JP2007005872A - 超音波スピーカシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 超音波スピーカシステムにおいて、音声信号の波形を忠実に空気振動に変換し、大きな出力を得るとともに良好な音響環境を形成する。
【解決手段】 超音波帯域の搬送信号を出力する第１超音波スピーカ、音声信号を搬送信号で周波数変調した変調信号を出力する第２超音波スピーカ７は、金属製の振動板１５の背面側に磁界を形成する駆動部１７を設ける。駆動部１７において、ポールピース１９の一端部に磁石１８を接合し、他端部近傍に信号の供給を受ける外周側コイル２０ａ、内周側コイル２０ｂを巻回し、他端面２１と振動板１５との間に間隙部２２を設ける。外周側コイル２０ａ、内周側コイル２０ｂに変調信号、搬送信号が供給されると、他端面２１周辺に形成された磁界が変動して振動板１５表面にうず電流、さらにローレンツ力が発生し、振動板１５を振動させる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、超音波スピーカ及び超音波スピーカに用いられる電気音響変換技術に関する。

従来、指向性の高い音声を出力する手段として、超音波を搬送波として可聴帯域の音声を空気中に伝播させる超音波スピーカシステムが知られている。この超音波スピーカシステムにおいては、可聴音帯域の音声信号によって超音波帯域の搬送信号を振幅変調（ＡＭ：Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）してスピーカから出力し、伝搬したい音声の音像を空中に定位させる方式がある（たとえば、特許文献１参照）。一方、異なる周波数の超音波を複数のスピーカから同時に出力し、これら複数の超音波を聴取者に同時に聴取させ、聴取者の鼓膜に超音波同士の周波数差の音声を聴取させる方法も提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。
特開２００５−１０１７４９号公報 Ｔｈｅｏｒｙ，Ｈｉｓｔｏｒｙ ａｎｄ Ｔｈｅ Ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ Ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒｓ Ｒｅｖ．Ｅ（Ａｕｔｈｏｒｓ：Ｊａｍｅｓ Ｊ．Ｃｒｏｆｔ，Ｊｏｓｅｐｈ Ｏ．Ｎｏｒｒｉｓ，Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）

しかし、特許文献１に示す振幅変調方式によると、変調により音声信号の波形が大きく歪んでしまうため、スピーカから出力されて聴取者の耳に聴取される音声は再現性の悪いものとなり、良好な音響環境が得られない。

また、上記非特許文献１に記載した方法によれば、信号レベルでの波形の歪みを防止しうることも考えられるが、上記非特許文献１には超音波スピーカに適用したい音声出力方式の概念が提示されているのみであり、如何なる構成により当該超音波スピーカを実現できるのかについて具体的に明示されていない。

ここで、超音波スピーカシステムにおいて大きな出力を得るとともに良好な音響環境を形成するためには、超音波スピーカの振動板が、超音波の周波数帯域で振幅の大きな歪みのない振動を行う必要がある。そして、上記特許文献１、非特許文献１に提示された超音波スピーカをはじめとする従来の超音波スピーカには、動電型のスピーカや圧電型のスピーカが用いられている。しかし、動電型のスピーカは、振動板に重くて体積の大きいコイルが固着されているために振動板の高速振動が妨げられ、また、圧電型のスピーカは、圧電変換素子の物理的特質上、聴取される音声は元の音声信号に比して特定周波数帯域（特に中低域）において大きく減衰したものとなる。そのため、これらのスピーカを用いた場合、大きな出力が得られず、また、良好な音響環境が形成できないという問題がある。

本発明はこのような問題に基づいてなされたものであり、超音波スピーカシステムにおいて、音声信号の波形を忠実に空気振動に変換し、大きな出力を得るとともに、良好な音響環境を形成することを課題としている。

係る課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、超音波スピーカシステムであって、超音波帯域の信号を出力する第１の超音波出力手段と、可聴帯域の音声信号の供給を受け該音声信号に依存して周波数帯域を連続的に変化させた超音波帯域の信号を出力する第２の超音波出力手段と、前記第１の超音波出力手段から出力された前記信号により超音波を出力する第１の超音波発生器、及び前記第２の超音波出力手段から出力された前記信号により超音波を出力する第２の超音波発生器を備えた拡声手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記第１の超音波出力手段は超音波帯域の信号を発生する発振手段であり、前記第２の超音波出力手段は前記超音波帯域の信号を前記音声信号によって周波数変調し該周波数変調により得られた変調信号を出力する周波数変調手段であり、前記両超音波発生器のうち少なくとも前記第２の超音波発生器において、ローレンツ力により前記振動板を振動させる駆動部を備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記駆動部を備えた前記超音波発生器は、前記振動板と前記駆動部との間に間隙部を設けたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の構成に加え、前記振動板は、金属製であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記拡声手段は、可聴帯域の信号に基づいて可聴音を空気中に出力させる音声発生器を備え、該音声発生器の周囲に前記第１の超音波発生器及び前記第２の超音波発生器を配設したことを特徴とする。

