JP2011035553A

JP2011035553A - 車両存在報知装置

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Publication number: JP2011035553A
Application number: JP2009178147A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Nakayama; 利明中山; Toshio Hayashi; 俊男林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2029-07-30
Also published as: US8600071B2; US20110026729A1; JP4962540B2; DE102010038521A1

Abstract

【課題】大容量スピーカを用いることなく報知音により車両の存在を報知できる車両存在報知装置１を提供する。
【解決手段】車両存在報知装置１によれば、スピーカアレイ５を構成するスピーカ２〜４は、それぞれ報知音を超音波として空気中に放射し、マイコン６は、特定の時間ごとに、スピーカ３において正極端子と負極端子とを切り替えるための指令をリレーボックス７に出力する。これにより、スピーカ３の振動子の振動は、スピーカ２、４のそれぞれの振動子の振動に対して位相が一致した状態と、１８０°遅れた状態とを繰り返す。このため、大容量スピーカを用いることなく、複数の方向に、指向性の強い報知音を放射して車両の存在を報知することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の存在を報知する車両存在報知装置に関する。

近年、電気自動車やハイブリッドカーのように、モータにより駆動される車両が増加している。そして、モータによる駆動走行は、エンジンによる駆動走行に比べて静粛であるため、歩行者等が車両の存在を感じない虞がある。そこで、車両にオーディオスピーカを装着して擬似エンジン音等の報知音を発生させ、車両前方の歩行者等に車両の存在を報せる車両存在報知装置が公知となっている（例えば、特許文献１、２参照）。

しかし、単純に報知音を放射しようとすると、報知音は周囲へ拡散して減衰するため、かつ、屋外の使用になるため、大容量でかつ、防水構造のオーディオスピーカが必要となり、車両への搭載が困難になったり、コスト高になる。また、オーディオスピーカにより報知音を放射すると、車室内の乗員等、車両の存在を感じる必要のない者にまで報知音が聞こえてしまい、これらの者が不快を感じる虞がある。

なお、特許文献３には、報知音の放射とともに報知用の電波を送信し、この電波を受信することで触覚的または視覚的に車両の存在を把握できるようにした車両存在報知装置が開示されている。しかし、この車両存在報知装置により車両の存在を把握するためには、車両に電波の送信装置を装備する必要があるとともに、歩行者等に、電波の受信装置や電波の受信に応じて作動する知覚装置等を所持させる必要があり、装置の所持忘れの虞もあるので、良い方法とは言えない。

特開平１０−２０１００１号公報特開２００６−１９９１１０号公報特開２００７−１８２１９５号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、大容量のスピーカを用いることなく、小型で防水構造を持ち、かつ、車室内の乗員等、車両の存在を感じる必要のない者にまで報知音が聞こえてしまい、これらの者が不快を感じる虞のないように指向性を持たせた報知音により車両の存在を報知できる車両存在報知装置を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の車両存在報知装置は、可聴領域の周波数で振動する報知音により、車両の存在を報知するものである。
また、車両存在報知装置は、報知音を超音波領域の周波数で振動する搬送波に載せて空気中に放射する少なくとも２つのスピーカを、それぞれの振動子の振動方向が互いに同一となるように配したスピーカアレイと、２つのスピーカの内の一方のスピーカから放射される音波の位相に対し、他方のスピーカから放射される音波の位相を進ませたり、遅らせたりする位相制御手段とを備える。

これにより、それぞれのスピーカは、放射した音波が搬送波の周波数に応じた位置で自己復調し報知音として可聴となる、いわゆる「パラメトリックスピーカ」として機能する。このため、極めて指向性の強い報知音を得ることができ、かつ小型で防水構造も備えているので、大容量のスピーカを用いることなく報知音により車両の存在を報知することができる。

また、位相制御手段により、報知音を指向させたい方向において、２つのスピーカから放射される音波のそれぞれの山が一致するように、かつ、それぞれの谷が一致するように、それぞれの音波の位相を制御することができる。これにより、様々な方向に報知音を放射して車両の存在を報知することができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の車両存在報知装置によれば、２つのスピーカのそれぞれの振動子は、電圧の印加または電流の通電に応じて振動することで、報知音を搬送波に載せて空気中に放射する。そして、位相制御手段は、２つのスピーカの内のいずれかのスピーカの正極端子と負極端子とを切り替えることで、一方のスピーカから放射される音波の位相に対し、他方のスピーカから放射される音波の位相を進ませたり、遅らせたりする。

