JP7202514B2 - 速度提示方法とそれを用いる車両 - Google Patents

Description

本発明は車両の速度を音響により提示する方法とそれを使用する車両に関するものである。

車両の速度は速度計で視覚的に提示することが一般的である。そのため、運転者は車両が発生するエンジン音や通り過ぎる風景の様子から車両の速度を推定し、たまに速度計を見てその速度を確認している。しかし、速度計を見る動作は前方の確認を中断するため前方不注意が生じる。このため、速度計を確認する頻度を少なくする傾向があり、不注意による制限速度違反を起こしやすい。更に、近年の電気自動車等はエンジン音が無い場合や有っても走行速度と無関係な場合がしばしばある。このためエンジン音などの聴覚的な情報による速度の推定が困難な状況になっている。

特開２０１０－１４９５７６

走行速度をエンジン音の変化からある程度把握するする習慣があった運転者にとっては、自動車の電気走行にともなう静粛化で聴覚による速度の類推が困難になり、気がつくと思わぬ制限速度違反を起こしていることがある。これは速度計が目視確認を必要としているためである。他方、速度監視を頻繁に実行すると前方不注意が増え、事故を起こす可能性が増大する問題がある。

車両の速度確認にともなう前方不注意な時間帯減らす目的で、聴覚により車両の速度把握を可能とし、更には速度制限違反の違反レベルを把握可能とするものである。

車両の速度を複数の段階的な速度範囲で区切り、前記各速度範囲に対応づけした音源または楽曲による演奏を車内に出力して運転者に聴覚による速度提示をする速度計において、
前記車両の速度が、前記各速度範囲の最低速度を超え、かつ其々が前記各最低速度を下回らない走行を継続する限り、前記各速度範囲に対応づけした音源または楽曲を継続して出力して、前記音源または前記楽曲の各々の出力を重畳させることで、出力している前記音源または前記楽曲の種類数を聴覚で判断可能とし、音源または楽曲の前記種類数から、前記車両の速度が属する速度範囲の段階を定量的に判断できるようにする車両の速度計は、
各速度範囲で分担する音源や音階が異なるとともに、音源または楽曲の各々の出力が重畳して出力するようにしているため、それ等の種類数から何段目の速度範囲で車両が走行しているか定量的に判断でき、速度計を見ることなく走行する車両の速度を速度範囲の下からの段階数として把握が可能になる。これにより、これまでの視覚による速度計の確認の頻度を減少させることができるため、速度計確認による前方不注意の時間を減少させることが可能になり、事故の低減に寄与できる速度計を提供できる効果がある。

車両の速度範囲に応じて分担する音源または前記音源の音階を異にし、前記音源または前記音源の音階の繰返し数を前記車両の速度に応じて異にした前記複数の音源または前記音源の音階を用いて、前記車両の運転者に聴覚による速度提示をする速度提示方法は、各速度範囲で分担する音源や音階が異なるため、どの速度範囲で車両が走行しているか判断でき、更にその速度範囲の低速側であるか、高速側であるか、あるいはその中間の速度であるかを音源等の繰返し数から判断が可能になり、速度計を見ることなく走行速度の把握が可能になる。これにより、この速度提示方法ではこれまでの視覚による速度計の確認の頻度を減少させることができるため、速度計確認による前方不注意の時間を減少させることが可能になり、事故の低減に寄与できるとともに、多少の変動が常にある走行速度を許容した安定した感覚の聴覚的な速度提示が可能になる効果がある。

車両の速度範囲に応じて分担する音源または音階を、次以降の速度範囲を分担する音源または音階と重畳して前記車両内に出力する音による速度計は、各速度範囲で分担する音源や音階の出力を重ねるため、その重畳の数を聴覚で判別することで、下から何段階目の速度範囲で車両が走行しているか瞬時に判断することが可能になり、単純な速度範囲を分担した音源や音階による提示に比べて、走行する車両の速度の把握が定量的であり、かつ、容易になる効果がある。

走行する車両の速度が属する速度範囲に対応して出力される音源または楽曲の出力レベルを、前記速度範囲より低速側の速度範囲に対応して出力される各音源または各楽曲の出力レベルより、大きくする速度計は
各速度範囲で分担する各音源や各音階の出力を低下させても、それ等の種類数の認識を維持できる。このため、この特性を利用して、これ等の内の走行する車両の速度が属する速度範囲を除いた各速度範囲の各出力は低下させ、現在の走行速度が属する速度範囲を提示する音源や音階の繰返しの出力を大きく維持して聞きやすくする。これにより、走行する車両の速度把握がより明確になる効果がある。

走行する車両の速度が属する速度範囲に対応して出力される音源または楽曲の出力、及び前記速度範囲より低速側の全ての速度範囲に対応して出力される各音源または各楽曲の出力の強度を周期的に、かつ各々独立に増大させ、更に前記各出力が周期的に増大するタイミングをずらす速度計は、
周期的に出力レベルの増大した音源または楽曲の種類数を順次数えることで、容易に各速度範囲で分担する音源や音階の重複の数が分かる。このため、特別な音楽的な才能や訓練をすることなく聴覚による速度提示が利用可能になる効果がある。

