(57)【要約】【課題】他車両の認知性能を向上させる。【解決手段】車体外周に設置された複数のマイクにより集音した車両周辺に存在する他車両１の音を、車両乗員の両耳で聞く車両周辺物体の音と等しくなるように補正して報知音１を生成するとともに、車両周辺の他車両１の位置を検出して該位置に仮想音源を配置し、仮想音源から車両乗員に車両周辺の他車両１の音を連想させる報知音２を出力する。そして、報知音１と報知音２とを重ね合わせて合成音を出力し、この合成音に対して、車室内に配置される複数のスピーカーから車両乗員までの間の空間音響伝達系の影響を除去する補正を施し、補正後の音を増幅して複数のスピーカーから出力する。【選択図】図１
2008191742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体外周に設けられて車両周辺の音を集音する複数のマイクと、
車室内に配置される複数のスピーカーと、
前記複数のマイクにより集音した車両周辺に存在する物体の音を、車両乗員の両耳で聞く前記車両周辺物体の音と等しくなるように補正して第１報知音を生成する第１補正手段と、
前記車両周辺物体の位置を検出する物体位置検出手段と、
前記車両周辺物体の位置に仮想音源を配置し、前記仮想音源から車両乗員に前記車両周辺物体の音を連想させる第２報知音を出力する仮想音出力手段と、
前記第１報知音と前記第２報知音とを重ね合わせて合成音を出力する合成手段と、
前記合成音に対して前記複数のスピーカーから車両乗員までの間の空間音響伝達系の影響を除去する補正を施す第２補正手段と、
前記第２補正手段の出力を増幅して前記複数のスピーカーから出力する出力手段とを備えることを特徴とする聴覚情報報知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の聴覚情報報知装置において、
前記仮想音出力手段は、前記車両周辺物体の位置が自車から所定距離以内に入ったときに前記第２報知音の出力を開始することを特徴とする聴覚情報報知装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の聴覚情報報知装置において、
前記仮想音出力手段は、前記車両周辺物体の位置が自車から所定距離以上離れたときに前記第２報知音の出力を停止することを特徴とする聴覚情報報知装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の聴覚情報報知装置において、
前記第２報知音の出力継続時間を計時する計時手段を備え、
前記仮想音出力手段は、前記第２報知音の出力継続時間が所定時間を超えたら、前記第２報知音の出力を停止するか、または前記第２報知音の音圧レベルを所定値以下に低減することを特徴とする聴覚情報報知装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の聴覚情報報知装置において、
車両乗員の頭部位置を検出する頭部位置検出手段を備え、
前記第１補正手段および前記第２補正手段は、前記車両乗員の頭部位置に応じて補正処理を変更することを特徴とする聴覚情報報知装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の聴覚情報報知装置において、
前記複数のマイクで集音した前記車両周辺物体の音を分析して前記車両周辺物体の種別を判別する物体種別判別手段を備え、
前記仮想音出力手段は、前記車両周辺物体の種別に応じて前記第２報知音のリズム、メロディー、ハーモニー、音色および周波数的特徴のいずれか１または複数の要素を決定することを特徴とする聴覚情報報知装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の聴覚情報報知装置において、
前記第２報知音は、無音部分がなく連続的に持続する連続音か、または車両乗員が断続的な音として認識できないほどに無音部分の持続時間が短い断続音であることを特徴とする聴覚情報報知装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の聴覚情報報知装置において、
前記第２報知音は、無音部分がなく連続的に持続する連続音か、または車両乗員が断続的な音として認識できないほどに無音部分の持続時間が短い断続音で、かつ、自車から前記車両周辺物体までの距離と無関係の、一定の周波数成分の変動を有することを特徴とする聴覚情報報知装置。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の聴覚情報報知装置において、
前記第２報知音は、無音部分がなく連続的に持続する連続音か、または車両乗員が断続的な音として認識できないほどに無音部分の持続時間が短い断続音で、かつ自車から前記車両周辺物体までの距離に無関係の一定のメロディーの要素を有することを特徴とする聴覚情報報知装置。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の聴覚情報報知装置において、
