音声ガイド装置および音声ガイドシステム
【課題】目的地がそのときの利用者の向いている方向に対してどちらの方向にあるかを音声で案内する音声ガイドシステムを提供する。
【解決手段】街路の交差点に案内板４を設置する。案内板４は、複数のガイド対象物のカテゴリ、方向を含むガイド情報を超音波帯域で特定方向に送信する。通行人１０、１１、１２は、それぞれ受信装置であるガイド端末を装着している。ガイド端末は、利用者（通行人）から所望のカテゴリの選択を受け付ける。また、ガイド端末は、超音波のガイド情報の到来方向に基づいて自装置（通行人）の向いている方向を検出する。ガイド端末は、受信したガイド情報のなかから利用者所望のカテゴリのものを選択し、そのガイド対象物の方向と利用者の向いている方向との差（相対方向）を表す文言を合成して再生する。
【解決手段】街路の交差点に案内板４を設置する。案内板４は、複数のガイド対象物のカテゴリ、方向を含むガイド情報を超音波帯域で特定方向に送信する。通行人１０、１１、１２は、それぞれ受信装置であるガイド端末を装着している。ガイド端末は、利用者（通行人）から所望のカテゴリの選択を受け付ける。また、ガイド端末は、超音波のガイド情報の到来方向に基づいて自装置（通行人）の向いている方向を検出する。ガイド端末は、受信したガイド情報のなかから利用者所望のカテゴリのものを選択し、そのガイド対象物の方向と利用者の向いている方向との差（相対方向）を表す文言を合成して再生する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主として歩行者の目的地を方向を指示するガイド音声を再生する音声ガイド装置および音声ガイドシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
街路や商店街等には、付近の施設を案内する案内板が設置されている。一般的に案内板には現在地と施設とを含む地図が掲載されている。しかし、地図は、地図上の表示方向と実際の方位との関係がわかりづらく一般の通行人に理解しにくい場合が多い。また、地図は、目の不自由な人には役に立たないという問題点があった。
【０００３】
そこで、特許文献１のような音声案内装置が提案された。この音声案内装置は、表示板（触知板）上の地図に表示された施設に対応する選択スイッチをオンすると、その施設への道案内が音声で行われるという装置である。
【０００４】
【特許文献１】登録実用新案公報第３０２８９５８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１の装置であっても、地図上の表示方向と実際の方位との関係が判りにづらいのは従来の地図と同様であり、利用者が選択した施設が利用者が行きたい方向の施設でない場合でもその施設の道順を案内してしまうという問題点があった。また、案内音声の「右手」、「左手」等は案内装置に正対した人における右手、左手方向として案内され、利用者が必ずしも案内装置に対して正対して装置を操作しているとは限らないため、音声案内の方向指示が不正確になるというおそれがある。さらに、上記特許文献１の装置では、１人が利用している間は他の人が使用することができず、多人数で同時に利用することができなかった。
【０００６】
そこで、この発明は、目的地がそのときの利用者の向いている方向に対してどちらの方向にあるかを音声で案内することにより、上記課題を解決した音声ガイド装置および音声ガイドシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、ガイド対象物の方位情報、カテゴリ情報を含むガイド情報を受信する受信手段と、自装置が向いている方位を検出する方位検出手段と、利用者によるカテゴリの選択を受け付けるカテゴリ選択手段と、前記受信手段が受信したガイド情報のなかから、カテゴリ選択手段によって選択されたカテゴリのものを抽出する情報抽出手段と、前記前記情報抽出手段によって抽出されたガイド情報の方位情報と前記方位検出手段が検出した自装置の方位と差を表す文言を合成して再生する再生手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、前記受信手段は、超音波で送信される放送を受信する手段であり、前記方位検出手段は、前記超音波の放送の到来方向に基づいて自装置が向いている方位を検出することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明発明は、請求項２に記載の音声ガイド装置と、ガイド対象物の方位情報、カテゴリ情報を含むガイド情報を記憶するガイド情報記憶手段と、このガイド情報を超音波に重畳して放送する送信手段と、を備えた送信装置と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、音声ガイド装置の向き、すなわち音声ガイド装置を持っている利用者の向きと目的のガイド対象物の方向との差を表す文言（たとえば斜め右等）が再生されるため、利用者がどちらを向いていても、その向きに合わせた指示することができ、利用者が自分を中心に設定した方向で目的の対象物にたどり着けるようなガイドを的確に行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図面を参照してこの発明の実施形態である音声ガイドシステムについて説明する。
【００１２】
図１は同音声ガイドシステムの案内板４が設置されている街路の平面図である。なお、この街路は方位記号５に示されるように図面の上が北である。この街路は、東西に伸びる道路１とこの道路１に南から交差する道路２によって形成されるＴ字路である。Ｔ字路の交差点３の北面の壁面に案内板４が設置されている。案内板４にはスピーカ３７（図３参照）が設置されており、このスピーカ３７から南向きに音声ガイド用の変調音声が放音されている。
【００１３】
また、この図では、この交差点３に３人の通行人１０、１１、１２が通り掛かっている。これら通行人１０、１１、１２は、ガイド音声を再生するガイド端末２０（図２参照）を装着している。ガイド端末２０は、図２に示すようなヘッドセット状の端末装置である。
