【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可聴音を指向性放射する超指向性スピーカー搭載の情報機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話や携帯情報端末および小形ノートパソコン等のモバイル環境が進展しており、その背景には高速通信インフラの整備やメモリの大容量化があり、これらに伴い、世界標準規格の一つであるＩＭＴ−２０００（ＩＴＵ世界電気通信連合）に準拠した携帯電話に代表されるように、携帯端末におけるテレビ電話等の映像搭載が普及し始めている。また、動画・音楽配信や携帯電話でのゲーム実施などにより、映像を見たり音楽（音または音声）を聴いたりする機会が増大している。すなわち、映像（動画）と音（声）が同時再生されるソースが存在するようになり、絵を見ながら音を聞くという使用形態の変化が起こっている。
【０００３】
その使用形態に沿う従来の携帯用情報機器として、例えば携帯電話では、ディスプレイを備え、かつ聴音手段として、イヤホンまたはヘッドホンを使用する形態のもの、あるいは端末内蔵のスピーカー使用によるハンズフリーホンを設けたものがあり、前者の場合は、イヤホンまたはヘッドホンのジャックを携帯電話本体に差し込むことで聴音可能となり、後者の場合は、携帯電話本体の前面または後面に受話器（受話口）とは異なる位置に設けた開口部（発音口）からスピーカーが発する大きな音を聴くことになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の携帯用情報機器は以上のように構成されているので、イヤホンやヘッドホンを聴音手段とする携帯電子機器にあっては、使用者だけが聴音可能な秘話性を有するが、聴音時の都度、イヤホンやヘッドホンのジャックを携帯電話本体に差し込まなければならず、その操作が煩わしく且つ即時性に欠如するという課題があった。また、ハンズフリーホンを聴音手段とする携帯電子機器の場合、即時性を有するが、発音手段として通常の動電型スピーカーを使用しているのが殆どであり、動電型スピーカーは音放射角（指向性）が広く、ほぼ球面波状の全方位に音が放射されるため、周囲に音が洩れて他人に迷惑をかけるなど、秘話性に欠けるという課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、携帯電話や携帯情報端末などの携帯用電子機器または卓上電話機などの小形電子機器において、イヤホンやヘッドホンを必要とせずに即時性が得られ、しかも聴音エリアを狭くできて秘話性を確保することができる超指向性スピーカー搭載の情報機器を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る超指向性スピーカー搭載の情報機器は、音声生成器および高周波生成器と、これらの出力信号を入力して振幅変調波信号に変換する振幅変調器と、この振幅変調器からの振幅変調波信号を増幅する増幅器とを備え、増幅器からの増幅信号を音響振動として放射する超指向性スピーカーを携帯用または小形の情報機器本体に搭載したものである。
【０００７】
この発明に係る超指向性スピーカー搭載の情報機器は、超指向性スピーカーが、複数の超音波振動子を稠密に配列した電気音響変換器からなっているものである。
【０００８】
この発明に係る超指向性スピーカー搭載の情報機器は、超指向性スピーカーが、圧電型、静電型、動電型などの変換方式を有する１個またはそれ以上の電気音響変換器からなっているものである。
【０００９】
この発明に係る超指向性スピーカー搭載の情報機器は、モバイル端末や家庭内端末からなっているものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による超指向性スピーカー搭載の情報機器として携帯電話を示す斜視図である。
図において、１は携帯電話（携帯情報機器）であり、受話器（受話口）２と送話器（送話口）３とディスプレイ４およびダイヤル操作用キー５とを備えた通常の構成となっている。４０は前記携帯電話１の本体に搭載した超指向性スピーカーであり、これらの超指向性スピーカー４０は前記携帯電話１のハンズフリーホンの役割を果たすもので、図１では３個の電気音響変換素子（以下、発音素子という）４１を有している。ここで、前記ディスプレイ４と前記超指向性スピーカー４０は同時に機能するようになっている。
【００１１】
