JPH09113657A - 時 計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】同じ部屋に寝ている複数の人の内、ある特定の
人のみを起こし、他の人を起こさないという機能を実現
する。 【解決手段】目覚まし時計に複数のスピーカを設け、複
数のスピーカから放射された音を干渉により、相殺させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は定まった時間にアラ
ームを鳴らす時計，目覚まし時計に関する。

【０００２】

【従来の技術】時刻の表示機能の他に、予めセットした
時刻にアラームを鳴らす機能を有する時計が市販されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】現在市販されている目
覚まし時計は、予めセットした時刻にアラームを鳴らす
機能を有している。通常の目覚まし時計では、一つの部
屋に複数の人が寝ていた場合、一人の人が目覚ましをセ
ットすると、他の人まで目を覚ましてしまう。

【０００４】本発明の目的は同じ部屋に寝ていても、目
を覚ましたい一人だけを起こす目覚まし時計を提供する
事にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】時刻もしくは所定の時刻
からの経過時間を表示する表示手段と、音を発生する音
源と、所定の時刻または時間を記憶する記憶手段を有
し、前記表示手段で表示された時刻または経過時間が前
記記憶手段で記憶された時刻または時間に一致した時点
で音源から音を発生する時計を、前記時計がさらに音検
出手段を有すると共に、前記音源が、前記音検出手段か
らの信号に無関係に音を出す第１の音発生手段と、前記
音検出手段からの信号に対応して音を発生する第２の音
発生手段から構成され、少なくとも前記音検出手段の近
傍を、第１の音発生手段から発生した音を第２の音発生
手段から発生した音で相殺させる事を特徴とした時計と
する。

【０００６】請求項１に該当する時計を、音検出手段と
第２の音発生手段の間に、第１の音発生手段から発生す
る音の周波数の、近傍の周波数を中心周波数とするバン
ドパスフィルタを有する事を特徴とする時計とする。

【０００７】請求項１に該当する時計を、音検出手段と
第２の音発生手段の間隔が、第１の音発生手段から発生
する音の波長の、四分の一よりも短い事を特徴とする時
計とする。

【０００８】請求項１に該当する時計を、第１の音発生
手段から発生する音の波形が正弦波状である事を特徴と
する時計とする。

【０００９】請求項１に該当する時計を、第１の音発生
手段から、その波形が正弦波状である音を、断続的に発
生する事を特徴とする時計とする。

【００１０】請求項１に該当する時計を、第２の音発生
手段と音検出手段が一つの筐体に取り付けられていると
共に、前記筐体の共振周波数が、第１の音発生手段から
発生する音の振動数からずらしてある事を特徴とする時
計とする。

【００１１】請求項１に該当する時計を、第２の音発生
手段と音検出手段が一つの筐体に取り付けられていると
共に、前記筐体内部に振動を吸収する吸収手段を有する
事を特徴とする時計とする。

【００１２】時刻もしくは所定の時刻からの経過時間を
表示する表示手段と、音を発生する音源と、所定の時刻
もしくは時間を記憶する記憶手段を有し、前記表示手段
で表示された時刻もしくは時間が前記記憶手段で記憶さ
れた時刻もしくは時間に一致した時点で前記音源から音
を発生する時計を、前記音源が、複数の音発生手段から
構成されていると共に、前記複数の音発生手段から同一
波形の音を発生する事を特徴とする時計とする。

【００１３】請求項８に該当する時計を、音源から発生
する音の波形が正弦波状である事を特徴とする時計とす
る。

【００１４】請求項８に該当する時計を、複数の音発生
手段から発生する音の強度と位相を互いに調節する調節
手段を有する事を特徴とする時計とする。

【００１５】時刻もしくは所定の時刻からの経過時間を
表示する表示手段と、音を発生する音源と、所定の時刻
もしくは時間を記憶する記憶手段を有し、前記表示手段
で表示された時刻もしくは時間が前記記憶手段で記憶さ
れた時刻もしくは時間に一致した時点で前記音源から音
を発生する時計を、前記音源が、２個の音発生手段から
構成されており、２個の前記音発生手段から発生する音
が、同一の周波数の正弦波状の波形をした音であると共
に、２個の前記音発生手段から発生する音の位相が互い
に略二分の一周期ずれている事を特徴とする時計とす
る。

