(57)【要約】【課題】放音効率を向上させること。【解決手段】実施形態に係るスピーカ装置は、第１のパネルおよび第２のパネルと、振動素子と、駆動部とを備える。振動素子は、第１のパネルおよび第２のパネルにそれぞれ設けられ、第１のパネルおよび第２のパネルをそれぞれ振動させる。駆動部は、超音波帯域の搬送波を可聴波帯域の音声信号で変調した駆動信号を振動素子へ印加して、第１のパネルおよび第２のパネルのそれぞれに振動領域を形成する。また、第１のパネルおよび第２のパネルは、かかる第１のパネルおよび第２のパネルそれぞれの面方向のなす角度が所定の角度となるように配置される。【選択図】図１
2019080171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のパネルおよび第２のパネルと、
前記第１のパネルおよび第２のパネルにそれぞれ設けられ、前記第１のパネルおよび第２のパネルをそれぞれ振動させる振動素子と、
超音波帯域の搬送波を可聴波帯域の音声信号で変調した駆動信号を前記振動素子へ印加して、前記第１のパネルおよび第２のパネルのそれぞれに振動領域を形成する駆動部と
を備え、
前記第１のパネルおよび第２のパネルは、
該第１のパネルおよび第２のパネルそれぞれの面方向のなす角度が所定の角度となるように配置される
ことを特徴とするスピーカ装置。
【請求項２】
前記第２のパネルは、
前記第１のパネルの前記振動領域から発生して当該第２のパネルに反射した超音波の進行方向と、当該第２のパネルの前記振動領域から発生して前記第１のパネルに反射した超音波の進行方向とが近づくように設定された前記所定の角度で、前記第１のパネルに対し交差する方向に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項３】
前記所定の角度は、略９０度である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のスピーカ装置。
【請求項４】
前記面方向のなす角度を調整可能に設けられた角度調整部
をさらに備えることを特徴とする請求項１、２または３に記載のスピーカ装置。
【請求項５】
第１のパネルおよび第２のパネルと、
前記第１のパネルおよび第２のパネルにそれぞれ設けられ、前記第１のパネルおよび第２のパネルをそれぞれ振動させる振動素子と、
超音波帯域の搬送波を可聴波帯域の音声信号で変調した駆動信号を前記振動素子へ印加して、前記第１のパネルおよび第２のパネルのそれぞれに振動領域を形成する駆動部と
を備え、
前記第１のパネルおよび第２のパネルは、
それぞれのパネル面から少なくとも異なる２方向へ指向性のある音波を出射するとともに、互いに他方の前記パネル面から出射される少なくとも１方向の音波を反射して、前記１方向以外へ出射される音波と合成する
ことを特徴とするスピーカ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、スピーカ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の超音波振動子をアレイ状に配置して指向性を持たせたスピーカ装置が知られている。かかるスピーカ装置は、パラメトリックアレイスピーカとも呼ばれ、可聴波帯域の音声信号で変調をかけた超音波の電圧を複数の超音波振動子に印加することで特定の方向に可聴音を発生させることができる（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような、いわゆる狭指向性を有するスピーカ装置としては、パネル状の振動板の少なくとも一箇所に振動子を備え、その振動子の振動で振動板上に定在波を生じさせ、かかる定在波の腹の一つ一つが放音部となって、パネル面に対して所定の方向の指向性を持った音波を放射するものも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０１０２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のスピーカ装置は、不要な方向への放音を抑えて放音効率を向上させるうえで、更なる改善の余地がある。
【０００６】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、放音効率を向上させることができるスピーカ装置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】