これにより、正極端子と負極端子とを切り替えることで、２つのスピーカから放射される音波の位相は互いに逆になる。このため、正極端子と負極端子とを切り替えることで、２つのスピーカ間の距離および音波の波長から定まる所定の方向に、報知音を指向させることができる。このため、簡便に指向方向を切り替えることができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の車両存在報知装置によれば、位相制御手段は、リレーまたはスイッチにより正極端子と負極端子とを切り替える。
この手段は、報知音の指向方向を簡便に切り替えることができる具体的態様を示すものである。

（ａ）は報知音を示す波形図であり、（ｂ）は搬送波を示す波形図であり、（ｃ）は搬送波を報知音に基づき変調して得られる超音波を示す波形図であり、（ｄ）は歪み中の超音波を示す波形図であり、（ｅ）は自己復調後の報知音を示す波形図である。（ａ）はリレーボックスによる切り替え前の車両存在報知装置の構成図であり、（ｂ）はリレーボックスによる切り替え後の車両存在報知装置の構成図である。（ａ）はリレーボックスによる切り替え前の音波の増幅状態を示す説明図であり、（ｂ）はリレーボックスによる切り替え後の音波の増幅状態を示す説明図である。（ａ）はリレーボックスによる切り替え前の報知音の指向方向を示す説明図であり、（ｂ）はリレーボックスによる切り替え後の報知音の指向方向を示す説明図である。

実施形態の車両存在報知装置は、可聴領域の周波数で振動する報知音により、車両の存在を報知するものである。
また、車両存在報知装置は、報知音を超音波領域の周波数で振動する搬送波に載せて空気中に放射する少なくとも２つのスピーカを、それぞれの振動子の振動方向が互いに同一となるように配したスピーカアレイと、２つのスピーカの内の一方のスピーカから放射される音波の位相に対し、他方のスピーカから放射される音波の位相を進ませたり、遅らせたりする位相制御手段とを備える。

また、２つのスピーカのそれぞれの振動子は、電圧の印加または電流の通電に応じて振動することで、報知音を搬送波に載せて空気中に放射する。そして、位相制御手段は、２つのスピーカの内のいずれかのスピーカの正極端子と負極端子とを切り替えることで、一方のスピーカから放射される音波の位相に対し、他方のスピーカから放射される音波の位相を進ませたり、遅らせたりする。
また、位相制御手段は、リレーまたはスイッチにより正極端子と負極端子とを切り替える。

〔実施例の構成〕
実施例の車両存在報知装置１の構成を、図面に基づいて説明する。
車両存在報知装置１は、例えば、電気自動車やハイブリッドカーのように、モータ駆動に起因する静粛性により歩行者等が存在を感じない虞がある車両に搭載され、例えば、車両周辺の歩行者等に車両の存在を報知するものである。

また、車両存在報知装置１は、可聴領域の周波数で振動する報知音（図１（ａ）参照）を超音波領域の周波数で振動する搬送波（図１（ｂ）参照）に載せ、超音波として空気中に放射するものであり、いわゆる「パラメトリックスピーカ」の原理を用いるものである。つまり、車両存在報知装置１から放射される音波は超音波であり、この超音波は、搬送波を報知音に基づき変調したものであり（図１（ｃ）参照）、車両存在報知装置１は、超音波を利用することで、報知音を放射する方向に関して大きな指向性を発揮することができる。

そして、車両存在報知装置１から放射された超音波は、空気中を伝播する間に、空気の非線形特性（「空気は、圧縮されるときよりも圧縮から復元するときの方が長時間を要する」という特性）により歪んでいき（図１（ｄ）参照）、搬送波の周波数に応じた位置で自己復調して報知音となる（図１（ｅ）参照）。

車両存在報知装置１は、例えば、図２に示すように、３つのスピーカ２〜４からなるスピーカアレイ５と、スピーカ２〜４のそれぞれの振動子（図示せず）に電力を供給するとともに、各振動子の動作を制御するマイコン６と、スピーカ３の正極端子と負極端子とを切り替えるリレーボックス７とを備える。

スピーカアレイ５を構成するスピーカ２〜４は、それぞれの振動子に入力される電圧等の電気信号を機械的な振動に変換するとともに、この機械的な振動により、超音波領域の周波数で振動する音波を発生するものである。なお、このような音波を発生する振動子は、例えば、所定の空間を隔てて配される２つの電極や、一端が自由端とされ他端が固定端とされる圧電素子等である。

