JP5477121B2 - 居眠り運転防止装置および居眠り運転防止方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両における居眠り運転防止装置、および居眠り運転防止方法に関する。

特許文献１には、自動車等の車両の運転者の眠気を検知して覚醒させる眠気覚醒装置に関する技術が開示されている。

これは、ステアリングホイールのリム部にペルチェ素子を内装して温度調整手段を構成し、体調判定装置の判定部が運転者は眠気を感じていると判定したときに、温度調整手段のペルチェ素子の温度を変化させることで、同乗者に不快感を与えることなく、運転者だけに覚醒効果を与えようとするものである。

特開２００４−５０８８８号公報

特許文献１に開示された技術では、ペルチェ素子を覆う熱伝導材を通じて、運転者の手の全体を冷却しようとする構成となっているため、過多な電力が必要となる問題がある。

そこで、本発明は運転者の手が接触しているステアリングホイールのリム部の接触部位の中でも、温度刺激による末梢の収縮を誘導し易い部位を局所的に温度制御することによって、より少ない電力で、覚醒度を向上することが可能な居眠り運転防止装置、および、居眠り運転防止方法を提供するものである。

本発明の居眠り運転防止装置にあっては、ステアリングホイールのリム部は、複数の温度調整部を備えている。この複数の温度調整部は、それぞれ運転者の手が接触する部分を検出する接触部分検出手段を備えている。複数の温度調整部に対する運転者の手の接触状態を、この接触部分検出手段で検出し、その検出結果にもとづいて、複数の温度調整部における運転者の手の指先が接触する部位と、運転者の手の掌中央が接触する部位との少なくとも一方の接触部位を、部位判定手段で判定するようにしている。運転者の覚醒度は、運転者覚醒度検出手段により検出され、そして、覚醒度が所定値よりも低いときに、指先の接触部位と、掌中央の接触部位の少なくとも一方の接触部位に該当する温度調整部の温度を、制御手段により制御するようにしたことを主要な特徴としている。

本発明によれば、運転者の手の接触部位により、温度刺激による末梢の収縮を誘導し易い部位である指先、または、掌中央が接触する接触部位を判定し、それらに該当する温度調整部の温度を制御することで、より少ない電力で、覚醒度を向上することができる。

本発明に係る居眠り運転防止装置の第１実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第１実施形態の車両への配置状態を略示的に示す斜視説明図。 本発明の第１実施形態における温度調整部のステアリングホイールへの配置状態を略示的に示す部分破断説明図。 図３のＡ−Ａ線に沿う断面説明図。 本発明の第１実施形態の制御動作を説明するフローチャート。 本発明の第１実施形態における手の接触状態判定と、接触部位決定の処理例を示す説明図。 片手全体を冷却した場合の末梢部の収縮誘導例を示す説明図。 片手の一部を冷却した場合の末梢部の収縮誘導例を示す説明図。 本発明の第２実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第２実施形態における温度調整部のステアリングホイールへの配置状態を示す図４と同様の断面説明図。 本発明の第２実施形態の制御動作を説明するフローチャート。 本発明の第２実施形態における手の接触状態判定と、接触部位決定の処理例を示す説明図。 図１０における手の接触部位決定のパターン照合手順を示す説明図。 図１３のパターン照合結果を示す説明図。 本発明の第３実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第３実施形態における温度調整部のステアリングホイールへの配置状態を示す図４と同様の断面説明図。 本発明の第３実施形態の制御動作を説明するフローチャート。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
（第１実施形態）

図１は、本発明に係る居眠り運転防止装置の第１実施形態の構成を示すブロック図である。

図１に示す居眠り運転防止装置１０１は、運転者の手に温度刺激を与える複数のペルチェ素子１０２と、運転者の覚醒度を検出する覚醒度センサ１０３と、覚醒度センサ１０３からの覚醒度情報にもとづいて、ペルチエ素子１０２の温度制御を司るメインユニット１０４と、を備えている。

メインユニット１０４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏインターフェース等を主体として構成したマイクロコンピュータを用いることができる。このメインユニット１０４は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って各種の演算を行い、この演算結果にもとづいて、ペルチェ素子１０２の温度を覚醒誘導温度に調整する制御機能と、複数のペルチェ素子１０２の中から、制御対象となるペルチェ素子１０２を特定する判定機能を有する。