実施形態の一態様に係るスピーカ装置は、第１のパネルおよび第２のパネルと、振動素子と、駆動部とを備える。前記振動素子は、前記第１のパネルおよび第２のパネルにそれぞれ設けられ、前記第１のパネルおよび第２のパネルをそれぞれ振動させる。前記駆動部は、超音波帯域の搬送波を可聴波帯域の音声信号で変調した駆動信号を前記振動素子へ印加して、前記第１のパネルおよび第２のパネルのそれぞれに振動領域を形成する。また、前記第１のパネルおよび第２のパネルは、該第１のパネルおよび第２のパネルそれぞれの面方向のなす角度が所定の角度となるように配置される。
【発明の効果】
【０００８】
実施形態の一態様によれば、放音効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るスピーカ装置の概略構成を示す斜視模式図である。
【図２】図２は、各帯状振動領域から発生する超音波の進行方向を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係るスピーカ装置のブロック図である。
【図４】図４は、パネルに形成される帯状振動領域と定在波との関係を示す図である。
【図５】図５は、パネルに形成される定在波とスピーカ装置の指向性との関係を説明するための図である。
【図６】図６は、超音波が互いに強め合う角度と超音波の進行方向との関係を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、各帯状振動領域から発生する第１の超音波および第２の超音波の進行方向を示す図（その１）である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、各帯状振動領域から発生する第１の超音波および第２の超音波の進行方向を示す図（その２）である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係るスピーカ装置の設置例を示す図である。
【図９】図９は、第２の実施形態に係るスピーカ装置の模式側面図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係るスピーカ装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本願の開示するスピーカ装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
［１．第１の実施形態］
［１．１．スピーカ装置］
図１は、第１の実施形態に係るスピーカ装置の概略構成を示す斜視模式図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るスピーカ装置１は、音出力部２と、音出力部２を駆動する駆動部３と、接続部４とを備える。音出力部２は、１対のパネル１０−１，１０−２を備える。
【００１２】
音出力部２はさらに、パネル１０−１，１０−２にそれぞれ配置された振動素子１１と、パネル１０−１，１０−２をそれぞれ支持する支持部１２とを備える。接続部４は、支持部１２によってそれぞれ支持されたパネル１０−１，１０−２を接続する。
【００１３】
パネル１０−１，１０−２は、振動素子１１の振動に応じて振動する板状部材であり、たとえば、ガラスなどの素材で形成される。パネル１０−１，１０−２は、支持部１２に固定部材１３を介して固定され、支持部１２によって支持される。振動素子１１は、たとえばピエゾ素子であり、一例としてパネル１０−１，１０−２の端部に設けられる。振動素子１１は、たとえば、印加される交流電圧の駆動電圧に応じて伸縮することで、パネル１０−１，１０−２をそれぞれ振動させる。
【００１４】
振動素子１１に印加される駆動電圧は、駆動部３によって生成される。駆動部３は、パネル１０−１，１０−２にそれぞれ縞状の振動領域Ａｓを発生させるように、超音波帯域（概ね２０ｋＨｚ以上の周波数帯域）の周波数成分を含む駆動電圧を生成する。具体的には、駆動部３は、超音波帯域の搬送波を可聴波帯域（概ね２０ｋＨｚ未満）の音声信号で変調した信号を増幅することによって振動素子１１へ印加する駆動電圧を生成する。
【００１５】
振動素子１１への駆動電圧の印加によって、パネル１０−１，１０−２がそれぞれ振動してパネル１０−１，１０−２には定在波が発生し、それぞれ縞状の振動領域Ａｓが形成される。縞状の振動領域Ａｓは、複数の帯状振動領域Ａｇを含んでおり、かかる帯状振動領域Ａｇは音声信号で変調された超音波を放射する帯状の音源として機能する。
【００１６】
図１に示す例では、パネル１０−１には、長手方向（Ｙ軸方向）の両端部に、短手方向（Ｘ軸方向）に延伸する振動素子１１がそれぞれ設けられる。そして、振動素子１１の振動によって長手方向（Ｙ軸方向）に定在波が形成され、短手方向（Ｘ軸方向）に延伸する複数の帯状振動領域Ａｇが長手方向（Ｙ軸方向）に沿って等間隔で形成される。