道路交通法上の交通違反の点数一覧表の中の速度超過の項目が示す速度の範囲を速度範囲として用いる速度計は、
制限速度を越えている度合いを聴覚で常に理解が可能である。このため、必要とする速度計を目視する回数をあえて減少させて車両を走行させようとする心理が原因で、思わぬ速度違反を犯してしまう事があるが、これに対して、本願の速度計を用いると罰金や違反点数を運転者の聴覚情報として常に意識させることが可能になり、速度違反の防止や法令順守の心理の回復に効果がある。

走行速度の確認ができる車両のスピードメータとは別に、一定のルールで区切った速度範囲を走行速度に対応して繰返音を発生させ、その繰返し数や音色により現在の車両の走行速度を聴覚で分かる機能を車両に付加する。単純な具体例としては、車内で再生する繰返し音として、時速ゼロＫｍ～１０Ｋｍまではバイオリンが音、次の時速１０Ｋｍ～２０Ｋｍまではフルートの音、次の時速２０Ｋｍ～３０Ｋｍまではピアノの音などする。こうした区切りとなる速度範囲を以後は速度領域と称することにする。これ等の楽器の音、例えばバイオリンのドの繰返し音が時速１Ｋｍでは例えば１０秒ごとに1回、５Ｋｍでは１０秒ごとに５回、１０Ｋｍでは１０秒ごとに１０回とし、１０Ｋｍを超えるとフルートのドの音に変わり、時速１１Ｋｍでは１０秒ごとに１回、２０Ｋｍでは１０秒ごとに１０回のドの音がし、２０Ｋｍを超えるとピアノのドの音に変わり、時速２１Ｋｍでは１０秒ごとに１回、３０Ｋｍでは１０秒ごとに１０回のドの音がするようにする。このようにすることで、車内に出力される音色からどの速度領域であるか判断でき、その音色の繰返し数が変わることで対象とする速度領域におけるおおよその速度、すなわち低速側であるか、高速側であるか、それ等の中間であるかなどの速度を運転者は把握することが可能になる。これにより、例えば音色がピアノで１０秒ごとに５回（２秒間に１回）程度のドの音がしていれば、ピアノが２０Ｋｍから３０Ｋｍの速度範囲に速度があることを表しており、ピアノの音が２秒間に１回程度の繰返し数が聞こえることで、２０Ｋｍから３０Ｋｍの中間程度の速度、つまり２５Ｋｍ程度で走行していると運転者は判断できるようになる。
なお、この仕組みは車両に通常の速度計とともに併設するものであり、従来からの速度計を車両から排除するものではない。

図１は本発明を実施する車両の装置の配置図であって、モータやエンジンなどからなる駆動部１が変速機２を介して一対の車輪３を駆動する。駆動部１は電気やガソリンなどを蓄積したエネルギー源９からエネルギー制御部８の下で供給し回転する。ここまでの説明は多少の省略があるが車両の一般的形態である。

この車両の駆動は車のアクセルや電車のノッチに相当する速度設定値入力部７により制御されて車両が走行する。他に道路上の制限速度の標識を認識する標識認識部４やと車両の速度検出部５やＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）の検出・処理部６が適切な箇所に設置されている。これらの各部が発生するデータ等は次に説明する制御部１０に送られる。
制御部１０では音源・楽譜等の記憶部１２からのデータ読取を行うとともに、必要なデータの演算を行い、表示部１１がそのマン・マシンインタフェースを司る。更に楽器等の信号発生部１３を制御し、音源の選択や音量を指示する。ここで、記憶部１２での記憶情報は音声圧縮情報ＭＰ３や歌詞や楽譜やＭＩＤＩのような音楽情報であることもある。楽器等信号発生部１３で生成されたデータはＤ/Ａコンバータ１４を介してデジタル信号をアナログ信号に変換し、更にアンプ部１５で増幅してスピーカ１６から車内に出力される。

図２は横軸の車両の走行速度に対して音源の繰返し数を左側の縦軸で示し、右側の軸を音源の周波数を示す特性図で、速度に対する各音源の特性を示している。横軸の速度は０（ゼロ）から始まり、速度Ｓ１，Ｓ２、Ｓ３とそれ以降のＳｎ-１、Ｓｎ等の目盛が刻んである。細い破線２０で示す音源は速度０からＳ１までの速度領域を分担しており、左側の縦軸では速度０で最も少ない繰返し数であり、例えば音源の繰返しはゼロ回である。速度がＳ１で最も繰返しは多くなり、その間は直線的に繰返しが増加する特性である。速度がＳ１を超えると直ちに繰返しはゼロとなり、無音化する。
また、右側の縦軸では速度０で最も少ない周波数であり、例えば音源の周波数は１００ヘルツである。速度がＳ１で最も周波数は高くなり、その間は直線的に周波数が増加する特性である。速度がＳ１を超えると直ちに最も少ない周波数である１００ヘルツになる。この説明では音源の繰返し数（左側の縦軸）と周波数（右側の縦軸）の両者の説明を同時にしたが、文章が煩雑になるとともに周波数（右側の縦軸）の説明は繰返し数（左側の縦軸）の説明と重複するため以後は省略する。なお、ここでの音源としては例えばサイン波や矩形波や楽器の音などがあり、周波数としてはそれ等の音源をフーリエ変換した際の最大出力となる周波数を示すとする。
繰返し数（左側の縦軸）を用いた説明をつづけると、太い破線２１は別の音源の速度領域であり、その範囲はＳ１からＳ２まである。Ｓ１で繰返し数がゼロであり、Ｓ２に向かって繰返しは増大しＳ２で最大となり、Ｓ２を越えると繰返しは直ちにゼロとなる。
これ等と同様に細い一点鎖線２２の音源はＳ２とＳｎ－１の範囲を速度領域とし、太い一点鎖線２３の音源はＳｎ－１とＳｎの範囲を速度領域とし、細い直線２４の音源はＳｎから上の速度領域を受け持つ。ただし、細い直線２４の音源はＳｎの途中までを図示しており、説明もそれに対応している。
これ等の繰返し特性も細い破線２０や太い破線２１で説明したと同様に速度の増加に対して繰返しが増大する特性を示す。

