(57)【要約】【課題】  従来のパラメトリックスピーカを搭載したプロジェクタ装置では、プロジェクタ装置の設置位置を変えた場合には、音像も一緒にずれてしまうため、再生される音声が不自然でステレオ感のないものになるという問題があった。【解決手段】音声信号で変調した超音波を空中に放射して音声を再生するプロジェクタ装置であって、該プロジェクタ装置から投影される映像光の投影領域の変化に応じ、前記超音波の放射方向を決定する音像制御手段と、超音波の放射方向が可変であり前記音像制御手段によって決定された放射方向に前記超音波を放射する超音波再生手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2007043585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号で変調した超音波を空中に放射して音声を再生するプロジェクタ装置であって、
該プロジェクタ装置から投影される映像光の投影領域の変化に応じ、前記超音波の放射方向を決定する音像制御手段と、
超音波の放射方向が可変であり、前記音像制御手段によって決定された放射方向に前記超音波を放射する超音波再生手段と、を備えることを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項２】
請求項１記載のプロジェクタ装置であって、
前記超音波の放射方向を示す手動入力を受ける手動入力手段を備え、
前記音像制御手段は、前記手動入力手段が受けた前記手動入力に応じて、前記超音波の放射方向を決定することを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項３】
請求項１記載のプロジェクタ装置であって、
該プロジェクタ装置が設置される位置に応じて、映像の投影状態を調整する映像調整手段を備え、
前記音像制御手段は、前記映像調整手段で行われた調整結果に応じて、前記超音波の放射方向を決定することを特徴とするプロジェクタ装置
【請求項４】
請求項３記載のプロジェクタ装置であって、
該プロジェクタ装置が映像光を投影するスクリーンの反射特性を設定するスクリーン設定手段を備え、
前記音像制御手段は、前記映像調整手段で行われた調整結果と、前記スクリーン設定手段で設定されたスクリーンの反射特性とに応じて、前記超音波の放射方向を決定する
ことを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載のプロジェクタ装置であって、
前記映像調整手段は、フォーカス調整、ズーム調整、レンズシフトの調整のうちの何れか１つ以上の調整が可能であるプロジェクタ装置。
【請求項６】
請求項３ないし５の何れかに記載のプロジェクタ装置であって、
前記音像制御手段は、
前記映像調整手段で行われた調整結果に応じて、該プロジェクタ装置から投影される映像光のスクリーン上での投影領域の大きさを推定し、
推定された投影領域の大きさに基づいて映像光の視聴者の位置を推定し、
前記推定された視聴者の位置に向けて超音波を放射するよう前記超音波再生手段を制御することを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れかに記載のプロジェクタ装置であって、
前記超音波再生手段は、機械的な回転により、放射方向を可変可能であることを特徴とする、プロジェクタ装置。
【請求項８】
請求項１ないし６の何れかに記載のプロジェクタ装置であって、
前記超音波再生手段は、超音波を放射する複数の素子を備えており、
前記音像制御手段は、決定した放射方向に応じて、各素子への入力信号に対して時間遅延を施すことを特徴とする、プロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を発生するスピーカを搭載したプロジェクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、DVDやテレビの映像を大画面で楽しみたいという要望から、フロント投射型のプロジェクタ装置がホームシアターシステムとして利用され始めている。
【０００３】
＜従来技術１：パラメトリックスピーカを搭載したプロジェクタ装置＞
このようなプロジェクタ装置において、室内での設置や機器間の配線、持ち運びなどの容易さを考慮すると、音声を再生するスピーカは、プロジェクタ装置と一体化されていることが望ましい。しかしながら、プロジェクタ装置に搭載されたスピーカから再生される音声は、スクリーン上の映像とは異なる位置から発せられるので、視聴者に違和感を与えるという問題がある。また、さらには、ステレオサラウンドや5.1chサラウンドの音声信号は適切なステレオ効果が得られるように再生されないという問題がある。
【０００４】
上記の問題を解決するために、特開平11-262084、特開2005-39436では、パラメトリックスピーカを搭載したプロジェクタ装置が提案されている。パラメトリックスピーカは、音声信号で変調した超音波を媒質（空気）中に放射し、その非線形な伝播歪みによって元の音声信号を復調させるスピーカである。超音波は可聴音波と比べて指向性が鋭いので、その伝播経路上で復調される音声信号も通常のスピーカで再生された場合と比べて指向性が鋭いという特徴がある。パラメトリックスピーカを搭載したプロジェクタ装置は、このような超音波をスクリーンに向けて放射するものである。放射される超音波および復調される音声は指向性が鋭いために、プロジェクタ装置から視聴者へ直接には到達せず、スクリーンからの反射波として到達する。従って、視聴者が感じる音像の方向はスクリーンの方向と一致し、違和感のない音声が再生される。また、同様の方法でスクリーンの右側と左側に仮想的な音像を生成すれば、ステレオ感のある音声が再生される。加えて、スピーカはプロジェクタ装置と一体化されているため、設置や持ち運びが容易であり、煩わしい配線の必要もない。
【０００５】
＜従来技術２：設置位置に応じた投影映像の調整＞
また、このようなプロジェクタ装置は、様々な形や大きさ、レイアウトの室内で利用されるため、必ずしも、スクリーン正面の適切な距離に設置できるとは限らない。このような場合にも歪みやピントぼけのない映像をスクリーンに映し出すために、プロジェクタ装置には投影される映像を調整する機能が備えられているのが一般的である。このような調整機能の種類には、プロジェクタ装置とスクリーンの間の距離に応じてフォーカスの合う距離を調整するフォーカス調整機能、スクリーンに投影される映像の大きさを調整するズーム機能、プロジェクタ装置がスクリーンの正面に設置されず、光軸がスクリーンの中央を通らない場合にも、スクリーンの中央に映像を投影するレンズシフト機能、プロジェクタ装置がスクリーンに対して斜めを向けて設置され、光軸がスクリーンと直交しないように投射（あおり投射）される場合に、映像が台形状に映し出されることを補正するキーストーン補正（台形補正）機能などがある。フォーカス調整機能、ズーム機能を備えたプロジェクタ装置の例は特許第3216644号、実用新案登録第2509528号に、レンズシフト機能を備えたプロジェクタ装置の例は特許第3574575号に、キーストーン補正機能を備えたプロジェクタ装置の例は特許第3427890号に、それぞれ記載されている。
【０００６】
＜従来のプロジェクタ装置の構成例＞
以下において、パラメトリックスピーカによってスクリーン方向に仮想的な音像を生成する機能と、設置位置に応じて投影される映像を調整する機能を備えた、従来のプロジェクタ装置の構成例について図面を参照して詳しく説明する。なお、投影映像の調整機能としては、フォーカス調整機能、ズーム機能、レンズシフト機能が備えられているものとする。また、入力される音声信号は３つのチャンネル（左チャンネル、右チャンネル、センターチャンネル）から構成されるものとする。
【０００７】
図１４は、従来のプロジェクタ装置を説明するブロック構成図である。図１４を参照して、プロジェクタ装置は、スクリーン上に音像を生成するための音声再生部６と、スクリーン上に映像を投影するための映像再生部２とを備える。
【０００８】
（音声再生部６の構成）
以下では、このプロジェクタ装置に備えられた音声再生部６の構成について説明する。音声再生部６は、音声信号のそれぞれのチャンネルを再生するための３つのパラメトリックスピーカ（パラメトリックスピーカ６０Ｌ、Ｒ、Ｃ）を備える。
【０００９】
パラメトリックスピーカ６０Ｌは、外部から左チャンネルの音声信号を入力するための音声入力端子１３Ｌと、入力された音声信号を超音波帯域の変調信号に変換する変調回路１４Ｌと、変調された信号を増幅するアンプ回路１５Ｌと、増幅された信号を超音波として放射する超音波トランスデューサ１６Ｌとを備える。
【００１０】
パラメトリックスピーカ６０Ｒ、Ｃの構成もパラメトリックスピーカ６０Ｌと同様であり、パラメトリックスピーカ６０Ｒは、音声入力端子１３Ｒと変調回路１４Ｒとアンプ回路１５Ｒと超音波トランスデューサ６６Ｒとを備え、パラメトリックスピーカ６０Ｃは、音声入力端子１３Ｃと変調回路１４Ｃとアンプ回路１５Ｃと超音波トランスデューサ６６Ｃとを備える。
