(57)【要約】【課題】ドライバの運転操作を適切に誘導できる車載音響装置及びプログラムを提供すること。【解決手段】車両の位置、前記車両の運動状態、及び前記車両の走行環境を反映した注視点を取得する注視点取得手段９と、前記車両において音像を生成する音像生成手段１３と、前記音像を前記注視点に定位させる音像定位手段１１、１３と、を備えることを特徴とする車載音響装置１。前記注視点取得手段９は、例えば、将来における前記注視点を取得し、前記音像定位手段１１、１３は、前記将来における前記注視点に前記音像を定位させることができる。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の位置、前記車両の運動状態、及び前記車両の走行環境を反映した注視点を取得する注視点取得手段（９）と、
前記車両において音像を生成する音像生成手段（１３）と、
前記音像を前記注視点に定位させる音像定位手段（１１、１３）と、
を備えることを特徴とする車載音響装置（１）。
【請求項２】
前記注視点取得手段は、将来における前記注視点を取得し、
前記音像定位手段は、前記将来における前記注視点に前記音像を定位させることを特徴とする請求項１記載の車載音響装置。
【請求項３】
前記将来における前記注視点は、前記注視点を取得する時点よりも所定時間先の時点における前記車両の位置、前記車両の運動状態、及び前記車両の走行環境を反映した前記注視点であることを特徴とする請求項２記載の車載音響装置。
【請求項４】
前記将来における前記注視点は、前記車両が、前記注視点を取得するときの位置よりも所定距離先に到達する時点における前記車両の位置、前記車両の運動状態、及び前記車両の走行環境を反映した前記注視点であることを特徴とする請求項２記載の車載音響装置。
【請求項５】
前記音像の音源（２３、２５、２７）を、複数の音源の中から選択する音源選択手段（２９）を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の車載音響装置。
【請求項６】
コンピュータを前記注視点取得手段及び前記音像定位手段として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載音響装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両が走行中に走行車線を逸脱しそうになったとき、その逸脱を防止する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、車両の速度に応じた注視距離だけ車両の前方に離れた位置を注視点とし、その注視点における車線逸脱量を予測し、その予測値に基づいて自車両が車線逸脱傾向にあるかどうかを検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９４５４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の技術等は、車両の危険（走行車線の逸脱傾向等）が生じた後に、その危険を検出したり、警告を行ったりすることはできるものの、車両の危険が生じる前に、車両の危険が生じにくくなるように、ドライバの運転操作を誘導することはできなかった。
【０００５】
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、ドライバの運転操作を適切に誘導できる車載音響装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車載音響装置は、車両の位置、前記車両の運動状態、及び前記車両の走行環境を反映した注視点を取得する注視点取得手段と、前記車両において音像を生成する音像生成手段と、前記音像を前記注視点に定位させる音像定位手段とを備える。
【０００７】
本発明の車載音響装置は、車両内の音像を注視点に定位させる（ドライバにとって、音があたかも注視点の方向、距離から聞こえてくるようにする）。ドライバを含む人は一般的に、音が聞こえてくる方向に注意を向ける性質を有しているので、本発明の車載音響装置を用いた場合、ドライバは注視点の方向を注視するようになる。その結果、ドライバの視点を、車両の運転において適切な方向に誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】車載音響装置１の構成を表すブロック図である。
