(57)【要約】      （修正有）【課題】ステレオフォニック再生が可能であり、音漏れが少なく、コンパクトで携帯性に優れた超指向性ステレオスピーカー装置を提供する。【解決手段】ケース本体１内に、超指向性の超音波送波器を複数搭載したＬ側スピーカー基板とＲ側スピーカー基板を、左右に配置し且つＬ側スピーカー基板とＲ側スピーカー基板の法線が前方で交差するように配向させて取付けるとともに、ケース本体１内に外部から音源データを取り込み、音源データから２チャンネルの音声信号を分離し、超音波搬送波を各音声信号で変調し、それぞれＬ側スピーカー基板とＲ側スピーカー基板の各超音波送波器に被変調波を送って超音波発振させるステレオ音声再生回路を備えている。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ケース本体内に、超指向性の超音波送波器を複数搭載したＬ側スピーカー基板とＲ側スピーカー基板を、左右に配置し且つ該Ｌ側スピーカー基板とＲ側スピーカー基板の法線が前方で交差するように配向させて取付けるとともに、ケース本体内に外部から音源データを取り込み、音源データから２チャンネルの音声信号を分離し、超音波搬送波を各音声信号で変調し、それぞれ前記Ｌ側スピーカー基板とＲ側スピーカー基板の各超音波送波器に被変調波を送って超音波発振させるステレオ音声再生回路を備えていることを特徴とする超指向性ステレオスピーカー装置。
【請求項２】
前記ケース本体内に、外部から音源データを取り込む手段として、無線接続用の近距離無線通信回路及び／又は有線接続用のプラグを備えている請求項１記載の超指向性ステレオスピーカー装置。
【請求項３】
前記ケース本体内に、外部から音源データを取り込む手段として、不揮発性メモリーの装着部を備えている請求項１又は２記載の超指向性ステレオスピーカー装置。
【請求項４】
前記Ｌ側スピーカー基板とＲ側スピーカー基板の中心間隔が１０〜３０ｃｍ、Ｌ側スピーカー基板とＲ側スピーカー基板の中心の法線が交差する位置が５０〜１００ｃｍ前方である請求項１〜３何れか１項に記載の超指向性ステレオスピーカー装置。
【請求項５】
前記ケース本体の前面に、外部音源となる携帯コンピュータの機能を併せ持った携帯電話機（スマートフォン）又は携帯型音楽プレーヤー又は携帯型ラジオを保持する装着部を備えている請求項１〜４何れか１項に記載の超指向性ステレオスピーカー装置。
【請求項６】
前記ケース本体の背面に、自転車のハンドルに取付ける取付手段を備えている請求項１〜５何れか１項に記載の超指向性ステレオスピーカー装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、超指向性ステレオスピーカー装置に係わり、例えば自転車のハンドルに装着することが可能な携帯型の超指向性ステレオスピーカー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、ステレオフォニック再生は、聴取者の水平方向前方左右に一対のスピーカーを配して２チャンネルの音声を再生することにより、音像定位や音場感が加わり、再生音の臨場感が増す効果がある。
【０００３】
通常のダイナミック型のスピーカーは、コーン状振動板を永久磁石とボイスコイルで振動させる方式であるため、音の放射角度が大きい。そのため、ステレオスピーカー装置を構成するには、図１０（ａ）に示すように、一対のダイナミック型スピーカーＳＬ，ＳＲの間隔を十分に離すことにより、聴取者Ｏの左右の耳ＥＬ，ＥＲで対応する側のスピーカーからの音声を聞き分けることができるようにしている。しかし、携帯型のステレオスピーカー装置は、コンパクトにする必要があるため、図１０（ｂ）に示すように、左右のスピーカーＳＬ，ＳＲの間隔を大きく取れない。そのため、左右のスピーカーＳＬ，ＳＲからの再生音を聴取者Ｏの左右の耳ＥＬ，ＥＲで聞き分けることが困難になり、折角のステレオフォニック再生の効果が乏しくなる。更に、このようなダイナミック型スピーカーを用いたステレオスピーカー装置は、聴取者Ｏ以外の周囲にも再生音が拡散して伝播するので、音漏れの問題がある。音漏れは、周囲の人への迷惑ともなり、また使用者自体が他人に聞かれたくない場合もあるので好ましくない。