ペルチェ素子１０２は、印加電圧を制御することによって、その冷却面となる吸熱面（表面）温度が変化する。従って、この表面温度を変化させることによって、運転者に温度刺激を与えることがきる。このペルチェ素子１０２の印加電圧は、メインユニット１０４からの制御信号にもとづいて、調温制御ユニット１０５によって制御している。

各ペルチェ素子１０２は、それぞれの冷却面（表面）温度を測定する温度センサ１０６を備えている。温度センサ１０６の検出信号は調温制御ユニット１０５へ出力され、調温制御ユニット１０５により、後述する特定のペルチェ素子１０２の冷却面（表面）が、所要の覚醒誘導温度を維持するようにフィードバック制御している。また、本実施形態では、各温度センサ１０６の検出信号をメインユニット１０４に出力し、複数のペルチェ素子１０２のうち、運転者の手が接触する部分を、該当するペルチェ素子１０２の冷却面温度
の変化をもって検出している。即ち、これら複数の温度センサ１０６を手の接触部分検出手段１０７として用いている。

また、ペルチェ素子１０２は、冷却面（表面）と反対側の発熱面に発生した廃熱を伝導するヒートパイプ１０８と、ヒートパイプ１０８から輸送される熱を放熱するヒートシンク１０９と、を備えている。

覚醒度センサ１０３は、運転者の脳波，心拍数，皮膚電位などの生体信号を検出する生体信号センサ１１０と、運転者の顔面を撮影する顔画像撮影カメラ１１１と、ステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ１１２と、車両の横方向加速度を検出する横Ｇセンサ１１３と、車両前方の走行路を撮影する走行路撮影カメラ１１４と、を備える。

生体信号センサ１１０，顔画像撮影カメラ１１１，操舵角センサ１１２，横Ｇセンサ１１３，走行路撮影カメラ１１４は、何れもメインユニット１０４に覚醒度検出用の信号を出力するセンサ類の例である。この他に、運転者の覚醒度状態を検出するための信号を提供するものであれば、特にこれらのセンサに限定されない。

また、生体信号センサ１１０，顔画像撮影カメラ１１１，操舵角センサ１１２，横Ｇセンサ１１３，および走行路撮影カメラ１１４のセンサ類の全てを備える必要はなく、居眠り運転防止装置の設計思想に従って、１つのセンサ、または、複数のセンサの組合せを任意に選択することができる。

生体信号センサ１１０が検出する運転者の生体信号にもとづいて居眠り運転状態を判定する場合、例えば、特開昭５６−６７６３２号公報に記載の技術を採用することができる。

顔画像撮影カメラ１１１が撮影する運転者の顔面画像にもとづいて居眠り運転状態を判定する場合、例えば、特開平１０−１４３６６９号公報に記載の技術を採用することができる。

操舵角センサ１１２が検出する操舵角信号にもとづいて居眠り運転状態を判定する場合、例えば、特開平５−５８１９２号公報記載の技術を採用することができる。

横Ｇセンサ１１３が検出する車両横方向の加速度にもとづいて居眠り運転状態を判定する場合、例えば、操舵角の変化を横Ｇに換算したり、自車両と走行区分帯との距離変化を横Ｇに換算して、居眠り運転状態を判定することができる。

走行路撮影カメラ１１４が検出する車両走行路の前方撮影画像にもとづいて居眠り運転状態を判定する場合、例えば、特開平５−６９７５７号公報に記載の技術を採用することができる。

図２は、居眠り運転装置１０１の構成部材の車両への配置状態を示している。

運転者Ｄが正常な運転姿勢でステアリングホイール１１のリム部１２を握る左右の手Ｈの握持領域Ｓに、複数のペルチェ素子１０２を配置している。

メインユニット１０４、および調温制御ユニット１０５は、インストルメントパネル１３の内部に配置してある。

覚醒度センサ１０３は、運転者の覚醒度を最も検出し易い場所に配置され、例えば、顔
画像撮影カメラ１１１は、インストルメントパネル１３における運転者Ｄの顔を正面から撮影し易い場所に配置し、生体信号センサ１１０は運転者Ｄの背中が密着するシートバック１４の表面近傍に配設してある。

図３，図４は、ステアリングホイール１１のリム部１２におけるペルチェ素子１０２の配設状態を示している。

リム部１２の握持領域Ｓには、その外周側と内周側に、複数のペルチェ素子１０２を、それぞれ前，後２列にリム部１２の車両前面側と後面側に周方向に列設配置してある。

各ペルチェ素子１０２は、断熱材１５により熱的に独立した状態で配設してある。

図示の例では、リム部１２の外周側に前，後２列に計８つのペルチェ素子１０２を前後方向に対向配置し、リム部１２の内周側にも前，後２列に計８つのペルチェ素子１０２を前後方向に対向配置してある。

