(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音源から出力されるオーディオ信号を可聴帯域より高い所定の周波数に周波数変調する第１の変調手段と、
上記オーディオ信号の振幅を反転し、反転されたオーディオ信号を上記所定の周波数に周波数変調する第２の変調手段と、
上記第１および第２の変調手段からの周波数変調された信号によって駆動される少なくとも１個の超音波発生素子を備えてなるスピーカ装置。
【請求項２】
複数の超音波発生素子を備え、上記超音波発生素子は、第１の素子群と第２の素子群からなり、上記第１の素子群に上記第１の変調手段で周波数変調された信号が入力され、上記第２の素子群に上記第２の変調手段で周波数変調された信号が入力されることを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
【請求項３】
上記第１の変調手段で周波数変調された信号と上記第２の変調手段で周波数変調された信号を混合する手段を備えることを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
【請求項４】
上記音源から出力されるオーディオ信号を微分処理する微分手段を備え、
上記微分手段の出力を上記第１および第２の変調手段に入力することを特徴とする請求項３記載のスピーカ装置。
【請求項５】
上記微分手段によって微分処理されたオーディオ信号をレベルシフトする直流オフセット手段を備えることを特徴とする請求項４記載のスピーカ装置。
【請求項６】
上記音源から出力されるオーディオ信号を逆コサイン関数処理することを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
【請求項７】
上記第１および第２の変調手段で周波数変調された信号を振幅変調する振幅変調手段を備えることを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
【請求項８】
上記音源から出力されるオーディオ信号を逆コサイン変換処理することを特徴とする請求項７記載のスピーカ装置。
【請求項９】
上記超音波発生素子の周波数特性に応じて上記第１および第２の変調手段からの周波数変調された信号の周波数特性を補正する補正手段を備え、
上記補正手段からの補正された信号によって上記超音波発生素子を駆動する請求項１記載のスピーカ装置。
【請求項１０】
上記超音波発生素子の周波数特性に応じて音源から出力されるオーディオ信号の周波数特性を補正する補正手段を備え、
上記補正手段からの補正されたオーディオ信号を上記第１および第２の変調手段に入力する請求項１記載のスピーカ装置。
【請求項１１】
音源から出力されるオーディオ信号を可聴帯域より高い所定の周波数に周波数変調する第１の変調手段と、
上記オーディオ信号の振幅を反転し、反転されたオーディオ信号を上記所定の周波数に周波数変調する第２の変調手段と、
上記第１および第２の変調手段からの周波数変調された信号によって駆動される少なくとも１個の超音波発生素子と、
上記超音波発生素子から放出される超音波の差周波数歪みによる可聴帯域の音を集音するマイクロホンと、
上記マイクロホンによって集音された可聴帯域の信号を逆コサイン関数処理する手段とを備えてなるオーディオ信号送信装置。
【請求項１２】
音源から出力されるオーディオ信号を可聴帯域より高い所定の周波数に周波数変調する第１の変調手段と、
上記オーディオ信号の振幅を反転し、反転されたオーディオ信号を上記所定の周波数に周波数変調する第２の変調手段と、
上記第１および第２の変調手段からの周波数変調された信号によって駆動される少なくとも１個の超音波発生素子と、
上記超音波発生素子から放出される上記超音波の差周波数歪による可聴帯域の音を記録した記録メディアから出力される上記可聴帯域の信号を逆コサイン関数処理する処理手段を備えることを特徴とするオーディオ再生装置。
【請求項１３】
視聴者の位置を検出する位置検出手段と、
上記超音波発生素子から放出される上記超音波の指向性を変更させる指向性変更手段とを備え、
上記位置検出手段によって検出された視聴者の位置に応じて、上記超音波発生素子から放出される上記超音波の指向性を変更させることを特徴とする請求項１２記載のオーディオ再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波素子を用いて音の再生を行うスピーカ装置、このスピーカ装置を用いたオーディオ再生装置及びオーディオ信号送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スピーカ装置として、振動板を振動させ、この振動板から空気中に放出される音を聴取するように構成されたものが広く用いられている。この種のスピーカ装置は、２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚ程度の可聴帯域のオーディオ信号によって振動板を振動させ、この振動板から直接空気中に音を放出するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、振動板を可聴帯域のオーディオ信号で駆動するようにしたスピーカ装置は、振動板を中心として空気中に拡がりを持って音が放出される。この種のスピーカ装置は、広い空間に音を放出する場合に用いて有用である。
【０００４】
しかし、この種のスピーカ装置にあっては、特定の聴取者のみに向かって音を放出することができない。
【０００５】
また、再生音を個人のみが聴取可能とするため、頭部や耳介に装着するヘッドホンやイヤホンが用いられている。この種のヘッドホンやイヤホンも振動板を可聴帯域のオーディオ信号により駆動するものであり、振動板を中心として空気中に拡がりを持って音が放出される。ヘッドホンやイヤホンは、秘話性を確保するため、スピーカユニットを密閉した状態で頭部や耳介に装着する必要がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、新規な駆動方式を用い超指向性を持って音の放出を可能となすスピーカ装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、秘話機能を持って音の放出を行うことができるスピーカ装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の更に他の目的は、同時に複数の位置で異なる音を聴取することを可能となすスピーカ装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、自在な位置に音像定位を設定することができるスピーカ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述したような目的を達成するために提案される本発明に係るスピーカ装置は、音源から出力されるオーディオ信号を可聴帯域より高い所定の周波数に周波数変調する第１の変調手段と、上記オーディオ信号の振幅を反転し、反転されたオーディオ信号を上記所定の周波数に周波数変調する第２の変調手段と、上記第１および第２の変調手段からの周波数変調された信号によって駆動される少なくとも１個の超音波発生素子を備えてなる。
