JP5212576B2 - 音響再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、超指向性スピーカを用いた音響再生装置に関する。

従来、音声など音の情報を含む音声情報に指向性を持たせたスピーカを用いて、音声情報が特定の対象者にのみ伝達される音響再生装置がある。例えば、車両に備えられた、運転者だけに警報音等の情報を伝える情報伝達装置が多く提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

図１３は従来の情報伝達装置のスピーカの配置図である。車体左右のフロントピラー１０１の下部のドアミラー１０３の取り付け部にスピーカ１０７が設置されている。スピーカ１０７は運転者１０５の頭部位置へ向けて超音波を発生する。

車両は障害物までの距離を測定し、その距離に応じて運転者１０５に警報音を伝える。その際、左右のスピーカ１０７はそれぞれ異なる周波数の超音波を個別に出力する。左右のスピーカ１０７は、運転者１０５に向かって放射される超音波の進む方向を示す指向軸線が、運転者１０５の頭部位置で交差するように配置される。左右のスピーカ１０７からそれぞれ出力される超音波の周波数は、２つの周波数の相互干渉によるうなりの周波数が可聴域に属するように設定されている。従って、２つの異なる周波数の超音波は運転者１０５の頭部の周りで可聴音となり、運転者１０５に警報音として情報を伝達することができる。一方、他の席の乗員の周りでは、左右のスピーカ１０７の指向軸線が交差せず２つの超音波によるうなりが発生しないので、警報音が知覚されない。このように、警報音に指向性を持たせることができるので、運転者１０５にのみ警報音を伝達できる。

図１３のような従来の情報伝達装置においては、車両乗員のうちの運転者１０５だけに警報音として情報を伝達するため、指向性の鋭い超音波を放射するスピーカ１０７を用いている。これによって、運転者１０５に警報を与える場合でも、その警報音は運転者だけに知覚され他の乗員には警報音が聞こえないので、他の乗員に煩わしさを与えない。

特許第２７４３６０３号公報

本発明は、放射される音波の指向性が鋭い特性を有するスピーカである超指向性スピーカにおいて、その音波を放射する角度を調整する機構を有し、かつその角度を情報の聴取者等が容易に調節することができる音響再生装置である。

本発明の音響再生装置は、超音波を放射する音波放射面と第１の面を有する超指向性スピーカと、第１の面に対向する第２の面を有する取り付け部と、を有する。超指向性スピーカの音波放射面の少なくとも一部は鏡面を有する。第１の面は凸面を有する。第２の面は凸面と接触し得る凹面を有する。凸面の曲率を凹面の曲率よりも大きくする。凸面が凹面を移動することにより音波放射面の傾きを変化させて超指向性スピーカの音波を放射する方向を調整することができる。

本発明の音響再生装置によれば、超指向性スピーカの周方向の回転と厚さ方向の傾きを、同時に、あるいは独立に動かすことができるので、超指向性スピーカの音波を放射する方向を、聴取者が容易に調整できる。

図１は実施の形態１における音響再生装置の超指向性スピーカの設置位置の一例を示す配置図である。 図２は実施の形態１における音響再生装置の超指向性スピーカの可聴音の指向特性図である。 図３は実施の形態１における音響再生装置の角度調節時の斜視図である。 図４Ａは実施の形態１における音響再生装置の一部分解斜視図である。 図４Ｂは実施の形態１における音響再生装置の断面模式図である。 図４Ｃは実施の形態１における音響再生装置の角度調節時の断面模式図である。 図５は実施の形態２における音響再生装置の一部分解斜視図である。 図６Ａは実施の形態２における音響再生装置の角度調節時の斜視図である。 図６Ｂは実施の形態２における音響再生装置の角度調節時の断面模式図である。 図７は実施の形態３における音響再生装置の一部分解斜視図である。 図８は実施の形態３における音響再生装置の角度調節時の斜視図である。 図９は実施の形態４における音響再生装置の一部分解斜視図である。 図１０Ａは実施の形態５における音響再生装置の一部分解斜視図である。 図１０Ｂは実施の形態５における音響再生装置の角度調節時の断面模式図である。 図１１は実施の形態６における音響再生装置の一部分解斜視図である。 図１２Ａは実施の形態７における音響再生装置の一部分解斜視図である。 図１２Ｂは実施の形態７における音響再生装置の断面模式図である。 図１３は従来の情報伝達装置のスピーカの配置図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は実施の形態１における音響再生装置の超指向性スピーカの設置位置の一例を示す配置図である。図１において、車両のダッシュボード１１にはハンドル１３が取り付けられている。ダッシュボード１１の一部にはメータフード１５が形成されている。メータフード１５の下部にはメータ１７が組み込まれている。ダッシュボード１１の、ハンドル１３の左側と右側に設けられた取り付け部１９ａに、それぞれ超指向性スピーカ２１ａが設置されている。

超指向性スピーカ２１ａは、可聴音の音圧が超指向性スピーカ２１ａの位置から音波が伝播する音軸方向に所定の距離でピークを有する特性を持ち、かつ超音波を搬送波として用いている。

駆動制御部は超指向性スピーカ２１ａの駆動を電気的に制御し、車両からの制御信号に基づいて、超指向性スピーカ２１ａから音波を放射させる。

一般に、音波の振幅を大きくして空気や水等の媒体に放射すると、音波が媒体中を進むにつれて、媒体自体の弾性特性（圧力変化に対する体積変化）が、線形でなくなり非線形な特性を持つ。媒体の弾性特性が非線形となることで音波の波形が歪み、放射された元の周波数成分以外の周波数成分を音波が持つようになる。

