JP2019159711A - 覚醒度維持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の覚醒度の変動を抑制すると共に、覚醒度が比較的高い状態を維持するために役立つ覚醒度維持装置を提供すること。【解決手段】運転者の実際の覚醒度、および予想される覚醒度の変化の少なくとも一方を検知するドライバ状態監視部３１と、前記運転者に対して覚醒度を維持するために必要な刺激情報を与える音声出力部３８と、前記運転者状態監視部の出力に基づき、前記運転者の覚醒度の違いに応じて、前記刺激情報出力部の出力内容を変更する対話制御部３７とを備えた。覚醒度低下の違いに応じて刺激の強さを変更する。単調な走行状態を検知した場合は覚醒度を維持するための刺激を与える。運転者個人を特定して運転者個人の嗜好に合わせた対話シナリオを選択的に使用し、運転者の不快感を抑制する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両上で運転者の覚醒度を比較的高く維持するために利用可能な覚醒度維持装置に関する。

例えば、車両の運転に必要なアクセル操作、ブレーキ操作、操舵操作等を運転者の関与なしに自動的に制御する自動運転機能を搭載した車両であっても、例えばシステムが対応不可能な状況に遭遇すると、運転者の関与が必要な手動運転モードに切り替えることが想定される。すなわち、実際の運転操作の権限や運転の責任を、自動運転システムから運転席に着座している運転者へ移譲（ハンドオーバ）することが必要になる。

したがって、自動運転システムから運転者へのハンドオーバが発生する可能性がある状況では、自車両が自動運転モードで走行している場合であっても、運転者はいつでも自分で運転できるように準備しておく必要がある。しかし、例えば運転者が居眠りしている場合のように覚醒度が低い状況であると、自動運転システムから運転者へのハンドオーバは不可能である。したがって、円滑なハンドオーバを可能にするためには、運転者を覚醒度が高い状態に維持することが重要である。

また、自動運転機能を搭載していない一般的な車両の場合であっても、例えば運転者が運転中に居眠りをすると交通事故に遭遇する可能性が高くなる。したがって、運転上の安全性を確保するためには、運転者が短時間であっても居眠りなどをしないように、運転者の覚醒度が高い状態を維持することが非常に重要である。

例えば、特許文献１の覚醒度管理装置は、自動車運転などの操縦動作を妨げることなく、安全、自然、かつ確実にユーザの覚醒度を維持、向上させるための技術を示している。具体的には、覚醒度の低下が判定または予測された場合には、この覚醒度の低下を示す情報を対話開始判定部に通知する。対話開始判定部は、運転者状況判定部から得られた運転者の覚醒度の低下の情報に基づいて、運転者との対話（インタラクション）を開始するか否かを判定し、対話の開始を対話制御部に通知する。

特開２００１−０１４５９９号公報

しかしながら、特許文献１の技術を利用する場合には、ある程度覚醒度が低下した状態にならない限り、運転者との対話が開始されることはない。したがって、運転者との対話が開始されるまでの間の覚醒度の変動が大きくなり、覚醒度が高い状態で安定させることはできない。

そのため、例えば運転者の覚醒度が低下したタイミングで自動運転システムから運転者へのハンドオーバ要求が発生すると、運転者は自分で運転する準備がまだできていないので、円滑なハンドオーバができない状態になる。また、自動運転機能を搭載していない一般的な車両の場合であっても、運転者の覚醒度が一時的に低下する可能性があるので、運転上の安全性の確保が不十分な状況が発生しうる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転者の覚醒度の変動を抑制すると共に、覚醒度が比較的高い状態を維持するために役立つ覚醒度維持装置を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る覚醒度維持装置は、下記（１）〜（４）を特徴としている。
（１） 車両上で運転者の覚醒度を維持するための機能を有する覚醒度維持装置であって、
前記運転者の実際の覚醒度、および予想される覚醒度の変化の少なくとも一方を検知する運転者状態監視部と、
前記運転者に対して前記運転者の覚醒度を維持するために必要な刺激情報を与えることが可能な刺激情報出力部と、
前記運転者状態監視部の出力に基づき、前記運転者の覚醒度の違いに応じて、前記刺激情報出力部の出力内容を変更する対話制御部と、
を備えたことを特徴とする覚醒度維持装置。

上記（１）の構成の覚醒度維持装置によれば、対話制御部が、運転者の覚醒度の違いを反映するように、刺激情報出力部の出力内容を変更する。したがって、運転者の実際の覚醒度が大きく低下していない状況であっても、あるいは予想される覚醒度の低下が僅かであっても、覚醒度が低下しないように対話制御を開始して運転者に刺激を与えることができる。そのため、運転者の覚醒度を比較的高い状態に維持することが可能であり、覚醒度の変動幅も小さくなる。また、覚醒度の変動幅が小さいので、例えばどのタイミングでハンドオーバ要求が発生した場合であっても、運転者の覚醒度が高いので、円滑なハンドオーバを実現できる。また、自動運転を行っていない一般的な車両の場合にも、運転者の覚醒度の変動幅が小さいので、運転の安全性を確保することが容易になる。

