JP2007253721A - 運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者が教示された注意を払うべき方向を精度良く認識することができるようにした運転支援装置を提供すること。
【解決手段】車両において、自車両運転者に注意を払うべき方向を教示する運転支援装置に、運転者が注意を払うべき方向を検出する検出手段と、この検出手段により検出された運転者が注意を払うべき方向に音像が定位するように車室内に所定の音響信号を出力する出力手段と、上記所定の音響信号と重なり合ったときに自車両運転者に確率共振現象を生じさせる所定の雑音を上記所定の音響信号に重畳する雑音重畳手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、概して、車両において、自車両運転者に注意を払うべき方向を教示する運転支援装置に係り、特に、運転者が教示された注意を払うべき方向を精度良く認識することができるようにした運転支援装置に関する。

従来、車両において、自車両運転者に注意を払うべき方向を教示する運転支援装置が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１及び２には、車両の周辺に存在する人や障害物などを検知して、その存在方向に音像（仮想音源）が定位されるように車室内に警報音を出力し、運転者に当該存在方向から警報音が聞こえてくるように感じさせることによって、運転者に注意を払うべき方向を教示する装置が開示されている。
特開平５−０５８２１９号公報 特開２００２−１２７８５４号公報

しかしながら、上記特許文献１及び２記載の従来装置によれば、運転者によって知覚される音像（仮想音源）定位位置のばらつきが比較的大きくなり得るため、音像定位精度が必ずしも良好とは言えない。

例えば、車両乗員が車載オーディオ装置等を利用して車室内に音楽を（比較的大きい音量で）流している場合や、車両乗員同士が（比較的大きな声で）会話している場合や、或いは、運転者が聴力の比較的低い方（例えば聴覚に障害をお持ちの方や高齢により耳が遠くなった方など音／音声を聞き取る能力が健常者と比較して一般的に低いと考えられる方々）である場合などには、車室内に出力された警報音が車室内音場において運転者にとって相対的に微弱なレベルの音響信号となってしまい、運転者が警報音を十分に聞き取れず、結果として運転者によって知覚される音像（仮想音源）定位位置の精度が劣化する可能性がある。

上記のような従来装置においてこのような事態を回避するためには、車室内に出力される警報音の音量（音圧レベル）を上げることが一案として考えられる。しかし、音量を上げるという対策には、運転者に音量調節操作の手間が掛かると共に、車室内音場の背景雑音が高レベルであれば警報音の音圧を相当増幅しないと信号対雑音比は改善されない、という問題がある。加えて、運転者は、音像定位位置を適切なタイミングで認識するためには、スピーカー音量をいつ（どのタイミングで）・どの程度上げるべきかを判断しなければならない。適切なタイミングで適切な音量に設定しなければ、運転者が自車両周囲の人や障害物の存在に気が付くのが遅れるおそれもある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、運転者が教示された注意を払うべき方向を精度良く認識することができるようにした運転支援装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両において、自車両運転者に注意を払うべき方向を教示する運転支援装置であって、運転者が注意を払うべき方向を検出する検出手段と、この検出手段により検出された運転者が注意を払うべき方向に音像が定位するように車室内に所定の音響信号を出力する出力手段と、上記所定の音響信号と重なり合ったときに自車両運転者に確率共振現象（Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ）を生じさせる所定の雑音（ノイズ）を上記所定の音響信号に重畳する雑音重畳手段とを有する運転支援装置である。

上記一態様において、「運転者が注意を払うべき方向」とは、例えば、自車両から見た自車両と交錯可能性を有する周辺物体（静止物・移動体）の存在方向であり、上記検出手段は、このような周辺物体を検出するための手段（例えば、レーダー装置（レーザーレーダー、ミリ波レーダー、等）や、撮像装置（ＣＭＯＳカメラ、等）、など）を含むものとする。

また、上記一態様において、上記出力手段は、例えば、複数の（例えば４つの）スピーカーを用い、各スピーカーから出力される音響信号の音圧レベル及び遅延（ディレイ）を調整することによって任意の方向に音像（若しくは、仮想音源）を定位させる立体音響システムを含む。

