(57)【要約】【課題】会話内容が周囲へ広範囲に広がることがない、インターフォン装置を提供する。【解決手段】室外側に、来訪者が音声を入力する室外マイクと、室内の応対者からの音声を出力する室外スピーカとを備え、室内側に、応対者が音声を入力する室内マイクと、来訪者からの音声を出力する室内スピーカとを備えるインターフォン装置であって、前記室外側の室外スピーカが指向性を有する超音波スピーカで構成されたことを特徴とするインターフォン装置。【選択図】図１
2007243519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外側に、来訪者が音声を入力する室外マイクと、室内の応対者からの音声を出力する室外スピーカとを備え、室内側に、応対者が音声を入力する室内マイクと、来訪者からの音声を出力する室内スピーカとを備えるインターフォン装置であって、
前記室外側の室外スピーカが指向性を有する超音波スピーカで構成されたこと
を特徴とするインターフォン装置。
【請求項２】
室外側に、来訪者が音声を入力する室外マイクと、室内の応対者からの音声を出力する室外スピーカとを備え、室内側に、応対者が音声を入力する室内マイクと、来訪者からの音声を出力する室内スピーカとを備えるインターフォン装置であって、
前記室内側の室内スピーカが指向性を有する超音波スピーカで構成されたこと
を特徴とするインターフォン装置。
【請求項３】
室外側に、来訪者が音声を入力する室外マイクと、室内の応対者からの音声を出力する室外スピーカとを備え、室内側に、応対者が音声を入力する室内マイクと、来訪者からの音声を出力する室内スピーカとを備えるインターフォン装置であって、
前記室外側の室外スピーカが指向性を有する超音波スピーカで構成され、
前記室内側の室内スピーカが指向性を有する超音波スピーカで構成されたこと
を特徴とするインターフォン装置。
【請求項４】
前記超音波スピーカが圧電型の超音波スピーカであること
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインターフォン装置。
【請求項５】
前記超音波スピーカが静電型の超音波スピーカであること
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインターフォン装置。
【請求項６】
室外側に、来訪者が音声を入力する室外マイクと、室内の応対者からの音声を出力する室外スピーカとを備え、室内側に、応対者が音声を入力する室内マイクと、来訪者からの音声を出力する室内スピーカとを備えるインターフォン装置における音声出力方法であって、
前記室外側の室外スピーカとして指向性を有する超音波スピーカを使用すること
を特徴とする音声出力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、来訪者と室内の応対者との会話内容が周囲へ広範囲に広がることがない、インターフォン装置、および該装置における音声出力方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインターフォン装置のスピーカは通常のラウドスピーカであり、室内の応対者の応答する声が玄関先などから外部へ漏れるため、近隣住人や通行人に会話が聞こえてしまうという問題があった。また、室内においても、受話器タイプの通話器以外のインターフォン装置では、外部と同様に来訪者の声が室内スピーカから部屋全体に広がるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したように、従来のインターフォン装置では、室内の応対者の応答する声が周囲に広範囲に広がり、近隣住人や通行人に聞こえてしまうという問題があった。また、室内においても、受話器タイプの通話器以外のインターフォン装置では、来訪者の声が室内スピーカから部屋全体に広がるという問題があった。
【０００４】
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あり、本発明の目的は、来訪者と室内の応対者との会話内容が周囲へ広範囲に広がることを回避することができる、インターフォン装置、および該装置における音声出力を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、本発明のインターフォン装置は、室外側に、来訪者が音声を入力する室外マイクと、室内の応対者からの音声を出力する室外スピーカとを備え、室内側に、応対者が音声を入力する室内マイクと、来訪者からの音声を出力する室内スピーカとを備えるインターフォン装置であって、前記室外側の室外スピーカが指向性を有する超音波スピーカで構成されたことを特徴とする。
このような構成のインターフォン装置においては、室外側の室外スピーカを指向性を有する超音波スピーカとしたので、これにより、室内の応対者の応答する声が周囲に広範囲に広がり、近隣住人や通行人に聞こえてしまうという問題を回避できる。
【０００６】
また、本発明のインターフォン装置は、室外側に、来訪者が音声を入力する室外マイクと、室内の応対者からの音声を出力する室外スピーカとを備え、室内側に、応対者が音声を入力する室内マイクと、来訪者からの音声を出力する室内スピーカとを備えるインターフォン装置であって、前記室内側の室内スピーカが指向性を有する超音波スピーカで構成されたことを特徴とする。