前記第２報知音の周波数成分を、前記第１報知音の周波数成分と異ならせることを特徴とする聴覚情報報知装置。
【請求項１１】
車体外周に設置された複数のマイクにより集音した車両周辺に存在する物体の音を、車両乗員の両耳で聞く前記車両周辺物体の音と等しくなるように補正して第１報知音を生成する第１補正処理と、
前記車両周辺物体の位置を検出して該位置に仮想音源を配置し、前記仮想音源から車両乗員に前記車両周辺物体の音を連想させる第２報知音を出力する仮想音出力処理と、
前記第１報知音と前記第２報知音とを重ね合わせて合成音を出力する合成処理と、
前記合成音に対して、車室内に配置される複数のスピーカーから車両乗員までの間の空間音響伝達系の影響を除去する補正を施す第２補正処理とを行い、
前記第２補正処理後の音を増幅して前記複数のスピーカーから出力することを特徴とする聴覚情報報知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は聴覚情報の報知装置と報知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音像により他車両の接近など自車両周辺の状況を運転者に報知するようにした車両用聴覚モニター装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この装置では、２つのマイクロホン（この明細書では単にマイクという）で任意の周辺車両の音を検出し、マイクに入力される周辺車両の音の時間差などによって周辺車両の相対的な方位を検出し、周辺車両の位置にその車両の音を出力することによって、周辺車両の状況を運転者に報知している。
【０００３】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特許第２７７６０９２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の装置では、マイクで集音した車両周辺の音をそのままスピーカーから車両乗員に出力しているので、自車両の走行音と周辺車両の走行音とが混在しており、周辺車両の存在を認知しにくいという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
車体外周に設置された複数のマイクにより集音した車両周辺に存在する物体の音を、車両乗員の両耳で聞く車両周辺物体の音と等しくなるように補正して第１報知音を生成するとともに、車両周辺物体の位置を検出して該位置に仮想音源を配置し、仮想音源から車両乗員に車両周辺物体の音を連想させる第２報知音を出力する。そして、第１報知音と第２報知音とを重ね合わせて合成音を出力し、この合成音に対して、車室内に配置される複数のスピーカーから車両乗員までの間の空間音響伝達系の影響を除去する補正を施し、補正後の音を増幅して複数のスピーカーから出力する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、車両乗員に対して自車両周辺の他車両の存在とその動きをいち早く、確実に認識させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の聴覚情報報知装置を車両に搭載した一実施の形態を説明する。
【０００８】
《一実施の形態の聴覚情報の報知方法》
図１により、一実施の形態の車両運転者に対する聴覚情報の報知方法を説明する。図１では、自車両の右後方に接近する他車両１について、２つの報知音によりその存在を車両乗員、特に運転者に報知する例を説明する。報知音１には、他車両１が走行時に実際に放出する走行音、あるいは他車両１の走行音を模擬した模擬音などを用いる。他車両１の走行音は車外に取り付けられた複数のマイクにより近似的なバイノーラル集音を行い、運転者の両耳に他車両１の実際の走行音が聞こえるように補正して報知音１を生成する。
【０００９】
一方、報知音２は、他車両１の位置に仮想音源を配置し、他車両１と自車両との相対位置に応じて仮想音源の位置を逐次変更しながら、仮想音源から運転者に他車両１の走行音を連想させる仮想音として生成する。報知音１の音源と報知音２の仮想音源は同じ位置もしくは近接した位置に配置され、報知音１に含まれる他車両１の走行音またはその模擬音と、他車両１の走行音を連想させる仮想音すなわち報知音２とを重ね合わせて合成し、運転者に出力する。
【００１０】
《一実施の形態の聴覚情報の報知方法による効果を確認するための実験》
上述した報知音１と報知音２による聴覚情報の報知方法によって、運転者の認知速度を向上させうることを確認するために以下の実験を行った。図２に示すように、擬似的に運転環境を構築し、被験者に運転行動を取らせた状態で報知音１，２を出力し、その時の反応時間を調査した。始めに、被験者正面には被験者から左へオフセットさせた位置にモニターを配置し、このモニターと運転シミュレーターを用いて運転行動を行わせる。被験者の周囲には５個のＬＥＤ１〜５が配置されており、これらのＬＥＤ１〜５の点滅により他車両１の動きを被験者に対し想起させる。
【００１１】
