(57)【要約】【課題】パラメトリックスピーカと構造物との距離、並びに、パラメトリックスピーカと利用者との距離にかかわらず、利用者へ選択的に音声を聞かせる。【解決手段】音声出力装置１００は、周囲の構造物（例えば天井１）に向けて発振した超音波を構造物にて反射させた後に復調させることによって、音声が再生される音場２を形成するパラメトリックスピーカ１０を有する。音声出力装置１００は、第１及び第２計測部と、制御部を有する。第１計測部は、パラメトリックスピーカ１０と構造物との距離である第１距離Ｄ１を計測する。第２計測部は、パラメトリックスピーカ１０と利用者９との距離である第２距離Ｄ２を計測する。制御部は、第１及び第２計測部による計測結果に応じて構造物に対する超音波の入射角αを調節し、音声を利用者９に選択的に届かせるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲の構造物に向けて発振した超音波を前記構造物にて反射させた後に復調させることによって、音声が再生される音場を形成するパラメトリックスピーカと、
前記パラメトリックスピーカと前記構造物との距離である第１距離を計測する第１計測部と、
前記パラメトリックスピーカと、前記パラメトリックスピーカから見て前記構造物とは異なる方向に位置する利用者との距離である第２距離を計測する第２計測部と、
前記第１及び第２計測部による計測結果に応じて前記構造物に対する前記超音波の入射角を調節し、前記音声を前記利用者に選択的に届かせる制御部と、
を有することを特徴とする音声出力装置。
【請求項２】
前記第１計測部は、前記第１計測部から前記構造物に対して出力され該構造物からはね返った超音波を検出することにより、前記第１距離を計測することを特徴とする請求項１に記載の音声出力装置。
【請求項３】
前記第２計測部は、複数の撮像装置を有し、前記複数の撮像装置により撮像された画像に対する画像認識により、前記第２距離を計測することを特徴とする請求項１又は２に記載の音声出力装置。
【請求項４】
前記構造物は、建物の天井、壁又は床であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の音声出力装置。
【請求項５】
前記超音波が前記構造物にて反射することによる反射率を判定する反射率判定部を更に有し、
前記制御部は、前記反射率に応じて前記入射角を補正することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の音声出力装置。
【請求項６】
前記超音波が前記構造物にて反射することによる反射率を判定する反射率判定部を更に有し、
前記制御部は、前記反射率に応じて前記音声の音圧を制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の音声出力装置。
【請求項７】
前記超音波が複数の前記構造物にてそれぞれ反射することによる反射率を判定する反射率判定部を更に有し、
前記制御部は、前記反射率が所定の条件を満たす前記構造物へ前記超音波を出力させることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の音声出力装置。
【請求項８】
前記制御部は、複数の前記構造物からそれぞれ前記超音波を反射させて、前記音場を形成させることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の音声出力装置。
【請求項９】
前記パラメトリックスピーカは、振動子として圧電振動子を有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の音声出力装置。
【請求項１０】
前記パラメトリックスピーカは、振動子としてＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を有し、その駆動方式は圧電方式、静電方式、電磁方式又は熱伝導方式であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の音声出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パラメトリックスピーカは、変調された音声信号を発振後に復調することにより、可聴域の音を再生するものである。パラメトリックスピーカは、指向性スピーカなどとも呼ばれ、出力される音の指向性が高いという特徴がある。このため、パラメトリックスピーカを用いることにより、特定の領域に選択的に音場を形成することが可能である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、超音波発生器と、超音波発生器から発生された超音波を反射させる回転楕円体面と、を有し、回転楕円体面から反射された超音波を部屋の天井面で反射させ、利用者に届くようにする技術が記載されている。同文献には、このようにすることにより、利用者に対して選択的に音声を聞かせることができる旨の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−８２１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、回転楕円体面と天井面との距離、並びに、回転楕円体面と利用者との距離次第では、利用者へ適切に音声を聞かせることが困難となる。