【００１１】
超音波トランスデューサ６６のそれぞれは、複数の圧電振動子を並べて構成されており、特定の方向に指向性を持った超音波を放射する。
【００１２】
また、超音波トランスデューサ６６の放射方向については、図１５の模式図で示すように、超音波トランスデューサ６６Ｌはスクリーン１００の左側に、超音波トランスデューサ６６Ｒはスクリーン１００の右側に、超音波トランスデューサ６６Ｃはスクリーン１００の中央に、それぞれ向くように配置されている。
【００１３】
（プロジェクタ装置が、スクリーン方向に仮想的な音像を生成する動作）
以下では、上記のように構成されたプロジェクタ装置が、スクリーン方向に仮想的な音像を生成する動作について説明する。
【００１４】
パラメトリックスピーカ６０Ｌにおいては、左チャンネルの音声信号が音声入力端子１３Ｌに入力される。変調回路１４Ｌは、入力された音声信号で超音波帯域の搬送波信号をAM変調する。図１６(a)は入力される音声信号の周波数スペクトル、図１６(b)は変調された信号の周波数スペクトルを表す。変調信号は、アンプ回路１５Ｌにおいて増幅され、超音波トランスデューサ６６Ｌから、空気中に放射される。このとき、放射された超音波は、空気中を伝播するにつれて非線形作用によって歪み、側波帯の各成分と搬送波との差の周波数成分を生じる。図１６(c)は、その周波数スペクトルを表す。この差成分は、元の音声信号に相当するので、超音波が空気中を伝播する経路に沿って音声信号が再生されることになる。
【００１５】
パラメトリックスピーカ６０Ｒ、Ｃの動作もパラメトリックスピーカ６０Ｌと同様であり、パラメトリックスピーカ６０Ｒは右チャンネルの音声信号を変調して超音波トランスデューサ６６Ｒから放射し、パラメトリックスピーカ６０Ｃはセンターチャンネルの音声信号を変調して超音波トランスデューサ６６Ｃから放射する。
【００１６】
このとき、超音波トランスデューサ６６Ｌ、Ｒ、Ｃから放射される超音波は、スクリーンのそれぞれの箇所に向けて鋭い指向性を有しているため、これらの超音波および復調される音声は視聴者に直接波としては届かず、スクリーンからの反射波として到達する。従って、視聴者はスクリーンの方向に音像を感じることになる。
【００１７】
さらに、図１７(a)は、スクリーンが音波を散乱させる性質を有する場合の、反射波の様子を表す模式図である。この場合は、反射波はスクリーンから垂直に無指向性に近い広がりを持って発生する。
【００１８】
また、図１７(b)は、スクリーンが音波を鏡面的に反射する性質を有する場合の、反射波の様子を表す模式図である。この場合には、反射波はスクリーンに対して入射角と反射角が等しくなるように、また、ある程度の指向性を有して反射される。
【００１９】
いずれの場合も、左チャンネルの音声信号がスクリーンの左側から、右チャンネルの音声信号がスクリーンの右側から、センターチャンネルの音声信号がスクリーンの中央から発せられるで、ステレオ感のある音声が再生される。以上のようにして、このプロジェクタ装置では、スクリーン方向に仮想的な音像が生成される。
【００２０】
（映像再生部２の構成）
以下では、このプロジェクタ装置に備えられた映像再生部２の構成について説明する。映像再生部２は、照明光を発する光源部２１１と、投影する映像を表示する液晶パネル２１２と、液晶パネル２１２から透過された光を（図示しない）スクリーンに投影する投影レンズ系２１３と、外部から映像信号を入力するための映像入力端子２３と、入力された映像信号を液晶パネル２１２に表示する映像に変換する映像信号処理回路２４と、視聴者に手動で操作される映像調整ダイヤル２２と、映像調整ダイヤル２２からの入力に従って映像の投影状態が調整されるように各部を制御する映像制御回路２８と、映像制御回路２８からの制御に応じて投影レンズ系２１３のそれぞれ所定の箇所を駆動するレンズシフトモータ２５、ズームモータ２６、フォーカスモータ２７とを備える。
【００２１】
なお、レンズシフトモータ２５は、投影レンズ系２１３の全体を光軸に直交する方向に平行移動させるように備えられている。また、投影レンズ系２１３は（図示しない）複数のレンズから構成されており、おのおのの光軸が一致するように配置されている。ズームモータ２６およびフォーカスモータ２７は、投影レンズ系２１３を構成するレンズのそれぞれ所定の一部を光軸に沿って移動させるように備えられている。
【００２２】
映像制御回路２８は、投影映像の調整状態を表すためのパラメータとして、フォーカス調整の状態を表すパラメータLfと、ズームの状態を表すパラメータRzと、レンズシフトの状態を表すパラメータRsh,Rsvを内部に保持している。また、映像調整ダイヤル２２は、映像制御回路２８内の調整パラメータごとに設けられている。すなわち、フォーカス調整用のパラメータLfを調整するダイヤルDLfと、ズーム用のパラメータRzを調整するダイヤルDRzと、レンズシフト用のパラメータRshを調整するダイヤルDRshと、Rsvを調整するダイヤルDRsvが設けられている。
【００２３】
（投影映像の調整パラメータ）
なお、以下において、それぞれの調整パラメータの定義を説明する。
【００２４】
フォーカス調整用のパラメータLfは、投影レンズ系２１３からその光軸に沿って合焦するまでの距離と定義する。ズーム用のパラメータRzは、液晶パネル２１２上の映像の大きさとスクリーン上の投影映像の大きさの比として定義する。但し、スクリーンは投影レンズ系２１３の光軸と直交するように配置され、スクリーンと投影レンズ系２１３との距離Lは単位長（=1）であるものとする。図１８はその位置関係を示す模式図である。液晶パネル２１２上の映像の横の長さをDh、縦の長さをDvとすると、このスクリーン上に投影される映像の横の長さは(Rz・Dh)、縦の長さは(Rz・Dv)となる。
【００２５】
レンズシフト用のパラメータRsh, Rsvは次のように定義する。図１９を参照して、右下に示されたように、座標系を、光軸をY軸、投影映像の横方向をX軸、縦方向をZ軸とし、プロジェクタ装置からスクリーンの向きをY軸の正の向き、スクリーンに向かって右向きをX軸の正の向き、上向きをZ軸の正の向きとして定義する。以後、特にことわらない限り、この座標系を用いて説明を行う。このとき、Rshはレンズシフトによって投影映像がずれるX軸方向の変位として、Rsvはレンズシフトによって投影映像がずれるZ軸方向の変位として定義する。但し、スクリーンは投影レンズ系２１３の光軸と直交するように配置され、スクリーンと投影レンズ系２１３との距離Lは単位長（=1）であるものとする。また、映像のずれは、レンズシフトしない場合の投影映像、すなわち、光軸を中心とした位置に投影された映像を基準として算出する。
【００２６】
（プロジェクタ装置が、映像をスクリーンに投影する動作）
以下では、上記のように構成されたプロジェクタ装置が、映像をスクリーンに投影する動作を説明する。映像信号は映像入力端子２３から入力される。映像信号処理回路２４は、入力された映像信号から液晶パネル２１２に表示するための映像を生成して、液晶パネル２１２に表示する。液晶パネル２１２は、光源部から発せられる照明光を受けて、表示された映像に応じた光を透過させる。透過した光は、投影レンズ系２１３を通して（図示しない）スクリーンに投影される。なお、投影レンズ系２１３およびそれを構成するレンズのおのおのは、映像制御回路２８からの制御に応じて、レンズシフトモータ２５、ズームモータ２６、フォーカスモータ２７によって所定の配置となるように調整されている。映像の投影状態（フォーカシング、ズーミング、映像の投影位置）はこれらの配置に応じて定まる。以上のようにして、このプロジェクタ装置では、スクリーンに映像が投影される。
【００２７】
（プロジェクタ装置が投影される映像の調整を行う動作）
以下では、上記のように構成されたプロジェクタ装置が投影される映像の調整を行う動作を、プロジェクタ装置が図２０のように設置されている場合を例にして、説明する。図２０を参照して、プロジェクタ装置は光軸とスクリーンが直交するように設置されており、スクリーンとの距離はLである。また、スクリーン中央から、X軸方向に(-Lsh)、Z軸方向に(-Lsv)だけずれた位置に設置されており、光軸もがスクリーンと交わる点も、スクリーン中央からX軸方向に(-Lsh)、Z軸方向に(-Lsv)だけずれている。
【００２８】
このとき、プロジェクタ装置とスクリーンとの距離Lが調整パラメータLfと異なるならば、スクリーン上にはピントのぼけた映像が投影されている。このような場合に、視聴者は調整ダイヤルDLfを回転させてフォーカス調整を行う。すなわち、調整ダイヤルDLfが回転されると、映像制御回路２８は、その回転量および回転方向に応じて、調整パラメータLfを増減させる。さらに、映像制御回路２８は、Lfが更新されると、投影レンズ系２１３から投影映像が合焦するまでの距離が更新後のLfに一致するように、フォーカスモータ２７を駆動し、投影レンズ系２１３の調整を行う。以上の操作を繰り返して、Lfがプロジェクタ装置とスクリーンとの距離Lと一致すると、スクリーン上に投影された映像はピントの合ったものとなる。以上のようにして、このプロジェクタ装置ではフォーカス調整が行われる。
