JP6799391B2

JP6799391B2 - 車両用方向提示装置

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Publication number: JP6799391B2
Application number: JP2016119243A
Authority: JP
Inventors: 孝文山瀬; 飯田　一博; 一博飯田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2016-06-15
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2020-12-16
Anticipated expiration: 2036-06-15
Also published as: JP2017224165A

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。

本発明と関連のある従来技術として、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４が知られている。

特許文献１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１の中に記載されているように、Ｂｌａｕｅｒｔ（″Ｓｏｕｎｄｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｍｅｄｉａｎｐｌａｎｅ，″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（ＤｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＢａｎｄ）と定義することができる。

特許文献２は、音像定位信号の音量低下を抑止し、クリッピング発生を防止するための技術を示している。具体的には、音源の周波数成分と、頭部伝達関数から得られる周波数成分とを比較してその結果を制御に反映している。

特許文献３は、車両用報知システムにおいて、逆位相の信号を用いて車両内の騒音を低減する技術を示している。また、状況に応じて左右のスピーカの一方のみ消音することも示している。

特許文献４は、例えば交差点で他車両が接近するような状況で自車両の運転者に対して適切な案内をするための運転支援装置を示している。この技術では、車室内に配置した４つのスピーカを用いて選択された方向に音像定位させることを示している。

国際公開第２００６／０３０６９２号国際公開第２００７／１１９３３０号特開２００９−７８６２８号公報特開２００９−２４５３４０号公報

例えば特許文献４の技術を採用する場合には、水平面内の様々な方向に音像を定位させることができるので、例えば安全運転のために運転者が注意すべき任意の方向を提示できる。しかし、この場合は互いに異なる位置に配置された４つのスピーカを必要とするので、搭載しているスピーカの数が２以下の車両には採用できない。

また、特許文献１の中にも示されているように、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。

また、特許文献１の技術のように「方向決定帯域」を利用する場合、通常は音源としてホワイトノイズを利用する。そして、実際にホワイトノイズから抽出される「方向決定帯域」の帯域音の音成分は、例えば鈴虫やコオロギの鳴き声のように、存在感に乏しい音であるため、報知音やサインとして利用するには適さない。したがって、特許文献１の技術は車両用に利用できない。

一方、乗員に対して注意を促すために車両上の各種機器が一般的に出力するブザー音のような人工的な報知音やサイン音は、存在感はあるものの、運転者にとっては逆に煩わしい存在である場合が少なくない。例えば、車両の進行方向に何らかの障害物が存在することを運転者が既に認識しているにもかかわらず、同じ警告音が繰り返し出力される状態であると、運転者は邪魔な警告音を消したいと考えることになる。

そこで、例えば様々な環境音を事前に録音しておき、これを再生して報知音やサイン音として利用することが考えられる。しかしながら、録音した環境音を単純に再生するだけだと、方向感が乏しくなるという問題があり、車両の乗員に対して音響により方向を提示する用途では使用できなかった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両上で音響出力を利用して乗員に方向を提示する際に、提示した方向を乗員が正しく認知できるような特別な音響を出力することが可能な車両用方向提示装置を提供することにある。

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）〜（３）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音響を出力する音響出力部と、
を備え、
前記音響出力部は、提示方向に応じて選択された方向決定帯域の周波数に基づいて、周波数変調された第１の信号を用いた前記音響と、周波数が一定又は変調開始周波数及び変調終了周波数のうち少なくとも一方が前記第１の信号と異なる第２の信号を用いた前記音響とを、同時に出力する。

上記（１）の構成の車両用方向提示装置によれば、方向決定帯域の周波数の信号を利用して前記音響を出力するので、聴取者の個人差や聴取位置の変化の影響を受けにくくなる。したがって、乗員は提示した方向を正しく認知できる可能性が高い。
更に、上記（１）の構成の車両用方向提示装置によれば、周波数変調された特定の信号を利用するので、乗員が提示した方向を正しく認知できる確率が高くなる。
更に、上記（１）の構成の車両用方向提示装置によれば、周波数変調された第１の信号と、周波数が一定又は変調開始周波数及び変調終了周波数のうち少なくとも一方が前記第１の信号と異なる第２の信号とを組み合わせによる特別な信号を利用するので、乗員が提示した方向を正しく認知できる確率が高くなる。

（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１の信号を用いた前記音響と、前記第２の信号を用いた前記音響とを、同じタイミングでオンとオフとが交互に繰り返されるように、出力する、
ことを特徴とする。

（３）上記（１）又は上記（２）に記載の車両用方向提示装置であって、
前記方向識別部は、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と接近状態とを識別し、
前記音響出力部は、前記方向識別部が識別した接近状態の変化に応じて、出力する音響の音量変化を断続的又は連続的に変化させて出力する、
ことを特徴とする。

上記（３）の構成の車両用方向提示装置によれば、聴取者である乗員は、提示された方向だけでなく、音響の音量変化により提示対象の接近状態も把握することが可能になる。したがって、例えば他車の自車に対する接近状態などを運転者に知らせることも可能であり、効果的な運転支援が実現する。また、周期的に断続する信号を用いて前記音響を出力する場合には、この音響の方向感を強調することができる。

本発明の車両用方向提示装置によれば、車両上で音響出力を利用して乗員に方向を提示する際に、提示した方向を乗員が正しく認知できるような音響を出力することが可能である。すなわち、方向決定帯域の周波数の信号を利用して前記音響を出力するので、聴取者の個人差や聴取位置の変化の影響を受けにくくなり、聴取者である運転者等の乗員は提示した方向を正しく認知できる。

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、音提示部の構成例（１）を示すブロック図である。図３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４は、提示する音と聴取者との位置関係の例を示す平面図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）、および図５（Ｃ）は、聴取者と知覚する方向との関係を示し、図５（Ａ）は相対頻度と周波数との関係を示すグラフ、図５（Ｂ）は聴取者および方向を表す平面図、図５（Ｃ）は聴取者および方向を表す左側面図である。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構成例（２）を示すブロック図である。図７は、音提示部の構成例（２）を示すブロック図である。図８は、提示する音の種類の変化の例を示す模式図である。図９（Ａ）および図９（Ｂ）は車両および運転者の状況の具体例を示し、図９（Ａ）は道路上の自車両および他車両を示す平面図、図９（Ｂ）は運転者と音発生源および音の変化との関係を示す平面図である。図１０は、騒音の周波数スペクトルと方向決定帯域との関係の例を示すグラフである。図１１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１２は、音提示部の構成例（３）を示すブロック図である。図１３は、音提示部の構成例（４）を示すブロック図である。図１４は、自車両が駐車のために後退する場合の障害物との位置関係の例を示す平面図である。図１５は、運転者と提示する音との位置関係および方向の例を示す平面図である。図１６は、車両上における環境騒音および提示する音の周波数スペクトルの例を示すグラフである。図１７は、音提示部の構成例（５）を示すブロック図である。図１８は、音提示部の構成例（６）を示すブロック図である。図１９は、音提示部の構成例（７）を示すブロック図である。図２０（Ａ）および図２０（Ｂ）は音を提示する前の環境騒音の例を示し、図２０（Ａ）は環境騒音の周波数スペクトルを示すグラフ、図２０（Ｂ）は車室内の環境騒音の分布状態を示す平面図である。図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、および図２１（Ｃ）は音提示による変化の例を表し、図２１（Ａ）は車室内左側領域の周波数スペクトルを示すグラフ、図２１（Ｂ）は車室内右側領域の周波数スペクトルを示すグラフ、図２１（Ｃ）は車室内の環境騒音分布状態の例を示す平面図である。図２２は、音提示部の構成例（８）を示すブロック図である。図２３（Ａ）、図２３（Ｂ）、および図２３（Ｃ）は音提示による変化の例を表し、図２３（Ａ）は車室内左側領域の周波数スペクトルを示すグラフ、図２３（Ｂ）は車室内右側領域の周波数スペクトルを示すグラフ、図２３（Ｃ）は車室内の環境騒音分布状態および運転者が知覚する音の変化の例を示す平面図である。図２４は、道路上の自車両および他車両の位置関係の具体例を示す平面図である。図２５は、音提示部の構成例（９）を示すブロック図である。図２６は、提示する音の種類の変化の例を示す模式図である。

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。
（全実施形態に共通の説明）

まず、車両用方向提示装置の概要を説明する。
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。

一方、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は、「方向決定帯域」を利用して運転者等の聴取者に対して方向を提示する。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）、および図５（Ｃ）に、聴取者と知覚する方向との関係を示す。図５（Ａ）のグラフにおいて、縦軸は相対頻度［％］、横軸は周波数［Ｈｚ］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５（Ｂ）は上方から見た聴取者と各方向との関係を示し、図５（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（ＤｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＢａｎｄ）と定義する。

