JPWO2006075606A1 - 音案内装置、音案内方法および音案内プログラム - Google Patents

Abstract

使用者が進路情報を音により感覚的に理解することができる音案内装置は、使用者の現在位置を検出する位置検出部（１０１）と、位置検出部（１０１）によって検出された現在位置と、前記使用者の目的地に基づいて進行方向を判定する判定部（１０２）と、判定部（１０２）によって判定された進行方向に基づいて、音を作成する音作成部（１０４）と、音作成部（１０４）によって作成された音を出力する音出力部（１０５）と、を備える。

Description

この発明は、音案内装置、音案内方法および音案内プログラムに関する。ただし、この発明の利用は、上述の音案内装置、音案内方法および音案内プログラムに限らない。

ＧＰＳを利用したナビゲーションシステムが車を中心に普及してきているが、人が携帯して使用する場面も増えてきている。こうしたナビゲーションシステムは表示画面を用いるものであるが、これに対し、表示画面を見て確認作業する必要をなくすべく、音声で目的地や経路の情報を伝達するナビゲーションシステムがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１１−１３２７８５号公報

しかしながら、ヘッドホンで目的地や経路の情報を聞き取るとき、それは例えば左に行くとか右に行くといった情報そのものに過ぎず、感覚的に理解できる情報ではなかった。表示画面を用いたナビゲーションシステムの場合、地図により現在位置が示され、矢印によって進行方向がわかるため、使用者にとって進路が感覚的に理解できる。

これに対し、音声をそのままヘッドホンから聞くだけでは、音声を文章として理解した上で進路を判断することになるので、感覚的に理解する仕組みとはいえない。文章として伝えられる情報は、感覚的ではないので、使用者が情報を認知するまでの時間がかかる。したがって、使用者がナビゲーションシステムに基づいて判断するのに時間がかかった。特に交通の状況を判断する上で、判断に時間がかかるのは好ましくない。また、外国人などの音で話される言葉を理解できないものにとっては、全く利用価値のないものとなってしまうという問題があった。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、進路情報を音により感覚的に理解できる音案内装置、音案内方法および音案内プログラムを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明における音案内装置は、使用者の現在位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段によって検出された現在位置と、前記使用者の目的地に基づいて進行方向を判定する判定手段と、前記判定手段によって判定された前記進行方向に基づいて、音を作成する音作成手段と、前記音作成手段によって作成された音を出力する音出力手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項６に記載の発明における音案内方法は、使用者の現在位置を検出する位置検出工程と、前記位置検出工程によって検出された現在位置と、前記使用者の目的地に基づいて進行方向を判定する判定工程と、前記判定工程によって判定された前記進行方向に基づいて、音を作成する音作成工程と、前記音作成工程によって作成された音を出力する音出力工程と、を含んだことを特徴とする。

請求項７に記載の発明における音案内プログラムは、使用者の現在位置を検出させる位置検出工程と、前記位置検出工程によって検出された現在位置と、前記使用者の目的地に基づいて進行方向を判定させる判定工程と、前記判定工程によって判定された前記進行方向に基づいて、音を作成させる音作成工程と、前記音作成工程によって作成された音を出力させる音出力工程と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

図１は、この発明の実施の形態にかかる音案内装置の機能的構成を示すブロック図である。 図２は、この発明の実施の形態にかかる音案内方法の処理を示すフローチャートである。 図３は、この実施例の音案内システムを示す説明図である。 図４は、音案内装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 図５は、音案内システムの機能的構成を示すブロック図である。 図６は、音案内装置の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０１ 位置検出部
１０２ 判定部
１０３ 経路判定部
１０４ 音作成部
１０５ 音出力部
１０６ 振動発生部
３０１ 音案内装置
３０２ ヘッドホン
５０１ ＧＰＳ
５０２ 方向判定部
５０４ 音決定部
５０５ 動き検出部
５０６ 音像合成部
５１１ 磁気センサ
５１２ ヘッドホン部
５１３ 振動発生部

