(57)【要約】【課題】複数のスピーカユニットを用いることなく、簡単な構成で、音声の収音、拡散など音声の放音方向を制御することができるスピーカ装置を提供する。【解決手段】スピーカ装置１の平板型スピーカユニットとして、可撓性を有しており、凹曲面状、平面状、及び凸曲面状のいずれの形状にも変形可能なコンデンサスピーカ２を使用する。制御部４３は、操作部４１からコンデンサスピーカ２の形状に関する設定入力を検出すると、その入力値に対応するデータと、前回設定された延出長のデータと、を記憶部４２から読み出して、これらのデータに基づいて算出したパルス信号を各ステッピングモータ３３Ａ〜３３Ｄへ出力して、各可動アーム６Ａ〜６Ｄの支柱３からの延出長を変更して、平板型スピーカユニットを変形する。これにより、１つのスピーカユニットで音声を放音する範囲を切り替えて、所望の範囲に音声を放音させることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有するパネル状の振動板を備え、入力された音声信号に応じた音声を放音する平板型スピーカユニットと、
前記平板型スピーカユニットを凹曲面状、平面状、または凸曲面状のいずれかの形状に設定する操作を受け付ける操作手段と、
前記操作手段で受け付け操作に応じた形状に、前記平板型スピーカユニットを変形する変形手段と、
を備えたスピーカ装置。
【請求項２】
前記平板型スピーカユニットは、可撓性を有する電極及び振動板を備えた平板状のコンデンサスピーカである請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項３】
前記変形手段は、前記コンデンサスピーカの中央部を固定する固定手段と、前記コンデンサスピーカの端部を押引する可動手段と、を備えた請求項１または２に記載のスピーカ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可撓性を有する平板型スピーカユニットの形状を変形自在なスピーカ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、単一方向に指向性を有するスピーカとして、平板コンデンサスピーカがあった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、音声を１点に集中させるスピーカとして、放射面状反射板とスピーカを組み合わせた装置があった（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
さらに、複数のスピーカユニットをアレイ状に配列するとともに、各スピーカユニットから音声を出力するタイミングやゲインを調整することで、各スピーカユニットから出力した音が焦点を結ぶように放音させることができるスピーカアレイがあった（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２９５６９１公報
【特許文献２】特開平０４−３３９４９４号公報
【特許文献３】特許第３０６７１４０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のように、従来のスピーカは、各目的に応じてその形状が設定されていた。そのため、例えば平板スピーカにより、音声を１点に収音させることはできなかった。
【０００６】
一方、特許文献３に記載の立体音響再生方法では、各スピーカから音声を出力するタイミングやゲインを調整することで、前記のように、焦点を結ぶように放音するだけでなく、単一方向に指向性を持たせたり、音声を拡散させたりすることができる。
【０００７】
しかしながら、スピーカアレイでは、放音させる音に指向性を持たせたり拡散させたりするためには、スピーカアレイを構成するスピーカユニット毎に遅延回路やゲイン調整回路を設けて、各回路の動作を制御する必要があり、制御が煩雑である。また、スピーカアレイは、広帯域の音場を形成するには、多くのスピーカユニットが必要であり、コストがかかるという問題があった。
【０００８】
そこで、この発明は、複数のスピーカユニットを用いることなく、簡単な構成で、音声の収音、拡散など音声の放音方向を制御す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】