【０００６】
本発明の目的は、パラメトリックスピーカと超音波を反射する構造物（天井等）との距離、並びに、パラメトリックスピーカと利用者との距離にかかわらず、利用者へ選択的に音声を聞かせることが可能な音声出力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、周囲の構造物に向けて発振した超音波を前記構造物にて反射させた後に復調させることによって、音声が再生される音場を形成するパラメトリックスピーカと、
前記パラメトリックスピーカと前記構造物との距離である第１距離を計測する第１計測部と、
前記パラメトリックスピーカと、前記パラメトリックスピーカから見て前記構造物とは異なる方向に位置する利用者との距離である第２距離を計測する第２計測部と、
前記第１及び第２計測部による計測結果に応じて前記構造物に対する前記超音波の入射角を調節し、前記音声を前記利用者に選択的に届かせる制御部と、
を有することを特徴とする音声出力装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、パラメトリックスピーカと超音波を反射する構造物との距離、並びに、パラメトリックスピーカと利用者との距離にかかわらず、利用者へ選択的に音声を聞かせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る音声出力装置を説明するための模式的な側面図である。
【図２】第１の実施形態に係る音声出力装置のブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る音声出力装置が有するパラメトリックスピーカを示す模式的な平面図である。
【図４】第１の実施形態に係る音声出力装置が備える発振装置の模式図である。
【図５】振動子の層構造を示す断面図である。
【図６】第１の実施形態に係る音声出力装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図７】超音波が反射する構造物の剛性と、反射率並びに反射角度との関係を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る音声出力装置を説明するための模式的な側面図である。
【図９】第２の実施形態に係る音声出力装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１０】第３の実施形態に係る音声出力装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１１】第４の実施形態に係る音声出力装置を説明するための模式的な側面図である。
【図１２】第４の実施形態に係る音声出力装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１３】第５の実施形態に係る音声出力装置を説明するための模式的な平面図である。
【図１４】第５の実施形態に係る音声出力装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１５】第５の実施形態に係る音声出力装置が備える発振装置の振動子として用いられるＭＥＭＳアクチュエータの構成を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１１】
〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係る音声出力装置１００を説明するための模式的な側面図、図２は第１の実施形態に係る音声出力装置１００のブロック図である。
【００１２】
第１の実施形態に係る音声出力装置１００は、周囲の構造物（例えば、天井１）に向けて発振した超音波を構造物にて反射させた後に復調させることによって、音声が再生される音場２を形成するパラメトリックスピーカ１０を有している。音声出力装置１００は、更に、第１及び第２計測部と、制御部６と、を有している。第１計測部は、パラメトリックスピーカ１０と構造物との距離である第１距離Ｄ１を計測する。第２計測部は、パラメトリックスピーカ１０と、パラメトリックスピーカ１０から見て構造物とは異なる方向に位置する利用者９との距離である第２距離Ｄ２を計測する。制御部６は、第１及び第２計測部による計測結果に応じて構造物に対する超音波の入射角を調節し、音声を利用者９に選択的に届かせるようにする。なお、音声出力装置１００は、例えば、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、小型ゲーム機器などの各種の電子機器であることが挙げられる。或いは、音声出力装置１００は、何らかの施設（建物）に組み込まれた音源であっても良い。以下、詳細に説明する。
