JP2013112059A - 車両用音輪郭強調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車室内の状態に応じてハウリングを防止しつつ適切な音圧の制御が可能な車両用音輪郭強調装置を提供する。
【解決手段】車体前後方向に複数列のシート２を有する車両において、車両前方から２列目以後の何れかのシート２に設けられ少なくともシートフレーム５を加振させて音信号を伝達する振動デバイス４と、車室内の状態変化に応じて振動デバイス４から出力される音圧を補正する音圧補正機構５０と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、車室内において乗員が会話等の音声を聞き取り易くするための車両用音輪郭強調装置に関する。

特許文献１に示されるように、イヤホンに入ってくる雑音をキャンセルする技術が古くから存在する。外来のノイズをキャンセルすることで、本来聴きたい音がより鮮明に聞こえるようになる。

また、マイクロホンから入力された音声信号に基づいて、ハウリングが発生しているか否かを判定し、ハウリングが発生していると判定されたときに、スピーカから出力される音声信号の振幅を減衰させてハウリングを抑制するハウリング抑制装置が存在する（特許文献２参照）。

特開２０１０−５０５３２号公報 特開２０１１−１１４７５８号公報

ところで、車両内での会話、特に前部座席と後部座席との間に亘って行われる会話は、例えば車速が上がると騒音等によりにおいて聞こえ難くなる。特許文献１に示される指向性スピーカは、身体装着具に搭載されたマイクと外部からの接近物との距離により反射共鳴を起こしハウリングを誘発するおそれがある。また、特許文献２に示されるハウリング抑制装置では、ハウリングが発生を判定する装置とそれを制御するソフトウェアとが必要であり、コストアップの要因となる。

本発明は、車室内の状態に応じてハウリングを防止しつつ適切な音圧の制御が可能な車両用音輪郭強調装置を提供することにある。

本発明に係る車両用音輪郭強調装置の第１特徴構成は、車体前後方向に複数列のシートを有する車両において、車両前方から２列目以後の何れかの前記シートに設置され少なくともシートフレームを加振させて音信号を伝達する振動デバイスと、車室内の状態変化に応じて前記振動デバイスから出力される音圧を補正する音圧補正機構と、を備えた点にある。

本構成により、車両前方から２列目以後の何れかのシートに設置された振動デバイスが当該シートのシートフレームを加振させて音信号を伝達し、シートフレームの振動により音が発せられて、車室内に伝搬される。シートフレームの振動による音は全方向に発せられるため、他の室内騒音と干渉し難く自然に響くこととなる。これにより、車室内の会話等の音声が振動デバイスに入力されて強調され、音の輪郭が明確となる（特定周波数の領域の音量が大きくなる）。その結果、乗員にとって車室内の会話等が聞き取り易くなる。

また、車室内では、振動デバイスによって加振されるシートの位置が移動されたり、シートの配列が変更されたりすることがあり、状態が変化する。こうした場合には、シートフレームの位置が変わることで振動による音が聞こえ難くなることがある。また、車室内にマイクが備えられている場合には、音を出力するシートフレームとマイクとの距離が近づくことでハウリングが発生することも考えられる。しかし、本構成のように、車両用音輪郭強調装置が音圧補正機構を備えることで、車室内の状態変化に応じて振動デバイスから出力される音圧が補正される。これにより、乗員が音声を聴き取る上で必要な音圧を確保したり、ハウリングの発生前に振動デバイスから出力される音圧を低くしたりする補正が可能となる。その結果、車室内の会話等が聞き取り易くなると共に、不快な音（ハウリング、耳障り）の発生を未然に防止することができる。

本発明に係る車両用音輪郭強調装置の第２特徴構成は、前記音圧補正機構が、前記振動デバイスが設置された前記シートの背もたれ角度の変化による前記車室内の状態変化に応じ、前記振動デバイスから出力される音圧を補正するよう構成してある点にある。