【００１６】請求項８，１１に該当する時計を、音源か
ら発生する音の強度または周波数が、変調されている事
を特徴とする時計とする。

【００１７】時刻もしくは所定の時刻からの経過時間を
表示する表示手段と、音を発生する音源と、所定の時刻
もしくは時間を記憶する記憶手段を有し、前記表示手段
で表示された時刻もしくは時間が前記記憶手段で記憶さ
れた時刻もしくは時間に一致した時点で前記音源から音
を発生する時計を、前記音源が、２個の音発生手段から
構成されており、２個の前記音発生手段から発生する音
が、同一の周波数の正弦波状の波形をした音であり、２
個の前記音発生手段から発生する音の位相が互いに略一
致していると共に、２個の音源の間隔が音源から発生す
る音の波長の二分の一に略一致している事を特徴とする
時計とする。

【００１８】請求項１１，１３に該当する時計を、２個
の音発生手段の中央部分に中央である事を示すマークが
付いている事を特徴とする時計とする。

【００１９】時刻もしくは所定の時刻からの経過時間を
表示する表示手段と、音を発生する音源と、所定の時刻
もしくは時間を記憶する記憶手段を有し、前記表示手段
で表示された時刻もしくは時間が前記記憶手段で記憶さ
れた時刻もしくは時間に一致した時点で前記音源から音
を発生する時計を、前記音源が、２個の音発生手段から
構成されており、２個の前記音発生手段から発生する音
が、同一の周波数の正弦波状の波形をした音であり、２
個の前記音発生手段から発生する音の位相が互いに略四
分の一周期ずれていると共に、２個の音源の間隔が音源
から発生する音の波長の四分の一に略一致している事を
特徴とする時計とする。

【００２０】請求項１５に該当する時計を、２個の音発
生手段の一方を基準にした場合に、他方の位相を四分の
一周期進み位相と四分の一周期遅れ位相に切換える切り
替え手段を有する事を特徴とする時計とする。

【００２１】時刻もしくは所定の時刻からの経過時間を
表示する表示手段と、音を発生する音源と、所定の時刻
もしくは時間を記憶する記憶手段を有し、前記表示手段
で表示された時刻もしくは時間が前記記憶手段で記憶さ
れた時刻もしくは時間に一致した時点で前記音源から音
を発生する時計を、前記音源が、２個の音発生手段から
構成されており、２個の前記音発生手段から発生する音
が、同一の周波数の正弦波状の波形をした音であり、２
個の前記音発生手段から発生する音の位相差をΔφ、２
個の音源の間隔をＬ、音源から発生する音の波長をλと
した時に、Δφ，Ｌ，λが、Δφ＋２πＬ／λ＝π、な
る関係を略満たしている事を特徴とする時計とする。

【００２２】請求項８，１１，１３，１５，１７に該当
する時計を、音発生手段から放射される音が干渉によっ
て相殺される位置に、その事を示すマークが付いている
事を特徴とする時計とする。

【００２３】時刻もしくは所定の時刻からの経過時間を
表示する表示手段と、音を発生する音源と、所定の時刻
もしくは時間を記憶する記憶手段を有し、前記表示手段
で表示された時刻もしくは時間が前記記憶手段で記憶さ
れた時刻もしくは時間に一致した時点で前記音源から音
を発生する時計を、前記音源が、２個の音発生手段から
構成されており、２個の前記音発生手段から発生する音
が、同一の周波数の正弦波状の波形をした音であり、２
個の前記音発生手段から発生する音の波長を２個の音発
生手段の間隔の２倍と４倍に切換える波長切り替え手段
と、前記音発生手段から発生する音の波長が２個の音発
生手段の間隔の４倍の時に、２個の音発生手段から発生
する音の位相差を四分の一周期ずらす位相ずれ手段を有
する事を特徴とする時計とする。