【図２】オーディオシステム１３の構成を表すブロック図である。
【図３】車載音響装置１が実行する処理を表すフローチャートである。
【図４】自車両３９の前方の道路４１上に設定された格子点Ｌを表す説明図である。
【図５】網膜球面モデルを表す説明図である。
【図６】注視点の例を表す説明図である。
【図７】注視点の例を表す説明図である。
【図８】ドライバの視点の方向に関する実験結果を表すグラフである。
【図９】車載音響装置１を使用した車両の加速度に関する実験結果を表すグラフである。
【図１０】車載音響装置１を使用しない車両の加速度に関する実験結果を表すグラフである。
【図１１】前方注視点モデルによる注視点の推定方法を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
１．車載音響装置１の構成
車載音響装置１の構成を図１及び図２に基づいて説明する。車載音響装置１は、車両（以下、自車両とする）に搭載される車載システムであって、環境認識システム３、車載センサシステム５、将来の車両運動状態推定システム７、将来の注視点推定システム（注視点取得手段）９、立体音響システム（音像定位手段）１１、及びオーディオシステム（音像定位手段、音像生成手段）１３を備える。
【００１０】
環境認識システム３は、周知のナビゲーションシステム１５、及び自車両の周囲を撮像可能なカメラ１７を備えている。ナビゲーションシステム１５は、地図情報（道路情報を含む）及びＧＰＳ機能を備えており、道路上での自車両の位置を特定することができる。
【００１１】
車載センサシステム５は、車輪速センサ１９、及びジャイロセンサ２１を備えている。車載センサシステム５は、車輪速センサ１９を用いて自車両の車速Ｖを検出することができ、また、ジャイロセンサ２１を用いて、自車両のヨーレートγを検出することができる。
【００１２】
将来の車両運動状態推定システム７、将来の注視点推定システム９、及び立体音響システム１１はそれぞれ周知のコンピュータであり、後述する処理を実行する。将来の車両運動状態推定システム７、将来の注視点推定システム９、及び立体音響システム１１は、それぞれ、メモリ７ａ、メモリ９ａ、及びメモリ１１ａを備えており、それらのメモリに、後述する処理を実行するプログラムが記憶されている。
【００１３】
オーディオシステム１３は、図２に示すように、複数の音源２３、２５、２７と、音源選択部（音源選択手段）２９と、Ｒ用フィルタ３１と、Ｌ用フィルタ３３と、Ｒ用スピーカ３５と、Ｌ用スピーカ３７とから構成される。
【００１４】
音源選択部２９はユーザの操作に応じて、複数の音源２３、２５、２７の中から、音像生成に用いる１つの音源を選択する。Ｒ用フィルタ３１は、音源選択部２９によって選択された音源の音源データに対し、伝達関数に基づくフィルタリングを行う。フィルタリング後の音源データはＲ用スピーカ３５に出力される。また、Ｌ用フィルタ３３は、音源選択部２９によって選択された音源の音源データに対し、伝達関数に基づくフィルタリングを行う。フィルタリング後の音源データはＬ用スピーカ３７に出力される。
【００１５】
なお、Ｌ用フィルタ３３及びＲ用スピーカ３５における伝達関数は、後述する方法で設定可能である。この伝達関数は、周知の音像定位技術に用いられるものであり、詳しくは、仮想音源（本発明においては後述する注視点）から聴取者の鼓膜までの音の伝達特性を表す頭部伝達関数（Head-Related Transfer Function,HRTF）である。また、Ｒ用フィルタ３１及びＬ用フィルタ３３は、スピーカ出力に対応するため、トランスオーラル手法に基づいた逆フィルタ処理も適宜実施する。
【００１６】
Ｒ用スピーカ３５及びＬ用スピーカ３７は、それぞれ、自車両の車室内において、ドライバの右側、及び左側に配置されている。Ｒ用スピーカ３５及びＬ用スピーカ３７により形成される音像は、後述する注視点に対応する伝達関数を用いることにより、その注視点に定位している（すなわち、ドライバにとって、あたかも注視点の方向、距離において発音されているように聞こえる）。
【００１７】
２．車載音響装置１が実行する処理