【００１３】
図１では、音声出力装置１００がラップトップ型パーソナルコンピュータである例を示している。この場合、音声出力装置１００は、例えば、ヒンジ機構（図示略）を介して相互に開閉可能に連結された第１及び第２の筐体１０１、１０２を有している。一方の筐体１０２は、音声出力装置１００の本体部であり、机１５０等の上に載置される。図１には、第１及び第２の筐体１０１、１０２を互いの角度が約９０°となるように相互に開いた状態を示しており、筐体１０１は筐体１０２の一端部（図１の左端部）より上方に向けて起立した状態となっている。
【００１４】
パラメトリックスピーカ１０は、例えば、筐体１０２の上面に配置されている。なお、詳細は後述するように、パラメトリックスピーカ１０には、第１計測部を構成する第１距離計測用の発振装置８１及び超音波センサ８２が、他の発振装置１１とともにアレイ状に組み込まれている。このため、発振装置８１から上方に向けて（つまり天井１に向けて）超音波を出力することができるようになっている。また、超音波センサ８２は、その上方において反射し、はね返ってきた超音波を検出することができるようになっている。
【００１５】
また、筐体１０１の一方の面には、例えば、液晶表示装置或いはその他の表示装置により構成される表示部７と、第２計測部を構成する第１及び第２撮像装置９１、９２が設けられている。ここでは、利用者９が筐体１０１の一方の面の正面に位置することを想定している。このため、図１の状態において、第１及び第２撮像装置９１、９２の正面に利用者９が位置し、第１及び第２撮像装置９１、９２により利用者９を撮像することができるようになっている。
【００１６】
第１計測部は、発振装置８１及び超音波センサ８２と、制御部６と、により構成され、パラメトリックスピーカ１０と天井１との距離である第１距離Ｄ１を計測する。すなわち、制御部６は、発振装置８１から天井１に向けて超音波を出力してから、天井１にてはね返った超音波が超音波センサ８２により検出されるまでの時間と音速とに基づいて、第１距離Ｄ１を演算する。
このように、第１計測部は、第１計測部から天井１に対して出力され天井１からはね返った超音波を検出することにより、第１距離Ｄ１を計測する。
【００１７】
一方、第２計測部は、第１及び第２撮像装置９１、９２と、制御部６と、により構成され、パラメトリックスピーカ１０と利用者９との距離である第２距離Ｄ２を計測する。第２距離Ｄ２を計測するには、第１及び第２撮像装置９１、９２により同時にそれぞれ撮像を行って利用者９の画像を取得する。これら画像は制御部６へ入力され、制御部６にてこれら画像を用いた画像認識を行うことによって、筐体１０１から利用者９までの距離を演算する。この画像認識において、制御部６は、例えば、画像の中から利用者９の顔を抽出し、その抽出した顔の位置を認識し、顔までの距離を演算する。
ここで、図１のように第１及び第２の筐体１０１、１０２を開いた状態において、パラメトリックスピーカ１０から筐体１０１までの水平方向での距離Ｄ３は、予め制御部６が記憶保持している。制御部６は、演算により求めた筐体１０１から利用者９までの距離から、距離Ｄ３を差し引くことにより、第２距離Ｄ２を求める。
また、制御部６は、第１及び第２撮像装置９１、９２により得られた画像に基づいて、音声出力装置１００から見た利用者９の方向も演算し、認識する。
【００１８】
図３は第１の実施形態に係る音声出力装置１００が有するパラメトリックスピーカ１０を示す模式的な平面図である。
【００１９】
パラメトリックスピーカ１０は、例えば、それぞれ超音波を発振する複数の発振装置１１をアレイ状に備えて構成されている。これら発振装置１１は、例えばマトリクス状に配置されている。パラメトリックスピーカ１０の発振装置１１から発振（出力）された超音波は、天井１にて反射した後に復調し、音場２が形成される。
【００２０】
また、パラメトリックスピーカ１０には、第１距離計測用の発振装置８１及び超音波センサ８２が発振装置１１とともにアレイ状に組み込まれている。なお、発振装置８１と超音波センサ８２とは、互いに隣接する素子であることが第１距離Ｄ１の計測精度を高めるためには好ましい。
【００２１】
ここで、図２に示すように、音声出力装置１００は、パラメトリックスピーカ１０の向きを調節する角度調節用アクチュエータ６０を更に備えている。角度調節用アクチュエータ６０は、例えば、モータ等により構成されている。制御部６により角度調節用アクチュエータ６０を制御し、該角度調節用アクチュエータ６０によりパラメトリックスピーカ１０の向きを調節することにより、パラメトリックスピーカ１０から出力され、天井１に対して入射する超音波の入射角α（図１）を調節できるようになっている。