超指向性スピーカ２１ａは上述の媒体の特性を利用したものである。可聴音成分を超音波に重畳した音波を空気中に放射すると、放射された音波は空気の弾性特性の非線形性の影響を受ける。放射された音波が空気中を進むにつれて搬送波である超音波の波形が歪むと共に、より周波数の高い超音波の成分から減衰し始める。周波数の高い超音波の成分が減衰すると、超音波に対して低い周波数で超音波に重畳されている可聴音の成分が再生されてくる。

音波が進む音軸方向に対して、通常のスピーカから放射される可聴音の音圧は、スピーカの音波の放射面の位置が最も大きく、スピーカの放射面から離れるにつれて小さくなる。それに対して、超指向性スピーカ２１ａから放射される可聴音の音圧は、超指向性スピーカ２１ａの放射面の近傍では非常に小さいが、空気中を進むにつれて大きくなる。そのため超指向性スピーカ２１ａによる可聴音の音圧は、放射面から所定の距離でピークを有する音軸方向の距離に依存した特性を持つ。

超指向性スピーカ２１ａから放射される可聴音の音圧がピークとなる所定の距離は、超指向性スピーカ２１ａの機械的な特性や、それに基づく搬送波周波数のような電気的な特性等により決定される。

一般に、音波はその周波数が高いほど音軸から拡がることなく伝播するので、周波数が高い音波の放射角は小さくなり指向性は高くなる。そのため、可聴音よりも周波数の高い超音波を搬送波として用いている超指向性スピーカが放射する音波の指向性は高く、空気の弾性特性の非線形特性の影響を受けて超音波の伝播の過程で生成される可聴音の指向性も高くなる。

よって、超指向性スピーカ２１ａによる可聴音の音圧は、超音波が伝播する音軸に対して垂直な方向についても、音軸に対して垂直方向の距離に依存した特性を持ち、音軸近傍の音圧が大きく音軸から離れると音圧は小さくなる。

図２は実施の形態１における音響再生装置の超指向性スピーカの可聴音の指向特性図である。図２において、縦軸は超指向性スピーカ２１ａによる可聴音の音圧を示しており、横軸は超指向性スピーカ２１ａによる可聴音の放射角を示している。図２に示すように、５００Ｈｚ（実線）、１ｋＨｚ（破線）、及び２ｋＨｚ（一点鎖線）のどの可聴音の周波数においても、放射角度が音軸上から±１０度辺りではそれぞれの周波数の音圧は約２０ｄＢも低くなる。

このように超指向性スピーカ２１ａは優れた指向性を持つ。例えば超指向性スピーカ２１ａから超指向性スピーカ２１ａの可聴音を聞く聴取者までの距離が１ｍであるとする。この場合、超指向性スピーカ２１ａから放射される超音波の音軸の角度を１０度のずれは、その聴取者の位置では約０．１７ｍのずれとなる。

よって、特定の聴取者のみに音響情報を伝達するためには、その聴取者の座席位置や体格等を考慮して、離れたところに位置する超指向性スピーカ２１ａの音波の放射方向を精度よく調整する必要がある。

この調整は車両製造者が予め設定するだけではなく、超指向性スピーカ２１ａの音響情報の聴取者が、聴取者自身の体格や座席位置等に応じて角度を調整することが望まれる。聴取者自身が超指向性スピーカ２１ａの音軸の角度を調整することで、超指向性スピーカ２１ａから放射される超音波が可聴音となる範囲を聴取者の座席位置に合わせることができる。

そのため、実施の形態１における音響再生装置は、超指向性スピーカ２１ａによる音波の放射方向を精度よく調整できる機構を有する。以下にその機構と動作について説明する。

図３は実施の形態１における音響再生装置の角度調節時の斜視図である。図４Ａは実施の形態１における音響再生装置の一部分解斜視図である。図４Ｂは実施の形態１における音響再生装置の断面模式図である。図４Ｃは実施の形態１における音響再生装置の角度調節時の断面模式図である。

実施の形態１における音響再生装置は、超音波を放射する音波放射面２３と側面２５を有する超指向性スピーカ２１ａと、側面２５に対向する壁面３０を有する取り付け部１９ａと、を有する。側面２５は凸面２７ａを有する。取り付け部１９ａは壁面３０を有する。壁面３０は凸面２７ａと接触し得る凹面２９ａを有する。

図３において、超指向性スピーカ２１ａの外観はほぼ円柱形である。より具体的には、超指向性スピーカ２１ａは、上面（２３）と下面２８と、上面（２３）と下面２８とに繋がる側面２５とを有する円柱形状を実質的に有する。実施の形態１において上面とは音波放射面２３である。図４Ｂにおいて中心軸６５は円柱形状の中心軸である。以降、中心軸６５方向を超指向性スピーカ２１ａの厚さ方向と呼び、円柱形状の中心軸６５方向の音波放射面２３から下面２８までの距離を超指向性スピーカ２１ａの厚さと呼ぶ。

超指向性スピーカ２１ａは側面２５の上部の一部がダッシュボード１１から突出するように配置されている。超指向性スピーカ２１ａは、その厚さ方向の下部でダッシュボード１１に設けられた取り付け部１９ａに設置されている。

図４Ａにおいて、超指向性スピーカ２１ａは側面２５の一部、ここでは側面２５の下側（ダッシュボード１１側）の全周に凸面２７ａを有している。ダッシュボード１１に設けられた取り付け部１９ａは、その壁面３０に凸面２７ａと接し得る凹面２９ａを全周に有している。壁面３０は凸面２７ａと接し得る凹面２９ａと凹面２９ａ以外の面３０ａによって構成される。図４Ｂに示されるように、凹面２９ａが凸面２７ａと接することで、取り付け部１９ａは超指向性スピーカ２１ａを支持している。

