視覚障害者のための誘導システムの開発−視覚障害者用音響信号のスピーカの誘導機能の確認試験−

Development of the guidance system for the visually
impaired−Examination of Navigation Function of Speak of Audible Traffic
Signals−
松野博文
北山一郎
宇根正美
MATSUNO Hirofumi, KITAYAMA Ichiro, UNE Masami

キーワード：
視覚障害者、誘導、狭指向性スピーカ、横断歩道、
音響式信号
Keywords：
Visually impaired, Guidance, Directional
speaker, Crosswalk, Audible traffic signals
Abstract：
Our goal is to develop a system that supports
visually impaired people for 2 years．Last
year，we tried to develop a audible guidancesystem on the platform. Thissystem keep
visually impaired people away from dangerous area
in platform by using directional speaker. But wefound it difficult that we complete this system.
So there is no narrow directional speaker to fill
our requirement.
For that reason, we focused on crosswalk whereis another dangerous for visually impaired people.
we have examined function of speaker of audible
traffic signal.
1

はじめに

昨年度は、狭指向性スピーカを使用したホーム転落防止システム 1)の検討を行った。このシステムは駅プラットホームにおける危険領域（ホーム端、階段）などの特定範囲に「音の壁（シャワー）」をつくり、その範囲内が危険であることを音響（音声）案
内で知らせるものである。昨年度より狭指向特性のスピーカの調査・試聴を行ったが、本システムに適用可能な特定範囲に「音の壁」をつくるだけの狭指向特性を持った市販スピーカが無く、また音響機器メーカでも製作できないことが判明した。
そこで、本年度は駅のプラットホーム同様に視覚障害者が危険と感じる場所である横断歩道を対象として誘導システムを検討することとした。
横断歩道を安全に渡るための設備として、視覚障害者用音響式信号が設置されている。この信号は視覚障害者に音響により横断可能状態を知らせる機能と、視覚障害者を道路の対岸に誘導する機能がある。
この２つの機能のうち、道路の対岸に誘導する機能
は十分には活用されていない。これはスピーカの設
置位置が各横断歩道によって異なり、スピーカ設置
方向に歩行すると横断歩道の外に到着する可能性があるからである２）。しかし、視覚障害者が道路の横断途中で進行方向が分からなくなった場合には、音響で進行方向を再度把握する必要がある。
また、PICS（歩行者等支援情報システム:視覚障害者に信号の状態や方向などを知らせるシステム）もある。この PICS は、京都市 3）では 2002 年 12 月に実証実験が行われた。また、横浜市 4）では、2003
年 1 月より 2 交差点で運用が開始された。
PICS の導入が始まりつつあるが、全国には約10,600 基２）（2001 年 3 月末現在）の視覚障害者用音
響信号が既に設置されており、これらの視覚障害者用音響信号を有効に活用する必要がある。また、異音鳴き交わし方式により誘導機能の向上を図る方法
が提案・実証試験などが行われているが、この機能を有効活用するためには、視覚障害者用音響信号用スピーカが誘導に適した位置・姿勢で設置されていることが重要である。

平成 15 年度版

兵庫県立福祉のまちづくり工学研究所報告集111

本研究では視覚障害者用音響式信号用スピーカの誘導機能を確認するために、スピーカの取り付け姿
勢、音量等が歩行にどのような影響を与えるか実験にて確認した。

認、また歩行に関する基礎データを収集するために実験を行った。

3.1 実験の概要
当研究所の多目的実験室において、視覚障害者用
2 視覚障害者の道路横断
音響式信号のスピーカを設置して行った。室内では壁などにより反射音が発生するので、反射音の影響
2.1 視覚障害者が道路を横断する方法
が少なくなるように信号音の音圧を設定し、スピー
視覚障害者が道路を横断する方法 5）を以下に示す。 カの誘導機能の確認試験を行った。実験場所の状況①横断位置に到着。
を図 1−1 に、スピーカの設置状況を図 1−2 に、図②縁石などを基準にとり、横断方向に真直ぐに体1−3 にスピーカの拡大写真を示す。また、実験で使を向ける。
用した機器を表１に示す。なお、図 1−2 ではスピー③信号が青になると横断を開始する。横断歩道のカが２個取り付けられているが、実験で使用したの横断位置に到着した時点で、信号が既に青の場は１個のみである。
合には、次に信号が青に変わるまで待つこともある。音響式信号が無い場合には、他の歩行者
表 1 実験用機器の動向、自動車の騒音などを頼りに、信号状態
Table1 Experiment equipmentを把握する。
機器
機種など④道路を横断し、対岸に到達する。
スピーカ
小糸工業社製視障者用スピーカ
視覚障害者が道路を横断する渡る際に重要なこと
は、横断方向に体を真直ぐに向けることである。また、歩行においては、触覚情報が主で、聴覚情報は従として利用している。これは、聴覚情報は触覚情報に比べると風等の影響を受け、不安定なためである。