【００１１】
本発明に係るスピーカ装置は、複数の超音波発生素子を備え、上記超音波発生素子は、第１の素子群と第２の素子群からなり、上記第１の素子群に上記第１の変調手段で周波数変調された信号が入力され、上記第２の素子群に上記第２の変調手段で周波数変調された信号が入力される。
【００１２】
また、本発明に係るスピーカ装置は、上記第１の変調手段で周波数変調された信号と上記第２の変調手段で周波数変調された信号を混合する手段を備える。
【００１３】
また、本発明に係るスピーカ装置は、上記音源から出力されるオーディオ信号を微分処理する微分手段を備え、上記微分手段の出力を上記第１および第２の変調手段に入力する。さらに、上記微分手段によって微分処理されたオーディオ信号をレベルシフトする直流オフセット手段を備える。
【００１４】
また、本発明に係るスピーカ装置は、上記音源から出力されるオーディオ信号を逆コサイン関数処理する。
【００１５】
また、本発明に係るスピーカ装置は、上記第１および第２の変調手段で周波数変調された信号を振幅変調する振幅変調手段を備える。さらに、上記音源から出力されるオーディオ信号を逆コサイン変換処理する。
【００１６】
また、本発明に係るスピーカ装置は、上記超音波発生素子の周波数特性に応じて上記第１および第２の変調手段からの周波数変調された信号の周波数特性を補正する補正手段を備え、上記補正手段からの補正された信号によって上記超音波発生素子を駆動する。
【００１７】
さらに、本発明に係るスピーカ装置は、上記超音波発生素子の周波数特性に応じて音源から出力されるオーディオ信号の周波数特性を補正する補正手段を備え、上記補正手段からの補正されたオーディオ信号を上記第１および第２の変調手段に入力する。
【００１８】
更に、本発明は、オーディオ信号送信装置であり、音源から出力されるオーディオ信号を可聴帯域より高い所定の周波数に周波数変調する第１の変調手段と、上記オーディオ信号の振幅を反転し、反転されたオーディオ信号を上記所定の周波数に周波数変調する第２の変調手段と、上記第１および第２の変調手段からの周波数変調された信号によって駆動される少なくとも１個の超音波発生素子と、上記超音波発生素子から放出される超音波の差周波数歪みによる可聴帯域の音を集音するマイクロホンと、上記マイクロホンによって集音された可聴帯域の信号を逆コサイン関数処理する手段とを備えてなる。
【００１９】
更にまた、本発明は、上述したようなスピーカ装置を用いて構成されるオーディオ再生装置であり、音源から出力されるオーディオ信号を可聴帯域より高い所定の周波数に周波数変調する第１の変調手段と、上記オーディオ信号の振幅を反転し、反転されたオーディオ信号を上記所定の周波数に周波数変調する第２の変調手段と、上記第１および第２の変調手段からの周波数変調された信号によって駆動される少なくとも１個の超音波発生素子と、上記超音波発生素子から放出される上記超音波の差周波数歪による可聴帯域の音を記録した記録メディアから出力される上記可聴帯域の信号を逆コサイン関数処理する処理手段を備えてなる。
このオーディオ再生装置は、更に、視聴者の位置を検出する位置検出手段と、上記超音波発生素子から放出される上記超音波の指向性を変更させる指向性変更手段とを備え、上記位置検出手段によって検出された視聴者の位置に応じて、上記超音波発生素子から放出される上記超音波の指向性を変更させる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスピーカ装置及びこのスピーカ装置を用いたオーディオ信号送信装置を説明する。
【００２１】
本発明に係るスピーカ装置の基本的な構成を図１を参照して説明する。このスピーカ装置は、図１に示すように、一定周波数の搬送波を出力する搬送波発振器１と、オーディオ信号を出力するオーディオ信号源２と、搬送波発振器１からの搬送波をオーディオ信号源２からのオーディオ信号で周波数変調する周波数変調器３と、周波数変調器３から出力される周波数変調された搬送波（以下、周波数変調信号という。）で駆動される超音波発生器５を備える。
【００２２】
搬送波発振器１は、一定周波数の搬送波、例えば４０ＫＨｚの搬送波を周波数変調器３に供給する。オーディオ信号源２は、例えば光ディスクプレーヤやテープレコーダ等からなり、オーディオ信号を変調信号として周波数変調器３に供給する。周波数変調器３は、オーディオ信号源２からの変調信号で搬送波発振器１から入力される搬送波を周波数変調する。この周波数変調信号は、増幅器４を介して超音波発生器５に入力される。超音波発生器５は、例えば少なくとも１個の超音波発生素子からなり、非常に高い指向性（以下、超指向性という。）を有し、増幅器４で増幅された周波数変調信号によって駆動されることにより、周波数変調信号に基づいた超音波を、超音波発生器５を向けた方向に超指向性を持って放出する。そして、利用者は、超音波発生器５が向けられると、オーディオ信号源２からのオーディオ信号に対応した音を聞くことができる。また、利用者は、例えば超音波発生器５が壁に向けられると、恰も壁から音が出ているように感じすることができる。
【００２３】
ここで、オーディオ信号源２からのオーディオ信号で周波数変調された周波数変調信号に基づいて超音波を放出すると、元のオーディオ信号に対応した音が聞こえる基本的な原理について簡単に説明する。
【００２４】
第１式に示すように、系に偶数次の非直線性が存在し、その系に第２式に示すような２つの周波数（ｗ1／２π，ｗ2／２π）成分を含む信号を入力すると、第３式に示すように、混変調歪みの一種である差周波数歪みが生ずる。
【００２５】
ｙ＝Ａｘ＋Ｂｘ2                                                 第１式
ここで、ｘは系の入力信号であり、ｙは系の出力信号である。
【００２６】
ｘ＝ｆ1ｃｏｓω1ｔ＋ｆ2ｃｏｓω2ｔ                              第２式
第１式に第２式を入力すると、第３式が得られる。
【００２７】
0004221792.tif 000002
ここで、第１項は基本波成分であり、第２項は直流成分であり、第３項は第２高調波成分であり、第４項は差周波数成分であり、第５項は和周波数成分である。第４項の差周波数成分が差周波数歪みであり、系の出力には、周波数の差（ｗ1−ｗ2）に相当する周波数成分（差音）が現れる。具体的には、例えば２台の搬送波発振器から出力される４０ＫＨｚと４１ＫＨｚの正弦波信号を混合して超音波発生器を駆動すると、その差周波数歪みに相当する１ＫＨｚの差音が聞こえる。
