JP2013013042A - 立体音響装置 - Google Patents

Abstract

【課題】音の反射やこもり音の発生し易い車室内空間において、「スピーカの位置」と「耳」とが離れていても、正確な「音の立体定位」が可能な立体音響装置を提供する。
【解決手段】再生用音源部４が保存するバイノーラル録音は、超音波変調した音を録音用超音波スピーカ６からダミーヘッド１に与えて録音したものであるため、クロストークが抑えられ、音の定位情報が明確なバイノーラル録音を得ることができ、発音方向の定位性を高めることができる。また、再生用音源部４に保存されたバイノーラル録音を超音波変調した音を、ドライバの頭部αから離れた位置に設置した再生用超音波スピーカ７からドライバの左右のそれぞれの耳に向けて与えることで、発音方向の定位性に関わる「音の３Ｄ情報」をドライバの「耳」に正確に与えることができ、音の反射やこもり音の発生し易い車室内においてヘッドフォンを用いなくても正確な「音の立体定位」を再現できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、左右のスピーカ（２チャンネルのスピーカ）を用いて使用者に「音の立体定位（音の「前後」、「前後左右」、「左右前後上下」等の定位）」を与える立体（３Ｄ）音響装置に関し、特に音の反射やこもり音の発生し易い車室のような狭い空間に用いられる立体音響装置に関するものであり、例えば自動車の乗員（ドライバ等）に対して音声情報を与える車両用音声装置（ナビゲーションシステムや注意喚起装置等）に用いて好適な技術に関する。

左右の２つのスピーカを用いて使用者に音の立体定位を与える立体音響装置として、「バイノーラル録音＋ヘッドフォン再生」の技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
バイノーラル録音は、ダミーへッドの左右の擬似耳に左右のマイク（マイクロフォンの略）を配置して録音を行なうものであり、録音されたバイノーラル録音（録音物）をヘッドフォン（耳に直接音を与えるスピーカ：イヤースピーカを含む）を用いて左右の耳で直接再生することで、音の立体定位が可能になる技術である。

音の立体定位を行なう再生装置は困難であるが、「バイノーラル録音＋ヘッドフォン再生」では、録音時の「マイクの位置（擬似耳の位置）」と、再生時の「再生音発生位置（人の耳の位置）」とを一致させることで、「音の３Ｄ情報（音の立体定位に関わる音情報）」を「耳」において『正確に再現』することを可能としている。

しかし、「スピーカの位置」と「耳」が離れると、片側のスピーカの音が反対側の耳に到達するクロストークが発生し、「音の３Ｄ情報」を「耳」に正確に再現させることができなくなり、正確な「音の立体定位」が困難になってしまう。
このため、２チャンネルのスピーカを用いて正確な「音の立体定位」を行なう再生装置は、「バイノーラル録音＋ヘッドフォン再生」が主流であった。

近年、ヘッドフォンを用いずに、耳から離れた位置にスピーカを配置しても音の立体定位が可能な立体音響装置が求められている。
この要求に対して、ステレオ録音の左右の信号位相をコンピュータを用いたクロストークキャンセラー等の技術が開発されるなど、長く種々の技術開発が試みられている。しかるに、ヘッドフォンを用いない立体音響装置において、音を任意の位置において自在に定位させる技術は、音の反射やこもり音のない広い空間でしか適用できない不具合があった。

特開平５−１５３６８７号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、音の反射やこもり音の発生し易い車室のような狭い空間において、「スピーカの位置」と「耳」とが離れていても、正確な「音の立体定位」が可能な立体音響装置の提供にある。

〔請求項１の手段〕
再生用音源部が保存するバイノーラル録音（録音物）は、可聴音を超音波変調（超音波周波数に変調）した超音波変調音を録音用超音波スピーカから発生させて録音したものである。
超音波は指向性が強い（直進性が高い）ため、音の広がり（クロストーク）が抑えられ、音の定位情報が明確なバイノーラル録音（録音物）を得ることができる。
このように、既存のバイノーラル録音（「超音波変調しない通常音」によるバイノーラル録音）に比較して、発音方向の定位性が飛躍的に高いバイノーラル録音（録音物）を得ることができる。

一方、２チャンネル再生手段は、再生用音源部に保存されたバイノーラル録音を超音波変調し、その超音波変調した超音波変調音を、使用者の頭部から離れた位置に設置した左右の再生用超音波スピーカ（再生時に使用する超音波スピーカ）から使用者の左右のそれぞれの耳に向けて与えるものである。
上述したように、超音波は指向性が強い（直進性が高い）ため、音の広がりが抑えられてピンポイントに左右のそれぞれの耳に対して「録音された音」を正確に与えることができる。即ち、音の反射やこもり音の発生し易い車室内であっても、人の右耳と左耳のそれぞれにおいて「音の３Ｄ情報」を『正確に再現』することができる。

このように、請求項１の立体音響装置は、「スピーカの位置（具体的には再生用超音波スピーカの位置）」と「耳」とが離れていても、バイノーラル録音に含まれる「音の３Ｄ情報」を「耳」で正確に再現することができるため、ヘッドフォンを用いなくても発音方向を任意の位置に自在に定位させることができる。即ち、音の反射やこもり音の発生し易い車室のような狭い空間において「スピーカの位置」と「耳」とが離れていても、正確な「音の立体定位」が可能になる。