図５（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５（Ａ）に示してある。

つまり、図５（Ｂ）、図５（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５（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５（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５（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５（Ａ）のように変化する。また、図５（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５（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５（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５（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。

（第１実施形態）
まず、装置全体の構成例を説明する。
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、顔検出部３３、スピーカ３４および３５を備えている。

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、顔検出部３３が検出した聴取者（運転者）の顔の方向を示す顔方向情報ＳＧ１３の状態を提示方向に反映する。

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に従い、該当する方向を音響として聴取者に提示するために必要な左側出力信号ＳＧ１５Ｌおよび右側出力信号ＳＧ１５Ｒを生成する。音提示部２０の具体的な構成については後で説明する。

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、例えばレーザ光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。

顔検出部３３は、運転席に着座している運転者の実際の顔の向きが基準方向（車両の前方）に対してどれだけずれているのかを検知して顔方向情報ＳＧ１３を生成する。この顔検出部３３は、例えば運転席の正面に運転者の顔を撮影できる状態で配置したカメラと、このカメラが撮影した映像を認識する装置とを組み合わせて構成することもできるし、運転者に装着されるジャイロセンサを用いて構成することもできる。

スピーカ３４は、電気信号である左側出力信号ＳＧ１５Ｌを音響に変換して出力する。スピーカ３５は、電気信号である右側出力信号ＳＧ１５Ｒ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３４は聴取者である運転者の左耳側に配置され、スピーカ３５は運転者の右耳側に配置される。なお、スピーカ３４および３５を配置する位置については、運転者の前方に変更してもよいし、運転席のヘッドレスト等の箇所に配置してもよい。

次に、提示する音の具体例を説明する。
図１に示した車両用方向提示装置１００が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３に示す。

すなわち、車両用方向提示装置１００が方向を提示する場合に、図１のスピーカ３４および３５が出力する音響には、図３に示した（音Ａ）の成分の波形ＷＡと（音Ｂ）の成分の波形ＷＢとが含まれている。

ここで、（音Ａ）の成分の波形ＷＡは、例えば周波数が１［ｋＨｚ］の正弦波である。また、（音Ｂ）の成分の波形ＷＢは、例えば周波数が８００〜１６００［Ｈｚ］の間で周期的に変動するように周波数変調された正弦波の複合音である。つまり、図３に示す特性曲線ＣＢのように、波形ＷＢの周波数は周期的に変動する。また、これらの周波数については、いずれかの方向決定帯域内の周波数と一致するように自動的に選択される。また、図３に示した各成分の波形ＷＡ、ＷＢはいずれも断続信号であり、振幅が０になる区間（時刻ｔ２−時刻ｔ３、時刻ｔ４−時刻ｔ５）が周期的に現れる。

なお、図３に示した波形ＷＡ、ＷＢについては、波形ＷＡが周波数一定の正弦波で、波形ＷＢが周波数変調された正弦波である場合に限られない。例えば、波形ＷＡは、変調開始周波数及び変調終了周波数の少なくともいずれか一方が波形ＷＢと異なるように変調された波形であってもよい。さらには、波形ＷＡ、ＷＢを正弦波の代わりに例えば矩形波や三角波のような波形に置き換えることも可能である。また、（音Ａ）、（音Ｂ）のみに限らず、更に別の信号を同時に出力してもよい。例えば、互いに周波数が異なる複数の（音Ａ）と、１つの（音Ｂ）とを組み合わせてもよいし、１つの（音Ａ）と、互いに周波数が異なる複数の（音Ｂ）とを組み合わせてもよい。また、互いに波形が異なる複数の信号を合成してもよい。更に、各信号を振幅変調してもよい。

図３に示した（音Ａ）、（音Ｂ）のように、方向決定帯域内の周波数の信号を用いて音響を出力することにより、スピーカの数を４つ以上に増やすことなく、運転者等の聴取者に対して「前」、「後」、「上」等の特定の方向を知覚させることができる。しかも、耳の形状などの個人差の影響が少なく、聴取位置の位置ずれの影響も少ない。なお、例えばスピーカ３４、３５が出力する音響の音量バランス、時間差、位相差等を調整すれば、提示する方向を左右方向に対して変化させることができる。

また、図３に示した（音Ｂ）の波形ＷＢのように周波数変調された信号を用いて音響を出力することにより、聴取者が「後方」を知覚する場合の正答率が向上する。更にこの効果を高めるためには（音Ｂ）と組み合せる（音Ａ）のような波形成分が必要になる。

また、（音Ｂ）の波形ＷＢの周波数を図３に示した特性曲線ＣＢのように、時間の経過と共に低い周波数から高い周波数に向かってなだらかに変化するように変調制御することにより、方向の知覚の他にも副次的な効果が得られる。すなわち、この音響により運転者が危険を感じたり、危機感が強調されるような効果がある。

また、周波数を変調させた存在感のある音源を利用しているので、音源としてホワイトノイズの狭帯域信号を使用する場合と比べて、聴取者に対して十分な刺激を与えることができ、報知音等の用途で望ましい結果が得られる。

次に、提示する方向の具体例を説明する。
提示する音と聴取者との位置関係の例を図４に示す。

例えば、図４に示すように、左側のスピーカ３４の音量を上げて、右側のスピーカ３５の音量を下げれば、聴取者３７は、音源が自分の左の方向に位置するように知覚することになる。また、図３に示した（音Ａ）、（音Ｂ）の音響成分として、図５（Ａ）に示した方向決定帯域Ｂ２またはＢ５の周波数の音をスピーカ３４、３５から出力すれば、聴取者３７は、音源が自分の後方に位置するように知覚することになる。

更に、上記のようなスピーカ３４、３５の左右の音量バランスの調整と、後方を示す方向決定帯域Ｂ２またはＢ５の周波数の音の出力とを同時に行えば、図４に示すように左向きのベクトルと後ろ向きのベクトルとの合成結果として、聴取者３７が自分の左後方の向きを知覚するように、方向を提示することができる。

また、図示しないが、例えば聴取者３７の前方の方向を提示する場合には、聴取者３７の正中面上に配置した１つのスピーカ、または左右に配置したスピーカから前方を知覚する方向決定帯域Ｂ１またはＢ３の周波数で、（音Ａ）、（音Ｂ）の音響成分を同時に出力する。これにより出力される音響は、聴取者３７に前方の向きを知覚させるものとなる。

次に、音提示部２０の構成例を説明する。
音提示部２０の構成例を図２に示す。なお、図２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２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２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、オンオフ信号発生器２５、信号合成部２６、左右バランス調整部２７、増幅器２８、および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３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を備えている。制御入力には周波数制御信号ＳＧ２３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３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、出力する信号の変調周波数を決定するための制御入力を備えている。制御入力には変調周波数制御信号ＳＧ２４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およびオンオフ信号発生器２５から出力されるオンオフ制御信号ＳＧ２５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および変調周波数制御信号ＳＧ２４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へ、変調周波数制御信号ＳＧ２４が正弦波信号発生器２２の制御入力に印加される。

オンオフ信号発生器２５は、信号のオンオフ、または周期的に変化するオンオフ制御信号ＳＧ２５を生成する。このオンオフ制御信号ＳＧ２５が周波数選択部２３の制御入力に印加される。つまり、図３に示した波形ＷＡ、ＷＢにおいて、時刻ｔ１まで、時刻ｔ２−ｔ３の区間、時刻ｔ４−ｔ５の区間、時刻ｔ６以降などで波形出力を周期的に停止するためにオンオフ制御信号ＳＧ２５を利用している。

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３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、図４に示すように聴取者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を増幅してスピーカ３４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がスピーカ３４に印加される。増幅器２９は。右側出力信号ＳＧ２７Ｒを増幅してスピーカ３５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３５に印加される。

次に、音提示部２０の動作を説明する。
図２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および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生成する。

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５に示した方向決定帯域Ｂ２内の周波数を周波数選択部２３が選択する。そして、図３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３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３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、周波数選択部２３は、制御入力に印加されるオンオフ制御信号ＳＧ２５に従って周波数制御信号ＳＧ２３および変調周波数制御信号ＳＧ２４のオンオフを周期的に切り替えるので、正弦波信号発生器２１および２２から出力される正弦波信号ＳＧ２１およびＳＧ２２のそれぞれは、図３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３に示した（音Ａ）、（音Ｂ）の各信号成分を同時に同じスピーカ３４および３５からそれぞれ出力することができる。

また、スピーカ３４および３５から出力される音響は、図３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。例えば図４に示した左後方のように、聴取者３７は水平面内の任意の方向と、上方向とをそれぞれ区別した状態で方向を知覚できる。