図２は図１中の超指向性スピーカーの基本的な機能実現手段を示すブロック図である。
同図において、１０は音声生成器であり、例えば通話中に相手の声や映像ソースの音（声）等で、聴取者に聴取可能な音声に対応して電気的な音声信号を生成し出力するものである。２０は前記音声生成器１０で生成された音声信号を入力して変調する振幅変調器であり、この振幅変調器２０は、高周波生成器５０で生成された高周波信号をも入力して変調するようになっている。なお、前記高周波生成器５０は、超音波帯域の周波数の高周波信号を生成するものである。
【００１２】
すなわち、前記振幅変調器２０は、前記音声生成器１０からの音声信号と前記高周波生成器５０からの高周波信号を振幅変調波信号に変調して出力するもので、その振幅変調波信号は、次の増幅器３０によって例えば２０〜４０Ｖ以上に増幅されるようになっている。４０は前記増幅器３０からの増幅信号を入力しそれを音響振動に変換して放射する電気音響変換器からなる超指向性スピーカーである。
【００１３】
図３は図１中および図２中の超指向性スピーカーの原理構成を説明するための正面図である。同図において、４２は前記超指向性スピーカー４０が備える基板（音響振動放射板）である。この基板４２は、音響振動の進行方向に対して正対して見たとき図３に示すように円形状をなし、その内部に多数の発音素子４１を近接して配列した構成となっている。それらの発音素子４１は全て並列接続され、増幅器３０からの増幅信号を入力して強力な音波を発生するものである。
【００１４】
前記発音素子４１としては、例えば外径が１０ｍｍ程度以上の小径セラミック圧電素子からなる超音波振動子が適用される。ここで、個々の発音素子４１の音波は合成されて超音波を放射することになるが、それらは見かけ上、超音波放射音の波長に比してかなり大きな音源となるので、超音波放射音は放射方向の中央部（音軸）に集中することとなり、これにより、非常に鋭い超指向性のビーム状音場を形成する。
【００１５】
次に動作について説明する。
上記構成の超指向性スピーカー４０は、パラメトリック音源として動作する。すなわち、超音波帯域の２周波成分を含む強力な振幅変調音波が空気中を伝播される過程で非線形相互作用を起こして歪み成分が生成され、その中の低周波成分が聴取者に対して聴取可能な音声となる。この低周波成分は、上記超音波帯域の２周波の差成分であり、振幅変調音波は空気の復調作用により可聴音が得られる。発音素子４１が出力する音波の周波数帯域は、可聴帯域を越える超音波帯域であれば、どこでもよいが、４０ｋＨｚ近辺の比較的低い超音波帯域を使用することにより、より音圧の高い可聴音を得ることができる。
【００１６】
以上のような超指向性スピーカー４０の特徴は、上述のように超指向性の音場を形成することであり、振幅変調信号である超音波の指向性に対応して、パラメトリック復調作用による可聴音も超指向性となる点にある。すなわち、通常の直接放射型スピーカーは、例えば音声等の可聴帯域においてほぼ全周に同一レベルの音場が形成されるのに対して、超指向性スピーカー４０は、一般的には、音軸の周りせいぜい３０度以下の範囲に集中する音場となるものである。
【００１７】
そこで、この発明の実施の形態１では、図２に示した処理回路（音声生成器１０と振幅変調器２０と高周波生成器５０および増幅器３０）と超指向性スピーカー４０を携帯電話１に組み込んだものである。この実施の形態１において、超指向性スピーカー４０は、携帯電話１に対する設置スペースの制約から、上述のように３個の発音素子４１を稠密に配列したものである。ここで、発音素子４１の個数が少なく見かけ上の音源の面積が小さくなると指向性は広がってくるが、それでも超音波の波長は音源寸法よりも大きいため、放射音の音軸への集中が起こり、指向性の狭い音場が形成されることとなる。したがって、上記実施の形態１によれば、携帯電話１の聴音エリアを狭くできて秘話性を確保することができるという効果がある。
【００１８】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による超指向性スピーカー搭載の情報機器として携帯情報端末を示す斜視図である。
この実施の形態２では、上記実施の形態１の場合と同様構成の超指向性スピーカー４０を携帯情報端末６に搭載したものであり、したがって、上記実施の形態１と同様の作用効果を奏する。
