JP6998831B2

JP6998831B2 - 角度制御装置、及び、角度制御プログラム

Info

Publication number: JP6998831B2
Application number: JP2018098114A
Authority: JP
Inventors: 誠浩近藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-05-22
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2038-05-22
Also published as: JP2019205040A

Description

この発明は、角度制御装置、及び、角度制御プログラムに関するものである。

車載用スピーカの向きを調整するための技術が知られている。
例えば、特許文献１には、超音波を放射する音波放射面と第１の面を有する超指向性スピーカと、第１の面に対向する第２の面を有する取り付け部と、を有し、超指向性スピーカの音波放射面の少なくとも一部は鏡面を有し、第１の面は凸面を有し、第２の面は凸面と接触し得る凹面を有し、凸面の曲率を凹面の曲率よりも大きくし、凸面が凹面を移動することにより音波放射面の傾きを変化させて超指向性スピーカの音波を放射する方向を調整することができる音響再生装置が開示されている。

特願２０１２－５３６１５８号公報

しかしながら、特許文献１には、ドアミラーやフェンダーミラーを電動調整するだけで、超指向性スピーカの音波の放射方向を自動的に調整することが可能となると記載されているものの、その具体的な方法に関しては一切の開示も示唆もなく、自動的に調整することを実現できるものではなかった。

この発明は、上述の問題点を解決するためのもので、超指向性スピーカの音波の放射方向を自動的に調整する角度制御装置を提供することを目的としている。

この発明に係る角度制御装置は、車両に搭載されたバックミラーの位置及び角度と、運転者用座席における左右方向の位置と、に基づいて、運転者の頭部位置を推定する頭部推定部と、頭部推定部が推定した頭部位置と、スピーカの位置と、に基づいてスピーカの角度を決定する角度決定部と、角度決定部が決定したスピーカの角度に基づいて、スピーカの角度を調整するための制御情報を生成する制御情報生成部と、を備え、角度決定部は、第１のバックミラーの位置及び角度に基づいて頭部推定部が推定した第１頭部位置と、第２のバックミラーの位置及び角度に基づいて頭部推定部が推定した第２頭部位置と、スピーカの位置と、に基づいてスピーカの角度を決定することを特徴とするものである。

この発明によれば、超指向性スピーカの音波の放射方向を自動的に調整できる。

図１は、実施の形態１に係る角度制御装置が適用された音響システムの構成を示すブロック図である。図２Ａ、図２Ｂは実施の形態１に係る角度制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図３は、バックミラー、運転者用座席、頭部、及び、スピーカの位置関係を示した図である。図４は、実施の形態１に係る角度制御装置の処理を説明するフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

実施の形態１．
実施の形態１に係る角度制御装置１は、一例として、車両に搭載された音響システム３に適用されるものとして、以下説明する。
図１は、実施の形態１に係る角度制御装置１が適用された音響システム３の構成を示すブロック図である。

音響システム３は、角度制御装置１、スピーカ雲台３１、スピーカ３２、及び、音響装置３３を備える。
音響装置３３は、音源となるデータを再生して音声信号をスピーカ３２に出力する。
スピーカ３２は、音響装置３３が出力した音声信号に基づいて振動板を振動させ、音声を出力する。
角度制御装置１は、ミラー角度取得部１１、頭部推定部１２、角度決定部１３、及び、制御情報生成部１４を備える。
ミラー角度取得部１１は、ミラー角度調整装置２１からバックミラー２２が向く方向を示すミラー角度情報を取得する。ここで、ミラー角度調整装置２１は、例えば、運転者が車内に備えられたミラー角度調整用のボタンを操作することで、バックミラー２２が向く方向を変更するための装置である。また、バックミラー２２は、ルームミラー、ドアミラー、フェンダーミラー等の運転者が後方を見るための鏡である。ミラー角度情報の詳細については、後述する。

頭部推定部１２は、バックミラー２２の位置及び角度と、運転者用座席における左右方向の位置と、に基づいて、運転者の頭部位置を推定する。バックミラー２２の位置は、スピーカ３２の位置に対するバックミラー２２の相対位置であり、予め決められた値であるものとする。バックミラー２２の角度は、上述のミラー角度情報により示されるバックミラー２２が向く方向である。運転者用座席における左右方向の位置は、運転者用が運転時に座る座席が設置されている車両が直進する方向に直交する水平方向における車内における位置である。運転者用座席における左右方向の位置は、スピーカ３２の位置に対する運転者用座席における左右方向の相対位置であり、予め決められた値であるものとする。運転者の頭部位置は、スピーカ３２の位置に対する運転者の頭部の相対位置である。運転者の頭部位置を推定する方法については、後述する。