実施の形態１における凸面２７ａと凹面２９ａの関係について説明する。

図４Ａに示されるように壁面３０はその全周が曲面で形成されている。図４Ｂに示される仮想球の球面６０は、超指向性スピーカ２１ａの最大外径６２よりも僅かに大きい直径を有する球の球面である。実施の形態１において凹面２９ａは凸面２７ａに対向して接し得る面であり、かつ球面６０の曲率と同じ曲率を持った、壁面３０上の面である。すなわち、図４Ｂにおいて壁面３０上で仮想球の球面６０の曲率と一致している面が凹面２９ａである。凹面２９ａの面上は一定の曲率である。壁面３０の凹面２９ａ以外の面３０ａは凹面２９ａよりも大きな曲率をもつ。

ここで、凸面２７ａの曲率と凹面２９ａの曲率とは中心軸６５を含む断面における曲率である。すなわち、超指向性スピーカ２１ａの厚さ方向の曲率である。

凸面２７ａは超指向性スピーカ２１ａの側面２５上で、凹面２９ａの曲率よりも大きい曲率を持つ面である。側面２５は側面２５の全周にわたって凸面２７ａを有する。超指向性スピーカ２１ａは凸面２７ａの一部で最大外径６２となる。超指向性スピーカ２１ａが最大外径６２となる凸面２７ａと、凹面２９ａとが接触することで、超指向性スピーカ２１ａが取り付け部１９ａに支持される。

図４Ｃに示されるように、凸面２７ａは凹面２９ａを移動することができる。凸面２７ａが凹面２９ａを移動するときも、超指向性スピーカ２１ａの最大外径６２で凸面２７ａが凹面２９ａの一部と接触している。逆に言えば、壁面３０の凹面２９ａは、超指向性スピーカ２１ａの最大外径６２よりも僅かに大きい直径を有する仮想球の球面６０上に位置している。

また、凹面２９ａが形成されている取り付け部１９ａの厚みは、凸面２７ａが形成されている超指向性スピーカ２１ａの厚みより厚い。

以上のように、凸面２７ａと凹面２９ａは、少なくとも凸面２７ａの厚さ方向の曲率が凹面２９ａの厚さ方向の曲率よりも大きい関係である。さらに凹面２９ａは、凸面２７ａに対向して接し得る面であり、かつ仮想球の球面６０の曲率と同じ曲率を持った、壁面３０上の面である。

なお、壁面３０面上の面３０ａは一定の曲率でなくてもよい。例えば、面３０ａの曲率は、凹面２９ａの曲率（球面６０の曲率）よりも大きい構成としても、小さい構成としてもよい。

凸面２７ａと凹面２９ａが互いに接触し得る面の、曲率や面粗さ等の機械的な要素や、接触面の化学的な処理等の要素を変化させることによって、超指向性スピーカ２１ａの周方向への回転のし易さや、厚さ方向への傾け易さを変化させることができる。

以上のような構成、動作により、例えば聴取者が超指向性スピーカ２１ａの側面２５を手で持って、超指向性スピーカ２１ａを回転させたり傾けたりすることができる。これによって聴取者は、図３に示すように超指向性スピーカ２１ａの音波放射面２３を任意の方向に設定することができる。

従って、ダッシュボード１１の取り付け部１９ａに設置された超指向性スピーカ２１ａの音波放射面２３の方向を、聴取者が任意に調整することができる音響再生装置を実現することができる。

図１の構成では、音響再生装置を構成する超指向性スピーカ２１ａは、ハンドル１３に対して、左側と右側に２つ設置しているが、いずれか一方のみでもよいし、３つ以上を設置する構成としてもよい。超指向性スピーカ２１ａの位置も、ハンドル１３の左側と右側に限定されるものではない。超指向性スピーカ２１ａからの音波を直接、運転者や同乗者等の特定の聴取者に対して伝達できる位置に設置すればよい。あるいは車内の壁面等による反射を利用して、運転者や同乗者等の特定の聴取者に対して伝達できる位置に設置すればよい。

超指向性スピーカ２１ａの凸面２７ａの形状は、特定の曲率を持った曲面に限られたものではなく、例えば、断面形状が三角形等のような尖鋭な部分を持った形状であっても構わない。また凸面２７ａの曲率は一定でなくてもよく、異なる曲率の曲面の組み合わせによって凸面２７ａが構成されてもよい。

凸面２７ａは、側面２５の全周に亘って形成される構成に限定されるものではなく、部分的に複数個の凸面２７ａを設ける構成としてもよい。ただし、複数個の凸面２７ａを設ける場合は、超指向性スピーカ２１ａを取り付け部１９ａに保持するために、側面２５の外周上でほぼ等間隔に設ける構成とすることが好ましい。複数個の凸面２７ａに対して、１つの凹面２９ａで支持してもよいし、複数個の凹面２９ａで支持してもよい。複数個の凹面２９ａで複数個の凸面２７ａを支持する場合であっても、複数個の凹面２９ａが全て仮想球の球面６０上であれば、複数個の凸面２７ａはそれぞれ対応する複数個の凹面２９ａ上を移動することができる。

取り付け部１９ａの凹面２９ａの形状も、上記形状に制限されるものではなく、凸面２７ａの形状に対応して、超指向性スピーカ２１ａを取り付け部１９ａに保持でき、かつ、超指向性スピーカ２１ａを回転させたり傾けたりすることができる形状であればよい。