【００１９】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３による超指向性スピーカー搭載の情報機器として卓上電話機を示す斜視図である。
この実施の形態３では、上記実施の形態１の場合と同様構成の超指向性スピーカー４０を家庭内あるいは業務用の卓上電話機７に搭載したものであり、したがって、上記実施の形態１と同様の作用効果を奏する。特に、家庭内電話機では、インターネットや電子メールが可能なＬモード機能搭載電話機が普及しており、上述のような映像と音の同時性機能も要求され、テレビ電話機能では、受話器を持たなくても、周りの人に迷惑をかけない会話ができる利便性が得られる。
【００２０】
なお、上記各実施の形態において、図１の携帯電話１や図５の携帯情報端末６およびその他の小形ノートパソコンなどのモバイル端末、また、図６の卓上電話機７などの家庭内端末や業務用端末に搭載する超指向性スピーカー４０は、図４に示すように、発音素子４１の個数や配列を種々変形し得るものである。また、図２に示す処理回路部（音声生成器１０、振幅変調器２０、増幅器３０、高周波生成器５０）は、高密度実装が必要な電子機器の場合に集積回路化されるものである。さらに、信号処理の高精度化、安定化に対してはデジタル処理回路の搭載も可能とするものである。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、音声生成器および高周波生成器と、これらの出力信号を入力して振幅変調波信号に変換する振幅変調器と、この振幅変調器からの振幅変調波信号を増幅する増幅器とを備え、増幅器からの増幅信号を音響振動として放射する超指向性スピーカーを携帯用または小形の情報機器本体に搭載するように構成したので、例えば従来の携帯電話のようにイヤホンやヘッドホンを必要とせずに即時性が得られ、しかも聴音エリアを狭くできて秘話性を確保することができるという効果がある。
【００２２】
この発明によれば、複数の超音波振動子を稠密に配列した超指向性スピーカーとするように構成したので、イヤホンやヘッドホンを必要とせずに即時性が得られ、しかも、秘話性を確保できる狭い聴音エリアを得ることができるという効果がある。
【００２３】
この発明によれば、超指向性スピーカーが、圧電型、静電型、動電型などの変換方式を有する１個またはそれ以上の電気音響変換器からなるように構成したので、イヤホンやヘッドホンを必要とせずに即時性が得られ、しかも、秘話性を確保できる狭い聴音エリアを得ることができるという効果がある。
【００２４】
この発明によれば、モバイル端末や家庭内端末に超指向性スピーカーを搭載するように構成したので、各種の携帯電子機器や卓上電子機器であっても、イヤホンやヘッドホンを必要とせずに即時性が得られ、しかも聴音エリアを狭くできて秘話性を確保することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による超指向性スピーカー搭載の情報機器として携帯電話を示す斜視図である。
【図２】図１中の超指向性スピーカーの基本的な機能実現手段を示すブロック図である。
【図３】図１中および図２中の超指向性スピーカーの原理構成を説明するための正面図である。
【図４】図１中の発音素子の配列個数および配列構成の変形例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２による超指向性スピーカー搭載の情報機器として携帯情報端末を示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態３による超指向性スピーカー搭載の情報機器として卓上電話機を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 携帯電話（携帯情報機器）、２ 受話器（受話口）、３ 送話器（送話口）、４ ディスプレイ、５ ダイヤル操作キー、６ 携帯情報端末、７ 卓上電話機、１０ 音声生成器、２０ 振幅変調器、３０ 増幅器、４０ 超指向性スピーカー、４１ 電気音響変換素子（発音素子）、４２ 基板。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an information device equipped with a super-directional speaker that emits audible sound in a directional manner.