角度決定部１３は、頭部推定部１２が推定した頭部位置と、スピーカ３２の位置と、に基づいてスピーカ３２の角度を決定する。角度決定部１３が決定するスピーカ３２の角度は、例えば、スピーカ３２が出力する音声が最も伝達する方向が、スピーカ３２から頭部位置に向かう方向になるようなスピーカ３２の角度である。スピーカ３２の角度を決定する方法については、後述する。

制御情報生成部１４は、角度決定部１３が決定したスピーカ３２の角度に基づいて、スピーカ３２の角度を調整するための制御情報を生成し、スピーカ雲台３１に出力する。
スピーカ雲台３１は、制御情報生成部１４が出力した制御情報に基づいて、スピーカ３２の角度を調整する。

図２Ａ及び図２Ｂは、実施の形態１に係る角度制御装置１のハードウェア構成の一例を示す図である。

実施の形態１において、ミラー角度取得部１１、頭部推定部１２、角度決定部１３、及び、制御情報生成部１４の各機能は、処理回路２０１により実現される。すなわち、角度制御装置１は、ミラー角度取得部１１で取得したミラー角度情報に基づいて、制御情報生成部１４で生成された制御情報をスピーカ雲台３１に送信するための処理回路２０１を備える。
処理回路２０１は、図２Ａに示すように専用のハードウェアであっても、図２Ｂに示すようにメモリ２０５に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）２０６であっても良い。

処理回路２０１が専用のハードウェアである場合、処理回路２０１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。

処理回路２０１がＣＰＵ２０６の場合、ミラー角度取得部１１、頭部推定部１２、角度決定部１３、及び、制御情報生成部１４の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。すなわち、ミラー角度取得部１１、頭部推定部１２、角度決定部１３、及び、制御情報生成部１４は、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）２０２、メモリ２０５等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ２０６、又はシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ－ＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の処理回路により実現される。また、ＨＤＤ２０２、又はメモリ２０５等に記憶されたプログラムは、ミラー角度取得部１１、頭部推定部１２、角度決定部１３、及び、制御情報生成部１４における各機能、すなわち、ミラー角度取得機能、頭部推定機能、角度決定機能、及び、制御情報生成機能をコンピュータに実行させるものであるとも言える。ここで、メモリ２０５とは、例えば、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（ＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄ－ＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等の、不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、又はＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）等が該当する。

なお、ミラー角度取得部１１、頭部推定部１２、角度決定部１３、及び、制御情報生成部１４の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしても良い。例えば、ミラー角度取得部１１、及び、頭部推定部１２については、専用のハードウェアとしての処理回路２０１でその機能を実現し、角度決定部１３、及び、制御情報生成部１４については、処理回路がメモリ２０５に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することができる。
また、角度制御装置１は、ミラー角度調整装置２１、スピーカ雲台３１等との通信を行うための、入力インタフェース装置２０３及び出力インタフェース装置２０４を有する。
なお、以上の説明では、角度制御装置１のハードウェア構成について、図２Ｂに示すように、ＨＤＤ２０２を使用するものとして説明したが、ＨＤＤ２０２に代えて、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）を使用するものであっても良い。

ミラー角度情報、運転者の頭部位置を推定する方法、及び、スピーカ３２の角度を決定する方法について、説明する。

図３は、車両におけるバックミラー２２、運転者用座席２３、頭部、及び、スピーカ３２の位置関係を示した図である。

図３において、バックミラー２２、運転者用座席２３、頭部、及び、スピーカ３２の位置をそれぞれミラー位置Ｍ、座席位置Ｄ、頭部位置Ｈ、及び、スピーカ３２位置Ｓとする。図３において、スピーカ３２の位置を原点、車両の左右方向をＸ方向、車両の前後方向をＹ方向とそれぞれ定義する。Ｘ方向において、図３における左方向、すなわち、車両が前進する方向に向かって左方向を正方向、反対方向を負方向とする。Ｙ方向において、図３における下方向、すなわち、車両が後退する方向を正方向、反対方向を負方向とする。図３において、ミラー位置Ｍ、座席位置Ｄ、頭部位置Ｈ、及び、スピーカ３２位置Ｓは、ＸＹ平面における二次元座標を用いて、それぞれ、位置Ｍ（Ｘｍ，Ｙｍ）、位置Ｄ（Ｘｄ，Ｙｄ）、頭部Ｈ（Ｘｈ，Ｙｈ）、及び、位置Ｓ（０，０）と表現する。

