專利名稱：清醒狀態(tài)維持裝置及清醒狀態(tài)維持方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及維持駕駛員的清醒狀態(tài)的清醒狀態(tài)維持裝置和清醒狀態(tài)維持方法。
背景技術(shù)：
在高速公路等單調(diào)的道路上開車時(shí)，駕駛員容易感覺到睡意。也就是說，容易引起駕駛員的清醒度下降。作為防止這樣的駕駛員的清醒度下降的技術(shù)，已知防瞌睡用鋪路方法(例如參照專利文獻(xiàn)1)。根據(jù)專利文獻(xiàn)1中記載的防瞌睡用鋪路方法，通過在路面設(shè)置凹凸，車輛在該凹凸上行駛時(shí)發(fā)生振動(dòng)和聲音。另外，還有具備防瞌睡功能的車載用音響播放裝置(即，清醒狀態(tài)維持裝置)(例如參照專利文獻(xiàn)幻。專利文獻(xiàn)2中記載的車載用音響播放裝置通過使用車廂內(nèi)的揚(yáng)聲器或振動(dòng)裝置發(fā)生隨機(jī)的低音振動(dòng)，模擬地再現(xiàn)車輛在道路上設(shè)置的凹凸上行駛時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和聲音。由此，即使車輛沒有行駛在道路上設(shè)置的凹凸之上，也能夠使駕駛員模擬地感覺到道路上的凹凸。[專利文獻(xiàn)1]日本專利公開平2-008401號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]日本專利公開昭59-216393號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題然而，上述的以往的清醒狀態(tài)維持裝置所發(fā)出的隨機(jī)的低音振動(dòng)與車輛的行駛狀態(tài)和行駛環(huán)境無關(guān)，必然缺乏現(xiàn)場(chǎng)感。因此，使駕駛員保持緊張感的效果也不充分，通過以往的技術(shù)，難以拖長清醒維持效果的持續(xù)期間。本發(fā)明的目的在于提供清醒狀態(tài)維持裝置和清醒狀態(tài)維持方法，其與車輛的行駛狀態(tài)配合地顯示用于刺激駕駛員的視覺的圖像，并且產(chǎn)生用于刺激聽覺的聲音或者用于刺激觸覺的振動(dòng)，從而維持駕駛員的清醒狀態(tài)。解決問題的方案本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的清醒狀態(tài)維持裝置是，裝載于車輛，用于維持所述車輛的駕駛員的清醒狀態(tài)的清醒狀態(tài)維持裝置，該裝置包括速度信息取得單元，取得有關(guān)所述車輛的速度的信息；計(jì)算單元，基于所述速度計(jì)算初始設(shè)定時(shí)間，所述初始設(shè)定時(shí)間與所述速度成反比；顯示控制單元，計(jì)算與所述初始設(shè)定時(shí)間和所述速度的乘積對(duì)應(yīng)的初始顯示位置， 在顯示單元的所述初始顯示位置上，顯示有關(guān)喚起清醒狀態(tài)的視覺刺激虛擬物體的視覺刺激圖像，并且使用隨著從所述顯示的定時(shí)起的時(shí)間推移呈現(xiàn)所述視覺刺激虛擬物體以所述速度逐漸逼近所述車輛的視覺效果，更新所述視覺刺激圖像；發(fā)聲控制單元，從所述顯示的定時(shí)起經(jīng)過所述初始設(shè)定時(shí)間時(shí)，輸出聲音信號(hào)；以及振動(dòng)控制單元，在從所述顯示的定時(shí)起經(jīng)過所述初始設(shè)定時(shí)間時(shí)，輸出振動(dòng)。本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的清醒狀態(tài)維持方法是，用于維持車輛的駕駛員的清醒狀態(tài)的清醒狀態(tài)維持方法，該方法包括取得步驟，取得有關(guān)所述車輛的速度的信息；計(jì)算步驟， 基于所述速度計(jì)算初始設(shè)定時(shí)間，所述初始設(shè)定時(shí)間與所述速度成反比；顯示控制步驟，計(jì)算與所述初始設(shè)定時(shí)間和所述速度的乘積對(duì)應(yīng)的初始顯示位置，在顯示單元的所述初始顯示位置上，顯示有關(guān)喚起清醒狀態(tài)的視覺刺激虛擬物體的視覺刺激圖像，并且使用隨著從所述顯示的定時(shí)起的時(shí)間推移呈現(xiàn)所述視覺刺激虛擬物體以所述速度逐漸逼近所述車輛的視覺效果，更新所述視覺刺激圖像；發(fā)聲控制步驟，從所述顯示的定時(shí)起經(jīng)過所述初始設(shè)定時(shí)間時(shí)，輸出聲音信號(hào)；以及振動(dòng)控制步驟，在從所述顯示的定時(shí)起經(jīng)過所述初始設(shè)定時(shí)間時(shí)，輸出振動(dòng)。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供清醒狀態(tài)維持裝置和清醒狀態(tài)維持方法，其與車輛的行駛狀態(tài)配合地顯示用于刺激駕駛員的視覺的圖像，并且產(chǎn)生用于刺激聽覺的聲音或者用于刺激觸覺的振動(dòng)，從而維持駕駛員的清醒狀態(tài)。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的清醒狀態(tài)維持裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖2是用于說明視覺刺激控制單元的處理的圖。圖3A 圖3D是用于說明基于視覺刺激控制單元的顯示方法的圖。圖4是用于說明聲音信號(hào)控制單元的動(dòng)作的流程圖。圖5是用于說明振動(dòng)控制單元的動(dòng)作的流程圖。圖6是用于說明視覺刺激控制單元的動(dòng)作的流程圖。圖7是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的清醒狀態(tài)維持裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖8是用于說明聲音信號(hào)控制單元的動(dòng)作的流程圖。圖9是用于說明振動(dòng)控制單元的動(dòng)作的流程圖。圖10是用于說明視覺刺激控制單元的動(dòng)作的流程圖。圖11是表示本發(fā)明實(shí)施方式3的清醒狀態(tài)維持裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖12是用于說明視覺刺激控制單元的動(dòng)作的流程圖。圖13A、圖1 是表示車輛、相機(jī)、視覺刺激虛擬物體和白線的位置關(guān)系的圖。圖14是表示本發(fā)明實(shí)施方式4的清醒狀態(tài)維持裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖15是用于說明視覺刺激控制單元的動(dòng)作的流程圖。圖16是表示車輛、相機(jī)、視覺刺激虛擬物體和白線的位置關(guān)系的圖。圖17是表示車輛、相機(jī)、視覺刺激虛擬物體和白線的位置關(guān)系的圖。圖18是表示前窗、前景和視覺刺激圖像的位置關(guān)系的圖。圖19是表示本發(fā)明實(shí)施方式5的清醒狀態(tài)維持裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖20是用于說明區(qū)間通過判定單元的動(dòng)作的流程圖。圖21是表示本發(fā)明實(shí)施方式6的清醒狀態(tài)維持裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖22是用于說明區(qū)間通過判定單元的動(dòng)作的流程圖。標(biāo)號(hào)說明100、700、1100、1400、1900、2100 清醒狀態(tài)維持裝置101駕駛員狀態(tài)判定單元
102、1902 觸發(fā)單元103速度信息取得單元104定時(shí)控制單元105,701聲音信號(hào)控制單元106、702振動(dòng)控制單元107、704、1101、1401視覺刺激控制單元108、703感覺刺激控制單元1901、2101區(qū)間通過判定單元
