JP5402849B2 - 擬似エンジン音発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、擬似エンジン音を発生させる擬似エンジン音発生装置に関し、特に車両の外部に擬似エンジン音を発生させて車両の存在を知らせる車両存在報知装置に用いて好適な技術に関する。

「車両存在報知装置」を用いて背景技術を説明する。
電気自動車、燃料電池車、ハイブリッド車など、通電により回転動力を発生する電動モータによって走行する車両は、エンジン（内燃機関）を動力源とする車両に比較して、車両から外部に発生する音が小さい。
このため、車両の存在が周囲の人々に気付かれ難い。
そこで、車両から報知音を発生させて車両の存在を知らせる車両存在報知装置が提案されている。

車両存在報知装置では、車両の存在を知らせる報知音として「擬似エンジン音」を用いることが提案されている。
しかしながら、擬似エンジン音を作成するのは容易なことではない。
具体的に擬似エンジン音の作成を行なう従来技術として、実際のエンジン音を測定記憶し、記憶したエンジン音を車両の運転状態に応じて再生させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１の技術は、実際のエンジン音を、アクセル開度を変化させて録音し、録音したエンジン音の波形データを「１回の爆発を１単位とした波形データ」に分離し、分離した「１単位の波形データ」をアクセル開度の変化に対応させて記憶させる必要があり、多大な手間と膨大な記憶データを必要とする。
また、擬似エンジン音を作り出すためには、「１単位の波形データ」を連続するようにつなぎ合わせ、それらを複数重ね合わせて擬似エンジン音を合成する。この処理は、演算量が極めて多いため、疑似エンジン音を造り出すための演算負荷が非常に大きくなってしまう。

これに対し、本願発明者は、１Ｈｚ〜１０Ｈｚの間から選ばれた選択周波数をＡＨｚ（例えば、４Ｈｚ等）とし、このＡＨｚ間隔で連続する多数の周波数信号を同時に発生させることで擬似エンジン音を作成できることを見出した。
この技術により、記憶データの簡素化が可能になるとともに、擬似エンジン音を作成するための演算負荷を小さくすることができる（周知技術ではない）。

この技術を用いて所定の擬似エンジン音発生帯域内（例えば、２５０Ｈｚ〜４ｋＨｚ等）に擬似エンジン音を発生させることで、実エンジン音（実際のエンジン音）に近い音を発生させることができる。
ここで、実エンジン音は、人為的に操作することが困難な作動音であるため、人が不快と感じる雑音が多く含まれ、人が感じる雑音感が大きい。
このため、実際のエンジン音に近い擬似エンジン音を作成すると、擬似エンジン音における雑音感も大きく感じられてしまう。

実エンジン音であれば、雑音感が大きくても対処のしようがない。
しかしながら、擬似エンジン音は、意図的に作り出す音であるため、意図的に作成される音に雑音感が大きいと、擬似エンジン音を聞く人（歩行者等）に不快を感じさせる可能性がある。

特開２００５−１１５１６６号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、擬似エンジン音の雑音感を減らして、擬似エンジン音による不快感を低減可能な擬似エンジン音発生装置の提供にある。

〔請求項１の手段〕
請求項１の擬似エンジン音発生装置は、「ＡＨｚの間隔で連続する多数の周波数信号」を発生させて擬似エンジン音を作成するものであるため、記憶データの簡素化を行なうことができるとともに、擬似エンジン音を作成するための演算負荷を小さく抑えることができる。
また、擬似エンジン音作成部は、擬似エンジン音発生帯域内において「ＡＨｚ間隔の周波数信号を欠如させてなる信号欠如域」を作成する。
擬似エンジン音発生帯域内に「信号欠如域」を設けることで、人が不快と感じる雑音を減らすことができ、擬似エンジン音発生装置の発生する擬似エンジン音の不快感を抑えることができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の擬似エンジン音発生装置は、「ＡＨｚ間隔で連続する複数の周波数信号よりなる信号グループ」を「異なる複数の周波数帯域」で発生させて擬似エンジン音を作成するものであるため、記憶データの簡素化を行なうことができるとともに、擬似エンジン音を作成するための演算負荷を小さく抑えることができる。
また、請求項２の擬似エンジン音発生装置は、「ＡＨｚ間隔で連続する複数の周波数信号よりなる信号グループ」を「異なる複数の周波数帯域」で発生するものであるため、信号グループと他の信号グループとの間に「請求項１の手段における信号欠如域」が形成される。このように、「信号欠如域」が設けられることで、人が不快と感じる雑音を減らすことができ、擬似エンジン音発生装置の発生する擬似エンジン音の不快感を抑えることができる。

〔請求項３および請求項４の手段〕
請求項３および請求項４の手段の擬似エンジン音発生装置は、「複数の信号グループ」が、「倍音関係」、「平均律音階から選ばれた複数の音階」、「和音関係」のいずれかを成すものである。
これにより、擬似エンジン音を環境騒音の中において際立たせることができ、擬似エンジン音が環境騒音にマスキングされる不具合を回避できる。
即ち、環境騒音中において擬似エンジン音の認知性を高めることができ、環境騒音中においても車両の存在を歩行者に知らせることが可能になる。
また、下記の効果を得ることができる。
・「複数の信号グループ」を「倍音関係」にすることで、擬似エンジン音を単音化することができる。
・「複数の信号グループ」を「平均律音階から選ばれた複数の音階」にすることで、擬似エンジン音による不快感を無くすことができる。あるいは、「複数の音階」の擬似エンジン音によって曲を演奏することが可能になる。
・「複数の信号グループ」を「和音関係」にすることで、擬似エンジン音の好感度を高めることができる。

