JP2015005898A - 音響システムおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】パラメトリックスピーカを搭載した電子機器を用いてユーザに対してプライベートな音響空間を提供すること。【解決手段】音響システムは、パラメトリックスピーカを内蔵する電子機器と、背もたれの背面に電子機器が装着された第１の座席と、パラメトリックスピーカから送出された超音波の少なくとも一部を吸収または反射する背もたれを有し、第１の座席の後部に配置された第２の座席と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、音響システムおよび電子機器に関し、特に、パラメトリックスピーカを用いた音響システムおよび電子機器に関する。

スマートフォン、タブレット端末をはじめとする端末では、ディスプレイ等に文字情報として表示される個人情報を保護することが重要となる。また、ディスプレイに表示される文字情報のみならず、端末のスピーカから出力される音声情報についても、プライバシー保護の観点からユーザ以外には聞き取ることができないようにする必要がある。したがって、ユーザの近傍のみに音場を形成するプライベート音源の開発が期待されている。

プライベート音源を実現する手法として、超音波を搬送波として用いるパラメトリックスピーカが開発されている。パラメトリックスピーカから送出される超音波は指向性が高く、特定の方向（例えば、ユーザ近傍）に対して選択的に音声情報を伝達することが可能となる。なお、パラメトリックスピーカでは、指向性を制御するため、フェーズドアレーのように複数の振動源をアレイ状に配置したアレイスピーカが用いられる。

特許文献１には、一例として、アレイ状の電気音響変換器を設けたパラメトリックスピーカが記載されている。

特開２００４−３４９８１５号公報

上記の特許文献の全開示内容は、本書に引用をもって繰り込み記載されているものとする。以下の分析は、本発明者によってなされたものである。

パラメトリックスピーカでは、超音波を利用することで指向性を制御することができ、ユーザの方向以外への音の漏洩を防ぐことができる。しかし、超音波は直進性が強く距離減衰も小さいため、可聴音と比較してより遠方まで伝播する。したがって、パラメトリックスピーカを用いると、ユーザの前後方向にも音場が形成され、プライベート音源を形成できないという問題がある。したがって、パラメトリックスピーカ（例えば、圧電型電気音響変換器を利用したパラメトリックスピーカ）の超指向性という特性を生かしつつ、ユーザの近傍のみに音場を形成することが期待されている。特に、航空機、鉄道、バスの座席、劇場、ホールのように、多数のユーザが存在する状況下において、他のユーザへの音の漏れを防ぐことが望まれる。

また、パラメトリックスピーカを携帯端末に搭載するには、実装上の制約（例えば、サイズ、面積など）も受ける。さらに、超音波を可聴音に復調する際、空気の状態による影響を受けるため、パラメトリックスピーカは一般に復調効率が悪いという問題もある。したがって、パラメトリックスピーカに対しては、小型化および高効率化のニーズも存在する。

そこで、パラメトリックアンプを搭載した電子機器を用いて、ユーザに対してプライベートな音響空間を提供することが要望される。本発明の目的は、かかる要望に寄与する音響システムおよび電子機器を提供することにある。

本発明の第１の視点に係る音響システムは、
パラメトリックスピーカを内蔵する電子機器と、
背もたれの背面に前記電子機器が装着された第１の座席と、
前記パラメトリックスピーカから送出された超音波の少なくとも一部を吸収または反射する背もたれを有し、前記第１の座席の後部に配置された第２の座席と、を備える。

本発明の第２の視点に係る電子機器は、
第１の座席の背もたれの背面に装着される本体部と、
前記第１の座席の後部に配置された第２の座席に向けて超音波を送出するパラメトリックスピーカと、を備え、
前記第２の座席は、前記パラメトリックスピーカから送出された超音波の少なくとも一部を吸収または反射する背もたれを有する。

本発明に係る音響システムおよび電子機器によると、パラメトリックスピーカを搭載した電子機器を用いてユーザに対してプライベートな音響空間を提供することができる。

第１の実施形態に係る音響システムの構成を一例として示す図である。 第１の実施形態に係る音響システムにおける電子機器の外観を一例として示す図である。 第１の実施形態に係る音響システムにおける電子機器の内部構成を一例として示す図である。 第１の実施形態に係る音響システムの他の構成を一例として示す図である。

はじめに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記する図面参照符号は、専ら理解を助けるための例示であり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。

図１は、一実施形態に係る音響システムの構成を一例として示す図である。図１を参照すると、音響システムは、パラメトリックスピーカを内蔵する電子機器１０Ａと、背もたれ２２Ａの背面に電子機器１０Ａが装着された第１の座席２０Ａと、パラメトリックスピーカから送出された超音波の少なくとも一部を吸収または反射する背もたれ２２Ｂを有し、第１の座席２０Ａの後部に配置された第２の座席２０Ｂと、を備えている。