具體實(shí)施例方式[實(shí)施方式1][清醒狀態(tài)維持裝置100的結(jié)構(gòu)]圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的清醒狀態(tài)維持裝置100的結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖 1中，清醒維持裝置100包括駕駛員狀態(tài)判定單元101、觸發(fā)單元102、速度信息取得單元 103、定時(shí)控制單元104、感覺刺激控制單元108和視覺刺激控制單元107。感覺刺激控制單元108包括聲音信號(hào)控制單元105和振動(dòng)控制單元106。另外，在實(shí)施方式1中，說明本車輛的速度為恒定的情況。駕駛員狀態(tài)判定單元101判定裝載有清醒狀態(tài)維持裝置100的車輛的駕駛員的清醒狀態(tài)，并計(jì)算駕駛員的清醒度。作為其判定基準(zhǔn)，使用駕駛員的生物信息、車輛的搖晃、或者駕駛員的臉部圖像等。駕駛員狀態(tài)判定單元101以規(guī)定的周期重復(fù)進(jìn)行駕駛員的清醒狀態(tài)的判定處理。在將駕駛員的生物信息用于清醒狀態(tài)的判定時(shí)，駕駛員狀態(tài)判定單元101例如具備生物測(cè)量傳感器，根據(jù)由該生物測(cè)量傳感器取得的測(cè)量值和規(guī)定的閾值的大小關(guān)系，判定駕駛員的清醒狀態(tài)。另外，該生物測(cè)量傳感器例如由腦波傳感器、脈波傳感器、心跳傳感器、呼吸傳感器、血壓傳感器的其中一個(gè)或者多個(gè)的組合而構(gòu)成。另外，在將車輛的搖晃用于清醒狀態(tài)的判定時(shí)，駕駛員狀態(tài)判定單元101基于從車輛取得的信息計(jì)算車輛的橫向方向的移動(dòng)量，根據(jù)該移動(dòng)量的方差值和規(guī)定的閾值的大小關(guān)系，判定駕駛員的清醒狀態(tài)。從車輛取得的信息例如為方向盤的舵角或者車輛橫向方向的加速度等。還有，在將駕駛員的臉部圖像用于清醒狀態(tài)的判定時(shí)，駕駛員狀態(tài)判定單元101 例如基于由設(shè)置在車廂內(nèi)的相機(jī)拍攝的駕駛員的臉部圖像，判定駕駛員的清醒狀態(tài)。觸發(fā)單元102基于駕駛員狀態(tài)判定單元101的判定結(jié)果，將觸發(fā)信號(hào)輸出到聲音信號(hào)控制單元105、振動(dòng)控制單元106和視覺刺激控制單元107。具體而言，觸發(fā)單元102 在駕駛員狀態(tài)判定單元101的判定結(jié)果中，判定為駕駛員的清醒度下降到規(guī)定的清醒度以下時(shí)，輸出觸發(fā)信號(hào)。另外，觸發(fā)單元102空開與從速度信息取得單元103取得的車輛速度對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔，輸出觸發(fā)信號(hào)。另外，在本說明書中，假設(shè)為清醒度越低即表示睡意越強(qiáng)而進(jìn)行以下的說明。具體而言，觸發(fā)單元102基于駕駛員狀態(tài)判定單元101的判定結(jié)果，以規(guī)定的周期確認(rèn)駕駛員的清醒度，在確認(rèn)駕駛員的清醒度下降到規(guī)定的清醒度以下時(shí)，將最初的觸發(fā)信號(hào)(第一觸發(fā)信號(hào))輸出到聲音信號(hào)控制單元105、振動(dòng)控制單元106和視覺刺激控制單元107。然后，觸發(fā)單元102基于從速度信息取得單元103收到的速度信息V，計(jì)算將下一個(gè)觸發(fā)信號(hào)(即第二觸發(fā)信號(hào))輸出的定時(shí)(也就是連續(xù)輸出的兩個(gè)觸發(fā)信號(hào)的輸出定時(shí)之間的時(shí)間間隔t)。然后，在從第一觸發(fā)信號(hào)的輸出定時(shí)起經(jīng)過時(shí)間間隔t時(shí)，觸發(fā)單元 102確認(rèn)在駕駛者狀態(tài)判定單元101中計(jì)算的駕駛員的清醒度。在確認(rèn)的駕駛員的清醒度依然下降得規(guī)定的清醒度以下時(shí)，觸發(fā)單元102輸出第二觸發(fā)信號(hào)。另一方面，在駕駛員狀態(tài)判定單元101中計(jì)算的駕駛員的清醒度上升到規(guī)定的清醒度以上時(shí)，觸發(fā)單元102停止輸出第二觸發(fā)信號(hào)。在輸出第二觸發(fā)信號(hào)時(shí)，觸發(fā)單元 102再次基于從速度信息取得單元103收到的速度信息V，計(jì)算將下一個(gè)觸發(fā)信號(hào)(即第三觸發(fā)信號(hào))輸出的定時(shí)(也就是說，連續(xù)輸出的兩個(gè)觸發(fā)信號(hào)的輸出定時(shí)之間的時(shí)間間隔 t)。在本實(shí)施方式中，車輛的速度不變，因此速度信息V始終相同。然后，在從第二觸發(fā)信號(hào)的輸出定時(shí)起經(jīng)過時(shí)間間隔t時(shí)，觸發(fā)單元102基于駕駛員狀態(tài)判定單元101的判定結(jié)果，確認(rèn)駕駛員的清醒度。在確認(rèn)的駕駛員的清醒度下降到規(guī)定的清醒度以下時(shí)，觸發(fā)單元102輸出第三觸發(fā)信號(hào)。另一方面，駕駛員的清醒度上升到規(guī)定的清醒度以上時(shí)，觸發(fā)單元102停止輸出第三觸發(fā)信號(hào)。之后，觸發(fā)單元102按時(shí)間間隔t重復(fù)輸出觸發(fā)信號(hào)直到基于駕駛員狀態(tài)判定單元101的判定結(jié)果的駕駛員的清醒度上升到規(guī)定的清醒度以上為止。在駕駛員狀態(tài)判定單元101中計(jì)算的駕駛員的清醒度上升到規(guī)定的清醒度以上而不輸出觸發(fā)信號(hào)時(shí)，觸發(fā)單元102再次以規(guī)定的周期確認(rèn)在駕駛員狀態(tài)判定單元101中計(jì)算的駕駛員的清醒度。通過由觸發(fā)單元102進(jìn)行以上的處理，只在基于駕駛員狀態(tài)判定單元101的判定結(jié)果的駕駛員的清醒度下降的期間，觸發(fā)信號(hào)反復(fù)輸出到聲音控制單元105、振動(dòng)控制單元 106和視覺刺激控制單元107。 這里，上述的時(shí)間間隔t與通過實(shí)際的路面上設(shè)置的凹凸的時(shí)間間隔相等，可以將其設(shè)為與速度信息V對(duì)應(yīng)的固定值，也可以設(shè)為隨機(jī)值。觸發(fā)單元102在將時(shí)間間隔t 設(shè)為與速度信息V對(duì)應(yīng)的規(guī)定值時(shí)，使從速度信息取得單元103收到的速度信息V與時(shí)間間隔t成反比關(guān)系。在本實(shí)施方式中，車輛的速度信息V是恒定，因此在同一車輛中，時(shí)間間隔t是恒定。另外，在將時(shí)間間隔t設(shè)為與速度信息V對(duì)應(yīng)的恒定值時(shí)，使速度信息V和時(shí)間間隔t 成反比關(guān)系，由此速度信息V的值越大的(車輛速度越快的)車輛中，輸出觸發(fā)信息的頻度越高。另一方面，在將時(shí)間間隔t設(shè)為隨機(jī)值時(shí)，觸發(fā)單元102使用基于從速度信息取得單元103收到的速度信息V和概率分布決定的值。該概率分布可以是以與從速度信息取得單元103收到的速度信息V成反比的值為中心軸的二值之間的均勻分布，也可以是以與從速度信息取得單元103收到的速度信息V成反比的值為中心軸的正態(tài)分布中的二值之間的分布。這里假設(shè)了時(shí)間間隔t與通過實(shí)際的路面上設(shè)置的凹凸的時(shí)間間隔相等，但是時(shí)間間隔t可以長于或短于通過實(shí)際的路面上設(shè)置的凹凸的一般的時(shí)間間隔。速度信息取得單元103取得有關(guān)本車輛的速度的信息。作為有關(guān)本車輛的速度的信息的取得方法，有如下的方法。具體而言，例如，速度信息取得單元103從變速器取得本車輛的變速器具備的液力變矩器的渦輪轉(zhuǎn)速或者變速器的車軸的轉(zhuǎn)速等作為速度信息。另夕卜，速度信息取得單元103也可以基于從車輛獲得的車速脈沖信號(hào)取得速度信息。還有，速度信息取得單元103也可以經(jīng)由CAN接口等車載網(wǎng)絡(luò)取得速度信息。CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(ControIlerAreaNetwork)的縮寫，是用于車載設(shè)備間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)之一。這樣取得的速度信息被輸出到觸發(fā)單元102、定時(shí)控制單元104、聲音信號(hào)控制單元105、振動(dòng)控制單元106和視覺刺激控制單元107。