JP2009113528A - 車外音増幅システム - Google Patents

Abstract

【課題】車外の歩行者や軽車両が発する音を増幅して自動車の車室内に伝達し、走行の安全を確保する。
【解決手段】車外音集音用の車外マイク３１と、該車外マイク３１で集音した音の増幅器２１と、該増幅器で増幅した音を車室内で出力する出力器３３とを備え、前記車外マイク３１は強制オン、強制オフおよび自動オン／オフの３種類に切り替えられる切替手段３４で切り替えられ、かつ、前記出力器３３で出力する音量を前記増幅器２１で調整できることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車外音増幅システムに関し、特に、車室騒音の抑制が図られた車両の乗員が気付きにくい車外の歩行者や軽車両が発する音を車室内に増幅して伝達し、走行の安全を確保するものである。

従来、自動車の車室内の静粛性を向上させるため、種々の騒音抑制技術が開発されている。例えば、車外音の伝達経路に吸音材や遮音材を設けたり、車体を重厚化するなど、車室内に伝達される音のレベルを下げるという方法が提供されている。また、車室音をマイクで検出し、該検出音の波形と逆位相の波形を車室内のスピーカーから出力して騒音を抑制する、所謂アクティブノイズコントロールと呼ばれる技術も提供されている。
前記アクティブノイズコントロールにおいては、車外で発生し車室内に伝達された音は全て騒音として抑制しようとするため、例えば、救急車や消防車などのサイレン音や踏み切りの警告器音、後続車のクラクションなど、乗員が聞き取るべき必要車外音も騒音として抑制されてしまうという問題がある。

このため、特開２００６−２３５８７号公報（特許文献１）では、車外音に必要車外音が重畳されて車室内に伝達されている場合において、乗員が必要車外音を有効に聞き取ることのできる車内騒音抑制システムが提案されている。
該車内騒音抑制システムは、騒音抑制手段と、必要車外音抽出手段と、必要車外音強調手段とを備えている。必要車外音抽出手段はサイレン音等の必要車外音のサンプルデータを予めライブラリ化して記憶しており、該サンプルデータを用いて必要音成分を車外音から抽出している。騒音抑制手段では前述したアクティブノイズコントロールを用いて車室内の騒音を抑制すると共に、必要車外音抽出手段で抽出された必要車外音は必要車外音強調手段で強調されて車室内に出力される。

特許文献１においては、サンプルデータとして緊急車両のサイレンや警音器の警告音など音量が大きく音色が決まっているものを予め記憶しており、学習処理することで必要車外音を抽出している。
一方、歩行者の歩行音や自転車のベルの音などは、自動車が安全に走行する上で重要な音であるが、特許文献１においてはこのような安全に関する必要音であっても、音量が比較的小さい音については考慮されていない問題がある。

また、アクティブノイズコントロールは、走行振動音やエンジン音等の低周波域の騒音に対して顕著な騒音抑制効果が期待できるが、高周波域の騒音抑制には効果が薄いため、高周波域の騒音を抑制するために車体の重厚化が必要となる。しかし、車体の重厚化により歩行者や軽車両が発する安全に関する前記音量の小さい必要音も車室内に伝達されなくなり、特に、これらの必要音の音量が小さい場合には、車室内に前記必要音が全く伝達されなくなるため、安全性が低下する。

特開２００６−２３５８７号公報

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、車外の歩行者や軽車両が発する音を増幅して車室内に伝達し、走行の安全を確保することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、車外音集音用の車外マイクと、該車外マイクで集音した音の増幅器と、該増幅器で増幅した音を車室内で出力する出力器とを備え、
前記車外マイクは強制オン、強制オフおよび自動オン／オフの３種類に切り替えられる切替手段で切り替えられ、かつ、前記出力器で出力する音量を前記増幅器で調整できることを特徴とする車外音増幅システムを提供している。

前記構成によれば、車外音を集音するマイクを取り付けているので、車外の歩行者や軽車両が発する音量が比較的小さい微細な音（以下、安全必要音と称す）を車外音として集音することができる。これら安全必要音は車室内の乗員は聞き取りにくいが、該車外音を増幅器で音量調整し車室内に出力することで、安全必要音を車室内の乗員が聞き取ることができ、走行の安全を確保することができる。

また、切替手段により車外マイクは強制オン、強制オフおよび自動オン／オフの３種類に切り替えることができるので、車両が走行している周囲の状況に合わせ、住宅地域など歩行者や軽車両が多く安全必要音を乗員が聞き取ることが必要な場合には、車外マイクを強制オンとして車外音を車室内に出力する一方、歩行者や軽車両が少ない状況であれば車外マイクを強制オフとすることができる。また、自動オン／オフにより車外マイクのオン／オフを自動的に切り替えることができる。