ペルチェ素子１０２は、冷却面（表面）をリム部１２の表皮１６に近接して配置してある。各ペルチェ素子１０２の冷却面と表皮１６との間には、温度センサ１０６を配設してあると共に、熱伝導剤１７を充填してある。これにより、各ペルチェ素子１０２の冷却面温度を直接的に測定するようにしている。

表皮１６には、熱伝導性の高い素材を用いており、運転者Ｄの手に温度刺激を効果的に与えられるようにしている。

リム部１２の外周側および内周側に列設した各列の複数のペルチェ素子１０２は、それらの背面（発熱面）間を縦列方向にヒートパイプ１０８で接続してある。これらのペルチェ素子１０２の背面とリム部１２の表皮１６との間にも熱伝導剤１７を充填して、ヒートパイプ１０８の熱勾配を高めて熱伝導効率を高めるようにしている。

ヒートパイプ１０８の放熱側端部はヒートシンク１０９に接続してある。ヒートシンク１０９はペルチェ素子１０２から離れた場所、例えば、ステアリングホイール１１のスポーク部１８に配設して、ペルチェ素子１０２に熱的影響を与えずに放熱するようにしている。また、ヒートシンク１０９の近傍にファン１９を設置して、ヒートシンク１０９の放熱性能を高めている。

このようなステアリングホイール１１のリム部１２へのペルチェ素子１０２の配置構成とすることにより、運転者Ｄが正常な運転姿勢でリム部１２を手Ｈで握った場合、図６に示すようにリム部１２の外周側では、その外周側のペルチェ素子１０２の幾つかに手Ｈの掌が接触し、リム部１２の内周側では、その内周側のペルチェ素子１０２の幾つかに手Ｈの指が接触するようになる。

このペルチェ素子１０２に対する運転者Ｄの手Ｈの接触状態は、前述のように各ペルチェ素子１０２の近傍に付設した温度センサ１０６で検出している。

図５は本実施形態の居眠り運転防止装置１０１の制御動作を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、車両のエンジン始動により、メインユニット１０４によって実行される。

まず、ステップＳ１０１において、ＲＯＭに格納された制御プログラムの覚醒度判定基準値の初期化を行う。

次に、ステップＳ１０２において、覚醒度センサ１０３からの検出信号を入力し、覚醒度へ変換する処理を行う。この入力信号は覚醒度センサ１０３に用いられるセンサの種類によって異なる。

生体信号センサ１１０は、例えば、脳波を検出するものであれば脳波信号を、心拍数を検出するものであれば脈波信号を、メインユニット１０４へ出力する。

顔画像撮影カメラ１１１は、運転者の顔面を撮影した画像をメインユニット１０４へ出力する。顔画像撮影カメラ１１１は、画像処理装置を内蔵することも可能であり、この場合、運転者Ｄの顔面をカメラで撮影した画像から眼の開閉状態や運転者Ｄの表情変化を検出し、眼の開閉判定信号や、運転者Ｄの表情変化を時系列信号としてメインユニット１０４へ出力する。

操舵角センサ１１２は、ステアリング操作状態を示す操舵角信号をメインユニット１０４へ出力する。

横Ｇセンサ１１３は、車両の横方向の加速度をメインユニット１０４へ出力する。

走行路撮影カメラ１１４は、車両の前方走行路をカメラで撮影した画像をメインユニット１０４へ出力する。走行路撮影カメラ１１４は、画像処理装置を内蔵することも可能であり、この場合、車両の前方走行路をカメラで撮影した画像から走行区分帯や前方車両を認識し、車両と走行区分帯との距離や前方車両との距離を算出してメインユニット１０４へ出力する。

これらの各センサからの入力信号を覚醒度判定値へ変換する処理は、例えば、眼の開閉判定結果信号の場合では所定時間に発生する閉眼数の積算値であり、操舵角信号の場合では周波数分析をした特定周波数の積分値である。

ステップＳ１０３において、ステップＳ１０２で取得された現在の運転者覚醒度の状態を判定する。現在の運転者覚醒度が、ステップＳ１０１において初期化した覚醒度判定基準値よりも低いとき（Ｔｒｕｅ）、ステップＳ１０４へ進み、複数のペルチェ素子１０２に対する手Ｈの接触状態判定を行う。また、現在の運転者覚醒度が、ステップＳ１０１において初期化した覚醒度判定基準値よりも低くないとき（Ｆａｌｅ）、正常と判断してステップＳ１０２へ戻り、同様の処理を実行する。

