JP5958646B2 - 車両用音響制御装置、車両用音響制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両用音響制御装置、及び車両用音響制御方法に関するものである。

特許文献１では、車両挙動の変化に伴って運転者の頭部が動くことに着目し、地図情報や車両の走行状態から運転者の頭部の動きを予測し、その動きに追従するように車室内の音場を制御することにより、所望の音響効果を保つことを提案している。

特許第４３０５３３３号公報

上記特許文献１記載の技術では、運転者の動きと、車室内における音場の動きとの整合性を図っている。しかしながら、一般に、運転者は自らの運転操作に基づいて、その後の車両挙動を想定しており、想定した車両挙動と音場の動きが整合しないと、操作フィーリングの低下を招く可能性がある。
本発明の課題は、想定される車両挙動と、車室内における音場の動きとの整合性を向上させることである。

本発明の一態様に係る車両用音響制御装置は、乗員の周囲に複数のスピーカを配置し、これら複数のスピーカを個別に駆動することで車室内の音場を制御するものである。そして、操舵操作を検出し、操舵操作に基づき推定旋回挙動を推定し、車両の旋回走行時の実旋回挙動を検出し、操舵操作を検出すると、推定旋回挙動と実旋回挙動との偏差に応じて、実旋回挙動の変化方向に車室内の音場を変化させる。

本発明によれば、推定旋回挙動と実旋回挙動との偏差に応じて、実際に車両挙動が変化する方向に、車室内の音場を変化させることにより、実際に車両挙動が変化する前に、操舵操作に応じた車両挙動の変化を演出することができる。したがって、想定される車両挙動と、車室内における音場の動きとの整合性を向上させることができる。

車両用音響制御装置の構成図である。 第１実施形態における音響制御処理の一例を示すブロック図である。 音場回転量αの設定に用いるマップの一例である。 音場回転量αの設定に用いるマップの一例である（不感帯、リミット）。 音場回転量αの設定に用いるマップの一例である（ヒステリシス）。 平面視の車室空間を模式的に示した図である。 第１実施形態における音響制御処理の一例を示すフローチャートである。 実際の車両挙動の応答差について説明したタイムチャートである。 挙動変化の認識タイミングについて説明したタイムチャートである。 仮想壁について説明した図である。 第２実施形態における音響制御処理の一例を示すブロック図である。 音場回転量αの設定に用いるマップの一例である。 音場回転量αの設定に用いるマップの一例である（不感帯、リミット）。 音場回転量αの設定に用いるマップの一例である（ヒステリシス）。 第２実施形態における音響制御処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第１実施形態》
《構成》
先ず、車両用音響制御装置の構成について説明する。
図１は、車両用音響制御装置の構成図である。
車両用音響制御装置は、自動車に搭載されており、音響機器１１と、操舵角センサ１２と、車輪速センサ１３と、６軸モーションセンサ１４と、アクセルセンサ１５と、マスタバック圧力センサ１６と、ナビゲーションシステム１７と、サスペンションストロークセンサ１８と、コントローラ２１と、を備える。

音響機器１１は、２チャンネル以上の音声を再生する所謂ステレオフォニック再生が可能な音声信号を出力する。この音響機器１１は、例えばＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリドライブ、ＡＭ／ＦＭ／ＴＶチューナ、ポータブルオーディオプレイヤ等からなる。すなわち、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリドライブ等により、各種記憶媒体から音声情報を読み出したり、ＡＭ／ＦＭ／ＴＶチューナ等を介した無線通信により、音声情報を受信したり、ＵＳＢインターフェイスや無線通信モジュールを介して接続されたポータブルオーディオプレイヤから音声情報を入力したりする。音響機器１１は、取得した音声信号をコントローラ２１へ出力する。

操舵角センサ１２は、ロータリエンコーダからなり、ステアリングシャフトの操舵角θｓを検出する。この操舵角センサ１２は、ステアリングシャフトと共に円板状のスケールが回転するときに、スケールのスリットを透過する光を二つのフォトトランジスタで検出し、ステアリングシャフトの回転に伴うパルス信号をコントローラ２１に出力する。コントローラ２１は、入力されたパルス信号からステアリングシャフトの操舵角θｓを判断する。なお、は、右旋回を正の値として処理し、左旋回を負の値として処理する。

車輪速センサ１３は、各車輪の車輪速度Ｖｗ_ＦＬ〜Ｖｗ_ＲＲを検出する。この車輪速センサ１３は、例えばセンサロータの磁力線を検出回路によって検出しており、センサロータの回転に伴う磁界の変化を電流信号に変換してコントローラ２１に出力する。コントローラ２１は、入力された電流信号から車輪速度Ｖｗ_ＦＬ〜Ｖｗ_ＲＲを判断する。
６軸モーションセンサ１４は、互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）において、各軸方向の加速度（Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ）、及び各軸周りの角速度（ωｘ、ωｙ、ωｚ）を検出する。ここでは、車体前後方向をＸ軸とし、車体左右方向をＹ軸とし、車体上下方向をＺ軸とする。この６軸モーションセンサ１４は、加速度の場合には、例えば固定電極に対する可動電極の位置変位を静電容量の変化として検出しており、各軸方向の加速度、及び加速度と方向に比例した電圧信号に変換してコントローラ２１に出力する。コントローラ２１は、入力された電圧信号から加速度（Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ）を判断する。

なお、６軸モーションセンサ１４は、前後方向では加速、左右方向では右旋回、上下方向ではバウンドを正の値として検出し、前後方向では減速、左右方向では左旋回、上下方向ではリバウンドを負の値として検出する。また、６軸モーションセンサ１４は、角速度の場合には、例えば水晶音叉からなる振動子を交流電圧によって振動させ、そして角速度入力時のコリオリ力によって生じる振動子の歪み量を電気信号に変換してコントローラ２１に出力する。コントローラ２１は、入力された電気信号から角速度（ωｘ、ωｙ、ωｚ）を判断する。なお、６軸モーションセンサ１４は、前後方向軸（ロール軸）周りでは右旋回、左右方向軸（ピッチ軸）周りでは加速、上下方向軸（ヨー軸）周りでは右旋回を正の値として検出し、前後方向軸（ロール軸）周りでは左旋回、左右方向軸（ピッチ軸）周りでは減速、上下方向軸（ヨー軸）周りでは左旋回を負の値として検出する。