被験者には事前にこれらの点滅が図３に示す他車両１の４つの走行パターンのいずれかに相当すると伝えてある。他車両１の動きを被験者に想起させるＬＥＤ１〜５の点滅例として、始めにＬＥＤ４（被験者はバックミラーで視認可能）を任意の時刻に２秒間点滅する。次に、パターン１の場合は左側のＬＥＤ３を点滅し、パターン２の場合は右側のＬＥＤ５を点滅する。なお、左右のＬＥＤ３とＬＥＤ５はドアミラーで視認可能である。さらに、他車両１の動きがパターン３の場合は、ＬＥＤ３の点滅からＬＥＤ１の点滅に切り換える、他車両１の動きがパターン４の場合は、ＬＥＤ５の点滅からＬＥＤ２の点滅に切り換える。これらのＬＥＤ１〜５の点滅パターンを視認して他車両１が左右どちらの方へ移動したか、他車両１の走行パターンを認識できた時点でステアリングに取り付けられている左右いずれかのボタンを押すように求めた。
【００１２】
さらに、図２に示す仮想音出力スピーカーを用い、ＬＥＤ点滅の移動と同時に他車両１の位置に走行音を模擬した報知音１と仮想音である報知音２（図１参照）とを重ねて出力（合成して出力）する。被験者には、報知音１，２の音情報によって他車両１が左右どちらの方へ移動したかを認識できた時点で、上述したステアリング上の左右いずれかのボタンを押してよいとの説明も行った。
【００１３】
この実験では、聴覚情報および視覚情報の報知開始時点から、他車両１が左右どちらの方へ移動したかを認知し、かつ、反応できるまでの時間（以下、反応時間ＲＴという）を評価特性とした。被験者には健康な聴覚を有し、かつ、免許取得３年以内の女性２０名を選び、１０種類の報知音で被験者当たり４０回報知した。
【００１４】
《実験に用いた報知音２》
実験に用いた報知音２を表１に示す。
【表１】
2008191742.tif 000003
【００１５】
各グループの特徴について説明する。グループａは無変化音であり、自車両と他車両との距離や位置関係に左右されず、一定のリズムや一定のメロディーが１２秒間繰り返し再生される音のグループである。ただし、いずれの音も再生時に空間定位（定位および再生音量）が制御される。グループｂは変化音であり、自車両と他車両の距離や位置関係に応じて再生されるサウンドのリズムやメロディーが変化する音のグループである。ただし、いずれの音も再生時に空間定位が制御される。グループｃは報知音１（ロードノイズ）と報知音２を同時に出力しているグループである。報知音２はグループａ、ｂに含まれる音であり、他車両走行ノイズへの報知音によるマーキングという位置づけである。グループｃの音はノイズとともに空間定位処理を行って報知される。
【００１６】
上記グループｃで利用される報知音はグループａ、ｂのいずれかに属する音であるため、実験に利用した報知音素材はグループａ、ｂに含まれる６種類である。表２は報知音の６種類を音の種類で分類した表である。
【表２】
2008191742.tif 000004
表２において、各報知音のタイトルに付される○記号は変化音を表し、×記号は無変化音を表す。以下にそれぞれの報知音についてその特徴を説明する。
【００１７】
まず、一連の報知音の中で音程変化がなく（音程変化のあるものはメロディーに分類）、一種類の音色の音が繰り返しあるリズムを持って再生されるものを“記号音（リズム）”とした。Ｍarch_15（無変化）は、１９６ｍｓの単位音を連続的に３回繰り返した後（３連符）、６０９ｍｓの休符をおいてふたたび単位音を連続的に３回繰り返すリズム「ボボボ、ボボボ、ボボボ、ボボボ」である。単位音は聴覚的には約１８０Ｈｚ付近にピッチが聞こえる。この報知音は距離等に応じて音の変化は起こらない。
【００１８】
Ｐon-Ｒhythm（変化）は、６００Ｈｚの正弦波に１．２ｓの減衰系のエンベロープ加工を施した「ポーン」という音を繰り返すリズム「ポーン、、、ポーン、、ポーン、ポーンポーン」である。この繰り返し間隔が自車両と他車両の距離に応じて変化する。距離が長い（遠い）ほど繰り返し間隔が長くなり、接近するほど繰り返し間隔が短くなるように設計する。実験では最も遠い場合の繰り返し間隔を１．７ｓ、最も接近した場合の繰り返し間隔を０．５ｓとし、その間の繰り返し間隔を０．３ｓピッチで調整した。このリズムの感性的特徴としてはシンプルであることを目指した。正弦波であるが、減衰系のエンベロープを比較的長く取ることによって耳障りでない音にした。
【００１９】
次に、一連の報知音の中で２つ以上の音程変化をともない、規則性を持つものをメロディーとした。Ｐop-melody（無変化）は、軽快でｐｏｐな１小節（４拍子）のメロディーを繰り返し、ドラムのビートを加えることでより音楽らしさと軽快さを出すことを目指し、かわいいフォルムの軽自動車が走ってくるような様子を演出した。フレーズはＢ・ＧＣ−Ａ、Ｂ−ＧＧＣ−Ａである。
【００２０】
Ｍarch_B20（無変化）は、単音色で半小節分（２拍子）のシンプルなフレーズＧ−ＣＧＤＧＥＧを繰り返す。また、Ｄim-Ｇuitar（変化）は、特開平１１−２０８３７０号公報に開示されたメロディーデザインに基づくもので、Ｄimコード（ディミニッシュコード）のアルペジオパターンを自車両と他車両の距離に応じて４パターンに変化させる。なお、Ｄimコードは非常に不安定感と切迫感を感じさせるコードである。