ステップＳ１０４における手の接触状態判定の処理例を図６によって説明する。

運転者Ｄの右手ＨＲに対応する左手側ペルチェ素子群、および左手ＨＬに対応する左手側ペルチェ素子群の何れも、リム部１２の外周側では、手Ｈの掌に対面するため、接触するペルチェ素子数が多く、リム部１２の内周側では、手Ｈの指に対面するため、接触するペルチェ素子数は外周側に較べて少ない。

この手Ｈの接触状態の判定は、右手側も、左手側も、各ペルチェ素子１０２に付設した温度センサ１０６から得られる冷却面の温度情報にもとづいて、全ペルチェ素子１０２の冷却面温度の中央値を計算し、この中央値以上の冷却面温度となっているペルチェ素子１０２として扱う。

図６に示す例では、右手側ペルチェ素子群、および左手側ペルチェ素子群の何れも、斜線で陰影を施したペルチェ素子１０２が、手Ｈが接触している部分として判定している。

図６における右手側のペルチェ素子群、および左手側のペルチェ素子群の各配置は、同図におけるリム部１２を、外周の上端中央位置で切り開いて仮想展開した状態として示している。

このようにして、ステップＳ１０４において判定結果が得られると、ステップＳ１０５に進み、手Ｈが接触しているペルチェ素子１０２（斜線表示部分）の中から、制御対象となるペルチェ素子１０２を特定する。

ステップＳ１０５において、ステップＳ１０４で得られた手の接触面情報から、まず、掌中央に接触するペルチェ素子１０２を選択する。掌中央に接触するペルチェ素子１０２は、ステップＳ１０４で得られた手の接触面情報にもとづいて、接触面領域における接触面重心点０を計算し、この接触面重心点０が存在するものを該当素子として決定する。次に、手Ｈの指先が接触するペルチェ素子１０２を選択する。指先が接触するペルチェ素子１０２は、ステップＳ１０４で得られた接触面情報から、図６に示す例では、右手側ペルチェ素子群では、接触面領域の右端ＲＳに最も近接するものを該当素子として決定し、左手側ペルチェ素子群では、接触面領域の左端ＬＳに最も近接するものを該当素子として決定している。この制御対象となるペルチェ素子１０２を、図６に太枠で囲って示している。

ステップＳ１０５において、掌中央に接触するペルチェ素子１０２と、指先が接触するペルチェ素子１０２を選択する理由は、後述するように、手Ｈの掌中央と指先が、冷却による末梢の収縮を誘導し易い部位であるためである。

ステップＳ１０５において制御対象となるペルチェ素子１０２が特定されると、ステップＳ１０６へ進み、制御対象のペルチェ素子１０２の冷却面が所要の覚醒誘導温度、例えば、１５℃となるように温度制御を行う。ステップＳ１０５の温度制御は、例えば１分間行われ、ステップＳ１０５の処理が終了したら、再びステップＳ１０２に戻り、同様の処理を実行する。

図７，図８に、冷却による手の末梢部の収縮誘導の一例を示している。

図７は、片手の全体を所要の覚醒誘導温度で冷却したときの反対側の手の中指温度、および小指脈波の標準偏差を示している。図中、太線枠で示す冷却時間において、ａ線で示す中指温度が低下し、ｂ線で示す小指脈波標準偏差が低下する、という定性的な傾向が見られる。これは、手の末梢の収縮により血流が低下していることを示している。

図８は、図７と同様の温度条件で片手の一部を冷却したときの反対側の手の中指温度、および小指脈波の標準偏差を示している。この例では、図に示すように、片手の掌中央（１）、掌親指（２）、掌外側（３）、掌中上（４）、親指（５）、人指指（６）、中指（７）、薬指（８）の８ヶ所をそれぞれ冷却したときの反対側の手の中指温度、および小指脈波標準偏差の変化をａ´線，ｂ´線として示している。この図から判るように、部分冷却（１），（５），（６），（７），（８）を行った場合、反対側の手の中指温度と、小指脈波標準偏差に、図７に示したものと同様の定性的な傾向が見られる。一方、部分冷却（２），（３），（４）を行った場合には、反対側の手の小指脈波標準偏差の低下現象は見られるが、中指温度の低下傾向は見られない。

