(57)【要約】【課題】  可聴音の放射方向を可変することができるパラメトリックスピーカを得ることを目的とする。【解決手段】  増幅器３から超音波の変調信号を受けると、その超音波の変調信号を可聴音に変換して、その可聴音を指向性放射する電気音響変換器４を超音波振動子１１〜１５を用いて構成し、駆動装置７が電気音響変換器４を構成している超音波振動子１１〜１５を音源面と水平方向に移動させるように構成した。これにより、可聴音の放射方向である音軸５を可変することができる。【選択図】        図１
2006173770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略同心状に配置されている複数の超音波振動子から構成され、変調信号供給源から超音波の変調信号を受けると、その超音波の変調信号を可聴音に変換して、その可聴音を指向性放射する電気音響変換器と、上記電気音響変換器を構成している複数の超音波振動子を音源面と水平方向に移動させる振動子駆動手段とを備えたパラメトリックスピーカ。
【請求項２】
振動子駆動手段が複数の超音波振動子を音源面と垂直方向に移動させることを特徴とする請求項１記載のパラメトリックスピーカ。
【請求項３】
電気音響変換器から放射される可聴音の放射方向にビームを発光する発光器を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のパラメトリックスピーカ。
【請求項４】
電気音響変換器から放射される可聴音の放射方向を表示する表示装置を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のパラメトリックスピーカ。
【請求項５】
第一種０次ベッセル関数を使用して、複数の超音波振動子の寸法が決定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のパラメトリックスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可聴音を指向性放射するパラメトリックスピーカに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、指向性音源として、空気の非線形現象を利用して可聴音を得るパラメトリックスピーカが知られている。
このようなパラメトリックスピーカは、例えば、音源部を多層円環状に配列された複数の超音波振動子で構成され、この音源部の実質的な直径を変化させることにより、パラメトリックスピーカの指向性を制御している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】実開平４−１０３０９１号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のパラメトリックスピーカは以上のように構成されているので、音源部の実質的な直径を変化させることにより指向性を制御することができる。しかし、音源部の直径を変化させても、放射される可聴音のビームの軸（以下、音軸という）は、常に音源の正面軸と一致しているため、音源の正面軸以外の方向には可聴音を放射することができないなどの課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、可聴音の放射方向を可変することができるパラメトリックスピーカを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るパラメトリックスピーカは、変調信号供給源から超音波の変調信号を受けると、その超音波の変調信号を可聴音に変換して、その可聴音を指向性放射する電気音響変換器を複数の超音波振動子を用いて構成し、振動子駆動手段が電気音響変換器を構成している複数の超音波振動子を音源面と水平方向に移動させるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、変調信号供給源から超音波の変調信号を受けると、その超音波の変調信号を可聴音に変換して、その可聴音を指向性放射する電気音響変換器を複数の超音波振動子を用いて構成し、振動子駆動手段が電気音響変換器を構成している複数の超音波振動子を音源面と水平方向に移動させるように構成したので、可聴音の放射方向を可変することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるパラメトリックスピーカを示す構成図である。図２はこの発明の実施の形態１によるパラメトリックスピーカの電気音響変換器（超音波振動子が偏心していない状態）を示す斜視図であり、図３はこの発明の実施の形態１によるパラメトリックスピーカの電気音響変換器（超音波振動子が偏心している状態）を示す斜視図である。
【０００９】
図において、音発生源１は音声や音楽などの音の信号を発生する。変調器２は音発生源１から発生された信号を超音波に変換し、その超音波の変調信号を出力する。
増幅器３は変調器２から出力された超音波の変調信号を増幅し、増幅後の変調信号を電気音響変換器４に供給する。
なお、音発生源１、変調器２及び増幅器３から変調信号供給源が構成されている。