定時(shí)控制單元104從速度信息取得單元103收到速度信息后，基于該速度信息，對(duì)將用于刺激駕駛員的視覺的圖像(以下稱為“視覺刺激圖像”)顯示在顯示裝置的顯示定時(shí)及顯示位置、用于刺激駕駛員的聽覺的聲音(以下稱為“聽覺刺激聲音”)的發(fā)聲定時(shí)、以及用于刺激駕駛員的觸覺的振動(dòng)(以下稱為“觸覺刺激振動(dòng)”)的發(fā)生定時(shí)進(jìn)行控制。由定時(shí)控制單元104生成的時(shí)間信息T輸出到聲音信號(hào)控制單元105、振動(dòng)控制單元106和視覺刺激控制單元107，由此進(jìn)行上述控制。具體而言，定時(shí)控制單元104將與從速度信息取得單元103收到的速度信息V成反比的值決定為時(shí)間信息T。雖然其細(xì)節(jié)在后面描述，但幾乎在輸出觸發(fā)信號(hào)的同時(shí)，視覺刺激圖像被顯示在顯示裝置上，經(jīng)過時(shí)間信息T后，輸出猶如本車輛通過視覺刺激圖像所表現(xiàn)的、刺激視覺的虛擬物體(以下稱為“視覺刺激虛擬物體”)上的聽覺刺激聲音和觸覺刺激振動(dòng)。基于時(shí)間信息T，決定由視覺刺激控制單元107生成的視覺刺激圖像的顯示位置。 另外，基于時(shí)間信息T，決定由聲音信號(hào)控制單元105輸出的聽覺刺激聲音的輸出定時(shí)、以及由振動(dòng)控制單元106輸出的觸覺刺激振動(dòng)的輸出定時(shí)。聲音信號(hào)控制單元105從觸發(fā)單元102取得觸發(fā)信號(hào)后，從速度信息取得單元103 取得速度信息V，從定時(shí)控制單元104取得時(shí)間信息T。然后，聲音信號(hào)控制單元105生成聽覺刺激聲音，并在從觸發(fā)單元102取得觸發(fā)信號(hào)的定時(shí)起經(jīng)過時(shí)間信息T時(shí)，將該聽覺刺激聲音輸出到揚(yáng)聲器。車輛的駕駛員將聲音信號(hào)控制單元105生成的聽覺刺激聲音認(rèn)識(shí)為車輛通過視覺刺激虛擬物體上時(shí)的聲音。因此，也可以使用與速度信息V對(duì)應(yīng)的預(yù)先決定的聲音作為聽覺刺激聲音。另外，作為聲音信號(hào)控制單元105生成的聽覺刺激聲音，可以從聲音數(shù)據(jù)庫中選擇任意的聲音，也可以從與速度信息V對(duì)應(yīng)的聲音數(shù)據(jù)庫中選擇聲音，還可以基于速度信息V對(duì)基本音進(jìn)行加工來生成它。這里所謂的基本音是指，基于速度信息V被加工的某一特定速度下的聽覺刺激聲音。這里，上述的聲音數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)有具有各種各樣的音高和長度的聲音數(shù)據(jù)。聲音數(shù)據(jù)庫例如存儲(chǔ)在車廂內(nèi)設(shè)置的存儲(chǔ)媒體(例如DVD或硬盤)等中。另外，作為基本音的加工方法，例如，使聲音的提示時(shí)間(即發(fā)聲時(shí)間)和從速度信息取得單元103取得的速度信息V成反比，并使聲音的音高和從速度信息取得單元103 取得的速度信息V成正比。作為基本音，使用收錄的、在車輛實(shí)際上通過設(shè)置在實(shí)際路面的凹凸上時(shí)發(fā)生的聲音。另外，基本音可以是從聲音數(shù)據(jù)庫取得的聲音，也可以是行駛聲音等從車外直接取得的聲音。
另外，這里以在每一次取得從觸發(fā)單元102輸出的觸發(fā)信號(hào)時(shí)，聲音信號(hào)控制單元105輸出一次聽覺刺激聲音為前提，但并不限于此。例如，也可以在輸出第一個(gè)聽覺刺激聲音后，經(jīng)過一定時(shí)間后再次輸出聽覺刺激聲音。由此能夠進(jìn)一步結(jié)合實(shí)際情況地再現(xiàn)在實(shí)際路面上設(shè)置的凹凸上行駛時(shí)發(fā)生的聲音。另外，作為從第一次輸出聽覺刺激聲音起直到再次輸出聽覺刺激聲音為止的恒定時(shí)間，也可以使用車輛的軸距除以速度信息V所得的值。由此能夠使車輛的駕駛員感覺到前輪和后輪通過了視覺刺激虛擬物體上。振動(dòng)控制單元106從觸發(fā)單元102取得觸發(fā)信號(hào)后，從速度信息取得單元103取得速度信息V，從定時(shí)控制單元104取得時(shí)間信息T。然后，振動(dòng)控制單元106生成與速度信息V對(duì)應(yīng)的觸覺刺激振動(dòng)，并對(duì)振動(dòng)裝置進(jìn)行控制以使其在從取得觸發(fā)信號(hào)的定時(shí)起經(jīng)過時(shí)間信息T時(shí)輸出觸覺刺激振動(dòng)。這里所謂的振動(dòng)裝置是指，使對(duì)象振動(dòng)的裝置。作為振動(dòng)控制單元106生成的觸覺刺激振動(dòng)，使用與速度信息V對(duì)應(yīng)的、預(yù)先決定的振動(dòng)。另外，作為振動(dòng)控制單元106生成的觸覺刺激振動(dòng)，可以從振動(dòng)數(shù)據(jù)庫中選擇任意的振動(dòng)，也可以從與速度信息V對(duì)應(yīng)的振動(dòng)數(shù)據(jù)庫中選擇振動(dòng)，還可以基于速度信息V對(duì)基本振動(dòng)進(jìn)行加工來生成它。這里所謂的基本振動(dòng)是指，基于速度信息V被加工的某一特定速度下的觸覺刺激振動(dòng)。這里，上述的振動(dòng)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)有具有各種各樣的強(qiáng)度和長度的振動(dòng)數(shù)據(jù)。振動(dòng)數(shù)據(jù)庫例如存儲(chǔ)在車廂內(nèi)設(shè)置的存儲(chǔ)媒體(例如DVD或硬盤)中。另外，作為基本振動(dòng)的加工方法，可以使振動(dòng)的提示時(shí)間(即振動(dòng)時(shí)間)和從速度信息取得單元103取得的速度信息V成反比，也可以使振動(dòng)的強(qiáng)度和從速度信息取得單元 103取得的速度信息V成正比，還可以組合它們。另外，這里以在每一次取得從觸發(fā)單元102輸出的觸發(fā)信號(hào)時(shí)，振動(dòng)控制單元106 輸出一次觸覺刺激振動(dòng)為前提，但并不限于此。例如，也可以在輸出第一個(gè)振動(dòng)后，經(jīng)過一定時(shí)間后再次輸出振動(dòng)。由此，能夠進(jìn)一步結(jié)合實(shí)際情況地再現(xiàn)車輛在實(shí)際路面上設(shè)置的凹凸上行駛時(shí)發(fā)生的振動(dòng)。另外，作為從第一次輸出振動(dòng)起直到再次輸出振動(dòng)為止的恒定時(shí)間，可以使用車輛的軸距除以速度信息V所得的值。由此能夠使車輛的駕駛員感覺到前輪和后輪通過了視覺刺激虛擬物體上。這里，輸出觸覺刺激振動(dòng)的振動(dòng)裝置的設(shè)置位置有如下的位置。例如，可以設(shè)置在方向盤上，可以設(shè)置在駕駛座位上，也可以設(shè)置在加速踏板、剎車踏板、離合器踏板上，另外也可以組合它們。視覺刺激控制單元107從觸發(fā)單元102取得觸發(fā)信號(hào)后，分別從速度信息取得單元103取得速度信息V，從定時(shí)控制單元104取得時(shí)間信息T。然后，視覺刺激控制單元107 在顯示裝置上顯示視覺刺激圖像，并且基于速度信息V和時(shí)間信息T，更新視覺刺激圖像。具體而言，視覺刺激控制單元107首先決定視覺刺激虛擬物體的形狀、大小、顏色等特性。視覺刺激虛擬物體優(yōu)選具有近似于實(shí)際路面上設(shè)置的凹凸的形狀、大小、顏色等特性。也就是說，視覺刺激虛擬物體的形狀優(yōu)選是略呈凸形狀的直方體，但是也可以呈平面， 也可以呈顯著的凸形狀。另外，視覺刺激虛擬物體的剖面可以是三角形，也可以是半圓形。另外，視覺刺激虛擬物體的長度優(yōu)選是等于車道的寬度的長度，但也可以左右分害I]。還有，視覺刺激虛擬物體的顏色優(yōu)選是相對(duì)于路面的明暗對(duì)比較大的顏色，但只要是不與其它顯示顏色混淆的顏色，可以是任何顏色。基于表示這樣決定的形狀、大小、顏色等特性的視覺刺激虛擬物體信息，視覺刺激控制單元107生成視覺刺激圖像。另外，視覺刺激虛擬物體的形狀、大小、顏色等特性可以預(yù)先設(shè)定。另外，視覺刺激控制單元107基于速度信息V和時(shí)間信息T，計(jì)算實(shí)際空間中的本車輛和視覺刺激虛擬物體之間的虛擬的間距D(以下稱為“虛擬間距”)作為顯示位置信息。 