（２） 前記対話制御部は、前記運転者状態監視部が検知した前記運転者の覚醒度の違いを、少なくとも前記対話制御部が出力する情報の刺激の強さに反映する、
ことを特徴とする上記（１）に記載の覚醒度維持装置。

上記（２）の構成の覚醒度維持装置によれば、対話制御部が出力する情報の刺激の強さを調整することにより、運転者の覚醒度の違いに対応できる。例えば、運転者の覚醒度が比較的高い時には、比較的弱い刺激を与えるだけで運転者の覚醒度の低下を防止することができ、また、自動運転中には、必要以上に強い刺激を与えることがないため、自動運転の快適性を維持できる。また、運転者の覚醒度がある程度低下した場合や、急激に低下することが予想されるような場合には、比較的強い刺激を与えることにより、素早く覚醒度を上げたり、覚醒度が低下する前にそれを予防することが可能になる。

（３） 前記車両の単調な走行状態を検知する運転状態監視部、を更に備え、
前記対話制御部は、前記運転状態監視部が単調な走行状態を検知した場合に、前記運転者の覚醒度の低下を抑制するための刺激を、前記刺激情報出力部から出力する、
ことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の覚醒度維持装置。

上記（３）の構成の覚醒度維持装置によれば、運転者の覚醒度が低下しやすい環境、例えば自車両の単調な走行状態の継続などの場合に、運転者に刺激を与えることができるので、覚醒度の低下が抑制される。

（４） 前記運転者に相当する個人を特定する個人認証部と、
複数の個人の嗜好情報を取得可能な嗜好情報取得部と、を更に備え、
前記対話制御部は、前記個人認証部が特定した個人の嗜好情報を前記嗜好情報取得部により取得し、取得した前記個人の嗜好情報に基づいて、前記運転者の覚醒度の低下を抑制するための刺激を、前記刺激情報出力部から出力する、
ことを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の覚醒度維持装置。

上記（４）の構成の覚醒度維持装置によれば、自車両を実際に運転する特定の運転者の嗜好に合わせた刺激を選択的に与えることができる。したがって、覚醒度の低下を効果的に防止できる。しかも、自車両の運転者の嗜好に合った刺激であるため、運転者に対して不快感を与えることなく刺激を与えることができる。

本発明の覚醒度維持装置によれば、運転者の覚醒度の変動を抑制すると共に、覚醒度が比較的高い状態を維持することが可能になる。すなわち、対話制御部が、運転者の覚醒度の違いを反映するように、刺激情報出力部の出力内容を変更する。したがって、運転者の実際の覚醒度が大きく低下していない状況であっても、あるいは予想される覚醒度の低下が僅かであっても、覚醒度が低下しないように対話制御を開始して運転者に刺激を与えることができる。そのため、運転者の覚醒度を比較的高い状態に維持することが可能であり、覚醒度の変動幅も小さくなる。また、覚醒度の変動幅が小さいので、例えばどのタイミングでハンドオーバ要求が発生した場合であっても、運転者の覚醒度が高いので、円滑なハンドオーバを実現できる。また、自動運転を行っていない一般的な車両の場合にも、運転者の覚醒度の変動幅が小さいので、運転の安全性を確保することが容易になる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、覚醒度維持装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、覚醒度維持装置の動作例を示すフローチャートである。 図３は、覚醒度維持装置を使用する場合の覚醒度変化の例−１を示すタイムチャートである。 図４は、覚醒度維持装置を使用する場合の覚醒度変化の例−２を示すタイムチャートである。 図５は、覚醒度維持装置を使用する場合の覚醒度変化の例−３を示すタイムチャートである。 図６は、自動運転機能を搭載した車載システムの主要部の構成例を示すブロック図である。 図７は、変形例における覚醒度維持装置の動作を示すフローチャートである。 図８（ａ）および図８（ｂ）は、それぞれ異なる覚醒度の時系列変化例を示すタイムチャートである。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

＜覚醒度維持装置の構成例＞
本発明の実施形態における覚醒度維持装置の構成例を図１に示す。図１に示した覚醒度維持装置は、車両に搭載した状態で使用され、運転者の覚醒度を比較的高い状態に維持するために利用される。

例えば、アクセル操作、ブレーキ操作、および操舵操作を含む車両の運転操作を、運転者の関与なしにシステムが自動的に行う自動運転機能を搭載した車両が存在する。但し、このような自動運転機能を搭載した車両は、システムが対応不可能な状況に遭遇すると、運転操作や運転の責任の一部をシステムから運転者に移譲するためのハンドオーバ要求を発生する。

このような場合に、運転者の覚醒度が高い状態であれば、システムから運転者へのハンドオーバを円滑に行うことができる。一方、運転者の覚醒度が著しく低い状態であるとハンドオーバは不可能である。図１に示した覚醒度維持装置を利用することにより、運転者の覚醒度を高い状態に維持することが可能であり、ハンドオーバ要求の発生に対して円滑なハンドオーバが可能になる。勿論、自動運転機能を搭載していない一般的な車両においても、運転者による運転操作の安全性を確保するために、運転者の覚醒度を高い状態に維持することは重要であり、図１に示した覚醒度維持装置を利用する価値がある。