また、音提示部２０に入力される提示方向信号ＳＧ１４には、顔検出部３３が検知した聴取者３７の顔の向きの違いが反映されている。したがって、聴取者３７は車両の進行方向の前方を向いている状態でなくても、車両用方向提示装置１００が提示した方向を正しく知覚することができる。

（第２実施形態）
まず、装置全体の構成例を説明する。
本発明の実施形態における車両用方向提示装置１００Ｂの構成例を図６に示す。
図６に示した車両用方向提示装置１００Ｂは、提示方向決定部１０Ｂ、音提示部２０Ｂ、車両状態検出部３１、車両周辺情報検出部３２、顔検出部３３、スピーカ３４および３５を備えている。

提示方向決定部１０Ｂ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、顔検出部３３が検出した聴取者（運転者）の顔の方向を示す顔方向情報ＳＧ１３の状態を提示方向に反映する。また、提示方向決定部１０Ｂは、提示対象の物体等の接近状態を検知して、その結果を接近状態信号ＳＧ１６として出力する。

音提示部２０Ｂは、提示方向決定部１０Ｂが出力する提示方向信号ＳＧ１４に従い、該当する方向を音響として聴取者に提示するために必要な左側出力信号ＳＧ１５Ｌおよび右側出力信号ＳＧ１５Ｒを生成する。また、運転者等の聴取者が接近状態を音響により把握できるように、音提示部２０Ｂは提示方向決定部１０Ｂが出力する接近状態信号ＳＧ１６に従い、接近状態を音響の周波数帯域の変化や音量の違いに反映する。音提示部２０Ｂの具体的な構成については後で説明する。

図６中に示した車両状態検出部３１、車両周辺情報検出部３２、および顔検出部３３は、既に説明した第１実施形態とほぼ同じである。但し、第２実施形態の車両周辺情報検出部３２は、例えば、自車両の近傍に存在する他車両、歩行者、障害物等の方向だけでなく、距離や接近速度の情報も取得できる場合を想定している。

例えば、図９（Ａ）に示したように、自車両の右後方から他車両が接近しているような状況で、車両周辺情報検出部３２は、自車両から他車両までの距離、距離の変化速度などの情報も出力する。そして、提示方向決定部１０Ｂは、車両周辺情報検出部３２が出力する情報に基づいて、接近状態信号ＳＧ１６を生成する。

スピーカ３４は、電気信号である左側出力信号ＳＧ１５Ｌを音響に変換して出力する。スピーカ３５は、電気信号である右側出力信号ＳＧ１５Ｒを音響に変換して出力する。例えば、図９（Ｂ）に示すようにスピーカ３４は聴取者である運転者の左耳側に配置され、スピーカ３５は運転者の右耳側に配置される。なお、スピーカ３４および３５を配置する位置については、運転者の前方に変更してもよいし、運転席のヘッドレスト等の箇所に配置してもよい。

例えば、図９（Ａ）に示したように、自車両の右後方から他車両が接近しているような状況で、音提示部２０Ｂは、他車両の接近状態に応じて、つまり接近状態信号ＳＧ１６に従い、聴取者３７に提示する音の方向の違いの他に、音の種類Ｓ０１〜Ｓ０５（周波数帯域の変化、および音量（音の強さ）の違い）に反映するように制御する。

次に、提示する音の具体例を説明する。
図９（Ｂ）に示した音の種類Ｓ０１、Ｓ０２、Ｓ０３を選択する場合には、他車両が自車両の右後方に存在しているので、聴取者３７が後方を知覚できるように、例えば図１０に示す周波数スペクトルにおける後方を知覚する帯域Ｂ２１内の周波数を音提示部２０Ｂが選択する。また、図９（Ｂ）に示した音の種類Ｓ０４、Ｓ０５を選択する場合には、他車両が自車両の右前方に存在しているので、聴取者３７が前方を知覚できるように、例えば図１０に示す周波数スペクトルにおける前方を知覚する帯域Ｂ２２内の周波数を音提示部２０Ｂが選択する。

また、図８に示すように、音の種類Ｓ０１、Ｓ０２、およびＳ０３を選択する場合には、それぞれ後方を知覚する帯域Ｂ２１内の帯域Ｂ２１ａ、Ｂ２１ｂ、およびＢ２１ｃの周波数帯域を使用し、音量も同時に変更する。また、音の種類Ｓ０４、およびＳ０５を選択する場合には、それぞれ前方を知覚する帯域Ｂ２２内の帯域Ｂ２２ａ、およびＢ２２ｂの周波数帯域を使用し、音量も同時に変更する。音の種類の違いの詳細について以下に説明する。

図６に示した車両用方向提示装置１００Ｂが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１１に示す。すなわち、車両用方向提示装置１００Ｂが方向を提示する場合に、図６のスピーカ３４および３５が出力する音響には、図１１に示した（音Ａ）の成分の波形ＷＡと（音Ｂ）の成分の波形ＷＢとが含まれている。

ここで、（音Ａ）の成分の波形ＷＡは、接近状態に従って、例えば周波数が方向決定帯域内で８５０、９５０、１０５０［Ｈｚ］と変化する正弦波である。また、（音Ｂ）の成分の波形ＷＢは、例えば周波数が８００〜１６００［Ｈｚ］の間で周期的に変動するように周波数変調された正弦波の複合音である。また、（音Ｂ）の成分の波形ＷＢは、接近状態に従って図１１に示すように変調する周波数帯域の中心が変化する。ここで、（音Ａ）の成分の波形ＷＡの周波数は、（音Ｂ）の成分の波形ＷＢの変調する周波数帯域内に定めてある。また、図１１に示した各成分の波形ＷＡ、ＷＢはいずれも断続信号であり、振幅が０になる区間が周期的に現れる。

なお、図１１に示した波形ＷＡ、ＷＢについては、正弦波の代わりに例えば矩形波や三角波のような波形に置き換えることも可能である。また、（音Ａ）、（音Ｂ）のみに限らず、更に別の信号を同時に出力してもよい。例えば、互いに周波数が異なる複数の（音Ａ）と、１つの（音Ｂ）とを組み合わせてもよいし、１つの（音Ａ）と、互いに周波数が異なる複数の（音Ｂ）とを組み合わせてもよい。また、互いに波形が異なる複数の信号を合成してもよい。更に、各信号を振幅変調してもよい。

また、図８および図１１に示したように出力する音の種類Ｓ０１〜Ｓ０５を順次に変更することにより、図９（Ｂ）に示すように他車両の接近状態の違いを音で聴取者３７に知覚させることができる。また、選択した後方を知覚する帯域Ｂ２１、前方を知覚する帯域Ｂ２２の違いと、左右の音量バランスの違いにより、他車両が存在する方向の違いを聴取者３７に知覚させることができる。

次に、音提示部２０Ｂの構成例を説明する。
音提示部２０Ｂの構成例を図７に示す。なお、図７に示す音提示部２０Ｂ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７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７に示した音提示部２０Ｂは、正弦波信号発生器２１、２２、周波数選択部２３Ｂ、オンオフ信号発生器２５、信号合成部２６、左右バランス調整部２７Ｂ、増幅器２８、および２９を備えている。

周波数選択部２３Ｂは、図６に示した提示方向決定部１０Ｂ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、変調周波数制御信号ＳＧ２４を生成する。また、周波数選択部２３Ｂは、提示方向決定部１０Ｂから出力される接近状態信号ＳＧ１６に応じて周波数制御信号ＳＧ２３、変調周波数制御信号ＳＧ２４を出力する。この周波数制御信号ＳＧ２３が、正弦波信号発生器２１、変調周波数制御信号ＳＧ２４が、正弦波信号発生器２２の制御入力に印加される。

したがって、接近状態信号ＳＧ１６に応じて、図８に示した帯域Ｂ２１ａ、Ｂ２１ｂ、Ｂ２１ｃ、Ｂ２２ａ、Ｂ２２ｂが切り替わるように、正弦波信号発生器２１が出力する正弦波信号ＳＧ２１、および正弦波信号発生器２２が出力する正弦波信号ＳＧ２２の周波数を変更することができる。

左右バランス調整部２７Ｂ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２７Ｂ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。更に、左右バランス調整部２７Ｂは、接近状態信号ＳＧ１６に従って、左側出力信号ＳＧ２７Ｌおよび右側出力信号ＳＧ２７Ｒの音量を調整する。したがって、接近状態信号ＳＧ１６に応じて、図８に示したように音量が変化する。

周波数選択部２３Ｂおよび左右バランス調整部２７Ｂ以外の構成要素については、既に説明した図２の音提示部２０の構成と同様であるので説明を省略する。

上述の車両用方向提示装置１００Ｂを用いることにより、他車両等の提示対象の方向だけでなく、接近状態の違いも聴取者３７が音で知覚できるように音で表現することができる。これにより、安全運転を効果的に支援し、危険を回避することが可能になる。なお、接近状態の違いによる音の周波数帯域や音量の調節については、必要に応じて、ステップ状に切り替えてもよいし、連続的に変化させてもよい。このことは、他の実施形態においても同様である。