如圖2所示，該虛擬間距D是，假設(shè)為在實(shí)際空間上配置視覺刺激虛擬物體201時(shí)的、本車輛202和視覺刺激虛擬物體201之間的間距。如上所述，時(shí)間信息T是與速度信息V成反比的值。因此，對(duì)駕駛員來說，無論車輛的速度如何，都開始顯示始終從相距一定距離的位置的視覺刺激圖像。另外，視覺刺激控制單元107決定在顯示視覺刺激虛擬物體時(shí)的顯示方法。作為該顯示方法，例如有下述幾個(gè)方法，即，在汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的顯示器等顯示裝置上，如圖3A所示，以實(shí)際空間的駕駛員的視線，顯示路面上的視覺刺激虛擬物體201的視覺刺激圖像301 的方法；如圖3B所示，顯示從正側(cè)面觀察本車輛和視覺刺激虛擬物體201的情況的視覺刺激圖像302的方法；如圖3C和圖3D所示，顯示從正上方觀察本車輛和視覺刺激虛擬物體 201的情況的視覺刺激圖像303、304的方法等?；谟涊d了這樣決定的顯示方法的顯示方法信息，視覺刺激控制單元107生成視覺刺激圖像。另外，顯示方法也可以預(yù)先設(shè)定。接著，視覺刺激控制單元107隨著時(shí)間的推移，每隔規(guī)定時(shí)間更新虛擬間距D。隨著時(shí)間的推移(本車輛的前進(jìn))，本車輛接近視覺刺激虛擬物體，因此虛擬間距D變短。這樣，視覺刺激控制單元107在與顯示位置信息對(duì)應(yīng)的虛擬空間上的位置上，配置通過視覺刺激虛擬物體信息表現(xiàn)的視覺刺激虛擬物體，并生成視覺刺激圖像以便基于顯示方法信息顯示視覺刺激虛擬物體，將生成的視覺刺激圖像顯示在顯示裝置上。[清醒狀態(tài)維持裝置100的動(dòng)作]說明具有以上的結(jié)構(gòu)的清醒狀態(tài)維持裝置100的動(dòng)作。這里，主要說明聲音信號(hào)控制單元105、振動(dòng)控制單元106和視覺刺激控制單元107的處理。圖4是用于說明聲音信號(hào)控制單元105的動(dòng)作的流程圖。在步驟S401，聲音信號(hào)控制單元105判斷是否從觸發(fā)單元102取得觸發(fā)信號(hào)，收到觸發(fā)信號(hào)后，在步驟S402取得來自定時(shí)控制單元104的時(shí)間信息T。從聲音信號(hào)控制單元 105收到觸發(fā)信號(hào)開始經(jīng)過時(shí)間信息T的定時(shí)為從聲音信號(hào)控制單元105將聽覺刺激聲音數(shù)據(jù)輸出到揚(yáng)聲器并發(fā)聲的定時(shí)。在步驟S403，聲音信號(hào)控制單元105從目前保持的時(shí)間信息T減去規(guī)定時(shí)間 Δ T ( S卩，經(jīng)過時(shí)間)，從而計(jì)算更新的時(shí)間信息Τ。也就是說，聲音信號(hào)控制單元105對(duì)初始設(shè)定時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。在步驟S404，聲音信號(hào)控制單元105判定更新后的時(shí)間信息T是否小于零，在不小于零時(shí)(“否”)，再次進(jìn)行步驟S403的處理。重復(fù)進(jìn)行該步驟S403和步驟404的處理直到判定為更新后的時(shí)間信息T小于零(即，到達(dá)發(fā)生定時(shí))為止。在判定為更新后的時(shí)間信息T小于零(步驟S404:“是”)時(shí)，聲音信號(hào)控制單元 105在步驟S405從速度信息取得單元103取得速度信息V，在步驟S406生成聽覺刺激聲音， 在步驟S407輸出聽覺刺激聲音。圖5是用于說明振動(dòng)控制單元106的動(dòng)作的流程圖。
在步驟S501，振動(dòng)控制單元106判斷是否從觸發(fā)單元102取得觸發(fā)信號(hào)，收到觸發(fā)信號(hào)時(shí)，在步驟S502從定時(shí)控制單元104取得時(shí)間信息T。從振動(dòng)控制單元106收到觸發(fā)信號(hào)開始，經(jīng)過時(shí)間信息T的定時(shí)為從振動(dòng)控制單元106將觸覺刺激振動(dòng)數(shù)據(jù)輸出到振動(dòng)裝置并施加振動(dòng)的定時(shí)。在步驟S503，振動(dòng)控制單元106從目前保持的時(shí)間信息T減去規(guī)定時(shí)間Δ T (即， 經(jīng)過時(shí)間)，從而計(jì)算更新過的時(shí)間信息Τ。也就是說，振動(dòng)控制單元106對(duì)初始設(shè)定時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。在步驟S504，振動(dòng)控制單元106判定更新后的時(shí)間信息T是否小于零，在不小于零時(shí)(“否”)，再次進(jìn)行步驟S503的處理。重復(fù)進(jìn)行該步驟S503和步驟504的處理直到判定為更新后的時(shí)間信息T小于零(S卩，到達(dá)振動(dòng)定時(shí))為止。在判定為更新后的時(shí)間信息T小于零時(shí)(步驟S504 “是”)，振動(dòng)控制單元106在步驟S505從速度信息取得單元103取得速度信息V，在步驟S506生成觸覺刺激振動(dòng)，在步驟S507輸出觸覺刺激振動(dòng)。圖6是用于說明視覺刺激控制單元107的動(dòng)作的流程圖。在步驟S601，視覺刺激控制單元107判斷是否從觸發(fā)單元102取得了觸發(fā)信號(hào)，收到觸發(fā)信號(hào)時(shí)，在步驟S602生成視覺刺激圖像。在步驟S603和步驟S604，視覺刺激控制單元107取得來自速度信息取得單元103 的速度信息V和來自定時(shí)控制單元104的時(shí)間信息Τ。在步驟S605，視覺刺激控制單元107基于速度信息V和時(shí)間信息Τ，計(jì)算虛擬間距 D0在步驟S606，視覺刺激控制單元107進(jìn)行控制以在對(duì)應(yīng)于虛擬間距D的顯示位置上顯示視覺刺激圖像。以上說明的步驟S601至步驟S606的處理作為一連串的處理，在短時(shí)間內(nèi)執(zhí)行。因此，幾乎在收到觸發(fā)信號(hào)的定時(shí)的同時(shí)，就開始顯示視覺刺激圖像。相對(duì)于此，如上所述，聽覺刺激聲音的發(fā)聲定時(shí)和觸覺刺激振動(dòng)的發(fā)生定時(shí)為，從收到觸發(fā)信號(hào)起經(jīng)過了時(shí)間信息 T所示的時(shí)間的時(shí)間點(diǎn)。在步驟S607，視覺刺激控制單元107從目前保持的時(shí)間信息T減去規(guī)定時(shí)間 Δ T ( S卩，經(jīng)過時(shí)間)，從而計(jì)算更新的時(shí)間信息Τ。也就是說，視覺刺激控制單元107對(duì)初始設(shè)定時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。在步驟S608，視覺刺激控制單元107判定更新后的時(shí)間信息T是否小于零，在不小于零時(shí)(“否”)，再次進(jìn)行步驟S605至S608的處理。重復(fù)進(jìn)行步驟S605至S608的處理直到判定為更新后的時(shí)間信息T小于零為止。因?yàn)樘摂M間距D是與時(shí)間信息T成比例的值，所以重復(fù)該處理循環(huán)時(shí)，每次從時(shí)間信息T的值中減ΔΤ，虛擬間距D的值也階段性地減少。由此，在顯示裝置上以使駕駛員感覺到視覺刺激圖像逐漸逼近本車輛的方式進(jìn)行顯示。在判定為更新后的時(shí)間信息T小于零時(shí)(步驟S608 “是”)，視覺刺激控制單元 107進(jìn)行控制以結(jié)束視覺刺激圖像的顯示(步驟S609)。這里，在判定為更新后的時(shí)間信息 T小于零時(shí)，同時(shí)發(fā)出聽覺刺激聲音，施加觸覺刺激振動(dòng)，所以駕駛員從視覺、聽覺和觸覺的各方面能夠感覺到本車輛通過了以逐漸逼近的方式顯示的視覺刺激虛擬物體上。由此，通過與車輛的行駛狀態(tài)配合地產(chǎn)生刺激駕駛員的視覺的圖像、刺激聽覺的聲音和刺激觸覺的振動(dòng)，能夠維持駕駛員的清醒狀態(tài)。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，在清醒狀態(tài)維持裝置100中，視覺刺激控制單元107 進(jìn)行控制以顯示有關(guān)喚起清醒狀態(tài)的視覺刺激虛擬物體的視覺刺激圖像。