JP2019051909A - 音響装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車室内の状況に応じて立体音像の維持を実現性の高いものとする制御が可能な音響装置を提供する。
【解決手段】ステアリングの中心線に対して対称に配置された少なくとも２つのステアリングスピーカと、座席に着座した乗員の正面よりも前側において前記座席の中心線を挟むように、前記車両に配置された少なくとも２つの車室内スピーカと、前記車両の車室内の状況が規定条件を満たす場合に、前記車両の座席に着座した乗員に対して立体音像が維持されるように、前記ステアリングスピーカ及び前記車室内スピーカのうち、少なくとも２つの特定のスピーカから出力される音の特性を制御する制御部と、を備えて音響装置１を構成する。
【選択図】図７

Description

本発明は、音響装置に関し、特に、車両に搭載される音響装置に関する。

従来、車載用立体音響装置において、車両周辺の状況、特に、自車を追い抜く車両が存在する場合に、その追い抜く車両の存在を立体音像で呈示する技術がある（例えば、特許文献１参照）。この音響装置は、対象物検知部により対象物を検知し、判断部により対象物についての注意喚起の要否を判断し、注意喚起が必要と判断された場合に、警報音生成部により警報音を生成する。また、マーカー音生成部により警報音の出力を予告するマーカー音を生成し、設定部によりマーカー音の音像の位置を設定すると共に、マーカー音の音像の位置を始点として経時的に変化する警報音の音像の位置を設定し、それぞれ設定された音像位置に、まずマーカー音を出力した後に警報音を出力するものである。

特開２００９−４２８４３号公報

しかし、従来の技術では、車室内の物体の位置や、窓の開閉の状況など、車室内の状況によって立体音像の維持が困難であるという課題が生じる。

したがって、本発明の目的は、車室内の状況に応じて立体音像の維持を実現性の高いものとする制御が可能な音響装置を提供することにある。

［１］上記目的を達成するため、車両に搭載される音響装置であって、ステアリングの中心線に対して対称に配置された少なくとも２つのステアリングスピーカと、座席に着座した乗員の正面よりも前側において前記座席の中心線を挟むように、前記車両に配置された少なくとも２つの車室内スピーカと、前記車両の車室内の状況が規定条件を満たす場合に、前記車両の座席に着座した乗員に対して立体音像が維持されるように、前記ステアリングスピーカ及び前記車室内スピーカのうち、少なくとも２つの特定のスピーカから出力される音の特性を制御する制御部と、を備える音響装置を提供する。
［２］前記規定条件は、前記車両の窓の開閉状態である、上記［１］に記載の音響装置であってもよい。
［３］また、前記制御部は、前記開閉状態が閉の場合に、前記特定のスピーカから出力される音の制御を行なう、上記［２］に記載の音響装置であってもよい。
［４］また、前記規定条件は、前記ステアリングの回転角である、上記［１］又は［２］に記載の音響装置であってもよい。
［５］また、前記制御部は、前記開閉状態が開の場合で、かつ、前記回転角が所定の角度以上の場合に、前記少なくとも２つのステアリングスピーカを前記少なくとも２つの特定のスピーカとして前記制御を行なう、上記［４］に記載の音響装置であってもよい。

本発明の音響装置によれば、乗車室内の状況に応じて立体音像の維持を実現性の高いものとする制御が可能となる。

図１は、本発明の実施の形態に係る音響装置におけるスピーカの配置例を車両の上方向から見た上平面図である。 図２は、図１に示す音響装置において、Ａ方向から見た、側面図である。 図３は、ステアリングを運転者からみた正面図である。 図４（ａ）は、スピーカが直交する方向に指向性を有する場合において、スピーカの指向特性が車高の方向に狭い範囲となるように配置されているＸＹ面における指向特性図であり、図４（ｂ）は、スピーカの指向特性が車高の方向に広い範囲となるように配置されているＸＺ面における指向特性図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る音響装置の全体構成を示すブロック構成図である。 図６は、ステアリングが回転操作されて操舵角φが検出された場合の、２つのスピーカと乗員（運転者）との位置関係を示す、図１に相当する上平面図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る音響装置の動作を示すフローチャートである。

（本発明の実施の形態）
本発明の実施の形態に係る音響装置は、車両５に搭載される音響装置１であって、ステアリング８の中心線８ａに対して対称に配置された２つのステアリングスピーカ３０、４０と、座席１０に着座した乗員である運転者２０の正面よりも前側において座席１０の中心線１１を挟むように、車両５に配置された２つの車室内スピーカ３５、４５と、車両５の車室内の状況が規定条件を満たす場合に、車両５の座席１０に着座した運転者２０に対して立体音像が維持されるように、ステアリングスピーカ３０、４０及び車室内スピーカ３５、４５のうち、少なくとも２つの特定のスピーカから出力される音の特性を制御する制御部１００と、を備えて構成されている。