これまでの説明では、各速度範囲を分担する音源が異なるとして説明したが、音源は同一とし、音階を異にすることで同様の領域分けが可能である。例えばピアノを音源として細い破線２０はドの音程のみ、太い破線２１はレの音程のみ、細い一点鎖線２２はミの音程のみ、太い一点鎖線２３はファの音程のみ、細い直線２４はソの音程のみ、として速度に合わせてその繰返し数を変化させることができる。
また、細い破線２０はドの音程のみ、太い破線２１はミの音程のみ、細い一点鎖線２２はドとミの組合せ、太い一点鎖線２３はソのみの音程、細い直線２４はドとミとソの音程の組合せ、などと音を組合せることで速度範囲を提示する方法も可能である。
これ等はいずれも速度の絶対値の提示ではなく、設定した範囲の低速側にあるか高速側にあるか、またはその中間かを繰返し音で提示するだけで曖昧性がある。また、それぞれの音源や音程がどの速度範囲を示しているか運転者が事前に覚えなくてはならない弱点がある。しかし、車両の発進時に行う加速時には何段階音色や音程の変化があったかで、どこの範囲の速度域で走行しているかが理解できるし、ほぼ一定速で走行中はその速度が低下しているのか、増加しているのかは繰返し数の変化や音色の変化で判断が十分できる。もちろん、この速度提示方法では慣れを必要とするため、使用初期の場合は速度把握が困難な場合がある。
以降の説明では、これ等の問題を解決して、走行する車両の速度あるいは速度範囲をできるだけ定量的に把握可能とする音による速度計を説明する。

図３は図２と同じく、横軸の車両の走行速度に対して音源の繰返し数を縦軸に示す特性図である。ここに示す太い破線２１、細い一点鎖線２２、太い一点鎖線２３、細い直線２４は図２での説明と基本的には同じで各音源の特性を示すが、繰返し数が最大となる速度が図２よりα分だけ広くなっている。これにより、 それまでの音源と新たな音源に一部重なりを生じ、その重なりによって両者の境が聴覚的に明確に分かり、例えば制限速度となる速度域に到達しているとか、それを超えようとしているなどの微妙な感覚を運転する者が理解しやすくできるようになる。更に、繰返し音が無音になる速度がなくなるなどの効果がある。

図４は図２と同じく、横軸の車両の走行速度に対して音源の繰返し数を縦軸に示す特性図である。ここでの太い破線２１、細い一点鎖線２２、太い一点鎖線２３、細い直線２４は図２での説明と基本的には同じであるが、速度に対する繰返し数が線形の特性ではなく、２次関数であったり、対数であったり、その他の関数であったりする事が可能である。これにより各速度領域の区切りにおける繰返し数のより急激な変化が得られ、運転者にはっきりと速度領域が変化したことを意識させられる効果がある。

次に上記説明の図２を実現するフローチャートを図５に示す。ちなみにこれを実現するのは図１における制御部１０である。フローチャートは１０１のスタートから始まり、まず、音源や楽譜等を蓄積する図１の記憶部１２から必要な情報の読み出しが１０２で行われる。車両の始動に伴い運転開始１０３が行われ、まず走行速度が０～Ｓ１の範囲にあるか１１０で判断する。これが否定であれば次の判断１２０に移るが、肯定であれば図２における音源２０による走行速度に従った繰返し数の音を１１１で出力する。この繰返し数の音の発生は別途説明する。その際の出力レベルは１１２で調整し、図１のＤ/Ａコンバータ１４によりデジタル信号がアナログ信号に変換し、アンプ部１５で増幅してスピーカ１６から音が出力される。１１２の出力レベルに関しては後で補足する。
次の段階で判断１２０に移り、ここで走行速度がＳ１～Ｓ２の範囲にあるか判断し、否定であれば次の判断１３０に移るが、肯定であれば図２の音源２１の出力を１２１で行い、１２２で出力レベルの調整をする。このような処理が次の判断１３０やそれ以降の判断１５０までにおいても判断１２０と同様になされ図２の特性を持つ各種音源が出力される。
速度判定の最後の段階として、車両には設計上の最高速度Ｓｍがあるため、それ以上の走行速度であるかを１６０で判断し、否定であれば１６２の判断に移る。１６０の判断が肯定であれば最大速度であることを１６１で警告する。次に車両の運転の継続を判断１６２で行い、肯定であれば、判断１１０に戻る。これが、否定であればこの処理を１６３で終了する。このようにして、運転者に聴覚による速度情報が提供される。
次に、速度と音源の繰返し数の算出方法について図６を用いて説明する。図６は図２の特性図の一部を切出した1つの音源の特性であり、横軸は走行速度、縦軸は音源の繰返し数であり、実線が計画した特性である。走行速度ＳからＳ＋ａまでの範囲における特性でＳでは繰返しがゼロでありＳ＋ａで最大繰返しＰとなり、その間は線形に繰返しが増加する。この途中の速度Ｓｘにおける繰返しＰｘは以下の式で表せる。
［数１］
Ｐｘ＝（Ｓｘ－Ｓ）／ａ×Ｐ
線形の繰返しの場合はこの式を用いて各走行速度における音源の繰返しを決定する。Ｐｘをゼロにさせないようにするには、右辺に最低の繰返し数を加算して算出することになる。また、図４のように非線形の特性の場合はその関数を適用することになる。