アクセルセンサ１５は、アクセルペダルの踏込み量に相当するペダル開度ＰＰＯ（操作位置）を検出する。このアクセルセンサ１５は、例えばポテンショメータであり、アクセルペダルのペダル開度ＰＰＯを電圧信号に変換してコントローラ２１に出力する。コントローラ２１は、入力された電圧信号からアクセルペダルのペダル開度ＰＰＯを判断する。なお、アクセルペダルが非操作位置にあるときに、ペダル開度ＰＰＯが０％となり、アクセルペダルが最大操作位置（ストロークエンド）にあるときに、ペダル開度ＰＰＯが１００％となる。

マスタバック圧力センサ１６は、マスタバック（ブレーキブースタ）内の圧力、つまりブレーキペダル踏力Ｐｂを検出する。このマスタバック圧力センサ１６は、マスタバック内の圧力をダイヤフラム部で受け、このダイヤフラム部を介してピエゾ抵抗素子に生じる歪みを電気抵抗の変化として検出し、圧力に比例した電圧信号に変換してコントローラ２１に出力する。コントローラ２１は、入力された電圧信号からマスタバック内の圧力、つまりブレーキペダル踏力Ｐｂを判断する。

ナビゲーションシステム１７は、自車両の現在位置と、その現在位置における道路地図情報を認識する。このナビゲーションシステム１７は、ＧＰＳ受信機を有し、四つ以上のＧＰＳ衛星から到着する電波の時間差に基づいて自車両の位置（緯度、経度、高度）と進行方向とを認識する。そして、ＤＶＤ‐ＲＯＭドライブやハードディスクドライブに記憶された道路種別、道路線形、車線幅員、車両の通行方向等を含めた道路地図情報を参照し、自車両の現在位置における道路地図情報を認識しコントローラ２１に出力する。なお、安全運転支援システム（ＤＳＳＳ：Driving Safety Support Systems）として、双方向無線通信（ＤＳＲＣ：Dedicated Short Range Communication）を利用し、各種データをインフラストラクチャから受信してもよい。

サスペンションストロークセンサ１８は、各車輪におけるサスペンションストロークを検出する。このサスペンションストロークセンサ１８は、例えばポテンショメータからなり、サスペンションリンクの回転角を電圧信号に変換してコントローラ２１に出力する。具体的には、車両が静止状態にある非ストローク時に標準電圧を出力し、バウンドストローク時に標準電圧よりも小さな電圧を出力し、リバウンドストローク時に標準電圧よりも大きな電圧を出力する。コントローラ２１は、入力された電圧信号から各車輪におけるサスペンションストロークを判断する。

コントローラ（ＥＣＵ）２１は、例えばマイクロコンピュータからなり、各センサからの検出信号に基づいて音響制御処理を実行し、アンプ（ＡＭＰ）２２を介してスピーカ２３ＬＦＬ〜２３ＬＲＲ、及び２３ＵＦＬ〜２３ＵＲＲを駆動する。なお、各スピーカを区別する必要のない場合は、符号を“２３”として説明する。
アンプ２２は、コントローラ２１を介して入力される音声信号を増幅してスピーカ２３に出力し、また高音域、中音域、低音域の音量を個別に調整したり、ステレオフォニック再生による音量をチャンネルごとに調整したりする。

スピーカ２３は、アンプ２２を介して入力される電気信号を物理的な信号に変換して音声を出力する。各スピーカ２３は、車室内に設けてあり、例えばダイナミックスピーカからなる。すなわち、振動板に直結したコイルに対して電気信号を入力し、電磁誘導によるコイルの振動によって振動板を振動させることで、電気信号に応じた音声を放射する。各スピーカ２３は、全帯域用のフルレンジスピーカだけではなく、低音域用のウーファ、中音域用のスコーカ、高音域用のツイータ等、２ウェイ以上のスピーカからなるマルチレンジスピーカとしてもよい。

スピーカ２３の符号に付した三つの英字は、車室内の取り付け位置を表しており、一文字目は車室内の上下位置を表し、二文字目の英字は車室内の前後位置を表し、三文字目の英字は車室内の左右位置を表す。すなわち、一文字目の英字が“Ｌ”であれば車室内の下側を表し、“Ｕ”であれば車室内の上側を表す。また、二文字目の英字が“Ｆ”であれば車室内の前側を表し、“Ｒ”であれば車室内の後側を表す。また、三文字目の英字が“Ｌ”であれば車室内の左側を表し、“Ｒ”であれば車室内の右側を表す。

したがって、各スピーカ２３のうち、“ＬＦＬ”は車室内における下側・前側・左側に位置し、“ＬＦＲ”は車室内における下側・前側・右側に位置し、“ＬＲＬ”は車室内における下側・後側・左側に位置し、“ＬＲＲ”は車室内における下側・後側・右側に位置する。また、“ＵＦＬ”は車室内における上側・前側・左側に位置し、“ＵＦＲ”は車室内における上側・前側・右側に位置し、“ＵＲＬ”は車室内における上側・後側・左側に位置し、“ＵＲＲ”は車室内における上側・後側・右側に位置する。なお、車室内における下側／上側、前側／後側、左側／右側とは、夫々、運転者のリスニングポイント、具体的には運転者の頭部（イヤーポイント）を基準とすることが好ましい。
上記が車両用音響制御装置の構成である。

次に、コントローラ２１で実行する音響制御処理をブロック図に基づいて説明する。
図２は、第１実施形態における音響制御処理の一例を示すブロック図である。
音響制御処理では、音場回転量設定部３１と、音声信号調整指令部３２と、を備える。
音場回転量設定部３１では、車両の旋回挙動を変化させる運転入力がなされた際に、実際に車両の旋回挙動が変化する方向に、車室内の音場を回転させる音場回転量αを設定する。運転入力とは、操舵角θｓの変化であり、ここでは、運転者による操舵入力を想定しているが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば障害物との接触回避やレーンキープのために制御介入したり、又は自動運転したりする等、ステアリング制御を行う際のアクチュエータによる操舵入力をも含む。

