(57)【要約】【課題】  より臨場感の高い音場環境を創生できるプロジェクタを提供する。【解決手段】  超音波周波数帯の音波を発振できる超音波トランスデューサ２４Ａ，２４Ｂを含んで構成され、音響ソース１４から供給される音声信号から可聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカと、映像を投影面に投影する投影光学系２０２を含むプロジェクタ本体２０とを有するプロジェクタであって、さらに、低音再生用スピーカ２３を有し、音響ソース１４から供給される音声信号のうち中高音域の音声信号を前記超音波スピーカにより再生し、前記音響ソースから供給される音声信号のうち低音域の信号を前記低音再生用スピーカ２３により再生する。【選択図】    図３
2006014037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響ソースから供給される音声信号を超指向性スピーカにより再生し、スクリーン等の音波反射面近傍に仮想音源を形成する超指向性音響システムであって、
超音波周波数帯の音波を発振できる超音波トランスデューサを含んで構成され、前記音響ソースから供給される音声信号のうち中高音域の信号を再生する超音波スピーカと、
前記音響ソースから供給される音声信号のうち低音域の音声を再生する低音再生用スピーカと、
を有することを特徴とする超指向性音響システム。
【請求項２】
音声信号を供給する音響ソースと、
前記音響ソースから供給される音声信号を中高音域の音声信号と低音域の音声信号に分離する信号分離手段と、
前記信号分離手段により分離された中高音域の音声信号を再生する超音波スピーカと、
前記信号分離手段により分離された低音域の音声信号を再生する低音再生用スピーカと、
を有することを特徴とする超指向性音響システム。
【請求項３】
前記超音波スピーカは、
超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力するキャリア波供給手段と、
前記キャリア波を前記信号分離手段により分離された中高音域の音声信号で変調する変調手段と、
該変調手段から出力される変調信号により駆動され、該変調信号を有限振幅レベルの音波に変換して媒質中に放射する広周波数帯域の超音波を発振できる超音波トランスデューサと、
を有することを特徴とする請求項２に記載の超指向性音響システム。
【請求項４】
超音波周波数帯の音波を発振できる超音波トランスデューサを含んで構成され、音響ソースから供給される音声信号から可聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカと、映像を投影面に投影する投影光学系を含むプロジェクタ本体とを有するプロジェクタであって、
さらに、低音再生用スピーカを有し、
前記音響ソースから供給される音声信号のうち中高音域の音声信号を前記超音波スピーカにより再生し、
前記音響ソースから供給される音声信号のうち低音域の信号を前記低音再生用スピーカにより再生することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
音声信号を供給する音響ソースと、
前記音響ソースから供給される音声信号を中高音域の音声信号と低音域の音声信号に分離する信号分離手段と、
前記信号分離手段により分離された中高音域の音声信号を再生する超音波トランスデューサと、
前記信号分離手段により分離された低音域の音声信号を再生する低音再生用スピーカと、
超音波周波数帯の音波を発振できる超音波トランスデューサを含んで構成され、音響ソースから供給される音声信号から可聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカと、
映像を投影面に投影する投影光学系を含むプロジェクタ本体と、
を有することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項６】
前記超音波スピーカは、
超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力するキャリア波供給手段と、
前記キャリア波を前記信号分離手段により分離された中高音域の音声信号で変調する変調手段と、
該変調手段から出力される変調信号により駆動され、該変調信号を有限振幅レベルの音波に変換して媒質中に放射する広周波数帯域の超音波を発振できる超音波トランスデューサと、