実施の形態１の超指向性スピーカ２１ａにおいて、音波放射面２３の表面全体、あるいはその一部を鏡面とする構成にしてもよい。聴取者自身が超指向性スピーカ２１ａの向きを調節する際に、聴取者の顔や目等が鏡面状の音波放射面２３の表面に映ることで、音波放射面２３が聴取者の方向を向いていることを聴取者自身が極めて容易に判断できる。従って、より容易に超指向性スピーカ２１ａの向きを調節することが可能となる。

なお、音波放射面２３の表面を鏡面状とするために、例えば、鏡面加工を施した樹脂や金属で音波放射面２３を構成してもよい。音波放射面２３の一部に鏡や鏡面加工を施した樹脂片や金属片等を貼付する構成としてもよい。音波放射面２３の少なくとも表面の一部をメッキ処理等により、鏡面部分を持たせる構成でもよい。

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２における音響再生装置の一部分解斜視図である。図６Ａは実施の形態２における音響再生装置の角度調節時の斜視図である。図６Ｂは実施の形態２における音響再生装置の角度調節時の断面模式図である。

図５、図６Ａおよび図６Ｂにおいて、図３、および図４Ａ〜図４Ｃの音響再生装置と同一構成の部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態２における音響再生装置は、超指向性スピーカ２１ｂに設置された角度調節部３１を有し、凸面２７ａの代わりに凸面２７ｂを有し、凹面２９ａと面３０ａの代わりに凹面２９ｂを有する点で、実施の形態１における音響再生装置と異なる。

図５において、角度調節部３１は、超指向性スピーカ２１ｂの音波放射面２３側の面上周縁部に設置されたＬ字形状の腕部３３と、腕部３３の超指向性スピーカ２１ｂの周縁部と反対側の先端に取り付けた球状の握り部３５から構成される。

実施の形態２において、超指向性スピーカ２１ｂの側面２５には、側面２５の全体に凸面２７ｂが形成されている。以下、側面２５の全体を凸面２７ｂという。

一方、ダッシュボード１１の取り付け部１９ｂの壁面３０全体には、凹面２９ｂが形成されている。超指向性スピーカ２１ｂの側面２５の凸面２７ｂの曲率は取り付け部１９ｂの壁面３０の凹面２９ｂの曲率よりもわずかに大きい。凹面２９ｂは実施の形態１の図４Ｂに示される凹面２９ａと同様の特徴を有する。すなわち、実施の形態２においても凹面２９ｂは、凸面２７ｂと接し得る面であり、かつ壁面３０上であって図６Ｂに示される仮想球の球面６０の曲率と同じ曲率を有する面とする。また、実施の形態１において壁面３０は凹面２９ａと面３０ａとの曲率の異なる面から構成されていたが、実施の形態２においては壁面３０の全体は一定の曲率を有する凹面２９ｂから構成される。よって凸面２７ｂは壁面３０上の全体を移動することができる。

このような構成によって、聴取者が超指向性スピーカ２１ｂを取り付け部１９ｂに保持した状態で、周方向に回転させたり、厚さ方向に傾けたりすることができる。

凸面２７ｂと凹面２９ｂが互いに接触し得る面の、曲率や面粗さ等の機械的な要素や、接触面の化学的な処理等の要素を変化させることで、超指向性スピーカ２１ｂの周方向の回転し易さや厚さ方向の傾け易さを変化させることができる。

角度調節部３１を設置したことで、図６Ａに示すように、超指向性スピーカ２１ｂの角度調節部３１以外を、ダッシュボード１１から突出させることなく、超指向性スピーカ２１ｂを配置することができる。

以上のような構成、動作により、例えば、聴取者が超指向性スピーカ２１ｂの角度調節部３１を持って、超指向性スピーカ２１ｂを回転させたり傾けたりすることができる。よって聴取者は超指向性スピーカ２１ｂの音波放射面２３を任意の方向に設定することができる。

従って、超指向性スピーカ２１ｂの音波放射面２３をダッシュボード１１から突出させることなく、聴取者が音波放射面２３の方向を任意に調整することができる音響再生装置を実現することができる。

なお、図５の構成では、超指向性スピーカ２１ｂの厚みと取り付け部１９ｂの厚みはほぼ同じ厚みとしているが、実施の形態１と同様に超指向性スピーカ２１ｂの厚みが取り付け部１９ｂの厚みより厚い構成としてもよい。このとき、例えば、実施の形態１の場合と同様に、壁面３０の一部を凹面２９ｂとし、壁面３０の凹面２９ｂ以外の部分を凹面２９ｂと異なる曲率を持つ面で構成してもよい。凸面２７ｂは凹面２９ｂの曲率よりも大きい曲率であれば、一定の曲率でなくてもよい。実施の形態２において超指向性スピーカ２１ｂの厚みと取り付け部１９ｂの厚みの大小関係は特に限定されない。

このように、実施の形態２における音響再生装置は、側面２５の全体が凸面２７ｂであり、凸面２７ｂの曲率が凹面２９ｂの曲率より僅かに大きい構成であれば、腕部３３が取り付け部１９ｂに当接しない限りにおいて、聴取者は取り付け部１９ｂの中で超指向性スピーカ２１ｂを自在に動かすことができる。従って、音響再生装置の形状の設計自由度が増し、超指向性スピーカ２１ｂの音波放射面２３の角度を調整することができる範囲を大きくすることができる。

また、角度調節部３１は実施の形態１における超指向性スピーカ２１ａに設けてもよい。これにより、ダッシュボード１１における超指向性スピーカ２１ａの設置場所によっては側面２５を直接触りにくい場合であっても、聴取者が容易に音波放射面２３の角度を調整することが可能となる。

