JP5459326B2 - 車両用聴覚モニタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両周辺の外来音を収集し、収集した外来音を車室内にて再生する車両用聴覚モニタ装置に関する。

従来の車両用聴覚モニタ装置としては、複数のマイクロホン（この明細書では単にマイクという）で任意の周辺車両の外来音を検出し、マイクにて検出された外来音の時間差などによって外来音の音源位置を検出し、検出された音源位置の方向に音を出力することによって周辺車両の状況を運転者に報知するものがある（例えば、特許文献１参照）。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開平０５−０８５２８８号公報

従来の車両用聴覚モニタ装置は、検出した外来音の音源位置の遠近に基づいて音を出力して警報を実施するか否かを判断する構成となっているために、自車両の走行状態に関わらず検出した音源位置が近距離にある場合には音による警報を発してしまう。
このような構成であると、例えば自車両が走行している車線の右側の車線を他車両が走行している場合、自車両が右側の車線へのレーンチェンジを意図していなければ、他車両が近い位置を走行していても警報する必要は低いと判断できるが、従来の車両用聴覚モニタ装置であると、他車両との距離に基づいて警報を与えてしまうので、運転者が注意する必要性のない外来音を聞かせることになり、車室内が静かで快適な環境ではなくなるという問題がある。

集音した車両周辺の音に基づく再生音を作成し、検出した自車両に関わる情報に基づいて自車両の走行状態を判断し、判断した自車両の走行状態に基づいて出力する再生音の制御をおこなう。

本発明によれば、自車両の走行状態に適応させて検出した外来音を車両乗員に聞かせる装置を提供することができる。

発明の一実施の形態の構成を示す図 高速道路の料金所通過時の聴覚モニタ装置の動作を説明する図 高速道路の料金所通過時の聴覚モニタ装置の動作を示すフローチャート 車線変更時の聴覚モニタ装置の動作を説明する図 車線変更時の聴覚モニタ装置の動作を示すフローチャート 交差点に接近したときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図 交差点に接近したときの聴覚モニタ装置の動作を示すフローチャート サービスエリアへ進入したときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図 サービスエリアへ進入したときの聴覚モニタ装置の動作を示すフローチャート 道路を離脱したときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図 道路を離脱したときの聴覚モニタ装置の動作を示すフローチャート 渋滞に巻き込まれたときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図 渋滞に巻き込まれたときの聴覚モニタ装置の動作を示すフローチャート 踏切に近づいたときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図 踏切に近づいたときの聴覚モニタ装置の動作を示すフローチャート エンジン始動後の聴覚モニタ装置の動作を説明する図 エンジン始動後の聴覚モニタ装置の動作を示すフローチャート ウインカーまたはハザードスイッチを操作したときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図 ウインカーまたはハザードスイッチを操作したときの聴覚モニタ装置の動作を示すフローチャート ステアリング操作時の聴覚モニタ装置の動作を説明する図 ステアリング操作時の聴覚モニタ装置の動作を示すフローチャート 徐行中のときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図 徐行中のときの聴覚モニタ装置の動作を示すフローチャート 低速走行が所定時間継続したときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図 低速走行が所定時間継続したときの聴覚モニタ装置の動作を示すフローチャート 後退走行時の聴覚モニタ装置の動作を説明する図 後退走行時の聴覚モニタ装置の動作を示すフローチャート トンネル進入時の聴覚モニタ装置の動作を説明する図 トンネル進入時の聴覚モニタ装置の動作を示すフローチャート スクールゾーンやシルバーゾーンへ進入したときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図 スクールゾーンやシルバーゾーンへ進入したときの聴覚モニタ装置の動作を示すフローチャート 海岸通りや林道へ進入したときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図 海岸通りや林道へ進入したときの聴覚モニタ装置の動作を示すフローチャート 音入力部で検出した車両周囲の音の内、自車両の走行音を抑制する方法を説明する図 音入力部で検出した車両周囲の音の内、自車両の走行音を抑制する手順を示すフローチャート 他の一実施の形態の基本構成を示すブロック図 他の一実施の形態の具体的な構成を示す図 マイクの配置例を示す図 マイクの他の配置例を示す図 マイクの他の配置例を示す図 他の実施の形態の他の構成例を示す図 他の実施の形態の動作を示すフローチャート 第１補正部の構成の概念を説明するための図 第１補正部の構成例を示す図 第１補正部フィルターの構成例を示す図 第１補正部フィルターの他の構成例を示す図 マイクの他の配置例を示す図 第２補正部の構成の概念を示す図 第２補正部の逆フィルターの構成例を示す図 第２補正部の逆フィルターの他の構成例を示す図 図１５に示す逆フィルターを簡略化した逆フィルター構成を示す図 運転者頭部位置に応じた第１補正部フィルターの切り換え方法を説明する図 運転者頭部位置に応じた第２補正部逆フィルターの切り換え方法を説明する図

《発明の他の実施の形態》
本発明の車両用聴覚モニタ装置を車両に搭載した発明の一実施の形態を説明する。図１にこの実施の形態の構成を示す。音入力部１０は車両周囲の外壁付近に設置され、車両周囲の音を集音する。音入力部１０としてはマイク210_1〜210_nを用いることができ、これらのマイクは車両外壁に取り付けられる程度に小型であればよく、一般的なダイナミック型マイクなどを用いることができる。

車両情報検出部１１１は、ナビゲーション装置、ＧＰＳ受信機、ＶＩＣＳ受信機、各種車載機器などから地図情報、位置情報、道路交通情報、車両操作情報、車速情報、タイマー等などの車両情報１１０を検出し、スイッチ部１１２、フィルター部１１３、ボリューム変更部１１４を制御する。スイッチ部１１２は音入力部１０で集音された車両周囲の音を入り切りする。フィルター部１１３は音入力部１０で集音された車両周囲の音にフィルター処理を施す。ボリューム変更部１１４は音出力部５０から出力される車両周辺物体の音の音量を変更する。

