(57)【要約】【課題】指向性スピーカとしても機能し、ラウドスピーカとしても機能するスピーカ装置を提供する。【解決手段】超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波発振器１０と、搬送波発振器１０から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調器１１と、変調器１１から出力される変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を調整するレベル調整器１２と、レベル調整器１２によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサ１３と、前記合成波により駆動され、信号音を再生する超音波トランスデューサ１５とを有する。【選択図】図１
2007267368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可聴周波数帯域の信号波と、可聴周波数帯域の信号により超音波周波数帯域の搬送波を変調した変調波とを混合して合成波を生成し、該合成波により超音波トランスデューサを駆動して信号音を再生することを特徴とするスピーカ装置。
【請求項２】
超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、
前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手段と、
前記変調手段から出力される変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、
前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、
前記合成波により駆動され、信号音を再生す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スピーカ装置。
【請求項３】
超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、
前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手段と、
前記可聴周波数帯域の入力信号の位相をシフトさせる位相シフト器と、
前記変調手段から出力される変調波と前記位相シフト器により位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、
前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、
前記合成波により駆動され、信号音を再生す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スピーカ装置。
【請求項４】
超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、
前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手段と、
前記可聴周波数帯域の入力信号の位相を９０度または略９０度シフトさせる位相シフト器と、
前記変調手段から出力される変調波と前記位相シフト器により９０度または略９０度位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、
前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、
前記合成波により駆動され、信号音を再生す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スピーカ装置。
【請求項５】
超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、
可聴周波数帯域の入力信号が入力される所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタと、
前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号で変調する変調手段と、
前記可聴周波数帯域の入力信号が入力される第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタと、
前記変調手段から出力される変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、
前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、
前記合成波により駆動され、信号音を再生す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スピーカ装置。
【請求項６】
超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、
可聴周波数帯域の入力信号が入力される所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタと、
前記可聴周波数帯域の入力信号の位相を９０度または略９０度シフトさせる位相シフト器と、
前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号で変調する変調手段と、
前記位相シフト器の出力信号である可聴周波数帯域の信号が入力される、第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタと、
前記変調手段から出力される変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、
前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、
前記合成波により駆動され、信号音を再生す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スピーカ装置。
【請求項７】
前記第２のフィルタは、ハイパスフィルタの通過帯域特性を有し、ハイパスフィルタの通過帯域特性におけるカットオフ周波数が調整可能に構成されていることを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載のスピーカ装置。
【請求項８】
前記第１のフィルタは、復調音の周波数特性を均等化する周波数特性を有する均等化フィルタであることを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載のスピーカ装置。
【請求項９】
前記第２のフィルタと前記レベル調整手段との間に挿入される第３のフィルタであって、前記第２のフィルタとは通過帯域特性が異なる第３のフィルタを備えること
を特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載のスピーカ装置。
【請求項１０】
前記第３のフィルタは、前記超音波トランスデューサの可聴周波数帯域の全部もしくは一部の出力特性が均等化されるような周波数特性を有するフィルタであること
を特徴とする請求項９に記載のスピーカ装置。
【請求項１１】
指向性の高い音として出力される第１の可聴周波数帯域の信号が入力される第１の信号入力端と、指向性の低い音として出力される第２の可聴周波数帯域の信号が入力される第２の信号入力端とを有し、前記第１の可聴周波数帯域の信号は第１の信号入力端より前記変調手段に供給され、前記第２の可聴周波数帯域の信号は第２の信号入力端よりレベル調整手段に供給されるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のスピーカ装置。
【請求項１２】
前記超音波トランスデューサは、静電型超音波トランスデューサであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のスピーカ装置。
【請求項１３】
音響信号をスピーカ装置により再生する音響再生方法であって、
超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手順と、
前記搬送波生成手順により出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手順と、
前記変調手順により出力される変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を調整するレベル調整手順と、
前記レベル調整手順によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサ手順と、
前記合成波により超音波トランスデューサを駆動して、信号音を再生する手順と、
を少なくとも含むことを特徴とする音響再生方法。
【請求項１４】
音響信号をスピーカ装置により再生する音響再生方法であって、
超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手順と、
前記搬送波生成手順により出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手順と、
前記可聴周波数帯域の入力信号の位相をシフトさせる位相シフト手順と、
前記変調手順により出力される変調波と前記位相シフト手順により位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手順と、
前記レベル調整手順によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサ手順と、
前記合成波により超音波トランスデューサを駆動して、信号音を再生する手順と、
を少なくとも含むことを特徴とする音響再生方法。
【請求項１５】
音響信号をスピーカ装置により再生する音響再生方法であって、
超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手順と、
前記搬送波生成手順により出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手順と、
前記可聴周波数帯域の入力信号の位相を９０度または略９０度シフトさせる位相シフト手順と、
前記変調手順により出力される変調波と前記位相シフト手順により９０度または略９０度位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手順と、
前記レベル調整手順によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサ手順と、
前記合成波により超音波トランスデューサを駆動し、信号音を再生する手順と、
を少なくとも含むことを特徴とする音響再生方法。
【請求項１６】
音響信号をスピーカ装置により再生する音響再生方法であって、
超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手順と、
可聴周波数帯域の入力信号を所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタに通過させる手順と、
前記搬送波生成手順により出力された超音波周波数帯域の搬送波を、前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号で変調する変調手順と、
前記可聴周波数帯域の入力信号を前記第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタに通過させる手順と、
前記変調手順により出力される変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手順と、
前記レベル調整手順によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサ手順と、
前記合成波により超音波トランスデューサを駆動し、信号音を再生する手順と、
を少なくとも含むことを特徴とする音響再生方法。
【請求項１７】
音響信号をスピーカ装置により再生する音響再生方法であって、
超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手順と、
可聴周波数帯域の入力信号を所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタに通過させる手順と、
前記可聴周波数帯域の入力信号の位相を９０度または略９０度シフトさせる位相シフト手順と、
前記搬送波生成手順により出力された超音波周波数帯域の搬送波を、前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号で変調する変調手順と、
前記位相シフト手順による出力信号である可聴周波数帯域の信号を、前記第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタに通過させる手順と、
前記変調手順により出力される変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手順と、
前記レベル調整手順によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサ手順と、
前記合成波により超音波トランスデューサを駆動し、信号音を再生する手順と、
を少なくとも含むことを特徴とする音響再生方法。
【請求項１８】
前記第２のフィルタは、ハイパスフィルタの通過帯域特性を有し、ハイパスフィルタの通過帯域特性におけるカットオフ周波数が調整可能であること
を特徴とする請求項１６または１７のいずれかに記載の音響再生方法。
【請求項１９】
前記第１のフィルタは、復調音の周波数特性を均等化する周波数特性を有する均等化フィルタであること
を特徴とする請求項１６または１７のいずれかに記載の音響再生方法。
【請求項２０】
前記第２のフィルタの出力信号を前記第２のフィルタとは通過帯域特性が異なる第３のフィルタに通過させる手順と、
前記第３のフィルタの出力信号と前記変調手順により出力される変調波とのレベル比を調整するレベル調整手順と、
を少なくとも含むことを特徴とする請求項１６から１９のいずれかに記載の音響再生方法。
【請求項２１】
前記第３のフィルタは、前記超音波トランスデューサの可聴周波数帯域の全部もしくは一部の出力特性が均等化されるような周波数特性を有するフィルタであること
を特徴とする請求項２０に記載の音響再生方法。
【請求項２２】
指向性の高い音として出力される第１の可聴周波数帯域の信号を第１の信号入力端に入力する手順と、
指向性の低い音として出力される第２の可聴周波数帯域の信号を第２の信号入力端に入力する手順と、
前記第１の信号入力端より供給される可聴周波数帯域の入力信号により前記超音波周波数帯域の搬送波を変調する変調手順と、
前記第２の信号入力端より供給される可聴周波数帯域の入力信号と、前記変調手順により出力される変調波とのレベル比を調整するレベル比較調整手順と、
を少なくとも含むことを特徴とする請求項１３乃至２１のいずれかに記載の音響再生方法。
【請求項２３】
前記超音波トランスデューサは、静電型超音波トランスデューサであること