別の特性の例を図７ に示す。この図も速度と繰返しの関係を示しているが、図２や図３と比べると、図７では一度出現した音源の音や音色は出現速度以上の走行では最高速度Ｓｍまで消滅しない特性である。ここで、音源２０は速度０から出力している音源である。他の音源２１、２２、２３、２４ はそれぞれの速度範囲の最低速度にあたるＳ１、Ｓ２，Ｓｎ１，Ｓｎ以上の速度で出力し、最高速度Ｓｍ まで繰返し数を増加させながら出力をする。これ等の立ち上がりは一気に速度に比例した繰返し数の音源を出力するのではなく、助走のように立ち上がり、当初はゆっくりと繰返し数を増加させ、次第に速度と比例した周期に近づけている。これは突然に新たな音源の音が加わる事による違和感を軽減する効果と、走行速度に比例した繰返しが音源２０を中心として増加するので速度変化は音源２０により分かるため、新たな音源の繰返し音が別のテンポで加わることにより、運転者に速度が新たな速度範囲に達したことが分かりやすくする効果がある。ただし、これは突然新たな音源の音が入ることを否定しているわけではない。また、図７中では各音源の特性を音源２０と接しないように描いているが、各音源の特性曲線を区別しやすくするための便法であり、実際は同じ繰返し数になっていると理解するのが正しい。なお、図７の様に前後の速度範囲の繰返し数が接近して両者に多少の繰返し数の違いを生じた状態では、これ等によるビート（音の共振）が起こるが、この音源の重なりによるビートを速度範囲が入替る速度に達したこと示す判断手段として利用することも可能である。これ等に関しては以後の図８、図１３、図１８ なども同じである。

別の特性の例を図８ に示す。この図も速度と繰返し数の関係を示しているが、図７ と比べると、図８では一度出現した音源の音や音色は出現速度以上の走行では最高速度Ｓｍまで消滅しない。ただし、その繰返し数が頭打ちになり一定数で増加は止まるようにしている。この特性では速度が増加すると音源の重なりが増えることで、各速度範囲を単位とする速度の増加を段階的に把握でき、さらに、その速度範囲での車両の速度の増減は音の繰返し数の増減から運転者が理解できるようになる

別の特性の例を図９ に示す。この図も速度と繰返しの関係を示しているが、図８と比べると、図９では低い速度域から出現した音源の繰返し数の上限は小さくしてあり、速度が上がるにつれて、各速度範囲に対応した音源の繰返しの上限は大きくしてある。これにより繰返す音源が何種類あるか把握しやすくなり、その種類数と現在の速度に比例して繰返し数が変化する音源から、走行速度の範囲の確認とその中での速度の低、中、高の速度の推測ができ、これにより速度範囲が分かりやすくなり、間違えが少なく精度の高い速度把握が可能になる効果がある。

別の特性の例を図１０ に示す。この図も速度と繰返し数の関係を示す図アと、その音の出力レベルを図イに示してある。これ等の特性図の同じ種類の線は同一速度範囲に対応する音源または楽曲であり、速度に対して図アは繰返し数、図イは音の出力を示している。具体的には図アの細い破線は速度ゼロから始まりＳ１で飽和した繰返し数の音源２０の出力であり、それ以上の速度では繰返しは一定値をとる。しかし、図９と異なりその一定値のＳ１の繰返し出力は図イで示すように、速度Ｓ１以上での音源２０の出力レベルをＳ１までの出力レベルより下げるように設定してある。これは出力している音源の種類を把握するにはそれ等の出力が小さくても可能なので、それ等の出力は抑え、車両の現在の速度範囲における音源を強調する目的で、現在の速度に比例して繰返し数が変化している音源等の出力は大きくしてある。これにより、現在の速度に応じて繰返し数が変化している音源の繰返し音以外に何種類の音源が出力してるかを判断することで現在の速度範囲を把握し、出力を大きくして強調している現在の速度範囲の音源の繰返し数からその速度範囲の高側、低側などを判断して走行速度を明確に推定できるようにしている。