第１補正部３０は、入力された複数の音の電気信号を適切な状態に加工し、所望のチャネル数（第２補正部４０の入力チャネル数）に変換して出力する。この第１補正部３０から出力される音は、運転者の両耳付近や助手席乗員の頭部付近に設定される“制御点”における所望の音と理論上、等価になる必要がある。この第１補正部３０の構成については詳細を後述する。

第２補正部４０は、第１補正部３０により補正された音信号をスピーカーから出力するときに、スピーカーから制御点までの伝達系の影響を除去し、第１補正部３０により補正された音信号が制御点において忠実に音として再現されるように音信号を補正する。この第２補正部４０の構成については詳細を後述する。

音出力部５０は、第２補正部４０から出力された音信号を増幅してスピーカーから出力する。音出力部５０は、増幅装置（不図示）およびスピーカー290_1〜290_nを用いて構成される。なお、増幅装置とスピーカー290_1〜290_nは車載配置可能な一般的なものを用いればよい。

図２は高速道路の料金所通過時の聴覚モニタ装置の動作を説明する図、図３はその動作を示すフローチャートである。
高速道路を走行中または高速道路に進入するとき、ナビゲーション装置からの地図情報により料金所までの距離を取得し、例えば５００ｍとなったときに（図２のＡ、図３のＳ２１１）、車両用聴覚モニタ装置の出力音を徐々に大きくしてフェードインし（図３のＳ２１２）、運転者に車両周辺物体の音を受聴させる。その後、ナビゲーション装置からの地図情報により料金所からの距離を取得し、料金所を通過し例えば１００ｍ走行したときに（図２のＢ、図３のＳ２１３）、車両用聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトし（図３のＳ２１４）、運転者に対する車両周辺物体の音の提供を終了する。
これにより、他車両と複雑に絡み合う料金所において、運転者は進行方向を定めるのが困難な場合が多いため、周辺の情報音を参考にして自車両の進行方向を定めることが可能になる。

図４は車線変更時の聴覚モニタ装置の動作を説明する図、図５はその動作を示すフローチャートである。
運転者が車線変更のためにウィンカー操作を行ったとき（図４(ａ)、図５のＳ２２１）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に大きくしてフェードインし（図４(ｂ)、図５のＳ２２２）、運転者に車両周辺物体の音を受聴させる。ウィンカー操作が終了してから例えば３０ｍまたは５秒走行後に（図４(ｃ)、図５のＳ２２３）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトする（図４(ｄ)、図５のＳ２２４）。なお、走行速度が高いときにはさらに手前からフェードインしてもよい。
ウィンカーを操作したタイミングで聴覚モニタ装置を作動させるので、車線変更時に後方から接近する車両を確認できる。また、常時、情報音が出力されていることがなくなるため、うっとうしさがなくなる。

図６は交差点に接近したときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図、図７はその動作を示すフローチャートである。
ナビゲーション装置からの地図情報により交差点までの距離を取得し、交差点までの距離が例えば５０ｍ以下になって交差点に接近したとき（図６(ａ)、図７のＳ２３１）、自車両の右左折直進に関わらず、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に大きくしてフェードインし（図６(ｂ)、図７のＳ２３２）、運転者に車両周辺物体の音を受聴させる。ナビゲーション装置からの地図情報により交差点からの距離を取得し、交差点からの距離が例えば５０ｍ以上になって交差点の通過を確認したときに（図６(ｃ)、図７のＳ２３３）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトする（図７のＳ２３４）。
交差点では直進、右左折する車両、歩行者などが存在し、事故が多いことから、自車両周辺の情報音を受聴することによって視覚情報をフォローできる。

図８はサービスエリアへ進入したときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図、図９はその動作を示すフローチャートである。
ナビゲーション装置からの地図情報によりサービスエリアへの進入を検出したときに（図８のＡ、図９のＳ２４１）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に大きくしてフェードインし（図９のＳ２４２）、運転者に車両周辺物体の音を受聴させる。エンジン制御装置からのエンジン作動情報によりサービスエリア内でエンジンの停止が検出されたときは（図８のＢ、図９のＳ２４３）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトする（図９のＳ２４４）。その後、エンジン制御装置からのエンジン作動情報によりエンジンの始動が検出されたときは（図９のＳ２４５）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に大きくしてフェードインし（図９のＳ２４６）、さらにナビゲーション装置からの地図情報により本線に合流してから例えば１００ｍ走行したことを検出したときに（図８のＣ、図９のＳ２４７）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトする（図９のＳ２４７）。
サービスエリアでは、車両の間から歩行者が出てきたり、歩行者が自車両の脇を歩行していたり、突然他車両が後退して来たりといったことが多く、自車両周辺の情報音を受聴することによって周囲への気配りが容易になる。

図１０は道路を離脱したときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図、図１１はその動作を示すフローチャートである。
ナビゲーション装置からの地図情報により道路を離脱したことが検出されたとき、例えばデパートやスーパーなどの敷地内駐車場に入ったときは（図１０のＡ、図１１のＳ２５１）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に大きくしてフェードインし（図１１のＳ２５２）、運転者に車両周辺物体の音を受聴させる。道路を離脱した状態でエンジン制御装置からのエンジン作動情報によりエンジンの停止が検出されたときは（図１０のＢ、図１１のＳ２５３）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトする（図１１のＳ２５４）。

道路を離脱してエンジンが停止されたときは、乗員がデパートやスーパーなどでショッピングをしたり、レストランなどで食事をするなどが考えられ、駐車時間はある程度長いと想定されるため、聴覚モニタ装置の動作をいったん停止する（図１１のＳ２５５）。その後、エンジン制御装置からのエンジン作動情報によりエンジンの始動が検出されたときは（図１０のＣ、図１１のＳ２５６）、聴覚モニタ装置を動作させるとともに、その出力音を徐々に大きくしてフェードインする（図１１のＳ２５７）。さらに、ナビゲーション装置からの地図情報により道路に復帰して例えば３０ｍまたは５秒間走行したことが検出されたときに（図１０のＤ、図１１のＳ２５９）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトする（図１１のＳ２６０）。
デパートやスーパーなどの駐車場では、家族連れや高齢者などの歩行者が多く、突然動き出す他車両も存在するので、自車両周辺の情報音を受聴することによって周囲への気配りが容易になる。