【００２９】
また、このとき、スクリーン上に投影される映像は、横の長さが(Rz・L・Dh)、縦の長さが(Rz・L・Dv)の大きさとなっている。一般的に、ホームシアターのような用途で迫力のある映像を楽しむ場合には、投影される映像の縦の長さが、スクリーンと視聴者との距離の1/3程度になるのが望ましいと言われている。スクリーン上に投影されている映像がこれと比べて大きすぎる、あるいは、小さすぎるという場合には、視聴者は調整ダイヤルDRzを回転させてズーム調整を行う。すなわち、調整ダイヤルDRzが回転されると、映像制御回路２８は、その回転量および回転方向に応じて、調整パラメータRzを増減させる。さらに、映像制御回路２８は、Rzが更新されると、投影によって映像が拡大される割合が更新後のRzに一致するように、ズームモータ２６を駆動し、投影レンズ系２１３の調整を行う。以上の操作を繰り返して、投影映像の縦の長さ(Rz・L・Dv)がスクリーンと視聴者との距離の1/3程度になると、スクリーン上には適切な大きさの映像が投影される。以上のようにして、このプロジェクタ装置ではズーム調整が行われる。
【００３０】
また、このとき、プロジェクタ装置は、その光軸がスクリーンの中央からX軸方向に(-Lsh)、Z軸方向に(-Lsv)だけずれた点を通るように設置されているので、投影される映像も、スクリーンの中央からX軸方向に(-Lsh)、Z軸方向に(-Lsv)だけずれた位置に映し出されている。このような場合に、視聴者は調整ダイヤルDRshおよびDRsvを回転させてレンズシフト調整を行う。すなわち、調整ダイヤルDRshが回転されると、映像制御回路２８は、その回転量および回転方向に応じて、調整パラメータRshを増減させる。さらに、映像制御回路２８は、Rshが更新されると、投影される映像が横方向にシフトする割合が更新後のRshに一致するように、レンズシフトモータ２５を駆動し、投影レンズ系２１３を横方向に移動させる。また同様に、調整ダイヤルDRsvが回転されると、映像制御回路２８は、その回転量および回転方向に応じて、調整パラメータRsvを増減させる。さらに、映像制御回路２８は、Rsvが更新されると、投影される映像が縦方向にシフトする割合が更新後のRsvに一致するように、レンズシフトモータ２５を駆動し、投影レンズ系２１３を縦方向に移動させる。このとき、プロジェクタ装置とスクリーンとの距離をLとすると、映像は、X軸方向に(Rsh・L)、Z軸方向に (Rsv・L)だけずれた位置に投影される。以上の操作を繰り返して、(Rsh・L)とLsh、および、(Rsv・L)とLsvが共に打ち消しあうように調整すると、スクリーンの中央に映像が投影される。以上のようにして、このプロジェクタ装置ではレンズシフト調整が行われる。
【００３１】
これらの操作が完了すると、映像は、図２０の点線で囲まれた理想的な投影領域に、ピントぼけのない状態で投影される。以上のようにして、このプロジェクタ装置では、投影される映像の調整が行われて、設置される位置が異なる場合にも良好な映像をスクリーンに映し出すことができる。
【特許文献１】特開平11-262084号公報
【特許文献２】特開2005-39436号公報
【特許文献３】特許第3216644号公報
【特許文献４】実用新案登録第2509528号公報
【特許文献５】特許第3574575号公報
【特許文献６】特許第3427890号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
従来のパラメトリックスピーカを搭載したプロジェクタ装置では、映像の投影状態を調整する機能が備えられているため、設置される位置が異なる場合にも良好な映像をスクリーンに映し出すことが可能である。しかしながら、パラメトリックスピーカによって再生される音像の位置に関しては、これまで考慮されていなかった。つまり、プロジェクタ装置の設置位置を変えた場合には、音像も一緒にずれてしまうため、再生される音声が不自然でステレオ感のないものになるという問題があった。
【００３３】
そこで、本発明は、このような問題を解決するためのものであり、その目的は、設置位置を変えた場合にも音声を良好に再生することのできるプロジェクタ装置を提供することである。また、設置位置に応じて、音声の再生状態を簡便かつ適切に調整することのできるプロジェクタ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本願発明は、音声信号で変調した超音波を空中に放射して音声を再生するプロジェクタ装置であって、該プロジェクタ装置から投影される映像光の投影領域の変化に応じ、前記超音波の放射方向を決定する音像制御手段と、超音波の放射方向が可変であり前記音像制御手段によって決定された放射方向に前記超音波を放射する超音波再生手段と、を備えることを特徴とする。
【００３５】
本願発明のある態様のプロジェクタ装置は、前記超音波の放射方向を示す手動入力を受ける手動入力手段を備え、前記音像制御手段は前記手動入力手段が受けた前記手動入力に応じて前記超音波の放射方向を決定することを特徴とする。
【００３６】
本願発明の他の態様のプロジェクタ装置は、該プロジェクタ装置が設置される位置に応じて映像の投影状態を調整する映像調整手段を備え、前記音像制御手段は前記映像調整手段で行われた調整結果に応じて前記超音波の放射方向を決定することを特徴とする。
【００３７】
上記他の態様のプロジェクタ装置においては、該プロジェクタ装置が映像光を投影するスクリーンの反射特性を設定するスクリーン設定手段を備え、前記音像制御手段は、前記映像調整手段で行われた調整結果と、前記スクリーン設定手段で設定されたスクリーンの反射特性とに応じて、前記超音波の放射方向を決定することを特徴とするものであっても良い。
【００３８】
更に、前記音像制御手段は、（１）前記映像調整手段で行われた調整結果に応じて、該プロジェクタ装置から投影される映像光のスクリーン上での投影領域の大きさを推定し、（２）推定された投影領域の大きさに基づいて映像光の視聴者の位置を推定し、（３）前記推定された視聴者の位置に向けて超音波を放射するよう前記超音波再生手段を制御することを特徴とするものであっても良い。
【００３９】
また、上記映像調整手段は、例えば、フォーカス調整、ズーム調整、レンズシフトの調整のうちの何れか１つ以上の調整が可能なものである。
【００４０】
また、前記超音波再生手段は、機械的な回転により、放射方向を可変可能であることを特徴とする。或いは、超音波を放射する複数の素子（例えば、圧電振動子、静電型素子、熱音響変換型素子など）を備えており、前記音像制御手段は、決定した放射方向に応じて、各圧電振動子への入力信号に対して時間遅延を施すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４１】
パラメトリックスピーカを備えたプロジェクタ装置において、設置位置を変えた場合にも音声を良好に再生することができる。また、設置位置に応じて、音声の再生状態を簡便かつ適切に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
＜第１の実施形態＞
以下において、パラメトリックスピーカによって生成される音像の位置を調整することが可能なプロジェクタ装置について図面を参照して詳しく説明する。なお、入力される音声信号は３つのチャンネル（左チャンネル、右チャンネル、センターチャンネル）から構成されるものとする。
【００４３】
図１は、本実施形態のプロジェクタ装置を説明するブロック構成図である。図１を参照して、このプロジェクタ装置は、スクリーン上に音像を生成するための音声再生部１と、スクリーン上に映像を投影するための映像再生部２とを備える。なお、映像再生部２の構成および動作は、図１４を参照して説明した従来のプロジェクタ装置の映像投影部と同じであるので、説明を省略する。
【００４４】
（音声再生部１の構成）
以下では、このプロジェクタ装置に備えられた音声再生部１の構成について説明する。音声再生部１は、音声信号のそれぞれのチャンネルを再生するための３つのパラメトリックスピーカ（パラメトリックスピーカ１０Ｌ、１０Ｒ、１０Ｃ）と、視聴者に手動で操作される音像調整ダイヤル１１と、音像調整ダイヤル１１からの入力に従って超音波の放射方向が調整されるように３つのパラメトリックスピーカ１０を制御する音像制御回路１２とを備える。
【００４５】
パラメトリックスピーカ１０Ｌは、外部から左チャンネルの音声信号を入力するための音声入力端子１３Lと、入力された音声信号を超音波帯域の変調信号に変換する変調回路１４Lと、変調された信号を増幅するアンプ回路１５Lと、増幅された信号を超音波として放射する超音波トランスデューサ１６Ｌと、音像制御回路１２からの制御に応じて、超音波トランスデューサ１６Ｌを所定の向きに回転させる音像制御モータ１７Lとを備える。
【００４６】
図２は超音波トランスデューサ１６Ｌが回転する構造を表す模式図である。
超音波トランスデューサ１６Ｌは、複数の圧電振動子１６１を並べて構成されている。このように圧電振動子１６１を多数配置することにより、特定の方向に指向性を持った超音波を放射することができる。また、超音波トランスデューサ１６Ｌは、横方向および縦方向に独立して回転し、その放射方向を変えられる構造となっている。