ここまで説明では幾つかの速度領域の音源や音階が重なっている状態を運転者が聞き分けて、どの速度領域で走行しているか判断していた。そのためある程度の慣れがないと速度計を目視してその領域を確認しなければならなくなる場合があり、本来の前方不注意の時間を少なくする目的が十分に達成できなくなることがある。次に図１１を用いて、音源や音階の重なりを容易に理解できる手法を説明する。この図は音源や音階に重なりのある速度領域を想定している。図１１は横軸が時間経過を示し、縦軸は重なり合って出力している音源や音階の出力を示す。ここでは音源２０と２１と２２が重なり合っている速度領域である。ちなみにこの速度領域では音源２３が車両の速度に合わせて繰返し数を変化させている状態であるが、ここには音源２３の情報は図示していない。また、横軸の時間は０から５まで数字が示してあるが、時間単位は適宜である。全ての出力は基本的には中間レベルに設定してあるが、細い破線で示した音源２０は０から１および３から４の時間で出力が増加している。太い破線で示した音源２１は１から２および４から５の時間で出力が増加している。細い一点鎖線で示した音源２２は２から３および５以降の時間で出力が増加している。ここで例えばこれらの出力を、音源２０と２１と２２がピアノの音を音源として各々ドとミとソの音階を出力しているとすると、０から１ではドの音階の繰返し音が強く出力し、１から２ではミの音階の繰返し音が強く出力し、２から３ではソの音階の繰返し音が強く出力し、３から４では再びドの音階の繰返し音が強く出力する。こうした各音源の出力の差により、車両の運転者はド、ミ、ソの３種類の音階の繰返し音が重なった段階だと容易に理解できる。これにより、現在は速度に比例して繰返し音が変化する音源２３やその音階は４段階目の速度領域にあると判断できるようになる。この区別による速度領域の判断は容易であり、速度計を目視する必要性を格段に減らすことが容易になる。

別の音源や音階の重なりを容易に理解でする手法を図１２に示す。この図１２は図１１とほぼ同じ条件である。ただし、図１１では音源２０，２１，２２を時間の変化とともにそれぞれ単独で出力を増加させたが、図１２では音源２０，２１，２２の出力増加が重なり合うように出力増加させている。そのため、音源２０が立上がると、ドの音が出力され、それと時間をずらせて音源２１が立上ると音源２０と音源２１が重複して出力するため、ドとミの音の出力が重複する。さらに、それと時間をずらせて音源２２が立上ると音源２０と音源２１と音源２２が重複して出力するため、ドとミとソの音の３種の出力が重複する。その後、音源２０は出力を低下すると、音源２１と音源２２が重複して出力するため、ミとソの音の出力が重複する。更に音源２１が出力を低下すると、音源２２のみのが出力するため、ソの音の出力のみになる。更に音源２２が出力を低下すると強調される音がなくなる。これを繰返すと、車両の運転者には強調音がない状態から、ドの音、次にドとミの音、次にドとミとソの音、次にミとソの音、次にソの音となる強調音が順次聞こえ、現在の車両の走行速度は３段階より１つ上の速度範囲にあることが容易に理解できる。これにより４段階目の速度範囲での速度に比例した音源や音階の繰返し数の変化から実際の速度が聴覚のみで推定可能になる。
ここでは特定の速度範囲をド、ミ、ソの３音階が順次強調出力する例で説明したが、他の速度範囲でも音源や音階の数を異にして同様にその重なり数の把握から、走行速度を聴覚のみで把握可能になる。以上の説明をした図１２は図１１の音源２０，２１，２２の波形の位相をずらせて出力増加をしていることと同じである。また、この波形は矩形波で示したが、サイン波や三角波の形状であってもかまわない。

次に図８を実現する図１における制御部１０での処理を図１３のフローチャートに示す。１０１のスタートから始まり、まず、図１の記憶部１２から音源や楽曲等の必要な情報の読み出し１０２で行う。車両の始動に伴い運転開始１０３が行われると、まず走行速度が０（ゼロ）以上であるか１１０で判断し、否定であれば１６２の判断に移るが、肯定であれば速度がＳ２以上かを１１１で判断する。これが否定であれば図８における音源２０による走行速度に従った繰返しの音を１１２で出力する。その際の出力レベルが１１４で調整され、図１におけるＤ/Ａコンバータ１４によりデジタル信号がアナログ信号に変換され、アンプ部１５で増幅されてスピーカ１６から音が出力される。他方、１１１における判断で速度がＳ２以上で肯定の場合は音源２０の繰返し数を速度Ｓ２に相当する周期に１１３で固定する。この出力に関しても１１４で出力レベルを調整する。
この一連の処理により図８における細い破線２０に相当する音源の出力がなされる。
１１４の出力レベルの調整完了後は図８における次の速度領域に相当する太い破線２１の音を出力するための処理である。これは基本的には前述の１１０の判断と同じであり、異なるのは判断する速度と出力する音源の選択が異なる。以下は説明が重複になるが念のため説明する。
判断１２０で速度がＳ１以上であるかを判断する。否定であれば１６２の判断に移るが、肯定であれば速度がＳｎ－１以上かを１２１で判断し、否定であれば音源２１による（走行速度―Ｓ１）に対応する繰返し数の音を１２２で出力し、１２４の出力レベル調整に移る。１２１の判断で速度がＳｎ－１以上であり肯定の場合は１２３の処理で音源２１の繰返し数を速度Ｓ２―Ｓ１に相当する周期に固定する。この出力に関しても１２４で出力レベルを調整する。これにより図８の音源２１の出力がなされる。
こうした処理を次の速度領域以降でも同様に繰り返すことで、図７における音源２２以降の音の出力が可能になる。
図１０のフローチャートの最後になる判断１６０では速度Ｓｍ以上か判断するが、これ以降はこれまでと処理内容が異なり、肯定であれば車両の設計上の最大速度であることを運転者に警告する１６１の処理に移り１６２の判断に移る。判断１６０が否定であれば１６２の判断に直接移り、車両の運転の有無を判断する。これが肯定であれば判断１１０にもどるが、肯定であればこの一連の処理の終了を１６２のストップで行う。
以上のようにして、図８を出力するための処理がなされる。
また、図９や図１０の出力に関しても一連の処理はほぼ同じでよいが、図１１のフローチャートの中の判断や処理を調整する必要がある。これ等についての細述は省略する。