【００１７】
また、パネル１０−２には、長手方向（Ｚ軸方向）の両端部に、短手方向（Ｘ軸方向）に延伸する振動素子１１がそれぞれ設けられる。そして、振動素子１１の振動によって長手方向（Ｚ軸方向）に定在波が形成され、短手方向（Ｘ軸方向）に延伸する複数の帯状振動領域Ａｇが長手方向（Ｚ軸方向）に沿って等間隔で形成される。なお、図１（および後に示す図４等）では、帯状であることの一例として、帯状振動領域Ａｇを線状に表している。
【００１８】
スピーカ装置１では、このように形成される複数の帯状振動領域Ａｇから発生した超音波同士の強調や干渉、および、変調処理をした超音波の非線形歪みによる自然復調現象によって特定方向に音声信号に応じた音波が生成される。これにより、スピーカ装置１は、狭指向性を有するスピーカ装置として機能する。
【００１９】
なお、以下では、１対のパネル１０−１，１０−２を総称する場合、単に「パネル１０」と言う場合がある。
【００２０】
ところで、超音波同士の空間上での位相干渉の影響によって、パネル１０に対して垂直な方向に指向性を出すことが難しい。また、各帯状振動領域Ａｇからは、第１の方向に進行する第１の超音波に加え、パネル１０の短手方向（Ｘ軸方向）から見てパネル１０に垂直な方向を軸として、第１の方向とは対称の方向である第２の方向に進行する第２の超音波が出力される。
【００２１】
図２は、各帯状振動領域Ａｇから発生する第１の超音波Ｓ１と第２の超音波Ｓ２との進行方向を示す図である。なお、図２では、パネル１０−１の任意の帯状振動領域Ａｇ−１から発生する第１の超音波Ｓ１および第２の超音波Ｓ２には、それぞれ符号に「−１」を付している。同様に、パネル１０−２の任意の帯状振動領域Ａｇ−２から発生する第１の超音波Ｓ１および第２の超音波Ｓ２には、それぞれ符号に「−２」を付している。
【００２２】
図２に示すように、パネル１０−１の帯状振動領域Ａｇ−１から発生する第１の超音波Ｓ１−１と第２の超音波Ｓ２−１とは、パネル１０−１に垂直な方向（Ｚ軸方向）を軸として対称に進行する。そのため、もし仮に図２に示すパネル１０−２がない場合、パネル１０−１の帯状振動領域Ａｇ−１からは、第１の超音波Ｓ１−１と第２の超音波Ｓ２−１が異なる方向に進行する。
【００２３】
すなわち、パネル１０−１に対しパネル１０−２がない場合、パネル１０−１の帯状振動領域Ａｇ−１から２方向に狭指向性の音波が放射されていまい、目的の１方向へのみ狭指向性の音波を放射しようとすると、他の方向にも不要な音波が放射されてしまう。
【００２４】
同様に、パネル１０−２の帯状振動領域Ａｇ−２から発生する第１の超音波Ｓ１−２と第２の超音波Ｓ２−２とは、パネル１０−２に垂直な方向（Ｙ軸方向）を軸として対称に進行する。そのため、もし仮に図２に示すパネル１０−１がない場合、パネル１０−２の帯状振動領域Ａｇ−２からは、第１の超音波Ｓ１−２と第２の超音波Ｓ２−２が異なる方向に進行する。
【００２５】
すなわち、パネル１０−２に対しパネル１０−１がない場合、パネル１０−２の帯状振動領域Ａｇ−２から２方向に狭指向性の音波が放射されていまい、目的の１方向へのみ狭指向性の音波を放射しようとすると、他の方向にも不要な音波が放射されてしまう。
【００２６】
本実施形態に係るスピーカ装置１は、上述したように１対のパネル１０−１，１０−２を有する。そして、パネル１０−１，１０−２は、かかるパネル１０−１，１０−２それぞれの面方向のなす角度が所定の角度となるように配置される。たとえば、パネル１０−２は、パネル１０−１の表面に対し、交差する方向に設けられる。たとえば、図１および図２に示すように、パネル１０−２は、パネル１０−１の表面に対し直交する向きに配置される。
【００２７】
かかる場合、接続部４は、パネル１０−１，１０−２のなす角度が９０度となるように、パネル１０−１，１０−２を接続して保持する。なお、図１および図２では、接続部４が、パネル１０−１，１０−２を近接させて保持している場合を例に挙げているが、パネル１０−１，１０−２がそれぞれ互いの振動を阻害しないように、パネル１０−１，１０−２の間にはクリアランスが設けられていることが好ましい。また、接続部４は、かかるパネル１０−１，１０−２のなす角度を調整可能であることとしてもよい。この点については、第２の実施形態として、図９以降を用いて後述する。
【００２８】
このように１対のパネル１０−１，１０−２を配置することによって、図２に示すように、まずパネル１０−１の帯状振動領域Ａｇ−１から発生する第２の超音波Ｓ２−１を、パネル１０−２の反射点Ｐ−２で反射させることができる。そして、これにより、第２の超音波Ｓ２−１の進行方向を、第１の超音波Ｓ１−１の進行方向、および、パネル１０−２の帯状振動領域Ａｇ−２から発生する第１の超音波Ｓ１−２の進行方向へ近づけることができる。