【００２１】
Ｓus4-IceRain-updn（変化）は、特開平１１−２０８３７０号公報に開示されたメロディーにアレンジを加えたメロディーデザインである。他車両との距離に応じてアルペジオを変化させるという基本の考え方は同じであるが、より圧迫感が少なく、女性にも好まれることを目指し使用するコードを変化させ、さらにアルペジオの上昇下降も変更した。利用したコードはＳus4コード（サスフォーコードまたはサスペンディッドフォーコード）である。通常のメジャーコードに比較すれば多少の不安定感があるものの、Ｄimコードほどの切迫感はない。後方から他車両が接近してくる場合はピッチ上昇方向のアルペジオ、前方へ他車両が遠ざかって行く場合はピッチ下降方向のアルペジオとすることによって、他車両との距離だけでなく、その変化方向も音の変化で表示することを試みた。音色はクリアな響きのあるチャイム系の音色を利用することで、アルペジオを美しく響かせることを目指した。さらに、Ｄim-Guitarほどの切迫感を与えないことを目指した。
【００２２】
《実験結果》
図４に報知音の報知方法と音種別ごとの平均反応時間を示す。図において、縦軸は平均反応時間[秒]を表し、横軸は報知音２の音種別を表す。報知音１だけを報知した場合の平均反応時間をラインで、報知音２だけを報知した場合の平均反応時間を音種別ごとの右側の棒グラフで、報知音１と報知音２を重ねて報知した場合の平均反応時間を音種別ごとの左側の棒グラフでそれぞれ示す。図４に示す実験結果から、報知音１と報知音２を重ねて報知した場合が最も平均反応時間が短く、以下、報知音２を単独で報知した場合、報知音１を単独で報知した場合の順に反応時間が長くなる。この実験結果から、報知音１と報知音２を重ねて報知する一実施の形態の聴覚情報の報知方法によれば、平均認知速度が最も速くなることは明らかである。
【００２３】
図５は報知音の報知方法と音種別ごとの反応時間の分散の結果を示す。図において、縦軸は反応時間の分散値を表し、横軸は報知音２の音種別を表す。報知音１だけを報知した場合の反応時間の分散値をラインで、報知音２だけを報知した場合の反応時間の分散値を音種別ごとの右側の棒グラフで、報知音１と報知音２を重ねて報知した場合の反応時間の分散値を音種別ごとの左側の棒グラフでそれぞれ示す。図５に示す実験結果から、音種別Ｐop-melodyとＤim-Guitarについては、報知音１と報知音２を重ねて報知した場合に反応時間の分散値が最小になり、以下、報知音２を単独で報知した場合、報知音１を単独で報知した場合の順に反応時間の分散値が大きくなる。この実験結果から、音種別Ｐop-melodyとＤim-Guitarについては、報知音１と報知音２を重ねて報知する一実施の形態の聴覚情報の報知方法が被験者によらず最も効果があることは明らかである。
【００２４】
一方、音種別Ｐop-Rhythmについては、報知音１と報知音２を重ねて報知した場合より、報知音２を単独で報知した場合の方が反応時間の分散が小さくなっている。このことから、音種別Ｐop-Rhythmのように断続的な音（車両乗員が連続的な音として認識できないほどに無音部分の持続時間が長い断続音）を用いると反応時間の分散が大きくなってしまうことが示された。
【００２５】
図６は、他車両の接近の度合いに応じてメロディー変化をつけた場合と付けなかった場合の、認知時間に与える影響を調査した結果を示す。図において、縦軸は回答率を表し、横軸は反応時間を表す。図中のＵ４は情報報知開始から４秒以内に反応できた回答率を、Ｕ６は情報報知開始から６秒以内に反応できた回答率を、Ｕ１０は情報報知開始から１０秒以内に反応できた回答率をそれぞれ示す。この調査結果は、メロディー変化を付けない場合の方がメロディー変化を付けた場合よりも回答率が高いことを示している。このことから、他車両の接近度合いに応じてメロディー変化を付けない方が反応時間を短くする効果があると結論づけられる。
【００２６】
この一実施の形態では、複数のマイクで集音した自車両周辺の他車両の音の周波数分布を分析し、他車両の種別を特定する。そして、他車両の種別に応じて報知音２のリズム、メロディー、ハーモニー、周波数的特徴のいずれか１または複数の要素を決定する。これにより、自車両周辺の他車両に認知速度を速くすることができる。
【００２７】
また、この一実施の形態では第２報知音を、無音部分がなく連続的に持続する連続音か、または車両乗員が断続的な音として認識できないほどに無音部分の持続時間が短い断続音とした。この明細書では、両者を含めて連続音という。例えば「ポン、ポン、ポン」というような断続音ではなく、「ピロロロピロロロ」というような連続音とすることによって、自車両周辺の他車両の認知性能を向上させることができる。
【００２８】
なお、第２報知音を、上述した連続音で、かつ、自車から自車周辺の他車両までの距離と無関係の、一定の周波数成分の変動を有する音としてもよい。つまり、他車両の接近に応じて連続音の周波数が高くならないようにした。これにより、自車両周辺の他車両の認知性能を向上させることができる。