〔請求項２の手段〕
請求項２において再生用音源部が保存するバイノーラル録音は、人体頭部を模したダミーヘッドの左右の擬似耳に配置された左右のマイクを用いて録音された録音物であり、バイノーラル録音に用いられるダミーヘッドは、少なくとも人の左右の外耳道を模した左右の擬似外耳道を備えるものであり、左右のマイクが左右の擬似外耳道の内部（奥部）に配置されるものである。
これにより、外耳道の影響を含んだ状態で「録音に用いられた音」が左右のマイクで録音される。このため、バイノーラル録音に含まれる「音の３Ｄ情報」の精度を高めることができ、結果的にヘッドフォンを用いない立体音響装置における「音の立体定位」の精度を向上させることができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３における左右の再生用超音波スピーカは、それぞれの超音波の照射軸が平行よりも使用者側において内側に向いて配置（内振り配置）されるものである。
これにより、再生用超音波スピーカから放出された超音波変調音が、使用者の外耳道の影響が抑えられて鼓膜に到達し、「鼓膜」に与えられる「音の３Ｄ情報」の精度を高めることができる。
このため、左右の再生用超音波スピーカが人の頭部から離れていても、音を鼓膜に向けて放出するヘッドフォンの使用に近づけることができ、ヘッドフォンを用いない立体音響装置における「音の立体定位」の精度を向上させることができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４の立体音響装置は、自動車の乗員に対して「方向に関する情報」を与える車両用音声装置（ナビゲーションシステムや注意喚起装置等）に用いられる。
上述したように、本発明はヘッドフォンを用いなくても正確な「音の立体定位」が可能であるため、車両への搭載が可能である。また、音の定位方向によって「方向に関する情報」の方向性を素早く乗員に認知させることが可能になる。即ち、乗員における「方向の認知時間」を短縮することができる。
理解補助の具体例を説明すれば、立体音響装置によって『右後方にご注意下さい』という「方向に関する情報」を、乗員の「右後方で定位させる」ことで、乗員に対して「右後方」を素早く認知させることが可能になる。

〔請求項５の手段〕
請求項５において再生用音源部が保存するバイノーラル録音（録音物）は、録音用超音波スピーカから発生させた超音波変調音を反射対象物に当て、その反射対象物（例えば、人や自動車等）で反射した反射音を録音したものを含む。
そして、２チャンネル再生手段は、再生用音源部に保存された反射音のバイノーラル録音を超音波変調し、その超音波変調した超音波変調音を、使用者の頭部から離れた位置に設置した左右の前記再生用超音波スピーカから使用者の左右のそれぞれの耳に向けて与えるものである。

反射対象物で反射した反射音には、「反射対象物の情報（例えば、距離情報、形状情報、大きさ情報、材質情報など）」の聴覚情報が含まれる。
このため、反射音を再生することで、使用者に「音の方向情報」とともに、聴覚情報によって「反射対象物の情報（例えば、距離情報、形状情報、大きさ情報、材質情報など）」を与えることができる。

（ａ）バイノーラル録音に用いる録音機材の構成図、（ｂ）立体音響装置の構成図である（実施例１）。 左右の再生用超音波スピーカの配置説明図である（実施例１）。 ダミーヘッドを用いた録音の周波数特性図である（実施例１）。 左右の再生用超音波スピーカの配置における周波数特性図である（実施例１）。 （ａ）注意方向判定手段が判定する注意事項の説明図、（ｂ）音の定位の説明図である（実施例２）。 （ａ）注意方向判定手段が判定する注意事項の説明図、（ｂ）音の定位の説明図である（実施例３）。 （ａ）バイノーラル録音に用いる録音機材の構成図である（実施例４）。

図面を参照して［発明を実施するための形態］を説明する。
立体音響装置は、音の反射やこもり音の発生し易い車室のような狭い空間に適用されるものであり、
・人体頭部を模したダミーヘッド１の左右の擬似耳２に配置された左右のマイク３を用いて録音された２チャンネルのバイノーラル録音を保存する再生用音源部４と、
・この再生用音源部４に保存されたバイノーラル録音を再生する２チャンネル再生手段５と、
を具備する。

再生用音源部４が保存するバイノーラル録音（録音物）は、可聴音を超音波変調した超音波変調音を録音用超音波スピーカ６からダミーヘッド１に与えて録音したものである。また、バイノーラル録音に用いられるダミーヘッド１における左右の擬似耳２は、人の外耳を模した擬似耳介２ａと擬似外耳道２ｂを備えるものであり、左右のマイク３が左右の擬似外耳道２ｂの内部に配置されるものである。

２チャンネル再生手段５は、例えば、自動車に搭載され、再生用音源部４に保存されたバイノーラル録音を超音波変調し、その超音波変調した超音波変調音を、ドライバ（乗員：使用者の一例）の頭部αから離れた位置に設置した左右の再生用超音波スピーカ７からドライバの左右のそれぞれの耳に向けて与えるものである。
また、左右の再生用超音波スピーカ７は、それぞれの超音波の照射軸が平行よりも内側に向いて配置（内振り配置）されるものである。

以下において本発明を車両用音声装置に適用した具体例（実施例）を、図面を参照して説明する。以下の実施例は具体的な一例を示すものであって、本発明が実施例に限定されないことはいうまでもない。
なお、以下の実施例において、上記「発明を実施するための形態」と同一符号は同一機能物を示すものである。

［実施例１］
図１〜図４を参照して実施例１を説明する。
この実施例の車両用音声装置は、ドライバに対し、「方向に関する情報」を音声によって与える注意喚起装置であり、図１に示すように、
・人体頭部を模したダミーヘッド１の左右の擬似耳２に配置された左右のマイク３を用いて録音された２チャンネルのバイノーラル録音（録音物）を保存する再生用音源部４と、
・この再生用音源部４に保存されたバイノーラル録音を再生する２チャンネル再生手段５と、
を具備する。

（再生用音源部４が保存するバイノーラル録音の説明）
再生用音源部４が保存するバイノーラル録音は、可聴音を超音波変調した超音波変調音を録音用超音波スピーカ６からダミーヘッド１に与えて録音したものであり、その録音例を図１（ａ）を参照して説明する。
バイノーラル録音には、ダミーヘッド１に対して「録音に用いる音」を与える録音用音波発生装置１１と、ダミーヘッド１の左右のマイク３で捕らえた「録音に用いられた音」を録音する録音装置１２とが用いられる。

なお、バイノーラル録音に用いるダミーヘッド１は、左右の擬似耳２に、人の外耳を模した擬似耳介２ａ（頭部から左右に突出する耳たぶ等）と擬似外耳道２ｂ（いわゆる耳穴）を設けたものであり、左右のマイク３をそれぞれの左右の擬似外耳道２ｂの内部に配置したものである。