【００２２】
例えば、入射角αを９０°に近づけるほど、音場２が形成される領域を音声出力装置１００に近づけることができる。また、入射角αを９０°よりも小さくするほど、音場２が形成される領域を音声出力装置１００から遠ざけることができる。
【００２３】
制御部６は、第１及び第２計測部による計測結果に応じて、天井１に対する超音波の入射角αを演算し、且つ、この入射角αで超音波が天井１に入射されるように、パラメトリックスピーカ１０の指向性を制御する。これにより、音声が利用者９に選択的に届くようにする。すなわち、利用者９の近傍位置に音場２が形成されるようにする。
【００２４】
図４は第１の実施形態に係る音声出力装置１００が備える発振装置１１の模式図である。
【００２５】
発振装置１１は、例えば、シート状の振動部材３０と、振動子２０と、支持部材４０と、信号生成部５４と、を備えている。振動子２０は例えば圧電振動子であり、振動部材３０の一方の面に取り付けられている。支持部材４０は、振動部材３０の縁を支持している。また、支持部材４０は、例えば、音声出力装置１００の回路基板（図示略）或いは筐体に固定されている。信号生成部５４及び制御部６は、振動子２０に発振信号を入力することによって振動子２０を振動させて、振動子２０及び振動部材３０より音波を発振させる発振回路（入力部）を構成している。
【００２６】
振動部材３０は、振動子２０から発生した振動によって振動し、例えば周波数が２０ｋＨｚ以上の音波を発振する。なお、振動子２０も、自身が振動することによって、例えば周波数が２０ｋＨｚ以上の音波を発振する。また振動部材３０は、振動子２０の基本共振周波数を調整する。機械振動子の基本共振周波数は、負荷重量と、コンプラインスに依存する。コンプラインスは振動子の機械剛性であるため、振動部材３０の剛性を制御することで、振動子２０の基本共振周波数を制御できる。なお、振動部材３０の厚みは５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。また、振動部材３０は、剛性を示す指標である縦弾性係数が１Ｇｐａ以上５００ＧＰａ以下であることが好ましい。振動部材３０の剛性が低すぎる場合や、高すぎる場合は、機械振動子として特性や信頼性を損なう可能性が出てくる。なお、振動部材３０を構成する材料は、金属や樹脂など、脆性材料である振動子２０に対して高い弾性率を持つ材料であれば特に限定されないが、加工性やコストの観点からリン青銅やステンレスなどが好ましい。
【００２７】
本実施形態において振動子２０の平面形状は円形である。ただし振動子２０の平面形状は円形に限定されない。振動子２０は、振動部材３０に対向する面の全面が接着剤によって振動部材３０に固定されている。これにより、振動子２０の片面の全面が振動部材３０によって拘束される。
【００２８】
信号生成部５４は、振動子２０に入力する電気信号、すなわちパラメトリックスピーカ１０における変調信号を生成する。変調信号の輸送波は、例えば、周波数が２０ｋＨｚ以上の超音波であり、具体的には、例えば１００ｋＨｚの超音波である。制御部６は、外部から入力される音声信号に応じて、信号生成部５４を制御する。
【００２９】
図５は、振動子２０の厚さ方向の層構造を示す断面図である。振動子２０は、圧電体２２、上面電極２４、及び下面電極２６を有している。
【００３０】
圧電体２２は厚さ方向に分極している。圧電体２２を構成する材料は、圧電効果を有する材料であれば、無機材料及び有機材料のいずれであってもよい。ただし、電気機械変換効率が高い材料、例えばジルコン酸チタン酸塩（ＰＺＴ）やチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）であるのが好ましい。圧電体２２の厚さｈ１は、例えば１０μｍ以上１ｍｍ以下である。厚さｈ１が１０μｍ未満の場合、発振装置１１の製造時に振動子２０が破損する可能性が生じる。また厚さｈ１が１ｍｍ超の場合、電気機械変換効率が低くなりすぎてしまい、十分な大きさの振動を得られない可能性がある。その理由は、振動子２０の厚さが厚くなると、圧電振動子内における電界強度は反比例して小さくなるためである。
【００３１】
上面電極２４及び下面電極２６を構成する材料は特に限定されないが、例えば、銀や銀／パラジウムを使用することができる。銀は低抵抗で汎用的な電極材料として使用されているため、製造プロセスやコストなどに利点がある。銀／パラジウムは耐酸化に優れた低抵抗材料であるため、信頼性の観点から利点がある。また、上面電極２４及び下面電極２６の厚さｈ２は特に限定されないが、その厚さｈ２が１μｍ以上５０μｍ以下であるのが好ましい。厚さｈ２が１μｍ未満では、上面電極２４及び下面電極２６を均一に成形することが難しくなり、その結果、電気機械変換効率が低下する可能性がある。また、上面電極２４及び下面電極２６の膜厚が１００μｍを超える場合は、上面電極２４及び下面電極２６が圧電体２２に対して拘束面となり、エネルギー変換効率を低下させてしまう可能性が生じる。