【０００４】
特許文献１には、超指向性スピーカー搭載の携帯電話等の情報機器が開示されている。ここで使用された超指向性スピーカーは、音響振動放射板に、超音波振動子からなる多数の発音素子を接近して配列させ、全ての発音素子が並列接続された構造である。個々の発音素子の音波は合成されて超音波を放射することになるが、それらは見かけ上、超音波放射音の波長に比してかなり大きな音源となるので、超音波放射音は放射方向の中央部（音軸）に集中することとなり、これにより、非常に鋭い超指向性のビーム状音場を形成するというものである。上記構成の超指向性スピーカーは、パラメトリック音源として動作する。すなわち、超音波帯域の２周波成分を含む強力な振幅変調（ＡＭ）音波が空気中を伝播される過程で非線形相互作用を起こして歪み成分が生成され、その中の低周波成分が聴取者に対して聴取可能な音声となる。この低周波成分は、上記超音波帯域の２周波の差成分であり、振幅変調音波は空気の復調作用により可聴音が得られる。
【０００５】
一方、特許文献２には、複数の超音波送波器を備えた周波数変調（ＦＭ）方式のパラメトリックスピーカーが開示され、電子回路を汎用部品のみを用いて安価に構成し、超音波送波音圧の増加や消費電力効率改善、可聴音のダイナミックレンジの拡大を可能としている。超音波送波器では超音波センサをアレイ状に配置する際、超音波センサの使用数量を増やす程、指向性は鋭くできる。これは、アレイ状に配置された超音波センサが横方向の超音波の音圧を互いに打ち消し合い、正面方向には超音波の音圧を互いに強め合う作用が相対的に向上するためであるとの記載もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１１２２１３号公報
【特許文献２】特開２０１４−００７６１６号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来から複数の超音波送波器を密に配列し、超音波搬送波を音声信号で変調し、パラメトリックスピーカーとして機能するものは公知であるが、携帯型の超指向性ステレオスピーカー装置として適当なものが提供されてなかった。
【０００８】
そこで、本考案が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、ステレオフォニック再生が可能であり、音漏れが少なく、コンパクトで携帯性に優れた超指向性ステレオスピーカー装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本考案は、前述の課題解決のために、ケース本体内に、超指向性の超音波送波器を複数搭載したＬ側スピーカー基板とＲ側スピーカー基板を、左右に配置し且つ該Ｌ側スピーカー基板とＲ側スピーカー基板の法線が前方で交差するように配向させて取付けるとともに、ケース本体内に外部から音源データを取り込み、音源データから２チャンネルの音声信号を分離し、超音波搬送波を各音声信号で変調し、それぞれ前記Ｌ側スピーカー基板とＲ側スピーカー基板の各超音波送波器に被変調波を送って超音波発振させるステレオ音声再生回路を備えていることを特徴とする超指向性ステレオスピーカー装置を構成した。
【００１０】
ここで、前記ケース本体内に、外部から音源データを取り込む手段として、無線接続用の近距離無線通信回路及び／又は有線接続用のプラグを備えていることが好ましい。
【００１１】
更に、前記ケース本体内に、外部から音源データを取り込む手段として、不揮発性メモリーの装着部を備えていることも好ましい。
【００１２】
そして、前記Ｌ側スピーカー基板とＲ側スピーカー基板の中心間隔が１０〜３０ｃｍ、Ｌ側スピーカー基板とＲ側スピーカー基板の中心の法線が交差する位置が５０〜１００ｃｍ前方であることがより好ましい。
【００１３】
また、前記ケース本体の前面に、外部音源となる携帯コンピュータの機能を併せ持った携帯電話機（スマートフォン）又は携帯型音楽プレーヤー又は携帯型ラジオを保持する装着部を備えていることも好ましい。