（実施の形態３）
図７は実施の形態３における音響再生装置の一部分解斜視図である。図８は実施の形態３における音響再生装置の角度調節時の斜視図である。

図７および図８において、図３および図４Ａ〜図４Ｃの音響再生装置と同一構成の部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態３における音響再生装置は、図４Ａに示される凸面２７ａと凹面２９ａの代わりに、超指向性スピーカ２１ｃの側面２５の凸面２７ｃと、取り付け部１９ｃに設置された凹面２９ｃを有する点で、実施の形態１における音響再生装置と異なる。

図７に示すように、超指向性スピーカ２１ｃの側面２５の下側（ダッシュボード１１側）に凸面２７ｃが設けられている。凸面２７ｃは側面２５の全周にわたって形成されず、側面２５の周方向の一部だけに形成されている。取り付け部１９ｃの凸面２７ｃと対向する壁面３０に凹面２９ｃが形成されている。凹面２９ｃは取り付け部１９ｃの内側の壁面３０の全周ではなく一部だけに形成される。

凸面２７ｃと凹面２９ｃを壁面３０の全周ではなく一部だけに形成することで、超指向性スピーカ２１ｃを、１回転以上動かせないように超指向性スピーカ２１ｃの回転角度を制限することができる。

このような構成とすることで、超指向性スピーカ２１ｃの角度を調整し続けることによって発生する、超指向性スピーカ２１ｃと駆動制御部とをつないでいる配線ケーブルの過度のねじれを防止することができる。

凸面２７ｃの曲率は凹面２９ｃの曲率よりも大きく形成されている。凸面２７ｃは凹面２９ｃの面上を移動することができる。

なお、超指向性スピーカ２１ｃの音波放射面２３が傾く角度については、水平方向と垂直方向とで同じ角度に設定することや、水平方向と垂直方向とで互いに異なる角度に設定することができる。そのため、聴取者による超指向性スピーカ２１ｃの音波の放射方向の調整の際、特に角度を１８０度以上回転させる必要がない。凸面２７ｃの形状、及び凹面２９ｃの形状として、超指向性スピーカ２１ｃが音波放射面２３の周方向に１８０度以上回転できない形状としても、音響再生装置としての実用上の制限とはならない。

よって超指向性スピーカ２１ｃを取り付け部１９ｃに保持した状態で周方向に回転させたり、厚さ方向に傾けたりすることができ、図８に示すように超指向性スピーカ２１ｃの角度を調整することが可能となる。

以上のような構成、動作により、聴取者による超指向性スピーカ２１ｃの角度調整が容易で、かつ超指向性スピーカ２１ｃの配線ケーブルに過度な負担をかけない音響再生装置を実現することができる。

なお、実施の形態３では、凸面２７ｃと凹面２９ｃとをそれぞれ１つずつで１組とする構成としたが、１つの凹面２９ｃに対して複数の凸面２７ｃで１組としてもよい。または、凸面２７ｃと凹面２９ｃとの組を、複数設けるようにしてもよい。これらのような構成とすることにより、超指向性スピーカ２１ｃの保持が、１組だけの場合よりも安定する。

ただし、凸面２７ｃと凹面２９ｃとの組を数多く設けると超指向性スピーカ２１ｃの回転可能な角度が小さくなり調整することができる調整範囲が狭くなる可能性がある。凸面２７ｃと凹面２９ｃとの組を複数設ける場合は、凸面２７ｃと凹面２９ｃとの組の数は、聴取者が必要な調整範囲を確保できる適切な数とする必要がある。

実施の形態３の構成と実施の形態２の構成を同時に備えるように音響再生装置を構成してもよい。すなわち、図７における側面２５が曲面（図５における凸面２７ｂ）であり、取り付け部１９ｃの壁面３０の凹面２９ｃ以外の面３０ａが側面２５の曲面に対応した曲面（図５における凹面２９ｂ）となる。側面２５の曲率と壁面３０の曲率の関係も、上述した実施の形態２の凸面２７ｂの曲率と凹面２９ｂの曲率の関係と同じ関係であるとよい。また凸面２７ｃの曲率と凹面２９ｃの曲率の関係においても、上述した実施の形態２の凸面２７ｂの曲率と凹面２９ｂの曲率の関係と同じ関係であるとよい。

このような構成とすることで、超指向性スピーカ２１ｃを取り付け部１９ｃに保持した状態で周方向に回転させたり、厚さ方向に傾けたりすることができ、かつ配線ケーブルの過度のねじれを防止することができる。

超指向性スピーカ２１ｃの凸面２７ｃが形成されている部分は、機械的や材質的にバネ性を有する構成としてもよい。この場合、超指向性スピーカ２１ｃを取り付け部１９ｃに取り付ける際に、凸面２７ｃは、取り付け部１９ｃの凹面２９ｃ以外の壁面３０では引っ込ませておいて、凹面２９ｃで飛び出させることで取り付けることができる。よって、組み立て作業の効率が向上する。

加えて、超指向性スピーカ２１ｃの凸面２７ｃが形成されている部分がバネ性を有する場合、凹面２９ｃと凸面２７ｃが接している際のバネの張力が一定になるように形状と材質を設定する。このようにすることで、超指向性スピーカ２１ｃと取り付け部１９ｃとが一定の力で保持される。よって凹面２９ｃが凸面２７ｃと接触する接触面の曲率が一定でなくても凹面２９ｃの曲率の変動による影響が少なく、取り付け部１９ｃが超指向性スピーカ２１ｃを安定して保持することができる。

実施の形態３の構成においても、実施の形態２で述べた角度調節部３１を超指向性スピーカ２１ｃの周縁部に設ける構成としてもよい。ダッシュボード１１における超指向性スピーカ２１ｃの設置場所によっては、側面２５を直接触りにくい場合がある。このような場合であっても角度調節部３１によって聴取者が容易に音波放射面２３の角度を調整することができる。