ここでは、操舵角θｓに基づいて操舵速度ｄθを算出し、この操舵速度ｄθに応じて音場回転量αを設定する。操舵速度ｄθは、操舵角θｓの単位時間当たりの変化量であり、例えば操舵角θｓの時間微分によって算出したり、操舵周波数のハイパスフィルタ処理により算出したりする。なお、ハイパスフィルタのカットオフ周波数は例えば０.３Ｈｚ程度である。勿論、ハイパスフィルタ処理に代えて、バンドパスフィルタ処理でもよい。そして、例えば図３〜図５に示すようなマップを参照し、操舵速度ｄθに応じて音場回転量αを設定する。
図３は、音場回転量αの設定に用いるマップの一例である。
このマップによれば、操舵速度ｄθが０から正方向に増加するほど、音場回転量αが０から正方向に増加し、操舵速度ｄθが０から負方向に減少するほど、音場回転量αが０から負方向に減少する。

図４は、音場回転量αの設定に用いるマップの一例である（不感帯、リミット）。
ここでは、操舵速度ｄθについては、０＜｜ｄθ１｜＜｜ｄθ２｜の関係となるｄθ１及びｄθ２を予め定め、音場回転量αについては、０＜｜α_ＭＡＸ｜の関係となる最大回転量α_ＭＡＸを予め定めている。なお、ｄθ１は０近傍と見なせる範囲の値に相当し、ｄθ２は、通常のステアリング操作で比較的早いと見なせる範囲の値に相当する。また、最大回転量α_ＭＡＸは、車両毎に構造的に定まる最小旋回半径に応じて定める。そして、操舵速度ｄθの絶対値が０から｜ｄθ１｜の範囲にあるときには、音場回転量αが０を維持する。また、操舵速度ｄθの絶対値が｜ｄθ１｜から｜ｄθ２｜の範囲にあるときには、操舵速度ｄθが速いほど、音場回転量αが０から最大回転量α_ＭＡＸの範囲で大きくなる。また、操舵速度ｄθの絶対値が｜ｄθ２｜よりも大きいときには、音場回転量αが最大回転量α_ＭＡＸを維持する。

図５は、音場回転量αの設定に用いるマップの一例である（ヒステリシス）。
このマップは、前述した図４のマップをベースにし、操舵速度ｄθの絶対値が増加から減少に転じるときに、ヒステリシスを設けたものである。すなわち、操舵速度ｄθの絶対値を増加させていた状態から減少させると、増加から減少に転じた時点の音場回転量αを維持する。そして、操舵速度ｄθの絶対値の減少量が予め定めたヒステリシス量（例えばｄθ１）を上回ると、音場回転量αが減少する。また、操舵速度ｄθの絶対値が増加から減少に転じ、０まで減少する前に再び増加に転じたときには、減少から増加に転じた時点の音場回転量αを維持する。そして、操舵速度ｄθの絶対値の増加量が予め定めたヒステリシス量（例えばｄθ１）を上回ると、音場回転量αが増加する。

なお、単に操舵速度ｄθに応じて音場回転量αを設定しているが、これに限定されるものではない。例えば、操舵入力が、予め定めた操作量よりも少なかったり、予め定めた継続時間よりも短かったりしたときには、音場回転量αを０としてもよい。これにより、不必要に音場の制御がなされることを抑制する。
また、上記の操舵速度ｄθを操舵角θｓに置換し、操舵角θｓに応じて音場回転量αを設定するようにしてもよい。
上記が音場回転量αの設定である。
音声信号調整指令部３２では、各スピーカ２３で音声を出力している音場を、座標原点Ｏを中心とし、操舵方向にαだけ回転させるために、音声信号を調整する駆動指令をアンプ２２へ出力する。

ここで、音場の回転について説明する。
図６は、平面視の車室空間を模式的に示した図である。
ここでは、前左のスピーカをＦＬとし、前右のスピーカをＦＲとし、これらのスピーカＦＬ及びＦＲから音声を出力している音場を、座標原点Ｏを中心に、左方向（反時計回り）に角度αだけ回転させる場合について説明する。ＦＬ′及びＦＲ′は、角度αだけ回転させたと仮定したスピーカ位置である。元々、前右のスピーカ位置ＦＲから聴こえていた音声を、ＦＲ′から聴こえるようにするには、先ずベクトルＯＦＲ′を、ベクトルＯＦＲとベクトルＯＦＬとに分解する。そして、これらベクトルＯＦＲ及びベクトルＯＦＬの大きさの割合に応じて、スピーカＦＲから出力していた音声を、スピーカＦＬ及びＦＲに分配し合成する。他のスピーカも同様に分解してから、他のスピーカに分配して合成する。こうして音声信号を調整する駆動指令を生成して出力する。
上記がブロック図に基づく音響制御処理である。

次に、コントローラ２１で実行する音響制御処理をフローチャート図に基づいて説明する。
図７は、第１実施形態における音響制御処理の一例を示すフローチャートである。
先ずステップＳ１０１では、操舵角θｓを検出する。
続くステップＳ１０２では、例えば操舵周波数にハイパスフィルタ処理を施し、操舵速度ｄθ相当の値を算出する。ハイパスフィルタ処理のカットオフ周波数は例えば０.３Ｈｚ程度である。この処理では、操舵入力の定常成分を除去し、車両の旋回挙動を変化させる運転入力を抽出できればよい。
続くステップＳ１０３では、操舵速度ｄθに応じて音場回転量αを設定する。
続くステップＳ１０４では、各スピーカ２３で音声を出力している音場を、座標原点Ｏを中心とし、操舵方向にαだけ回転させるために、音声信号を調整する駆動指令を生成する。
続くステップＳ１０５では、音声信号を調整する駆動指令をアンプ２２に出力してから所定のメインプログラムに復帰する。
上記がフローチャートに基づく音響制御処理である。