（第３実施形態）
まず、装置全体の構成例を説明する。
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。

第３実施形態では音源として環境音を利用する。したがって、第３実施形態における音提示部２０の具体的な構成は、第１実施形態とは異なっている。これについては後で説明する。

次に、音提示部２０の構成例を説明する。
本実施形態では、音源として環境音を利用するので、図１に示した音提示部２０の具体例として、図１２に示した音提示部２０Ｃ、または図１３に示した音提示部２０Ｄの構成を用いることができる。

なお、図１２、および図１３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。

次に、音提示部２０Ｃの構成を説明する。
図１２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、増幅器２８、および２９を備えている。

マイク４１は、例えば図１５に示すように、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ている。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５（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。

増幅器２８は、左側出力信号ＳＧ２７Ｌを増幅してスピーカ３４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がスピーカ３４に印加される。増幅器２９は、右側出力信号ＳＧ２７Ｒを増幅してスピーカ３５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３５に印加される。

次に、音提示部２０Ｄの構成を説明する。
図１３に示した音提示部２０Ｄは、マイク５１、録音制御部５２、録音データ保持部５３、録音データ再生部５４、方向決定帯域選択部５５、左右バランス調整部５６、増幅器２８、および２９を備えている。なお、事前に録音した標準的な環境音のデータを利用する場合には、マイク５１および録音制御部５２は不要である。

マイク５１は、図１５に示したマイク４１と同様に、車室内で集音可能な環境音を集音できる位置に配置される。このマイク５１は、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ＳＧ５１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。

録音制御部５２は、車両用方向提示装置１００を通常状態で使用する前の準備として、音提示部２０Ｄが録音モードで動作する時に、環境音信号ＳＧ５１からデジタル信号である録音データＳＧ５２を生成し、これを時系列データとして録音データ保持部５３上に順次に書き込み保存する。

録音データ保持部５３は、例えば不揮発性メモリにより構成され、データの書き込みおよび読み出しを自在に行うことができる。録音データ保持部５３は、事前に登録した環境音のデータ、または録音制御部５２が書き込んだ環境音の録音データＳＧ５２を保持することができる。

録音データ再生部５４は、車両用方向提示装置１００を通常状態で使用する時に、録音データ保持部５３から読み出した録音データＳＧ５３を入力し、これを音の電気信号として再生し、再生音信号ＳＧ５４を生成する。

方向決定帯域選択部５５は、入力される再生音信号ＳＧ５４から、可変の特定の周波数帯域の信号成分を抽出するフィルタである。すなわち、方向決定帯域選択部５５は、提示方向信号ＳＧ１４が示す方向に従って、図５（Ａ）に示した方向決定帯域Ｂ１〜Ｂ５のいずれかの範囲内の周波数成分のみを方向決定帯域信号ＳＧ５５として抽出することができる。

左右バランス調整部５６は、方向決定帯域信号ＳＧ５５を入力し、これと同等の信号を左側出力信号ＳＧ２７Ｌ、および右側出力信号ＳＧ２７Ｒとして出力する。また、左右バランス調整部５６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、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ＳＧ２７Ｌの振幅を大きくすると共に、右側出力信号ＳＧ２７Ｒ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ＳＧ２７Ｌの振幅を小さくすると共に、右側出力信号ＳＧ２７Ｒの振幅を大きくするように音量バランスを調整する。

次に、第３実施形態の車両用方向提示装置１００の動作を説明する。
自車両が駐車のために後退する場合について、障害物との位置関係の例を上方から見た状態を図１４に示す。また、聴取者３７である運転者と提示する音との位置関係および方向の例を図１５に示す。また、車両上における環境騒音および提示する音の周波数スペクトルの例を図１６に示す。

図１４においては、自車両が後退しながら駐車場に駐車しようとする際に、進行方向に三輪車のような障害物が存在する場合を想定している。図１４に示す状態では、自車両の運転者に対して障害物の存在を知らせるために、音響出力により左後方の方向提示を行うことが望ましい。

第３実施形態の車両用方向提示装置１００は、図１４に示すような状況において、スピーカ３４および３５の音響出力を用いて、図１５に示すように左後方の方向提示を行うことができる。

すなわち、図１５に示すように、左側のスピーカ３４の音量を上げて、右側のスピーカ３５の音量を下げれば、聴取者３７は、音源が自分の左の方向に位置するように知覚することになる。また、図５（Ａ）に示した方向決定帯域Ｂ２またはＢ５の周波数の音をスピーカ３４、３５から出力すれば、聴取者３７は、音源が自分の後方に位置するように知覚することになる。更に、上記のようなスピーカ３４、３５の左右の音量バランスの調整と、後方を示す方向決定帯域Ｂ２またはＢ５の周波数の音の出力とを同時に行えば、図１５に示すように左向きのベクトルと後ろ向きのベクトルとの合成結果として、聴取者３７が自分の左後方の向きを知覚するように、方向を提示することができる。

また、図示しないが、例えば聴取者３７の前方の方向を提示する場合には、聴取者３７の正中面上に配置した１つのスピーカ、または左右に配置したスピーカから前方を知覚する方向決定帯域Ｂ１またはＢ３の周波数で音響を出力する。これにより出力される音響は、聴取者３７に前方の向きを知覚させるものとなる。

図１５に示すような方向提示を行う場合に、この車両上の環境騒音および提示する音の周波数スペクトルは図１６に示すような状態になる。すなわち、後方向を提示するために車両用方向提示装置１００のスピーカ３４、３５から出力される音響は、環境音の一部分であり、その周波数は聴取者３７が後方向を知覚する方向決定帯域Ｂ３１（図５（Ａ）中のＢ２に相当）内のみにある。

したがって、聴取者３７が知覚する環境音の中で、方向決定帯域Ｂ３１の音量だけが加算されて、図１６に示すようにレベルＬ０からＬ１に増大する。つまり、車両用方向提示装置１００が左後方を提示する音を出力すると、聴取者３７は、それまでに聞こえていた環境音と比べて、特定の周波数成分（方向決定帯域Ｂ３１）が増大したことを知覚し、これにより後方向を提示されたことを知覚することになる。また、実際には左右の音量バランスの影響も加わるので、聴取者３７は図１５に示すように左後方を知覚する。

なお、図１６の周波数スペクトルに示した動作例では、方向決定帯域Ｂ３１の環境音を増大させることにより方向を提示しているが、図１２に示した音提示部２０Ｃを利用する場合には、マイク４１が集音したリアルタイムの環境音を音源として使用するので、ノイズキャンセルの手法を用いて一部の環境音を打ち消し、これを方向提示に利用することも可能である。

すなわち、聴取者３７が聞くことのできる環境音と同じ波形の音響を逆位相で加算することにより、聴取者３７が知覚する環境音の音量を低減したり消すことができる（ノイズキャンセル）。図１２に示した音提示部２０Ｃにおいては、位相調整部４５および４６を用いて左側出力信号ＳＧ２７Ｌ、右側出力信号ＳＧ２７Ｒの位相を調整することにより、環境音と同じ波形の逆位相の音響をスピーカ３４、３５から出力し、環境音の音量を低減したり消すことができる。つまり、特定方向の環境音のみを打ち消すことにより、該当する方向を聴取者３７に知覚させることができる。

第３実施形態の車両用方向提示装置１００においては、マイク４１で集音したリアルタイムの環境音、または録音した環境音を音源として利用しているので、次のような利点がある。

（１）音の提示のために出力される音が、運転者が常時知覚している環境音とほぼ同じであるため、ブザー音のような人工音や一般的な報知音と比べて違和感を感じにくい。そのため、例えば方向の提示が繰り返し、あるいは継続的に行われた場合でも、その音を運転者が煩わしく感じるような状況が生じにくい。
（２）ホワイトノイズなどの音源を利用する場合と比べると、存在感のある音響が出力されるので、方向を提示する報知音の用途に適した音響が得られる。
（３）車両の走行時に発生する環境音には前後方向の方向感が盛り込まれているので、音源自体に含まれる方向感を、聴取者３７が感じる方向感を強調するために役立てることができる。

なお、図１に示した車両用方向提示装置１００においてはこれに接続した専用のスピーカ３４、３５を利用して音響を出力しているが、スピーカ３４、３５の代わりに適当な音響出力デバイスを利用することも可能である。例えば、車両に固定されているメータ内蔵スピーカや、オーディオ装置用スピーカを利用してもよい。また、ユーザが車両に持ち込む機器に搭載されたデバイス、例えば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などを利用してもよい。また、一般的なスピーカの他に、ブザーやパラメトリックスピーカなどを利用することもできる。