（実施の形態４）
図９は実施の形態４における音響再生装置の一部分解斜視図である。なお、実施の形態４において、超指向性スピーカ２１ｄをダッシュボード１１に設置した際の斜視図は図８と同じである。

図９において、図７の音響再生装置と同一構成の部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態４における音響再生装置は、凸面と凹面の配置を図７の配置と逆にした点で、実施の形態３における音響再生装置と異なる。

実施の形態４における音響再生装置の超指向性スピーカ２１ｄは、側面全体もしくは側面の一部に凹面２９ｄを有する。取り付け部１９ｄは、凹面２９ｄに対向する壁面３０全体もしくは壁面３０の一部に凸面２７ｄを有する。つまり、図７の構成では、超指向性スピーカ２１ｃの側面２５に凸面２７ｃを、取り付け部１９ｄの壁面３０に凹面２９ｃを、それぞれ設ける構成としたが、図９の構成では、超指向性スピーカ２１ｄの側面２５に凹面２９ｄを、取り付け部１９ｄの壁面３０に凸面２７ｄを、それぞれ設けている。

図９の構成において、凹面２９ｄの曲率よりも凸面２７ｄの曲率を大きくすることで、超指向性スピーカ２１ｄの音波を放射する方向の調整が可能な構成となる。また、凸面２７ｄの形状および凹面２９ｄの形状は、超指向性スピーカ２１ｄが音波放射面２３の周方向に１８０度以上回転しない形状としている。

以上のような構成、動作により、実施の形態３と同様に、聴取者による超指向性スピーカ２１ｄの角度調整が容易で、かつ超指向性スピーカ２１ｄの配線ケーブルに過度な負担をかけない音響再生装置を実現することができる。

なお、実施の形態４と同様に、実施の形態１、２においても、凸面２７ａと凹面２９ａ、凸面２７ｂと凹面２９ｂを互いに逆に設ける構成としてもよい。

（実施の形態５）
図１０Ａは実施の形態５における音響再生装置の一部分解斜視図である。図１０Ｂは実施の形態５における音響再生装置の角度調節時の断面模式図である。なお、実施の形態５において、超指向性スピーカ２１ｅをダッシュボード１１に設置した際の斜視図は図８と同じである。

図１０Ａにおいて、図７の音響再生装置と同一構成の部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態５における音響再生装置は、超指向性スピーカ２１ｅの側面２５とダッシュボード１１の取り付け部１９ｅに電極を設けた点で異なる。

超指向性スピーカ２１ｅは、凸面３７ａと凸面３７ｂを有する。超指向性スピーカ２１ｅの凸面３７ａには、凸面３７ａと凹面３９ａが接する面の全面にホット側の電極４７ａが形成されている。超指向性スピーカ２１ｅの凸面３７ｂには、凸面３７ｂと凹面３９ｂが接する面の全面に接地側の電極４７ｂが形成されている。

取り付け部１９ｅの壁面３０は凹面３９ａと凹面３９ｂと、それら以外の面３０ａを有する。取り付け部１９ｅの凹面３９ａ、凹面３９ｂは、凸面３７ａ、凸面３７ｂとそれぞれ接し得る面であり、凸面３７ａ、凸面３７ｂの曲率は凹面３９ａ、凹面３９ｂの曲率よりも大きい。図１０Ｂにおいて球面６０は、凸面３７ａ、凸面３７ｂを含んだ超指向性スピーカ２１ｅの最大外径６２よりもわずかに大きい直径を有する球の球面である。凹面３９ａと凹面３９ｂは球面６０の曲率と等しい曲率を有する面である。凹面３９ａと凹面３９ｂは球面６０上に位置している。

凹面３９ａには、ホット側の電極４９ａが形成されている。凹面３９ｂには、接地側の電極４９ｂが形成されている。凸面３７ａと凹面３９ａとが接し、凸面３７ｂと凹面３９ｂとが接することで、ホット側の電極４７ａと電極４９ａとが接し、接地側の電極４７ｂと電極４９ｂとが接する。このように図１０Ａ、図１０Ｂの音響再生装置は２組の電極対を有する。

このような構成により、超指向性スピーカ２１ｅを取り付け部１９ｅに保持した状態で、超指向性スピーカ２１ｅを周方向に回転させたり、厚さ方向に傾けたりすることができる。さらに、ホット側の電極４７ａと電極４９ａ、および接地側の電極４７ｂと電極４９ｂが互いに接触することで電気的に接続することができる。従って、取り付け部１９ｅから超指向性スピーカ２１ｅへ電気信号を供給することが可能となり、超指向性スピーカ２１ｅと駆動制御部とをつなぐ配線ケーブルが不要になる。

なお、取り付け部１９ｅに形成されたホット側の電極４９ａと接地側の電極４９ｂは、取り付け部１９ｅの内側の壁面３０全周にわたった形状ではない。電極４９ａと接地側の電極４９ｂは、超指向性スピーカ２１ｅの音波を放射する方向を調整する範囲で、特に、超指向性スピーカ２１ｅの回転方向について、互いに干渉しない位置に設置されている。

上記のように、超指向性スピーカ２１ｅの音波の放射方向の調整の際、特に角度を１８０度以上回転させることが必要ないので、超指向性スピーカ２１ｅの回転角度の制限は、音響再生装置としての実用上の制限とはならない。

以上のような構成、動作により、聴取者による超指向性スピーカ２１ｅの角度調整が容易で、かつ超指向性スピーカ２１ｅと駆動制御部とをつなぐ配線ケーブルが不要な音響再生装置を実現することができる。