座席２０Ａおよび座席２０Ｂは、航空機、鉄道、バス、自動車の座席であってもよいし、劇場、ホールの座席であってもよい。ただし、座席２０Ａ、２０Ｂは、これらに限定されない。また、電子機器１０Ａは、航空機、ホールなどの据え付けられた機器であってもよいし、ユーザが所有する携帯端末（スマートフォン、タブレット端末など）であってもよい。

かかる音響システムによると、座席２０Ｂに着席したユーザ５０Ａに対して、プライベートな音響空間を提供することが可能となる。電子機器１０Ａのパラメトリックアンプから送出された超音波は、ユーザ５０Ａが着席した座席２０Ｂの背もたれ２２Ｂによって吸収（減衰）または反射され、座席２０Ｂの後方への超音波の漏れを防ぐことができるからである。また、かかる音響システムによると、座席２０Ｂの背もたれ２２Ｂによる反射によって、ユーザ５０Ａ近傍における音圧が上昇する。さらに、座席２０Ｂの背もたれ内部において超音波の可聴音への復調が促進され、復調効率が増大する。

図２は、電子機器１０の構成を一例として示す図である。図２を参照すると、電子機器１０は、ディスプレイ画面の一例として液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）１１を有する。パラメトリックスピーカは、液晶ディスプレイ１１の外周を成す第１の辺（例えば、上辺）に沿って配置された複数の超音波振動子１２と、第１の辺に平行な第２の辺（例えば、下辺）に沿って配置された複数の超音波振動子１２を有する。図２に示すように超音波振動子１２を配置することで、超音波の指向性を向上させることができる。

図３は、図２のＡ−Ａ’断面図である。図３を参照すると、電子機器１０は、複数の超音波振動子１２により生成された超音波を、液晶ディスプレイ１１の表面に垂直な方向に放出するための複数の音孔１４を有する。かかる構成によると、超音波を、電子機器１０Ａのユーザ５０Ａ（図１参照）の方向に対して選択的に放射することが可能となる。

図１を参照すると、電子機器１０Ａは、装着手段３０によって、座席２０Ａの背もたれ２２Ａに対して可動に取り付けられている。かかる構成によると、ユーザ５０Ａは、視聴しやすい角度に、電子機器１０Ａを調節することができる。

座席２０Ｂの背もたれ２２Ｂは、超音波を吸収する吸音部材を含むことが好ましい。吸音部材は、一例としてウレタンであってもよいが、これに限定されない。また、背もたれ２２Ｂの素材の一部に、吸音部材（例えば、ウレタン）が配合されていてもよい。背もたれ２２Ｂ内部に吸音部材を設けることにより、ユーザ５０Ａの後方への超音波の漏れを防ぐとともに、背もたれ２２Ｂ内で音波の復調が促進され、復調効率を向上させることができる。

また、座席２０Ｂの背もたれ２２Ｂは、超音波を反射する反射部材を含むことが好ましい。反射部材は、一例として、金属板（例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ、Stainless Steel）金属板）であってもよいが、これに限定されない。背もたれ２２Ｂに反射部材を設けることにより、ユーザ５０Ａの後方への超音波の漏れを防ぐとともに、超音波を反射することで、ユーザ５０Ａ近傍における音圧を高めることもできる。

＜実施形態１＞
第１の実施形態に係る音響システムについて、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る音響システムの構成を一例として示す図である。図１を参照すると、音響システムは、パラメトリックスピーカを内蔵する電子機器１０Ａと、座席２０Ａ、２０Ｂを備えている。

座席２０Ａの背もたれ２２Ａの背面側には、装着手段３０を介して電子機器１０Ａが可動に装着されている。電子機器１０Ａは、ユーザ５０Ａの正面に配置される。座席２０Ａの後部に配置された座席２０Ｂは、パラメトリックスピーカから送出された超音波の少なくとも一部を吸収または反射する背もたれ２２Ｂを有する。

図２は、電子機器１０の構成を一例として示す図である。図２を参照すると、電子機器１０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）１１を備えていてもよい。また、超音波振動子（例えば、圧電セラミックス振動子）１２は、ＬＣＤ１１の外周の長辺に沿って平行に配置（アレイ状に配列）することが好ましい。図２では、超音波振動子１２は、ＬＣＤ１１の外周の辺のうちの上下２つの辺に沿って搭載されている。アレイ上の超音波振動子１２によりビームフォーミングさせることで、音波の指向性の制御が可能となる。