然后，視覺刺激控制單元107使用隨著從視覺刺激圖像的最初的顯示定時(shí)起的時(shí)間推移，呈現(xiàn)視覺刺激虛擬物體隨著本車輛的行進(jìn)而逐漸逼近本車輛的視覺效果，更新視覺刺激圖像。之后，從視覺刺激圖像的最初的顯示定時(shí)起經(jīng)過時(shí)間信息T時(shí)，聲音信號(hào)控制單元105發(fā)出聽覺刺激聲音，振動(dòng)控制單元106輸出觸覺刺激振動(dòng)。通過這樣處理，駕駛員能夠從視覺、聽覺和觸覺的各方面感覺到猶如本車輛壓過以逐漸逼近的方式顯示的視覺刺激虛擬物體上。由此能夠維持駕駛員的清醒狀態(tài)。另外，在上述說明中，說明了感覺刺激控制單元108包括聲音控制單元105和振動(dòng)控制單元106的情況，但也可以僅包括其中一方。此時(shí)，從觸發(fā)單元102輸出的觸發(fā)信號(hào)、 從速度信息取得單元103輸出的車輛速度和從定時(shí)控制單元104輸出的時(shí)間信息各一個(gè)被輸出到感覺刺激控制單元108。感覺刺激控制單元108僅包括聲音信號(hào)控制單元105時(shí)，觸發(fā)信號(hào)、車輛速度和時(shí)間信息分別輸出到聲音信號(hào)控制單元105。感覺刺激控制單元108僅包括振動(dòng)控制單元106時(shí)，觸發(fā)信號(hào)、車輛速度和時(shí)間信息分別輸出到振動(dòng)控制單元106。 由此，通過較少的部件數(shù)也可以獲得維持駕駛員的清醒狀態(tài)的足夠的效果。[實(shí)施方式2]在實(shí)施方式2中，說明本車輛的速度變化的情況。圖7是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的清醒狀態(tài)維持裝置700的結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖7 中，清醒狀態(tài)維持裝置700包括駕駛員狀態(tài)判定單元101、觸發(fā)單元102、速度信息取得單元103、定時(shí)控制單元104、感覺刺激控制單元703和視覺刺激控制單元704。感覺刺激控制單元703包括聲音信號(hào)控制單元701和振動(dòng)控制單元702。另外，在本實(shí)施方式中，對(duì)與實(shí)施方式1相同的結(jié)構(gòu)元素賦予相同的標(biāo)號(hào)并省略其說明。聲音控制單元701基本上具有與聲音信號(hào)控制單元105相同的功能。在上次取得的速度信息V的值(VO)和本次取得的速度信息V的值不同時(shí)(即，本車輛的速度有變化時(shí))，聲音信號(hào)控制單元701基于上次取得的速度信息V的值與本次取得的速度信息V的值之比，更新目前的時(shí)間信息T。也就是說，每當(dāng)本車輛的速度信息發(fā)生變化時(shí)，至發(fā)出聽覺刺激聲音為止的時(shí)間被更新。振動(dòng)控制單元702基本上具有與振動(dòng)控制單元106相同的功能。在上次取得的速度信息V的值(VO)和本次取得的速度信息V的值不同時(shí)(S卩，本車輛的速度有變化時(shí))，振動(dòng)控制單元702基于上次取得的速度信息V的值與本次取得的速度信息V的值之比，更新目前的時(shí)間信息T。也就是說，每當(dāng)本車輛的速度信息發(fā)生變化時(shí)，至施加觸覺刺激振動(dòng)為止的時(shí)間被更新。視覺刺激控制單元704基本上具有與視覺刺激控制單元107相同的功能。在上次取得的速度信息V的值(VO)和本次取得的速度信息V的值不同時(shí)(S卩，本車輛的速度有變化時(shí))，視覺刺激控制單元704基于上次取得的速度信息V的值與本次取得的速度信息V的值之比，更新目前的時(shí)間信息T。下面說明具有以上的結(jié)構(gòu)的清醒狀態(tài)維持裝置700的動(dòng)作。這里，主要說明聲音信號(hào)控制單元701、振動(dòng)控制單元702和視覺刺激控制單元704的處理。
圖8是用于說明聲音信號(hào)控制單元701的動(dòng)作的流程圖。從步驟S401至步驟S407 為止與圖4所示的聲音信號(hào)控制單元105的動(dòng)作相同，因此省略其說明。在步驟S404判定為更新后的時(shí)間信息T不小于零時(shí)，聲音控制單元701在步驟 S801從速度信息取得單元103取得速度信息V，在步驟S802判定本次取得的速度信息V的值是否與上次取得的速度信息V的值(VO)不同。在本次取得的速度信息V的值與上次取得的速度信息V的值(VO)不同時(shí)，在步驟 S803,聲音信號(hào)控制單元701通過對(duì)目前保持的時(shí)間信息T乘以上次取得的速度信息V的值(VO)與本次取得的速度信息V的值之比，從而進(jìn)行時(shí)間信息T的更新處理。也就是說， 根據(jù)本車輛的速度信息的變化前后之比，將至發(fā)出聽覺刺激聲音為止的時(shí)間進(jìn)行更新。另一方面，在本次取得的速度信息V的值與上次取得的速度信息V的值(VO)相同時(shí)，聲音信號(hào)控制單元701不進(jìn)行時(shí)間信息T的更新處理。圖9是用于說明振動(dòng)控制單元702的動(dòng)作的流程圖。從步驟S501至步驟S507為止與圖5所示的振動(dòng)信號(hào)控制單元106的動(dòng)作相同，因此省略其說明。在步驟S504判定為更新后的時(shí)間信息T不小于零時(shí)，振動(dòng)控制單元702在步驟 S901從速度信息取得單元103取得速度信息V，在步驟S902判定本次取得的速度信息V的值是否與上次取得的速度信息V的值(VO)不同。在本次取得的速度信息V的值與上次取得的速度信息V的值(VO)不同時(shí)，振動(dòng)控制單元702在步驟S903通過對(duì)目前保持的時(shí)間信息T乘以上次取得的速度信息V的值 (VO)與本次取得的速度信息V的值之比，從而進(jìn)行時(shí)間信息T的更新處理。也就是說，根據(jù)本車輛的速度信息的變化前后之比，至施加觸覺刺激振動(dòng)為止的時(shí)間被更新。另一方面，在本次取得的速度信息V的值與上次取得的速度信息V的值(VO)相同時(shí)，振動(dòng)控制單元702不進(jìn)行時(shí)間信息T的更新處理。圖10是用于說明視覺刺激控制單元704的動(dòng)作的流程圖。從步驟S601至步驟 S609為止與圖6所示的視覺刺激控制單元107的動(dòng)作相同，因此省略其說明。在步驟S608判定為不小于零時(shí)，視覺刺激控制單元704在步驟S1001取得速度信息V，在步驟S1002判定本次取得的速度信息V的值是否與上次取得的速度信息V的值(VO) 不同。在本次取得的速度信息V的值與上次取得的速度信息V的值(VO)不同時(shí)，在步驟 S1003，視覺刺激控制單元704通過對(duì)目前保持的時(shí)間信息T乘以上次取得的速度信息V的值(VO)與本次取得的速度信息V的值之比，從而進(jìn)行時(shí)間信息T的更新處理。這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，在清醒狀態(tài)維持裝置700中，聲音信號(hào)控制單元701、振動(dòng)控制單元702和視覺刺激控制單元704在車輛的速度變化時(shí)，基于變化前后的速度更新剩余時(shí)間。通過這樣處理，能夠與輸出觸發(fā)信號(hào)以后的車輛的加速或減速對(duì)應(yīng)地提高視覺刺激圖像的顯示位置以及聲音信號(hào)和振動(dòng)的輸出定時(shí)的精度，由此能夠增加清醒維持效果。另外，在上述說明中，說明了感覺刺激控制單元703包括聲音控制單元701和振動(dòng)控制單元702的情況，但也可以僅包括其中一方。此時(shí)，從觸發(fā)單元102輸出的觸發(fā)信號(hào)、 從速度信息取得單元103輸出的車輛速度和從定時(shí)控制單元104輸出的時(shí)間信息各一個(gè)被輸出到感覺刺激控制單元703。感覺刺激控制單元703僅包括聲音信號(hào)控制單元701時(shí)，觸發(fā)信號(hào)、車輛速度和時(shí)間信息分別輸出到聲音信號(hào)控制單元701。感覺刺激控制單元703 僅包括振動(dòng)控制單元702時(shí)，觸發(fā)信號(hào)、車輛速度和時(shí)間信息分別輸出到振動(dòng)信號(hào)控制單元702。由此，通過較少的部件數(shù)也可以獲得維持駕駛員的清醒狀態(tài)的足夠的效果。[實(shí)施方式3]在實(shí)施方式3中，將視覺刺激圖像重疊顯示在通過攝像單元實(shí)際拍攝的圖像上。圖11是表示本發(fā)明實(shí)施方式3的清醒狀態(tài)維持裝置1100的結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖 11中，清醒狀態(tài)維持裝置1100包括駕駛員狀態(tài)判定單元101、觸發(fā)單元102、速度信息取得單元103、定時(shí)控制單元104、感覺刺激控制單元703和視覺刺激控制單元1101。另外，在本實(shí)施方式中，對(duì)與實(shí)施方式1或?qū)嵤┓绞?相同的結(jié)構(gòu)元素賦予相同的標(biāo)號(hào)并省略其說明。視覺刺激控制單元1101基本上具有與視覺刺激控制單元704相同的功能。視覺刺激控制單元1101從由本車輛裝載的相機(jī)拍攝的車輛前方的圖像(以下稱為“前方圖像”)， 檢測(cè)道路形狀，基于檢測(cè)的道路形狀生成視覺刺激圖像。然后，視覺刺激控制單元1101生成將該前方圖像和視覺刺激圖像重疊的重疊圖像。將該重疊圖像輸出到顯示單元并進(jìn)行顯