CD プレーヤ／
アンプ
騒音計

2.2 道路横断時の問題点
視覚障害者が道路を横断する場合の問題点として下記などがある。
①道路の中間地点などで、目標方向が分からなくなることがある。
②道路を斜めに渡り、横断歩道からはみ出す危険がある。
③縁石などが道路に対して平行となっていないた
めに、横断方向を決定することが困難な場所がある。
④夜間、近隣への騒音のために視覚障害者用音響式信号を停止している。
上記の問題を解決するための方策として、異種鳴き交わし方式音響信号 6）の導入（前述の①、②項の改善）、視覚障害者用横断帯 7）の設置（前述の①、②、③項の改善）などがある。また、前述の④項を解決するものとして PICS 等がある。

仕様書番号 警交仕規 第 21 号
日本マランツ社製 EC1000(信号音再生用)
小野測器社製 LA‑1250

図 1−1 実験環境
Fig.1‑1 Laboratory

3 歩行実験
視覚障害者用音響信号用スピーカの誘導機能の確
平成 15 年度版

図 1−2 スピーカ設置状況
Fig.1‑2 Setting of speaker
兵庫県立福祉のまちづくり工学研究所報告集112

目標点よりの変位量（ｃｍ）

300
250
200

19mの歩行
12mの歩行
6mの歩行

150
100
50
0
1

図 1−3 スピーカ拡大図
Fig.1‑3 Enlargement of speaker

4

図 2 被験者毎の変位量
Fig.2 Deviation distance of each examinee

実施した歩行実験を以下に示す。また、実験条件
を表 2 に示す。
①歩行の直進性の確認②スピーカの取り付け角度と歩行への影響③スピーカの音量と歩行への影響④スピーカ種別（指向性）と歩行への影響
表 2 実験条件
Table2 Experiment condition
項目
条件等
実験場所
屋内（周囲の騒音の影響をできるだ
け少なくするため。
）
スピーカの進行方向に 1 個のみ設置。
個数
スピーカの床面より 2.5m の高さに設置。
設置位置
スピーカの
各実験にて俯角は変更。
姿勢
音響「カッコウ音」（鳥の鳴き声の擬音）
音圧
各実験にて変更。
被験者

2
3
被験者番号

全員晴眼者、聴力は特に問題無し。
40 歳代＊3 名、30 歳代＊1 名

3.2 歩行の直進性確認
目が見えない状態でどの程度真直ぐに歩けるかを確認する目的で行った。実験は、被験者にアイマスクを着けた状態で、6m（2 車線相当），12m（4 車線相当），19ｍ（6 車線相当）の各距離を 5 回歩行するものである。歩行前に目標方向に体を真っ直ぐに向けて、その後アイマスクを着けて歩行を行った。歩行の直進性の評価は到着時の目標位置よりの変位量の絶対値で行った。その結果を図 2 に示す。なお、各地点の変位量は被験者の右足の外側で計測した。体の中心で見ると、変位量はもう少し小さな値となる。

表 3 歩行距離毎の平均変位量
Table3 Average deviation distance of eachwalking distance
歩行距離
平均変位量
6m
0.16m
12m
0.66m
19m
1.81m
図 2 より、歩行距離が短ければ、変位量が少ない
ことが分かる。また、変位量は個人間の差が大きい
ことも分かる。表 3 より 6m、12m の歩行距離では変位量が 1m 以内である。このことは、幅 4m の標準的な横断歩道において、歩行者が横断歩道の中央に立ち、かつ縁石などで進行方向を正確に決定できれば、12m までの距離であれば横断歩道内を歩行して対岸に到達できる可能性を示している。
3.3 スピーカの取り付け角度と歩行への影響
スピーカの取り付け角度がどの程度歩行に影響を与えるかを確認する目的で行った。スピーカの取り付け角度とその中心線の指し示す位置を図 3 に示す。
スピーカの取り付け角度毎の A、B、C の各地点のスピーカからの距離(計算値)を表 4 に示す。
スピーカ
スピーカ
の中心線