を特徴とする請求項１３乃至２２のいずれかに記載の音響再生方法。
【請求項２４】
超音波トランスデューサを駆動して信号音を再生するスピーカ制御装置であって、
超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、
前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手段と、
前記変調手段から出力される変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、
前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、
を備え、
前記合成波により前記超音波トランスデューサを駆動すること、
を特徴とするスピーカ制御装置。
【請求項２５】
超音波トランスデューサを駆動して信号音を再生するスピーカ制御装置であって、
超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、
前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手段と、
前記可聴周波数帯域の入力信号の位相をシフトさせる位相シフト器と、
前記変調手段から出力される変調波と前記位相シフト器により位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、
前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、
を備え、
前記合成波により前記超音波トランスデューサを駆動すること、
を特徴とするスピーカ制御装置。
【請求項２６】
超音波トランスデューサを駆動して信号音を再生するスピーカ制御装置であって、
超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、
前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手段と、
前記可聴周波数帯域の入力信号の位相を９０度または略９０度シフトさせる位相シフト器と、
前記変調手段から出力される変調波と前記位相シフト器により９０度または略９０度位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、
前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、
を備え、
前記合成波により前記超音波トランスデューサを駆動すること、
を特徴とするスピーカ制御装置。
【請求項２７】
超音波トランスデューサを駆動して信号音を再生するスピーカ制御装置であって、
超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、
可聴周波数帯域の入力信号が入力される所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタと、
前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号で変調する変調手段と、
前記可聴周波数帯域の入力信号が入力される第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタと、
前記変調手段から出力される変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、
前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、
を備え、
前記合成波により前記超音波トランスデューサを駆動すること、
を特徴とするスピーカ制御装置。
【請求項２８】
超音波トランスデューサを駆動して信号音を再生するスピーカ制御装置であって、
超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、
可聴周波数帯域の入力信号が入力される所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタと、
前記可聴周波数帯域の入力信号の位相を９０度または略９０度シフトさせる位相シフト器と、
前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号で変調する変調手段と、
前記位相シフト器の出力信号である可聴周波数帯域の信号が入力される、第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタと、
前記変調手段から出力される変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、
前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、
を備え、
前記合成波により前記超音波トランスデューサを駆動すること、
を特徴とするスピーカ制御装置。
【請求項２９】
前記第２のフィルタは、ハイパスフィルタの通過帯域特性を有し、ハイパスフィルタの通過帯域特性におけるカットオフ周波数が調整可能に構成されていること
を特徴とする請求項２７または２８のいずれかに記載のスピーカ制御装置。
【請求項３０】
前記第１のフィルタは、復調音の周波数特性を均等化する周波数特性を有する均等化フィルタであること
を特徴とする請求項２７または２８のいずれかに記載のスピーカ制御装置。
【請求項３１】
前記第２のフィルタと前記レベル調整手段との間に挿入される第３のフィルタであって、前記第２のフィルタとは通過帯域特性が異なる第３のフィルタを備えること
を特徴とする請求項２７から３０のいずれかに記載のスピーカ制御装置。
【請求項３２】
前記第３のフィルタは、前記超音波トランスデューサの可聴周波数帯域の全部もしくは一部の出力特性が均等化されるような周波数特性を有するフィルタであること
を特徴とする請求項３１に記載のスピーカ制御装置。
【請求項３３】
指向性の高い音として出力される第１の可聴周波数帯域の信号が入力される第１の信号入力端と、指向性の低い音として出力される第２の可聴周波数帯域の信号が入力される第２の信号入力端とを有し、
前記第１の可聴周波数帯域の信号は第１の信号入力端より前記変調手段に供給され、前記第２の可聴周波数帯域の信号は第２の信号入力端よりレベル調整手段に供給されるように構成されていること
を特徴とする請求項２４乃至３２のいずれかに記載のスピーカ制御装置。
【請求項３４】
前記超音波トランスデューサは、静電型超音波トランスデューサであること
を特徴とする請求項２４乃至３３のいずれかに記載のスピーカ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波帯域の搬送波を可聴帯域の音響信号によって変調した変調波を出力することによって、指向性の非常に高い音を再生することができると同時に、指向性の低い通常のラウドスピーカとしても機能する、スピーカ装置、音響再生方法、及びスピーカ制御装置、に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報機器の発達と普及により、現代社会、特に公共空間は、様々な情報機器の発する種々雑多な音で氾濫している。しかし、不要な音声やアナウンスは、それを必要としない個人にとっては、混乱の元となったり、不快感を与えるなど、大きなストレスの原因となる。このような状況に対し、特に公共空間においては、周囲に対する雑音を減らすなど、音環境をより改善したいという要求が最近高まっている。例えば、広告・アナウンスなどの用途では、特定のエリアにのみ音声情報を提供すること（エリア・オンデマンド）ができれば、周辺への雑音を減らすと同時に、アナウンス効果の向上も期待できる。
これに対し、超音波スピーカ（例えば、特許文献１参照）のような高い指向性を有する音を再生できる超指向性スピーカが注目されている。
超音波スピーカは、超音波帯域の搬送波を可聴帯域の音響信号によって変調した変調波を出力することで、高い指向性を有する音を再生することができるというものである。
【特許文献１】特開２００３−４７０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、超音波スピーカのような超指向性スピーカを拡声器として使用する場合を想定すると、ある特定の領域にのみアナウンスしたい場合と、比較的広い領域に全体的にアナウンスしたい場合との二通りが存在する。従来の超指向性スピーカを用いる場合には、非常に指向性の高い音しか再生できないため、広い領域に全体的にアナウンスしたい場合には、ラウドスピーカを別途設置する必要がある。
【０００４】
また、上記従来の超指向性スピーカ（超音波スピーカ）は、指向性が非常に高いという特徴があるが、このことは、再生空間が非常に狭いため、ピンポイントの領域でしか音が聞こえないということを意味する。特定個人にのみ音を提供しようとする場合には大きな問題にはならないが、所定の広さを有するある範囲に音を提供しようとする場合、一台の超指向性スピーカでは対象範囲をカバーしきれないため、複数の超指向性スピーカを設置しなければならず、システムが大型化する上に使い勝手も悪いという問題もある。
【０００５】
なお、超音波スピーカにおいては、搬送波周波数を変えることで、復調音の指向角を変えることはできる。しかし、スピーカの音波放射面積（スピーカ口径）と、搬送波（超音波）周波数の可変範囲の制約から、再生音（自己復調音）の指向角を大きく変えることは現実的には難しい。
このように、上記従来の超指向性スピーカでは、再生音の指向角（再生エリア）を大きく変えることが難しいという問題がある。
さらに、超指向性スピーカのうち、静電型超音波トランスデューサを用いた超音波スピーカでは、静電型超音波トランスデューサの周波数特性が、超音波周波数帯域で最大音圧の音響信号が出力されるようにトランスデューサの各部の形状、寸法が最適化されている。このため、出力音圧は、超音波周波数帯域から可聴周波数帯域に向かって、徐々に音圧が低下していく周波数特性となる。このように、静電型超音波トランスデューサは、可聴周波数帯域においては、平坦な出力音圧周波数特性を有していないので、入力された可聴音信号の周波数特性を補正せずにそのまま静電型超音波トランスデューサから出力させ、直接音として再生すると、高域（超音波周波数帯域）が強調されたバランスの崩れた音として再生されてしまい、音質が劣化するという問題もある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、超指向性スピーカとして機能し、ラウドスピーカとしても機能するとともに、音質の向上を図ったスピーカ装置、該スピーカ装置における音響再生方法、及びスピーカ制御装置を提供することを目的としている。また、再生音の指向角（再生エリア）を従来の超指向性スピーカよりも大きく変えることの可能なスピーカ装置、該スピーカ装置における音響再生方法、及びスピーカ制御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】
上記目的を達成するために本発明に係るスピーカ装置は、可聴周波数帯域の信号波と、可聴周波数帯域の信号により超音波周波数帯域の搬送波を変調した変調波とを混合して合成波を生成し、該合成波により超音波トランスデューサを駆動して信号音を再生することを特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ装置では、可聴周波数帯域の信号波と、可聴周波数帯域の信号により超音波周波数帯域の搬送波を変調した変調波と、を混合して合成波が生成され、該合成波により超音波トランスデューサが駆動され、信号音が再生される。
したがって、超音波周波数帯域の変調波と可聴周波数帯域の信号とを同時にひとつの超音波トランスデューサから発生させることにより、超指向性スピーカ（超音波スピーカ）とラウドスピーカを一台の超音波トランスデューサで実現するハイブリッドタイプのスピーカ装置が得られる。
【０００８】
また、本発明に係るスピーカ装置は、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手段と、前記変調手段から出力される変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、前記合成波により駆動され、信号音を再生す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。
上記構成からなる本発明のスピーカ装置では、搬送波生成手段により超音波周波数帯域の搬送波が生成され、変調手段により搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波が、可聴周波数帯域の入力信号により変調される。
前記変調手段から出力される変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比が必要に応じた値にレベル調整手段により調整され、前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とがミキサにより合成され、合成波が生成される。この合成波により超音波トランスデューサが駆動され、超音波トランスデューサは信号音を再生する。
したがって、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値にレベル調整手段により調整することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変更することができる。すなわち、変調信号の割合を高くすれば、指向性が高くなり、可聴周波数帯域の信号の割合を高くすれば、指向性が低くなる。それ故、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を調整することにより純粋な超指向性スピーカとして機能させ、あるいは純粋なラウドスピーカとして機能させ、さらには超指向性スピーカとラウドスピーカとの機能を同時に発揮させるようにもすることができる。
【０００９】
また、本発明に係わるスピーカ装置は、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手段と、前記可聴周波数帯域の入力信号の位相をシフトさせる位相シフト器と、前記変調手段から出力される変調波と前記位相シフト器により位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、前記合成波により駆動され、信号音を再生す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。
上記構成からなる本発明のスピーカ装置では、搬送波生成手段により超音波周波数帯域の搬送波が生成され、変調手段により前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波が、可聴周波数帯域の入力信号により変調される。