【００２８】
ところで、広く知られているように、周波数変調では、周波数変調信号に搬送波を中心として無数の側帯波が含まれる。したがって、空気が超音波に対して上述したような偶数次の非直線性を有すると、元のオーディオ信号が再生され、利用者がそれに対応した音を聞くことができる。
【００２９】
次に、上述したような基本的な構成を備える本発明に係るスピーカ装置の具体的な構成を図２を参照しながら説明する。
【００３０】
なお、図１に示すスピーカ装置を構成する回路と同じ機能を有する回路には同じ符号を付して、それらの詳細については説明を省略する。
【００３１】
このスピーカ装置は、図２に示すように、一定周波数の搬送波をそれぞれ出力する第１及び第２の搬送波発振器１ａ，１ｂと、オーディオ信号を出力するオーディオ信号源２と、第１及び第２の搬送波発振器１ａ，１ｂからの搬送波をそれぞれ音源１からのオーディオ信号と反転されたオーディオ信号とでそれぞれ周波数変調する第１及び第２の周波数変調器３ａ，３ｂと、第１及び第２の周波数変調器３ａ，３ｂから出力される周波数変調信号でそれぞれ駆動される第１及び第２の超音波発生器５ａ，５ｂを備える。
【００３２】
第１及び第２の搬送波発振器１ａ，１ｂは、それぞれ例えば４０ＫＨｚの搬送波を第１及び第２の周波数変調器３ａ，３ｂに供給する。オーディオ信号源２は、オーディオ信号を変調信号とし、第１の増幅器１２ａを介して周波数変調器３ａに供給するとともに、反転回路１１に供給する。反転回路１１は、オーディオ信号源２からのオーディオ信号の振幅を反転させ、第２の増幅器１２ｂを介して第２の周波数変調器３ｂに供給する。第１及び第２の周波数変調器３ａ，３ｂは、第１及び第２の増幅器３ａ，３ｂで増幅された変調信号で第１及び第２の搬送波発振器１ａ，１ｂから入力される搬送波をそれぞれ周波数変調する。得られる周波数変調信号は、例えばカットオフ周波数が２０ＫＨｚの第１及び第２のハイパスフィルタ１３ａ，１３ｂに入力され、そこで２０ＫＨｚ以下の成分が除去され、第１及び第２の増幅器４ａ，４ｂを介して第１及び第２の超音波発生器５ａ，５ｂに入力される。第１及び第２の超音波発生器５ａ，５ｂは、例えば少なくとも１個の超音波発生素子からなり、第１及び第２の増幅器４ａ，４ｂでそれぞれ増幅された周波数変調信号によって駆動されることにより、周波数変調信号に基づいた超音波を、第１及び第２の超音波発生器５ａ，５ｂを向けた方向に超指向性を持って放出する。
【００３３】
ここで、第１及び第２の超音波発生器５ａ，５ｂの具体的な構造について説明する。
【００３４】
第１及び第２の超音波発生器５ａ，５ｂはそれぞれ複数、例えば３７個ずつの超音波発生素子である圧電素子５０から構成され、例えば図３に示すように、支持基板５１上に第１の超音波発生器５ａの圧電素子５０を内周側にリング状に配設し、これら第１の超音波発生器５ａの圧電素子５０を囲むようにリング状に、第２の超音波発生器５ｂの圧電素子５０を配設する。このとき、内周側にリング状に配設される第１の超音波発生器５ａの圧電素子５０群と外周側にリング状に配設される第２の超音波発生器５ｂの圧電素子５０群は、同軸をなすように配設される。
【００３５】
利用者は、このように構成され、超指向性を有する第１及び第２の超音波発生器５ａ，５ｂが向けられると、オーディオ信号源２からのオーディオ信号に対応した音を聞くことができる。ところで、このスピーカ装置では、オーディオ信号と極性が反転されたオーディオ信号とでそれぞれ周波数変調した２つの周波数変調信号で第１及び第２の超音波発生器５ａ，５ｂを駆動していることから、すなわち差動的に超音波を放出していることから、利用者は、図１に示すスピーカ装置よりも大きな音を聞くことができる。更に、複数の圧電素子５０群を用いることにより、音圧レベルを上げることができる。
【００３６】
なお、上述のスピーカ装置では、それぞれ２群の圧電素子５０を用いているが、周波数変調信号を混合器を用いて混合した後、この混合された信号で１群の圧電素子５０を駆動するようにしてもよい。
【００３７】
この場合、円筒状をなす圧電素子５０を複数、例えば７３個用い、これらの圧電素子５０を、例えば図４に示すように、互いに密接するように集中して配設する。この複数の圧電素子５０を集中して配列した構成の超音波発生器５を用いたスピーカ装置では、スピーカ装置から０．５ｍ離れた位置での指向特性は、例えば図５中のＡで示すような特性を示し、１ｍ離れた位置での指向特性は図５中のＢで示すような特性を示し、２ｍ離れた位置での指向特性は図５中のＣで示すような特性を示し、スピーカ装置の正面方向に極めて高い指向性を有する。
【００３８】
なお、図４に示す超音波発生器５は、複数の超音波発生素子（圧電素子５０）をいくつかのグループとして組み合わせ、各グループの超音波発生素子毎に周波数変調信号を入力して駆動するようにしてもよい。この場合、複数の超音波発生素子を２つのグループに組み合わせることにより、上述した図２に示すスピーカ装置の超音波発生器５ａ，５ｂとして用いることができる。
【００３９】
次に、本発明を適用したスピーカ装置の他の具体例を、図６を参照しながら説明する。なお、前述した図２に示すスピーカ装置を構成する回路と同じ機能を有する回路には同じ符号を付して、それらの詳細については説明を省略する。
【００４０】
このスピーカ装置は、図６に示すように、一定周波数の搬送波をそれぞれ出力する第１及び第２の搬送波発振器１ａ，１ｂと、オーディオ信号を出力するオーディオ信号源２と、オーディオ信号源２から出力されるオーディオ信号を微分する微分器２２と、微分器２２から出力される微分信号にオフセット電圧を加える増幅器２３ａと、微分器２２から出力される微分信号の極性を反転するとともに、オフセット電圧を加える反転増幅器２３ｂと、第１及び第２の搬送波発振器１ａ，１ｂからの搬送波をそれぞれ増幅器２３ａからの微分信号と反転増幅器２３ｂからの微分信号とで周波数変調する第１及び第２の周波数変調器３ａ，３ｂと、これら第１及び第２の周波数変調器３ａ，３ｂから出力される周波数変調信号を混合する混合器２４と、混合器２４からの混合された周波数変調信号の所定の周波数成分を抑圧する補正フィルタ２６と、補正フィルタ２６から出力される周波数変調信号で駆動される超音波発生器５を備える。
【００４１】