図１に示した覚醒度維持装置は、ドライバ状態監視部３１、ドライバカメラ３２、運転状態監視部３３、個人認証部３４、対話内容生成部３５、個人嗜好ＤＢ（データベース）３６、対話制御部３７、音声出力部３８、スピーカ３９、マイク４０、および音声認識部４１を備えている。

ドライバカメラ３２は、車両の運転席前方のインストルメントパネル等の箇所に設置されており、運転席に着座している運転者の顔などの範囲を撮影できるように位置決めされている。

ドライバ状態監視部３１は、ドライバカメラ３２が出力する映像を画像処理した結果に基づき、運転者の顔の状態を常時監視し、運転者の覚醒度（覚醒レベル）を把握する。例えば、運転者の顔における目の動き、及びまばたきの少なくとも一方に基づいて、運転者の実際の覚醒度を把握したり、覚醒度の変化を予測することができる。

例えば公知技術を利用し、覚醒度Ｙを次式から算出することが可能である。
Ｙ＝ｗ１・Ｌ＋ｗ２・Ｃ＋ｗ３・Ｂ ・・・（１）
ｗ１，ｗ２，ｗ３：重み係数
Ｌ：長いまばたきの比率
Ｃ：閉眼率
Ｂ：瞬目率

長いまばたきの比率Ｌは、まばたきの閉眼時間分布において時間の長いまばたきが発生した比率を表す。閉眼率Ｃは、単位時間における閉眼時間の割合を表す。瞬目率Ｂは、単位時間における瞬目の回数を表す。また、各重み係数ｗ１〜ｗ３については実験結果のデータなどに基づいて最適化した値を採用する。

すなわち、ドライバカメラ３２が撮影した映像をドライバ状態監視部３１が画像処理し、運転者の眼やまぶたの領域の状態を監視し、まぶたの開閉状態およびその変化を検出することにより覚醒度Ｙの計算に必要な各パラメータＬ、Ｃ、Ｂを特定できる。

また、顔以外の情報に基づいて覚醒度を把握することも可能である。例えば、運転者の血流（脈波）や脳波などの情報を利用することができる。また、運転者が自車両の操舵操作を行っている状況であれば、自車両の走行状態における蛇行運転の周期に基づいて覚醒度の変化を把握することも可能である。例えば、覚醒度が低いと蛇行周期は長くなる。

運転状態監視部３３は、車両が出力する各種信号に基づいて、車速や操舵の情報を取得し、単調な走行のような運転状態を把握する。単調な走行状態の代表例としては、運転者の前後あるいは左右方向にかかるＧが、閾値を超えない時間が所定時間以上続いている状態が考えられる。これは、自動運転、手動運転のいずれの状況にも当てはまる。

個人認証部３４は、ドライバカメラ３２が撮影した運転者の顔の映像を画像処理した結果に基づいて、現在の運転者が特定の個人であることを認識する。そして、運転者を特定可能な個人情報（例えば氏名、運転者のＩＤなど）を出力する。

個人嗜好ＤＢ３６は、自車両の運転者となり得る一人以上の個人の嗜好に関連する情報を予め保持している。個人認証部３４が出力する個人情報により運転者を特定できるので、個人嗜好ＤＢ３６から運転者の嗜好情報を取得することができる。また、個人嗜好ＤＢ３６は様々な嗜好情報のそれぞれと関連付けた対話シナリオ、覚醒度低下の程度に応じた対話シナリオ、運転状態の違いに対応付けた対話シナリオなどの情報も保持している。なお、個人嗜好ＤＢ３６については、自車両に搭載してもよいし、無線通信を利用してアクセス可能な車外のサーバ上に配置してもよい。

対話内容生成部３５は、運転状態監視部３３が出力する自車両の運転状態、ドライバ状態監視部３１が出力する運転者の覚醒レベル、および個人認証部３４が出力する運転者の個人情報に基づき、個人嗜好ＤＢ３６の情報を利用して、適切な対話シナリオの情報を生成する。

対話制御部３７は、対話内容生成部３５が出力する対話シナリオに基づき、覚醒度維持装置と運転者とが対話するための制御を実施する。すなわち、対話制御部３７は情報を運転者に提示する場合には該当する対話シナリオに応じた出力音声情報を出力する。また、対話制御部３７は出力音声情報の出力に対する運転者の音声による応答を、発話内容として受け取り、この発話内容を次の対話行動に結びつける。

音声出力部３８は、対話制御部３７が出力する出力音声情報に相当する音声の信号を生成してスピーカ３９に出力する。スピーカ３９は、音声出力部３８から入力された音声の信号を運転者に音声として聞こえる音響に変換する。