なお、実施の形態５において、電極４７ａ、電極４７ｂと電極４９ａ、電極４９ｂは、いずれも凸面３７ａ、凸面３７ｂと凹面３９ａ、凹面３９ｂがそれぞれ接触する面の全面に設けているが、この構成に限られない。超指向性スピーカ２１ｅの音波を放射する方向を調整する範囲で、かつ取り付け部１９ｅから超指向性スピーカ２１ｅへ電気信号を供給することが可能な範囲であれば、凸面３７ａ、凸面３７ｂと凹面３９ａ、凹面３９ｂが接触する面の一部にそれぞれの電極を形成するようにしてもよい。

上記範囲内であれば、超指向性スピーカ２１ｅに設けたホット側の電極４７ａと接地側の電極４７ｂを、凸面３７ａ、凸面３７ｂが凹面３９ａ、凹面３９ｂとそれぞれ接触する面の一部にそれぞれ形成し、かつ凹面３９ａ、凹面３９ｂには全面に、電極４９ａと電極４９ｂを設ける構成としてもよい。逆に、電極４９ａ、電極４９ｂを凹面３９ａと凹面３９ｂの一部にそれぞれ形成し、かつ凸面３７ａ、凸面３７ｂには凹面３９ａ、凹面３９ｂとそれぞれ接触する面の全面に、ホット側の電極４９ａと接地側の電極４９ｂをそれぞれ設ける構成としてもよい。

なお、電極４９ａ、電極４９ｂを凹面３９ａと凹面３９ｂの一部にそれぞれ形成した場合、凸面３７ａまたは凸面３７ｂが電極４９ａと電極４９ｂが形成されていない位置に動いた時、超指向性スピーカ２１ｅに電気信号を供給することができなくなる。よって、超指向性スピーカ２１ｅの音波の放射方向を変えるだけで、音響信号の入出力を操作することも可能になる。

実施の形態５では、図１０Ａに示すように、凹面３９ａと凹面３９ｂを、互いに対向した位置からずらして配置しているが、対向させて配置してもよい。すなわち、凹面３９ａと凹面３９ｂに形成された電極４９ａと電極４９ｂとが互いに機械的に干渉せず、かつ電気的に短絡しない限りにおいて、取り付け部１９ｅのどの位置に凹面３９ａと凹面３９ｂを配置してもよい。

実施の形態５では、２組の電極対を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、３組以上の複数の組の電極対を用いるようにしてもよい。この場合、例えば、超指向性スピーカ２１ｅが駆動制御部を内蔵する構成であれば、電源、音響信号、および制御信号等の各信号系統を分離して超指向性スピーカ２１ｅに接続することができる。

実施の形態５においても、実施の形態４と同様に、凸面３７ａ、凸面３７ｂと凹面３９ａ、凹面３９ｂを互いに逆側に設ける構成としてもよい。

（実施の形態６）
図１１は実施の形態６における音響再生装置の一部分解斜視図である。図１１における音響再生装置の基本的な構成は、図４Ａの実施の形態１の音響再生装置と同一であるが、超指向性スピーカ２１ｆの形状の外観を角柱としている点で異なる。

音波放射面２３に隣接する４つの側面２５のうち、１組の対向する面に凸面２７ｆを設ける。凸面２７ｆに対向する取り付け部１９ｆの壁面３０に凹面２９ｆを設ける。凸面２７ｆの曲率と凹面２９ｆの曲率の関係は実施の形態１と同様である。

このような構成によって、聴取者が容易に超指向性スピーカ２１ｆの音波放射面２３の角度を調整することができる。

なお、図１１に示す構成は実施の形態１から５に適用することもできる。

（実施の形態７）
図１２Ａは実施の形態７における音響再生装置の一部分解斜視図である。図１２Ｂは実施の形態７における音響再生装置の断面模式図である。図１２Ａにおける音響再生装置の超指向性スピーカ２１ｇの基本的な構成は、図９の実施の形態４の音響再生装置と同一であるが、凹面２９ｇを超指向性スピーカ２１ｇの下面２８に設けている点で異なる。

取り付け部１９ｇは球形である。取り付け部１９ｇの表面８７は凸面２７ｇを有する。凸面２７ｇは凹面２９ｇの曲率よりも大きい曲率を有する。実施の形態７では取り付け部１９ｇは球形であるので、取り付け部１９ｇの表面８７全体が凸面２７ｇである。

取り付け部１９ｇは凹面２９ｇと接触しない部分で、超指向性スピーカ２１ｇの方向を変える時にダッシュボードと干渉しないように固定され、超指向性スピーカ２１ｇの少なくとも一部が車室内側へ突出している。

超指向性スピーカ２１ｇの側面２５は球形である取り付け部１９ｇの中心８３よりも下方に下端２５ａを有する。凹面２９ｇは取り付け部１９ｇの中心８３を超えて、表面８７に沿って下端２５ａまで伸びている。

このようにすることで、超指向性スピーカ２１ｇが取り付け部１９ｇから外れにくくすることができる。

図１２Ａ、図１２Ｂに示す音響再生装置においては、取り付け部１９ｇ全体を凹面２９ｇの曲率よりも大きい曲率の表面８７を有する球としているが、表面８７の少なくとも凹面２９ｇと接触し得る部分を、凹面２９ｇの曲率よりも大きい曲率を有する凸面２７ｇとすればよい。

また、取り付け部１９ｇはダッシュボードと一体形成してもよい。即ち、ダッシュボードの一部に、凹面２９gと接触し得る球面を一体形成することで取り付け部１９ｇを構成してもよい。

