる。
【００４６】
図１８に、眼鏡取付け表示の一例が示されている。図１８Ａには、眼鏡上においてどのような表示がなされるかと凝視点Ｇの表示とが示されている。図１８Ｂには、運転者が眼鏡を介して見る光景が示されており、マーキングＭ；ＧＭは、前記光景の上に重ね合わされている。
【００４７】
図１９Ａに、直線路環境における合成的な光信号の流れが示されている。自然のオプティックフローは、自然のフローと実質的に同じ速度、曲率および展開で移動する光学的移動ドットを投射することによって、自動車内へと継続する。
【００４８】
図１９Ｂに、カーブ環境における合成的な光信号の流れが示されている。自然のオプティックフローは、自然のフローと実質的に同じ速度、曲率および展開で移動する光学的移動ドットを投射することによって、自動車内へと継続する。
【００４９】
図１０乃至１８を参照し、かつ図１９に関してさらに他の開発実施形態において説明されたこの第２の構成は、以下のように、現在の進路制御を支援するために用いられる：
【００５０】
一般に、現在の進路位置の制御は、主として周辺視覚によって達成される。周辺視覚は、凝視点（中心視）からの視角が約１０度を超える視界部分である。周辺視覚は、移動、空間的配向、照明変化に特に敏感であり、かつ低照明において敏感になる。運転時において、運転者が自身の自動車の側方または自動車の近傍の車線標識を直視することは、まれである。むしろ、車線内における自動車の位置に関する情報は、周辺視覚を用いて取得される。現在の進路位置を制御する上で、運転者は、進路上における現在位置を進路上における所望の現在位置と比較するとともに、自動車を操縦して、誤差を補正する。運転者は、ほとんどの場合、現在位置を車線標識と比較しているが、自動車の近傍の物体に対して位置を調整することもできる。
【００５１】
現在の進路位置を特定する情報へのアクセスは、我々の視覚系では必ずしも全面的にアクセス可能というわけではない。たとえば、運転者がラジオ等の情報システムを操作しているときは、周辺情報は、自動車の内装品によって妨害される。現在の進路誤差がより容易に認識可能になりうると、ステアリング補正が向上し、意図しない車線逸脱が潜在的に排除されうる。
【００５２】
車線逸脱および脱輪事故は、事故の大きな部分を占めている。車線維持が困難になることは、多くの場合、車載装置（たとえばラジオ）の使用によって引き起こされる注意散漫の結果である。
【００５３】
図１０乃至１９に示されるような車線維持情報の表示は、運転者が車線逸脱の結果を知覚する上で助けになる。前記車線維持情報の表示は、運転者が、表示または表示付近に目を向けていないときに、道路から眼を逸らさなくても、周辺視覚だけで情報を認識することができる程度に十分に単純である。情報は、情報の表示の方へと視線を移動させるとともに、然る後に前記情報を直視する必要がないような方法で表示される。前記情報は、周辺視覚を用いて情報を取得することができる程度に単純に、かつ大きく表示されなければならない。
【００５４】
車線維持情報の表示には、図１０および図１乃至３のように、車線追跡装置５１と、頭部／視線位置センサ５０と、情報表示手段５４とを組み合わせたものが用いられる。車線追跡装置は、市販の製品である（特許文献８または特許文献９を参照されたい）。頭部位置および／または眼の位置に関する情報を提供する装置（たとえば特許文献３、特許文献４または非特許文献３）は、周知のシステムである。傾斜に関する情報は、該情報をグローバルポジショニングシステムと傾斜情報を含むデジタル地図とを用いるナビゲーションシステムから取得することによって追加されうる。
【００５５】
情報を表示する表示装置の一例は、この場合も、レーザー投射表示装置である（図１参照）。情報を表示する装置のその他の例は、従来のコンピュータ表示装置、たとえば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）または同様のもの、ヘッドアップディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ヘルメット取付け表示装置、バイザ取付け表示装置および眼鏡取付け表示装置である。
【００５６】
情報は、数多くの態様で作用して、たとえば図１１乃至１８に示されたように車線維持を支援するように設計されうる。図１１、１２および１３に、車線逸脱が、表示されるＬＥＤの個数の増加によってどのように表されるかが示されている。表示されるＬＥＤの量および配置は、車線追跡装置によって記録される車線逸脱の量に対応する。白色または緑色（図１１乃至１３においては灰色）のいずれかによって表示される目標状態マーキングは、頭部位置および／または眼の位置の知識と車線内における自動車の位置の知識と車幅とから計算される。
【００５７】
頭部および／または眼の位置の知識と、情報がその上に表示される面の形状の知識とにより、システムは、図１１乃至１８に示されるように、目標状態マーキングを連続する車線または道路標識と合致させて配置することが可能になる。いかなる頭部および／または眼の位置データの知識もなければ、着席位置、高さおよび頭部の移動の変動のため、こうした車線合致は不可能となる。車線維持情報は、図１１の場合のように両側に、または図１２乃至１８の場合のように車線を逸脱する危険がある片側のみに表示されうる。
【００５８】