ミラー位置ＭのＸｍ及びＹｍは、上述のとおり、スピーカ３２位置Ｓに対する相対位置が予め決められているため、固定値となる。
座席位置ＤのＸｄは、上述のとおり、スピーカ３２位置Ｓに対するＸ方向の相対位置が予め決められているため、固定値となる。
頭部位置ＨのＸｈは、運転者用座席２３に運転者が座った際の運転者の頭部の位置であり、運転者が運転者用座席２３における左右方向の中央に座るものと仮定すると、Ｘｄと同値となり、固定値となる。

ミラー角度情報は、例えば、Ｙ方向における正方向と、バックミラー２２の鏡面に直交する方向とが成す角度である。
バックミラー２２は、運転者の後方、すなわち、Ｙ方向における正方向を見るための鏡であることから、ＸＹ平面においてミラー角度情報における角度α／２である場合、Ｙ方向における正方向と、ミラー位置Ｍと頭部位置Ｈとを結ぶ直線とが成す角度は、ＸＹ平面において角度αとなる。
頭部位置ＨのＹｈは、角度αを用いて、例えば、次の計算式により推定できる。

このようにして、頭部推定部１２は、バックミラー２２の位置及び角度と、運転者用座席２３における左右方向の位置とに基づいて、運転者の頭部位置を推定することができる。

スピーカ３２の角度は、例えば、Ｙ方向における正方向と、スピーカ３２が出力する音声が最も伝達する方向とが成す角度である。
ＸＹ平面におけるスピーカ３２の角度βは、頭部位置Ｈを用いて、例えば、次の計算式により決定できる。

このようにして、頭部推定部１２は、頭部位置とスピーカ３２の位置とに基づいて、スピーカ３２の角度を決定することができる。

これまで、図３において、ＸＹ平面における二次元座標を用いて、水平方向におけるスピーカ３２の角度βを決定する方法を説明したが、この後、同様の方法を用いて垂直方向におけるスピーカ３２の角度を決定することが可能である。運転者の頭部位置を推定する方法、及び、スピーカ３２の角度を決定する方法については、上述と同様であるため、説明を省略する。

動作について説明する。
図４は、実施の形態１に係る角度制御装置１の処理を説明するフローチャートである。角度制御装置１は、バックミラー２２の向く方向が変更された際に、図４に示したフローチャートに示した処理を実行する。
以下、実施の形態１に係る角度制御装置１の処理を、当該フローチャートを用いて説明する。

まず、ミラー角度取得部１１が、ミラー角度情報を取得する（ステップＳＴ１）。
次に、頭部推定部１２が、上述のとおり、運転者の頭部位置を推定する（ステップＳＴ２）。
次に、角度決定部１３が、上述のとおり、スピーカ３２の角度を決定する（ステップＳＴ３）。
次に、制御情報生成部１４が、スピーカ３２の角度を調整するための制御情報を生成する（ステップＳＴ４）。
最後に、制御情報生成部１４が、スピーカ雲台３１に生成した制御情報を出力して（ステップＳＴ５）、角度制御装置１は処理を終了する。

以上のように、角度制御装置１は、車両に搭載されたバックミラー２２の位置及び角度と、運転者用座席２３における左右方向の位置と、に基づいて、運転者の頭部位置を推定する頭部推定部１２と、頭部推定部１２が推定した頭部位置と、スピーカ３２の位置と、に基づいてスピーカ３２の角度を決定する角度決定部１３と、角度決定部１３が決定したスピーカ３２の角度に基づいて、スピーカ３２の角度を調整するための制御情報を生成する制御情報生成部１４と、を備えた。
このように構成することで、超指向性スピーカの音波の放射方向を自動的に調整できる。

この実施の形態では、頭部推定部１２は、運転用座席側のドアミラーの位置及び角度と、運転者用座席２３における左右方向の位置とに基づいて、運転者の頭部位置を推定する形態を示したが、この限りではない。例えば、運転用座席側のドアミラーに替えて、助手席側のドアミラー又はルームミラーの位置及び角度と、運転者用座席２３における左右方向の位置とに基づいて、運転者の頭部位置を推定する形態であってもよい。

実施の形態１の変形例について説明する。
実施の形態１の変形例に係る角度制御装置１は、第１のバックミラーの位置及び角度に基づいて推定した第１頭部位置と、第２のバックミラーの位置及び角度に基づいて推定した第２頭部位置と、スピーカ３２の位置と、に基づいてスピーカ３２の角度を決定するものである。