【００２４】請求項１９に該当する時計を、２個の音発
生手段の一方を基準にした場合に、他方の位相を四分の
一周期進み位相と四分の一周期遅れ位相に切換える位相
切り替え手段を有する事を特徴とする時計とする。

【００２５】請求項１６，１９，２０に該当する時計
を、切り替え手段，波長切り替え手段または位相切り替
え手段に切換えられる、前記時計の動作状態を表示する
動作状態表示手段を有する事を特徴とする時計とする。

【００２６】請求項８，１１，１３，１５，１７，１９
に該当する時計を、音源から発生する音の強度が変調さ
れている事を特徴とする時計とする。

【００２７】請求項８，１１，１３，１５，１７，１９
に該当する時計を、複数の音発生手段が一つの筐体に取
り付けられていると共に、筐体の共振周波数が前記音発
生手段から発生する音の周波数からずらしてある事を特
徴とする時計とする。

【００２８】請求項８，１１，１３，１５，１７，１９
に該当する時計を、複数の音発生手段が一つの筐体に取
り付けられていると共に、筐体の内側に振動や音を吸収
する吸収手段を有する事を特徴とする時計とする。

【００２９】複数のスピーカを用意し、これらのスピー
カから同じ周波数の音を発生させる。すると、これらの
音が干渉し、特定の場所においては干渉によって音が聞
こえなくなる。音が聞こえなくなるところが、目を覚ま
したくない人の頭の部分にくるようにする事で、特定の
人のみを起こす事ができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１から図８を用いて本発明の第
１の実施例について説明する。図１は本発明を用いた目
覚まし時計の外観図、図２は目覚まし時計の断面図、図
３はスイッチの拡大図、図４はスピーカ駆動回路図、図
５は動作原理図、図６は使用形態の予想図、図７は動作
原理図、図８は使用形態の予想図である。

【００３１】図１の目覚まし時計２１は文字盤１と長針
２，短針３によって通常の時計と同様に時刻を表示す
る。長針２，短針３はつまみ８により操作する事がで
き、時刻を合わせる事ができる。また適当な時刻におい
て、表示される時刻を０時０分とする事により、ある時
刻からの経過時間を表示させる事が可能である。この目
覚まし時計２１は指示針４が文字盤１上で短針３と重な
った時点でスピーカ５，６から音を発生する構造となっ
ている。指示針４はつまみ９で操作する事ができ、指示
針４をつまみ９で操作する事により音を発生する時刻を
調節する事ができる。また、この音はスイッチ１０によ
り、オン，オフする事ができる。

【００３２】図２に目覚まし時計２１の断面図を示す。
筐体７には文字盤１，機構回路１５，スピーカ５，６が
取り付けられている。目覚まし時計２１は乾電池により
動いており、乾電池ホルダは図２には陽には記載してい
ないが、機構回路１５の中に設けられている。乾電池は
ふた１６を取り外し、入れ替える事が可能となってい
る。

【００３３】スピーカ５，６から音を発生させようとし
た場合、スピーカ５，６は空気を振動させる振動体によ
り空気を振動させ、音を発生する。この時、振動体から
の反作用により、スピーカ５，６にも力が作用する。こ
の力はスピーカ５，６が取り付けられている筐体７にも
作用し、筐体７を振動させる。筐体７が振動すると、筐
体７の周囲の空気も振動する事となり、音はスピーカ
５，６からだけでなく、筐体７からも発生する事とな
る。後述するように、本発明はスピーカ５と６から発生
する音を干渉させ、相殺させる事が特徴となっており、
スピーカ５，６以外の構成要素から音が発生すると、音
を相殺させる事が難しくなる。よって、筐体７は音を発
生させる時にもできる限り振動しない事が望ましい。こ
のために筐体７の共振周波数とスピーカ５，６から発生
する音の周波数をずらしておく。また、筐体７の内部に
グラスウール，スポンジ，発泡ウレタン等の音を吸収す
る吸収体１７，１８を入れる事も有効である。さらに筐
体７の振動を防ぐために、粘弾性を有するゴム等を筐体
７の内側もしくは外側に張り付けても良い。