図１２は渋滞に巻き込まれたときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図、図１３はその動作を示すフローチャートである。
ＶＩＣＳ受信機から走行道路の渋滞情報を取得し（図１２のＡ、図１３のＳ２６１）、渋滞エリアに進入したときは（図１２のＢ、図１３のＳ２６２）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に大きくしてフェードインし（図１３のＳ２６３）、運転者に車両周辺物体の音を受聴させる。車載機器からの走行距離情報により渋滞エリアに入ってから例えば３０ｍ走行したことが検出されたときに（図１２のＣ、図１３のＳ２６４）、聴覚モニタ装置の出力音のレベルを例えば３ｄＢ下げて“うるささ”を和らげる（図１３のＳ２６５）。その後、ＶＩＣＳ受信機や車載機器などからの渋滞情報により渋滞エリアからの離脱が検出されたときは（図１２のＤ、図１３のＳ２６６）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトする（図１３のＳ２６７）。
特に一般道路での渋滞時には、車両の間をすり抜けるバイクや横断する歩行者がいるため、自車両周辺の情報音を受聴することによってそれらの動きを容易に確認できる。しかし、走行時に出力される情報音と同じレベルであるとうるさく感じるので、例えば１０km/h以下で走行するときは３ｄＢレベルを下げる。

図１４は踏切に近づいたときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図、図１５はその動作を示すフローチャートである。
ナビゲーション装置からの地図情報により走行道路前方に踏切が検出され（図１４のＡ、図１５のＳ２７１）、踏切までの距離が例えば１０ｍになったときに（図１４のＢ、図１５のＳ２７２）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に大きくしてフェードインし（図１５のＳ２７３）、運転者に車両周辺物体の音を受聴させる。その後、ナビゲーション装置からの地図情報により踏切の通過が検出されたときは（図１４のＣ、図１５のＳ２７４）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトする（図１５のＳ２７５）。
踏み切り周辺で自車両周辺の情報音を受聴することによって、電車の接近と踏み切りを横断する歩行者の存在を窓を開けずに確認することが容易になる。

図１６はエンジン始動後の聴覚モニタ装置の動作を説明する図、図１７はその動作を示すフローチャートである。
エンジン制御装置からのエンジン作動情報によりエンジンの始動が検出されたときは（図１７のＳ２８１）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に大きくしてフェードインし（図１７のＳ２８２）、運転者に車両周辺物体の音を受聴させる。その後、車載機器からの走行距離情報により例えば１０ｍ走行したことが検出されたときに（図１７のＳ２８３）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトする（図１７のＳ２８４）。
特に自宅駐車場などでエンジンを始動後、車両を動かすときに自車両周辺の情報音を受聴することによって、周囲の子供などの存在を容易に確認することができる。

図１８はウインカーまたはハザードスイッチを操作したときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図、図１９はその動作を示すフローチャートである。
車載機器からの運転操作情報によりウィンカーまたはハザードスイッチの操作が検出されたときは（図１８(ａ)〜(ｃ)、図１９のＳ２９１）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に大きくしてフェードインし（図１９のＳ２９２）、運転者に車両周辺物体の音を受聴させる。その後、車載機器からの運転操作情報によりウインカーまたはハザードスイッチのオフが検出されたときは（図１９のＳ２９３）、例えば５秒後に聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトする（図１９のＳ２９４）。
自車両の位置や向きを変えるときには操作項目が多く、自車両周辺の情報音を受聴することによって、巻き込みや追突などの危険を回避することができる。

図２０はステアリング操作時の聴覚モニタ装置の動作を説明する図、図２１はその動作を示すフローチャートである。
車載機器からの操舵角情報によりステアリングが所定角度以上回転したときに（図２０(ａ)、図２１のＳ３０１）、車両の位置や向きなどを変更していると判断し、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に大きくしてフェードインし（図２１のＳ３０２）、運転者に車両周辺物体の音を受聴させる。車載機器からの操舵角情報によりステアリングが基準位置に戻されたことが検出され（図２０(ｂ)、図２１のＳ３０３）、例えば５秒が経過したときに（図２１のＳ３０５）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトする（図２１のＳ３０６）。
自車両の位置や向きを変えるときには操作項目が多く、自車両周辺の情報音を受聴することによって、巻き込みや追突などの危険を回避することができる。

図２２は徐行中のときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図、図２３はその動作を示すフローチャートである。
車載機器からの車速情報により車速が例えば１０km/h以下のときは（図２２のＡ、図２３のＳ３１１）、徐行中と判断し聴覚モニタ装置の出力音を徐々に大きくしてフェードインし（図２３のＳ３１２）、運転者に車両周辺物体の音を受聴させる。その後、車載機器からの車速情報により車速が例えば１５km/hを超えたときに（図２２のＢ、図２３のＳ３１３）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトする（図２３のＳ３１４）。
渋滞での走行や歩行者等が多い場所を走行しているときに、自車両周辺の情報音を受聴することによって周囲の気配を感じ取ることができ、接触事故などを回避することができる。

図２４は低速走行が所定時間継続したときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図、図２５はその動作を示すフローチャートである。
車載機器からの車速情報とタイマーにより例えば１０km/h以下の低速走行が例えば１０秒間以上継続したときに（図２４のＡ、図２５のＳ３２１〜Ｓ３２２）、徐行状態と判断し聴覚モニタ装置の出力音を徐々に大きくしてフェードインし（図２５のＳ３２３）、運転者に車両周辺物体の音を受聴させる。その後、車載機器からの車速情報により車速が例えば１５km/hを超えたときに（図２４のＢ、図２５のＳ３２４）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトする（図２５のＳ３２５）。
渋滞での走行や歩行者等が多い場所を走行しているときに、自車両周辺の情報音を受聴することによって周囲の気配を感じ取ることができ、接触事故などを回避することができる。