〔請求項５の手段〕
請求項５の手段の擬似エンジン音発生装置は、擬似エンジン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。
パラメトリックスピーカは、指向性が強く、且つ車両から離れた位置において擬似エンジン音の発生を行なうことができるため、「車両の存在を報知したい所定の範囲」のみに擬似エンジン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擬似エンジン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６の手段〕
請求項６の手段の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と、擬似エンジン音作成部で作成する擬似エンジンを成す周波数信号を、超音波周波数に変調して発生する超音波振幅変調部と、この超音波振幅変調部で変調された超音波周波数信号によって超音波スピーカを駆動する超音波スピーカアンプとで構成されるものである。

〔請求項７の手段〕
請求項７の手段の擬似エンジン音発生装置は、パラメトリックスピーカとは別に、可聴音を直接発生させるダイナミックスピーカからも擬似エンジン音を車外へ向けて放出するものである。
パラメトリックスピーカにダイナミックスピーカを組み合わせることで、パラメトリックスピーカのみにより擬似エンジン音を発生させる際の欠点である「近い範囲の低音不足」をダイナミックスピーカで補うことができる。
また、ダイナミックスピーカのみを用いる際の欠点である「車両乗員に聞こえる擬似エンジン音の音圧上昇」を、擬似エンジン音を遠くへ飛ばすことのできるパラメトリックスピーカで抑えることができる。

〔請求項８の手段〕
請求項８の手段のダイナミックスピーカは、電磁式の車両用ホーンであり、自励電圧より低い他励電圧で車両用ホーンを駆動して車両用ホーンから擬似エンジン音を発生させる。
ダイナミックスピーカとして車両ホーンを用いることで、搭載性の確保を行なうことができるとともに、コストを抑えることができる。

擬似エンジン音の説明図である（実施例１）。 擬似エンジン音発生装置の概略構成図である。 車両用ホーンの具体的な一例を示す断面図である。 車両用ホーンを自励により作動させた場合、および他励により作動させた場合の周波数特性を示すグラフである。 超音波スピーカの正面図および上視図である。 擬似エンジン音の到達分布を示す説明図である。 擬似エンジン音の作成を示す説明図である。 パラメトリックスピーカの原理説明図である。 距離と音圧の関係を示す説明図である。 擬似エンジン音の説明図である（実施例２）。

擬似エンジン音発生装置の擬似エンジン音作成部（コンピュータにおける音響ソフト）は、
（ｉ）１Ｈｚ〜１０Ｈｚの間から選ばれた選択周波数を「ＡＨｚ」とし、
（ｉｉ）この「ＡＨｚ」の間隔で連続する多数の周波数信号を同時に発生させて擬似エンジン音を作成する。

「第１の形態」における擬似エンジン音作成部は、擬似エンジン音発生帯域内（例えば、２５０Ｈｚ〜４ｋＨｚ）において「ＡＨｚ間隔の周波数信号を欠如させてなる信号欠如域」を、１つまたは複数作成するように設けられている。
「第２の形態」における擬似エンジン音作成部は、「ＡＨｚ間隔で連続する複数の周波数信号よりなる信号グループ」を「異なる複数の周波数帯域」で発生させて擬似エンジン音を作成するように設けられ、「信号グループ」と「他の信号グループ」との間に「信号欠如域」が形成されるものである。
即ち、「第１の形態」は、周波数信号を「間引き」することで「信号欠如域」を設けるものであり、「第２の形態」は、「複数の周波数信号で構成される信号グループ」を複数設けてその間に「信号欠如域」を設けるものである。

擬似エンジン音は、
・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擬似エンジン音を発生させるものであっても良いし、
・可聴音を直接発生するダイナミックスピーカを用いて、車両から可聴音よりなる擬似エンジン音を発生させるものであっても良い。
・もちろん、パラメトリックスピーカとダイナミックスピーカを組み合わせて擬似エンジン音を発生させるものであっても良い。

擬似エンジン音を成す「ＡＨｚ」は、
・一定の周波数（例えば、４Ｈｚや８Ｈｚ）に固定されるものであっても良いし、
・車両の乗員によって操作されるアクセル開度や車速等に応じて、所定の周波数範囲（例えば、１Ｈｚ〜１０Ｈｚ）において変化するものであっても良いし、
・所定の周波数範囲内（例えば、３．５Ｈｚ〜４．５Ｈｚ）で揺らぐものであっても良い。

擬似エンジン音の音圧レベルは、
（ｉ）一定の音圧レベルに固定されるものであっても良いし、
（ｉｉ）環境騒音の音圧レベルに応じて自動調整されるものであっても良いし、
（ｉｉｉ）アクセル開度など車両の運転状態の変化に伴って、音圧レベルを連続的または段階的に変化させるものであっても良い。

擬似エンジン音発生装置を車両存在報知装置に適用した実施例１を、図１〜図９を参照して説明する。なお、以下で説明する実施例は、具体的な一例を示すものであって、限定されるものではない。
〔実施例１の構成〕
この実施例１の車両存在報知装置は、擬似エンジン音によって車両の存在を車両の周囲に知らせるものであり、図２に示すように、ダイナミックスピーカとして利用する電磁式の車両用ホーン１と、パラメトリックスピーカ２において超音波を放射する超音波スピーカ３と、車両用ホーン１および超音波スピーカ３の作動制御を行なう本体装置４とを備える。

（車両用ホーン１の説明）
車両用ホーン１は、車外へ向けて警報音を発生する周知構造の電磁式の警報音発生機であり、警報音を車外へ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。
車両用ホーン１の具体的な一例を図３を参照して説明する。