（録音用音波発生装置１１の説明）
録音用音波発生装置１１は、パラメトリックスピーカを用いて超音波変調された音声（方向に関する情報）をダミーヘッド１に与えるものであり、
・パラメトリックスピーカにおいて超音波を発生する録音用超音波スピーカ６と、
・「複数の音声信号（方向に関する情報）」を出力可能な録音用音源部１３と、
・録音用音源部１３から「特定の音声信号」を出力させる録音信号出力手段１４と、
・録音用音源部１３から出力された「音声信号」を超音波周波数に変調する録音用超音波変調部１５と、
・録音用超音波スピーカ６を駆動する録音用アンプ１６と、
を備えて構成される。

録音用超音波スピーカ６は、人間の可聴帯域よりも高い周波数（２０ｋＨｚ以上）の空気振動を発生させるものであり、限定されるものではないが、例えば、超音波の発生を行なう複数の超音波発生素子を用いて構成される。
複数の超音波発生素子は、支持板等に集合配置されて、スピーカアレイとして搭載されるものである。超音波発生素子の具体的な一例は、超音波の発生に適した小型の圧電スピーカであり、印加電圧（充放電）に応じて伸縮変位するピエゾ素子（圧電素子）と、このピエゾ素子の伸縮によって駆動されて空気に疎密波を生じさせる振動板とを用いて構成される。

録音用音源部１３は、例えば「複数の音声信号」を発生可能なメモリまたはプログラムを搭載するパソコンであり、
理解補助の一例として、この実施例の録音用音源部１３は、
・「前方にご注意下さい」、
・「右前方にご注意下さい」、
・「右にご注意下さい」、
・「右後方にご注意下さい」、
・「後方にご注意下さい」、
・「左後方にご注意下さい」、
・「左にご注意下さい」、
・「左前方にご注意下さい」、
の音声信号（方向に関する情報）を出力可能に設けられている。

録音信号出力手段１４は、例えばキーボード等のコントローラであり、録音用音源部１３から「特定の音声信号」を出力させることができる。

録音用超音波変調部１５は、録音用音源部１３の出力する「音声信号」を超音波変調するものである。
録音用超音波変調部１５の具体的な一例として、この実施例では、録音用音源部１３の出力信号を所定の「超音波周波数（例えば、２５ｋＨｚ等）における振幅変化（電圧の増減変化）」に変調するＡＭ変調（振幅変調）を用いるものである。なお、超音波変調はＡＭ変調に限定されるものではなく、ＰＷＭ変調（パルス幅変調）など、他の超音波変調技術を用いても良い。

録音用アンプ１６は、録音用超音波変調部１５で変調された超音波信号に基づいて、録音用超音波スピーカ６を駆動するもの（例えば、Ｂ級アンプあるいはＤ級アンプ等）であり、「音声信号」を変調した超音波をダミーヘッド１へ向けて発生させるものである。

なお、ダミーヘッド１へ向けて照射された「音声信号」を変調した超音波は、空気中を伝播するにつれて、空気の粘性等によって波長の短い超音波が歪んで鈍（なま）される。すると、伝播途中の空気中において超音波に含まれていた振幅成分が自己復調され、ダミーヘッド１において「音声信号」が再生される。
即ち、「音声信号」を超音波変調した超音波変調音を録音用超音波スピーカ６からダミーヘッド１に与えることができる。

（録音装置１２の説明）
録音装置１２は、ダミーヘッド１の左右のマイク３で捕らえた２チャンネルの「音声信号（録音に用いる音）」をメモリ１７に保存（録音）するデジタル式の録音機材（例えばパソコン）であり、左右のマイク３でそれぞれ捕らえた２チャンネルの「音声信号」をメモリ１７の独立したアドレスに記憶するものである。

（録音方法の説明）
録音用超音波スピーカ６は、ダミーヘッド１の略中心部に向けて超音波を照射するように設置される。なお、録音は無音室など残響の少ない場所にて録音されることが望ましいものである。また、録音用超音波スピーカ６の使用数は、１つであっても良いし、複数であっても良い。

（ａ）「前方にご注意下さい」の録音では、ダミーヘッド１の正面を録音用超音波スピーカ６に向けて録音を行ない、録音物をメモリ１７に記録する。これにより、メモリ１７には、正面から「前方にご注意下さい」と聞こえるバイノーラル録音が保存される。
（ｂ）「右前方にご注意下さい」の録音では、ダミーヘッド１の右前方に録音用超音波スピーカ６を配置して録音を行ない、録音物をメモリ１７に記録する。これにより、メモリ１７には、右前方から「右前方にご注意下さい」と聞こえるバイノーラル録音が保存される。
（ｃ）「右にご注意下さい」の録音では、ダミーヘッド１の右方に録音用超音波スピーカ６を配置して録音を行ない、録音物をメモリ１７に記録する。これにより、メモリ１７には、右方から「右にご注意下さい」と聞こえるバイノーラル録音が保存される。
（ｄ）「右後方にご注意下さい」の録音では、ダミーヘッド１の右後方に録音用超音波スピーカ６を配置して録音を行ない、録音物をメモリ１７に記録する。これにより、メモリ１７には、右後方から「右後方にご注意下さい」と聞こえるバイノーラル録音が保存される。

（ｅ）「後方にご注意下さい」の録音では、ダミーヘッド１の後方に録音用超音波スピーカ６を配置して録音を行ない、録音物をメモリ１７に記録する。これにより、メモリ１７には、後方から「後方にご注意下さい」と聞こえるバイノーラル録音が保存される。
（ｆ）「左後方にご注意下さい」の録音では、ダミーヘッド１の左後方に録音用超音波スピーカ６を配置して録音を行ない、録音物をメモリ１７に記録する。これにより、メモリ１７には、左後方から「左後方にご注意下さい」と聞こえるバイノーラル録音が保存される。
（ｇ）「左にご注意下さい」の録音では、ダミーヘッド１の左方に録音用超音波スピーカ６を配置して録音を行ない、録音物をメモリ１７に記録する。これにより、メモリ１７には、左方から「左にご注意下さい」と聞こえるバイノーラル録音が保存される。
（ｈ）「左前方にご注意下さい」の録音では、ダミーヘッド１の左前方に録音用超音波スピーカ６を配置して録音を行ない、録音物をメモリ１７に記録する。これにより、メモリ１７には、左前方から「左前方にご注意下さい」と聞こえるバイノーラル録音が保存される。