図３は、図２のＡ−Ａ’断面図である。図３を参照すると、電子機器１０は、超音波振動子１２、金属板１３、クッション部材１５、フレーム部材１６、基板１７、筐体１８、および、電池１９を備えている。超音波振動子１２は、金属板１３に保持されている。一方、金属板１３は、フレーム部材１６によって支持されている。また、フレーム部材１６は、クッション部材１５を介して筐体１８に接続されている。筐体１８には、複数の音孔１４が設けられている。各超音波振動子１２により生成された超音波は、音孔１４を経由して、液晶ディスプレイ１１の表面に垂直な方向に放射される。

本実施形態の音響システム（図１）によると、電子機器１０Ａから発生した超音波によりユーザ５０Ａの近傍のみに音場が形成される。一方、ユーザ５０Ａの後方に向かう音波は、座席２０Ｂの背もたれ２２Ｂによって遮蔽（吸収ないし反射）される。かかる構成によると、ユーザ５０Ａの後方への音波の伝播を防ぎ、プライベート音源を実現することができる。

また、座席２０Ｂの背もたれ２２Ｂの内部に、超音波の反射部材として金属板２３Ｂを配置することが好ましい。金属板２３Ｂを設けることにより、音波を遮蔽する効果を奏するのみならず、音波を反射してユーザ近傍での音圧を高くすることができる。また、背もたれ２２Ｂの材質として、ウレタンなどの発砲材料を選択することが好ましい。発砲材料を配置することで、音波を吸音することができ、ユーザ５０Ａ近傍以外への音波の拡散を防ぐことができる。また、吸音できなかった音波の一部を反射して、ユーザ５０Ａ近傍での音圧を増大させることができる。

本実施形態に係る音響システムによると、前方の座席２０Ａの背もたれ２２Ａの背面に電子機器１０Ａを配置し、後方の座席２０Ｂの背もたれ２２Ｂにより超音波を遮ることで、ユーザ５０Ａの近傍のみに音場が形成されるプライベート音源を実現することが可能となる。また、かかる音響システムによると、復調範囲を制御することができる。パラメトリックスピーカでは、空気中の非線形現象に基づいて変調波の復調が行われるが、背もたれ２２Ｂ内で超音波の減衰を促進させることで、音波の復調効率が向上する。さらに、かかる音響システムによると、後部の座席２０Ｂによる反射によりユーザ５０Ａの近傍での音圧を向上させることもできる。ゆえに、パラメトリックスピーカに含まれる電気音響変換器を小型化することも可能となる。

図４は、本実施形態に係る音響システムの他の構成を示す図である。図４を参照すると、前後方向のみならず、左右方向にも複数の座席が配置されている。電子機器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｅは、それぞれ、パラメトリックスピーカを内蔵する電子機器であり、背もたれ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｄ、２２Ｅの背面側に装着されている。背もたれ２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｅ、２２Ｆは、それぞれ、電子機器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｅに内蔵されたパラメトリックスピーカから送出された超音波の少なくとも一部を吸収または反射する。背もたれ２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｅ、２２Ｆの内部には、超音波の反射部材として、それぞれ、金属板２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｅ、２３Ｆを配置してもよい。

図４の音響システムによると、ユーザ５０Ａに対して、電子機器１０Ａが内蔵するパラメトリックスピーカによるプライベートな音場４０Ａを提供することが可能となる。同様に、ユーザ５０Ｂ、５０Ｄ、５０Ｅに対して、電子機器１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｅが内蔵するパラメトリックスピーカによるプライベートな音場４０Ｂ、４０Ｄ、４０Ｅを提供することが可能となる。すなわち、ユーザ５０Ａに対する音場４０Ａは他のユーザ５０Ｂ、５０Ｄ、５０Ｅに漏洩することがなく、かつ、他のユーザ５０Ｂ、５０Ｄ、５０Ｅに対する音場４０Ｂ、４０Ｄ、４０Ｅがユーザ５０Ａに漏洩することもない。かかる音響システムによると、航空機、鉄道、バス、自動車の座席、劇場、ホールの座席のように、前後左右方向に座席が配置された場合に、各座席に着席した個々のユーザに対して、プライベートな音響空間を提供することが可能となる。

