(57)【要約】【課題】  超音波スピーカシステムにおいて、スクリーンや壁などの映像投影面の一部または近傍に超音波音響信号の反射板を設置した場合に、前記反射板の位置を自動的に検出可能とする。【解決手段】  超音波トランスデューサ２０から超音波音響信号を放射しながら、スクリーン２の表面を走査する。また、超音波トランスデューサ２０から放射された超音波音響信号に対する反射板３、４からの反射信号を検出し、該反射信号を基に、反射波の音圧プロファイルを生成する。そして、音圧プロファイルを基に反射板３、４の位置を確認し、超音波トランスデューサ２０から出力する超音波音響信号の放射方向を反射板３、４の方向に合わせる。【選択図】  図２
2006033046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーンや壁などの映像投影面の一部または近傍に超音波音響信号の反射板を設置し、超音波トランスデューサから前記反射板に向けて超音波音響信号を放射する超音波スピーカシステムであって、
前記超音波トランスデューサから超音波音響信号を放射しながら、前記映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を走査する超音波トランスデューサ移動機構と、
前記超音波トランスデューサから放射された超音波音響信号の反射信号を検出し、該反射信号を基に、反射波の音圧プロファイルを生成する音圧検出回路と、
前記音圧検出回路により生成された音圧プロファイルを基に前記反射板の位置を確認し、超音波トランスデューサの音波放射方向を前記検出された反射板の方向に合わせるように前記超音波トランスデューサ駆動機構を制御する移動機構制御部と
を備えることを特徴とする超音波スピーカシステム。
【請求項２】
前記超音波トランスデューサ移動機構は、前記映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を、水平方向に一次元走査を行うように構成されたこと
を特徴とする請求項１に記載の超音波スピーカシステム。
【請求項３】
前記超音波トランスデューサ移動機構は、前記映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を、水平方向および垂直方向に二次元走査を行うように構成されたこと
を特徴とする請求項１に記載の超音波スピーカシステム。
【請求項４】
前記映像投影面またはその近傍に配置される反射板が、凸形状で形成されたこと
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の超音波スピーカシステム。
【請求項５】
前記映像投影面またはその近傍に配置される反射板が、蒲鉾状の凸部がアレイ状に並べられた形状であること
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の超音波スピーカシステム。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかに記載の超音波スピーカシステムを左右に２つ備え、
前記映像投影面または映像投影面の近傍に、反射板を左右２つもしくはそれ以上備えたこと
を特徴とするプロジェクタシステム。
【請求項７】
スクリーンや壁などの映像投影面の一部または近傍に超音波音響信号の反射板を設置し、超音波トランスデューサから前記反射板に向けて超音波音響信号を放射する超音波スピーカシステムにおける音波放射方向制御方法であって、
前記超音波トランスデューサから超音波音響信号を放射しながら、前記映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を走査する手順と、
前記超音波トランスデューサから放射された超音波音響信号の反射信号を検出し、該反射信号を基に、反射波の音圧プロファイルを生成する手順と、
前記音圧プロファイルを基に前記反射板の位置を確認し、超音波トランスデューサの音波放射方向を前記検出された反射板の方向に合わせるように制御する手順と
を含むことを特徴とする音波放射方向制御方法。
【請求項８】
左右に２つの超音波トランスデューサが搭載されたプロジェクタシステムであって、スクリーンや壁などの映像投影面の一部または近傍に超音波音響信号の反射板を左右に２つもしくはそれ以上設置し、左側の超音波トランスデューサから前記左側の反射板に向けて超音波音響信号を放射し、右側の超音波トランスデューサから前記右側の反射板に向けて超音波音響信号を放射するプロジェクタシステムにおける音波放射方向制御方法であって、