【００１４】
各通行人１０、１１、１２が装着しているガイド端末２０は、スピーカ３７が放音する変調音声を受信し、この変調音声に基づいて自己の向きを検出し、利用者（通行人）が目指している施設（対象物）の方向を指示するガイド音声を再生する。
【００１５】
図２は通行人が装着するガイド端末２０の外観図である。ガイド端末２０は、ステレオヘッドホン状の形状であり、両耳に小型スピーカ２１（２１Ｌ，２１Ｒ）が設けられ、両耳のスピーカ２１Ｌ，２１Ｒをつなぐヘッドストラップ２２上に３つのマイク２３、２４、２５が設けられている。マイク２３は左側、マイク２４は右側に設けられ、マイク２５は中央前部に設けられている。すなわち、マイク２３、２４、２５を直線で結ぶとマイク２５を頂点とする二等辺三角形になる。これら３つのマイク２３、２４、２５が受信する変調信号の時間ずれに基づいて、このガイド端末２０すなわち利用者がどの方向を向いているかを検出する。また、このガイド端末２０には、利用者のカテゴリ選択操作を受け付けるカテゴリ選択部５５（図５参照）を有している。カテゴリ選択部５５は、ヘッドホンに上に設けてもよく、ヘッドホンとは別体で、例えばリモコンとして、設けてもよい。ガイド端末の機能的構成（図５）および検出の方式（図６）は後述する。
【００１６】
図３は案内板４のブロック図である。案内板の外観は、地図や周辺施設の案内等が記載されたパネル状であり、地図等を見ることによっても周辺にある施設や道を知ることができるものである。パネルの内部には正面方向（南向き）に複数（この図では１２個）のスピーカ３７が横一列に設置されている。スピーカ３７の設置の高さは、通行人１０、１１、１２が装着しているガイド端末２０の高さとほぼ同じ高さまたは若干高くなることが好ましい。スピーカ３７の高さがガイド端末２０と同じ高さのとき、ガイド端末２０による方位検出の精度が最も良くなる。一方、スピーカ３７をガイド端末２０の高さ、すなわち通行人の身長よりも若干高く設置することにより、放音された変調音声が通行人等に遮蔽されることなく遠くまで伝搬する。したがって、スピーカ３７は、地面から１５０〜２００ｃｍ程度の高さに横一列に設置される。
【００１７】
なお、直線状に複数のスピーカユニットを配列し同時に（同じ位相で）同じ音声を放音することにより、斜め方向への伝搬は干渉によって打ち消され、図１の矢印に示すように正面方向（南方向）への並行な音波伝搬を実現することができる。
【００１８】
案内板４は、複数チャンネル（この実施形態では４チャンネル）の変調音声を並行して送信する送信装置の機能を有している。チャンネル１（ｃｈ１）〜チャンネル４（ｃｈ４）のそれぞれにメモリ３１、読出部３２、ＰＮ信号発生器３４、変調器３３を備えている。各チャンネルのガイド音声メモリ３１には制御情報や対象物ガイド情報が記憶されている。各チャンネルのＰＮ信号発生器３４は、それぞれ異なる符号系列のＰＮ信号を発生する。ＰＮ信号のチップレートは超音波領域（たとえば８８．２ｋＨｚ）である。
【００１９】
各チャンネルにおいて、ガイド情報で変調されたＰＮ信号（変調音声信号）は、加算器３５で加算合成される。この加算合成された変調音声信号はオーディオアンプ３６で増幅されスピーカ３７によって放音される。
【００２０】
図４（Ａ）は、チャンネル１のメモリ３１の記憶内容の例を示す図、図４（Ｂ）はチャンネル２のメモリ３１の記憶内容の例を示す図である。
同図（Ａ）に示すように、チャンネル１のメモリ３１には、制御情報１００、および、カテゴリ７の対象物をガイドするガイド情報１０１が記憶されている。制御情報１００は、この案内板４のガイド放送の方位設定が書き込まれた方位制御情報、各チャンネルのカテゴリー情報を含んでいる。放音方位情報は、スピーカ３７の放音方向を示す情報である。方位（方向）は、北を基準（０度）として時計回りに測定測定した絶対方位（度）で表される。この実施形態の場合、スピーカ３７が南向きに設置され、南向きに変調音声を放音するため、放音方位は１８０（度）である。
【００２１】
また、カテゴリー情報は、各チャンネルで放送しているガイド情報のカテゴリーを示す情報である。すなわち、この案内板４では、対象物のカテゴリーで送信チャンネルを振り分けてガイド情報を送信している。この実施形態では、チャンネル２でカテゴリ１、２のガイド情報を送信し、チャンネル３でカテゴリ３、４のガイド情報を送信し、チャンネル４でカテゴリ５、６のガイド情報を送信する。そして、制御情報１００を送信するチャンネル１でカテゴリ７のガイド情報を送信する。
【００２２】
ここで、カテゴリとは、その対象物の種類を表す情報であり、ガイド端末２０の利用者（通行人）がある目的をもって探すときに共通の目的地として選択する可能性の高いものをまとめた分類である。利用者の目的とは「交通機関で移動したい」、「観光したい」、「建物を探す」等である。たとえば、１：交通機関、２：観光地、・・・、７：建物等のように、各カテゴリ（目的）ごとに、カテゴリ番号が付されている。
【００２３】
なお、各チャンネルが受け持つカテゴリ数は１または２に限定されない。１つのチャンネルに複数のカテゴリを受け持たせる場合に、その割り振りは、カテゴリの番号順でもよく、各カテゴリに属する対象物数に基づき、各チャンネルが送信するガイド情報数が同じくらいになるように調整してもよい。
【００２４】
ガイド端末２０は、まずチャンネル１を受信して自己の方位を算出するため、チャンネル１の放送内容に制御情報を含めておくことにより、ガイド端末２０の絶対方位の算出やガイドチャンネルの切り換えがスムーズに行われる。
【００２５】
上記の割り振りに従い、チャンネル１のメモリ３１には、カテゴリ７の対象物をガイドするガイド情報１０１が記憶され、チャンネル２のメモリ３１には、カテゴリ１、２の対象物をガイドするガイド情報１０２〜１０４が記憶されている。
【００２６】