θ
2.5ｍ
1.5m

床

A

B

C

図３ スピーカの中心線とその方向
Fig.3 Center line of speaker and the direction

平成 15 年度版

兵庫県立福祉のまちづくり工学研究所報告集113

表４ スピーカの取付角度と各地点までの距離
Table4
Distance
betweenspeakerandeach pointθ
A 地点(m) B 地点(m) C 地点(m)
50 度
1.2
3.0
4.8
60 度
1.7
4.3
6.9
70 度
2.7
6.9
11.0
80 度
5.7
14.2
22.7
85 度
11.4
28.6
45.7
Ａ地点：床からの高さが 1.5m の地点を、スピーカの中心線が通過する地点。高さ 1.5m 地
点は大人の耳の位置を想定。
Ｂ地点：スピーカの中心線が床と交わる地点。
Ｃ地点：Ｂ地点において床で反射した中心線が、
床より 1.5m の高さに到達する距離。
スピーカ正面の音圧をスピーカの取り付け角度毎に測定した結果を図 4−１、図 4−2 に示す。音圧の測定は床より約 1.5m の高さの地点で、周波数補正特性は A、動特性は FAST とし、10 秒間の最大値を測定する方法とした。
測定時の暗騒音は 38.6dB であった。

図 4−1 よりスピーカから近距離の範囲では、
取り
付け角度が小さい場合ほど、音圧が大きくなっていることが分かる。 図 4−2 より、12m 近辺からは壁や床からの反射音等の影響により、音圧が距離に 2乗に反比例して減衰していないと考えられる。
また、18m 近辺でも同様の理由によると思われる音
圧の上昇が見られる。
実験は、スピーカ正面から 20m 離れた地点からス
ピーカの設置位置に向かって歩行するものである。
被験者には自分の体の向きが分からないようにアイマスクを着けてスタート地点に案内し、被験者の向きをスピーカに対して 0 度、±45 度の 3 種類で行った。なお、歩行の終点はポールとの衝突を避けるた
めスピーカ設置位置の 1m 手前とした。
各歩行において、20m 地点から 5m 毎にスピーカ正面よりの変位量を計測した。変位量は被験者の右足の外側の位置を計測した。
図 5 に変位量の基準値とその方向を示す。
変位量：+
スピーカ

+45 度

●ｽﾀｰﾄ地点‑45 度（変位量：0）

20m
60.0

変位量：‑
５０度
６０度
７０度
８０度
８５度

音圧（ｄＢ）

55.0
50.0
45.0
40.0
１ｍ

３ｍ
６ｍ
距離

図 5 変位量の基準とその方向
Fig.5 Origin position of deviation and the
direction
スピーカの取り付け角度は、表 4 よりスピーカから出た直接音が比較的遠くまで到達する 85 度とス
ピーカ近辺で直接音が床に到達する 50 度とした。
図
6−1、6−2 に 12 回(3 回/人*4 人）の歩行結果を示す。

９ｍ

図 4−1 音圧（1m−9m 地点）
Fig.4‑1 Sound pressure（1m−9m）

500
400
300
変位量（ｃｍ）

音圧（ｄＢ）

60
50度
６0度
７0度
８0度
８５度

55
50
45

１２ｍ

１５ｍ

１８ｍ

0
-200

15m

10m

5m

1m

-300

２０ｍ

スピーカからの距離

スピーカからの距離

図 4―2 音圧（9m−20m 地点）
Fig.4‑2 Sound pressure（9m−20m）

100
-100

40
９ｍ

200

図 6−1 スピーカ取り付け角度 50 度の場合
Fig.6‑1 Walking trace at 50 degree of speakersetting angle
平成 15 年度版

