JP2011148433A - 車両存在報知装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両存在報知装置は、報知音として、(i)人の耳に付き易い高い周波数である4kHzの基本高周波数と、(ii)基本高周波数を倍音関係とする2kHz、1kHz、500Hzの3つの補助低周波数とを同時に発生する。報知音に「人の耳に付き易い4kHzの基本高周波数」を含ませることで、車両の存在を高確率で周囲に知らせることができる。また、「耳障りな4kHz」に「4kHzを倍音関係とする2kHz、1kHz、500Hzの3つの補助低周波数」を含ませることで、「4kHzの基本高周波数」を含む報知音を柔らかくすることができ、人に与える不快感を小さくすることができる。即ち、不快感を抑えて、且つ高確率で車両の存在を周囲に知らせることができる。
【選択図】 図1
Description
そこで、「高い周波数」の報知音を発生することで、人に気づかれ易くすることが考えられる。
しかるに、「高い周波数の音」は、気づかれ易い反面、「気に触る音」であるため、報知音が人に対して不快感を与えてしまう。
具体的な一例を示すと、「4kHzの音」は、気づかれ易いが、すごく気に触る音である。このため、「4kHzの音」を報知音として放出しながら車両が走行した場合、車両の外部の人々に不快感を与えてしまう。
一方、報知音の音圧レベルを、周囲の騒音レベルに合わせて自動調整して、報知音が大き過ぎることによる不快感を軽減する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかるに、この特許文献1に開示される技術であっても、高い周波数の報知音によって人に不快感を与える不具合を解消することはできない。
請求項1の手段を採用する車両存在報知装置は、報知音として、
(i)人の耳に付き易い高い周波数(人が一般的に不快と感じる高い周波数)よりなる基本高周波数と、
(ii)この基本高周波数より低い周波数であり、且つ基本高周波数を倍音関係とする補助低周波数と、
を同時に発生する。
一方、本願発明者は、「基本高周波数」に「低い周波数の補助低周波数(基本高周波数を倍音関係とする低い周波数)」を含ませた報知音とすることで、「基本高周波数」を含む報知音を柔らかくすることができ、人に与える不快感を小さく抑えることができることを見出した。
また、本願発明者は、「基本高周波数」と「補助低周波数」とが倍音の関係にあるため、ミッシング・ファンダメンタル(失われた基底音:倍音の関係が存在する場合、実際には含まれない低音が聞こえる錯覚現象)により、実際には存在しない低音までが錯覚により補われることによって報知音を柔らかくする効果が期待でき、人に与える不快感をより小さく抑えることを見出した。
このように、請求項1の発明を採用する車両存在報知装置によって、人に与える不快感を抑えて、且つ高確率で車両の存在を周囲に知らせることができる。
請求項2の手段の車両存在報知装置の基本高周波数(複数の基本高周波数が用いられる場合、複数の基本高周波数のうちの少なくとも1つの基本高周波数)は、3kHz以上で、且つ7kHz以下の範囲内から選択されるものである。
請求項3の手段を採用する車両存在報知装置の補助低周波数は、少なくとも基本高周波数の半分の周波数を含む。
このため、基本高周波数が聞こえない老人であっても、老人が気づき易い「基本高周波数の半分の補助低周波数(例えば、基本高周波数が4kHzであれば、2kHz)」が報知音に含まれることで、老人であっても、報知音によって高確率で車両の存在を知ることができる。
請求項4の手段を採用する車両存在報知装置の補助低周波数は、倍音関係にある複数の周波数で構成される。
具体的な一例を示すと、
基本高周波数をAとした場合、
補助低周波数はA×(1/2)n で、
且つ、n=1〜3の連続した整数、またはn=1〜4の連続した整数
により構成されるものである。
このように、倍音関係にある複数の補助低周波数を用い、不快と感じない周波数成分を増やすことで、報知音の不快感を抑えることができる。
また、倍音関係にある複数の補助低周波数を用いることで、上述したミッシング・ファンダメンタルの効果(擬似的に低音を付加する効果)を高めることができ、低音の擬似付加によって報知音を柔らかくする効果を高めることができる。
