JPH07193900A - 立体音場形成用頭部位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車内部において立体音場を形成するため
に、運転者の頭部の位置をより正確に検出することがで
きるようにする。 【構成】 頭部位置検出装置は、シート位置検出センサ
２１によって運転席のシート１２の位置を検出し、背も
たれ角度検出センサ２２によって運転席の背もたれ１３
の角度を検出し、ヘッドレスト高さ位置検出センサ２３
によって運転席のヘッドレスト１４の高さを検出し、こ
れらの各検出データに基づいて運転者の頭部の位置を求
める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、立体音場形成用頭部位
置検出装置に係り、例えば、自動車内において音声によ
る誘導案内を行うための立体音場を形成するために、運
転者の頭部の位置を検出する立体音場形成用頭部位置検
出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地理に不案内な運転者に対して目
的地まで経路誘導を行うナビゲーション装置の開発が盛
んに行われている。このナビゲーション装置では、目的
地や出発地を入力すると、この両地点間の自動車の走行
経路を探索し、この走行経路や車両の現在位置、進行方
向を示す矢印等を道路地図と共にディスプレイに表示し
ながら経路誘導を行うようになっている。また、運転中
は、運転者がディスプレイを見ることが難しいため、音
声によって誘導案内を行うナビゲーション装置もある。

【０００３】ところで、音声による誘導案内の効果を高
めるため、案内の内容に応じて音声を発する音源の位置
を変えることが考えられる。例えば、「次の交差点を左
折して下さい。」という案内を音声にて行う場合、その
音声が疑似的に交差点の位置から発せられるようにすれ
ば、案内内容を把握することに役立つと考えられる。こ
のような案内を実現するためには、立体音場を形成する
技術を利用する必要がある。通常、立体音場を形成し、
出力する音声の音像を立体的に定位させるには、２チャ
ンネルで行う場合は左右のスピーカから音声を出力する
際に、反射音やエコー、リバーブ音、位相差をつける等
の音響的な処理を行うことで、聴位置（固定場所）に対
して、あたかも空間の所定の位置に音源があるかのよう
にしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
立体音場を形成する場合、聴位置すなわち運転者の頭部
（厳密には耳）の位置が明確になっていないと、立体音
場形成の効果が薄れたり、無くなってしまうとういう問
題が発生する。なお、特開平３−３５７００号公報に
は、運転者に対して臨場感を与えるように車両用オーデ
ィオ装置から音を発生させるために、シートの位置とリ
クライニング角度から頭部の位置を検出する技術が示さ
れている。しかしながら、臨場感を得るためには頭部の
位置はそれほど厳密に検出しなくても良いが、立体音場
を形成する場合には、より正確に頭部の位置を検出する
必要があり、上記公報に示される技術では不十分であ
る。

【０００５】そこで本発明の目的は、自動車内部におい
て立体音場を形成するために、運転者の頭部の位置をよ
り正確に検出することができるようにした立体音場形成
用頭部位置検出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、自動車の運転席のシートの位置を検出するシート位
置検出手段と、運転席の背もたれの角度を検出する背も
たれ角度検出手段と、運転席のヘッドレストの高さを検
出するヘッドレスト高さ検出手段と、シート位置検出手
段、背もたれ角度検出手段およびヘッドレスト高さ検出
手段の各検出データに基づいて、運転者の頭部の位置を
求める頭部位置検出手段とを、立体音場形成用頭部位置
検出装置に具備させて、前記目的を達成する。請求項２
記載の発明では、自動車の運転席のシートの位置を検出
するシート位置検出手段と、運転者によって角度が調整
される自動車内のミラーの角度を検出するミラー角度検
出手段と、シート位置検出手段およびミラー角度検出手
段の各検出データに基づいて、運転者の頭部の位置を求
める頭部位置検出手段とを、立体音場形成用頭部位置検
出装置に具備させて、前記目的を達成する。請求項３記
載の発明では、請求項２記載の立体音場形成用頭部位置
検出装置において、更に、自動車のリアウインドウに配
置された第１の基準点マークと、運転者がミラーの角度
を調整する際に前記第１の基準点マーク位置と一致させ
るための、前記ミラーに配置された第２の基準点マーク
とを具備さて、前記目的を達成する。