兵庫県立福祉のまちづくり工学研究所報告集

114

500

70

400

60

200

音圧（ｄＢ）

100
0

40

-100
10m

5m

1m

スピーカからの距離

図 6―2 スピーカ取り付け角度 85 度の場合
Fig.6‑2 Walking trace at 85 degree of speakersetting angle

400
350
300
250
音量小
音量大

200
150
100
50
0
1

2

3

4

被験者番号

図 8−1 ‑45 度の場合の蛇行量
Fig.8‑1 Total meandering length of walking at ‑45
degree of speaker setting angle
400
350
300
蛇行量（ｃｍ）

3.4 スピーカの音量と歩行への影響
スピーカの音量が歩行にどの程度影響を与えるかを確認するための実験を行った。実験は、スピーカ
から 10m 離れた地点で、スピーカの正面に被験者が立ち、スピーカの設置方向に歩行するものである。
被験者には自分の体の向きが分からないようにアイマスクを着けてスタート地点に案内し、被験者の向きをスピーカに対して 0 度、±45 度の 3 種類で行った。なお、歩行の終点はポールとの衝突を避けるた
めスピーカ設置位置の 1m 手前とした。
音量は図７に示す２種類で行った。スピーカの取り付け角度はスピーカからの直接音が聞こえやすい
85 度とした。音圧の測定は 3.3 項と同じ方法で行った。測定時の暗騒音は 37.4dB であった。壁などからの反射音等の影響により、音圧が距離に 2 乗に反比
例して減衰していないと考えられる。
目標方向への収束性を確認するために、音量の歩行への影響評価は 1m 毎にスピーカ正面からの変位量を計測し、9m 地点から 1m 地点までの絶対値を合計値した蛇行量で行った。なお、変位量は被験者の右足の外側の位置を計測した。4 名の被験者の各向きにおける結果を図 8−1、
図 8−2、
図 8−3 に示す。

音量大

図 7 実験で使用した音量
Fig.7 Volume level at experiment

蛇行量（ｃｍ）

図 6−1 よりスピーカの取り付け角度が 50 度の場
合は、5m 近辺よりスピーカの設置方向に向かって歩行していることが分かる。
図 6−2 よりスピーカの取り付け角度が 85 度の場合では、10m 近辺よりスピー
カの設置方向に向かって歩行しているケースが多い
ことが分かる。これは、85 度の取り付け角度の場合
が、直接音がより遠くまで聞こえるためであると推測される。このことより、道路の横断距離に適したスピーカの取り付け角度があると考えられる。

音量小

１０
ｍ

８ｍ
９ｍ

１ｍ

スピーカからの距離

７ｍ

30
５ｍ
６ｍ

15m

-300

４ｍ

-200

50

２ｍ
３ｍ

変位量（ｃｍ）

300

250
音量小
音量大

200
150
100
50
0
1

2

3

4

被験者番号

図 8−2 0 度の場合の蛇行量
Fig.8‑2 Total meandering length of walking at 0
degree of speaker setting angle

平成 15 年度版

兵庫県立福祉のまちづくり工学研究所報告集

115

400
350
蛇 行 量 （ｃｍ ）

300
250
音量小
音量大

200
150
100
50
0
1

2
3
被験者番号

4

図 8−3 45 度の場合の蛇行量
Fig.8‑3 Total meandering length of walking at 45
degree of speaker setting angle
次に、被験者間での蛇行量の差が比較的大きいケースである音量「小」、被験者の体の向きがスピーカに対して‑45 度の場合の歩行軌跡を図 9 に示す。
180
150
変位置（ｃｍ）

120
被験者１
被験者２
被験者３
被験者４

90
60
30
0
-30

９ｍ ８ｍ ７ｍ ６ｍ ５ｍ ４ｍ ３ｍ ２ｍ １ｍ
スピーカからの距離図 9 歩行軌跡
Fig.9 Walking trace

図 10 指向性スピーカ（PL−4）
Fig10 Directional speaker（PL−4）
表５ PL−4 仕様
Table5 Specification of PL‑4
項目
仕様
サイズ
Φ75 * 610mm 円筒形
重量2.3kg
出力音圧レベル 88dB at 1m1W
指向特性
垂直 0 度 水平 110 度（4kHz,‑3dB）
スピーカの取り付け角度は 85 度とし、音圧はスピーカから水平距離 1m、床からの高さ 1.5m の地点での音圧がほぼ同じになるように設定した。前述の地
点での音圧を測定した結果、指向性スピーカでは
61.6dB、既存のスピーカでは 60.7dB であった。音圧分布の測定結果を図 11−1、11−2 に示す。壁に近い場所（±3m 付近）では、壁等からの反射音のために音圧が大きくなっている場所が見られる。