請求項5の手段を採用する車両存在報知装置の補助低周波数は、少なくとも1kHzよりも低い周波数を含むものである。
このように、補助低周波数として1kHzよりも低い周波数を含むことで、報知音を柔らかくする効果が大きくなり、人に与える不快感を小さくすることができる。
請求項6の手段を採用する車両存在報知装置は、報知音をパラメトリックスピーカにより車外へ向けて放出するものである。
指向性が強く、且つ車両から離れた位置において報知音の発生を行なうことのできるパラメトリックスピーカを用いることにより、「車両の存在を報知したい所定の範囲」のみに報知音を発生させることができる。
このため、車両の存在を報知する必要のない範囲への報知音の発生を防ぐことができ、結果的に車両周囲への車両騒音を抑えることができる。
請求項7の手段のパラメトリックスピーカは、超音波スピーカと、報知音となる周波数信号(少なくとも基本高周波数と補助低周波数を含む周波数信号)を発生する報知音信号発生部と、報知音となる周波数信号を超音波周波数で発振する電圧(または電流)の振幅変化に変調する超音波振幅変調部と、この超音波振幅変調部で振幅変調された超音波周波数の振幅信号によって超音波スピーカを駆動するスピーカ駆動部とを用いて構成されるものである。
請求項8の手段を採用する車両存在報知装置は、「環境騒音における基本高周波数」を読み取る。そして、「報知音における基本高周波数」の音圧レベルを、読み取った「環境騒音における基本高周波数」の音圧レベルより、所定音圧高めるものである。
これにより、「報知音に含まれる基本高周波数」の音圧レベルが、環境騒音に応じて自動調整されることになり、「報知音に含まれる基本高周波数」の音圧レベルが環境騒音に負けなくなるとともに、「報知音の基本高周波数」の音圧レベルが不必要に大きくなる不具合がない。
この結果、報知音によって車両の存在を高確率で知らせることができるとともに、車両騒音の発生を抑えることができる。
請求項9の手段を採用する車両存在報知装置は、報知音として、
(i)複数の基本高周波数と、複数の基本高周波数をそれぞれ倍音関係とする複数の補助低周波数とで構成されるものであり、
(ii)複数の基本高周波数が和音の関係を成すものである。
これにより、「人に与える不快感を抑えて、且つ高確率で車両の存在を周囲に知らせることができる報知音」による和音によって、報知音の不快感をより小さく抑えることができる。
(i)人の耳に付き易い高い周波数(人が一般的に不快、耳障りと感じる高い周波数)よりなる基本高周波数と、
(ii)この基本高周波数より低い周波数であり、且つ基本高周波数を倍音関係とする補助低周波数とを同時に発生する。
具体的には、車両存在報知装置の発生する報知音は、
(i)上記「基本高周波数」と上記「補助低周波数」だけで構成されるものであっても良いし、
(ii)上記「基本高周波数」と上記「補助低周波数」に、他の音を成す周波数成分を加えて構成されるものであっても良い。
(i)基本高周波数が1つで構成されるものであっても良いし(後述する実施例1参照)、
(ii)基本高周波数が複数で構成されるものであっても良い。基本高周波数を複数用いる場合は、複数の基本高周波数が和音を成すことが望ましいものである(後述する実施例2参照)。
(i)パラメトリックスピーカを用いて、車両から離れた場所で可聴音よりなる報知音を発生させるものであっても良いし、
(ii)可聴音を直接発生するスピーカ等を用いて、車両から可聴音よりなる報知音を発生させるものであっても良い。
この実施例1は、車両存在報知装置の具体的な一例として、パラメトリックスピーカを用いて、車両から離れた場所で可聴音よりなる報知音を発生させる例を示す。
この実施例1の車両存在報知装置は、図1に示すように、超音波を照射可能な超音波スピーカ1と、この超音波スピーカ1の作動制御を行なう本体装置2とを備える。
(超音波スピーカ1の説明)
超音波スピーカ1は、発生する超音波を、車両の外側に向けて放出するように、車両の例えば前部等に装着されるものである。