本実施の形態では、乗員が運転者２０であるものとして説明する。また、少なくとも２つのステアリングスピーカの一例として、２つのステアリングスピーカ３０、４０とする。また、少なくとも２つの車室内スピーカの一例として、２つの車室内スピーカ３５、４５とする。

（ステアリングスピーカ３０、４０）
図１に示すように、車両５において、ステアリング８の中心線８ａに対して対称に前方に２つのステアリングスピーカ３０、４０が配置されている。ステアリングスピーカ３０、４０は、所定の周波数帯域において音を出力できるものであり、車両側からの制御により、例えば、警告音、警告音声等を出力できるものである。

図１において、車両５の前方から後方に向けて、スピーカから運転者２０の耳の方向をＸ方向、車両５の幅方向をＹ方向、Ｘ軸とＹ軸の外積で定義される方向を車両５の上下方向のＺ方向とする。図１に示すように、ステアリングスピーカ３０は、その指向性が運転者２０の右耳２１に向けて強くなるように配置されている。また、ステアリングスピーカ４０は、その指向性が運転者２０の左耳２２に向けて強くなるように配置されている。すなわち、ステアリングスピーカ３０、４０をステアリング８に搭載することにより、ステアリングスピーカ３０の出力軸３１が運転者２０の右耳２１の方向になるようにでき、また、ステアリングスピーカ４０の出力軸４１が運転者２０の左耳２２の方向になるようにできる。

また、図２に示すように、ステアリングスピーカ４０を運転者２０の耳に向けてやや上向きに配置する。このために、図２に示すように、Ｘ軸、Ｚ軸がＹ軸の回りに少し回転したＸ、Ｙ、Ｚ軸となっている。

図２に示すように、ステアリングスピーカ３０、４０をステアリング８に搭載することにより、ステアリングスピーカ４０の出力軸４１が運転者２０の左耳２２の方向になるように、ステアリングスピーカ４０がやや上向き（Ｘ軸方向）に配置される。ステアリングスピーカ３０も同様に、やや上向き（Ｘ軸方向）に配置される。これにより、２つのステアリングスピーカ３０、４０の指向性が乗員の耳２１、２２に向けて強くなるように配置された構成となる。

（ステアリングスピーカ３０、４０の配置）
図３に示すように、２つのステアリングスピーカ３０、４０を、それぞれ、ステアリング８の左右のスポーク部９に備える構成とすることができる。すなわち、ステアリング８の中心線８ａに対して、スポーク部９の右側にステアリングスピーカ３０を配置し、スポーク部９の左側にステアリングスピーカ４０を配置することができる。なお、ステアリング８の中心線８ａとは、ステアリング操作をしていない操舵角ゼロのときにステアリング８の中心を通る線である。ステアリングスピーカ３０、ステアリングスピーカ４０への右音声信号Ｓ１、左音声信号Ｓ２は、例えば、ステアリングロールコネクタ（図示省略）を介して、車両本体側から入力することができる。

（スピーカの指向特性）
図４（ａ）、（ｂ）で示すスピーカの指向特性は、スピーカの指向性が全方位性を有する場合を示している。図４（ａ）において、ステアリングスピーカ３０、４０から出力される音の広がりを示す指向特性は、音波面３６のＸ軸上の点３６ａが最大であり、Ｘ軸上の最大音圧から６ｄＢだけ音圧が低下する３６ｂ、３６ｃの点で規定される開き角を指向角度θと定義する。図４（ａ）において、Ｙ方向における指向角度はθである。

図４（ｂ）において、ステアリングスピーカ３０、４０から出力される音の広がりを示す指向特性は、音波面３６のＸ軸上の点３６ａが最大であり、Ｘ軸上の最大音圧から６ｄＢだけ音圧が低下する３６ｂ、３６ｃの点で規定される開き角を指向角度θと定義する。図４（ｂ）において、Ｚ方向における指向角度はθである。

図４（ａ）、（ｂ）からわかるように、指向角度はＸ方向、Ｚ方向共にθであるので、図４（ａ）、（ｂ）で示すスピーカの指向特性は、全方位性（無指向性）を有するものとなる。このような、全方位性を有するステアリングスピーカ３０、４０を、ステアリング８に搭載することにより、車両５の運転に伴うステアリング８の回転操作時においても、ステアリングスピーカ３０、４０から出力される音の音像の定位が維持されやすい。

（車室内スピーカ３５、４５）
図１に示すように、２つの車室内スピーカ３５、４５は、座席１０の中心線を挟んで、座席１０に着座した乗員である運転者２０の正面よりも前側において、車両５の本体側、例えば、インストルメントパネル７に配置されている。車室内スピーカ３５、４５は、所定の周波数帯域において音を出力できるものであり、車両側からの制御により、例えば、警告音、警告音声等を出力できるものである。なお、車室内スピーカ３５、４５は、ステアリング８以外に配置されていればよく、例えば、ドア等に配置されていてもよい。