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる音案内装置、音案内方法および音案内プログラムの好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１は、この発明の実施の形態にかかる音案内装置の機能的構成を示すブロック図である。この実施の形態の音案内装置は、位置検出部１０１、判定部１０２、経路判定部１０３、音作成部１０４、音出力部１０５、振動発生部１０６により構成されている。

位置検出部１０１は、使用者の現在位置を検出する。位置検出部１０１は、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）により現在位置を検出することができる。ＧＰＳを使用する場合、複数の人工衛星からの信号を入力し、使用者の緯度および経度情報を取得する。

判定部１０２は、位置検出部１０１によって検出された現在位置と、使用者の目的地に基づいて進行方向を判定する。判定部１０２は、例えば地図情報を予め記憶しておくことができ、この地図情報として目的地の情報を記憶しておくことができる。そして、この記憶している目的地の情報と現在位置を比較して、目的地の向きを判定することができる。目的地の向きは、例えば、現在位置に対して目的地が西側の場合、西向きと判定することができる。

経路判定部１０３は、目的地と現在位置の関係に基づいて、使用者が進行する経路を求める。判定部１０２は進行方向を判定するが、進路によっては目的地が現在位置に対して西側であっても、進行方向が西側ではない場合がある。例えば、一旦北に行ってそれから西に行き、それから南に行くという経路をたどることもある。そして、北に向かうときおよび南に向かうときでも、目的地は西側であるが、実際に進む方向は北または南である。

この場合、地図情報に記憶されている経路情報と現在位置の比較により、目的地の向きを判定する。したがって、経路に従って使用者が北に向かうときは、進行方向は北であり、使用者が南に向かうときは、進行方向を南とすることができる。判定結果は判定部１０２に渡され、判定部１０２は、経路判定部１０３で求められた経路と、使用者の現在位置に基づいて、進行方向を判定する。

音作成部１０４は、判定部１０２によって判定された進行方向に基づいて、音を作成する。例えば、進行方向が左側のときは、左側のヘッドホンから、右側のときは、右側のヘッドホンから音が聞こえるように音を作成することができる。音は、予め方向に対応する「前」「後」「左」「右」の音声を記憶しておき、この記憶された音声を検索して出力のための音として作成することができる。音は、音声ではなくビープ音などの音とすることもできる。

また、頭部伝達関数を用いて、音の耳への到達時間を操作することにより、ヘッドホンで音を聞く場合でも前後左右から音が聞こえるようにすることができる。また、この検索された音に頭部伝達関数を合成して、進行方向から音が聞こえるように音を作成することもできる。音の出力方向は、「前」「後」「左」「右」の他、「上」「下」とすることができる。たとえば、右斜め前に登り坂がある場合、右斜め前の少し上方向とすることができる。

音出力部１０５は、音作成部１０４で作成される音を例えばヘッドホンから出力する。振動発生部１０６は、判定部１０２によって判定された進行方向に基づいて、振動を発生させる。

図２は、この発明の実施の形態にかかる音案内方法の処理を示すフローチャートである。まず、位置検出部１０１は、使用者の現在位置を検出する（ステップＳ２０１）。次に、判定部１０２は、位置検出部１０１によって検出された現在位置と、使用者の目的地に基づいて、現在地に対する目的地の向きを判定する（ステップＳ２０２）。ここで、経路判定部１０３が目的地と現在位置の関係に基づいて使用者の進行経路を求めておき、判定部１０２が、求めた進行経路と使用者の現在位置に基づいて進行方向を求めることもできる。

次に、音作成部１０４は、進行方向に基づいて音を作成する（ステップＳ２０３）。音は、予め方向に対応する「前」「後」「左」「右」の音声を記憶しておき、この記憶された音声を検索して出力のための音として作成することができる。音は、音声ではなくビープ音などの音とすることもできる。また、この検索された音に頭部伝達関数を合成して、進行方向から音が聞こえるように音を作成することもできる。音の出力方向は、「前」「後」「左」「右」の他、「上」「下」とすることができる。たとえば、右斜め前に登り坂がある場合、右斜め前の少し上方向とすることができる。