ハイブリッド車のようにエンジン(燃料の燃焼により回転出力を発生する内燃機関)を搭載する車両の場合、超音波スピーカ1は、ラジエータグリルが設けられる外気の取入開口部(車両の前部に設けられてラジエータを冷却する車両走行風の取入口:なお、ラジエータを有しない電気自動車等の場合も冷却用走行風の取入口)の内部に装着されて、超音波スピーカ1の発生する超音波が、車両の外側前方(例えば、歩道側に向く斜め前方)に向けて放出するように設けられている。
また、超音波スピーカ1における超音波の照射方向は、一定方向に固定されるものであっても良いし、車両運転状況等に応じて放射方向を切り替え可能なものであっても良い。ここで、超音波の照射方向の切り替え手段としては、放射方向の異なる超音波スピーカ1を複数搭載して切り替えるものであっても良いし、超音波スピーカ1の支持部を電動アクチュエータ(ソレノイド等)で切り替え駆動するものであっても良い。
超音波スピーカ1は、人間の可聴帯域よりも高い周波数(20kHz以上)の空気振動を発生させる超音波発生器である。ここで、超音波は、指向性が強い。即ち、超音波は、空気中における伝播の直進性が強い。このため、超音波スピーカ1によって、車両に対して特定の方向(車両の存在を伝えたい方向:例えば、歩道側に向く斜め前方)のみに超音波を照射することができる。
なお、この実施例に用いられる圧電スピーカ3は、印加電圧(充放電)に応じて伸縮するピエゾ素子と、このピエゾ素子の伸縮によって空気に振動を与える振動板とを備えて構成される周知構造のものである。
なお、この実施例では、超音波を発生するスピーカの一例として圧電スピーカ3を用いる例を示すが、これは一例であって限定されるものではなく、超音波を再生可能であれば他の形式の超音波発生手段を用いても良い。
次に、超音波スピーカ1を駆動する本体装置2を説明する。
本体装置2は、報知音を成す周波数信号を作成する報知音信号発生部5、報知音の周波数信号を超音波周波数に変調する超音波振幅変調部6、変調された超音波周波数で超音波スピーカ1を駆動するスピーカ駆動部7を備えるものであって、ECU(エンジン・コントロール・ユニットの略)等から作動信号(報知音発生信号)が与えられることで作動するものである。
また、本体装置2は、車両の環境騒音に基づいて超音波スピーカ1の出力レベル(音量)を自動調整する手段(後述する)と、車載バッテリ等の車載電源に接続されて本体装置2に搭載される各回路(電気的機能部品)の作動に必要な電力の供給を行なう電源部(図示しない)とを搭載するものである。
報知音信号発生部5は、報知音を成す複数の周波数信号(合成波形信号)を発生する手段であり、例えば、
(i)複数の発振器、
(ii)基準クロック(水晶発振器)の発生するクロック信号に基づき任意の波形信号(報知音を成す複数の周波数信号)を作成するデジタル音波発生技術(コンピュータ)、
(iii)ノイズ源の発生するピンクノイズ(ホワイトノイズでも良い)から櫛形フィルタによって任意の周波数信号(報知音を成す周波数信号)を取り出すシンセサイザー技術(アナログ回路、あるいはコンピュータと組み合わせたアナログ回路であっても良い)
のいずれかを用いたものである。
(i)人の耳に付き易い高い周波数(人が一般的に不快と感じる高い周波数)よりなる基本高周波数と、
(ii)この基本高周波数より低い周波数であり、且つ基本高周波数を倍音関係とする補助低周波数と、
で構成される。
基本高周波数は、人の耳に付き易い3kHz以上で7kHz以下の周波数から選ばれるものであり、この実施例では4kHzを採用している。
補助低周波数は、少なくとも基本高周波数の半分の周波数を含む。
具体的に、基本高周波数が4kHzであるこの実施例では、補助低周波数として少なくとも4kHz(基本高周波数)の半分の2kHzを含むものである。
具体的に、基本高周波数が4kHzであるこの実施例では、補助低周波数として少なくとも500Hzを含むものである。
具体的な一例を示すと、
基本高周波数をAとした場合、
補助低周波数は、A×(1/2)n で、
且つ、n=1〜3の連続した整数で構成されるものである。
即ち、基本高周波数が4kHzであるこの実施例の場合、
補助低周波数は、
4kHz×(1/2)1 =2kHz、
4kHz×(1/2)2 =1kHz、
4kHz×(1/2)3 =500Hz
の3つで構成されるものである。
報知音を成す周波数信号として、