マイク４０は、運転者の発話内容の音響を音声の電気信号に変換し、音声認識部４１へ出力する。音声認識部４１は、マイク４０から出力される運転者の音声信号を信号処理して発話内容を認識する。音声認識部４１が認識した発話内容の情報が対話制御部３７に出力される。

＜覚醒度維持装置の動作例＞
図１に示した覚醒度維持装置の動作例を図２に示す。具体的には、対話内容生成部３５が図２の動作を実行する。図２の動作について以下に説明する。

対話内容生成部３５は、ドライバ状態監視部３１が出力する覚醒レベルに基づき、運転者の覚醒度が「かなり低下した」ことをステップＳ１１で検知すると、Ｓ１２に進む。そして、比較的強めの刺激を与える対話シナリオを個人嗜好ＤＢ３６から取得して対話制御部３７に出力する。具体例としては、「危険です！、すぐに休憩してください。」のような強制的な音声メッセージを出力するシナリオが想定される。

また、対話内容生成部３５は、ドライバ状態監視部３１が出力する覚醒レベルに基づき、運転者の覚醒度が「やや低下した」ことをステップＳ１３で検知すると、Ｓ１４に進む。そして、運転者にリフレッシュを促す（比較的刺激の弱い）対話シナリオを個人嗜好ＤＢ３６から取得して対話制御部３７に出力する。具体例としては、「この先おいしいカフェがあります。寄っていきますか？」のような立ち寄り提案の音声メッセージを出力するシナリオが想定される。

また、対話内容生成部３５は、運転状態監視部３３が出力する運転状態の情報に基づき、例えば自車両が単調な走行状態を所定時間以上継続していることをステップＳ１５で検知すると、Ｓ１６に進む。そして、対話内容生成部３５は個人認証部３４から運転者の個人情報を取得して運転者を特定し、当該運転者個人の嗜好情報を個人嗜好ＤＢ３６から取得する。更に、この嗜好情報に合わせた適切な対話シナリオをＳ１７で個人嗜好ＤＢ３６から取得して対話制御部３７に出力する。すなわち、運転者が興味を引くような話題に限定した種類の対話シナリオを優先的に選択して対話制御部３７に出力する。

なお、図２に示した各ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１５を実行する周期については、それぞれ個別に調整してもよい。例えば、覚醒度の早い変化に対応するためにＳ１１の実行周期は短く定め、覚醒度のゆっくりした変化に合わせてＳ１３の実行周期は長くすることが想定される。

＜覚醒度変化の具体例−１＞
図１に示した覚醒度維持装置を使用する場合の覚醒度変化の例−１を図３に示す。
例えば運転者が急激な眠気に襲われたような場合には、運転者の覚醒度が図３に示すように通常の状態（覚醒度基準値Ｌｒ）から急速に低下することが想定される。このような場合は、対話内容生成部３５が図２のステップＳ１１でドライバ状態監視部３１の出力する覚醒レベルを覚醒度閾値Ｌ１と比較することにより、覚醒レベルが覚醒度閾値Ｌ１まで低下したタイミングでステップＳ１２が実行される。

したがって、対話内容生成部３５が出力する対話シナリオに基づき、覚醒度維持装置と運転者との対話が実行される。その結果、この場合は強い刺激を運転者に与えることになるので、運転者の覚醒度は急速に上昇して通常の状態に戻る。したがって、図３の例では運転者の覚醒度の変動幅が比較的大きいが、短時間で自動運転車両のハンドオーバ要求に対応可能な覚醒度まで、あるいは手動運転において安全性を確保するために必要な覚醒度まで回復させることができる。

＜覚醒度変化の具体例−２＞
図１に示した覚醒度維持装置を使用する場合の覚醒度変化の例−２を図４に示す。
例えば外部から運転者が受ける刺激が小さい状況が継続する場合には、運転者の覚醒度は緩やかに（自然に）低下する傾向になることが想定される。このような場合は、図４に示すように運転者の覚醒度が覚醒度閾値Ｌ２まで低下する毎に、弱い刺激を与えるための対話を実行することにより、覚醒度の変動幅を抑制し、覚醒度が高い（通常の覚醒度基準値Ｌｒに近い）状態を維持できる。

すなわち、対話内容生成部３５が図２のステップＳ１３でドライバ状態監視部３１の出力する覚醒レベルを覚醒度閾値Ｌ２と比較することにより（Ｌ２＞Ｌ１）、覚醒度が少し低下しただけでもＳ１４を実行することになり、覚醒度の低下および覚醒度の変動幅の増大を防止できる。これにより、自動運転車両における運転者は、いつでもハンドオーバ要求に応じることが可能になる。また、手動運転において安全性を確保するために必要な覚醒度を常時維持できる。