実施の形態１の変形例に係る頭部推定部１２は、車両に搭載された第１のバックミラーの位置及び角度と、運転者用座席における左右方向の位置と、に基づいて、運転者の第１頭部位置を推定する。第１のバックミラーは、例えば、車両の左右両側に設置されたドアミラーのうちいずれか一方の側のドアミラーである。また、実施の形態１の変形例に係る頭部推定部１２は、車両に搭載された第１のバックミラーとは異なる第２のバックミラーの位置及び角度と、運転者用座席における左右方向の位置と、に基づいて、運転者の第２頭部位置を推定する。第２のバックミラーは、例えば、第１のバックミラーとは異なるもう一方の側のドアミラーである。第１のバックミラー及び第２のバックミラーのうちいずれか一方がルームミラーであっても構わない。さらに、実施の形態１の変形例に係る頭部推定部１２は、第１頭部位置と第２頭部位置と基づいて頭部位置を推定する。

実施の形態１の変形例に係る角度決定部１３は、第１頭部位置と第２頭部位置とに基づいて推定された頭部位置とスピーカ３２の位置と基づいてスピーカ３２の角度を決定する。

頭部推定部１２は、例えば、第１頭部位置と第２頭部位置との間の中間位置を頭部位置と推定する。頭部推定部１２が頭部位置と推定する方法はこの限りではない。例えば、頭部推定部１２は、第１のバックミラー及び第２のバックミラーの角度のそれぞれの信頼度に基づいて、第１頭部位置と第２頭部位置との当該信頼度による加重平均を算出することにより頭部位置を推定してもよい。第１頭部位置と第２頭部位置との当該信頼度による加重平均の具体例としては、例えば、第１のバックミラー又は第２のバックミラーのいずれかががルームミラーの場合である。ルームミラーは、車両後方のガラス窓を通して後方確認を行うものであるため、ルームミラーの角度は、運転者の趣向、車両の走行状況等によらず運転者の位置のより決定され、ルームミラーの角度の誤差が小さく、バックミラー２２の角度の信頼度が高い場合が多い。そのため、例えば、第１頭部位置が、ルームミラーの位置及び角度と、運転者用座席における左右方向の位置と、に基づいて推定されたものある場合、頭部推定部１２は、第１頭部位置と第２頭部位置との間の中間位置より、第１頭部位置に近い位置を頭部位置として推定するようにしてもよい。

このように構成することで、実施の形態１に係る角度制御装置１と比較して、超指向性スピーカの音波の放射方向を自動的により的確に調整できる。

実施の形態１の変形例では、頭部推定部１２が第１のバックミラー及び第２のバックミラーの位置及び角度と、運転者用座席における左右方向の位置とに基づいて、それぞれのバックミラー２２に対応した第１頭部位置及び第２頭部位置を推定し、さらに、頭部推定部１２が第１頭部位置及び第２頭部位置に基づいて頭部位置を推定する形態を示したが、この限りではない。例えば、頭部推定部１２が第１のバックミラー及び第２のバックミラーとは異なる第３のバックミラーの位置及び角度と、運転者用座席における左右方向の位置とに基づいて、第３頭部位置を推定し、さらに、頭部推定部１２が第１頭部位置と第２頭部位置と第３頭部位置とに基づいて頭部位置を推定する形態であってもよい。この場合、例えば、頭部推定部１２は、第１頭部位置と第２頭部位置と第３頭部位置との重心、外心、内心等の位置を頭部位置としてもよい。また、例えば、頭部推定部１２は、第１のバックミラー、第２のバックミラー及び第３のバックミラーの角度のそれぞれの信頼度に基づいて、第１頭部位置、第２頭部位置及び第３頭部位置の当該信頼度による加重平均を算出することにより頭部位置を推定してもよい。

なお、この発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態において任意の構成要素の省略ができる。

１角度制御装置、３音響システム、１１ミラー角度取得部、１２頭部推定部、１３角度決定部、１４制御情報生成部、２１ミラー角度調整装置、２２バックミラー、２３運転者用座席、３１スピーカ雲台、３２スピーカ、３３音響装置、２０１処理回路、２０２ＨＤＤ、２０３入力インタフェース装置、２０４出力インタフェース装置、２０５メモリ、２０６ＣＰＵ。

Claims

車両に搭載されたバックミラーの位置及び角度と、運転者用座席における左右方向の位置と、に基づいて、運転者の頭部位置を推定する頭部推定部と、
前記頭部推定部が推定した前記頭部位置と、スピーカの位置と、に基づいて前記スピーカの角度を決定する角度決定部と、
前記角度決定部が決定した前記スピーカの角度に基づいて、前記スピーカの角度を調整するための制御情報を生成する制御情報生成部と、を備え、
前記角度決定部は、第１の前記バックミラーの位置及び角度に基づいて前記頭部推定部が推定した第１頭部位置と、第２の前記バックミラーの位置及び角度に基づいて前記頭部推定部が推定した第２頭部位置と、前記スピーカの位置と、に基づいて前記スピーカの角度を決定すること
を特徴とする角度制御装置。