【００１４】
更に、前記ケース本体の背面に、自転車のハンドルに取付ける取付手段を備えているとより好ましい。
【考案の効果】
【００１５】
本考案の超指向性ステレオスピーカー装置は、ケース本体内に、超指向性の超音波送波器を複数搭載したＬ側スピーカー基板とＲ側スピーカー基板を、左右に配置し且つ該Ｌ側スピーカー基板とＲ側スピーカー基板の法線が前方で交差するように配向させて取付けるとともに、ケース本体内に外部から音源データを取り込み、音源データから２チャンネルの音声信号を分離し、超音波搬送波を各音声信号で変調し、それぞれ前記Ｌ側スピーカー基板とＲ側スピーカー基板の各超音波送波器に被変調波を送って超音波発振させるステレオ音声再生回路を備えているので、臨場感のあるステレオフォニック再生が可能であり、音漏れが少なく、またＬ側スピーカー基板とＲ側スピーカー基板の間隔を小さくしても独立して聞き分けることができるので、ステレオフォニック再生を維持しつつケース本体をコンパクトに構成でき、もって携帯性に優れたものにできる。
【００１６】
本考案の超指向性ステレオスピーカー装置を自転車のハンドルに音軸を顔に向けて取付けることにより、自転車に乗る利用者が、音漏れによる周囲への迷惑を気にすることなく快適に音楽やラジオを聴くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本考案の超指向性ステレオスピーカー装置の使用例を示す部分斜視図である。
【図２】本考案の超指向性ステレオスピーカー装置のケース本体の化粧カバーを示す斜視図である。
【図３】本考案の超指向性ステレオスピーカー装置のケース本体のベース部を示す斜視図である。
【図４】ベース部の平面図である。
【図５】ベース部の正面図である。
【図６】本考案の超指向性ステレオスピーカー装置の簡略ブロック回路図である。
【図７】超音波搬送波を音声信号で周波数変調し、被変調波で超音波送波器を発振させて発生させたパラメトリック音源により超指向性の可聴音が発生するメカニズムを説明するための説明図である。
【図８】本考案の超指向性ステレオスピーカー装置の音響特性を試験するための配置図である。
【図９】一対の超指向性スピーカーを用いてステレオフォニック再生が可能な配置図であり、（ａ）は左右の超指向性スピーカーが離れている場合、（ｂ）は左右の超指向性スピーカーが離れている場合を示している。
【図１０】従来のダイナミック型スピーカーを左右に配置した配置図であり、（ａ）は左右のダイナミック型スピーカーの間隔が広くステレオフォニック再生が可能な場合、（ｂ）は左右のダイナミック型スピーカーの間隔が狭くステレオフォニック再生が困難な場合を示している。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
次に、添付図面に示した実施形態に基づき、本考案を更に詳細に説明する。図１〜図６は本考案の超指向性ステレオスピーカー装置Ａを示し、図中符号Ｂは自転車、１はケース本体、２は化粧カバー、３はベース部、４は回路基板、５はＬ側スピーカー基板、６はＲ側スピーカー基板、７はハンドルをそれぞれ示している。
【００１９】
前記ケース本体１は、合成樹脂製で成形された上部の化粧カバー２と下部のベース部３とを接合した構造であり、前記ベース部３には中央部に回路基板４を配置し、その左右にＬ側スピーカー基板５とＲ側スピーカー基板６を配置している。また、前記ベース部３の前側縁に沿って電源供給用の電池８を内蔵している。ここで、「Ｌ」は左の耳用、「Ｒ」は右の耳用を意味している。
【００２０】
前記Ｌ側スピーカー基板５とＲ側スピーカー基板６は左右対称形であり、それぞれガラスエポキシ基板９の表面に、複数個の円柱形の超音波送波器１０，…を稠密配列させて取付け、それぞれ並列接続している。つまり、前記ケース本体１に対して向かって左側にＬ側スピーカー基板５を配置し、右側にＲ側スピーカー基板６を配置している。ここで、前記超音波送波器１０は市販されており、本実施形態では１２個を一組として前記基板９に搭載している。