車載音響装置１が所定時間ごとに繰り返し実行する処理を図３〜図７に基づいて説明する。図３のステップ１では、車載センサシステム５が、車輪速センサ１９を用いて自車両の車速Ｖを検出する。
【００１８】
ステップ２では、環境認識システム３が、ナビゲーションシステム１５を用いて、自車両の前方の道路形状を取得する。
ステップ３では、環境認識システム３が、ナビゲーションシステム１５を用いて、自車両の位置（前記ステップ２で形状を取得した道路上における位置）を取得する。
【００１９】
ステップ４では、将来の車両運動状態推定システム７が、現時点からＮ（０より大きい実数）秒後に自車両が走行している位置での道路の曲率を演算する。すなわち、前記ステップ２で形状を取得した道路上において、前記ステップ３で取得した自車両の位置から、前記ステップ１で取得した車速ＶでＮ秒間走行した時点における自車両の位置を算出し、その位置における道路の曲率を演算する。なお、道路の曲率は、車両の走行環境の一実施形態である。
【００２０】
ステップ５では、将来の車両運動状態推定システム７が、前記ステップ４で演算した曲率から、現時点からＮ秒後における自車両の運動状態（車速Ｖ、ヨーレートγ）を推定する。なお、現時点からＮ秒後における車速Ｖは、現時点での車速Ｖと同じとする。また、現時点からＮ秒後におけるヨーレートγは、上記のように演算した曲率と車速Ｖとから定まる。
ステップ６では、将来の注視点推定システム９が、現時点からＮ秒後における（将来における）注視点を推定する。注視点は、特許第４７３５６７６号公報に記載されている方法で推定できる。具体的には以下のように注視点の推定を行う。
【００２１】
まず、図４に示すように、現時点からＮ秒後における自車両３９の前方の道路４１上に、一定の間隔で複数の格子点Ｌを仮想的に設定する。そして、現時点からＮ秒後における自車両３９を基準として、各格子点Ｌの位置及び距離を取得する。なお、各格子点Ｌの位置及び距離は、ナビゲーションシステム１５が備える地図情報を用いて取得することができる。
【００２２】
また、現時点からＮ秒後おけるドライバの首振り角の変化率Ａを推測する。この首振り角の変化率Ａは、前記ステップ４で演算した曲率から推測できる。
次に、現時点からＮ秒後における自車両３９を基準として、各格子点Ｌについて、網膜球面モデルに投射した場合の運動量（以下、視覚運動量という）を算出する。図５は網膜球面モデルを示す図である。網膜球面モデルは、ドライバの網膜を球面としてモデル化したものであり、網膜球面モデル上の物体の位置は網膜座標系における物体の位置に対応する。
【００２３】
ここで、物体の方位角をθ、仰角をφとすると、現時点からＮ秒後における自車両３９を基準とした、任意の格子点Ｌの網膜球面モデル上での位置は（θ、φ）と記述することができる。そして、離心角ωの変化率（離心角変化率）の絶対値を視覚運動量として算出する。離心角変化率は、車速をＶ、格子点Ｌまでの距離をＲ、ヨーレートをγ、ドライバの首振り角の変化率をＡとすると、次の式１で表すことができる。なお、式１で用いる車速Ｖ、ヨーレートγは、前記ステップ５で推定した値である。また、式１で用いる首振り角の変化率Ａは、現時点からＮ秒後おけるドライバの首振り角の変化率である。
【００２４】
【数１】
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【００２５】
各格子点Ｌについて離心角変化率を算出し、離心角変化率の絶対値が最小となる格子点Ｌを、現時点からＮ秒後おける注視点とする。注視点は、例えば、図６、図７に表されるものである。
なお、離心角変化率は、網膜球面モデルを用いて算出したものであることから、路上の格子点Ｌの視覚運動量を示しており、ドライバは、運転中に視角運動量の最小点を注視する傾向にあることが、経験的に、また、心理学的に明らかである。また、ドライバは、運転中は道路上のどこかを注視していると推定できる。そのため、視角運動量である離心角変化率の絶対値が最小となる格子点Ｌを注視点として設定するのである。
【００２６】
また、上記の注視点は、現時点からＮ秒後における自車両３９の位置、運動状態（車速Ｖ、ヨーレートγ）、及び走行環境（道路の曲率）に基づいて推定しているので、それらを反映している。
