JP2017224167A - 車両用方向提示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】方向を提示する音響に聴取者が気づきやすくすることが可能な車両用方向提示装置を提供する【解決手段】車両状態検出部３１、車両周辺情報検出部３２と、前記状態検出部の検知状態に基づいて提示対象の乗員に対する方向を特定する提示方向決定部１０と、前記方向識別部が特定した目的の方向を前記乗員に提示するための音響を出力する音提示部２０とを備え、前記音響出力部は目的の近く方向Ｄ１を示す報知音Ｓｏ１を出力する前に、前記第１の音響とは前記乗員の知覚方向Ｄ２が異なる気づかせ音Ｓｏ２を出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両上で音響出力を利用して方向を提示する車両用方向提示装置に関する。

車両を運転する場合には、運転者は他の車両、歩行者、障害物などの存在および位置を正しく認識し、例えば衝突等を回避できるように適切に運転操作を行う必要がある。しかし、他の車両、歩行者、障害物等が自車両の運転者の視点位置に対して死角になる場所に存在したり、悪天候により視界不良になっているような状況では、運転者が他の車両、歩行者、障害物などの存在に気がつかない場合がある。

したがって、何らかのセンサを用いて他の車両、歩行者、障害物などの存在を検知できる場合には、これらが存在する場所の方向を運転者に提示することにより、危険な状況を回避することが可能になる。また、車両上においては、周囲の状況に限らず例えば各位置のドアの開閉状態や施錠状態を把握することも必要である。

例えば、特許文献１は自車両の周囲において検知された対象物についての注意を喚起する警報音を出力する警報装置を示している。特許文献１においては、自車両の運転者に注意喚起するために、警報音を出力する前に、警報音の出力を予告するマーカー音を出力している。ここで、マーカー音は「ポーン」、「プーン」、「ピー」のような比較的短い音であり、警報音は「ブーン・・・」などの長く持続する音である。また、警報音は長く持続するので、他車両などの対象物の移動に伴ってその方向と一致するように音の定位状態が制御される。

また、特許文献２は、三次元空間の任意の位置に音像を定位させる音像定位装置を示している。この技術においては、フィルタの特性を調整して、音源の信号に含まれる様々な周波数成分の中の「方向決定帯域」の成分を抽出して音響出力に使用している。ここで、「方向決定帯域」は例えば次のように定義される。

特許文献２の中に記載されているように、Ｂｌａｕｅｒｔ（″Ｓｏｕｎｄ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｍｅｄｉａｎ ｐｌａｎｅ，″Ａｃｕｓｔｉｃａ，ｖｏｌ．２２，ｐｐ．２０５−２１３，１９６９／７０）によれば、狭帯域ノイズを正中面内から提示すると、生じる音像の方向は音源方向と関係なく、刺激の中心周波数に依存して知覚される。このような音像方向を決定する周波数帯域のことを方向決定帯域（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｂａｎｄ）と定義することができる。

特開２００９−４２８４３号公報 国際公開第２００６／０３０６９２号

特許文献１の技術では、警報音を出力する前に別の種類のマーカー音を出力するので、運転者の意識をマーカー音の方向に向けることができる。このマーカー音を用いた予告により、運転者が警報音に気づきやすくなる。つまり、マーカー音の方向と警報音の出力を開始する方向とが同じなので、運転者はマーカー音を知覚した方向と同じ方向に意識を集中することで、その後に出力される警報音に気づきやすくなる。しかしながら、もしも運転者がマーカー音の方向自体を知覚しにくい状況であれば、その後に出力される警報音にも気づきにくくなると考えられる。

例えば特許文献２に示されているように、特定の周波数帯の音響を用いる場合には、音像の定位方向とは無関係に、音響の聴取者は周波数帯に応じて「前方向」、「後ろ方向」、または「上方向」として知覚する傾向があることが知られている。したがって、前記マーカー音として採用した信号の周波数が不適切である場合は、運転者がマーカー音の方向自体を知覚しにくい状況になるか、あるいは前記マーカー音を知覚する方向が警報音の方向とずれる可能性がある。

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、方向を提示する音響に聴取者が気づきやすくすることが可能な車両用方向提示装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために、本発明に係る車両用方向提示装置は、下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１） 車両に搭載され、乗員に対し方向を提示する車両用方向提示装置であって、
前記車両上の状態、および前記車両の周辺の状況の少なくとも一方を検知する状態検出部と、
前記状態検出部の検知状態に基づいて、提示対象の前記乗員に対する方向を特定する方向識別部と、
前記方向識別部が特定した方向を前記乗員に対して提示するための第１の音響を含む音響を出力する音響出力部と、
を備え、
前記音響出力部は、前記第１の音響とは前記乗員の知覚方向が異なる第２の音響を出力し、所定の消音区間時間を経過した後で、前記第１の音響を出力する
ことを特徴とする

上記（１）に記載の車両用方向提示装置によれば、第１の音響と第２の音響とで、前記乗員の知覚方向が明確に異なるので、乗員は違う方向から聞こえる第２の音響と第１の音響とを順番に知覚することになる。したがって、乗員は方向が違う第１の音響と第２の音響とを比較して大きな変化を認識することができる。これにより、乗員は報知音である前記第１の音響が出力されることに気づきやすくなり、第１の音響の方向も知覚しやすい状態になる。また、第２の音響と第１の音響とが不連続で、つまり断続的に出力されるので、乗員は前記第２の音響の出力終了と、第１の音響の出力開始と、方向の変化とをそれぞれ明確に知覚することになり、第１の音響が出力されることに気づきやすくなる。

（２） 上記（１）に記載の車両用方向提示装置であって、
前記音響出力部は、前記第２の音響の出力を継続する時間の長さを、前記第１の音響の出力を継続する時間の長さよりも短い時間に定める、
ことを特徴とする。