を有することを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超指向性音響システム及び超音波スピーカを搭載したプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤや大型テレビ、プロジェクタなどの普及に伴い、手軽に家庭でシアターを楽しめるようになった。
より大型画面で楽しむにはフロントプロジェクタから映像を投影し、２メートルから３メートル離れた場所にスクリーンを設置すれば８０インチから１００インチの大型画面を作り出すことができる。
【０００３】
シアターでは映像と共に音響が重要な要素であり、劇場映画のようにスクリーン上あるいはスクリーン近傍に音源を形成し臨場感を高めたいというニーズがある。上記のようにプロジェクタスクリーン上に仮想音源を形成する超音波スピーカを用いた音響装置（特許文献１参照）、や超音波スピーカを内蔵したプロジェクタ（特許文献２参照）等の超指向性音響システムが提案されている。
従来の超音波スピーカの構成を図７に示す。超音波スピーカは、可聴周波数帯の信号を生成する可聴周波数波発振源８１と、キャリア波を生成するキャリア波発振源８２と、変調器８３と、パワーアンプ８４と、超音波トランスデューサ８５とを有している。
【０００４】
上記構成において、可聴周波数波発振源８１より出力される信号によってキャリア波発振源８２から出力される超音波周波数帯のキャリア波を変調器８３により変調し、パワーアンプ８４で増幅した変調信号により超音波トランスデューサ８５を駆動する。この結果、上記変調信号が超音波トランスデューサ８５により有限振幅レベルの音波に変換され、この音波は媒質中（空気中）に放射されて媒質（空気）の非線形効果によって元の可聴周波数帯の信号音が再生されるようになっている。
この場合、可聴周波数帯の再生信号の再生範囲は、超音波トランスデューサ８５から放出軸方向へのビーム状の範囲となる。
【０００５】
ここで、従来の超音波スピーカに使用されている超音波トランスデューサの構成を図８に示す。従来の超音波トランスデューサは、振動素子として圧電セラミックを用いた共振型がほとんどである。図８に示す超音波トランスデューサは、振動素子として圧電セラミックを用いて電気信号の超音波への変換と超音波の電気信号への変換（超音波の送信と受信）の両方を行う。図８（Ａ）に示すバイモルフ型の超音波トランスデューサは、２枚の圧電セラミック９１および９２と、コーン９３と、ケース９４と、リード９５および９６と、スクリーン９７とから構成されている。
【０００６】
圧電セラミック９１および９２は、互いに貼り合わされていて、その貼り合わせ面と反対側の面にそれぞれリード９５とリード９６が接続されている。
一方、図８（Ｂ）に示すユニモルフ型の超音波トランスデューサは、１枚の圧電セラミック１０１と、ケース１０２と、リード１０３および１０４と、内部配線１０５と、ガラス１０６とから構成されている。圧電セラミック１０１は、内部配線１０５を介してリード１０３が接続されるとともに、ケース１０２に接地されている。
【０００７】
共振型の超音波トランスデューサは、圧電セラミックの共振現象を利用しているので、超音波の送信および受信の特性がその共振周波数周辺の比較的狭い周波数帯域でしか良好でないので、音質が悪いなどの欠点を抱えている。
【特許文献１】特開昭６０−２５４９９２号公報
【特許文献１】特開平１１−２６２０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した超音波スピーカを備えたプロジェクタにより音声信号を再生した場合に視聴覚者は、スクリーンから反射してくる再生音を聴き取ることになるが、超指向性スピーカとしての超音波スピーカで再生できる音域は比較的高音域に限られるため、低音域が痩せた再生音となり、その点において臨場感に欠けるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、より臨場感の高い音場環境を創生できる超指向性音響システム及びプロジェクタ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】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の超指向性音響システムは、音響ソースから供給される音声信号を超指向性スピーカにより再生し、スクリーン等の音波反射面近傍に仮想音源を形成する超指向性音響システムであって、超音波周波数帯の音波を発振できる超音波トランスデューサを含んで構成され、前記音響ソースから供給される音声信号のうち中高音域の信号を再生する超音波スピーカと、前記音響ソースから供給される音声信号のうち低音域の音声を再生する低音再生用スピーカとを有することを特徴とする。