第１及び第２の搬送波発振器１ａ，１ｂは、それぞれ例えば４０ＫＨｚの搬送波を第１及び第２の周波数変調器３ａ，３ｂに供給する。オーディオ信号源２は、オーディオ信号を増幅器２１を介して微分器２２に供給する。微分器２２は、増幅器２１で増幅されたオーディオ信号を微分し、得られる微分信号を増幅器２３ａと反転増幅器２３ｂに供給する。増幅器２３ａは、微分器２２からの微分信号の直流レベルをシフトするためにオフセット電圧を加え、変調信号として第１の周波数変調器３ａに供給する。一方、反転増幅器２３ｂは、微分器２２からの微分信号の極性を反転するとともに、直流レベルをシフトするためにオフセット電圧を加え、変調信号として第２の周波数変調器３ｂに供給する。第１及び第２の周波数変調器３ａ，３ｂは、増幅器２３ａ及び反転増幅器２３ｂで直流レベルがシフトされた変調信号で第１及び第２の搬送波発振器１ａ，１ｂから入力される搬送波をそれぞれ周波数変調する。得られる周波数変調信号は、混合器２４に入力される。混合器２４は、これら２つの周波数変調信号を混合して、例えばカットオフ周波数が２０ＫＨｚのハイパスフィルタ２５に供給する。ハイパスフィルタ２５は、混合器２４から出力される混合信号の２０ＫＨｚ以下の成分を除去して、補正フィルタ２６に供給する。
【００４２】
ところで、超音波発生器５は、例えば４０ＫＨｚ近辺に機械的な共振の周波数を有し、その周波数特性が平坦ではない。そこで、補正フィルタ２６は、ハイパスフィルタ２５からの周波数変調信号の所定の周波数成分、すなわち４０ＫＨｚ付近の成分を抑圧し、共振周波数成分が抑圧された周波数変調信号を増幅器２７を介して超音波発生器５に供給する。超音波発生器５は、例えば少なくとも１個の超音波発生素子からなり、増幅器２７で増幅された周波数変調信号によって駆動されることにより、周波数変調信号に基づいた超音波を、超音波発生器５を向けた方向に超指向性を持って放出する。
【００４３】
ここで、このスピーカ装置で音が聞こえる原理を簡単に説明する。
【００４４】
２つ周波数変調信号を混合した信号Ｏ(ｔ)は、以下に示す第４式で表される。
【００４５】
0004221792.tif 000003
この信号Ｏ(ｔ)の２次の歪みは、以下に示す第５式で表される。
【００４６】
0004221792.tif 000004
第５式の第１項乃至第３項は、直流，２ωc，２ωc'，(ωc＋ωc')を中心とした側帯波である。第４項は、(ωc−ωc')を中心とした側帯波であり、この側帯波は可聴帯域に存在し、すなわち人間が聞くことが信号である。したがって、この第４項が元のオーディオ信号ｓ(t)と等しいときに、すなわち第６式が成立するときに、オーディオ信号を聞くことができる。
【００４７】
0004221792.tif 000005
ただし、｜ｓ(ｔ)｜≦１，Δωc＝ωc−ωc'，Δθc＝θc−θc'，Δｋ＝ｋ−ｋ'である。第６式を簡単にするために、これ以降、ｓ(ｔ)をＡcＢcで正規化したものを、新たにｓ(ｔ)とする。
【００４８】
この第６式をｈ(ｔ)について解くと第７式が得られる。
【００４９】
ｈ(ｔ)＝[ｄ／ｄｔ{ｃｏｓ-1ｓ(ｔ)}−Δωc]／Δｋ                 第７式
この第７式に従って得られた信号ｈ(ｔ)で搬送波を周波数変調すればよく、すなわちオーディオ信号源２からのオーディオ信号を逆コサイン関数処理した後、直流オフセットを与え、得られる信号を微分して、この微分信号で搬送波を周波数変調することにより、元のオーディオ信号に対応した音を聞くことができる。
【００５０】
ところで、第７式中のｃｏｓ-1ｓ(ｔ)は、ｓ(ｔ)が十分小さいときには、級数展開により、π／２−ｓ(ｔ)と近似することができ、信号ｈ(ｔ)は、第８式で表すことができる。
【００５１】
ｈ(ｔ)≒[ｄ／ｄｔ{−ｓ(ｔ)}−Δωc]／Δｋ                       第８式
そして、このスピーカ装置では、第８式に対応する信号処理を、微分器２２、増幅器２３ａ、反転増幅器２３ｂで行っている。
【００５２】
次に、本発明を適用したスピーカ装置の更に他の具体例を、図７を参照しながら説明する。
【００５３】
このスピーカ装置は、図７に示すように、上述した図６に示すスピーカ装置の搬送波発振器１ａ，１ｂを１個とするとともに、周波数変調器３ａ、３ｂの後段に振幅変調器２８ａ，２８ｂを、その前段に前処理回路３０を追加したものである。そこで、図６に示すスピーカ装置を構成する回路と同じ機能を有する回路には同じ符号を付して、それらの詳細については説明を省略する。
【００５４】
これらの追加した振幅変調器２８ａ，２８ｂは、前処理回路３０で後述する信号処理が施されたオーディオ信号を変調信号とし、周波数変調器３ａ，３ｂからの周波数変調信号を搬送波として、これらの搬送波を変調信号で振幅変調し、得られる振幅変調信号を混合器２４に供給する。
【００５５】
ここで、このスピーカ装置で音が聞こえる原理を簡単に説明する。
【００５６】
上述した第４式に、Ａc＝Ｂc＝Ａc'／２，Δωc＝ωc−ωc'＝０，Δθc＝θc−θc'＝０，ｋ'＝０なる条件を加えると、前述した第４式は、以下に示す第９式に変形することができる。
【００５７】
0004221792.tif 000006
ところで、η(ｔ)を変調信号とする振幅変調は、以下に示す第１０式で表される。
【００５８】
[ｙ(ｔ)]AM＝(Ａc＋η(ｔ))ｃｏｓ(ωcｔ＋θc)                   第１０式
第１０式において、第１１式が成立するときに第９式と同じ信号が得られる。
【００５９】
0004221792.tif 000007
したがって、このスピーカ装置では、前処理回路３０は、例えばディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）と、ＤＳＰを動作させるインストラクションやデータを記憶したメモリからなり、このＤＳＰは、例えば図９に示すように、オーディオ信号の逆コサイン値を求める逆コサイン関数演算部３１と、逆コサイン関数演算部３１の出力を１／２倍する乗算部３２と、乗算部３２の出力のコサイン値を求めるコサイン関数演算部３３を備え、第１１式に対応した信号処理を実行する。すなわち、逆コサイン関数演算部３１は、オーディオ信号源２からのオーディオ信号に逆コサイン関数処理を施し、乗算部３２は、得られる結果を１／２倍し、コサイン関数演算部３３は、乗算器３２の出力のコサイン値を求める。
【００６０】
ところで、第１１式の第２項のは、第１２式に示すように変形することができる。
【００６１】
ｃｏｓ((１／２)ｃｏｓ-1ｓ(ｔ))＝((１＋ｓ(ｔ))／２)1/2         第１２式
したがって、前処理回路３０は、例えば図１０に示すように、オーディオ信号に直流オフセットを与える直流オフセット付加部３４と、直流オフセット付加部３４の出力を１／２倍する乗算部３５と、乗算部３５の出力の２乗根を求める２乗根演算部３６から構成することができる。このように前処理回路３０を構成することにより、ＤＳＰでは、コサイン関数及び逆コサイン関数を求める演算処理をする必要がなく、１つの２乗根を演算する処理を行えば良く、その処理時間及びメモリ容量を少なくすることができる。また、これらの演算処理をハードウェアで行う場合には、回路規模を小さくすることができる。
【００６２】
