JP2013192045A - 音響システム - Google Patents

Abstract

【課題】パラメトリックスピーカーを用いて音声の指向性を変更する音響システムにおいて聴取者の耳を保護する。
【解決手段】音響システム１０は、可聴音出力スピーカー１８０と、パラメトリックスピーカー２８０と、可聴音出力スピーカー１８０とパラメトリックスピーカー２８０との間で音声の出力先を切り替える出力先切替部１３０と、第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０を検知する物体検知部４３０と、音声の出力先を可聴音出力スピーカー１８０からパラメトリックスピーカー２８０に切り替える際、物体検知部４３０が物体９０を検知した場合、物体９０に対する超音波の到達を防止する到達防止部３３２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、音声を発生させる音響システムに関する。

音声を再生するスピーカーとしては、可聴音波を出力して音声を再生する一般的なスピ
ーカー（以下、「可聴音出力スピーカー」ともいう）に加え、超音波を出力して音声を再
生するパラメトリックスピーカーが知られている（例えば、特許文献１〜３を参照）。パ
ラメトリックスピーカーにおいて搬送波に利用される超音波の音圧レベルは、約１１０デ
シベル（ｄＢ）を越え、一般的な可聴音出力スピーカーの音圧レベルと比較して非常に大
きいため、音声を聴取する聴取者の耳に対する負担を考慮する必要がある。

特許文献３には、可聴音出力スピーカーとパラメトリックスピーカーとの間で音声の出
力先を切り替えることによって、再生される音声の指向性を変更する音響システムが記載
されている。このような音響システムでは、指向角度が比較的に広い広角範囲の指向性に
変更する際には可聴音出力スピーカーを出力先として使用し、指向角度が比較的に狭い狭
角範囲の指向性に変更する際にはパラメトリックスピーカーを出力先として使用する。

特開平３−１５９４００号公報 特開２０１１−１３５５５１号公報 特開２００７−６７５１４号公報

従来、同じ場所、同じ音量で聴取者が音声を聴取している場合であっても、広角範囲の
指向性とした場合における可聴音出力スピーカーによる可聴音波の音圧レベルよりも、狭
角指向性とした場合におけるパラメトリックスピーカーによる超音波の音圧レベルの方が
非常に大きくなることについて、十分な配慮がなされていなかった。特に、可聴音出力ス
ピーカーによる音声であるか、パラメトリックスピーカーによる音声であるかを、聴取し
た音声から聴取者自身が認識することは困難であることから、聴取者が気付かないうちに
、パラメトリックスピーカーによる超音波によって聴取者の耳に負担がかかってしまうお
それがあった。

本発明は、上記した課題を踏まえ、パラメトリックスピーカーを用い音声の指向性を変
更することができる音響システムにおいて、聴取者の耳を保護することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］適用例１の音響システムは、可聴音波を出力して音声を再生する可聴音出
力スピーカーと、超音波を出力して音声を再生するパラメトリックスピーカーと、前記可
聴音出力スピーカーと前記パラメトリックスピーカーとの間で音声の出力先を切り替える
出力先切替部と、前記パラメトリックスピーカーからの前記超音波の到達領域のうち前記
パラメトリックスピーカー寄りに設定された設定領域内に存在する物体を検知する物体検
知部と、前記出力先切替部が前記出力先を前記可聴音出力スピーカーから前記パラメトリ
ックスピーカーに切り替える際、前記物体検知部が前記物体を検知した場合、前記物体に
対する前記超音波の到達を防止する到達防止部とを備えることを特徴とする。この適用例
によれば、パラメトリックスピーカーによる超音波の音圧レベルが人物の耳に対して避け
るべきレベルとなる領域を設定領域に設定することによって、指向性を広角範囲から狭角
範囲へと変更する際に、人物の耳に対して避けるべき音圧レベルの超音波が聴取者の耳に
到達することを防止できる。その結果、聴取者の耳を保護することができる。

［適用例２］適用例１の音響システムにおいて、前記到達防止部は、前記可聴音出力ス
ピーカーから前記パラメトリックスピーカーへの切替を中止することによって、前記物体
に対する前記超音波の到達を防止しても良い。この適用例によれば、可聴音出力スピーカ
ー１８０によって音声の再生を継続しつつ、人物の耳に対して避けるべき音圧レベルの超
音波が聴取者の耳に到達することを防止できる。

［適用例３］適用例１または適用例２の音響システムにおいて、前記到達防止部は、前
記パラメトリックスピーカーの稼動を抑制することによって、前記物体に対する前記超音
波の到達を防止しても良い。この適用例によれば、パラメトリックスピーカーを音声の出
力先に切り替えた後に、聴取者に対する超音波の到達を防止することができる。なお、パ
ラメトリックスピーカーの稼動を抑制する態様は、パラメトリックスピーカーを停止する
ことや、パラメトリックスピーカーから出力される超音波の音圧レベルを抑制することを
含む。

［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれかの音響システムにおいて、前記到達防
止部は、前記パラメトリックスピーカーと前記物体との間を遮蔽することによって、前記
物体に対する前記超音波の到達を防止しても良い。この適用例によれば、パラメトリック
スピーカー２８０を音声の出力先に切り替えた後に、聴取者に対する超音波の到達を物理
的に防止することができる。