（位置検出部７０）
位置検出部７０は、車室内の状況を検知する手段であり、運転者２０と２つのステアリングスピーカ３０、４０の相対位置を検出するものである。この相対位置を検出することにより、ステアリングスピーカ３０、４０と運転者２０の右耳２１、左耳２２との間の直線距離を算出することができる。この算出は、位置検出部７０内に備えた演算部、例えば、マイコンにより実行することができる。

位置検出部７０は、図２に示すように、例えば、ステアリング８の回転操作に伴う操舵角φを検出する舵角センサを備えることが可能である。この舵角センサは、ステアリング８の回転操作に伴う操舵角φを制御部１００に出力する。検出された操舵角φにより、運転者２０と２つのステアリングスピーカ３０、４０の相対位置を算出でき、また、ステアリングの回転角が所定角度以上であるかどうかが判定できる。なお、舵角センサは、車両５が種々の運転操作に伴う制御を行なうために備える舵角センサと共用することが可能である。

位置検出部７０は、舵角センサには限られず、運転者２０と２つのステアリングスピーカ３０、４０の相対位置を検出するものであればよい。例えば、インストルメントパネルに搭載されたカメラ（図示省略）、あるいは、ステアリングに搭載されたカメラ（図示省略）等であってもよい。これらのカメラにより撮像された画像に基づいて、例えば、テンプレートマッチング手法により運転者２０の右耳２１、左耳２２の位置を特定すると共に、例えば、ステアリング８のスポーク部９の位置を検出することにより、運転者２０と２つのステアリングスピーカ３０、４０との相対位置を検出することができる。

（窓開閉検出部８０）
窓開閉検出部８０は、車室内の状況を検知する手段であり、車両５の窓、特に、窓の開閉状態を検出する。窓開閉検出部８０は、窓の開閉状態を検出して開状態の場合、閉状態の場合に応じて所定の信号を制御部１００に出力する。窓開閉検出部８０は、例えば、運転席、助手席側のウインドウレギュレータの動きを検出することにより運転席、助手席側の窓の開閉状態を検出することができる。

（制御部１００）
制御部１００は、例えば、記憶されたプログラムに従って、所定の演算、処理実行等を行うＣＰＵ(Central Processing Unit)、半導体メモリであるＲＡＭ(Random Access Memory)及びＲＯＭ(Read Only Memory)等から構成されるマイクロコンピュータを備える。このＲＯＭには、例えば、制御部１００が動作するためのプログラムと、各種のパラメータ等が格納されている。また制御部１００は、車両の種々の車載機器と車両ＬＡＮを経由して通信するためのインターフェース部を備えている。

図５に示すように、制御部１００には、ステアリングスピーカ３０、４０、車室内スピーカ３５、４５、位置検出部７０、窓開閉検出部８０が接続されている。また、制御部１００は、ステアリングスピーカ３０、４０、車室内スピーカ３５、４５を位相制御して音像の定位制御を行なうためのステアリングスピーカ制御部１０１、車室内スピーカ制御部１０２を備えている。

（ステアリングスピーカ３０、４０のみを使用した音像の定位制御）
ステアリングスピーカ制御部１０１は、図１に示すように、ステアリングスピーカ３０を駆動する駆動部１１０、ステアリングスピーカ４０を駆動する駆動部１２０を備えている。駆動部１１０は、右音声信号Ｓ１と、左音声信号Ｓ２の位相調整信号Ｓ２１を加算して、増幅してステアリングスピーカ３０を駆動する。同様に、駆動部１２０は、左音声信号Ｓ２と、右音声信号Ｓ１の位相調整信号Ｓ１２を加算して、増幅してステアリングスピーカ４０を駆動する。

位相調整回路１１５は、右音声信号Ｓ１の位相を調整（位相遅延）して、駆動部１２０に位相調整信号Ｓ１２を出力する。位相調整は、右音声信号Ｓ１と位相調整信号Ｓ１２の位相差α１として適宜設定可能である。

同様に、位相調整回路１２５は、左音声信号Ｓ２の位相を調整（位相遅延）して、駆動部１１０に位相調整信号Ｓ２１を出力する。位相調整は、左音声信号Ｓ２と位相調整信号Ｓ２１の位相差α１として適宜設定可能である。なお、この位相差α１の設定は、２つのステアリングスピーカ３０、４０が座席１０の中心線１１を挟んで対称に配置されている場合であり、ステアリングスピーカ３０、４０が座席１０の中心線１１を挟んで非対称に配置されている場合等は、位相調整回路１１５と位相調整回路１２５で設定される位相差は異なる値とすることができる。

上記説明した駆動部１１０、１２０、位相調整回路１１５、１２５は、それぞれ、ゲインの調整が可能である。したがって、図１で示すように、駆動部１１０における右音声信号Ｓ１と位相調整信号Ｓ２１の加算割合、駆動部１２０における左音声信号Ｓ２と位相調整信号Ｓ１２の加算割合を調節できる。また、ステアリングスピーカ３０、ステアリングスピーカ４０から出力される音圧を調節でき、左右のステレオ音のバランスを調節することもできる。