上記（２）に記載の車両用方向提示装置によれば、第２の音響の出力を継続する時間の長さが目的の方向を示す第１の音響の出力を継続する時間よりも十分に短いため、第２の音響で知覚する方向よりも第１の音響で知覚する方向を強く感じさせることができる。

（３） 上記（１）又は（２）に記載の車両用方向提示装置であって、
前記音響出力部は、前記第２の音響の出力の大きさを、前記状態検出部の検知状態に基づいて決定する、
ことを特徴とする。

上記（３）に記載の車両用方向提示装置によれば、第２の音響の出力の大きさを変えることができるため、乗員に対し第１の音響をより明確に方向知覚させる必要がある状態では、第２の音響の出力を大きくすることにより乗員に明確に方向知覚させ強く注意喚起を行うことが可能となり、これ以外の状態では、第２の音響の出力を小さくし、乗員に与える煩わしさを低減することができる。

（４） 上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の車両用方向提示装置であって、
前記音響出力部は、互いに異なる位置に配置された音響出力デバイスを利用し、前記乗員に目標とする方向を知覚させるための音を音響間でバランスの調整をする、
ことを特徴とする。

上記（４）に記載の車両用方向提示装置によれば、音響間の時間差や位相差などのバランス調整により、例えば水平面内の様々な方向に音像を定位させることが可能であり、乗員に対して様々な方向を提示できる。また、第１の音響の方向と第２の音響の方向とをそれぞれ所望の方向に変更できる。

（５） 上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の車両用方向提示装置であって、
前記音響出力部は、１つ以上の音響出力デバイスを利用し、前記乗員に目標とする方向を知覚させるための音の周波数を調整する、
ことを特徴とする。

上記（５）に記載の車両用方向提示装置によれば、音響の周波数を調整することができるので、音響の方向決定帯域を利用して、乗員に対して前後方向を提示できる。また、音響出力デバイスを複数利用する場合には、前後方向に加え左右方向も提示できる。また、第１の音響の方向と第２の音響の方向とをそれぞれ所望の方向に変更できる。

本発明の車両用方向提示装置によれば、方向を提示する音響に乗員が気づきやすくすることが可能である。すなわち、第１の音響と第２の音響とで、乗員の知覚方向が明確に異なるので、乗員は違う方向から聞こえる第１の音響と第２の音響とを順番に知覚することになる。したがって、乗員は方向が違う第１の音響と第２の音響とを比較して大きな変化を認識することができる。これにより、乗員は報知音である第１の音響が出力されることに気づきやすくなり、第１の音響の方向も知覚しやすい状態になる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態における車両用方向提示装置の構成例（１）を示すブロック図である。 図２は、車両用方向提示装置が出力する音の出力タイミングの例を示す波形図である。 図３は、車室内の聴取者と各スピーカとの位置関係および音の知覚方向を示す平面図である。 図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、各スピーカの音出力状態の例（１）を示す平面図であり、図４（Ａ）は気づかせ音を出力している状態、図４（Ｂ）は報知音を出力している状態を示す。 図５は、自車両と接近する他車両との位置関係の例を示す平面図である。 図６は、本発明の実施形態における車両用方向提示装置の制御手順の例を示すフローチャートである。 図７（Ａ）、図７（Ｂ）、および図７（Ｃ）は、聴取者と知覚する方向との関係を示し、図７（Ａ）は相対頻度と周波数との関係を示すグラフ、図７（Ｂ）は聴取者および方向を表す平面図、図７（Ｃ）は聴取者および方向を表す左側面図である。 図８は、音提示部の構成例（１）を示すブロック図である。 図９は、提示する音を構成する各成分の波形および周波数の例を示すタイムチャートである。 図１０は、音提示部２０の構成例（２）を示すブロック図である。 図１１は、車両用方向提示装置の制御手順の変形例を示すフローチャートである。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

まず、車両用方向提示装置の概要について説明する。
本発明の車両用方向提示装置は、車両上で運転者などの乗員に対して音響により方向を提示する機能を有している。例えば、運転者の視点位置から見て死角となる位置に存在する自車両周辺の他車両、歩行者、障害物のような物体や、天候などの影響により視界不良の状況になり視認しにくい物体については、それを運転者が認識する前に、センサ等で検知して運転者に物体の方向を提示することにより安全運転を支援することができる。また、例えば車両上で何らかのトラブルが発生している場合に、トラブルの発生箇所の方向を提示することにより、トラブルを解消するための操作を運転者が素早く行うことも可能になる。

本発明の実施形態における車両用方向提示装置１００の構成例を図１に示す。
図１に示した車両用方向提示装置１００は、提示方向決定部１０、音提示部２０、車両状態検出部３１、車両周辺情報検出部３２、４つのスピーカ３４ＦＲ、３４ＦＬ、３４ＲＲ、および３４ＲＬを備えている。４つのスピーカ３４ＦＲ、３４ＦＬ、３４ＲＲ、および３４ＲＬは、それぞれ聴取者３７である運転者の周囲の右前、左前、右後、および左後の各位置に設置されている（図３参照）。なお、設置するスピーカの数は必要に応じて増減できる。

提示方向決定部１０は、車両状態検出部３１が出力する車両状態信号ＳＧ１１と、車両周辺情報検出部３２が出力する車両周辺情報ＳＧ１２との少なくとも一方に基づいて、提示すべき方向を決定し、提示方向信号ＳＧ１４を生成する。また、音響出力のオンオフ制御および断続制御をするために提示方向決定部１０は音出力オンオフ信号ＳＧ１３を出力する。
この音出力オンオフ信号ＳＧ１３が正弦波信号発生器２１および２２の制御入力に印加される。つまり、図９に示した波形ＷＡ、ＷＢにおいて、時刻ｔ２−ｔ３の区間、時刻ｔ４−ｔ５の区間などで波形出力を周期的に停止するために音出力オンオフ信号ＳＧ１３を利用している。