＜覚醒度変化の具体例−３＞
図１に示した覚醒度維持装置を使用する場合の覚醒度変化の例−３を図５に示す。
図２に示した各ステップＳ１１、Ｓ１３においては、ドライバ状態監視部３１が検出した現在の覚醒度と覚醒度閾値Ｌ１、Ｌ２とを比較してもよいし、覚醒度の予測値と覚醒度閾値Ｌ１、Ｌ２とを比較してもよい。例えば、図５に示した例では、覚醒度の低下傾向を検知した時点で、覚醒度の予測値が覚醒度閾値Ｌ１を下回る可能性が予想されるので、実際の覚醒度が覚醒度閾値Ｌ１に到達する前に、図２のＳ１２又はＳ１４を実行して対話を開始することを想定している。これにより、実際の覚醒度の変動幅を小さくすることができる。

また、図５に示した低下傾向の検出だけでなく、覚醒度の低下と関連性の高いイベントに基づいて予測した覚醒度をＳ１１、Ｓ１３で監視してもよい。例えば、人間の脈波において特定の波が現れたり特定の波に揺らぎが生じ始めた場合には、これから覚醒度が低下すると予想される。したがって、ドライバ状態監視部３１が人間の脈波を監視する場合には、まだ覚醒度の低下が始まってはいなくても、脈波における特定の波の揺らぎ発生を検知した場合に、対話内容生成部３５がＳ１１、Ｓ１３で覚醒度の低下を予想して、対話を開始する。

＜自動運転機能を搭載した車載システムの構成例＞
自動運転機能を搭載した車載システムの主要部の構成例を図６に示す。
この車載システムは、自動車を自動運転するための機能と、自動運転に関連する情報を運転者に対して提示する車載情報提示装置１００とを含んでいる。また、車載情報提示装置１００は図１に示した覚醒度維持装置を具備することができる。

図６に示した車載システムにおいては、自動車を自動運転するために必要な構成要素として、自動運転制御部１０、無線通信機器１１、道路地図データベース（ＤＢ）１２、位置検出部１３、車載カメラ１４、レーダ１５、アクセル制御部１６、ブレーキ制御部１７、および操舵制御部１８を備えている。

無線通信機器１１は、無線通信により車両外部の所定のサーバと接続することにより、自車両が現在走行している道路の進行方向前方の各地点における天候の情報や交通情報などを取得することができる。無線通信機器１１が取得した天候の情報や交通情報などが、入力情報ＳＧ１１として自動運転制御部１０に入力される。

道路地図データベース（ＤＢ）１２は、自車両が現在走行している道路を含む広範囲の道路地図や、この道路に関連する様々な情報を予め蓄積し保持している。道路地図データベース１２が保持している地図などの情報が入力情報ＳＧ１２として自動運転制御部１０に入力される。

位置検出部１３は、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）の衛星などの電波を受信して利用することにより、自車両の現在位置を表す最新の位置情報を算出することができる。この位置情報が、入力情報ＳＧ１３として自動運転制御部１０に入力される。

車載カメラ１４は、自車両の進行方向前方、後方、側方などの周辺のそれぞれの状況を表す映像を撮影し、映像信号を出力することができる。この映像信号が入力情報ＳＧ１４として自動運転制御部１０に入力される。

レーダ１５は、例えばミリ波などの電波を用いた探知機能により、先行車両などの障害物の有無や、先行車両と自車両との車間距離などを検出することができる。レーダ１５の検出した情報が、入力情報ＳＧ１５として自動運転制御部１０に入力される。

アクセル制御部１６は、自車両のアクセル開度を自動的に調整するために必要な電気的に制御可能なアクチュエータを備えている。自動運転制御部１０が出力する出力信号ＳＧ１６に従って、アクセル制御部１６はアクセル開度を調整できる。

ブレーキ制御部１７は、自車両のブレーキ機構に連結された電気的に制御可能なアクチュエータを備えている。自動運転制御部１０が出力する出力信号ＳＧ１７に従って、ブレーキ制御部１７は自車両のブレーキのオンオフや制動力を制御できる。

操舵制御部１８は、自車両の操舵機構に連結された電気的に制御可能なアクチュエータを備えている。自動運転制御部１０が出力する出力信号ＳＧ１８に従って、操舵制御部１８は自車両の操舵機構を動かしたり、運転者の操舵力を補助するための助勢トルクを発生することができる。

自動運転制御部１０は、自動車の自動運転の制御を行うための電子制御ユニット（ＥＣＵ）であって、例えば日本政府や米国運輸省道路交通*** (NHTSA)が規定している自動化レベルのレベル２（ＬＶ２）やレベル３（ＬＶ３）の自動運転に対応する機能を搭載している。

レベル２では、車両の加速、操舵、制動のうち複数の操作をシステムが自動的に実施する。但し、レベル２では、運転者は常時、運転状況を監視して必要に応じて運転操作を実施する必要がある。

一方、レベル３では、車両の加速、操舵、制動の制御を全てシステムが実施するので、通常は運転者は運転の状況を監視するだけでよい。また、通常は必ずしも監視を行う必要はない。但し、レベル３の場合であっても、緊急時やシステムの限界時にシステムが要請したときは、この要請に運転者が応じる必要がある。つまり、運転の責任をシステムから運転者の手動操作にハンドオーバ（Ｈ／Ｏ）して、レベル３からそれよりも自動化率の低いレベル２などに移行する必要がある。