【０００７】

【作用】請求項１記載の立体音場形成用頭部位置検出装
置では、シート位置検出手段によって自動車の運転席の
シートの位置が検出され、背もたれ角度検出手段によっ
て運転席の背もたれの角度が検出され、ヘッドレスト高
さ検出手段によって運転席のヘッドレストの高さが検出
され、これらの各検出データに基づいて、頭部位置検出
手段によって運転者の頭部の位置が求められる。請求項
２記載の立体音場形成用頭部位置検出装置では、シート
位置検出手段によって自動車の運転席のシートの位置が
検出され、ミラー角度検出手段によってミラーの角度が
検出され、これらの各検出データに基づいて、頭部位置
検出手段によって運転者の頭部の位置が求められる。請
求項３記載の立体音場形成用頭部位置検出装置では、運
転者が、ミラーに設けられた第２の基準点マークをリア
ウインドウに設けられた第１の基準点マークに合わせる
ことで、ミラーが所定の角度に合わせられる。これによ
り、ミラーの角度は、運転者の目の位置を正確に反映し
たものとなる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の立体音場形
成用頭部位置検出装置の実施例を詳細に説明する。図１
に示すように、自動車内での聴者すなわち運転者１０
は、通常、運転席に座り、その頭部１１の左右方向の位
置は、シート１２の左右方向の中心線上に位置している
と仮定することができる。従って、頭部１１の高さ方向
の位置と前後方向の位置が分かれば、頭部１１の３次元
の位置が決定する。個人によって座高が異なるため、頭
部１１の高さ方向の位置のデータは得にくいが、自動車
の運転席には、角度調整可能な背もたれ１３と高さを調
整可能なヘッドレスト１４が存在するので、シート１２
の前後方向の位置および高さ方向の位置と、背もたれ１
３の角度とヘッドレスト１４の高さから、頭部１１の高
さ方向の位置と前後方向の位置を求めることができる。

【０００９】そこで、本実施例の頭部位置検出装置で
は、運転席のシート１２の前後方向の位置および高さ方
向の位置を検出するシート位置検出センサ２１と、運転
席の背もたれ１３の角度を検出する背もたれ角度検出セ
ンサ２２と、運転席のヘッドレスト１４の高さを検出す
るヘッドレスト高さ位置検出センサ２３とを設け、これ
らのセンサの各検出データに基づいて運転者の頭部の位
置を求めるようにしている。

【００１０】図３は本実施例の頭部位置検出装置の構成
をブロックで表したものである。この図３に示すよう
に、頭部位置検出装置は、前述のシート位置検出センサ
２１と、背もたれ角度検出センサ２２と、ヘッドレスト
高さ位置検出センサ２３と、これらのセンサの各検出デ
ータに基づいて運転者の頭部の位置を求める頭部位置検
出手段としての頭部位置検出処理部２４とを備えてい
る。頭部位置検出処理部２４は、例えばＣＰＵ（中央処
理装置）、各種のプログラムやデータが格納されたＲＯ
Ｍ（リード・オンリ・メモリ）、ワーキングエリアとし
て使用されるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等
を備えたマイクロコンピュータによって実現される。

【００１１】次に本実施例の頭部位置検出装置の動作に
ついて説明する。図２に示すように、シート１２の最前
かつ最低位置を原点として、前後方向にｘ座標（後側を
正とする。）をとり、上下方向にｙ座標（上側を正とす
る。）をとると、座面３１の前後方向および上下方向の
位置に関しては、シート位置検出センサ２１の検出デー
タがそのままｘ座標およびｙ座標に反映される。問題と
なるのは、背面３２（背もたれ１３）の角度変化による
頭部１１の位置の変化である。通常、背もたれ１３の上
部に接続されているヘッドレスト１４（頭面３３）は、
背面３２に対してその延長方向に移動するだけであると
考えられるため、本実施例では、背面＋頭面の長さの物
体が背もたれ角度θで角度変化すると考える。また、運
転者の頭部１１は、例えば頭面３３（ヘッドレスト１
４）の中央の前方約２０ｃｍに位置していると仮定す
る。

【００１２】図４に示すように、背面３２の最下点を
Ｏ、頭面３３の中央の点をＰとし、点Ｏから水平に引い
た線と点Ｐから垂直に引いた線の交点をＭとすると、以
下の数式１が成立する。

【００１３】

【数１】ＯＭ＝ＯＰｃｏｓθ ＭＰ＝ＯＰｓｉｎθ

【００１４】ここで、ＯＰは、既知の背面３２の長さと
ヘッドレスト高さ位置検出センサ２３の検出データから
求まり、背もたれ角度θは、背もたれ角度検出センサ２
２の検出データから求まる。また、点Ｏの位置は、シー
ト位置検出センサ２１の検出データから求まる。点Ｏの
ｘ座標をｘ₀ 、ｙ座標をｙ₀ とすると、頭部１１のｘ座
標、ｙ座標は、以下の数式２によって求まる。