【００３４】図３に図１のスイッチ１１近くの拡大図を
示す。筐体７のスイッチ１１近くには図３に示すよう
に、「右」，「中央」，「左」なる字が印字されてい
る。このスイッチにより、スピーカ５，６から発生する
音の波長と、スピーカ５から放射される音とスピーカ６
から放射される音の位相を切換える事ができる。まず、
図３のように、スイッチ１１が「中央」を指している時
の動作について説明する。

【００３５】図２の機構回路１５は、図４の時計部１９
とスピーカ駆動部２０から構成されている。指示針４が
短針３に重なると、時計部１９からスピーカ駆動部２０
に信号が送られる。スイッチ１１が「中央」を示してい
る時に、スピーカ駆動部２０に時計部１９から信号が入
力されると、スピーカ駆動部２０はスピーカ５，６に周
波数ｆの同相の正弦波の電流を流す。すると、スピーカ
５，６からは周波数ｆの同相の音が放射される。スピー
カ５，６の間隔をＬ，音速をｖとして、周波数ｆは次の
式を満たすように選ばれている。

【００３６】

【数１】

【００３７】即ち、音の波長がスピーカ５，６の間隔の
２倍になっている。よって図５に示す、例えば点Ｑ，Ｒ
のように、スピーカ５，６を結ぶ直線上にあり、スピー
カ５，６の外側にあたる半直線２４，２５上の点では、
スピーカ５から放射された音とスピーカ６から放射され
た音が相殺され、音が小さくなる。スピーカ５，６から
放射される音の大きさが等しい場合、点Ｑではスピーカ
５の方がスピーカ６よりも近くにあるため、スピーカ５
から放射される音の振幅の方がスピーカ６から放射され
る音の振幅よりも大きくなり、相殺は完全には起こらな
い。しかし、周波数ｆを高くし、スピーカ５，６の間隔
を、音を相殺させたい点Ｑと目覚まし時計２１の間隔に
比較して充分小さくする事により、実質的に音を相殺さ
せる事が可能となる。例えば、点Ｑとスピーカ５の間隔
を１ｍとし、スピーカ５，６の間隔をその十分の一の
０.１ｍ とする。スピーカ５，６からは音が等方的に放
射されると仮定すると、振幅は音源からの距離に反比例
し、音のエネルギは振幅の２乗に比例するので、スピー
カ５，６から同じ大きさで同相の音が放射された場合、
Ｑ点での音のエネルギはスピーカ５のみから音が放射さ
れた場合の約百分の一になる。この時の音の周波数は音
速を３４０ｍ／ｓとしたときに、１.７ ｋＨｚとなる。
この周波数は人間の耳に充分聞こえる周波数であり、目
覚まし時計として動作しうる。また、例えば、図５の点
Ｐのようにスピーカ５，６から等距離にある点では、ス
ピーカ５，６から放射された音が強めあう事となる。こ
の時、目覚まし時計として使う事を考えると、スピーカ
から放射される音が１秒程度の間隔で断続的に放射され
ると、聞いている人の注意を引き付け、より有効に寝て
いる人を起こす事ができる。使い方としては、スピーカ
５，６に流す電流の位相を二分の一周期だけずらし、こ
れまでの説明と反対に点Ｐで音が相殺し、点Ｑ，Ｒで音
が強めあうような構成も可能である。ここで、スピーカ
５，６から放射された音が点Ｐで相殺される場合と、点
Ｑ，Ｒで相殺される場合を比較してみる。点Ｐで音が相
殺される場合、点Ｐからスピーカ５，６を結ぶ線分の垂
直２等分面２３の垂直方向に距離ｘだけずれた点Ｐ’で
の音のエネルギを、ｘが小さいとしてｘのべきに展開す
ると、その最低次の項はｘに関する２次の項となる。同
様に、点Ｒで音が相殺される場合、点Ｒから半直線２５
の垂直方向に距離ｙだけずれた点での音のエネルギを、
ｙが小さいとしてｙのべきに展開すると、その最低次の
項はｙに関する４次の項となる。即ち、点Ｒの周りの方
が点Ｐの周りよりも、実質的に音が相殺される領域が広
くなる。よって、音が相殺される領域を広くしようとし
た場合、スピーカ５，６を結んだ直線上で音が相殺する
ようにスピーカ５，６の間隔Ｌ，放射される音の波長
λ，音の位相差Δφを選ぶと良い。この条件は次式のよ
うになる。