【００４７】
なお、パラメトリックスピーカ１０Ｒ、１０Ｃの構成もパラメトリックスピーカ１０Ｌと同様であり、パラメトリックスピーカ１０Ｒは、音声入力端子１３Ｒと変調回路１４Ｒとアンプ回路１５Ｒと超音波トランスデューサ１６Ｒと音像制御モータ１７Ｒとを備え、パラメトリックスピーカ１０Ｃは、音声入力端子１３Ｃと変調回路１４Ｃとアンプ回路１５Cと超音波トランスデューサ１６Cと音像制御モータ１７Ｃとを備える。
【００４８】
音像制御回路１２は、超音波の放射方向の状態を表すためのパラメータとして、パラメトリックスピーカ１０Ｌによる超音波の横方向の放射角度ALhおよび縦方向の放射角度ALvと、パラメトリックスピーカ１０Ｒによる超音波の横方向の放射角度ARhおよび縦方向の放射角度ARvと、パラメトリックスピーカ１０Ｃによる超音波の横方向の放射角度AChおよび縦方向の放射角度ACvの各値を内部に保持している。
【００４９】
また、音像調整ダイヤル１１は、音像制御回路１２内の調整パラメータごとに設けられている。すなわち、パラメトリックスピーカ１０Ｌ用のパラメータALhを調整するダイヤルDALhと、ALvを調整するダイヤルDALvと、パラメトリックスピーカ１０Ｒ用のパラメータARhを調整するダイヤルDARhと、ARvを調整するダイヤルDARvと、パラメトリックスピーカ１０Ｃ用のパラメータAChを調整するダイヤルDAChと、ACvを調整するダイヤルDACvが設けられている。
【００５０】
（パラメトリックスピーカ１０の調整パラメータ）
以下において、それぞれの調整パラメータの定義を説明する。図３は、パラメトリックスピーカ１０Ｌ用のパラメータALh、ALvを説明する模式図である。図３に示されるように、パラメトリックスピーカ１０Ｌからの超音波の放射方向をXY平面に射影した直線とY軸との角度をALhと定義し、パラメトリックスピーカ１０Ｌからの超音波の放射方向をYZ平面に射影した直線とY軸との角度をALvと定義する。ただし、ここで用いられる座標系は、図１９において定義された座標系と同じである。（図示しないが、）ARh、ARv、ACh、ACvについても同様であり、それぞれ、パラメトリックスピーカ１０Ｒ、Ｃからの超音波の放射方向をXY平面に射影した直線とY軸との角度、および、YZ平面に射影した直線とY軸との角度として定義する。
【００５１】
（パラメトリックスピーカ１０を通して音声信号を再生する動作）
以下では、上記のように構成されたプロジェクタ装置が、パラメトリックスピーカ１０を通して音声信号を再生する動作を説明する。
【００５２】
パラメトリックスピーカ１０Ｌにおいては、左チャンネルの音声信号が音声入力端子１３Lに入力される。変調回路１４Lは、入力された音声信号で超音波帯域の搬送波信号をAM変調する。変調信号は、アンプ回路１５Lにおいて増幅され、超音波トランスデューサ１６Ｌから、空気中に放射される。なお、上記のように放射された超音波が空気伝播の非線形性によって歪み、超音波の伝播経路に沿って元の音声信号が復調される過程については、図１４を参照して説明した従来のプロジェクタ装置における過程と同じであるので、説明を省略する。
【００５３】
パラメトリックスピーカ１０Ｒ、１０Ｃの動作もパラメトリックスピーカ１０Ｌと同様であり、パラメトリックスピーカ１０Ｒは右チャンネルの音声信号を変調して超音波トランスデューサ１６Ｒから放射し、パラメトリックスピーカ１０Ｃはセンターチャンネルの音声信号を変調して超音波トランスデューサ１６Cから放射する。以上のようにして、このプロジェクタ装置では、音声信号が再生される。
【００５４】
（スクリーン上に音像が生成されるように調整を行う動作）
以下では、上記のように構成されたプロジェクタ装置が、スクリーン上に音像が生成されるように調整を行う動作を説明する。
【００５５】
パラメトリックスピーカ１０Ｌにおいては、視聴者は調整ダイヤルDALhおよびDALvを回転させて、パラメトリックスピーカ１０Ｌが超音波を放射する方向の調整を行う。すなわち、調整ダイヤルDALhまたはDALvが回転されると、音像制御回路１２は、その回転量および回転方向に応じて、調整パラメータALhまたはALvを増減させる。さらに、音像制御回路１２は、ALhまたはALvが更新されると、音像制御モータ１７Lを駆動し、超音波の放射方向がALv、ALhで示される方向と一致するように超音波トランスデューサ１６Ｌを回転させる。以上の操作を繰り返して、パラメトリックスピーカ１０Ｌが超音波を放射する方向が所望の方向と一致するように調整される。
【００５６】
パラメトリックスピーカ１０Ｒ、Ｃの動作もパラメトリックスピーカ１０Ｌと同様であり、パラメトリックスピーカ１０Ｒにおいては調整ダイヤルDARhおよびDARvを介して、パラメトリックスピーカ１０Ｃにおいては調整ダイヤルDAChおよびDACvを介して、それぞれの超音波が所望の方向に放射されるように調整される。
【００５７】
ここで、スクリーンが音波を散乱させる性質を有する場合には、視聴者は、パラメトリックスピーカ１０Ｌからの超音波の放射方向がスクリーンの左側に、パラメトリックスピーカ１０Ｒからの超音波の放射方向がスクリーンの右側に、パラメトリックスピーカ１０Ｃからの超音波の放射方向がスクリーンの中央に、それぞれ向くように制御を行う。図４はその様子を示す模式図である。このとき、パラメトリックスピーカ１０Ｌ、Ｒ、Ｃから放射される超音波は、図４に示されるように、スクリーン１００のそれぞれの箇所に向けて鋭い指向性を有しているため、これらの超音波および復調される音声は視聴者に直接波としては届かず、スクリーン１００からの反射波として到達する。従って、視聴者はスクリーン１００の方向に音像を感じることになる。さらに、反射波はスクリーン１００から垂直に無指向性に近い広がりを持って発生する。つまり、左チャンネルの音声信号がスクリーン１００の左側から、右チャンネルの音声信号がスクリーン１００の右側から、センターチャンネルの音声信号がスクリーン１００の中央から発せられるで、ステレオ感のある音声が再生される。
【００５８】
スクリーンが音波を鏡面的に反射する性質を有する場合には、視聴者は、パラメトリックスピーカ１０Ｌによる反射波が視聴者の左側に到達するように、パラメトリックスピーカ１０Ｒによる反射波が視聴者の右側に到達するように、パラメトリックスピーカ１０Ｃによる反射波が視聴者の正面に到達するように、それぞれの放射方向の制御を行う。図５はその様子を示す模式図である。このとき、パラメトリックスピーカ１０Ｌ、１０Ｒ、１０Ｃから放射される超音波は、図５に示されるように、スクリーン１００のそれぞれの箇所に向けて鋭い指向性を有しているため、これらの超音波および復調される音声は視聴者に直接波としては届かず、スクリーン１００からの反射波として到達する。従って、視聴者はスクリーン１００の方向に音像を感じることになる。さらに、反射波はスクリーン１００に対して入射角と反射角が等しくなるように、また、ある程度の指向性を有して反射される。このとき、反射波がある程度の指向性を有していることから、視聴者の近辺では図６に示されたような音圧分布となる。つまり、左チャンネルの音声信号が視聴者の左耳に大きな音圧で到達し、右チャンネルの音声信号が視聴者の右耳に大きな音圧で到達し、センターチャンネルの音声信号が視聴者の両耳に同程度の音圧で到達するので、視聴者は擬似的にステレオ効果を感じることになる。
【００５９】
以上のようにして、このプロジェクタ装置では、スクリーン上に音像が生成されるように調整が行われる。
【００６０】
以上のような構成とすることにより、本実施形態のプロジェクタ装置では、パラメトリックスピーカによって生成される音像の位置を調整することが可能になり、プロジェクタ装置の設置位置を変えた場合にも、自然な定位感およびステレオ感のある音声を再生することができる。
【００６１】
＜第２の実施形態＞
以下において、パラメトリックスピーカによって生成される音像の位置を調整することが可能な、別の構成のプロジェクタ装置について図面を参照して詳しく説明する。
【００６２】
第１の実施形態のプロジェクタ装置は、超音波トランスデューサを機械的に回転させて超音波の放射方向を変えるものであったが、本実施形態のプロジェクタ装置は、超音波トランスデューサの放射面の部位ごとに信号の遅延時間を制御することで、超音波が強め合う方向を変化させるものである。なお、入力される音声信号は３つのチャンネル（左チャンネル、右チャンネル、センターチャンネル）から構成されるものとする。
【００６３】
図７は、本実施形態のプロジェクタ装置を説明するブロック構成図である。図７を参照して、プロジェクタ装置は、スクリーン上に音像を生成するための音声再生部３と、スクリーン上に映像を投影するための映像再生部とを備える。なお、映像再生部の構成および動作は、第１の実施形態のプロジェクタ装置の映像投影部と同じであるので、説明を省略する。
【００６４】
（音声再生部３）