車室内において振動デバイスが設置されたシートの姿勢が変更されると、振動デバイスが設置されたシートのシートフレームと、当該シートの前方列のシートの乗員や後方列のシートの乗員が夫々近づいたり遠ざかったりする。このため、シートフレームの振動による音の聞こえ方は前方列のシートの乗員や後方列のシートの乗員にとって当然の如く変化する。すなわち、振動デバイスが設置されたシートの背もたれ角度の変化は車室内の状態変化に相当する。そこで、本構成では、音圧補正機構が、振動デバイスが設置されたシートの背もたれ角度の変化による車室内の状態変化に応じ、振動デバイスから出力される音圧を補正するよう構成した。ここで、車室内の状態変化は振動デバイスが設置されたシートの背もたれ角度の変化によって迅速かつ確実に検知される。その結果、振動デバイスから出力される音圧を即座に補正することが可能となる。

本発明に係る車両用音輪郭強調装置の第３特徴構成は、前記振動デバイスが前記シートの外部に露出した振動体を備えた点にある。

本構成により、シートフレームの外側にも音伝搬が可能となる。これにより、車室内において音声が聞き取り易くなる。

本発明に係る車両用音輪郭強調装置の第４特徴構成は、前記振動デバイスが設置された前記シートの背もたれ角度の変化に応じ、前記振動デバイスから前記シートフレーム及び前記振動体への音振動出力を変更可能にした点にある。

シートの傾斜により振動体及びシートフレームにおいては、それぞれ拡がる音の伝搬領域と失われる音の伝搬領域とが生まれる。ここで、本構成の如く、振動デバイスが設置されたシートの背もたれ角度の変化に応じ、振動デバイスからシートフレーム及び振動体への音振動出力を変更可能にすることで、拡がる音の伝搬領域と失われる音の伝搬領域とに対してシートフレーム及び振動体への音振動出力を増減させて対応することが可能となる。これにより、失われる音の伝搬領域を補完しつつ、拡がる音の伝搬領域についてはハウリング等が発生する場合に音の伝搬を抑制することもできる。

本発明に係る車両用音輪郭強調装置の第５特徴構成は、前記車室内に前記振動デバイスに入力される音を集音する集音装置を設けてある点にある。

本構成により、振動デバイスによって集音装置で集音された車室内の会話等の大きさ（音量）を強調することができ、乗員が音声の輪郭を明確に認識することができる。したがって、乗員が前方列シートや後方列シートの乗員の会話や声等を聞き取り易くなる。

本発明に係る車両用音輪郭強調装置の第６特徴構成は、前記振動デバイスの音圧の補正態様が予め条件設定されてある点にある。

本構成の如く、振動デバイスの音圧の補正態様が予め条件設定されてあると、車室内の状態の変化に応じて自動的に振動デバイスの音圧の補正が行なわれることとなり、車両用音輪郭強調装置の操作性が向上する。

車両のシートの斜視図である。 特定周波数領域を説明するためのイメージ図である。 車室内の状態を示す側面図である。 音圧補正機構の構成を示す図である。 振動デバイスの音伝搬領域の変化を示す図である。 ２列目シートが前後傾斜した状態を示す側面図である。 後方にスライド移動した２列目シートの状態を示す側面図である。 ３列目シートが折り畳まれた状態を示す側面図である。 車室内の各状態における振動デバイスの出力状態を示す表である。

以下、本発明に係る車両用音輪郭強調装置の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、車両用音輪郭強調装置１００は、伝達制御部３と、車室内に備えられるシート２に設置された振動デバイス４と、シートフレーム５と、振動体６とを有する。車室内とは、乗員が乗り降り可能な空間を含み、車両のボディ（車体外表面のパネルやドアパネル）の内側を意味する。

シート２は、ヘッド部２１と、背もたれ部２２と、座部２３と、を有する。ヘッド部２１は、乗員がシート２に着座した状態で、乗員の頭部に対応する部位である。背もたれ部２２は、乗員がシート２に着座した状態で、乗員の背部に対応する部位である。座部２３は、乗員が着座する部位である。シート２内にはシートフレーム５が配置されている。