7J\ O下面說明具有以上的結(jié)構(gòu)的清醒狀態(tài)維持裝置1100的動(dòng)作。在本實(shí)施方式中，說明使用路面上的白線檢測(cè)道路形狀的情況。圖12是用于說明視覺刺激控制單元1101的動(dòng)作的流程圖。圖13是表示車輛、相機(jī)、視覺刺激虛擬物體和白線之間的位置關(guān)系的圖。圖13A表示實(shí)際空間中的位置關(guān)系，圖 13B表示從上方觀察圖13A的位置關(guān)系。在步驟S1201，視覺刺激控制單元1101取得由相機(jī)1301拍攝的車輛前方的圖像。視覺刺激控制單元1101在步驟S1202從前方圖像檢測(cè)白線1303的圖像，在步驟 S1203將其投影到虛擬空間上。在步驟S1204，視覺刺激控制單元1101進(jìn)行控制以在對(duì)應(yīng)于虛擬間距D的顯示位置上顯示視覺刺激圖像。此時(shí)，在與從白線的位置求得的道路形狀配合的位置上，顯示視覺刺激圖像。具體而言，例如可以舉出，按照道路形狀的虛擬間距D的位置上顯示視覺刺激圖像，或者顯示與道路寬度配合的大小的視覺刺激圖像。在步驟S1205，視覺刺激控制單元1101進(jìn)行控制以使視覺刺激虛擬物體1302的圖
像與前方圖像重疊并顯示。另外，這里將視覺刺激圖像直接顯示在車輛的前方圖像上，但也可以顯示如圖13B 所示的虛擬空間。另外，這里說明了將視覺刺激控制單元1101適用于實(shí)施方式2中說明的清醒狀態(tài)維持裝置的結(jié)構(gòu)的情況，但不限于此，也可以適用于實(shí)施方式1中說明的清醒狀態(tài)維持裝
置的結(jié)構(gòu)。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，在清醒狀態(tài)維持裝置1100中，視覺刺激控制單元 1101從車輛的前方圖像檢測(cè)道路形狀，基于檢測(cè)出的道路形狀生成視覺刺激圖像，使該前方圖像與視覺刺激圖像重疊并顯示。另外，作為道路形狀的檢測(cè)方法，可以使用相機(jī)檢測(cè)護(hù)欄等路邊物，也可以利用本車輛的位置、姿態(tài)信息和地圖信息來檢測(cè)。
由此，能夠?qū)崿F(xiàn)更富有現(xiàn)實(shí)感的顯示，能夠增加清醒維持效果。另外，在上述說明中，說明了感覺刺激控制單元703包括聲音控制單元701和振動(dòng)控制單元702的情況，但也可以僅包括其中一方。此時(shí)，從觸發(fā)單元102輸出的觸發(fā)信號(hào)、 從速度信息取得單元103輸出的車輛速度和從定時(shí)控制單元104輸出的時(shí)間信息各一個(gè)被輸出到感覺刺激控制單元703。感覺刺激控制單元703僅包括聲音信號(hào)控制單元701時(shí)，觸發(fā)信號(hào)、車輛速度和時(shí)間信息分別輸出到聲音信號(hào)控制單元701。感覺刺激控制單元703僅包括振動(dòng)控制單元702時(shí)，觸發(fā)信號(hào)、車輛速度和時(shí)間信息分別輸出到振動(dòng)控制單元702。 由此，通過較少的部件數(shù)也可以獲得維持駕駛員的清醒狀態(tài)的足夠的效果。[實(shí)施方式4]在實(shí)施方式4，檢測(cè)駕駛員的眼球位置，以根據(jù)該眼球位置在前窗上適合地顯示視覺刺激虛擬物體的方式生成視覺刺激圖像，并將生成的視覺刺激圖像顯示在前窗上。圖14是表示本發(fā)明實(shí)施方式4的清醒狀態(tài)維持裝置1400的結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖 14中，清醒狀態(tài)維持裝置1400包括駕駛員狀態(tài)判定單元101、觸發(fā)單元102、速度信息取得單元103、定時(shí)控制單元104、感覺刺激控制單元703和視覺刺激控制單元1401。另外，在本實(shí)施方式中，對(duì)與從實(shí)施方式1至實(shí)施方式3相同的結(jié)構(gòu)元素賦予相同的標(biāo)號(hào)并省略其說明。在本實(shí)施方式中，說明使用相機(jī)檢測(cè)眼球位置的情況。視覺刺激控制單元1401基本上具有與視覺刺激控制單元1101相同的功能。視覺刺激控制單元1401基于由本車輛的車廂內(nèi)裝載的相機(jī)拍攝的駕駛員的臉部圖像，檢測(cè)駕駛員的眼球位置。然后，視覺刺激控制單元1401生成視覺刺激圖像，其用于將從檢測(cè)出的眼球位置所見的虛擬空間上配置的視覺刺激虛擬物體投影到前窗上并顯示投影的圖像。視覺刺激控制單元1401使用投影機(jī)等將生成的視覺刺激圖像顯示在前窗上。具體而言，視覺刺激控制單元1401在虛擬空間上，以駕駛員的眼球位置作為設(shè)置位置，配置虛擬相機(jī)。另外，視覺刺激控制單元1401在虛擬空間上，在距離本車輛虛擬間距 D的位置上配置視覺刺激虛擬物體1302。還有，視覺刺激控制單元1401在虛擬空間上，在實(shí)際空間的前窗的位置上配置虛擬空間上的前窗(以下稱為“虛擬前窗”)。然后，視覺刺激控制單元1401計(jì)算在虛擬空間上連接虛擬相機(jī)和視覺刺激虛擬物體1302的直線與虛擬前窗的交點(diǎn)。將計(jì)算出的交點(diǎn)群稱為視覺刺激物體投影圖像。然后，視覺刺激控制單元1401生成用于將視覺刺激物體投影圖像用投影機(jī)顯示在前窗上的視覺刺激圖像1801，用投影機(jī)將其顯示在前窗上。下面說明具有以上的結(jié)構(gòu)的清醒狀態(tài)維持裝置1400的動(dòng)作。圖15是用于說明視覺刺激控制單元1401的動(dòng)作的流程圖。圖16和圖17是表示車輛、相機(jī)和視覺刺激虛擬物體之間的位置關(guān)系的圖。圖16表示實(shí)際空間中的位置關(guān)系， 圖17表示虛擬空間中的位置關(guān)系。圖18是表示從駕駛員的視點(diǎn)觀察的、顯示在前窗上的視覺刺激圖像1801的圖。視覺刺激控制單元1401在步驟S1501從駕駛員相機(jī)1601取得臉部圖像，在步驟 S1502基于臉部圖像檢測(cè)眼球位置。這里，駕駛員相機(jī)1601可以由一個(gè)相機(jī)構(gòu)成，也可以由多個(gè)相機(jī)構(gòu)成。通過由多個(gè)相機(jī)構(gòu)成，能夠?qū)?yīng)較寬的范圍的臉部的動(dòng)作。另外，駕駛員相機(jī)1601可以采用紅外線相機(jī)。由此能夠?qū)?yīng)較暗的環(huán)境。另外，前方相機(jī)1301由具有一定距離以上的間距的至少兩個(gè)相機(jī)構(gòu)成。由此能夠在空間上掌握拍攝的圖像。在步驟S1503，視覺刺激控制單元1401將檢測(cè)出的眼球位置決定為虛擬相機(jī)1701 的設(shè)置位置，在虛擬空間中將虛擬相機(jī)1701配置在該設(shè)置位置上。在步驟S1504，視覺刺激控制單元1401將視覺刺激虛擬物體1302配置在與實(shí)際空間的本車輛和視覺刺激虛擬物體1302之間的虛擬間距D對(duì)應(yīng)的、虛擬空間上的位置。在步驟S1505，視覺刺激控制單元1401將視覺刺激圖像1801顯示在顯示單元，該視覺刺激圖像1801是，以虛擬相機(jī)1701的位置為焦點(diǎn)，將配置在虛擬空間上的視覺刺激虛擬物體1302的像投影到顯示單元(即前窗160 上的圖像。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，在清醒狀態(tài)維持裝置1400中，視覺刺激控制單元 1401從駕駛員的臉部圖像檢測(cè)眼球的位置和視線方向，顯示基于該眼球位置和視線方向?qū)⒁曈X刺激虛擬物體1302的像投影到顯示單元的投影圖像，作為視覺刺激圖像1801。