また、１／２倍する演算は、変調出力の振幅を変化させる作用しかないので、省略することができ、すなわち前処理回路３０は、例えば図１１に示すように、オーディオ信号に直流オフセットを与える直流オフセット付加部３４と、直流オフセット付加部３４の出力の２乗根を求める２乗根演算部３６から構成することができる。このように前処理回路３０を構成することにより、ＤＳＰでは、コサイン関数及び逆コサイン関数を求める演算処理をする必要がなく、１つの２乗根を演算する処理を行えば良く、その処理時間及びメモリ容量を少なくすることができる。また、これらの演算処理をハードウェアで行う場合には、回路規模を小さくすることができる。
【００６３】
また、ところで、上述した具体的なスピーカ装置では、搬送波をオーディオ信号で周波数変調して得られる周波数変調信号で超音波発生器５を駆動するようにしているが、超音波発生器５は、上述したように、例えば複数の圧電素子からなる。そこで、各圧電素子の前段に補正フィルタ２６をそれぞれ設け、超音波発生器全体として、所望の周波数特性及び指向性が得られるようにしてもよい。更に、図１及び図２に示す増幅器４、図６及び図７に示す増幅器２７を含めて、所望の周波数特性及び指向性が得られるようにしてもよい。また、さらには、この所望の周波数特性が得られるようにする補正処理を、オーディオ信号の段階で行うようにしてもよい。
【００６４】
更に、上述したスピーカ装置を２台設け、各スピーカ装置に別々のオーディオ信号を入力するとともに、各スピーカ装置の圧電素子の前段に、周波数特性及び位相特性が異なるフィルタを設けるようにしてもよい。この場合、例えば同じ位置から互いに異なる指向性を持って音を出すことができ、聴取者の位置によって、聞こえる音を異ならしめることができる。
【００６５】
本発明に係るスピーカ装置は、極めて高い指向性を有するので、特定の位置に向けてオーディオ情報の提供を行うことができる。
【００６６】
そこで、オーディオ信号の伝送用接続線等を用いることなく秘話機能を備えたオーディオ信号送信装置を構成することができる。
【００６７】
このオーディオ信号送信装置は、例えば図８に示すように、オーディオ信号を出力するオーディオ信号源４１と、オーディオ信号を微分して得られる信号で搬送波を周波数変調するプリプロセッサ４２と、プリプロセッサ４２からの周波数変調信号によって駆動される超音波発生器４４と、可聴帯域のマイクロホン４５と、マイクロホン４５からの信号に逆コサイン関数処理を施すポストプロセッサ４６を備える。
【００６８】
プリプロセッサ４２は、例えば前述した図６に示すスピーカ装置を構成している増幅器２１乃至補正フィルタ２６からなり、搬送波をオーディオ信号で周波数変調して得られる周波数変調信号で、増幅器４３を介して超音波発生器４４を駆動する。したがって、超音波発生器４４から放出される音波のうちで差周波数歪みによって人間が聞くことができる音は、前述した第５式の第４項、すなわち以下に示す第１２式で表される。
【００６９】
ｙ(ｔ)＝ｃｏｓ(Δωcｔ＋Δθc＋Δｋ∫ｈ(ｔ)ｄｔ)              第１２式
マイクロホン４５は、可聴帯域の音を検出するものであるので、この第１２式で表される信号ｙ（ｔ）を出力する。ポストプロセッサ４６は、第１３式に対応した信号処理を行い、元のオーディオ信号ｈ(ｔ)を復元する。
【００７０】
ｋｈ(ｔ)＝[ｄ／ｄｔ{ｃｏｓ-1ｙ(ｔ)}−Δωc]                   第１３式
そして、利用者は、例えばヘッドホンを用いて、ポストプロセッサ４６から出力される信号を再生すると、元のオーディオ信号に対応した音を聞くことができる。ところで、超音波発生器４４とマイクロホン４５の間にいる第三者は、歪みが大きく、音の内容を理解することができない。また、超音波発生器４４が向けられていない、すなわち指向性の範囲外の第三者も音を聞くことができない。したがって、このオーディオ信号送信装置では、オーディオ信号の内容を第三者に傍受されることがない。
【００７１】
ここで、上述した所望の周波数特性を得るための補正処理の具体的な例について説明する。
【００７２】
例えば図７に示すスピーカ装置では、オーディオ信号で周波数変調した後、その信号を前処理回路３０の出力で振幅変調していることから、変調度を同じ大きさとすると、周波数変調器３ａ，３ｂの出力（以下、単に変調器出力という。）ｈ(t)は第１４式で表すことができ、振幅変調器２８ａ，２８ｂの出力ｇ(ｔ)は第１５式で表すことができる。
【００７３】
ｈ(ｔ)＝ｃｏｓ((１／２)ｃｏｓ-1ｓ(ｔ))                        第１４式
ｇ(ｔ)＝ｈ(ｔ)ｃｏｓ(ωcｔ＋θ)                              第１５式
なお、第１４式において、変調度を同じとすると、変調度の和は０となることから余弦関数の中の周波数変調項はなくなり、第１５式全体としては振幅変調のみとなる。
【００７４】
前処理回路３０の出力であるｈ(ｔ)のフーリエ変換を第１６式に示すようにＨ(ω)とすると、第１５式で表される変調出力ｇ(ｔ)は、Ｈ(ω)を用いて第１７式のようになる。
【００７５】
【数１】
0004221792.tif 000008
【００７６】
Ｇ(ω)＝(Ｈ(ω＋ωc)＋Ｈ(ω−ωc))                            第１７式
更に、信号ｇ(ｔ)の２乗歪みｇ2(ｔ)とそのフーリエ変換は、第１８式、第１９式で表される。
【００７７】
ｇ2(ｔ)＝(g(ｔ))2                                             第１８式
【００７８】
【数２】
0004221792.tif 000009
【００７９】
ここで、第２０式及び第２１式に示すように、Ｈ(ω)が角周波数ωsで帯域制限され、主にオーディオ帯域に分布するともとし、また、変調の中心周波数は、ωsの２倍以上の超音波帯域であるとすると、
Ｈ(ω)＝０                                                    第２０式
ωc＞２ωs                                                    第２１式
第１９式の４つの項について、
Ｈ(・)Ｈ(・)≠０                                              第２２式
第２２式となる条件は、以下のようになる。
【００８０】
Ｈ(ｋ＋ωc)Ｈ(ω-ｋ＋ωc)    −２ωc−２ωs≦ω≦−２ωc＋２ωs
Ｈ(ｋ−ωc)Ｈ(ω-ｋ−ωc)    ＋２ωc−２ωs≦ω≦＋２ωc＋２ωs
Ｈ(ｋ＋ωc)Ｈ(ω-ｋ−ωc)            −２ωs≦ω≦＋２ωs
Ｈ(ｋ−ωc)Ｈ(ω-ｋ＋ωc)            −２ωs≦ω≦＋２ωs