[0002]
[Prior art]
In recent years, mobile environments such as mobile phones, personal digital assistants, and small notebook computers have been developed, and the background is the development of high-speed communication infrastructure and the increase in memory capacity. As is typified by a mobile phone compliant with IMT-2000 (ITU World Telecommunication Union), video loading of video phones and the like in mobile terminals has begun to spread. In addition, opportunities for watching video and listening to music (sound or voice) have been increasing due to the distribution of moving images and music, the implementation of games on mobile phones, and the like. In other words, there is a source in which a video (moving image) and a sound (voice) are simultaneously reproduced, and the usage pattern of listening to a sound while watching a picture has changed.
[0003]
As a conventional portable information device in accordance with the usage form, for example, a mobile phone is provided with a display, and as a sounding means, a type using an earphone or headphones, or a hands-free phone using a terminal built-in speaker is provided. In the case of the former, the earphone or headphone jack can be plugged into the body of the mobile phone to enable listening, and in the case of the latter, it is provided on the front or back of the body of the mobile phone at a position different from the earpiece You will hear the loud sound emitted by the speaker from the opening (sound opening).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since conventional portable information devices are configured as described above, portable electronic devices that use earphones or headphones as a sound source have the confidentiality that only the user can listen to. In addition, there is a problem that the jack of the earphone or the headphone must be inserted into the body of the mobile phone, and the operation is troublesome and lacks immediacy. Also, in the case of a portable electronic device using a hands-free phone as a sound means, it has immediacy, but most of the time use a normal electrodynamic speaker as a sound generating means, and the electrodynamic speaker has a sound radiation angle. (Directivity) is wide, and sound is radiated in almost all directions of a spherical wave shape. Therefore, there is a problem in that the sound is leaked to the surroundings and troublesome to others, so that confidentiality is lacking.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has been realized in a portable electronic device such as a mobile phone or a personal digital assistant or a small electronic device such as a desk phone without the need for earphones or headphones. It is another object of the present invention to provide an information device equipped with a super-directional speaker, which can obtain a small sound area and secure confidentiality.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An information device equipped with a super-directional speaker according to the present invention includes a voice generator and a high-frequency generator, an amplitude modulator that inputs these output signals and converts them into an amplitude-modulated wave signal, and an amplitude from the amplitude modulator. An amplifier for amplifying a modulated wave signal, and a super-directional speaker for radiating an amplified signal from the amplifier as acoustic vibration is mounted on a portable or compact information equipment main body.
[0007]
In the information device equipped with a super-directional speaker according to the present invention, the super-directional speaker includes an electroacoustic transducer in which a plurality of ultrasonic transducers are densely arranged.
[0008]
In the information device equipped with a super-directional speaker according to the present invention, the super-directional speaker includes one or more electro-acoustic transducers having a conversion method such as a piezoelectric type, an electrostatic type, and an electrodynamic type. Things.
[0009]
An information device equipped with a super-directional speaker according to the present invention includes a mobile terminal and a home terminal.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a perspective view showing a mobile phone as an information device equipped with a super-directional speaker according to Embodiment 1 of the present invention.
In the figure, reference numeral 1 denotes a mobile phone (portable information device) having a normal configuration including a receiver (earpiece) 2, a transmitter (mouthpiece) 3, a display 4, and dial operation keys 5. I have. Numeral 40 denotes super-directional speakers mounted on the main body of the mobile phone 1. These super-directional speakers 40 function as hands-free phones of the mobile phone 1. In FIG. An element (hereinafter referred to as a sound generating element) 41 is provided. Here, the display 4 and the super directional speaker 40 function simultaneously.
[0011]
FIG. 2 is a block diagram showing a basic function realizing means of the super-directional speaker in FIG.