制御部１００は、２つのステアリングスピーカ３０、４０から出力される音による立体音像が維持されるように各スピーカから出力される音の特性を制御する。

右耳２１には、ステアリングスピーカ３０から出力される右チャンネルの音ＳＤ１と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄが到達すると共に、ステアリングスピーカ４０から出力される左チャンネルの音ＳＤ２と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄが到達する。

右耳２１に到達する右チャンネルの音は、右チャンネルの音ＳＤ１と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄである。

また、右耳２１に到達する左チャンネルの音は、左チャンネルの音ＳＤ２と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄである。

したがって、制御部１００は、右チャンネルの音ＳＤ１と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄの合成音が最大となり、左チャンネルの音ＳＤ２と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄの合成音が最小となるように制御する。

右チャンネルの音ＳＤ１と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄの合成音が右耳２１において最大となるようにするには、例えば、制御部１００は、距離Ｌ１１を進む音ＳＤ１と距離Ｌ２１を進む音ＳＤ１ｄとの位相差が、２πｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となるように位相差α１を設定する。なお、距離Ｌ１１は、ステアリングスピーカ３０から右耳２１までの距離、距離Ｌ２１は、ステアリングスピーカ４０から右耳２１までの距離である。

左チャンネルの音ＳＤ２と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄの合成音が右耳２１において最小となるようにするには、距離Ｌ２１を進む音ＳＤ２と距離Ｌ１１を進む音ＳＤ２ｄとの位相差が、πｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となるように位相差α１を設定する。

上記示した左チャンネルの音ＳＤ２と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄの合成音が右耳２１において最小となるように設定することにより、右耳２１の位置において、右チャンネルの音ＳＤ１と左チャンネルの音ＳＤ２のクロストークが低減あるいは相殺される。これにより、立体音像が維持される。

同様にして、左耳２２には、ステアリングスピーカ４０から出力される左チャンネルの音ＳＤ２と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄが到達すると共に、ステアリングスピーカ３０から出力される右チャンネルの音ＳＤ１と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄが到達する。

左耳２２に到達する左チャンネルの音は、左チャンネルの音ＳＤ２と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄである。

また、左耳２２に到達する右チャンネルの音は、右チャンネルの音ＳＤ１と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄである。

したがって、制御部１００は、左チャンネルの音ＳＤ２と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄの合成音が最大となり、右チャンネルの音ＳＤ１と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄの合成音が最小となるように制御する。

左チャンネルの音ＳＤ２と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄの合成音が左耳２２において最大となるようにするには、例えば、制御部１００は、距離Ｌ２２を進む音ＳＤ２と距離Ｌ１２を進む音ＳＤ２ｄの位相差が、２πｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となるように位相差α１を設定する。なお、距離Ｌ２２は、ステアリングスピーカ４０から左耳２２までの距離、距離Ｌ１２は、ステアリングスピーカ３０から左耳２２までの距離である。

右チャンネルの音ＳＤ１と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄの合成音が左耳２２において最小となるようにするには、距離Ｌ１２を進む音ＳＤ１と距離Ｌ２２を進む音ＳＤ１ｄの位相差が、πｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となるように位相差α１を設定する。

上記示した右チャンネルの音ＳＤ１と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄの合成音が左耳２２において最小となるように設定することにより、左耳２２の位置において、左チャンネルの音ＳＤ２と右チャンネルの音ＳＤ１のクロストークが低減あるいは相殺される。これにより、立体音像が維持される。

上記示した制御部１００による位相調整により、耳元に音を定位させることができ、２つのステアリングスピーカ３０、４０から出力される音による立体音像が維持されるように制御することができる。

（ステアリング操舵角φの場合）
図６に示すように、ステアリング８が回転操作された場合は、２つのスピーカと乗員（運転者）との位置関係が変化する。上記説明したステアリングスピーカ３０から右耳２１までの距離Ｌ１１は、操舵角φにより変化する関数Ｌ１１（φ）で表すことができる。同様に、ステアリングスピーカ４０から左耳２２までの距離Ｌ２２は、関数Ｌ２２（φ）で表すことができる。また、ステアリングスピーカ３０から左耳２２までの距離Ｌ１２は関数Ｌ１２（φ）、ステアリングスピーカ４０から右耳２１までの距離Ｌ２１は関数Ｌ２１（φ）で表すことができる。

関数Ｌ１１（φ）、Ｌ２２（φ）、Ｌ１２（φ）、Ｌ２１（φ）は、位置検出部７０に予め記憶された操舵角φと各距離のテーブル値により算出することができる。あるいは、操舵角φに基づいて各ステアリングスピーカ３０、４０と右耳２１、左耳２２までの直線距離を３次元的に計算して算出することもできる。