このような構成のインターフォン装置においては、室内側の室内スピーカを指向性を有する超音波スピーカとしたので、これにより、来訪者の声が室内スピーカから部屋全体に広がることを回避できる。
【０００７】
また、本発明のインターフォン装置は、室外側に、来訪者が音声を入力する室外マイクと、室内の応対者からの音声を出力する室外スピーカとを備え、室内側に、応対者が音声を入力する室内マイクと、来訪者からの音声を出力する室内スピーカとを備えるインターフォン装置であって、前記室外側の室外スピーカが指向性を有する超音波スピーカで構成され、前記室内側の室内スピーカが指向性を有する超音波スピーカで構成されたことを特徴とする。
このような構成のインターフォン装置においては、室外側の室外スピーカを指向性を有する超音波スピーカとすると共に、室内側の室内スピーカを指向性を有する超音波スピーカとしたので、これにより、室内の応対者の応答する声が玄関先などから周囲へ広範囲に広がることを回避でき、また、室内においても、来訪者の声が室内スピーカから部屋全体に広がることを回避できる。
【０００８】
また、本発明のインターフォン装置は、前記超音波スピーカが圧電型の超音波スピーカであることを特徴とする。
このような構成のインターフォン装置においては、超音波スピーカとして、圧電型の超音波スピーカを使用するようにしたので、これにより、構造が簡単で安価な超音波スピーカを使用して、来訪者と応対者との会話内容が周囲へ広範囲に広がることを回避できる。
【０００９】
また、本発明のインターフォン装置は、前記超音波スピーカが静電型の超音波スピーカであることを特徴とする。
このような構成のインターフォン装置においては、超音波スピーカとして、静電型の超音波スピーカを使用するようにしたので、これにより、来訪者と応対者との会話内容が周囲へ広範囲に広がることを回避できる効果に加えて、広帯域特性を有する静電型超音波スピーカを使用することにより、会話の音声品質を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の音声出力方法は、室外側に、来訪者が音声を入力する室外マイクと、室内の応対者からの音声を出力する室外スピーカとを備え、室内側に、応対者が音声を入力する室内マイクと、来訪者からの音声を出力する室内スピーカとを備えるインターフォン装置における音声出力方法であって、前記室外側の室外スピーカとして指向性を有する超音波スピーカを使用することを特徴とする。
このような方法により、室外側の室外スピーカを指向性を有する超音波スピーカとしたので、これにより、室内の応対者の応答する声が周囲に広範囲に広がり、近隣住人や通行人に聞こえてしまうという問題を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１は、本発明のインターフォン装置の第１の実施の形態を示す図である。図１に示すインターフォン装置１は、室外側（例えば、玄関先など）の室外スピーカに超音波スピーカを使用した例である。
【００１３】
図１において、室外から室内への音声伝達系統は、従来の通常の室外マイク（室外マイクロフォン）１２、アンプ１１、および室内スピーカ（ラウドスピーカ）１０で構成されている。すなわち、来訪者の音声が室外マイク１２に入力され、室外マイク１２に入力された来訪者の音声信号はアンプ１１により増幅され、室内スピーカ１０から出力される。
【００１４】
一方、室内から室外への音声伝達系統は、従来と異なり、室外スピーカ２５に超音波スピーカが使用されている。室内の応答者の音声は室内マイク（室外マイクロフォン）２１に入力され、室内マイク２１に入力された音声信号は、変調器２２に出力される。変調器２２では、室内マイク２１から入力した音声信号により、超音波発生器２３から出力される超音波周波数帯の搬送波（キャリア波）を変調する。この変調信号をパワーアンプ２４で増幅し、このパワーアンプ２４で増幅した変調信号により室外スピーカ（超音波スピーカ）２５を駆動する。
【００１５】
室外スピーカ（超音波スピーカ）２５は内部に超音波トランスデューサを有しており、この超音波トランスデューサにより、超音波帯域のキャリア波を可聴帯域の音声信号によって変調した変調波を出力することで、鋭い指向性を有する音を局所的に再生することができる。（超音波スピーカの詳細な構成と動作については後述する。）
【００１６】
そこで、例えば、図３に示すように、玄関先４の上部に室外スピーカ（超音波スピーカ）２５を設置し、この室外スピーカ２５により来訪者３に向けて音声信号で変調された超音波を放射する。これにより、応対者の音声が来訪者にのみに聴こえ、その周辺には聴こえることがないインターフォン装置を構成することができる。
【００１７】
また、図２は、本発明のインターフォン装置の第２の実施の形態を示す図である。図２に示すインターフォン装置２は、室外スピーカ２５だけでなく、室内スピーカ１４も超音波スピーカで構成した例である。
【００１８】
図２おいて、室外の来訪者の音声が室外マイク１２に入力される。室外マイク１２に入力された音声信号は、変調器１３に出力される。変調器１３では、室外マイク１２から入力した音声信号により、超音波発生器２３から出力される超音波周波数帯の搬送波（キャリア波）を変調する。この変調信号をパワーアンプ１１Ａで増幅し、このパワーアンプ１１Ａで増幅した変調信号により室内スピーカ（超音波スピーカ）１４を駆動する。