前記超音波トランスデューサのいずれか一方または両方から超音波音響信号を放射しながら、前記映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を走査する手順と、
前記超音波トランスデューサから放射された超音波音響信号の反射信号を検出し、該反射信号を基に、反射波の音圧プロファイルを生成する手順と、
前記音圧プロファイルを基に前記左右の反射板の位置を確認し、左右の超音波トランスデューサの音波放射方向を前記検出された左右の反射板の方向に合わせるように制御する手順と
を含むことを特徴とする音波放射方向制御方法。
【請求項９】
前記超音波トランスデューサの高さ方向の中心位置が、前記２つもしくはそれ以上の反射板の中心と略一致し、かつ超音波トランスデューサの水平方向の位置が、前記２つもしくはそれ以上の反射板の中間点と略一致するように設置する手順と、
前記超音波トランスデューサにより、映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を水平方向に一次元走査を行う手順と
を含むことを特徴とする請求項８に記載の音波放射方向制御方法。
【請求項１０】
前記超音波トランスデューサの水平方向の位置が、前記２つもしくはそれ以上の反射板の中間点と略一致するように配置する手順と、
前記超音波トランスデューサにより、映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を垂直方向と水平方向に２次元走査を行う手順と
を含むことを特徴とする請求項８に記載の音波放射方向制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波スピーカシステム、プロジェクタシステム、および音波放射方向制御方法に関し、特に、超音波トランスデューサの超音波信号の送受信機能を用いて、映像投影面上などに設けられた超音波音響信号の反射板の位置を自動的に検出することができる、超音波スピーカシステム、プロジェクタシステム、および音波放射方向制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、超音波に対する媒質（空気）の非線形性を利用した超音波スピーカ（超指向性スピーカ）が、通常のスピーカに比べてはるかに鋭い指向性を持つ可聴周波数帯の信号を再生し得ることが知られている。
【０００３】
超音波スピーカの構成としては、可聴周波数帯の信号源からの信号によって超音波周波数帯のキャリア信号を変調し、パワーアンプ等で増幅した後に超音波トランスデューサから有限振幅レベルの音波に変換して媒質中（空気中）に放射し、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を再生す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から放射軸方向へのビーム状の範囲となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような超音波を利用した超音波スピーカシステム（超指向性スピーカシステム）が多数提案されており、近年では超音波の強い指向性を活用し、視聴者が容易にリアルな音響効果を体験できるサランドシステムに関する提案もされてきている。
【０００５】
一般的に超音波スピーカシステムでは、ある特定の視聴者のみに聞こえるように直接超音波を放出する方法と、超音波を反射させる特性を持ったスクリーンや壁などに超音波を当てて、そこから反射されてくる音を聞かせる方法があるが、超音波の強い指向性により音の広がりが狭くなり、結果として高い臨場感が感じられる範囲が狭くなってしまう。
【０００６】
そこで、反射音の広がりを拡大するために、例えば、映像投影面であるスクリーンの一部に凸部を設けて、超音波スピーカから凸部に向けて音響信号を放出し、再生可聴音を安定的に拡散させる方法が提案されている。
【０００７】
この方法は、反射音の広がりを拡大することができ優れた方法であるが、この方法においては凸部に対して超音波スピーカの向きを合わせる必要があり、その凸部はスクリーンに対して特定の位置に固定されている。よって、超音波スピーカの設置位置により、超音波スピーカと凸部との相対的な位置は変わってしまうこととなり、設置する度に超音波スピーカの向きを凸部の位置に対して、最適な位置（角度）に合わせなくてはならないという煩わしい点もあった。  