［適用例５］適用例１ないし適用例４のいずれかの音響システムにおいて、更に、前記
物体検知部が前記物体を検知した場合、音声および光の少なくとも一方によって警告する
警告部を備えても良い。この適用例によれば、パラメトリックスピーカーから離れる旨を
設定領域内にいる聴取者に対して警告することができる。

［適用例６］適用例１ないし適用例５のいずれかの音響システムにおいて、更に、音声
および光の少なくとも一方によって前記出力先を報知する報知部を備えても良い。この適
用例によれば、この適用例によれば、音声の出力先を聴取者に対して報知することができ
る。

本発明の形態は、音響システムに限るものではなく、音響システムを制御するためのコ
ンピュータープログラム、音声を発生させる方法など他の形態に適用することもできる。
また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。

音響システムの構成を示す説明図である。 可聴音出力スピーカーおよびパラメトリックスピーカーの指向特性の概要を示す説明図である。 切替制御部が実行する広角指向時切替制御処理を示すフローチャートである。 切替制御部が実行する狭角指向時稼働制御処理を示すフローチャートである。 切替制御部が実行する狭角指向時切替制御処理を示すフローチャートである。 第２実施形態における音響システムの構成を示す説明図である。 第２実施形態における遮蔽部の構成を示す説明図である。 第２実施形態において切替制御部が実行する狭角指向時遮蔽制御処理を示すフローチャートである。

以上説明した本発明の構成および作用を一層明らかにするために、以下本発明を適用し
た音響システムについて説明する。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．音響システムの構成：
図１は、音響システム１０の構成を示す説明図である。音響システム１０は、音声を発
生させる装置である。本実施形態では、音響システム１０は、屋外および屋内を含め比較
的に広い空間（例えば、公園、商業施設、駅、ホール、住宅）に、音声を発生させる装置
である。

音響システム１０は、音声信号入力部１１０と、音声信号処理部１２０と、出力先切替
部１３０と、信号増幅器１６０と、可聴音出力スピーカー１８０と、変調部２４０と、超
音波発振器２５０と、信号増幅器２６０と、パラメトリックスピーカー２８０とを備える
。音響システム１０は、可聴音出力スピーカー１８０とパラメトリックスピーカー２８０
との間で、音声の出力先を切替可能に構成されている。これによって、音響システム１０
は、可聴音出力スピーカー１８０による比較的に指向角度が広い広角範囲の指向性（広角
指向）と、パラメトリックスピーカー２８０による比較的に指向角度が狭い狭角範囲の指
向性（狭角指向）との間で、音声の指向性を変更することが可能である。

音響システム１０の音声信号入力部１１０は、音響システム１０の外部機器である音声
機器８０から音声信号の入力を受け付ける。音声機器８０は、音声信号を出力する装置で
あり、マイクロフォン、ＣＤプレーヤー（Compact Disc Player）、ＤＶＤプレーヤー（D
igital Versatile Disc Player）、デジタルオーディオプレーヤー（Digital Audio Play
er）、チューナー（Tuner）などを含む。

音響システム１０の音声信号処理部１２０は、音声信号入力部１１０に入力された音声
信号を処理する。本実施形態では、音声信号処理部１２０は、音声信号入力部１１０に入
力された音声信号を帯域毎に処理するイコライザーである。

音響システム１０の出力先切替部１３０は、音声信号処理部１２０で処理された音声信
号に基づく音声の出力先を、可聴音出力スピーカー１８０とパラメトリックスピーカー２
８０との間で切り替える。本実施形態では、出力先切替部１３０は、音声信号処理部１２
０において音声信号を出力する側の接続先を、可聴音出力スピーカー１８０側と、パラメ
トリックスピーカー２８０側との間で切り替えるスイッチである。

音響システム１０の信号増幅器１６０は、音声信号処理部１２０で処理された音声信号
を、可聴音出力スピーカー１８０の特性に応じて増幅するアンプ（Amplifier）である。

音響システム１０の可聴音出力スピーカー１８０は、信号増幅器１６０で処理された音
声信号（電気信号）を物理信号（物理振動）に変換することによって、可聴音波を出力し
て音声を再生する機器である。可聴音出力スピーカー１８０は、本実施形態では、ダイナ
ミック型のラウドスピーカー（Loudspeaker）であるが、他の実施形態では、リボン型や
コンデンサー型など他のスピーカーであっても良い。

音響システム１０の変調部２４０は、音声信号処理部１２０で処理された音声信号を用
いて、超音波発振器２５０で生成した超音波の搬送波信号を変調する。音響システム１０
の信号増幅器２６０は、変調部２４０で処理された搬送波信号を、パラメトリックスピー
カー２８０の特性に応じて増幅するアンプである。

音響システム１０のパラメトリックスピーカー２８０は、平面上に並設した複数の超音
波トランスデューサー２８８を備える。パラメトリックスピーカー２８０は、信号増幅器
２６０で処理された搬送波信号を複数の超音波トランスデューサー２８８で物理信号に変
換することによって超音波を出力し、パラメトリックアレイ効果により可聴域の音声を再
生する。超音波トランスデューサー２８８の個数は、本実施形態では、４行３列の合計１
２個であるが、他の実施形態では、１２個よりも少なくても多くても良い。

本実施形態では、変調部２４０において搬送波信号を振幅変調し、この振幅変調した搬
送波信号に基づく超音波をパラメトリックスピーカー２８０で空気中に発生させる。これ
によって、その超音波が空気中を伝播する際の非線形特性によって可聴域の音声を発生さ
せる。