ステップ７では、将来の注視点推定システム９が、前記ステップ６で取得した、現時点からＮ秒後における注視点の位置を３次元直交座標での位置に変換する。この変換後の位置を音像定位目標位置とする。注視点と音像定位目標位置とは、座標系が異なるが、位置自体は同一である。
【００２７】
ステップ８では、立体音響システム１１が、前記ステップ７で取得した音像定位目標位置に応じて、Ｒ用フィルタ３１で用いる伝達関数と、Ｌ用フィルタ３３で用いる伝達関数とをそれぞれ設定する。なお、オーディオシステム１３は、音像定位目標位置ごとに、それに対応付けられた伝達関数を予め複数保持しており、前記ステップ７で取得した音像定位目標位置に応じて選択する。
【００２８】
このステップ８で設定された伝達関数を用いてオーディオシステム１３が生成した音像は、前記ステップ７で設定した音像定位目標位置に定位している（すなわち、ドライバにとって、あたかも前記ステップ７で設定した音像定位目標位置の方向、距離において発音されているように聞こえる）。音像の生成は、例えば、運転中に継続的に行ってもよいし、所定の条件が充足された場合に行ってもよい。音像の生成は、「現時点からＮ秒後」の時点になる前に行うことが望ましい。
【００２９】
３．車載音響装置１が奏する効果
（１）車載音響装置１は、車室内の音像を注視点に定位させる（ドライバにとって、音があたかも注視点の方向、距離から聞こえてくるようにする）。ドライバを含む人は一般的に、音が聞こえてくる方向に注意を向ける性質を有しているので、車載音響装置１を用いた場合、ドライバは注視点の方向を注視するようになる。その結果、ドライバの視点を、車両の運転において適切な方向に誘導することができる。
（２）車載音響装置１は、将来の（現時点よりもＮ秒後における）注視点に音像を定位させる。そのため、ドライバの視点を予め、将来において視認すべき方向に誘導することができる。また、仮に、車載音響装置１が注視点を推定し、そこに音像を定位させる処理においてタイムラグが生じたとしても、そのタイムラグを相殺できる。
（３）車載音響装置１においては、ユーザが、複数の音源の中から使用する音源を選択できる。そのことにより、ユーザの視点を一層効果的に誘導できる。
【００３０】
４．車載音響装置１が奏する効果を確かめるための試験
（１）試験方法
車載音響装置１を使用する場合と、使用しない場合とのそれぞれについて、同一のドライバが同一のコースを走行した。そのとき、ドライバの視点の方向を連続的に測定した。また、車両の前後方向の加速度と左右方向の加速度とを連続的に測定した。
（２）試験結果
図８に、運転中におけるドライバの視点の方向の変化を示す。図８の縦軸は、正面方向を０度とした、ドライバの視点の方向（角度）を表し、横軸は時間を表す。Ａの曲線は、車載音響装置１を使用した場合におけるドライバの視点の方向の変化を表し、Ｂの曲線は、車載音響装置１を使用しない場合におけるドライバの視点の方向の変化を表す。また、Ｘの曲線は、注視点の方向の変化を表す。
【００３１】
車載音響装置１を使用した場合におけるドライバの視点の方向（Ａの曲線）は、車載音響装置１を使用しない場合におけるドライバの視線の方向（Ｂの曲線）に比べて、変化幅が大きく、注視点（Ｘの曲線）と類似した傾向を示した。これは、車載音響装置１を使用すると、ドライバの視点が音像によって注視点の方に誘導され、道路におけるコーナーの奥に視点を運んでいることを示す。
【００３２】
図９に、車載音響装置１を使用した場合における車両の前後方向の加速度の推移（縦軸）と左右方向の加速度の推移（横軸）を示す。また、図１０に、車載音響装置１を使用しない場合における車両の前後方向の加速度の推移（縦軸）と左右方向の加速度の推移（横軸）を示す。図９に示す挙動は、図１０に示す挙動に比べて、挙動変化が連続的で滑らかであった。一方、図１０に示す挙動は、加速度の方向や大きさが急激に変化した。これらの結果は、車載音響装置１を使用すると、ドライバの運転操作を適切に誘導できることを示す。
＜第２の実施形態＞