【００２１】
前記ケース本体１は、手前から前方へ側縁が広がった形状である。そして、図４に示すように、Ｌ側スピーカー基板５の中心線ＣＬと、Ｒ側スピーカー基板６の中心線ＣＲを、ケース本体１の中心線ＣＨに対して手前側から前方へかけて外側へ広がる向きに設定している。更に、図５に示すように、Ｌ側スピーカー基板５の中心における法線（音軸）ＮＬとＲ側スピーカー基板の中心における法線（音軸）ＮＲが、前方で交差するように配向させて取付けている。ここで、前記ケース本体１の中心における法線ＣＶに対して法線ＮＬと法線ＮＲは対称になっている。具体的には、前記Ｌ側スピーカー基板５とＲ側スピーカー基板６の中心間隔が１０〜３０ｃｍ、Ｌ側スピーカー基板５とＲ側スピーカー基板６の中心の法線ＮＬ，ＮＲが交差する位置が５０〜１００ｃｍ前方である。これらの寸法は、本考案の超指向性ステレオスピーカー装置Ａを自転車Ｂのハンドル７に取付けた際に、使用者の顔（耳）の位置に音軸が向くようにするためである。
【００２２】
前記化粧カバー２には、図１及び図２に示すように、前記Ｌ側スピーカー基板５とＲ側スピーカー基板６の前方に対応する位置に、超音波を透過させる開口部１１，１１が形成されており、好ましくは該開口部１１を防水性の膜で形成する。
【００２３】
前記回路基板４には、ケース本体１内に外部から音源データを取り込み、音源データから２チャンネルの音声信号を分離し、超音波搬送波を各音声信号で変調し、それぞれ前記Ｌ側スピーカー基板５とＲ側スピーカー基板６の各超音波送波器１０，…に被変調波を送って超音波発振させるステレオ音声再生回路を備えている。ここで、超音波搬送波の変調方式としては、振幅変調（ＡＭ）、周波数変調（ＦＭ）、あるいは変調超音波合成等の様々な方式が採用できる。前記超音波送波器１０，…の発振によって変調超音波が前方へ指向性良く放射され、空気中で伝播する間に低周波数成分である可聴音がうなりとして発生し、聴取者に音声として聞くことができる。
【００２４】
図６は、ステレオ音声再生回路１２の簡略ブロック回路図を示し、外部音源となる携帯コンピュータの機能を併せ持った携帯電話機（スマートフォン）又は携帯型音楽プレーヤー又は携帯型ラジオ等の音源機器１３に無線接続して音源データを取り込む音源信号受信回路１４を備えている。前記音源信号受信回路１４は、具体的にはBluetooth、無線ＬＡＮ（Wi-Fi）、ＦＭトランスミッタ等などの近距離無線通信回路であり、半導体チップとして提供されている。あるいは、前記音源機器１３に有線接続しても良く、そのために有線接続用のプラグも備えている。勿論、音源信号受信回路１４かプラグの何れか一方だけでも良い。
【００２５】
前記音源信号受信回路１４で取り込んだ音源信号は、２チャンネルに分離し、それぞれ独立したＬ用の超音波変調回路１５とＲ用の超音波変調回路１６に送られ、それぞれＬ用の信号増幅回路１７とＲ用の信号増幅回路１８を経て前記Ｌ側スピーカー基板５とＲ側スピーカー基板６の各超音波送波器１０，…に送られ、変調した超音波を発振させる。図６には、Ｌ側スピーカー基板５を超音波発信器−Ｌ、Ｒ側スピーカー基板６を超音波発信器−Ｒとして表している。
【００２６】
超音波の変調方式としてＦＭ方式を図７に簡略化して示している。先ず、典型的には音声信号の周波数は２０〜２００００Ｈｚであり、本実施形態で使用する超音波搬送波の中心周波数は約４０ｋＨｚである。そして、音声信号によって超音波搬送波の周波数を変調する。前記超音波送波器１０は、超音波音圧がピークとなる周波数が４０ｋＨｚであり、そのピーク周波数から前後に離れるにつれて超音波音圧が減少する山形特性を有している。本実施形態では、ピーク周波数（４０ｋＨｚ）よりやや低い超音波音圧が傾斜特性を有する周波数領域を使用し、音声信号で周波数変調することによって、超音波音圧の強弱として現れる。つまり、音声信号と超音波音圧が比例関係になるようにしている。このようにして、超音波送波器１０から変調された超音波が発生し、空気中を前方へ伝播する。この際に、超音波搬送波に重畳された音声信号成分が空気を振動させ、低周波数のうなりとして可聴音となって聴取者の耳に入るのである。