エンジンルーム内に装着したエンジン騒音検出マイクと、前記車外マイクで集音した音から前記エンジン騒音検出マイクで検出した音を除去するフィルタを備え、前記フィルタで処理した後の音を前記増幅器で増幅していることが好ましい。

車外マイクで集音する車外音には、歩行者や軽車両が発する安全必要音に自車両のエンジン音が重畳されている。このため、エンジン騒音検出マイクをエンジンルーム内に取り付け、フィルタにより車外音からエンジン音を除去することで、安全必要音をエンジン音と分離して車室内に出力することができる。
このように、エンジン騒音を除去して、車外の安全必要音を増幅器で増幅して音量を上げることで、乗員は安全必要音を確実に聞き取ることができる。

前記切替手段は操作スイッチを備え、かつ、前記自動オン／オフのスイッチ部は自動判定手段と接続し、
前記自動判定手段を、車外照度センサと、自車位置を特定できる位置情報検出手段の一方または両方と接続し、
前記自動判定手段でオンとする基準は、前記車外照度センサで検出される照度が予め設定した閾値以下、自車位置が住宅地域内および該住宅地域から設定距離内であるものとしていることが好ましい。

操作スイッチが自動オン／オフの場合、車外マイクのオン／オフは自動判定手段により判定している。
自動判定手段は車外照度センサと接続し、車外照度が予め設定した閾値以下の場合車外マイクをオンとする。即ち、視界確保が困難であるほど車外照度が低い場合には、自動的に車外マイクをオンとして安全必要音を車室内に出力し、走行の安全を確保する。
また、自動判定手段はＧＰＳ受信器等の位置情報検出手段と接続し、自車位置が住宅地域内および該住宅地域から設定距離内の場合に車外マイクをオンとする。住宅地域及び住宅地域付近は、歩行者や軽車両が存在するために乗員が車両走行に注意すべき場所であるため、自動的に車外マイクをオンとして安全必要音を車室内に出力し、走行の安全を確保している。

さらに、自動判定手段は車外マイクが集音する車外音の音量レベルが所定の閾値以下であるか否かを判定してもよい。閾値以下である場合には、安全必要音が相対的に暗騒音より際立って聞き取れる状況であるため車外マイクをオンとする。車外音の音量レベルが閾値を超える場合には、車外マイクをオンとすると、音量が大きい車外音を車室内に出力することになり乗員の耳障りとなるため、車外マイクをオフとする。

本発明の車外音増幅システムを搭載する車両は、車内騒音を抑制する騒音抑制手段を備えている場合に特に好適に用いられる。
騒音抑制手段が、前述したアクティブノイズコントロールを行うことで、車室内に伝達されるエンジン音や振動音などの低周波数の騒音を抑制しているため、車体の安全必要音も車室内に伝わらない場合があるため、本発明により車室内の乗員が車外の安全必要音を聞き取りやすくすることができる。

前述したように、本発明の車外音増幅システムによれば、車外にマイクを取り付けているので、車外の歩行者や軽車両が発する微細な音（安全必要音）を車外音として集音することができる。該車外音を増幅器で音量調整し車室内に出力することで、車外の安全必要音を車室内の乗員が聞き取ることができ、走行の安全を確保することができる。

また、切替手段により車外マイクは強制オン、強制オフおよび自動オン／オフの３種類に切り替えることができるので、車両が走行している周囲の状況に合わせ、住宅地域など歩行者や軽車両が多く安全必要音を乗員が聞き取ることが必要な場合には、車外マイクを強制オンとして車外音を車室内に出力し、歩行者や軽車両が少ない状況であれば車外マイクを強制オフとすることができる。また、自動オン／オフにより車外マイクのオン／オフを自動的に切り替えることができる。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３に本発明の第１実施形態を示す。
本発明の車載用の車外音増幅システム１０は、図１に示すように、自動車１の車両に搭載される制御用ＥＣＵ２０と、車外音集音用の車外マイク３１と、エンジン騒音検出マイク３２と、出力器を構成するスピーカー３３と、切替手段を構成する操作スイッチ３４と、位置情報検出手段を構成するＧＰＳ受信器３６と、車外照度センサ３５を備えている。
制御用ＥＣＵ２０は、増幅器を構成する増幅部２１と、フィルタを構成するフィルタ部２２と、自動判定手段を構成する制御部２３を備えている。

図２に示すように、車外マイク３１は車両のバックライト付近に装着すると共に、エンジン騒音検出マイク３２はエンジンルーム２内に装着している。また、車外照度センサ３５は天井部３に装着している。制御用ＥＣＵ２０およびＧＰＳ受信器３６はインスツルメントパネル４内部に搭載されている。操作スイッチ３４はインスツルメントパネル４に設けており、乗員が該操作スイッチ３４により車外音増幅システム１０の動作を切り替えが出来るものとしている。
なお、車外マイク３１、エンジン騒音検出マイク３２、車外照度センサ３５の取付位置は限定されず、車両のバックライト付近に装着してもよい。また、制御用ＥＣＵ２０およびＧＰＳ受信器３６は、天井部３内部やトランク内部に搭載してもよい。