目標状態マーキングは、図１１乃至１３、１５、１７および１８に示された実施形態において表示される。しかし、前記マーキングが表示されずに誤差のみが表示されてもよい。これに代わる方法として、前記システムは、自動車が車線を逸脱しそうになったときのみ、または運転者が車内に目を向けているときのみ、または運転者が二次タスクを行なっているときのみ、または異なる運転状況（たとえば高速道路のみ）においてのみ車線維持誤差表示をスイッチオンしうる。運転者は、自身が希望するときにシステムをスイッチオフおよびスイッチオンすることができる。
【００５９】
一般に、車線維持情報の表示では、照明の強さ、照明の密度、パターンの種類、音響、振動および動き等の数多くの知覚特性の値を増加させることができる。たとえば、目標状態からの逸脱が大きくなるにつれて、図１２および１３の実施形態に示されるＬＥＤの個数または図１４乃至１８の実施形態に示されるマーキングの大きさと、その強さおよび／または色および／または音響のいずれもが増しうる。視覚情報の表示は、図１５の実施形態に示されたように、音響と一緒に用いられうる。図１４乃至１７の実施形態に、情報提供の異なる形態が示されている。図１６乃至１８の実施形態には、マーキングに追加される移動標識が示されている。
【００６０】
現行の進路位置の検出を支援するまた別の方法は、自動車の車内へと至る合成オプティックフローを追加することである。環境を介した運動によって創出される自然のオプティックフローは、自然のフローと実質的に同じ速度、曲率および展開で移動する光学的移動ドットを投射することによって、自動車内へと継続する。たとえば、レーザー投射器を用いて、自動車内において運転者に対して継続的なフローの光学的ドットを表示することもできる。
【００６１】
内装上に投射される合成オプティックフローは、付加的な空間的配向情報として作用するとともに、現行の進路位置誤差（図５ＢにおけるＥｐ）または横方向の変位に対する感応性を高める。このように自動車内においてオプティックフロー情報へのアクセスが増えることは、特に、運転者の眼が道路から逸れているときに有用である。たとえば、運転者が変速装置に目を向けているときは、車外環境は、運転者の網膜上にほとんど映らない。この付加的な合成の空間的配向情報を得ることにより、運転者は、オプティックフローにおいて横方向の変位を容易に察知することができる。このため、運転者は、道路から目を逸らせて車内タスクを行なう場合に通常的に起こるような車線内でのふらつきを起こすことなしに、より安定な進路を維持することが可能になる。
【００６２】
これを達成しうる方法の一例は、図１に関連して説明されたレーザー投射器を使用することである。無作為に選択されるドットは、継続車外オプティックアレイをまねた態様で運転者Ｄの方へと移動する。現行のオプティックフローは、進路予測（前記のような）に用いられる情報等の自動車情報から推定されうるか、または前方監視カメラからのビデオ画像を用いて画像処理ソフトウェアにより推定されうる。合成オプティックフローの表示は、さらにまた、図７乃至１８の実施形態に示された表示情報と組み合わせて用いられうる。
【００６３】
また別の実施形態において、レーザー投射器（またはその他の表示装置）を用いて、車線維持是正処置を誘発する刺激を与えることもできる。これは、合成オプティックフローを誇張して、実際の曲率を上回る曲率をシミュレートすることによって行なわれる。たとえば、図１９Ｂの湾曲した合成フローの線に、より大きい曲率を与えると、運転者は、自動車が実際より急な左折をしようとしているという印象を受ける。このより急な左折をしようとしているという印象は、補償的なステアリング反応を引き起こして、以って運転者は少し右に方向転換する。合成オプティックフローの誇張は、直線路環境においても等しく良好に作用する。誇張された合成フローを用いるシステムは、運転者のステアリングパターンの変化を誘発し、運転者は、それに気付くことなしに車線逸脱を補償する。このため、不注意または注意散漫な運転者が、より良好な車線維持性を達成することが可能になる。構成要素は、図１０において概説されたものと同じである。合成フローの誇張は、自動車が車線から外れるにつれて漸増的に増大せしめられうる。
【００６４】
目標状態が、たとえばＧＰＳのようなナビゲーションシステムにより判断される場合は、本発明は路外用途にも用いられうる。この場合は、図１０に示される車線追跡要素５１は、ナビゲーションシステムにより判断される進路からの逸脱を評価する事前プログラム式評価装置に置き換えられる。
【００６５】
要約すれば、自動車の進路制御は、運転者の未来進路誤差と現在進路誤差との評価から得られる情報によって導かれるステアリング補正の組合せである。本発明は、運転者に情報を提供して、好ましくは運転者により選択されうる組合せ状態または別個の状態でこれらのタスクのいずれをも向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明にしたがったシステムの第１の実施形態の略図である。
【図２】本発明にしたがったシステムの第２の実施形態の略図である。
【図３】本発明にしたがったシステムの第３の実施形態の略図である。
【図４】本発明にしたがった、自動車の未来進路を表示する第１の構成のシステムの構成要素のブロック図である。
【図５】実際の未来進路との比較における所望の未来進路の略図である。
【図６】頭部取付け表示装置に組み込まれる未来進路軌跡表示の例証図である。
【図７】未来進路軌跡表示の第１の実施形態の図である。
【図８】未来進路軌跡表示の第２の実施形態の図である。
【図９】未来進路軌跡表示の第３の実施形態の図である。
【図１０】本発明にしたがった、自動車の現在進路を表示する第２の構成のシステムの構成要素のブロック図である。