図２６は後退走行時の聴覚モニタ装置の動作を説明する図、図２７はその動作を示すフローチャートである。
車載機器からのシフト情報によりシフトレバーが後退位置に設定されたときは（図２７のＳ３３１）、図２６(ａ)、(ｂ)に示すように駐車場へ後進していると判断し、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に大きくしてフェードインし（図２７のＳ３３２）、運転者に車両周辺物体の音を受聴させる。その後、車載機器からのシフト情報によりシフトレバーがパーキング位置に設定されたときは（図２７のＳ３３３）、駐車動作が完了したと判断し、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトする（図２７のＳ３３４）。一方、駐車状態でシフトレバーが走行位置に設定され（図２７のＳ３３３→Ｓ３３５）、車載機器からの車速情報により車速が例えば１０km/hを超えたときに（図２７のＳ３３６）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトする（図２７のＳ３３４）。
自車両を後退させているときに、自車両周辺の情報音を受聴することによって、運転者の周囲確認をフォローすることができる。

図２８はトンネル進入時の聴覚モニタ装置の動作を説明する図、図２９はその動作を示すフローチャートである。
聴覚モニタ装置から車両周辺物体の音を出力中に（図２８のＡ、図２９のＳ３４１）、ナビゲーション装置および車載機器からの地図情報、照明灯点灯情報、マイク210_1、210_n（図１参照）への入力レベルなどによりトンネルへの進入が検出されると（図２８のＢ、図２９のＳ３４２）、一時的にマイク210_1、210_n（図１参照）への入力レベルが大きくなるため、聴覚モニタ装置の出力音のレベルを例えば３ｄＢ下げる（図２９のＳ３４３）。その後、ナビゲーション装置および車載機器からの地図情報や照明灯消灯情報などによりトンネルを出たことが検出されたときに（図２８のＣ、図２９のＳ３４４）、聴覚モニタ装置の出力音のレベルを３ｄＢ上げてトンネル進入前のレベルに戻す（図２９のＳ３４５）。
これにより、利用者に不快な思いを与えず、周囲の情報音を提示できる。

図３０はスクールゾーンやシルバーゾーンへ進入したときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図、図３１はその動作を示すフローチャートである。
ナビゲーション装置やＶＩＣＳ受信機からの走行道路情報によりスクールゾーンやシルバーゾーンなどの徐行しなければならない走行道路へ進入したときは（図３１のＳ３５１）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に大きくしてフェードインし（図３１のＳ３５２）、運転者に車両周辺物体の音を受聴させる。その後、ナビゲーション装置やＶＩＣＳ受信機からの走行道路情報によりスクールゾーンやシルバーゾーンなどの徐行しなければならない走行道路を抜けたときに（図３１のＳ３５３）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトする（図３１のＳ３５４）。
運転者にスクールゾーンやシルバーゾーンを走行していることを気づいてもらうことができ、周囲への注意度が向上される。

図３２は海岸通りや林道へ進入したときの聴覚モニタ装置の動作を説明する図、図３３はその動作を示すフローチャートである。
ナビゲーション装置からの地図情報により海岸通りや林道などの予め設定した道路にさしかかったことが検出されると（図３２のＡ、図３３のＳ３６１）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に大きくしてフェードインし（図３３のＳ３６２）、運転者に車両周辺物体の音を受聴させる。その後、ナビゲーション装置からの地図情報により予め設定した道路を抜けたことが検出されると（図３３のＳ３６３）、聴覚モニタ装置の出力音を徐々に小さくしてフェードアウトする（図３３のＳ３６４）。
これにより、聴覚モニタ装置にエンターテイメント性を持たせることができ、運転時の楽しさ、リラックス効果などを提供できる。

図３４は音入力部１０（図１参照）で検出した車両周囲の音の内、自車両の走行音を抑制する方法を説明する図であり、図３５はその手順を示すフローチャートである。
聴覚モニタ装置から車両周辺物体の音を出力中に（図３５のＳ３７１）、車載機器から車速情報を取得し（図３５のＳ３７２）、車速に応じてフィルター部１１３で用いるバンドパスフィルターを変更する（図３５のＳ３７３〜Ｓ３７６）。例えば、車速が３０km/hよりも低いときはフィルターＡを選択し、車速が３０km/h以上、８０km/h未満のときはフィルターＢを選択し、車速が８０km/h以上のときはフィルターＣを選択する。これらのバンドパスフィルターＡ、Ｂ、Ｃは、それぞれの車速で走行しているときに車両周囲の入力音から自車両の走行音を排除するように動作するものである。音入力部１０で検出した車両周辺の音に対して選択したバンドパスフィルター処理を施し（図３５のＳ３７７）、増幅部２０、第１補正部３０、第２補正部４０で上述した処理をした後、音出力部５０から出力する（図３５のＳ３７８）。
これにより、自車両の音が聞こえないため、周囲の情報音を自然に提供することができる。

《発明の他の一実施の形態》
本発明の車両用聴覚モニタ装置を車両に搭載した発明の他の一実施の形態を説明する。図３６は一実施の形態の基本構成を示すブロック図であり、図３７は一実施の形態の具体的な構成を示す図である。音入力部１０は車両周囲の外壁付近に設置され、車両周囲の音を集音する。音入力部１０としては、図３７に示すようにマイク210_1〜210_nを用いることができ、これらのマイクは車両外壁に取り付けられる程度に小型であればよく、一般的なダイナミック型マイクなどを用いることができる。

ここで、マイク210_1〜210_nの車両への取付け方法を説明する。マイク210_1〜210_nは少なくとも２個以上設置し、これらのマイクでは一つの音源から到来する音が時間、周波数、音圧レベルなどの特徴においてマイクごとに大きな差が出るように、十分に距離を置いた配置にする。理想的には２つのマイクから入力された２つの音が、バイノーラル音源として成立していることが望ましい。実際には、車両外壁に取り付けられたマイクで収録した音と、ダミーヘッドなどの耳介位置に配置されたマイクで収録した音とは異なるため、擬似的にバイノーラル録音を行なう。