ここまでは聴覚による走行速度を連続的に提示する方法を説明したが、車両の速度を運転者が確認する主な目的は走行中の道路の法定制限速度（以下、制限速度とする）に対して、運転する車両がそれ以下かそれ以上の速度であるかを判断することに使われている。一般に運転者は制限速度を道路標識により認識しているが、最近は画像処理による自動判定が可能になり車内で標識情報を提示できるようになっている。更にＧＰＳを利用したナビゲーションシステムにより、走行中の地図上の位置や走行中の道路名を把握できるとともに、その道路の制限速度の情報を取得することが可能になっている。これらの手段により制限速度の情報を取得している場合に、制限速度と運転する車両の速度との関係を聴覚情報により提示する方法を次に説明する。

図１４は速度と音源の繰返し数の関係を示す図であり、細い破線２０で示す音源２０の繰返しは速度ゼロから速度を上昇させるに従い、連続的に音源の繰返し数を増加させる。太い破線２１は速度Ｓ１から音源２１の繰返しを増加させ、速度Ｓ２まで出力し、それ以上の速度では音源２１の出力は停止し、細い一点鎖線２２の音源２２を速度Ｓ２から繰返しを増加させ、速度Ｓ３まで出力する。このような音の提示をそれ以上の速度範囲でも同様な繰返しを聴覚的に速度情報として提示する。ここで、速度Ｓ１を前述の標識認識やナビゲーションシステム等で取得した制限速度と一致させることにより、音源２０の繰返しの上昇により、車両の速度が上昇していることが分かり、制限速度Ｓ１を越えたことが音源２１の出力により運手者に理解できるようにする。また、その制限速度オーバーの度合いは音源２２や２３の出力の有無で、理解が可能になる。もちろん、Ｓ２を制限速度と一致させて、音源２１の繰返し音は制限速度に近づいているとする予告として使用することも可能である。また、図中の速度表示のＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５，Ｓｍなどを通常の速度計のように１０Ｋｍ単位やその倍数の単位にすることができるが、速度超過による点数が変わる速度の区切りであることも可能である。ちなみに、東京都（警視庁）では速度超過が時速２０Ｋｍ，２５Ｋｍ，３０Ｋｍ，５０Ｋｍを区切りとして、各々１点，２点，３点，６点，１２点の点数が提示されている。そこで、速度超過が２０ＫｍをＳ２，２５ＫｍをＳ３，３０ＫｍをＳ４，５０ＫｍをＳ５に設定するなどがその例である。この実質的罰則を速度表示の区切りとして使用することは、違反を強く実感させ、速度制限違反を抑制できる効果がある。ここで、細い破線２０で示す音源２０は単に走行速度の上昇を聴覚的に示すだけであるので省略が可能である。

図１５は速度と繰返し数の関係を示す特性を示す図であり、細い破線２０で示す音源２０の繰返し数は速度ゼロから速度を上昇させるに従い、連続的に繰返しを増加する。太い破線２１は制限速度Ｓ１から音源２１の繰返し数を増加し、途中から音源２０と重複して繰返し数の出力とする。細い一点鎖線２２の音源２２は速度Ｓ２から繰返しを増加し、途中から音源２０と音源２１と重複して出力する。速度Ｓ３以上の速度でも同様な音源の追加がなされることで、制限速度を越える速度の段階を音の重なりの数から運転者は理解できるようになり、速度違反の警告としての役割を十分に果たすことができる。