各ガイド情報は、対象物ＩＤ、対象物方位、カテゴリ、距離、優先度、対象物名を含む内容からなっている。対象物ＩＤは、このガイド対象物（施設）を識別する数値である。対象物方位は、ガイド位置すなわち案内板４の設置位置から対象物への方位であり、放音方位情報と同様に、北を基準（０度）として時計回りに測定測定した絶対方位（度）で表される。距離は、案内板４の設置地点からガイド対象物までの距離である。優先度は、ガイド対象物の重要度を示す情報である。り、メモリ３１に複数のガイド対象物が記憶されている場合、優先度の高いものから順に読み出す。対象物名は、ガイド対象物の呼び名のテキスト情報である。ガイドを合成するとき、このテキスト情報が音声に合成される。なお、この対象物名はオーディオ信号で記憶してもよい。
【００２７】
なお、各ガイド対象物の方位は、この実施形態では絶対方位で記憶しているが、放音方位からの相対方位で表してもよい。
【００２８】
各チャンネルの読出部３２は、ガイド情報メモリ３１に記憶されている上記の情報を順次繰り返して読み出し、変調器３３に入力する。
【００２９】
図５は、ガイド端末２０のブロック図である。ヘッドストラップに取り付けられている無指向性のマイク２３、２４、２５が収音した信号はそれぞれ復調器４１、４２、４３で復調される。各復調器４１、４２、４３にはＰＮ信号発生器４０が発生したチャンネル１のＰＮ信号が入力される。各復調器４１、４２、４３は、このＰＮ信号を時間軸上でシフトしてマイク２３、２４、２５が収音した音声信号（変調信号）との同期点を検出し、同期点のタイミング情報を方位算出部４４に入力する。さらに、復調器４３は、マイク２５が収音した音声信号に含まれるチャンネル１のデータ（制御情報）を復調し、復調した制御情報を方位算出部４４およびチャンネル選択部４５に入力する。マイク２５が収音した音声信号から方位制御情報を復調するのは、マイク２５は、ストラップ２２の中央に設けられているため、他のマイク２３、２４に比べて収音特性が良いと考えられるからである。
【００３０】
方位算出部４４は、３つのマイク２３、２４、２５で収音したチャンネル１のＰＮ信号の同期点の時間差に基づいて、案内板４のスピーカ３７の放音方向に対するガイド端末２０の向きの相対角度Δθを算出し、この相対角度Δθにスピーカ３７の放音方位を加算してガイド端末２０の向きを算出する。なお、スピーカ３７の放音方位はチャンネル１の制御情報に含まれていたものである。
【００３１】
図６を参照してガイド端末２０の相対角度Δθの検出方法について説明する。なお、この説明においては、Δθを「−９０°≦Δθ≦２７０°」の角度範囲で扱っているが、適宜１周期角度の３６０°を加減することで「０°≦Δθ≦３６０°」の角度範囲に変換することが可能である。
【００３２】
各マイク２３、２４、２５が収音した音声信号の同起点の時間差は、スピーカ３７の放音方向軸上の距離に対応する。図６（Ａ）はこの時間差に基づく距離を図示したものである。マイク２４の同期タイミングＴ24とマイク２３の同期タイミングＴ23との時間差に基づく距離をΔＬとする。また、マイク２４の同期タイミングＴ24とマイク２５の同期タイミングＴ25との時間差に基づく距離をΔＲとする。すなわち、
ΔＬ＝（Ｔ23−Ｔ24）×Ｖ
ΔＲ＝（Ｔ25−Ｔ24）×Ｖ
とする（Ｖは音速）。なお、Ｔ23＜Ｔ24のときΔＬは負値となり、Ｔ25＜Ｔ24のときΔＲは負値となる。また、マイク２３，マイク２４間の距離をＬとする。そうすると、放音方位とガイド端末２０の向きとの相対角度Δθは、
ｓｉｎ Δθ ＝ ΔＬ／Ｌ
で表され、Δθは、
Δθ＝ｓｉｎ-1（ΔＬ／Ｌ） ・・・（式１）
で算出される。
【００３３】
ただし、式１は、
−９０°≦Δθ≦９０° ・・・（式２）
の範囲に成立する。すなわち、ガイド端末２０がスピーカ３７の放音方向（南）を中心とした１８０°の範囲を向いているときに成立する。相対角度Δθが、
９０°≦Δθ≦２７０° ・・・（式３）
の場合、
Δθ＝ｓｉｎ-1（ΔＬ／Ｌ）＋１８０° ・・・（式４）
となる。Δθが式１の範囲にあるか式２の範囲にあるかは、ΔＲとΔＬ／２の大小関係で判定することができる。ΔＬ／２は、マイク２３，マイク２４間の距離の中点Ｍの放音方向軸上の距離に相当する。
【００３４】
同図（Ｂ）に示すように、「−９０°＜Δθ＜９０°」のときΔＲ＞ΔＬ／２であり、
「９０°＜Δθ＜２７０°」のときΔＲ＜ΔＬ／２である。この判定により、同図（Ｃ）に示すようなΔＬが同じで向きが異なる２つの姿勢を区別することができる。
【００３５】
この相対角度Δθにスピーカ３７の放音角度（放音方位）を加算することにより、ガイド端末２０の絶対方位を算出することができる。方位算出部４４が算出したガイド端末２０の方位は文言編集部５０に入力される。
【００３６】
一方、チャンネル選択部４５には、復調器４３から制御情報、特に、各チャンネルのガイドカテゴリ情報が入力されるとともに、カテゴリ選択部５５から、利用者が選択したカテゴリが入力されている。チャンネル選択部４５は、利用者が選択したカテゴリをガイドしているチャンネルを選択し、ＰＮ信号発生器４６にこのチャンネル選択情報を出力する。たとえば、図１の通行人１０が電車の駅などの交通機関を探している場合、カテゴリ選択部５５を操作して交通機関（カテゴリ１）を選択する。そうすると、チャンネル選択部４５はチャンネル２を選択する。
【００３７】
チャンネル選択情報はＰＮ信号発生器４６に入力される。ＰＮ信号発生器４６は入力されたチャンネルのＰＮ信号を発生する。このＰＮ信号は復調器４７に入力される。復調器４７は、マイク２５が収音した音声信号を入力し、この音声信号のなかからＰＮ信号発生器４６が発生したＰＮ信号と同期を取って、そのチャンネルのデータを復調する。復調されたデータに、利用者によって選択されたカテゴリのガイド情報が含まれている。復調されたガイド情報はバッファ４８に記憶される。
【００３８】