伝達制御部３は電子制御ユニットであって、例えばシート２の背もたれ部２２内に配置されている。伝達制御部３は、車室内に設けられるマイク（集音装置）等の音声入力部７と振動デバイス４とに接続されている。伝達制御部３は、音声入力部７から入力された音を音信号（音声信号）に変換し、予め設定された特定周波数帯域について増幅する。すなわち、伝達制御部３は、コンバータにより音（アナログ信号）を音信号（デジタル信号）に変換し、周波数フィルタにより音信号のうちの特定周波数帯域を抽出し、アンプ（増幅器）によりこの特定周波数帯域を増幅する。

特定周波数帯域とは、人間の聴覚（鼓膜）が敏感に反応する周波数帯域であって、ラウドネスカーブ（等ラウドネス曲線）に基づいて設定されている。ラウドネスカーブとは、音の周波数を変化させたときに等しいラウドネスになる音圧レベルを測定し、等高線として結んだものである。ラウドネスとは、人の聴覚で感じる音の大きさの感覚である。ラウドネスカーブによれば、人の聴覚は、図２に示す、およそ５００Ｈｚ〜４ｋＨｚの周波数帯域の音に敏感に反応する。本実施形態では、この５００Ｈｚ〜４ｋＨｚの周波数帯域を特定周波数帯域として設定している。一般に、弾性の発する音（声）がもつ強い主成分は約５０Ｈｚ前後であり、女性の場合は約１５０Ｈｚ前後である。これらの音の周波数のうち特定周波数領域を増幅することで、人にとって聴き取り易い音となる。

振動デバイス４は、振動を音に変換することを目的に設置したアクチュエータである。振動デバイス４は、伝達制御部３から送信される増幅された音信号を固体伝搬振動に変換する。振動デバイス４は、シートフレーム５に固定されており、振動体６を備えている。詳細には、図１に示されるように、振動デバイス４は、シートフレーム５のうち背もたれ部２２の上部位置に配置されている。振動体６はシート２の上部（外部）に露出されている。振動デバイス４の振動は、シートフレーム５及び振動体６に伝達される。

シートフレーム５は、シート２内に配置され、シート２の骨格を形成する部材である。シートフレーム５は、金属材料（例えば鋼板）からなり、振動を伝達することができる。振動デバイス４の振動が、シートフレーム５の全体に伝達（固体伝搬）されると共に、シートフレーム５の周囲の空気等にも振動を伝達（空気伝搬）する。すなわち、特定周波数帯域が増幅された音（聴覚が敏感に反応する音）は、シートフレーム５を介して車室内に伝搬される。シートフレーム５の振動による音は全方向に発せられるため、他の室内騒音と干渉し難く自然に響くこととなる。これにより、車室内の会話等の音声が振動デバイス４に入力されることで強調され、音の輪郭が明確になる（特定周波数領域の音量が大きくなる）。その結果、乗員にとって車室内の会話等が聞き取り易くなる。

振動デバイス４の設置位置は上記に限定されない。例えばシート２の内部に配置されていてもよい。なお、シート２の座部２３には、乗員の有無を検知する乗員検知センサ１０Ａが設けられている。また、伝達制御部３は車室内におけるシート２以外の部位に設置されていてもよい。

車両用音輪郭強調装置１００は、車室内の状態変化に応じて振動デバイス４から出力される音圧を補正する音圧補正機構５０を備える。図４に示すように、音圧補正機構５０は、車室内の状態変化を検知する各種センサ１０（１０Ａ〜１０Ｆ）と、伝達制御部３等によって構成されている。

車室内の状態変化を検知するセンサ１０には、各列のシート２の乗員の存在を検知する乗員検知センサ１０Ａ、振動デバイス４が設置されたシート２の位置を検知するシート位置センサ１０Ｂ，振動デバイス４が設置されたシート２Ｂの背もたれ部２２の傾斜度合いを検知するシート角度センサ１０Ｃ，シート２が折畳まれた状態を検知するシート折畳み検知センサ１０Ｄ，ドア部４０の所定の開放状態を検知するドア開放検知センサ１０Ｅ，窓部３０の所定以上の開放状態を検知する窓開放検知センサ１０Ｆ等が備えられている。その他、各シート２に備えられているシートベルト装置１２にセンサを配置してシート２の乗員を検知するようにしてもよい。