《作用》
次に、第１実施形態の作用について説明する。
本実施形態では、平面視で乗員の周囲を囲むように、複数のスピーカ２３を配置しており、これら複数のスピーカ２３で、２チャンネル以上の音声をステレオフォニック再生している。そして、車両の旋回挙動を変化させる操舵入力がなされた際に、フィードフォワード制御として、実際に車両の旋回挙動が変化する方向（操舵方向）に車室内の音場を回転させる。具体的には、各チャンネルの音量配分を変化させることにより、音場を回転させる。

一般に、木が斜めに生えていると、人は道が斜面であると錯覚する傾向があり、音によっても人は自分の姿勢変化を認識することが知られている。そこで、実際に車両の旋回挙動が変化する方向に、車室内の音場を回転させると、操舵入力に応じた旋回挙動の変化を演出することができる。したがって、運転者は自らの操舵入力に基づいて旋回挙動の変化を想定しているが、その想定される旋回挙動と、音場の動きとが整合するので、操作フィーリングが向上する。

また、操舵入力がなされてから実際の車両挙動に反映されるまでには、幾らかの応答差があるが、実際に車両の旋回挙動が変化する前に、操舵入力に応じた旋回挙動の変化を演出することで、操舵入力に対する旋回挙動の応答性が向上したような感覚（印象）を乗員に（特に運転者に）与えることができる。なお、車室空間の静粛性が高いほど、上記のような音響効果が高いと考えられるため、ハイブリッド車両でのモータ走行時（ＥＶモード）や、電気自動車等に好適である。

図８は、実際の車両挙動の応答差について説明したタイムチャートである。
ここでは、車両が略直進走行している状態からステアリング操作を開始し、車両を旋回させる場合について説明する。
ステアリング操作を開始し、操舵角θｓを０から増加させた際に、これと略同時にヨーレートが発生すれば、応答差Δｔは略０の理想挙動となる。しかしながら、実際の車両挙動は、操舵角θｓの増加に対して、幾らかの応答差Δｔが生じるものである。そこで、操舵角θｓを０から増加させたときから、音場回転量αを増加させ、操舵入力に応じた旋回挙動の変化を演出することで、旋回挙動の応答性が向上したような感覚を乗員に与えることができる。

音場回転量αは、操舵速度ｄθに応じて設定され、操舵速度ｄθが速いほど、音場回転量αが大きく設定される。これは、操舵速度ｄθが速いほど、操舵入力から実際の車両挙動に反映されるまでの応答差が大きくなり（目立ちやすくなり）、操舵速度ｄθが遅いほど、操舵入力から実際の車両挙動に反映されるまでの応答差が小さくなる（目立ちにくい）からである。したがって、操舵速度ｄθが速いほど、音場回転量αを大きく設定することで、操舵入力に応じた旋回挙動の変化を効果的に演出することができる。

また、ステアリング操作して、一定の操舵角θｓを維持（保舵）したようなときには、操舵速度ｄθが略０となるため、音場回転量αも略０となる。したがって、操舵入力がなされ、実際に車両の旋回挙動が変化する頃には、車室内の音場を回転させる前の、つまり通常の初期状態に復帰する。すなわち、操舵入力に対して、実際の旋回挙動が追いつく頃には、音場の回転による旋回挙動の演出を終了させる。これは、操舵入力に対して、実際の旋回挙動が既に追いついているのに、車室内の音場を回転させたままの状態にしていると、かえって不自然な演出となり、運転者に違和感を与える可能性があるからである。

また、操舵入力が、予め定めた操作量よりも少なかったり、予め定めた継続時間よりも短かったりしたときには、音場回転量αを０としてもよい。これにより、不必要に音場の制御がなされ、運転者に違和感を与えるといった事態を抑制することができる。
また、音場回転量αは、最大回転量α_ＭＡＸを上限としているので、音場回転量αが不必要に大きくなり過ぎることを抑制できる。また、最大回転量α_ＭＡＸは、車両毎に固有となる最小旋回半径に応じて定めているので、その車両に合った旋回挙動を演出することができる。

次に、挙動変化の認識タイミングについて説明する。
図９は、挙動変化の認識タイミングについて説明したタイムチャートである。
ここでも、車両が略直進走行している状態からステアリング操作を開始し、車両を旋回させる場合について説明する。
時点ｔ１で、ステアリング操作を開始し、操舵角θｓを０から増加させるが、この操舵入力が実際の旋回挙動に反映されるまでには、幾らかの応答差がある。すなわち、時点ｔ１よりも後の時点ｔ２で、ステアリング操作に応じて車両が旋回し始め、ヨーレートが発生する。本実施形態では、操舵入力がなされた時点ｔ１で、実際に旋回挙動が変化する方向に、車室内の音場を回転させることにより、操舵入力に応じた旋回挙動の変化を演出することができる。

ここで、音場挙動の変化を聴覚によって認識するタイミングと、車両挙動の変化を視覚によって認識するタイミングとを比較する。
音場挙動を変化させ始めた時点ｔ１から、聴覚の単純反応時間ＴＨが経過した時点ｔ３が、音場挙動の変化を聴覚によって認識するタイミングである。また、車両挙動が変化した始めた時点ｔ２から、視覚の単純反応時間ＴＳが経過した時点ｔ４が、車両挙動の変化を視覚によって認識するタイミングである。一般に、聴覚の単純反応時間ＴＨは１４０〜１６０［msec］程度であり、視覚の単純反応時間ＴＳは１８０〜２００［msec］程度である。したがって、車両挙動の変化タイミングよりも音場挙動の変化タイミングが早く、且つ視覚の単純反応時間よりも聴覚の単純反応時間が短いことにより、操舵入力に対する旋回挙動の応答性が向上したような感覚を乗員に効果的に与えることができる。

《応用例》
本実施形態では、音響機器１１からの音声信号に基づく一次音声を調整することで、車室内の音場を制御しているが、これに限定されるものではない。例えば、平面視で車両の周囲を囲む仮想壁があると仮定し、一次音声の仮想壁からの反響音を想定して生成し、その反響音を各スピーカ２３で二次音声として出力し、且つ操舵入力がなされた際に、実際に旋回挙動が変化する方向に、仮想壁を回転させるようにしてもよい。