【００３８】

【数２】 Δφ＋２πＬ／λ＝π …（数２） 数２が満たされていれば、スピーカ５，６を結んだ直線
上の、スピーカ５，６の外側の半直線の少なくとも片方
の上で音を相殺させる事が可能である。しかし、目覚ま
し時計という機能の実現のためには少なくともある場所
では十分に大きな音を発生させる必要がある。このた
め、ある場所ではスピーカ５，６から放射される音が強
めあわなければならない。さもなくば、もともとスピー
カ５，６から放射される音の大きさをある程度大きくせ
ざるを得ず、音の相殺の効果が小さくなってしまう。よ
って、少なくともどこか１点では音が強めあうべし、と
いう条件を課すと、スピーカ５，６から放射される音の
波長はスピーカ５，６の間隔の４倍よりも短くなければ
ならない、という結果が得られる。

【００３９】図３のスイッチ１１が「中央」を指してい
る場合は、数２で、スピーカ５，６から放射される音の
位相差は‘０’であり、間隔Ｌは波長λの半分となった
場合に相当している。スイッチ１１が「中央」を指して
いる場合、さらに図１のパイロットランプ１３が点灯す
るようになっており、スピーカ５，６の中央近くで音が
強めあう事を示している。これによって、使う人の誤操
作を防ぐ事ができる。また例えば、パイロットランプ１
３が赤く点灯し、パイロットランプ１２，１４が青く点
灯する等、パイロットランプの色が変化するようにして
も良い。

【００４０】図６にスイッチ１１が「中央」を指してい
る時の、使用形態の予想図を示す。目覚まし時計２１を
起きたい人２６の枕許に置く。スピーカ５，６の中央近
くでは音が強めあうので、起きたい人２６の頭の近くで
は音は大きくなる。そして、スピーカ５，６を結んだ線
上に起きたくない人２７の頭が来るように目覚まし時計
２１の角度を調節する。スピーカ５，６を結んだ線上で
は音は相殺しあうので、起きたくない人２７の頭の近く
では音は小さくなる。よって、所定の時刻に目覚まし時
計２１が音を出したときに、起きたい人２６のみが目を
覚まし、起きたくない人２７は目を覚まさない、という
機能が実現できる。

【００４１】次に、図３のスイッチ１１が「左」を指し
ている場合の動作について説明する。図１の指示針４が
短針３に重なると、図４の時計部１９からスピーカ駆動
部２０に信号が送られる。スイッチ１１が「左」を示し
ている時に、スピーカ駆動部２０に時計部１９から信号
が入力されると、スピーカ駆動部２０はスピーカ５，６
に周波数ｆ′の正弦波の電流を流す。この時、スピーカ
５に流す電流の位相はスピーカ６に流す電流に比較して
四分の一周期だけ遅れている。すると、スピーカ５，６
からは周波数ｆ′の音が放射され、その位相はスピーカ
５から放射される位相がスピーカ６から放射される位相
よりも四分の一周期だけ遅れている。スピーカ５，６の
間隔をＬ、音速をｖとして、周波数ｆ′は次の式を満た
すように選ばれている。