図４に示すように、車室内の状態変化を検知するセンサ１０Ａ〜１０Ｆのセンサ情報は伝達制御部３に入力される。伝達制御部３は、これらセンサ１０Ａ〜１０Ｆのセンサ情報に基づいて車室内の状態を認識し、音声入力部７から入力された音の音圧を上述のように適切に補正して振動デバイス４に出力する。これにより、車室内の状態に応じた音信号が振動デバイス４を介してシートフレーム５及び振動体６から車室内に伝達される。

次に、３列シートを備える車両を例に本発明に係る車両用音輪郭強調装置１００を説明する。

図３に示すように、車両用音輪郭強調装置１００は２列目シート２Ｂに配置されている。車両用音輪郭強調装置１００は、車室内の状態変化に応じて音圧が補正されるよう構成されている。車室内の状態変化とは、振動デバイス４を備えた２列目シート２Ｂの背もたれ角度の変化や、車窓・ドアの開き動作等、振動デバイス４から出力される音圧に変化を起こさせる状態変化を指す。

音圧補正機構５０は、例えば、以下に示すように、振動デバイス４が設置されたシート２Ｂの背もたれ角度の変化による車室内の状態変化に応じ、振動デバイス４から出力される音圧を補正するよう構成されている。上述のように、乗員検知センサ１０Ａにより、各シート２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）の乗員の有無が検知され、シート角度センサ１０Ｃにより振動デバイス４が設置されたシート２Ｂの背もたれ角度の変化が迅速かつ確実に検知される。その結果、振動デバイス４から出力される音圧を伝達制御部３によって即座に補正することが可能となる。

〔音圧補正領域〕
図５は、２列目シート２Ｂの背もたれ部２２を傾斜させた場合の振動デバイス４、シートフレーム５、及び振動体６の位置を示す。図３に示す車室内のシート２の状態から、２列目シート２Ｂの背もたれ部２２を前方または後方に傾斜させると、背もたれ部２２は初期位置領域Ａを越えて音圧補正領域Ｂ（例えば垂直方向から前方または後方に１５度まで傾斜する領域）に達する。このとき、２列目シート２Ｂの背もたれ部２２が傾斜することで、振動体６において失われる音伝搬領域αと、拡がる音伝搬領域βが存在する。ここで、音伝搬領域αとは、初期位置領域Ａにおける振動体６の載置面の延長線と音圧補正領域Ｂにおける振動体６の載置面の延長線とによってなす角αの領域である。また、音伝搬領域βとは、初期位置領域Ａにおける振動体６の載置面の延長線と音圧補正領域Ｂにおける振動体６の載置面の延長線とによってなす角βの領域である。失われる音伝搬領域αは音の損失領域となる。一方、拡がる音伝搬領域βは近接するシート２（２Ａ又は２Ｃ）への音の到達距離が近くなり、ハウリングや近接するシート２（２Ａ又は２Ｃ）の乗員の耳障りの原因ともなる。

そこで、伝達制御部３において振動デバイス４からの振動出力をシートフレーム５に対しては増加させ、振動体６に対して減少させる制御が行われる。すなわち、例えば、シート２が初期位置領域Ａにおいて、シートフレーム５への音伝達量Ｆ１と振動体６への伝達量Ｆ２とがほぼ同量程度（５：５）である状態を、シート２が傾斜して音圧補正領域Ｂの位置なると、シートフレーム５への音伝達量Ｆ１´と振動体６への伝達量Ｆ２´とを７：３の比に変更する制御が行われる。これにより、失われる音伝搬領域αに対してはシートフレーム５の振動が増すことで損失した音が補完され、また拡がる音伝搬領域βについては振動体６の振動が減少することで耳障り等の悪影響が低減される。

〔音圧補正不能領域〕
図６に示すように、２列目シート２Ｂの背もたれ角度が音圧補正領域Ｂを越えて更に前後に傾斜されると、音圧補正不能領域Ｃ（例えば垂直方向から前方または後方に１５度を越えて傾斜する領域）に達する。