他の実施形態では、変調部２４０において搬送波信号を周波数変調し、この周波数変調
した搬送波信号に基づく超音波と、超音波発振器２５０で生成した元の搬送波信号に基づ
く超音波とを、パラメトリックスピーカー２８０で空気中に同時に発生させても良い。こ
れによって、２つの超音波の周波数差のうねりによって可聴域の音声を発生させることが
できる。

図２は、可聴音出力スピーカー１８０およびパラメトリックスピーカー２８０の指向特
性の概要を示す説明図である。図２には、可聴音出力スピーカー１８０による再生音声の
指向特性を示す指向範囲ＤＡｗに、右下がりのハッチングを施した。図２には、パラメト
リックスピーカー２８０による再生音声の指向特性を示す指向範囲ＤＡｎに、左下がりの
ハッチングを施した。パラメトリックスピーカー２８０の指向範囲ＤＡｎは、パラメトリ
ックスピーカー２８０からの超音波の到達領域に対応する。

本実施形態では、パラメトリックスピーカー２８０における超音波トランスデューサー
２８８が並設された平面上の中央に、可聴音出力スピーカー１８０が配置されている。こ
れによって、可聴音出力スピーカー１８０の指向範囲ＤＡｗの中心軸と、パラメトリック
スピーカー２８０の指向範囲ＤＡｎの中心軸とは、軸Ｃに略一致する。

図２に指向範囲ＤＡｗとして示すように、可聴音出力スピーカー１８０は、比較的に広
い広角範囲の指向特性を有する。図２に指向範囲ＤＡｎとして示すように、パラメトリッ
クスピーカー２８０は、比較的に狭い狭角範囲の指向特性を有する。本実施形態では、指
向範囲ＤＡｗと指向範囲ＤＡｎとが重なる範囲では、可聴音出力スピーカー１８０による
再生音声と、パラメトリックスピーカー２８０による再生音声とが、同じ位置において同
じ音圧レベルの音声として認識されるように調整される。

音響システム１０では、パラメトリックスピーカー２８０の指向範囲ＤＡｎに、第１の
設定領域ＳＡ１および第２の設定領域ＳＡ２がパラメトリックスピーカー２８０寄りに予
め設定されている。音響システム１０は、第１の設定領域ＳＡ１および第２の設定領域Ｓ
Ａ２の各領域における物体９０（例えば、聴取者である人物、人物の頭、人物の耳）の存
在に応じて、種々の動作を実行する。

第１の設定領域ＳＡ１は、パラメトリックスピーカー２８０による超音波の音圧レベル
が第１閾値ＴＨ１以上となる領域であり、境界線ＢＬ１よりもパラメトリックスピーカー
２８０寄りに設定されている。境界線ＢＬ１は、第１の設定領域ＳＡ１において超音波の
音圧レベルが第１閾値ＴＨ１となる位置を結ぶ線である。第１閾値ＴＨ１は、本実施形態
では、１２０ｄＢであるが、他の実施形態では、１２０ｄＢより小さな値でも大きな値で
あっても良い。本実施形態では、第１の設定領域ＳＡ１は、パラメトリックスピーカー２
８０による超音波の音圧レベルが人物の耳に対して避けるべきレベルとなる領域として設
定されている。

第２の設定領域ＳＡ２は、パラメトリックスピーカー２８０による音圧レベルが第１閾
値ＴＨ１未満かつ第２閾値ＴＨ２以上となる領域であり、境界線ＢＬ１と境界線ＢＬ２と
の間に設定されている。境界線ＢＬ２は、第２の設定領域ＳＡ２において超音波の音圧レ
ベルが第２閾値ＴＨ２となる位置を結ぶ線である。第２閾値ＴＨ２は、本実施形態では、
１００ｄＢであるが、他の実施形態では、１００ｄＢより小さな値でも大きな値であって
も良い。

図１の説明に戻り、音響システム１０は、更に、切替指示入力部３１０と、切替制御部
３３０と、報知部３８０と、物体センサー４１０と、物体検知部４３０とを備える。

音響システム１０の物体検知部４３０は、物体センサー４１０からのセンサー出力に基
づいて、パラメトリックスピーカー２８０の指向範囲ＤＡｎにおける第１の設定領域ＳＡ
１および第２の設定領域ＳＡ２の各範囲に存在する物体９０を検知する。

本実施形態では、物体センサー４１０は、超音波検波器であり、パラメトリックスピー
カー２８０の少なくとも一部の超音波トランスデューサー２８８から、再生音声のための
超音波よりも小さな音圧レベルで超音波を出力し、その超音波の反射波を物体センサー４
１０で検波する。物体検知部４３０は、物体センサー４１０で検波した反射波の到達時間
に基づいて、第１の設定領域ＳＡ１および第２の設定領域ＳＡ２の各範囲に存在する物体
９０の有無を判断する。

物体センサー４１０および物体検知部４３０は、人物の可能性がある物体９０を検知可
能な構成であれば良く、他の実施形態では、物体センサー４１０を赤外線センサーで構成
し、温度に基づいて物体９０を検知しても良いし、物体センサー４１０を撮像素子で構成
し、画像解析に基づいて物体９０を検知しても良い。