図１０は、仮想壁について説明した図である。
ここで、車室空間の中心から放射状に広がる波紋（点線）は、音響機器１１からの音声信号に基づく一次音声である。また、平面視で車両の周囲を囲む四角（二重実線）は、仮想壁３３である。また、仮想壁３３の各辺から車室空間の中心に向かう波紋（一点鎖線）は、一次音声の仮想壁３３からの反響音である。
図中の（ａ）は、略直進走行しており、車両を旋回させる操舵入力がなされていない状態を示し、図中の（ｂ）は、（ａ）の状態から車両を旋回させる操舵入力がなされた後の状態を示す。

一次音声を各スピーカ２３で出力すると共に、車両の周囲を囲む仮想壁３３があると仮定し、一次音声の仮想壁３３からの反響音を生成し、これを二次音声として各スピーカ２３で出力すると、ホールや教会等で聴取するような音響効果を模擬的に再現することができる。したがって、単に一次音声による音場を回転させるだけでなく、この仮想壁３３を回転させ、二時音声をも回転させることで、音場の回転をよりリアルに演出し、臨場感のある音響効果を得ることができる。
以上、スピーカ２３ＬＦＬ〜２３ＬＲＲ、２３ＵＦＬ〜２３ＵＲＲが「複数のスピーカ」に対応し、コントローラ２１で実行する音響制御処理が「音場制御部」に対応する。

《効果》
次に、第１実施形態における主要部の効果を記す。
（１）本実施形態の車両用音響制御装置では、乗員の周囲に配置された複数のスピーカ２３と、複数のスピーカ２３を個別に駆動することで車室内の音場を制御するコントローラ２１と、を備える。コントローラ２１は、車両挙動を変化させる運転入力がなされたときに、その運転入力に応じて、実際に車両挙動が変化する方向に、車室内の音場を変化させる。
このように、実際に車両挙動が変化する方向に車室内の音場を変化させることにより、運転入力に応じた車両挙動の変化を演出するので、想定される車両挙動と、車室内における音場の動きとの整合性を向上させることができる。

（２）本実施形態の車両用音響制御装置では、複数のスピーカ２３は、平面視で乗員の周囲を囲むように配置され、コントローラ２１は、車両の旋回挙動を変化させる運転入力がなされたときに、実際に車両の旋回挙動が変化する方向に、車室内の音場を回転させる。
このように、車両の旋回挙動が変化する方向に車室内の音場を変化させることにより、運転入力に応じた旋回挙動の変化を演出するので、想定される旋回挙動と、車室内における音場の動きとの整合性を向上させることができる。

（３）本実施形態の車両用音響制御装置では、コントローラ２１は、車両の旋回挙動を変化させる操舵速度ｄθが速いほど、音場の回転量αを大きくする。
このように、操舵速度ｄθが速いほど、音場の回転量αを大きくすることにより、操舵入力に応じた旋回挙動の変化を効果的に演出することができる。
（４）本実施形態の車両用音響制御装置では、音場を回転させる際の最大回転量α_ＭＡＸは、車両毎に定まる最小旋回半径に応じて決定される。
このように、車両毎に定まる最小旋回半径に応じて、音場の最大回転量α_ＭＡＸを定めることにより、その車両に合った旋回挙動を演出することができる。

（５）本実施形態の車両用音響制御装置では、コントローラ２１は、２チャンネル以上の音声を再生するステレオフォニック再生が可能な音声信号によって複数のスピーカ２３を駆動し、各チャンネルの音量配分を変化させることにより、音場を回転させる。
このように、各チャンネルの音量配分を変化させて音場を回転させることにより、音場の制御を容易に行うことができる。

（６）本実施形態の車両用音響制御装置では、コントローラ２１は、複数のスピーカ２３で一次音声を出力すると共に、平面視で車両の周囲を囲む仮想壁３３があると仮定し、一次音声の仮想壁３３からの反響音を想定して生成し、反響音を複数のスピーカ２３で二次音声として出力する。そして、車両の旋回挙動を変化させる運転入力がなされたときに、その運転入力に応じて、実際に車両の旋回挙動が変化する方向に、仮想壁３３を回転させる。
このように、旋回挙動が変化する方向に、仮想壁３３を回転させることにより、音場の回転をよりリアルに演出し、臨場感のある音響効果を得ることができる。

（７）本実施形態の車両用音響制御方法では、乗員の周囲に配置した複数のスピーカ２３を個別に駆動することで車室内の音場を制御する。そして、車両挙動を変化させる運転入力がなされたときに、実際に車両挙動が変化する前に、その運転入力に応じて、車室内の音場を変化させることにより、運転入力に応じた車両挙動の変化を演出する。
このように、実際に車両挙動が変化する前に、運転入力に応じて車室内の音場を変化させることにより、運転入力に応じた車両挙動の変化を演出するので、想定される車両挙動と、車室内における音場の動きとの整合性を向上させることができる。

《第２実施形態》
《構成》
本実施形態は、車両の旋回挙動を変化させる運転入力がなされたときに、規範旋回挙動と実旋回挙動との偏差に応じて、実際に旋回挙動が変化する方向に、車室内の音場を回転させるものである。すなわち、実際に旋回挙動が変化する前に、運転入力に応じた旋回挙動の変化を演出する。
装置構成は、前述した第１実施形態と同じである。

次に、コントローラ２１で実行する音響制御処理をブロック図に基づいて説明する。
図１１は、第２実施形態における音響制御処理の一例を示すブロック図である。
音響制御処理では、規範ヨーレート設定部４１と、偏差演算部４２と、音場回転量設定部４３と、音声信号調整指令部４４と、を備える。
規範ヨーレート設定部４１では、操舵角θｓ及び車速Ｖに応じて、規範ヨーレートγ_Ｎを設定する。

