JPH04260300A - スピーカ付き什器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スピーカを什器本体内
に収納したスピーカ付き什器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ベッド等の什器本体内にスピ
ーカを収納し、目覚し時計のアラーム音や時刻報知音、
ラジオの音声などをスピーカから送出するようにしたス
ピーカ付き什器が提供されている。スピーカとしてはダ
イナミックスピーカが一般に用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ダイナミッ
クスピーカは指向性が比較的弱いものであるから、スピ
ーカから送出された音が特定の人にだけ聞こえるように
し、他の人には音が聞こえないようにすることはできな
いものである。たとえば、目覚し時計の使用者が他の人
よりも早く起床したい場合や、夜中に時刻報知音によっ
て時刻を確認したい場合であっても、アラーム音や報知
音が睡眠中の他の人に聞こえて迷惑をかけるという問題
がある。

【０００４】この問題を解決するには、指向性の強いス
ピーカを用いることが考えられるが、スピーカからの音
波の放射方向が固定されていると、什器の設置条件によ
っては所望の方向に音場を形成できないことになる。た
とえば、ダブルベッドであれば、左右どちらの人に音が
聞こえるようにするかを変えることができないことにな
る。

【０００５】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、指向性の強いスピーカを用いるとともにスピ
ーカからの音波の放射方向を調節できるようにすること
によって、スピーカから送出される音の音場を所望の場
所に限定し、特定の人のみがスピーカからの音を聞ける
ようにしたスピーカ付き什器を提供しようとするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１では、上記目的
を達成するために、スピーカを什器本体に収納したスピ
ーカ付き什器において、スピーカは、超音波である１次
音波を送出する音源と、１次音波が非線形パラメトリッ
ク作用によって可聴音である２次音波を生成するのに必
要な空間を囲む音響筒と、２次音波の放射方向を調節す
る放射方向調節手段を備えているのである。

【０００７】請求項２では、放射方向調節手段を、２次
音波を什器本体から送出する送出窓の中心線に対して、
スピーカから送出される２次音波の音場の中心軸を機械
的に傾斜自在とするように構成しているのである。請求
項３では、スピーカの構成要素の少なくともいずれか一
つを、主軸がスピーカの中心線に対して機械的に傾斜自
在となるように配置しているのである。

【０００８】請求項４では、音源を複数の超音波振動子
により構成し、放射方向調節手段を、各超音波振動子に
それぞれ入力する信号の位相や信号の入力タイミングを
調節して、２次音波の音場の中心軸を電気的に傾斜自在
とするように構成しているのである。

【０００９】

【作用】請求項１の構成によれば、超音波である１次音
波を送出する音源と、１次音波が非線形パラメトリック
作用によって可聴音である２次音波を生成するのに必要
な空間を囲む音響筒とを備えたスピーカを什器本体に収
納しているので、可聴音である２次音波に対して１次音
波に近い指向性を持たせることができるのであって、１
次音波が超音波であることにより２次音波にも強い指向
性を持たせることができるのである。その結果、スピー
カから送出される音の音場が限定されることになり、必
要とする人のみが音を聞けるようになるのである。また
、２次音波の放射方向を調節する放射方向調節手段を設
けているので、什器本体の設置条件にかかわらず２次音
波を所望の方向に放射でき、特定の人のみが２次音波を
聞けるように設定できるのである。

【００１０】請求項２ないし請求項４は、望ましい実施
態様である。

【００１１】

【実施例】（実施例１）本発明は、超音波である１次音
波の非線形パラメトリック作用によって２次音波を生成
するスピーカ（以下、パラメトリックスピーカと呼称す
る）を用いた点に特徴があるので、まず、パラメトリッ
クスピーカの構成および動作について説明する。

【００１２】パラメトリックスピーカの基本的な原理は
次のようなものである。すなわち、図６に示すように、
互いに異なる２つの周波数Ｆ１，Ｆ２で超音波振動子の
ような音源１を駆動すると、音源１より出力された１次
音波（実線で示す）が空気の非線形性によって干渉し、
１次音波の周波数の差成分Ｆ２−Ｆ１と和成分Ｆ２＋Ｆ
１とが２次音波（破線で示す）として生成される。この
ような現象によって生成される２次音波の音圧は、１次
音波として指向性の強い超音波を用いて非常に強い音場
を形成すれば実用に耐えるレベルになる。また、図７に
示すように、１次音波Ｆ１，Ｆ２の周波数差が可聴周波
数ＡＦになるようにすれば、差成分Ｆ２−Ｆ１として可
聴周波数の２次音波が生じることになる。このような現
象を非線形パラメトリック作用と称しており、生成され
た２次音波の指向性は、１次音波の指向性よりは弱くな
るが１次音波に比較的近いパターンを示す（図６の楕円
パターン）。したがって、１次音波として指向性の強い
超音波を用いれば、可聴音である２次音波も指向性が強
くなるのである。