音響システム１０の切替指示入力部３１０は、音響システム１０の操作者から、音声の
出力先を切り替える旨の指示入力を受け付ける。本実施形態では、切替指示入力部３１０
は、押しボタンスイッチであるが、他の実施形態では、タッチパネルであっても良いし、
操作者の音声を認識する装置であっても良いし、操作者が取り扱う機器からの信号を受信
する受信機であっても良い。

音響システム１０の切替制御部３３０は、出力先切替部１３０の動作を制御する。切替
制御部３３０は、到達防止部３３２を備える。

切替制御部３３０の到達防止部３３２は、出力先切替部１３０が音声の出力先を可聴音
出力スピーカー１８０からパラメトリックスピーカー２８０に切り替える際、物体検知部
４３０が第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０を検知した場合、物体９０に対する超
音波の到達を防止する。本実施形態では、到達防止部３３２は、可聴音出力スピーカー１
８０からパラメトリックスピーカー２８０への切替を中止することによって、第１の設定
領域ＳＡ１に存在する物体９０に対する超音波の到達を防止する。

本実施形態では、切替制御部３３０における機能は、コンピュータープログラムに基づ
いてＣＰＵが動作することによってソフトウェア的に実現される。他の実施形態において
、切替制御部３３０における機能の少なくとも一部は、切替制御部３３０が備える回路構
成に基づいてハードウェア的に実現されても良い。

音響システム１０の報知部３８０は、切替制御部３３０からの制御信号に基づいて、可
聴音出力スピーカー１８０の指向範囲ＤＡｗおよびパラメトリックスピーカー２８０の指
向範囲ＤＡｎに向けて、情報を報知する。本実施形態では、報知部３８０は、ディスプレ
イであり、光による画像によって情報を報知する。他の実施形態では、報知部３８０は、
光によって情報を報知可能なＬＥＤ（Light Emitting Diode）、回転灯などであっても良
いし、音声によって情報を報知可能なスピーカーであっても良い。

本実施形態では、報知部３８０は、出力先切替部１３０によって選択されている音声の
出力先を報知する。本実施形態では、可聴音出力スピーカー１８０が音声の出力先に選定
されている場合、報知部３８０は、「広角」の文字を点灯表示し、パラメトリックスピー
カー２８０が音声の出力先に選定されている場合、報知部３８０は、「狭角」の文字を点
灯表示する。

本実施形態では、報知部３８０は、物体検知部４３０が第１の設定領域ＳＡ１および第
２の設定領域ＳＡ２の少なくとも一方に存在する物体９０を検知した場合、その物体９０
に向けて警告する警告部としても機能する。本実施形態では、パラメトリックスピーカー
２８０を稼働させる際、物体検知部４３０が物体９０を検知した場合、報知部３８０は、
パラメトリックスピーカー２８０から離れる旨の警告を表示する。

Ａ−２．音響システムの動作：
図３は、切替制御部３３０が実行する広角指向時切替制御処理（Ｐ１００）を示すフロ
ーチャートである。広角指向時切替制御処理（Ｐ１００）は、音声の出力先を可聴音出力
スピーカー１８０からパラメトリックスピーカー２８０に切り替えるための処理である。
本実施形態では、切替制御部３３０は、音声の出力先を可聴音出力スピーカー１８０に切
り替えた後、広角指向時切替制御処理（Ｐ１００）を実行する。

広角指向時切替制御処理（Ｐ１００）を開始すると、切替制御部３３０は、音声の出力
先を可聴音出力スピーカー１８０からパラメトリックスピーカー２８０に切り替える旨の
指示入力、すなわち、広角指向から狭角指向への切替入力が、切替指示入力部３１０で受
け付けられたか否かを判断する（ステップＳ１１０）。切替制御部３３０は、パラメトリ
ックスピーカー２８０への切替入力がない場合（ステップＳ１１０：「ＮＯ」）、可聴音
出力スピーカー１８０への切替入力の有無を繰り返し判断する（ステップＳ１１０）。

可聴音出力スピーカー１８０への切替入力がある場合（ステップＳ１１０：「ＹＥＳ」
）、切替制御部３３０は、物体検知部４３０が第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０
を検知しているか否かを判断する（ステップＳ１２０）。

物体検知部４３０が第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０を検知している場合（ス
テップＳ１２０：「ＹＥＳ」）、切替制御部３３０は、パラメトリックスピーカー２８０
から離れる旨の警告表示を報知部３８０に対して指示する（ステップＳ１２２）。

警告を行った後（ステップＳ１２２）、切替制御部３３０は、到達防止部３３２として
動作することによって、可聴音出力スピーカー１８０からパラメトリックスピーカー２８
０への切替を中止し（ステップＳ１２８）、狭角指向への切替入力の有無を判断する処理
（ステップＳ１１０）に戻る。これによって、第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０
に対する超音波の到達を防止することができる。

物体検知部４３０が第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０を検知していない場合（
ステップＳ１２０：「ＮＯ」）、切替制御部３３０は、動作モードを切替確認モードに移
行する（ステップＳ１３０）。この切替確認モードは、可聴音出力スピーカー１８０から
パラメトリックスピーカー２８０への切替を再度確認するための動作モードである。本実
施形態では、切替確認モードの間、切替制御部３３０は、報知部３８０に対して「狭角」
の文字の点滅表示を指示する。