偏差演算部４２では、規範ヨーレートγ_Ｎから実ヨーレートωｚ（以下γ_Ｒで表す）を減算することにより、規範ヨーレートγ_Ｎに対する実ヨーレートγ_Ｒの偏差Δγを演算する。なお、偏差Δγは、規範ヨーレートγ_Ｎに対する実ヨーレートγ_Ｒの不足分（応答差）を表す。したがって、規範ヨーレートγ_Ｎと実ヨーレートγ_Ｒとが同一符号で、且つ規範ヨーレートγ_Ｎの絶対値よりも実ヨーレートγ_Ｒの絶対値の方が大きいときには、偏差Δγを０とする。よって、偏差Δγが例えば負値であっても、それは実ヨーレートγ_Ｒが規範ヨーレートγ_Ｎに追いつき、且つオーバしたという意ではなく、旋回方向が負方向であることを指す。

音場回転量設定部４３では、車両の旋回挙動を変化させる運転入力がなされた際に、偏差Δγに応じて、実際に車両の旋回挙動が変化する方向に、車室内の音場を回転させる音場回転量αを設定する。運転入力とは、操舵角θｓの変化であり、ここでは、運転者による操舵入力を想定しているが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば障害物との接触回避やレーンキープのために制御介入したり、又は自動運転したりする等、ステアリング制御を行う際のアクチュエータによる操舵入力をも含む。
図１２は、音場回転量αの設定に用いるマップの一例である。
このマップによれば、偏差Δγが０から正方向に増加するほど、音場回転量αが０から正方向に増加し、偏差Δγが０から負方向に減少するほど、音場回転量αが０から負方向に減少する。

図１３は、音場回転量αの設定に用いるマップの一例である（不感帯、リミット）。
ここでは、偏差Δγについては、０＜｜Δγ１｜＜｜Δγ２｜の関係となるΔγ１及びΔγ２を予め定め、音場回転量αについては、０＜｜α_ＭＡＸ｜の関係となる最大回転量α_ＭＡＸを予め定めている。なお、Δγ１は０近傍と見なせる範囲の値に相当し、Δγ２は、通常のステアリング操作で比較的早いと見なせる範囲の値に相当する。また、最大回転量α_ＭＡＸは、車両毎に構造的に定まる最小旋回半径に応じて定める。そして、偏差Δγの絶対値が０から｜Δγ１｜の範囲にあるときには、音場回転量αが０を維持する。また、偏差Δγの絶対値が｜Δγ１｜から｜Δγ２｜の範囲にあるときには、偏差Δγが速いほど、音場回転量αが０から最大回転量α_ＭＡＸの範囲で大きくなる。また、偏差Δγの絶対値が｜Δγ２｜よりも大きいときには、音場回転量αが最大回転量α_ＭＡＸを維持する。

図１４は、音場回転量αの設定に用いるマップの一例である（ヒステリシス）。
このマップは、前述した図１３のマップをベースにし、偏差Δγの絶対値が増加から減少に転じるときに、ヒステリシスを設けたものである。すなわち、偏差Δγの絶対値を増加させていた状態から減少させると、増加から減少に転じた時点の音場回転量αを維持する。そして、偏差Δγの絶対値の減少量が予め定めたヒステリシス量（例えばΔγ１）を上回ると、音場回転量αが減少する。また、偏差Δγの絶対値が増加から減少に転じ、０まで減少する前に再び増加に転じたときには、減少から増加に転じた時点の音場回転量αを維持する。そして、偏差Δγの絶対値の増加量が予め定めたヒステリシス量（例えばΔγ１）を上回ると、音場回転量αが増加する。

なお、単に偏差Δγに応じて音場回転量αを設定しているが、これに限定されるものではない。例えば、操舵入力が、予め定めた操作量よりも少なかったり、予め定めた継続時間よりも短かったりしたときには、音場回転量αを０としてもよい。これにより、不必要に音場の制御がなされることを抑制する。
また、偏差Δγの積分により、規範ヨー角φ_Ｎに対する実ヨー角φ_Ｒの偏差Δφを演算し、上記の偏差Δγの代わりに、偏差Δφに応じて音場回転量αを設定するようにしてもよい。
また、偏差Δγに対して、車速Ｖや横加速度Ｇｙに応じたゲインを乗じることにより、偏差Δγを補正してもよい。
上記が音場回転量αの設定である。
音声信号調整指令部４４では、各スピーカ２３で音声を出力している音場を、座標原点Ｏを中心とし、操舵方向にαだけ回転させるために、音声信号を調整する駆動指令をアンプ２２へ出力する。
上記がブロック図に基づく音響制御処理である。

次に、コントローラ２１で実行する音響制御処理をフローチャート図に基づいて説明する。
図１５は、第２実施形態における音響制御処理の一例を示すフローチャートである。
先ずステップＳ２０１では、操舵角θｓを検出する。
続くステップＳ２０２では、車速Ｖを検出する。
続くステップＳ２０３では、二輪モデルを用い、操舵角θｓ及び車速Ｖに応じて、規範ヨーレートγ_Ｎを設定する。
続くステップＳ２０４では、実ヨーレートγ_Ｒを検出する。

続くステップＳ２０５では、規範ヨーレートγ_Ｎに対する実ヨーレートγ_Ｒの偏差Δγ（＝γ_Ｎ−γ_Ｒ）を演算する。
続くステップＳ２０６では、偏差Δγに応じて音場回転量αを設定する。
続くステップＳ２０７では、各スピーカ２３で音声を出力している音場を、座標原点Ｏを中心とし、操舵方向にαだけ回転させるために、音声信号を調整する駆動指令を生成する。
続くステップＳ２０８では、音声信号を調整する駆動指令をアンプ２２に出力してから所定のメインプログラムに復帰する。
上記がフローチャートに基づく音響制御処理である。

《作用》
次に、第２実施形態の作用について説明する。
本実施形態では、平面視で乗員の周囲を囲むように、複数のスピーカ２３を配置しており、これら複数のスピーカ２３で、２チャンネル以上の音声をステレオフォニック再生している。そして、車両の旋回挙動を変化させる操舵入力がなされた際に、フィードバック制御として、規範ヨーレートγ_Ｎに対する実ヨーレートγ_Ｒの偏差Δγを演算し、この偏差Δγに応じて、実際に車両の旋回挙動が変化する方向（操舵方向）に車室内の音場を回転させる。具体的には、各チャンネルの音量配分を変化させることにより、音場を回転させる。