以上のような構成によっても、超指向性スピーカ２１ｇの周方向または厚み方向へ聴取者が容易に角度を調整することができる。

また、図１２Ａ、図１２Ｂに示す構成は実施の形態１から実施の形態６に適用することもできる。

以上の、実施の形態１から実施の形態７の音響再生装置では、聴取者が手動で超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇの角度調節を行う構成を示したが、これに限られるものではない。上記の音響再生装置の構成以外からの制御信号により超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇの音波を放射する方向を制御する構成としてもよい。例えば、超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇの音波を放射する方向を調整できるようにモータを設置する。聴取者の近傍に設けたスイッチでモータを制御することで、容易に超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇの音波を放射する方向を調整することができる。また、このような構成とすることで、聴取者は聴取位置から大きく動くことなく、かつ精度よく超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇの音波を放射する方向を調整することができる。

また、上記の音響再生装置の構成以外からの制御信号によって超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇの音波を放射する方向を調整する構成としてもよい。例えば、車両に搭載される電動のドアミラーやフェンダーミラーの鏡面角度に連動して、超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇの音波を放射する方向を調節できるように構成してもよい。ドアミラーやフェンダーミラーの調整により聴取者の着座位置が推定できるので、推定された着座位置に基づいて超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇの音波を放射する方向が決定できる。よってミラーの鏡面角度と超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇの音波を放射する方向の関係をあらかじめ定義する。この関係を基に聴取者がドアミラーやフェンダーミラーを電動調整するだけで、超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇの音波の放射方向を自動的に調整することが可能となる。なお、ミラーの鏡面角度だけでなく、シート位置と超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇの音波の放射方向との関係も定義しておいてもよい。

さらに、従来の音響再生装置を示す図１３の構成のように、ドアミラーを取り付けている近傍に超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇを設置してもよい。車両がドアミラーの電動調節機能を有する場合はドアミラーの駆動部分と超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇをギア等により機械的に接続する。ドアミラーの鏡面角度と超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇの音波の放射方向との関係を設定すれば、同じモータでドアミラーと超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇとを同時に駆動することができる。これによって、聴取者が超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇの音波の放射方向を容易に、かつ精度よく調節することができる。また、超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇの音波の放射方向を調整するためだけのモータが不要となり低コスト化も図ることができる。

また、実施の形態１から実施の形態７の音響再生装置について、車両に搭載した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、超指向性スピーカ２１ａ〜２１ｇを用いたスピーカシステム、オーディオビジュアル機器、情報機器等の音を扱う機器にも適用してもよい。

本発明における音響再生装置は、聴取者が容易に超指向性スピーカの角度を調節することができるので、特に、特定の聴取者に対し音声信号を再生する超指向性スピーカを用いた音響再生装置等として有用である。

１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ，１９ｆ，１９ｇ 取り付け部
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ 超指向性スピーカ
２３ 音波放射面（上面）
２５ 側面（第１の面）
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅ，２７ｆ，２７ｇ，３７ａ，３７ｂ 凸面
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９ｅ，２９ｆ，２９ｇ，３９ａ，３９ｂ 凹面
２８ 下面（第１の面）
３０ 壁面（第２の面）
４７ａ，４７ｂ，４９ａ，４９ｂ 電極
６５ 中心軸
８７ 表面（第２の面）

Claims (6)

1. 超音波を放射する音波放射面と第１の面を有する超指向性スピーカと、
   前記第１の面に対向する第２の面を有する取り付け部と、を備え、
   前記超指向性スピーカの前記音波放射面の少なくとも一部を鏡面とし、
   前記第１の面は凸面を有し、
   前記第２の面は前記凸面と接触し得る凹面を有し、
   前記凸面の曲率を前記凹面の曲率よりも大きくし、
   前記凸面が前記凹面を移動することにより前記音波放射面の傾きを変化させて前記超指向性スピーカの音波を放射する方向を調整する、
   音響再生装置。
2. 超音波を放射する音波放射面と第１の面を有する超指向性スピーカと、
   前記第１の面に対向する第２の面を有する取り付け部と、を備え、
   前記超指向性スピーカの前記音波放射面の少なくとも一部を鏡面とし、
   前記第２の面は凸面を有し、
   前記第１の面は前記凸面と接触し得る凹面を有し、
   前記凸面の曲率を前記凹面の曲率よりも大きくし、
   前記凸面が前記凹面を移動することにより前記音波放射面の傾きを変化させて前記超指向性スピーカの音波を放射する方向を調整する、
   音響再生装置。
3. 前記凸面の全面もしくは一部の面に第１の電極を設けると共に、前記凹面の全面、もしくは一部の面に第２の電極を設け、
   前記第１の電極と前記第２の電極の対によって前記取り付け部から前記超指向性スピーカへの電気信号の供給を行う、請求項１または請求項２に記載の音響再生装置。
4. 前記超指向性スピーカは、上面と下面と、前記上面と前記下面とに繋がる側面とを有する円柱形状を実質的に有し、
   前記第１の面は前記円柱形状の前記側面であり、
   前記上面は前記音波放射面であり、
   前記凸面の前記曲率と前記凹面の前記曲率は前記円柱形の中心軸を含む断面における曲率である、請求項１または請求項２に記載の音響再生装置。
5. 前記凸面の全面もしくは一部の面に第１の電極を設けると共に、前記凹面の全面、もしくは一部の面に第２の電極を設け、
   前記第１の電極と前記第２の電極の対によって前記取り付け部から前記超指向性スピーカへの電気信号の供給を行う、請求項４に記載の音響再生装置。
6. 前記超指向性スピーカは前記音波放射面の周方向に１８０度以上回転しないように前記凸面と前記凹面を構成した、請求項５に記載の音響再生装置。

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