また、位相シフト器により前記可聴周波数帯域の入力信号の位相がシフトされ、前記変調手段から出力される変調波と前記位相シフト器により位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比がレベル調整手段により変更される。前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とがミキサにより合成されることにより、合成波が生成され、該合成波により超音波トランスデューサが駆動され、超音波トランスデューサは信号音を再生する。
したがって、上記構成からなる本発明のスピーカ装置によれば、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値にレベル調整手段により変更することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変更することができるとともに、変調波に対し合成する可聴周波数帯域の信号の位相をシフトしてから上記変調波と合成することにより、合成波形の振幅の正負非対称性が抑えられる。それ故、超音波トランスデューサの振動膜や、駆動回路に加わる負荷が小さくなり、システムの長寿命化が図れる。
【００１０】
また、本発明に係るスピーカ装置は、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手段と、前記可聴周波数帯域の入力信号の位相を９０度または略９０度シフトさせる位相シフト器と、前記変調手段から出力される変調波と前記位相シフト器により９０度または略９０度位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、前記合成波により駆動され、信号音を再生す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。
上記構成からなる本発明のスピーカ装置では、搬送波生成手段により超音波周波数帯域の搬送波が生成され、変調手段により前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波が、可聴周波数帯域の入力信号により変調される。
また、位相シフト器により前記可聴周波数帯域の入力信号の位相が９０度（または略９０度）シフトされ、前記変調手段から出力される変調波と前記位相シフト器により９０度位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比がレベル調整手段により変更される。前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とがミキサにより合成されることにより、合成波が生成され、該合成波により超音波トランスデューサが駆動され、超音波トランスデューサは信号音を再生する。
したがって、上記構成からなる本発明のスピーカ装置によれば、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値にレベル調整手段により変更することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変更することができるとともに、変調波に対し合成する可聴周波数帯域の信号の位相を９０度（または略９０度）シフトしてから上記変調波と合成することにより、合成波形の振幅の正負非対称性が抑えられる。それ故、超音波トランスデューサの振動膜や、駆動回路に加わる負荷が小さくなり、システムの長寿命化が図れる。
【００１１】
また、本発明に係るスピーカ装置は、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、可聴周波数帯域の入力信号が入力される所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタと、前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号で変調する変調手段と、前記可聴周波数帯域の入力信号が入力される第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタと、前記変調手段から出力される変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、前記合成波により駆動され、信号音を再生す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。
上記構成からなる本発明のスピーカ装置では、搬送波生成手段により超音波周波数帯域の搬送波が生成され、可聴周波数帯域の入力信号が所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタに入力され、所定の通過帯域の信号が出力される。
また、変調手段により前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波が、前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号により変調される。
一方、前記可聴周波数帯域の入力信号は、第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタに入力され、所定の通過帯域の信号が出力される。
前記変調手段から出力される変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比が必要に応じた値にレベル調整手段により調整され、前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とがミキサにより合成され、合成波が生成される。この合成波により超音波トランスデューサが駆動され、超音波トランスデューサは信号音を再生する。
したがって、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値にレベル調整手段により調整することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変更することができる。
また、第２のフィルタをハイパスフィルタ（ＨＰＦ）として構成し、ハイパスフィルタの周波数特性におけるカットオフ周波数を変えることにより、再生音の指向性を変えることができる。
さらに、第１のフィルタを復調音の周波数特性を均等化する均等化フィルタや、自己復調時の不要な相互変調歪みを抑制する逆フィルタとして構成することで、ビーム音の音質を向上させたり、第２のフィルタを通過した可聴帯域信号を補完したり、強調したりするような周波数特性を有するフィルタとすることによって、より効果的な音響効果を創出することができるようになる。
【００１２】
また、本発明に係るスピーカ装置は、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、可聴周波数帯域の入力信号が入力される所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタと、前記可聴周波数帯域の入力信号の位相を９０度または略９０度シフトさせる位相シフト器と、前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号で変調する変調手段と、前記位相シフト器の出力信号である可聴周波数帯域の信号が入力される、第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタと、前記変調手段から出力される変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、前記合成波により駆動され、信号音を再生す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。
上記構成からなる本発明のスピーカ装置では、搬送波生成手段により超音波周波数帯域の搬送波が生成され、可聴周波数帯域の入力信号が所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタに入力され、所定の通過帯域の信号が出力される。
一方、前記可聴周波数帯域の入力信号は、位相シフト器により位相が９０度（または略９０度）シフトされ、第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタに入力され、第２のフィルタより所定の通過帯域の信号が出力される。
前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波が、変調手段により前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号で変調される。前記変調手段から出力される変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比がレベル調整手段により必要に応じて調整され、前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とがミキサにより合成され、合成波が生成される。この合成波により超音波トランスデューサが駆動され、超音波トランスデューサは信号音を再生する。
したがって、上記構成からなる本発明のスピーカ装置によれば、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値にレベル調整手段により変更することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変更することができるとともに、変調波に対し合成する可聴周波数帯域の信号の位相を９０度（または略９０度）シフトしてから上記変調波と合成することにより、合成波形の振幅の正負非対称性が抑えられる。それ故、超音波トランスデューサの振動膜や、駆動回路に加わる負荷が小さくなり、システムの長寿命化が図れる。
また、第２のフィルタをハイパスフィルタ（ＨＰＦ）として構成し、ハイパスフィルタの周波数特性におけるカットオフ周波数を変えることにより、再生音の指向性を変えることができる。これにより、さらに細かく指向性を調整することができるようになる。
さらに、第１のフィルタを復調音の周波数特性を均等化する均等化フィルタや、自己復調時の不要な相互変調歪みを抑制する逆フィルタとして構成することで、ビーム音の音質を向上させたり、第２のフィルタを通過した可聴帯域信号を補完したり、強調したりするような周波数特性を有するフィルタとすることによって、より効果的な音響効果を創出することができるようになる。
【００１３】
また、本発明に係るスピーカ装置は、前記第２のフィルタは、ハイパスフィルタの通過帯域特性を有し、ハイパスフィルタの通過帯域特性におけるカットオフ周波数が調整可能に構成されていることを特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ装置では、第２のフィルタをハイパスフィルタ（ＨＰＦ）として構成し、ハイパスフィルタの周波数特性におけるカットオフ周波数を変えることにより、再生音の指向性を変えることができる。これにより、細かく指向性を調整することができるようになる。
【００１４】
また、本発明に係るスピーカ装置は、前記第１のフィルタは、復調音の周波数特性を均等化する周波数特性を有する均等化フィルタであることを特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ装置では、復調音の周波数特性を均等化することができ、音響出力であるビーム音の音質の向上が図れる。
【００１５】
また、本発明に係わるスピーカ装置は、前記第２のフィルタと前記レベル調整手段との間に挿入される第３のフィルタであって、前記第２のフィルタとは通過帯域特性が異なる第３のフィルタを備えることを特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ装置では、前記第２のフィルタと前記レベル調整手段との間に第３のフィルタを挿入する。この第３のフィルタは、例えば、トランスデューサ単体での可聴周波数帯域の出力特性（減衰特性）に応じ、丁度その逆の特性となるような通過特性を有するものとする。
これにより、最終的にトランスデューサから出力される直接音（フィルタ２、フィルタ３を経由して再生される可聴周波数帯域の信号成分）の周波数特性を平坦にすることができる。このため、トランスデューサから出力される直接音（低指向性音）の再生バランスが保たれ、音質劣化を防ぐことができるようになる。
【００１６】
また、本発明に係わるスピーカ装置は、前記第３のフィルタは、前記超音波トランスデューサの可聴周波数帯域の全部もしくは一部の出力特性が均等化されるような周波数特性を有するフィルタであることを特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ装置では、前記第２のフィルタと前記レベル調整手段との間に第３のフィルタを挿入する。この第３のフィルタは、トランスデューサの可聴周波数帯域の全部もしくは一部の出力特性が均等化されるような周波数特性を有するものとする。
これにより、最終的にトランスデューサから出力される直接音（フィルタ２、フィルタ３を経由して再生される可聴周波数帯域の信号成分）の周波数特性を平坦にすることができる。このため、トランスデューサから出力される直接音（低指向性音）の再生バランスが保たれ、音質劣化を防ぐことができるようになる。
【００１７】
また、本発明に係るスピーカ装置は、指向性の高い音として出力される第１の可聴周波数帯域の信号が入力される第１の信号入力端と、指向性の低い音として出力される第２の可聴周波数帯域の信号が入力される第２の信号入力端とを有し、前記第１の可聴周波数帯域の信号は第１の信号入力端より前記変調手段に供給され、前記第２の可聴周波数帯域の信号は第２の信号入力端よりレベル調整手段に供給されるように構成されていることを特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ装置では、第１の信号入力端より指向性の高い音として出力される第１の可聴周波数帯域の信号が入力され、第２の信号入力端より指向性の低い音として出力される第２の可聴周波数帯域の信号が入力される。第１の可聴周波数帯域の信号は、変調手段に入力され、変調手段により超音波周波数帯域の搬送波が第１の可聴周波数帯域の信号により変調される。
レベル調整手段により変調手段の出力である変調波と第２の可聴周波数帯域の信号のレベル比が調整され、ミキサにより合成される。この合成波により超音波トランスデューサが駆動され、信号音が再生される。
このように、指向性の高い音として出力するチャンネル（ＣＨ１）と、指向性の低い音として出力するチャンネル（ＣＨ２）とに分離し、両者を合成して再生する構成を示したものである。このような構成により、例えばＣＨ１に主音声（メインボーカルや音声アナウンス等）を、ＣＨ２に副音声（ＢＧＭ、効果音等）を割り振ることで、一台のスピーカ装置で、効果的な音声エリア案内を行うことができるようになる。
【００１８】
また、本発明に係るスピーカ装置は、前記超音波トランスデューサは、静電型超音波トランスデューサであることを特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ装置では、超音波トランスデューサは、静電型超音波トランスデューサで構成される。