また、上記一態様において、上記雑音重畳手段は、Ａ）上記出力手段により上記所定の音響信号が出力される前に上記所定の音響信号に上記所定の雑音を重畳するように構成されてもよく、或いは、Ｂ）上記出力手段により車室内に出力された上記所定の音響信号と車室内で重なり合うように上記所定の雑音を車室内に放射する放射手段（例えば、専用スピーカー）を含むように構成されてもよい。

さらに、上記一態様において、上記所定の雑音は、ランダムな広帯域ノイズ（すなわち、特定の周波数帯域において他の帯域よりも極端に高い強度を示すことのないノイズ）であり、ノイズ強度の周波数分布が一様又は略一様であるノイズであれば任意の種類のノイズを採用することが可能である。具体的には、例えば、ホワイトノイズ（白色雑音）、ピンクノイズ、１／ｆノイズなどが挙げられる。

上記一態様によれば、例えば、車両乗員が車載オーディオ装置等を利用して車室内に音楽を流している場合や、車両乗員同士が会話している場合や、或いは、運転者が聴力が比較的低い方である場合など、車室内に出力された運転者が注意を払うべき方向に音像を定位させるための音が車室内音場において運転者にとって相対的に微弱なレベルの音響信号となってしまう場合であっても、確率共振現象の効果によって運転者が出力された音響信号を、例えば適切なタイミングで音量を上げるなどしなくても、聞き取りやすくすることができるため、運転者による音像（仮想音源）定位精度を向上させることができる。

この結果、車両運転者の音像定位に基づく注意を払うべき方向を判断・認識する能力が高まり、例えば停車や一時停止や徐行などといった何らかの対応が必要な状況の発生を早期且つ確実に認識できるようになるため、車両運転者は、自車両周囲の環境／状況に応じて適切な車両操作を行うことができる。

なお、上記一態様において、上記所定の雑音は、装置構成を簡易なものとするために、上記雑音重畳手段に備えられた雑音発振手段（例えばノイズ発振回路）により当該装置内で生成されることが好ましい。

本発明によれば、運転者が教示された注意を払うべき方向を精度良く認識することができるようにした運転支援装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、複数のスピーカーを用いて任意の方向に音像を定位させる立体音響システム（又は音像制御装置）の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

以下、図１及び２を用いて、本発明の一実施例に係る運転支援装置１００について説明する。

本実施例に係る運転支援装置１００は、概して、自車両周辺に運転者が注意を払うべき物体が存在する場合、車室内に警報音を出力して運転者に注意喚起すると共に、音像定位制御を利用してその警報音が注意を払うべき物体の存在方向から聞こえてくるように運転者に感じさせることによって、当該警報音の出力によって注意を払うべき物体の存在だけでなく存在方向までも運転者に教示するものである。

本実施例では、このような警報音の音像（仮想音源）定位制御に確率共振現象を適用し、運転者による注意を払うべき物体の存在方向の認識精度の向上を図る。

確率共振現象とは、非線形な系において、信号に適切なノイズを重畳することによって微弱な信号を検出する能力が上昇する現象である。ここで、確率共振現象を引き起こすために信号に重畳されるノイズは、ランダムな広帯域ノイズ（すなわち、特定の周波数帯域において他の帯域よりも極端に高い強度を示すことのないノイズ）である必要であることが判っている。

確率共振現象の現象そのものについては、例えば、特開２００２−２２１５４６号公報や、米国特許第６，２８５，２４９号明細書などにおいても紹介されている。

図１は、本実施例に係る運転支援装置１００の概略構成図である。

運転支援装置１００は、車室内へ出力される警報音の音源である警報音音源１０１を有する。本実施例において、警報音音源１０１は、例えば、警報音として用いられる音色データを記憶保持した記憶媒体である。本実施例において、警報音として用いられる音色データは任意の音色でよい。

運転支援装置１００は、更に、所定の雑音（ノイズ）を生成するノイズ発振回路１０２を有する。本実施例において用いられるノイズは、ノイズ強度の周波数分布が一様又は略一様であるノイズであれば任意の種類のノイズでよい。具体的には、ノイズ発振回路１０２は、例えば、ホワイトノイズ（白色雑音）、ピンクノイズ、又は、１／ｆノイズ、などを生成する。なお、ノイズ発振回路１０２により生成されるノイズ種類は１種類でよい。