（車両用音声装置の具体的な説明）
この実施例の注意喚起装置は、
（ｉ）上記の録音方法によってメモリ１７に保存された上記８つの「音声信号（ダミーヘッド１を用いて録音された２チャンネルのバイノーラル録音）」が記憶されたメモリ２１を搭載する再生用音源部４と、
（ｉｉ）この再生用音源部４に保存されたバイノーラル録音を再生する２チャンネル再生手段５と、
（ｉｉｉ）再生用音源部４から「特定の音声信号」を出力させる注意監視手段２２と、
を具備する。

注意監視手段２２は、
・車両周囲の状況を監視するモニター手段（超音波ソナーやＣＣＤカメラ等を用いた画像解析手段等）と、
・モニター手段の監視結果から車両のどの方向に注意事項が発生したかを判定する注意方向判定手段と、
・注意方向判定手段の判定結果に基づいて、再生用音源部４から「特定の音声信号（バイノーラル録音による２チャンネルの音声信号）」を出力させる再生信号指示手段と、
を具備する。
なお、この実施例に示す注意監視手段２２は、理解補助のために用いた実施例説明用であり、種々変更可能なものである。

具体的に、再生信号指示手段は、
（ａ）注意方向判定手段が前方に注意事項が発生したと判断した場合に、再生用音源部４から「前方にご注意下さい」の２チャンネルの音声信号（バイノーラル録音）を出力させ、
（ｂ）注意方向判定手段が右前方に注意事項が発生したと判断した場合に、再生用音源部４から「右前方にご注意下さい」の２チャンネルの音声信号（バイノーラル録音）を出力させ、
（ｃ）注意方向判定手段が右方に注意事項が発生したと判断した場合に、再生用音源部４から「右にご注意下さい」の２チャンネルの音声信号（バイノーラル録音）を出力させ、
（ｄ）注意方向判定手段が右後方に注意事項が発生したと判断した場合に、再生用音源部４から「右後方にご注意下さい」の２チャンネルの音声信号（バイノーラル録音）を出力させ、
（ｅ）注意方向判定手段が後方に注意事項が発生したと判断した場合に、再生用音源部４から「後方にご注意下さい」の２チャンネルの音声信号（バイノーラル録音）を出力させ、
（ｆ）注意方向判定手段が左後方に注意事項が発生したと判断した場合に、再生用音源部４から「左後方にご注意下さい」の２チャンネルの音声信号（バイノーラル録音）を出力させ、
（ｇ）注意方向判定手段が左方に注意事項が発生したと判断した場合に、再生用音源部４から「左にご注意下さい」の２チャンネルの音声信号（バイノーラル録音）を出力させ、
（ｈ）注意方向判定手段が左前方に注意事項が発生したと判断した場合に、再生用音源部４から「左前方にご注意下さい」の２チャンネルの音声信号（バイノーラル録音）を出力させるものである。

（２チャンネル再生手段５の説明）
２チャンネル再生手段５は、２チャンネルのパラメトリックスピーカを用いて２チャンネルの音声（バイノーラル録音：方向に関する情報）をドライバに与えるものであり、
・ドライバの左右の耳にそれぞれ向けて超音波を発生する左右の再生用超音波スピーカ７と、
・再生用音源部４から出力された２チャンネルの「音声信号」を超音波周波数に変調する２チャンネルの再生用超音波変調部２３と、
・左右の再生用超音波スピーカ７（複数の超音波発生素子）を駆動する２チャンネルの再生用アンプ２４と、
を備えて構成される。

左右の再生用超音波スピーカ７は、人間の可聴帯域よりも高い周波数（２０ｋＨｚ以上）の空気振動を発生させるものであり、録音用超音波スピーカ６と基本構成が同じものであっても良いし、異なるタイプの超音波スピーカ（例えば、リボンスピーカ等）であっても良い。

左右の再生用超音波スピーカ７は、ドライバの左右の耳に向けて超音波を放出するものであり、具体的な設置例として、図１（ｂ）では、車両シート２５（ヘッドレストや背凭上部等）に設置する例を示す。
なお、左右の再生用超音波スピーカ７の設置箇所は、車両シート２５に限定されるものではなく、メータパネルの横（ダッシュボード等）、フロントガラス両サイドのピラー、車両の天井など、他の箇所に設置しても良い。

また、左右の再生用超音波スピーカ７は、図２（ａ）に示すように、それぞれの超音波の照射軸が平行配置ではなく、図２（ｂ）に示すように、それぞれの超音波の照射軸が内側に向いて配置（内振り配置）されるものである。
具体的に、左右の再生用超音波スピーカ７の超音波の照射軸がドライバ側で交差するものであり、照射軸の交差点はドライバの前方であっても良いし、ドライバの頭中であっても良いし、ドライバの後方であっても良い。

２チャンネルの再生用超音波変調部２３は、再生用音源部４の出力する２チャンネルの「音声信号」をそれぞれ超音波変調するものであり、再生用超音波変調部２３の具体的な一例として、この実施例では、再生用音源部４の出力信号を所定の「超音波周波数（例えば、２５ｋＨｚ等）における振幅変化」に変調するＡＭ変調を用いるものである。なお、超音波変調はＡＭ変調に限定されるものではなく、ＰＷＭ変調など、他の超音波変調技術を用いても良い。

２チャンネルの再生用アンプ２４は、２チャンネルの再生用超音波変調部２３で変調された超音波信号に基づいて、左右の再生用超音波スピーカ７を独立駆動するもの（例えば、Ｂ級アンプあるいはＤ級アンプ等）であり、左右の再生用超音波スピーカ７から「音声信号」を変調した超音波をドライバの左右の耳に向けて発生させるものである。