バッファ４８に記憶されているガイド情報のうち、利用者の要求に合わせたものがデータ選択部４９によって選択される。利用者が選択したカテゴリに合致するガイド情報がバッファ４８に１つ記憶されている場合には、それを選択する。利用者が選択したカテゴリに合致するガイド情報がバッファ４８に複数記憶されている場合、距離の近いもの、および／または、優先度の高いものが選択・再生される。この場合、最も距離の近いもの、および／または、最も優先度の高いものを１つ選択してガイドしてもよく、距離が近い順、および／または、優先度の高い順に複数のガイド情報を順次再生するようにしてもよい。
【００３９】
データ選択部４９によって選択されたガイド情報は、文言編集部５０によって読み出される。文言編集部５０は、ガイド情報およびテンプレートに基づいてガイド文言を編集する。ガイド文言は、たとえば、「あなたの［ま後ろ］の、［３００］メートル先に［Ａ駅］があります。」というような文言である。ガイド情報には、対象物方位「９５」、距離「３００」、対象物の名称「Ａ駅」等の情報が含まれており、これらの情報を「あなたの○○（方向）の、○○メートル先に○○があります。」というテンプレートに当てはめてガイド文言を編集する。このテンプレートは、テンプレートメモリ５１に記憶されている。
【００４０】
対象物の方位から方位算出部４４が算出した方向を減算して相対方位φ（度）を求める。「あなたの○○（方向）」の方向の表現は、たとえば以下のように決定する。
相対方位φが、−１０≦φ≦１０であれば「正面方向」
【００４１】
相対方位φが、１０＜φ≦３０であれば「正面やや右手方向」
相対方位φが、３０＜φ≦６０であれば「右斜め方向」
相対方位φが、６０＜φ≦８０であれば「右手やや前方」
相対方位φが、８０＜φ≦１００であれば「右手方向」
相対方位φが、１００＜φ≦１５０であれば「右後方」
【００４２】
相対方位φが、−１０＞φ≧−３０であれば「正面やや左手方向」
相対方位φが、−３０＞φ≧−６０であれば「左斜め方向」
相対方位φが、−６０＞φ≧−８０であれば「左手やや前方」
相対方位φが、−８０＞φ≧−１００であれば「左手方向」
相対方位φが、−１００＞φ≧−１５０であれば「左後方」
【００４３】
相対方位φが、−１５０＞φ≧−１８０または１５０＜φ≦１８０であれば「ま後ろ」
【００４４】
人間は、視界範囲内の前方よりも後方のほうが角度分解能が粗いため、後方の方向指示の分割は粗くしてある。なお、文言編集部５０による文言の合成は、一定時間ごとに繰り返して行われるため、目的の対象物が後方にある旨の文言が再生されても、利用者が振り返ると、前方にある旨の文言がその後再生されるようになる。
【００４５】
なお、対象物の方向を指示する文言はこれに限定されない。「右３０度」等の相対角度で表現してもよく、「あなたは北西に向いています。対象物は北北東にあります。」等の絶対方位で表現してもよい。
【００４６】
なお、利用者が選択したカテゴリに一致するガイド対象物がない場合には、所望のガイド対象物がない旨の文言を再生して上記のガイド文言は再生しない。
【００４７】
文言編集部４９が編集したガイド文言は音声合成部５２に入力される。音声合成部５２は、このガイド文言をデジタル音声信号に合成する。合成方式は周知の方式を用いればよい。合成されたデジタル音声信号はＤ／Ａコンバータ５３でアナログの音声信号に変換され、オーディオアンプ５４で増幅されたのち、ヘッドセットのスピーカ２１から利用者（通行人）の耳に向けて放音される。
【００４８】
上述したように、方位検出部４４、文言編集部５０は、常時動作しており、利用者が向きを変えるとその向きの変化に応じてガイド音声の方向指示文言も変化する。したがって、ガイド端末２０を装着した通行人は、ガイド音声の方向指示文言を聴きながら向きを変えることによって、そのガイド対象物の正しい方向を見つけ出すことができる。
【００４９】
なお、案内板４の送信チャンネル数は４チャンネルに限定されない。より多くてもよく、少なくてもよい。また、１つのチャンネルで全てのカテゴリのガイド情報を送信してもよい。
【００５０】
また、この実施形態では、ＰＮ信号の符号系列を異ならせることにより、同じ周波数帯域に複数チャンネルを重畳させているが、周波数変調等を用い、複数チャンネルをそれぞれ異なる周波数帯域に分布させてもよい。
【００５１】
この実施形態の音声ガイドシステムは、街路に案内板４を設置し、通行人に道案内をするシステムとして構成されているが、本発明の音声ガイドシステムは、これ以外の用途にも適用することが可能である。たとえば、展望台等における各方向ごとの展望ガイド、遊園地等におけるアトラクションへの道案内、商業施設における売り場案内等に適用することができる。
【００５２】
また、この実施形態において、変調音声（ガイド情報）を送信する装置を、地図等が表示され、通行人に対して視覚的な案内を行う案内板４としているが、案内板でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の実施形態である音声ガイドシステムが設置されている街路を示す図
【図２】同音声ガイドシステムのガイド端末の外観図
【図３】同音声ガイドシステムの案内板のブロック図
【図４】同音声ガイドシステムのガイド情報の構成を示す図
【図５】前記ガイド端末のブロック図
【図６】同ガイド端末における相対角度算出の方式を説明する図
【符号の説明】
【００５４】
１，２…道路
３…交差点
４…案内板
１０、１１、１２…通行人
２０…ガイド端末
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主として歩行者の目的地を方向を指示するガイド音声を再生する音声ガイド装置および音声ガイドシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
街路や商店街等には、付近の施設を案内する案内板が設置されている。一般的に案内板には現在地と施設とを含む地図が掲載されている。しかし、地図は、地図上の表示方向と実際の方位との関係がわかりづらく一般の通行人に理解しにくい場合が多い。また、地図は、目の不自由な人には役に立たないという問題点があった。
