(57)【要約】【課題】ノイズキャンセリング機能を提供できる場所の自由度を向上させる。【解決手段】太陽電池システム１１は、光を電力に変換する発電パネル１４−１および１４−２と、互いに反対方向からの音を収集するマイクロホン１２−１および１２−２と、発電パネル１４−１および１４−２により発電された電力により駆動する圧電素子１３−１および１３−２とを備える。圧電素子１３−１は、マイクロホン１２−１により収集された音の逆位相の音を、マイクロホン１２−１の集音方向に対して反対側に出力させるように発電パネル１４−１を振動させる。圧電素子１３−２は、マイクロホン１２−２により収集された音の逆位相の音を、マイクロホン１２−２の集音方向に対して反対側に出力させるように発電パネル１４−１を振動させる。本発明は、例えば、発電した電力で駆動するノイズキャンセリング装置に適用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電力に変換する発電パネルと、
所定の第１の方向からの音を収集する第１の集音手段と、
前記発電パネルにより発電された電力により駆動し、前記第１の集音手段により収集された音の逆位相の音を、前記第１の方向に対して反対側の第２の方向に出力させる出力手段と
を備える太陽電池システム。
【請求項２】
前記第１の集音手段により収集された音に応じた信号を反転増幅させる反転増幅手段をさらに備え、
前記出力手段は、印加される電圧に応じて伸縮する圧電素子であり、前記反転増幅手段から出力される信号に従って前記発電パネルを振動させることにより、前記逆位相の音を出力させる
請求項１に記載の太陽電池システム。
【請求項３】
前記第２の方向からの音を収集する第２の集音手段と、
前記第２の集音手段により収集された音に応じた信号を非反転増幅させる非反転増幅手段をさらに備え、
前記出力手段は、前記第２の集音手段により収集された音の波形に従って前記発電パネルを振動させることにより、前記第１の集音手段により収集された音と同位相の音を前記第２の方向に出力させる
請求項２に記載の太陽電池システム。
【請求項４】
前記反転増幅手段に入力される信号の大きさを調整する第１の調整手段と、
前記非反転増幅手段に入力される信号の大きさを調整する第２の調整手段と
をさらに備える請求項３に記載の太陽電池システム。
【請求項５】
前記発電パネルにより発電された電力を蓄電する蓄電手段
をさらに備える請求項１に記載の太陽電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池システムに関し、特に、ノイズキャンセリング機能を提供できる場所の自由度を向上させることができるようにした太陽電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光を電気エネルギーに変換する光電変換素子である太陽電池は太陽光をエネルギー源としているため、地球環境に対する影響が極めて少なく、より一層の普及が期待されている。従来、太陽電池としては、単結晶または多結晶のシリコンを用いた結晶シリコン系太陽電池および非晶質（アモルファス）シリコン系太陽電池が主に用いられている。
【０００３】
最近では、有機系色素を用いた色素増感型太陽電池の実用化が進められている。色素増感型太陽電池は、シリコン系太陽電池と比較して、低コストかつ低エネルギーで生産でき、プラスチックシートを材料とすることでフレキシブルであり、色素の選択により様々な色彩を有することができる。このような特性を備えた色素増感型太陽電池において、様々な応用例の開発が期待されている。
【０００４】
ここで、例えば、特許文献１には、マイクロホンおよびスピーカから離れた地点においてノイズキャンセリング効果が最大となるようなノイズキャンセリング装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２６２８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したようなノイズキャンセリング装置は、一般的に商用電源により駆動するため、商用電源が供給可能な場所などのように設置場所が限定されることがあり、ノイズキャンセリング機能を提供できる場所の自由度が低かった。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ノイズキャンセリング機能を提供できる場所の自由度を向上させることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面の太陽電池システムは、光を電力に変換する発電パネルと、所定の第１の方向からの音を収集する第１の集音手段と、前記発電パネルにより発電された電力により駆動し、前記第１の集音手段により収集された音の逆位相の音を、前記第１の方向に対して反対側の第２の方向に出力させる出力手段とを備える。