一般に、木が斜めに生えていると、人は道が斜面であると錯覚する傾向があり、音によっても人は自分の姿勢変化を認識することが知られている。そこで、偏差Δγに応じて、実際に車両の旋回挙動が変化する方向に、車室内の音場を回転させると、操舵入力に応じた旋回挙動の変化を演出することができる。したがって、運転者は自らの操舵入力に基づいて旋回挙動の変化を想定しているが、その想定される旋回挙動と、音場の動きとが整合するので、操作フィーリングが向上する。

このとき、操舵入力がなされてから実際の車両挙動に反映されるまでには、幾らかの応答差があるが、実際に車両の旋回挙動が変化する前に、操舵入力に応じた旋回挙動の変化を演出することで、操舵入力に対する旋回挙動の応答性が向上したような感覚（印象）を乗員に（特に運転者に）与えることができる。なお、車室空間の静粛性が高いほど、上記のような音響効果が高いと考えられるため、ハイブリッド車両でのモータ走行時（ＥＶモード）や、電気自動車等に好適である。

ここで、車両が略直進走行している状態からステアリング操作を開始し、車両を旋回させる場合について説明する。
ステアリング操作を開始し、操舵角θｓを０から増加させた際に、これと略同時にヨーレートが発生すれば、応答差Δｔは略０の理想挙動（略規範ヨーレートγ_Ｎ）となる。しかしながら、実際の車両挙動は、操舵角θｓの増加に対して、幾らかの応答差Δｔが生じるものである。そこで、操舵角θｓを０から増加させ、規範ヨーレートγ_Ｎに対して実ヨーレートγ_Ｒに応答差が生じているときには、音場回転量αを増加させ、操舵入力に応じた旋回挙動の変化を演出することで、旋回挙動の応答性が向上したような感覚を乗員に与えることができる。

音場回転量αは、偏差Δγに応じて設定され、偏差Δγが大きいほど、音場回転量αが大きく設定される。このように、偏差Δγが大きいほど、音場回転量αを大きく設定することで、操舵入力に応じた旋回挙動の変化を効果的に演出することができる。また、規範ヨーレートγ_Ｎに対して実ヨーレートγ_Ｒが次第に追いつき、偏差Δγが小さくなるときに、音場回転量αが小さくされてゆく。そして、偏差Δγが解消されたときに、音場回転量αが０となる。このように、実際に車両の旋回挙動が変化し始め、応答差が解消される頃には、車室内の音場を回転させる前の、つまり通常の初期状態に復帰する。すなわち、操舵入力に対して、実際の旋回挙動が追いつく頃には、音場の回転による旋回挙動の演出を終了させる。これは、操舵入力に対して、実際の旋回挙動が既に追いついているのに、車室内の音場を回転させたままの状態にしていると、かえって不自然な演出となり、運転者に違和感を与える可能性があるからである。

また、操舵入力が、予め定めた操作量よりも少なかったり、予め定めた継続時間よりも短かったりしたときには、音場回転量αを０としてもよい。これにより、不必要に音場の制御がなされ、運転者に違和感を与えるといった事態を抑制することができる。
また、音場回転量αは、最大回転量α_ＭＡＸを上限としているので、音場回転量αが不必要に大きくなり過ぎることを抑制できる。また、最大回転量α_ＭＡＸは、車両毎に固有となる最小旋回半径に応じて定めているので、その車両に合った旋回挙動を演出することができる。
本実施形態において、前述した第１実施形態と共通する他の部分については、同様の作用効果が得られるものとし、詳細な説明は省略する。

《応用例》
本実施形態では、規範ヨーレートγ_Ｎに対する実ヨーレートγ_Ｒの偏差Δγに応じて、実際に車両挙動が変化する方向に、車室内の音場を変化させているが、これに限定されるものではなく、例えば第１実施形態と組み合わせて採用してもよい。すなわち、車両挙動を変化させる運転入力がなされたときに、操舵速度ｄθが速いほど、及び偏差Δγが大きいほど、音場の回転量αを大きくする。例えば、操舵速度ｄθに応じて設定した回転量αと、偏差Δγに応じて設定した回転量αとの平均値を用いたり、夫々に重み付けしてから加算したりする等して、最終的な回転量αを設定してもよい。

以上、スピーカ２３ＬＦＬ〜２３ＬＲＲ、２３ＵＦＬ〜２３ＵＲＲが「複数のスピーカ」に対応し、コントローラ２１で実行する音響制御処理が「音場制御部」に対応する。また、規範ヨーレート設定部４１が「旋回挙動推定部」に対応し、６軸モーションセンサ１４が「実旋回挙動検出部」に対応する。

《効果》
次に、第２実施形態における主要部の効果を記す。
（１）本実施形態の車両用音響制御装置では、平面視で乗員の周囲を囲むように配置された複数のスピーカ２３と、複数のスピーカ２３を個別に駆動することで車室内の音場を制御するコントローラ２１と、を備える。コントローラ２１は、車両挙動を変化させる運転入力がなされたときに、その運転入力に応じた規範ヨーレートγ_Ｎを設定すると共に、実ヨーレートγ_Ｒを検出し、規範ヨーレートγ_Ｎに対する実ヨーレートγ_Ｒの偏差Δγに応じて、実際に車両挙動が変化する方向に、車室内の音場を変化させる。
このように、規範ヨーレートγ_Ｎと実ヨーレートγ_Ｒとの偏差Δγに応じて、実際に車両挙動が変化する方向に車室内の音場を変化させることにより、実際に旋回挙動が変化する前に、運転入力に応じた車両挙動の変化を演出することができる。したがって、想定される車両挙動と、車室内における音場の動きとの整合性を向上させることができる。