【００１１】
上記構成の本発明の超指向性音響システムでは、前記音響ソースから供給される音声信号のうち中高音域の音声信号は超音波スピーカにより再生され、前記音響ソースから供給される音声信号のうち低音域の音声信号は低音再生用スピーカにより再生される。
したがって、中高音域の音響は、スクリーン等の音波反射面近傍に形成される仮想音源から発せられるように再生され、低音域の音響は、音響システムに備えられた低音再生用スピーカから直接出力されるので、低音域の補強ができ、より臨場感の高い音場環境を創生できる。
低音域の補強ができるのは、低音域の音は、指向性が弱く音源定位が判りにくいため、仮想音源を形成すべき位置、例えば、スクリーン位置から離れた位置である音響システムから音（低音域の音）が発せられても違和感が少ないからである。
【００１２】
また、本発明の超指向性音響システムは、音声信号を供給する音響ソースと、  前記音響ソースから供給される音声信号を中高音域の音声信号と低音域の音声信号に分離する信号分離手段と、前記信号分離手段により分離された中高音域の音声信号を再生する超音波スピーカと、前記信号分離手段により分離された低音域の音声信号を再生する低音再生用スピーカとを有することを特徴とする。
【００１３】
上記構成の本発明の超指向性音響システムでは、音響ソースにより音声信号が供給され、前記音響ソースから供給される音声信号が、信号分離手段により中高音域の音声信号と低音域の音声信号に分離される。前記信号分離手段により分離された中高音域の音声信号は超音波スピーカにより再生され、前記信号分離手段により分離された低音域の音声信号は低音再生用スピーカにより再生される。
したがって、中高音域の音響は、スクリーン等の音波反射面近傍に形成される仮想音源から発せられるように再生され、低音域の音響は、音響システムに備えられた低音再生用スピーカから直接出力されるので、低音域の補強ができ、より臨場感の高い音場環境を創生できる。
【００１４】
また、本発明の超指向性音響システムは、前記超音波スピーカは、超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力するキャリア波供給手段と、前記キャリア波を前記信号分離手段により分離された中高音域の音声信号で変調する変調手段と、該変調手段から出力される変調信号により駆動され、該変調信号を有限振幅レベルの音波に変換して媒質中に放射する広周波数帯域の超音波を発振できる超音波トランスデューサとを有することを特徴とする。
【００１５】
上記構成の本発明の超指向性音響システムでは、前記超音波スピーカでは、キャリア波供給手段により超音波周波数帯のキャリア波が生成され、該キャリア波が変調手段により前記信号分離手段により分離された中高音域の音声信号で変調される。広周波数帯域にわたって超音波を発振できる超音波トランスデューサは、前記変調手段から出力される変調信号により駆動され、該変調信号を有限振幅レベルの音波に変換して媒質中に放射し、可聴周波数帯の信号音を再生する。
したがって、中高音域の音響が、忠実度が高い状態でスクリーン等の音波反射面近傍に形成される仮想音源から発せられるように再生される。
【００１６】
また、本発明のプロジェクタは、超音波周波数帯の音波を発振できる超音波トランスデューサを含んで構成され、音響ソースから供給される音声信号から可聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカと、映像を投影面に投影する投影光学系を含むプロジェクタ本体とを有するプロジェクタであって、さらに、低音再生用スピーカを有し、前記音響ソースから供給される音声信号のうち中高音域の音声信号を前記超音波スピーカにより再生し、前記音響ソースから供給される音声信号のうち低音域の信号を前記低音再生用スピーカにより再生することを特徴とする。
【００１７】
上記構成の本発明のプロジェクタでは、前記音響ソースから供給される音声信号のうち中高音域の音声信号は超音波スピーカにより再生され、前記音響ソースから供給される音声信号のうち低音域の音声信号は低音再生用スピーカにより再生される。
したがって、中高音域の音響は、スクリーン等の音波反射面近傍に形成される仮想音源から発せられるように再生され、低音域の音響は、プロジェクタに備えられた低音再生用スピーカから直接出力されるので、低音域の補強ができ、より臨場感の高い音場環境を創生できる。