（操舵角φが−９０°から９０°の範囲の場合）
操舵角φが−９０°から９０°の範囲の場合は、上記説明した制御部１００による音像の定位制御において、ステアリングスピーカ３０から右耳２１までの距離Ｌ１１、ステアリングスピーカ４０から左耳２２までの距離Ｌ２２、ステアリングスピーカ３０から左耳２２までの距離Ｌ１２、ステアリングスピーカ４０から右耳２１までの距離Ｌ２１を、それぞれ、操舵角φの関数Ｌ１１（φ）、Ｌ２２（φ）、Ｌ１２（φ）、Ｌ２１（φ）として制御すればよい。

（操舵角φが９０°を超える場合）
操舵角φが９０°を超える場合、あるいは、さらに１回転した場合等においては、右チャンネルの音ＳＤ１と左チャンネルの音ＳＤ２の定位が入れ替わることになる。したがって、このように、右チャンネルの音ＳＤ１と左チャンネルの音ＳＤ２の定位が入れ替わるようなステアリングの操作がされた場合は、図１、図５において、右音声信号Ｓ１と左音声信号Ｓ２の入力を入れ替えた状態で、制御部１００による音像の定位制御を行なう。

（ステアリングスピーカ３０、４０と車室内スピーカ３５、４５を使用した音像の定位制御）
図１に示すように、ステアリングスピーカ３０、４０側のステアリングスピーカ制御部１０１と同様に、車室内スピーカ３５、４５の車室内スピーカ制御部１０２を備えている。

車室内スピーカ制御部１０２は、車室内スピーカ３５を駆動する駆動部２１０、車室内スピーカ４５を駆動する駆動部２２０を備えている。駆動部２１０は、右音声信号Ｓ３と、左音声信号Ｓ４の位相調整信号Ｓ４３を加算して、増幅して車室内スピーカ３５を駆動する。同様に、駆動部２２０は、左音声信号Ｓ４と、右音声信号Ｓ３の位相調整信号Ｓ３４を加算して、増幅して車室内スピーカ４５を駆動する。

位相調整回路２１５は、右音声信号Ｓ３の位相を調整（位相遅延）して、駆動部２２０に位相調整信号Ｓ３４を出力する。位相調整は、右音声信号Ｓ３と位相調整信号Ｓ３４の位相差α２として適宜設定可能である。

同様に、位相調整回路２２５は、左音声信号Ｓ４の位相を調整（位相遅延）して、駆動部２１０に位相調整信号Ｓ４３を出力する。位相調整は、左音声信号Ｓ４と位相調整信号Ｓ４３の位相差α２として適宜設定可能である。なお、この位相差α２の設定は、２つの車室内スピーカ３５、４５が座席１０の中心線１１を挟んで対称に配置されている場合であり、車室内スピーカ３５、４５が座席１０の中心線１１を挟んで非対称に配置されている場合等は、位相調整回路２１５と位相調整回路２２５で設定される位相差は異なる値とすることができる。

上記説明した駆動部２１０、２２０、位相調整回路２１５、２２５は、それぞれ、ゲインの調整が可能である。したがって、図１で示すように、駆動部２１０における右音声信号Ｓ３と位相調整信号Ｓ４３の加算割合、駆動部２２０における左音声信号Ｓ４と位相調整信号Ｓ３４の加算割合を調節できる。また、車室内スピーカ３５、車室内スピーカ４５から出力される音圧を調節でき、左右のステレオ音のバランスを調節することもできる。

制御部１００は、ステアリングスピーカ３０、４０及び車室内スピーカ３５、４５から出力される音による立体音像が維持されるように各スピーカから出力される音の特性を制御する。

右耳２１には、ステアリングスピーカ３０から出力される右チャンネルの音ＳＤ１と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄが到達すると共に、ステアリングスピーカ４０から出力される左チャンネルの音ＳＤ２と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄが到達する。また、右耳２１には、車室内スピーカ３５から出力される右チャンネルの音ＳＤ３と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ４ｄが到達すると共に、車室内スピーカ４５から出力される左チャンネルの音ＳＤ４と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ３ｄが到達する。

右耳２１に到達する右チャンネルの音は、右チャンネルの音ＳＤ１、ＳＤ３と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄ、ＳＤ３ｄである。

また、右耳２１に到達する左チャンネルの音は、左チャンネルの音ＳＤ２、ＳＤ４と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄ、ＳＤ４ｄである。

したがって、制御部１００は、右チャンネルの音ＳＤ１、ＳＤ３と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄ、ＳＤ３ｄの合成音が最大となり、左チャンネルの音ＳＤ２、ＳＤ４と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄ、ＳＤ４ｄの合成音が最小となるように制御する。