以下では、このプロジェクタ装置に備えられた音声再生部３の構成について説明する。音声再生部は、音声信号のそれぞれのチャンネルを再生するための３つのパラメトリックスピーカ３０（パラメトリックスピーカ３０Ｌ、３０Ｒ、３０Ｃ）と、視聴者に手動で操作される音像調整ダイヤル１１と、音像調整ダイヤル１１からの入力に従って超音波の放射方向が調整されるように３つのパラメトリックスピーカ３０を制御する音像制御回路１２とを備える。
【００６５】
パラメトリックスピーカ３０Ｌは、外部から左チャンネルの音声信号を入力するための音声入力端子１３Ｌと、入力された音声信号を超音波帯域の変調信号に変換する変調回路１４Ｌと、音像制御回路１２からの制御に応じて、変調された信号にそれぞれ所定の時間遅延を施した複数の信号を生成する時間遅延回路３１Ｌと、時間遅延が施された複数の信号を増幅するアンプ回路３２Ｌと、増幅された複数の信号を超音波として放射する超音波トランスデューサ３３Ｌとを備える。
【００６６】
超音波トランスデューサ３３Ｌは、複数の圧電振動子を並べて構成されている。図８は、その放射面を表す模式図である。なお、右下の座標系は図３で用いた座標系と同じである。超音波トランスデューサの放射面は、X軸とZ軸に沿った格子状に、(N×N)個の正方形の領域に分割されている。この正方形の一辺の長さはDaである。これらの領域のうち、X軸方向に第m番目でZ軸方向に第n番目の領域を、領域mnと呼ぶことにする。また、放射面はY軸の正の向き、つまり、光軸に沿ってプロジェクタ装置からスクリーンへの向きを向いている。また、さらに、時間遅延回路３１Ｌが出力する信号の個数も(N×N)個であり、そのおのおのを、時間遅延信号mn（ただし、m,nはそれぞれ１からNまでのいずれかの整数とする）と呼ぶことにする。時間遅延信号mnは、入力となる変調信号に、m,nの値に応じてそれぞれ異なる時間遅延を施した信号であり、アンプ回路３２Ｌを通して、超音波トランスデューサ３３Ｌの放射面の領域mnから放射されるように接続されている。
【００６７】
パラメトリックスピーカ３０Ｒ、Ｃの構成もパラメトリックスピーカ３０Ｌと同様であり、パラメトリックスピーカ３０Ｒは、音声入力端子１３Ｒと変調回路１４Ｒと時間遅延回路３１Ｒとアンプ回路Rと超音波トランスデューサ３３Ｒとを備え、パラメトリックスピーカ３０Ｃは、音声入力端子１３Ｃと変調回路１４Ｃと時間遅延回路３１Ｃとアンプ回路３２Ｃと超音波トランスデューサ３３Ｃとを備える。
【００６８】
なお、音像制御回路１２が保持する調整パラメータの種類、および、それぞれの調整パラメータの定義、および、調整パラメータごとに備えられた音像調整ダイヤル１１の構成は、第１の実施形態のプロジェクタ装置のものと同じであるので、説明を省略する。
【００６９】
（パラメトリックスピーカ３０を通して音声信号を再生する動作）
以下では、上記のように構成されたプロジェクタ装置が、パラメトリックスピーカ３０を通して音声信号を再生する動作を説明する。
【００７０】
パラメトリックスピーカ３０Ｌにおいては、左チャンネルの音声信号が音声入力端子１３Ｌに入力される。変調回路１４Ｌは、入力された音声信号で超音波帯域の搬送波信号をAM変調する。時間遅延回路３１Ｌは、変調信号にそれぞれ異なる時間遅延を施して(N×N)個の時間遅延信号を生成する。(N×N)個の時間遅延信号は、アンプ回路３２Ｌにおいてそれぞれ増幅され、超音波トランスデューサ３３Ｌの放射面のそれぞれ所定の領域から、空気中に放射される。なお、上記のように放射された超音波が空気伝播の非線形性によって歪み、超音波の伝播経路に沿って元の音声信号が復調される過程については、第１の実施形態のプロジェクタ装置における過程と同じであるので、説明を省略する。
【００７１】
また、時間遅延回路３１Ｌにおいて、時間遅延信号のそれぞれに施される遅延時間は、音像制御回路１２からの制御に応じて算出されるが、その詳細については後述する。
【００７２】
パラメトリックスピーカ３０Ｒ、Ｃの動作もパラメトリックスピーカ３０Ｌと同様であり、パラメトリックスピーカ３０Ｒは右チャンネルの音声信号を変調して超音波トランスデューサ３３Ｒから放射し、パラメトリックスピーカ３０Ｃはセンターチャンネルの音声信号を変調して超音波トランスデューサ３３Ｃから放射する。以上のようにして、このプロジェクタ装置では、音声信号が再生される。
【００７３】
（スクリーン上に音像が生成されるように調整を行う動作について）
以下では、上記のように構成されたプロジェクタ装置が、スクリーン上に音像が生成されるように調整を行う動作を説明する。
【００７４】
パラメトリックスピーカ３０Ｌにおいては、視聴者は調整ダイヤルDALhおよびDALvを回転させて、パラメトリックスピーカ３０Ｌが超音波を放射する方向の調整を行う。すなわち、調整ダイヤルDALhまたはDALvが回転されると、音像制御回路１２は、その回転量および回転方向に応じて、調整パラメータALhまたはALvを増減させる。さらに、音像制御回路１２は、ALhまたはALvが更新されると、時間遅延回路３１Ｌに対して、時間遅延信号mn（ただし、m,nはそれぞれ１からNまでのいずれかの整数とする）に施される遅延時間が(Da・cos(ALh)(m-1)/c+Da・cos(ALv)(n-1)/c)となるように制御する。但し、cは音速である。
【００７５】
このような遅延時間を設ける効果は、次の通りである。図９に示したように、各領域から発せられる超音波は球面状に広がっていくが、角度ALhの方向に向かう成分を考えると、X軸の方向に隣り合う領域間では、Da・cos(ALh)の経路差が生じる。これを時間に換算すると、Da・cos(ALh)/cとなる。従って、各領域から放射される信号に、Da・cos(ALh)/cずつ異なる時間遅延を施すと、角度ALhの方向において、信号に施された遅延時間と経路差によって生じる遅延時間が相殺されて、各領域から放射される超音波がお互いに強め合う。逆に、角度ALh以外の方向では、時間がずれた状態で超音波が重なり合うので、お互いに強め合わない。Z軸の方向についても同様であり、Da・cos(ALv)/cずつ異なる時間遅延を施すと、角度ALvの方向において、これらの遅延時間と経路差によって生じる遅延時間が相殺されて、各領域から放射される超音波がお互いに強め合う。従って、上式のような遅延時間を信号に施すことによって、ALh,ALvで示される方向において鋭い指向性が形成され、パラメトリックスピーカ３０Ｌからは、ALh,ALvで示される方向に超音波が放射されることになる。以上の操作を繰り返して、パラメトリックスピーカ３０Ｌが超音波を放射する方向が所望の方向と一致するように調整される。
【００７６】
パラメトリックスピーカ３０Ｒ、Ｃの動作もパラメトリックスピーカ３０Ｌと同様であり、パラメトリックスピーカ３０Ｒにおいては調整ダイヤルDARhおよびDARvを介して、パラメトリックスピーカ３０Ｃにおいては調整ダイヤルDAChおよびDACvを介して、それぞれの超音波が所望の方向に放射されるように調整される。
【００７７】
（視聴者に対する自然な定位感およびステレオ感のある音声の提供）
ここで、それぞれのパラメトリックスピーカ３０による超音波の放射方向を適切に調整することによって、視聴者に自然な定位感およびステレオ感のある音声が提供されるが、その説明については、第１の実施形態において行った説明と同じである。
【００７８】
すなわち、スクリーンが音波を散乱させる性質を有する場合には、視聴者は、パラメトリックスピーカ３０Ｌからの超音波の放射方向がスクリーンの左側に、パラメトリックスピーカ３０Ｒからの超音波の放射方向がスクリーンの右側に、パラメトリックスピーカ３０Ｃからの超音波の放射方向がスクリーンの中央に、それぞれ向くように制御を行う。図４はその様子を示す模式図である。このとき、パラメトリックスピーカ３０Ｌ、Ｒ、Ｃから放射される超音波は、図４に示されるように、スクリーン１００のそれぞれの箇所に向けて鋭い指向性を有しているため、これらの超音波および復調される音声は視聴者に直接波としては届かず、スクリーン１００からの反射波として到達する。従って、視聴者はスクリーン１００の方向に音像を感じることになる。さらに、反射波はスクリーン１００から垂直に無指向性に近い広がりを持って発生する。つまり、左チャンネルの音声信号がスクリーン１００の左側から、右チャンネルの音声信号がスクリーン１００の右側から、センターチャンネルの音声信号がスクリーン１００の中央から発せられるで、ステレオ感のある音声が再生される。
【００７９】
スクリーンが音波を鏡面的に反射する性質を有する場合には、視聴者は、パラメトリックスピーカ３０Ｌによる反射波が視聴者の左側に到達するように、パラメトリックスピーカ３０Ｒによる反射波が視聴者の右側に到達するように、パラメトリックスピーカ３０Ｃによる反射波が視聴者の正面に到達するように、それぞれの放射方向の制御を行う。図５はその様子を示す模式図である。このとき、パラメトリックスピーカ３０Ｌ、Ｒ、Ｃから放射される超音波は、図５に示されるように、スクリーン１００のそれぞれの箇所に向けて鋭い指向性を有しているため、これらの超音波および復調される音声は視聴者に直接波としては届かず、スクリーン１００からの反射波として到達する。従って、視聴者はスクリーン１００の方向に音像を感じることになる。さらに、反射波はスクリーン１００に対して入射角と反射角が等しくなるように、また、ある程度の指向性を有して反射される。このとき、反射波がある程度の指向性を有していることから、視聴者の近辺では図６に示されたような音圧分布となる。つまり、左チャンネルの音声信号が視聴者の左耳に大きな音圧で到達し、右チャンネルの音声信号が視聴者の右耳に大きな音圧で到達し、センターチャンネルの音声信号が視聴者の両耳に同程度の音圧で到達するので、視聴者は擬似的にステレオ効果を感じることになる。