【００２７】
超音波は周波数が高いので、元々可聴音よりも直進性に優れていることに加え、複数の超音波送波器１０，…を列設していることにより、横方向の超音波の音圧を打ち消し合い、正面方向には超音波の音圧を互いに強め合う作用によって、超指向性が実現するのである。
【００２８】
次に、本考案の超指向性ステレオスピーカー装置Ａの指向性に関する音響特性を図８に示す配置によって試験した。つまり、超指向性ステレオスピーカー装置Ａの正面（音軸に対する角度０°）と、音軸に対する角度４５°の方向と、音軸に対する角度９０°の方向で、それぞれ距離５０ｃｍだけ離した位置に騒音計を配置し、ホワイトノイズを外部音源として用いた場合のそれぞれの騒音レベルを計測した。また、前記超指向性ステレオスピーカー装置Ａに代えて従来のダイナミック型スピーカーを配置し、同様に騒音レベルを３方向で計測した。尚、暗騒音は、４６ｄＢ（Ａ特性）であった。
【００２９】
その結果、本考案の超指向性ステレオスピーカー装置Ａでは、正面で７０ｄＢ（Ａ）あったのが、角度４５°の方向で４９ｄＢ（Ａ），角度９０°の方向で４７ｄＢ（Ａ）となり、角度が増すにつれて騒音レベルは急激に減少し、指向性の良さが確認できた。一方、従来のダイナミック型スピーカーでは、正面で７０ｄＢ（Ａ）あったのが、角度４５°の方向で６４ｄＢ（Ａ），角度９０°の方向で５９ｄＢ（Ａ）となり、角度が増しても騒音レベルの低下は少なく、指向性の悪さを示していた。
【００３０】
図９は、超指向性のスピーカーを用いれば、左右のスピーカーの間隔を狭めても、ステレオフォニック再生が可能であることを示す原理図である。先ず、図９（ａ）に示すように、一対の超指向性スピーカーＳＬ，ＳＲの間隔を十分に離して配置すれば、当然聴取者Ｏの左右の耳ＥＬ，ＥＲで対応する側のスピーカーからの音声を聞き分けることができる。更に、図９（ｂ）に示すように、左右の超指向性スピーカーＳＬ，ＳＲの間隔を小さくしても、左右の超指向性スピーカーＳＬ，ＳＲからの指向性の良い再生音を聴取者Ｏの左右の耳ＥＬ，ＥＲで聞き分けることが可能である。つまり、左右の超指向性スピーカーＳＬ，ＳＲの間隔を狭めて小さなケース本体内に配置してもステレオフォニック再生が可能である。
【００３１】
また、図示しないが、前記ケース本体１の背面に、自転車Ｂのハンドル７に取付ける取付手段を備えていることが好ましい。また、前記ケース本体１に、外部音源データを格納した不揮発性メモリーの装着部を備えていることも好ましい。更に、前記ケース本体１の前面に、外部音源となる携帯コンピュータの機能を併せ持った携帯電話機（スマートフォン）又は携帯型音楽プレーヤー又は携帯型ラジオを保持する装着部を備えていることも好ましい。この装着部の位置は、前記ケース本体１の両開口部１１，１１の間が好ましい。そして、スマートフォンを装着部に装着し、自転車に乗りながら、その地図表示機能と経路案内機能を利用し、更に音声案内や音楽を聴くことができる。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ  超指向性ステレオスピーカー装置
Ｂ  自転車
１  ケース本体
２  化粧カバー
３  ベース部
４  回路基板
５  Ｌ側スピーカー基板
６  Ｒ側スピーカー基板
７  ハンドル
８  電池
９  基板
１０  超音波送波器
１１  開口部
１２  ステレオ音声再生回路
１３  音源機器
１４  音源信号受信回路
１５  超音波変調回路−Ｌ
１６  超音波変調回路−Ｒ
１７  信号増幅回路−Ｌ
１８  信号増幅回路−Ｒ
Ｏ  聴取者
ＳＬ，ＳＲ  スピーカー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003198422.tif 000009
【図８】
0003198422.tif 000010
【図９】
0003198422.tif 000011
【図１０】
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