JP2012029096A - Sound output device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、音声出力装置に関する。 The present invention relates to an audio output device.
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。 A parametric speaker reproduces sound in the audible range by demodulating a modulated audio signal after oscillation. A parametric speaker is also called a directional speaker or the like, and is characterized by high directivity of output sound. For this reason, it is possible to selectively form a sound field in a specific region by using a parametric speaker.
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。 For example, Patent Literature 1 includes an ultrasonic generator and a spheroid surface that reflects ultrasonic waves generated from the ultrasonic generator, and the ultrasonic wave reflected from the spheroid surface is transmitted to the ceiling surface of the room. It describes the technology that reflects the light and reaches the user. In this document, there is a description that the user can selectively hear the voice by doing in this way.
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。 However, according to the technique of Patent Document 1, it is difficult to properly hear the user depending on the distance between the spheroid surface and the ceiling surface and the distance between the spheroid surface and the user.
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。 An object of the present invention is to allow a user to selectively hear a voice regardless of the distance between a parametric speaker and a structure (such as a ceiling) that reflects ultrasonic waves and the distance between the parametric speaker and the user. An object is to provide a possible audio output device.
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。
According to the present invention, a parametric speaker that forms a sound field in which sound is reproduced by demodulating an ultrasonic wave oscillated toward a surrounding structure after being reflected by the structure;
A first measurement unit that measures a first distance that is a distance between the parametric speaker and the structure;
A second measuring unit that measures a second distance that is a distance between the parametric speaker and a user located in a direction different from the structure as viewed from the parametric speaker;
A control unit that adjusts an incident angle of the ultrasonic wave with respect to the structure according to a measurement result by the first and second measurement units, and selectively sends the sound to the user;
An audio output device is provided.
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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a user can selectively hear a voice irrespective of the distance of the structure which reflects a parametric speaker and an ultrasonic wave, and the distance of a parametric speaker and a user.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
〔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。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic side view for explaining an
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。
The
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。
FIG. 1 shows an example in which the
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。
The
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。
In addition, on one surface of the
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。
The first measurement unit includes the
In this way, the first measurement unit measures the first distance D1 by detecting the ultrasonic wave output from the first measurement unit to the ceiling 1 and rebounding from the ceiling 1.
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。
On the other hand, the second measurement unit is configured by the first and
Here, in the state where the first and
The
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。
FIG. 3 is a schematic plan view showing the
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。
The
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。
Further, the
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。
Here, as shown in FIG. 2, the
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。
For example, the region where the sound field 2 is formed can be closer to the
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。
The
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。
FIG. 4 is a schematic diagram of the
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。
The
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。
The
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。
In the present embodiment, the planar shape of the
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。
The
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。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the layer structure of the
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。
The
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。
Although the material which comprises the
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。
The
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。
The
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。
Note that the
次に、一連の動作を説明する。 Next, a series of operations will be described.
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。
FIG. 6 is a flowchart showing an operation flow of the
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)。
First, the first distance D1 is measured. For this purpose, first, the
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)。
Next, the second distance D2 is measured. That is, under the control of the
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)。
Next, the
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)。
Next, the direction of the
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。 As a result, the sound field 2 is selectively formed in the vicinity of the user 9. That is, a private sound field 2 dedicated to the user 9 can be formed. Therefore, it is possible to prevent the voice from being heard by a third party.
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。
According to the first embodiment described above, the
〔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。
[Second Embodiment]
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the rigidity of a structure that reflects ultrasonic waves, the reflectance, and the reflection angle. FIG. 8 is a schematic side view for explaining the
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。 As indicated by a curve L2 in FIG. 7, the greater the rigidity of the structure, the smaller the reflection angle β (see FIG. 8) when the ultrasonic wave is reflected by the structure.
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。 FIGS. 8A and 8B schematically show a reflection angle β when an ultrasonic wave is incident on a structure (for example, the ceiling 1) having different rigidity from each other at the same incident angle α.