右チャンネルの音ＳＤ１、ＳＤ３と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄ、ＳＤ３ｄの合成音が右耳２１において最大となるようにするには、例えば、制御部１００は、距離Ｌ１１を進む音ＳＤ１、距離Ｌ３１を進む音ＳＤ３、距離Ｌ２１を進む音ＳＤ１ｄ、距離Ｌ４１を進む音ＳＤ３ｄとの位相差が、２πｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となるように位相差α１、α２を設定する。なお、距離Ｌ１１、距離Ｌ２１は、前述の通りであり、距離Ｌ３１は、車室内スピーカ３５から右耳２１までの距離、距離Ｌ４１は、車室内スピーカ４５から右耳２１までの距離である。

左チャンネルの音ＳＤ２、ＳＤ４と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄ、ＳＤ４ｄの合成音が右耳２１において最小となるようにするには、距離Ｌ２１を進む音ＳＤ２、距離Ｌ４１を進む音ＳＤ４、距離Ｌ１１を進む音ＳＤ２ｄ、距離Ｌ３１を進む音ＳＤ４ｄ
との位相差が、πｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となるように位相差α１、α２を設定する。

上記示した左チャンネルの音ＳＤ２、ＳＤ４と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄ、ＳＤ４ｄの合成音が右耳２１において最小となるように設定することにより、右耳２１の位置において、右チャンネルの音ＳＤ１と左チャンネルの音ＳＤ２のクロストークが低減あるいは相殺される。これにより、立体音像が維持される。

同様にして、左耳２２には、ステアリングスピーカ４０から出力される左チャンネルの音ＳＤ２と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄが到達すると共に、ステアリングスピーカ３０から出力される右チャンネルの音ＳＤ１と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄが到達する。また、左耳２２には、車室内スピーカ４５から出力される左チャンネルの音ＳＤ４と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ３ｄが到達すると共に、車室内スピーカ３５から出力される右チャンネルの音ＳＤ３と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ４ｄが到達する。

左耳２２に到達する左チャンネルの音は、左チャンネルの音ＳＤ２、ＳＤ４と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄ、ＳＤ４ｄである。

また、左耳２２に到達する右チャンネルの音は、右チャンネルの音ＳＤ１、ＳＤ３と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄ、ＳＤ３ｄである。

したがって、制御部１００は、左チャンネルの音ＳＤ２、ＳＤ４と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄ、ＳＤ４ｄの合成音が最大となり、右チャンネルの音ＳＤ１、ＳＤ３と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄ、ＳＤ３ｄの合成音が最小となるように制御する。

左チャンネルの音ＳＤ２、ＳＤ４と左チャンネルの位相調整された音ＳＤ２ｄ、ＳＤ４ｄの合成音が左耳２２において最大となるようにするには、例えば、制御部１００は、距離Ｌ２２を進む音ＳＤ２、距離Ｌ４２を進む音ＳＤ４、距離Ｌ１２を進む音ＳＤ２ｄ、距離Ｌ３２を進む音ＳＤ４ｄとの位相差が、２πｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となるように位相差α１、α２を設定する。なお、距離Ｌ１１、距離Ｌ２１は、前述の通りであり、距離Ｌ３２は、車室内スピーカ３５から左耳２２までの距離、距離Ｌ４２は、車室内スピーカ３５から左耳２２までの距離である。

右チャンネルの音ＳＤ１、ＳＤ３と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄ、ＳＤ３ｄの合成音が左耳２２において最小となるようにするには、距離Ｌ１２を進む音ＳＤ１、距離Ｌ３２を進む音ＳＤ３、距離Ｌ２２を進む音ＳＤ１ｄ、距離Ｌ４２を進む音ＳＤ３ｄ
との位相差が、πｎ（ｎ＝０、１、２・・・）となるように位相差α１、α２を設定する。

右チャンネルの音ＳＤ１、ＳＤ３と右チャンネルの位相調整された音ＳＤ１ｄ、ＳＤ３ｄの合成音が左耳２２において最小となるように設定することにより、左耳２２の位置において、右チャンネルの音ＳＤ１と左チャンネルの音ＳＤ２のクロストークが低減あるいは相殺される。これにより、立体音像が維持される。

上記示した制御部１００による位相調整により、耳元に音を定位させることができ、２つのステアリングスピーカ３０、４０及び２つの車室内スピーカ３５、４５から出力される音による立体音像が維持されるように制御することができる。

図５に示すように、ステアリング８が回転操作されて操舵角φが検出された場合は、前述したように、距離Ｌ１１、Ｌ２２、Ｌ１２、Ｌ２１を関数Ｌ１１（φ）、Ｌ２２（φ）、Ｌ１２（φ）、Ｌ２１（φ）とする。関数Ｌ１１（φ）、Ｌ２２（φ）、Ｌ１２（φ）、Ｌ２１（φ）は、位置検出部７０に予め記憶された操舵角φと各距離のテーブル値により算出することができる。

（音響装置１の動作）
音響装置１は、制御部１００により、車両５の車室内の状況が規定条件を満たす場合に、ステアリングスピーカ３０、４０又は車室内スピーカ３５、４５のうち特定のスピーカからの出力を実現して、車両５の座席１０に着座した運転者２０に対して立体音像が維持されるように特定のスピーカから出力される音の特性を制御する。