【００１８】
また、本発明のプロジェクタは、音声信号を供給する音響ソースと、前記音響ソースから供給される音声信号を中高音域の音声信号と低音域の音声信号に分離する信号分離手段と、前記信号分離手段により分離された中高音域の音声信号を再生する超音波トランスデューサと、前記信号分離手段により分離された低音域の音声信号を再生する低音再生用スピーカと、超音波周波数帯の音波を発振できる超音波トランスデューサを含んで構成され、音響ソースから供給される音声信号から可聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカと、映像を投影面に投影する投影光学系を含むプロジェクタ本体とを有することを特徴とする。
【００１９】
上記構成の本発明のプロジェクタでは、前記音響ソースにより音声信号が供給され、前記音響ソースから供給される音声信号が、信号分離手段により中高音域の音声信号と低音域の音声信号に分離される。前記信号分離手段により分離された中高音域の音声信号は超音波スピーカにより再生され、前記信号分離手段により分離された低音域の音声信号は低音再生用スピーカにより再生される。
したがって、中高音域の音響は、スクリーン等の音波反射面近傍に形成される仮想音源から発せられるように再生され、低音域の音響は、音響システムに備えられた低音再生用スピーカから直接出力されるので、低音域の補強ができ、より臨場感の高い音場環境を創生できる。
【００２０】
また、本発明のプロジェクタは、前記超音波スピーカは、超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力するキャリア波供給手段と、前記キャリア波を前記信号分離手段により分離された中高音域の音声信号で変調する変調手段と、該変調手段から出力される変調信号により駆動され、該変調信号を有限振幅レベルの音波に変換して媒質中に放射する広周波数帯域の超音波を発振できる超音波トランスデューサとを有することを特徴とする。
【００２１】
上記構成の本発明のプロジェクタでは、前記超音波スピーカでは、キャリア波供給手段により超音波周波数帯のキャリア波が生成され、該キャリア波が変調手段により前記信号分離手段により分離された中高音域の音声信号で変調される。広周波数帯域にわたって超音波を発振できる超音波トランスデューサは、前記変調手段から出力される変調信号により駆動され、該変調信号を有限振幅レベルの音波に変換して媒質中に放射し、可聴周波数帯の信号音を再生する。
したがって、中高音域の音響が、忠実度が高い状態でスクリーン等の音波反射面近傍に形成される仮想音源から発せられるように再生される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明に係る超指向性音響システムは、音響ソースから供給される音声信号を超指向性スピーカにより再生し、スクリーン等の音波反射面近傍に仮想音源を形成する超指向性音響システムであって、超音波周波数帯の音波を発振できる超音波トランスデューサを含んで構成され、前記音響ソースから供給される音声信号のうち中高音域の信号を再生する超音波スピーカと、前記音響ソースから供給される音声信号のうち低音域の音声を再生する低音再生用スピーカとを有することを特徴としている。
【００２３】
以下、本発明に係る超指向性音響システムの一例としてプロジェクタを例に採り説明する。図１は本発明の実施形態に係るプロジェクタの使用状態を示している。同図に示すように、プロジェクタ１は、視聴者３の後方に設置され、視聴者３の前方に設置されたスクリーン２に映像を投影するとともに、プロジェクタ１に搭載されている超音波スピーカによりスクリーン２の投影面に仮想音源を形成し、音声を再生するようになっている。
【００２４】
プロジェクタ１の外観構成を図２に示す。映像をスクリーン等の投影面に投影する投影光学系を含むプロジェクタ本体２０と、超音波周波数帯の音波を発振できる超音波トランスデューサ２４を含んで構成され、音響ソースから供給される音声信号から可聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカとが一体的に構成されている。本実施形態では、ステレオ音声信号を再生するために、投影光学系を構成するプロジェクタレンズ２０２０を挟んで左右に超音波スピーカを構成する超音波トランスデューサ２４Ａ、２４Ｂがプロジェクタ本体に搭載されている。