【００３２】
振動子２０は、外径＝φ１８ｍｍ、内径＝φ１２ｍｍ、厚み＝１００μｍとすることができる。また上面電極２４及び下面電極２６としては、例えば厚み８μｍの銀／パラジウム合金（重量比は例えば７：３）を用いることができる。また振動部材３０は、外径＝φ２０ｍｍ、厚み＝５０μｍ（０．３ｍｍ）のリン青銅を用いることができる。支持部材４０は発振装置１１のケースとして機能するものであり、例えば、外径＝φ２２ｍｍ、内径＝φ２０ｍｍの筒状（例えば円筒状）に形成されている。
【００３３】
パラメトリックスピーカ１０は、複数の発振源それぞれからＡＭ変調やＤＳＢ変調、ＳＳＢ変調、ＦＭ変調をかけた超音波（輸送波）を空気中に放射し、超音波が空気中に伝播する際の非線形特性により、可聴音を出現させるものである。ここでの非線形とは、流れの慣性作用と粘性作用の比で示されるレイノルズ数が大きくなると、層流から乱流に推移することを示す。音波は流体内で微少にじょう乱しているため、音波は非線形で伝播している。特に超音波周波数帯では音波の非線形性が容易に観察できる。そして超音波を空気中に放射した場合、音波の非線形性に伴う高調波が顕著に発生する。また音波は、空気中において分子密度に濃淡が生じる疎密状態である。そして空気分子が圧縮よりも復元するのに時間が生じた場合、圧縮後に復元できない空気が、連続的に伝播する空気分子と衝突し、衝撃波が生じる。この衝撃波により可聴音が発生する、つまり可聴音が再生（復調）される。パラメトリックスピーカ１０は、音の指向性が高いという利点がある。
【００３４】
なお、発振装置８１及び超音波センサ８２は、それぞれ、発振装置１１と同様の振動部材３０、振動子２０及び支持部材４０を有している。ただし、発振装置８１から発振される超音波は復調される必要がないため、任意の一定波長の超音波でよい。また、超音波センサ８２は、超音波を発振する必要が無く、超音波を検出することができれば良いため、信号生成部５４には接続されていない。
【００３５】
次に、一連の動作を説明する。
【００３６】
図６は第１の実施形態に係る音声出力装置１００の動作の流れを示すフローチャートである。
【００３７】
先ず、第１距離Ｄ１の計測を行う。このためには、先ず、制御部６により角度調節用アクチュエータ６０を制御することにより、パラメトリックスピーカ１０の向きを上向きに調節する。そして、この状態で、制御部６の制御下で、第１距離Ｄ１の計測用の超音波を発振装置８１より天井１に向けて発振させる。すると、天井１にてはね返った超音波を超音波センサ８２が検出する。制御部６は、超音波が発振されてから検出されるまでの時間と音速とに基づいて、第１距離Ｄ１を演算する（ステップＳ１１）。
【００３８】
次に、第２距離Ｄ２の計測を行う。すなわち、制御部６の制御下で、第１及び第２撮像装置９１、９２によりそれぞれ利用者９の画像を撮像させる。そして、これら撮像により得られた画像に対する画像処理により、第２距離Ｄ２を演算する（ステップＳ１２）。
【００３９】
次に、制御部６は、第１及び第２距離Ｄ１、Ｄ２に応じて、天井１に対する超音波の入射角αを演算する（ステップＳ１３）。
【００４０】
次に、先のステップＳ１３にて演算された入射角αで超音波が天井１に入射するように、パラメトリックスピーカ１０の向きを調節し、パラメトリックスピーカ１０の各発振装置１１より超音波を発振させる（ステップＳ１４）。
【００４１】
この結果、利用者９の近傍に選択的に音場２が形成される。つまり、利用者９に専用のプライベートな音場２を形成することができる。よって、音声が第３者に聞かれてしまうことを抑制することができる。
【００４２】
以上の第１の実施形態によれば、音声出力装置１００は、第１距離Ｄ１を計測する第１計測部と、第２距離Ｄ２を計測する第２計測部と、第１及び第２計測部による計測結果に応じて天井１に対する超音波の入射角αを調節し、音声を利用者９に選択的に届かせる制御部６を有している。つまり、制御部６は、第１及び第２距離Ｄ１、Ｄ２に応じて、利用者９の近傍に選択的に音場２が形成されるようにパラメトリックスピーカ１０の指向性を制御する。よって、第１距離Ｄ１及び第２距離Ｄ２にかかわらず、利用者９の位置にプライベートな音場２を形成することができ、利用者９へ選択的に音声を聞かせることができる。
【００４３】
〔第２の実施形態〕
図７は超音波が反射する構造物の剛性と、反射率並びに反射角度との関係を示す図である。図８は第２の実施形態に係る音声出力装置１００を説明するための模式的な側面図である。
【００４４】
図７に曲線Ｌ２で示されるように、構造物の剛性が大きくなるほど、超音波が構造物で反射するときの反射角度β（図８参照）は小さくなる傾向がある。
【００４５】