【００２９】
また、パネル１０−２の帯状振動領域Ａｇ−２から発生する第２の超音波Ｓ２−２を、パネル１０−１の反射点Ｐ−１で反射させることができる。そして、これにより、第２の超音波Ｓ２−２の進行方向を、第１の超音波Ｓ１−１，Ｓ１−２の進行方向へ近づけることができる。
【００３０】
すなわち、パネル１０−１の帯状振動領域Ａｇ−１、および、パネル１０−２の帯状振動領域Ａｇ−２からそれぞれ放射される第１の超音波Ｓ１および第２の超音波Ｓ２の放射方向を特定方向Ｓｄへ補正することが可能となる。
【００３１】
したがって、パネル１０の帯状振動領域Ａｇから発生する第１の超音波Ｓ１および第２の超音波Ｓ２の不要な方向への放音を抑えて放音効率を向上させることができる。
【００３２】
なお、パネル１０−２について別の言い方をすれば、パネル１０−２は、パネル１０−１の帯状振動領域Ａｇ−１から発生して当該パネル１０−２に反射した第２の超音波Ｓ２−１の進行方向と、当該パネル１０−２の帯状振動領域Ａｇ−２から発生してパネル１０−１に反射した第２の超音波Ｓ２−２の進行方向とが近づくように設定された所定の角度で、パネル１０−１に対し交差する方向に設けられることとなる。
【００３３】
このように、本実施形態に係るスピーカ装置１では、１対のパネル１０−１，１０−２を設け、これらの面方向が所定の角度をなすように配置することで、互いを互いの反射板として利用し、第１の超音波Ｓ１および第２の超音波Ｓ２を特定方向Ｓｄへ補正することとした。したがって、本実施形態に係るスピーカ装置１によれば、不要な方向への放音を抑えて放音効率を向上させることができる。
【００３４】
なお、図１および図２に挙げた例では、パネル１０−１，１０−２の面方向が言わば直交する、すなわちパネル１０−１，１０−２のなす所定の角度が９０度であることとしたが、超音波の放射角度はパネル１０−１，１０−２で個体差が出ることも考えられるので、厳密に９０度でなくともよく、かかる個体差等を考慮した略９０度であってもよい。また、超音波の放射方向を特定方向Ｓｄに近づくように補正できるのであれば、所定の角度は９０度に限らなくともよい。以下、第１の実施形態に係るスピーカ装置１の構成についてさらに具体的に説明する。
【００３５】
［１．２．スピーカ装置１の具体的構成］
図３は、第１の実施形態に係るスピーカ装置１のブロック図である。なお、図３では、本実施形態の特徴を説明するために必要な構成要素のみを機能ブロックで表しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。
【００３６】
換言すれば、図３に図示される各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。例えば、各機能ブロックの分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。
【００３７】
図３に示すように、スピーカ装置１は、音出力部２と、駆動部３とを備える。
【００３８】
［１．２．１．音出力部２］
音出力部２は、上述したように、１対のパネル１０−１，１０−２と、パネル１０−１，１０−２にそれぞれ配置される振動素子１１とを備える。
【００３９】
パネル１０−１，１０−２は、振動素子１１の振動に応じて振動する矩形状の板状部材であり、たとえば、ガラスなどの素材で形成されるが、ガラスに限られず、金属やプラスチックなど他の部材を用いることもできる。また、パネル１０−１，１０−２は、矩形状に限られず、正方形状、円形状、三角形状など、その他の形状であってもよい。
【００４０】
パネル１０−１，１０−２は、固定部材１３（図１参照）によって支持部１２（図１参照）に固定される。固定部材１３は、たとえば、熱により硬化する熱硬化樹脂であるが、接着テープ、または、パネル１０−１，１０−２および支持部１２を挟み込んで固定する固定具（たとえば、ネジ）などを適宜用いることもできる。固定部材１３は、振動素子１１の振動が固定部材１３によって吸収されることを防ぐため、固定後に変形しにくい部材を用いることが好ましい。
【００４１】