【０００９】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【００１０】
（１）可撓性を有するパネル状の振動板を備え、入力された音声信号に応じた音声を放音する平板型スピーカユニットと、
前記平板型スピーカユニットを凹曲面状、平面状、または凸曲面状のいずれかの形状に設定する操作を受け付ける操作手段と、
前記操作手段で受け付け操作に応じた形状に、前記平板型スピーカユニットを変形する変形手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この構成においては、操作手段により平板型スピーカユニットの形状を、凹曲面状、平面状、または凸曲面状のいずれかに設定すると、変形手段が平板型スピーカユニットを設定された形状に変形する。したがって、スピーカ装置の使用状況や周囲の状況に応じて、音声を放音する範囲を切り替えることができる。すなわち、平板型スピーカユニットを平面状に設定した場合には、直進性が強く減衰の少ない遠方まで音声が届く音場が生成できる。また、平板型スピーカユニットを凸曲面状に設定した場合には、音を拡散させて広い範囲に音が届くようにすることができる。さらに、平板型スピーカユニットを凹曲面状に設定した場合には、音を１点（焦点）に集中させることができるので、狭い範囲にだけ音が届き、焦点よりも後方では音が拡散・減衰するので、音の漏れを生じにくくすることができる。また、平板型スピーカユニットを凸曲面状または凹曲面状にしたときに、曲面の曲率を細かく設定することで、スピーカ装置が音声を放音する範囲を細かく設定できる。
【００１２】
（２）前記平板型スピーカユニットは、可撓性を有する電極及び振動板を備えた平板状のコンデンサスピーカであることを特徴とする。
【００１３】
この構成においては、スピーカユニットは、ダイナミックスピーカのようにボイスコイルを備えた構造とは異なり、可撓性のある電極及び振動板を対向させた構成である平板状のコンデンサスピーカなので、設定された形状に応じてスピーカユニットを自在に変形させることが可能となる。
【００１４】
（３）前記変形手段は、前記コンデンサスピーカの中央部を固定する固定手段と、前記コンデンサスピーカの端部を押引する可動手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この構成においては、コンデンサスピーカは、固定手段により中央部が固定され、可動手段により端部が押引される。したがって、コンデンサスピーカの曲率を変更して、凹曲面状、平面状、または凸曲面状のいずれの形状にも、容易に変形できる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、スピーカ装置の平板型スピーカユニットが可撓性を有しており、操作手段により設定することで、平板型スピーカユニットの曲率を変更して、凹曲面状、平面状、または凸曲面状のいずれかの形状に平板型スピーカユニットを変形できるので、１つのスピーカ装置で音声を放音する範囲を切り替えることができ、所望の範囲に音声を放音させることができる。
【００１７】
また、本発明のスピーカ装置によれば、１つのスピーカユニットを用いて音声を放音する範囲を制御できるので、スピーカ装置の構成が複雑とならずコストを抑制することができ、また位相のずれが生じにくく、放音方向の正確な制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
まず、スピーカ装置の全体構成について説明する。図１は、スピーカ装置の概略構成を示す斜視図である。
【００１９】
図１に示すように、スピーカ装置１は、平板型スピーカユニットであるコンデンサスピーカ２、支柱３、底板４、固定アーム５、可動アーム６Ａ・６Ｂ・６Ｃ・６Ｄ、及び可動機構７Ａ・７Ｂ・７Ｃ・７Ｄを備えている。
【００２０】
コンデンサスピーカ２は、外部から入力された音声信号に応じた音声を放音する。また、コンデンサスピーカ２は、平板状の矩形で可撓性を有しており、可動アーム６Ａ〜６Ｄによりその形状を平面状、凹曲面状、または凸曲面状に変更可能であるので、音声の放音範囲を制御することが可能である。なお、コンデンサスピーカ２の詳細の構造については後述する。
【００２１】