【特許文献１】特開昭５８−１１９２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、スクリーンや壁などの映像投影面の一部または近傍に超音波音響信号の反射板を設置した場合に、超音波トランスデューサの超音波信号の送受信機能を用いて、超音波音響信号の反射板の位置を自動的に検出することができる、超音波トランスデューサ、プロジェクタシステム、および音波放射方向制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の超音波スピーカシステムは、スクリーンや壁などの映像投影面の一部または近傍に超音波音響信号の反射板を設置し、超音波トランスデューサから前記反射板に向けて超音波音響信号を放射する超音波スピーカシステムであって、前記超音波トランスデューサから超音波音響信号を放射しながら、前記映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を走査する超音波トランスデューサ移動機構と、前記超音波トランスデューサから放射された超音波音響信号の反射信号を検出し、該反射信号を基に、反射波の音圧プロファイルを生成する音圧検出回路と、前記音圧検出回路により生成された音圧プロファイルを基に前記反射板の位置を確認し、超音波トランスデューサの音波放射方向を前記検出された反射板の方向に合わせるように前記超音波トランスデューサ駆動機構を制御する移動機構制御部とを備えることを特徴とする。
このような構成により、超音波トランスデューサから超音波音響信号を放射しながら、映像投影面およびその近傍を走査する。また、超音波トランスデューサから放射された超音波音響信号の反射信号を検出し、該反射信号を基に、反射波の音圧プロファイルを生成する。そして、音圧プロファイルを基に反射板の位置を確認し、超音波トランスデューサから放射する超音波音響信号の放射方向を反射板の方向に合わせる。
これにより、スクリーンや壁などの映像投影面の一部または近傍に設置した超音波音響信号の反射板の位置を自動的に検出し、超音波トランスデューサ搭載機器や反射板の設置場所または設置位置（＝角度）が変化した場合でも、確実に超音波トランスデューサの向きを自動的に反射板に合わせることが可能になる。
【００１０】
また、本発明の超音波スピーカシステムは、前記超音波トランスデューサ移動機構は、前記映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を、水平方向に一次元走査を行うように構成されたことを特徴とする。
このような構成であれば、超音波トランスデューサ移動機構により、超音波トランスデューサから音波を放射しながら、映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を水平方向に走査する。そして、音圧プロファイルを基にして、映像投影面またはその近傍に設置された反射板の位置を確認する。
これにより、スクリーンや壁などの映像投影面の一部または近傍に設置した超音波音響信号の反射板の位置を自動的に検出し、超音波トランスデューサ搭載機器や反射板の設置場所または設置位置（＝角度）が変化した場合でも、確実に超音波トランスデューサの向きを自動的に反射板に合わせることが可能になる。
【００１１】
また、本発明の超音波スピーカシステムは、前記超音波トランスデューサ移動機構は、前記映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を、水平方向および垂直方向に二次元走査を行うように構成されたことを特徴とする。
このような構成であれば、超音波トランスデューサ移動機構により、超音波トランスデューサから音波を放射しながら、映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を水平方向および垂直方向に走査する。そして、音圧プロファイルを基にして、映像投影面またはその近傍に設置された反射板の位置を確認する。
これにより、スクリーンや壁などの映像投影面の一部または近傍に設置した超音波音響信号の反射板の位置を自動的に検出し、超音波トランスデューサ搭載機器や反射板の設置場所または設置位置（＝角度）が変化した場合でも、確実に超音波トランスデューサの向きを自動的に反射板に合わせることが可能になる。
【００１２】
また、本発明の超音波スピーカシステムは、前記映像投影面またはその近傍に配置される反射板が、凸形状で形成されたことを特徴とする。
このような構成により、映像投影面およびその近傍を走査し、音圧プロファイルを基に、映像投影面またはその近傍に配置された凸形状の反射板の位置を求める。これにより、映像投影面に設置された凸形状の反射板の位置を確認して、超音波トランスデューサの向きを自動的に凸形状の反射板に合わせることが可能になる。なお、凸形状の反射板は再生可聴音を安定的に拡散させる効果を有する。