なお、ドライバの左右の耳に向けて照射された「音声信号」を変調した超音波は、空気中を伝播するにつれて、空気の粘性等によって波長の短い超音波が歪んで鈍（なま）される。すると、伝播途中の空気中において超音波に含まれていた振幅成分が自己復調され、ドライバの左右の耳において「音声」が再生される。あるいは、復調前にドライバの頭部αに到達した超音波は、ドライバの頭部α（耳付近等）において自己復調することでドライバの左右の耳において「音声」が再生される。

具体的な作動を下記に示す。
（ａ）注意方向判定手段が前方に注意事項が発生したと判断し、再生用音源部４から「前方にご注意下さい」の音声信号が出力されると、「前方にご注意下さい」の音声がドライバの前方で定位する。
（ｂ）注意方向判定手段が右前方に注意事項が発生したと判断し、再生用音源部４から「右前方にご注意下さい」の音声信号が出力されると、「右前方にご注意下さい」の音声がドライバの右前方で定位する。
（ｃ）注意方向判定手段が右方に注意事項が発生したと判断し、再生用音源部４から「右にご注意下さい」の音声信号が出力されると、「右にご注意下さい」の音声がドライバの右方で定位する。
（ｄ）注意方向判定手段が右後方に注意事項が発生したと判断し、再生用音源部４から「右後方にご注意下さい」の音声信号が出力されると、「右後方にご注意下さい」の音声がドライバの右後方で定位する。

（ｅ）注意方向判定手段が後方に注意事項が発生したと判断し、再生用音源部４から「後方にご注意下さい」の音声信号が出力されると、「後方にご注意下さい」の音声がドライバの後方で定位する。
（ｆ）注意方向判定手段が左後方に注意事項が発生したと判断し、再生用音源部４から「左後方にご注意下さい」の音声信号が出力されると、「左後方にご注意下さい」の音声がドライバの左後方で定位する。
（ｇ）注意方向判定手段が左方に注意事項が発生したと判断し、再生用音源部４から「左にご注意下さい」の音声信号が出力されると、「左にご注意下さい」の音声がドライバの左方で定位する。
（ｈ）注意方向判定手段が左前方に注意事項が発生したと判断し、再生用音源部４から「左前方にご注意下さい」の音声信号が出力されると、「左前方にご注意下さい」の音声がドライバの左前方で定位する。

（実施例の効果１）
再生用音源部４が保存するバイノーラル録音（録音物）は、上述したように、音声（方向に関する音声情報）を超音波変調した超音波変調音を録音用超音波スピーカ６からダミーヘッド１に与えて録音したものである。
超音波は指向性が強いため、音の広がりが抑えられてピンポイントにダミーヘッド１に「録音に用いる音」を与えることができる。即ち、ダミーヘッド１の右耳のマイク３と左耳のマイク３に対して高精度な「音の３Ｄ情報（定位情報）」を与えることができる。
その結果、既存のバイノーラル録音に比較して、発音方向の定位性が飛躍的に高いバイノーラル録音（録音物）を得ることができ、音の反射やこもり音の発生し易い車室内であっても、正確な「音の立体定位」が可能になる。

（実施例の効果２）
２チャンネル再生手段５は、上述したように、再生用音源部４に保存されたバイノーラル録音を２チャンネル再生手段５において再び超音波変調し、その超音波変調した超音波変調音を、ドライバの頭部αから離れた位置に設置した左右の再生用超音波スピーカ７からドライバの左右のそれぞれの耳に向けて与えるものである。
超音波は指向性が強いため、音の広がりが抑えられてピンポイントに左右のそれぞれの耳に対して「録音された音」を正確に与えることができる。即ち、音の反射やこもり音の発生し易い車室内であっても、ドライバの右耳と左耳のそれぞれにおいて「音の３Ｄ情報」を『正確に再現』することができる。

このように、「スピーカの位置（具体的には左右の再生用超音波スピーカ７の位置）」とドライバの左右の「耳」とが離れていても、バイノーラル録音に含まれる「音の３Ｄ情報」をドライバの左右の「耳」で正確に再現することができる。これによって、音の反射やこもり音の発生し易い車室内において、ヘッドフォンを用いなくても発音方向を任意の位置に自在に定位させることができる。
即ち、音の反射やこもり音の発生し易い車室内で「スピーカの位置」と「耳」とが離れていても、正確に「音の立体定位」を再現できる。

（実施例の効果３）
上述したように、バイノーラル録音に用いるダミーヘッド１に擬似耳介２ａと擬似外耳道２ｂを設け、左右のマイク３を左右の擬似外耳道２ｂの内部に配置している。
これにより、耳介と外耳道の影響を含んだ状態で「録音に用いられた音」が左右のマイク３で録音される。
具体的に、擬似耳介２ａと擬似外耳道２ｂを有さない一般的なダミーヘッド１の場合、図３の破線Ａに示すように外耳（耳介＋外耳道）の影響の無い周波数特性となり、正確な「音の３Ｄ情報」が得られない不具合がある。

これに対し、この実施例のダミーヘッド１は、擬似耳介２ａと擬似外耳道２ｂを設けているため、図３の実線Ｂに示すように外耳（耳介＋外耳道）の影響の有る周波数特性となり、正確な「音の３Ｄ情報」を録音することができる。
このように、ダミーヘッド１に擬似耳介２ａと擬似外耳道２ｂを設けたことにより、バイノーラル録音に含まれる「音の３Ｄ情報」の精度を高めることができ、結果的にドライバに与える「音の立体定位」の精度を向上させることができる。

（実施例の効果４）
上述したように、左右の再生用超音波スピーカ７を内振り配置している。これにより、左右の再生用超音波スピーカ７から放出された超音波変調音が、ドライバの外耳道の影響が抑えられて鼓膜に到達し、「鼓膜」に与えられる「音の３Ｄ情報」の精度を高めることができる。
具体的に、左右の再生用超音波スピーカ７を平行配置する場合、超音波の進行方向と外耳道とが直交するため、図４の破線Ｃに示すように２ｋＨｚ以下などの低い周波数領域が鼓膜に到達しなくなり、正確な「音の３Ｄ情報」が得られない不具合がある。