静電型超音波トランスデューサは、超音波周波数帯域から可聴周波数帯域までの広い周波数帯域にわたって高い音圧を発生させることができるため、指向性の高い音（超指向性スピーカ）と指向性の低い音（ラウドスピーカ）どちらも高い音圧で再生することができる。従って、静電型超音波トランスデューサ一台で超指向性スピーカとラウドスピーカ両方の機能を実現することができる。
【００１９】
また、本発明に係わる音響再生方法は、音響信号をスピーカ装置により再生する音響再生方法であって、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手順と、前記搬送波生成手順により出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手順と、前記変調手順により出力される変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を調整するレベル調整手順と、前記レベル調整手順によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサ手順と、前記合成波により超音波トランスデューサを駆動して、信号音を再生する手順と、を含むこと特徴とする。
上記手順を含む音響再生方法では、超音波周波数帯域の搬送波が生成され、この超音波周波数帯域の搬送波が、可聴周波数帯域の入力信号により変調される。前記変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比が必要に応じた値にレベル調整され、レベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とが合成され、合成波が生成される。この合成波により超音波トランスデューサを駆動する。
したがって、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値にレベル調整することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変更することができる。すなわち、変調信号の割合を高くすれば、指向性が高くなり、可聴周波数帯域の信号の割合を高くすれば、指向性が低くなる。それ故、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を調整することにより純粋な超指向性スピーカとして機能させ、あるいは純粋なラウドスピーカとして機能させ、さらには超指向性スピーカとラウドスピーカとの機能を同時に発揮させるようにもすることができる。
【００２０】
また、本発明に係わる音響再生方法は、音響信号をスピーカ装置により再生する音響再生方法であって、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手順と、前記搬送波生成手順により出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手順と、前記可聴周波数帯域の入力信号の位相をシフトさせる位相シフト手順と、前記変調手順により出力される変調波と前記位相シフト手順により位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手順と、前記レベル調整手順によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサ手順と、前記合成波により超音波トランスデューサを駆動して、信号音を再生する手順と、を含むことを特徴とする。
上記手順を含む音響再生方法では、超音波周波数帯域の搬送波が可聴周波数帯域の入力信号により変調される。また、可聴周波数帯域の入力信号の位相がシフトされ、前記変調波と前記位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比が調整され、レベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とが合成されることにより、合成波が生成され、該合成波により超音波トランスデューサが駆動される。
したがって、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値に変更することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変更することができるとともに、変調波に対し合成する可聴周波数帯域の信号の位相をシフトしてから上記変調波と合成することにより、合成波形の振幅の正負非対称性が抑えられる。それ故、超音波トランスデューサの振動膜や、駆動回路に加わる負荷が小さくなり、システムの長寿命化が図れる。
【００２１】
また、本発明に係わる音響再生方法は、音響信号をスピーカ装置により再生する音響再生方法であって、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手順と、前記搬送波生成手順により出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手順と、前記可聴周波数帯域の入力信号の位相を９０度または略９０度シフトさせる位相シフト手順と、前記変調手順により出力される変調波と前記位相シフト手順により９０度または略９０度位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手順と、前記レベル調整手順によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサ手順と、前記合成波により超音波トランスデューサを駆動し、信号音を再生する手順と、を含むことを特徴とする。
上記手順を含む音響再生方法では、超音波周波数帯域の搬送波が可聴周波数帯域の入力信号により変調される。また、可聴周波数帯域の入力信号の位相が９０度（または略９０度）シフトされ、前記変調波と前記９０度位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比が調整され、レベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とが合成されることにより、合成波が生成され、該合成波により超音波トランスデューサが駆動される。
したがって、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値に変更することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変更することができるとともに、変調波に対し合成する可聴周波数帯域の信号の位相を９０度（または略９０度）シフトしてから上記変調波と合成することにより、合成波形の振幅の正負非対称性が抑えられる。それ故、超音波トランスデューサの振動膜や、駆動回路に加わる負荷が小さくなり、システムの長寿命化が図れる。
【００２２】
また、本発明に係わる音響再生方法は、音響信号をスピーカ装置により再生する音響再生方法であって、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手順と、可聴周波数帯域の入力信号を所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタに通過させる手順と、前記搬送波生成手順により出力された超音波周波数帯域の搬送波を、前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号で変調する変調手順と、前記可聴周波数帯域の入力信号を前記第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタに通過させる手順と、前記変調手順により出力される変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手順と、前記レベル調整手順によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサ手順と、前記合成波により超音波トランスデューサを駆動し、信号音を再生する手順と、を含むことを特徴とする。
上記手順を含む音響再生方法では、可聴周波数帯域の入力信号が所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタに入力され、所定の通過帯域の信号が出力される。 また、超音波周波数帯域の搬送波が、前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号により変調される。一方、前記可聴周波数帯域の入力信号は、第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタに入力され、所定の通過帯域の信号が出力される。前記変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比が必要に応じた値にレベル調整され、レベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とが合成され、合成波が生成される。この合成波により超音波トランスデューサが駆動され、超音波トランスデューサは信号音を再生する。
したがって、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値にレベル調整することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変更することができる。また、第２のフィルタをハイパスフィルタ（ＨＰＦ）として構成し、ハイパスフィルタの周波数特性におけるカットオフ周波数を変えることにより、再生音の指向性を変えることができる。さらに、第１のフィルタを復調音の周波数特性を均等化する均等化フィルタや、自己復調時の不要な相互変調歪みを抑制する逆フィルタとして構成することで、ビーム音の音質を向上させたり、第２のフィルタを通過した可聴帯域信号を補完したり、強調したりするような周波数特性を有するフィルタとすることによって、より効果的な音響効果を創出することができるようになる。
【００２３】
また、本発明に係わる音響再生方法は、音響信号をスピーカ装置により再生する音響再生方法であって、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手順と、可聴周波数帯域の入力信号を所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタに通過させる手順と、前記可聴周波数帯域の入力信号の位相を９０度または略９０度シフトさせる位相シフト手順と、前記搬送波生成手順により出力された超音波周波数帯域の搬送波を、前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号で変調する変調手順と、前記位相シフト手順による出力信号である可聴周波数帯域の信号を、前記第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタに通過させる手順と、前記変調手順により出力される変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手順と、前記レベル調整手順によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサ手順と、前記合成波により超音波トランスデューサを駆動し、信号音を再生する手順と、を含むことを特徴とする。
上記手順を含む音響再生方法では、可聴周波数帯域の入力信号が所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタに入力され、所定の通過帯域の信号が出力される。一方、前記可聴周波数帯域の入力信号は、位相が９０度（または略９０度）シフトされ、第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタに入力され、第２のフィルタより所定の通過帯域の信号が出力される。超音波周波数帯域の搬送波が、前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号で変調される。前記変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比がレベル調整され、前記レベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とが合成され、合成波が生成される。この合成波により超音波トランスデューサが駆動され、超音波トランスデューサは信号音を再生する。
したがって、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値に変更することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変更することができるとともに、変調波に対し合成する可聴周波数帯域の信号の位相を９０度（または略９０度）シフトしてから上記変調波と合成することにより、合成波形の振幅の正負非対称性が抑えられる。それ故、超音波トランスデューサの振動膜や、駆動回路に加わる負荷が小さくなり、システムの長寿命化が図れる。
また、第２のフィルタをハイパスフィルタ（ＨＰＦ）として構成し、ハイパスフィルタの周波数特性におけるカットオフ周波数を変えることにより、再生音の指向性を変えることができる。これにより、さらに細かく指向性を調整することができるようになる。
さらに、第１のフィルタを復調音の周波数特性を均等化する均等化フィルタや、自己復調時の不要な相互変調歪みを抑制する逆フィルタとして構成することで、ビーム音の音質を向上させたり、第２のフィルタを通過した可聴帯域信号を補完したり、強調したりするような周波数特性を有するフィルタとすることによって、より効果的な音響効果を創出することができるようになる。
【００２４】
また、本発明に係わる音響再生方法は、前記第２のフィルタは、ハイパスフィルタの通過帯域特性を有し、ハイパスフィルタの通過帯域特性におけるカットオフ周波数が調整可能であることを特徴とする。
上記手順を含む音響再生方法では、第２のフィルタをハイパスフィルタ（ＨＰＦ）として構成し、ハイパスフィルタの周波数特性におけるカットオフ周波数を変えることにより、再生音の指向性を変えることができる。これにより、細かく指向性を調整することができるようになる。
【００２５】
また、本発明に係わる音響再生方法は、前記第１のフィルタは、復調音の周波数特性を均等化する周波数特性を有する均等化フィルタであることを特徴とする。
上記手順を含む音響再生方法では、復調音の周波数特性を均等化することができ、音響出力であるビーム音の音質の向上が図れる。
【００２６】
また、本発明に係わる音響再生方法は、前記第２のフィルタの出力信号を前記第２のフィルタとは通過帯域特性が異なる第３のフィルタに通過させる手順と、前記第３のフィルタの出力信号と前記変調手順により出力される変調波とのレベル比を調整するレベル調整手順と、を含むことを特徴とする。
上記手順を含む音響再生方法では、前記第２のフィルタの出力信号が第３のフィルタを通過するようにし、この第３のフィルタの出力信号と変調波とのレベル比を調整する。この第３のフィルタは、例えば、トランスデューサ単体での可聴周波数帯域の出力特性（減衰特性）に応じ、丁度その逆の特性となるような通過特性を有するものとする。