例えば図３８に示すように、車両の屋根等にダミーヘッドに近い形状のドーム型の筐体（人間の頭部と同等の大きさ）と、この筐体左右に取り付けられた擬似的な耳介の外耳道内にマイクを取り付けて集音する。また、例えば図３９に示すように、車両の外壁に擬似的な耳介を取り付け、これらの耳介の外耳道内にマイクを取り付けて集音する。このような構成では、入力信号が実際のバイノーラル録音とは異なるが、使用者に対して目的の方向に音像を形成する点に関しては近い音が得られる。このとき、マイクはなるべく壁に近いほうが左右のマイクに入力される音信号の差異が出やすく、最大でも１０ｃｍ以下が望ましい。なお、単に進行方向と後方から到来する音を弁別させるだけであれば、図５に示すようにマイクの後方に壁を設けるだけでも一定の効果が得られる。

図３６および図３７において、増幅部２０は集音された音を適切な大きさの電気信号に変換する。増幅部２０としては、図３７に示すような一般的なフィルター付きマイクアンプ２２０を用いればよい。

第１補正部３０は、入力された複数の音の電気信号を適切な状態に加工し、所望のチャネル数（第２補正部４０の入力チャネル数）に変換して出力する。第１補正部３０は、図３７に示すＡＤ変換器２３０、演算装置２４０、記憶装置２４５およびＤＡ変換器２７０により構成される。この第１補正部３０から出力される音は、運転者の両耳付近や助手席乗員の頭部付近に設定される“制御点”における所望の音と理論上、等価になる必要がある。この第１補正部３０の構成については詳細を後述する。

第２補正部４０は、第１補正部３０により補正された音信号をスピーカーから出力するときに、スピーカーから制御点までの伝達系の影響を除去し、第１補正部３０により補正された音信号が制御点において忠実に音として再現されるように音信号を補正する。この第２補正部４０は、図３７に示すＡＤ変換器２３０、演算装置２４０、記憶装置２４５およびＤＡ変換器２７０により構成される。この第２補正部４０の構成については詳細を後述する。

なお、図４１に示すように、第１補正部３０と第２補正部４０に対し、それぞれ別の第１演算装置２４０と第２演算装置２５０、第１記憶装置２４５と第２記憶装置２５５、ＡＤ変換器２３０と２６２、ＤＡ変換器２６１と２７０を用いてもよい。この場合は、ＡＤ変換器２３０、第１演算装置２４０、第１記憶装置２４５およびＤＡ変換器２６１により第１補正部３０が構成され、ＡＤ変換器２６２、第２演算装置２５０、第２記憶装置２５５およびＤＡ変換器２７０により第２補正部４０が構成される。

音出力部５０は、第２補正部４０から出力された音信号を増幅してスピーカーから出力する。音出力部５０は、図３７に示す増幅装置（スピーカーアンプ）２８０およびスピーカー290_1〜290_nを用いて構成される。なお、増幅装置２８０とスピーカー290_1〜290_nは、車載配置可能な一般的なものを用いればよい。図３７に示す頭部位置検出装置３００は運転者の頭部位置を検出する。例えば、センサーにより運転席シートの位置を検出して運転者の頭部位置に換算すればよい。詳細を後述するが、運転者の頭部位置に応じて第１補正部３０と第２補正部４０で用いるフィルターを切り換える。

図４２は一実施の形態の動作を示すフローチャートである。一実施の形態の車両用聴覚モニタ装置は、電源が投入されるとこの動作を実行する。まず、ステップ１１０において初期設定を行なう。初期設定時には、第１補正部３０と第２補正部４０で用いるフィルターの読み込みを行なう。ステップ１２０で音入力部１０で集音した音を入力し、電気信号に変換する。続くステップ１３０では音信号を適切なレベルに増幅する。

ステップ１４０において第１補正処理を行う。すなわち、音信号を離散変換して補正フィルター処理およびチャネルの統合処理を行い、得られた信号をそのまま、または、連続信号に変換する。次に、ステップ１５０で第２補正処理を行う。すなわち、第１補正処理後の音信号が連続信号であれば離散変換し、補正フィルター処理を行った後、連続信号に変換する。なお、第１補正処理と第２補正処理については詳細を後述する。ステップ１６０では、補正処理後の音信号を増幅し、続くステップ１７０でスピーカーから出力する。ステップ１８０において運転者の頭部位置を検出し、頭部位置が変化した場合はステップ１９０へ進み、第１補正処理および第２補正処理で用いるフィルターの内容を変更する。

なお、一連の処理における信号は、電気信号のような連続信号の場合は第１補正処理および第２補正処理の前後でＡＤ変換処理とＤＡ変換処理を行い、離散信号で得られる場合はこれらのＡＤ変換処理とＤＡ変換処理を行なわずに第１補正処理および第２補正処理を行う。第ｌ補正処理と第２補正処理においては、コスト等の観点から離散的なフィルターを適用するのが望ましいが、連続処理が可能なフィルターを適用してもよい。