２列目のシート２Ｂの前方傾斜の場合には、振動体６と集音装置（マイク）１１とが近接しハウリングの起こる虞がある。また、１列目（前方列）シート２Ａと振動体６が近接するため、１列目（前方列）シート２Ａに乗員が存在する場合、シートフレーム５及び振動体６からの音は前方側の乗員にとっては耳障りとなる可能性がある。

こうした車室内の状態下においては、１列目（前方列）シート２Ａに乗員が存在する場合には、ハウリングの虞及び当該１列目の乗員への耳障りな音の発生を回避するために、伝達制御部３において振動デバイス４への音信号の出力を停止あるいは制限（低減）する制御が行われる。これにより、ハウリングの発生が未然に防止され、１列目（前方列）シート２Ａの乗員の耳障りも抑制される。一方、１列目（前方列）シート２Ａに乗員が存在しない場合には、ハウリングの虞を回避するために、振動デバイス４への音信号の出力を停止する。これにより、ハウリングの発生が未然に防止される。

２列目シート２Ｂの後方傾斜の場合には、音の到達（反射）距離が変化する（通常長くなる）。また、３列目（後方列）シート２Ｃと振動体６が近接するため、３列目（後方列）シート２Ｃに乗員が存在する場合には、シートフレーム５及び振動体６からの音は後方側の乗員にとっては耳障りとなる可能性がある。

こうした車室内の状態下においては、３列目（後方列）シート２Ｃに乗員が存在する場合には、当該３列目の乗員への耳障りな音の発生を回避するために、伝達制御部３において振動デバイス４への音信号の出力を停止あるいは制限（低減）する制御が行われる。これにより、３列目（後方列）シート２Ｃの乗員の耳障りが抑制される。一方、３列目（後方列）シート２Ｃに乗員が存在しない場合には、音の到達距離が長くなることへの対応としてシートフレーム５及び振動体６への出力を増加する。これにより、３列目の乗員に耳障りが存在しない状態下では音が到達し易くなる。

このように、伝達制御部３は、車室内の環境変化の要因を判定し、振動デバイス４の出力補正及び停止処理を制御する。２列目シート２Ｂが音圧補正領域Ｂ及び音圧補正不能領域Ｃから初期位置領域Ａに復帰した場合には、伝達制御部３では可変させたパラメータを初期値に戻す処理が行われる。

〔他の車室内の状態下において〕
図７に示すように、２列目シート２Ｂが３列目（後方列）シート２Ｃに近接する位置まで後方にスライド移動されている場合には、シート位置センサ１０Ｂにより２列目シート２Ｂの位置が検知される。この場合には、振動デバイス４への音信号の出力制限値及び出力加減値は異なるものの、伝達制御部３では上記の２列目シート２Ｂが通常位置の場合とほぼ同様の制御が行われる。ただし、２列目シート２Ｂが後傾の補正不能領域Ｃにおいて３列目（後方列）シート２Ｃに乗員がいない場合には、音の到達（反射）距離が短くなるため、伝達制御部３は振動デバイス４への音信号の出力を低減する制御を行う。

窓開放検知センサ１０Ｆにより窓部３０の所定以上の開状態が検知された場合、車外の音により振動デバイス４から出力される音の聴き取りが妨げられてしまう状況が想定される。また、ドア開放検知センサ１０Ｅによりドア部４０の所定以上の開状態が検知された場合は、主に乗員の乗降時であり振動デバイス４から出力される音を聴き取る状況はほとんど想定されない。したがって、こうした車室内の状態下では伝達制御部３によって振動デバイス４への音信号の出力を停止する制御が行われる。

また、図８に示すように、３列目（後方列）のシート２Ｃが折り畳まれた状態（乗員なし）において、２列目シート２Ｂが後傾した場合（音圧補正領域Ｂ及び音圧補正不能領域Ｃ）には、音の到達距離が長くなる。したがって、この場合には伝達制御部３によって振動デバイス４への音信号の出力を増加する制御が行われる。