切替確認モードに移行すると（ステップＳ１３０）、切替制御部３３０は、パラメトリ
ックスピーカー２８０への再度の切替入力が、切替指示入力部３１０で受け付けられたか
否かを判断する（ステップＳ１５０）。

パラメトリックスピーカー２８０への再度の切替入力がない場合（ステップＳ１５０：
「ＮＯ」）、切替制御部３３０は、切替確認モードへのモード移行から設定時間ＳＴが経
過したか否かを判断する（ステップＳ１６０）。この設定時間ＳＴは、本実施形態では、
１０秒であるが、他の実施形態では、１０秒よりも短くても長くても良い。

切替確認モードへのモード移行から設定時間ＳＴが経過した場合（ステップＳ１６０：
「ＹＥＳ」）、切替制御部３３０は、切替確認モードを終了して、パラメトリックスピー
カー２８０への切替入力の有無を判断する処理（ステップＳ１１０）に戻る。

切替確認モードへのモード移行から設定時間ＳＴが経過していない場合（ステップＳ１
６０：「ＮＯ」）、切替制御部３３０は、パラメトリックスピーカー２８０への再度の切
替入力の有無を繰り返し判断する（ステップＳ１５０）。

パラメトリックスピーカー２８０への再度の切替入力がある場合（ステップＳ１５０：
「ＹＥＳ」）、切替制御部３３０は、可聴音出力スピーカー１８０からパラメトリックス
ピーカー２８０への音声の出力先の切替を出力先切替部１３０に指示する（ステップＳ１
８０）。これによって、広角指向の可聴音出力スピーカー１８０から狭角指向のパラメト
リックスピーカー２８０への音声の出力先の切替が実現される。

音声の出力先を可聴音出力スピーカー１８０からパラメトリックスピーカー２８０へ切
り替えた後（ステップＳ１８０）、切替制御部３３０は、切替確認モードを終了して、報
知部３８０に対して「狭角」の文字の点滅表示から点灯表示への移行を指示する（ステッ
プＳ１９０）。これによって、音声の出力先が狭角指向のパラメトリックスピーカー２８
０である旨の報知が実現される。

音声の出力先を報知した後（ステップＳ１９０）、切替制御部３３０は、広角指向時切
替制御処理（Ｐ１００）を終了する。

図４は、切替制御部３３０が実行する狭角指向時稼働制御処理（Ｐ２００）を示すフロ
ーチャートである。狭角指向時稼働制御処理（Ｐ２００）は、音声の出力先に選定されて
いるパラメトリックスピーカー２８０の稼働を制御するための処理である。本実施形態で
は、切替制御部３３０は、音声の出力先をパラメトリックスピーカー２８０に切り替えた
後、狭角指向時稼働制御処理（Ｐ２００）を所定のタイミングで繰り返し実行する。

狭角指向時稼働制御処理（Ｐ２００）を開始すると、切替制御部３３０は、物体検知部
４３０が第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０を検知しているか否かを判断する（ス
テップＳ２１０）。

物体検知部４３０が第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０を検知している場合（ス
テップＳ２１０：「ＹＥＳ」）、切替制御部３３０は、パラメトリックスピーカー２８０
の稼働を抑制する（ステップＳ２２０）。本実施形態では、切替制御部３３０は、パラメ
トリックスピーカー２８０の稼働を停止させることによって、パラメトリックスピーカー
２８０の稼働を抑制する。他の実施形態では、切替制御部３３０は、パラメトリックスピ
ーカー２８０から出力される超音波の音圧レベルを低減させることによって、パラメトリ
ックスピーカー２８０の稼働を抑制しても良い。

パラメトリックスピーカー２８０の稼働を抑制した後（ステップＳ２２０）、切替制御
部３３０は、パラメトリックスピーカー２８０から離れる旨の警告表示を報知部３８０に
対して指示し（ステップＳ２３０）、狭角指向時稼働制御処理（Ｐ２００）を終了する。

物体検知部４３０が第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０を検知していない場合（
ステップＳ２１０：「ＮＯ」）、切替制御部３３０は、物体検知部４３０が第２の設定領
域ＳＡ２に存在する物体９０を検知しているか否かを判断する（ステップＳ２６０）。

物体検知部４３０が第２の設定領域ＳＡ２に存在する物体９０を検知している場合（ス
テップＳ２６０：「ＹＥＳ」）、切替制御部３３０は、パラメトリックスピーカー２８０
から離れる旨の警告表示を報知部３８０に対して指示し（ステップＳ２８０）、狭角指向
時稼働制御処理（Ｐ２００）を終了する。

物体検知部４３０が第２の設定領域ＳＡ２に存在する物体９０を検知していない場合（
ステップＳ２６０：「ＮＯ」）、切替制御部３３０は、パラメトリックスピーカー２８０
の稼働を許可し（ステップＳ２９０）、狭角指向時稼働制御処理（Ｐ２００）を終了する
。

図５は、切替制御部３３０が実行する狭角指向時切替制御処理（Ｐ３００）を示すフロ
ーチャートである。狭角指向時切替制御処理（Ｐ３００）は、音声の出力先をパラメトリ
ックスピーカー２８０から可聴音出力スピーカー１８０に切り替えるための処理である。
本実施形態では、切替制御部３３０は、音声の出力先をパラメトリックスピーカー２８０
に切り替えた後、狭角指向時切替制御処理（Ｐ３００）を実行する。