なお、上記の特許文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

なお、本発明において、下記の形態が可能である。
［形態１］
上記第１の視点に係る音響システムのとおりである。
［形態２］
前記電子機器は、ディスプレイ画面を有し、
前記パラメトリックスピーカは、前記ディスプレイ画面の外周を成す第１の辺に沿って配置された複数の超音波振動子と、
前記第１の辺に平行な第２の辺に沿って配置された複数の超音波振動子と、を有する、形態１に記載の音響システム。
［形態３］
前記電子機器は、前記複数の超音波振動子により生成された超音波を、前記ディスプレイ画面の表面に垂直な方向に放出する複数の音孔を有する、形態２に記載の音響システム。
［形態４］
前記電子機器は、前記第１の座席の背もたれに対して可動に取り付けられている、形態１ないし３のいずれか一に記載の音響システム。
［形態５］
前記第２の座席の背もたれは、前記超音波を吸収する吸音部材を含む、形態１ないし４のいずれか一に記載の音響システム。
［形態６］
前記吸音部材は、ウレタンである、形態５に記載の音響システム。
［形態７］
前記第２の座席の背もたれは、前記超音波を反射する反射部材を含む、形態１ないし６のいずれか一に記載の音響システム。
［形態８］
前記反射部材は、金属板である、形態７に記載の音響システム。
［形態９］
前記第１の座席および前記第２の座席は、航空機、鉄道、バス、もしくは、自動車の座席、または、劇場もしくはホールの座席である、形態１ないし８のいずれか一に記載の音響システム。
［形態１０］
上記第２の視点に係る電子機器のとおりである。
［形態１１］
ディスプレイ画面を備え、
前記パラメトリックスピーカは、前記ディスプレイ画面の外周を成す第１の辺に沿って配置された複数の超音波振動子と、
前記第１の辺に平行な第２の辺に沿って配置された複数の超音波振動子と、を有する、形態１０に記載の電子機器。
［形態１２］
前記複数の超音波振動子により生成された超音波を、前記ディスプレイ画面の表面に垂直な方向に放出する複数の音孔を有する、形態１１に記載の電子機器。
［形態１３］
前記電子機器は、前記第１の座席の背もたれに対して可動に取り付けられる、形態１０ないし１２のいずれか一に記載の電子機器。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｅ 電子機器
１１ 液晶ディスプレイ
１２ 超音波振動子
１３ 金属板
１４ 音孔
１５ クッション部材
１６ フレーム部材
１７ 基板
１８ 筐体
１９ 電池
２０Ａ、２０Ｂ 座席
２２Ａ〜２２Ｆ 背もたれ
２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｅ、２３Ｆ 金属板
２４Ａ、２４Ｂ 座面
３０ 装着手段
４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｄ、４０Ｅ 音場
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｄ、５０Ｅ ユーザ

Claims (10)

1. パラメトリックスピーカを内蔵する電子機器と、
   背もたれの背面に前記電子機器が装着された第１の座席と、
   前記パラメトリックスピーカから送出された超音波の少なくとも一部を吸収または反射する背もたれを有し、前記第１の座席の後部に配置された第２の座席と、を備える、音響システム。
2. 前記電子機器は、ディスプレイ画面を有し、
   前記パラメトリックスピーカは、前記ディスプレイ画面の外周を成す第１の辺に沿って配置された複数の超音波振動子と、
   前記第１の辺に平行な第２の辺に沿って配置された複数の超音波振動子と、を有する、請求項１に記載の音響システム。
3. 前記電子機器は、前記複数の超音波振動子により生成された超音波を、前記ディスプレイ画面の表面に垂直な方向に放出する複数の音孔を有する、請求項２に記載の音響システム。
4. 前記電子機器は、前記第１の座席の背もたれに対して可動に取り付けられている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の音響システム。
5. 前記第２の座席の背もたれは、前記超音波を吸収する吸音部材を含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の音響システム。
6. 前記吸音部材は、ウレタンである、請求項５に記載の音響システム。
7. 前記第２の座席の背もたれは、前記超音波を反射する反射部材を含む、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の音響システム。
8. 第１の座席の背もたれの背面に装着される本体部と、
   前記第１の座席の後部に配置された第２の座席に向けて超音波を送出するパラメトリックスピーカと、を備え、
   前記第２の座席は、前記パラメトリックスピーカから送出された超音波の少なくとも一部を吸収または反射する背もたれを有する、電子機器。
9. ディスプレイ画面を備え、
   前記パラメトリックスピーカは、前記ディスプレイ画面の外周を成す第１の辺に沿って配置された複数の超音波振動子と、
   前記第１の辺に平行な第２の辺に沿って配置された複数の超音波振動子と、を有する、請求項８に記載の電子機器。
10. 前記複数の超音波振動子により生成された超音波を、前記ディスプレイ画面の表面に垂直な方向に放出する複数の音孔を有する、請求項９に記載の電子機器。

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