【００１９】
このような構成により、室内の応対者の応答する声が玄関先などから周囲へ広範囲に広がることを回避できると共に、室内においても、外部と同様に来訪者の声が部屋全体に広がることを回避できる。
【００２０】
［本発明で使用される超音波スピーカについての説明］
上述したように、本発明のインターフォン装置では、指向性を有する超音波スピーカを使用することに特徴があるが、ここで、この超音波スピーカの構成と動作について説明する。
【００２１】
超音波スピーカは超音波トランスデューサを有しており、この超音波トランスデューサにより、超音波帯域の搬送波を可聴帯域の音声信号によって変調した変調波を出力することで、鋭い指向性を有する音を再生することができる。この超音波トランスデューサとして、静電型超音波トランスデューサを使用したものを静電型の超音波スピーカと呼ぶ。
【００２２】
図４は、静電型超音波トランスデューサの構成例を示す図である。
図４に示す静電型超音波トランスデューサは、電極として機能する導電性材料で形成された導電部材を含む一対の固定電極３０、３１と、一対の固定電極に挟持され、振動電極（導電層）３２Ａを有する振動膜３２とを有している。振動膜３２は、絶縁層となる誘電体３２Ｂと、導電性材料で形成された振動電極３２Ａとを有しており、該振動電極３２Ａには、直流バイアス電源３６により単一極性（正極性でも負極性のいずれでもよい）の直流バイアス電圧が印加されるようになっている。
【００２３】
また、一対の固定電極３０、３１は振動膜３２を介して対向する位置に同数かつ複数の貫通孔３４を有しており、一対の固定電極３０、３１間には信号源３７Ａ、３７Ｂにより交流信号が印加されるようになっている。固定電極３０と振動電極３２Ａ、固定電極３１と振動電極３２Ａには、それぞれコンデンサが形成されている。
【００２４】
上記構成において、静電型超音波トランスデューサは、振動膜３２の振動電極３２Ａに、直流バイアス電源３６により単一極性の（本例では正極性の）直流バイアス電圧が印加される。一方、一対の固定電極３０、３１には、信号源３７Ａ、３７Ｂにより交流信号が印加される。この結果、信号源３７Ａ、３７Ｂから出力される交流信号の正の半サイクルでは、固定電極３０に正の電圧が印加されるために、振動膜３２の固定電極で挟持されていない表面部分３３Ａには、静電反発力が作用し、表面部分３３Ａは、図４上、下方に引っ張られる。また、このとき、対向する固定電極３１には、負の電圧が印加されるために、振動膜３２の前記表面部分３３Ａの裏面側である裏面部分３３Ｂには、静電吸引力が作用し、裏面部分３３Ｂは、図４上、さらに下方に引っ張られる。
【００２５】
したがって、振動膜３２の一対の固定電極３０、３１により挟持されていない膜部分は、同方向に静電斥力と静電吸引力を受ける。これは、信号源３７Ａ、３７Ｂから出力される交流信号の負の半サイクルについても同様に、振動膜３２の表面部分３３Ａには、図４上、上方に静電吸引力が、また裏面部分３３Ｂには、図４上、上方に静電斥力が作用し、振動膜３２の一対の固定電極３０、３１により挟持されていない膜部分は、同方向に静電吸引力と静電斥力を受ける。このようにして、交流信号の極性の変化に応じて振動膜３２が同方向に静電吸引力と静電斥力を受けながら、交互に静電力が働く方向が変化するので、大きな膜振動、すなわち、パラメトリックアレイ効果を得るのに十分な音圧レベルの音声信号を発生することができる。
【００２６】
このように図４に示す超音波トランスデューサは、振動膜３２が一対の固定電極３０、３１から力を受けて振動することからプッシュプル（Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ）型の静電型超音波トランスデューサと呼ばれている。上述したように、プッシュプル型の静電型超音波トランスデューサにおいては、振動膜には高電圧の直流バイアス電圧が印加され、固定電極には交流電圧が印加されることにより、固定電極−振動膜に働く静電力（吸引力及び斥力）により膜部分が振動する。この場合、超音波帯の振動を実現するためには振動部分の孔径を数ｍｍ以下にする必要があり、図４（Ｂ）に示すように、多数の貫通孔（振動孔）３４を設けることにより、追従性が高くて出力が大きいトランスデューサを構成することができる。
【００２７】
本発明のインターフォン装置で使用される静電型の超音波スピーカは、上述したプッシュプル（Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ）型の静電型超音波トランスデューサで構成されている。なお、静電型超音波トランスデューサには、振動膜の一方の面側にだけ固定電極を配置したプル（Ｐｕｌｌ）型と呼ばれる静電型超音波トランスデューサもあり、本発明のインターフォン装置では、このプル（Ｐｕｌｌ）型の静電型超音波トランスデューサで構成された超音波スピーカも使用することもできる。
【００２８】
以上、静電型の超音波スピーカについて説明したが、本発明のインターフォン装置においては、さらに、圧電型の超音波スピーカを使用することもできる。この圧電型の超音波スピーカは圧電型超音波トランスデューサで構成されている。