第１補正部３０の詳細な構成とその第１補正処理について説明する。まず、第１補正部３０を擬似バイノーラル録音を行う構成とする場合の例を説明する。図３８および図３９で説明した手法を用い、２個のマイクで収録する入力音を擬似的にバイノーラル化する。すなわち、ダミーヘッドやHead And Torso Simulatorの耳介内部に設置されたマイクで収録した音と比較して、少なくとも音像の方向が同じように聞こえる音にする。この状態で集音された音源に対して第１補正部３０でフィルタリングするときには、その音源の内容が変更されないように処理することが望ましい。例えば図３８において、マイク210_1からの入力をＸ1、マイク210_2からの入力をＸ２、それぞれの入力に適用する第１補正部３０（第１補正処理）の時間領域のフィルターをＨ1、Ｈ2、第１補正部３０（第１補正処理）からの出力をＹ1、Ｙ2とすると、
Ｙ1＝Ｘ1＊Ｈ1 ・・・（１）、
Ｙ2＝Ｘ2＊Ｈ2 ・・・（２）
で表現できる。なお、（１）式および（２）式において、記述「Ａ＊Ｂ」はベクトルＡおよびベクトルＢの畳み込み演算を表す。このとき、Ｙ1、Ｙ2はＸ1、Ｘ2と等価であってよいので、フィルターＨ1、Ｈ2はタップ数１、係数１とするか、タップ数Ｎで何れかの時間（かつ、Ｈ1、Ｈ2において同時間）に係数１が立つ時間遅延フィルターとすることが望ましい。例えば、
Ｈ1＝Ｈ2＝１ ・・・（３）、
Ｈ1＝Ｈ2＝［０，１，０，０，０，０，０］ （Ｎ＝７タップ、時間遅延１タップ）
・・・（４）
などの構成によって実現できる。

次に、第１補正部３０により、仮想音源を用いて窓を開けたときのような音響空間を構築する場合の例を説明する。この例では、自車周囲の環境音が自車の窓を開けたときのように聞こえるように、仮想音源を用いて音像を構成する。図４３(ａ)は、自車後部座席の左右の窓を開けた状態で到来する自車周囲の環境音の聞こえ方の例を示す。このとき、運転者は後方の窓から侵入してくる音を後方に定位する音源として聞くことができる。例えば、自車周囲の車両１と車両３は運転者から相対的に後方に位置し、後部座席左右の窓を開けた場合は、当該位置に定位して聞こえる。一方、車両２は運転者から相対的に右側に位置し、後部座席左右の窓を開けた場合は、窓からの回折音と前方窓を通した直接音とが到来する。

そこで、窓を開けたときに窓から到来する音のみを再現することによって、図８(ａ)に示す状況を再現する手法を検討する。原始的な方法としては、図４３(ｂ)に示すように、窓の外にマイクを配置し、これらのマイクからの入力信号をそのまま窓の内側に配置したスピーカーを用いて再現する手法が考えられる。この手法を用いた場合は、窓の内側にスピーカーを配置する必要が有り、機器の配置に制限のある車両等では困難が予想される。そこでこの一実施の形態では、図４３(ｃ)に示すように、第１および第２の補正部によって、車外に配置されたマイクからの入力信号を、マイクと離れた位置にスピーカーを配置して仮想的な音像再生技術により窓の外側から到来するように制御する。

図４４は第１補正部３０の構成例を示す。マイク210_1〜210_nから入力された信号は、Ｇnmのフィルター処理を施した後、左右チャネルの信号として別個に加算され、第１補正部４０へ出力される。ここで、ｎはマイク番号を表し、ｍは第２補正部４０の入力チャネル番号を表す。番号ｎのマイク210_nから入力された信号はフィルターＧn1、Ｇn2による
処理が施され、入力チャネル（この例ではｍ＝１、２）ごとに、かつ、それぞれの時間要素ごとに加算される。

図４５は、後席右側の車両外壁に配置されたマイク210_1に対応する時間領域のフィルターＧ11、Ｇ12の構成例を示す。フィルターＧ11、Ｇ12は、マイク210_1の位置（仮想的に開ける窓、または仮想的に想定する窓の位置）から運転者の頭部（両耳付近）までの遅延および距離減衰などを表す。ここでは９タップのＦＩＲフィルターを用いた遅延器の場合を示す。なお、遅延子の位置は、例えば、ＣＡＤ上で距離を計測し、音速を用いて到達時間を計るなど、幾何的な手法により物理的に容易に計算することができ、極めて簡易的に所望のフィルターを構成することができる。

図４６は、後席右側の車両外壁に配置されたマイク210_1に対応するフィルターＧ11、
Ｇ12の他の構成例を示す。フィルターＧ11、Ｇ12は、マイク210_1の位置（仮想的に開ける窓、または仮想的に想定する窓の位置）から運転者の頭部（両耳付近）までの伝達関数を用いる。ここでは１０タップのＦＩＲフィルターを用いた伝達関数の場合を示す。なお、伝達関数はマイク210_1の位置から運転者の両耳付近までの音響伝達系を予め測定することにって実現できる。

第１補正部３０により仮想音源を用いて窓を開けたときのような音響空間を構築する場合には、上述したバイノーラル収録系と異なり、マイクを仮想的に設定する窓位置に配置することになり、各マイクの出力をフィルタリング後に加算する。このような構成により、種々の方向から仮想的に到来する音を、例えば、耳の左右の位置において再現することができる。

なお、図４５および図４６ではマイク210_1を後方のみに設置した例を示すが、例えば図４７に示すように、６台のマイク210_1〜210_6を後席左右の窓、前席左右の窓、フロントウインドウおよびリヤウインドウの６カ所に配置して６方向に対応させると、３６０度の水平面方向に対する音響的視界を得ることができる。この場合、運転者が使用するマイクを任意に選択できるようにすれば、運転者が好みの仮想窓だけを開けたかのごとく、音響的視界を構成することができる。

次に、第２補正部４０の詳細な構成とその第２補正処理について説明する。図４８は第２補正部４０の概念を説明するための図である。運転者の両耳付近に設定される制御点Ｃ１、Ｃ２において、上述した第１補正部３０からの入力信号Ｙ1、Ｙ2が再現されるように第２補正部４０を構成する。第１補正部３０からの入力信号Ｙ1、Ｙ2と、制御点Ｃ1、Ｃ2における再現信号（観測信号）Ｚ1、Ｚ2との間には、
Ｙ1＝Ｚ1 ・・・（５）、
Ｙ2＝Ｚ2 ・・・（６）
の関係が成立することが望ましい。そこで、この一実施の形態では補正のためのフィルターを用いて空間伝達系の影響を除去する。以下、このフィルターを“逆フィルター”と呼ぶ。