【０００３】
そこで、特許文献１のような音声案内装置が提案された。この音声案内装置は、表示板（触知板）上の地図に表示された施設に対応する選択スイッチをオンすると、その施設への道案内が音声で行われるという装置である。
【０００４】
【特許文献１】登録実用新案公報第３０２８９５８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１の装置であっても、地図上の表示方向と実際の方位との関係が判りにづらいのは従来の地図と同様であり、利用者が選択した施設が利用者が行きたい方向の施設でない場合でもその施設の道順を案内してしまうという問題点があった。また、案内音声の「右手」、「左手」等は案内装置に正対した人における右手、左手方向として案内され、利用者が必ずしも案内装置に対して正対して装置を操作しているとは限らないため、音声案内の方向指示が不正確になるというおそれがある。さらに、上記特許文献１の装置では、１人が利用している間は他の人が使用することができず、多人数で同時に利用することができなかった。
【０００６】
そこで、この発明は、目的地がそのときの利用者の向いている方向に対してどちらの方向にあるかを音声で案内することにより、上記課題を解決した音声ガイド装置および音声ガイドシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、ガイド対象物の方位情報、カテゴリ情報を含むガイド情報を受信する受信手段と、自装置が向いている方位を検出する方位検出手段と、利用者によるカテゴリの選択を受け付けるカテゴリ選択手段と、前記受信手段が受信したガイド情報のなかから、カテゴリ選択手段によって選択されたカテゴリのものを抽出する情報抽出手段と、前記前記情報抽出手段によって抽出されたガイド情報の方位情報と前記方位検出手段が検出した自装置の方位と差を表す文言を合成して再生する再生手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、前記受信手段は、超音波で送信される放送を受信する手段であり、前記方位検出手段は、前記超音波の放送の到来方向に基づいて自装置が向いている方位を検出することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明発明は、請求項２に記載の音声ガイド装置と、ガイド対象物の方位情報、カテゴリ情報を含むガイド情報を記憶するガイド情報記憶手段と、このガイド情報を超音波に重畳して放送する送信手段と、を備えた送信装置と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、音声ガイド装置の向き、すなわち音声ガイド装置を持っている利用者の向きと目的のガイド対象物の方向との差を表す文言（たとえば斜め右等）が再生されるため、利用者がどちらを向いていても、その向きに合わせた指示することができ、利用者が自分を中心に設定した方向で目的の対象物にたどり着けるようなガイドを的確に行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図面を参照してこの発明の実施形態である音声ガイドシステムについて説明する。
【００１２】
図１は同音声ガイドシステムの案内板４が設置されている街路の平面図である。なお、この街路は方位記号５に示されるように図面の上が北である。この街路は、東西に伸びる道路１とこの道路１に南から交差する道路２によって形成されるＴ字路である。Ｔ字路の交差点３の北面の壁面に案内板４が設置されている。案内板４にはスピーカ３７（図３参照）が設置されており、このスピーカ３７から南向きに音声ガイド用の変調音声が放音されている。
【００１３】
また、この図では、この交差点３に３人の通行人１０、１１、１２が通り掛かっている。これら通行人１０、１１、１２は、ガイド音声を再生するガイド端末２０（図２参照）を装着している。ガイド端末２０は、図２に示すようなヘッドセット状の端末装置である。
【００１４】
各通行人１０、１１、１２が装着しているガイド端末２０は、スピーカ３７が放音する変調音声を受信し、この変調音声に基づいて自己の向きを検出し、利用者（通行人）が目指している施設（対象物）の方向を指示するガイド音声を再生する。
【００１５】
図２は通行人が装着するガイド端末２０の外観図である。ガイド端末２０は、ステレオヘッドホン状の形状であり、両耳に小型スピーカ２１（２１Ｌ，２１Ｒ）が設けられ、両耳のスピーカ２１Ｌ，２１Ｒをつなぐヘッドストラップ２２上に３つのマイク２３、２４、２５が設けられている。マイク２３は左側、マイク２４は右側に設けられ、マイク２５は中央前部に設けられている。すなわち、マイク２３、２４、２５を直線で結ぶとマイク２５を頂点とする二等辺三角形になる。これら３つのマイク２３、２４、２５が受信する変調信号の時間ずれに基づいて、このガイド端末２０すなわち利用者がどの方向を向いているかを検出する。また、このガイド端末２０には、利用者のカテゴリ選択操作を受け付けるカテゴリ選択部５５（図５参照）を有している。カテゴリ選択部５５は、ヘッドホンに上に設けてもよく、ヘッドホンとは別体で、例えばリモコンとして、設けてもよい。ガイド端末の機能的構成（図５）および検出の方式（図６）は後述する。
【００１６】
図３は案内板４のブロック図である。案内板の外観は、地図や周辺施設の案内等が記載されたパネル状であり、地図等を見ることによっても周辺にある施設や道を知ることができるものである。パネルの内部には正面方向（南向き）に複数（この図では１２個）のスピーカ３７が横一列に設置されている。スピーカ３７の設置の高さは、通行人１０、１１、１２が装着しているガイド端末２０の高さとほぼ同じ高さまたは若干高くなることが好ましい。スピーカ３７の高さがガイド端末２０と同じ高さのとき、ガイド端末２０による方位検出の精度が最も良くなる。一方、スピーカ３７をガイド端末２０の高さ、すなわち通行人の身長よりも若干高く設置することにより、放音された変調音声が通行人等に遮蔽されることなく遠くまで伝搬する。したがって、スピーカ３７は、地面から１５０〜２００ｃｍ程度の高さに横一列に設置される。