【００１５】

【数２】ｘ＝ｘ₀ ＋ＯＭ−２０（ｃｍ）＝ｘ₀ ＋ＯＰｃ
ｏｓθ−２０（ｃｍ） ｙ＝ｙ₀ ＋ＭＰ＝ｙ₀ ＋ＯＰｓｉｎθ

【００１６】頭部位置検出処理部２４は、この数式２の
演算を行うことで頭部１１の位置（ｘ座標およびｙ座
標）を求める。なお、頭部１１の左右方向の位置は、シ
ート１２の左右方向の中心線上に位置していると仮定し
て、一定値とする。また、運転者１０の耳の位置は、求
められた頭部１１の位置から左右方向に所定距離だけ離
れた位置として求まる。

【００１７】以上説明したように本実施例によれば、運
転者の頭部の位置を正確に検出することができ、自動車
内部における立体音場の形成の効果を高めることができ
る。なお、上記実施例では、演算によって頭部１１の位
置を求めているが、シートの位置、背もたれ角度、ヘッ
ドレストの高さの範囲は決まっているため、各センサ２
１〜２３の検出データと頭部１１の位置との関係をテー
ブルとして持ち、このテーブルを用いて頭部１１の位置
を求めるようにしても良い。

【００１８】次に、第２の実施例について、図５ないし
図９を参照して説明する。この第２の実施例では、運転
席のシートの位置と、運転者によって角度が調整される
ルームミラーの角度とに基づいて、運転者の頭部の位置
を求めるようにしている。図５は運転者を横から見た様
子を示し、図６は運転者を上から見た様子を示したもの
である。これらの図５、６に示すように、自動車内のル
ームミラー４０は、運転者１０によって所定の角度に調
整されるので、ルームミラー４０の角度は、運転者の目
の位置の情報を含むことになる。通常、運転者１０はル
ームミラー４０の視野の略中央にリアウインドウが来る
ようにルームミラー４０の角度を調整すると考えられ
る。

【００１９】ここで、ルームミラー４０とリアウインド
ウの上端部とが略同じ高さにあるとし、ルームミラー４
０の位置をＯ、図５に示すように横から見たときの運転
者１０の頭部中央の位置をＰ₁ 、図６に示すように上か
ら見たときの運転者１０の頭部中央の位置をＰ₂ とす
る。また、ルームミラー４０とリアウインドウの左右方
向の中央の上端部とを結ぶ線Ｌと、この線上に点Ｐ₁ 、
Ｐ₂ から垂直に降ろした線との交点をＭ₁ とする。ま
た、ＯＰ₁ とＯＭ₁ との成す角度をθ₁ 、ＯＰ₂ とＯＭ
₁ との成す角度をθ₂とする。すると、図５および図６
から理解されるように、次の数式３が成立する。

【００２０】

【数３】Ｍ₁ Ｐ₁ ＝ＯＭ₁ ｔａｎθ₁ Ｍ₁ Ｐ₂ ＝ＯＭ₁ ｔａｎθ₂

【００２１】ルームミラー４０の位置Ｏは既知であるか
ら、上式より、ＯＭ₁ とθ₁ 、θ₂が分かれば、ルーム
ミラー４０の位置Ｏを基準にして頭部１１の位置が求ま
る。ＯＭ₁ は、第１実施例と同様のシート位置検出セン
サの検出データより求めることができる。また、θ₁ 、
θ₂ は、ルームミラー４０の角度を検出するセンサによ
って求めることができる。

【００２２】なお、通常、運転者１０はルームミラー４
０の視野の略中央にリアウインドウが来るようにルーム
ミラー４０の角度を調整すると考えられるが、多少の個
人差も考えられる。そこで、頭部の位置検出の精度を上
げるため、本実施例では、図７に示すように、リアウイ
ンドウ３９に第１の基準点マーク４１が配設されてい
る。また、ルームミラー４０に、運転者１０がルームミ
ラー４０を所定の角度に合わせる際に第１の基準点マー
ク４１に合わせるための第２の基準点マーク４２が配設
されている。なお、これら第１の基準点マーク４１と第
２の基準点マーク４２は、２次元的な位置を特定できれ
ば良いので、図７に示すような星印に限らず、×印や＋
印等の各種マークを使用することができる。運転者が、
ルームミラー４０に設けられた第２の基準点マーク４２
をリアウインドウ３９に設けられた第１の基準点マーク
４１に合わせることで、ルームミラー４０が所定の角度
に合わせられ、図５および図６に示す直線Ｌが正確に決
定される。