【００８０】
以上のようにして、このプロジェクタ装置では、スクリーン上に音像が生成されるように調整が行われる。
【００８１】
以上のような構成とすることにより、本実施形態のプロジェクタ装置でも、第１の実施形態のプロジェクタ装置と同様に、パラメトリックスピーカ３０によって生成される音像の位置を調整することが可能になり、プロジェクタ装置の設置位置を変えた場合にも、自然な定位感およびステレオ感のある音声を再生することができる。
【００８２】
＜第３の実施形態＞
以下において、映像の投影状態の調整に連動して、パラメトリックスピーカによって生成される音像の位置が自動的に調整されるプロジェクタ装置について図面を参照して詳しく説明する。なお、投影映像の調整機能としては、フォーカス調整機能、ズーム機能、レンズシフト機能が備えられているものとする。また、入力される音声信号は３つのチャンネル（左チャンネル、右チャンネル、センターチャンネル）から構成されるものとする。また、使用されるスクリーンは、音波を散乱させる性質を有するものとする。
【００８３】
図１０は、本実施形態のプロジェクタ装置を説明するブロック構成図である。このプロジェクタ装置の構成が、図１を参照して説明した第１の実施形態のプロジェクタ装置と異なる点は、映像再生部２の映像制御回路２８が音声再生部４の音像制御回路４１と接続されている点と、音声再生部の音像調整ダイヤル１１が備えられていない点である。このプロジェクタ装置のその他の構成（上記以外の各部の種類および接続関係、映像制御部に保持された調整パラメータの種類および定義、音像制御部に保持された調整パラメータの種類および定義）は第１の実施形態のプロジェクタ装置のものと同じであるので説明を省略する。
【００８４】
また、入力された映像信号をスクリーンに投影する動作、映像の投影状態を調整する動作、パラメトリックスピーカ１０を通して音声信号が再生される動作および原理についても、第１の実施形態のプロジェクタ装置のものと同じであるので説明を省略する。
【００８５】
以下では、上記のように構成されたプロジェクタ装置において、映像の投影状態が調整されたときに、それに連動して音像の位置が調整される動作を説明する。ただし、ここでは、従来技術のプロジェクタ装置において投影される映像の調整を行う動作を説明したときと同様に、プロジェクタ装置が図２０のように設置されており、映像用の調整パラメータLf、Rz、Rsh、Lshは、図２０が示す設置状態において良好な映像が投影されるように調整がなされるものとする。
【００８６】
視聴者が投影映像の調整をおこなうために映像調整ダイヤル２２を操作すると、映像制御回路２８はその操作に応じて映像用の調整パラメータを更新するとともに、更新後の映像用の調整パラメータを音像制御回路１２に出力する。音像制御回路１２は、映像制御回路２８から映像用の調整パラメータ（Lf、Rz、Rsh、Lshなど）が入力されると、それらを基にして、式１に従って、内部に保持されている音像用の調整パラメータ（ALh、ALvなど）の値を算出する。
【式１】
【００８７】
ALh = arctan( -3/8 Rz Dh + Rsh )
ALv = arctan( Rsv )
ARh = arctan( 3/8 Rz Dh + Rsh )
ARv = arctan( Rsv )
ACh = arctan( Rsh )
ACv = arctan( Rsv )
音像制御回路１２は、式１に基づいて算出した音像用の調整パラメータが示す方向に、パラメトリックスピーカ１０の放射方向を向けるように制御を行う。
【００８８】
なお、式１の音像用の調整パラメータと映像用の調整パラメータとの関係式は、パラメトリックスピーカ１０の放射方向が、図１１で示されるような方向となるものと仮定し、そのときの幾何学的な関係から導出されたものである。
【００８９】
すなわち、映像の投影領域の横の長さをLh、縦の長さをLvとすると、パラメトリックスピーカ１０Ｌからの超音波は、映像の投影領域の左端からLh/8、下端からLv/2の位置、すなわち、スクリーンの左側に向けて放射されるものと仮定している。
【００９０】
また、パラメトリックスピーカ１０Ｒからの超音波は、映像の投影領域の右端からLh/8、下端からLv/2の位置、すなわち、スクリーンの右側に向けて放射され、パラメトリックスピーカCからの超音波は、映像の投影領域の右端からLh/2、下端からLv/2の位置、すなわち、スクリーンの中央に向けて放射されるものと仮定している。
【００９１】
なお、音像制御回路１２内の音像用の調整パラメータが示す方向にパラメトリックスピーカ１０の放射方向を向ける動作については、第１の実施形態のプロジェクタ装置のものと同じであるので、ここでは説明を省略した。
【００９２】
なお、このとき、パラメトリックスピーカ１０Ｌ、Ｒ、Ｃから放射される超音波は、スクリーン１００のそれぞれの箇所に向けて鋭い指向性を有しているため、これらの超音波および復調される音声は視聴者に直接波としては届かず、スクリーン１００からの反射波として到達する。従って、視聴者はスクリーン１００の方向に音像を感じることになる。さらに、反射波はスクリーン１００から垂直に無指向性に近い広がりを持って発生する。つまり、左チャンネルの音声信号がスクリーン１００の左側から、右チャンネルの音声信号がスクリーン１００の右側から、センターチャンネルの音声信号がスクリーン１００の中央から発せられるで、ステレオ感のある音声が再生される。
【００９３】
以上のようにして、このプロジェクタ装置では、映像の投影状態が調整されたときに、その映像の投影状態を基にして、自然な定位感とステレオ感が得られるように、音像の位置が自動的に調整される。
【００９４】
以上のような構成とすることにより、本実施形態のプロジェクタ装置では、パラメトリックスピーカ１０によって生成される音像の位置を調整することが可能になり、プロジェクタ装置の設置位置を変えた場合にも、自然でステレオ感のある音声を再生することができる。また、さらに、その調整は映像の投影状態の調整に連動して自動的に行われるので、煩わしい操作を行う必要がない。
【００９５】
＜第３の実施形態の変形例＞
第３の実施形態のプロジェクタ装置では、使用されるスクリーンが音波を散乱させる性質を有することを前提としていたが、使用されるスクリーンが音波を鏡面的に反射する性質を有することを前提とした構成も可能である。以下では、このような構成のプロジェクタ装置について、第３の実施形態のプロジェクタ装置との相違点を説明する。
【００９６】
第３の実施形態で説明したプロジェクタ装置では、映像の投影状態に連動して音像の位置を調整する動作において、式１に従って音像用の調整パラメータを算出したが、この変形例のプロジェクタ装置では、式２に従って音像用の調整パラメータを算出する。その他の構成および動作については、第３の実施形態のプロジェクタ装置と同じである。
【式２】
【００９７】
ALh = arctan( (-3/8 Rz Dh + Rsh ) / (1 + 3 Rz Dv ) )
ALv = arctan(               Rsv   / (1 + 3 Rz Dv ) )
ARh = arctan( ( 3/8 Rz Dh + Rsh ) / (1 + 3 Rz Dv ) )
ARv = arctan(               Rsv   / (1 + 3 Rz Dv ) )
ACh = arctan(               Rsh   / (1 + 3 Rz Dv ) )
ACv = arctan(               Rsv   / (1 + 3 Rz Dv ) )
この式２の音像用の調整パラメータと映像用の調整パラメータとの関係式は、パラメトリックスピーカ１０の放射方向が、図１２で示されるような方向となるものと仮定し、そのときの幾何学的な関係から導出されたものである。
【００９８】
すなわち、映像の投影領域の横の長さをLh、縦の長さをLvとし、この投影領域を光軸に沿って視聴者の想定位置まで平行移動させた仮想的な領域を領域Aとすると、パラメトリックスピーカ１０Ｌからの超音波は、その反射波が領域Aの左端からLh/8、下端からLv/4の位置、すなわち、視聴者の左側に到達する方向に放射されるものと仮定している。
【００９９】
また、パラメトリックスピーカ１０Ｒからの超音波は、その反射波が領域Aの右端からLh/8、下端からLv/4の位置、すなわち、視聴者の右側に到達する方向に放射され、パラメトリックスピーカ１０Ｃからの超音波は、その反射波が領域Aの右端からLh/2、下端からLv/4の位置、すなわち、視聴者の正面に到達する方向に放射されるものと仮定している。