音提示部２０は、提示方向決定部１０が出力する提示方向信号ＳＧ１４および音出力オンオフ信号ＳＧ１３に従い、指定された方向を音響として聴取者に提示するために必要な右前出力信号ＳＧ１５ＦＲ、左前出力信号ＳＧ１５ＦＬ、右後出力信号ＳＧ１５ＲＲ、および左後出力信号ＳＧ１５ＲＬを生成する。

車両状態検出部３１は、必要に応じて自車両における様々な状態を検出し、何らかの方向と関連のある車両状態信号ＳＧ１１を出力する。具体例としては、車両状態検出部３１として、車載カメラ、ドアスイッチ、トランクスイッチ、車輪の空気圧センサ等を用いることが考えられる。例えば、自車両の右前輪、左前輪、右後輪、および左後輪のいずれかに空気圧の異常が発生したことを検知した場合は、右前輪、左前輪、右後輪、および左後輪のうち異常が発生した箇所を特定可能な車両状態信号ＳＧ１１を出力する。車両状態検出部３１は、自車両に搭載された１つ以上のセンサであってもよいし、様々なセンサが接続された電子制御ユニット（ＥＣＵ）であってもよい。

車両周辺情報検出部３２は、自車両の周辺における様々な情報を検知して車両周辺情報ＳＧ１２を出力する。例えば、自車両の進行方向に存在する他車両、歩行者、障害物や、自車両に接近する他車両などを車両周辺情報検出部３２が検知する。車両周辺情報検出部３２は、例えば自車両の周辺の様々な映像を撮影するカメラと映像の内容を自動的に認識する認識装置とを組み合わせて構成することもできるし、レーザ光やミリ波などを用いて自車両の周辺の障害物等を検知するレーダ装置として構成することもできるし、ＩＴＳから得られた情報でも構成できる。

スピーカ３４ＦＲ、３４ＦＬ、３４ＲＲ、および３４ＲＬは、それぞれ電気信号として入力される右前出力信号ＳＧ１５ＦＲ、左前出力信号ＳＧ１５ＦＬ、右後出力信号ＳＧ１５ＲＲ、および左後出力信号ＳＧ１５ＲＬを音響に変換して出力する。

例えば、図４に示すようにスピーカ３４ＦＲおよび３４ＦＬは聴取者３７である運転者の前方の右および左にそれぞれ配置され、スピーカ３４ＲＲおよび３４ＲＬは運転者の後方の右および左にそれぞれ配置される。

なお、実際に使用するスピーカ等の音響出力デバイスについては、車室内に固定されているメータ内蔵スピーカ、オーディオ用スピーカや、ユーザが車内に持ち込む機器に搭載されているデバイス（スマートフォン内蔵スピーカ、ヘッドマウントディスプレイ付属スピーカ、ヘッドホン等）や、一般的なスピーカ以外のブザー、パラメトリックスピーカなどを利用可能である。

車両用方向提示装置１００が出力する音の出力タイミングの例を図２に示す。図２において、横軸は時間（ｔ）を表し、縦軸は音の振幅の大きさを表す。

図２に示すように、本実施形態の車両用方向提示装置１００は、方向を提示する際に、報知音Ｓｏ１と気づかせ音Ｓｏ２とを出力する。報知音Ｓｏ１が提示する方向を示す音の本体であり、気づかせ音Ｓｏ２は報知音Ｓｏ１を聴取者３７に気づかせるための補助的な音である。ここで、気づかせ音Ｓｏ２に対して聴取者３７が知覚する方向と、報知音Ｓｏ１に対して聴取者３７が知覚する方向とは明確に異なる。

また、図２に示した例のように、気づかせ音Ｓｏ２は、報知音Ｓｏ１よりも時間的に先行した時刻ｔ１で出力を開始し、比較的短い時間長Ｔ１だけ出力される。また、気づかせ音Ｓｏ２の出力が終了した時刻ｔ２の後、更に時間長Ｔ２の音出力停止区間が経過した後の時刻ｔ３で、報知音Ｓｏ１の出力が開始される。

また、報知音Ｓｏ１は自車両の状態や他車両等の状態に応じて方向の提示が必要な時に出力されるので、比較的長い時間（時間長Ｔ３）にわたって出力が継続される。したがって、（Ｔ１＜Ｔ３）の状態になる。

次に、出力する音の具体例について説明する。
車室内の聴取者３７と各スピーカ３４ＦＬ、３４ＦＲ、３４ＲＬ、３４ＲＲとの位置関係および音の知覚方向Ｄ１、Ｄ２の例を図３に示す。また、各スピーカの音出力状態の例（１）を図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す。図４（Ａ）は気づかせ音を出力している状態、図４（Ｂ）は報知音を出力している状態を示す。また、自車両と接近する他車両との位置関係の例を図５に示す。

図５に示すように、他車両が自車両の右後ろ側から接近している状況においては、自車両の運転者に対して、右後方に注意する必要があることを示す報知音を出力することにより、安全な運転を支援することができる。このような報知音を図１に示した車両用方向提示装置１００が出力する。

つまり、図３に示すように、報知音Ｓｏ１の知覚方向Ｄ１が右後方になるように車両用方向提示装置１００が音を出力する。また、運転者である聴取者３７がこの報知音Ｓｏ１に気づきやすくなるように、報知音Ｓｏ１に先行して気づかせ音Ｓｏ２を出力する。気づかせ音の知覚方向Ｄ２は、例えば図３に示すように報知音の知覚方向Ｄ１の反対方向とすることができる。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）においては、４つのスピーカ３４ＦＬ、３４ＦＲ、３４ＲＬ、および３４ＲＲの中で、太い実線で示したスピーカのみから音を出力している。