図４９により、第２補正部４０で用いる逆フィルターの構成と計算法を説明する。任意の周波数ごとに、入力信号Ｙn、逆フィルターＨmn（ｍは音源番号、ｎは制御点番号）、
再現信号（制御点における観測信号）Ｚnおよび空間伝達特性Ｆnmとしたとき、各要素の
関係は、
Ｆ・Ｈ・Ｙ＝Ｚ ・・・（７）
と表される。[７]式において、Ｆ、Ｈ、Ｙ、Ｚはベクトルであり、Ｆ＝[Ｆnm]、Ｈ＝[Ｈmn]、Ｙ＝[Ｙn]、Ｚ＝[Ｚn]の行列式で表される。このとき、上記（５）、（６）式の関係を満たすためには、
Ｆ・Ｈ＝Ｉ ・・・（８）
（Ｉは単位ベクトル）であることが要求される。したがって、ＦよりＨを導き出すためには、任意の周波数ごとに
Ｈ＝Ｆ⁻ ・・・（９）
を計算すればよい。（９）式において、[・]⁻は行列[・]の一般逆行列を表す。例えば、“最小ノルム解を用いた逆フィルター設計のトランスオーラルシステムへの応用：日本音響学会講演論文集、pp495-496(1998)”に記載された計算方法を採用することができる。

次に、運転者以外の乗員に車外の環境音が聞こえないようにする方法を説明する。この一実施の形態では、車外の環境音を、それらの音源の位置から聞こえるように運転者に提示することによって安全性等の向上を図るが、提示される環境音は運転者以外の乗員、例えば助手席乗員にとっては必ずしも有用とは言えず、これら環境音が助手席では聞こえないようにシステムを構築する。

図５０および図５１により、助手席乗員に車外の環境音が聞こえないようにする第２補正部４０の逆フィルターの構成を説明する。まず、図５０に示す逆フィルター構成は４スピーカーＳ１〜Ｓ４、３制御点Ｃ１〜Ｃ３の例を示す。この構成では、入力信号Ｘnと、制御点で観測される観測信号Ｙnとの間に、Ｘn＝Ｙnの関係が成立するように、逆フィルターが設計される。今、入力信号Ｘ1とＸ2にはそれぞれ実体のある波形を入力し、入力信号Ｘ3には無音信号、すなわち振幅０の直列信号を入力したとき、Ｙ1＝Ｘ1、Ｙ2＝Ｘ2が成立し、かつ、Ｙ3＝０も同時に成立させることができる。そして、制御点Ｃ1、Ｃ2を運転者の両耳付近に設定し、制御点Ｃ3を助手席乗員の頭部付近に設定することによって、運転者には車外の環境音が聞こえ、助手席乗員には車外の環境音が聞こえないようにすることができる。なお、理想的には助手席乗員の両耳付近に制御点Ｃ3、Ｃ4を設定してＹ3＝Ｙ4＝０とするのが望ましい。

図５１に示す逆フィルター構成は、図５０に示す逆フィルター構成から冗長なフィルターを省略した例を示す。この場合、４スピーカー、３制御点であっても、８個のフィルターでシステムを構成できる。ただし、あくまで図５０の系を基に逆フィルターを構築した場合に１２個のフィルターを８個に減らすことができるのであり、始めから８個のフィルターで設計しても同様の効果は得られない。このように、車室内の各座席に制御点を設けることによって音を創出する制御と、音を消去する制御とを同時に実現できる。

次に、運転者の頭部位置の変化に応じてフィルターを切り換える例を説明する。第１補正部３０と第２補正部４０は運転者の頭部位置の変化により再現精度などが低下するため、頭部位置の変化に応じて第１補正部３０と第２補正部４０を変更することが望ましい。図３７に示す頭部位置検出装置３００により運転者の頭部位置を検出した後、記憶装置２４５に予め記憶されている第１補正部３０のフィルターと第２補正部４０のフィルターを運転者の頭部位置に応じて選択する。

具体的には、図５２に示すように、運転席を最前部に移動させた場合の頭部位置Ｐ１と、最後部に移動させた場合の頭部位置Ｐ２におけるマイクから運転者両耳位置までの伝達関数から求めたフィルターＧnm(1)、Ｇnm(2)を予め記憶しておき、座席の位置に応じた第１補正部３０のフィルターを選択する。同様に、第２補正部フィルターの選択例としては、図５３に示すように、運転席を最前部に移動させた場合の頭部位置Ｐ１と、最後部に移動させた場合の頭部位置Ｐ２におけるマイクから運転者両耳位置までの伝達関数から求めた逆フィルターＨmn(1)、Ｈmn(2)を予め記憶しておき、座席の位置に応じて第２補正部４０の逆フィルターを選択する。

このように、一実施の形態によれば、車体外周に車両周辺の音を集音する複数のマイクを設置するとともに、車室内に複数のスピーカーを配置し、複数のマイクにより車両周辺に存在する物体から位置情報を含む音を入力し、複数のスピーカーにより車両周辺物体の音を位置情報を維持したまま車両乗員に出力するようにした。具体的には、車両周辺物体の音が車両乗員に対して車両周辺物体が存在する方向から聞こえるように、複数のマイクで集音した音を補正する第１補正処理と、車両乗員に聞こえる複数のスピーカーの出力音が第１補正処理による補正後の音と等しくなるように、第１補正処理の出力音を補正する第２補正処理とを行うようにしたので、車両乗員に突発的な注意転導が発生するのを防止し、認知リソースに応じた適切な対応を取らせることができる上に、車両の窓を閉めたまま車両周辺の複数の物体の音を車両乗員に聞かせる安価な装置を提供することができる。

また、一実施の形態によれば、マイクを車両の左右に２個配置し、これらの２個のマイクで集音した音をバイノーラル音に補正するようにしたので、車両周辺物体からの音が開いている窓から自然に到来したかのように、車両乗員に車両周辺物体の音を聞かせることができる。