車両用ホーン１は、ステー１１を介して車両に取り付けられるものであり、
通電により磁力を発生するコイル１２と、
コイル１２の発生する磁力により磁気吸引力を発生する固定鉄心（磁気吸引コア）１３と、
振動板（ダイヤフラム）１４の中心部に支持されて固定鉄心１３に向かって移動可能に支持される可動鉄心（可動コア）１５と、
この可動鉄心１５の移動に連動し、可動鉄心１５が固定鉄心１３に向かって移動することにより固定接点１６から離れてコイル１２の通電を遮断する可動接点１７と、
を備える。

そして、車両用ホーン１の通電端子（コイル１２の両端に接続される端子）に、直流で閾値以上の自励電圧（８Ｖ以上の電圧）が与えられることによって、
（ｉ）コイル１２の通電により可動鉄心１５が固定鉄心１３に磁気吸引される吸引動作と、
（ｉｉ）この吸引動作によって固定接点１６から可動接点１７が離れてコイル１２の通電が停止して可動鉄心１５と可動接点１７が元に戻る復元動作と、
を連続して繰り返す。

このように、コイル１２の通電の断続（固定鉄心１３の磁気吸引力の発生の断続）が発生することで可動鉄心１５とともに振動板１４が振動して車両用ホーン１が警報音を発生する。
車両用ホーン１は、警報音の基音周波数が４００Ｈｚ前後の低い周波数に設定される場合が多く、小型であっても低周波を発生可能に設けられている。
車両用ホーン１の発生する警報音（自励電圧が与えられた場合の作動音）の周波数特性を図４の実線Ａに示す。この図４の実線Ａから明らかなように、車両用ホーン１の発生する警報音（自励電圧が与えられた場合の作動音）は、基音周波数（可動接点１７のＯＮ−ＯＦＦ間隔で設定される周波数）と、その倍音周波数とで構成される。

なお、図３（ａ）の車両用ホーン１は、振動板１４の振動による警報音をホーン部材（図面では渦巻状のラッパ部材）１８によって増強させて車外へ放出するものである。また、図３（ｂ）の車両用ホーン１は、振動板１４の振動による警報音によって共振板１９を共振させ、その共振音によって増強された警報音を車外へ放出するものである。
以下では、具体的な一例として、ホーン部材１８を備えた車両用ホーン１を用いて実施例を説明するが、限定されるものではない。

（超音波スピーカ３の説明）
超音波スピーカ３は、発生する超音波を車両の前方に向けて放出するように、上述した車両用ホーン１と同様、車両の例えば前部等に装着されるものであり、好ましくは車両用ホーン１に隣接（接近）した位置に取り付けられるものである。

超音波スピーカ３の具体的な構造例を図５に示す。なお、図５に示す超音波スピーカ３の構造は一例であって、限定されるものではない。
超音波スピーカ３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。
この実施例の超音波スピーカ３は、超音波再生に適した圧電スピーカ（セラミックスピーカ、ピエゾスピーカ等）２１を複数配置してスピーカアレイとして用いたものである。 なお、この実施例に用いられる圧電スピーカ２１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１４とを備えて構成される周知構造のものである。

超音波スピーカ３は、使用する圧電スピーカ２１の数と配置により、発生する超音波のエネルギー量と、圧電スピーカ２１から放出される超音波の指向範囲とをコントロールすることができる。また、図５に示す指向コントロール部材（ホーン部材）２２を用いることによっても、超音波の指向範囲をコントロールすることができる。
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２１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。

ここで、図６（ａ）においてパラメトリックスピーカ２による擬似エンジン音の到達範囲αを示し、図６（ｂ）において車両用ホーン１による擬似エンジン音の到達範囲βを示す。なお、図６は、擬似エンジン音の音圧が５０ｄＢの到達範囲を示すものである。
このように、この実施例１の超音波スピーカ３は、超音波を車両の前方へ向けて放射するように設けられている。
また、車両用ホーン１は、車両を上から見て、擬似エンジン音が車両用ホーン１の周囲に均等に届くように設けられている。具体的には、車両用ホーン１におけるホーン部材１８の開口が、車両の下方（路面）に向けられて取り付けられるものである。なお、ホーン部材１８の開口の方向は、一例であって限定されるものではない。

（本体装置４の説明）
次に、車両用ホーン１および超音波スピーカ３から擬似エンジン音を発生させる本体装置４を説明する。なお、以下に説明する本体装置４の構成は、一例であって限定されるものではない。
本体装置４は、
（ａ）擬似エンジン音を成す周波数信号を作成する擬似エンジン音作成部２３と、
（ｂ）擬似エンジン音の周波数信号（擬似エンジン音を成す電気信号）によって車両用ホーン１を駆動するホーン駆動アンプ２４（パワーアンプ）と、
（ｃ）擬似エンジン音の周波数信号（擬似エンジン音を成す電気信号）を超音波周波数に変調する超音波振幅変調部２５と、
（ｄ）変調された超音波周波数によって超音波スピーカ３を駆動する超音波スピーカアンプ２６とを備える。
そして、本体装置４は、例えばＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略）等から作動信号（擬似エンジン音の発生指示信号）が与えられることによって作動するものである。

以下において、本体装置４に搭載される上記（ａ）〜（ｄ）の手段を説明する。
（擬似エンジン音作成部２３の説明）
擬似エンジン音作成部２３は、演算処理を行なうＣＰＵ、プログラムを保存する記憶手段（メモリ）、入力回路、出力回路などを含む周知構造のコンピュータによって構成される。記憶手段には、デジタル技術によって「擬似エンジン音を成す電気信号」を作成するエンジン音生成プログラム（音響ソフト）が記憶されている。