これにより、最終的にトランスデューサから出力される直接音（フィルタ２、フィルタ３を経由して再生される可聴周波数帯域の信号成分）の周波数特性を平坦にすることができる。このため、トランスデューサから出力される直接音（低指向性音）の再生バランスが保たれ、音質劣化を防ぐことができるようになる。
【００２７】
また、本発明に係わる音響再生方法は、前記第３のフィルタは、前記超音波トランスデューサの可聴周波数帯域の全部もしくは一部の出力特性が均等化されるような周波数特性を有するフィルタであることを特徴とする。
上記手順を含む音響再生方法では、前記第２のフィルタの出力信号が第３のフィルタを通過するようにし、この第３のフィルタの出力信号と変調波とのレベル比を調整する。この第３のフィルタは、トランスデューサの可聴周波数帯域の全部もしくは一部の出力特性が均等化されるような周波数特性を有するものとする。
これにより、最終的にトランスデューサから出力される直接音（フィルタ２、フィルタ３を経由して再生される可聴周波数帯域の信号成分）の周波数特性を平坦にすることができる。このため、トランスデューサから出力される直接音（低指向性音）の再生バランスが保たれ、音質劣化を防ぐことができるようになる。
【００２８】
また、本発明に係わる音響再生方法は、指向性の高い音として出力される第１の可聴周波数帯域の信号を第１の信号入力端に入力する手順と、指向性の低い音として出力される第２の可聴周波数帯域の信号を第２の信号入力端に入力する手順と、前記第１の信号入力端より供給される可聴周波数帯域の入力信号により前記超音波周波数帯域の搬送波を変調する変調手順と、前記第２の信号入力端より供給される可聴周波数帯域の入力信号と、前記変調手順により出力される変調波とのレベル比を調整するレベル比較調整手順と、を含むことを特徴とする。
上記手順を含む音響再生方法では、第１の信号入力端より指向性の高い音として出力される第１の可聴周波数帯域の信号が入力され、第２の信号入力端より指向性の低い音として出力される第２の可聴周波数帯域の信号が入力される。超音波周波数帯域の搬送波が第１の可聴周波数帯域の信号により変調される。この変調波と第２の可聴周波数帯域の信号のレベル比が調整され、合成される。この合成波により超音波トランスデューサが駆動され、信号音が再生される。
このように、指向性の高い音として出力するチャンネル（ＣＨ１）と、指向性の低い音として出力するチャンネル（ＣＨ２）とに分離し、両者を合成して再生する。これにより、例えばＣＨ１に主音声（メインボーカルや音声アナウンス等）を、ＣＨ２に副音声（ＢＧＭ、効果音等）を割り振ることで、一台のスピーカ装置で、効果的な音声エリア案内を行うことができるようになる。
【００２９】
また、本発明に係わる音響再生方法は、前記超音波トランスデューサは、静電型超音波トランスデューサであることを特徴とする。
上記音響再生方法では、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する。
これにより、静電型超音波トランスデューサは、超音波周波数帯域から可聴周波数帯域までの広い周波数帯域にわたって高い音圧を発生させることができるため、指向性の高い音（超指向性スピーカ）と指向性の低い音（ラウドスピーカ）どちらも高い音圧で再生することができる。従って、静電型超音波トランスデューサ一台で超指向性スピーカとラウドスピーカ両方の機能を実現することができる。
【００３０】
また、本発明に係わるスピーカ制御装置は、超音波トランスデューサを駆動して信号音を再生するスピーカ制御装置であって、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手段と、前記変調手段から出力される変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、を備え、前記合成波により前記超音波トランスデューサを駆動すること、を特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ制御装置では、搬送波生成手段により超音波周波数帯域の搬送波が生成され、変調手段により搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波が、可聴周波数帯域の入力信号により変調される。
前記変調手段から出力される変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比が必要に応じた値にレベル調整手段により調整され、前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とがミキサにより合成され、合成波が生成される。この合成波により超音波トランスデューサが駆動され、超音波トランスデューサは信号音を再生する。
したがって、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値にレベル調整手段により調整することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変更することができる。すなわち、変調信号の割合を高くすれば、指向性が高くなり、可聴周波数帯域の信号の割合を高くすれば、指向性が低くなる。それ故、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を調整することにより純粋な超指向性スピーカとして機能させ、あるいは純粋なラウドスピーカとして機能させ、さらには超指向性スピーカとラウドスピーカとの機能を同時に発揮させるようにもすることができる。
【００３１】
また、本発明に係わるスピーカ制御装置は、超音波トランスデューサを駆動して信号音を再生するスピーカ制御装置であって、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手段と、前記可聴周波数帯域の入力信号の位相をシフトさせる位相シフト器と、前記変調手段から出力される変調波と前記位相シフト器により位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、を備え、前記合成波により前記超音波トランスデューサを駆動すること、を特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ制御装置では、搬送波生成手段により超音波周波数帯域の搬送波が生成され、変調手段により前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波が、可聴周波数帯域の入力信号により変調される。
また、位相シフト器により前記可聴周波数帯域の入力信号の位相がシフトされ、前記変調手段から出力される変調波と前記位相シフト器により位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比がレベル調整手段により変更される。前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とがミキサにより合成されることにより、合成波が生成され、該合成波をパワーアンプにより増幅し超音波トランスデューサを駆動する。
したがって、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値にレベル調整手段により変更することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変更することができるとともに、変調波に対し合成する可聴周波数帯域の信号の位相をシフトしてから上記変調波と合成することにより、合成波形の振幅の正負非対称性が抑えられる。それ故、超音波トランスデューサの振動膜や、駆動回路に加わる負荷が小さくなり、システムの長寿命化が図れる。
【００３２】
また、本発明に係わるスピーカ制御装置は、超音波トランスデューサを駆動して信号音を再生するスピーカ制御装置であって、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調手段と、前記可聴周波数帯域の入力信号の位相を９０度または略９０度シフトさせる位相シフト器と、前記変調手段から出力される変調波と前記位相シフト器により９０度または略９０度位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、を備え、前記合成波により前記超音波トランスデューサを駆動すること、を特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ制御装置では、搬送波生成手段により超音波周波数帯域の搬送波が生成され、変調手段により前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波が、可聴周波数帯域の入力信号により変調される。
また、位相シフト器により前記可聴周波数帯域の入力信号の位相が９０度（または略９０度）シフトされ、前記変調手段から出力される変調波と前記位相シフト器により９０度位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比がレベル調整手段により変更される。前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とがミキサにより合成されることにより、合成波が生成され、該合成波により超音波トランスデューサが駆動され、超音波トランスデューサは信号音を再生する。
したがって、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値にレベル調整手段により変更することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変更することができるとともに、変調波に対し合成する可聴周波数帯域の信号の位相を９０度（または略９０度）シフトしてから上記変調波と合成することにより、合成波形の振幅の正負非対称性が抑えられる。それ故、超音波トランスデューサの振動膜や、駆動回路に加わる負荷が小さくなり、システムの長寿命化が図れる。
【００３３】
また、本発明に係わるスピーカ制御装置は、超音波トランスデューサを駆動して信号音を再生するスピーカ制御装置であって、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、可聴周波数帯域の入力信号が入力される所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタと、前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号で変調する変調手段と、前記可聴周波数帯域の入力信号が入力される第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタと、前記変調手段から出力される変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、を備え、前記合成波により前記超音波トランスデューサを駆動すること、を特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ制御装置では、搬送波生成手段により超音波周波数帯域の搬送波が生成され、可聴周波数帯域の入力信号が所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタに入力され、所定の通過帯域の信号が出力される。 また、変調手段により前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波が、前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号により変調される。一方、前記可聴周波数帯域の入力信号は、第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタに入力され、所定の通過帯域の信号が出力される。 前記変調手段から出力される変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比が必要に応じた値にレベル調整手段により調整され、前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とがミキサにより合成され、合成波が生成される。この合成波により超音波トランスデューサが駆動され、超音波トランスデューサは信号音を再生する。
したがって、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値にレベル調整手段により調整することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変更することができる。また、第２のフィルタをハイパスフィルタ（ＨＰＦ）として構成し、ハイパスフィルタの周波数特性におけるカットオフ周波数を変えることにより、再生音の指向性を変えることができる。さらに、第１のフィルタを復調音の周波数特性を均等化する均等化フィルタや、自己復調時の不要な相互変調歪みを抑制する逆フィルタとして構成することで、ビーム音の音質を向上させたり、第２のフィルタを通過した可聴帯域信号を補完したり、強調したりするような周波数特性を有するフィルタとすることによって、より効果的な音響効果を創出することができるようになる。
【００３４】
また、本発明に係わるスピーカ制御装置は、超音波トランスデューサを駆動して信号音を再生するスピーカ制御装置であって、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波生成手段と、可聴周波数帯域の入力信号が入力される所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタと、前記可聴周波数帯域の入力信号の位相を９０度または略９０度シフトさせる位相シフト器と、前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号で変調する変調手段と、前記位相シフト器の出力信号である可聴周波数帯域の信号が入力される、第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタと、前記変調手段から出力される変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整手段と、前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサと、を備え、前記合成波により前記超音波トランスデューサを駆動すること、を特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ制御装置では、搬送波生成手段により超音波周波数帯域の搬送波が生成され、可聴周波数帯域の入力信号が所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタに入力され、所定の通過帯域の信号が出力される。