さらに、プロジェクタ本体２０の底面には低音再生用スピーカ２３が設けられている。また、２５は、プロジェクタ本体２０の高さ調整を行うための高さ調節ねじ、２６は、空冷ファン用の排気口である。
【００２５】
また、本発明に係るプロジェクタでは、超音波スピーカを構成する超音波トランスデューサとして広周波数帯域の音響信号（超音波周波数帯の音波）を発振できるものを使用して、キャリア波の周波数を変更することにより可聴周波数帯の再生信号の空間的な再生範囲を制御することにより、ステレオサラウンドシステムや５．１ｃｈサラウンドシステム等で得られるような音響効果を従来必要であった大掛かりな音響システムを必要とすることなく実現でき、かつ持ち運びが容易なプロジェクタを実現することができる。
【００２６】
次に、本発明の実施形態に係るプロジェクタの電気的構成を図３に示す。本発明の実施形態に係るプロジェクタ１は、操作入力部１０と、再生範囲設定部１２、再生範囲制御処理部１３、音声／映像信号再生部１４、キャリア波発振源１６、変調器１８Ａ，１８Ｂ、パワーアンプ２２Ａ，２２Ｂ及び超音波トランスデューサ２４Ａ，２４Ｂからなる超音波スピーカと、ハイパスフィルタ１７Ａ，１７Ｂと、ローパスフィルタ１９と、加算器２１と、パワーアンプ２２Ｃと、低音再生用スピーカ２３と、プロジェクタ本体２０とを有している。
【００２７】
プロジェクタ本体２０は、映像を生成する映像生成部２００と、生成された映像を投影面に投影する投影光学系２０２とを有している。
本実施形態に係るプロジェクタ１は、超音波スピーカ及び低音再生用スピーカ２３と、プロジェクタ本体２０とが一体化されて構成されている。
【００２８】
操作入力部１０は、テンキー、数字キー、電源のオン、オフをおこなうための電源キーを含む各種機能キーを有している。
再生範囲設定部１２は、ユーザが操作入力部１２をキー操作することにより再生信号（信号音）の再生範囲を指定するデータを入力できるようになっており、該データが入力されると、再生信号の再生範囲を規定するキャリア波の周波数が設定され、保持されるようになっている。再生信号の再生範囲の設定は、超音波トランスデューサ２４Ａ，２４Ｂの音波放射面から放射軸方向に再生信号が到達する距離を指定することにより行われる。
【００２９】
また、再生範囲設定部１２は、音声／映信号再生部１４より映像内容に応じて出力される制御信号によりキャリア波の周波数が設定できるようになっている。
また、再生範囲制御処理部１３は、再生範囲設定部１２の設定内容を参照し、設定された再生範囲となるようキャリア波発振源１６により生成されるキャリア波の周波数を変更するようにキャリア波発振源１６を制御する機能を有する。
例えば、再生範囲設定部１２の内部情報として、キャリア波周波数が５０kHzに対応する上記距離が設定されている場合、キャリア波発振源１２に対して５０kHzで発振するように制御する。
【００３０】
再生範囲制御処理部１３は、再生範囲を規定する超音波トランスデューサ２４Ａ，２４Ｂの音波放射面から放射軸方向に再生信号が到達する距離とキャリア波の周波数との関係を示すテーブルが予め記憶されている記憶部を有している。このテーブルのデータは、キャリア波の周波数と上記再生信号の到達距離との関係を実際に計測することにより得られる。
再生範囲制御処理部１３は、再生範囲設定部１２の設定内容に基づいて、上記テーブルを参照して設定された距離情報に対応するキャリア波の周波数を求め、該周波数となるようにキャリア波発振源１６を制御する。
【００３１】
音声／映像信号再生部１４は、例えば、映像媒体としてＤＶＤを用いるＤＶＤプレーヤーであり、再生した音声信号のうちＲチャンネルの音声信号は、ハイパスフィルタ１７Ａを介して変調器１８Ａに、Ｌチャンネルの音声信号はハイパスフィルタ１７Ｂを介して変調器１８Ｂに、映像信号はプロジェクタ本体２０の映像生成部２００にそれぞれ、出力されるようになっている。
また、音声／映像信号再生部１４より出力されるＲチャンネルの音声信号とＬチャンネルの音声信号は、加算器２１により合成され、ローパスフィルタ１９を介してパワーアンプ２２Ｃに入力されるようになっている。音声／映像信号再生部１４は、本発明の音響ソースに相当する。
【００３２】
ハイパスフィルタ１７Ａ，１７Ｂは、それぞれ、Ｒチャンネル、Ｌチャンネルの音声信号における中高音域の周波数成分のみを通過させる特性を有しており、またローパスフィルタは、Ｒチャンネル、Ｌチャンネルの音声信号における低音域の周波数成分のみを通過させる特性を有している。