擬似エンジン音作成部２３による擬似エンジン音の作成（エンジン音生成プログラム）について説明する。
擬似エンジン音作成部２３は、コンピュータが搭載する基準クロック（水晶発振器）の発生するクロック信号に基づき擬似エンジン音を成す周波数信号（波形信号）を作成するものであり、
（ｉ）所定周波数（例えば、１Ｈｚ〜１０Ｈｚの間から選ばれた選択周波数）を「ＡＨｚ」とし、
（ｉｉ）「ＡＨｚ」の間隔で連続する多数の周波数信号を同時に発生させて擬似エンジン音を作成するものである。

具体的な一例として、この実施例では、「ＡＨｚ」として「８Ｈｚ」の固定周波数を用いる例を示す。なお、「８Ｈｚ」は具体的な一例であって、例えば半分の「４Ｈｚ」を用いても良い。あるいは、小数点を含む固定周波数（例えば、「７．５Ｈｚ〜８．５Ｈｚ」または「３．５Ｈｚ〜４．５Ｈｚ」の間から選んだ周波数）を用いても良い。

一方、擬似エンジン音作成部２３には、「８Ｈｚの間隔で連続する多数の周波数信号（擬似エンジン音を成す周波数信号）」を、所定の周波数帯域よりなる「擬似エンジン音発生域（周波数範囲）」で発生させる周波数範囲特定手段（プログラム）が設けられている。
ここで、「擬似エンジン音発生域」の選択例を説明する。
実エンジン音の周波数特性が、図７（ａ）の実線Ｅの特性を示す場合、人の耳に聞こえているエンジン音の周波数範囲は、「最大音圧から−１０ｄＢ下がった音圧」までの「主要周波数Ｌ（Δ１０ｄＢ内の周波数範囲）」であり、「主要周波数Ｌ」から外れた音（音圧の低い音）は、「主要周波数Ｌ」の音にマスキングされてほとんど認識されなくなる。

そこで、擬似エンジン音作成部２３のエンジン音生成プログラムは、人の耳にはエンジン音のうちの「主要周波数Ｌ」だけが聞こえることを利用して、図７（ｂ）に示すように、「８Ｈｚの間隔で連続する多数の周波数信号（擬似エンジン音を成す周波数信号）」を、「主要周波数Ｌのみ」で発生させるように設けられている。

このことを具体的に説明する。
擬似エンジン音を「特定車種の実エンジン音」に似せる場合、「特定車種の実エンジン音」を測定する。
測定エンジン音における「最大音圧から−１０ｄＢ下がった音圧までの周波数範囲」を測定する。この測定範囲が上述した「主要周波数Ｌ」である。この主要周波数Ｌは、人間の音感度の高い周波数範囲（約２５０Ｈｚ〜４ｋＨｚ）にほぼ合致する。このため、エンジン音生成プログラムは、図７（ｂ）に示すように、「擬似エンジン音を成す周波数信号」を、「２５０Ｈｚ〜４ｋＨｚ（主要周波数Ｌ）」のみで発生するように設けられている。

この実施例１のエンジン音生成プログラムには、「８Ｈｚの間隔で連続する多数の周波数信号（擬似エンジン音を成す周波数信号）」の周波数特性を加工（特徴付け）する周波数特性加工手段（プログラム）が設けられている。

擬似エンジン音を「特定車種の実際のエンジン音」に似せる場合、特定車種のエンジン音の周波数特性が、図７（ａ）の実線Ｅの特性を示したとする。
その場合、特定車種の周波数特性｛図７（ａ）の実線Ｅの特性｝に合致するように、「擬似エンジン音を成す周波数信号」の周波数特性（多数の周波数信号のそれぞれの音圧レベルが描く特性）を、図７（ｃ）の破線Ｅに示す周波数特性に加工するものである。

さらに、擬似エンジン音作成部２３のエンジン音生成プログラムには、「擬似エンジン音発生帯域内」において「８Ｈｚ間隔の周波数信号を欠如させてなる信号欠如域Ｘ（欠如範囲グループ）」を１つあるいは複数作成する欠如域生成手段（プログラム）が設けられている。
この欠如域生成手段を、図１を参照して説明する。なお、図１（ａ）は、上述した周波数範囲特定手段および周波数特性加工手段で加工された「８Ｈｚの間隔で連続する多数の周波数信号（擬似エンジン音を成す周波数信号）」を示すものである。

欠如域生成手段は、上述したように、「擬似エンジン音発生帯域内」に「信号欠如域Ｘ（８Ｈｚ間隔の周波数信号を欠如させた範囲）」を１つまたは複数設けるものであって、
・図１（ｂ）は、「擬似エンジン音発生帯域内」に「１つの信号欠如域Ｘ」を設ける例であり、
・図１（ｃ）は、「擬似エンジン音発生帯域内」に「２つの信号欠如域Ｘ」を設ける例であり、
・図１（ｄ）は、「擬似エンジン音発生帯域内」に「３つの信号欠如域Ｘ」を設ける例である。

このように、「信号欠如域Ｘ」の数を増やすことで、擬似エンジン音に感じられる雑音感を減らすことができる。なお、「信号欠如域Ｘ」の数が少なくとも「信号欠如域Ｘの範囲」を大きく設定することで、擬似エンジン音に感じられる雑音感を減らすことができる。

一方、「擬似エンジン音発生帯域内」に「信号欠如域Ｘ」を１つまたは複数設けることで、「擬似エンジン音発生帯域内」には、「８Ｈｚ間隔で連続する複数の周波数信号よりなる信号グループＹ」が複数残される。
「擬似エンジン音発生帯域内」に残される「複数の信号グループＹ」は、
・倍音関係、
・平均律音階から選ばれた複数の音階、
・和音関係、
のいずれかを成すことが望ましい。

具体的に、
・図１（ｃ）は、高音側の「２つ信号グループＹ」を４ｋＨｚと２ｋＨｚの倍音関係に設ける例であり、
・図１（ｄ）は、高音側の「３つ信号グループＹ」を４ｋＨｚと２ｋＨｚと１ｋＨｚの倍音関係に設ける例である。
このように、「複数の信号グループＹ」を「倍音関係」にすることで、擬似エンジン音を単音化することができ、擬似エンジン音をスッキリさせることができる。