【００２９】
図５は、圧電型超音波トランスデューサの構成例を示す図であり、振動素子として圧電セラミックを用いて電気信号から超音波への変換と、超音波から電気信号への変換（超音波の送信と受信）の両方を行う圧電型超音波トランスデューサの構成例を示している。なお、図５（Ａ）は、バイモルフ型の超音波トランスデューサを示し、図５（Ｂ）は、ユニモルフ型の超音波トランスデューサを示している。
【００３０】
図５（Ａ）に示すバイモルフ型の超音波トランスデューサは、２枚の圧電素子（圧電セラミック）４１および４２と、コーン４３と、ケース４４と、リード４５および４６と、スクリーン４７とから構成されている。圧電素子４１および４２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４５とリード４６が接続されている。なお、図５（Ｂ）に示すユニモルフ型の超音波トランスデューサでは、圧電素子４８の構成がバイモルフ型と異なるが、基本的には同じ動作原理のものである。
【００３１】
図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す圧電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良好となる。しかし、圧電型のトランスデューサは素子の鋭い共振特性を利用していることから、高い音圧が得られるが周波数帯域は非常に狭い。このため、圧電型のトランスデューサを用いた超音波スピーカでは再生可能な周波数帯域が狭く、ラウドスピーカと比較して再生音質が悪いという傾向がある。
【００３２】
次に、図６に、超音波スピーカの一般的な構成例を示す。超音波スピーカは、キャリア波と呼ばれる超音波にオーディオ信号（可聴領域信号）でＡＭ変調をかけ、これを空中に放出すると空気の非線形により、空中で元のオーディオ信号が自己再生される、というものである。つまり音波は空気を媒体として伝播する粗密波であるので、変調された超音波が伝播する過程で、空気の密な部分と疎な部分が顕著に表れ、密な部分は音速が速く、疎な部分は音速が遅くなるので変調波自身に歪が生じ、その結果キャリア波（超音波）と可聴波（元オーディオ信号）に波形分離され、我々人間は２０ｋＨｚ以下の可聴音（元オーディオ信号）のみを聴くことができるという原理であり、一般にはパラメトリックアレイ効果と呼ばれている。
【００３３】
図６に示す超音波スピーカ５０は、可聴波周波数帯の信号波を生成する音源（オーディオ信号）５１と、超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力する搬送波信号源５２と、変調器５３と、パワーアンプ５４と、超音波トランスデューサ５５とを有している。
【００３４】
上記構成において、変調器５３では、音源５１より出力されるオーディオ信号により、搬送波信号源５２から出力される超音波周波数帯のキャリア波を変調する。この変調信号をパワーアンプ５４で増幅し、パワーアンプ５４で増幅された変調信号により超音波トランスデューサ５５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５５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自己再生される。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明のインターフォン装置は、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】
【００３６】
【図１】本発明のインターフォン装置の第１の実施の形態を示す図。
【図２】本発明のインターフォン装置の第２の実施の形態を示す図。
【図３】室外スピーカの配置例を示す図。
【図４】静電型超音波トランスデューサの構成例を示す図。
【図５】圧電型超音波トランスデューサの構成例を示す図。
【図６】超音波スピーカの一般的な構成例を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１、２インターフォン装置、３  来訪者、１０  室内スピーカ（ラウドスピーカ）、
１１  アンプ、１１Ａ  パワーアンプ、１２  室外マイク、１３  変調器、
１４  室内スピーカ（超音波スピーカ）、２１  室内マイク、２２  変調器、
２３  超音波発生器、２４  パワーアンプ、２５  室外スピーカ（超音波スピーカ）
３０、３１  固定電極、３２  振動膜、３２Ａ  振動電極、３２Ｂ  誘電体、
３４  貫通孔、３６  直流バイアス電源、３７Ａ、３７Ｂ  信号源、
４１、４２、４８  圧電素子、４３  コーン、４４  ケース、４５、４６  リード、
４７  スクリーン、５０  超音波スピーカ、５１  音源（オーディオ信号）、
５２  搬送波信号源、５３  変調器、５４  パワーアンプ、
５５  超音波トランスデューサ、
【図１】
2007243519.tif 000003
【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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