【００４２】

【数３】

【００４３】即ち、音の波長λ′がスピーカ５，６の間
隔の４倍になっている。この場合は、数２で、スピーカ
５，６から放射される音の位相差は四分の一周期であ
り、間隔Ｌは波長λの四分の一となった場合に相当して
いる。数３の条件が満たされている場合、図７における
スピーカ５，６を結んだ直線上で、スピーカ５，６の外
側の、スピーカ５側の半直線２８上ではスピーカ５，６
から放射された音が強めあい、スピーカ６側の半直線２
９上ではスピーカ５，６から放射された音が弱めあう。
例えば、半直線２８上の点Ｑでは音は強めあい、半直線
２９上の点Ｒでは音は弱めあう。よって、図８に示すよ
うに起きたい人２６と起きたくない人２７の間に目覚ま
し時計２１を置き、半直線２８を起きたい人２６の頭の
方へ向け、半直線２９を起きたくない人２７の頭の方へ
向ける事により、起きたい人２６のみを起こすという機
能が実現できる。この使い方は起きたい人，起きたくな
い人それぞれ複数いる時には有効である。複数の起きた
い人の頭を半直線２８の上に置き、複数の起きたくない
人の頭を半直線２９の上に置けば良い。スイッチ１１が
「左」を指している場合、さらに図１のパイロットラン
プ１２が点灯するようになっており、スピーカ５の側で
音が強めあう事を示している。これによって、使う人の
誤操作を防ぐ事ができる。

【００４４】スイッチ１１が「右」を指している場合に
は、スピーカ５，６から放射される音の周波数はスイッ
チ１１が「左」を指していた場合と同じであり、スピー
カ５から放射される位相がスピーカ６から放射される位
相よりも四分の一周期だけ進んでいる。また、図１のパ
イロットランプ１４が点灯するようになっている。

【００４５】また、目覚まし時計２１を片手で持ち運び
する時の事を考えると、人間の手の大きさから、目覚ま
し時計２１の大きさ（全長，全幅，全高）は概略２０cm
よりも小さい必要がある。すると、スピーカ５，６の間
隔も２０cmより小さくする必要がある。前述の、少なく
ともどこか１点では音は強めあうべし、という条件から
音の波長はスピーカの間隔の４倍より短くなければなら
ないので、スピーカ５，６から放射される音の波長は８
０cmよりも短くなければならない。よって、音の速さを
３４０ｍ／ｓとすると、周波数は４２５Ｈｚよりも高く
なければならない。

【００４６】また、目覚まし時計２１の周囲に物（布
団，枕，人間の頭を含む）がある場合、理想的には音が
相殺しない場合もある。このような場合にも、音がうま
く相殺するようにスピーカ５，６から放射される音の大
きさのバランスや位相差を調節するつまみを設けても良
い。

【００４７】さらにより多くのスピーカを有し、種々の
場所において音が相殺するように各々のスピーカから放
射される音の大きさや位相を制御する事も可能である。

【００４８】図９から図１１を用いて本発明の第２の実
施例を説明する。図９は目覚まし時計の外観図、図１０
は消音手段の断面図、図１１は使用形態の予想図であ
る。

【００４９】図９の目覚まし時計３１は、本体３２，消
音手段３３，３４から構成されている。本体３２は図９
には陽に記載していない、水晶発振子のような時間を計
測する計時手段を有しており、時刻表示部３５は計時手
段の出力を表示する。時刻表示部３５は数字を表示する
ＬＥＤ素子または液晶素子でる。時刻表示部３５が表示
する時刻はスイッチ３８により操作する事ができる。本
体３２はさらに、図９には陽に記載していない、時刻を
記憶する時刻記憶部を有している。時刻表示部３７は時
刻記憶部に記憶されている時刻を表示する。時刻表示部
３７は数字を表示するＬＥＤ素子または液晶素子であ
る。時刻表示部３７が表示する時刻はスイッチ３９によ
り操作する事ができ、時刻表示部３５と３７の表示する
時刻が一致した時点で、スピーカ４２は音を放射する。
この音はスイッチ４０により、オン，オフする事が可能
である。スピーカ４２から音が放射される場合には、本
体３２はケーブル４７，４８を通じて消音手段３３，３
４に電力を供給する。消音手段３３と３４の構造，動作
は全く同じなので、以下消音手段３３の動作について説
明する。消音手段３３は本体３２から電力の供給を受け
ると、次のような動作を行う。マイクロフォン４４は検
出した音を電気信号に変え、これに後述する処理を加
え、スピーカ４３から音に変換して放射する。この時、
スピーカ４３から放射される音と、スピーカ４２から放
射された音が、少なくともマイクロフォン４４の近くで
は相殺するように、スピーカ４３から音が放射される。