自動運転制御部１０は、出力信号ＳＧ１６を利用してアクセル制御部１６に指示を与えることにより自車両の加速制御を行うことができる。また、自動運転制御部１０は、出力信号ＳＧ１７を利用してブレーキ制御部１７に指示を与えることにより自車両の制動制御を行うことができる。また、自動運転制御部１０は出力信号ＳＧ１８を利用して操舵制御部１８に指示を与えることにより、自車両の操舵制御を行うことができる。

また、自動運転制御部１０は車載カメラ１４の映像を解析することにより、走行レーン境界の各白線や自車両の左右方向の位置を把握して、左右方向の適切な自車両の位置を算出したり、前方の道路のカーブの状況などを把握できる。したがって、自動運転制御部１０は例えば自車両が道路上の走行レーンの中央位置を走行するように自動的に制御する機能を実現できる。

また、自動運転制御部１０は車載カメラ１４の映像を解析した結果や、レーダ１５が検出した先行車両の位置や距離情報に基づいて、例えば先行車両と自車両との間の車間距離が安全な範囲内に維持されるように加速及び減速を自動的に実施することができる。つまり、ＡＣＣ（Adaptive Cruse Control System）を実現できる。

また、自動運転制御部１０は、事前に定めた目標地点、位置検出部１３が検出した現在位置、道路地図データベース１２の道路地図、無線通信機器１１が取得した交通情報などに基づいて、自車両が走行すべき道路上の適切な走行経路を算出したり、この先の道路状況の変化を予測することができる。また、車載カメラ１４の実際の映像の解析結果を反映することにより、予測精度を上げることもできる。

また、自動運転制御部１０は、運転者のスイッチ操作等により発生する自動／手動切替指示ＳＧ０１を受け付けて、レベル３からそれよりも自動化率の低いレベル２などに移行するためのハンドオーバを実施することができる。

また、自動運転制御部１０は、車載カメラ１４の映像の解析結果や、レーダ１５が検出した距離情報などに基づいて、現在の危険な状況を検出することができる。更に、無線通信機器１１が取得した天候の情報や交通情報を利用することにより、この先で起こりうる危険かも知れない事象の発生をある程度予想することができる。

例えば、降雨などの影響により車両上の各種センサの検出精度が低下したり一時的に動作不良が生じる可能性があるような場合には、レベル３の自動運転を継続することは危険であるかも知れない。つまり、レベル３からレベル２などへのハンドオーバが発生する可能性がある。また、降雨などの天候や交通の状況については、現在地点の状況だけでなく、無線通信機器１１が取得した情報に基づき、これから起こりうる先の地点の状況として事前に予想することもできる。

したがって、自動運転制御部１０は、先の地点で発生している降雨のように危険性のある事象の発生を予想した場合には、それを表す信号として警報レベルＳＧ１０を出力する。なお、この警報レベルＳＧ１０は、予想した事象の種類を表す情報を含む場合もある。この警報レベルＳＧ１０が情報出力制御部２０に入力される。

情報出力制御部２０は、自動運転時に必要な情報を運転者に対して提示するための制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。なお、図６に示した自動運転制御部１０と情報出力制御部２０とを一体化してもよい。

本実施形態の車載情報提示装置１００は、自動運転制御部１０内の一部の機能と、情報出力制御部２０と、表示出力デバイス２１、照明出力デバイス２２、音／音声出力デバイス２３、振動出力デバイス２４、および匂い出力デバイス２５の少なくとも１つにより構成される。

また、図１に示した覚醒度維持装置の各機能を情報出力制御部２０に内蔵することにより、必要に応じてシステムと運転者との間で対話を行い、運転者の覚醒度を高い状態に維持することが可能になる。したがって、レベル３からレベル２などへのハンドオーバ要求が発生した時に、円滑にハンドオーバすることができる。

なお、図６に示した車載システムにおいては、レベル３からレベル２などへのハンドオーバ要求が発生する場合を想定しているが、一般的な車両の車載システムにおいても、運転の安全性を確保するために、覚醒度維持装置を搭載することは非常に重要な意味を持つ。特に、車両の運転におけるブレーキ操作、アクセル操作、操舵操作などの少なくとも１つを自動化した場合には、運転者に与える刺激が手動運転と比べて小さくなるので、運転者の覚醒度が低下しやすい傾向がある。したがって、覚醒度維持装置を搭載して運転者の覚醒度を高い状態に維持することにより、車両の運転における安全性を向上できる。

一方、車両が自動運転状態で走行している場合には、運転者の快適性を確保することも重要である。したがって、覚醒度維持装置が必要以上に運転者に刺激を与えないことが望まれる。そのため、運転者が何か作業をしていることが検出されている場合、例えば音楽を聴いている場合や、テレビを見ている場合のように運転者の覚醒度が高いと予想される状況であれば、覚醒度維持装置による対話を禁止又は抑制するように制御してもよい。