【００１３】
また、本発明の超音波スピーカシステムは、前記映像投影面またはその近傍に配置される反射板が、蒲鉾状の凸部がアレイ状に並べられた形状であることを特徴とする。
このような構成により、映像投影面およびその近傍を走査し、音圧プロファイルを基に、映像投影面またはその近傍に配置された蒲鉾状の凸部がアレイ状に並べられた形状の反射板の位置を求める。
これにより、映像投影面に設置された蒲鉾状の凸部がアレイ状に並べられた形状の反射板の位置を確認して、超音波トランスデューサの向きを自動的に反射板に合わせることができる。なお、凸部がアレイ状に並べられた形状の反射板は、曲面状の凸部が複数存在することにより、各凸部に対して必ず測距信号が垂直に照射される角度が存在し、また隣接する凸部との乱反射効果によって、安定した音圧で反射信号が計測される。
【００１４】
また、本発明のプロジェクタシステムは、上記のいずれかに記載の超音波スピーカシステムを左右に２つ備え、前記映像投影面または映像投影面の近傍に、反射板を左右２つもしくはそれ以上備えたことを特徴とする。
このような構成により、プロジェクタには左右に２つの超音波スピーカシステム（反射板の走査機能を有する超音波スピーカシステム）を設ける。また、映像投影面またはその近傍に、左右に２つもしくはそれ以上の反射板を設ける。そして、２つの超音波トランスデューサのいずれか一方または両方が映像投影面とその近傍を走査して音圧プロファイルを生成し、該音圧プロファイルを基に左右の反射板の位置を確認する。
これにより、左右の反射板の位置を自動的に確認し、左側の超音波トランスデューサは左側の反射板に向けて超音波音響信号を放射し、右側の超音波トランスデューサは右側の反射板に向けて超音波音響信号を放射することができる。
【００１５】
また本発明の音波放射方向制御方法は、スクリーンや壁などの映像投影面の一部または近傍に超音波音響信号の反射板を設置し、超音波トランスデューサから前記反射板に向けて超音波音響信号を放射する超音波スピーカシステムにおける音波放射方向制御方法であって、前記超音波トランスデューサから超音波音響信号を放射しながら、前記映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を走査する手順と、前記超音波トランスデューサから放射された超音波音響信号の反射信号を検出し、該反射信号を基に、反射波の音圧プロファイルを生成する手順と、前記音圧プロファイルを基に前記反射板の位置を確認し、超音波トランスデューサの音波放射方向を前記検出された反射板の方向に合わせるように制御する手順とを含むことを特徴とする。
このような方法により、超音波トランスデューサから超音波音響信号を放射しながら、映像投影面およびその近傍を走査する。また、超音波トランスデューサから放射された超音波音響信号の反射信号を検出し、該反射信号を基に、反射波の音圧プロファイルを生成する。そして、音圧プロファイルを基に反射板の位置を確認し、超音波トランスデューサから放射する超音波音響信号の放射方向を反射板の方向に合わせる。
これにより、スクリーンや壁などの映像投影面の一部または近傍に設置した超音波音響信号の反射板の位置を自動的に検出し、超音波トランスデューサ搭載機器や反射板の設置場所または設置位置（＝角度）が変化した場合でも、確実に超音波トランスデューサの向きを自動的に反射板に合わせることが可能になる。
【００１６】
また、本発明の音波放射方向制御方法は、左右に２つの超音波トランスデューサが搭載されたプロジェクタシステムであって、スクリーンや壁などの映像投影面の一部または近傍に超音波音響信号の反射板を左右に２つもしくはそれ以上設置し、左側の超音波トランスデューサから前記左側の反射板に向けて超音波音響信号を放射し、右側の超音波トランスデューサから前記右側の反射板に向けて超音波音響信号を放射するプロジェクタシステムにおける音波放射方向制御方法であって、前記超音波トランスデューサのいずれか一方または両方から超音波音響信号を放射しながら、前記映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を走査する手順と、前記超音波トランスデューサから放射された超音波音響信号の反射信号を検出し、該反射信号を基に、反射波の音圧プロファイルを生成する手順と、前記音圧プロファイルを基に前記左右の反射板の位置を確認し、左右の超音波トランスデューサの音波放射方向を前記検出された左右の反射板の方向に合わせるように制御する手順とを含むことを特徴とする。