制御部１００は、規定条件を車両５の窓８５の開閉状態とする。開閉状態が閉の場合に、ステアリングスピーカ３０、４０及び車室内スピーカ３５、４５を特定のスピーカとする。すなわち、制御部１００は、車室内スピーカ３５、４５を併用して、ステアリングスピーカ３０、４０及び車室内スピーカ３５、４５により、運転者２０に対して立体音像が維持されるように出力される音の特性を制御する。

また、制御部１００は、規定条件を車両５の窓８５の開閉状態、及び、ステアリング８の回転角とする。開閉状態が開の場合で、かつ、回転角が所定の角度以上の場合に、ステアリングスピーカ３０、４０を特定のスピーカとする。すなわち、制御部１００は、ステアリングスピーカ３０、４０を特定のスピーカとして、運転者２０に対して立体音像が維持されるように出力される音の特性を制御する。

音響装置１の動作を、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。

（Ｓｔｅｐ１）
制御部１００は、窓は閉まっているかどうかを検出する（Ｓｔｅｐ１）。制御部１００は、窓開閉検出部８０から入力される信号により窓は閉まっているかどうかを判定することができる。窓が閉まっていない場合はＳｔｅｐ２へ進み（Ｓｔｅｐ１；Ｎｏ）、窓が閉まっている場合はＳｔｅｐ３へ進む（Ｓｔｅｐ１；Ｙｅｓ）。

（Ｓｔｅｐ２）
制御部１００は、ステアリングの回転角が所定角度以上であるかどうかを検出する（Ｓｔｅｐ２）。制御部１００は、位置検出部７０から入力される操舵角φにより、ステアリングの回転角が所定角度以上であるかどうかを判定できる。ステアリングの回転角が所定角度以上である場合はＳｔｅｐ３へ進み（Ｓｔｅｐ２；Ｙｅｓ）、ステアリングの回転角が所定角度以上でない場合はＳｔｅｐ４へ進む（Ｓｔｅｐ２；Ｎｏ）。

（Ｓｔｅｐ３）
制御部１００は、車室内スピーカ３５、４５を併用して、音像の定位制御を行なう（Ｓｔｅｐ３）。すなわち、制御部１００は、ステアリングスピーカ３０、４０及び車室内スピーカ３５、４５を特定のスピーカとして、ステアリングスピーカ３０、４０及び車室内スピーカ３５、４５により、運転者２０に対して立体音像が維持されるように出力される音の特性を制御する。

Ｓｔｅｐ３において、窓８５が閉まっている場合は、常に、車室内スピーカ３５、４５を併用して、音像の定位制御を行なう。窓が閉まっている場合は、比較的安定した定位感が得られるため、ステアリングスピーカを併用することで定位感を向上させることができる。

また、Ｓｔｅｐ３において、ステアリングの回転角が所定角度以上である場合は、車室内スピーカ３５、４５を併用して、音像の定位制御を行なう。ステアリングスピーカ３０、４０は、当初の設計位置(水平)から外れて定位感が損なわれるが、車室内スピーカ３５、４５を併用することにより定位感を向上させることができる。

（Ｓｔｅｐ４）
制御部１００は、車室内スピーカ３５、４５を併用せずに、ステアリング搭載のステアリングスピーカ３０、４０で音像の定位制御を行なう（Ｓｔｅｐ４）。窓８５が閉まってない場合は、窓ガラスでの音の反射がなく車室内スピーカでは定位感は得られにくい。また、ステアリングの回転角が所定角度以内であれば、ステアリングスピーカ３０、４０は、当初の設計位置(水平)からの外れは小さく、定位感が得られやすい。

上記説明した本発明の実施の形態において、ステアリングスピーカ、車室内スピーカはそれぞれ２つのスピーカに限られず、３以上のスピーカが配置される場合にも適用可能である。すなわち、各スピーカから乗員の耳までの距離と位相差とを考慮し、右耳、左耳それぞれにおいて、合成音が最大、最小になるように位相差を設定することにより、右チャンネルの音と左チャンネルの音のクロストークが低減あるいは相殺される。これにより、３以上のスピーカの場合においても、耳元に音を定位させることができ、３つ以上のスピーカから出力される音による立体音像が維持されるように制御することができる。