このことから、手全体を冷やした場合と同等の末梢収縮を誘導するには、部分冷却（１），（５），（６），（７），（８）のように、掌中央と各指先を選択的に冷やすことが有効であると考えられる。そして、末梢への効果的な温度刺激によって、自律神経の活性
を誘導し、運転者をより良く覚醒させることが可能となる。

従って、第１実施形態のように、運転者Ｄの手が接触する複数のペルチェ素子１０２の中でも、特に指先が接触するペルチェ素子１０２、または、手の接触部分の重心点０が存在する掌中央相当のペルチェ素子１０２を選択し、それらの冷却面を覚醒誘導温度に冷却制御することによって、より少ない電力で、覚醒度を向上することができて、運転者Ｄの居眠り運転防止に如何に有効であるかが判る。

特に、本実施形態によれば、制御対象となるペルチェ素子１０２の特定は、運転者Ｄの手Ｈが接触する複数のペルチェ素子１０２の中から、指先が接触しているペルチェ素子１０２を選択し、あるいは、手Ｈが接触している複数のペルチェ素子１０２の接触面重心点０を求めて、この接触面重心点０が存在するペルチェ素子１０２を掌中央相当として選択しているため、制御対象のペルチェ素子１０２の特定を簡便にすることができる。

また、制御対象のペルチェ素子１０２の冷却面（表面）温度を、温度センサ１０６の検出作用にもとづいて、調温制御ユニット１０５によって、所要の覚醒誘導温度を維持するようにフィードバック制御しているので、覚醒効果を高めることができる。しかも、この温度センサ１０６を、運転者Ｄの手が接触するペルチェ素子１０２を検出する接触部分検出手段１０７として有効利用しているので、コスト的に有利となる。

そして、このように温度調整部として、片面が吸熱面（冷却面）、他面が発熱面を構成するペルチェ素子１０２を用いているので、この冷却面で直接的に運転者Ｄの手Ｈを冷却でき、伝熱による冷却遅れを回避して、覚醒効果を速やかに発揮させることができる。このペルチェ素子１０２は、その冷却面温度を印加電圧の制御によって変化させることができるので、冷却面の温度制御を容易に行うことができる。

また、各ペルチェ素子１０２の廃熱は、ヒートパイプ１０８からなる熱伝導部と、ヒートシンク１０９からなる放熱部とによって、冷却面外へ効率的に放熱できるので、冷却面による温度刺激を効果的に行わせることができる。しかも、各ペルチェ素子１０２の発熱面側をヒートパイプ１０８で接続しているので、廃熱を集合してヒートシンク１０９へ輸送し、冷却面から離れた場所で放熱させることができて、冷却面の温度管理を適切、かつ、容易に行うことができる。

更に、運転者Ｄの覚醒度を覚醒度センサ１０３で検出しており、この覚醒度センサ１０３として生体信号センサ１１０を用いれば、脳波，心拍，皮膚電位などの運転者Ｄの生体信号の変化により運転者覚醒度状態を検出するので、居眠り運転検出精度を向上することができる。

覚醒度センサ１０３として、顔画像撮影カメラ１１１を用いれば、運転者Ｄの眼の開閉状態変化や顔の表情変化により、運転者覚醒度状態を検出するので、煩雑な操作を必要とすることなく、運転者状態に適した覚醒度判定を行うことができる。

覚醒度センサ１０３として、操舵角センサ１１２を用いれば、ステアリングホイール１１のハンドル操作状態の変化により運転者覚醒度状態を検出するので、煩雑な操作を必要とすることなく、運転者Ｄの運転特性に適した覚醒度判定を行うことができる。

覚醒度センサ１０３として、横Ｇセンサ１１３を用いれば、車両の蛇行状態により運転者覚醒度状態を検出するので、運転者の状態から直接覚醒度状態を検出するための複雑な覚醒度検出手段を用いることなく、車両に設けられた衝突回避システム等に利用される既存の横Ｇセンサにより覚醒度判定を行うことができる。

覚醒度センサ１０３として、走行路撮影カメラ１１４を用いれば、自車と先行車両との車間距離，道路白線のトレース状況等により運転者覚醒度状態を検出するので、車両環境から直接覚醒度状態を検出するための複雑な覚醒度検出手段を用いることなく、運転者状態に適した覚醒度判定を行うことができる。
（第２実施形態）