狭角指向時切替制御処理（Ｐ３００）を開始すると、切替制御部３３０は、音声の出力
先をパラメトリックスピーカー２８０から可聴音出力スピーカー１８０に切り替える旨の
指示入力、すなわち、狭角指向から広角指向への切替入力が、切替指示入力部３１０で受
け付けられたか否かを判断する（ステップＳ３１０）。切替制御部３３０は、可聴音出力
スピーカー１８０への切替入力がない場合（ステップＳ３１０：「ＮＯ」）、可聴音出力
スピーカー１８０への切替入力の有無を繰り返し判断する（ステップＳ３１０）。

可聴音出力スピーカー１８０への切替入力がある場合（ステップＳ３１０：「ＹＥＳ」
）、切替制御部３３０は、動作モードを切替確認モードに移行する（ステップＳ３３０）
。この切替確認モードは、パラメトリックスピーカー２８０から可聴音出力スピーカー１
８０への切替を再度確認するための動作モードである。本実施形態では、切替確認モード
の間、切替制御部３３０は、報知部３８０に対して「広角」の文字の点滅表示を指示する
。

切替確認モードに移行すると（ステップＳ３３０）、切替制御部３３０は、可聴音出力
スピーカー１８０への再度の切替入力が、切替指示入力部３１０で受け付けられたか否か
を判断する（ステップＳ３５０）。

可聴音出力スピーカー１８０への再度の切替入力がない場合（ステップＳ３５０：「Ｎ
Ｏ」）、切替制御部３３０は、切替確認モードへのモード移行から設定時間ＳＴが経過し
たか否かを判断する（ステップＳ３６０）。この設定時間ＳＴは、本実施形態では、１０
秒であるが、他の実施形態では、１０秒よりも短くても長くても良い。

切替確認モードへのモード移行から設定時間ＳＴが経過した場合（ステップＳ３６０：
「ＹＥＳ」）、切替制御部３３０は、切替確認モードを終了して、可聴音出力スピーカー
１８０への切替入力の有無を判断する処理（ステップＳ３１０）に戻る。

切替確認モードへのモード移行から設定時間ＳＴが経過していない場合（ステップＳ３
６０：「ＮＯ」）、切替制御部３３０は、可聴音出力スピーカー１８０への再度の切替入
力の有無を繰り返し判断する（ステップＳ３５０）。

可聴音出力スピーカー１８０への再度の切替入力がある場合（ステップＳ３５０：「Ｙ
ＥＳ」）、切替制御部３３０は、パラメトリックスピーカー２８０から可聴音出力スピー
カー１８０への音声の出力先の切替を出力先切替部１３０に指示する（ステップＳ３８０
）。これによって、狭角指向のパラメトリックスピーカー２８０から広角指向の可聴音出
力スピーカー１８０への音声の出力先の切替が実現される。

音声の出力先をパラメトリックスピーカー２８０から可聴音出力スピーカー１８０へ切
り替えた後（ステップＳ３８０）、切替制御部３３０は、切替確認モードを終了して、報
知部３８０に対して「広角」の文字の点滅表示から点灯表示への移行を指示する（ステッ
プＳ３９０）。これによって、音声の出力先が広角指向の可聴音出力スピーカー１８０で
ある旨の報知が実現される。

音声の出力先を報知した後（ステップＳ３９０）、切替制御部３３０は、狭角指向時切
替制御処理（Ｐ３００）を終了する。

Ａ−３．効果：
以上説明した第１実施形態では、音声の出力先を可聴音出力スピーカー１８０からパラ
メトリックスピーカー２８０に切り替える広角指向時切替制御処理（Ｐ１００）において
、第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０を検知した場合（ステップＳ１２０：「ＹＥ
Ｓ」）、可聴音出力スピーカー１８０からパラメトリックスピーカー２８０への切替を中
止することによって（ステップＳ１２８）、第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０に
対する超音波の到達を防止する。これによって、指向性を広角範囲から狭角範囲へと変更
する際に、人物の耳に対して避けるべき音圧レベルの超音波が聴取者の耳に到達すること
を防止できる。その結果、聴取者の耳を保護することができる。

また、可聴音出力スピーカー１８０からパラメトリックスピーカー２８０への切替を中
止することによって（ステップＳ１２８）、第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０に
対する超音波の到達を防止するため、可聴音出力スピーカー１８０によって音声の再生を
継続しつつ、人物の耳に対して避けるべき音圧レベルの超音波が聴取者の耳に到達するこ
とを防止できる。

また、広角指向時切替制御処理（Ｐ１００）の後には、狭角時稼働制御処理（Ｐ２００
）において、第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０を検知した場合（ステップＳ２１
０：「ＹＥＳ」）、パラメトリックスピーカー２８０の稼働を抑制することによって（ス
テップＳ２２０）、第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０に対する超音波の到達を防
止する。これによって、パラメトリックスピーカー２８０を音声の出力先に切り替えた後
に、聴取者に対する超音波の到達を防止することができる。

また、第１実施形態によれば、第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０を検知した場
合（ステップＳ２１０，Ｓ２１０：「ＹＥＳ」）、報知部３８０を用いて、パラメトリッ
クスピーカー２８０から離れる旨を、第１の設定領域ＳＡ１にいる聴取者に対して警告す
ることができる（ステップＳ１２２，Ｓ２３０）。