これまでは車両の速度に対して、音源の繰返し数の変化や音源の周波数を変化させる手法の組み合わせにより速度領域を聴覚的に提示することを説明してきたが、次に車両の速度に対して、音源が奏でる楽曲の出力を変化させて速度領域を聴覚的に提示する速度提示を説明する。
図１６は横軸の車両の走行速度に対して音源等の出力レベルを縦軸に示す特性図であり、速度に対して割当てた楽器や声等信号（以下、音源とする）の出力特性を示す。横軸の車両の速度は０（ゼロ）からＳｎまでの目盛が刻んである。実線２０で示す音源２０は速度０からＳ１までを分担領域としており、速度０で最大出力とし、Ｓ１で出力がゼロになる直線の出力波形である。細い破線２１は別の音源の分担領域（０からＳ２まで）であり、０とＳ２で出力がゼロで、Ｓ１において最大出力となる三角波形の出力をする。同様に太い破線２２、細い一点破線２３、太い二点破線２４、細い実線２５は各々別の音源に対応し、各速度領域で出力する。
この特性図のような出力特性で、各音源では楽曲を演奏するようにさせると、例えば速度Ｓ１では音源２１（例えばバイオリン）の音による演奏が聞こえるが、速度を上げると音源２１の音は速度Ｓ２に向かって次第に出力を下げ、それに伴い音源２２（例えばピアノ）の音の演奏が強くなり、速度Ｓ２では音源２１の音は消え、音源２２の音のみの演奏になる。この様にすることで、車両がＳ１かたＳ２まで増速した際にＳ１に近い側の速度であるか、Ｓ２に近い側の速度であるかを２つの音源の強さで聴覚的に判断が可能になる。もちろんある程度の慣れを必要とするが、車両にはもともと速度計が付いているため音源と速度の関係は両者を見比べることで比較的容易に理解可能になり、速度計を見なくても走行速度が理解できるようになる。

次に上記の図１６を実現する図１における制御部１０での処理を図１７のフローチャートで示す。１０１のスタートから始まり、まず、楽曲選択１０２が行われ、次に楽曲を蓄積する記憶部１２から歌や楽曲等の必要な情報の読み出し１０３が行われる。車両の始動に伴い運転開始１０４が行われると、演奏開始１０５が指示される。ここで、歌と演奏に流れは分岐する。一方の歌は１０６で歌出力を開始し、図１に示すＤ/Ａコンバータ１４によりデジタル信号がアナログ信号に変換され、アンプ部１５で増幅されてスピーカ１６から音が出力される。歌の終了を１０７で監視し、歌が終了であれば再び演奏開始１０５になる。演奏開始１０５で分岐した曲の演奏も同時に開始され歌と同期した演奏がなされる。ただし、その出力は車両の走行速度により音源が選択されかつ出力レベルも調整される。具体的にはまず走行速度が０～Ｓ１の範囲にあるか１１０を判断し、否定であれば次の判断１２０に移る。肯定であれば音源３０を出力１１１でおこなう。その際の出力レベルが１１２で調整され、図１に示したＤ/Ａコンバータ１４によりデジタル信号がアナログ信号に変換され、アンプ部１５で増幅されてスピーカ１６から音が出力される。その後は再び判断１１０に戻る。１１２の出力レベルに関しては後で補足する。
次の段階で判断１２０に移り、走行速度が０～Ｓ２の範囲にあるか判断され、否定であれば次の判断１３０に移るが、肯定であれば音源３１の出力を１２１で行い、１２２で出力レベルの調整し、判断１２０に戻る。次の判断１３０やそれ以降の判断１５０においても判断１２０と同様な処理が繰返される。
ここで、例えば走行速度が０～Ｓ１の間では１１０と１２０の判断が両者共に肯定になると音源３０と音源３１が出力をする。その出力は図１６の特性図の０～Ｓ１の間の実線３０と破線３１となる。具体的には走行速度が０からＳ１に向かって次第に上昇するに従い音源３０の音は小さくなり、音源３１の音は大きくなる。ところが走行速度がＳ１～Ｓ２の間では１１０の判断は否定になるため出現せず、１２０の判断と１３０の判断の肯定で音源３１と音源３２が出力状態となる。その出力は図１４のＳ１～Ｓ２の間の破線３１と太い破線３２のようになり、走行速度の上昇に伴い音源３１は次第に弱くなり、音源３２の音が大きくなる。このように走行速度の上昇に伴い選択される音源が変わり、一般的に記述すれば１５０の判断で音源ｎを１５１で出力し、その出力レベルを１５１で調整する。ここで車両には設計上の最高速度Ｓｍがあるため、それ以上の走行速度であるかを１６０で判断し、肯定であれば最大速度であることを１６１で警告する。次に車両の運転の継続を１６２判断で行い、肯定であれば、１１０の判断に戻る。また、否定であれば１６３で終了する。
このようにすることで、速度に合わせて少なくても２つの音源が選択され両者の音源の組合せから車両の走行速度がどの速度の間にあり、かつ両者の音の相対的強弱から大よその速度が聴覚のみを使用して類推可能になる。

ここで、各音源の選択に伴い出力レベルの調整があるが、その出力レベル算出方法の例を次に説明する。図１８は図１６の特性図の一部を切出した特性図の図であり、横軸は走行速度、縦軸は音源の出力であり、点線が計画した出力である。走行速度Ｓにおける出力Ｈが最大出力であり、その両側の速度で直線的に出力を下げ、速度Ｓから速度ａ分下げた速度Ｓ－ａおよび速度Ｓから速度ａ分上げた速度Ｓ＋ａで出力がゼロになる。この途中の速度Ｓｘにおける出力Ｈｘは以下の式で表せる。
［数２］
Ｈｘ＝（１－（｜Ｓｘ－Ｓ｜）／ａ）Ｈ
ここで、式中のＳｘ－Ｓを挟む２本の縦棒は絶対値を意味している。この式を用いて各走行速度における音源の出力レベルを決定する。