図９は、本発明に係る居眠り運転防止装置１０１の第２実施形態の構成を示すブロック図である。

本実施形態では、複数のペルチェ素子１０２のうち、運転者Ｄの手Ｈが接触する部分を検出する接触部分検出手段として、手の接触を生体信号により直接的に検出する接触型の生体信号センサ１１５を用いており、その他の構成は第１実施形態と同様である。

図１０に示すように、接触型の生体信号センサ１１５は、各ペルチェ素子１０２の冷却面（表面）に設置してあり、それぞれの検出信号を図９に示すようにメインユニット１０４に出力するようにしている。図９，図１０において、第１実施形態とは生体信号センサ１１５のみが異なっているため、重複する構成の説明は省略する。

図１１に、第２実施形態におけるメインユニット１０４の制御動作のフローチャートを示す。

ステップＳ１０１，ステップＳ１０２，ステップＳ１０３，およびステップＳ１０６の各処理は第１実施形態と同様であるが、本実施形態では、手の接触状態判定と、制御対象となるペルチェ素子１０２の決定は、ステップＳ２０１，ステップＳ２０２によって以下のように処理している。

ステップＳ２０１では、各ペルチェ素子１０２の冷却面（表面）に付設した接触型の生体信号センサ１１５の信号入力状態の有無により、接触状態判定を行っている。即ち、運転者Ｄの手Ｈがペルチェ素子１０２の冷却面（表面）に接触することにより、該当するペルチェ素子１０２の接触型の生体信号センサ１１５から生体信号が出力され、この生体信号の入力をもって、手Ｈが接触しているペルチェ素子１０２として判定している。

このステップＳ２０１における手の接触状態判定の処理例を図１２によって説明する。

図１２における右手側のペルチェ素子群、および左手側のペルチェ素子群の各配置は第１実施形態と同様であり、同図におけるリム部１２を、外周の上端中央位置で切り開いて仮想展開した状態として示している。

運転者Ｄの右手ＨＲに対応する右手側素子群、および左手ＨＬに対応する左手側ペルチェ素子群の何れも、リム部１２の外周側では、手Ｈの掌に対面するため、接触するペルチェ素子数が多く、リム部１２の内周側では、手Ｈの指に対面するため、接触するペルチェ素子数は外周側に較べて少ない。

この手Ｈの接触状態の判定は、右手ＨＲ側も、左手ＨＬ側も、各ペルチェ素子１０２に付設した接触型の生体信号センサ１１５の接触検出情報にもとづいて行われる。図１２に示す例では、右手側ペルチェ素子群、および左手側ペルチェ素子群の何れも、斜線で陰影を施したペルチェ素子１０２が、手Ｈが接触している部分として判定している。

ステップＳ２０１において判定結果が得られると、ステップＳ２０２に進み、手Ｈが接
触しているペルチェ素子１０２（斜線表示部分）の中から、制御対象となるペルチェ素子１０２を特定する。

ステップＳ２０２における判定処理は、本実施形態にあっては、ステップＳ２０１で得られた手の接触状態結果に対して、図１２に示す右手側ペルチェ素子群、および左手側ペルチェ素子群の各ペルチェ素子１０２の配列に模して作成された制御マップ１１６を照合して、該制御マップ１１６に予め設定された判定パターンにもとづいて行っている。

制御マップ１１６の接触モデル面の配列コマ数は、ペルチェ素子群のペルチェ素子数よりも多い。例えば、ペルチェ素子配列数４×４に対して、コマ数５×５のマトリクスに、予め接触面Ｐａと制御対象面Ｐｂとが設定された接触モデル面を判定基準面としている。

制御マップ１１６は、図１２に示す例では、右手側モデルと、左手側モデルにおける各接触面Ｐａと制御対象Ｐｂとの配列パターンを左右対称としている。

この制御マップ１１６とのパターン照合による判定処理は、図１３，図１４のようにして行われる。

ステップＳ２０１で得られた手の接触情報、つまり、図１２に示した接触面（斜線部）と非接触面のパターン情報と、制御マップ１１６の接触モデル面とを、該接触モデル面上でマトリクスの１コマ単位づつ、図１３の左右方向，上下方向，および斜め方向に移動して重ね合わせ、制御マップ１１６の判定パターンとの相関を求める。この相関は、接触モデル面における接触面Ｐａまたは制御対象面Ｐｂであるか否かと、手の接触面（図１２の斜線部）であるか否かの論理和がより得られる。この全ての重ね合わせの状態の中から、図１４に示すように、最も相関が高い重ね合わせを求めて、そのときの重ね合わせの状態でモデル面の制御対象面Ｐｂに対応するペルチェ素子１０２を、制御対象となるペルチェ素子１０２として判定する。この制御対象となるペルチェ素子１０２を、図１２に太枠で囲って示している。