【００１０】
電気音響変換器４は略同心状に配置されている超音波振動子１１〜１５から構成され、増幅器３から超音波の変調信号を受けると、その超音波の変調信号を可聴音に変換して、その可聴音を指向性放射する。図中、５は電気音響変換器４から放射される可聴音の放射方向である音軸を示している。
コントローラ６はユーザが音軸５を設定する際に使用し、その設定内容にしたがって駆動装置７を制御する。
駆動装置７はコントローラ６の制御の下、電気音響変換器４を構成している超音波振動子１１〜１５を音源面と水平方向に移動させる。
なお、コントローラ６及び駆動装置７から振動子駆動手段が構成されている。
【００１１】
次に動作について説明する。
パラメトリックスピーカは、電気音響変換器の前に細いビーム音場を形成するために波長の短い超音波を使用する。この超音波のビーム内で２次的に発生する可聴音もビーム状態の「超指向性」となる。
通常は、音源の正面軸が音軸になるが、その音軸の方向を変えられる音源が報告されている。
【００１２】
即ち、複数の音源を多層円環状に配置して、これらの音源の実質的な直径を規定し、円環状の音源の個々の中心を偏心させることにより、音の放射方向を制御するようにしている放射方向可変音源が、例えば、以下の非特許文献に開示されている。
この放射方向可変音源は、ベッセルビーム音源を模擬するように、中央の円形音源と、その外側の円環状音源との位置（半径）及び大きさ（幅）を、第一種０次ベッセル関数の関係を使用して決定している。そして、各音源の中心を偏心させて音軸の方向を変更している。
・非特許文献
「円環アレイによる放射方向可変型音源＝アレイ要素による偏心率変動が放射されるビームに及ぼす影響＝」増山，水谷著、超音波ＴＲＣＨＮＯ  ２００４．５−６
【００１３】
この実施の形態１では、上記のベッセルビーム模擬音源を超音波帯域にも適用することが可能であることに着目し、そのベッセルビーム模擬音源の各音源を超音波振動子で構成することにより実現している。
この超音波振動子からは、例えば、振幅変調方式を採用しているパラメトリックスピーカであれば、超音波キャリア変調音波が放射される。
以下、この実施の形態１のパラメトリックスピーカの動作を具体的に説明する。
【００１４】
まず、音発生源１が音声や音楽などの音の信号を発生すると、変調器２が音発生源１から発生された信号を超音波に変換し、その超音波の変調信号を出力する。
増幅器３は、変調器２から超音波の変調信号を受けると、その超音波の変調信号を増幅し、増幅後の変調信号を電気音響変換器４に供給する。
【００１５】
電気音響変換器４は、増幅器３から超音波の変調信号を受けると、その超音波の変調信号を可聴音に変換して、その可聴音を指向性放射する。
この際、ユーザが例えば、図２に示すように、可聴音の放射方向である音軸２を正面に向けたい場合、電気音響変換器４を構成している超音波振動子１１〜１５の中心が同軸になるように、コントローラ６を操作する。
これにより、駆動装置７がコントローラ６の制御の下、電気音響変換器４を構成している超音波振動子１１〜１５を音源面と水平方向に移動させることにより、その超音波振動子１１〜１５の中心を同軸にすると、可聴音の放射方向である音軸２が正面に向けられる。
なお、コントローラ６は、超音波振動子１１〜１５の移動量を個別に設定し、駆動装置７を介して、超音波振動子１１〜１５の位置を個別に設定することができる。
【００１６】
また、ユーザが例えば、図３に示すように、可聴音の放射方向である音軸２を正面以外に向けたい場合（図３の例では、右上方向）、電気音響変換器４を構成している超音波振動子１１〜１５の中心が図中左方向に移動するように、コントローラ６を操作する。
これにより、駆動装置７がコントローラ６の制御の下、電気音響変換器４を構成している超音波振動子１１〜１５を図中左方向に移動させることにより、その超音波振動子１１〜１５の中心を図中左側に偏心させると、可聴音の放射方向である音軸２が右上方向に向けられる。
【００１７】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、増幅器３から超音波の変調信号を受けると、その超音波の変調信号を可聴音に変換して、その可聴音を指向性放射する電気音響変換器４を超音波振動子１１〜１５を用いて構成し、駆動装置７が電気音響変換器４を構成している超音波振動子１１〜１５を音源面と水平方向に移動させるように構成したので、可聴音の放射方向である音軸５を可変することができる効果を奏する。
【００１８】
なお、この実施の形態１では、ユーザがコントローラ６を操作して、超音波振動子１１〜１５を音源面と水平方向に移動させるものについて示したが、コントローラ６が例えばパソコンなどの指示信号を入力し、その指示信号にしたがって駆動装置７を制御して、電気音響変換器４を構成している超音波振動子１１〜１５を音源面と水平方向に移動させるようにしてもよい。
また、増幅器３から供給される超音波の変調信号と連携して、超音波振動子１１〜１５を音源面と水平方向に移動させるようにしてもよい。例えば、人の声のときは、音軸５を右方向に可変し、音楽のときは音軸５を左方向に可変する。あるいは、低中音のときは音軸５を上方向に可変し、高音のときは音軸５を下方向に可変するなど、増幅器３から供給される超音波の変調信号に依存するようにしてもよい。