したがって、上記Ｒチャンネル、Ｌチャンネルの音声信号のうち中高音域の音声信号は、それぞれ超音波トランスデューサ２４Ａ，２４Ｂにより再生され、上記Ｒチャンネル、Ｌチャンネルの音声信号のうち低音域の音声信号は低音再生用スピーカ２３により再生されることとなる。
【００３３】
なお、本実施形態では、音声／映像信号再生部１４はＤＶＤプレーヤーとしたが、これに限らず、外部から入力されるビデオ信号を再生する再生装置であってもよい。
また、音声／映像信号再生部１４は、再生される映像のシーンに応じた音響効果を出すために再生音の再生範囲を動的に変更するように、再生範囲設定部１２に再生範囲を指示する制御信号を出力する機能を有している。
【００３４】
キャリア波発振源１６は、再生範囲設定部１２より指示された超音波周波数帯の周波数のキャリア波を生成し、変調器１８Ａ，１８Ｂに出力する機能を有している。
変調器１８Ａ，１８Ｂは、キャリア波発振源１６から供給されるキャリア波を音声／映像信号再生部１４から出力される可聴周波数帯の音声信号でＡＭ変調し、該変調信号を、それぞれパワーアンプ２２Ａ，２２Ｂに出力する機能を有する。
【００３５】
超音波トランスデューサ２４Ａ，２４Ｂは、それぞれ、変調器１８Ａ，１８Ｂからパワーアンプ２２Ａ，２２Ｂを介して出力される変調信号により駆動され、該変調信号を有限振幅レベルの音波に変換して媒質中に放射し、可聴周波数帯の信号音（再生信号）を再生する機能を有する。
この超音波トランスデューサ２４Ａ，２４Ｂは、例えば、広周波数帯域の音響信号（超音波）を発振できる静電型トランスデューサである。超音波トランスデューサ２４は、広周波数帯域の音響信号を発振できるものであれば、静電型のものでなくてもよい。
【００３６】
映像生成部２００は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等のディスプレイと、該ディスプレイを音声／映像信号再生部１４から出力される映像信号に基づいて駆動する駆動回路等を有しており、音声／映像信号再生部１４から出力される映像信号から得られる映像を生成する。
投影光学系２０２は、ディスプレイに表示された映像をプロジェクタ本体２０の前方に設置されたスクリーン等の投影面に投影する機能を有している。
【００３７】
超音波トランスデューサ２４Ａの具体的構成を図４に示す。超音波トランスデューサ２４Ｂについても同様であるので、ここでは、超音波トランスデューサ２４Ａについてのみ示す。図４に示す静電型の超音波トランスデューサは、振動体として３〜１０μｍ程度の厚さのＰＥＴ（ポリエチレンテレフクレート樹脂）等の誘電体３１（絶縁体）を用いている。誘電体３１に対しては、アルミ等の金属箔として形成される上電極３２がその上面部に蒸着等の処理によって一体形成されるとともに、真鍮で形成された下電極３３が誘電体３１の下面部に接触するように設けられている。この下電極３３は、リード５２が接続されるとともに、ベークライト等からなるベース板３５に固定されている。
【００３８】
また、上電極３２は、リード５３が接続されており、このリード５３は直流バイアス電源５０に接続されている。この直流バイアス電源５０により上電極３２には５０〜１５０Ｖ程度の上電極吸着用の直流バイアス電圧が常時、印加され上電極３２が下電極３３側に吸着されるようになっている。５１は交流信号源であり、図３におけるパワーアンプ２２Ａの出力（ＡＣ５０〜１５０Ｖｐ-ｐ）に相当する。
誘電体３１および上電極３２ならびにベース板３５は、メタルリング３６、３７、および３８、ならびにメッシュ３９とともに、ケース３０によってかしめられている。
【００３９】
下電極３３の誘電体３１側の面には不均一な形状を有する数十〜数百μｍ程度の微小な溝が複数形成されている。この微小な溝は、下電極３３と誘電体３１との間の空隙となるので、上電極３２および下電極３３間の静電容量の分布が微小に変化する。このランダムな微小な溝は、下電極３３の表面を手作業でヤスリで荒らすことで形成されている。静電方式の超音波トランスデューサでは、このようにして空隙の大きさや深さの異なる無数のコンデンサを形成することによって、超音波トランスデューサの周波数特性が図５において曲線Ｑ１に示すように広帯域となっている。
【００４０】
上記構成の超音波トランスデューサ２４では、上電極３２に直流バイアス電圧が印加された状態で上電極３１と下電極３３との間に変調信号（パワーアンプ２２の出力）が印加されるようになっている。因みに、図５に曲線Ｑ２で示すように共振型の超音波トランスデューサの周波数特性は、中心周波数（圧電セラミックの共振周波数）が例えば、４０kHzであり、最大音圧となる中心周波数に対して±５kHzの周波数において最大音圧に対して−３０dＢである。これに対して、上記構成の広帯域発振型の超音波トランスデューサの周波数特性は、４０kHzから１００kHz付近まで平坦で、１００kHzで最大音圧に比して±６dＢ程度である。