従って、この第２実施形態の居眠り運転防止装置によれば、第１実施形態と同様の覚醒誘導効果が得られる他、各ペルチェ素子１０２の冷却面に接触型の生体信号センサ１１５を設置して、これを手の接触状態検出手段としているので、左右の手の接触圧力差など、運転者Ｄの手Ｈの接触状態を検証することができて、より正確な手の接触状態を検出することができる。

また、生体信号センサ１１５により得た手の接触情報に対して、制御マップ１１６を用いて、この制御マップ１１６に予め設定された判定パターンとの照合にもとづいて、制御対象となるペルチェ素子１０２を決定するので、様々なマップを用意してパターン照合を行うことができるので、より正確に制御対象のペルチェ素子１０２を選択することができる。
（第３実施形態）

図１５は、本発明に係る居眠り運転防止装置１０１の第３実施形態の構成を示すブロック図である。

本実施形態では、複数のペルチェ素子１０２のうち、運転者Ｄの手Ｈが接触する部分を検出する接触部分検出手段として、手の接触を電気信号により直接的に検出する接触センサ、例えば静電センサ１１７を用いており、その他の構成は第１実施形態と同様である。

図１６に示すように、静電センサ１１７は、各ペルチェ素子１０２の冷却面（表面）に
対応した位置で、リム部１２の表皮１６の外面に設置してあり、それぞれの検出信号を図１５に示すようにメインユニット１０４に出力するようにしている。図１５，図１６において、第１実施形態とは静電センサ１１７のみが異なっているため、重複する説明は省略する。

図１７に、第３実施形態におけるメインユニット１０４の制御動作のフローチャートを示す。

ステップＳ１０１，ステップＳ１０２，ステップＳ１０３，ステップＳ１０５，およびステップＳ１０６の各処理は第１実施形態と同様である。

手の接触状態判定は、ステップＳ１０３の処理を終了した後、ステップＳ３０１において、各ペルチェ素子１０２の冷却面に対応した表皮１６面に付設した静電センサ１１７の信号入力状態の有無により、接触状態判定を行っている。即ち、運転者Ｄの手Ｈが静電センサ１１７に接触することにより、該静電センサ１１７から出力される検出信号によって、この静電センサ１１７に対応したペルチェ素子１０２が、運転者Ｄの手Ｈが接触しているペルチェ素子１０２として判定している。

ステップＳ１０５では、ステップＳ３０１で得られた手の接触情報にもとづいて、第１実施形態と同様の処理で制御対象となるペルチェ素子１０２を特定しているが、これは、第２実施形態におけるステップＳ２０１と同様の制御マップを用いた判定処理を行うようにしてもよい。

従って、この第３実施形態の居眠り運転防止装置によれば、第１実施形態と同様の覚醒誘導効果が得られる他、静電センサ１１７により直接的に手の接触状態を検出しているので、より正確な手の接触状態を検出することができる。

なお、上述の各実施形態において用いているペルチェ素子１０２は、ステアリングホイール１１のリム部１２を握る運転者Ｄの手Ｈに温度刺激を与え得るユニットであれば、特に、これに限定されるものではない。

また、各実施形態と各請求項の構成との対応関係において、ペルチェ素子１０２が温度調整部に、覚醒度センサ１０３が運転者覚醒度検出手段に、メインユニット１０４が制御手段および部位判定手段に、調温制御ユニット１０５が調温制御手段に、ヒートパイプ１０８が熱伝導部に、ヒートシンク１０９が放熱部に、生体信号センサ１１０が生体信号計測手段に、顔画像撮影カメラ１１１が顔画像認識手段に、操舵角センサ１１２が運転操作計測手段に、横Ｇセンサ１１３が車両状態計測手段に、走行路撮影カメラ１１４が運転環境計測手段に、および、温度センサ１０６・接触型の生体信号センサ１１５・静電センサ（接触センサ）１１７が手の接触部分検出手段に相当する。