【００１７】
なお、直線状に複数のスピーカユニットを配列し同時に（同じ位相で）同じ音声を放音することにより、斜め方向への伝搬は干渉によって打ち消され、図１の矢印に示すように正面方向（南方向）への並行な音波伝搬を実現することができる。
【００１８】
案内板４は、複数チャンネル（この実施形態では４チャンネル）の変調音声を並行して送信する送信装置の機能を有している。チャンネル１（ｃｈ１）〜チャンネル４（ｃｈ４）のそれぞれにメモリ３１、読出部３２、ＰＮ信号発生器３４、変調器３３を備えている。各チャンネルのガイド音声メモリ３１には制御情報や対象物ガイド情報が記憶されている。各チャンネルのＰＮ信号発生器３４は、それぞれ異なる符号系列のＰＮ信号を発生する。ＰＮ信号のチップレートは超音波領域（たとえば８８．２ｋＨｚ）である。
【００１９】
各チャンネルにおいて、ガイド情報で変調されたＰＮ信号（変調音声信号）は、加算器３５で加算合成される。この加算合成された変調音声信号はオーディオアンプ３６で増幅されスピーカ３７によって放音される。
【００２０】
図４（Ａ）は、チャンネル１のメモリ３１の記憶内容の例を示す図、図４（Ｂ）はチャンネル２のメモリ３１の記憶内容の例を示す図である。
同図（Ａ）に示すように、チャンネル１のメモリ３１には、制御情報１００、および、カテゴリ７の対象物をガイドするガイド情報１０１が記憶されている。制御情報１００は、この案内板４のガイド放送の方位設定が書き込まれた方位制御情報、各チャンネルのカテゴリー情報を含んでいる。放音方位情報は、スピーカ３７の放音方向を示す情報である。方位（方向）は、北を基準（０度）として時計回りに測定測定した絶対方位（度）で表される。この実施形態の場合、スピーカ３７が南向きに設置され、南向きに変調音声を放音するため、放音方位は１８０（度）である。
【００２１】
また、カテゴリー情報は、各チャンネルで放送しているガイド情報のカテゴリーを示す情報である。すなわち、この案内板４では、対象物のカテゴリーで送信チャンネルを振り分けてガイド情報を送信している。この実施形態では、チャンネル２でカテゴリ１、２のガイド情報を送信し、チャンネル３でカテゴリ３、４のガイド情報を送信し、チャンネル４でカテゴリ５、６のガイド情報を送信する。そして、制御情報１００を送信するチャンネル１でカテゴリ７のガイド情報を送信する。
【００２２】
ここで、カテゴリとは、その対象物の種類を表す情報であり、ガイド端末２０の利用者（通行人）がある目的をもって探すときに共通の目的地として選択する可能性の高いものをまとめた分類である。利用者の目的とは「交通機関で移動したい」、「観光したい」、「建物を探す」等である。たとえば、１：交通機関、２：観光地、・・・、７：建物等のように、各カテゴリ（目的）ごとに、カテゴリ番号が付されている。
【００２３】
なお、各チャンネルが受け持つカテゴリ数は１または２に限定されない。１つのチャンネルに複数のカテゴリを受け持たせる場合に、その割り振りは、カテゴリの番号順でもよく、各カテゴリに属する対象物数に基づき、各チャンネルが送信するガイド情報数が同じくらいになるように調整してもよい。
【００２４】
ガイド端末２０は、まずチャンネル１を受信して自己の方位を算出するため、チャンネル１の放送内容に制御情報を含めておくことにより、ガイド端末２０の絶対方位の算出やガイドチャンネルの切り換えがスムーズに行われる。
【００２５】
上記の割り振りに従い、チャンネル１のメモリ３１には、カテゴリ７の対象物をガイドするガイド情報１０１が記憶され、チャンネル２のメモリ３１には、カテゴリ１、２の対象物をガイドするガイド情報１０２〜１０４が記憶されている。
【００２６】
各ガイド情報は、対象物ＩＤ、対象物方位、カテゴリ、距離、優先度、対象物名を含む内容からなっている。対象物ＩＤは、このガイド対象物（施設）を識別する数値である。対象物方位は、ガイド位置すなわち案内板４の設置位置から対象物への方位であり、放音方位情報と同様に、北を基準（０度）として時計回りに測定測定した絶対方位（度）で表される。距離は、案内板４の設置地点からガイド対象物までの距離である。優先度は、ガイド対象物の重要度を示す情報である。り、メモリ３１に複数のガイド対象物が記憶されている場合、優先度の高いものから順に読み出す。対象物名は、ガイド対象物の呼び名のテキスト情報である。ガイドを合成するとき、このテキスト情報が音声に合成される。なお、この対象物名はオーディオ信号で記憶してもよい。
【００２７】
なお、各ガイド対象物の方位は、この実施形態では絶対方位で記憶しているが、放音方位からの相対方位で表してもよい。
【００２８】
各チャンネルの読出部３２は、ガイド情報メモリ３１に記憶されている上記の情報を順次繰り返して読み出し、変調器３３に入力する。
【００２９】
図５は、ガイド端末２０のブロック図である。ヘッドストラップに取り付けられている無指向性のマイク２３、２４、２５が収音した信号はそれぞれ復調器４１、４２、４３で復調される。各復調器４１、４２、４３にはＰＮ信号発生器４０が発生したチャンネル１のＰＮ信号が入力される。各復調器４１、４２、４３は、このＰＮ信号を時間軸上でシフトしてマイク２３、２４、２５が収音した音声信号（変調信号）との同期点を検出し、同期点のタイミング情報を方位算出部４４に入力する。さらに、復調器４３は、マイク２５が収音した音声信号に含まれるチャンネル１のデータ（制御情報）を復調し、復調した制御情報を方位算出部４４およびチャンネル選択部４５に入力する。マイク２５が収音した音声信号から方位制御情報を復調するのは、マイク２５は、ストラップ２２の中央に設けられているため、他のマイク２３、２４に比べて収音特性が良いと考えられるからである。
【００３０】