図９に示すように、上述の車室内の状態に応じた伝達制御部３の制御態様（振動デバイス４の音圧の補正態様）は、予め条件ごとに設定されていることが好ましい。このように、振動デバイス４の音圧の補正態様が予め条件設定されていると、車室内の状態の変化に応じて自動的に振動デバイス４の音圧の補正が行なわれることとなり、車両用音輪郭強調装置１００の操作性が向上する。

上述のように、車室内では、必要に応じてシート２の背もたれ角度が変更されたり、シート２の位置が移動されたり、シート２の配列が変更される等様々な車室内の状態変化が考えられる。こうした車室内の状態変化があると、シートフレーム５や振動体６の振動による音が乗員にとって聞こえ難くなる場合が起こり得る。また、車室内に集音装置（マイク）１１が備えられている場合には、振動によって音を出力するシートフレーム５や振動体６と集音装置（マイク）１１との距離が近づくことによるハウリングが発生することも考えられる。しかし、本実施形態のように、車両用音輪郭強調装置１００に音圧補正機構５０を備えることで、車室内の状態変化に応じて振動デバイス４から出力される音圧が補正される。これにより、乗員が音声を聴き取る上で必要な音圧を確保したり、ハウリングの発生前に振動デバイス４から出力される音圧を低くしたりする補正が可能となる。その結果、車室内の会話等が聞き取り易くなると共に、不快な音（ハウリング、耳障り）を未然に防止することができる。

〔他の実施形態〕
（１）上記の実施形態では、３列シートを備える車両の２列目シート２Ｂに振動デバイス４を配置した例を示したが、振動デバイス４は２列目以降であれば３列目シート２Ｃに配置してもよい。また、車両としては、シートが２列であってもよいし、４列以上のシートを備えていても良い。

（２）上記の実施形態では、振動デバイス４からの音信号がシートフレーム５と振動体６との両方に伝達される例を示したが、シートフレーム５と振動体６のうち何れか一方のみに音信号が伝達されるよう構成してもよい。

（３）上記の実施形態では、集音装置１１を車両の運転席前方に設ける例を示したが、集音装置１１はシート２（例えば座部２３や背もたれ部２２等）に設けてもよい。

本発明に係る車両用音輪郭強調装置は、複数列のシートを有する車両に幅広く利用可能である。

２ シート
２Ａ １列目（前方列）シート
２Ｂ ２列目シート
２Ｃ ３列目（後方列）シート
３ 伝達制御部
４ 振動デバイス
５ シートフレーム
６ 振動体
１０Ａ 乗員検知センサ
１０Ｃ シート角度センサ
１１ 集音装置
１２ シートベルト装置
３０ 窓部
５０ 音圧補正機構
１００ 車両用音輪郭強調装置

Claims (6)

1. 車体前後方向に複数列のシートを有する車両において、
   車両前方から２列目以後の何れかの前記シートに設置され少なくともシートフレームを加振させて音信号を伝達する振動デバイスと、
   車室内の状態変化に応じて前記振動デバイスから出力される音圧を補正する音圧補正機構と、を備えた車両用音輪郭強調装置。
2. 前記音圧補正機構が、前記振動デバイスが設置された前記シートの背もたれ角度の変化による前記車室内の状態変化に応じ、前記振動デバイスから出力される音圧を補正するよう構成してある請求項１記載の車両用音輪郭強調装置。
3. 前記振動デバイスが前記シートの外部に露出した振動体を備えた請求項１又は２記載の車両用音輪郭強調装置。
4. 前記振動デバイスが設置された前記シートの背もたれ角度の変化に応じ、前記振動デバイスから前記シートフレーム及び前記振動体への音振動出力を変更可能にした請求項３記載の車両用音輪郭強調装置。
5. 前記車室内に前記振動デバイスに入力される音を集音する集音装置を設けてある請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用音輪郭強調装置。
6. 前記振動デバイスから出力される音圧の補正態様が予め条件設定されてある請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用音輪郭強調装置。

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