１１…ステアリングホイール
１２…リム部
１０１…居眠り運転防止装置
１０２…ペルチェ素子（温度調整部）
１０３…覚醒度センサ（運転者覚醒度検出手段）
１０４…メインユニット（制御手段）
１０５…調温制御ユニット（調温制御手段）
１０６…温度センサ
１０７…接触部分検出手段
１０８…ヒートパイプ（熱伝導部）
１０９…ヒートシンク（放熱部）
１１０…生体信号センサ（生体信号計測手段）
１１１…顔画像撮影カメラ（顔画像認識手段）
１１２…操舵角センサ（運転操作計測手段）
１１３…横Ｇセンサ（車両状態計測手段）
１１４…走行路撮影カメラ（運転環境計測手段）
１１５…接触型の生体信号センサ（接触部分検出手段）
１１６…制御マップ
１１７…静電センサ（接触センサ）

Claims (11)

1. 運転者の覚醒度を検出する運転者覚醒度検出手段と、
   ステアリングホイールのリム部に内装する複数の温度調整部と、
   前記複数の温度調整部の近傍に設置され、前記複数の温度調整部のうち、前記運転者の手が接触する部分を検出する接触部分検出手段と、
   前記手の接触部分検出手段の検出結果にもとづいて、前記複数の温度調整部における前記運転者の手の指先が接触する部位と、前記運転者の手の掌中央が接触する部位との少なくとも一方を判定する部位判定手段と、
   前記運転者覚醒度検出手段により検出された覚醒度が所定値よりも低下していると判定されたときに、前記指先が接触する部位と、前記掌中央が接触する部位との少なくとも一方の接触部位に該当する前記温度調整部の温度を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする居眠り運転防止装置。
2. 前記部位判定手段は、前記接触部分検出手段により得られた前記温度調整部への手の接触状態に対して、運転者の手が接触する領域の接触面重心点と、運転者の手の指先が接触する接触面とにより、制御対象となる温度調整部を選択することを特徴とする請求項１に記載の居眠り運転防止装置。
3. 前記部位判定手段は、前記接触部分検出手段により得られた前記温度調整部への手の接触状態に対して、前記複数の温度調整部の配列に模して作成された制御マップを照合して、該制御マップに予め設定された判定パターンにもとづいて、制御対象となる温度調整部を選択することを特徴とする請求項１に記載の居眠り運転防止装置。
4. 前記複数の温度調整部の、それぞれの表面温度を測定する複数の温度センサと、
   前記温度センサから得られる温度情報にもとづいて、前記温度調整部の表面温度を、覚醒誘導温度に維持するように調温制御する調温制御手段と、を備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の居眠り運転防止装置。
5. 前記複数の温度調整部は、それぞれ前記ステアリングホイールのリム部の表面に近接した冷却面を有し、
   前記冷却面の廃熱を輸送する熱伝導部と、
   前記熱伝導部からの熱を放熱する放熱部と、を備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の居眠り運転防止装置。
6. 前記複数の温度調整部のそれぞれを、前記熱伝導部により熱的に接続したことを特徴とする請求項５に記載の居眠り運転防止装置。
7. 前記運転者覚醒度検出手段は、運転者の覚醒度を、生体信号により直接的に検出する生体信号計測手段と、
   運転者の覚醒度を、顔画像認識技術により直接的に検出する顔画像認識手段と、
   運転者の覚醒度を、車両運転操作により間接的に検出する運転操作計測手段と、
   運転者の覚醒度を、車両状態により間接的に検出する車両状態計測手段と、
   運転者の覚醒度を、車両の運転環境，走行条件により間接的に検出する環境計測手段と、の少なくとも１つ以上からなることを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載の居眠り運転防止装置。
8. 前記手の接触部分検出手段が、手の接触による温度調整部の温度変化を検出する温度センサであることを特徴とする請求項１〜７の何れか１つに記載の居眠り運転防止装置。
9. 前記手の接触部分検出手段が、手の接触を生体信号により直接的に検出する生体信号計測手段であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１つに記載の居眠り運転防止装置。
10. 前記手の接触部分検出手段が、手の接触を電気信号により直接的に検出する接触センサであることを特徴とする請求項１〜７の何れか１つに記載の居眠り運転防止装置。
11. 運転者覚醒度検出手段によって得られる覚醒度検出結果と、
    ステアリングホイールのリム部に内装した複数の温度調整部のうち、運転者の手が接触する部分を検出して、その検出結果にもとづいて前記運転者の指先が接触する部位と、前記運転者の掌中央が接触する部位との少なくとも一方の接触部位を判定した結果と、により、
    前記運転者の覚醒度が所定値よりも低下しているときに、前記指先が接触している部位と、前記掌中央が接触している部位との少なくとも一方の接触部位に該当する前記温度調整部の温度を制御することを特徴とする居眠り運転防止方法。

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