これに対し、この実施例では、左右の再生用超音波スピーカ７を内振り配置しているため、超音波の一部が外耳道の内部に侵入し、図４の実線Ｄに示すように２ｋＨｚ以下の低い周波数領域における鼓膜への到達度合が高まり、正確な「音の３Ｄ情報」をドライバに与えることができる。
このため、左右の再生用超音波スピーカ７がドライバの頭部αから離れていても、音を鼓膜に向けて放出するヘッドフォンの使用状態に近づけることができ、ヘッドフォンを用いない立体音響装置における「音の立体定位」の精度を向上させることができる。

（実施例の効果５）
本発明はヘッドフォンを用いなくても正確な「音の立体定位」が可能であるため、車両への搭載ができる。
さらに、この実施例では、ドライバに対して「方向に関する情報」を提供することにより、提供する方向を素早く認知させることが可能になり、「方向の認知時間」を短縮することができる。このため、ドライバの注意喚起能力を高めることができる。
具体的には、音の定位方向によって、ドライバに対して危険箇所を正確に警告することが可能になり、ドライバの勘違いを防ぎ、結果的に安全性を高めることができる。

［実施例２］
図５を参照して実施例２を説明する。なお、以下の各実施例において、上記実施例と同一符号は同一機能物を示すものである。
上記の実施例１では、
（ｉ）注意方向判定手段が判定する「注意事項の発生方向（例えば、右前方）」と、
（ｉｉ）ドライバに認識させる音の定位方向（例えば、右前方）とが一致し、
（ｉｉｉ）さらに音声信号における「方向に関する情報」に関するアナウンス内容（例えば、右前方）とが一致する例を示した。
即ち、「判定方向」と「定位方向」と「アナウンス方向」と、が完全に一致する例を示した。

本発明は、「判定方向」と「定位方向」と「アナウンス方向」と、が完全に一致するものに限定されるものではなく、使用者の理解や判断を素早くするために、「判定方向」と「定位方向」と「アナウンス方向」の一部を変更しても良い。

具体的な一例を図５を参照して説明する。
（ｉ）図５（ａ）に示すように、注意方向判定手段が、本実施例を採用する自己車両Ｘの「右前方」に自己車両Ｘに向かって接近する歩行者Ｙを判定した場合、
（ｉｉ）図５（ｂ）の仮想音源Ｔ（２チャンネル再生手段５によって使用者が認識する音の定位箇所）に示すように、ドライバの「右前方」に音を定位させ、
（ｉｉｉ）音声信号によって「右から人が来ます（右前方ではない）」のアナウンスを行うようにしても良い。

このように、「右前方」に発生する注意情報を「右」と簡易的にアナウンスすることで、使用者の理解や判断を素早くすることができ、ドライバの注意喚起能力を高めることができる。

［実施例３］
図６を参照して実施例３を説明する。
上記の実施例１、２では、使用者に対して「１つの音の定位」を与える例を示した。即ち、使用者に対して方向の異なる仮想音源Ｔを１つづつ与える例を示した。
本発明は、使用者に認識させる仮想音源Ｔの数は１つに限定されるものではなく、使用者に対して方向の異なる複数の仮想音源Ｔを同時に与えても良い。

具体的な一例を図６を参照して説明する。
自己車両Ｘの走行中、ドライバがウインカーを点滅操作するなど、自己車両Ｘが車線変更を行う準備行動を開始した場合、
（ｉ）図６（ａ）に示すように、注意方向判定手段が、
・この実施例の車両用音声装置（注意喚起装置）を搭載する自己車両Ｘの「右隣り」を並走する並走車両Ｚ１と、
・この実施例の車両用音声装置（注意喚起装置）を搭載する自己車両Ｘの「左隣り」を並走する並走車両Ｚ２とを判定すると、
（ｉｉ）図６（ｂ）の仮想音源Ｔ１、Ｔ２（２チャンネル再生手段５によって使用者が認識する音の定位箇所）に示すように、ドライバの「左右両側」のそれぞれに音を定位させ、
（ｉｉｉ）仮想音源Ｔ１、Ｔ２から音声信号によって「両側に車がいます（方向に関する情報の一例）」のアナウンスを行う。

このように、「同時に発生する複数の注意情報」を「複数の方向に音を定位」させて「複数の方向に関する情報（両側に車がいます等）」のアナウンスを行うことで、同時に発生する複数の注意情報を使用者が素早く理解し、判断することが可能になり、ドライバの注意喚起能力を高めることができる。
具体的に、この実施例では、自己車両Ｘの周囲の走行状況を聴覚情報により知ることができ、危険を回避して安全な進路変更が可能になる。

［実施例４］
図７を参照して実施例４を説明する。
上記実施例１において再生用音源部４が保存するバイノーラル録音は、録音用超音波スピーカ６から発生させた超音波変調音（可聴音を超音波周波数に変調した超音波）をダミーヘッド１へ直接照射して録音した録音物である。
これに対し、この実施例４の再生用音源部４が保存するバイノーラル録音は、録音用超音波スピーカ６から発生させた超音波変調音を反射対象物に当て、その反射対象物で反射した反射音を録音した録音物を含むものである。

（反射音のバイノーラル録音の説明）
具体的な反射音の録音技術の一例を、図７を参照して説明する。なお、この実施例では、反射対象物の一例として疑似並走車両Ｚ（並走車両に見立てた反射物）を用いる例を示すが、理解補助のための具体的な一例であって限定されるものではない。
この実施例４では、実施例１で示したバイノーラル録音とは独立して、下記のバイノーラル録音を実施する。

録音用音源部１３は、「複数の音声信号（アナウンス）」とは別に、反射音録音用の基準音（例えば、車両ロードノイズ等）を発生可能に設けられている。
ダミーヘッド１と、録音用超音波スピーカ６と、疑似並走車両Ｚ（反射対象物）との位置関係は、疑似並走車両Ｚで反射した反射音が、ダミーヘッド１の略中心部に向けて照射するように設置される。