【００２９】
また、第２報知音を、上述した連続音で、かつ自車から自車両周辺の他車両までの距離に無関係な一定のメロディーの要素を有する音としてもよい。これにより、自車両周辺の他車両の認知性能を向上させることができる。
【００３０】
《一実施の形態の構成》
図７は一実施の形態の基本構成を示すブロック図であり、図８は一実施の形態の具体的な構成を示す図である。音入力部１００は車両周囲の外壁付近に設置され、車両周囲の音を集音する。音入力部１００としては、図８に示すようにマイク210_1〜210_nを用いることができ、これらのマイクは車両外壁に取り付けられる程度に小型であればよく、一般的なダイナミック型マイクなどを用いることができる。これらのマイク210_1〜210_nで集音された音は、図８に示すフィルター付きマイクアンプ２２０で適切な大きさの電気信号に変換される。
【００３１】
第１補正部１１０は、入力された複数の音の電気信号を適切な状態に加工し、所望のチャネル数（第２補正部１５０の入力チャネル数）に変換して出力する。第１補正部１１０は、図８に示すＡＤ変換器２３０、演算装置２４０、記憶装置２４５およびＤＡ変換器２７０により構成される。この第１補正部１１０から出力される音は、運転者の両耳付近や助手席乗員の頭部付近に設定される“制御点”における所望の音と理論上、等価になる必要がある。この第１補正部１１０の構成については詳細を後述する。
【００３２】
位置検出部１２０は自車両周辺に存在する他車両などの物体の位置を検出する。位置検出部１２０には、図８に示すようにミリ波レーダーや超音波センサー、カメラと画像処理装置など、自車両周辺物体の自車両に対する相対位置が検出可能な位置センサー２５０を用いることができる。
【００３３】
仮想音源生成部１３０は、位置検出部１２０による検出位置から音像が到来するように、予め用意されたモノラル音源などを２チャネル以上の仮想音源（報知音２）に変換する。一般的に知られている仮想音源としては、目的の位置から車両乗員の両耳介までの伝達特性を重畳し、２チャネルでヘッドホン出力するバイノーラル音場再現系を用いた手法がある。このときの報知音２は報知音１と同じチャネル数である。
【００３４】
合成部１４０は報知音１と報知音２をチャネルごとに加算する。このとき報知音１と報知音２の音圧レベルは適切な比、例えばエネルギー領域において１：１の比となるように調整すればよい。
【００３５】
第２補正部１５０は、報知音１および報知音２をスピーカー290_1、290_2（図８参照）から出力する際に、スピーカー290_1、290_2から例えば運転者の両耳付近の制御点までの空間音響伝達系による影響を除去し、制御点において第１補正部１１０によって補正された音信号が再現されるように合成部１４０の出力信号を補正する。第２補正部１５０は、図８に示すＡＤ変換器２３０、演算装置２４０、記憶装置２４５およびＤＡ変換器２７０により構成される。
【００３６】
音出力部１６０は第２補正部１５０から出力された音信号を増幅し、スピーカー290_1、290_2から出力する。音出力部１６０は図８に示す増幅装置２８０とスピーカー290_1、290_2により構成される。これらの増幅装置２８０とスピーカー290_1、290_2は車載配置可能な一般的なものを用いればよい。
【００３７】
距離検出部１７０は、位置検出部１２０により検出された自車両周辺物体の位置に基づいて自車両と自車両周辺物体との距離を検出する。詳細を後述するが、自車両周辺物体までの距離が所定のしきい値を超えたら報知音２の生成を停止する。距離検出部１７０は、図８に示す演算装置２４０と記憶装置２４５により構成される。
【００３８】
タイマー１８０は報知音２の報知開始からの経過時間、すなわち出力継続時間を計時する。詳細を後述するが、報知音２の出力継続時間が所定時間以上になったら報知音２の生成を停止するか、報知音２の出力音圧レベルを所定値以下まで低減する。タイマー部１８０は、図８に示す演算装置２４０、記憶装置２４５およびタイマー２６０により構成される。
【００３９】
検出部１９０は運転者の頭部位置を検出し、頭部位置に応じて第１補正部１１０と第２補正部１５０の処理内容を変更する。この検出部１９０は、図８に示す頭部位置検出装置２６５、演算装置２４０および記憶装置２４５により構成される。
【００４０】
《一実施の形態の動作》
図９は一実施の形態の動作を示すフローチャートである。一実施の形態の聴覚情報報知装置は、電源が投入されるとこの動作を実行する。まず、ステップ１１０において初期設定を行う。初期設定時には、第１補正部１１０と第２補正部１５０で用いるフィルターの読み込みを行う。このとき、検出部１９０により検出された運転者の頭部位置に応じたフィルターを選択する。ステップ１２０で音入力部１００で集音した音を入力し、適切なレベルに増幅する。
【００４１】