パネル１０−１，１０−２は、パネル１０−１，１０−２における短手方向の両端縁部が固定部材１３によって支持部１２に固定される。このように、パネル１０−１，１０−２における短手方向の両端縁部をパネル１０−１，１０−２の長手方向に沿って固定することで、パネル１０−１，１０−２の振動により生じるパネル１０−１，１０−２のたわみが抑制される。そのため、パネル１０−１，１０−２において定在波の発生が阻害されたり、音圧が低下したりすることを抑制することができる。なお、パネル１０−１，１０−２と支持部１２との固定位置は、パネル１０−１，１０−２のたわみを抑制することができればよく、パネル１０−１，１０−２における短手方向の両端縁部に限定されない。
【００４２】
また、パネル１０−１，１０−２における長手方向の両端は、固定部材１３によって固定されておらず、支持部１２に対して隙間をあけて固定される。そのため、パネル１０−１，１０−２の裏面側に発生する圧力である背圧を上述の隙間から逃がすことができ、背圧がパネル１０−１，１０−２に跳ね返ってパネル１０−１，１０−２の振動が阻害されることを抑制することができる。なお、固定部材１３以外の部材を用いてかかる隙間を生じさせてもよく、あるいは、パネル１０−１，１０−２の背面側に背圧を吸収する制振材を設けてもよい。
【００４３】
なお、図３はブロック図であるので図には表れていないが、上述したように、パネル１０−１，１０−２は、かかるパネル１０−１，１０−２それぞれの面方向のなす角度が所定の角度となるように配置される。
【００４４】
具体的には、図２に既に示したように、パネル１０−２は、パネル１０−１の帯状振動領域Ａｇ−１から発生して当該パネル１０−２に反射した第２の超音波Ｓ２−１の進行方向と、当該パネル１０−２の帯状振動領域Ａｇ−２から発生してパネル１０−１に反射した第２の超音波Ｓ２−２の進行方向とが近づくように設定された所定の角度（たとえば９０度）で、パネル１０−１に対し交差する方向に設けられる。
【００４５】
振動素子１１は、上述したように、ピエゾ素子であるが、駆動部３から供給される駆動電圧Ｖｏの周波数で振動できる構成であればよく、ピエゾ素子以外の振動素子であってもよい。また、図３に示す例では、パネル１０−１，１０−２にそれぞれ配置される振動素子１１が２つである場合を示したが、振動素子１１は、１つであっても３つ以上であってもよい。
【００４６】
［１．２．２．駆動部３］
駆動部３は、振動素子１１を振動させるための駆動電圧Ｖｏを生成して、振動素子１１に印加する。振動素子１１は、駆動部３から供給される駆動電圧Ｖｏによって伸縮することでパネル１０−１，１０−２をそれぞれ振動させ、パネル１０−１，１０−２にそれぞれ複数の帯状振動領域Ａｇを含む縞状の振動領域Ａｓを発生させる。
【００４７】
図３に示すように、スピーカ装置１は、外部装置６０と接続されており、外部装置６０から入力される音声信号Ｓｓに基づいて、パネル１０−１，１０−２をそれぞれ振動させ、音声信号Ｓｓで変調された搬送波Ｓｃに応じた超音波を発生させる。
【００４８】
外部装置６０は、可聴波帯域（概ね２０ｋＨｚ未満の帯域）の音声信号Ｓｓをスピーカ装置１へ出力する装置であり、例えば、オーディオ装置、カーナビゲーション装置、スマートフォン、ＰＣ（Personal  Computer）などのように外部に音声信号Ｓｓを出力できる装置である。
【００４９】
駆動部３は、取得部３１と、搬送波生成部３２と、変調部３３と、増幅部３４とを備え、振動素子１１を振動させるための駆動電圧Ｖｏを生成し、生成した駆動電圧Ｖｏを振動素子１１に印加する。かかる駆動部３は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＨＤＤ（Hard  Desk  Drive）、入出力ポートなどを有するコンピュータや増幅回路などの各種回路を含む。
【００５０】
コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶された各種プログラムを読み出して実行することによって、駆動部３の取得部３１、搬送波生成部３２および変調部３３として機能する。また、駆動部３の取得部３１、搬送波生成部３２および変調部３３の少なくともいずれか一つまたは全部をＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）やＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）などのハードウェアで構成することもできる。また、増幅部３４は、たとえば、パワーアンプなどの増幅回路によって構成される。
【００５１】
取得部３１は、外部装置６０から出力される音声信号Ｓｓを取得し、取得した音声信号Ｓｓを変調部３３へ出力する。なお、取得部３１は、音声信号Ｓｓのゲイン（振幅）を調整し、調整後の音声信号Ｓｓを変調部３３へ出力することもできる。また、取得部３１は、可聴波帯域の信号を通過させるローパスフィルタを有していてもよく、かかるローパスフィルタによって可聴波帯域以外の信号を除去することができる。