（第４実施形態）
本発明の実施形態における車両用方向提示装置１００Ｂの構成例を図６に示す。
図６に示した車両用方向提示装置１００Ｂは、提示方向決定部１０Ｂ、音提示部２０Ｂ、車両状態検出部３１、車両周辺情報検出部３２、顔検出部３３、スピーカ３４および３５を備えている。

第４実施形態では音源として環境音を利用する。したがって、第４実施形態における音提示部２０Ｂの具体的な構成は、第２実施形態とは異なっている。これについては後で説明する。

音提示部２０Ｂは、提示方向決定部１０Ｂが出力する提示方向信号ＳＧ１４に従い、該当する方向を音響として聴取者に提示するために必要な左側出力信号ＳＧ１５Ｌおよび右側出力信号ＳＧ１５Ｒを生成する。また、運転者等の聴取者が接近状態を音響により把握できるように、音提示部２０Ｂは提示方向決定部１０Ｂが出力する接近状態信号ＳＧ１６に従い、接近状態を音響の種類の変化や音量の違いに反映する。音提示部２０Ｂの具体的な構成については後で説明する。

図６中に示した車両状態検出部３１、車両周辺情報検出部３２、および顔検出部３３は、既に説明した第３実施形態とほぼ同じである。但し、第４実施形態の車両周辺情報検出部３２は、例えば、自車両の近傍に存在する他車両、歩行者、障害物等の方向だけでなく、距離や接近速度の情報も取得できる場合を想定している。

次に、音提示部２０Ｂの構成例を説明する。
本実施形態では、音源として環境音を利用するので、図６に示した音提示部２０Ｂの具体例として、図１７に示した音提示部２０Ｅ、または図１８に示した音提示部２０Ｆの構成を用いることができる。図１７の音提示部２０Ｅ、および図１８の音提示部２０Ｆは、図１２に示した音提示部２０Ｃの変形例である。

次に、音提示部２０Ｅの構成を説明する。
図１７に示した音提示部２０Ｅは、マイク４１、周波数フィルタ４２、方向決定帯域選択部４３Ｂ、左右バランス調整部４４Ｂ、位相調整部４５、４６、増幅器２８、および２９を備えている。

方向決定帯域選択部４３Ｂ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。

また、方向決定帯域選択部４３Ｂは、接近状態信号ＳＧ１６に従って、方向決定帯域内で選択する周波数の微調整を行うことができる。例えば、図８に示した後方を知覚する帯域Ｂ２１を提示方向信号ＳＧ１４により選択している状態で、図８に示した帯域Ｂ２１ａ、Ｂ２１ｂ、Ｂ２１ｃ等のいずれかを接近状態信号ＳＧ１６により選択することができる。

左右バランス調整部４４Ｂ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。また、左右バランス調整部４４Ｂは、接近状態信号ＳＧ１６に従って、左側出力信号ＳＧ４４Ｌ、および右側出力信号ＳＧ４４Ｒの両方の音量を自動的に調整する。

方向決定帯域選択部４３Ｂおよびと左右バランス調整部４４Ｂ以外の構成要素については、既に説明した図１２の構成と同様であるので説明を省略する。

次に、音提示部２０Ｆの構成を説明する。
図１８に示した音提示部２０Ｆの構成は、図１７に示した音提示部２０Ｅの変形例である。すなわち、図１８の音提示部２０Ｆには方向提示用音源４９が追加され、更に音源を切り替える機能が追加されている。

方向提示用音源４９は、環境音とは異なる人工音の信号を出力する。具体的には、図３に示した（音Ａ）、および（音Ｂ）の各成分を合成した信号を出力する。ここで（音Ａ）、および（音Ｂ）の各成分は、正弦波や矩形波のような単調な波形の信号である。（音Ａ）、および（音Ｂ）の各成分の周波数は、提示方向信号ＳＧ１４により定まるいずれかの方向決定帯域の範囲内に定められる。更に、（音Ａ）は周波数が一定であり、（音Ｂ）の信号は周波数変調されている。また、（音Ａ）、および（音Ｂ）の各成分は断続する信号である。

図１８に示した左右バランス調整部４４Ｂは、方向決定帯域選択部４３Ｂが出力する方向決定帯域信号ＳＧ４３と、方向提示用音源４９が出力する方向決定帯域信号ＳＧ４９とのいずれか一方を、接近状態信号ＳＧ１６に従って選択し、選択した信号を音源として利用する。そして、選択した信号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４４Ｂ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との間の左右の音量バランスを調整する。また、左右バランス調整部４４Ｂは接近状態信号ＳＧ１６に従って、左側出力信号ＳＧ４４Ｌ、および右側出力信号ＳＧ４４Ｒの両方の音量を調整する。

そして、接近状態信号ＳＧ１６の状態が比較的安全な状態では、左右バランス調整部４４Ｂは方向決定帯域信号ＳＧ４３を音源として選択する。また、距離や接近速度が所定の警報レベルに達したことが接近状態信号ＳＧ１６により認識された時には、左右バランス調整部４４Ｂは方向提示用音源４９を音源として自動的に選択する。

次に、第４実施形態の車両用方向提示装置１００Ｂの特徴的な動作を説明する。
例えば、図９（Ａ）に示したように、自車両の右後方から他車両が接近しているような状況で、図１７の音提示部２０Ｅ、または図１８の２０Ｆは、他車両の接近状態に応じて、つまり接近状態信号ＳＧ１６に従い、聴取者３７に提示する音の方向の違いの他に、音の種類Ｓ０１〜Ｓ０５（周波数帯域の変化、および音量（音の強さ）の違い）に反映するように制御する。

図９（Ｂ）に示した音の種類Ｓ０１、Ｓ０２、Ｓ０３を選択する場合には、他車両が自車両の右後方に存在しているので、聴取者３７が後方を知覚できるように、例えば図１０に示す周波数スペクトルにおける後方を知覚する帯域Ｂ２１内の周波数を音提示部２０Ｅが選択する。また、図９（Ｂ）に示した音の種類Ｓ０４、Ｓ０５を選択する場合には、他車両が自車両の右前方に存在しているので、聴取者３７が前方を知覚できるように、例えば図１０に示す周波数スペクトルにおける前方を知覚する帯域Ｂ２２内の周波数帯域を音提示部２０Ｅが選択する。

また、図８に示すように、音の種類Ｓ０１、Ｓ０２、およびＳ０３を選択する場合には、それぞれ後方を知覚する帯域Ｂ２１内の帯域Ｂ２１ａ、Ｂ２１ｂ、およびＢ２１ｃの周波数帯域を使用し、音量も同時に変更する。また、音の種類Ｓ０４、およびＳ０５を選択する場合には、それぞれ前方を知覚する帯域Ｂ２２内の帯域Ｂ２２ａ、およびＢ２２ｂの周波数帯域を使用し、音量も同時に変更する。

つまり、図１７に示した方向決定帯域選択部４３Ｂが、接近状態信号ＳＧ１６に従って帯域Ｂ２１ａ、Ｂ２１ｂ、Ｂ２１ｃ、Ｂ２２ａ、Ｂ２２ｂの周波数を選択し、左右バランス調整部４４Ｂが接近状態信号ＳＧ１６に従って音量を調整するので、図９（Ｂ）に示すように接近状態に応じて知覚する方向だけでなく、音の種類Ｓ０１〜Ｓ０５（周波数帯域、および音量（音の強さ））も自動的に変更することができる。

また、図８に示したように出力する音の種類Ｓ０１〜Ｓ０５を順次に変更することにより、図９（Ｂ）に示すように他車両の接近状態の違いを音で聴取者３７に知覚させることができる。また、選択した後方を知覚する帯域Ｂ２１、前方を知覚する帯域Ｂ２２の違いと、左右の音量バランスの違いにより、他車両が存在する方向の違いを聴取者３７に知覚させることができる。

また、図１８に示した音提示部２０Ｆを使用する場合には、接近状況が警報レベルか否かに応じて使用する音源を自動的に切り替えることができる。すなわち、接近状況が警報レベル未満の状況では、左右バランス調整部４４Ｂが方向決定帯域信号ＳＧ４３を音源の信号として選択し、接近状況が警報レベルに到達すると左右バランス調整部４４Ｂが方向決定帯域信号ＳＧ４９を音源の信号として選択する。例えば、図９（Ａ）に示す音の種類がＳ０１、Ｓ０２の場合には方向決定帯域信号ＳＧ４３を選択し、音の種類がＳ０３、Ｓ０４、Ｓ０５の場合には方向提示用音源４９を選択するように制御する。