運転支援装置１００は、更に、例えばレーダー装置（レーザーレーダー、ミリ波レーダー等）や撮像装置（ＣＭＯＳカメラ等）などを利用して自車両周辺に存在する物体（静止物・移動体）を検出する周辺物体検出部１０３を有する。本実施例において、周辺物体検出部１０３は、更に、周辺物体が検出された場合に、自車両から見たその周辺物体の存在方向を測定する。レーダー装置や撮像装置については様々な構成・構造のものが知られているが、本実施例においては任意のものを利用することができる。例えば車間距離制御システムやプリクラッシュセーフティシステムや車線維持支援制御システムなどの他の車載システムと共用／兼用であってもよい。

運転支援装置１００は、更に、車室内に警報音を出力することができるように構成された出力部１０４と、出力部１０４を制御して車室内に出力される警報音に立体音響効果を生じさせる音像定位制御部１０５とを有する。

本実施例において、出力部１０４は、車室内に出力された警報音が聴者である運転者に対して確率共振現象を生じさせるように、警報音音源１０１からの警報音信号にノイズ発振回路１０２において生成されたノイズを重畳した上で、車室内へ出力する。

より具体的には、出力部１０４は、ノイズ重畳後の警報音信号において、警報音信号とノイズとの信号対雑音比が確率共振現象を生じさせるのに適当な値で略一定となるように、警報音音源１０１からの警報音信号の音圧レベルとノイズ発振回路１０２によって生成されたノイズの音圧レベルとをそれぞれ適宜調整した上でノイズ重畳処理を行う。ここで、確率共振現象を生じさせるのに適当な信号対雑音比の値は、予め実験等により経験的に求めておき、出力部１０４に記憶させておくものとする。

また、出力部１０４は、運転者を取り囲むように車室内に配置された複数のスピーカーを含み、これら複数のスピーカーの各々における警報音出力レベル及び遅延（ディレイ）時間を調整可能に構成される。

そして、音像定位制御部１０５は、周辺物体検出部１０３によって自車両周辺に自車両と交錯可能性を有する物体が検出されると、出力部１０４によって車室内に出力されたノイズが重畳された警報音の仮想音源が周辺物体検出部１０３によって検出された当該周辺物体の存在方向に位置する立体音響が実現されるように、出力部１０４に各スピーカーにおける出力レベルや遅延時間を指示する。

なお、出力部１０４に含まれる複数のスピーカーの車室内における具体的な設置位置や向きは運転者の聞き取りやすさを考慮して決定される限り任意でよい。また、周辺物体検出部１０３による自車両周辺物体の検出について、自車両との相対的位置関係がどこまでの物体を「周辺物体」とみなすのか、或いは、自車両と周辺物体との相対的位置関係がどのようなときに当該周辺物体が自車両と衝突可能性を有するのかについては、既に様々な手法やアルゴリズムが提案されており、本実施例では任意の基準・手法を採用することができる。

このような構成により、本実施例に係る運転支援装置１００によれば、自車両周辺に運転者が注意を払うべき物体が存在する場合、車室内に警報音を出力して運転者に注意喚起すると共に、音像定位制御を利用してその警報音が注意を払うべき物体の存在方向から聞こえてくるように運転者に感じさせることによって、当該警報音の出力によって注意を払うべき物体の存在だけでなく存在方向までも運転者に教示することができる。

加えて、本実施例によれば、車室内に出力される警報音には運転者に対して確率共振現象を生じさせるようにノイズが重畳されているため、運転者の警報音に対する知覚能力が向上する。したがって、たとえ出力された警報音が車室内音場において相対的に微弱な音響信号となってしまう場合であっても、警報音をより確実に聞き取ることができるようになるため、運転者による音像定位精度の向上、すなわち車室内音場における警報音仮想音源の存在方向の認識精度の向上、が見込まれる。これにより、運転者は、警報音がいずれの方向から聞こえてくるのかより精度良く認識でき、ひいては注意を払うべき周辺物体の存在方向をより精度良く認識することができるようになる。

本実施例による運転者の定位精度向上の様子の一例を図２に示す。この例では、出力部１０４が、４つのスピーカー１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、及び、１０４ｄを備え、これら４つのスピーカー１０４ａ〜１０４ｄが図示するように上面視で運転者ＤＲの四方を囲むように車室内に配置されているものとする。