そして、振動子が２つの電極から構成される場合、２電極間への電圧印加と電圧印加解除とを繰り返すことにより、２電極間にクーロン力が発生したり消滅したりするので、このクーロン力の発生消滅により一方の電極を振動させて音波を発生することができる。また、振動子が圧電素子である場合、圧電素子への電圧印加と電圧印加解除とを繰り返すことにより、圧電素子自身に伸長力が発生したり消滅したりするので、この伸長力の発生消滅により圧電素子の自由端を振動させて音波を発生することができる。

また、スピーカ２〜４は、例えば、それぞれの振動子の振動方向が互いに同一となるように、かつ、それぞれの振動子が振動方向と垂直な同一直線上に並ぶように配されている。さらに、スピーカ２〜４は、スピーカ２、３のそれぞれの振動子間の距離が、スピーカ３、４のそれぞれの振動子間の距離と等しくなるように配されている。

マイコン６は、制御機能および演算機能を有するＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭのような各種の記憶装置、入力装置、および出力装置等を有する周知の構造を有する。さらに、マイコン６は、超音波領域の周波数で振動する電気信号を生成する発振器１０、報知音の波形に基づき、発振器１０により生成される電気信号を変調する変調器１１、変調器１１から出力される電気信号を、スピーカ２〜４を駆動可能な程度にまで増幅する増幅器１２の機能を具備するように設けられている。

また、マイコン６は、後記するように、例えば、スピーカ２から放射される音波の位相に対し、スピーカ３から放射される音波の位相を進ませたり、遅らせたりする位相制御手段１４の機能を有し、後記するリレーボックス７も、位相制御手段１４の機能を有する。
リレーボックス７は、スピーカ３の振動子に電力を供給するための正極端子と負極端子とを切り替えるものであり、マイコン６からの指令に応じて動作し、スピーカ３の正極端子と負極端子とを切り替える。

そして、位相制御手段１４は、放射される音波の位相をスピーカ２、３間で異ならせるとともにスピーカ３、４間でも異ならせることで、報知音の指向性を変化させる。
例えば、スピーカ３において正極端子と負極端子とが切り替わる前では（図２（ａ）参照）、放射される音波の位相がスピーカ２、３間で同一であり、スピーカ３、４間でも同一であるとする。

この場合、図３（ａ）に示すように、スピーカ２〜４のそれぞれの振動子が振動する方向、つまり、スピーカアレイ５の正面に向かう方向において、スピーカ２〜４のそれぞれから放射される音波の山が一致し、かつ、それぞれから放射される音波の谷が一致する。この結果、スピーカアレイ５の正面に向かう方向において、音波が増幅され、自己復調した報知音が大きく聞こえるので、報知音は、スピーカアレイ５の正面に向かう方向に指向される。

そして、スピーカ３において正極端子と負極端子とが切り替わった後では（図２（ｂ）参照）、スピーカ３の振動子の振動がスピーカ２、４のそれぞれの振動子の振動に対して位相が１８０°だけ遅れるので、放射される音波の位相はスピーカ２、３間で１８０°だけ異なり、スピーカ３、４間でも１８０°だけ異なる。

このため、図３（ｂ）に示すように、スピーカアレイ５の正面に向かう方向において、スピーカ２から放射される音波の山とスピーカ３から放射される音波の谷とが一致し、スピーカ３から放射される音波の谷とスピーカ４から放射される音波の山とが一致する。この結果、スピーカアレイ５の正面に向かう方向において、音波は増幅されることなく打ち消しあう。

これに対し、例えば、スピーカアレイ５の正面に向かう方向からθだけ傾斜した方向において、スピーカ２〜４のそれぞれから放射される音波の山が一致し、かつ、それぞれから放射される音波の谷が一致する。
ここで、θは、スピーカ２、３のそれぞれの振動子間の距離（スピーカ３、４のそれぞれの振動子間の距離）をｄ、音波の波長をλとすれば、下記の数式１の関係を満たす。
〔数式１〕ｄ・ｓｉｎθ＝λ／２