また、第１実施形態によれば、報知部３８０を用いて、音声の出力先を聴取者に対して
報知することができる（ステップＳ１９０，Ｓ３９０）。

Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態の説明では、第１実施形態と同様の構成については第１実施形態と同じ符
号を用い、構成や動作などが異なるものの第１実施形態に対応する構成については第１実
施形態の符号に英文字「Ｂ」を付した符号を用いる。

図６は、第２実施形態における音響システム１０Ｂの構成を示す説明図である。第２実
施形態の音響システム１０Ｂは、切替制御部３３０Ｂの到達防止部３３２Ｂによる動作が
異なる点、物体センサー４１０Ｂおよび物体検知部４３０Ｂによる物体９０の検知態様が
異なる点、遮蔽部５００を備える点を除き、第１実施形態の音響システム１０と同様であ
る。

第２実施形態では、切替制御部３３０Ｂの到達防止部３３２Ｂは、遮蔽部５００を用い
てパラメトリックスピーカー２８０と物体９０との間を遮蔽することによって、物体９０
に対する超音波の到達を防止する点を除き、第１実施形態と同様である。第２実施形態に
おける切替制御部３３０Ｂの動作の詳細については後述する。

第２実施形態では、物体センサー４１０Ｂおよび物体検知部４３０Ｂは、第１の設定領
域ＳＡ１および第２の設定領域ＳＡ２における物体９０の有無だけでなく、物体９０の位
置を検知可能に構成されている点を除き、第１実施形態と同様である。本実施形態では、
物体検知部４３０Ｂは、物体９０までの距離と、物体９０が存在する方向とに基づいて、
物体９０の位置を検知する。

第２実施形態の遮蔽部５００は、パラメトリックスピーカー２８０における超音波の放
出面に配置され、パラメトリックスピーカー２８０から放出される超音波から第１の設定
領域ＳＡ１を遮蔽可能に構成されている。遮蔽部５００は、回転可能に構成された複数の
遮蔽板５２０を備える。本実施形態では、遮蔽板５２０は、超音波の反射や散乱を促進す
る材料で形成されている。遮蔽板５２０の個数は、本実施形態では、４枚であるが、他の
実施形態では、４枚よりも少なくとも多くても良い。

図７は、第２実施形態における遮蔽部５００の構成を示す説明図である。本実施形態で
は、遮蔽部５００は、パラメトリックスピーカー２８０における超音波の放出面に対応す
る遮蔽窓５１０を備える。遮蔽窓５１０の内側には、複数の遮蔽板５２０が回転可能に並
設されている。

図７（Ａ）には、複数の遮蔽板５２０の全てが軸Ｃに対して略平行する開状態にある遮
蔽部５００を図示した。図７（Ａ）の状態では、遮蔽部５００は、パラメトリックスピー
カー２８０から第１の設定領域ＳＡ１へと放出される超音波の略全てを通過させる。

図７（Ｂ）には、複数の遮蔽板５２０の全てが軸Ｃに対して略直交する閉状態にある遮
蔽部５００を図示した。図７（Ｂ）の状態では、遮蔽部５００は、パラメトリックスピー
カー２８０から第１の設定領域ＳＡ１へと放出される超音波の略全てを遮断する。

本実施形態では、遮蔽部５００は、複数の遮蔽板５２０の各々を個別に開閉可能に構成
されている。これによって、開状態の遮蔽板５２０に対応する第１の設定領域ＳＡ１の部
分に対しては超音波を通過させ、閉状態の遮蔽板５２０に対応する第１の設定領域ＳＡ１
の部分に対しては超音波を遮断することができる。

図８は、第２実施形態において切替制御部３３０Ｂが実行する狭角指向時遮蔽制御処理
（Ｐ４００）を示すフローチャートである。第２実施形態の切替制御部３３０Ｂの動作は
、狭角指向時稼働制御処理（Ｐ２００）に代えて、狭角指向時遮蔽制御処理（Ｐ４００）
を実行する点を除き、第１実施形態と同様である。狭角指向時遮蔽制御処理（Ｐ４００）
は、遮蔽部５００による超音波の遮断を制御するための処理である。第２実施形態では、
切替制御部３３０Ｂは、音声の出力先をパラメトリックスピーカー２８０に切り替えた後
、狭角指向時遮蔽制御処理（Ｐ４００）を所定のタイミングで繰り返し実行する。

狭角指向時遮蔽制御処理（Ｐ４００）を開始すると、切替制御部３３０Ｂは、物体検知
部４３０Ｂが第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０を検知しているか否かを判断する
（ステップＳ４１０）。

物体検知部４３０Ｂが第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０を検知している場合（
ステップＳ４１０：「ＹＥＳ」）、切替制御部３３０Ｂは、物体検知部４３０Ｂからの検
知信号に基づいて、第１の設定領域ＳＡ１における物体９０の位置を確認する（ステップ
Ｓ４２０）。

第１の設定領域ＳＡ１における物体９０の位置を確認した後（ステップＳ４２０）、切
替制御部３３０Ｂは、第１の設定領域ＳＡ１における物体９０の位置に応じて、遮蔽部５
００における複数の遮蔽板５２０の少なくとも一つを閉状態に制御する（ステップＳ４３
０）。