（ａ）仮想音源（疑似並走車両Ｚの反射音）をドライバの「右方」で定位させる録音では、ダミーヘッド１と、録音用超音波スピーカ６と、疑似並走車両Ｚ（反射対象物）との位置関係を、疑似並走車両Ｚで反射した反射音が、ダミーヘッド１の右面に向かって反射する状態にしてバイノーラル録音を行なう。
（ｂ）仮想音源（疑似並走車両Ｚの反射音）をドライバの「右後方」で定位させる録音では、ダミーヘッド１と、録音用超音波スピーカ６と、疑似並走車両Ｚ（反射対象物）との位置関係を、疑似並走車両Ｚで反射した反射音が、ダミーヘッド１の右後面に向かって反射する状態にしてバイノーラル録音を行なう。

（ｃ）仮想音源（疑似並走車両Ｚの反射音）をドライバの「左方」で定位させる録音では、ダミーヘッド１と、録音用超音波スピーカ６と、疑似並走車両Ｚ（反射対象物）との位置関係を、疑似並走車両Ｚで反射した反射音が、ダミーヘッド１の左面に向かって反射する状態にしてバイノーラル録音を行なう。
（ｄ）仮想音源（疑似並走車両Ｚの反射音）をドライバの「左後方」で定位させる録音では、ダミーヘッド１と、録音用超音波スピーカ６と、疑似並走車両Ｚ（反射対象物）との位置関係を、疑似並走車両Ｚで反射した反射音が、ダミーヘッド１の左後面に向かって反射する状態にしてバイノーラル録音を行なう。

（方向に関する音声アナウンスのバイノーラル録音の説明）
さらに、この実施例４では、実施例１で示した音声アナウンスの録音方法によって、
（ａ’）右方で音像定位する「右に車がいます」のバイノーラル録音と、
（ｂ’）右後方で音像定位する「右後ろに車がいます」のバイノーラル録音と、
（ｃ’）左方で音像定位する「左に車がいます」のバイノーラル録音と、
（ｂ’）左後方で音像定位する「左後ろに車がいます」のバイノーラル録音と、
を行う。

（反射音の再生技術の説明）
この実施例４の注意喚起装置の基本構成は、実施例１と同様（符号、実施例１参照）であり、再生用音源部４および２チャンネル再生手段５を備える。
この実施例４の再生用音源部４は、上記によって録音された、
（ａ’）右方で音像定位する「右に車がいます」のバイノーラル録音と、
（ｂ’）右後方で音像定位する「右後ろに車がいます」のバイノーラル録音と、
（ｃ’）左方で音像定位する「左に車がいます」のバイノーラル録音と、
（ｂ’）左後方で音像定位する「左後ろに車がいます」のバイノーラル録音と、
（ａ）右方で音像定位する「疑似並走車両Ｚの反射音」のバイノーラル録音と、
（ｂ）右後方で音像定位する「疑似並走車両Ｚの反射音」のバイノーラル録音と、
（ｃ）左方で音像定位する「疑似並走車両Ｚの反射音」のバイノーラル録音と、
（ｄ）左後方で音像定位する「疑似並走車両Ｚの反射音」のバイノーラル録音と、
を記憶するものである。

この実施例４の２チャンネル再生手段５は、再生用音源部４に保存された「方向に関する音声アナウンスのバイノーラル録音」と「反射音のバイノーラル録音」を同時または１つづつ連続（または交番）させて超音波変調し、その超音波変調した超音波変調音を左右の再生用超音波スピーカ７からドライバの左右のそれぞれの耳に向けて与えるように設けられている。

次に、注意喚起装置による反射音の具体的な再生例（作動）を説明する。
なお、以下では、「方向に関する音声アナウンス（バイノーラル録音）」と「反射音（バイノーラル録音）」を同時に再生する例を示すが、限定されるものではなく、それぞれを個別に再生するものであっても良い。

（ａ）自己車両Ｘ（符号、図６参照）の走行中、ドライバが右ウインカーを点滅操作するなど、自己車両Ｘが右側への車線変更を行う準備行動を開始した場合、注意監視手段２２の注意方向判定手段が車両の右方に疑似並走車両Ｚを判断すると、再生用音源部４から、右方で定位する「右に車がいます」のバイノーラル録音と、右方で定位する「疑似並走車両Ｚによる反射音」のバイノーラル録音とを、ミキシングして同時に出力させる。
すると、そのバイノーラル録音が左右の再生用超音波スピーカ７からパラメトリックスピーカによって再生され、「右に車がいます」と「疑似並走車両Ｚによる反射音」がドライバの右方で定位する。

（ｂ）自己車両Ｘの走行中、ドライバが右ウインカーを点滅操作するなど、自己車両Ｘが右側への車線変更を行う準備行動を開始した場合、注意監視手段２２の注意方向判定手段が車両の右後方に疑似並走車両Ｚを判断すると、再生用音源部４から、右後方で定位する「右後に車がいます」のバイノーラル録音と、右後方で定位する「疑似並走車両Ｚによる反射音」のバイノーラル録音とを、ミキシングして同時に出力させる。
すると、そのバイノーラル録音が左右の再生用超音波スピーカ７からパラメトリックスピーカによって再生され、「右後に車がいます」と「疑似並走車両Ｚによる反射音」がドライバの右後方で定位する。

（ｃ）自己車両Ｘの走行中、ドライバが左ウインカーを点滅操作するなど、自己車両Ｘが左側への車線変更を行う準備行動を開始した場合、注意監視手段２２の注意方向判定手段が車両の左方に疑似並走車両Ｚを判断すると、再生用音源部４から、左方で定位する「左に車がいます」のバイノーラル録音と、左方で定位する「疑似並走車両Ｚによる反射音」のバイノーラル録音とを、ミキシングして同時に出力させる。
すると、そのバイノーラル録音が左右の再生用超音波スピーカ７からパラメトリックスピーカによって再生され、「左に車がいます」と「疑似並走車両Ｚによる反射音」がドライバの左方で定位する。