一方、前記可聴周波数帯域の入力信号は、位相シフト器により位相が９０度（または略９０度）シフトされ、第１のフィルタとは通過帯域特性が異なる第２のフィルタに入力され、第２のフィルタより所定の通過帯域の信号が出力される。
前記搬送波生成手段から出力された超音波周波数帯域の搬送波が、変調手段により前記第１のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号で変調される。前記変調手段から出力される変調波と前記第２のフィルタの出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比がレベル調整手段により必要に応じて調整され、前記レベル調整手段によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とがミキサにより合成され、合成波が生成される。この合成波により超音波トランスデューサが駆動され、超音波トランスデューサは信号音を再生する。
したがって、上記構成からなる本発明のスピーカ制御装置によれば、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値にレベル調整手段により変更することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変更することができるとともに、変調波に対し合成する可聴周波数帯域の信号の位相を９０度（または略９０度）シフトしてから上記変調波と合成することにより、合成波形の振幅の正負非対称性が抑えられる。それ故、超音波トランスデューサの振動膜や、駆動回路に加わる負荷が小さくなり、システムの長寿命化が図れる。
また、第２のフィルタをハイパスフィルタ（ＨＰＦ）として構成し、ハイパスフィルタの周波数特性におけるカットオフ周波数を変えることにより、再生音の指向性を変えることができる。これにより、さらに細かく指向性を調整することができるようになる。
さらに、第１のフィルタを復調音の周波数特性を均等化する均等化フィルタや、自己復調時の不要な相互変調歪みを抑制する逆フィルタとして構成することで、ビーム音の音質を向上させたり、第２のフィルタを通過した可聴帯域信号を補完したり、強調したりするような周波数特性を有するフィルタとすることによって、より効果的な音響効果を創出することができるようになる。
【００３５】
また、本発明に係わるスピーカ制御装置は、前記第２のフィルタは、ハイパスフィルタの通過帯域特性を有し、ハイパスフィルタの通過帯域特性におけるカットオフ周波数が調整可能に構成されていることを特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ制御装置では、第２のフィルタをハイパスフィルタ（ＨＰＦ）として構成し、ハイパスフィルタの周波数特性におけるカットオフ周波数を変えることにより、再生音の指向性を変えることができる。これにより、細かく指向性を調整することができるようになる。
【００３６】
また、本発明に係わるスピーカ制御装置は、前記第１のフィルタは、復調音の周波数特性を均等化する周波数特性を有する均等化フィルタであることを特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ制御装置では、復調音の周波数特性を均等化することができ、音響出力であるビーム音の音質の向上が図れる。
【００３７】
また、本発明に係わるスピーカ制御装置は、前記第２のフィルタと前記レベル調整手段との間に挿入される第３のフィルタであって、前記第２のフィルタとは通過帯域特性が異なる第３のフィルタを備えることを特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ制御装置では、前記第２のフィルタと前記レベル調整手段との間に第３のフィルタを挿入する。この第３のフィルタは、例えば、トランスデューサ単体での可聴周波数帯域の出力特性（減衰特性）に応じ、丁度その逆の特性となるような通過特性を有するものとする。
これにより、最終的にトランスデューサから出力される直接音（フィルタ２、フィルタ３を経由して再生される可聴周波数帯域の信号成分）の周波数特性を平坦にすることができる。このため、トランスデューサから出力される直接音（低指向性音）の再生バランスが保たれ、音質劣化を防ぐことができるようになる。
【００３８】
また、本発明に係わるスピーカ制御装置は、前記第３のフィルタは、前記超音波トランスデューサの可聴周波数帯域の全部もしくは一部の出力特性が均等化されるような周波数特性を有するフィルタであることを特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ制御装置では、前記第２のフィルタと前記レベル調整手段との間に第３のフィルタを挿入する。この第３のフィルタは、トランスデューサの可聴周波数帯域の全部もしくは一部の出力特性が均等化されるような周波数特性を有するものとする。
これにより、最終的にトランスデューサから出力される直接音（フィルタ２、フィルタ３を経由して再生される可聴周波数帯域の信号成分）の周波数特性を平坦にすることができる。このため、トランスデューサから出力される直接音（低指向性音）の再生バランスが保たれ、音質劣化を防ぐことができるようになる。
【００３９】
また、本発明に係わるスピーカ制御装置は、指向性の高い音として出力される第１の可聴周波数帯域の信号が入力される第１の信号入力端と、指向性の低い音として出力される第２の可聴周波数帯域の信号が入力される第２の信号入力端とを有し、前記第１の可聴周波数帯域の信号は第１の信号入力端より前記変調手段に供給され、前記第２の可聴周波数帯域の信号は第２の信号入力端よりレベル調整手段に供給されるように構成されていることを特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ制御装置では、第１の信号入力端より指向性の高い音として出力される第１の可聴周波数帯域の信号が入力され、第２の信号入力端より指向性の低い音として出力される第２の可聴周波数帯域の信号が入力される。第１の可聴周波数帯域の信号は、変調手段に入力され、変調手段により超音波周波数帯域の搬送波が第１の可聴周波数帯域の信号により変調される。
レベル調整手段により変調手段の出力である変調波と第２の可聴周波数帯域の信号のレベル比が調整され、ミキサにより合成される。この合成波により超音波トランスデューサが駆動され、信号音が再生される。
このように、指向性の高い音として出力するチャンネル（ＣＨ１）と、指向性の低い音として出力するチャンネル（ＣＨ２）とに分離し、両者を合成して再生する構成を示したものである。このような構成により、例えばＣＨ１に主音声（メインボーカルや音声アナウンス等）を、ＣＨ２に副音声（ＢＧＭ、効果音等）を割り振ることで、一台のスピーカ制御装置で、効果的な音声エリア案内を行うことができるようになる。
【００４０】
また、本発明に係わるスピーカ制御装置は、前記超音波トランスデューサは、静電型超音波トランスデューサであることを特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ制御装置では、超音波トランスデューサは、静電型超音波トランスデューサで構成される。
静電型超音波トランスデューサは、超音波周波数帯域から可聴周波数帯域までの広い周波数帯域にわたって高い音圧を発生させることができるため、指向性の高い音（超指向性スピーカ）と指向性の低い音（ラウドスピーカ）どちらも高い音圧で再生することができる。従って、静電型超音波トランスデューサ一台で超指向性スピーカとラウドスピーカ両方の機能を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明に係るスピーカ装置は、可聴周波数帯域の信号波と、可聴周波数帯域の信号により超音波周波数帯域の搬送波を変調した変調波とを混合して合成波を生成し、該合成波により超音波トランスデューサを駆動して信号音を再生することを特徴とするものである。本発明によれば、超音波周波数帯域の変調波と可聴周波数帯域の信号とを同時にひとつの超音波トランスデューサから発生させることにより、超指向性スピーカ（超音波スピーカ）とラウドスピーカを一台の超音波トランスデューサで実現するハイブリッドタイプのスピーカ装置が得られる。
【００４２】
〔第１実施形態〕
本発明の第１第実施形態に係るスピーカ装置の構成を図１に示す。同図において、本発明の第１実施形態に係るスピーカ装置は、搬送波発振器１０と、変調器１１と、レベル調整器１２と、ミキサ１３と、パワーアンプ１４と、超音波トランスデューサ１５とを有している。
搬送波発振器１０は、超音波周波数帯域の搬送波を生成する機能を有している。
変調器１１は、搬送波発振器１０から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号（可聴音信号）で変調する機能を有している。
ここで、本明細書では「超音波周波数帯域」、「超音波帯域」とは２０kHz以上の周波数帯をいい、「可聴周波数帯域」、「可聴帯域」とは、２０kHz未満の周波数帯をいうものとする。
レベル調整器１２は、変調器１１から出力される変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を調整する機能を有している。
ミキサ１３は、レベル調整器１２によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成する機能を有している。
パワーアンプ１４は、ミキサ１３の出力を所定のレベルまで増幅する機能を有している。
超音波トランスデューサ１５は、合成波により駆動され、信号音を再生する。
搬送波発振器１０は本発明の搬送波生成手段に、変調器１１は、本発明の変調手段に、レベル調整器１２は本発明のレベル調整手段に、それぞれ相当する。また、図１に示した本発明の第１実施形態に係るスピーカ装置において、搬送波発振器１０と、変調器１１と、レベル調整器１２と、ミキサ１３とで構成される部分が、本発明のスピーカ制御装置に相当する。
【００４３】
上記構成において、搬送波発振器１０により超音波周波数帯域の搬送波が生成され、変調器１１の一方の入力端に入力される。また可聴周波数帯域の信号、例えば、アナウンスソース、あるいは音楽ソースとしての可聴音信号が信号入力端子１００を介して変調器１１の他方の入力端に入力される。
変調器１１では、搬送波発振器１０から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、信号入力端子１００を介して入力された可聴音信号により変調し、変調波をレベル調整器１２の一方の入力端に出力する。また、レベル調整器１２の他方の入力端には、信号入力端子１００より可聴音信号が入力される。
【００４４】
レベル調整器１２では、変調器１１から出力される変調波と可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比が必要に応じて設定された値にレベル調整される。
レベル調整器１２によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とがミキサ１３により合成され、合成波が生成される。この合成波により超音波トランスデューサ１５が駆動され、超音波トランスデューサ１５は信号音を再生する。
【００４５】
したがって、本発明の第１実施形態に係るスピーカ装置によれば、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値にレベル調整器１２により調整することにより、超音波トランスデューサ１５の音響出力の指向角を変更することができる。すなわち、変調信号の割合を高くすれば、指向性が高くなり、可聴周波数帯域の信号の割合を高くすれば、指向性が低くなる。それ故、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を調整することにより純粋な超指向性スピーカとして機能させ、あるいは純粋なラウドスピーカとして機能させ、さらには超指向性スピーカとラウドスピーカとの機能を同時に発揮させるようにもすることができる。
【００４６】
次に、本発明の各実施形態に超音波トランスデューサとして使用するのに適した静電型超音波トランスデューサの構造の一例を図２に示す。
図２（Ａ）は、静電型超音波トランスデューサ１５の断面を示しており、導電層（振動膜電極）２２１を有する振動膜２２と、該振動膜２２のそれぞれの面に対向して設けられた前面側固定電極２０Ａ及び背面側固定電極２０Ｂからなる一対の固定電極とを有している（前面側固定電極２０Ａ及び背面側固定電極２０Ｂの両方を指す場合は固定電極２０と呼ぶ）。振動膜２２は図２（Ａ）に示すように電極を形成する導電層（振動膜電極）２２１を絶縁膜２２０で挟むように形成してもよいし、振動膜全体を導電性材料で形成するようにしてもよい。
【００４７】
また、振動膜２２を挟持する前面側固定電極２０Ａには複数の貫通孔２４Ａが設けられており、かつ背面側固定電極２０Ｂには前面側固定電極２０Ａに設けた各貫通孔２４Ａに対向する位置に同一形状の貫通孔２４Ｂが設けられている（貫通孔２４Ａ及び貫通孔２４Ｂの両方を指す場合は貫通孔２４と呼ぶ）。前面側固定電極２０Ａと背面側固定電極２０Ｂは、それぞれ支持部材２１によって振動膜２２から所定のギャップを隔てて支持されており、図２（Ａ）に示すように振動膜２２と固定電極２０とが一部空隙を介して対向するように支持部材は形成されている。図２（Ｂ）は、静電型超音波トランスデューサ１５の片側平面外観を示したもので（固定電極２０の一部を切り欠いた状態）、上記複数の貫通孔２４がハニカム状に配列されている。図２（Ｃ）は、前記支持部材が接合されている固定電極の平面図であり、丁度静電型超音波トランスデューサの振動膜２２側から固定電極２０側を見た状態を示している。支持部材２１は絶縁材で構成され、例えばプリント基板にレジスト印刷する要領で、固定電極２０の表面（振動膜２２に対向する側）上に絶縁材をパターン印刷することによって形成することができる。
【００４８】
上記の構成により、静電型超音波トランスデューサ１５の前面側固定電極２０Ａと背面側固定電極２０Ｂとには、振幅が等しく、位相が互いに反転した交流信号２８Ａ、２８Ｂが印加される。また、振動膜電極２２１に直流電源２６により直流バイアス電圧が印加される。このように、振動膜電極２２１に直流バイアス電圧を印加し、前面側固定電極２０Ａと背面側固定電極２０Ｂとに、互いに位相が反転した駆動信号（交流信号）を印加することによって、振動膜２２には静電吸引力及び静電反発力が同方向に同時に作用する。駆動信号（交流信号）の極性が反転する毎に、上記静電吸引力及び静電反発力の作用する方向が変化するために振動膜２２がプッシュプル駆動される。この結果、振動膜で発生した音波は前面側固定電極２０Ａと背面側固定電極２０Ｂに設けられた貫通孔２４を通じて外部へ放出される。
【００４９】
上述したような静電型トランスデューサは、図３に示すように、超音波周波数帯域において広帯域な音圧−周波数特性を有するという特徴がある。そして静電型超音波トランスデューサは、圧電型の超音波トランスデューサとは異なり周波数特性が急峻に変動しないため、図３に示すように可聴周波数帯域でもある程度の音圧感度を有する。このため、静電型超音波トランスデューサに可聴周波数帯域の信号を直接入力すると、可聴周波数帯域の音を直接放射するラウドスピーカとしても機能する。