そして、ここで扱う対象は、２乗歪みのオーディオ帯域成分（差周波数）であるから、第１９式において、超音波帯域（±２ωc−２ωs≦ω≦±２ωc＋２ωs）に成分が分布している最初の２項を無視し、可聴帯域（−２ωs≦ω≦＋２ωs）近辺に成分が分布している最後の２項だけに注目すると、第２３式が得られる。
【００８１】
【数３】
0004221792.tif 000010
【００８２】
振幅変調器２８ａ，２８ｂの出力ｇ(ｔ)が、そのままの特性で超音波発生器５から放出され、空気中で発生したその２乗歪みの差周波数成分が基づいてのオーディオ信号と一致することが理想的であるが、実際には超音波発生器５やその前段の増幅器２７の特性により、信号ｇ(ｔ)に対応した音が発生されない。ここで、信号ｇ(ｔ)の特性を変化させる特性をスピーカ特性ａ(ｔ)とする。
【００８３】
スピーカ出力、すなわち超音波発生器５の出力ｘ(ｔ)は、第２４式及び第２５式に示すように、信号ｇ(ｔ)とスピーカ特性ａ(ｔ)の畳み込みで表される。
【００８４】
ｘ(ｔ)＝ａ(ｔ)＊ｇ(ｔ)                                        第２４式
Ｘ(ω)＝Ａ(ω)Ｇ(ω)                                          第２５式
なお、＊は畳み込み演算を表す。
【００８５】
第２５式のスピーカ出力Ｘ(ω)においてスピーカ特性ａ(ｔ)の影響をなくすには、少なくとも変調器出力Ｇ(ω)が分布する帯域においてスピーカ特性ａ(ｔ)とは逆の特性を有するフィルタを、スピーカの前段に付加すればよい。具体的には、例えば図１２に示すように、振幅変調器２８の出力に、超音波発生器５の特性とは逆の特性を有する補正フィルタ２６を挿入し、超音波発生器５に対して第２６式で示す信号を入力する。
【００８６】
Ｇa(ω)＝Ａ-1(ω)Ｇ(ω)                                      第２６式
また、ここで、所望の周波数特性が得られるようにする補正処理を、オーディオ信号の段階で行う具体例について説明する。
【００８７】
第１９式に示したＧ2(ω)の展開と同様に、｜ω｜≦２ωs等の条件を用いながら、２乗歪みｘ2(ｔ)のオーディオ帯域の成分を求めると、第２８式が得られる。
【００８８】
ｘ2(ｔ)＝(ｘ2(ｔ))2                                          第２７式
【００８９】
【数４】
0004221792.tif 000011
【００９０】
第２７式の展開の流れを簡単に述べると、「信号Ｈ(k)でωcを中心に変調した効果をスピーカ特性Ａ(ｋ)の式に移動させた」こととなる。第２８式におけるスピーカ特性のＡ(ｋ−ωc)、Ａ(ｋ＋ωc)が変調効果を有するスピーカ特性に相当する。
【００９１】
図１４（Ｃ）に示すように、スピーカ特性は、変調角周波数±ωcにピークがある平坦でないパワー特性を有する。しかも、その特性は、ピークの両側で異なったカーブを有する。図１４（Ｃ）に示す特性は、一般的な超音波圧電素子の特性を簡単に模擬したものであるが、パワーをデシベル表示した場合、近似的には直線的な傾斜を有する。
【００９２】
このような非対称的なスピーカ特性を、オーディオ帯域、すなわち例えば図１３に示すように前処理回路３０の出力において補正するためには、図１４（Ｄ）に示すように、同時に２種類の特性を補正する必要がある。これを簡単に実現するには、
・変調周波数（搬送波の周波数）の両側で対照的なパワーカーブを有する圧電素子を選択する。
・変調処理又はその後に、対称性を確保する補正を行う。
などの方法が考えられる。
【００９３】
変調処理又はその後段での対称性を確保する補正は、第２９式を満たすことであり、第３０式が成立する。
【００９４】
0004221792.tif 000012
そして、スピーカ出力の２乗歪みを示す第２８式は、第３１式に変形することができ、スピーカ特性Ａ(ｋ)を振幅変調器２８の入力信号Ｈ(ｋ)とまとめて処理することができる。
【００９５】
【数５】
0004221792.tif 000013
【００９６】
これにより、オーディオ帯域に分布するように変換されたスピーカ特性Ａ(ｋ＋ωc)の｜ｋ｜≦ωsの帯域における逆特性Ａ-1(ｋ＋ωc)をＨ(ω)に掛け、第３２式で得られる新たなＨa(ω)を、振幅変調器２８の入力とする。具体的には、例えば図１３に示すように、上述した逆特性Ａ-1(ｋ＋ωc)の補正フィルタ２９を、前処理回路３０と振幅変調器２８の間に設けるようにする。
【００９７】
次に、上述した本発明に係るスピーカ装置が適用されるいくつかの例を挙げて説明する。
【００９８】
図１５は、自動車内に取り付けられたルームミラー６０に本発明に係るスピーカ装置の複数の圧電素子５０を組み合わせた超音波発生器６１を取り付けたものである。このとき、超音波発生器６１は、複数の圧電素子５０をルームミラー６０の下側縁に沿って２列に配列したものである。
【００９９】
自動車のルームミラー６０は、一般に運転者６２の方向に向けられているので、超音波発生器６１を運転者６２に向けておくことができ、超音波発生器６１から放出される超音波を運転者６２に集中させ、運転者６２のみに音の聴取を行わせることができる。したがって、必要なオーディオ情報を運転者６２のみに聴取させるスピーカ装置とすることができる。
【０１００】
また、超音波発生器６１から放出される超音波は指向性が高いので、ルームミラー６０の一部にマイクロホン６３を設けることにより、ハンズフリー方式の通信装置の音声入出力装置を構成することができる。このとき、超音波発生器６１から放出される超音波は指向性が極めて高いので、超音波発生器６１の近傍にマイクロホン６３を配置しても、超音波発生器６１から放出された超音波音がマイクロホン６３に入力されることがなくハウリングを発生させるようなことがない。また、超音波発生器６１から放出される超音波は運転者６２に集中されるので、オーディオ情報を同乗者６４に聴取されることを防止することができ、少なくとも受信側のオーディオ情報の秘話性を確保できる。
【０１０１】
また、超音波発生器６１を構成する各圧電素子５０を例えば複数の組を構成するように組み合わせるとともに、各組を構成する圧電素子５０の前段にフィルタを設け、各組の圧電素子５０の周波数特性及び位相特性を異なるようにすることにより、各組の圧電素子５０から放出される超音波の波面を特定方向に合わせることができ、運転者６２と同乗者６４にそれぞれ異なる音声や楽音を聴取させることができる。
【０１０２】
また、図１６は、本発明に係るスピーカ装置を会議システムに適用した例を示す。この会議システムは、会議用テーブル７１上に複数の圧電素子５０を組み合わせた超音波発生器７２とマイクロホン７３を１組として一定間隔を隔て複数組み配置したものである。このように複数の超音波発生器７２を配置することにより、各超音波発生器７２から放出されるオーディオ情報を各超音波発生器７２に対向する受聴者７４に集中させることができ、各受聴者７４にそれぞれ異なった情報、例えば受聴者の母国語が異なるような場合、それぞれ異なった言語の情報を互いに隣席する受聴者７４に提供することができる。