方位算出部４４は、３つのマイク２３、２４、２５で収音したチャンネル１のＰＮ信号の同期点の時間差に基づいて、案内板４のスピーカ３７の放音方向に対するガイド端末２０の向きの相対角度Δθを算出し、この相対角度Δθにスピーカ３７の放音方位を加算してガイド端末２０の向きを算出する。なお、スピーカ３７の放音方位はチャンネル１の制御情報に含まれていたものである。
【００３１】
図６を参照してガイド端末２０の相対角度Δθの検出方法について説明する。なお、この説明においては、Δθを「−９０°≦Δθ≦２７０°」の角度範囲で扱っているが、適宜１周期角度の３６０°を加減することで「０°≦Δθ≦３６０°」の角度範囲に変換することが可能である。
【００３２】
各マイク２３、２４、２５が収音した音声信号の同起点の時間差は、スピーカ３７の放音方向軸上の距離に対応する。図６（Ａ）はこの時間差に基づく距離を図示したものである。マイク２４の同期タイミングＴ24とマイク２３の同期タイミングＴ23との時間差に基づく距離をΔＬとする。また、マイク２４の同期タイミングＴ24とマイク２５の同期タイミングＴ25との時間差に基づく距離をΔＲとする。すなわち、
ΔＬ＝（Ｔ23−Ｔ24）×Ｖ
ΔＲ＝（Ｔ25−Ｔ24）×Ｖ
とする（Ｖは音速）。なお、Ｔ23＜Ｔ24のときΔＬは負値となり、Ｔ25＜Ｔ24のときΔＲは負値となる。また、マイク２３，マイク２４間の距離をＬとする。そうすると、放音方位とガイド端末２０の向きとの相対角度Δθは、
ｓｉｎ Δθ ＝ ΔＬ／Ｌ
で表され、Δθは、
Δθ＝ｓｉｎ-1（ΔＬ／Ｌ） ・・・（式１）
で算出される。
【００３３】
ただし、式１は、
−９０°≦Δθ≦９０° ・・・（式２）
の範囲に成立する。すなわち、ガイド端末２０がスピーカ３７の放音方向（南）を中心とした１８０°の範囲を向いているときに成立する。相対角度Δθが、
９０°≦Δθ≦２７０° ・・・（式３）
の場合、
Δθ＝ｓｉｎ-1（ΔＬ／Ｌ）＋１８０° ・・・（式４）
となる。Δθが式１の範囲にあるか式２の範囲にあるかは、ΔＲとΔＬ／２の大小関係で判定することができる。ΔＬ／２は、マイク２３，マイク２４間の距離の中点Ｍの放音方向軸上の距離に相当する。
【００３４】
同図（Ｂ）に示すように、「−９０°＜Δθ＜９０°」のときΔＲ＞ΔＬ／２であり、
「９０°＜Δθ＜２７０°」のときΔＲ＜ΔＬ／２である。この判定により、同図（Ｃ）に示すようなΔＬが同じで向きが異なる２つの姿勢を区別することができる。
【００３５】
この相対角度Δθにスピーカ３７の放音角度（放音方位）を加算することにより、ガイド端末２０の絶対方位を算出することができる。方位算出部４４が算出したガイド端末２０の方位は文言編集部５０に入力される。
【００３６】
一方、チャンネル選択部４５には、復調器４３から制御情報、特に、各チャンネルのガイドカテゴリ情報が入力されるとともに、カテゴリ選択部５５から、利用者が選択したカテゴリが入力されている。チャンネル選択部４５は、利用者が選択したカテゴリをガイドしているチャンネルを選択し、ＰＮ信号発生器４６にこのチャンネル選択情報を出力する。たとえば、図１の通行人１０が電車の駅などの交通機関を探している場合、カテゴリ選択部５５を操作して交通機関（カテゴリ１）を選択する。そうすると、チャンネル選択部４５はチャンネル２を選択する。
【００３７】
チャンネル選択情報はＰＮ信号発生器４６に入力される。ＰＮ信号発生器４６は入力されたチャンネルのＰＮ信号を発生する。このＰＮ信号は復調器４７に入力される。復調器４７は、マイク２５が収音した音声信号を入力し、この音声信号のなかからＰＮ信号発生器４６が発生したＰＮ信号と同期を取って、そのチャンネルのデータを復調する。復調されたデータに、利用者によって選択されたカテゴリのガイド情報が含まれている。復調されたガイド情報はバッファ４８に記憶される。
【００３８】
バッファ４８に記憶されているガイド情報のうち、利用者の要求に合わせたものがデータ選択部４９によって選択される。利用者が選択したカテゴリに合致するガイド情報がバッファ４８に１つ記憶されている場合には、それを選択する。利用者が選択したカテゴリに合致するガイド情報がバッファ４８に複数記憶されている場合、距離の近いもの、および／または、優先度の高いものが選択・再生される。この場合、最も距離の近いもの、および／または、最も優先度の高いものを１つ選択してガイドしてもよく、距離が近い順、および／または、優先度の高い順に複数のガイド情報を順次再生するようにしてもよい。
【００３９】
データ選択部４９によって選択されたガイド情報は、文言編集部５０によって読み出される。文言編集部５０は、ガイド情報およびテンプレートに基づいてガイド文言を編集する。ガイド文言は、たとえば、「あなたの［ま後ろ］の、［３００］メートル先に［Ａ駅］があります。」というような文言である。ガイド情報には、対象物方位「９５」、距離「３００」、対象物の名称「Ａ駅」等の情報が含まれており、これらの情報を「あなたの○○（方向）の、○○メートル先に○○があります。」というテンプレートに当てはめてガイド文言を編集する。このテンプレートは、テンプレートメモリ５１に記憶されている。
【００４０】
対象物の方位から方位算出部４４が算出した方向を減算して相対方位φ（度）を求める。「あなたの○○（方向）」の方向の表現は、たとえば以下のように決定する。
相対方位φが、−１０≦φ≦１０であれば「正面方向」
【００４１】
相対方位φが、１０＜φ≦３０であれば「正面やや右手方向」
相対方位φが、３０＜φ≦６０であれば「右斜め方向」
相対方位φが、６０＜φ≦８０であれば「右手やや前方」
相対方位φが、８０＜φ≦１００であれば「右手方向」
相対方位φが、１００＜φ≦１５０であれば「右後方」
【００４２】
相対方位φが、−１０＞φ≧−３０であれば「正面やや左手方向」
相対方位φが、−３０＞φ≧−６０であれば「左斜め方向」
相対方位φが、−６０＞φ≧−８０であれば「左手やや前方」
相対方位φが、−８０＞φ≧−１００であれば「左手方向」
相対方位φが、−１００＞φ≧−１５０であれば「左後方」
【００４３】
相対方位φが、−１５０＞φ≧−１８０または１５０＜φ≦１８０であれば「ま後ろ」