図８（ａ）及び（ｂ）は、互いに剛性が異なる構造物（例えば天井１）に対して超音波を同じ入射角αで入射させるときの反射角度βを模式的に示している。
【００４６】
図８（ａ）に示すように、ある剛性の天井１に対して入射角αで超音波を入射させるとき、反射角度βは図８（ａ）に示す大きさとなったとする。図８（ａ）の場合よりも剛性が小さい天井１に対して同じ入射角αで超音波を入射させると、図８（ａ）の場合よりも反射角度βは大きくなる。
【００４７】
このため、図８（ａ）の場合に最適な位置に（利用者９の近傍に）音場２が形成されるものとすると、図８（ｂ）の場合には音場２が形成される位置が最適な位置からずれてしまう。例えば、図８（ｂ）の例では、図８（ａ）の場合よりも音場２が音声出力装置１００から遠ざかり、音場２が利用者９の後ろ側にずれる。
【００４８】
よって、剛性が小さい天井１を利用する場合（図８（ｂ））に、図８（ａ）と同じ位置に音場２を形成するためには、入射角αを補正すると良い。すなわち、例えば、図８（ｃ）に示すように、入射角αが大きくなる方向に補正すると良い。
【００４９】
一方、図７に曲線Ｌ１で示されるように、構造物（例えば天井１）の剛性が大きくなるほど、構造物での超音波の反射率は大きくなる（逆に言えば、減衰は小さくなる）傾向がある。
【００５０】
つまり、反射率と反射角度βとは、互いに負の相関がある。
【００５１】
そこで、本実施形態では、制御部６は、超音波が構造物にて反射することによる反射率を判定し、判定した反射率に応じて入射角α（図８）を補正する。制御部６は、反射率に応じて入射角αの適正値を演算するための演算式を予め記憶保持している。
【００５２】
天井１での反射率を判定するには、パラメトリックスピーカ１０を上向きに調節した状態で、発振装置８１より超音波を発振し、該超音波が天井１にて反射した反射波を超音波センサ８２により検出する。ここで、超音波センサ８２により反射波の振幅を検出し、制御部６は、この振幅に基づいて、反射率を判定する。
【００５３】
次に、第２の実施形態の場合の一連の動作を説明する。
【００５４】
図９は第２の実施形態に係る音声出力装置１００の動作の流れを示すフローチャートである。
【００５５】
先ず、上記の第１の実施形態のステップＳ１１と同様に、第１距離Ｄ１の計測を行う（ステップＳ２１）。
【００５６】
次に、上述した手法により、天井１の反射率を判定する（ステップＳ２２）。
【００５７】
次に、上記の第１の実施形態のステップＳ１２と同様に、第２距離Ｄ２の計測を行う（ステップＳ２３）。
【００５８】
次に、第１及び第２距離Ｄ１、Ｄ２に応じて、天井１に対する超音波の入射角αの暫定値を演算する。この暫定値の演算は、上記の第１の実施形態のステップＳ１３での入射角αの演算と同様に行う（ステップＳ２４）。
【００５９】
次に、制御部６は、先のステップＳ２２にて判定された反射率に応じて、入射角αの補正値を演算により求める（ステップＳ２５）。
【００６０】
次に、制御部６は、先のステップＳ２５にて演算された入射角α（補正後）で超音波が天井１に入射するように、パラメトリックスピーカ１０の向きを調節し、パラメトリックスピーカ１０の各発振装置１１より超音波を発振させる（ステップＳ２６）。
【００６１】
この結果、利用者９の近傍に選択的に音場２が形成されるように、反射率に応じて音場２の形成位置を補正することができる。
【００６２】
以上の第２の実施形態によれば、超音波が構造物にて反射することによる反射率を判定し、反射率に応じて入射角αを補正するので、構造物の反射率（剛性）にかかわらず、最適な位置に音場２を形成することができる。
【００６３】
〔第３の実施形態〕
上記の第２の実施形態では、構造物の反射率に応じて入射角αを補正する例を説明したが、第３の実施形態では、これに加えて、構造物の反射率に応じて音圧を調整する例を説明する。
【００６４】
構造物の反射率が大きくなるほど（減衰が小さくなるほど）、音場２にて再生される可聴音の音圧も大きくなる。このため、反射率に応じて音圧を制御することにより、最適な音圧（ボリューム）で音声を再生することができるとともに、音声出力装置１００の省エネにも繋がる。
【００６５】
音圧の調整は、パラメトリックスピーカ１０の各発振装置１１のうち超音波を発振させる発振装置１１の数を調節すること、或いは、各振動子２０へ入力する信号の電圧の振幅の調節により各振動子２０の振動の振幅を調節することによって行うことができる。
制御部６は、予め、様々な反射率毎に、発振する発振装置１１の数、或いは、各振動子２０への入力信号の電圧の振幅をテーブルとして記憶しておき、このテーブルを参照することにより、反射率に応じて各発振装置１１の動作制御を行う。
【００６６】
図１０は第３の実施形態に係る音声出力装置１００の動作の流れを示すフローチャートである。以下、本実施形態の場合の一連の動作を説明する。
【００６７】
本実施形態の場合、ステップＳ２１〜Ｓ２５は、第２の実施形態と同様に行う。