（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態によれば、以下のような効果を有する。
（１）本発明の実施の形態に係る音響装置は、車両５に搭載される音響装置１であって、車両に搭載される音響装置であって、ステアリングの中心線に対して対称に配置された少なくとも２つのステアリングスピーカと、座席に着座した乗員の正面よりも前側において前記座席の中心線を挟むように、前記車両に配置された少なくとも２つの車室内スピーカと、前記車両の車室内の状況が規定条件を満たす場合に、前記車両の座席に着座した乗員に対して立体音像が維持されるように、前記ステアリングスピーカ及び前記車室内スピーカのうち、少なくとも２つの特定のスピーカから出力される音の特性を制御する制御部と、を備えて構成されている。車室内の状況が規定条件を満たす場合に、ステアリングスピーカ、車室内スピーカの中から特定の２以上のスピーカから音を出力して音像の定位制御を行なう。これにより、立体音像の維持を実現性の高いものとすることができる。
（２）制御部１００は、規定条件を車両５の窓８５の開閉状態とする。開閉状態が閉の場合に、ステアリングスピーカ３０、４０及び車室内スピーカ３５、４５を特定のスピーカとする。制御部１００は、ステアリングスピーカ３０、４０及び車室内スピーカ３５、４５により、運転者２０に対して立体音像が維持されるように出力される音の特性を制御する。窓が閉まっている場合は、比較的安定した定位感が得られるため、ステアリングスピーカと併用することで定位感を向上させることができる。
（３）制御部１００は、規定条件を車両５の窓８５の開閉状態、及び、ステアリング８の回転角とする。ステアリング８の回転角は操舵角φで算出できる。開閉状態が開の場合で、かつ、操舵角φが所定の角度以上の場合に、ステアリングスピーカ３０、４０を特定のスピーカとする。制御部１００は、ステアリングスピーカ３０、４０を特定のスピーカとして、運転者２０に対して立体音像が維持されるように出力される音の特性を制御する。ステアリングの回転角が所定角度以上である場合は、車室内スピーカ３５、４５を併用して、音像の定位制御を行なう。ステアリングスピーカ３０、４０は、当初の設計位置(水平)から外れて定位感が損なわれるが、車室内スピーカ３５、４５を併用することにより定位感を向上させることができる。
（４）運転者２０と２つのステアリングスピーカ３０、４０の相対位置を検出する位置検出部７０を備えているので、ステアリングが回転操作されて乗員（運転者）とスピーカとの相対位置が変化した場合であっても立体音像を維持できる。
（５）位置検出部７０を備えているので、ステアリングが回転操作されて、右チャンネルの音ＳＤ１と左チャンネルの音ＳＤ２の定位が入れ替わる場合においても、乗員（運転者）の耳に定位する立体音像を維持するように制御可能である。
（６）ステアリングスピーカ３０、４０の指向性を全方位性（無指向性）のものとすることにより、車両５の運転に伴うステアリング８の回転操作時においても、ステアリングスピーカから出力される音の音像の定位が維持されやすい。

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…音響装置、５…車両、７…インストルメントパネル、８…ステアリング、８ａ…中心線、９…スポーク部、１０…座席、１１…中心線、２０…運転者、２１…右耳、２２…左耳、３０…右スピーカ、３１…出力軸、３５…車室内スピーカ、３６…音波面、４０…左スピーカ、４１…出力軸、４５…車室内スピーカ、７０…位置検出部、８０…窓開閉検出部、８５…窓、１００…制御部、１０１…ステアリングスピーカ制御部、１０２…車室内スピーカ制御部、１１０…駆動部、１１５…位相調整回路、１２０…駆動部、１２５…位相調整回路、２１０…駆動部、２１５…位相調整回路、２２０…駆動部、２２５…位相調整回路、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２…距離、Ｓ１…右音声信号、Ｓ１２…位相調整信号、Ｓ２…左音声信号、Ｓ３…右音声信号、Ｓ３４…位相調整信号、Ｓ４…左音声信号、Ｓ４３…位相調整信号、ＳＤ１、ＳＤ１ｄ、ＳＤ２、ＳＤ２ｄ、ＳＤ１、ＳＤ１ｄ、ＳＤ２、ＳＤ２ｄ…音、α１…位相差、θ…指向角度

Claims (5)

1. 車両に搭載される音響装置であって、
   ステアリングの中心線に対して対称に配置された少なくとも２つのステアリングスピーカと、
   座席に着座した乗員の正面よりも前側において前記座席の中心線を挟むように、前記車両に配置された少なくとも２つの車室内スピーカと、
   前記車両の車室内の状況が規定条件を満たす場合に、前記車両の座席に着座した乗員に対して立体音像が維持されるように、前記ステアリングスピーカ及び前記車室内スピーカのうち、少なくとも２つの特定のスピーカから出力される音の特性を制御する制御部と、
   を備える音響装置。
2. 前記規定条件は、前記車両の窓の開閉状態である、請求項１に記載の音響装置。
3. 前記制御部は、前記開閉状態が閉の場合に、前記特定のスピーカから出力される音の制御を行なう、請求項２に記載の音響装置。
4. 前記規定条件は、前記ステアリングの回転角である、請求項１又は２に記載の音響装置。
5. 前記制御部は、前記開閉状態が開の場合で、かつ、前記回転角が所定の角度以上の場合に、前記少なくとも２つのステアリングスピーカを前記少なくとも２つの特定のスピーカとして前記制御を行なう、請求項４に記載の音響装置。

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