【００２３】また、右ハンドル車の場合、運転者は通常
左手でルームミラー４０を合わせると考えられるので、
本実施例では、図７に示すように、ルームミラー４０の
左側の上下部（左ハンドル車の場合は右手で合わせるの
で右側の上下部）に感圧スイッチ４３が配設されてい
る。この感圧スイッチ４３が押されて離されると、ルー
ムミラー４０の位置合わせが完了したと考えられるの
で、感圧スイッチ４３が離れた後に頭部位置検出の演算
処理を行うようにしている。

【００２４】なお、個人差により、通常時におけるルー
ムミラー４０の角度の調整が、第２の基準点マーク４２
を第１の基準点マーク４１に合わせるような調整と異な
る場合もあるため、感圧スイッチ４３の代わりに、頭部
位置検出を行う際に押すスイッチを別個に設けても良
い。また、第１の基準点マーク４１や第２の基準点マー
ク４２は、通常時には目障りになることが考えられるの
で、感圧スイッチ４３が押されているときにのみ、ＬＥ
Ｄ（発光ダイオード）等により発光表示させるようにし
ても良い。

【００２５】図８は第２の実施例における頭部位置検出
装置の構成をブロックで表したものである。この図８に
示すように、頭部位置検出装置は、シート位置検出セン
サ５１と、ルームミラー４０の角度を検出するミラー角
度検出センサ５２と、感圧スイッチ４３と、第１の基準
点マーク４１および第２の基準点マーク４２を発光表示
する基準点マーク表示部５３と、これらに接続された頭
部位置検出処理部５４とを備えている。頭部位置検出処
理部５４は、第１実施例と同様に、例えばマイクロコン
ピュータによって実現され、感圧スイッチ４３が押され
ているときにのみ基準点マーク４１、４２が表示される
ように基準点マーク表示部５３を制御する。また、共
に、感圧スイッチ４３が押されて離された後に、シート
位置検出センサ５１およびミラー角度検出センサ５２の
各検出データに基づいて、頭部１１の位置検出の演算処
理を行うようになっている。

【００２６】本実施例におけるシート位置検出センサ５
１は、図５および図６におけるＯＭ₁ を求めるものであ
り、前後方向の位置を検出する。また、ミラー角度検出
センサ５２は図５におけるθ₁ および図６におけるθ₂
を検出する。頭部位置検出処理部５４は、ＯＭ₁ 、θ₁
およびθ₂ からＭ₁ Ｐ₁ およびＭ₁Ｐ₂ を演算する。ル
ームミラー４０の位置を基準としたとき、Ｍ₁ Ｐ₁ は頭
部１１の高さ方向の位置を表し、Ｍ₁ Ｐ₂ は左右方向の
位置を表す。また、頭部１１の前後方向の位置はＯＭ₁
として表される。

【００２７】次に第２の実施例による動作について説明
する。図９は、頭部位置検出処理部５４の動作を表した
ものである。頭部位置検出処理を行わせる場合、運転者
は、ルームミラー４０に設けられた第２の基準点マーク
４２をリアウインドウ３９に設けられた第１の基準点マ
ーク４１に合わせるように、ルームミラー４０の角度を
調整する。この動作の際に感圧スイッチ４３が押され、
ルームミラー４０の角度調整後、感圧スイッチ４３が離
されると、図９に示す頭部位置検出処理が起動される。
この処理では、まず、ミラー角度検出センサ５２より角
度データθ₁ およびθ₂ を取得し（ステップ１０１）、
シート位置検出センサ５１より位置データＯＭ₁ を取得
する（ステップ１０２）。

【００２８】次に、頭部位置検出処理部５４は、角度デ
ータθ₁ 、θ₂ と位置データＯＭ₁から頭部位置を演算
し（ステップ１０３）、求めた頭部位置が所定の範囲内
にあるか否かを判断する（ステップ１０４）。所定の範
囲内にある場合（ステップ１０４；Ｙ）には頭部位置デ
ータをＲＡＭの所定箇所に格納し（ステップ１０５）、
処理を終了する。頭部位置が所定の範囲内にない場合
（ステップ１０４；Ｎ）は、エラー処理および警告処理
を行って（ステップ１０６）、処理を終了する。

【００２９】以上説明したように本実施例によれば、第
１実施例と同様に、運転者の頭部の位置を正確に検出す
ることができ、自動車内部における立体音場の形成の効
果を高めることができる。

【００３０】なお、上記実施例では、演算によって頭部
１１の位置を求めているが、各センサ５１、５２の検出
データと頭部１１の位置との関係をテーブルとして持
ち、このテーブルを用いて頭部１１の位置を求めるよう
にしても良い。また、ルームミラー４０の代わりに、サ
ンバイザに設けられたバニティミラーを用いてもよい。