通過這樣處理，能夠始終在車輛前方的風(fēng)景的適當(dāng)?shù)奈恢蒙巷@示視覺刺激圖像 1801，能夠增加清醒維持效果。另外，作為眼球位置的檢測(cè)方法，可以使用跟蹤器對(duì)在頭部配置的傳感器進(jìn)行跟蹤而進(jìn)行檢測(cè)，也可以使用在頭部配置的磁性傳感器進(jìn)行檢測(cè)，還可以使用超音波傳感器進(jìn)行檢測(cè)，只要是能夠檢測(cè)眼球位置的方法，其它方法都可以。另外，在本實(shí)施方式中，使用前窗作為顯示位置，但也可以是汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的顯示器，還可以是儀表板，只要是能夠顯示圖像的位置，其它位置都可以。[實(shí)施方式5]在實(shí)施方式5中，除了與實(shí)施方式1同樣地基于駕駛員的清醒度決定觸發(fā)信號(hào)的輸出定時(shí)以外，還根據(jù)本車輛是否正在通過特定的區(qū)間，決定觸發(fā)信號(hào)的輸出定時(shí)。圖19是表示本發(fā)明實(shí)施方式5的清醒狀態(tài)維持裝置1900的結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖 19中，清醒狀態(tài)維持裝置1900包括駕駛員狀態(tài)判定單元101、速度信息取得單元103、定時(shí)控制單元104、感覺刺激控制單元108、視覺刺激控制單元107、區(qū)間通過判定單元1901和觸發(fā)單元1902。另外，在本實(shí)施方式中，對(duì)與從實(shí)施方式1至實(shí)施方式4相同的結(jié)構(gòu)元素賦予相同的標(biāo)號(hào)并省略其說明。區(qū)間通過判定單元1901預(yù)先取得表示應(yīng)輸出觸發(fā)信號(hào)的區(qū)間(以下稱為“觸發(fā)輸出區(qū)間”)的信息(以下稱為“輸出區(qū)間信息”)，由此判定本車輛是否處于觸發(fā)輸出區(qū)間內(nèi)。具體而言，區(qū)間通過判定單元1901經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)等取得輸出區(qū)間信息，例如使用汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的位置信息等，判斷本車輛是否處于輸出區(qū)間信息所示的區(qū)間內(nèi)。作為觸發(fā)輸出區(qū)間，例如使用根據(jù)交通事故的統(tǒng)計(jì)，頻繁發(fā)生打瞌睡引起的事故的區(qū)間。另外，觸發(fā)輸出區(qū)間也可以是基于先前的駕駛員狀態(tài)判定單元101中的判定結(jié)果， 駕駛員的清醒度較低的區(qū)間，還可以是基于其他駕駛員的駕駛員狀態(tài)判定單元101中的判定結(jié)果，駕駛員的清醒度較低的頻度較高的區(qū)間。作為輸出區(qū)間信息的取得方法，例如可以采用經(jīng)由移動(dòng)電話的運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)或者路旁設(shè)置的信標(biāo)臺(tái)(Beacon)取得的方法。另外，也可以預(yù)先由區(qū)間通過判定單元1901存儲(chǔ)輸出區(qū)間信息。另外，還可以采用利用存儲(chǔ)媒體或網(wǎng)絡(luò)，下載更新的信息的方式。觸發(fā)單元1902基本上具有與觸發(fā)單元102相同的功能。觸發(fā)單元1902基于區(qū)間通過判定單元1901的判定結(jié)果，將觸發(fā)信號(hào)輸出到聲音信號(hào)控制單元105、振動(dòng)控制單元 106和視覺刺激控制單元107。也就是說，在區(qū)間通過判定單元1901中判定為本車輛處于觸發(fā)輸出區(qū)間內(nèi)的情況下，觸發(fā)單元1902輸出觸發(fā)信號(hào)。觸發(fā)單元1902的其它動(dòng)作與實(shí)施方式1中的觸發(fā)單元102相同。下面說明具有以上的結(jié)構(gòu)的清醒狀態(tài)維持裝置1900的動(dòng)作。圖20是用于說明區(qū)間通過判定單元1901的動(dòng)作的流程圖。區(qū)間通過判定單元1901在步驟S2001取得位置信息P后，在步驟S2002判定取得的位置信息P是否為觸發(fā)輸出期間內(nèi)，是區(qū)間內(nèi)時(shí)(“是”)，在步驟S2003將表示“區(qū)間內(nèi)” 的判定結(jié)果輸出到觸發(fā)單元1902，不是區(qū)間內(nèi)時(shí)(“否”)，在步驟S2004將表示“區(qū)間外” 的判定結(jié)果輸出到觸發(fā)單元1902。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，在清醒狀態(tài)維持裝置1900中，區(qū)間通過判定單元 1901判定本車輛是否處于應(yīng)輸出觸發(fā)信號(hào)的區(qū)間內(nèi)，在處于區(qū)間內(nèi)時(shí)，觸發(fā)單元1902將觸發(fā)信號(hào)輸出到聲音信號(hào)控制單元105、振動(dòng)控制單元106和視覺刺激控制單元107。通過這樣處理，能夠在容易引起清醒度下降的區(qū)間提示刺激，能夠增加清醒維持效果。[實(shí)施方式6]在實(shí)施方式6中，除了與實(shí)施方式1同樣地基于駕駛員的清醒度決定觸發(fā)信號(hào)的輸出定時(shí)以外，還根據(jù)本車輛是否正在通過特定的區(qū)間，決定觸發(fā)信號(hào)的輸出定時(shí)。圖21是表示本發(fā)明實(shí)施方式6的清醒狀態(tài)維持裝置2100的結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖 21中，清醒狀態(tài)維持裝置2100包括駕駛員狀態(tài)判定單元101、速度信息取得單元103、定時(shí)控制單元104、感覺刺激控制單元108、視覺刺激控制單元107、區(qū)間通過判定單元2101和觸發(fā)單元1902。另外，在本實(shí)施方式中，對(duì)與從實(shí)施方式1至實(shí)施方式5相同的結(jié)構(gòu)元素賦予相同的標(biāo)號(hào)并省略其說明。區(qū)間通過判定單元2101判定是否取得了表示本車輛進(jìn)入觸發(fā)輸出區(qū)間的事實(shí)的信息(以下稱為“輸出區(qū)間進(jìn)入信息”)。具體而言，區(qū)間通過判定單元2101總是監(jiān)視是否取得了輸出區(qū)間進(jìn)入信息，并取得輸出區(qū)間進(jìn)入信息后，立即將進(jìn)入觸發(fā)輸出期間的事實(shí)傳達(dá)到觸發(fā)單元1902。作為觸發(fā)輸出區(qū)間，例如使用根據(jù)交通事故的統(tǒng)計(jì)，頻繁發(fā)生打瞌睡引起的事故的區(qū)間。另外，觸發(fā)輸出區(qū)間也可以是基于先前的駕駛員狀態(tài)判定單元101中的判定結(jié)果， 駕駛員的清醒度較低的區(qū)間，還可以是基于其他駕駛員的駕駛員狀態(tài)判定單元101中的判定結(jié)果，駕駛員的清醒度較低的頻度較高的區(qū)間。作為輸出區(qū)間進(jìn)入信息的取得方法，例如可以采用經(jīng)由移動(dòng)電話的運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)或者路旁設(shè)置的信標(biāo)臺(tái)(Beacon)取得的方法。下面說明具有以上的結(jié)構(gòu)的清醒狀態(tài)維持裝置2100的動(dòng)作。圖22是用于說明區(qū)間通過判定單元2101的動(dòng)作的流程圖。區(qū)間通過判定單元2101在步驟S2201判定是否取得了輸出期間進(jìn)入信息，在取得時(shí)(“是”)，在步驟S2202將表示“區(qū)間內(nèi)”的判定結(jié)果輸出到觸發(fā)單元1902，在未取得時(shí)(“否”)，在步驟S2203將表示“區(qū)間外”的判定結(jié)果輸出到觸發(fā)單元1902。