例えば、図４（Ａ）の例では左前のスピーカ３４ＦＬと、右前のスピーカ３４ＦＲと、左後のスピーカ３４ＲＬとの３つから同時にほぼ同じ大きさの音を出力しているので、これらの音響全体の音量バランスにより聴取者３７に対して左前方に音像が定位する。つまり、聴取者３７は図３に示す「Ｄ２」の方向を知覚することになる。

一方、図４（Ｂ）において、右後方のスピーカ３４ＲＲのみから音を出力しているので、この音により、聴取者３７に対して右後方に音像が定位する。つまり、聴取者３７は図３に示す「Ｄ１」の方向を知覚することになる。

したがって、図２に示した時刻ｔ１−ｔ２の区間で図４（Ａ）に示すような状態で音を出力し、時刻ｔ３−ｔ４の区間で図４（Ｂ）に示すような状態で音を出力すれば、図３に示すように「Ｄ２」方向に聴取者３７が知覚する気づかせ音Ｓｏ２を出力し、更に「Ｄ１」方向に聴取者３７が知覚する報知音Ｓｏ１を出力することができる。

なお、図４（Ａ）および図４（Ｂ）は最も単純な方向の制御例を示しており、実際には知覚する方向を精密に調整することができる。すなわち、前後左右の音量のバランスや、前後左右の音の位相差や、前後左右の音の到達時間差を利用して、音像が定位する方向を細かく制御して聴取者３７の知覚する方向を変更できる。

なお、図４（Ａ）および図４（Ｂ）の例では、報知音Ｓｏ１を聴取者３７に気づかせるために、報知音の知覚方向Ｄ１と気づかせ音の知覚方向Ｄ２とを反対方向に向けているが、必ずしも反対方向である必要はない。つまり、報知音の知覚方向Ｄ１と気づかせ音の知覚方向Ｄ２とが異なっていれば、これらの間の違いを聴取者３７が知覚できるので、気づかせ音Ｓｏ２の影響により報知音Ｓｏ１に気づきやすくなる。

本発明の実施形態における車両用方向提示装置１００の制御手順の例を図６に示す。図６の制御手順について以下に説明する。

ステップＳ１１では、図１に示した提示方向決定部１０が状態の検出処理を実行する。すなわち、車両状態検出部３１が出力する車両状態信号ＳＧ１１や、車両周辺情報検出部３２が出力する車両周辺情報ＳＧ１２を提示方向決定部１０が入力し、提示対象（例えば他車両の存在する位置）の方向を識別したり、方向提示の必要性の大小を識別する。

提示方向決定部１０は、Ｓ１１で方向を提示する必要があると認識した場合は、ステップＳ１２からＳ１３に進む。ステップＳ１３では、目的の提示方向、つまり報知音の知覚方向Ｄ１を提示方向決定部１０が決定する。例えば図５に示すような状況であれば、提示方向決定部１０が報知音の知覚方向Ｄ１を「右後方」に定める。

ステップＳ１４では、提示方向決定部１０は、Ｓ１３で決定した報知音の知覚方向Ｄ１に基づいて気づかせ音の知覚方向Ｄ２を決定する。ここで、気づかせ音の知覚方向Ｄ２が報知音の知覚方向Ｄ１に対して明確に異なるように決定することが重要である。例えば、図３に示したように気づかせ音の知覚方向Ｄ２が、報知音の知覚方向Ｄ１の反対方向になるように定めることで、この気づかせ音を効果的に利用できる。つまり、報知音Ｓｏ１と気づかせ音Ｓｏ２との方向の違いが大きいため、大きな変化を知覚することになり、聴取者３７が報知音Ｓｏ１に気づきやすくなる。

ステップＳ１５では、提示方向決定部１０が「気づかせ音の知覚方向Ｄ２」を示す提示方向信号ＳＧ１４を出力すると共に、音出力オンオフ信号ＳＧ１３をオンにする。これにより、スピーカ３４ＦＬ、３４ＦＲ、３４ＲＬ、および３４ＲＲの少なくとも１つから気づかせ音Ｓｏ２の音響出力が開始される。

気づかせ音Ｓｏ２の音響出力を開始してから所定の時間長Ｔ１を経過すると、ステップＳ１６からＳ１７に進む。つまり図２の時刻ｔ２では、提示方向決定部１０は音出力オンオフ信号ＳＧ１３をオフに切り替えて音響出力を一時停止する。

また、ステップＳ１７で音響出力を一時停止してから一定の時間長Ｔ２が経過すると、ステップＳ１８からＳ１９に進む。ステップＳ１９では、提示方向決定部１０はＳ１３で決定した「報知音の知覚方向Ｄ１」を示す提示方向信号ＳＧ１４を出力すると共に、音出力オンオフ信号ＳＧ１３をオンに切り替える。これにより、スピーカ３４ＦＬ、３４ＦＲ、３４ＲＬ、および３４ＲＲの少なくとも１つから報知音Ｓｏ１の音響出力が開始される。

ステップＳ２０では、Ｓ１１と同様に、提示方向決定部１０が最新の車両状態信号ＳＧ１１や、車両周辺情報ＳＧ１２を入力し、提示対象の方向を識別したり、方向提示の必要性の大小を識別する。そして、次のステップＳ２１では、Ｓ２０の処理結果に基づき、提示方向決定部１０が報知音の知覚方向Ｄ１を最新の情報に更新する。

ステップＳ２２では、Ｓ２０における処理結果から方向提示が必要な状態が継続しているか否かを提示方向決定部１０が識別し、方向提示が必要な状態であればＳ１９に戻り、方向提示が不要な状態であればＳ２３に進む。