【００４１】
次に、上記構成からなる本発明の実施形態に係るプロジェクタ１の動作について説明する。まず、ユーザのキー操作により操作入力部１０から再生信号の再生範囲を指示するデータ（距離情報）が再生範囲設定部１２に設定され、音声／映像信号再生部１４に再生指示がなされる。
【００４２】
この結果、再生範囲設定部１２には、再生範囲を規定する距離情報が設定され、再生範囲制御処理部１３は、再生範囲設定部１２に設定された距離情報を取り込み、内蔵する記憶部に記憶されているテーブルを参照し、上記設定された距離情報に対応するキャリア波の周波数を求め、該周波数のキャリア波を生成するようにキャリア波発振源１６を制御する。
この結果、キャリア波発振源１６は、再生範囲設定部１２に設定された距離情報に対応する周波数のキャリア波を生成し、変調器１８Ａ，１８Ｂに出力する。
【００４３】
一方、音声／映像信号再生部１４は、再生した音声信号のうちＲチャンネルの音声信号を、ハイパスフィルタ１７Ａを介して変調器１８Ａに、Ｌチャンネルの音声信号をハイパスフィルタ１７Ｂを介して変調器１８Ｂに、Ｒチャンネルの音声信号及びＬチャンネルの音声信号を加算器２１に出力し、映像信号をプロジェタ本体２０の映像生成部２００にそれぞれ、出力する。
【００４４】
したがって、ハイパスフィルタ１７Ａにより上記Ｒチャンネルの音声信号のうち中高音域の音声信号が変調器１８に入力され、ハイパスフィルタ１７Ｂにより上記Ｌチャンネルの音声信号のうち中高音域の音声信号が変調器１８Ｂに入力される。
また、上記Ｒチャンネルの音声信号及びＬチャンネルの音声信号は加算器２１により合成され、ローパスフィルタ１９により上記Ｒチャンネルの音声信号及びＬチャンネルの音声信号のうち低音域の音声信号がパワーアンプ２２Ｃに入力される。
【００４５】
映像信号生成部２００では、入力された映像信号に基づいてディスプレイを駆動して映像を生成し、表示する。このディスプレイに表示された映像は、投影光学系２０により、投影面、例えば、図１に示すスクリーン２に投影される。
他方、変調器１８Ａは、キャリア波発振源１６から出力されるキャリア波をハイパスフィルタ１７Ａから出力される上記Ｒチャンネルの音声信号における中高音域の音声信号でＡＭ変調し、パワーアンプ２２Ａに出力する。
また、変調器１８Ｂは、キャリア波発振源１６から出力されるキャリア波をハイパスフィルタ１７Ｂから出力される上記Ｌチャンネルの音声信号における中高音域の音声信号でＡＭ変調し、パワーアンプ２２Ｂに出力する。
【００４６】
パワーアンプ２２Ａ，２２Ｂにより増幅された変調信号は、それぞれ、超音波トランスデューサ２４Ａ，２４Ｂの上電極３２と下電極３３との間に印加され、該変調信号は、有限振幅レベルの音波（音響信号）に変換され、媒質（空気中）に放射され、超音波トランスデューサ２４Ａからは、上記Ｒチャンネルの音声信号における中高音域の音声信号が再生され、超音波トランスデューサ２４Ｂからは、上記Ｌチャンネルの音声信号における中高音域の音声信号が再生される。
また、パワーアンプ２２Ｃで増幅された上記Ｒチャンネル及びＬチャンネルにおける低音域の音声信号は低音再生用スピーカ２３により再生される。
【００４７】
ここで、媒質（空気）の非線形効果について簡単に述べておくと、超音波トランスデューサにより媒質中（空気中）に放射された超音波の伝播において、その伝播に伴い音圧の高い部分では音速が高くなり、音圧の低い部分では音速は遅くなる。この結果、波形の歪みが発生することが知られている。
【００４８】
放射する超音波帯域の信号（キャリア波）を可聴周波数帯の信号で変調（ＡＭ変調）しておいた場合には、上記波形歪みの結果により、変調時に用いた可聴周波数帯の信号波が超音波周波数帯のキャリア波と分離して自己復調する形で形成されてくることも知られている。その際、再生信号の広がりは超音波の特性からビーム状となり、通常のスピーカとは全く異なる特定方向のみに音が再生される。
【００４９】
本実施形態に係るプロジェクタでは、超音波スピーカを構成する超音波トランスデューサ２４から出力されるビーム状の再生信号は、投影光学系２０２により映像が投影される投影面（スクリーン）に向けて放射され、投影面で反射され拡散する。再生範囲設定部１２に設定されるキャリア波の周波数に応じて超音波トランスデューサ２４の音波放射面からその放射軸方向（法線方向）においてキャリア波から再生信号が分離されるまでの距離、キャリア波のビーム幅（ビームの拡がり角）が異なるために、再生範囲は、変化する。