【０００９】
本発明の一側面においては、光を電力に変換する発電パネルにより発電された電力により駆動し、所定の第１の方向からの音を収集する第１の集音手段により収集された音の逆位相の音が、第１の方向に対して反対側の第２の方向から出力される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一側面によれば、ノイズキャンセリング機能を提供できる場所の自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用した太陽電池システムの一実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】太陽電池システム構成例を示すブロック図である。
【図３】太陽電池システムのノイズキャンセリング機能について説明する図である。
【図４】太陽電池システム１１のノイズキャンセリング機能および音声増幅機能について説明する図である。
【図５】可変抵抗器が接続された加算器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明を適用した太陽電池システムの一実施の形態の構成例を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、太陽電池システム１１は、２つのマイクロホン１２−１および１２−２、２つの圧電素子１３−１および１３−２、２枚の発電パネル１４−１および１４−２、並びに、制御ユニット１５を備えて構成される。
【００１５】
マイクロホン１２−１および１２−２は、それぞれ正面方向からの音（音声や雑音など）を収集して電気な音信号に変換し、制御ユニット１５に出力する。マイクロホン１２−１とマイクロホン１２−２とは、互いに反対方向からの音を収集するように配置されている。即ち、マイクロホン１２−１は、図１の右方向を示す矢印Ａ１の方向からの音を収集し、マイクロホン１２−２は、図１の左方向を示す矢印Ａ２の方向からの音を収集する。
【００１６】
圧電素子１３−１および１３−２は、制御ユニット１５から供給される電力によって振動する。圧電素子１３−１は、発電パネル１４−１に貼り付けられており、発電パネル１４−１を振動させ、圧電素子１３−２は、発電パネル１４−２に貼り付けられており、発電パネル１４−２を振動させる。
【００１７】
発電パネル１４−１および１４−２は、太陽光を吸収して発電を行うパネルであり、発電パネル１４−１および１４−２において発電された電力は制御ユニット１５に供給される。発電パネル１４−１および１４−２としては、色素増感型の太陽電池を採用することができる。
【００１８】
色素増感型の太陽電池の一般的な構造は、透明導電性基板上に形成した酸化チタンなどの多孔質半導体層に増感色素を担持させた色素増感多孔質半導体層と、白金層などを基板上に形成して得られる対極とを対向させ、これらの外周部を封止材で封止し、両極間にヨウ素やヨウ化物イオンなどの酸化・還元種を含む電解質を充填したものである。
【００１９】
また、この増感色素としては、例えば、Ｒ系統では、ルテニウム錯体(N719)｛＝シス−ビス(イソチオシアナト)−N,N−ビス(2,2'−ビピリジル−4,4'−ジカルボン酸)ルテニウム(II)｝、メロシアニン類(D149)｛＝5-[[4-[4-(2,2-diphenylethenyl)phenyl]-1,2,3,3a,4,8b-hexahydrocyclopent[b]indol-7-yl]methylene]-2-(3-ethyl-4-oxo-2-thioxo-5-thiazolidinylidene)-4-oxo-3-Thiazolidineacetic acid｝、ポルフィリン類(TCPP)｛＝Tetrakis(4-carboxyphenyl)porphyrin｝、キサンテン系色素｛＝Rhodamine 6G｝、および、フルオロセイン若しくはキサンテン系色素｛＝rose bengal｝が用いられる。
【００２０】
また、Ｇ系統の増感色素としては、スクアリリウム系色素、クロコニウム系色素、銅フタロシアニン｛＝フタロシアニン類｝、およびルテニウム錯体(ブラックダイ)｛トリス(イソチオシアナト)−ルテニウム(II)−2,2':6',2"−ターピリジン−4,4',4"−トリカルボン酸｝が用いられる。Ｂ系統の増感色素としては、スクアリリウム系色素、およびシアニン系色素が用いられる。Ｙ系統の増感色素としては、シアニン系色素(D131)｛＝2-Cyano-3-[4-[4-(2,2-diphenylethenyl)phenyl]-1,2,3,3a,4,8b-hexahydrocyclopent[b]indol-7-yl]-2-propenoic acid｝、クマリン系｛＝coumarin 343｝、およびスチルベン系が用いられる。