上記、請求項１に記載の発明によれば、第１及び第２の超音波発生器から超音波を出力することにより、第１及び第２の超音波発生器から指向性の高い空気振動を遠方に向けて発し、聴取者の鼓膜に両超音波の差音を聴取させることができる。そして、第２の超音波出力手段が可聴帯域の音声信号に依存して周波数帯域を連続的に変化させた超音波を第２の超音波発生器から出力させることにより、第１及び第２の超音波発生器から発生した超音波を同時に聴取した聴取者の鼓膜に両超音波の差音の変化を聴取させることができる。そして、第２の超音波出力手段から出力される超音波は、可聴帯域の音声信号に依存して周波数帯域が連続的に変化するので元の音声信号の特質が忠実に保たれており、かかる信号を超音波発生器から出力することで、聴取者に元の音声信号を高い品位で再現した高出力の音声を聴取させることができ、出力の高い、良好な音響環境を形成できる。

請求項２に記載の発明によれば、超音波帯域の搬送信号を可聴帯域の音声信号によって周波数変調（ＦＭ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）して得た変調信号を出力することにより、元の音声信号の再現性及び利得が高い変調信号を形成することができる。そして、少なくとも第２の超音波発生器は、ローレンツ力により振動板を振動させることにより、超音波の領域の信号を効率よく振動板に伝導させて振動させることができる。これにより、差音として聴取される音声の再現性と利得を高め、より出力の高い、より良好な音響環境を形成できる。

請求項３に記載の発明によれば、ローレンツ力により振動板を振動させる超音波発生器において、振動板と駆動部との間に間隙部を設けたことにより、コイル等、振動板を振動させるための質量や体積の大きな他の構成から振動板を物理的に離間させることができる。これにより、超音波帯域の高速の振動であっても振動板に歪みを生ずることなく振動させることができるので、差音として聴取される音声の再現性と利得を更に高め、一層出力の高い、一層良好な音響環境を形成できる。

請求項４に記載の発明によれば、金属によって振動板を形成することにより、超音波帯域の信号による高速の振動であっても振動板に物理的な歪みが生じにくくなる。これにより、振動板の物理的特性によって音響が劣化することを防ぎ、一層出力の高い、一層良好な音響環境を形成することができる。

請求項５に記載の発明によれば、拡声手段において、可聴帯域の信号に基づいて可聴音を空気中に出力させる音声発生器を備え、音声発生器の周囲に第１の超音波発生器及び第２の超音波発生器を配設したことにより、同一方向に向けて音声発生器の発した可聴音と第１及び第２の超音波発生器の発した超音波を伝播させることができる。これにより、可聴音並びに超音波の伝播方向に存在する聴取者に、可聴音並びに双方の超音波の差音としての音声を聴取させることができる。これにより、超音波の差音としての音声により形成された音場が可聴音により形成された音場によって補完されるので、奥行きのある自然な臨場感を持った音響環境を形成することができる。

以下、本発明を実施するための実施の形態について説明する。

図１は、この実施の形態の超音波スピーカシステムの全体構成を示す概略図である。同図に示すとおり、超音波スピーカシステム１Ａは、オーディオ入力部１と、発振部（発振手段）２と、周波数変調部（周波数変調手段）３と、増幅部４_１、４_２、４_３と、可聴音スピーカ（音声発生器）５、Ｍ個（Ｍ≧１）の第１超音波スピーカ（第１の超音波発生器）６_１〜６_ｍ、Ｎ個（Ｎ≧１）の第２超音波スピーカ（第２の超音波発生器）７_１〜７_ｎを有する拡声部８（拡声手段）とを備えている。

オーディオ入力部１は、入力ジャック等を備え、音声信号ｓ_１の供給を受けるために必要な処理を行う。

発振部２は、ＬＣ発信器や水晶発信器などであり、超音波帯域の特定周波数の信号である搬送信号ｓ_２を出力する。

周波数変調部３は、可変容量ダイオード等を備え、発振部２から供給された搬送信号をオーディオ入力部１から供給された音声信号により周波数変調を行い、変調の結果得られた変調信号ｓ_３を出力する。

増幅部４_１、４_２、４_３は、ＦＥＴ等を備えた増幅回路であって、入力された電気信号を増幅して出力する。

可聴音スピーカ５は、高性能超小型スピーカであり、直径３センチメートル程度の略半球状の振動板５ａを有し、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ程度の可聴周波数帯域において非常に良好な再生特性を有する。可聴音スピーカ５は、小型で可聴周波数帯域において非常に良好な再生特性を有するスピーカであれば、動電形、静電形、圧電形等、どのような変換方式のものを用いてもよい。