【０１００】
なお、視聴者の想定位置は、投影領域の中央とX軸の座標が同じで、Z軸の座標が (-Lv/4)、Y軸の座標が(3Lv)だけ異なる位置、すなわち、投影映像の正面よりもやや下方で、スクリーン１００との距離が投影映像の縦の長さの３倍の位置としている。
【０１０１】
このとき、パラメトリックスピーカ１０Ｌ、Ｒ、Ｃから放射される超音波は、スクリーン１００のそれぞれの箇所に向けて鋭い指向性を有しているため、これらの超音波および復調される音声は視聴者に直接波としては届かず、スクリーン１００からの反射波として到達する。従って、視聴者はスクリーン１００の方向に音像を感じることになる。さらに、反射波はスクリーン１００に対して入射角と反射角が等しくなるように、また、ある程度の指向性を有して反射される。このとき、反射波がある程度の指向性を有していることから、視聴者の近辺では図６に示されたような音圧分布となる。つまり、左チャンネルの音声信号が視聴者の左耳に大きな音圧で到達し、右チャンネルの音声信号が視聴者の右耳に大きな音圧で到達し、センターチャンネルの音声信号が視聴者の両耳に同程度の音圧で到達するので、視聴者は擬似的にステレオ効果を感じることになる。
【０１０２】
以上のようにして、このプロジェクタ装置では、映像の投影状態が調整されたときに、その映像の投影状態を基にして、自然な定位感とステレオ感が得られるように、音像の位置が自動的に調整される。
【０１０３】
以上のような構成とすることにより、本実施形態のプロジェクタ装置では、パラメトリックスピーカによって生成される音像の位置を調整することが可能になり、プロジェクタ装置の設置位置を変えた場合にも、自然でステレオ感のある音声を再生することができる。また、さらに、その調整は映像の投影状態の調整に連動して自動的に行われるので、煩わしい操作を行う必要がない。
【０１０４】
＜第４の実施形態＞
以下において、映像の投影状態の調整に連動して、パラメトリックスピーカによって生成される音像の位置が自動的に調整される、別の構成のプロジェクタ装置について図面を参照して詳しく説明する。本実施形態で説明するプロジェクタ装置は、第３の実施形態のプロジェクタ装置にスクリーンの種類を設定する機能をさらに備えたものであり、映像の投影状態の調整に連動して自動調整される音像が、使用されるスクリーンの種類が変わった場合にも、そのスクリーンの種類に応じて適切に調整されるようにしたものである。なお、投影映像の調整機能としては、フォーカス調整機能、ズーム機能、レンズシフト機能が備えられているものとする。また、入力される音声信号は３つのチャンネル（左チャンネル、右チャンネル、センターチャンネル）から構成されるものとする。
【０１０５】
図１３は、本実施形態のプロジェクタ装置を説明するブロック構成図である。このプロジェクタ装置の構成が、図１０を参照して説明した第３の実施形態のプロジェクタ装置と異なる点は、スクリーンの種類を設定するスクリーン設定ダイヤル５１が備えられている点、これが音像制御回路５２と接続されている点、音像制御回路５２の内部にスクリーン設定用のパラメータが保持されている点である。このプロジェクタ装置のその他の構成（上記以外の各部の種類および接続関係、映像制御部に保持された調整パラメータの種類および定義、音像制御回路５２に保持された上記以外の調整パラメータの種類および定義）は第３の実施形態のプロジェクタ装置のものと同じであるので説明を省略する。また、入力された映像信号をスクリーンに投影する動作、映像の投影状態を調整する動作、パラメトリックスピーカを通して音声信号が再生される動作および原理についても、第３の実施形態のプロジェクタ装置のものと同じであるので説明を省略する。
【０１０６】
なお、音像制御回路５２が保持しているスクリーン設定用のパラメータをRscとする。このパラメータは、スクリーンが音波を散乱して反射する度合、あるいは、鏡面的に反射する度合を示すパラメータであり、0から1までの連続的な値をとる。スクリーンが音波を散乱して反射する場合にはRsc=0と設定され、スクリーンが音波を鏡面的に反射する場合にはRsc=1と設定され、スクリーンがその中間的な性質を有する場合には、その度合に応じて0<Rsc<1の範囲の値を設定される。
【０１０７】
以下では、上記のように構成されたプロジェクタ装置において、使用しているスクリーンの設定操作や、映像の投影状態の調整が行われたときに、それに連動して音像の位置が調整される動作を説明する。なお、プロジェクタ装置は、第３の実施形態の説明と同様に、図２０で表される状態に設置されているものとする。視聴者がスクリーン設定ダイヤル５１を回転させると、音像制御回路５２は、その回転量および回転方向に応じて、スクリーン設定用パラメータRscを0から1までの範囲で増減させる。一方、視聴者が投影映像の調整をおこなうために映像調整ダイヤル２２を操作すると、映像制御回路２８はその操作に応じて映像用の調整パラメータを更新するとともに、更新後の映像用の調整パラメータを音像制御回路５２に出力する。音像制御回路５２は、スクリーン設定用パラメータRscを更新したとき、および、映像制御回路２８から映像用の調整パラメータが入力されたときに、それらを基にして、式３に従って、内部に保持されている音像用の調整パラメータの値を算出する。
【式３】
【０１０８】
ALh = arctan( (-3/8 Rz Dh + Rsh ) / (1 + 3 Rz Dv Rsc) )
ALv = arctan(               Rsv   / (1 + 3 Rz Dv Rsc) )
ARh = arctan( ( 3/8 Rz Dh + Rsh ) / (1 + 3 Rz Dv Rsc) )
ARv = arctan(               Rsv   / (1 + 3 Rz Dv Rsc) )
ACh = arctan(               Rsh   / (1 + 3 Rz Dv Rsc) )
ACv = arctan(               Rsv   / (1 + 3 Rz Dv Rsc) )
またさらに、音像制御回路５２は、算出した音像用の調整パラメータが示す方向に、パラメトリックスピーカ１０の放射方向を向けるように制御を行う。音像制御回路内の音像用の調整パラメータが示す方向にパラメトリックスピーカ１０の放射方向を向ける動作については、第３の実施形態のプロジェクタ装置のものと同じであるので説明を省略する。
【０１０９】
なお、上記の式３の音像用の調整パラメータと映像用の調整パラメータとの関係式は、パラメトリックスピーカ１０の放射方向が、式１で示される放射方向がスクリーン上で交わる点と、式２で示される放射方向がスクリーン上で交わる点とを結ぶ線分上の点に向かうものと仮定して、そのときの幾何学的な関係から導出されたものである。
【０１１０】
また、その線分上のいずれの点に向かうかについては、Rscの値に依存しており、Rscの値が小さいほど、式１の放射方向に近づき、Rsc=0の場合には、式１の放射方向と一致し、Rscの値が大きいほど、式２の放射方向に近づき、Rsc=1の場合には、式２の放射方向と一致するように、導出されている。つまり、式３に従って算出される調整パラメータは、Rscの値に応じて、式１の算出結果が示す放射方向と式２の算出結果が示す放射方向の中間的な放射方向を示すものである。従って、スクリーンの性質に応じてRscを適切に設定することで、自然な定位感とステレオ感が得られるように超音波の放射方向が調整される。
【０１１１】
以上のようにして、このプロジェクタ装置では、映像の投影状態が調整されたときに、その映像の投影状態を基にして、自然な定位感とステレオ感が得られるように、音像の位置が自動的に調整される。
【０１１２】
以上のような構成とすることにより、本実施形態のプロジェクタ装置では、パラメトリックスピーカによって生成される音像の位置を調整することが可能になり、プロジェクタ装置の設置位置を変えた場合にも、自然でステレオ感のある音声を再生することができる。また、さらに、その調整は映像の投影状態の調整に連動して自動的に行われるので、煩わしい操作を行う必要がない。加えて、スクリーンの種類に応じて、その調整方法を変えることができるので、種類の異なるスクリーンを使用した場合にも、音像の位置を良好に調整することができる。
【０１１３】
＜他の構成例＞
なお、第３の実施形態のプロジェクタ装置では、フォーカス調整機能、ズーム機能、レンズシフト機能を備えた構成として説明したが、本発明のプロジェクタ装置における投影映像の調整機能はこの組み合わせに限定されるものではない。
【０１１４】
例えば、これらの一部が備えられていない構成であれば、それに対応する映像用の調整パラメータを定数とすることで、式１および式２の算出を行うことが可能である。従って、フォーカス調整機能、ズーム機能、レンズシフト機能の一部を備える構成であってもよい。
【０１１５】