一実施の形態によれば、車両外周にダミーヘッドを取り付けて２個のマイクをダミーヘッドの左右耳介内に配置し、これらの２個のマイクで集音した音をバイノーラル音に補正するようにしたので、車両周辺物体からの音を車両乗員が直接両耳で聞くように、車両乗員に車両周辺物体の音を聞かせることができる。

一実施の形態によれば、マイクを車両の左右に２個配置し、車両周辺物体の音が車両の任意の窓を介して車両周辺物体の方向から聞こえるように、２個のマイクで集音した音を補正するようにした。具体的には、車両周辺物体の音に対して窓から車両乗員の頭部までの距離に応じた遅延と減衰の処理を施したり、あるいは車両周辺物体の音に対して窓から車両乗員の頭部までの音響伝達系の伝達関数により処理を施すようにしたので、車両周辺物体からの音が開いている窓から自然に到来したかのように、車両乗員に車両周辺物体の音を聞かせることができる。

一実施の形態によれば、第２補正処理において、第１補正処理後の出力音に対して各スピーカーから車両乗員までの音響伝達系の影響を除去する処理を施すようにしたので、マイクの位置と異なる位置にスピーカーを配値しても、車両乗員に対して車両周辺物体の音をその物体が存在する方向から正しく聞こえるように報知することができ、車両に対するマイクとスピーカーの配置自由度を向上させることができる。

一実施の形態によれば、車両乗員の両耳付近で車両周辺物体の音が聞こえ、車両運転者以外の車両乗員に車両周辺物体の音が聞こえないように、複数のスピーカーの出力音を制御するようにしたので、運転者にのみ車外環境音を聞かせて適切な対応を取らせながら、運転者以外の乗員には静かな車室内環境を提供することができる。

一実施の形態によれば、車両運転者の頭部位置を検出し、車両運転者の頭部位置に応じて第１補正処理と第２補正処理の内容を変更するようにしたので、運転者の頭部位置が変化しても車両周辺物体の音を精度よく再現することができる。

１０ 音入力部（集音手段）
３０ 第１補正部（第１補正手段）
４０ 第２補正部（第２補正手段）
５０ 音出力部（再生手段）
１１１ 車両情報検出部（情報検出手段）
１１２ スイッチ部（制御手段）
１１３ フィルター部（制御手段）
１１４ ボリューム変更部（制御手段）
２１０_１〜２１０_ｎ マイク（集音手段）
２３０、２６２ ＡＤ変換器
２４０、２５０ 演算装置（制御手段）
２４５、２５５ 記憶装置
２６１、２７０ ＤＡ変換器
２９０_１〜２９０_ｎ スピーカー（再生手段）
３００ 頭部位置検出装置（位置検出手段）

Claims (8)

1. 車体外周に設けられて車両周辺の音を集音する集音手段と、
   車室内に配置されて音を再生する再生手段と、
   自車両に関わる情報を検出する情報検出手段と、
   前記集音手段により集音した音に基づく再生音を作成し、前記情報検出手段により検出した前記情報に基づいて前記自車両の走行状態を判断し、判断した前記自車両の走行状態に基づいて前記再生手段により出力する前記再生音の制御を行う制御手段とを備え、
   前記制御手段は、車両周辺に存在する物体から発せられる音を前記集音手段により入力させ、前記車両周辺物体と自車両との位置関係を表す位置情報を維持したまま前記車両周辺物体の音を前記再生手段により車両乗員に出力させる車両用視聴モニタ装置であって、
   前記制御手段は、前記車両周辺物体の音が車両乗員に対して前記車両周辺物体が存在する方向から聞こえるように、前記集音手段で集音した音を補正する第１補正手段と、
   車両乗員に聞こえる前記再生手段の出力音が前記第１補正手段による補正後の音と等しくなるように、前記第１補正手段の出力音を補正する第２補正手段とを有しており、
   前記集音手段はマイクを車両の左右にそれぞれ１個配置し、
   前記第１補正手段は、前記車両周辺物体の音が車両の任意の窓を介して前記車両周辺物体の方向から聞こえるように、前記集音した音を補正することを特徴とする車両用視聴モニタ装置。
2. 請求項１に記載の車両用視聴モニタ装置において、
   前記第１補正手段は、前記車両周辺物体の音に対して前記窓から車両乗員の頭部までの距離に応じた遅延と減衰の処理を施すことを特徴とする車両用視聴モニタ装置。
3. 請求項１に記載の車両用視聴モニタ装置において、
   前記第１補正手段は、前記車両周辺物体の音に対して前記窓から車両乗員の頭部までの音響伝達系の伝達関数により処理を施すことを特徴とする車両用視聴モニタ装置。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載の車両用視聴モニタ装置において、
   前記再生手段は車室内に配置される複数のスピーカーを有し、
   前記第２補正手段は、前記第１補正手段の出力音に対して前記各スピーカーから車両乗員までの音響伝達系の影響を除去する処理を施すことを特徴とする車両用視聴モニタ装置。
5. 請求項４に記載の車両用視聴モニタ装置において、
   前記第２補正手段は、車両乗員の両耳付近で前記車両周辺物体の音が聞こえるように、
   前記複数のスピーカーの出力音を制御することを特徴とする車両用視聴モニタ装置。
6. 請求項４に記載の車両用視聴モニタ装置において、
   前記第２補正手段は、車両運転者以外の車両乗員に前記車両周辺物体の音が聞こえないように、前記複数のスピーカーの出力音を制御することを特徴とする車両用視聴モニタ装置。
7. 請求項１から６の何れか１項に記載の車両用視聴モニタ装置において、
   車両運転者の頭部位置を検出する位置検出手段を備え、
   前記第１補正手段は、車両運転者の前記頭部位置に応じて前記第１補正手段の処理を変更することを特徴とする車両用視聴モニタ装置。
8. 請求項１から６の何れか１項に記載の車両用視聴モニタ装置において、
   車両運転者の頭部位置を検出する位置検出手段を備え、
   前記第２補正手段は、車両運転者の前記頭部位置に応じて前記第２補正手段の処理を変更することを特徴とする車両用視聴モニタ装置。

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