4kHz(基本高周波数の一例:すごく気に障るが、気づき易い周波数)
2kHz(補助低周波数の一例:老人が聞き取り易い最大の周波数)
1kHz(補助低周波数の一例:人が最も聞こえ易い周波数)
500Hz(補助低周波数の一例:聞き取り難いが、柔らかい周波数)
を合成した波形信号を出力するものである。
例えば、超音波振幅変調部6に入力された合成波形信号が、図3(a)に示す電圧変化であるとする(なお、図中では理解補助のために単一周波数の波形を示すが、実際には4つの周波数よりなる合成周波数の信号波形である)。
一方、超音波振幅変調部6の搭載する超音波発振器は、図3(b)に示す超音波周波数で発振するものとする。
(i)報知音を成す合成周波数の信号電圧が大きくなるに従い、超音波振動による電圧の振幅を大きくし、
(ii)報知音を成す合成周波数の信号電圧が小さくなるに従い、超音波振動による電圧の振幅を小さくする。
このようにして、超音波振幅変調部6は、報知音信号発生部5から入力された合成波形信号を、超音波周波数の「発振電圧の振幅変化」に変調するものである。
具体的な一例を示すと、スピーカ駆動部7は、パワーアンプ(あるいはピエゾ素子の充放電装置)であり、超音波振幅変調部6からスピーカ駆動部7に、図3(c)に示す波形信号を与える場合、スピーカ駆動部7は図3(c)に示す波形電圧を超音波スピーカ1に与えて、各圧電スピーカ3から図3(c)に示す出力波形の超音波を発生させるものである。
本体装置2は、環境騒音に基づいてスピーカ駆動部7の増幅度合(増幅ゲイン)を自動調整する手段を備えている。この自動調整手段は、車両の外部の環境騒音を検出する環境騒音検出手段8、検出した環境騒音から基本高周波数(4kHz)の音圧レベルを読み取る読取手段9、読み取った「環境騒音における基本高周波数(4kHz)」の音圧レベルに基づきスピーカ駆動部7の増幅度合を可変させる音圧レベル可変手段10で構成される。
ここで、環境騒音検出手段8が検出した車両の外部の環境騒音の周波数特性の具体的な一例を、図4の実線Aに示す。
具体的に、環境騒音検出手段8が検出する環境騒音の周波数特性が図4の実線Aの場合、読取手段9は、4kHzにおける環境騒音の音圧レベル(約40dB)を読み取るものである。
なお、「環境騒音における基本高周波数(4kHz)」の音圧レベルを読み取る手段は、コンピュータを用いて基本高周波数の音量解析を行なうように設けても良いし、特定周波数の音圧レベルを検出し、検出された特定周波数の音圧レベルから基本高周波数の音圧レベルを推定するものであっても良い。
実施例1の車両存在報知装置の作動を説明する。
この車両存在報知装置は、上述したように、例えばECU等から作動信号が与えられることで作動するものであり、具体的な一例を示すと、
(i)車両の走行中(例えば、前進走行中)において常時作動するもの、
(ii)車両の走行速度が所定速度範囲の場合にのみ作動するもの、
(iii)車両走行中で、車両の走行方向に人の存在が「人の認知システム(図示しない)」によって確認された場合にのみ作動するものである。
すると、図3(d)に示すように、空気中を超音波が伝播するにつれて、空気の粘性等によって波長に短い超音波が歪んで鈍(なま)される。
その結果、図3(e)に示すように、伝播途中の空気中において超音波に含まれていた振幅成分が自己復調され、結果的に超音波の発生源(超音波スピーカ1)から離れた場所で報知音(4kHz、2kHz、1kHz、500Hzの合成音)が発生する。
実施例1の車両存在報知装置は、上述したように、報知音として、
(i)人の耳に付き易い高い周波数(人が一般的に不快と感じる高い周波数)である4kHzの基本高周波数と、
(ii)この基本高周波数より低い周波数であり、且つ基本高周波数を倍音関係とする2kHz、1kHz、500Hzの3つの補助低周波数と、
を同時に発生する。
具体的には、下記表1に示すように、
500Hzの単一周波数(表中A)に、倍音関係にある周波数を1つ(表中B)、2つ(表中C)、3つ(表中D)と順番に加えてゆくことで、高い周波数を印加するに従いだんだん気づき易くなり、4kHzの音を加えることで、報知音を高確率で気づき易くなる結果を得た。
具体的には、下記表2に示すように、