図１９は上記の図１６に示した音源の出力制御による速度提示を車両の速度が制限速度Ｓ１以上になった時点で出力させる提示である。この図１９と次の図２０では横軸が速度であり、左側の縦軸は音源の繰返しで、右側の縦軸は音源の出力である。図１９では細い実線２０のみが繰返し数が速度に比例して増加する出力であり、速度の上昇を提示している。音源３１から３４までは右側の縦軸の出力に対応する特性図であり、図１６の音源３１から３４までと同じ出力である。これにより、速度制限Ｓ１を越える前は単に音源２０の繰返し音が運転者に聞こえるが、これだけでは実際の速度は理解困難である。しかし、速度制限を越えると３１から３４の音源により楽曲が重複して聞こえ、速度制限を越えたことと、そのレベルが運転者に理解できるようになる。ただし、音源２０の出力では、具体的な走行速度が理解できないため、ムード的な役割しかしない。このため場合によりこれを音源２０の出力はゼロとすることは可能であり、その場合は制限速度を越える前は無音であり、制限速度を越えると初めて楽曲が聞こえて制限速度を越えたことが運転者に理解できるようになる。

図２０の特性図では音源３０から音源３４までが図１４と同様に出力するようにし、運転者が具体的速度を理解できるようにしている。それに加えて音源２１から音源２４までの音源の繰返し音の出力で、制限速度を超えたこととその超過レベルを運転者が理解できるようになり、より具体的な速度情報と制限速度の越えたレベルを運転者に提示することが可能になる。

ここで、これまで音源として楽器を中心に説明したが、音源はサイン波などの各種の波形であったり、録音した音響データであったり、編集して作成した音響データであったりしてよい。また、音階は通常の楽器の奏でる音階に制限されることはなく、単純に周波数変換した音響データであったり、音響データの一部の周波数の強調や低減によるデータであってもよい。

ここでの説明は主として静粛化した電気駆動の自動車を前提にして説明してきたが、電車や電気機関車などの鉄道の運転についても同様に利用することができ、これにより運転者はより前方に集中した運転を可能になる。

車両の装置の配置図 特性図 別の特性図 別の特性図 フローチャート 式を説明するための特性図 別の特性図 別の特性図 別の特性図 別の特性図 別の特性図 別の特性図 フローチャート 別の特性図 別の特性図 別の特性図 フローチャート 別の特性図 別の特性図 別の特性図

１は駆動部、２は変速機、３は車輪、４は標識認識部、５は速度検出部、６はＧＰＳ検出・処理部、７は速度設定値入力部、８はエネルギー制御部、９はエネルギー源、１０は制御部、１１は表示部、１２は記憶部、１３は信号発生部、１４はＤ/Ａコンバータ、１５はアンプ部、１６はスピーカ、２０は音源、２１、２２、２３、２４は各々異なる音源、３０は楽曲を伴う音源、３１、３２、３３、３４、３５は各々楽曲を伴う異なる音源の出力、１０１から１６３まではフローチャートの各処理に付けた番号、Ｓ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓｎ、Ｓｎ－１、Ｓｘ、Ｓ－ａ、Ｓ＋ａは各々車両の走行速度、Ｓｍは車両の最高速度、Ｐ、Ｐｘ、Ｈ、Ｈｘは各々音源の出力である。

Claims (4)

1. 車両の速度を複数の段階的な速度範囲で区切り、前記各速度範囲に対応づけした音源または楽曲による演奏を車内に出力して運転者に速度提示をする速度計において、
   前記車両の速度が、前記各速度範囲の最低速度を超え、かつ其々が前記各最低速度を下回らない走行を継続する限り、前記各速度範囲に対応づけした音源または楽曲を継続して出力して、前記音源または前記楽曲の各々の出力を重畳させることで、出力している前記音源または前記楽曲の種類数を聴覚で判断可能とし、音源または楽曲の前記種類数から走行する車両の現在の速度に対応する速度範囲の段階数を定量的に判断可能とすることを特徴とする車両の速度計
   
2. 走行する車両の速度が属する速度範囲に対応して出力される音源または楽曲の出力レベルを、前記速度範囲より低速側の全ての速度範囲に対応して出力される各音源または各楽曲の出力レベルより、大きくすることを特徴とする請求項１に記載の速度計
   
3. 走行する車両の速度が属する速度範囲に対応して出力される音源または楽曲の出力と、前記速度範囲より低速側の全ての速度範囲に対応して出力される各音源または各楽曲の出力の強度を周期的に、かつ各々独立に増大させ、更に前記各出力を周期的に増大させるタイミングをずらすことを特徴とする請求項１に記載の速度計
   
4. 道路交通法上の交通違反の点数一覧表の中の速度超過の項目が示す速度の範囲を、速度範囲として用いることを特徴とする請求項１および請求項２および請求項３に記載の速度計
   

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