【００２１】
また、発電パネル１４−１および１４−２は、圧電素子１３−１および１３−２がそれぞれ貼り付けられることで振動板として機能し、圧電素子１３−１および１３−２が振動することにより、互いに反対方向に向かって音を発生する。発電パネル１４−１は、図１の左方向を示す矢印Ｂ１の方向に向かって音を発生し、発電パネル１４−２は、図１の右方向を示す矢印Ｂ２の方向に向かって音を発生する。
【００２２】
制御ユニット１５は、発電パネル１４−１および１４−２から供給される電力によって動作する。例えば、制御ユニット１５は、マイクロホン１２−１からの音信号を反転増幅して圧電素子１３−１に供給することにより発電パネル１４−１を振動させる。また、制御ユニット１５は、マイクロホン１２−２からの音信号を反転増幅して圧電素子１３−２に供給することにより発電パネル１４−２を振動させる。
【００２３】
図１に示すように、マイクロホン１２−１は、矢印Ａ１の右方向からの音を収集し、発電パネル１４−１は、矢印Ｂ１の左方向に向かって音を発生する。従って、制御ユニット１５が音信号を反転増幅することにより、マイクロホン１２−１により収集される音を打ち消すような音が発電パネル１４−１から出力される。同様に、マイクロホン１２−２により収集される音を打ち消すような音が発電パネル１４−２から出力される。
【００２４】
このように構成されている太陽電池システム１１は、音収集機能と音発生機能とを備えており、発電パネル１４−１および１４−２が電力を発生するとともに、音発生源として用いられる。
【００２５】
図２を参照して、太陽電池システム１１の機能について詳細に説明する。
【００２６】
図２に示されている、マイクロホン１２−１および１２−２、圧電素子１３−１および１３−２、並びに、発電パネル１４−１および１４−２以外の各部は、制御ユニット１５（図１）に収納されている。即ち、太陽電池システム１１は、２つの加算器２１−１および２１−２、２つの周波数帯域制限素子（ＥＱ）２２−１および２２−２、２つの電力増幅部２３−１および２３−２、電圧変換部２４、二次電池２５、記憶部２６、演算処理部２７、およびD/A（Digital/Analog）変換部２８を備えて構成される。
【００２７】
マイクロホン１２−１の出力端子は、加算器２１−１の反転入力端子および加算器２１−２の非反転入力端子に接続されており、マイクロホン１２−１から出力される音信号が加算器２１−１の反転入力端子および加算器２１−２の非反転入力端子に入力される。また、マイクロホン１２−２の出力端子は、加算器２１−１の非反転入力端子および加算器２１−２の反転入力端子に接続されており、マイクロホン１２−２から出力される音信号が加算器２１−１の非反転入力端子および加算器２１−２の反転入力端子に入力される。
【００２８】
また、加算器２１−１の出力端子と反転入力端子とが周波数帯域制限素子２２−１を介して接続されており、加算器２１−１の反転入力端子に入力される音信号の帯域制限が可能とされている。同様に、加算器２１−２の出力端子と反転入力端子とが周波数帯域制限素子２２−２を介して接続されており、加算器２１−２の反転入力端子に入力される音信号の帯域制限が可能とされている。
【００２９】
そして、加算器２１−１は、マイクロホン１２−１から出力される音信号を反転して電力増幅部２３−１に供給するとともに、マイクロホン１２−２から出力される音信号を非反転で電力増幅部２３−１に供給することができる。同様に、加算器２１−２は、マイクロホン１２−２から出力される音信号を反転して電力増幅部２３−２に供給するとともに、マイクロホン１２−１から出力される音信号を非反転で電力増幅部２３−２に供給することができる。
【００３０】
電力増幅部２３−１は、加算器２１−１から供給される信号を増幅して圧電素子１３−１に供給し、圧電素子１３−１を振動させる。これにより、圧電素子１３−１は、マイクロホン１２−１から出力される音声信号を反転増幅した信号と、マイクロホン１２−２から出力される音信号を非反転で増幅した信号とを加算した信号に従って振動する。同様に、電力増幅部２３−２は、加算器２１−２から供給される信号を増幅して圧電素子１３−２に供給し、圧電素子１３−２を振動させる。これにより、圧電素子１３−２は、マイクロホン１２−２から出力される音声信号を反転増幅した信号と、マイクロホン１２−１から出力される音信号を非反転で増幅した信号とを加算した信号に従って振動する。
【００３１】