次に、音出力部１０５は、作成された音を出力する（ステップＳ２０４）。このとき、振動発生部１０６は、判定部１０２によって判定された進行方向に基づいて、振動を発生させることができる。また、振動を発生させてから音を出力することもできる。この場合、振動が発生することにより使用者が次に出力させる音を待つことができるので、音を集中して確認することができる。そして、一連の処理を終了する。

図３は、この実施例の音案内システムを示す説明図である。音案内システム３００は、音案内装置３０１とヘッドホン３０２により構成される。使用者は、携帯できる程度の大きさである音案内装置３０１を持ち、ヘッドホン３０２を頭部に装着することにより、この音案内システム３００を使用する。図３ではヘッドホン３０２を用いて説明しているが、ヘッドホン３０２の代わりに、たとえばスピーカなどの使用者に音を伝えることのできるいかなる装置を用いてもよい。ヘッドホン３０２を使用する場合、使用者の頭部に装着されるが、スピーカの場合、頭部以外にも装着することができる。ただし、音に方向性を持たせるために体の左右に装着される構成にする。さらに、スピーカとは別に振動装置を装着する構成にすることもできる。この場合も、振動に方向性を持たせるために体の左右に装着される構成にする。

（音案内装置のハードウェア構成）
図４は、音案内装置のハードウェア構成を示すブロック図である。音案内装置３０１は、ＧＰＳ４０１、ＣＰＵ４０２、ＲＯＭ４０３、ＲＡＭ４０４、ＨＤ４０５、ヘッドホンＩ／Ｆ４０６を備える。

ここで、ＧＰＳ４０１は、複数の人工衛星からの信号を入力して、緯度および経度を求めて出力する。ＣＰＵ４０２は、この実施例の音案内装置３０１の全体を制御する。ＲＯＭ４０３は、ブートプログラムなどのプログラムを記憶している。ＲＡＭ４０４は、ＣＰＵ４０２のワークエリアとして使用される。ＨＤ４０５は、不揮発性の読み書き可能な磁気メモリである。ヘッドホンＩ／Ｆ４０６は、ＣＰＵ４０２からの音の出力を受けて、ヘッドホン３０２に音を送るインタフェースである。

図５は、音案内システムの機能的構成を示すブロック図である。図３に示したように音案内システム３００は、音案内装置３０１およびヘッドホン３０２によって構成される。音案内装置３０１は、ＧＰＳ５０１、方向判定部５０２、経路情報５０３、音決定部５０４、動き検出部５０５および音像合成部５０６によって構成される。ヘッドホン３０２は、磁気センサ５１１、ヘッドホン部５１２、振動発生部５１３によって構成される。

ＧＰＳ５０１は、複数の人工衛星からの信号を入力し、緯度および経度を求める。また、地図データを保有しており、入力された緯度および経度から、現在位置および進行経路を特定する。

方向判定部５０２は、現在位置、目的地および進行経路から進行方向を求める。現在位置から直線上に目的地に向かっている場合、その目的地への方向が、進行方向となる。しかし実際の進行経路は、目的地まで直線上ではなく迂回することもある。この場合、その進行経路上の先の地点への方向が進行方向となる。そこで、方向判定部５０２は、現在位置と目的地に基づいて経路情報５０３を取得する。そして、現在位置およびこの経路情報５０３から進行方向を求める。また、進行経路は、一本道をまっすぐ行くこともあるが、十字路や三叉路で、例えば右に行くこともある。この場合、進行方向は右方向に該当する方角になる。