第１超音波スピーカ６_１〜６_ｍ、第２超音波スピーカ７_１〜７_ｎは、２０ｋＨｚより高い超音波領域における再生特性が良好なスピーカである。この第１超音波スピーカ６_１〜６_ｍ、第２超音波スピーカ７_１〜７_ｎの具体的構成については後述する。

図２は、この実施の形態の超音波スピーカシステム１Ａにおける拡声部８を正面から見た模式図である。同図に示すとおり、拡声部８は、略円板状に形成された基板９の正面において、中心部に、可聴音スピーカ５が振動板５ａを正面に向けて固着された状態で配設され、この可聴音スピーカ５の周囲には、複数の有底円筒形の第１超音波スピーカ６_１〜６_ｍ、及び複数の有底円筒形の第２超音波スピーカ７_１〜７_ｎが、振動板１５を正面に向けた状態で密集して配設されている。可聴音スピーカ５、第１超音波スピーカ６_１〜６_ｍ、第２超音波スピーカ７_１〜７_ｎの底面からは、電気信号を導通させるリード線（図２に図示せず）がそれぞれ引き出されており、引き出されたこれらのリード線（図２に図示せず）は基板９の正面上を基板９の中央部方向に収束するように配設され、可聴音スピーカ５の背面で導線１０に接続されている（リード線の配設状態と導線１０との接続状態は図２に図示せず）。基板９の裏側の略中心部からは、導線１０が引き出され、増幅部４_１、４_２、４_３（図１）に接続されている。

図３は、この実施の形態の超音波スピーカシステム１Ａにおける拡声部８を側方から見た模式図であり、同図は拡声部８の構成に加え、拡声部８の発信の様子を模式的に示している。同図に示すとおり、基板９の略中央部には、正面（図３の右側）から背面（図３の左側）へ孔部９ａが貫通形成されており、正面側の開口部９ｂにおいて、可聴音スピーカ５、第１超音波スピーカ６_１〜６_ｍ、第２超音波スピーカ７_１〜７_ｎからそれぞれ引き出されたリード線（図３に図示せず）が導線１０に接続され、この導線１０が孔部９ａを貫通して基板９の背面側に引き出されている。

また、図３に示すとおり、可聴音スピーカ５から出力される音声の伝播の中心軸１１ａ（即ち、振動板５ａの背面中心部から振動板５ａの正面中心部に向けて引いた仮想線）は、第１超音波スピーカ６_１〜６_ｍ、及び第２超音波スピーカ７_１〜７_ｎから発生される超音波の伝播方向（即ち正面側の振動板１５と垂直方向）１１ｂと平行である。なお、図２及び図３において、第１超音波スピーカ６_１〜６_ｍ、及び第２超音波スピーカ７_１〜７_ｎは同じ構成を持つので、以下、第１超音波スピーカ６、第２超音波スピーカ７とする。

図４は、この実施の形態の超音波スピーカシステム１Ａにおける、第２超音波スピーカ７の振動板周辺の側面断面を示す模式図である。同図に示すとおり、第２超音波スピーカ７は、略円板状の底板部１６の周縁に略筒状の側部１２が設けられた、略有底円筒形の本体部１１を有している。側部１２の内周部の一部には、側部１２に対して略直交方向に円板状の振動板保持部１３が突設され、この振動板保持部１３の略中央部分には、略円形の開口部１４が開口形成されている。本体部１１は、木材、アルミニウム、鋼等、加工が容易で塑性が高い素材によって形成されている。

開口部１４の内周部には、略円板状の振動板１５が固着されている。振動板１５は、質量が小さく、高い剛性と適度な弾性を有し、容易に板状に加工形成できるとともに、高周波磁界中に置かれた際にうず電流を多く発生する材質によって形成されている。この実施の形態においては、振動板１５は金属たとえばジュラルミンによって形成されている。

本体部１１の内周部であって底板部１６と振動板１５との間に形成された空間には、振動板１５を振動させる駆動部１７が配設されている。駆動部１７は、磁石１８と、ポールピース１９と、外周側コイル２０ａ、内周側コイル２０ｂとを有している。

磁石１８は、略円板状であって底板部１６と略平行に配設されている。この磁石１８は、アルニコ、フェライト、ネオジウム等の保磁力の高い物質で形成した永久磁石であり、一側側がＮ極、他側側がＳ極となっている。なお、磁石１８は、電磁石や超伝導物質等、磁力の大きさを制御したりより高い磁力を発生したりできるものによって形成してもよい。