4kHzの単一周波数(表中E)に、4kHzを倍音関係とする周波数を1つ(表中F)、2つ(表中G)、3つ(表中H)と順番に加えてゆくことで、低い周波数を印加するに従いだんだん柔らかな音色に変化し、500Hzの音を加えることで、不快感を抑え、且つ気づき易い報知音となる結果を得た。
このように、実施例1の車両存在報知装置は、人に与える不快感を抑えて、且つ高確率で車両の存在を周囲に知らせることができる。
この実施例1における車両存在報知装置は、補助低周波数として少なくとも基本高周波数の半分の周波数を含む。
具体的に、報知音は、「4kHzの基本高周波数」の半分の「2kHzの補助低周波数」を含むものである。
このため、「4kHzの基本高周波数」が聞こえない老人であっても、老人が気づき易い「2kHzの補助低周波数」が報知音に含まれることで、老人であっても、高確率で車両の存在を知ることができる。
報知音に含まれる補助低周波数は、倍音関係で連続する3つ以上の周波数で構成される。
具体的には、基本高周波数が4kHzであるこの実施例の場合、補助低周波数は、倍音関係で連続する2kHz、1kHz、500Hzの3つで構成される。
このように、基本高周波数に対して倍音関係で連続する3つ以上の補助低周波数を用いることで、不快と感じない周波数成分が増えることと、ミッシング・ファンダメンタルの効果を高めることができ、ミッシング・ファンダメンタルの効果による低音の擬似付加によって報知音を柔らかくして、報知音の不快感を小さく抑えることができる。
報知音が、1kHzよりも低い500Hzの補助低周波数を含むため、報知音をより確実に柔らかくすることができ、報知音による不快感を小さく抑えることができる。
この実施例1の車両存在報知装置は、報知音をパラメトリックスピーカにより車外へ向けて放出する。
パラメトリックスピーカを用いることにより、車両から離れた位置において報知音の発生を行なうことができる。また、パラメトリックスピーカは、指向性が強く、特定の方向のみに報知音を発生させることができる。
これにより、「車両の存在を報知したい所定の範囲(具体的には、歩道側となる車両の斜め前方で、且つ車両から所定距離だけ離れた場所)」のみに報知音を発生させることができる。言い換えると、車両の存在を報知する必要のない範囲への報知音の発生を防ぐことができ、車両騒音の発生を抑えることができる。
この実施例1の車両存在報知装置は、車両の外部の環境騒音に基づいて超音波スピーカ1の出力レベル(音量)を自動調整し、「報知音における基本高周波数」の音圧レベルを、読取手段9で読み取った「環境騒音における基本高周波数」の音圧レベルより、10dBだけ高めて発生させる。
これにより、「報知音に含まれる基本高周波数」の音圧レベルが、環境騒音に負けなくなるとともに、「報知音に含まれる基本高周波数」の音圧レベルが不必要に大きくなる不具合がない。この結果、報知音によって車両の存在を高確率で知らせることができるとともに、車両騒音の発生を抑えることができる。
この実施例1の報知音は、複数の周波数を合成して構成されるものであるが、それぞれの周波数が倍音関係(この実施例では4kHz、2kHz、1kHz、500Hz)で構成されるものであるため、人の耳に単音(この実施例では平均律音階の「ド」の音)として聞こえさせることができる。
上記の実施例では、1つの基本高周波数(4kHz)と、この基本高周波数(4kHz)を倍音関係とする複数の補助低周波数(2kHz、1kHz、500Hz)のみにより報知音を構成する例を示した。
これに対し、この実施例2は、複数の基本高周波数と、複数の基本高周波数をそれぞれ倍音関係とする複数の補助低周波数とによって報知音を構成するものである。
具体的な一例を示す。複数の基本高周波数が「ドミソ」の和音関係を構成する場合、複数の基本高周波数が「ドミソ」を奏でるように基本高周波数として、4kHz(ド)、5kHz(ミ)、6kHz(ソ)を選択する。
4kHz(ド)を基本高周波数とする場合、複数の補助低周波数として2kHz、1kHz、500Hzを選択し、
5kHz(ミ)を基本高周波数とする場合、複数の補助低周波数として2.5kHz、1.25kHz、625Hzを選択し、
6kHz(ソ)を基本高周波数とする場合、複数の補助低周波数として3kHz、1.5kHz、750Hzを選択するものである。