なお、図２の各ステップＳ１１、Ｓ１３における判定条件については、覚醒度基準値Ｌｒに対する覚醒度の比率と閾値とを比較してもよいし、覚醒度基準値Ｌｒと覚醒度との差分と閾値とを比較してもよいし、覚醒度の絶対値と閾値とを比較してもよい。

＜変形例の説明＞
変形例における覚醒度維持装置の動作を図７に示す。すなわち、図１に示した対話内容生成部３５が図７の動作を実行する。図７の動作について以下に説明する。

対話内容生成部３５は図７に示した動作を繰り返し実行する。まず、ある上限値と下限値との範囲内でランダムな数値ＮｒをステップＳ２１で発生する。又は、予め用意した定数Ｎｒを取得する。そして、対話内容生成部３５は数値Ｎｒに対応する長さの時間が経過するまでステップＳ２２で待機する。

数値Ｎｒの時間が経過すると、対話内容生成部３５はステップＳ２３で現在の覚醒度Ｙｃを取得する。すなわち、ドライバ状態監視部３１が出力する最新の覚醒レベルの情報を取得する。

対話内容生成部３５は、現在の覚醒度Ｙｃに合わせた刺激を運転者に与えるための対話シナリオをステップＳ２４で選択し、直ちに運転者との対話を開始するように対話制御部３７に指示する。

つまり、覚醒度維持装置が図７に示した動作を実行する場合には、何らかのイベントの発生とは無関係に、一定時間毎、又はランダムな時間間隔で対話が周期的に繰り返し発生する。また、各タイミングで発生する対話の内容は、その時の覚醒度Ｙｃの大きさに応じて自動的に変化する。

＜覚醒度の時系列変化例＞
それぞれ異なる覚醒度の時系列変化例を図８（ａ）および図８（ｂ）に示す。
覚醒度維持装置が図２に示した動作を実行する場合には、覚醒度が低下したことを検知した場合に対話が実行される。例えば図８（ａ）に示した各時刻ｔ１１、ｔ１２のように、実際の覚醒度が警戒レベルＬ２１以下に低下した時に、それぞれ対話Ｃ０を行う。また、各時刻ｔ１１、ｔ１２のいずれについても対話Ｃ０の内容は同じである。

しかし、図８（ａ）の例では覚醒度が警戒レベルＬ２１まで低下してしまった後で対話を開始するので、運転者は既に眠い状態であり、時刻ｔ１１で開始する対話により覚醒度が一時的に高くなるもののその状態が長くは続かず覚醒度が再び低下しやすい。

一方、覚醒度維持装置が図７に示した動作を実行する場合には、実際の覚醒度の低下の有無や覚醒度とは無関係に、一定の時間間隔又はランダムな時間間隔（Ｔ１、Ｔ２）で対話が発生する。したがって、例えば図８（ｂ）に示す任意の時刻ｔ２１、ｔ２２、ｔ２３で繰り返し対話することになる。

また、覚醒度維持装置が図７に示した動作を実行する場合には、その時の覚醒度を反映して対話の内容がＳ２４で変化する。例えば、図８（ｂ）に示す時刻ｔ２１では覚醒度が注意レベルＬ２２よりも高いので、比較的小さい刺激を与えるための対話を選択して実行する。例えば、対話の内容Ｃ１１として、運転者個人の嗜好に合わせた雑談を開始する。

また、図８（ｂ）に示す時刻ｔ２２では覚醒度が注意レベルＬ２２と警戒レベルＬ２１との間なので、中程度の刺激を与えるための対話を選択して実行する。例えば、対話の内容Ｃ１２として、休憩施設をお勧めするための対話を開始する。

また、図８（ｂ）に示す時刻ｔ２３では覚醒度が警戒レベルＬ２１まで低下しているので、大きな刺激を与えるための対話を選択して実行する。例えば、対話の内容Ｃ１３として、強めの刺激で警告する対話を開始する。

図８（ｂ）の例では、例えば時刻ｔ２１で行う対話は、覚醒度があまり落ちていない状態で行うので、小さめの刺激であっても覚醒度を高い状態に維持する効果が高く、時刻ｔ２１以降で覚醒度が低下しにくい状態になる。したがって、警戒レベルＬ２１以下になるような覚醒度の再低下が発生しにくい。また、その時の覚醒度に応じた内容の対話を行うので、運転者がこの対話を受け入れやすい状態になる。

＜覚醒度維持装置の利点＞
図１に示した覚醒度維持装置は図２のような動作を行うので、覚醒度の低下が少ない時でもＳ１４で対話を行うことになる。そのため、図４に示すように覚醒度が高い状態を維持することができ、覚醒度の変動量の増大を抑制できる。しかも比較的弱い刺激を与えるので、運転者に対して不快感を与えるのを防止できる。

また、図１に示した覚醒度維持装置は図２のような動作を行うので、図３のように覚醒度が急激に低下したような場合には、Ｓ１２で比較的強い刺激を与え、短時間で覚醒度を回復させることができる。