音決定部５０４は、方向判定部５０２で求められた進行方向および現在位置に応じた音を検索する。音は、音声とすることができる。この場合の音声は、状況によって異なる音声とすることができるが、例えば現在位置の名称とすることができる。または、進行方向に応じて、「前」「後」「左」「右」といった、次に進むべき方向を示す音声とすることができる。また、進行経路を曲がるときに、その曲がるタイミングのその曲がる方向を示す音声とすることができる。その他、音はビープ音など、使用者に方向を伝えることができる様々な音とすることができる。動き検出部５０５は、ヘッドホン３０２において検出される、使用者の頭の動きを検出する。

音像合成部５０６は、音決定部５０４から出力される音をヘッドホン３０２で再生する音に変換する。すなわち、作成された音データが指定された向きから出力されるように、頭部伝達関数を音決定部５０４から出力される音に合成する。頭部伝達関数を音に合成することによって、使用者が感じる音の方向を操作することができる。音の出力方向は、「前」「後」「左」「右」の他、「上」「下」とすることができる。たとえば、右斜め前に登り坂がある場合、音の出力方向を、右斜め前の少し上方向とすることができる。

ここで、頭部伝達関数を説明する。頭部伝達関数を音に合成することにより、ヘッドホン受聴において、擬似的にその方向から音が聞こえるような環境を作ることができる。人間の聴覚は、自分の耳に最初に到達する音によって音の方向を知覚し、音の方向のイメージと大きさなどの「音像」をとらえる。

すなわち、人間は、音を聞いたときに、その音の大きさ、高さ、音色だけでなく、その方向や距離などの空間的な情報も得ることができる音像定位能力をもつ。音像定位の物理的要因を解明し制御することにより、音の方向を擬似的に決めることができる。音像定位の手がかりには、両耳に到達した信号間の時間差や強度差、頭部や耳たぶなどによる回折で生ずる音波の周波数特性の変化、部屋の壁などによる反射がある。

これらの影響を反映させたものが頭部伝達関数である。この頭部伝達関数は、反射波が全くない空間（自由空間）における、頭部や耳たぶの影響を含め、音源から聴取者の鼓膜までの音の伝達特性である。一方、室内伝達関数は、室内における音源から聴取者までの伝達特性を表し、部屋の壁の反射などの影響を含んでいる。この２つの伝達関数の合成によってさまざまな音環境を模擬することができる。

また、ヘッドホン３０２で音を聞く場合、頭の動きに応じて音像も動いてしまう。そこで、より現実的な音像の模擬のために、磁気センサ５１１で頭部の動きを取り込む。音像合成部５０６は、磁気センサ５１１で取り込んだ頭部の動きに応じて変化する頭部伝達関数と原音信号を合成し、常に音像が同じ位置にあるように制御する。

磁気センサ５１１は、頭部の動きを磁気によって検知するセンサである。検出した頭部の動きは、動き検出部５０５に送られる。ヘッドホン部５１２は、音像合成部５０６からの出力を音として使用者の左右の耳に当てられるスピーカである。

振動発生部５１３は、方向判定部５０２から出力される進行方向に応じてヘッドホン部５１２を振動させる。振動発生部５１３は、例えば進行方向が左側のときは、ヘッドホン部５１２の左耳に当てられる部分を振動させる。逆に、振動発生部５１３は、例えば進行方向が右側のときは、ヘッドホン部５１２の右耳に当てられる部分を振動させる。振動を発生させることにより、使用者は聴覚だけでなく体で直接進行方向を感じることができ、たとえば眠たいときなど、音だけでは使用者に伝達されるとは限らない場合でも、的確に使用者に進行方向を伝えることができる。

図６は、音案内装置の処理を示すフローチャートである。まず、ＧＰＳ５０１は現在位置を取得する（ステップＳ６０１）。すなわち、ＧＰＳ５０１は、人工衛星からの信号に基づいて、緯度および経度により現在位置を特定する。

次に、方向判定部５０２は、取得した現在位置から、経路情報５０３を参照して進行する経路を決定する（ステップＳ６０２）。次に、方向判定部５０２は、進行経路と現在位置を比較して、進行方向を決定する（ステップＳ６０３）。