ステップＳ２３では、提示方向決定部１０は音出力オンオフ信号ＳＧ１３をオフに切り替えて音響の出力を終了する。

次に、使用する音源の具体例について説明する。
図２に示した報知音Ｓｏ１および気づかせ音Ｓｏ２を実際に出力する場合には、次に示すように様々な信号を音源として利用することが考えられる。
（１）人工的に生成した矩形波やのこぎり波のような単調な波形の信号を利用する。
（２）正弦波などの複数の波形を合成して使用する。
（３）ホワイトノイズなどの人工的に生成したノイズ信号を用いる。
（４）環境音を収集しこれを増幅した信号波形を用いる。

しかし、使用する音源の種類によっては、報知音としてふさわしい音でなかったり、方向を知覚しにくい音であったりするので、車両用方向提示装置１００の場合には適切な音源を採用することが非常に重要である。

また、音響を用いて方向を提示する場合に、音像を定位させたい位置から受聴者の耳までの音響伝達特性を考慮したり、人間の頭部伝達関数を利用することにより、所望の位置に音像を定位させることが可能である。しかし、頭部伝達関数については個人差が大きく、受聴ポイントの位置ずれの影響も受けやすいため、誤差が大きくなるという難点がある。

そこで、本発明の車両用方向提示装置１００の好ましい実施形態においては、報知音Ｓｏ１および気づかせ音Ｓｏ２の少なくとも一方を出力する際に、聴取者３７が特定の方向を知覚する特性を有する周波数帯、つまり「方向決定帯域」の音響を利用して方向を提示する。なお、「方向決定帯域」を使う場合には使用するスピーカの数は最小１つに減らすことができる。

次に、「方向決定帯域」について説明する。
図７（Ａ）、図７（Ｂ）、および図７（Ｃ）に、聴取者と知覚する方向との関係を示す。図７（Ａ）のグラフにおいて、縦軸は相対頻度［％］、横軸は周波数［Ｈｚ、ｋＨｚ］を表している。このグラフには、３つの特性曲線Ｃｖ、Ｃｈ、およびＣｏが示されている。また、図７（Ｂ）は上方から見た聴取者と各方向との関係を示し、図７（Ｃ）は左側方から見た聴取者と各方向との関係を示している。

つまり、「Ｂｌａｕｅｒｔ」が定義しているように、狭帯域ノイズを聴取者に対して正中面内から提示すると、生じる音像の方向は音源方向と関係なく、刺激の中心周波数に依存して知覚される。このような音像方向を決定する周波数帯域を方向決定帯域（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｂａｎｄ）と定義する。

図７（Ａ）に示したグラフを得るための実験においては、音源としては、ホワイトノイズから抽出した一部の特定帯域の信号成分を利用している。このような音源について、正中面に配置したスピーカから周波数を変更しながら実際に音響を出力し、各聴取者が知覚した方向を特定するデータを取得した。そして、多数の聴取者が知覚した方向の相対頻度と周波数との関係を３つの特性曲線Ｃｖ、Ｃｈ、およびＣｏとして図７（Ａ）に示してある。

つまり、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）に示す「前」方向として各聴取者が知覚した相対頻度が特性曲線Ｃｖとして示され、「後」方向として知覚した相対頻度が特性曲線Ｃｈとして示され、「上」方向として知覚した相対頻度が特性曲線Ｃｏとして示されている。

例えば、図７（Ａ）に示した特性曲線Ｃｖを参照すると、３１５〜５００［Ｈｚ］程度の範囲内の周波数帯（方向決定帯域Ｂ１）と、３．１５〜５［ｋＨｚ］程度の範囲内の周波数帯（方向決定帯域Ｂ３）とで高い相対頻度が得られている。また、図７（Ａ）に示した特性曲線Ｃｈを参照すると、８００〜１６００［Ｈｚ］程度の範囲内の周波数帯（方向決定帯域Ｂ２）と、１０〜１２．５［ｋＨｚ］程度の範囲内の周波数帯（方向決定帯域Ｂ５）とで高い相対頻度が得られている。図７（Ａ）に示した特性曲線Ｃｏを参照すると、８［ｋＨｚ］近傍の比較的狭い範囲内の周波数帯（方向決定帯域Ｂ４）で高い相対頻度が得られている。

つまり、音の発生位置が正中面に固定されている場合であっても、不特定の聴取者が知覚する方向は、周波数の違いに応じて図７（Ａ）のように変化する。また、図７（Ａ）に示す特性曲線Ｃｖから、Ｂ１、Ｂ３の各周波数帯域は聴取者に「前方向」を知覚させるための方向決定帯域として利用できることが分かる。また、図７（Ａ）に示す特性曲線Ｃｈから、Ｂ２、Ｂ５の各周波数帯域は聴取者に「後方向」を知覚させるための方向決定帯域として利用できることが分かる。図７（Ａ）に示す特性曲線Ｃｏから、Ｂ４の周波数帯域は聴取者に「上方向」を知覚させるための方向決定帯域として利用できることが分かる。

したがって、図７（Ａ）に示す方向決定帯域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、およびＢ５を選択的に使用して作成した音響を出力することにより、聴取者が知覚する「前方向」、「後方向」、および「上方向」を制御することができる。

「方向決定帯域」を使用する音提示部２０の構成例（１）を図８に示す。また、提示する音を構成する各成分の波形および周波数の例を図９に示す。

なお、図８に示す音提示部２０と同等の機能を実現する装置については、構成上の様々な変形が考えられる。例えば、アナログ電気回路で構成することもできるし、デジタル回路で構成することもできるし、マイクロコンピュータを主体とする回路とソフトウェアとの組み合わせで構成することもできる。したがって、図８に示した複数の構成要素を一体化したり、複数の構成要素の接続関係を変更したり、各構成要素をソフトウェアで置き換えるような変更も考えられる。

図８に示した音提示部２０について以下に説明する。この音提示部２０は、正弦波信号発生器２１、２２、周波数選択部２３、信号合成部２６、左右バランス調整部２７、および増幅器２８、２９を備えている。