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。 As shown in FIG. 8A, when an ultrasonic wave is incident on the ceiling 1 with a certain angle at an incident angle α, the reflection angle β is assumed to be the size shown in FIG. When ultrasonic waves are incident on the ceiling 1 having a lower rigidity than that in the case of FIG. 8A at the same incident angle α, the reflection angle β becomes larger than that in the case of FIG.
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。
For this reason, if the sound field 2 is formed at an optimum position (in the vicinity of the user 9) in the case of FIG. 8A, the sound field 2 is formed in the case of FIG. 8B. The position will deviate from the optimal position. For example, in the example of FIG. 8B, the sound field 2 is further away from the
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。 Therefore, when the ceiling 1 having a small rigidity is used (FIG. 8B), the incident angle α may be corrected in order to form the sound field 2 at the same position as in FIG. That is, for example, as shown in FIG. 8C, it is preferable to correct in the direction in which the incident angle α increases.
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。 On the other hand, as indicated by a curve L1 in FIG. 7, the greater the rigidity of the structure (for example, the ceiling 1), the greater the reflectance of the ultrasonic wave at the structure (in other words, the smaller the attenuation). There is.
つまり、反射率と反射角度βとは、互いに負の相関がある。 That is, the reflectance and the reflection angle β have a negative correlation with each other.
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。
Therefore, in the present embodiment, the
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。
In order to determine the reflectance at the ceiling 1, an ultrasonic wave is oscillated from the
次に、第2の実施形態の場合の一連の動作を説明する。 Next, a series of operations in the case of the second embodiment will be described.
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。
FIG. 9 is a flowchart showing an operation flow of the
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)。 First, the first distance D1 is measured in the same manner as in step S11 of the first embodiment (step S21).
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)。 Next, the reflectance of the ceiling 1 is determined by the method described above (step S22).
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)。 Next, the second distance D2 is measured in the same manner as in step S12 of the first embodiment (step S23).
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)。 Next, a provisional value of the incident angle α of the ultrasonic wave with respect to the ceiling 1 is calculated according to the first and second distances D1 and D2. The provisional value is calculated in the same manner as the calculation of the incident angle α in step S13 of the first embodiment (step S24).
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)。
Next, the
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)。
Next, the
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。 As a result, the formation position of the sound field 2 can be corrected according to the reflectance so that the sound field 2 is selectively formed in the vicinity of the user 9.
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。 According to the second embodiment described above, the reflectance due to the reflection of the ultrasonic wave by the structure is determined, and the incident angle α is corrected according to the reflectance. Therefore, the reflectance (rigidity) of the structure is increased. Regardless, the sound field 2 can be formed at an optimum position.
〔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。
[Third Embodiment]
In the second embodiment, the example in which the incident angle α is corrected according to the reflectance of the structure has been described. However, in the third embodiment, in addition to this, sound is generated according to the reflectance of the structure. An example of adjusting the pressure will be described.
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。
The greater the reflectance of the structure (the smaller the attenuation), the greater the sound pressure of the audible sound reproduced in the sound field 2. For this reason, by controlling the sound pressure in accordance with the reflectance, it is possible to reproduce the sound with the optimum sound pressure (volume), and to lead to energy saving of the
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。
The sound pressure is adjusted by adjusting the number of
The
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。
FIG. 10 is a flowchart showing an operation flow of the
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。 In the case of this embodiment, steps S21 to S25 are performed in the same manner as in the second embodiment.
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)。
Subsequently, the
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)。
Next, the
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。 According to the third embodiment as described above, the reflectivity due to the reflection of the ultrasonic waves by the structure is determined, and the sound pressure of the sound is controlled according to the reflectivity. ), The sound field 2 having the optimum sound pressure can be formed.