次に、音決定部５０４は、音情報を取得する（ステップＳ６０４）。すなわち、進行方向が変更になるときに変更先の進行方向の音を出力音として決定する。または、一定時間毎に、現在位置を使用者に知らせるべく、ＧＰＳ５０１で取得した現在位置の情報を出力音として出力する。

次に、音像合成部５０６は、音決定部５０４から取得した音情報を方向に応じて変更する（ステップＳ６０５）。すなわち、上述のように頭部伝達関数を、音決定部５０４から出力される音に合成する。また、頭部の動きに応じて変化する頭部伝達関数と原音信号を合成し、常に音像が同じ位置にあるように制御する。

次に、音・振動を出力する（ステップＳ６０６）。すなわち、音像合成部５０６は、合成された音情報をヘッドホン部５１２から出力する。一方、方向判定部５０２は、方向の情報を振動発生部５１３に出力し、振動発生部５１３は、ヘッドホン部５１２に進行方向に応じた部分を振動させる。そして、一連の処理を終了する。

音と振動は、同時に発生させることができる。また、振動を先に、音を後に発生させることができる。たとえば、使用者が進行方向に対して曲がろうとするときに、曲がる地点の直前に振動を与え、それから音を出力することができる。振動を先に発生させることにより、使用者は、次に出力される音を集中して確認することができる。この場合の振動は、音が発生する前に止めてよく、また、音が発生したあとも継続して振動させてもよい。また、音を先に、振動を後に発生させることもできる。

以上説明したように、音案内装置、音案内方法および音案内プログラムによれば、進行方向に応じてヘッドホンの音出力や振動を制御することができ、それにより使用者は感覚的に現在位置や進行方向を把握することができる。

なお、本実施の形態で説明した音案内方法は、予め用意されたプログラムをＰＤＡなどのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。

Claims (7)

1. 使用者の現在位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段によって検出された現在位置と、前記使用者の目的地に基づいて進行方向を判定する判定手段と、
   前記判定手段によって判定された前記進行方向に基づいて、音を作成する音作成手段と、
   前記音作成手段によって作成された音を出力する音出力手段と、
   を備えたことを特徴とする音案内装置。
2. 前記目的地と前記現在位置の関係に基づいて、前記使用者が進行する経路を求める経路判定手段をさらに備え、
   前記判定手段は、前記経路判定手段で求められた経路と、前記使用者の現在位置に基づいて、前記進行方向を判定することを特徴とする請求項１に記載の音案内装置。
3. 前記音作成手段は、前記目的地の向きが、前記使用者への音像の向きとなる音を作成することを特徴とする請求項１に記載の音案内装置。
4. 前記音案内装置はヘッドホンに接続され、前記音出力手段は該ヘッドホンから前記音作成手段によって作成された音を出力し、
   前記音作成手段は、前記目的地の向きが前記使用者に対して左側の場合、前記ヘッドホンの右側より左側から強く出力される音を、前記目的地の向きが前記使用者に対して右側の場合、前記ヘッドホンの左側より右側から強く出力される音を作成することを特徴とする請求項１に記載の音案内装置。
5. 前記判定手段によって判定された前記進行方向に基づいて、振動を発生させる振動発生手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の音案内装置。
6. 使用者の現在位置を検出する位置検出工程と、
   前記位置検出工程によって検出された現在位置と、前記使用者の目的地に基づいて進行方向を判定する判定工程と、
   前記判定工程によって判定された前記進行方向に基づいて、音を作成する音作成工程と、
   前記音作成工程によって作成された音を出力する音出力工程と、
   を含んだことを特徴とする音案内方法。
7. 使用者の現在位置を検出させる位置検出工程と、
   前記位置検出工程によって検出された現在位置と、前記使用者の目的地に基づいて進行方向を判定させる判定工程と、
   前記判定工程によって判定された前記進行方向に基づいて、音を作成させる音作成工程と、
   前記音作成工程によって作成された音を出力させる音出力工程と、
   をコンピュータに実行させることを特徴とする音案内プログラム。
   

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