ステップ１３０において第１補正処理を行う。すなわち、音信号を離散変換して補正フィルター処理およびチャネルの統合処理を行い、補正後の音信号つまり報知音１を出力する。一方、第１補正処理と平行してステップ１１１で自車両周辺の他車両の位置を検出し、続くステップ１１２で自車両から他車両までの距離を検出し、他車両までの距離が予め設定したしきい値以下か否かを判別する。他車両までの距離がしきい値より大きい場合はステップ１１１へ戻り、他車両までの距離がしきい値以下の場合はステップ１１３へ進む。ステップ１１３では、他車両の位置から音が到来するように聞こえる報知音２を生成し、ステップ１３５へ進む。
【００４２】
ステップ１３５では報知音１と報知音２をチャネルごとに加算する。ステップ１４０において第２補正処理を行う。すなわち、報知音１と報知音２の合成音の信号に対し、スピーカー290_1、290_2と制御点（運転者の両耳付近）との間のクロストークをキャンセルする補正フィルター処理を行う。ステップ１５０で第２補正処理後の音信号を増幅し、ステップ１７０でスピーカー290_1、290_2から出力する。
【００４３】
ステップ１７５において、タイマー１８０で計時中の報知音２の出力時間が予め設定された所定時間を超えているか、または他車両との距離が予め設定された所定値を超えているかを確認し、報知音２の出力継続時間が所定時間を超えている場合、または他車両との距離が所定距離を超えている場合にはステップ１７６へ進み、報知音２の出力を停止してステップ１１１へ戻る。なお、報知音２は自車両周辺の他車両ごとに設定され、それらの報知音２の出力継続時間も自車両周辺の他車両ごとに計時される。
【００４４】
報知音２の出力時間が所定時間を超えておらず、かつまた他車両との距離が所定距離を超えていない場合にはステップ１８０へ進み、運転者の頭部位置を検出する。頭部位置の変化が検出された場合はステップ１９０へ進み、頭部位置に応じた第１補正部１１０と第２補正部１５０のフィルターを選択し、ステップ１２０へ戻る。なお、ステップ１８０で運転者の頭部位置の変化がない場合は直接、ステップ１２０へ戻る。
【００４５】
なお、一連の処理における信号が連続信号の場合は第１補正処理および第２補正処理の前後でＡＤ変換処理とＤＡ変換処理を行い、離散信号の場合はこれらのＡＤ変換処理とＤＡ変換処理を行なわずに第１補正処理および第２補正処理を行う。第ｌ補正処理と第２補正処理においては、コスト等の観点から離散的なフィルターを適用するのが望ましいが、連続処理が可能なフィルターを適用してもよい。
【００４６】
《第１補正部の詳細な構成とその処理》
第１補正部１１０の詳細な構成とその第１補正処理について説明する。マイク210_1〜210_nは少なくとも２個以上設置し、これらのマイクでは一つの音源から到来する音が時間、周波数、音圧レベルなどの特徴においてマイクごとに大きな差が出るように、十分に距離を置いた配置にする。理想的には２つのマイクから入力された２つの音が、バイノーラル音源として成立していることが望ましい。実際には、車両外壁に取り付けられたマイクで収録した音と、ダミーヘッドなどの耳介位置に配置されたマイクで収録した音とは異なるため、擬似的にバイノーラル録音を行なう。
【００４７】
例えば図１０に示すように、車両の屋根等にダミーヘッドに近い形状のドーム型の筐体（人間の頭部と同等の大きさ）と、この筐体左右に取り付けられた擬似的な耳介の外耳道内にマイクを取り付けて集音する。また、例えば図１１示すように、車両の左右外壁に擬似的な耳介を取り付け、これらの耳介の外耳道内にマイクを取り付けて集音する。このような構成では、入力信号が実際のバイノーラル録音とは異なるが、運転者に対して目的の方向に音像を形成する点に関しては近い音が得られる。このとき、マイクはなるべく壁に近いほうが左右のマイクに入力される音信号の差異が出やすく、最大でも１０ｃｍ以下が望ましい。
【００４８】
図１０および図１１で説明した手法を用い、２個のマイクで集音する入力音を擬似的にバイノーラル化する。すなわち、ダミーヘッドやHead And Torso Simulatorの耳介内部に設置されたマイクで集音した音に近い音にする。この状態で集音された音源に対して第１補正部１１０でフィルタリングするときには、その音源の内容が変更されないように処理することが望ましい。例えば図１０において、進行方向左側のマイクからの入力をＸ1、右側のマイクからの入力をＸ２、それぞれの入力に適用する第１補正部１１０（第１補正処理）のフィルターをＨ1、Ｈ2、第１補正部１１０（第１補正処理）からの出力をＹ1、Ｙ2とすると、
Ｙ1＝Ｘ1・Ｈ1  ・・・（１）、
Ｙ2＝Ｘ2・Ｈ2  ・・・（２）
で表現できる。このとき、Ｙ1、Ｙ2はＸ1、Ｘ2と等価であってよいので、フィルターＨ1、Ｈ2はタップ数１、係数１とするか、タップ数Ｎで何れかの時間（かつ、Ｈ1、Ｈ2において同時間）に係数１が立つ時間遅延フィルターとすることが望ましい。例えば、
Ｈ1＝Ｈ2＝１  ・・・（３）、
Ｈ1＝Ｈ2＝［０，１，０，０，０，０，０］  （Ｎ＝７タップ、時間遅延１タップ）
・・・（４）
などの構成によって実現できる。なお、第１補正部１１０は、他車両の走行雑音が自車両との相対位置に定位するように調整できればよく、上述した手法以外の補正手法を用いてもよい。