〔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。
[Fourth Embodiment]
FIG. 11 is a schematic side view for explaining the
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。
In each of the above-described embodiments, an example has been described in which a structure that reflects ultrasonic waves output from the
On the other hand, in the fourth embodiment, ultrasonic waves are respectively reflected by a plurality of structures (for example, the ceiling 1, the left wall 3 of the user 9, and the right wall 4 of the user 9). The reflectance is determined, and the ultrasonic wave is reflected by a structure having the reflectance satisfying a predetermined condition.
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。
As shown in FIG. 11, in the case of the present embodiment, the
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。
Although not shown, the
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。
When an ultrasonic wave is oscillated from the
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。
Similarly, when an ultrasonic wave is oscillated from the
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。
In the case of the present embodiment, the
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。
The operation of this embodiment will be described below. FIG. 12 is a flowchart showing an operation flow of the
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)。
First, the reflectances of the ceiling 1, the wall 3, and the wall 4 are determined. That is, ultrasonic waves are output from the
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。
Next, the
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。
Next, the distance D5 between the determined reflecting surface, that is, the wall 4 and the
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)。 Next, the second distance D2 is measured (step S44) as in step S12 of the first embodiment.
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)。
Next, the
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)。
Next, the direction of the
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。 As a result, the sound field 2 is selectively formed in the vicinity of the user 9.
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。 According to the fourth embodiment, the structure that satisfies the predetermined condition for the reflectance is determined as the reflecting surface, so that the sound field 2 can be more appropriately formed.
〔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。
[Fifth Embodiment]
FIG. 13 is a schematic plan view for explaining an
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。
In each of the above embodiments, an example in which ultrasonic waves are reflected by any one structure has been described.
On the other hand, in the fifth embodiment, the sound field 2 is formed by reflecting ultrasonic waves at each of the plurality of structural portions.
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。
In the case of this embodiment, for example, as shown in FIG. 13, the sound field 2 is formed by reflecting ultrasonic waves on the left and right walls 3 and 4, respectively. For this reason, the
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。
The operation of this embodiment will be described below. FIG. 14 is a flowchart showing an operation flow of the
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)。
First, the distance D4 from the
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)。
Next, the
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)。
Next, the direction of the
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。
As a result, the sound field 2 is selectively formed in the vicinity of the user 9 by the cooperation of the
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。 According to the fifth embodiment described above, since the sound field 2 is formed by reflecting ultrasonic waves with a plurality of structures, for example, it is possible to produce an acoustic effect such that sound can be heard from a plurality of directions. .
〔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。
[Sixth Embodiment]
The
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。
In the example shown in FIG. 15, the driving method of the
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。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.
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。
In the above embodiment, an example in which the
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceiling 2 Sound field 3 Wall 4
Claims (10)
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。 A parametric speaker that forms a sound field in which sound is reproduced by demodulating the ultrasonic wave oscillated toward the surrounding structure after being reflected by the structure;
A first measurement unit that measures a first distance that is a distance between the parametric speaker and the structure;
A second measuring unit that measures a second distance that is a distance between the parametric speaker and a user located in a direction different from the structure as viewed from the parametric speaker;
A control unit that adjusts an incident angle of the ultrasonic wave with respect to the structure according to a measurement result by the first and second measurement units, and selectively sends the sound to the user;
An audio output device comprising:
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。 A reflectance determination unit that determines reflectance by reflecting the ultrasonic wave on the structure;
5. The audio output device according to claim 1, wherein the control unit corrects the incident angle according to the reflectance. 6.
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。 A reflectance determination unit that determines reflectance by reflecting the ultrasonic wave on the structure;
The sound output apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls a sound pressure of the sound according to the reflectance.
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。 A reflectance determination unit that determines reflectance by reflecting the ultrasonic waves by the plurality of structures, respectively;
The audio output device according to claim 1, wherein the control unit causes the ultrasonic wave to be output to the structure in which the reflectance satisfies a predetermined condition.
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