このような方法により、プロジェクタには左右に２つの超音波スピーカシステム（反射板の走査機能を有する超音波スピーカシステム）を設ける。また、映像投影面またはその近傍に、左右に２つもしくはそれ以上の反射板を設ける。そして、２つの超音波トランスデューサのいずれか一方または両方が映像投影面とその近傍を走査して音圧プロファイルを生成し、該音圧プロファイルを基に左右の反射板の位置を確認する。
これにより、左右の反射板の位置を自動的に確認し、左側の超音波トランスデューサは左側の反射板に向けて超音波音響信号を放射し、右側の超音波トランスデューサは右側の反射板に向けて超音波音響信号を放射することができる。
【００１７】
また、本発明の音波放射方向制御方法は、前記超音波トランスデューサの高さ方向の中心位置が、前記２つもしくはそれ以上の反射板の中心と略一致し、かつ超音波トランスデューサの水平方向の位置が、前記２つもしくはそれ以上の反射板の中間点と略一致するように設置する手順と、前記超音波トランスデューサにより、映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を水平方向に一次元走査を行う手順とを含むことを特徴とする。
このような方法であれば、超音波トランスデューサを左右２つもしくはそれ以上の反射板の中間点の近くの配置し、超音波トランスデューサから音波を放射しながら、映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を水平方向に走査する。そして、音圧プロファイルを基にして、映像投影面またはその近傍に設置された左右の２つもしくはそれ以上の反射板の位置を確認する。これにより、左右の反射板の位置を自動的に確認し、左側の超音波トランスデューサは左側の反射板に向けて超音波音響信号を放射し、右側の超音波トランスデューサは右側の反射板に向けて超音波音響信号を放射することができる。
【００１８】
また、本発明の音波放射方向制御方法は、前記超音波トランスデューサの水平方向の位置が、前記２つもしくはそれ以上の反射板の中間点と略一致するように配置する手順と、前記超音波トランスデューサにより、映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を垂直方向と水平方向に２次元走査を行う手順とを含むことを特徴とする。
このような方法であれば、超音波トランスデューサを左右２つもしくはそれ以上の反射板の中間点の近くの配置し、超音波トランスデューサから音波を放射しながら、映像投影面または映像投影面とその近傍の所望の領域を水平方向および垂直方向に走査する。そして、音圧プロファイルを基にして、映像投影面またはその近傍に設置された左右の２つもしくはそれ以上の反射板の位置を確認する。これにより、左右の反射板の位置を自動的に確認し、左側の超音波トランスデューサは左側の反射板に向けて超音波音響信号を放射し、右側の超音波トランスデューサは右側の反射板に向けて超音波音響信号を放射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の超音波スピーカシステム（超音波スピーカシステム）の構成例を示すブロック図である。なお、図５に示すように、２つの超音波トランスデューサ２０、２０ａを搭載したプロジェクタ１の場合には、図１に示す構成ブロックが２系列必要になる（可聴周波数帯信号発信源１１、超音波周波数帯信号発信源１２、および定電圧電源１６は共通化できる）。
【００２１】
図１において、可聴周波数帯信号発信源１１は可聴周波数帯信号（例えば、音声信号など）を生成する。超音波周波数帯信号発信源１２は超音波周波数帯のキャリア波信号（搬送波信号）を生成する。変調部１３は、超音波周波数帯信号発信源１２にて生成された超音波周波数帯のキャリア波信号を、可聴周波数帯信号により変調する。プリアンプ１４では変調信号の前段増幅を行い、パワーアンプ１５は変調信号をさらに増幅させる。超音波トランスデューサ２０では、パワーアンプ１５により増幅された変調信号を音波（超音波）に変換し、空気中に放出する。
【００２２】
超音波トランスデューサ２０から放出された超音波は、空気伝播中にパラメトリック効果が起こり、可聴周波数音波が自己復調され、可聴音として聞くことができる。
【００２３】