方向を提示するための音源として環境音を利用する場合には、方向を提示するために出力する音が、運転者にとってあまり気にならない音であるため、この音を繰り返し、あるいは継続的に出力した場合でも、運転者が煩わしく感じにくく、報知音として非常に好ましい。

但し、例えば他車両が異常に接近した場合のように緊急を要するような状況では、普通の環境音だけでは運転者に与える刺激が不足すると考えられる。しかし、図１８に示した音提示部２０Ｆを使用する場合には、接近状況が警報レベルに到達すると、環境音以外の正弦波等の音源に切り替えるので、この特別な音により運転者に対して一時的に大きな刺激を与えて特別な注意を促すことができる。

（第５実施形態）
まず、装置全体の構成例を説明する。
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、顔検出部３３、スピーカ３４および３５を備えている。

第５実施形態では音源として環境音を利用する。したがって、第５実施形態における音提示部２０の具体的な構成は、第１実施形態とは異なっている。これについては後で説明する。

スピーカ３４は、電気信号である左側出力信号ＳＧ１５Ｌを音響に変換して出力する。スピーカ３５は、電気信号である右側出力信号ＳＧ１５Ｒを音響に変換して出力する。例えば、図２０（Ｂ）に示す例ではスピーカ３４および３５は運転席のヘッドレストに設置され、左側のスピーカ３４は聴取者である運転者の左耳に近い位置の後方に配置され、右側のスピーカ３５は運転者の右耳に近い位置の後方に配置されている。

次に、音提示部２０の構成例を説明する。
音提示部２０の構成例（７）を図１９に示す。第５実施形態では、図１の音提示部２０として、図１９に示した音提示部２０Ｇを使用する。

図１９に示すように、この音提示部２０Ｇは、マイク６１、周波数フィルタ６２、方向決定帯域選択部６３、左側キャンセル信号生成部６４Ｌ、右側キャンセル信号生成部６４Ｒ、増幅器２８、および２９を備えている。

マイク６１は、例えば図２０（Ｂ）に示すように、運転席のヘッドレスト３８のほぼ中央に設置され、左右のスピーカ３４、３５の中央付近に配置されている。このように聴取者３７の耳に近い位置にマイク６１を設置することで、聴取者３７の位置でノイズキャンセルを効果的に行うことが可能になる。マイク６１は、これが設置された位置で収集可能な環境音、すなわち車両上で発生する様々な環境音、エンジン音、走行に伴って発生する音、車両外部の騒音などを収集し、電気信号である環境音信号ＳＧ６１に変換して出力する。

周波数フィルタ６２は、入力される環境音信号ＳＧ６１から、例えば図５（Ａ）に示した各方向決定帯域Ｂ１〜Ｂ５の周波数範囲外の不要な成分を除去し、その結果を信号ＳＧ６２として出力する。

方向決定帯域選択部６３は、入力される信号ＳＧ６２の中から、提示方向信号ＳＧ１４に従って選択したいずれか１つの方向決定帯域（Ｂ１〜Ｂ５の１つ）の範囲内の周波数成分を抽出し、その結果を方向決定帯域信号ＳＧ６３として出力する。

左側キャンセル信号生成部６４Ｌは、聴取者３７が左耳で聞くことのできる環境音を打ち消すための左側キャンセル信号を生成する。すなわち、打ち消すべき環境音と同じ波形で位相が１８０度ずれた逆相のキャンセル信号を生成し、左側出力信号ＳＧ２７Ｌとして出力する。

本実施形態では、左側キャンセル信号生成部６４Ｌが全周波数帯域の環境音を打ち消す場合と、一部分の周波数成分だけを打ち消す場合とがあるので、環境音信号ＳＧ６１と、方向決定帯域信号ＳＧ６３とが左側キャンセル信号生成部６４Ｌにそれぞれ入力される。また、提示方向を制御するために提示方向信号ＳＧ１４が左側キャンセル信号生成部６４Ｌに入力される。

同様に、右側キャンセル信号生成部６４Ｒは、聴取者３７が右耳で聞くことのできる環境音を打ち消すための右側キャンセル信号を生成する。すなわち、打ち消すべき環境音と同じ波形で位相が１８０度ずれた逆相のキャンセル信号を生成し、右側出力信号ＳＧ２７Ｒとして出力する。右側キャンセル信号生成部６４Ｒの入力には、環境音信号ＳＧ６１と、方向決定帯域信号ＳＧ６３とがそれぞれ入力される。また、提示方向を制御するために提示方向信号ＳＧ１４が右側キャンセル信号生成部６４Ｒに入力される。

次に、第５実施形態の車両用方向提示装置１００の特徴的な動作を説明する。
方向を示す音を提示する前の環境騒音の例を図２０（Ａ）および図２０（Ｂ）に示す。図２０（Ａ）は環境騒音の周波数スペクトルを示し、図２０（Ｂ）は上方から見た車室内の環境騒音の分布状態を示している。

また、第５実施形態の車両用方向提示装置１００が方向を示す音を提示した時の変化の例を図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、および図２１（Ｃ）に示す。また、図２１（Ａ）は車室内左側領域の周波数スペクトルを示し、図２１（Ｂ）は車室内右側領域の周波数スペクトルを示し、図２１（Ｃ）は上方から見た車室内の環境騒音分布状態の例を示す。

車両用方向提示装置１００が方向を示す音を提示する前の通常の状態においては、図２０（Ｂ）に示すように車室内の空間には、環境騒音がほぼ一様に分布している。また、この場合の環境騒音の周波数スペクトルは、例えば図２０（Ａ）のように分布している。

そして、車両用方向提示装置１００が右前方を示す音を提示する時には、聴取者３７が左耳で知覚する音の周波数スペクトルは図２１（Ａ）に点線で示す状態から実線で示す状態に変化し、聴取者３７が右耳で知覚する音の周波数スペクトルは図２１（Ｂ）に点線で示す状態から実線で示す状態に変化する。また、車室内の環境騒音分布状態は図２１（Ｃ）のようになる。

図２１（Ｃ）の状態では、図１９に示す左側キャンセル信号生成部６４Ｌは、環境音信号ＳＧ６１を入力してこの信号の位相を１８０度ずらしたキャンセル信号を左側出力信号ＳＧ２７Ｌとして出力する。これにより、左側のスピーカ３４から出力されるキャンセル信号の音響の影響により、車室内左側の空間における環境騒音の少なくとも一部が打ち消される。そして、聴取者３７が左耳で知覚する音の周波数スペクトルは図２１（Ａ）に点線で示す状態から実線で示すように変化する。つまり、環境騒音のキャンセルにより全周波数帯域で音量が低下する。

また、図２１（Ｃ）の状態では、図１９に示す右側キャンセル信号生成部６４Ｒは、前方を知覚する方向決定帯域（Ｂ１またはＢ３）内の周波数成分を含む方向決定帯域信号ＳＧ６３と、全周波数帯域の成分を含む環境音信号ＳＧ６１とをそれぞれ入力する。そして、環境音信号ＳＧ６１から方向決定帯域信号ＳＧ６３を減算することにより、特定の方向決定帯域（Ｂ１またはＢ３）以外の周波数成分のみを抽出する。更に、抽出した特定の方向決定帯域（Ｂ１またはＢ３）以外の周波数成分の位相を１８０度ずらしたキャンセル信号を右側出力信号ＳＧ２７Ｒとして出力する。

この右側出力信号ＳＧ２７Ｒによって、右側のスピーカ３５から出力されるキャンセル信号の音響の影響により、車室内右側の空間においては、環境騒音のうち、特定の方向決定帯域（Ｂ１またはＢ３）以外の周波数成分が打ち消される。つまり、聴取者３７が右耳で知覚する音の周波数スペクトルは図２１（Ｂ）に点線で示す状態から実線で示すように変化する。

すなわち、聴取者３７が右耳で知覚する環境騒音に関しては、特定の方向決定帯域（Ｂ１またはＢ３）の周波数成分がそのまま残り、それ以外の周波数成分はキャンセル（低減）されて音量が低下する。

したがって、図２１（Ｃ）に示すように、聴取者３７は左右の耳で知覚する環境騒音の音量の違いにより右方向を知覚する。同時に、図２１（Ｂ）に示すように「前方向」を示す方向決定帯域（Ｂ１またはＢ３）の周波数成分だけが相対的に強調された環境騒音を聴くことになるため、前方向を知覚する。そして、右方向の知覚と前方向の知覚とが合成されて、図２１（Ｃ）に示すように右前方の方向を知覚することになる。

なお、聴取者３７に対して方向をより強く知覚させたい場合には、キャンセルされない方向決定帯域の音について、音量を増やしたり、振幅変調、断続制御などを併用することが想定される。