（ｄ）自己車両Ｘの走行中、ドライバが左ウインカーを点滅操作するなど、自己車両Ｘが左側への車線変更を行う準備行動を開始した場合、注意監視手段２２の注意方向判定手段が車両の左後方に疑似並走車両Ｚを判断すると、再生用音源部４から、左後方で定位する「左後に車がいます」のバイノーラル録音と、左後方で定位する「疑似並走車両Ｚによる反射音」のバイノーラル録音とを、ミキシングして同時に出力させる。
すると、そのバイノーラル録音が左右の再生用超音波スピーカ７からパラメトリックスピーカによって再生され、「左後に車がいます」と「疑似並走車両Ｚによる反射音」がドライバの左後方で定位する。

（実施例４の効果）
この実施例４の注意喚起装置は、上述したように、反射対象物（疑似並走車両Ｚ等）で反射した反射音のバイノーラル録音を再生してドライバに与える。
反射音には、「反射対象物の情報（例えば、疑似並走車両Ｚ）」の聴覚情報が含まれる。
このため、反射音を注意喚起装置で再生することにより、ドライバに「音の方向情報」とともに、聴覚情報によって「反射対象物（例えば疑似並走車両Ｚ）の情報」を与えることができる。
即ち、聴覚情報によって反射対象物を使用者が素早く理解し、判断することが可能になり、結果的にドライバの注意喚起能力を高めることができる。

ここで、視覚障害者は、杖などによる打音が周囲から跳ね返って来た反射音から、視覚情報にも似た反射対象物の情報を得ていることが知られている。
健常者は視覚情報が優先しているため、健常者は反射音から視覚情報にも似た反射対象物の情報を得ることを通常はしない。
しかるに、健常者であっても、視覚障害者と同様な聴覚能力を有している。このため、注意喚起装置を用いて「反射対象物で反射した反射音」から視覚情報にも似た反射対象物の情報を得ることができる。
あるいは、注意喚起装置を用いて「反射対象物で反射した反射音」を繰り返し使用者（ドライバ等）が聞くことで、反射音から視覚情報にも似た反射対象物の情報を得ることが可能になる。

このように、反射対象物は疑似並走車両Ｚと異なっても良く、疑似並走車両Ｚとは異なる場合であっても、反射対象物の反射音を注意喚起装置で再生することにより、反射音による聴覚情報によって反射対象物を使用者が素早く理解することが可能になる。

上記の実施例を複数組み合わせても良い。
具体的な一例を示すと、実施例３と実施例４を組み合わせ、自己車両Ｘの左右両側に並走車両Ｚ１、Ｚ２がいる場合、「疑似並走車両Ｚによる反射音」を仮想音源Ｔ１、Ｔ２で定位させても良い。

上記の実施例では、本発明を車両用の注意喚起装置に適用する例を示したが、限定されるものではなく、ナビゲーションシステムに適用して「方向に関する情報」を乗員に提供するように設けても良い。

上記の実施例では、音声情報を乗員に与える例を示したが、限定されるものではなく、音楽などを乗員に与える車両用オーディオ等に本発明を適用しても良い。

上記の実施例では、立体音響装置を車両に搭載する例を示したが、限定されるものではなく、車室以外の狭い空間（音の反射やこもり音の発生し易い空間）の音響装置（音声や音楽などの音を発生する装置）に本発明を適用しても良い。

１ ダミーヘッド
２ 擬似耳
２ａ 擬似耳介
２ｂ 擬似外耳道
３ マイク
４ 再生用音源部
５ ２チャンネル再生手段
６ 録音用超音波スピーカ
７ 再生用超音波スピーカ
Ｚ 疑似並走車両（反射対象物）
α ドライバの頭部（使用者の頭部）

Claims (5)

1. 音の反射やこもり音の発生し易い車室のような狭い空間に用いられる立体音響装置であって、
   この立体音響装置は、２チャンネルのバイノーラル録音を保存する再生用音源部（４）と、この再生用音源部（４）に保存された前記バイノーラル録音を再生する２チャンネル再生手段（５）とを具備し、
   前記再生用音源部（４）が保存する前記バイノーラル録音は、可聴音を超音波変調した超音波変調音を録音用超音波スピーカ（６）から発生させて録音したものであり、
   前記２チャンネル再生手段（５）は、前記再生用音源部（４）に保存された前記バイノーラル録音を当該２チャンネル再生手段（５）において超音波変調し、その超音波変調した超音波変調音を、使用者の頭部（α）から離れた位置に設置した左右の再生用超音波スピーカ（７）から使用者の左右のそれぞれの耳に向けて与えることを特徴とする立体音響装置。
2. 請求項１に記載の立体音響装置において、
   前記再生用音源部（４）が保存する前記バイノーラル録音は、人体頭部を模したダミーヘッド（１）の左右の擬似耳（２）に配置された左右のマイク（３）を用いて録音された録音物であり、
   前記ダミーヘッド（１）の左右の擬似耳（２）には、人の外耳道を模した擬似外耳道（２ｂ）が設けられ、
   左右の前記マイク（３）が左右の前記擬似外耳道（２ｂ）の内部に配置されることを特徴とする立体音響装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の立体音響装置において、
   左右の前記再生用超音波スピーカ（７）は、それぞれの超音波の照射軸が平行よりも使用者側において内側に向いて配置されることを特徴とする立体音響装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の立体音響装置において、
   この立体音響装置は、自動車の乗員に対して音によって方向に関する情報を与える車両用音声装置に用いられることを特徴とする立体音響装置。
5. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の立体音響装置において、
   前記再生用音源部（４）が保存する前記バイノーラル録音は、前記録音用超音波スピーカ（６）から発生させた超音波変調音を反射対象物（Ｚ）に当て、その反射対象物（Ｚ）で反射した反射音を録音した録音物を含み、
   前記２チャンネル再生手段（５）は、前記再生用音源部（４）に保存された反射音の前記バイノーラル録音を超音波変調し、その超音波変調した超音波変調音を、使用者の頭部（α）から離れた位置に設置した左右の前記再生用超音波スピーカ（７）から使用者の左右のそれぞれの耳に向けて与えることを特徴とする立体音響装置。

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