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a sound generator which generates and outputs an electric sound signal corresponding to a sound that can be heard by a listener, for example, a voice of a partner or a sound (voice) of a video source during a call. Is what you do. Reference numeral 20 denotes an amplitude modulator that inputs and modulates the audio signal generated by the audio generator 10. The amplitude modulator 20 also receives and modulates the high-frequency signal generated by the high-frequency generator 50. It has become. The high-frequency generator 50 is for generating a high-frequency signal having a frequency in an ultrasonic band.
[0012]
That is, the amplitude modulator 20 modulates the audio signal from the audio generator 10 and the high-frequency signal from the high-frequency generator 50 into an amplitude-modulated wave signal and outputs the amplitude-modulated wave signal. Are amplified to, for example, 20 to 40 V or more. Reference numeral 40 denotes a super-directional speaker comprising an electro-acoustic converter which receives an amplified signal from the amplifier 30, converts the signal into acoustic vibration, and emits the vibration.
[0013]
FIG. 3 is a front view for explaining the principle configuration of the super-directional speaker in FIG. 1 and FIG. In the figure, reference numeral 42 denotes a substrate (acoustic vibration radiation plate) provided in the super-directional speaker 40. The substrate 42 has a circular shape as shown in FIG. 3 when viewed directly with respect to the traveling direction of the acoustic vibration, and has a configuration in which a number of sounding elements 41 are arranged close to each other. All of the sound emitting elements 41 are connected in parallel, and generate an intense sound wave by inputting an amplified signal from the amplifier 30.
[0014]
As the sound generating element 41, for example, an ultrasonic vibrator made of a small-diameter ceramic piezoelectric element having an outer diameter of about 10 mm or more is applied. Here, the sound waves of the individual sound emitting elements 41 are combined to emit ultrasonic waves, but since they apparently become a sound source considerably larger than the wavelength of the ultrasonic radiation sound, the ultrasonic radiation sound is generated. Will be concentrated in the central part (sound axis) in the radiation direction, thereby forming a very sharp superdirective beam-like sound field.
[0015]
Next, the operation will be described.
Superdirective speaker 40 having the above configuration operates as a parametric sound source. In other words, a strong amplitude-modulated sound wave including two frequency components in the ultrasonic band causes nonlinear interaction in the process of propagating in the air, thereby generating a distortion component, and the low-frequency component therein is heard by a listener. A possible voice. The low-frequency component is a difference component between the two frequencies in the ultrasonic band, and an audible sound is obtained from the amplitude-modulated sound wave by the demodulation action of air. The frequency band of the sound wave output by the sounding element 41 may be any ultrasonic band exceeding the audible band, but by using a relatively low ultrasonic band around 40 kHz, an audible sound with a higher sound pressure can be obtained. Obtainable.
[0016]
The feature of the superdirective speaker 40 as described above is to form a superdirective sound field as described above, and it is possible to perform parametric demodulation according to the directivity of the ultrasonic wave which is an amplitude modulation signal. Listening sound is also super-directive. That is, a normal direct-radiation type speaker has a sound field of the same level almost all around in an audible band of a sound, for example, whereas the super-directional speaker 40 generally has a sound axis. The sound field becomes a sound field concentrated in a range of 30 degrees or less at most.
[0017]
Therefore, in the first embodiment of the present invention, the processing circuit (speech generator 10, amplitude modulator 20, high-frequency generator 50, and amplifier 30) and superdirective speaker 40 shown in FIG. Things. In the first embodiment, superdirective speaker 40 is one in which three sounding elements 41 are densely arranged as described above due to the limitation of the installation space for mobile phone 1. Here, when the number of the sounding elements 41 is small and the apparent area of the sound source is small, the directivity is widened. However, since the wavelength of the ultrasonic wave is larger than the size of the sound source, the radiated sound is concentrated on the sound axis. Thus, a sound field having a narrow directivity is formed. Therefore, according to the first embodiment, there is an effect that the listening area of the mobile phone 1 can be narrowed and secrecy can be secured.