【００５２】
搬送波生成部３２は、搬送波Ｓｃを生成し、変調部３３へ出力する。搬送波Ｓｃは、超音波帯域の正弦波信号であり、パネル１０−１，１０−２に定在波を発生させ、縞状の振動領域Ａｓを形成する周波数を有する。
【００５３】
変調部３３は、搬送波生成部３２から入力される搬送波Ｓｃを取得部３１から入力される音声信号Ｓｓで変調した信号である変調信号Ｓｍを生成し、増幅部３４へ出力する。変調部３３による変調は、ＡＭ（Amplitude  Modulation）変調、または、ＦＭ（Frequency  Modulation）変調によって行われる。なお、ＡＭ変調は、例えば、ＤＳＢ（Double  Sideband）変調、または、ＳＳＢ（Single  Sideband）変調である。
【００５４】
変調部３３から増幅部３４へ出力された変調信号Ｓｍは、各増幅部３４によって増幅され、変調信号Ｓｍの波形に応じた交流電圧の駆動電圧Ｖｏとして各振動素子１１へ印加される。振動素子１１は、印加された駆動電圧Ｖｏに応じて伸縮し、パネル１０−１，１０−２のそれぞれに定在波を発生させる。かかる定在波の腹が帯状振動領域Ａｇとなる。
【００５５】
図４は、パネル１０に形成される帯状振動領域Ａｇと定在波Ｗとの関係を示す図である。なお、図４では、説明の便宜上、パネル１０−１を図示するが、パネル１０−２についても同様の考え方でよい。この点については、後で示す図６でも同様とする。
【００５６】
図４においては、定在波Ｗの腹を実線で示し、定在波Ｗの節を破線で示しており、定在波Ｗの腹部分が帯状振動領域Ａｇとして機能する。定在波Ｗの腹部分は、パネル１０−１の長手方向に沿って等間隔で発生するため、帯状振動領域Ａｇは、パネル１０−１の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って等間隔で発生する。なお、図４では、説明の便宜上、パネル１０−１の長手方向に定在波Ｗによって７つの帯状振動領域Ａｇが発生している例を示しているが、帯状振動領域Ａｇの数は、７つに限定されず、また、搬送波Ｓｃの周波数を高くするほど多くすることができる。
【００５７】
次に、スピーカ装置１の指向性について説明する。図５は、パネル１０に形成される定在波Ｗとスピーカ装置１の指向性との関係を説明するための図である。図５においては、説明を分かりやすくするために、定在波Ｗを部分的に示している。また、定在波Ｗにおいて位相が等しく、隣り合う腹を帯状振動領域Ａｇ１，Ａｇ２とし、帯状振動領域Ａｇ１，Ａｇ２で発生する超音波のパネル１０に対する角度θを表している。
【００５８】
任意の角度θに対して、帯状振動領域Ａｇ１，Ａｇ２で発生する超音波は、距離ｄｃｏｓθだけ位相がずれる。搬送波Ｓｃの波長をλとすると、距離ｄｃｏｓθが波長λ／２の奇数倍となる角度θにおいて帯状振動領域Ａｇ１，Ａｇ２で発生する超音波は互いに打消し合う。つまり、距離ｄｃｏｓθが波長λ／２の奇数倍となる角度θでは、超音波がキャンセルされる。一方で、距離ｄｃｏｓθが波長λの整数倍（波長λ／２の偶数倍）となる角度θでは、帯状振動領域Ａｇ１，Ａｇ２で発生する超音波が互いに強め合う。そして、超音波が空間を伝搬する際や超音波が物体に反射する際の超音波の非線形歪みによる自然復調現象により、可聴波帯域の音波が生成される。
【００５９】
このように、複数の帯状振動領域Ａｇから発生する超音波は位相干渉（強調および打ち消し）することで、特定方向に超音波を進行させることができる。そして、超音波の非線形歪みによる自然復調現象により可聴波帯域の音波が生成されることによって、スピーカ装置１は、特定方向への狭指向性を有することができる。
【００６０】
このように、スピーカ装置１は、特定方向への狭指向性を有することができるが、超音波が互いに強め合う角度θ（以下、角度θｄと記載する）は、パネル１０に直交する軸に対して対称に存在する。
【００６１】
図６は、超音波が互いに強め合う角度θｄと超音波の進行方向との関係を示す図である。図６に示すように、各帯状振動領域Ａｇから角度θｄで発生した第１の超音波Ｓ１と第２の超音波Ｓ２とは、たとえばパネル１０−１に直交する軸Ｌ１に対して対称の方向に進行する。
【００６２】
そこで、上述したように、本実施形態に係るスピーカ装置１では、１対のパネル１０−１，１０−２を設け、これらの面方向が所定の角度をなすようにパネル１０−１，１０−２を配置して、互いを互いの反射板として利用し、パネル１０−１，１０−２それぞれからの第１の超音波Ｓ１および第２の超音波Ｓ２を特定方向Ｓｄへ補正することとした。
【００６３】