実験結果より、音量に差と蛇行量との間に明確な関係は見られなかった。これは、音量が「小」の場
合でも、暗騒音に比べると十分に識別可能なレベルであったためであると考えられる。暗騒音から明確に識別可能なレベルであれば、スピーカ設置方向に
向かって歩行可能であると言える。なお、被験者からは、音量が大きい方が安心との声があった。
図 9 の歩行軌跡より、歩行開始時はスピーカがあると思われる大まかな方向に歩き、スピーカの方向が明確に分かったと思われる約 3m 地点からスピー
カ設置方向に歩行の向きを微調整したと考えられる。
3.5 スピーカ機種を変更した場合の歩行への影響
本実験は、指向性スピーカ（FPS 社製 PL−4）を使用した場合に、どの程度の蛇行が改善されるかを確認するために行った。
図 10 に指向性スピーカの外観を、表 5 に概略仕様を示す。
平成 15 年度版

音圧（dB）
65
60
55

１ｍ
３ｍ
５ｍ
正面方向 ７ｍ

50

９ｍ
-3 -2

60-65

45

55-60

40
3
1 2
0
-1

50-55

横方向

45-50
40-45

図 11−1 指向性スピーカ
Fig.11‑1 Sound pressure in case of
directional speaker
兵庫県立福祉のまちづくり工学研究所報告集

116

300
250
蛇行量（ｃｍ）

音圧(dB)
65
60

50

55-60

50

45

50-55

0

40
3

45-50

９ｍ
-3

-2

-1

0

1

2

40-45

横方向

図 11−2 既存の音響式信号用スピーカ
Fig.11‑2 Sound pressure in case of current
speaker
実験は、スピーカから 10m 離れた地点でスピーカの正面に被験者が立ち、スピーカの設置方向に歩行するものである。被験者には自分の体の向きが分からないようにアイマスクを着けてスタート地点に案内し、被験者の向きをスピーカに対して 0 度、±45
度の 3 種類で行った。なお、歩行の終点はポールとの衝突を避けるためスピーカ設置位置の 1m 手前とした。
指向性スピーカを使用した場合と既存の音響式信号用スピーカを使用した場合の歩行結果を図 12−1、
12−2、12−3 に示す。図中の蛇行量は、3.4 項と同じものである。平均すれば、既存スピーカよりも指向性スピーカの方が蛇行量が少ないので、指向性ス
ピーカの方が誘導に適しているといえる。また、図11−1 と図 11−2 を比較すると、スピーカ設置位置
から 4m 近辺までは、指向性スピーカの方が既存のスピーカよりも音の広がりが少ないことが分かる。この近辺では、聴覚的にも音圧の減衰率が大きいことが感じられた。
300
蛇行量（ｃｍ）

250
既存

200
150

指向性

100
50
0
1

2
3
被験者番号

1

4

図 12―1 ‑45 度の場合の蛇行量
Fig.12‑1 Total meandering length of walking at‑45 degree of speaker setting angle

2
3
被験者番号

4

図 12―2 0 度の場合の蛇行量
Fig.12‑2 Total meandering length of walking at
0 degree of speaker setting angle

300
250
蛇行量（ｃｍ）

正面方向

指向性

100

60-65

５ｍ

既存

150

55
１ｍ
３ｍ
７ｍ

200

既存

200
150

指向性

100
50
0
1

2

3

4

被験者番号

図 12―3 45 度の場合の蛇行量
Fig.12‑3 Total meandering length of walking at
45 degree of speaker setting angle
4 考察
本研究では、視覚障害者用音響式信号のスピーカの姿勢・音量・スピーカ種別を変えて、歩行がどのように変化するかを実験した。
①歩行の直進性試験
歩行距離が短ければ、目標よりの変位量が少ないことを確認した。また、被験者は 4 人であったが、変位量は個人間の差が大きいことも分かった。
②スピーカ取り付け角度
スピーカ取り付け角度は、スピーカから出る直接音が歩行者に直接届くように設置するとスピーカの設置方向が分かりやすい。道路幅毎に適したスピーカの取り付け角度があると考えられる。
③スピーカの音量スピーカの音量については、
信号音「カッコウ」