なおここで、超音波トランスデューサ２０の一例について説明しておく。図７に、静電型の超音波トランスデューサであり、プッシュプル型とよばれる超音波トランスデューサの例を示す。図７に示すように、プッシュプル型超音波トランスデューサは、導電材が絶縁体によってサンドイッチされた構造の振動膜２１が、２枚の固定電極(前面側の固定電極２２と背面側の固定電極２３)により挟持されたプッシュプル（push-pull）構造を成している。振動膜２１には定電圧電源１６よりＤＣバイアス電圧を印加し、２つの固定電極２２、２３に対しては交互に極性が切り換わるように交流信号を印加することで、吸引作用および反発作用を同時に振動膜２１に作用させ、振動させている。
【００２４】
図７（ａ）は、交流信号がゼロ（０）の場合の、振動膜２１の振幅状態を示す図であり、振動膜２１は中立（前面側の固定電極２２と背面側の固定電極２３の真ん中）の位置にある。図７（ｂ）は、前面側の固定電極２２に交流信号の−電圧が印加され、背面側の固定電極２３に交流信号の＋電圧が印加された場合の、振動膜２１の振幅状態を示す図であり、振動膜２１の中央部は、前面側の固定電極２２との間の静電力（吸引力）と、背面側の固定電極２３との間の静電力（反発力）により、前面側の固定電極２２の方向に引き寄せられる。
【００２５】
図７（ｃ）は、前面側の固定電極２２に交流信号の＋電圧が印加され、背面側の固定電極２３に交流信号の−電圧が印加された場合の、振動膜２１の振幅状態を示す図であり、振動膜２１の中央部は、背面側の固定電極２３との間の静電力（吸引力）と前面側の固定電極２２との間の静電力（反発力）により、背面側の固定電極２３の方向に引き寄せられる。このようにして、振動膜２１は交流信号に応じて振動し、音波を出力する。
【００２６】
静電型超音波トランスデューサとしては、上述したプッシュプル型の静電型超音波トランスデューサの他にプル型と呼ばれるものもあり、この静電型超音波トランスデューサは、圧電素子を利用した共振型の超音波トランスデューサと比較して、広帯域の周波数特性を持つという特徴がある。
【００２７】
図１に戻り、超音波トランスデューサ２０は、非常に強い指向性を持つビーム状の測距用信号を発信し、反射されて戻ってくるこの信号を検出する距離計測機能を持っている。なお、使用する超音波トランスデューサ２０を上述した静電型の超音波トランスデューサとすれば、広帯域での信号検出が可能である。
【００２８】
測距信号発信回路３１により超音波トランスデューサ２０から測距信号が照射される。ここで、超音波トランスデューサ２０には超音波トランスデューサ移動機構４０が備えられており、所望の領域（例えば、スクリーン上）を決められたステップで走査することが可能となっている。
【００２９】
例えば、超音波トランスデューサ移動機構の一例としては、図６に示すような電磁アクチュエータ方式があり、図６は、超音波トランスデューサ移動機構４０の中心断面を示している。
【００３０】
図６（ａ）において、超音波トランスデューサ２０は、非磁性材料から成る半球状のホルダー４１に収納され、ホルダー４１の背面の中央部には軟磁性材料から成る小片の磁性板４２が埋め込まれている。
【００３１】
また、ホルダー４１の背面に対抗する磁化移動機構４３には、同じく半球状の所定の間隔で所望の位置を磁化する事が可能な磁化装置４４が備えられている。よって、磁化装置４４によって磁化する位置を移動させることにより、ホルダーに埋め込まれた磁性板４２を吸引して超音波トランスデューサ２０を回転させ所望の領域で走査させる事ができる。図６（ｂ）は、超音波トランスデューサ２０を左４５°回転して保持した例であり、図６（ｃ）は、超音波トランスデューサ２０を中心位置に保持した例であり、図６（ｄ）は、超音波トランスデューサ２０を右４５°回転させて保持した例を示している。
【００３２】
超音波トランスデューサ２０から照射された測距信号はスクリーン本体、壁、反射板などで反射され、各計測位置での反射信号は音圧検出回路３２で処理され、音圧プロファイルが生成される。音圧検出回路３２にて音圧プロファイルから反射板の位置（＝方向）を分析、特定し、超音波トランスデューサ２０の向きを反射板の方向に合わせるための制御信号を移動機構制御部３３に送り、その制御信号に基づいて超音波トランスデューサ移動機構４０が動作する。
【００３３】
なお、図６に示す超音波トランスデューサ移動機構４０は、一次元走査用であるが、ホルダー４１と磁化移動機構４３との組み合わせを多層構造にするなどして、容易に二次元走査用の超音波トランスデューサ機構を構成できる。また、超音波トランスデューサ移動機構は、図６に示す方法に限らず、種々の機構を使用できる。
【００３４】