なお、「倍音関係を成すそれぞれの信号グループＹ」あるいは「音階や和音を成すそれぞれの信号グループＹ」は、「比較的小さな所定幅の周波数範囲」で設けられる。
具体的に、各信号グループＹは、「８Ｈｚ間隔で連続する３つ〜５つの周波数信号」で構成されるものである。
即ち、各信号グループＹは、
・「所定周波数」＋「所定周波数±ＡＨｚ（８Ｈｚ）」、
・あるいは、「所定周波数」＋「所定周波数±ＡＨｚ（８Ｈｚ）」＋「所定周波数±ＡＨｚ（１６Ｈｚ）」、
で構成されるものである。

具体的な一例を説明すると、
・４ｋＨｚの信号グループＹは、「３９８４Ｈｚの周波数信号」＋「３９９２Ｈｚの周波数信号」＋「４ｋＨｚの周波数信号」＋「４００８Ｈｚの周波数信号」＋「４０１６Ｈｚの周波数信号」で構成され、
・２ｋＨｚの信号グループＹは、「１９８４Ｈｚの周波数信号」＋「１９９２Ｈｚの周波数信号」＋「２ｋＨｚの周波数信号」＋「２００８Ｈｚの周波数信号」＋「２０１６Ｈｚの周波数信号」で構成され、
・１ｋＨｚの信号グループＹは、「９８４Ｈｚの周波数信号」＋「９９２Ｈｚの周波数信号」＋「１ｋＨｚの周波数信号」＋「１００８Ｈｚの周波数信号」＋「１０１６Ｈｚの周波数信号」で構成されるものである。

（ホーン駆動アンプ２４の説明）
ホーン駆動アンプ２４は、車両用ホーン１をダイナミックスピーカとして作動させるためのパワーアンプ（電力増幅回路）であり、擬似エンジン音作成部２３が出力する波形信号（擬似エンジン音を成す電気信号）の「電圧の増減変化」を増幅して、車両用ホーン１の通電端子（コイル１２の両端に接続される端子）に付与するものである。
なお、ホーン駆動アンプ２４の最大出力（擬似エンジン音を発生させるための最大出力）は、８Ｖ未満（他励電圧）に制限されており、擬似エンジン音を発生させるための電圧出力によって車両用ホーン１が警報音を発生しないように設けられている。

（超音波振幅変調部２５の説明）
超音波振幅変調部２５は、超音波周波数（即ち、２０ｋＨｚを超える周波数：一例としては２５ｋＨｚ等）で発振可能な超音波発振器を備えており、擬似エンジン音作成部２３が出力する波形信号（擬似エンジン音を成す電気信号）の「電圧の増減変化」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。
なお、この実施例では、理解補助のために、超音波振幅変調部２５を独立して設ける例を示すが、上述したコンピュータのプログラム中に、超音波振幅変調部２５の機能を盛り込んでも良い。

超音波振幅変調部２５による超音波変調（「擬似エンジン音を成す周波数信号」を「発振電圧の振幅変化」に変調すること）を、図８を参照して説明する。
例えば、超音波振幅変調部２５に入力された「擬似エンジン音を成す周波数信号」が、図８（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８Ｈｚ間隔の合成周波数の信号波形である）。
一方、超音波振幅変調部２５の搭載する超音波発振器は、図８（ｂ）に示す超音波周波数で発振するものとする。

すると、超音波振幅変調部２５は、図８（ｃ）に示すように、
（ｉ）擬似エンジン音を成す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）擬似エンジン音を成す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２５は、擬似エンジン音作成部２３から入力された「擬似エンジン音を成す周波数信号」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。

なお、この実施例では、超音波振幅変調部２５の一例として、擬似エンジン音を成す周波数の信号電圧の変化を、図８（ｃ）に示すように「電圧の大きさの幅」に変化させる例を示した。これに対し、この図８（ｃ）とは異なり、擬似エンジン音を成す周波数の信号電圧の変化を、ＰＷＭ変調の技術を用いて「電圧の発生時間の幅」に変化させるように設けても良い。

（超音波スピーカアンプ２６の説明）
超音波スピーカアンプ２６は、「擬似エンジン音を成す周波数信号を振幅変調した超音波信号（超音波振幅変調部２５の出力信号）」に基づいて各圧電スピーカ２１を駆動するものであり、各圧電スピーカ２１の印加電圧（充放電状態）を制御することで、各圧電スピーカ２１から「擬似エンジン音を成す周波数信号を振幅変調した超音波」を発生させるものである。
具体的な一例を示すと、超音波スピーカアンプ２６は、各圧電スピーカ２１に、正電圧または負電圧を切り替えて印加可能な電荷切替回路（または、ピエゾ素子の充放電回路）であり、超音波振幅変調部２５から超音波スピーカアンプ２６に、図８（ｃ）に示す波形信号を与える場合、超音波スピーカアンプ２６は図８（ｃ）に示す波形電圧を超音波スピーカ３に与えて、各圧電スピーカ２１から図８（ｃ）に示す出力波形の超音波を発生させるものである。

（車両用ホーン１およびパラメトリックスピーカ２の音圧設定の説明）
この実施例における車両存在報知装置は、
（ｉ）予め設定した近距離範囲（例えば、車両の前端から前方へ０ｍ〜５ｍ）において「車両用ホーン１による擬似エンジン音」と「パラメトリックスピーカ２による擬似エンジン音」とを合成させて、近距離範囲において大きな音圧の擬似エンジン音を発生させるとともに、
（ｉｉ）予め設定した遠距離範囲（例えば、車両の前端から前方へ５ｍ〜１０ｍ）において「パラメトリックスピーカ２による擬似エンジン音」を発生させるように、
上述した「使用する圧電スピーカ２１の数」および「ホーン駆動アンプ２４と超音波スピーカアンプ２６の増幅ゲイン（アンプゲイン）」の設定が行なわれている。