支柱３は、コンデンサスピーカ２の放音面が底板４に対してほぼ垂直となるように支持する。支柱３には、その各端部に可動アーム６Ａ〜６Ｄを貫通させる孔３Ａ・３Ｂ・３Ｃ・３Ｄが形成されている。また、支柱３は、その中央部に固定アーム５が取り付けられている。さらに、支柱３は、コンデンサスピーカ２を凸曲面状に変形させた際に、コンデンサスピーカ２と接触しない形状（図では凸曲面状）に形成されている。
【００２２】
底板４は、コンデンサスピーカ２が接続された支柱３を直立させる。
【００２３】
固定アーム５は、コンデンサスピーカ２を支柱３に固定するためのものであり、その一端がコンデンサスピーカ２の中央部に固定され、その他端が支柱３の中央部に固定されている。
【００２４】
可動アーム６Ａ・６Ｂ・６Ｃ・６Ｄは、コンデンサスピーカ２の曲率を変更して、その形状を変えるためのものであり、その一端がコンデンサスピーカ２の各端部に固定され、その他端が支柱３の孔３Ａ〜３Ｄのいずれかを貫通して、支柱３の裏面に延出している。
【００２５】
可動機構７Ａ・７Ｂ・７Ｃ・７Ｄは、コンデンサスピーカ２の各端部に取り付けられている可動アーム６Ａ〜６Ｄが支柱３の各孔３Ａ〜３Ｄから延出する長さを変更することで、コンデンサスピーカ２の端部と支柱３との距離を変更して、コンデンサスピーカ２を平面状、凹曲面状、または凸曲面状のいずれかに変形させる。
【００２６】
次に、コンデンサスピーカ２の詳細な構成について説明する。図２は、コンデンサスピーカの概略構成図である。コンデンサスピーカ２は、図２（Ａ）に示すように、メッシュ加工された平板状で矩形の固定電極（正極、負極）１２，１３の間に、絶縁体１５，１６を介して、通気性のない導電性薄膜からなる平板状の可動振動板１４を、固定電極１２，１３に対向して配置したものである。
【００２７】
コンデンサスピーカ２の固定電極１２，１３は、可撓性を有する素材、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から成る。また、コンデンサスピーカ２の厚みは、例えば５ミリ程度である。コンデンサスピーカ２は、通常は平面状であるが、外力が加えられると、凹曲面状または凸曲面状に変形可能である。また、固定電極１２，１３と可動振動板１４との間は、後述するように可動アーム６Ａ〜６Ｄによりコンデンサスピーカ２を変形させた場合でも、可動振動板１４が問題なく振動するように間隔が設定されている。
【００２８】
図２（Ｂ）に示すように、コンデンサスピーカ２をスピーカとして動作させるために、コンデンサスピーカ２に増幅器（パワーアンプ）２１、及びバイアス電源２２を接続する。すなわち、入力端子２０から入力されたオーディオ信号は、電圧増幅器２１Ｐで増幅されて、この信号に応じた電圧がコンデンサスピーカ２の前面側の固定電極１３に印加されるとともに、反転電圧増幅器２１Ｎで位相の正負を反転して増幅されて、この信号に応じた電圧がコンデンサスピーカ２の後面側の固定電極１２に印加される。コンデンサスピーカ２は、バイアス電源２２からバイアス電圧が印加されており、固定電極１２，１３間の電位差に応じて発生した吸引力・反発力によって振動して、音声波となる空気振動を発生する。
【００２９】
次に、コンデンサスピーカ２の形状を変形させる構成について、詳細を説明する。図３は、コンデンサスピーカの形状を変形させる構成を説明するための図であり、図３（Ａ）は、コンデンサスピーカを変形させる構成の一例を示す上面透視図である。図３（Ｂ）は、可動機構７Ａの具体的な構成図である。図３（Ｃ）は、コンデンサスピーカを変形させる図３（Ａ）とは異なる構成の一例を示す上面透視図である。
【００３０】
図３（Ａ）に示すように、可動アーム６Ａ〜６Ｄは、それぞれ所定の曲率で湾曲しており、一端から他端まで全体にネジ溝６ＡＭ〜６ＤＭが設けられている。また、図３（Ｂ）に示すように、支柱３のコンデンサスピーカ２に対向する面と反対側の面（以下、支柱３の裏面３ＢＢと称する。）には、可動機構７Ａを構成する歯車３１Ａ、歯車３２Ａ、及びステッピングモータ３３Ａが取り付けられている。歯車３１Ａは、可動アーム６Ａの支柱３からの延出長を調整するためのものであり、中央に孔３１Ａ１が形成され、その壁面には可動アーム６Ａのネジ溝６ＡＭと螺接させるネジ溝３１ＡＭが形成されている。孔３１Ａ１には、可動アーム６Ａが挿入（貫通）されており、歯車３１Ａを回転させることで、可動アーム６Ａの延出長が変更される。歯車３２Ａは、歯車３１Ａを回転させるためのものであり、中央にステッピングモータ３３Ａの軸が接続されている。ステッピングモータ３３Ａは、歯車３１Ａを回転させるためのものであり、歯車３２Ａを介して動力を歯車３１Ａに伝達して、可動アーム６Ａの支柱３からの延出長を変更する。