【００４９】
《第２補正部の詳細な構成とその処理》
次に、第２補正部１５０の詳細な構成とその第２補正処理について説明する。図１２は第２補正部１５０による補正処理の概念を説明するための図である。運転者の両耳付近に設定される制御点Ｃ１、Ｃ２において、合成部１４０で報知音１と報知音２をチャネルごとに加算した入力信号Ｙ1、Ｙ2が再現されるように第２補正部１５０を構成する。合成部１４０からの入力信号Ｙ1、Ｙ2と、制御点Ｃ1、Ｃ2における再現信号（観測信号）Ｚ1、Ｚ2との間には、
Ｙ1＝Ｚ1  ・・・（５）、
Ｙ2＝Ｚ2  ・・・（６）
の関係が成立することが望ましい。そこで、この一実施の形態では補正のためのフィルターを用いて空間音響伝達系の影響を除去する。以下、このフィルターを“逆フィルター”と呼ぶ。
【００５０】
図１３により、第２補正部１５０で用いる逆フィルターの構成と計算法を説明する。任意の周波数ごとに、入力信号Ｙn、逆フィルターＨmn（ｍは音源番号、ｎは制御点番号）、再現信号（制御点における観測信号）Ｚnおよび空間伝達特性Ｆnmとしたとき、各要素の関係は、
Ｆ・Ｈ・Ｙ＝Ｚ  ・・・（７）
と表される。（７）式において、Ｆ、Ｈ、Ｙ、Ｚはベクトルであり、Ｆ＝[Ｆnm]、Ｈ＝[Ｈmn]、Ｙ＝[Ｙn]、Ｚ＝[Ｚn]の行列式で表される。このとき、上記（５）、（６）式の関係を満たすためには、
Ｆ・Ｈ＝Ｉ  ・・・（８）
（Ｉは単位ベクトル）であることが要求される。したがって、ＦよりＨを導き出すためには、任意の周波数ごとに
Ｈ＝Ｆ−  ・・・（９）
を計算すればよい。（９）式において、[・]−は行列[・]の一般逆行列を表す。例えば、“最小ノルム解を用いた逆フィルター設計のトランスオーラルシステムへの応用：日本音響学会講演論文集、pp495-496(1998)”に記載された計算方法を採用することができる。
【００５１】
ところで、一般に運転者の聴覚の状態の変化（例えば特定の周波数の音が聞こえないなど）によって、報知音が聞き難くなることが指摘されている。一実施の形態のように特定の方向に音を定位させる場合においても、定位のためのキューの一つに周波数成分の影響が無視できず、システムをロバストに設計するためにはなるべく広い帯域の報知音を用いることが望ましい。よって、報知音１に含まれない周波数成分を積極的に用いるように報知音２を設計することで、運転者に依存しないロバストなシステムを実現することができ、自車両周辺の他車両の認知性能を向上させることができる。
【００５２】
例えば、報知音１の周波数帯域のエネルギー分布において１ｋＨｚ未満の音が多く含まれる場合には、報知音２には１〜２．５ｋＨｚの周波数成分が多く含まれるように設計するとよい。このとき、報知音２の音は報知音１の音によって選択されるように構成すると効果的である。実施例としては、図８に示す演算装置２４０と記憶装置２４５を用い、報知音１が入力された時点で周波数分析を行い、予め記憶装置２４５に保存されていた報知音２の周波数を報知音１に含まれない帯域が多く含まれるようにシフトして送出する方法とすればよい。
【００５３】
《報知音２の出力タイミング》
報知音２は、常に出力し続けると運転者にとって精神的な負担となるおそれがある。そこで、この一実施の形態では報知音２の出力タイミングを制御する。今、図１４に示すように自車両を中心とする半径ｒ[ｍ]の領域１を設定し、この領域１内の他車両を検出する。領域１内に他車両１が入ってきたときは、その他車両１の位置に仮想音源を設定し、報知音２を出力する。領域１は位置検出センサーの検出距離等の性能要件によって決定してもよいし、報知音１の音圧レベルと運転者の聴覚との関係、すなわち報知音１が聞こえる距離に応じて決定してもよい。
【００５４】
図１４に示す例では他車両１が領域１内に入っているので他車両１に対しては報知音２を割り振り、報知音１と重ねて音の出力を開始する。一方、他車両２は領域１内に入っていないので、報知音２を割り振らない。図１５に示すように、他車両１が領域１から出た場合には他車両１に対する報知音２を停止する。このとき、他車両２は領域１内に入っているので他車両２に対して報知音２を割り振り、報知音１と重ねて音の出力を開始する。
【００５５】
また、図１４および図１５に示す領域１内に他車両が留まり続けると、運転者は延々と報知音２を聞かされることになる。報知音２は報知音１と異なり、運転者が聞き続けるには精神的負担が大きい。そこで、図８に示すタイマー２６０により他車両ごとに報知音２の出力開始時刻ｔ０から出力継続時間を計時し、出力継続時間が予め設定した時間ｔｅを超えた他車両の報知音２を停止するか、または音圧レベルを運転者が感性的に気にならないレベルまで低下させる。例えば、図１６に示すように、報知音２の出力継続時間が設定時間ｔｅを超えてもまだ他車両１が領域１内に留まり続けた場合には、この他車両１に対する報知音２を一時的に中止、または音圧レベルの低減を図る。そして、時刻ｔ１（＞ｔｅ）で他車両１が加速して領域１内の位置Ｐ１からＰ２に移動したとき、つまり自車から他車両１までの領域１内における距離の変化が所定値以上の場合には、ふたたび報知音２の出力を開始または音圧レベルを元に戻し、タイマー２６０の他車両１の出力継続時間をリセットする。