【００５０】
図４は、静電型超音波トランスデューサを駆動する、搬送波が４０kHzの正弦波信号、可聴周波数帯域信号が４kHzの正弦波信号の場合の、両者の信号を合成した合成波の周波数スペクトル例を示したものである。ここで、変調の際の変調度は５０％、変調波と可聴音信号との合成レベル比は１０：４の例について示しているが、この数字は所望の再生音量、指向角に応じて変えるパラメータであり、ここではその数字自体には特に意味は無い。
なお、変調方式は、ＳＳＢ−ＷＣ（Single Side Band with Carrier）変調である。
【００５１】
図４では、４０kHzと４４kHzの変調波スペクトル成分が超音波周波数帯域に立つとともに、可聴周波数帯域信号成分の４kHzも立っていることが分かる。図４に示したスペクトルを有する合成波の信号波形例を図５に示す。
【００５２】
このような合成波を、パワーアンプを介して静電型超音波トランスデューサから出力すると、図４、図５の例では、超音波帯域の周波数成分である４０kHzと４４kHzの（強い）音波には、空気の非線形性によって空中を伝搬するに従い歪みが蓄積される。その結果、それらの差音成分である４kHzの可聴音が鋭い指向性を伴って自己復調（再生）される（パラメトリックアレイ効果）。同時に、可聴周波数帯域の成分である４kHzの音波が、静電型超音波トランスデューサから直接音としても出力される。その結果、指向性の低い状態の４kHzの可聴音も再生される。
【００５３】
図1に示したスピーカ装置のレベル調整器１２により、変調信号（４０kHz＋４４kHz）のレベルと、可聴周波数帯域信号（４kHz）のレベルを調整することにより、指向角を変えることができる。ここで、変調信号の割合を高くすれば指向性が高くなり、可聴周波数帯域信号の割合を高くすれば指向性が低くなる。変調波信号と可聴周波数帯域信号との合成レベル比を１０：０とすれば純粋な超指向性スピーカとして機能し、０：１０とすれば純粋なラウドスピーカとして機能する。
【００５４】
〔第２実施形態〕
ところで。図５に示す合成波形の例では、変調波信号に可聴周波数帯域の信号をそのまま合成しているので、振幅の正負非対称性が大きくなっていることが分かる。合成する可聴周波数帯域信号のレベルが大きくなり、変調波信号のレベルに近付くほど、振幅の正負非対称性は大きくなる。振幅の正負非対称性が大きくなると、静電型超音波トランスデューサの振動オフセット（振動の偏り）が大きくなるので、膜や回路に与える負荷（ダメージ）が大きくなり、システムの信頼性が低下してしまう恐れがある。
【００５５】
そこで、本発明の第２実施形態に係るスピーカ装置では、可聴周波数帯域信号の位相を９０度シフトしてから、変調波形と合成することにより、合成波の振幅の正負非対称性を抑制するようにしている。なお、位相シフトする角度は、正確に９０度であることが好ましいが、概略９０度であっても十分な効果が得られる。
【００５６】
本発明の第２実施形態に係るスピーカ装置の構成を図６に示す。第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付してある。同図において、本発明の第２実施形態に係るスピーカ装置は、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波発振器１０と、搬送波発振器１０から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、可聴周波数帯域の入力信号で変調する変調器１１と、前記可聴周波数帯域の入力信号の位相を９０度シフトさせる位相シフト器３０と、変調器１１から出力される変調波と位相シフト器３０により９０度位相シフトされた可聴周波数帯域の信号とのレベル比を調整するレベル調整器１２と、レベル調整器１２によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサ１３と、ミキサ１３の出力を所定のレベルまで電力増幅するパワーアンプ１４と、パワーアンプ１４から出力された合成波により駆動され、信号音を再生する超音波トランスデューサ１５とを有している。なお、図６に示した本発明の第２実施形態に係るスピーカ装置において、搬送波発振器１０と、変調器１１と、位相シフト器３０と、レベル調整器１２と、ミキサ１３とで構成される部分が、本発明のスピーカ制御装置に相当する。
【００５７】
上記構成において、搬送波発振器１０により超音波周波数帯域の搬送波が生成され、この搬送波は変調器１１の一方の入力端に入力される。また可聴周波数帯域の信号、例えば、アナウンスソース、あるいは音楽ソースとしての可聴音信号が信号入力端子１００を介して変調器１１の他方の入力端に入力されるとともに、位相シフト器３０に入力される。
位相シフト器３０により位相が９０度シフトされた可聴周波数帯域の入力信号がレベル調整器１２の他方の入力端に入力される。
一方、変調器１１では、搬送波発振器１０から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、信号入力端子１００を介して入力された可聴音信号により変調し、変調波をレベル調整器１２の一方の入力端に出力する。
【００５８】
レベル調整器１２では、変調器１１から出力される変調波と位相シフト器３０から出力さて位相が９０度シフトされた可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比が必要に応じて設定された値にレベル調整される。
レベル調整器１２によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とがミキサ１３により合成され、合成波が生成される。この合成波は、パワーアンプ１４により所定のレベルまで電力増幅され、超音波トランスデューサ１５に出力される。この合成波におり超音波トランスデューサ１５が駆動され、超音波トランスデューサ１５は信号音を再生する。
【００５９】
可聴周波数帯域信号（４kHz）の位相を９０度シフトしてから、変調波形と合成した合成波の波形例を図７に示す。なお、変調器１１で搬送波を変調するのに使用する可聴周波数帯域信号の方は位相シフトしない。
レベル調整器１２でレベル調整する可聴周波数帯域信号に位相シフトを施すことによって、図７に示す合成波の波形例では、図5に示した合成波形例に現れたような振幅の正負非対称性が抑えられるようになる。つまり、膜や回路に与える負荷がより小さくなるので、システムの長寿命化に繋がる。
【００６０】
ここで、ミキサ１３で合成されて出力される合成波形において、正負包絡線の最大振幅を等しく、すなわち、正負対称にするにはレベル調整器１２でレベル調整する可聴周波数帯域信号に９０度位相シフトさせる必要がある理由について、図１１乃至図１４を参照して、以下に説明する。
【００６１】
図１１は、図1に示した第１実施形態に係るスピーカ装置のミキサ１３における、変調波形（細線）と、変調波形に合成する可聴音信号（太線）との関係を示したものである。図1に示したように、位相シフトを行わないで可聴音信号を、変調波に合成する場合には、変調波形の包絡線（ピーク）の位相と可聴音信号（ピーク）の位相とは図１１に示すように一致している。
なお、ここで、変調方式はSSB-WC（Single Side Band with Carrier）、変調の際の搬送波と信号波との周波数がそれぞれ５０kHz、１kHzの例で示している。
【００６２】
図１２は、図１１における変調波と可聴音信号とを合成した後の波形を示している。図１２に示すように、合成後の波形は、正負の（包絡線の）振幅が非対称になってしまっていることが分かる。この理由について次に述べる。
【００６３】
図１１に示すように、変調波の包絡線波形の位相と、合成する可聴音信号波形の位相とが一致していると、変調波形包絡線で囲まれた波形の点対称中心と、可聴音信号の点対称中心との位置がずれることになる。図１１の例では、包絡線で囲まれた波形（細線）の点対称中心は１msecの位置であるのに対し、可聴音信号波形（太線）の点対称中心は０．７５msecの位置になる。その結果、両者を合成した波形は、図１２に示すように、振幅軸に対しては線対称な波形になるものの、点対称な波形ではなくなってしまう。従って、正負包絡線の最大振幅が異なってしまう（対称ではなくなってしまう）ことになる。
【００６４】
一方、図１３は、図６に示した第２実施形態に係るスピーカ装置のミキサ１３に入力される、変調波形（細線）と、変調波形に合成する可聴音信号（太線）との関係を示したものである。図６に示したように、可聴音信号に対して９０度位相シフトを行ってから合成する場合には、変調波形の包絡線（ピーク）の位相と可聴音信号（ピーク）の位相とは９０度ずれることになる。
【００６５】
図１４は、図１３の変調波と可聴音信号とを合成した後の波形である。図１４に示すように、合成後の波形は、正負包絡線の最大振幅が対称になっていることが分かる。つまり、図１３に示すように、変調波の包絡線波形の位相と、合成する可聴音信号波形の位相とが９０度ずれていると、変調波形包絡線で囲まれた波形の点対称中心と、可聴音信号の点対称中心との位置とが一致する。図１３に示す例では、包絡線で囲まれた波形（細線）の点対称中心と、可聴音信号波形（太線）の点対称中心とは、どちらも１msecの位置にある。その結果、両者を合成した波形も、図１４に示すように、（１msecの点対称中心に対して）点対称な波形となる。したがって、振幅軸に対しては線対称な波形ではなくなってしまうが、正負包絡線の最大振幅は等しくなる。このように、位相シフト量が０度のときには正負非対称性が極大になり、位相シフト量が９０度に近付くにつれて対称に近付く。
【００６６】
以上に述べたように、合成後の波形において、正負包絡線の最大振幅を等しく正負対称にするためには、可聴音信号を９０度位相シフトした後に合成してやればよいことになる。
【００６７】
以上に説明したように、上記構成からなる本発明のスピーカ装置によれば、変調波と可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値にレベル調整器１２により調整することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変更することができるとともに、変調波に対し合成する可聴周波数帯域の信号の位相を９０度シフトしてから上記変調波と合成することにより、合成波形の振幅の正負非対称性が抑えられる。それ故、超音波トランスデューサの振動膜や、駆動回路に加わる負荷が小さくなり、システムの長寿命化が図れる。
【００６８】
〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係るスピーカ装置の構成を図８に示す。本発明の第３実施形態に係るスピーカ装置が第１実施形態に係るスピーカ装置と構成上、異なるのは、可聴周波数帯域の入力信号を、所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタを介して変調器に入力し、かつ上記可聴周波数帯域の入力信号を、第１のフィルタとは通過帯域特性の異なる第２のフィルタを介してレベル調整器に入力するように構成した点であり、他の構成は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付してある。
【００６９】
図８において、本発明の第３実施形態に係るスピーカ装置は、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波発振器１０と、可聴周波数帯域の入力信号が入力される所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタ５０と、搬送波発振器１０から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、第１のフィルタ５０の出力信号である可聴周波数帯域の信号で変調する変調器１１と、可聴周波数帯域の入力信号が入力される、第１のフィルタ５０とは通過帯域特性が異なる第２のフィルタ５２と、変調器１１から出力される変調波と第２のフィルタ５２の出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比を変えるレベル調整器１２と、レベル調整器１２によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサ１３と、ミキサ１３の出力を所定のレベルまで電力増幅するパワーアンプ１４と、パワーアンプ１４から出力された合成波により駆動され、信号音を再生する超音波トランスデューサ１５とを有している。なお、図８に示した本発明の第３実施形態に係るスピーカ装置において、搬送波発振器１０と、フィルタ（フィルタ１）５０と、変調器１１と、フィルタ（フィルタ２）５２と、レベル調整器１２と、ミキサ１３とで構成される部分が、本発明のスピーカ制御装置に相当する。
【００７０】
上記構成からなる本発明のスピーカ装置では、搬送波発振器１０により超音波周波数帯域の搬送波が生成され、該搬送波は変調器１１の一方の入力端に入力される。
また、可聴周波数帯域の入力信号が信号入力端子１００より所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタ５０に入力され、第１のフィルタ５０より所定の通過帯域の信号が出力され、この出力信号は変調器１１の他方の入力端に入力される。
【００７１】
変調器１１では、搬送波発振器１０から出力された超音波周波数帯域の搬送波が、第１のフィルタ５０の出力信号である可聴周波数帯域の信号により変調され、変調器１１より出力される変調波がレベル調整器１２の一方の入力端に入力される。
一方、可聴周波数帯域の入力信号は、信号入力端子１００より第１のフィルタ５０とは通過帯域特性が異なる第２のフィルタ５２に入力され、第２のフィルタ５２より所定の通過帯域の信号が出力され、この出力信号はレベル調整器１２の他方の入力端に入力される。
【００７２】
変調器１１から出力される変調波と第２のフィルタ５２の出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比が必要に応じた値（設定値）にレベル調整器１２により調整され、ミキサ１３に出力される。
レベル調整器１２によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とがミキサ１３により合成され、合成波が生成される。この合成波はパワーアンプ１４により所定のレベルまで電力増幅され、超音波トランスデューサ１５に出力される。パワーアンプ１４の出力により超音波トランスデューサ１５が駆動され、超音波トランスデューサ１５は信号音を再生する。
【００７３】
本発明の第３実施形態に係るスピーカ装置によれば、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値にレベル調整器１２により調整することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変えることができる。
また、第２のフィルタ５２をハイパスフィルタ（ＨＰＦ）として構成し、ハイパスフィルタの周波数特性におけるカットオフ周波数を変えることにより、再生音の指向性を変えることができる。