【００１３】音源１を駆動する方式には、２周波数で駆
動する２周波駆動方式や、図８に示すように、振幅変調
した信号により駆動する振幅変調波駆動方式がある。振
幅変調波駆動方式による駆動信号出力装置１０は、音声
信号を出力する音声信号発生部１１と、音声信号を増幅
する増幅回路などを含む音声信号処理回路１２と、基本
周波数Ｆ０の搬送波信号を出力する搬送波発振回路１３
と、音声信号によって搬送波信号を振幅変調する変調回
路１４と、変調された信号を増幅して音源１に入力する
増幅回路１５とにより構成される。変調方式としては、
たとえば、搬送波抑圧両側帯波変調方式を用いる。この
ように振幅変調された信号により音源１を駆動すれば、
図９に示すように、搬送波信号の基本周波数Ｆ０を中心
として両側波成分ＳＷを含んだ１次音波が出力され、１
次音波の干渉によってビート成分として可聴周波数ＡＦ
の２次音波が生成されるのである。

【００１４】パラメトリックスピーカは、上述したよう
に、１次音波の強い音場を必要とするから、音源１には
複数個の超音波振動子を用いるのが普通である。また、
１次音波として強い超音波が発生するから、超音波が人
体に悪影響を及ぼさないようにすることが必要である。 このため、パラメトリックスピーカＡは、図１０に示す
ように、１次音波を送出する音源１のほかに、１次音波
の非線形パラメトリック作用により２次音波が生成され
る空間（パラメトリック・アコスティック・アレイ）を
囲む音響筒２を備えるとともに、音響筒２において２次
音波を取り出すための開口窓３に少なくとも１次音波を
減衰させる音響フィルタ４を備えているのが普通である
。

【００１５】本実施例では、上述のような原理によって
超音波である１次音波から可聴音である２次音波を生成
するパラメトリックスピーカＡを、図２に示すように、
什器本体であるベッド２０のヘッドボード２１に取り付
けた例を示す。以下の説明では、目覚し時計のアラーム
音をパラメトリックスピーカＡから送出する例を示すが
、これに限定されるものではなく、目覚し時計の時刻報
知音や、ラジオの音声などをスピーカから送出するよう
にしてもよい。また、什器本体もベッド２０に限定され
るものではない。

【００１６】パラメトリックスピーカＡは、比較的厚み
の小さいヘッドボード２１内に収納され、かつ、パラメ
トリック・アコースティック・アレイを確保することが
要求される。また、ベッド本体２２の上で寝ている人に
２次音波が聞こえるように、音響筒２の開口窓３はヘッ
ドボード２１におけるベッド本体２２側の面に開口する
。さらに、ヘッドボード２１には開口窓３に対応して送
出窓２３が開口する（図１（Ａ）参照）。このような要
件を満たすために、図３および図４に示すように、音源
１からの１次音波の送出方向と、開口窓３からの２次音
波の送出方向とが異なる方向になるように、音響筒２の
内部に反射板６を設けている。音源１から反射板６まで
の距離は、１次音波から２次音波が十分に生成される程
度に設定してあり、生成された２次音波が反射板６によ
って反射された後、開口窓３から送出されるのである。 このような構成を採用したことにより、音源１からの１
次音波を上方に向けて送出し、反射板６によって２次音
波の送出方向を横方向に偏向することができるのであっ
て、比較的厚みの小さいヘッドボード２１の中に音響筒
２を収納するという要求を満たすことができるのである
。

【００１７】音源１は、図４に示すように、複数個の超
音波振動子１ａを出射面が凹面となるように配列して構
成され、各超音波振動子１ａからの１次音波がほぼ一点
に収束されるようにしてある。この構成では、１次音波
の収束点付近での音圧レベルを高くすることができるか
ら、パラメトリック・アコースティック・アレイを小さ
くすることができ、音響筒２を短縮して小型化すること
ができるのである。ただし、音波の波面が平面波状では
なくなるから、反射板６での乱反射が生じ易くなり、サ
イドローブが多く発生することになる。そこで、反射板
６の左右方向において音響フィルタ４の厚みを異ならせ
、吸音量を反射板６の左右両端部で中央部よりも大きく
することによって、サイドローブの発生を抑制して指向
性を強めるようになっている。また、音響筒２の内部に
はサイドローブを吸収するための吸音材５が配置される
。

【００１８】駆動信号出力装置１０における音声信号発
生部１１は、本実施例では、時計部１１ａであって、時
計部１１ａからは設定時刻になるとアラーム信号が出力
されるようになっている。したがって、設定時刻になれ
ば、パラメトリックスピーカＡからアラーム音が送出さ
れるのである。ところで、反射板６は、図１に示すよう
に、ヘッドボード２１に対して可動に取着されている。 すなわち、水平面内において送出窓２３の開口面に対す
る角度が調節自在となるように取着されているのである
。この構成によれば、反射板６の角度を調節することに
よって、水平面内において２次音波の放射方向を可変と
することができるのであり、所望の方向に音場を形成で
きるのである。