【００６８】
続いて、制御部６は、先のステップＳ２２にて判定された反射率に応じて音圧を調整する（ステップＳ３６）。
【００６９】
次に、制御部６は、先のステップＳ２５にて補正された入射角αで、且つ、先のステップＳ３６にて調整された音圧となるように、各発振装置１１から超音波を発振させる（ステップＳ３７）。
【００７０】
このような第３の実施形態によれば、超音波が構造物にて反射することによる反射率を判定し、反射率に応じて音声の音圧を制御するので、構造物の反射率（剛性）にかかわらず、最適な音圧の音場２を形成することができる。
【００７１】
〔第４の実施形態〕
図１１は第４の実施形態に係る音声出力装置１００を説明するための模式的な側面図である。
【００７２】
上記の各実施形態では、パラメトリックスピーカ１０から出力される超音波を反射する構造物が予め決められている（例えば天井１のみとなっている）例を説明した。
これに対し、第４の実施形態では、超音波が複数の構造物（例えば、天井１、利用者９の左側の壁３、及び、利用者９の右側の壁４）にてそれぞれ反射することによる反射率を判定し、反射率が所定の条件を満たす構造物にて超音波を反射させる。
【００７３】
図１１に示すように、本実施形態の場合、音声出力装置１００は、第１の実施形態の場合の構成（図１）に加えて、筐体１０２の一方の側面に設けられたパラメトリックスピーカ４３０と、筐体１０２の他方の側面に設けられたパラメトリックスピーカ４４０と、を有している。これらパラメトリックスピーカ４３０、４４０は、それぞれパラメトリックスピーカ１０と同様に構成されている。従って、パラメトリックスピーカ４３０、４４０は、距離計測用の発振装置８１と超音波センサ８２とを有している。
【００７４】
また、図示は省略するが、音声出力装置１００は、パラメトリックスピーカ４３０の向きを調節するための角度調節用アクチュエータと、パラメトリックスピーカ４４０の向きを調節するための角度調節用アクチュエータと、を更に備えている。
【００７５】
パラメトリックスピーカ４３０の発振装置８１より、音声出力装置１００の側方（利用者９から見て左側）の壁３に向けて超音波を発振すると、壁３にてはね返った超音波を該パラメトリックスピーカ４３０の超音波センサ８２が検出する。制御部６は、この超音波センサ８２による検出結果に基づき、壁３での反射率、並びに、パラメトリックスピーカ４３０から壁３までの距離Ｄ４を演算することが可能である。
【００７６】
同様に、パラメトリックスピーカ４４０の発振装置８１より、音声出力装置１００の側方（利用者９から見て右側）の壁４に向けて超音波を発振すると、壁４にてはね返った超音波を該パラメトリックスピーカ４４０の超音波センサ８２が検出する。制御部６は、この超音波センサ８２による検出結果に基づき、壁４での反射率、並びに、パラメトリックスピーカ４４０から壁４までの距離Ｄ５を演算することが可能である。
【００７７】
本実施形態の場合、制御部６は、天井１、壁３及び壁４のそれぞれの反射率を求めた後、そのうち反射率が所定の条件を満たす構造物を判定し、その構造物に向けて超音波を発振させて、音場２を形成させる。
【００７８】
以下、本実施形態の動作を説明する。図１２は第４の実施形態に係る音声出力装置１００の動作の流れを示すフローチャートである。
【００７９】
先ず、天井１、壁３及び壁４のそれぞれの反射率を判定する。すなわち、天井１、壁３及び壁４に対し、パラメトリックスピーカ１０、４３０、４４０の各々の発振装置８１から超音波を出力し、その反射波を各々の超音波センサ８２により検出し、それら検出結果に基づき、天井１、壁３及び壁４のそれぞれの反射率を判定する（ステップＳ４１）。
【００８０】
次に、制御部６は、天井１、壁３及び壁４のうち、反射率が所定の条件を満たす構造物を超音波の反射面として決定する（ステップＳ４２）。例えば、最も反射率が高い構造物を反射面とすることが挙げられる。以下、壁４（図１１）を反射面として決定したものとして、説明を続ける。
【００８１】
次に、決定した反射面、すなわち、壁４とパラメトリックスピーカ４４０との距離Ｄ５を計測する。すなわち、パラメトリックスピーカ４４０の発振装置８１より壁４に向けて超音波を発振し、壁４にてはね返った超音波を該パラメトリックスピーカ４４０の超音波センサ８２により検出し、制御部６は、この検出結果に基づき距離Ｄ５を演算する（ステップＳ４３）。なお、本実施形態の場合、この距離Ｄ５が第１距離である。
【００８２】
次に、第１の実施形態のステップＳ１２と同様に、第２距離Ｄ２を計測する（ステップＳ４４）。
【００８３】
次に、制御部６は、第１及び第２距離Ｄ５、Ｄ２に応じて、壁４に対する超音波の入射角αを演算する（ステップＳ４５）。
【００８４】
次に、先のステップＳ４５にて演算された入射角αで超音波が壁４に入射するように、パラメトリックスピーカ４４０の向きを角度調節用アクチュエータによって調節し、パラメトリックスピーカ４４０の各発振装置１１より超音波を発振させる（ステップＳ４６）。