さらに、第１のフィルタ５０を復調音の周波数特性を均等化する均等化フィルタや、自己復調時の不要な相互変調歪みを抑制する逆フィルタとして構成することで、ビーム音の音質を向上させたり、第２のフィルタを通過した可聴帯域信号を補完したり、強調したりするような周波数特性を有するフィルタとすることによって、より効果的な音響効果を創出することができるようになる。
【００７４】
〔第４実施形態〕
本発明の第４実施形態に係るスピーカ装置の構成を図９に示す。本発明の第４実施形態に係るスピーカ装置が第３実施形態に係るスピーカ装置と構成上、異なるのは、可聴周波数帯域の入力信号を位相シフト器により位相が９０度シフトした状態で、第１のフィルタとは通過帯域特性の異なる第２のフィルタを介してレベル調整器に入力するように構成した点であり、他の構成は第３実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付してある。
【００７５】
図９において、本発明の第４実施形態に係るスピーカ装置は、超音波周波数帯域の搬送波を生成する搬送波発振器１０と、可聴周波数帯域の入力信号が入力される所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタ５０と、搬送波発振器１０から出力された超音波周波数帯域の搬送波を、第１のフィルタ５０の出力信号である可聴周波数帯域の信号で変調する変調器１１と、上記第１のフィルタ５０とは通過帯域特性が異なる第２のフィルタ５２と、変調器１１から出力される変調波と第２のフィルタ５２の出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比を変えるレベル調整器１２と、レベル調整器１２によりレベル調整された変調波と、可聴周波数帯域の信号とを合成して合成波を生成するミキサ１３と、ミキサ１３の出力を所定のレベルまで電力増幅するパワーアンプ１４と、パワーアンプ１４から出力された合成波により駆動され、信号音を再生する超音波トランスデューサ１５とを有している。なお、図９に示した本発明の第４実施形態に係るスピーカ装置において、搬送波発振器１０と、フィルタ（フィルタ１）５０と、変調器１１と、フィルタ（フィルタ２）５２と、位相シフト器３０と、レベル調整器１２と、ミキサ１３とで構成される部分が、本発明のスピーカ制御装置に相当する。
【００７６】
上記構成からなる本発明のスピーカ装置では、搬送波発振器１０により超音波周波数帯域の搬送波が生成され、該搬送波は変調器１１の一方の入力端に入力される。
また、可聴周波数帯域の入力信号が信号入力端子１００より所定の通過帯域特性を有する第１のフィルタ５０に入力され、第１のフィルタ５０より所定の通過帯域の信号が出力され、この出力信号は変調器１１の他方の入力端に入力される。
【００７７】
変調器１１では、搬送波発振器１０から出力された超音波周波数帯域の搬送波が、第１のフィルタ５０の出力信号である可聴周波数帯域の信号により変調され、変調器１１より出力される変調波がレベル調整器１２の一方の入力端に入力される。
一方、可聴周波数帯域の入力信号は、信号入力端子１００より位相シフト器３０に入力され、位相シフト器３０で位相が９０度シフトさせられて、第１のフィルタ５０とは通過帯域特性が異なる第２のフィルタ５２に入力され、第２のフィルタ５２より所定の通過帯域の信号が出力され、この出力信号はレベル調整器１２の他方の入力端に入力される。
【００７８】
変調器１１から出力される変調波と第２のフィルタ５２の出力信号である可聴周波数帯域の信号とのレベル比が必要に応じた値（設定値）にレベル調整器１２により調整され、ミキサ１３に出力される。
レベル調整器１２によりレベル調整された変調波と可聴周波数帯域の信号とがミキサ１３により合成され、合成波が生成される。この合成波はパワーアンプ１４により所定のレベルまで電力増幅され、超音波トランスデューサ１５に出力される。パワーアンプ１４の出力により超音波トランスデューサ１５が駆動され、超音波トランスデューサ１５は信号音を再生する。
【００７９】
本発明の第４実施形態のスピーカ装置によれば、変調波と前記可聴周波数帯域の入力信号とのレベル比を必要に応じた値にレベル調整手段により変更することにより、超音波トランスデューサの音響出力の指向角を変更することができるとともに、変調波に対し合成する可聴周波数帯域の信号の位相を９０度シフトしてから上記変調波と合成することにより、合成波形の振幅の正負非対称性が抑えられる。それ故、超音波トランスデューサの振動膜や、駆動回路に加わる負荷が小さくなり、システムの長寿命化が図れる。
また、第２のフィルタをハイパスフィルタ（ＨＰＦ）として構成し、ハイパスフィルタの周波数特性におけるカットオフ周波数を変えることにより、再生音の指向性を変えることができる。これにより、さらに細かく指向性を調整することができるようになる。
さらに、第１のフィルタを復調音の周波数特性を均等化する均等化フィルタや、自己復調時の不要な相互変調歪みを抑制する逆フィルタとして構成することで、ビーム音の音質を向上させたり、第２のフィルタを通過した可聴帯域信号を補完したり、強調したりするような周波数特性を有するフィルタとすることによって、より効果的な音響効果を創出することができるようになる。
【００８０】
〔第５実施形態〕
本発明の第５第実施形態に係るスピーカ装置の構成を図１０に示す。本発明の第５実施形態に係るスピーカ装置が第４実施形態に係るスピーカ装置と構成上、異なるのは、第４実施形態における装置構成において、第１のフィルタを介して変調器に入力される第１の可聴周波数帯域の信号（指向性の高い信号として出力する信号）のチャンネル（ＣＨ１）と、位相シフト器、第２のフィルタを介してレベル変調器に入力される第２の可聴周波数帯域の信号（指向性の低い信号として出力する信号）のチャンネル（ＣＨ２）とを分離して別チャンネルとし、両者を合成して出力するように構成した点であり、他の構成は第３実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付してある。
【００８１】
図１０において、本発明の第５実施形態に係るスピーカ装置は、指向性の高い音として出力される第１の可聴周波数帯域の信号が入力される第１の信号入力端１０１と、指向性の低い音として出力される第２の可聴周波数帯域の信号が入力される第２の信号入力端１０２とを有し、第１の可聴周波数帯域の信号は第１の信号入力端１０１より変調器１１に供給され、第２の可聴周波数帯域の信号は第２の信号入力端１０２よりレベル調整器１２に供給されるように構成されている。
【００８２】
上記構成からなる本発明のスピーカ装置では、第１の信号入力端１０１より指向性の高い音として出力される第１の可聴周波数帯域の信号が入力され、第２の信号入力端１０２より指向性の低い音として出力される第２の可聴周波数帯域の信号が入力される。
第１の可聴周波数帯域の信号は、変調器１１に入力され、変調器１１により搬送波発振器１０より入力された超音波周波数帯域の搬送波が第１の可聴周波数帯域の信号により変調される。
【００８３】
レベル調整器１２により変調器１１の出力である変調波と第２の可聴周波数帯域の信号のレベル比が調整され、ミキサ１３により合成される。この合成波はパワーアンプ１４により所定のレベルまで電力増幅され、超音波トランスデューサ１５に出力される。パワーアンプ１４の出力により超音波トランスデューサ１５が駆動され、超音波トランスデューサ１５は信号音を再生する。
【００８４】
本発明の第５実施形態に係るスピーカ装置によれば、指向性の高い音として出力するチャンネル（ＣＨ１）と、指向性の低い音として出力するチャンネル（ＣＨ２）とに分離し、両者を合成して再生するように構成したので、例えばチャンネルＣＨ１に主音声（メインボーカルや音声アナウンス等）を、チャンネルＣＨ２に副音声（ＢＧＭ、効果音等）を割り振ることで、一台のスピーカ装置で、効果的な音声エリア案内を行うことができるようになる。
【００８５】
〔第６、第７、および第８の実施形態〕
図２に示したような静電型超音波トランスデューサは、超音波周波数帯域で最大音圧が出力されるように、トランスデューサ各部の形状、寸法が最適化されている。このため、可聴周波数帯域の感度（出力音圧）は、例えば図１８に示すように低下する。ただし、圧電型トランスデューサのように、共振周波数を外れると急激に音圧が低下してしまうわけではなく、一般的には、図１８に示すように、超音波周波数帯域（高域）から可聴周波数帯域（低域）に向かって、徐々に音圧が低下していく周波数特性となる。
【００８６】
このように、静電型超音波トランスデューサは、可聴周波数帯域においては、平坦な出力音圧周波数特性を有していないので、入力された可聴音信号の周波数特性を補正せずにそのままトランスデューサから直接音として再生すると、高域が強調されたバランスの崩れた音として再生されてしまうことになる。
【００８７】
第６乃至第８の実施の形態に係わるスピーカ装置では、そのような問題を解消するため、トランスデューサの可聴周波数帯域の出力特性（直接音の出力特性）を均等化（平坦化）する第３のフィルタ（バランス補正フィルタ）を、更に追加して構成する。
【００８８】
図１５は、本発明の第６実施形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図である。図１５に示す本発明の第６実施形態に係るスピーカ装置が、図８に示す第３実施形態に係るスピーカ装置と構成上、異なるのは、フィルタ２の後ろに第３のフィルタ（フィルタ３）５３を挿入した点であり、他の構成は第３実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付してある。
【００８９】
また、図１６は、本発明の第７実施形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図である。図１６に示す本発明の第７実施形態に係るスピーカ装置が、図９に示す第４実施形態に係るスピーカ装置と構成上、異なるのは、フィルタ２の後ろに第３のフィルタ（フィルタ３）５３を挿入した点であり、他の構成は第４実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付してある。
【００９０】
また、図１７は、本発明の第８実施形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図である。図１７に示す本発明の第実施形態に係るスピーカ装置が、図１０に示す第５実施形態に係るスピーカ装置と構成上、異なるのは、フィルタ２の後ろに第３のフィルタ（フィルタ３）５３を挿入した点であり、他の構成は第５実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付してある。
【００９１】
上記第３のフィルタ（フィルタ３）５３は、トランスデューサ単体での可聴周波数帯域の出力特性（減衰特性）に応じ、丁度その逆の特性となるような通過特性を有する。例えば、トランスデューサ単体が図１８に示すような出力特性を有している時には、図１９に示すような通過特性の第３のフィルタを用いることによって、最終的にトランスデューサから出力される直接音（フィルタ２、フィルタ３を経由して再生される可聴周波数帯域の信号成分）の周波数特性を、図２０に示すように平坦にすることができる。これにより、トランスデューサから出力される直接音（低指向性音）の再生バランスが保たれ、音質劣化を防ぐことができるようになる。
【００９２】
以上、本発明の実施形態によれば、超指向性スピーカとしての機能と、ラウドスピーカとしての機能とを必要に応じて切り換えて使うことができるため、拡声用途やコミュニケーション用途において、システムを小型化することができる。
【００９３】
また、復調音のレベルと直接音のレベル比を変えたり、フィルタのカットオフ周波数を変えることによって、再生音の指向性（指向角）を調整することができる。
【００９４】
また、可聴音波の位相シフトにより、膜振幅の前後非対称性を抑えることができるため、膜や回路に与える負荷が小さくなり、システムの長寿命化に繋がる。
【００９５】
さらに、指向性の高い音として出力するチャンネル（メインボーカルや音声アナウンス等）と、指向性の低い音（BGM、効果音等）として出力するチャンネルとに分離し、両者を合成して出力することにより、一台のスピーカ装置で効果的な音声エリア案内を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の各実施形態に係るスピーカ装置において超音波トランスデューサとして使用するに適した静電型超音波トランスデューサの構造の一例を示す図。
【図３】静電型超音波トランスデューサの出力音圧−周波数特性の一例を示す特性図。
【図４】変調波信号と可聴周波数帯域信号との合成波の周波数スペクトルの一例を示す図。
【図５】変調波信号と可聴周波数帯域信号との合成波形の一例を示す図。
【図６】本発明の第２実施形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図。
【図７】変調波信号と可聴周波数帯域信号との合成波形の他の例を示す図。
【図８】本発明の第３実施形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図。
【図９】本発明の第４実施形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の第５実施形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図。
【図１１】ＳＳＢ変調波形と、それに合成する可聴周波数帯域の信号波形との位相関係の一例を示す図。
【図１２】図１１におけるＳＳＢ変調波形と可聴周波数帯域の信号波とを合成した波形図。
【図１３】ＳＳＢ変調波形と、それに合成する可聴周波数帯域の信号波形との位相関係の他の例を示す図。
【図１４】図１３におけるＳＳＢ変調波形と可聴周波数帯域の信号波とを合成した波形図。
【図１５】本発明の第６実施形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図。
【図１６】本発明の第７実施形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図。
【図１７】本発明の第８実施形態に係るスピーカ装置の構成を示すブロック図。
【図１８】静電型超音波トランスデューサの周波数特性例を示す図。
【図１９】フィルタ２およびフィルタ３の通過特性の一例を示す図。
【図２０】超音波トランスデューサから出力される直接音の周波数特性を示す図。
【符号の説明】
【００９７】
１０…搬送波発振器  １１…変調器  １２…レベル調整器  １３…ミキサ  １４…パワーアンプ  １５…超音波トランスデューサ  ３０…位相シフト器  ５０…第１のフィルタ（フィルタ１）  ５２…第２のフィルタ（フィルタ２）  ５３・・・第３のフィルタ（フィルタ３）  １００、１０１、１０２…信号入力端子
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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