平成 15 年度版

兵庫県立福祉のまちづくり工学研究所報告集

117

の音圧は最低の場所でも暗騒音より 5dB 大きい値で行った。この結果、本実験では誘導に支障は無かった。今回は、暗騒音が約 37dB と静かな環境で実施したので、暗騒音が 50〜60ｄＢの環境で今後確認する必要がある。
④スピーカ種別（指向性）
今回の実験では、指向性スピーカが著しく誘導に適しているとの結果は得られなかった。これは、歩行開始地点とスピーカとの距離が 10m と短いこと、また室内で実験を行ったために壁等からの反射音の影響があり、指向性スピーカの特性が十分に活かせない環境であったためである。今後、指向性スピーカが誘導に活かせる条件を確認する必要がある。

新交通管理システム協会
３）「京都受託研究報告書、2002

歩行者等支援システム実証試験

改良加え最終評価」、点字毎日活字版、2002 年 12 月 5 日
４）「歩行者等支援情報通信システム（PICS）が運用開始されました。」、神奈川県警察

交通管制ニュース 第８号、http://www.police.pref.kanagawa.jp/mes/
mesf3news008.htm
５）福祉ウオッチングの会：「視覚障害者から見た横断歩
道の安全

国分寺市危険困難度調査レポート」2001

６）高見涼太郎、鈴木伸一、中村孝文、甲斐琢磨、田内
雅規：「視覚障害者の歩行からみた鳴き交わし式音響信号機の評価」、第 10 回視覚障リハビリテーション研究発表大会論文集、pp.1‑4,2001
７）大倉元宏、石川充英、酒井智子、村上琢磨、田内雅規、北野正夫：「視覚障害者用横断帯に関する研究（１）

おわりに本研究では、視覚障害者用音響式信号のスピーカの姿勢・音量、指向特性を変えた場合に、歩行がどのように影響するかを実験した。今回はスピーカ単体の誘導機能の確認試験を行うために、横断歩道の片側にスピーカを設置している環境を想定して実験を実施した。
今後は実際の横断歩道と同様に両端にスピーカを設置し、スピーカの取り付け高さも含めて各種設置条件を変更した場合に、歩行にどのような影響を与えるかを確認したい。この結果をもとに、スピーカの誘導機能を有効利用できる設置位置・姿勢・音量等の許容範囲を明確にしたい。

―歩行訓練士を被験者とした歩行実験―」、第２５回
感覚代行シンポジウム発表論文集、pp.71−76,1999
８）三菱電機エンジニアリング株式会社、「特定エリアに音声案内を提供する超指向性音響システムを開発」、
http://mee.co.jp/kaisyaan/press/prs020723.htm,
2002９）ジョン・アーグル著：「ハンドブック・オブ・サウンド・
システム・デザイン」、ステレオサウンド社、2001（狭指向特性スピーカについての補足）
スポット的に音を伝達する「パラメトリックスピー
カ」8） （超音波を搬送波として可聴域の音を搬送する方式）を三菱電機エンジニアリング（株）が開発している。
このパラメトリックスピーカでは、「音の壁」の幅を実現するための指向性は十分であるが、全ホームの端に「音の壁」を実現するためには多数のスピーカを配置する必要があり当初計画した「音の壁」を実現するのは困難である。しかし、今後も狭指向特性を有するパラメトリックスピーカの動向に注目したい。
参考文献
１）神籔寿、宇根正美、上月秀徳：視覚障害者のための誘導システムの開発―駅プラットホーム用転落防止システムの開発（第一報）―，福祉のまちづくり工学研究所研究
報告集，2001
２）末田統：「音響信号機におけるスピーカの最適位置と音響の在り方に関する調査研究報告書」、社団法人
平成 15 年度版

兵庫県立福祉のまちづくり工学研究所報告集118