図７Ａおよび図７Ｂは、各帯状振動領域Ａｇから発生する第１の超音波Ｓ１および第２の超音波Ｓ２の進行方向を示す図（その１）および（その２）である。なお、図７Ａでは、パネル１０−１の各帯状振動領域Ａｇ−１から発生する第１の超音波Ｓ１−１および第２の超音波Ｓ２−１を図示している。また、図７Ｂでは、パネル１０−２の各帯状振動領域Ａｇ−２から発生する第１の超音波Ｓ１−２および第２の超音波Ｓ２−２を図示している。
【００６４】
これまで説明してきたように、また、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、パネル１０−１，１０−２は、これらの面方向のなす角度が略９０度となるように配置される。そのため、図７Ａに示すように、パネル１０−１の各帯状振動領域Ａｇ−１から発生する第２の超音波Ｓ２−１のそれぞれは、パネル１０−２の各反射点Ｐ−２で反射されて進行方向が逆方向となり、これにより、第２の超音波Ｓ２−１の進行方向と第１の超音波Ｓ１−１の進行方向とが略同一方向となる。
【００６５】
また、図７Ｂに示すように、パネル１０−２の各帯状振動領域Ａｇ−２から発生する第２の超音波Ｓ２−２のそれぞれは、パネル１０−１の各反射点Ｐ−１で反射されて進行方向が逆方向となり、これにより、第２の超音波Ｓ２−２の進行方向と第１の超音波Ｓ１−２の進行方向とが略同一方向となる。
【００６６】
すなわち、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、パネル１０−１の各帯状振動領域Ａｇ−１から発生する第１の超音波Ｓ１−１、第２の超音波Ｓ２−１、および、パネル１０−２の各帯状振動領域Ａｇ−２から発生する第１の超音波Ｓ１−２、第２の超音波Ｓ２−２のすべての進行方向が特定方向Ｓｄとなる。
【００６７】
なお、パネル１０−１，１０−２それぞれの面方向のなす角度（以下、「θｓ」と記載する場合がある）は、略９０度に限定されない。すなわち、スピーカ装置１に狭指向性を付与し、放音効率を向上させるという点では、少なくとも第１の超音波Ｓ１−１，Ｓ１−２および第２の超音波Ｓ２−１，Ｓ２−２それぞれの進行方向を近づけるように反射する角度であればよい。たとえば、上述のθｄ＝４５度である場合、４５度＜θｓ＜１３５度とすることで、少なくとも、パネル１０−１からの第２の超音波Ｓ２−１をパネル１０−２とは反対側へ、および、パネル１０−２からの第２の超音波Ｓ２−２をパネル１０−１とは反対側へ、それぞれ出力することができる。
【００６８】
このように構成されたスピーカ装置１は、たとえば車載スピーカとして用いることができる。図８は、第１の実施形態に係るスピーカ装置１の設置例を示す図である。
【００６９】
図８に示すように、スピーカ装置１を車載スピーカとして用いる場合、スピーカ装置１は、たとえばドライバＤの着座する運転席の上方に、特定方向ＳｄがドライバＤに向くように、車両内に設置することができる。具体的には、設置箇所は、たとえば車両の天井部とフロントウィンドウの境界部周辺となる。これにより、ドライバＤに向けての狭指向性を有する車載スピーカを設けることができる。
【００７０】
上述してきたように、第１の実施形態に係るスピーカ装置１は、パネル１０−１，１０−２（「第１のパネルおよび第２のパネル」の一例に相当）と、振動素子１１と、駆動部３とを備える。振動素子１１は、パネル１０−１，１０−２にそれぞれ設けられ、パネル１０−１，１０−２をそれぞれ振動させる。
【００７１】
駆動部３は、超音波帯域の搬送波Ｓｃを可聴波帯域の音声信号Ｓｓで変調した駆動電圧Ｖｏ（「駆動信号」の一例に相当）を振動素子１１へ印加して、パネル１０−１，１０−２のそれぞれに振動領域Ａｓを形成する。また、パネル１０−１，１０−２は、かかるパネル１０−１，１０−２それぞれの面方向のなす角度が所定の角度となるように配置される。
【００７２】
したがって、本実施形態に係るスピーカ装置１によれば、放音効率を向上させることができる。
【００７３】
また、パネル１０−２は、パネル１０−１の振動領域Ａｓから発生して当該パネル１０−２に反射した超音波の進行方向と、当該パネル１０−２の振動領域Ａｓから発生してパネル１０−１に反射した超音波の進行方向とが近づくように設定された上記所定の角度で、パネル１０−１に対し交差する方向に設けられる。
【００７４】
したがって、本実施形態に係るスピーカ装置１によれば、パネル１０−１，１０−２につき、互いを互いの反射板として利用して、パネル１０−１，１０−２から放射される超音波の進行方向を近づけることができ、放音効率を向上させることができる。
【００７５】