正弦波信号発生器２１は、周波数が可変の正弦波を正弦波信号ＳＧ２１として出力することができる。この正弦波信号ＳＧ２１は、図９に示した（音Ａ）の波形ＷＡに相当する信号である。また、正弦波信号発生器２１は、出力する信号の周波数を決定するための制御入力と、出力する信号のオンオフを切り替える制御入力とを備えている。前者の制御入力には周波数制御信号ＳＧ２３が印加され、後者の制御入力には音出力オンオフ信号ＳＧ１３が印加される。

正弦波信号発生器２２は、周波数が可変の正弦波を正弦波信号ＳＧ２２として出力することができる。この正弦波信号ＳＧ２２は、図９に示した（音Ｂ）の波形ＷＢに相当する信号である。また、正弦波信号発生器２２は、出力する信号の周波数を決定するための制御入力と、出力する信号のオンオフを切り替える制御入力とを備えている。前者の制御入力には変調周波数制御信号ＳＧ２４が印加され、後者の制御入力には音出力オンオフ信号ＳＧ１３が印加される。

周波数選択部２３は、図１に示した提示方向決定部１０から出力される提示方向信号ＳＧ１４に従って、適切な方向決定帯域の周波数を選択するための周波数制御信号ＳＧ２３を生成する。この周波数制御信号ＳＧ２３が、正弦波信号発生器２１の制御入力に印加される。
また、周波数選択部２３は、図９に示した特性曲線ＣＢと同等の波形が周期的に現れる変調周波数制御信号ＳＧ２４を生成する。この変調周波数制御信号ＳＧ２４が正弦波信号発生器２２の変調入力に印加される。

信号合成部２６は、正弦波信号発生器２１が出力する正弦波信号ＳＧ２１と、正弦波信号発生器２２が出力する正弦波信号ＳＧ２２とを加算してその結果を合成信号ＳＧ２６として出力する。つまり、合成信号ＳＧ２６は、図９に示した波形ＷＡと波形ＷＢとを合成したものとなる。

左右バランス調整部２７は、信号合成部２６から出力される合成信号ＳＧ２６に基づいて、左側出力信号ＳＧ２７Ｌおよび右側出力信号ＳＧ２７Ｒを生成する。また、左右バランス調整部２７は提示方向信号ＳＧ１４に従って、左側出力信号ＳＧ２７Ｌと右側出力信号ＳＧ２７Ｒとの間の音量バランスを自動的に調整する。

例えば、聴取者３７から見て左側に音源が存在するように音量バランスを調整する場合には、左側出力信号ＳＧ２７Ｌの振幅を大きくして、同時に右側出力信号ＳＧ２７Ｒの振幅を小さくするように左右バランス調整部２７が制御する。

増幅器２８は、左側出力信号ＳＧ２７Ｌを増幅して左側のスピーカを駆動するのに十分な電力の左側出力信号ＳＧ１５Ｌを出力する。この左側出力信号ＳＧ１５Ｌが左側のスピーカ３４ＦＬまたは３４ＲＬに印加される。増幅器２９は、右側出力信号ＳＧ２７Ｒを増幅して右側のスピーカを駆動するのに十分な電力の右側出力信号ＳＧ１５Ｒを出力する。この右側出力信号ＳＧ１５Ｒがスピーカ３４ＦＲまたは３４ＲＲに印加される。

次に、音提示部２０の動作について説明する。図８に示した音提示部２０においては、入力される提示方向信号ＳＧ１４に従って、適切な方向決定帯域内の周波数を選択するための周波数制御信号ＳＧ２３、変調周波数制御信号ＳＧ２４を周波数選択部２３が生成する。そして、周波数制御信号ＳＧ２３に従って、正弦波信号発生器２１、変調周波数制御信号ＳＧ２４に従って正弦波信号発生器２２がそれぞれ適切な方向決定帯域内の周波数を選択する。

例えば、提示方向信号ＳＧ１４の提示方向が「後方向」である場合は、図７に示した方向決定帯域Ｂ２内の周波数を正弦波信号発生器２１および２２がそれぞれ選択する。そして、図９に示す（音Ａ）の波形ＷＡのように、例えば周波数が１［ｋＨｚ］の正弦波を正弦波信号発生器２１が生成する。また、図９に示す（音Ｂ）のように、例えば周波数が８００〜１６００［Ｈｚ］の範囲の正弦波を正弦波信号発生器２２が生成する。

また、正弦波信号発生器２２が生成する正弦波は周波数選択部２３が出力する変調周波数制御信号ＳＧ２４によって周波数変調されるので、正弦波信号ＳＧ２２の周波数は、図９に示す（音Ｂ）のように、例えば周波数が８００〜１６００［Ｈｚ］の範囲で周期的に変動する。

また、正弦波信号発生器２１および２２は、それぞれの制御入力に印加される音出力オンオフ信号ＳＧ１３に従って信号出力のオンオフを周期的に切り替えるので、正弦波信号ＳＧ２１およびＳＧ２２のそれぞれは、図９に示す波形ＷＡ、ＷＢのように断続的に現れる。

また、正弦波信号発生器２１が出力する正弦波信号ＳＧ２１と正弦波信号発生器２２が出力する正弦波信号ＳＧ２２とを信号合成部２６で合成するので、図９に示した（音Ａ）、（音Ｂ）の各信号成分を同時に同じスピーカ３４ＦＬおよび３４ＦＲからそれぞれ出力することができる。

また、スピーカ３４ＦＬおよび３４ＦＲから出力される音響は、図９に示した（音Ａ）の波形ＷＡ、および（音Ｂ）の波形ＷＢを含み、これらの周波数は提示方向信号ＳＧ１４に従って選択されたいずれかの方向決定帯域内の周波数である。したがって、選択された方向決定帯域の違いにより、聴取者３７は「前方向」、「後方向」、「上方向」のいずれかを知覚できる。