[0018]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 5 is a perspective view showing a portable information terminal as an information device equipped with a super-directional speaker according to Embodiment 2 of the present invention.
In the second embodiment, superdirective speaker 40 having the same configuration as that of the first embodiment is mounted on portable information terminal 6, and therefore, the same operation and effect as those of the first embodiment are exerted.
[0019]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is a perspective view showing a desk phone as an information device equipped with a super-directional speaker according to Embodiment 3 of the present invention.
In the third embodiment, superdirective speaker 40 having the same configuration as that of the first embodiment is mounted on a desk phone 7 for home use or for business use. It has an effect. In particular, among home telephones, telephones equipped with an L-mode function capable of the Internet and e-mail have become widespread, and the above-mentioned simultaneous function of video and sound is required. The video telephone function does not have a receiver. In addition, the convenience that a conversation that does not bother others can be obtained is obtained.
[0020]
In each of the above embodiments, the mobile phone 1 shown in FIG. 1, the portable information terminal 6 shown in FIG. 5 and other mobile terminals such as a small notebook personal computer, the home terminal such as the desk phone 7 shown in FIG. As shown in FIG. 4, superdirective speaker 40 mounted on the terminal can change the number and arrangement of sound emitting elements 41 in various ways. In addition, the processing circuit unit (the voice generator 10, the amplitude modulator 20, the amplifier 30, and the high frequency generator 50) illustrated in FIG. 2 is an integrated circuit for an electronic device that requires high-density mounting. Further, it is possible to mount a digital processing circuit for improving the accuracy and stability of the signal processing.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an audio generator and a high-frequency generator, an amplitude modulator that inputs these output signals and converts them into an amplitude-modulated wave signal, and an amplitude-modulated wave signal from the amplitude modulator And a super-directional speaker that radiates an amplified signal from the amplifier as acoustic vibration is mounted on a portable or small information device main body, such as an earphone like a conventional mobile phone. There is an effect that immediacy can be obtained without the need for headphones or headphones, and the listening area can be narrowed to ensure confidentiality.
[0022]
According to the present invention, since a plurality of ultrasonic transducers are configured as a super-directional speaker in which the ultrasonic transducers are densely arranged, immediacy can be obtained without the need of earphones or headphones, and secrecy can be secured. There is an effect that a narrow listening area can be obtained.
[0023]
According to the present invention, the super-directional speaker is configured to include one or more electro-acoustic transducers having a conversion method such as a piezoelectric type, an electrostatic type, and an electrodynamic type. There is an effect that immediacy can be obtained without the need, and a narrow listening area where secrecy can be secured can be obtained.
[0024]
According to the present invention, a super-directional speaker is mounted on a mobile terminal or a home terminal, so that even various portable electronic devices and desktop electronic devices can be instantaneously operated without using earphones or headphones. This has the effect that the listening area can be narrowed and confidentiality can be secured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a mobile phone as an information device equipped with a super-directional speaker according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a basic function realizing means of the super-directional speaker in FIG.
FIG. 3 is a front view for explaining the principle configuration of the super-directional speaker in FIGS. 1 and 2;
FIG. 4 is a diagram showing a modified example of the number and arrangement of sound emitting elements in FIG. 1;
FIG. 5 is a perspective view showing a portable information terminal as an information device equipped with a super-directional speaker according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a desk phone as an information device equipped with a super-directional speaker according to Embodiment 3 of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 mobile phone (portable information device), 2 receiver (earpiece), 3 transmitter (mouthpiece), 4 display, 5 dial operation keys, 6 portable information terminal, 7 desk phone, 10 voice generator, 20 amplitude Modulator, 30 amplifier, 40 super directional speaker, 41 electroacoustic transducer (sound generator), 42 substrate.