【００５０】
本実施形態に係るプロジェクタにおける超音波トランスデューサ２４Ａ，２４Ｂを含んで構成される超音波スピーカによる再生信号の再生時の状態を図６に示す。プロジェクタ１において、キャリア波が音声信号により変調された変調信号により超音波トランスデューサが駆動される際に、再生範囲設定部１２により設定されたキャリア周波数が低い場合は、音波トランスデューサ２４の音波放射面からその放射軸方向（音波放射面の法線方向）においてキャリア波から再生信号が分離されるまでの距離、すなわち、再生地点までの距離が長くなる。
【００５１】
したがって、再生された可聴周波数帯の再生信号のビームは、比較的拡がらずに投影面２に到達することとなり、この状態で投影面２において反射するので、再生範囲は、図６において点線の矢印で示す可聴範囲Ａとなり、投影面２から比較的に遠くかつ狭い範囲でのみ再生信号（再生音）が聞こえる状態となる。
【００５２】
これに対して、再生範囲設定部１２により設定されたキャリア周波数が上述した場合より高い場合は、超音波トランスデューサ２４の音波放射面から放射される音波は、キャリア周波数が低い場合より絞られているが、超音波トランスデューサ２４の音波放射面からその放射軸方向（音波放射面の法線方向）においてキャリア波から再生信号が分離されるまでの距離、すなわち、再生地点までの距離が短くなる。
【００５３】
したがって、再生された可聴周波数帯の再生信号のビームは、投影面２に到達する前に拡がって投影面２に到達することとなり、この状態で投影面２において反射するので、再生範囲は、図６において実線の矢印で示す可聴範囲Ｂとなり、投影面２から比較的に近くかつ広い範囲でのみ再生信号（再生音）が聞こえる状態となる。
【００５４】
本発明の実施形態に係るプロジェクタによれば、前記音響ソースから供給される音声信号のうち中高音域の音声信号は超音波スピーカにより再生され、前記音響ソースから供給される音声信号のうち低音域の音声信号は低音再生用スピーカにより再生される。
したがって、中高音域の音響は、スクリーン等の音波反射面近傍に形成される仮想音源から発せられるように再生され、低音域の音響は、プロジェクタに備えられた低音再生用スピーカから直接出力されるので、低音域の補強ができ、より臨場感の高い音場環境を創生できる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る超指向性音響システムは、プロジェクタにかぎらず、ステレオ音響システム、５．１チャンネル音響システム等、各種音響システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態に係るプロジェクタの使用状態を示す説明図。
【図２】図１に示した本発明の実施形態に係るプロジェクタの外観構成を示す斜視図。
【図３】図１に示した本発明の実施形態に係るプロジェクタの電気的構成を示すブロック図。
【図４】図３に示した超音波トランスデューサの具体的構成を示す図。
【図５】図４に示した超音波トランスデューサの周波数特性を示す特性図。
【図６】本発明の実施形態に係るプロジェクタに搭載された超音波トランスデューサによる再生信号の再生時の状態を示すイメージ図。
【図７】従来の超音波スピーカの電気的構成を示すブロック図。
【図８】共振型の超音波トランスデューサの構成例を示す図。
【符号の説明】
【００５７】
１…プロジェクタ、２…スクリーン（投影面）、１０…操作入力部、１２…再生範囲設定部、１３…再生範囲制御処理部、１４…音声／映像信号再生部（音響ソース）、１６…キャリア波発振部、１７Ａ，１７Ｂ…ハイパスフィルタ、１８Ａ，１８Ｂ…変調器、１９…ローパスフィルタ、２０…プロジェクタ本体、２１…加算器、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ…パワーアンプ、２３…低音再生用スピーカ、２４Ａ，２４Ｂ…超音波トランスデューサ、
【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】
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【図８】
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