電圧変換部２４は、発電パネル１４−１および１４−２が太陽光により発電して出力する電力を、規定の電圧の電力に変換する。例えば、電圧変換部２４は、二次電池２５に蓄電可能な電圧の電力に変換する。また、発電パネル１４−１および１４−２により発電された電力は電圧変換部２４を介して電力増幅部２３−１および２３−２に供給され、電力増幅部２３−１および２３−２は、発電された電力で動作する。
【００３２】
二次電池２５は、例えば、リチウムイオン（Li-ion）蓄電池などであり、発電パネル１４−１および１４−２により発電された電力を蓄積する。また、二次電池２５に蓄積された電力は、適宜、電力増幅部２３−１および２３−２に供給される。
【００３３】
記憶部２６は、例えば、フラッシュメモリ（例えば、EEPROM（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory））などであり、音声信号または音楽信号を記憶する。
【００３４】
演算処理部２７は、二次電池２５からの電力で駆動し、記憶部２６に記憶されている音声信号または音楽信号を読み出して、音声または音楽を再生した信号（デジタル信号）をD/A変換部２８に供給する。
【００３５】
D/A変換部２８は、演算処理部２７から供給される信号をアナログ信号に変換して、電力増幅部２３−１および２３−２に供給する。即ち、演算処理部２７において再生された音声または音楽の信号が電力増幅部２３−１および２３−２において増幅されて、その信号に応じて圧電素子１３−１および１３−２が発電パネル１４−１および１４−２をそれぞれ振動させる。これにより、発電パネル１４−１および１４−２から音声または音楽が出力される。
【００３６】
次に、図３を参照して、太陽電池システム１１のノイズキャンセリング機能について説明する。
【００３７】
図３の上側には、太陽電池システム１１の構成要素のうちの、マイクロホン１２−１、圧電素子１３−１、および発電パネル１４−１が示されている。図３の下側には、マイクロホン１２−１に入力される音（ノイズ）の波形、発電パネル１４−１から出力される音（反転音声）の波形、および、マイクロホン１２−１に入力される音と、発電パネル１４−１から出力される音とが合成された合成音（キャンセル）の波形が示されている。
【００３８】
例えば、矢印Ａ１が示すマイクロホン１２−１の集音方向（図３の右側）においてノイズ（雑音）が発生している場合、マイクロホン１２−１が、そのノイズを収集する。マイクロホン１２−１が出力する音信号は、上述したように反転増幅されて圧電素子１３−１に供給され、圧電素子１３−１が、その信号に従って発電パネル１４−１を振動する。
【００３９】
従って、発電パネル１４−１は、ノイズを反転させた音（反転音声）を、矢印Ａ１の反対側（図３の左側）に向かって出力する。このような発電パネル１４−１から出力される反転音声と、ノイズとが合成されることにより打ち消し合うため、太陽電池システム１１よりも左側（ノイズ発生源に対して反対側）の空間ではノイズがキャンセルされる。
【００４０】
なお、太陽電池システム１１の左側からのノイズに対しても、同様に、マイクロホン１２−２によりノイズが集音され、発電パネル１４−２から反転音声が出力されるので、太陽電池システム１１よりも右側の空間でノイズがキャンセルされる。このように、太陽電池システム１１は、周囲のノイズをキャンセルするノイズキャンセリング機能を備えている。
【００４１】
さらに、太陽電池システム１１は、ノイズをキャンセルするとともに、音声を増幅して出力することもできる。
【００４２】
次に、図４を参照して、太陽電池システム１１のノイズキャンセリング機能および音声増幅機能について説明する。
【００４３】
図４の上側には、太陽電池システム１１の構成要素のうちの、マイクロホン１２−１および１２−２、圧電素子１３−１、並びに発電パネル１４−１が示されている。図４の下側には、マイクロホン１２−１に入力される音（ノイズ）の波形、発電パネル１４−１から出力される音（反転音声）の波形、マイクロホン１２−１に入力される音と、発電パネル１４−１から出力される音とが合成された合成音（キャンセル）の波形、マイクロホン１２−２に入力される音（音声）の波形、発電パネル１４−１から出力される音（非反転音声）の波形、および、マイクロホン１２−２に入力される音と、発電パネル１４−１から出力される音とが合成された合成音（増幅音声）の波形が示されている。
【００４４】
図３と同様に、太陽電池システム１１では、右側からのノイズがマイクロホン１２−１により集音され、発電パネル１４−１から反転音声が出力されることで、太陽電池システム１１よりも左側の空間でノイズがキャンセルされる。
【００４５】