また、上記所定の角度は、略９０度である。したがって、本実施形態に係るスピーカ装置１によれば、パネル１０−１，１０−２からそれぞれ放射される第１の超音波Ｓ１および第２の超音波Ｓ２の放射方向を特定方向Ｓｄへ補正することができる。すなわち、不要な方向への放音を抑えて放音効率を向上させることができる。
【００７６】
また、本実施形態に係るスピーカ装置１は、パネル１０−１，１０−２と、振動素子１１と、駆動部３とを備える。振動素子１１は、パネル１０−１，１０−２にそれぞれ設けられ、パネル１０−１，１０−２をそれぞれ振動させる。駆動部３は、超音波帯域の搬送波Ｓｃを可聴波帯域の音声信号Ｓｓで変調した駆動電圧Ｖｏを振動素子１１へ印加して、パネル１０−１，１０−２のそれぞれに振動領域Ａｓを形成する。また、パネル１０−１，１０−２は、それぞれのパネル面から少なくとも異なる２方向へ指向性のある音波を出射するとともに、互いに他方のパネル面から出射される少なくとも１方向の音波を反射して、かかる１方向以外へ出射される音波と合成する。
【００７７】
したがって、本実施形態に係るスピーカ装置１によれば、放音効率を向上させることができる。
【００７８】
［２．第２の実施形態］
ところで、上述した接続部４は、パネル１０−１，１０−２を接続して保持するとしたが、かかる接続部４を、たとえばパネル１０−１，１０−２のなす角度を調整可能な角度調整部４Ａとして構成してもよい。
【００７９】
図９は、第２の実施形態に係るスピーカ装置１Ａの模式側面図である。また、図１０は、第２の実施形態に係るスピーカ装置１Ａのブロック図である。なお、図１０は、図３に対応しているため、図３と異なる構成要素についてのみ説明する。
【００８０】
図９および図１０に示すように、第２の実施形態に係るスピーカ装置１Ａは、角度調整部４Ａを備える。
【００８１】
［２．１．角度調整部４Ａ］
角度調整部４Ａは、支持部１２によってそれぞれ支持されたパネル１０−１，１０−２を接続して保持する接続部４の機能に加えて、軸ａｘＲまわりにパネル１０−１，１０−２を開閉可能とする。
【００８２】
たとえば角度調整部４Ａは、ヒンジのような開閉可能な機構を用いて構成される。また、角度調整部４Ａは、たとえばアクチュエータを備え、かかるアクチュエータによって前述の開閉可能な機構を作動させることとしてもよい。
【００８３】
かかる場合、図１０に示すように、角度調整部４Ａは、操作部５を介したユーザからの操作を受け付け、受け付けた操作の操作量に基づいてアクチュエータを駆動させることによって、パネル１０−１，１０−２の面方向がなす角度を調整する。なお、アクチュエータを設けない場合は、操作部５は、ヒンジのような開閉可能な機構の機械的な操作部分となる。
【００８４】
このように、パネル１０−１，１０−２のなす角度を角度調整部４Ａによって調整可能とすることによって、パネル１０−１，１０−２の個体差に基づく微調整を容易に行うことが可能となる。また、スピーカ装置１Ａの狭指向性について、ユーザ（たとえば図８のドライバＤ）の好みや可聴位置に応じた調整を容易に行うことが可能となる。
【００８５】
上述してきたように、第２の実施形態に係るスピーカ装置１Ａは、パネル１０−１，１０−２それぞれの面方向のなす角度を調整可能に設けられた角度調整部４Ａをさらに備える。
【００８６】
したがって、本実施形態に係るスピーカ装置１Ａによれば、パネル１０−１，１０−２の個体差に基づく微調整を容易に行うことが可能となる。また、スピーカ装置１Ａの狭指向性について、ユーザの好みや可聴位置に応じた調整を容易に行うことが可能となる。
【００８７】
なお、上述した各実施形態では、パネル１０−１，１０−２が近接させて設けられている場合を例に挙げたが、互いを互いの反射板として利用可能であれば離間させて設けられていてもよい。
【００８８】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１，１Ａ  スピーカ装置
２    音出力部
３    駆動部
４Ａ  角度調整部
１０，１０−１，１０−２  パネル
１１    振動素子
Ａｓ    振動領域
Ｓ１，Ｓ１−１，Ｓ１−２  第１の超音波
Ｓ２，Ｓ２−１，Ｓ２−２  第２の超音波
Ｓｃ    搬送波
Ｓｄ    特定方向
Ｓｍ    変調信号
Ｓｓ    音声信号
Ｖｏ    駆動電圧
Ｗ      定在波
【図１】
2019080171.tif 000003
【図２】
2019080171.tif 000004
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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