また、図１に示した覚醒度維持装置は図２のような動作を行うので、単調な運転状態のように運転者の覚醒度が低下しやすい状況において、Ｓ１７を実行し、運転者の覚醒度が高い状態を維持することができる。しかも、実際の運転者個人の嗜好に適した対話シナリオを使用するので、運転者に対して不快感を与えることがなく、且つ効果的に覚醒度を維持することが可能になる。

ここで、上述した本発明の実施形態に係る覚醒度維持装置の特徴をそれぞれ以下［１］〜［４］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 車両上で運転者の覚醒度を維持するための機能を有する覚醒度維持装置であって、
前記運転者の実際の覚醒度、および予想される覚醒度の変化の少なくとも一方を検知する運転者状態監視部（ドライバ状態監視部３１）と、
前記運転者に対して前記運転者の覚醒度を維持するために必要な刺激情報を与えることが可能な刺激情報出力部（音声出力部３８）と、
前記運転者状態監視部の出力に基づき、前記運転者の覚醒度の違いに応じて、前記刺激情報出力部の出力内容を変更する対話制御部（対話内容生成部３５、対話制御部３７）と、
を備えたことを特徴とする覚醒度維持装置。

［２］ 前記対話制御部は、前記運転者状態監視部が検知した前記運転者の覚醒度の違いを、少なくとも前記対話制御部が出力する情報の刺激の強さに反映する（Ｓ１１〜Ｓ１４）、
ことを特徴とする上記［１］に記載の覚醒度維持装置。

［３］ 前記車両の単調な走行状態を検知する運転状態監視部（３３）、を更に備え、
前記対話制御部は、前記運転状態監視部が単調な走行状態を検知した場合に（Ｓ１５）、前記運転者の覚醒度の低下を抑制するための刺激を、前記刺激情報出力部から出力する（Ｓ１７）、
ことを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の覚醒度維持装置。

［４］ 前記運転者に相当する個人を特定する個人認証部（３４）と、
複数の個人の嗜好情報を取得可能な嗜好情報取得部（個人嗜好ＤＢ３６）と、を更に備え、
前記対話制御部は、前記個人認証部が特定した個人の嗜好情報を前記嗜好情報取得部により取得し、取得した前記個人の嗜好情報に基づいて、前記運転者の覚醒度の低下を抑制するための刺激を、前記刺激情報出力部から出力する（Ｓ１６、Ｓ１７）、
ことを特徴とする上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の覚醒度維持装置。

１０ 自動運転制御部
１１ 無線通信機器
１２ 道路地図データベース
１３ 位置検出部
１４ 車載カメラ
１５ レーダ
１６ アクセル制御部
１７ ブレーキ制御部
１８ 操舵制御部
２０ 情報出力制御部
２１ 表示出力デバイス
２２ 照明出力デバイス
２３ 音／音声出力デバイス
２４ 振動出力デバイス
２５ 匂い出力デバイス
３１ ドライバ状態監視部
３２ ドライバカメラ
３３ 運転状態監視部
３４ 個人認証部
３５ 対話内容生成部
３６ 個人嗜好ＤＢ
３７ 対話制御部
３８ 音声出力部
３９ スピーカ
４０ マイク
４１ 音声認識部
Ｌ１，Ｌ２ 覚醒度閾値
Ｌｒ 覚醒度基準値
Ｌ２１ 警戒レベル
Ｌ２２ 注意レベル

Claims (4)

1. 車両上で運転者の覚醒度を維持するための機能を有する覚醒度維持装置であって、
   前記運転者の実際の覚醒度、および予想される覚醒度の変化の少なくとも一方を検知する運転者状態監視部と、
   前記運転者に対して前記運転者の覚醒度を維持するために必要な刺激情報を与えることが可能な刺激情報出力部と、
   前記運転者状態監視部の出力に基づき、前記運転者の覚醒度の違いに応じて、前記刺激情報出力部の出力内容を変更する対話制御部と、
   を備えたことを特徴とする覚醒度維持装置。
2. 前記対話制御部は、前記運転者状態監視部が検知した前記運転者の覚醒度の違いを、少なくとも前記対話制御部が出力する情報の刺激の強さに反映する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の覚醒度維持装置。
3. 前記車両の単調な走行状態を検知する運転状態監視部、を更に備え、
   前記対話制御部は、前記運転状態監視部が単調な走行状態を検知した場合に、前記運転者の覚醒度の低下を抑制するための刺激を、前記刺激情報出力部から出力する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の覚醒度維持装置。
4. 前記運転者に相当する個人を特定する個人認証部と、
   複数の個人の嗜好情報を取得可能な嗜好情報取得部と、を更に備え、
   前記対話制御部は、前記個人認証部が特定した個人の嗜好情報を前記嗜好情報取得部により取得し、取得した前記個人の嗜好情報に基づいて、前記運転者の覚醒度の低下を抑制するための刺激を、前記刺激情報出力部から出力する、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の覚醒度維持装置。

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