【図１１】自動車の現在進路を制御するための表示の第１の実施形態の図である。
【図１２】自動車の現在進路を制御するための表示の第２の実施形態の図である。
【図１３】自動車の現在進路を制御するための表示の第２の実施形態の図である。
【図１４】自動車の現在進路を制御するための表示の第３の実施形態の図である。
【図１５】自動車の現在進路を制御するための表示の第４の実施形態の図である。
【図１６】自動車の現在進路を制御するための表示の第５の実施形態の図である。
【図１７】自動車の現在進路を制御するための表示の第６の実施形態の図である。
【図１８】自動車の現在進路を制御するための眼鏡取付け表示装置の例証図である。
【図１９】自動車の現在進路を制御するための光信号の流れを示す略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）自動車の実際の未来進路を、自動車動作データに基づいて推定するとともに、光学的および／または音響的および／または触覚的に前記推定される実際の未来進路を運転者に示す段階と、
（ｂ）前記自動車の実際の現在進路を検出し、かつ前記検出される実際の現在進路の、所望の現在進路からの現在の偏差を推定するとともに、光学的および／または音響的および／または触覚的に前記推定される現在の偏差を前記運転者に示す段階との少なくとも一方の段階とにより、特に自動車の進路制御を支援する方法。
【請求項２】
段階（ａ）は、前記実際の未来進路の、所望の未来進路からの未来の偏差の推定と、光学的および／または音響的および／または触覚的に前記進路の前記推定される未来偏差を前記運転者に示すこととからなる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記所望の現在進路および／または前記所望の未来進路は、実際の運転環境、特に路上の進路またはたとえばナビゲーションシステムにより確定される路外の進路の像によって与えられる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記運転者の頭部および／または眼の位置を判断するとともに、実際の運転環境、特に路上の進路またはたとえばナビゲーションシステムにより確定される路外の進路の像に光学的に関連させて、前記推定される実際の未来進路および／または前記推定される現在偏差を前記運転者に表示する段階からなる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記表示は、前記推定される実際の未来進路および／または前記推定される現在の偏差の像を実際の運転環境、特に路上の進路またはたとえばナビゲーションシステムにより確定される路外の進路の像に光学的に重ね合わせた形態で提供される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記表示は、実際の運転環境、特に路上の進路またはたとえばナビゲーションシステムにより確定される路外の進路の像の光学的な継続の形態で提供される請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記光学的な継続は、実際の運転環境における少なくとも１本の境界線の、運転者に対する光学的表示、特に光学的な線からなる請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記光学的な継続および／または前記光学的表示は、それぞれレーザー装置によって三次元的に表示される請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記光学的な継続および／または前記光学的表示は、それぞれ複数個のＬＥＤ素子装置の作動および／または作動解除によって表示される請求項６または７に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１本の境界線の前記光学的表示は、その強さおよび／または濃さおよび／またはコントラストおよび／または色に関して、自動車と前記境界線との間における距離の減少または増加に対応して光学的に増大または減衰せしめられる請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記実際の運転環境の前記光学的な継続は、前記運転者を取り巻く光学的な信号、標識および／またはパターンの二次元的または三次元的な流れの形態で提供される請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記進路制御は、目標が前記所望の未来進路および／または前記所望の現在進路の像により提供される照準装置の形態で提供され、前記推定される実際の未来進路および／または前記推定される現在偏差の表示は、前記運転者が前記自動車の操縦を行なうことを支援するために表示される請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
特に自動車の進路制御を支援するとともに、特に請求項１乃至１２の少なくとも１項に記載の方法を実行するシステムにおいて、
−前記自動車の実際の未来進路を自動車動作データに基づいて推定するとともに、前記推定される実際の未来進路を前記運転者に対して光学的および／または音響的および／または触覚的に表示するために設けられる第１の装置（４０、４１、４２、４３、４４）と、