（２）本実施形態の車両用音響制御装置では、コントローラ２１は、車両の旋回挙動を変化させる偏差Δγが大きいほど、音場の回転量αを大きくする。
このように、偏差Δγが大きいほど、音場の回転量αを大きくすることにより、操舵入力に応じた旋回挙動の変化を効果的に演出することができる。
（３）本実施形態の車両用音響制御装置では、音場を回転させる際の最大回転量α_ＭＡＸは、車両毎に定まる最小旋回半径に応じて決定される。
このように、車両毎に定まる最小旋回半径に応じて、音場の最大回転量α_ＭＡＸを定めることにより、その車両に合った旋回挙動を演出することができる。

（４）本実施形態の車両用音響制御装置では、コントローラ２１は、２チャンネル以上の音声を再生するステレオフォニック再生が可能な音声信号によって複数のスピーカ２３を駆動し、各チャンネルの音量配分を変化させることにより、音場を回転させる。
このように、各チャンネルの音量配分を変化させて音場を回転させることにより、音場の制御を容易に行うことができる。

（５）本実施形態の車両用音響制御装置では、コントローラ２１は、複数のスピーカ２３で一次音声を出力すると共に、平面視で車両の周囲を囲む仮想壁３３があると仮定し、一次音声の仮想壁３３からの反響音を想定して生成し、反響音を複数のスピーカ２３で二次音声として出力する。そして、車両の旋回挙動を変化させる運転入力がなされたときに、偏差Δγに応じて、実際に車両の旋回挙動が変化する方向に、仮想壁３３を回転させる。
このように、旋回挙動が変化する方向に、仮想壁３３を回転させることにより、音場の回転をよりリアルに演出し、臨場感のある音響効果を得ることができる。

（６）本実施形態の車両用音響制御方法では、平面視で乗員の周囲を囲むように配置した複数のスピーカ２３を個別に駆動することで車室内の音場を制御する。そして、車両挙動を変化させる運転入力がなされたときに、その運転入力に応じた規範ヨーレートγ_Ｎを設定すると共に、車両の実ヨーレートγ_Ｒを検出し、実際に車両挙動が変化する前に、規範ヨーレートγ_Ｎに対する実ヨーレートγ_Ｒの偏差Δγに応じて、車室内の音場を変化させることにより、運転入力に応じた車両挙動の変化を演出する。
このように、実際に車両挙動が変化する前に、規範ヨーレートγ_Ｎと実ヨーレートγ_Ｒとの偏差Δγに応じて、車室内の音場を変化させることにより、運転入力に応じた車両挙動の変化を演出するので、想定される車両挙動と、車室内における音場の動きとの整合性を向上させることができる。

以上、本願が優先権を主張する日本国特許出願Ｐ２０１３−０９１６８０（２０１３年４月２４日出願）、及び日本国特許出願Ｐ２０１３−０９１６８１（２０１３年４月２４日出願）の全内容は、ここに引用例として包含される。
ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。

１１ 音響機器
１２ 操舵角センサ
１３ 車輪速センサ
１４ ６軸モーションセンサ
１５ アクセルセンサ
１６ マスタバック圧力センサ
１７ ナビゲーションシステム
１８ サスペンションストロークセンサ
２１ コントローラ
２２ アンプ
２３ スピーカ
３１ 音場回転量設定部
３２ 音声信号調整指令部
４１ 規範ヨーレート設定部
４２ 偏差演算部
４３ 音場回転量設定部
４４ 音声信号調整指令部

Claims (8)

1. 乗員の周囲に配置された複数のスピーカと、
   前記複数のスピーカを個別に駆動することで車室内の音場を制御する音場制御部と、
   操舵操作を検出する操舵操作検出部と、
   前記操舵操作に基づき旋回挙動を推定する旋回挙動推定部と、
   車両の旋回走行時の実旋回挙動を検出する実旋回挙動検出部と、を備え、
   前記音場制御部は、
   前記操舵操作検出部にて操舵操作を検出すると、前記旋回挙動推定部にて推定した推定旋回挙動と、前記実旋回挙動検出部にて検出した実旋回挙動との偏差に応じて、実旋回挙動の変化方向に車室内の音場を変化させることを特徴とする車両用音響制御装置。
2. 前記音場制御部は、
   前記偏差が大きいほど、音場の変化量を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の車両用音響制御装置。
3. 乗員の周囲に配置された複数のスピーカと、
   前記複数のスピーカを個別に駆動することで車室内の音場を制御する音場制御部と、
   操舵操作を検出する操舵操作検出部と、を備え、
   前記音場制御部は、
   前記操舵操作検出部にて操舵操作を検出すると、実際に車両の旋回挙動が変化する前に、前記操舵操作に応じて、実旋回挙動の変化方向に車室内の音場を変化させ、実際の旋回挙動が追いつく頃には音場の変化を終了させることを特徴とする車両用音響制御装置。
4. 前記音場制御部は、
   前記操舵操作が速いほど、音場の変化量を大きくすることを特徴とする請求項３に記載の車両用音響制御装置。
5. 前記音場制御部が音場を変化させる際の最大変化量は、
   車両毎に定まる最小旋回半径に応じて決定されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用音響制御装置。
6. 前記音場制御部は、
   ２チャンネル以上の音声を再生するステレオフォニック再生が可能な音声信号によって前記複数のスピーカを駆動し、各チャンネルの音量配分を変化させることにより、音場を変化させることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の車両用音響制御装置。
7. 前記音場制御部は、
   前記複数のスピーカで一次音声を出力すると共に、平面視で車両の周囲を囲む仮想壁があると仮定し、前記一次音声の前記仮想壁からの反響音を想定して生成し、前記反響音を前記複数のスピーカで二次音声として出力するものであり、
   実旋回挙動の変化方向に前記仮想壁を変化させることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の車両用音響制御装置。
8. 乗員の周囲に配置した複数のスピーカを個別に駆動することで車室内の音場を制御するものであり、
   操舵操作を検出し、前記操舵操作に基づき推定旋回挙動を推定し、車両の旋回走行時の実旋回挙動を検出し、前記操舵操作を検出すると、前記推定旋回挙動と前記実旋回挙動との偏差に応じて、実旋回挙動の変化方向に車室内の音場を変化させることを特徴とする車両用音響制御方法。

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