この図示した例において、スピーカー１０４ａから出力される警報音をベクトル

で表し、スピーカー１０４ｂから出力される警報音をベクトル

で表し、スピーカー１０４ｃから出力される警報音をベクトル

で表し、スピーカー１０４ｄから出力される警報音をベクトル

で表し、上述のような音像定位制御により運転者によって認識される音像（仮想音源）定位方向（すなわち、運転者によって知覚される警報音が聞こえてくる方向）をベクトル

で表すとすると、ベクトル

は、簡易的に、

と表すことができる。

そして、このベクトル

は、上述のような様々な要因により、ばらつきが生じる。図２では、これを便宜上角度領域Ｒ１で示している。換言すれば、実際に検出された周辺物体が存在する方向と運転者ＤＲが知覚した警報音の仮想音源の存在方向

との間に比較的大きな角度差が生じ得る。

本実施例では、４つのスピーカー１０４ａ〜１０４ｄのうち１つ以上から運転者に確率共振現象を発生させるためのノイズを警報音に重畳して出力するため、たとえスピーカー１０４ａ〜１０４ｄから出力された警報音が車室内音場において相対的に微弱な音響信号となってしまう場合であっても、確率共振現象により運転者ＤＲの警報音に対する知覚能力が向上し、より確実に聞き取ることができるようになっているため、運転者ＤＲによる音像定位精度が向上する。これを、上記同様ベクトルの式で簡易に表すと、

となる。

ベクトル

は、確率共振現象の効果によりベクトル

よりも定位精度が良好であるため、図２に示すように、ばらつき（角度領域Ｒ２）が小さく（Ｒ２＜Ｒ１）、警報音仮想音源の存在方向がより狭い範囲に絞られる。すなわち、確率共振現象が生じるように重畳されたノイズ成分が定位精度の向上に寄与し、運転者は警報音が聞こえてくる方向、すなわち周辺物体が存在する注意を払うべき方向、をより精度良く認識することができるようになる。

このように、本実施例によれば、注意を払うべき方向を音像定位制御を利用して運転者に教示する装置において、定位制御に確率共振現象を適用することにより、運転者による認識精度を向上させることができるため、例えば停車や一時停止や徐行などといった何らかの対応する運転者操作が必要な状況の発生を早期且つ確実に認識できるようになり、安全性が向上する。

なお、上記一実施例においては、運転者に確率共振現象を生じさせるためのノイズを警報音信号に予め重畳してから車室内に出力するものとしたが、本発明はこのような手法に限定されるものではなく、変形例として、例えば、ノイズのみを出力する専用スピーカーを設け、別々に出力された警報音信号とノイズとが車室内音場にて重なり合って確率共振現象が生じるようにしてもよい。

本発明は、運転者に注意を払うべき方向を教示する運転支援装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の一実施例に係る運転支援装置の概略構成図である。 本発明の一実施例に係る運転支援装置により領域が絞られた音像定位範囲を示す図である。

符号の説明

１００ 運転支援装置
１０１ 警報音音源
１０２ ノイズ発振回路
１０３ 周辺物体検出部
１０４ 出力部
１０５ 音像定位制御部
１０４ａ、１０４ｂ １０４ｃ、１０４ｄ スピーカー
ＤＲ 運転者

Claims (4)

1. 車両において、自車両運転者に注意を払うべき方向を教示する運転支援装置であって、
   運転者が注意を払うべき方向を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された運転者が注意を払うべき方向に音像が定位するように車室内に所定の音響信号を出力する出力手段と、
   前記所定の音響信号と重なり合ったときに自車両運転者に確率共振現象を生じさせる所定の雑音を前記所定の音響信号に重畳する雑音重畳手段と、を有することを特徴とする運転支援装置。
2. 請求項１記載の運転支援装置であって、
   前記雑音重畳手段は、前記出力手段により前記所定の音響信号が出力される前に該所定の音響信号に前記所定の雑音を重畳する、ことを特徴とする運転支援装置。
3. 請求項１記載の運転支援装置であって、
   前記雑音重畳手段は、前記出力手段により車室内に出力された前記所定の音響信号と車室内で重なり合うように前記所定の雑音を車室内に放射する放射手段を含む、ことを特徴とする運転支援装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項記載の運転支援装置であって、
   前記所定の雑音は、前記雑音重畳手段に備えられた雑音発振手段により当該装置内で生成される、ことを特徴とする運転支援装置。

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