遮蔽部５００の遮蔽板５２０を閉状態に制御した後（ステップＳ４３０）、切替制御部
３３０Ｂは、パラメトリックスピーカー２８０から離れる旨の警告表示を報知部３８０に
対して指示し（ステップＳ４４０）、狭角指向時遮蔽制御処理（Ｐ４００）を終了する。

物体検知部４３０が第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０を検知していない場合（
ステップＳ４１０：「ＮＯ」）、切替制御部３３０Ｂは、遮蔽部５００における複数の遮
蔽板５２０の全てを開状態に制御し（ステップＳ４８０）、狭角指向時遮蔽制御処理（Ｐ
４００）を終了する。

以上説明した第２実施形態では、第１実施形態と同様に、指向性を広角範囲から狭角範
囲へと変更する際に、人物の耳に対して避けるべき音圧レベルの超音波が聴取者の耳に到
達することを防止できる。その結果、聴取者の耳を保護することができる。

また、広角指向時切替制御処理（Ｐ１００）の後には、狭角指向時遮蔽制御処理（Ｐ４
００）において、第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０を検知した場合（ステップＳ
４１０：「ＹＥＳ」）、パラメトリックスピーカー２８０と物体９０との間を遮蔽するこ
とによって（ステップＳ４３０）、第１の設定領域ＳＡ１に存在する物体９０に対する超
音波の到達を防止する。これによって、パラメトリックスピーカー２８０を音声の出力先
に切り替えた後に、聴取者に対する超音波の到達を物理的に防止することができる。

Ｃ．その他の実施形態：
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定さ
れるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得るこ
とは勿論である。

例えば、本実施形態では、第１の設定領域ＳＡ１および第２の設定領域ＳＡ２の両方に
おいて物体９０の検知を行うが、他の実施形態において、第１の設定領域ＳＡ１のみで物
体９０の検知を行っても良い。

また、本実施形態では、広角指向時切替制御処理（Ｐ１００）において、再度の切替入
力（ステップＳ１５０：「ＹＥＳ」）に応じて、音声の出力先の切替（ステップＳ１８０
）を行うが、他の実施形態において、第１の設定領域ＳＡ１に物体９０が存在しないこと
の確認に応じて（ステップＳ１２０：「ＮＯ」）、音声の出力先の切替（ステップＳ１８
０）を行っても良い。

また、本実施形態では、狭角指向時切替制御処理（Ｐ３００）において、再度の切替入
力（ステップＳ３５０：「ＹＥＳ」）に応じて、音声の出力先の切替（ステップＳ３８０
）を行うが、他の実施形態において、一回目の切替入力（ステップＳ３１０：「ＹＥＳ」
）に応じて、音声の出力先の切替（ステップＳ３８０）を行っても良い。

１０，１０Ｂ…音響システム
８０…音声機器
９０…物体
１１０…音声信号入力部
１２０…音声信号処理部
１３０…出力先切替部
１６０…信号増幅器
１８０…可聴音出力スピーカー
２４０…変調部
２５０…超音波発振器
２６０…信号増幅器
２８０…パラメトリックスピーカー
２８８…超音波トランスデューサー
３１０…切替指示入力部
３３０，３３０Ｂ…切替制御部
３３２，３３２Ｂ…到達防止部
３８０…報知部
４１０，４１０Ｂ…物体センサー
４３０，４３０Ｂ…物体検知部
５００…遮蔽部
５１０…遮蔽窓
５２０…遮蔽板
ＳＡ１…第１の設定領域
ＳＡ２…第２の設定領域
ＢＬ１…境界線
ＢＬ２…境界線
ＤＡｎ…指向範囲
ＤＡｗ…指向範囲

Claims (6)

1. 音響システムであって、
   可聴音波を出力して音声を再生する可聴音出力スピーカーと、
   超音波を出力して音声を再生するパラメトリックスピーカーと、
   前記可聴音出力スピーカーと前記パラメトリックスピーカーとの間で音声の出力先を切
   り替える出力先切替部と、
   前記パラメトリックスピーカーからの前記超音波の到達領域のうち前記パラメトリック
   スピーカー寄りに設定された設定領域内に存在する物体を検知する物体検知部と、
   前記出力先切替部が前記出力先を前記可聴音出力スピーカーから前記パラメトリックス
   ピーカーに切り替える際、前記物体検知部が前記物体を検知した場合、前記物体に対する
   前記超音波の到達を防止する到達防止部と
   を備える音響システム。
2. 前記到達防止部は、前記可聴音出力スピーカーから前記パラメトリックスピーカーへの
   切替を中止することによって、前記物体に対する前記超音波の到達を防止する請求項１に
   記載の音響システム。
3. 前記到達防止部は、前記パラメトリックスピーカーの稼動を抑制することによって、前
   記物体に対する前記超音波の到達を防止する請求項１または請求項２に記載の音響システ
   ム。
4. 前記到達防止部は、前記パラメトリックスピーカーと前記物体との間を遮蔽することに
   よって、前記物体に対する前記超音波の到達を防止する請求項１ないし請求項３のいずれ
   か一項に記載の音響システム。
5. 更に、前記物体検知部が前記物体を検知した場合、音声および光の少なくとも一方によ
   って警告する警告部を備える請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の音響システ
   ム。
6. 更に、音声および光の少なくとも一方によって前記出力先を報知する報知部を備える請
   求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の音響システム。

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