【００１９】以上説明したように、パラメトリックスピ
ーカＡによってアラーム音を送出するのであって、１次
音波として指向性の強い超音波を用いているから、２次
音波の指向性も強くなり、しかも、２次音波の音場の主
軸を送出窓２３の中心線に対して傾斜自在とすることが
できるから、特定の人にのみアラーム音を聞かせること
ができるのである。

【００２０】（実施例２）実施例１では、ヘッドボード
２１に開口した送出窓２３に対する反射板６の角度を調
節自在としていたが、本実施例では図５に示すように、
反射板６をヘッドボード２１に固定するとともに、音響
筒２をヘッドボード２１に対して可動となるように取着
してある。すなわち、音響筒２の開口面を反射板６に対
向させ、ヘッドボード２１の上面に対して音響筒２の開
口面の角度が調節自在となるように音響筒２をヘッドボ
ード２１に取着しているのである。

【００２１】この構成によっても、実施例１と同様に、
音響筒２の主軸が反射板６に対して傾斜自在となるので
、送出窓２３を通して放射される２次音波の放射方向を
調節することができるのである。他の構成は実施例１と
同様である。実施例１および実施例２では、音響筒２と
反射板６とについて主軸の角度を調節する例を示したが
、音源１の主軸の角度を調節可能としてもよい。また、
これらの角度の調節方向については特に限定されるもの
ではなく、必要に応じて調節できる方向を設定すればよ
い。

【００２２】（実施例３）上記各実施例では、パラメト
リックスピーカＡから送出される２次音波の放射方向を
機械的に調節するように構成していたが、図４に示した
ように、音源１が複数の超音波振動子１ａによって構成
されているから、各超音波振動子１ａに入力する信号の
位相をずらすようにして、２次音波の主軸の方向を制御
するようにしてもよい。このような信号を生成するには
、各超音波振動子１ａごとに変調回路１４を設け、各変
調回路１４に入力する音声信号の位相を移相回路などに
よってずらすようにすればよいのである。

【００２３】また、位相を調節する代わりに、各超音波
振動子１ａへの信号の入力タイミングをずらすようにし
ても同様の効果を得ることができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は上述のように、超音波である１
次音波を送出する音源と、１次音波が非線形パラメトリ
ック作用によって可聴音である２次音波を生成するのに
必要な空間を囲む音響筒とを備えたスピーカを什器本体
に収納しているので、可聴音である２次音波に対して１
次音波に近い指向性を持たせることができるのであって
、１次音波が超音波であることにより２次音波にも強い
指向性を持たせることができるという効果を奏するので
ある。その結果、スピーカから送出される音の音場が限
定されることになり、必要とする人のみが音を聞けるよ
うになるのである。また、２次音波の放射方向を調節す
る放射方向調節手段を設けているので、什器本体の設置
条件にかかわらず２次音波を所望の方向に放射でき、特
定の人のみが２次音波を聞けるように設定できるという
利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示し、（Ａ）は概略縦断面図、（Ｂ
）は概略平面図、（Ｃ）は概略正面図である。

【図２】実施例１を示す概略斜視図である。

【図３】実施例１に用いるパラメトリックスピーカの断
面図である。

【図４】実施例１に用いるパラメトリックスピーカの斜
視図である。

【図５】実施例２を示し、（Ａ）は概略縦断面図、（Ｂ
）は概略正面図である。

【図６】パラメトリックスピーカの原理説明図である。

【図７】パラメトリックスピーカの動作説明図である。

【図８】パラメトリックスピーカを駆動する基本的な回
路のブロック図である。

【図９】パラメトリックスピーカの動作説明図である。

【図１０】パラメトリックスピーカの基本的な構成を示
す概略構成図である。

【符号の説明】

１　　音源 ２　　音響筒 ３　　開口窓 ６　　反射板 ２０　　ベッド ２１　　ヘッドボード ２２　　ベッド本体 ２３　　送出窓 Ａ　　パラメトリックスピーカ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　スピーカを什器本体に収納したスピー
   カ付き什器において、スピーカは、超音波である１次音
   波を送出する音源と、１次音波が非線形パラメトリック
   作用によって可聴音である２次音波を生成するのに必要
   な空間を囲む音響筒と、２次音波の放射方向を調節する
   放射方向調節手段を備えて成ることを特徴とするスピー
   カ付き什器。
2. 【請求項２】　　放射方向調節手段は、２次音波を什器
   本体から送出する送出窓の中心線に対して、スピーカか
   ら送出される２次音波の音場の中心軸を機械的に傾斜自
   在とするように構成されて成ることを特徴とする請求項
   １記載のスピーカ付き什器。
3. 【請求項３】　　スピーカの構成要素の少なくともいず
   れか一つは、主軸がスピーカの中心線に対して機械的に
   傾斜自在となるように配置されて成ることを特徴とする
   請求項２記載のスピーカ付き什器。
4. 【請求項４】　　音源は複数の超音波振動子からなり、
   放射方向調節手段は、各超音波振動子にそれぞれ入力す
   る信号の位相や信号の入力タイミングを調節して、２次
   音波の音場の中心軸を電気的に傾斜自在とするように構
   成されて成ることを特徴とする請求項１記載のスピーカ
   付き什器。