【００４４】
人間は、視界範囲内の前方よりも後方のほうが角度分解能が粗いため、後方の方向指示の分割は粗くしてある。なお、文言編集部５０による文言の合成は、一定時間ごとに繰り返して行われるため、目的の対象物が後方にある旨の文言が再生されても、利用者が振り返ると、前方にある旨の文言がその後再生されるようになる。
【００４５】
なお、対象物の方向を指示する文言はこれに限定されない。「右３０度」等の相対角度で表現してもよく、「あなたは北西に向いています。対象物は北北東にあります。」等の絶対方位で表現してもよい。
【００４６】
なお、利用者が選択したカテゴリに一致するガイド対象物がない場合には、所望のガイド対象物がない旨の文言を再生して上記のガイド文言は再生しない。
【００４７】
文言編集部４９が編集したガイド文言は音声合成部５２に入力される。音声合成部５２は、このガイド文言をデジタル音声信号に合成する。合成方式は周知の方式を用いればよい。合成されたデジタル音声信号はＤ／Ａコンバータ５３でアナログの音声信号に変換され、オーディオアンプ５４で増幅されたのち、ヘッドセットのスピーカ２１から利用者（通行人）の耳に向けて放音される。
【００４８】
上述したように、方位検出部４４、文言編集部５０は、常時動作しており、利用者が向きを変えるとその向きの変化に応じてガイド音声の方向指示文言も変化する。したがって、ガイド端末２０を装着した通行人は、ガイド音声の方向指示文言を聴きながら向きを変えることによって、そのガイド対象物の正しい方向を見つけ出すことができる。
【００４９】
なお、案内板４の送信チャンネル数は４チャンネルに限定されない。より多くてもよく、少なくてもよい。また、１つのチャンネルで全てのカテゴリのガイド情報を送信してもよい。
【００５０】
また、この実施形態では、ＰＮ信号の符号系列を異ならせることにより、同じ周波数帯域に複数チャンネルを重畳させているが、周波数変調等を用い、複数チャンネルをそれぞれ異なる周波数帯域に分布させてもよい。
【００５１】
この実施形態の音声ガイドシステムは、街路に案内板４を設置し、通行人に道案内をするシステムとして構成されているが、本発明の音声ガイドシステムは、これ以外の用途にも適用することが可能である。たとえば、展望台等における各方向ごとの展望ガイド、遊園地等におけるアトラクションへの道案内、商業施設における売り場案内等に適用することができる。
【００５２】
また、この実施形態において、変調音声（ガイド情報）を送信する装置を、地図等が表示され、通行人に対して視覚的な案内を行う案内板４としているが、案内板でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の実施形態である音声ガイドシステムが設置されている街路を示す図
【図２】同音声ガイドシステムのガイド端末の外観図
【図３】同音声ガイドシステムの案内板のブロック図
【図４】同音声ガイドシステムのガイド情報の構成を示す図
【図５】前記ガイド端末のブロック図
【図６】同ガイド端末における相対角度算出の方式を説明する図
【符号の説明】
【００５４】
１，２…道路
３…交差点
４…案内板
１０、１１、１２…通行人
２０…ガイド端末
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイド対象物の方位情報、カテゴリ情報を含むガイド情報を受信する受信手段と、
自装置が向いている方位を検出する方位検出手段と、
利用者によるカテゴリの選択を受け付けるカテゴリ選択手段と、
前記受信手段が受信したガイド情報のなかから、カテゴリ選択手段によって選択されたカテゴリのものを抽出する情報抽出手段と、
前記前記情報抽出手段によって抽出されたガイド情報の方位情報と前記方位検出手段が検出した自装置の方位と差を表す文言を合成して再生する再生手段と、
を備えた音声ガイド装置。
【請求項２】
前記受信手段は、超音波で送信される放送を受信する手段であり、
前記方位検出手段は、前記超音波の放送の到来方向に基づいて自装置が向いている方位を検出する請求項１に記載の音声ガイド装置。
【請求項３】
請求項２に記載の音声ガイド装置と、
ガイド対象物の方位情報、カテゴリ情報を含むガイド情報を記憶するガイド情報記憶手段と、このガイド情報を超音波に重畳して放送する送信手段と、を備えた送信装置と、
を有することを特徴とする音声ガイドシステム。
【請求項１】
ガイド対象物の方位情報、カテゴリ情報を含むガイド情報を受信する受信手段と、
自装置が向いている方位を検出する方位検出手段と、
利用者によるカテゴリの選択を受け付けるカテゴリ選択手段と、
前記受信手段が受信したガイド情報のなかから、カテゴリ選択手段によって選択されたカテゴリのものを抽出する情報抽出手段と、
前記前記情報抽出手段によって抽出されたガイド情報の方位情報と前記方位検出手段が検出した自装置の方位と差を表す文言を合成して再生する再生手段と、
を備えた音声ガイド装置。
【請求項２】
前記受信手段は、超音波で送信される放送を受信する手段であり、
前記方位検出手段は、前記超音波の放送の到来方向に基づいて自装置が向いている方位を検出する請求項１に記載の音声ガイド装置。
【請求項３】
請求項２に記載の音声ガイド装置と、
ガイド対象物の方位情報、カテゴリ情報を含むガイド情報を記憶するガイド情報記憶手段と、このガイド情報を超音波に重畳して放送する送信手段と、を備えた送信装置と、
を有することを特徴とする音声ガイドシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１３４６７４（Ｐ２０１０−１３４６７４Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０９６０８（Ｐ２００８−３０９６０８）
【出願日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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