また、映像の投影状態の調整は、プロジェクタ装置とスクリーンの位置関係によって生じる投影映像のずれ・歪みなどを補正するために行われるのであるから、逆に、映像用の調整パラメータを用いて、プロジェクタ装置とスクリーンの位置関係を推定することができる。さらに、視聴者はスクリーン正面のやや下方で視聴するのが一般的であり、スクリーンと視聴者との距離は、投影される映像の縦の長さの３倍程度と考えることができるので、視聴者とスクリーンとの位置関係も、映像用の調整パラメータを用いて推定することができる。また、適切な超音波の放射方向は、プロジェクタ装置とスクリーンとの位置関係、あるいは、プロジェクタ装置とスクリーンと視聴者の位置関係によって定められるものである。以上のことから、プロジェクタ装置、スクリーン、視聴者の幾何学的な位置関係を用いて、音像用の調整パラメータを映像用の調整パラメータから算出することが一般的に可能である。従って、投影映像の調整状態からそれぞれの位置関係が推定できるものである限り、キーストーン補正処理など他の調整機能が組み合わされた構成であってもよい。
【０１１６】
また、パラメトリックスピーカの放射方向を変えるための構成として、第１の実施形態のプロジェクタ装置では、超音波トランスデューサを機械的に回転させて、超音波の放射方向を変える構成を、第２の実施形態のプロジェクタ装置では、超音波トランスデューサの放射面の部位ごとに信号の遅延時間を制御して、超音波が強め合う方向を変化させる構成を説明したが、音像制御回路内の音像用の調整パラメータが示す方向に合わせて、パラメトリックスピーカの放射方向を変えることができるものであれば、同様の効果を得ることができるので、本発明は、その構成に限定されるものではない。
【０１１７】
例えば、第３の実施形態のプロジェクタ装置では、パラメトリックスピーカの超音波の放射方向を変える構成として、第１の実施形態のプロジェクタ装置を同じ構成、すなわち、超音波トランスデューサを機械的に回転させて、超音波の放射方向を変える構成としたが、第２の実施形態のプロジェクタ装置と同じ構成、すなわち、超音波トランスデューサの放射面の部位ごとに信号の遅延時間を制御して、超音波が強め合う方向を変化させる構成としてもよい。
【０１１８】
また、第３の実施形態のプロジェクタ装置では、映像の投影状態の調整と連動して、自動的にパラメトリックスピーカの放射方向が調整される構成となっているが、本発明は、自動調整のみが行われる構成に限定されるものではなく、第１の実施形態のプロジェクタ装置で説明したような、調整ダイヤルを備えて手動で調整を行う機能と併用される構成であってもよい。
【０１１９】
また、上記の実施例のプロジェクタ装置では、超音波トランスデューサとして圧電振動子を用いる構成を説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、超音波を鋭い指向性で空中に放射できるものであれば、他のデバイスを用いることも可能である。このような例としては、特開2005-39436に記載されたような静電型の超音波トランスデューサや、特開2004-147311に記載されたような熱音響変換型の超音波トランスデューサがある。
【０１２０】
また、上記の実施例のプロジェクタ装置では、変調回路で行われる変調方式としてAM変調を用いる構成を説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、空気伝播の非線形作用によって超音波から所望の音声信号が復調されるものであれば、他の変調方式を用いることも可能である。このような例としては、特開平11-262084に記載されたFM変調や、文献「濱田、青木、パラメトリックスピーカの変調方式、日本音響学会講演論文集（昭和62年10月）p.693」に記載された、復調時に生じる歪みを軽減するAM変調の変形方式や、無音時に搬送波の放射を止める変調方式がある。
【０１２１】
また、上記の実施例のプロジェクタ装置では、入力される音声信号が3チャンネルである構成として説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、入力される音声信号のチャンネル数が異なる構成も可能である。例えば、モノラル信号を入力とした場合に、センターチャンネル用の超音波トランスデューサ（上記実施形態での超音波トランスデューサＣ）のみから超音波を出力し、左チャンネルと右チャンネルからなるステレオ信号を入力とした場合に、左チャンネル用の超音波トランスデューサ（上記実施形態での超音波トランスデューサＬ）と右チャンネル用の超音波トランスデューサ（上記実施形態での超音波トランスデューサＲ）のみから超音波を出力するようにしてもよい。
【０１２２】
また、上記の実施例のプロジェクタ装置では、３つのパラメトリックスピーカを備える構成として説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、パラメトリックスピーカの個数が異なる構成も可能である。例えば、左チャンネル用の超音波トランスデューサと右チャンネル用の超音波トランスデューサのみを備え、左チャンネル用の超音波トランスデューサからは左チャンネル用の信号を、右チャンネル用の超音波トランスデューサからは右チャンネル用の信号を出力するようにしてもよい。また、センターチャンネル用の超音波トランスデューサのみを備え、モノラル用の信号を出力するようにしてもよい。
【０１２３】
また、上記の実施例のプロジェクタ装置では、映像の投影状態を調整する手段として、プロジェクタ装置に備えられた調整ダイヤルを介して手動で調整が行われる構成を説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、自動で調整が行われる構成も可能である。例えば、特許3515055号には、自動でフォーカスやズームを調整するプロジェクタ装置に関する記述がされている。また、特開平10-111533には自動でキーストーン補正を行うプロジェクタ装置に関する記述がされている。
【０１２４】
また、上記の実施例のプロジェクタ装置は、1枚の液晶パネル２１２を用いた単板式のプロジェクタ装置として説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、R,G,Bのそれぞれに対応した3枚の液晶パネルを用い、本体内部で3原色を光学的に重ね合わせる３板式のプロジェクタ装置であってもよい。また、DMD（Digital Micromirror Device）を用いて映像を投影するDLP(Digital Light Processing)方式のプロジェクタ装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】第１の実施形態のプロジェクタ装置を説明するブロック構成図である。
【図２】超音波トランスデューサ１６Ｌが回転する構造を表す模式図である。
【図３】パラメトリックスピーカ１０Ｌ用のパラメータALh、ALvを説明する模式図である。
【図４】スクリーンが音波を散乱させる性質を有する場合における、パラメトリックスピーカ１０からの超音波の放射方向を示す図である。
【図５】スクリーンが音波を鏡面的に反射する性質を有する場合における、パラメトリックスピーカ１０からの超音波の放射方向を示す図である。
【図６】視聴者の近辺における音圧分布を示す図である。
【図７】第２の実施形態のプロジェクタ装置を説明するブロック構成図である。
【図８】複数の圧電振動子を並べて構成される、超音波トランスデューサ１６Ｌの放射面を表す模式図である。
【図９】第２の実施形態のプロジェクタ装置において、遅延時間を設ける効果を説明する図である。
【図１０】第３の実施形態のプロジェクタ装置を説明するブロック構成図である。
【図１１】式１に従って算出される調整パラメータが示す放射方向を示す図である。
【図１２】式２に従って算出される調整パラメータが示す放射方向を示す図である。
【図１３】第４の実施形態のプロジェクタ装置を説明するブロック構成図である。
【図１４】従来のプロジェクタ装置を説明するブロック構成図である。
【図１５】超音波トランスデューサの放射方向を示す図である。
【図１６】(a)は、変調回路１４Ｌに入力される音声信号の周波数スペクトルを表す図であり、 (b)は変調された信号の周波数スペクトルを表す図である。(c)は、非線形作用によって生じる信号の周波数スペクトルを表す図である。
【図１７】(a)は、スクリーンが音波を散乱させる性質を有する場合の、反射波の様子を表す模式図であり、 (b)はスクリーンが音波を鏡面的に反射する性質を有する場合の、反射波の様子を表す模式図である。
【図１８】スクリーンとプロジェクタ、及びプロジェクタからの投影映像の位置関係を示す図である。
【図１９】プロジェクタにレンズシフトがある際の、スクリーンとプロジェクタ、及びプロジェクタからの投影映像の位置関係を示す図である。
【図２０】投影映像の位置を調整する際の、スクリーンとプロジェクタ、及びプロジェクタからの投影映像の位置関係を示す図である。
【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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