更に、提示方向信号ＳＧ１４に従って、左右バランス調整部２７が左右の音量バランスを自動的に調節するので、聴取者３７は左右の方向の違いも知覚できる。

なお、図９に示す例では波形ＷＡ、ＷＢの振幅が一定の場合を示しているが、出力する音響の振幅を変調してもよい。そして、一般的な車載機器が出力する報知音のように、例えば「ポーン」のように聞こえる音を出力してもよい。

＜音提示部２０の変形例＞
「方向決定帯域」を使用する音提示部２０の構成例（２）を図１０に示す。なお、図１０に示した主要な構成要素については、アナログ電気回路で構成することもできるし、デジタル回路で構成することもできるし、マイクロコンピュータを主体とする回路とソフトウェアとの組み合わせで構成することもできる。

図１１に示した音提示部２０Ｃは、マイク４１、周波数フィルタ４２、方向決定帯域選択部４３、左右バランス調整部４４、位相調整部４５、４６、および増幅器２８、２９を備えている。

マイク４１は、例えば車室内の運転席に着座している運転者に相当する聴取者３７の顔の前方に配置される。もちろん、車室内の別の位置にマイク４１を設置してもよいが、聴取者３７に聞こえる環境音と同等の音を集音できる位置に配置するのが好ましい。このマイク４１は、車室内で集音可能な様々な環境音を集音し、集音した音を電気信号に変換して環境音信号ＳＧ４１として出力する。この環境音には、例えば自車両の走行に伴って発生する走行音、エンジン音、車室内のオーディオ装置などが出力する音楽等の音、自車両の周囲で発生した環境騒音などが含まれる。

周波数フィルタ４２は、環境音信号ＳＧ４１を入力し、不要な周波数成分を除去した結果を信号ＳＧ４２として出力する。つまり、音源として使用する環境音信号ＳＧ４１の中で、必要な周波数成分のみを抽出する。具体的には、図７（Ａ）に示した方向決定帯域Ｂ１〜Ｂ５の各々に該当する周波数以外の成分を周波数フィルタ４２で除去する。したがって、環境音信号ＳＧ４１の中の、方向決定帯域Ｂ１〜Ｂ５の周波数成分のみが信号ＳＧ４２に現れる。

方向決定帯域選択部４３は、抽出する周波数が可変のフィルタであり提示方向信号ＳＧ１４に従って、信号ＳＧ４２の中から選択した特定の周波数成分のみを方向決定帯域信号ＳＧ４３として出力する。

例えば、提示方向信号ＳＧ１４が「前方向」の場合には、方向決定帯域Ｂ１またはＢ３内の周波数成分を選択的に抽出し、提示方向信号ＳＧ１４が「後方向」の場合には、方向決定帯域Ｂ２またはＢ５内の周波数成分を選択的に抽出し、提示方向信号ＳＧ１４が「上方向」の場合には、方向決定帯域Ｂ４内の周波数成分を選択的に抽出する。

左右バランス調整部４４は、方向決定帯域信号ＳＧ４３を入力し、これと同等の信号を左側出力信号ＳＧ４４Ｌ、および右側出力信号ＳＧ４４Ｒとして出力する。また、左右バランス調整部４４は提示方向信号ＳＧ１４に従って、左側出力信号ＳＧ４４Ｌと、右側出力信号ＳＧ４４Ｒとの間の音量バランスを自動的に調整する。

例えば、提示方向信号ＳＧ１４が「左方向」の成分を含む場合には、左側出力信号ＳＧ４４Ｌの振幅を大きくすると共に、右側出力信号ＳＧ４４Ｒの振幅を小さくするように音量バランスを調整する。逆に、提示方向信号ＳＧ１４が「右方向」の成分を含む場合には、左側出力信号ＳＧ４４Ｌの振幅を小さくすると共に、右側出力信号ＳＧ４４Ｒの振幅を大きくするように音量バランスを調整する。

位相調整部４５は、左側出力信号ＳＧ４４Ｌを入力し、位相を調整した結果を左側出力信号ＳＧ２７Ｌとして出力する。位相調整部４６は、右側出力信号ＳＧ４４Ｒを入力し、位相を調整した結果を右側出力信号ＳＧ２７Ｒとして出力する。

次に、音源の選択について説明する。例えば、図８に示した音提示部２０の構成を採用することにより、正弦波等の波形を音源として報知音Ｓｏ１および気づかせ音Ｓｏ２を出力することができる。また、図１０に示した音提示部２０Ｃの構成を採用することにより、環境騒音などの波形を音源として報知音Ｓｏ１および気づかせ音Ｓｏ２を出力することができる。

ところで、図８に示した音提示部２０を音源として使用する場合と、図１０に示した音提示部２０Ｃを音源として使用する場合との効果にはそれぞれ一長一短がある。したがって、複数種類の音源を用意しておき、用途に応じて複数種類の音源を使い分けることが考えられる。

図６に示した制御手順の変形例を図１１に示す。図１１に示した制御手順においては、ステップＳ１５Ｂで気づかせ音Ｓｏ２を出力する時に１番目の音源を選択し、ステップＳ１９Ｂで報知音Ｓｏ１を出力する時に２番目の音源を選択している。

図１１の制御手順において、例えば１番目の音源として図８に示した音提示部２０を使用し、２番目の音源として図１０に示した音提示部２０Ｃを選択することで望ましい結果が得られる。すなわち、気づかせ音Ｓｏ２については出力する時間長Ｔ１が比較的短いので、正弦波のように比較的存在感のある波形を選択することにより、この音を聴取者３７に容易に気づかせることができる。また、報知音Ｓｏ１については出力する時間長Ｔ３が比較的長いので、運転者にとって邪魔になったり煩わしく感じることがないように、そのような性質を有する環境音を音源とすることが望ましい。報知音Ｓｏ１として環境音を使用する場合であっても、これを出力する前に気づかせ音Ｓｏ２を出力するので、聴取者３７は報知音Ｓｏ１に容易に気づくことができ、提示方向を容易に知覚できる。