−前記自動車の前記実際の現在進路を検出し、かつ前記検出された実際の現在進路の、所望の現在進路からの現在偏差を推定するとともに、前記推定される現在偏差を前記運転者に対して光学的および／または音響的および／または触覚的に表示するために設けられる第２の装置（５０、５１、５２、５３、５４）との少なくとも一方からなるシステム。
【請求項１４】
前記第１の装置（４０、４１、４２、４３、４４）は、前記実際の未来進路の、所望の未来進路からの未来偏差を推定するとともに、前記進路の前記推定される未来偏差を運転者に対して光学的および／または音響的および／または触覚的に表示する第１の装置からなる請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１および／または第２の装置（４０、４１、４２、４３、４４；５０、５１、５２、５３、５４）は、前記運転者の頭部および／または眼の位置を判断する装置と、実際の運転環境、特に路上の進路またはたとえばナビゲーションシステムにより確定される路外の進路の像に光学的に関連させて、前記推定される実際の未来進路および／または前記推定される現在偏差を表示しうるように、表示装置を制御する制御装置とからなる請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記表示装置は、前記自動車の車内において二次元または三次元像を生じしめるレーザー投射器の形態で提供される請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記表示装置は、複数個のＬＥＤ素子の形態で提供される請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
プログラム可能なマイクロコンピュータにおいて実行されると、請求項１乃至１２の少なくとも１項に記載の方法を実行するようになっているコンピュータプログラム・コード手段からなるコンピュータプログラム。
【請求項１９】
インターネットに接続されるコンピュータにおいて実行されると、請求項１３にしたがったシステムまたは該システムの１個の構成要素にダウンロードされうるようになっている請求項１８に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２０】
請求項１８に記載のコンピュータプログラム・コード手段からなる、コンピュータ読取り可能媒体上において記憶されるコンピュータプログラム製品。
【請求項１】
（ａ）自動車の実際の未来進路を、自動車動作データに基づいて推定するとともに、光学的および／または音響的および／または触覚的に前記推定される実際の未来進路を運転者に示す段階と、
（ｂ）前記自動車の実際の現在進路を検出し、かつ前記検出される実際の現在進路の、所望の現在進路からの現在の偏差を推定するとともに、光学的および／または音響的および／または触覚的に前記推定される現在の偏差を前記運転者に示す段階との少なくとも一方の段階とにより、特に自動車の進路制御を支援する方法。
【請求項２】
段階（ａ）は、前記実際の未来進路の、所望の未来進路からの未来の偏差の推定と、光学的および／または音響的および／または触覚的に前記進路の前記推定される未来偏差を前記運転者に示すこととからなる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記所望の現在進路および／または前記所望の未来進路は、実際の運転環境、特に路上の進路またはたとえばナビゲーションシステムにより確定される路外の進路の像によって与えられる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記運転者の頭部および／または眼の位置を判断するとともに、実際の運転環境、特に路上の進路またはたとえばナビゲーションシステムにより確定される路外の進路の像に光学的に関連させて、前記推定される実際の未来進路および／または前記推定される現在偏差を前記運転者に表示する段階からなる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記表示は、前記推定される実際の未来進路および／または前記推定される現在の偏差の像を実際の運転環境、特に路上の進路またはたとえばナビゲーションシステムにより確定される路外の進路の像に光学的に重ね合わせた形態で提供される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記表示は、実際の運転環境、特に路上の進路またはたとえばナビゲーションシステムにより確定される路外の進路の像の光学的な継続の形態で提供される請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記光学的な継続は、実際の運転環境における少なくとも１本の境界線の、運転者に対する光学的表示、特に光学的な線からなる請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記光学的な継続および／または前記光学的表示は、それぞれレーザー装置によって三次元的に表示される請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記光学的な継続および／または前記光学的表示は、それぞれ複数個のＬＥＤ素子装置の作動および／または作動解除によって表示される請求項６または７に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１本の境界線の前記光学的表示は、その強さおよび／または濃さおよび／またはコントラストおよび／または色に関して