本実施形態の車載音響装置１の構成及び作用は、基本的には前記第１の実施形態と同様である。ただし、前記第１の実施形態では、現時点からＮ秒後における自車両の位置、自車両の運動状態、及び自車両の走行環境を反映した注視点を推定したが、本実施形態では、その代わりに、自車両が現時点の位置よりも所定距離先に到達した時点における自車両の位置、自車両の運動状態、及び自車両の走行環境を反映した注視点を推定する。この場合、前記ステップ４では、自車両の現在位置よりも所定距離先における道路の曲率を演算する。また、前記ステップ５では、上記の曲率における自車両の運動状態（車速Ｖ、ヨーレートγ）を推定する。さらに、前記ステップ６では、現時点の位置よりも所定距離先に到達した自車両の前方の道路４１上に、一定の間隔で格子点Ｌを仮想的に設定し、注視点を推定する。本実施形態の車載音響装置１も、前記第１の実施形態の場合と略同様の効果を奏する。
＜第３の実施形態＞
本実施形態の車載音響装置１の構成及び作用は、基本的には前記第１の実施形態又は前記第２の実施形態と同様である。ただし、本実施形態では、注視点の推定方法において相違する。
【００３３】
本実施形態では、注視点を、前方注視点モデルにより推定する。この前方注視点モデルを図１１に基づいて説明する。図１１は、現時点からＮ秒後において、道路の曲率がＲである位置に自車両３９がある状態を表す。指定円は、自車両３９付近においては道路と一致する、曲率Ｒの円である。指定円の接線方向と、自車両３９の車体中心線とは横滑り角βを成す。ここで、注目距離Ｌ2を、余裕時間と車速との積とする。指定円Ｒの円周上において、自車両３９の中心との距離が注目距離Ｌ2である点を、注視点とする。この注視点も、自車両の位置、自車両の運動状態（車速Ｖ、ヨーレートγ）、及び走行環境（道路の曲率）を反映した注視点である。
【００３４】
本実施形態の車載音響装置１も、前記前記第１の実施形態又は第２の実施形態の場合と略同様の効果を奏する。
＜第４の実施形態＞
本実施形態の車載音響装置１の構成及び作用は、基本的には前記第１の実施形態と同様である。ただし、本実施形態では、将来における注視点ではなく、現時点における注視点を推定し、その注視点に音像定位させる。
【００３５】
この場合、前記ステップ４では、自車両の現在位置における道路の曲率を演算する。また、前記ステップ５では、現在位置における車両の運動状態（車速Ｖ、ヨーレートγ）を推定する。この場合、ヨーレートγは、車載センサシステム５のジャイロセンサ２１を用いて推定することができる。さらに、前記ステップ６では、現時点における自車両の前方の道路４１上に、一定の間隔で格子点Ｌを仮想的に設定し、注視点を推定する。
【００３６】
本実施形態の車載音響装置１も、ドライバの視点を、車両の運転において適切な方向に誘導することができる。
尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
【００３７】
例えば、注視点は、車両の位置、車両の運動状態、及び車両の走行環境を反映したものであれば、他の方法で決定されるものであってもよい。この場合でも注視点は、運転中にドライバが注視すべき位置であることが望ましい。
【００３８】
注視点の決定に用いられる車両の走行環境は、道路の曲率以外のものであってもよく、例えば、他の車両の位置、他の車両の走行方向、他の車両の速度、道路の状態（障害物、凍結、水溜り、積雪、ひび割れ、隆起等の有無）、気候条件（降雨、降雪、霧等の有無、気温）、車外の明るさ等を車両の走行環境とすることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１・・・車載音響装置、３・・・環境認識システム、
５・・・車載センサシステム、７・・・車両運動状態推定システム、
７ａ、９ａ、１１ａ・・・メモリ、９・・・注視点推定システム、
１１・・・立体音響システム、１３・・・オーディオシステム、
１５・・・ナビゲーションシステム、１７・・・カメラ、
１９・・・車輪速センサ、２１・・・ジャイロセンサ、
２３、２５、２７・・・音源、２９・・・音源選択部、
３１・・・Ｒ用フィルタ、３３・・・Ｌ用フィルタ、
３５・・・Ｒ用スピーカ、３７・・・Ｌ用スピーカ、
３９・・・自車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2014021770.tif 000012
【図４】
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【図７】
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