しかも、方向決定帯域の周波数を利用しているので、個人差の影響や、聴取者３７の位置の違いによる影響を受けにくく、聴取者３７は車両用方向提示装置１００が提示した方向を正しく知覚できる可能性が高い。

また、更なる変形例として、音提示部２０は、状況に応じて気づかせ音Ｓｏ２の出力の大きさを異ならせるようにしてもよい。例えば、車両に乗員の顔の方向や視線などを検出するカメラを搭載し、検出した結果に基づいて、乗員が脇見をしていたり、睡魔に襲われていると判断した場合には、気づかせ音Ｓｏ２の出力を大きくする。一方、乗員が通常の運転操作を行っていると判断した場合には、気づかせ音Ｓｏ２の出力を小さくする。つまり、カメラが状態検出部として機能する。

ここで、上述した本発明に係る車両用方向提示装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 車両に搭載され、乗員に対し方向を提示する車両用方向提示装置であって、
前記車両上の状態、および前記車両の周辺の状況の少なくとも一方を検知する状態検出部（車両状態検出部３１、車両周辺情報検出部３２）と、
前記状態検出部の検知状態に基づいて、提示対象の前記乗員に対する方向を特定する方向識別部（提示方向決定部１０）と、
前記方向識別部が特定した方向を前記乗員に対して提示するための第１の音響（報知音Ｓｏ１）を含む音響を出力する音響出力部（音提示部２０）と、
を備え、
前記音響出力部は、前記第１の音響とは前記乗員の知覚方向が異なる第２の音響（気づかせ音Ｓｏ２）を出力し、所定の消音区間時間（Ｔ２）を経過した後で、前記第１の音響を出力する
ことを特徴とする車両用方向提示装置。

［２］ 前記音響出力部は、前記第２の音響の出力を継続する時間の長さ（Ｔ１）を、前記第１の音響の出力を継続する時間の長さ（Ｔ３）よりも短い時間に定める、
ことを特徴とする上記［１］に記載の車両用方向提示装置。

［３］ 前記音響出力部は、前記第２の音響の出力の大きさを、前記状態検出部の検知状態に基づいて決定する、
ことを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の車両用方向提示装置。

［４］ 前記音響出力部は、互いに異なる位置に配置された音響出力デバイスを利用し、前記乗員に目標とする方向を知覚させるための音を音響間でバランスの調整をする、
ことを特徴とする上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の車両用方向提示装置。
［５］ 前記音響出力部は、１つ以上の音響出力デバイス（スピーカ３４ＦＬ、３４ＦＲ、３４ＲＬ、３４ＲＲ）を利用し、前記乗員に目標とする方向を知覚させるための音の周波数を調整する、
ことを特徴とする上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の車両用方向提示装置。

１０ 提示方向決定部
２０ 音提示部
２１，２２ 正弦波信号発生器
２３，２３Ｂ 周波数選択部
２６ 信号合成部
２７，２７Ｂ 左右バランス調整部
２８，２９ 増幅器
３１ 車両状態検出部
３２ 車両周辺情報検出部
３４ＦＲ，３４ＦＬ，３４ＲＲ，３４ＲＬ スピーカ
３７ 聴取者
４１ マイク
４２ 周波数フィルタ
４３ 方向決定帯域選択部
４４ 左右バランス調整部
４５，４６ 位相調整部
１００ 車両用方向提示装置
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５ 方向決定帯域
Ｃｖ，Ｃｈ，Ｃｏ 特性曲線
Ｄ１ 報知音の知覚方向
Ｄ２ 気づかせ音の知覚方向
Ｓｏ１ 報知音
Ｓｏ２ 気づかせ音
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ 時間長
ＳＧ１１ 車両状態信号
ＳＧ１２ 車両周辺情報
ＳＧ１３ 音出力オンオフ信号
ＳＧ１４ 提示方向信号
ＳＧ１５ＦＬ 左前出力信号
ＳＧ１５ＦＲ 右前出力信号
ＳＧ１５ＲＬ 左後出力信号
ＳＧ１５ＲＲ 右後出力信号
ＳＧ２１，ＳＧ２２ 正弦波信号
ＳＧ２３ 周波数制御信号
ＳＧ２４ 変調周波数制御信号
ＳＧ２６ 合成信号
ＳＧ４１ 環境音信号
ＳＧ４２ 信号

Claims (5)

1. 車両に搭載され、乗員に対し方向を提示する車両用方向提示装置であって、
   前記車両上の状態、および前記車両の周辺の状況の少なくとも一方を検知する状態検出部と、
   前記状態検出部の検知状態に基づいて、提示対象の前記乗員に対する方向を特定する方向識別部と、
   前記方向識別部が特定した方向を前記乗員に対して提示するための第１の音響を含む音響を出力する音響出力部と、
   を備え、
   前記音響出力部は、前記第１の音響とは前記乗員の知覚方向が異なる第２の音響を出力し、所定の消音区間時間を経過した後で、前記第１の音響を出力する
   ことを特徴とする車両用方向提示装置。
2. 前記音響出力部は、前記第２の音響の出力を継続する時間の長さを、前記第１の音響の出力を継続する時間の長さよりも短い時間に定める、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用方向提示装置。
3. 前記音響出力部は、前記第２の音響の出力の大きさを、前記状態検出部の検知状態に基づいて決定する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用方向提示装置。
4. 前記音響出力部は、互いに異なる位置に配置された音響出力デバイスを利用し、前記乗員に目標とする方向を知覚させるための音を音響間でバランスの調整をする、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用方向提示装置。
5. 前記音響出力部は、１つ以上の音響出力デバイスを利用し、前記乗員に目標とする方向を知覚させるための音の周波数を調整する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用方向提示装置。

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