さらに、太陽電池システム１１では、矢印Ａ２が示すマイクロホン１２−２の集音方向（図４の左側）からの音声をマイクロホン１２−２が収集して音信号を出力する。マイクロホン１２−２が出力する音信号は、上述したように非反転で増幅されて圧電素子１３−１に供給され、圧電素子１３−１が、その信号に従って発電パネル１４−１を振動する。
【００４６】
このように、マイクロホン１２−２から出力される音信号に対して振幅（位相）の遅れなく発電パネル１４−１が振動される。即ち、発電パネル１４−１は、マイクロホン１２−２が収集した音声を非反転で出力する。従って、マイクロホン１２−２の集音方向側で発生した音声は、本来有していた振幅より大きな振幅となって放射される。
【００４７】
なお、太陽電池システム１１の右側からの音声に対しても、同様に、マイクロホン１２−１により音声が集音され、発電パネル１４−２から非反転音声が出力されるので、その音声が増幅される。このように、太陽電池システム１１は、ノイズキャンセリング機能とともに、周囲の音声を増幅する音声増幅機能を備えている。
【００４８】
なお、図２の太陽電池システム１１では、マイクロホン１２−１および１２−２から出力される音信号の比率が１対１で加算器２１−１および２１−２に入力されているが、この比率を変化させてもよい。
【００４９】
図５には、入力信号の大きさを変化させることができる素子である可変抵抗器が接続された加算器２１−１が示されている。
【００５０】
加算器２１−１の非反転入力端子には可変抵抗器３１−１が接続されており、加算器２１−１の反転入力端子には可変抵抗器３１−２が接続されている。可変抵抗器３１−１および３１−２の抵抗値を変更することにより、加算器２１−１の非反転入力端子に入力される音信号と加算器２１−１の非反転入力端子に入力される音信号との混合比率を変更することができる。なお、図示しないが、加算器２１−２につても同様に可変抵抗器を接続することができる。
【００５１】
これにより、例えば、ノイズキャンセリングの効果と音声増幅の効果とを変更することができ、太陽電池システム１１の設置状況に応じて、ノイズキャンセリングの効果を強調したり、音声増幅の効果を強調したりするように調整ことができる。また、例えば、切り替えスイッチを設けることにより、太陽電池システム１１がノイズキャンセリング機能だけを備えるようにしたり、音声増幅機能だけを備えるようにすることもできる。
【００５２】
以上のように、太陽電池システム１１は、発電パネル１４−１および１４−２により発電された電力のみで駆動することができ、商用電源を必要としないので、設置場所が限定されることなく、容易に設置することができる。また、太陽電池システム１１では、発電パネル１４−１および１４−２が振動板として機能するので、例えば、スピーカを利用するシステムよりも、簡易な構成とすることができ、装置を小型化することができる。
【００５３】
例えば、太陽電池システム１１は、商用電源がない場所での静音壁および音声発生装置として使用することができる。また、雑音が多い場所でのついたて（間仕切り）として太陽電池システム１１を使用する場合には、雑音を低減させる効果を得ることができる。
【００５４】
また、航空機や鉄道などの雑音が多い地域における家屋の窓ガラスなどに太陽電池システム１１を採用することで、例えば、電源などを配線することなく、室内の静穏化を図ることができる。また、自動車道路の沿線に設置される防音壁として太陽電池システム１１を採用することで、容易に地域の静穏化を図る事ができる。
【００５５】
なお、図示しないが、２枚以上の発電パネルを設置するとともに、発電パネルと同一の個数のマイクロホンを設置することで、複数の方向（左右の２方向以上の方向）からのノイズに対するノイズキャンセリング効果を有することができる。
【００５６】
また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
【００５７】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１１  太陽電池システム，  １２−１および１２−２  マイクロホン，  １３−１および１３−２  圧電素子，  １４−１および１４−２  発電パネル，  １５  制御ユニット，  ２１−１および２１−２  加算器，  ２２−１および２２−２  周波数帯域制限素子，  ２３−１および２３−２  電力増幅部，  ２４  電圧変換部，  ２５  二次電池，  ２６  記憶部，  ２７  演算処理部，  ２８  D/A変換部
【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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