【００３１】
なお、図３（Ｂ）には、可動機構７Ａのみを図示したが、可動機構７Ｂ・７Ｃ・７Ｄは、可動機構７Ａと同様の構成である。
【００３２】
コンデンサスピーカ２の形状を変形させるために、図３（Ｃ）に示すように構成することも可能である。すなわち、まっすぐな形状の可動アーム６Ａ〜６Ｄを使用し、各可動アーム６Ａ〜６Ｄの一端にボールジョイントまたはユニバーサルジョイント６ＡＪ〜６ＤＪを設ける。そして、これらのジョイントを矩形のコンデンサスピーカ２の各端部に接続する。また、可動アーム６Ａは、図３（Ａ）と同様に、一端から他端まで全体にネジを切っておき、他端を支柱３の各孔３Ａ〜３Ｄ及び歯車３１Ａ〜３１Ｄに貫通させておく。そして、可動機構７Ａ〜７Ｄを動作させることで、各可動アーム６Ａ〜６Ｄの支柱３からの延出長を調整する。
【００３３】
図４は、スピーカ装置の上面図である。図４（Ａ）に示すように、可動アーム６Ａ〜６Ｄの支柱３からの延出長を調整して、コンデンサスピーカ２の形状を平面状、凹曲面状、及び凸曲面状に変形させることができる。
【００３４】
図４（Ａ）に示すように、各可動アーム６Ａ〜６Ｄを支柱３の裏面から延出させる長さをそれぞれ基準値にすることで、コンデンサスピーカ２を平面状にすることができる。この場合には、図４（Ｂ）に示すように、コンデンサスピーカ２から放音させる音波は、直進性が強くなるので、減衰が少なく遠方まで音が伝搬する音場を生成できる。
【００３５】
図４（Ｃ）に示すように、各可動アーム６Ａ〜６Ｄを支柱３の裏面から延出させる長さをそれぞれ基準値よりも短い値にすることで、コンデンサスピーカ２を凹曲面状（円筒状）にすることができる。この場合には、図４（Ｄ）に示すように、コンデンサスピーカ２から放音させる音波は、１点（焦点）に集中させることができるので、狭い範囲にだけ音が伝搬して、その後方や遠方には、音が拡散するために減衰して、音の漏れが生じにくい音場を形成することができる。
【００３６】
図４（Ｅ）に示すように、各可動アーム６Ａ〜６Ｄを支柱３の表面から延出させる長さをそれぞれ基準値よりも長い値にすることで、コンデンサスピーカ２を凸曲面状（円筒状）にすることができる。この場合には、図４（Ｆ）に示すように、コンデンサスピーカ２から放音させる音波は、拡散させることができるので、広い範囲に音を伝搬させることができる。
【００３７】
また、各可動アーム６Ａ〜６Ｄを支柱３の表面から延出させる長さを変えて、コンデンサスピーカ２の形状を凹曲面状や凸曲面状に変形させた際に、曲面の曲率を細かく設定することで、音の焦点の位置や、音を拡散させる範囲を自由に変化させることができる。
【００３８】
次に、スピーカ装置においてコンデンサスピーカ２の形状を変形させるための制御系統を説明する。図５は、スピーカ装置のブロック図である。
【００３９】
スピーカ装置１は、操作部４１、記憶部４２、制御部４３を備えている。
【００４０】
操作部４１は、ユーザがコンデンサスピーカ２の形状を設定するためのものである。操作部４１には、コンデンサスピーカ２の形状を設定する形状設定ボタン、焦点位置や拡散角度を入力するためのテンキーなどが設けられている。ユーザは、操作部４１から、コンデンサスピーカ２の形状（平面状、凸曲面状、凹曲面状）の選択、凸曲面状を選択した場合における音声を放音する範囲（放音角度）、及び凹曲面状を選択した場合における音声を収音させる焦点の位置（スピーカ装置からの焦点距離）を設定できる。
【００４１】
記憶部４２は、操作部４１から入力される焦点距離や放音角度に応じた各可動アーム６Ａ〜６Ｄの延出長や、前回設定された延出長のデータ等を記憶している。
【００４２】
制御部４３は、操作部４１からコンデンサスピーカ２の形状に関する設定入力を検出すると、その入力値に対応するデータと、前回設定された延出長のデータ（すなわち、現在設定されている値）と、を記憶部４２から読み出して、この読み出したデータに応じたパルス信号を各ステッピングモータ３３Ａ〜３３Ｄへ出力して、各可動アーム６Ａ〜６Ｄの支柱３からの延出長を変更する。制御部４３は、このとき、各可動アーム６Ａ〜６Ｄの延出長が等しくなるように、各ステッピングモータ３３Ａ〜３３Ｄへパルス信号を出力する。