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，在清醒狀態(tài)維持裝置2100中，區(qū)間通過判定單元 2101判定本車輛是否進(jìn)入應(yīng)輸出觸發(fā)信號(hào)的區(qū)間內(nèi)，在進(jìn)入?yún)^(qū)間內(nèi)時(shí)，觸發(fā)單元2102將觸發(fā)信號(hào)輸出到聲音信號(hào)控制單元105、振動(dòng)控制單元106和視覺刺激控制單元107。通過這樣處理，能夠在容易引起清醒度下降的區(qū)間提示刺激，能夠增加清醒維持效果。另外，區(qū)間通過判定單元2101可以不使用輸出區(qū)間進(jìn)入信息進(jìn)行判定，而通過有無取得表示處于觸發(fā)輸出區(qū)間內(nèi)的事實(shí)的信息(輸出區(qū)間內(nèi)信息)進(jìn)行判定。區(qū)間通過判定單元2101在取得輸出區(qū)間內(nèi)信息時(shí)，將處于觸發(fā)輸出區(qū)間內(nèi)的事實(shí)傳達(dá)給觸發(fā)單元 1902，在經(jīng)過規(guī)定的超時(shí)時(shí)間之前不能獲得下一個(gè)輸出區(qū)間信息時(shí)，將處于觸發(fā)輸出區(qū)間內(nèi)的事實(shí)傳達(dá)到觸發(fā)單元1902即可。另外，在上述實(shí)施方式中，以由硬件構(gòu)成本發(fā)明的情況為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明在硬件的協(xié)作下，也可以由軟件實(shí)現(xiàn)。另外，用于上述實(shí)施方式的說明中的各功能塊通常被作為集成電路的LSI來實(shí)現(xiàn)。這些功能塊既可以被單獨(dú)地集成為單芯片，也可以包含一部分或全部地被集成為單芯片。雖然此處稱為LSI，但根據(jù)集成程度，可以被稱為IC、系統(tǒng)LSI、超大LSI (SuperLSI)、或特大 LSI (UltraLSI)。另外，實(shí)現(xiàn)集成電路化的方法不僅限于LSI，也可使用專用電路或通用處理器來實(shí)現(xiàn)。也可以使用可在LSI制造后編程的FPGA(Field Programmable Gate Array 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)，或者可重構(gòu)LSI內(nèi)部的電路單元的連接和設(shè)定的可重構(gòu)處理器。再者，隨著半導(dǎo)體的技術(shù)進(jìn)步或隨之派生的其它技術(shù)的出現(xiàn)，如果出現(xiàn)能夠替代 LSI的集成電路化的新技術(shù)，當(dāng)然可利用該新技術(shù)進(jìn)行功能塊的集成化。還存在著適用生物技術(shù)等的可能性。2010年5月7日提交的日本專利申請(qǐng)第2010-107419號(hào)所包含的說明書、說明書附圖和說明書摘要的公開內(nèi)容，全都引用于本申請(qǐng)。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的清醒狀態(tài)維持裝置和清醒狀態(tài)維持方法，作為與車輛的行駛狀態(tài)配合地顯示用于刺激駕駛員的視覺的圖像，并且產(chǎn)生用于刺激聽覺的聲音和用于刺激觸覺的振動(dòng)，從而維持駕駛員的清醒狀態(tài)的裝置和方法是很有用的。
權(quán)利要求
1.清醒狀態(tài)維持裝置，其裝載于車輛，用于維持所述車輛的駕駛員的清醒狀態(tài)，該裝置包括速度信息取得單元，取得有關(guān)所述車輛的速度的信息；定時(shí)控制單元，基于所述速度計(jì)算時(shí)間信息；觸發(fā)單元，空開規(guī)定的時(shí)間間隔，輸出觸發(fā)信號(hào)；視覺刺激控制單元，取得所述觸發(fā)信號(hào)后，計(jì)算與所述時(shí)間信息和所述速度的乘積對(duì)應(yīng)的虛擬間距，在虛擬空間上將視覺刺激虛擬物體配置在距離所述車輛該虛擬間距的位置上，生成并顯示用于以規(guī)定的顯示方式顯示所述視覺刺激虛擬物體的視覺刺激圖像，并且使用隨著從所述顯示的定時(shí)起的時(shí)間推移呈現(xiàn)所述視覺刺激虛擬物體以所述速度逐漸逼近所述車輛的視覺效果，更新所述視覺刺激圖像；以及感覺刺激控制單元，在使駕駛員感覺到所述車輛壓過利用所述視覺效果看上去逐漸逼近的所述視覺刺激虛擬物體的定時(shí)，輸出聲音信號(hào)或者振動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的清醒狀態(tài)維持裝置，所述視覺刺激控制單元從所述顯示的定時(shí)起對(duì)所述時(shí)間信息進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，顯示在對(duì)應(yīng)于所述時(shí)間信息和所述速度的乘積的位置上配置了所述視覺刺激虛擬物體的視覺刺激圖像，所述感覺刺激控制單元從所述顯示的定時(shí)起對(duì)所述時(shí)間信息進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，在所述時(shí)間信息小于零的時(shí)候，輸出所述聲音信號(hào)或者所述振動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的清醒狀態(tài)維持裝置，在所述速度變化時(shí)，所述視覺刺激控制單元和所述感覺刺激控制單元基于變化前后的速度，更新所述倒計(jì)時(shí)的時(shí)間信息。
4.如權(quán)利要求1所述的清醒狀態(tài)維持裝置，所述視覺刺激控制單元根據(jù)所述車輛的前方的道路形狀生成視覺刺激圖像，重疊顯示該視覺刺激圖像和所述車輛的前方圖像。
5.如權(quán)利要求1所述的清醒狀態(tài)維持裝置，所述顯示控制單元檢測(cè)所述駕駛員的眼球位置，基于所述眼球位置顯示所述視覺刺激虛擬物體作為所述視覺刺激圖像。
6.如權(quán)利要求1所述的清醒狀態(tài)維持裝置，還包括區(qū)間通過判定單元，判定本車輛是否正在通過特定的區(qū)間，在所述區(qū)間通過判定單元判定為正在通過特定的區(qū)間時(shí)，所述觸發(fā)單元輸出所述觸發(fā)信號(hào)。
7.清醒狀態(tài)維持方法，用于維持車輛的駕駛員的清醒狀態(tài)，包括以下步驟由速度信息取得單元取得有關(guān)所述車輛的速度的信息；由定時(shí)控制單元基于所述速度計(jì)算時(shí)間信息；由觸發(fā)單元空開規(guī)定的時(shí)間間隔輸出觸發(fā)信號(hào)；由視覺刺激控制單元取得所述觸發(fā)信號(hào)后，計(jì)算與所述時(shí)間信息和所述速度的乘積對(duì)應(yīng)的虛擬間距，在虛擬空間上將視覺刺激虛擬物體配置在距離所述車輛該虛擬間距的位置上，生成并顯示用于以規(guī)定的顯示方式顯示所述視覺刺激虛擬物體的視覺刺激圖像，并且使用隨著從所述顯示的定時(shí)起的時(shí)間推移呈現(xiàn)所述視覺刺激虛擬物體以所述速度逐漸逼近所述車輛的視覺效果，更新所述視覺刺激圖像；以及由感覺刺激控制單元，在使駕駛員感覺到所述車輛壓過利用所述視覺效果看上去逐漸逼近的所述視覺刺激虛擬物體的定時(shí)，輸出聲音信號(hào)或者振動(dòng)。
全文摘要
公開了維持駕駛員的清醒狀態(tài)的清醒狀態(tài)維持裝置和清醒狀態(tài)維持方法。清醒狀態(tài)維持裝置(100)中，視覺刺激控制單元(107)計(jì)算與初始設(shè)定時(shí)間和車輛的檢測(cè)速度的乘積對(duì)應(yīng)的初始顯示位置，在顯示單元中，將有關(guān)喚起清醒狀態(tài)的視覺刺激虛擬物體的視覺刺激圖像顯示在初始顯示位置，并且使用視覺上隨著從該顯示的定時(shí)開始的時(shí)間推移，視覺刺激虛擬物體以檢測(cè)速度逐漸逼近車輛的視覺效果，更新視覺刺激圖像，從該顯示的定時(shí)起經(jīng)過初始設(shè)定時(shí)間時(shí)，聲音信號(hào)控制單元(105)輸出聲音信號(hào)，振動(dòng)控制單元(106)輸出振動(dòng)。由此，駕駛員能夠從視覺、聽覺和觸覺的各方面感覺到本車輛壓過以逐漸逼近的方式顯示的視覺刺激虛擬物體上，所以能夠維持駕駛員的清醒狀態(tài)。
文檔編號(hào)G08G1/16GK102473355SQ20118000272
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者久保谷寬行, 仲井渉, 宇野嘉修 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社