【０１０３】
更に、図１７は、本発明に係るスピーカ装置をテレビジョン型電話装置に適用した例を示す。このテレビジョン型電話装置は、受像機８１の上部に、複数の圧電素子５０を組み合わせた超音波発生器８２とマイクロホン８３を配置したものである。超音波発生器８２から放出される超音波は指向性が極めて高いので、超音波発生器８２を使用者８４に向け、この超音波発生器８２の近傍にマイクロホン８３を配置しても、超音波発生器８２から放出された超音波音がマイクロホン８３に入力されることがなくハウリングを発生させるようなことがなく、ハンズフリー方式の音声入出力装置を構成することができる。
【０１０４】
更にまた、図１８は、本発明に係るスピーカ装置を飛行機やバスなどの乗り物に組み込まれる音響装置に適用した例を示す。この音響装置を構成するスピーカ装置の複数の圧電素子５０を組み合わせた超音波発生器９１は、各座席９２に座る受聴者９３に向かうように配置されている。このように超音波発生器９１を配置することにより、秘話型のヘッドホン等を用いることなく所望の受聴者９３のみにオーディオ情報を提供することができる。
【０１０５】
次に、図１９は、本発明に係るスピーカ装置を投写型のビデオプロジェクタに適用した例を示す。このビデオプロジェクタは、プロジェクタ本体１０１内に、複数の圧電素子５０を組み合わせた複数組の超音波発生器１０２を配置したものである。このとき、プロジェクタ本体１０１内に配置された各超音波発生器１０２は、ビデオプロジェクタの投射面となるスクリーン面１０３やその他の壁面に向けられている。各超音波発生器１０２からスクリーン面１０３や壁面に向けて超音波を放出すると、これら超音波発生器１０２から放出された超音波が反射する箇所に可聴音の音像を定位させることができる。
【０１０６】
そこで、各超音波発生器１０２からマルチチャンネル音源の右チャンネル用、左チャンネル用、中央チャンネル用、サラウンド用の右チャンネル用、サラウンド用の左チャンネル用の各オーディオ信号に応じた超音波を放出するようにすることにより、視聴者１０４にマルチチャンネル音源の再生音響を提供できる。
【０１０７】
更に次ぎに、図２０は、本発明に係るスピーカ装置を液晶表示装置やプラズマディスプレイ等の薄型の映像表示装置１１０を用いた映像音響装置に適用した例を示す。この映像音響装置を構成するスピーカ装置は、照明具１１を備え天井から吊り下げられる照明機器１１２の照明反射板１１３に複数の圧電素子５０を組み合わせた超音波発生器１１４を取り付けたものである。超音波発生器１１４を構成する各圧電素子５０は一定の方向を向けて照明反射板１１３に取り付けられている。このとき、超音波発生器１１４を構成する各圧電素子５０を例えば複数の組を構成するように組み合わせるとともに、各組を構成する圧電素子５０の前段にフィルタを設け、各組の圧電素子５０の周波数特性及び位相特性を異なるようにすることにより、各組の圧電素子５０の指向性を正面以外の方向に向かせるようにしている。
【０１０８】
このように、各圧電素子５０から放出される超音波の指向方向を変更することにより、複数の圧電素子５０を組み合わせた超音波発生器１１４から、マルチチャンネル音源の右チャンネル用、左チャンネル用、中央チャンネル用、サラウンド用の右チャンネル用、サラウンド用の左チャンネル用の各オーディオ信号に応じた超音波を放出するようにすることにより、視聴者１１５にマルチチャンネル音源の再生音響を提供できる。
【０１０９】
そして、図２１は、本発明に係るスピーカ装置をオーバーヘッドプロジェクタの指標装置１２１に適用した例を示す。この指標装置１２１は、レーザ光１２２を出射し、レーザ光１２２によって表示面１２３の所定位置を指標するものであって、この指標装置１２１のレーザ光の出射面側に複数の圧電素子５０を組み合わせた超音波発生器１２４を配置したものである。このように、指標装置１２１に超音波発生器１２４を組み込むことにより、説明者１２５がレーザ光１２２で指標する位置１２２ａに超音波を放出して指標位置で反射させることで指標位置１２２ａに音像を定位させることができ、レーザ光の指標に音を組み合わせ効果的な情報提供を行うことができる。
【０１１０】
次に、図２２は、本発明に係るスピーカ装置を多言語の情報が記録された情報記録媒体を再生する再生機１３１に適用したものである。この再生機１３１は、受像部１３２を備えた機器本体１３３の上縁に沿って複数の圧電素子５０を組み合わせた超音波発生器１３４を配置したものである。この超音波発生器１３４は、複数の圧電素子５０を２組の超音波発生器群１３４ａ，１３４ｂとして構成し、各超音波発生器群１３４ａ，１３４ｂを異なる例えば各言語に応じたオーディオ信号により変調された？変調信号によって駆動することにより、複数の視聴者１３５に所望の言語の音声をそれぞれ独立して聴取させることができる。
【０１１１】
更に、図２３は、本発明に係るスピーカ装置を２画面型のテレビジョン受像機１４１に適用したものである。このテレビジョン受像機１４１は、受像機本体１４２の上縁に沿って複数の圧電素子５０を組み合わせた超音波発生器１４４を配置したものである。この超音波発生器１４４を構成する複数の圧電素子５０を各受像画面１４１ａ，１４１ｂに対応して２組の超音波発生器群１４４ａ，１４４ｂとして組み合わせる。そして、各超音波発生器群１４４ａ，１４４ｂから各受像画面１４１ａ，１４１ｂに対応するオーディオ信号により変調された？変調信号により駆動することにより、各受像画面１４１ａ，１４１ｂに表示される映像に対応する音声を各視聴者１４５に相互に影響を与えることなく提供することができる。
【０１１２】
更にまた、図２４は、本発明に係るスピーカ装置をテレビジョン受像機１５１に適用したものである。このテレビジョン受像機１５１は、受像機本体１５２の上縁に沿って複数の圧電素子５０を組み合わせた超音波発生器１５４を配置したものである。ここで、超音波発生器１５４の各圧電素子５０の指向性を聴取者１５５の左右の耳にそれぞれ向けるようにし、バイノーラルで収録したオーディオ信号を上述したように周波数変調した？変調信号により各圧電素子５０を駆動することによりヘッドホンを用いることなく立体音響の聴取が可能となる。
【０１１３】
前述した図２２及び図２３に示す再生機１３１又はテレビジョン受像機１４１に適用したスピーカ装置においても、同様に、各圧電素子５０の指向性を聴取者の左右の耳にそれぞれ向けるようにし、バイノーラルで収録したオーディオ信号を上述したように周波数変調した変調信号により各圧電素子５０を駆動することによりヘッドホンを用いることなく立体音響の聴取が可能となる。
【０１１４】