【００５０】図１０に消音手段３３の断面図を示す。消
音手段３３はスピーカ４３，マイクロフォン４４，アン
プ４９，筐体５０から構成されている。マイクロフォン
４４で検出された音は電気信号に変換され、アンプ４９
に入力される。アンプ４９は入力された信号に後述する
処理を施し、スピーカ４３に流す電流に変換する。スピ
ーカ４３は流れる電流により、音を放射する。スピーカ
４３とアンプ４９は、マイクロフォン４４で検出した音
に対し、スピーカ４３から放射される音がネガティブフ
ィードバックとなるように結線されている。ここで、ス
ピーカ４２からマイクロフォン４４に入力される音の圧
力をｘ，ｘとスピーカ４３から放射された音の圧力の和
をｙとする。マイクロフォン４４近くの、マイクロフォ
ン４４へ入力される音の圧力から、スピーカ４３から放
射され、これがマイクロフォン４４の近くまで伝播して
きた音の圧力までの伝達関数をＧとすると、ｘとｙの間
には次の関係がある。

【００５１】

【数４】

【００５２】ｘに対しｙを小とするには、Ｇの絶対値を
大、即ちフィードバックゲインを大きくすれば良い。し
かし、単にフィードバックゲインを大きくしただけでは
系が不安定となり、ハウリングが発生する。そこで、ハ
ウリングを防ぐために、次のようにする。スピーカ４２
から周波数がｆの正弦波状の音を放射させる。これに対
しアンプ４９に、周波数ｆを中心周波数とする２次のバ
ンドパスフィルタの機能を持たせる。ここで、バンドパ
スフィルタを入れた時の、マイクロフォン４４近くの、
マイクロフォン４４へ入力される音から、スピーカ４３
から放射され、これがマイクロフォン４４の近くまで伝
播してきた音までの伝達関数をＧ′とする。このＧ′の
絶対値が１となる、即ちフィードバックゲインが０とな
る周波数を考える。周波数ｆを中心周波数とするバンド
パスフィルタがフィードバックループの途中に入ってい
るので、Ｇ′の絶対値が１となる周波数はｆより低い周
波数と高い周波数の両方に存在する。Ｇ′の絶対値が１
となる周波数のうち、ｆより高い方をｆ′とする。周波
数ｆ′の音の波長をλ′として、スピーカ４３とマイク
ロフォン４４の間隔Ｌを、λ′の四分の一よりも短くす
る。バンドパスフィルタの帯域幅は現実にはある程度狭
くする必要があり、ｆとｆ′は近似的には等しくなり、
周波数ｆの音の波長をλとすると、λ′はλより短く、
これに近似的に等しくなる。Ｌは当然λの四分の一より
も短いと考えても良い。ここで、フィードバックループ
の位相遅れについて考えてみる。マイクロフォン４４を
電磁式のマイクロフォンとし、音の圧力の入力に対し、
電圧を出力とすると、マイクロフォン４４は１階の積分
要素とみなす事ができ、ここで９０度の位相遅れが生ず
る。アンプ４９はマイクロフォン４４の出力電圧に対
し、前述のバンドパスフィルタを通した量に比例した電
流をスピーカ４４に供給する。アンプ４９の応答周波数
はｆ′よりも十分に高くしておき、ここでの位相遅れは
バンドパスフィルタの部分だけで、その他の部分の位相
遅れは無視し得るようにしておく。スピーカ４４を電磁
式のスピーカとすると、電流の入力に対し、音の圧力を
出力とすると、これも１階の積分要素とみなす事がで
き、ここで９０度の位相遅れが生ずる。さらに、音がス
ピーカ４３からマイクロフォン４４まで伝播する時間に
起因する位相遅れがある。マイクロフォン４４とスピー
カ４３の部分で各々９０度の位相遅れがあり、合計で１
８０度の位相遅れとなる。この位相遅れはスピーカ４３
とアンプ４９の結線のプラス・マイナスを入れ替える事
で、なくす事ができる。バンドパスフィルタは２次のバ
ンドパスフィルタであり、周波数が高くなった極限では
９０度の位相遅れがあるが、有限の周波数では位相遅れ
は９０度よりも小さい。また、スピーカ４３とマイクロ
フォン４４の間隔をλ′の四分の一よりも小さくしてあ
るので、周波数ｆ′の音がスピーカ４３とマイクロフォ
ン４４まで伝播するのに要する時間は四分の一周期より
も短く、位相遅れは９０度よりも小さくなる。よって、
周波数ｆ′における位相遅れは１８０度よりも小さくな
り、制御系は安定となる。第２の実施例でも、筐体５０
が振動すると不要な音を発生するので、筐体５０の共振
周波数をｆからずらしておいたり、内部に音を吸収する
吸収体を入れたり、粘弾性を有するゴム等を内側に張り
付けたりする事が有効である。また、音を鳴らす時に、
強度を変調したり、バンドパスフィルタのバンド幅の範
囲内で周波数ｆを変調しても良い。