図２は、本発明の超音波スピーカシステムを使用した場合の、音圧プロファイルの第１の生成例を示した図である。なお、図２に示す例は、図５に示すように、２つの超音波トランスデューサ２０、２０ａを搭載したプロジェクタ１により、スクリーン２上に映像を投影するものであるが、図２中では１つの超音波トランスデューサ２０のみを代表として示している。
【００３５】
図２において、映像を投影するためのスクリーン２の下方両側２箇所には、凸形状を成した反射板３、４が設けられており、超音波トランスデューサ２０の高さ方向の位置が、その中心位置と反射板３、４の中心とがほぼ一致し、かつ水平方向の位置が２つの反射板のほぼ中間点と一致するように設置された場合を示しており、正面図の図中の黒点ａが超音波トランスデューサ２０の中心位置を示している。
【００３６】
この状態を初期状態とし、超音波トランスデューサ２０から測距信号を発信しながら所望の角度（＋θｈ〜０〜−θｈ）の範囲を走査（一次元走査）することにより、結果としてグラフに示すような音圧プロファイルが得られる。
【００３７】
この音圧プロファイルから、中心付近の高い音圧（図中Ａ１領域）は、スクリーン２に対して垂直に照射された測距信号の反射信号が、ダイレクトに超音波トランスデューサ２０に戻ってきたことに起因するものであると推定できる。
【００３８】
また、中心からずれるに従って音圧が下がる（図中Ａ２領域）。原因は、照射角度が垂直からずれた事により、反射信号が超音波トランスデューサ２０から外れる方向に反射されたためであると推定できる。
【００３９】
さらに超音波トランスデューサを走査すると再び音圧が上昇し、やがてまた音圧が下がる現象（図中Ａ３領域）は、測距信号が反射板に照射された事によるものであると推定でき、最大の音圧が計測された角度θを最適な照射角度として、超音波トランスデューサ２０の移動機構制御部３３（図１参照）に制御信号を送り、超音波トランスデューサ移動機構４０を動作させる。
【００４０】
図３は、音圧プロファイルの第２の生成例を示す図であり、形態の異なる反射板を用いた場合の音圧プロファイルを示した図である。なお、図３に示す例は、図５に示すように、２つの超音波トランスデューサ２０、２０ａを搭載したプロジェクタ１により、スクリーン２上に映像を投影するものであるが、図３中では１つの超音波トランスデューサ２０のみを代表として示している。
【００４１】
図３において、スクリーンの下方両側２箇所には、曲面を成した蒲鉾状の凸部が複数、アレイ状に並べられた反射板５、６が設けられており、超音波トランスデューサ２０の高さ方向の位置が、その中心位置と反射板の中心位置とほぼ一致し、かつ水平方向の位置が２つの反射板のほぼ中間点と一致するように設置されており、正面図の図中の黒点ａが超音波トランスデューサ２０の中心位置を示している。
【００４２】
この状態を初期状態として、超音波トランスデューサ２０から測距信号を発信しながら所望の角度（＋θｈ〜０〜−θｈ）の範囲を走査（一次元走査）することにより、結果としてグラフに示すような音圧プロファイルが得られる。
【００４３】
この音圧プロファイルから、図２の説明と同様、中心付近の高い音圧（図中Ｂ１領域）は、スクリーン２に対して超音波トランスデューサ２０から測距信号が垂直に照射されたことに起因するものであり、音圧の低下（図中Ｂ２領域）は、照射角度が垂直からずれるに従い、反射信号が超音波トランスデューサ２０から外れる方向に反射されたためであると推定できる。
【００４４】
再び音圧が上昇し、やがてまた音圧が低下する現象（図中Ｂ３領域）は、測距信号が反射板に照射された事によるものであると推定でき、この時、最大の音圧が計測された角度θを最適な照射角度として、超音波トランスデューサの移動機構制御部３３（図１参照）に制御信号を送り、超音波トランスデューサ移動機構４０を動作させる。
【００４５】
なお、図３に示す反射板では、曲面状の凸部が複数存在する事により、各凸部に対して必ず測距信号が垂直に照射される角度が存在し、また隣接する凸部との乱反射効果によって、安定した音圧で反射信号が計測される。
【００４６】
図４は、音圧プロファイルの第３の生成例を示す図である。なお、図４に示す例は、図５に示すように、２つの超音波トランスデューサ２０、２０ａを搭載したプロジェクタ１により、スクリーン２上に映像を投影するものであるが、図４中では１つの超音波トランスデューサ２０のみを代表として示している。
【００４７】
図４に示す例では、スクリーンの下方両側２箇所に反射板を設け、超音波トランスデューサ２０の高さ方向の位置を、その中心位置が反射板の中心からずらした状態で設置した場合について示した図である。なお超音波トランスデューサ２０の水平方向の位置は、２つの反射板３、４のほぼ中間点と一致させており、正面図の図中の黒点ａが超音波トランスデューサ２０の中心位置を示している。