車外マイク３１は、歩行者が発生させる音や自転車のベルの音など、歩行者や軽車両の安全に関する微細な必要音（安全必要音）を検出できる性能を持たせている。
また、車両に取り付けられているため、安全必要音に加えて車両自体が発生のエンジン音も集音することとなる。即ち、車外マイク３１は安全必要音とエンジン音が重畳された車外音を集音している。よって、エンジン音と車体の安全必要音とを区別するため、エンジン音をエンジン騒音検出マイク３２で集音して検出している。

制御用ＥＣＵ２０のフィルタ部２２は車外マイク３１及びエンジン騒音検出マイク３２と接続しており、車外マイク３１で集めた車外音からエンジン騒音検出マイク３２で検出したエンジン音を除去している。即ち、フィルタ部２２の出力においては、エンジン音が抑制され安全必要音のレベルが高くなる。
詳細には、フィルタ部２２は公知の適応フィルタ（アダクティブデジタルフィルタ）であり、時変のフィルタ係数を有しており、特にエンジン音などの定常的に発生する音を除去することができる。
増幅部２１はフィルタ部２２と接続し、フィルタ部２２の出力である車外音を増幅している。
なお、増幅部２１及びフィルタ部２２の処理をまとめて車外音増幅処理と称す。

スピーカー３３はフィルタ部２２と接続し、該増幅部２１で増幅された車外音を車室内に出力している。該スピーカー３３は車室内に他の用途で搭載されているスピーカーを用いることが好ましい。

操作スイッチ３４は乗員により操作されるスイッチであり、車外マイク３１を強制オン、強制オフおよび自動オン／オフの３種類に切り替えている。即ち、車外音増幅システム１０の動作状態を切り替えている。
前記車外照度センサ３５は車外の照度を検出している。
また、ＧＰＳ受信器３６は図示しないＧＰＳ用衛星から車両の自車位置情報を受信し、車両の位置を特定している。
なお、本実施形態では車外照度センサ３５、ＧＰＳ受信器３６の両方を備えているが、どちらか一方のみを備えていてもよい。

制御用ＥＣＵ２０の制御部２３は、車外照度センサ３５、操作スイッチ３４、ＧＰＳ受信器３６と接続している。また、車外マイク３１と接続している。
制御部２３は操作スイッチ３４が強制オン、強制オフおよび自動オン／オフのいずれの位置に切り替えられているかを検知している。
操作スイッチ３４が強制オンの場合には、車外音増幅システム１０を動作させ、制御部２３はフィルタ部２２及び増幅部２１に車外音増幅処理を行わせる。
強制オフの場合には、車外音増幅システム１０を動作させず、制御部２３はフィルタ部２２及び増幅部２１に車外音増幅処理を行わせない。
自動オン／オフの場合には、車外照度センサ３５およびＧＰＳ受信器３６から受信する信号から、車外音増幅システム１０の動作をオンオフを決定する。

操作スイッチ３４が自動オン／オフの場合、車外音増幅システム１０の動作をオンとする基準は、車外照度センサ３５で検出される照度が予め設定した閾値以下であり、かつ、ＧＰＳ受信器３６から受信する自車位置が住宅地域内および該住宅地域から設定距離内であり、かつ、車外マイク３１により検出される車外音が予め設定した閾値以下であるものとしている。即ち、制御部２３は車外照度の閾値と、住宅地域からの設定距離と、車外音の閾値とを予め記憶している。
なお、住宅地域からの設定距離は、本実施形態では１０ｍとしている。ＧＰＳの精度誤差が最大で１０ｍであり、また、住宅地において一般的な一車線道路幅は５．５ｍ程度であるため、地図上で車両が住宅地から１０ｍ圏内であれば、歩行者や軽車両が車両の安全な走行に関わる距離にいる可能性があるため、１０ｍに設定している。

次に、車外音増幅システム１０の動作について、図３のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ１では、制御部２３は操作スイッチ３４がいずれの位置にあるかを検知している。強制オンの場合にはステップＳ２に進む。自動オン／オフの場合にはステップＳ４に進む。強制オフの場合はフローチャートを終了する。
ステップＳ２では、制御部２３はフィルタ部２２及び増幅部２１に指令を出し、フィルタ部２２及び増幅部２１に車外音増幅処理を行わせる。即ち、フィルタ部２２は車外マイク３１及びエンジン騒音検知マイクから車外音及びエンジン音を受信し、車外音からエンジン音を除去し、フィルタ部２２から出力された車外音を増幅部２１により増幅する。
ステップＳ３では、スピーカー３３により増幅部２１から出力された車外音を車室内に出力している。