具体的な一例を、図９を参照して説明する。
まず、遠距離範囲の設定を行なうべく、報知音を届ける目標到達距離の設定を行なう。この実施例では目標到達距離を１０ｍとする。
また、目標到達距離における音の音圧レベルの設定を行なう。この実施例では目標到達距離における音圧レベルを５０ｄＢとする。
その場合、パラメトリックスピーカ２によって目標到達距離１０ｍにおいて音圧レベル５０ｄＢが達成できるように、使用する圧電スピーカ２１の数と配置の設定を行なうとともに、超音波スピーカアンプ２６の増幅ゲインの設定を行なう（図９の二点鎖線Ｂ参照）。

次に、近距離範囲の設定を行なう。この実施例では、大きな音圧の擬似エンジン音を発生させる範囲（より確実に歩行者に車両の存在を知らせる範囲）を、５ｍ以内に設定する。
その場合、５ｍ以内において「車両用ホーン１による擬似エンジン音」と「パラメトリックスピーカ２による擬似エンジン音」との合成によって音圧が大きくなるように（図９の実線Ｃ）、ホーン駆動アンプ２４の増幅ゲインの設定を行なう（図９の一点鎖線Ａ参照）。
このように、車両存在報知装置は、図９の実線Ｃに示すように、距離に対する擬似エンジン音（報知音）の音圧特性がＶ字特性を示すものである。

〔実施例１の作動〕
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）車両の走行中で、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。

車両存在報知装置が作動すると、車両用ホーン１に擬似エンジン音を発生させるための他励電圧による電気信号が与えられる。
電磁式の車両用ホーン１は、他励電圧以下では、可動接点１７が固定接点１６に接してコイル１２が通電状態になっている。このため、車両用ホーン１のコイル１２に「擬似エンジン音を成す電気信号」が与えられると、「擬似エンジン音を成す電気信号」に応じた磁力変化が生じ、振動板１４と可動鉄心１５が「擬似エンジン音を成す電気信号」に応じて振動する。
このようにして、電磁式の車両用ホーン１をダイナミックスピーカとして用いることができ、車両用ホーン１から擬似エンジン音を発生させることができる。

車両用ホーン１をダイナミックスピーカとして用いる場合における車両用ホーン１の周波数特性を図４の破線Ｂに示す。この破線Ｂは、車両用ホーン１に１Ｖのサイン波のスイープ信号（低周波数から高周波数への可変信号）を与えた場合における周波数特性である。
この図４の破線Ｂから明らかなように、車両用ホーン１をダイナミックスピーカとして用いることができる。

また、車両存在報知装置が作動すると、超音波スピーカ３は、図８（ｃ）に示すように、擬似エンジン音の信号波形を振幅変調した超音波（聞こえない音波）を放射する。
すると、図８（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の短い超音波が歪んで鈍（なま）される。
その結果、図８（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３を搭載する車両）から離れた場所で擬似エンジン音が発生する。

〔実施例１の効果１〕
実施例１の車両存在報知装置は、上述したように、「８Ｈｚ（ＡＨｚの一例）の間隔で連続する多数の周波数信号」を発生させて擬似エンジン音を作成するものであるため、記憶データの簡素化を行なうことができるとともに、擬似エンジン作成部において擬似エンジン音を作成するための演算負荷を小さくすることができる。
特に、「擬似エンジン音発生帯域内」に１つまたは複数の「信号欠如域Ｘ」を設けることにより、擬似エンジン音を成す「周波数信号の数」を減らすことができる。このため、記憶データの簡素化がさらに可能になり、擬似エンジン作成部における演算負荷を下げることができる。

また、擬似エンジン音作成部２３は、「擬似エンジン音発生帯域内」に１つまたは複数の「信号欠如域Ｘ」を設けることで、人が不快と感じる雑音を減らすことができ、車両存在報知装置の発生する擬似エンジン音による不快感を抑えることができる。
特に、この実施例では、「複数の信号グループＹ」を「倍音関係」に設けて擬似エンジン音を単音化しているため、擬似エンジン音をスッキリさせて、擬似エンジン音による不快感を抑えるとともに、擬似エンジン音を環境騒音の中において際立たせることができる。
これにより、環境騒音中において擬似エンジン音の認知性を高めることができ、擬似エンジン音が環境騒音にマスキングされる不具合を回避して、環境騒音中においても車両の存在を歩行者に知らせることができる。

〔実施例１の効果２〕
実施例１の車両存在報知装置は、上述したように、「ダイナミックスピーカとして用いる車両用ホーン１」と「パラメトリックスピーカ２」の両方から擬似エンジン音を発生させるものである。
このため、次の（ａ）〜（ｃ）の作用効果を得ることができる。

（ａ）「近距離範囲（０ｍ〜５ｍ）」では、「ダイナミックスピーカとして用いる車両用ホーン１による擬似エンジン音（図９の一点鎖線Ａ）」と、「パラメトリックスピーカ２による擬似エンジン音（図９の二点鎖線Ｂ）」とが合成されて、大きな音圧の擬似エンジン音（図９の実線Ｃ）を発生させることができる。
このため、車両と歩行者の距離が「近距離範囲（０ｍ〜５ｍ）」では、歩行者に対して大きな音圧の擬似エンジン音を与えることができ、より確実に歩行者に対して車両の存在を知らせることができる。