【００５６】
次に、運転者の頭部位置の変化に応じてフィルターを切り換える例を説明する。第１補正部１１０と第２補正部１５０は運転者の頭部位置の変化により再現精度などが低下するため、頭部位置の変化に応じて第１補正部１１０と第２補正部１５０を変更することが望ましい。図７に示す頭部位置検出部１９０により運転車の頭部位置を検出した後、記憶装置２４５に予め記憶されている第１補正部１１０のフィルターと第２補正部１５０のフィルターを運転者の頭部位置に応じて選択する。
【００５７】
具体的には、運転席を最前部に移動させた場合の頭部位置Ｐ１と、最後部に移動させた場合の頭部位置Ｐ２におけるマイクから運転者両耳位置までの伝達関数から求めたフィルターＧ１、Ｇ２を予め記憶しておき、座席の位置に応じた第１補正部１１０のフィルターを選択する。同様に、第２補正部フィルターの選択例としては、運転席を最前部に移動させた場合の頭部位置Ｐ１と、最後部に移動させた場合の頭部位置Ｐ２におけるマイクから運転者両耳位置までの伝達関数から求めた逆フィルターＨ１、Ｈ２を予め記憶しておき、座席の位置に応じて第２補正部１５０の逆フィルターを選択する。
【００５８】
このように、一実施の形態によれば、車体外周に設置された複数のマイクにより集音した車両周辺に存在する他車両の音を、車両乗員の両耳で聞く車両周辺の他車両の音と等しくなるように補正して報知音１を生成するとともに、車両周辺の他車両の位置を検出して該位置に仮想音源を配置し、仮想音源から車両乗員に車両周辺の他車両の音を連想させる報知音２を出力する。そして、報知音１と報知音２とを重ね合わせて合成音を出力し、この合成音に対して、車室内の複数のマイクと異なる位置に配置される複数のスピーカーから車両乗員までの間の空間音響伝達系の影響を除去する補正を施し、補正後の音を増幅して複数のスピーカーから出力するようにしたので、車両乗員に対して自車両周辺の他車両の存在とその動きをいち早く、確実に認識させることができる。
【００５９】
また、一実施の形態によれば、車両周辺の他車両の位置が自車から所定距離以内に入ったときに報知音２の出力を開始するとともに、車両周辺の他車両の位置が自車から所定距離以上離れたときに報知音２の出力を停止するようにしたので、報知音２が長時間出力され続けることによる車両乗員の負荷増大を防ぐことができる。
【００６０】
さらに、一実施の形態によれば、報知音２の出力継続時間を計時し、出力継続時間が所定時間を超えたら、報知音２の出力を停止するか、または報知音２の音圧レベルを所定値以下に低減するようにしたので、報知音２が長時間出力され続けることによる車両乗員の負荷増大を防ぐことができる。
【００６１】
さらにまた、一実施の形態によれば、車両乗員の頭部位置を検出し、車両乗員の頭部位置に応じて第１補正処理と第２補正処理の補正内容を変更するようにしたので、車両乗員の両耳の位置で自車両周辺の他車両の音を忠実にかつ正確に再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】一実施の形態の車両運転者に対する聴覚情報の報知方法を説明する図
【図２】一実施の形態の聴覚情報の報知方法による効果を確認するための実験設備を示す図
【図３】自車両周辺の他車両の移動パターンを示す図
【図４】実験結果の報知音の報知方法と音種別ごとの平均反応時間を示す図
【図５】実験結果の報知音の報知方法と音種別ごとの反応時間の分散の結果を示す図
【図６】他車両の接近の度合いに応じてメロディー変化をつけた場合と付けなかった場合の、認知時間に与える影響を調査した結果を示す図
【図７】一実施の形態の基本構成を示すブロック図
【図８】一実施の形態の具体的な構成を示す図
【図９】一実施の形態の動作を示すフローチャート
【図１０】マイクの設置例を示す図
【図１１】マイクの他の設置例を示す図
【図１２】第２補正部による補正処理の概念を説明するための図
【図１３】第２補正部で用いる逆フィルターの構成と計算法を説明する図
【図１４】報知音２の報知開始タイミングを説明する図
【図１５】報知音２の報知停止タイミングを説明する図
【図１６】報知音２の出力継続時間制限を説明する図
【符号の説明】
【００６３】
１００  音入力部
１１０  第１補正部
１２０  位置検出部
１３０  仮想音源生成部
１４０  合成部
１５０  第２補正部
１６０  音出力部
１７０  距離検出部
１８０  タイマー
１９０  検出部
２１０_１〜２１０_ｎ  マイク
２４０  演算装置
２４５  記憶装置
２５０  位置センサー
２６０  タイマー
２６５  頭部位置検出装置
２９０_１〜２９０_ｎ  スピーカー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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