【００３１】ここで、以上の各実施例によって求めた頭
部位置に基づいて、立体音場を形成する方法について図
１０を参照して説明する。図１０において、符号６１は
聴者の右耳、６２は左耳を示し、また、Ｓ_R は右側のス
ピーカ、Ｓ_L は左側のスピーカ、Ｓは疑似的な音源を示
す。また、Ｇ_R は音源Ｓから右耳に至る伝達関数、Ｇ_L
は音源Ｓから左耳に至る伝達関数、Ｇ_RLは右側のスピー
カから左耳に至る伝達関数、Ｇ_RRは右側のスピーカから
右耳に至る伝達関数、Ｇ_LRは左側のスピーカから右耳に
至る伝達関数、Ｇ_LLは左側のスピーカから左耳に至る伝
達関数である。ここで、スピーカＳ_R 、Ｓ_L よりだされ
る音は次の数式４で表される。

【００３２】

【数４】Ｓ_R ＝（ＯＧ_R Ｇ_LL−ＯＧ_L Ｇ_LR）／（Ｇ_LLＧ
_RR−Ｇ_LRＧ_RL） Ｓ_L ＝（ＯＧ_L Ｇ_RR−ＯＧ_R Ｇ_RL）／（Ｇ_LLＧ_RR−Ｇ_LR
Ｇ_RL）

【００３３】ここで、各伝達関数は、スピーカ、聴者の
頭部および音源Ｓの位置関係に依存しており、この位置
関係が異なると、異なった伝達関数を用いる必要があ
る。そこで、本実施例の頭部位置検出装置によって頭部
の位置を正確に検出し、頭部の位置に応じて伝達関数を
決定することで、立体音場の効果を高めることができ
る。

【００３４】なお、本発明は、音声によって誘導案内を
行う目的で立体音場を形成する場合に限らず、音楽を聴
く目的で立体音場を形成する場合における頭部位置の検
出にも利用することができる。また、駐車中に車内でゲ
ームを行う場合の効果音として立体音場を形成るする場
合にも利用することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、運
転者の頭部の位置をより正確に検出することができ、自
動車内部における立体音場の形成の効果を高めることが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の頭部位置検出装置の概要
を説明するための説明図である。

【図２】同上、頭部位置検出装置の概要を説明するため
の説明図である。

【図３】同上、頭部位置検出装置の構成を示すブロック
図である。

【図４】同上、頭部位置検出装置における頭部位置の検
出方法を説明するための説明図である。

【図５】本発明の第２実施例の頭部位置検出装置の概要
を説明するための説明図である。

【図６】同上、頭部位置検出装置の概要を説明するため
の説明図である。

【図７】同上、頭部位置検出装置の概要を説明するため
の説明図である。

【図８】同上、頭部位置検出装置の構成を示すブロック
図である。

【図９】同上、頭部位置検出装置における頭部位置処理
を示すフローチャートである。

【図１０】本発明の第１および第２の実施例に基づいて
立体音場を形成する方法の一例を説明するための説明図
である。

【符号の説明】

１０ 運転者 １１ 頭部 １２ シート １３ 背もたれ １４ ヘッドレスト ２１ シート位置検出センサ ２２ 背もたれ角度検出センサ ２３ ヘッドレスト高さ位置検出センサ ２４ 頭部位置検出処理部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車の運転席のシートの位置を検出す
   るシート位置検出手段と、 運転席の背もたれの角度を検出する背もたれ角度検出手
   段と、 運転席のヘッドレストの高さを検出するヘッドレスト高
   さ検出手段と、 前記シート位置検出手段、背もたれ角度検出手段および
   ヘッドレスト高さ検出手段の各検出データに基づいて、
   運転者の頭部の位置を求める頭部位置検出手段とを具備
   することを特徴とする立体音場形成用頭部位置検出装
   置。
2. 【請求項２】 自動車の運転席のシートの位置を検出す
   るシート位置検出手段と、 運転者によって角度が調整される自動車内のミラーの角
   度を検出するミラー角度検出手段と、 前記シート位置検出手段およびミラー角度検出手段の各
   検出データに基づいて、運転者の頭部の位置を求める頭
   部位置検出手段とを具備することを特徴とする立体音場
   形成用頭部位置検出装置。
3. 【請求項３】 自動車のリアウインドウに配置された第
   １の基準点マークと、 運転者がミラーの角度を調整する際に前記第１の基準点
   マーク位置と一致させるための、前記ミラーに配置され
   た第２の基準点マークとを具備することを特徴とする請
   求項２記載の立体音場形成用頭部位置検出装置。