【００４３】
次に、スピーカ装置においてコンデンサスピーカの形状を変更する動作について、フローチャートに基づいて説明する。図６は、スピーカ装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【００４４】
ユーザは、スピーカ装置１の放音範囲を変更したい場合には、操作部４１を操作して、コンデンサスピーカ２の形状を変更する。例えば、周囲に音声を拡散させないように、スピーカ装置１の１メートル前方に焦点位置を設けたい場合には、コンデンサスピーカ２を凹曲面状に設定するボタンを操作し、続いてテンキーを操作して１００（ｃｍ）を入力する。また、スピーカ装置１から放音させる音声が遠くまで届くように直進性を持たせたい場合には、コンデンサスピーカ２を平面状に設定するボタンを操作する。さらに、周囲に音声が拡散するようにコンデンサスピーカ２の前方１２０度の範囲に音声を放音させたい場合には、コンデンサスピーカ２を凸曲面状に設定するボタンを操作し、続いてテンキーを操作して１２０（度）を入力する。
【００４５】
制御部４３は、操作部４１において放音範囲が設定されたことを検出すると（ｓ１）、操作部４１で入力された設定値に応じたデータ（パルス信号）を記憶部４２から読み出す（ｓ２）。また、現在のコンデンサスピーカ２の状態（形状）を表すデータを記憶部４２から読み出す（ｓ３）。そして、制御部４３は、これらのデータに基づいて、各ステッピングモータ３３Ａ〜３３Ｄに出力するパルス信号数を演算により求める（ｓ４）。そして、演算により求めた数のパルス信号をステッピングモータ３３Ａ〜３３Ｄに出力して、可動アーム６Ａ〜６Ｄの延出長を変更させる（ｓ５）。これにより、コンデンサスピーカ２の形状は、ユーザが操作部４１で設定した形状となる。
【００４６】
このように、コンデンサスピーカ２の形状を変更して、音声信号を入力端子２０から入力することで、スピーカ装置１からユーザの所望の範囲に音声を放音させることができる。
【００４７】
以上のように、本発明のスピーカ装置によれば、複数のスピーカユニットを用いることなく、またコストアップすることなく、簡単な構成で、音声の放音方向を制御することができる。
【００４８】
なお、以上の説明では、スピーカ装置１の平板型スピーカユニットとして、コンデンサスピーカ２を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、振動板が可撓性を有しており、また振動板の形状を凸曲面状、平面状、凹曲面状に変更できるスピーカであれば、例えばパネル型のダイナミックスピーカであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】スピーカ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】コンデンサスピーカの概略構成図である。
【図３】コンデンサスピーカの形状を変形させる構成を説明するための図である。
【図４】スピーカ装置の上面図である。
【図５】スピーカ装置のブロック図である。
【図６】スピーカ装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１−スピーカ装置    ２−コンデンサスピーカ    ３−支柱    ３Ａ〜３Ｄ−孔    ４−底板    ５−固定アーム    ６Ａ〜６Ｄ−可動アーム    ７Ａ〜７Ｄ−可動機構    １２，１３−固定電極    １４−可動振動板    １５，１６−絶縁体    ２０−入力端子    ２１Ｎ−反転電圧増幅器    ２１Ｐ−電圧増幅器    ２２−バイアス電源    ３１Ａ１−孔    ３１Ａ・３２Ａ−歯車    ３３Ａ〜３３Ｄ−ステッピングモータ    ４１−操作部    ４２−記憶部    ４３−制御部
【図１】
2007158658.tif 000003
【図２】
2007158658.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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