例えば、図２１（Ｃ）のように右前方を提示する場合には、方向決定帯域選択部６３が出力する方向決定帯域信号ＳＧ６３を増幅器２９の入力側で右側出力信号ＳＧ２７Ｒに加算することで、右側の方向決定帯域の音量を増やすことができる。また、加算する方向決定帯域信号ＳＧ６３を振幅変調したり、断続的に出力することにより方向を強調することができる。

第５実施形態の車両用方向提示装置１００においては、マイク６１で集音したリアルタイムの環境音を音源として利用しているので、次のような利点がある。
（１）音の提示のために出力される音が、運転者が常時知覚している環境音とほぼ同じであるため、ブザー音のような人工音や一般的な報知音と比べて違和感を感じにくい。そのため、例えば方向の提示が繰り返し、あるいは継続的に行われた場合でも、その音を運転者が煩わしく感じるような状況が生じにくい。
（２）ホワイトノイズなどの音源を利用する場合と比べると、存在感のある音響が出力されるので、方向を提示する報知音の用途に適した音響が得られる。
（３）車両の走行時に発生する環境音には前後方向の方向感が盛り込まれているので、音源自体に含まれる方向感を、聴取者３７が感じる方向感を強調するために役立てることができる。
（４）また、方向決定帯域の周波数を使用するので、前後方向だけでなく、上方向を提示することもできる。

（第６実施形態）
本発明の実施形態における車両用方向提示装置１００Ｂの構成例を図６に示す。
図６に示した車両用方向提示装置１００Ｂは、提示方向決定部１０Ｂ、音提示部２０Ｂ、車両状態検出部３１、車両周辺情報検出部３２、顔検出部３３、スピーカ３４および３５を備えている。

第６実施形態では音源として環境音を利用する。したがって、第６実施形態における音提示部２０Ｂの具体的な構成は、第２実施形態とは異なっている。これについては後で説明する。

図６中に示した車両状態検出部３１、車両周辺情報検出部３２、および顔検出部３３は、既に説明した第５実施形態とほぼ同じである。但し、第６実施形態の車両周辺情報検出部３２は、例えば、自車両の近傍に存在する他車両、歩行者、障害物等の方向だけでなく、距離や接近速度などの情報も取得できる場合を想定している。

例えば、図２４に示したように、自車両の前方の交差点で、右前方から他車両が接近しているような状況で、車両周辺情報検出部３２は、自車両から他車両までの距離、距離の変化速度などの情報も出力する。そして、提示方向決定部１０Ｂは、車両周辺情報検出部３２が出力する情報に基づいて、接近状態信号ＳＧ１６を生成する。

スピーカ３４は、電気信号である左側出力信号ＳＧ１５Ｌを音響に変換して出力する。スピーカ３５は、電気信号である右側出力信号ＳＧ１５Ｒを音響に変換して出力する。

例えば、図２３（Ｃ）に示す例ではスピーカ３４および３５は運転席のヘッドレストに設置され、左側のスピーカ３４は聴取者である運転者の左耳に近い位置の後方に配置され、右側のスピーカ３５は運転者の右耳に近い位置の後方に配置されている。

本実施形態では、例えば図２４に示したように、自車両の右前方から他車両が接近しているような状況で、音提示部２０Ｂは、他車両の接近状態に応じて、つまり接近状態信号ＳＧ１６に従い、聴取者３７に提示する音の方向の違いの他に、図２３（Ｃ）に示したように、音の種類Ｓ０１〜Ｓ０５（周波数帯域の変化、および音量（音の強さ）の違い）に反映するように制御する。

次に、音提示部２０Ｂの構成例を説明する。
音提示部２０Ｂの構成例（８）を図２２に示す。
本実施形態では、音源として環境音を利用するので、図６に示した音提示部２０Ｂの具体例として、図２２に示した音提示部２０Ｈまたは図２５に示した音提示部２０ｉの構成を用いる。図２２の音提示部２０Ｈは図１９に示した音提示部２０Ｇの変形例であり、図２５の音提示部２０ｉは、図２２に示した音提示部２０Ｈの変形例である。

次に、音提示部２０Ｈの構成を説明する。
図２２に示した音提示部２０Ｈは、マイク６１、周波数フィルタ６２、方向決定帯域選択部６３Ｂ、左側キャンセル信号生成部６４ＬＢ、右側キャンセル信号生成部６４ＲＢ、増幅器２８、および２９を備えている。

方向決定帯域選択部６３Ｂ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ＳＧ６２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ＳＧ６３として出力する。

また、方向決定帯域選択部６３Ｂは、接近状態信号ＳＧ１６に従って、方向決定帯域内で選択する周波数の微調整を行うことができる。例えば、図２６に示した前方を知覚する帯域Ｂ２２を提示方向信号ＳＧ１４により選択している状態で、図２６に示した帯域Ｂ２２ａ、Ｂ２２ｂ、Ｂ２２ｃ、Ｂ２２ｄ、Ｂ２２ｅ等のいずれかを接近状態信号ＳＧ１６により選択することができる。

左側キャンセル信号生成部６４ＬＢおよび右側キャンセル信号生成部６４ＲＢは、それぞれ図１９に示した左側キャンセル信号生成部６４Ｌおよび右側キャンセル信号生成部６４Ｒの場合と同様にキャンセル信号を生成する。それ以外に、接近状態信号ＳＧ１６に従って音量制御を行う。

例えば、図２３（Ｃ）に示したように右前方の方向を提示する場合には、右側キャンセル信号生成部６４ＲＢが、キャンセル信号に、入力の方向決定帯域信号ＳＧ６３の成分を加算することにより、右側の方向決定帯域内の周波数成分の音量を増やし、方向を強調することができる。

方向決定帯域選択部６３Ｂ、左側キャンセル信号生成部６４ＬＢ、および右側キャンセル信号生成部６４ＲＢ以外の構成要素については、既に説明した図１９の構成と同様であるので説明を省略する。

次に、音提示部２０ｉの構成を説明する。
図２５に示した音提示部２０ｉは、マイク６１、周波数フィルタ６２、方向決定帯域選択部６３Ｂ、左側キャンセル信号生成部６４ＬＢ、右側キャンセル信号生成部６４ＲＢ、方向提示用音源６９、音源切換部６８、増幅器２８、および２９を備えている。つまり、図２２に示した音提示部２０Ｈの構成要素の他に、音源切換部６８および方向提示用音源６９が更に追加されている。

方向提示用音源６９は、環境音とは異なる人工音の信号を出力する。具体的には、図３に示した（音Ａ）、および（音Ｂ）の各成分を合成した信号を出力する。ここで（音Ａ）、および（音Ｂ）の各成分は、正弦波や矩形波のような単調な波形の信号である。（音Ａ）、および（音Ｂ）の各成分の周波数は、提示方向信号ＳＧ１４により定まるいずれかの方向決定帯域の範囲内に定められる。更に、（音Ａ）は周波数が一定であり、（音Ｂ）の信号は周波数変調されている。また、（音Ａ）、および（音Ｂ）の各成分は断続する信号である。

音源切換部６８は、接近状態信号ＳＧ１６に従って、左側キャンセル信号生成部６４ＬＢ、右側キャンセル信号生成部６４ＲＢの出力と、方向提示用音源６９の出力とのいずれか一方を、選択的に増幅器２８、２９の入力に印加する。

具体的には、接近状態信号ＳＧ１６の状態が比較的安全な状態では、音源切換部６８は左側キャンセル信号生成部６４ＬＢ、右側キャンセル信号生成部６４ＲＢの出力（環境音）を音源として選択する。また、距離や接近速度が所定の警報レベルに達したことが接近状態信号ＳＧ１６により認識された時には、音源切換部６８は方向提示用音源６９の出力（正弦波等の人工音）を音源として自動的に選択する。

次に、第６実施形態の車両用方向提示装置１００Ｂの特徴的な動作を説明する。
例えば、図２４に示したように、自車両の右前方から他車両が接近しているような状況で、図２２の音提示部２０Ｈは、他車両の接近状態に応じて、つまり接近状態信号ＳＧ１６に従い、聴取者３７に提示する音の方向の違いの他に、音の種類Ｓ０１〜Ｓ０５（周波数帯域の変化、および音量（音の強さ）の違い）を反映するように制御する。

図２３（Ｃ）に示した音の種類Ｓ０１〜Ｓ０５のいずれかを選択する場合には、他車両が自車両の右前方に存在しているので、聴取者３７が前方を知覚できるように、例えば図２３（Ｂ）に示す周波数スペクトルにおける前方を知覚する帯域Ｂ２２内の周波数を音提示部２０Ｈが選択する。

また、図２６に示すように、音の種類Ｓ０１〜Ｓ０５のいずれかを選択する場合には、それぞれ前方を知覚する帯域Ｂ２２内の帯域Ｂ２２ａ、Ｂ２２ｂ、Ｂ２２ｃ、・・・の周波数帯域を使用し、音量も同時に変更する。