（ｂ）「遠距離範囲（５ｍ〜１０ｍ）」には、図９の二点鎖線Ｂに示すように、パラメトリックスピーカ２の発する報知音を届けることができる。
このため、車両と歩行者の距離が離れていても、歩行者に対して擬似エンジン音を届けることができ、遠く離れた歩行者に対して車両の存在を知らせることができる。

（ｃ）パラメトリックスピーカ２は、車両から離れた空気中で超音波が自己変調されて可聴音に変換されるものであるため、パラメトリックスピーカ２によって発生される擬似エンジン音は車両乗員（ドライバ等）には聞こえ難い。
このため、車両乗員に聞こえる擬似エンジン音の音圧を抑えることができる。

即ち、この実施例の車両存在報知装置は、
・近くの歩行者には大きな音圧の擬似エンジン音を発生し、
・遠くの歩行者にも擬似エンジン音を届け、
・車両乗員（ドライバ等）に聞こえる擬似エンジン音の音圧を下げることができる。
即ち、車両存在報知装置は、車両乗員（ドライバ等）には聞こえ難く、歩行者には気付きやすい擬似エンジン音を発生させることができる。

〔実施例１の効果３〕
この実施例１の車両用ホーン１は、ホーンスイッチが乗員によってＯＮされた際に自励電圧が与えられて警報音を発生するように設けられるものである。即ち、実施例１の車両用ホーン１は、「警報音を発生する車両用ホーン１」と「擬似エンジン音を発生する車両用ホーン１」とを共用するものである。
これにより、「擬似エンジン音を発生させる専用のダイナミックスピーカ」を別途搭載する必要がなく、車両存在報知装置のコストを抑えることができるとともに、搭載スペースの確保を容易に行なうことができる。

図１０を参照して実施例２を説明する。なお、実施例２において、上記実施例１と同一の符号は同一機能物を示すものである。
上記実施例１は、擬似エンジン音を成す「ＡＨｚの間隔で連続する多数の周波数信号」に、１つまたは複数の「信号欠如域Ｘ」を設ける例を示した。
即ち、上記実施例１は、周波数信号を間引きすることで「信号欠如域Ｘ」を設ける例を示した。

これに対し、この実施例２は、「ＡＨｚ間隔で連続する複数の周波数信号よりなる信号グループＹ」を「異なる複数の周波数帯域」で発生させて擬似エンジン音を作成するものである。
即ち、この実施例２は、「信号グループＹ」と「他の信号グループＹ」との間に「信号欠如域Ｘ」を設けるものであって、上記実施例１と「信号欠如域Ｘ」の「作り方が異なる」ものである。

具体的に、擬似エンジン音作成部２３には、「複数の信号グループＹ」のそれぞれにおいて「音階」を発生させる音階作成手段（プログラム）が設けられている。
この音階作成手段は、図１０に示すように、「複数の信号グループＹ」のそれぞれが、平均律音階（ド、ド♯、レ、レ♯、ミ、ファ、ファ♯、ソ、ソ♯、ラ、ラ♯、シの１２音階）から選ばれた１つの音階を発生させるものであって、
・図１０（ａ）は、「２つの信号グループＹ」により１オクターブ異なる２つの「ド」の音を同時に発生させる例であり、
・図１０（ｂ）は、「４つの信号グループＹ」により「ド、ミ、ソ、ド」よりなる和音を発生させる例であり、
・図１０（ｃ）は、「８つの信号グループＹ」により「ド、レ、ミ、ファ、ソ、ラ、シ、ド」の８音階を同時に発生させる例であり、
・図１０（ｄ）は、「１２の信号グループＹ」により「ド、ド♯、レ、レ♯、ミ、ファ、ファ♯、ソ、ソ♯、ラ、ラ♯、シ」の１２音階を同時に発生させる例である。

なお、それぞれの「信号グループＹ」は、実施例１と同様、「比較的小さな所定幅の周波数範囲」で設けられるものであり、例えば、図１０（ｄ）に示すように、各信号グループＹによって、「ド、ド♯、レ、レ♯、ミ、ファ、ファ♯、ソ、ソ♯、ラ、ラ♯、シ」の１２音階を同時に発生させた場合であっても、各信号グループＹにおいて隣接する信号グループＹとの間に「信号欠如域Ｘ」が形成されるものである。
具体的な一例を示すと、それぞれの「信号グループＹ」は、実施例１と同様、「８Ｈｚ間隔で連続する３つ〜５つの周波数信号」で構成されるものである。

〔実施例２の効果〕
この実施例２に示すように、「複数の信号グループＹ」によって擬似エンジン音を作成し、「信号グループＹ」と「他の信号グループＹ」との間に「信号欠如域Ｘ」を設けることで、実施例１と同様の効果（擬似エンジン音に感じられる雑音感を減らすことができる）を得ることができる。
また、この実施例２では、「複数の信号グループＹ」のそれぞれが「音階」や「和音」を成す。つまり、擬似エンジン音を人が好ましいと感じる音色に加工できる。このため、車両存在報知装置の発生する擬似エンジン音の好感度を高めることができる。

なお、図１０（ｃ）では、「８つの信号グループＹ」により「ド、レ、ミ、ファ、ソ、ラ、シ、ド」の８音階を同時に発生させる例を示したが、この８音階を用いて曲を奏でたり、和音を奏でるように設けても良い。
同様に、図１０（ｄ）では、「１２つの信号グループＹ」により「ド、ド♯、レ、レ♯、ミ、ファ、ファ♯、ソ、ソ♯、ラ、ラ♯、シ」の１２音階を同時に発生させる例を示したが、この１２音階を用いて曲を奏でたり、和音を奏でるように設けても良い。