ステップＳ１で操作スイッチ３４が自動オン／オフの場合、ステップＳ４では、制御部２３は車外照度センサ３５から車外照度を受信し、該照度が予め設定した閾値以下か否かを判断している。閾値以下である場合には、ステップＳ５に進む。閾値を超える場合にはフローチャートを終了する。
ステップＳ５では、制御部２３は車外マイク３１からの車外音が所定の閾値以下であるか否かを判断している。閾値以下である場合には、ステップＳ６に進む。閾値を超える場合にはフローチャートを終了する。
ステップＳ６では、ＧＰＳ受信器３６から受信する車両位置が、住宅地域内および該住宅地域から設定距離内か否かを判断している。住宅地域内及び所定距離内である場合はステップＳ２に進む。住宅地域内及び所定距離内でない場合にはフローチャートを終了する。

なお、本実施形態では、ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６に示すように、車外照度が予め設定した閾値以下であり、かつ、車外マイク３１からの車外音が所定の閾値以下であり、かつ、車両位置が、住宅地域内および該住宅地域から設定距離内の場合に車外音増幅処理を行っているが、ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６のいずれか１つまたは２つの条件を満たせば車外音増幅処理を行うように設定してもよい。

本発明の車外音増幅システム１０によれば、車外にマイクを取り付けているので、車外の歩行者や軽車両が発する微細な音（安全必要音）を車外音として集音することができる。該車外音を増幅器で音量調整し車室内に出力することで、車外の安全必要音を車室内の乗員が聞き取ることができ、走行の安全を確保することができる。

また、切替手段により車外マイク３１は強制オン、強制オフおよび自動オン／オフの３種類に切り替えることができるので、車両が走行している周囲の状況に合わせ、住宅地域など歩行者や軽車両が多く安全必要音を乗員が聞き取ることが必要な場合には、車外マイク３１を強制オンとして車外音を車室内に出力し、歩行者や軽車両が少ない状況であれば車外マイク３１を強制オフとすることができる。また、自動オン／オフにより車外マイク３１のオン／オフを自動的に切り替えることができる。

図４に第２実施形態を示す。
制御用ＥＣＵ２０は車内騒音を抑制する騒音抑制部２４を備えている。また、該騒音抑制部２４は車室内に設けた車室内マイク３７と接続していると共に、スピーカー３３と接続している。さらに、騒音抑制部２４はフィルタ部２２と接続しており、フィルタ部２２の出力を受け取っている。

騒音抑制部２４はアクティブノイズコントロールを行っており、車室音を車室内マイク３７で検出し、該検出音の波形と逆位相の波形を車室内のスピーカー３３から出力して騒音を抑制している。このとき、車室内に出力された安全必要音を抑制しないように、フィルタ部２２の出力である安全必要音のレベルが高い車外音を用いて、車室内マイク３７の検出音から安全必要音を除く処理を行っている。
なお、他の構成および作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。

本発明である車外音増幅システムの第１実施形態を示す構成図である。 車外音増幅システムを車両に搭載した図である。 車外音増幅システムの動作を示すフローチャートである。 第２実施形態を示す構成図である。

符号の説明

１０ 車外音増幅システム
２０ 制御用ＥＣＵ
２１ 増幅部
２２ フィルタ部
２３ 制御部
３１ 車外マイク
３２ エンジン騒音検出マイク
３３ スピーカー
３４ 操作スイッチ
３５ 外照度センサ
３６ ＧＰＳ受信器

Claims (4)

1. 車外音集音用の車外マイクと、該車外マイクで集音した音の増幅器と、該増幅器で増幅した音を車室内で出力する出力器とを備え、
   前記車外マイクは強制オン、強制オフおよび自動オン／オフの３種類に切り替えられる切替手段で切り替えられ、かつ、前記出力器で出力する音量を前記増幅器で調整できることを特徴とする車外音増幅システム。
2. さらに、エンジンルーム内に装着したエンジン騒音検出マイクと、前記車外マイクで集音した音から前記エンジン騒音検出マイクで検出した音を除去するフィルタを備え、
   前記フィルタで処理した後の音を前記増幅器で増幅している請求項１に記載の車外音増幅システム。
3. 前記切替手段は操作スイッチを備え、かつ、前記自動オン／オフのスイッチ部は自動判定手段と接続し、
   前記自動判定手段を、車外照度センサと、自車位置を特定できる位置情報検出手段の一方または両方と接続し、
   前記自動判定手段でオンとする基準は、前記車外照度センサで検出される照度が予め設定した閾値以下、自車位置が住宅地域内および該住宅地域から設定距離内であるものとしている請求項１または請求項２に記載の車外音増幅システム。
4. 前記車両は、車内騒音を抑制する騒音抑制手段を備えているものである請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車外音増幅システム。

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