【００４８】
このような状態で設置した場合には、垂直方向（θｖ）と水平方向（θｈ）の両方向に対し２次元状に超音波トランスデューサを走査させることにより、図４に示すような音圧プロファイルが得られる。この音圧プロファイルで示される音圧分布は、色が黒いほど音圧が高く、白いほど音圧が低い事を示しており、中央の音圧の高い領域（図中Ｃ１の分布）はスクリーンに対して垂直に測距信号が照射された事に起因したものであり、残り２つの音圧の高い領域（図中Ｃ２の分布）が反射板に起因するものであると推定できる。
【００４９】
よって、反射板に起因する分布より、最も高い音圧が計測された走査方向（角度）に超音波トランスデューサ２０を向けるように、超音波トランスデューサ移動機構４０を制御すれば良い。
【００５０】
なお、図４に示した音圧プロファイルの走査角度（θｖ、θｈ）と音圧分布形状および分布位置の関係は、超音波トランスデューサ２０の垂直および水平方向の設置位置によって異なってくるが、反射板３、４に起因する音圧の高い分布は必ず計測されるので、超音波トランスデューサ２０を反射板３、４に対して向けることは容易である。
【００５１】
なお、図２乃至図4の構成例において、反射板はスクリーン２の一部に設けているが、スクリーン２の外側に反射板を取り付けた場合でも、またスクリーン２を使用せずに、反射板を壁の一部に設置し、壁面を映像投影面として使用する場合でも、この反射板の取付位置をこれまで説明した方法で検出すれば、確実に超音波スピーカの向きを反射板に合わせる事ができる。
さらに図２乃至図４の構成例においては、反射板が左右それぞれ１つずつ配置された形態を示しているが、複数配置した場合においても、１次元走査または２次元走査の何れかの方法により、それぞれの反射板の位置を検出できる。
また、左右に配置される反射板が、図２乃至図４の構成例において示したような分割された物でなく、一体化された物であっても、１次元走査または２次元走査の何れかの方法により反射板の位置を検出する事ができる。
【００５２】
また、図２乃至図４で示す例では、一方の超音波トランスデューサ２０が代表して左右の反射板を検出する例を示しているが、他方の超音波トランスデューサ２０ａでも反射板の検出を行うようにし、超音波トランスデューサ２０および超音波トランスデューサ２０ａのそれぞれが対応する反射板を検出するようにしてもよい。
【００５３】
以上説明したように、本発明の超音波スピーカシステムにおいては、超音波音響信号源として機能する超音波トランスデューサそのものを超音波発振器および受信器として機能させ、かつ一次元または２次元走査できるように超音波トランスデューサ移動機構を備えたことにより、超音波スピーカシステムを搭載したプロジェクタなどの投影機器とスクリーン等の映像投影面の相対的な設置位置が変化した場合でも、映像投影面の一部または近傍に設置した超音波音響信号の反射板の位置を検出し、確実に超音波スピーカの向きを反射板に合わせることができるため、如何なる状況においても臨場感の高い超音波スピーカシステムを提供できる。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の超音波スピーカシステムは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明による超音波スピーカシステムの構成例を示すブロック図。
【図２】音圧プロファイルの第１の生成例を示す図。
【図３】音圧プロファイルの第２の生成例を示す図。
【図４】音圧プロファイルの第３の生成例を示す図。
【図５】本発明による超音波スピーカシステムを搭載したプロジェクタを示す図。
【図６】超音波トランスデューサ移動機構の例を示す図。
【図７】プッシュプル型超音波トランスデューサの例を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
１…プロジェクタ、２…スクリーン、３、４、５、６…反射板、１１…可聴周波数帯信号発信源、１２…超音波周波数帯信号発信源、１３…変調部、１４…プリアンプ、１５…パワーアンプ、２０、２０ａ…超音波トランスデューサ、３１…測距信号発信回路、３２…音圧検出回路、３３…移動機構制御部、４０…超音波トランスデューサ移動機構、４１…ホルダー、４２…磁性板、４３…磁化移動機構、４４…磁化装置
【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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