この結果、スピーカアレイ５の正面に向かう方向からθだけ傾斜した方向において、自己復調した報知音が大きく聞こえ、報知音は、スピーカアレイ５の正面に向かう方向からθだけ傾斜した方向に指向される。
したがって、例えば、ｄに２の平方根を乗じて得た数値がλに一致する場合、スピーカ３において正極端子と負極端子とが切り替わった後、スピーカアレイ５の正面に向かう方向から４５°だけ傾斜した方向において、自己復調した報知音が大きく聞こえ、報知音は、スピーカアレイ５の正面に向かう方向から４５°だけ傾斜した方向に指向される。

そして、マイコン６は、特定時間ごとに、スピーカ３において正極端子と負極端子とを切り替えるための指令をリレーボックス７に出力して、報知音の指向方向を切り替える。
なお、スピーカアレイ５の正面に向かう方向からθだけ傾斜した方向は、図４に示すように、スピーカアレイ５の正面に向かう方向を対称軸として、この対称軸から時計回りにθだけ傾斜した方向と、反時計回りにθだけ傾斜した方向の２方向が存在する。

このため、報知音の指向方向は、スピーカアレイ５の正面に向かう方向のみの１方向（図４（ａ）参照）と、スピーカアレイ５の正面に向かう方向から時計回りにθだけ傾斜した方向、および、反時計回りにθだけ傾斜した方向の２方向（図４（ｂ）参照）との間で切り替わる。

〔実施例の効果〕
実施例の車両存在報知装置１によれば、スピーカアレイ５を構成するスピーカ２〜４は、それぞれ、報知音を超音波領域の周波数で振動する搬送波に載せ、超音波として空気中に放射し、マイコン６は、特定の時間ごとに、スピーカ３において正極端子と負極端子とを切り替えるための指令をリレーボックス７に出力する。

これにより、スピーカ３の振動子の振動は、スピーカ２、４のそれぞれの振動子の振動に対して位相が一致した状態と、１８０°遅れた状態とを繰り返す。このため、報知音の指向方向を、スピーカアレイ５の正面に向かう１方向と、スピーカアレイ５の正面に向かう方向からθだけ傾斜した２方向（θは数式１の関係を満たす）との間で切り替えることができる。

以上により、大容量スピーカを用いることなく、指向性の強い報知音により車両の存在を報知することができるとともに、少なくとも３方向に報知音を放射して車両の存在を報知することができる。
また、リレーボックス７による正極端子と負極端子との切り替えのように、簡便な構成により、報知音の指向性を変化させることができる。

〔変形例〕
実施例の車両存在報知装置１によれば、リレーボックス７により正極端子と負極端子とを切り替えていたが、スイッチにより正極端子と負極端子とを切り替えるようにしてもよい。また、リレーやスイッチにより正極端子と負極端子とを切り替えるのではなく、マイコン６単独で位相制御手段１４を構成し、スピーカ２〜４それぞれの振動子へ与える電気信号の位相を制御することで、報知音の指向性を変化させるようにしてもよい。

また、スピーカアレイ５の構成は実施例の態様に限定されず、例えば、２つのスピーカ２、３のみでスピーカアレイ５を構成してもよく、４つ以上のスピーカを直線状に配列してスピーカアレイ５を構成してもよく、複数のスピーカを２次元的に配列してスピーカアレイ５を構成してもよい。

１車両存在報知装置
２スピーカ
３スピーカ
４スピーカ
５スピーカアレイ
７リレーボックス
１４位相制御手段

Claims

可聴領域の周波数で振動する報知音により、車両の存在を報知する車両存在報知装置において、
前記報知音を超音波領域の周波数で振動する搬送波に載せて空気中に放射する少なくとも２つのスピーカを、それぞれの振動子の振動方向が互いに同一となるように配したスピーカアレイと、
この２つのスピーカの内の一方のスピーカから放射される音波の位相に対し、他方のスピーカから放射される音波の位相を進ませたり、遅らせたりする位相制御手段とを備える車両存在報知装置。
請求項１に記載の車両存在報知装置において、
前記２つのスピーカのそれぞれの振動子は、電圧の印加または電流の通電に応じて振動することで、前記報知音を前記搬送波に載せて空気中に放射し、
前記位相制御手段は、前記２つのスピーカの内のいずれかのスピーカの正極端子と負極端子とを切り替えることで、前記一方のスピーカから放射される音波の位相に対し、前記他方のスピーカから放射される音波の位相を進ませたり、遅らせたりすることを特徴とする車両存在報知装置。
請求項２に記載の車両存在報知装置において、
前記位相制御手段は、リレーまたはスイッチにより前記正極端子と前記負極端子とを切り替えることを特徴とする車両存在報知装置。