【００８５】
この結果、利用者９の近傍に選択的に音場２が形成される。
【００８６】
第４の実施形態によれば、反射率が所定の条件を満たす構造物を反射面として決定するので、音場２をより適切に形成することが可能となる。
【００８７】
〔第５の実施形態〕
図１３は第５の実施形態に係る音声出力装置１００を説明するための模式的な平面図である。
【００８８】
上記の各実施形態では、何れか１つの構造物にて超音波を反射させる例を説明した。
これに対し、第５の実施形態では、複数の構造部にてそれぞれ超音波を反射させて音場２を形成する。
【００８９】
本実施形態の場合、例えば、図１３に示すように、左右の壁３、４にてそれぞれ超音波を反射させて音場２を形成する。このため、本実施形態に係る音声出力装置１００は、第４の実施形態の場合と同様に、パラメトリックスピーカ４３０、４４０を有している。
【００９０】
以下、本実施形態の動作を説明する。図１４は第５の実施形態に係る音声出力装置１００の動作の流れを示すフローチャートである。
【００９１】
先ず、パラメトリックスピーカ４３０から壁３までの距離Ｄ４を計測する（ステップＳ５１）。次に、パラメトリックスピーカ４４０から壁４までの距離Ｄ５を計測する（ステップＳ５２）。次に、第２距離Ｄ２を計測する（ステップＳ５３）。
【００９２】
次に、制御部６は、距離Ｄ４及び第２距離Ｄ２に応じて、壁３に対する超音波の入射角を演算する（ステップＳ５４）。同様に、制御部６は、距離Ｄ５及び第２距離Ｄ２に応じて、壁４に対する超音波の入射角を演算する（ステップＳ５５）。
【００９３】
次に、先のステップＳ５４にて演算された入射角で超音波が壁３に入射するように、パラメトリックスピーカ４３０の向きを調節し、パラメトリックスピーカ４３０の各発振装置１１より超音波を発振させる。同様に、先のステップＳ５５にて演算された入射角で超音波が壁４に入射するように、パラメトリックスピーカ４４０の向きを調節し、パラメトリックスピーカ４４０の各発振装置１１より超音波を発振させる（ステップＳ５６）。
【００９４】
この結果、パラメトリックスピーカ４３０、４４０の協働により、利用者９の近傍に選択的に音場２が形成される。
【００９５】
以上の第５の実施形態によれば、複数の構造物にてそれぞれ超音波を反射させて音場２を形成するので、例えば、複数の方向から音声が聞こえるような音響効果を生むこともできる。
【００９６】
〔第６の実施形態〕
本実施形態に係る音声出力装置１００の発振装置１１は、振動子２０の代わりに、図１５に示したＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）アクチュエータ７０を有している。その他の点では、本実施形態に係る音声出力装置１００は、上記の各実施形態に係る音声出力装置１００と同様に構成されている。
【００９７】
図１５に示す例において、ＭＥＭＳアクチュエータ７０の駆動方式は圧電方式であり、圧電薄膜層７２を上部可動電極層７４及び下部可動電極層７６ではさんだ構造を有している。ＭＥＭＳアクチュエータ７０は、信号生成部５４から上部可動電極層７４及び下部可動電極層７６に信号が入力されることにより動作する。ＭＥＭＳアクチュエータ７０の製造には、例えばエアロゾルデポジション法が用いられるが、この方法に限定されない。ただしエアロゾルデポジション法を用いた場合、圧電薄膜層７２、上部可動電極層７４及び下部可動電極層７６をそれぞれ曲面上にも成膜できるため好ましい。なおＭＥＭＳアクチュエータ７０の駆動方式は、静電方式、電磁方式、又は熱伝導方式であってもよい。
【００９８】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００９９】
上記の実施形態では、音声出力装置１００がパーソナルコンピュータである例を説明したが、音声出力装置１００が携帯端末装置等の場合、建物の床にて超音波を反射させて、音場２を形成することもできる。
【符号の説明】
【０１００】
１ 天井
２ 音場
３ 壁
４ 壁
６ 制御部
７ 表示部
９ 利用者
１０ パラメトリックスピーカ
１１ 発振装置
２０ 振動子
２２ 圧電体
２４ 上面電極
２６ 下面電極
３０ 振動部材
４０ 支持部材
５４ 信号生成部
６０ 角度調節用アクチュエータ
７０ アクチュエータ
７２ 圧電薄膜層
７４ 上部可動電極層
７６ 下部可動電極層
８１ 発振装置
８２ 超音波センサ
９１ 第１撮像装置
９２ 第２撮像装置
１００ 音声出力装置
１０１ 筐体
１０２ 筐体
１５０ 机
４３０ パラメトリックスピーカ
４４０ パラメトリックスピーカ
【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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