そして、図２５は、本発明に係るスピーカ装置を美術館や博物館の展示室に適用したものであり、展示物１６１が展示される位置の天井に複数の圧電素子５０を組み合わせた超音波発生器１６２を配置している。このとき、超音波発生器１６２の指向性を展示物の前面に向けることにより、当該展示物１６１を鑑賞する鑑賞者１６３のみが再生音を聴取することができ、その他の場所を静粛にし、展示室の音響環境を良好にすることができる。
【０１１５】
次に、図２６に示すスピーカ装置は、複数の圧電素子５０を組み合わせた超音波発生器１７１からの超音波を離間した位置に配置した振動板１７２，１７３に向けて放出し、これら振動板１７２，１７３で超音波を反射させることによって可聴帯域の再生音響を得るようにしたものである。各振動板１７２，１７３は、枠体１７２ａ，１７３ａにフィルム等を一定の張力を与えて張ったものである。
【０１１６】
このように構成することにより、振動板１７２，１７３側に電源や駆動部を設ける必要がなくなり、設置場所の選択を広げることができる。
【０１１７】
この振動板１７２，１７３に意匠を施すことにより、室内の建具等として利用することが可能となる。
【０１１８】
更に、図２７は、本発明に係るスピーカ装置をテレビジョン受像機１８１に適用し、視聴者１８２を追尾し、視聴者１８２の位置に合わせ指向性を可変するようにしたものである。このテレビジョン受像機１８１は、受像機本体１８３の上縁に沿って複数の圧電素子５０を組み合わせた超音波発生器１８４を配置し、更に超音波発生器１８４の上縁に沿って視聴者１８２の位置を検出する位置検出手段１８５を配置したものである。位置検出手段１８５の検出出力に応じて超音波発生器１８４の指向性を可変することにより視聴者１８２の位置に合わせて超音波を放出するようにしたものである。このとき、複数の圧電素子５０は、受像機本体１８３の上縁に沿って２列に配置されている。
【０１１９】
更にまた、図２８は、本発明に係るスピーカ装置をテレビジョン受像機１９１に適用した他の例を示すものであって、回動若しくは移動する手段を持ち、画像処理によって特定のものを認識し、その特定のものに追従するようにした撮像追尾機構１９２を受像機本体１９３の上面に設置し、この撮像追尾機構１９２の一部に複数の圧電素子５０を組み合わせた超音波発生器１９４を取り付けたものである。
【０１２０】
なお、超音波発生器１９４を構成する複数の圧電素子５０は、撮像追尾機構１９２の両側に１組ずつ配置される。
【０１２１】
このように特定のものに追従するようにした撮像追尾機構１９２と一体に回動若しくは移動するように超音波発生器１９４を取り付けることにより、視聴者１９５のみにオーディオ情報を提供することが可能となる。
【０１２２】
【発明の効果】
本発明に係るスピーカ装置では、音源から出力されるオーディオ信号を第１の変調手段により可聴帯域より高い所定の周波数に周波数変調し、上記オーディオ信号の振幅を反転し、反転されたオーディオ信号を第２の変調手段により上記所定の周波数にに周波数変調し、上記第１および第２の変調手段からの周波数変調された信号によって超音波発生素子を駆動し、この超音波発生素子からの超音波を空間若しくは振動面に反射させて可聴音を得るようにしているので、極めて高い指向性が得られ、音像定位を所望する位置に自在に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスピーカ装置の基本的な構成を示す回路図である。
【図２】本発明に係るスピーカ装置の回路図である。
【図３】本発明に係るスピーカ装置を構成する超音波発生器の配列の一例を示す平面図である。
【図４】本発明に係るスピーカ装置を構成する超音波発生器の配列の他の例を示す平面図である。
【図５】図４に示すスピーカ装置の指向特性を示す特性図である。
【図６】本発明に係るスピーカ装置の他の例を示す回路図である。
【図７】本発明に係るスピーカ装置の更に他の例を示す回路図である。
【図８】本発明に係るスピーカ装置を用いたオーディオ信号送信装置を示す回路図である。
【図９】前処理回路を構成するＤＳＰの機能を示すブロック図である。
【図１０】前処理回路を構成するＤＳＰの機能を示すブロック図である。
【図１１】前処理回路を構成するＤＳＰの機能を示すブロック図である。
【図１２】補正フィルタを具備するスピーカ装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１３】補正フィルタを具備するスピーカ装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１４】オーディオ帯域でのスピーカ特性の補正原理を説明するための図である。
【図１５】本発明に係るスピーカ装置を自動車内のルームミラーに取り付け、ハンズフリー方式の通信装置の音声入出力装置を構成した例を示す斜視図である。
【図１６】本発明に係るスピーカ装置を会議システムに適用した例を示す斜視図である。
【図１７】本発明に係るスピーカ装置をテレビジョン型電話装置に適用した例を示す斜視図である。
【図１８】本発明に係るスピーカ装置を乗り物に組み込まれる音響装置に適用した例を示す斜視図である。
【図１９】本発明に係るスピーカ装置を投写型のビデオプロジェクタに適用した例を示す斜視図である。
【図２０】本発明に係るスピーカ装置を映像音響装置に適用した例を示す斜視図である。
【図２１】本発明に係るスピーカ装置をオーバーヘッドプロジェクタの指標装置に適用した例を示す斜視図である。
【図２２】本発明に係るスピーカ装置を多言語の情報が記録された情報記録媒体を再生する再生機に適用した例を示す斜視図である。
【図２３】本発明に係るスピーカ装置を２画面型のテレビジョン受像機に適用した例を示す斜視図である。
【図２４】本発明に係るスピーカ装置をテレビジョン受像機に適用した例を示す斜視図である。
【図２５】本発明に係るスピーカ装置を美術館や博物館の展示室に適用した例を示す斜視図である。
【図２６】本発明に係るスピーカ装置の他の構成例を示す斜視図である。
【図２７】本発明に係るスピーカ装置に追尾機能を付与してテレビジョン受像機に配設した例を示す斜視図である。
【図２８】本発明に係るスピーカ装置に追尾機能を付与してテレビジョン受像機に配設した他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  搬送波発振器、  ２  オーディオ信号源、  ３  周波数変調器、  ５  超音波発生器、  ２２  微分器、  ２３ａ  増幅器、  ２３ｂ  反転増幅器、  ２４  混合器、  ２６  補正フィルタ
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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