【００１９】
また、この実施の形態１では、円形の超音波振動子１１〜１５を同心状に配置している電気音響変換器４を示したが、超音波振動子１１〜１５が円形である必要はなく、例えば、楕円や矩形の超音波振動子１１〜１５や、六角形などの多角形の超音波振動子１１〜１５が同心状に配置している電気音響変換器４であってもよい。
また、電気音響変換器４の変換方式は、圧電セラミック超音波振動子がアレイ化された構成の他に、通常の導電型や圧電型・静電型などの膜状振動板を持つ各種の電気音響変換方式を適用することができる。
【００２０】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、駆動装置７が電気音響変換器４を構成している超音波振動子１１〜１５を音源面と水平方向に移動させるものについて示したが、さらに、駆動装置７が電気音響変換器４を構成している超音波振動子１１〜１５を音源面と垂直方向に移動させることにより、指向性の角度（以降、指向角という）を変化させるようにしてもよい。
【００２１】
具体的には、例えば、最外周の超音波振動子１５を固定し、超音波振動子１４から超音波振動子１１を除々に音源面と垂直方向に移動させるが、この際、超音波振動子１１〜１４の移動距離Ｌ１１〜Ｌ１４を下記のように設定し、超音波振動子１１〜１４を図２及び図３の上側に移動して、電気音響変換器４の形状を凸型にすると、音の拡がりが移動前の平面状の電気音響変換器４に比べて大きくなり、指向角が大きくなる。
Ｌ１１＞Ｌ１２＞Ｌ１３＞Ｌ１４
【００２２】
一方、超音波振動子１１〜１４の移動距離Ｌ１１〜Ｌ１４を下記のように設定し、超音波振動子１１〜１４を図２及び図３の下側に移動して、電気音響変換器４の形状を凹型にすると、音の拡がりが移動前の平面状の電気音響変換器４に比べて小さくなり、指向角が小さくなる。
Ｌ１１＞Ｌ１２＞Ｌ１３＞Ｌ１４
【００２３】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、駆動装置７が電気音響変換器４を構成している超音波振動子１１〜１５を音源面と垂直方向に移動させるように構成したので、指向角を可変することができる効果を奏する。
【００２４】
なお、この実施の形態２では、駆動装置７が電気音響変換器４を構成している超音波振動子１１〜１５を音源面と垂直方向に移動させるものについて示したが、正相の音源の組（例えば、超音波振動子１１，１３，１５）は移動せずに、逆相の音源の組（例えば、超音波振動子１２，１４）を垂直方向の上側、あるいは、下側に移動させるようにしても、移動前の指向角と異なる指向角を得ることができる。
【００２５】
実施の形態１，２では、電気音響変換器４が一台であるものについて示したが、一台に限定されるものではなく、例えば、複数台の電気音響変換器４が一列に並べられていてもよいし、複数台の電気音響変換器４が密着して設置されていてもよい。
その際、電気音響変換器４の音軸５を使用目的に合せて、全て同じ方向に向けたり、それぞれ別々な方向に向けたりしてもよい。
【００２６】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、駆動装置７が電気音響変換器４を構成している超音波振動子１１〜１５を移動させるものについて示したが、電気音響変換器４から放射される可聴音の放射方向にビームを発光する発光器を設けるようにしてもよい。
これにより、ユーザは可聴音の放射方向を目視することができる効果を奏する。
【００２７】
実施の形態４．
上記実施の形態１，２では、駆動装置７が電気音響変換器４を構成している超音波振動子１１〜１５を移動させるものについて示したが、電気音響変換器４から放射される可聴音の放射方向を表示する数値表示装置を設けるようにしてもよい。
これにより、ユーザは可聴音の放射方向を目視することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態１によるパラメトリックスピーカを示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるパラメトリックスピーカの電気音響変換器（超音波振動子が偏心していない状態）を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるパラメトリックスピーカの電気音響変換器（超音波振動子が偏心している状態）を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  音発生源（変調信号供給源）、２  変調器（変調信号供給源）、３  増幅器（変調信号供給源）、４  電気音響変換器、５  音軸（可聴音の放射方向）、６  コントローラ、７  駆動装置（振動子駆動手段）、１１〜１５  超音波振動子。
【図１】
2006173770.tif 000003
【図２】
2006173770.tif 000004
【図３】
2006173770.tif 000005