上記の実施例では、車両の前進走行時に車両の前方へ擬似エンジン音を発生させる例を示したが、車両の後退走行時に車両の後方および後方周囲へ擬似エンジン音を発生させるように設けても良い。
上記の実施例では、ダイレクトスピーカ（実施例では車両用ホーン１）とパラメトリックスピーカ２の両方を用いて擬似エンジン音を発生させる例を示したが、ダイレクトスピーカ（例えば、車両用ホーン１）またはパラメトリックスピーカ２の一方から擬似エンジン音を発生させても良い。

上記の実施例では擬似エンジン音を成す「ＡＨｚ」を「８Ｈｚ」に固定する例を示したが、アクセル開度や車速に応じて変動するように設けても良い。あるいは、実際のエンジン音の周波数成分に時間的な揺らぎ（変動）があるように、「ＡＨｚの値が時間的に揺らぐ」ように設けても良い。
上記の実施例では、擬似エンジン音の音圧レベルを、環境騒音に応じて自動調整したり、アクセル開度や車速に応じて増減させるように設けても良い。あるいは、実際のエンジン音の音圧成分に時間的な揺らぎ（変動）があるように、「擬似エンジン音の音圧レベルが時間的に揺らぐ」ように設けても良い。
なお、「ＡＨｚの値」および「擬似エンジン音の音圧」を「揺らぐ」ように設ける場合は、「１／ｆ揺らぎ」など「不等間隔の揺らぎ」であることが望ましい。

上記の実施例では、車両存在報知装置に本発明を適用する例を示したが、車室内に擬似エンジン音を発生させるように設けても良い。具体的な一例を示すと、電動モータ駆動車の運転に不慣れな運転者等（エンジン駆動車の運転に熟知した運転者など）に対して、動作音フィードバック用として擬似エンジン音を与える運転補助装置に本発明を用いても良い。あるいは、レーシングゲームやドライビングシュミレータなどに本発明を適用しても良い。

１ 車両用ホーン（ダイナミックスピーカ）
２ パラメトリックスピーカ
３ 超音波スピーカ
２３ 擬似エンジン音作成部
２４ ホーン駆動アンプ
２５ 超音波振幅変調部
２６ 超音波スピーカアンプ
Ｘ 信号欠如域
Ｙ 信号グループ

Claims (8)

1. 擬似エンジン音を発生させる擬似エンジン音発生装置において、
   この擬似エンジン音発生装置は、
   １Ｈｚ〜１０Ｈｚの間から選ばれた選択周波数をＡＨｚとし、
   このＡＨｚ間隔で連続する多数の周波数信号を、所定の周波数帯域よりなる擬似エンジン音発生帯域内で発生させて擬似エンジン音を作成する擬似エンジン音作成部（２３）を備え、
   この擬似エンジン音作成部（２３）は、前記擬似エンジン音発生帯域内において「前記ＡＨｚ間隔の周波数信号を欠如させてなる信号欠如域（Ｘ）」を作成することを特徴とする擬似エンジン音発生装置。
2. 擬似エンジン音を発生させる擬似エンジン音発生装置において、
   この擬似エンジン音発生装置は、
   １Ｈｚ〜１０Ｈｚの間から選ばれた選択周波数をＡＨｚとし、
   「このＡＨｚ間隔で連続する複数の周波数信号よりなる信号グループ（Ｙ）」を「異なる複数の周波数帯域」で発生させて擬似エンジン音を作成する擬似エンジン音作成部（２３）を備えることを特徴とする擬似エンジン音発生装置。
3. 請求項１に記載の擬似エンジン音発生装置において、
   前記信号欠如域（Ｘ）が前記擬似エンジン音発生帯域内において複数形成されることで、前記擬似エンジン音発生帯域内には、「前記ＡＨｚ間隔で連続する複数の周波数信号よりなる信号グループ（Ｙ）」が複数残され、
   複数の前記信号グループ（Ｙ）は、倍音関係、または平均律音階から選ばれた複数の音階、あるいは和音関係を成すことを特徴とする擬似エンジン音発生装置。
4. 請求項２に記載の擬似エンジン音発生装置において、
   複数の前記信号グループ（Ｙ）は、倍音関係、または平均律音階から選ばれた複数の音階、あるいは和音関係を成すことを特徴とする擬似エンジン音発生装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の擬似エンジン音発生装置において、
   この擬似エンジン音発生装置は、擬似エンジン音をパラメトリックスピーカ（２）により車外へ向けて放出することを特徴とする擬似エンジン音発生装置。
6. 請求項５に記載の擬似エンジン音発生装置において、
   前記パラメトリックスピーカ（２）は、
   超音波を発生可能な超音波スピーカ（３）と、
   前記擬似エンジン音作成部（２３）で作成する擬似エンジンを成す周波数信号を、超音波周波数に変調して発生する超音波振幅変調部（２５）と、
   この超音波振幅変調部（２５）で変調された超音波周波数信号によって前記超音波スピーカ（３）を駆動する超音波スピーカアンプ（２６）と、
   を具備することを特徴とする擬似エンジン音発生装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の擬似エンジン音発生装置において、
   この擬似エンジン音発生装置は、前記パラメトリックスピーカ（２）とは別に、可聴音を直接発生させるダイナミックスピーカ（１）からも擬似エンジン音を車外へ向けて放出することを特徴とする擬似エンジン音発生装置。
8. 請求項７に記載の擬似エンジン音発生装置において、
   前記ダイナミックスピーカ（１）は、直流で閾値以上の自励電圧を与えることで警報音を発生する電磁式の車両用ホーン（１）であり、
   前記自励電圧より低い他励電圧による擬似エンジン音を成す周波数信号の電気信号を前記車両用ホーン（１）に与えることで、前記車両用ホーン（１）から擬似エンジン音を発生させることを特徴とする擬似エンジン音発生装置。

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