【００５３】図１１に本実施例の使用形態の予想図を示
す。起きたい人５１の枕許に本体３２を設置し、消音手
段３３，３４を起きたくない人５２，５３の枕許に置
く。起きたい人５１が設定した時刻に本体３２は音を出
すが、この音は消音手段３３，３４の近くでは、消音手
段３３，３４のスピーカ４３，４５から放射される音と
相殺し、起きたくない人５２，５３の頭の辺りでは音が
しない。よって、起きたい人５１のみが目を覚まし、起
きたくない人５２，５３は目を覚まさない、という機能
が実現できる。

【００５４】

【発明の効果】本発明により、同じ部屋の複数の人が寝
ている場合に、起きたい特定の人のみを起こし、起きた
くない人を起こさない目覚まし時計が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】目覚まし時計の斜視図。

【図２】目覚まし時計の断面図。

【図３】スイッチの説明図。

【図４】スピーカの駆動回路図。

【図５】動作原理図。

【図６】使用形態の説明図。

【図７】動作原理図。

【図８】使用形態の説明図。

【図９】目覚まし時計の動作の説明図。

【図１０】消音手段の断面図。

【図１１】使用形態の説明図。

【符号の説明】

１…文字盤、２…長針、３…短針、４…指示針、５，６
…スピーカ、７…筐体、８，９…つまみ、１０，１１…
スイッチ、１２，１３，１４…パイロットランプ、２１
…目覚まし時計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】時刻もしくは所定の時刻からの経過時間を
   表示する表示手段と、音を発生する音源と、所定の時刻
   または時間を記憶する記憶手段を有し、前記表示手段で
   表示された時刻または経過時間が前記記憶手段で記憶さ
   れた時刻または時間に一致した時点で音源から音を発生
   する時計において、 前記時計がさらに音検出手段を有すると共に、前記音源
   が、前記音検出手段からの信号に無関係に音を出す第１
   の音発生手段と、前記音検出手段からの信号に対応して
   音を発生する第２の音発生手段から構成され、少なくと
   も前記音検出手段の近傍において、第１の音発生手段か
   ら発生した音を第２の音発生手段から発生した音で相殺
   させる事を特徴とする時計。