つまり、図２２に示した方向決定帯域選択部６３Ｂが、接近状態信号ＳＧ１６に従って帯域Ｂ２２ａ、Ｂ２２ｂ、Ｂ２２ｃ、Ｂ２２ｄ、Ｂ２２ｅの各周波数を選択し、左側キャンセル信号生成部６４ＬＢ、または右側キャンセル信号生成部６４ＲＢが接近状態信号ＳＧ１６に従って音量を調整するので、図２３（Ｃ）に示すように接近状態に応じて知覚する方向だけでなく、音の種類Ｓ０１〜Ｓ０５（周波数帯域、および音量（音の強さ））も自動的に変更することができる。

また、図２６に示したように出力する音の種類Ｓ０１〜Ｓ０５を順次に変更することにより、図２３（Ｃ）に示すように他車両の接近状態の違いを音で聴取者３７に知覚させることができる。また、選択した方向決定帯域の違いと、左右の音量バランスの違いにより、他車両が存在する方向の違いを聴取者３７に知覚させることができる。

また、図２５に示した音提示部２０ｉを使用する場合には、接近状況が警報レベルか否かに応じて使用する音源を自動的に切り替えることができる。すなわち、接近状況が警報レベル未満の状況では、音源切換部６８が左側キャンセル信号生成部６４ＬＢ、右側キャンセル信号生成部６４ＲＢの出力を音源の信号として選択し、接近状況が警報レベルに到達すると音源切換部６８が方向提示用音源６９の出力を音源の信号として選択する。

例えば、図２３（Ｃ）に示す音の種類がＳ０１、Ｓ０２、Ｓ０３の場合には環境音に相当する左側キャンセル信号生成部６４ＬＢ、右側キャンセル信号生成部６４ＲＢの出力を音源として選択し、音の種類がＳ０４、Ｓ０５の場合には方向提示用音源６９の出力を選択するように制御する。

但し、例えば他車両が異常に接近した場合のように緊急を要するような状況では、普通の環境音だけでは運転者に与える刺激が不足すると考えられる。しかし、図２５に示した音提示部２０ｉを使用する場合には、接近状況が警報レベルに到達すると、環境音以外の正弦波等の音源に切り替えるので、この特別な音により運転者に対して一時的に大きな刺激を与えて特別な注意を促すことができる。

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］〜［８］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（音提示部２０）は、提示方向（提示方向信号ＳＧ１４）に応じて選択された方向決定帯域（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５）の周波数の信号を用いて前記音響を出力する、
車両用方向提示装置（１００）。
［２］前記音響出力部（音提示部２０）は、周波数変調された１つ以上の信号（正弦波信号ＳＧ２２）を用いて前記音響を出力する、
ことを特徴とする前記［１］に記載の車両用方向提示装置。
［３］前記音響出力部（音提示部２０）は、周波数変調された第１の信号（正弦波信号ＳＧ２２）と、周波数が一定又は変調開始周波数及び変調終了周波数のうち少なくとも一方が前記第１の信号と異なる第２の信号（正弦波信号ＳＧ２１）とを組み合わせて前記音響を出力する、
ことを特徴とする前記［２］に記載の車両用方向提示装置。
［４］前記方向識別部（提示方向決定部１０Ｂ）は、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と接近状態とを識別し、
前記音響出力部（音提示部２０Ｂ）は、前記方向識別部が識別した接近状態（接近状態信号ＳＧ１６）の変化に応じて、出力する音響の周波数と音量を断続的又は連続的に変化させて出力する、
ことを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の車両用方向提示装置（１００Ｂ）。
［５］前記音響出力部（音提示部２０Ｃ、２０Ｄ）は、前記車両上の集音器で収集した環境音又は事前に録音した環境音（信号ＳＧ４１、ＳＧ５４）を音源として利用し、前記音源の信号に含まれる周波数成分のうち、特定の方向決定帯域以外の不要な周波数成分を低減又は除去し、もしくは必要な周波数成分のみを強調又は抽出した結果（信号ＳＧ４２、ＳＧ５４）に基づき、前記音響を出力する、
ことを特徴とする前記［１］に記載の車両用方向提示装置。
［６］前記方向識別部の識別状態に基づき、提示対象の所定の接近状態が検知された場合には、前記音響出力部（音提示部２０Ｆ）は、前記音響を出力するために利用する音源を環境音以外の音（方向決定帯域信号ＳＧ４９）に切り替える、
ことを特徴とする前記［５］に記載の車両用方向提示装置。
［７］前記音響出力部（音提示部２０Ｇ）は、前記車両上で収集可能な環境音を音源として利用すると共に、前記環境音を収集して電気信号に変換する集音器（マイク６１）と、前記集音器が収集した環境音を打ち消すための逆位相のキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成部（６４Ｌ、６４Ｒ）と、前記キャンセル信号を音響として出力する１つ以上のスピーカ（３４、３５）と、を備え、
前記キャンセル信号生成部（６４Ｌ、６４Ｒ）は、前記提示方向以外の領域については全周波数帯域の環境音を打ち消し、前記提示方向（提示方向信号ＳＧ１４）の領域については特定の方向決定帯域以外の周波数成分のみを打ち消すように、前記キャンセル信号を生成する、
ことを特徴とする前記［１］に記載の車両用方向提示装置。
［８］前記方向識別部（提示方向決定部１０Ｂ）は、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（提示方向信号ＳＧ１４）と接近状態（接近状態信号ＳＧ１６）とを識別し、
前記音響出力部（音提示部２０Ｈ）は、前記方向識別部が識別した接近状態（接近状態信号ＳＧ１６）の変化に応じて、出力する音響の音量変化を断続的又は連続的に変化させて出力する（図２６参照）、
ことを特徴とする前記［７］に記載の車両用方向提示装置。

１０，１０Ｂ提示方向決定部
２０，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ音提示部
２１，２２正弦波信号発生器
２３，２３Ｂ周波数選択部
２５オンオフ信号発生器
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
３３顔検出部
３４，３５スピーカ
３７聴取者
ＳＧ１１車両状態信号
ＳＧ１２車両周辺情報
ＳＧ１３顔方向情報
ＳＧ１４提示方向信号
ＳＧ１５Ｌ，ＳＧ２７Ｌ，ＳＧ４４Ｌ左側出力信号
ＳＧ１５Ｒ，ＳＧ２７Ｒ，ＳＧ４４Ｒ右側出力信号
ＳＧ１６接近状態信号
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
ＳＧ２５オンオフ制御信号
ＳＧ２６合成信号
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５方向決定帯域
Ｂ２１，Ｂ２１ａ，Ｂ２１ｂ，Ｂ２１ｃ後方を知覚する帯域
Ｂ２２，Ｂ２２ａ，Ｂ２２ｂ前方を知覚する帯域
Ｃｖ，Ｃｈ，Ｃｏ特性曲線
Ｓ０１，Ｓ０２，Ｓ０３，Ｓ０４，Ｓ０５音の種類
４１，５１，６１マイク
４２，６２周波数フィルタ
４３，４３Ｂ，５５，６３，６３Ｂ方向決定帯域選択部
４４，４４Ｂ，５６左右バランス調整部
４５，４６位相調整部
４９，６９方向提示用音源
ＳＧ４１，ＳＧ５１，ＳＧ６１環境音信号
ＳＧ４２，ＳＧ６２信号
ＳＧ４３，ＳＧ４９，ＳＧ５５，ＳＧ６３方向決定帯域信号
ＳＧ５２，ＳＧ５３録音データ
ＳＧ５４再生音信号
５２録音制御部
５３録音データ保持部
５４録音データ再生部
６４Ｌ，６４ＬＢ左側キャンセル信号生成部
６４Ｒ，６４ＲＢ右側キャンセル信号生成部
６８音源切換部
１００，１００Ｂ車両用方向提示装置

Claims

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音響を出力する音響出力部と、
を備え、
前記音響出力部は、提示方向に応じて選択された方向決定帯域の周波数に基づいて、周波数変調された第１の信号を用いた前記音響と、周波数が一定又は変調開始周波数及び変調終了周波数のうち少なくとも一方が前記第１の信号と異なる第２の信号を用いた前記音響とを、同時に出力する、
車両用方向提示装置。
前記音響出力部は、前記第１の信号を用いた前記音響と、前記第２の信号を用いた前記音響とを、同じタイミングでオンとオフとが交互に繰り返されるように、出力する、
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。
前記方向識別部は、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と接近状態とを識別し、
前記音響出力部は、前記方向識別部が識別した接近状態の変化に応じて、出力する音響の周波数と音量を断続的又は連続的に変化させて出力する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用方向提示装置。