ドの音を成す「4kHz、2kHz、1kHz、500Hz」と、
ミの音を成す「5kHz、2.5kHz、1.25kHz、625Hz」と、
ソの音を成す「6kHz、3kHz、1.5kHz、750Hz」と、
を合成した周波数で構成されるものである。
上記の実施例では、パラメトリックスピーカの技術を用いて、車両から離れた場所で報知音を発生させる例を示したが、車両に搭載した報知音発生機(例えば、スピーカ)から直接報知音を発生させても良い。あるいは、パラメトリックスピーカの技術と、報知音発生機(スピーカ等)から報知音(可聴音)を直接放出する技術とを組み合わせ、状況に応じて切り替えて用いても良い。
上記の実施例では、「基本高周波数と補助低周波数だけ」で報知音を構成する例を示したが、倍音関係を有しない他の周波数成分を加えた報知音を発生するように設けても良い。即ち、本発明の報知音を、他の音に混ぜて発生させても良い。
5 報知音信号発生部
6 超音波振幅変調部
7 スピーカ駆動部
8 環境騒音検出手段
9 読取手段
10 音圧レベル可変手段
Claims (9)
- 車両の外部に報知音を発生して車両の存在を知らせる車両存在報知装置において、
この車両存在報知装置は、報知音として、
人の耳に付き易い高い周波数よりなる基本高周波数と、
この基本高周波数より低い周波数であり、且つ前記基本高周波数を倍音関係とする補助低周波数と、
を同時に発生することを特徴とす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、
前記基本高周波数は、3kHz以上で、且つ7kHz以下の範囲内から選択されることを特徴とする車両存在報知装置。 - 請求項1または請求項2に記載の車両存在報知装置において、
前記補助低周波数は、前記基本高周波数の半分の周波数を含むことを特徴とする車両存在報知装置。 - 請求項1〜請求項3に記載の車両存在報知装置において、
前記補助低周波数は、倍音関係にある複数の周波数で構成されることを特徴とする車両存在報知装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の車両存在報知装置において、
前記補助低周波数は、1kHzよりも低い周波数を含むことを特徴とする車両存在報知装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の車両存在報知装置において、
この車両存在報知装置は、報知音をパラメトリックスピーカにより車両の外部へ向けて放出することを特徴とする車両存在報知装置。 - 請求項6に記載の車両存在報知装置において、
前記パラメトリックスピーカは、
超音波を発生可能な超音波スピーカ(1)と、
前記基本高周波数と前記補助低周波数の周波数信号を発生する報知音信号発生部(5)と、
この報知音信号発生部(5)で発生した周波数信号を、超音波周波数で発振する電圧または電流の振幅変化に変調する超音波振幅変調部(6)と、
この超音波振幅変調部(6)で振幅変調された超音波周波数の振幅信号によって前記超音波スピーカ(1)を駆動するスピーカ駆動部(7)と、
を具備することを特徴とする車両存在報知装置。 - 請求項1〜請求項7のいずれかに記載の車両存在報知装置において、
この車両存在報知装置は、
車両の外部の環境騒音を検出する環境騒音検出手段(8)と、
この環境騒音検出手段(8)で検出した環境騒音における前記基本高周波数の音圧レベルを読み取る読取手段(9)と、
報知音における前記基本高周波数の音圧レベルを、前記読取手段(9)で読み取った環境騒音における前記基本高周波数の音圧レベルより、所定音圧高めて発生させる音圧レベル可変手段(10)と、
を備えることを特徴とする車両存在報知装置。 - 請求項1〜請求項8のいずれかに記載の車両存在報知装置において、
この車両存在報知装置は、報知音として、
複数の前記基本高周波数と、各基本高周波数をそれぞれ倍音関係とする複数の前記補助低周波数とで構成されるものであり、
複数の前記基本高周波数は、和音の関係を成すことを特徴とする車両存在報知装置。
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