、自動車と前記境界線との間における距離の減少または増加に対応して光学的に増大または減衰せしめられる請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記実際の運転環境の前記光学的な継続は、前記運転者を取り巻く光学的な信号、標識および／またはパターンの二次元的または三次元的な流れの形態で提供される請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記進路制御は、目標が前記所望の未来進路および／または前記所望の現在進路の像により提供される照準装置の形態で提供され、前記推定される実際の未来進路および／または前記推定される現在偏差の表示は、前記運転者が前記自動車の操縦を行なうことを支援するために表示される請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
特に自動車の進路制御を支援するとともに、特に請求項１乃至１２の少なくとも１項に記載の方法を実行するシステムにおいて、
−前記自動車の実際の未来進路を自動車動作データに基づいて推定するとともに、前記推定される実際の未来進路を前記運転者に対して光学的および／または音響的および／または触覚的に表示するために設けられる第１の装置（４０、４１、４２、４３、４４）と、
−前記自動車の前記実際の現在進路を検出し、かつ前記検出された実際の現在進路の、所望の現在進路からの現在偏差を推定するとともに、前記推定される現在偏差を前記運転者に対して光学的および／または音響的および／または触覚的に表示するために設けられる第２の装置（５０、５１、５２、５３、５４）との少なくとも一方からなるシステム。
【請求項１４】
前記第１の装置（４０、４１、４２、４３、４４）は、前記実際の未来進路の、所望の未来進路からの未来偏差を推定するとともに、前記進路の前記推定される未来偏差を運転者に対して光学的および／または音響的および／または触覚的に表示する第１の装置からなる請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１および／または第２の装置（４０、４１、４２、４３、４４；５０、５１、５２、５３、５４）は、前記運転者の頭部および／または眼の位置を判断する装置と、実際の運転環境、特に路上の進路またはたとえばナビゲーションシステムにより確定される路外の進路の像に光学的に関連させて、前記推定される実際の未来進路および／または前記推定される現在偏差を表示しうるように、表示装置を制御する制御装置とからなる請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記表示装置は、前記自動車の車内において二次元または三次元像を生じしめるレーザー投射器の形態で提供される請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記表示装置は、複数個のＬＥＤ素子の形態で提供される請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
プログラム可能なマイクロコンピュータにおいて実行されると、請求項１乃至１２の少なくとも１項に記載の方法を実行するようになっているコンピュータプログラム・コード手段からなるコンピュータプログラム。
【請求項１９】
インターネットに接続されるコンピュータにおいて実行されると、請求項１３にしたがったシステムまたは該システムの１個の構成要素にダウンロードされうるようになっている請求項１８に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２０】
請求項１８に記載のコンピュータプログラム・コード手段からなる、コンピュータ読取り可能媒体上において記憶されるコンピュータプログラム製品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公表番号】特表２００７−５１２６３６（Ｐ２００７−５１２６３６Ａ）
【公表日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５４１８８２（Ｐ２００６−５４１８８２）
【出願日】平成１６年１２月１日（２００４．１２．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０１３６３２
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０５３９９１
【国際公開日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（５０２１９６５１１）ボルボ テクノロジー コーポレイション (52)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１日（２００４．１２．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０１３６３２
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０５３９９１
【国際公開日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（５０２１９６５１１）ボルボ テクノロジー コーポレイション (52)
【Ｆターム（参考）】
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