磁石１８の周縁部には、略円筒形のポールピース１９が開口端部を底板部１６及び振動板１５に対向した状態で配設され、このポールピース１９の一端側（図４の下側）の内周部は磁石１８の周縁部にそれぞれ接合されている。ポールピース１９は軟鉄、パーマロイ等、透磁性の高い軟磁性材料で形成されている。ポールピース１９の他端部（図４の上側）に形成された他端面２１は振動板１５に近接した状態で離間対向し、他端面２１と振動板１５との間には、それぞれ間隙部２２が設けられている。この間隙部２２は、駆動部１７が発生する磁力が振動板１５に良好に伝達されるとともに、振動板１５が垂直方向（図４の上下方向）に振動したときに振動板と他端面２１とが接触しない程度に振動板１５と他端面２１を離間させた大きさに形成する。

外周側コイル２０ａ、内周側コイル２０ｂは、それぞれ略環状に形成され、絶縁性の材料によって断面略コの字形に形成された略環状の外側被覆部２３ａ、内側被覆部２３ｂに収容されて、ポールピース１９の他端部近傍の外周部及び内周部に配設されている。即ち、外周側コイル２０ａ、内周側コイル２０ｂは、ポールピース１９との対向面側、振動板１５側、底板部１６側が被覆部２３ａ、２３ｂに被覆されている。外周側コイル２０ａ、内周側コイル２０ｂの一端部同士はそれぞれ被覆銅線によって形成した導電部２４によって電気的に接続され、外周側コイル２０ａ、内周側コイル２０ｂはそれぞれリード線２５ａ、２５ｂの一端部側に接続されている。リード線２５ａ、２５ｂは径小の銅線等であり、本体部１１の底板部１６の一部に貫通形成された孔部２６から本体部１１の外部に引き出され、他端部側が増幅部４_２の＋端子及び−端子（図示せず）のいずれかと接続されている。

なお、この実施の形態においては、第１超音波スピーカ６も第２超音波スピーカ７と同じ構成を備えている。

次に、この実施の形態の作用について説明する。

図１に示すとおり、超音波スピーカシステム１Ａにおいて、発振部２は定常的に発振し、所定周波数ｆ_２（ただしｆ_２は可聴帯域より高い超音波帯域）の信号を搬送信号ｓ_２として出力する。この搬送信号ｓ_２は、周波数変調部３、及び増幅部４_３を介して第１超音波スピーカ６に送信される。

ここで、オーディオアンプ（図示せず）等から超音波スピーカシステム１Ａに対して周波数ｆ_１（ただしｆ_１は可聴帯域）の音声信号ｓ_１が供給されると、この音声信号ｓ_１をオーディオ入力部１が受信し、増幅部４_１を介して可聴音スピーカ５、及び、周波数変調部３に送信する。

周波数変調部３は、音声信号ｓ_１を搬送信号ｓ_２によって周波数変調を行い、周波数ｆ_１＋ｆ_２の信号を形成する。周波数変調部３は、形成した周波数ｆ_１＋ｆ_２の変調信号ｓ_３を、増幅部４_２を介して第２超音波スピーカ７に送信する。変調信号ｓ_３は元の音声信号ｓ_１を周波数変調したものであるため、音声信号ｓ_１の特質に忠実に依存した、再現性と利得の高い信号として形成できる。

第２超音波スピーカ７（及び第１超音波スピーカ６）において変調信号ｓ_３（又は搬送信号ｓ_２）を受信すると、図４に示すとおり、信号はリード線２５ａ（又はリード線２５ｂ）から外周側コイル２０ａ（又は内周側コイル２０ｂ）、及び導電部２４を介して内周側コイル２０ｂ（又は外周側コイル２０ａ）に供給される。

磁石１８により発生した磁束はポールピース１９に導かれて他端面２１の周辺に磁界を形成しているが、外周側コイル２０ａ、及び内周側コイル２０ｂに信号が導通して外周側コイル２０ａ、及び内周側コイル２０ｂ周辺に磁界が形成されると、磁石１８により発生した磁界が変化し、この変化により、振動板１５の表面には磁界の向きと直交方向にうず電流が発生し、さらにうず電流の向き及び磁界の向きのいずれとも直行方向にローレンツ力が発生する。外周側コイル２０ａ、及び内周側コイル２０ｂに流れる電流の大きさや向きが変化すると、磁界の向きとうず電流の大きさや向きがそれぞれ変化、反転し、これによりローレンツ力の大きさや向きも変化、反転する。これにより、外周側コイル２０ａ、及び内周側コイル２０ｂに変調信号ｓ_３（又は搬送信号ｓ_２）が入力されると、信号の変化に伴って振動板１５に生ずるローレンツ力が変化し、この変化に伴って振動板１５が振動し（図２参照）、変調信号ｓ_３や搬送信号ｓ_２が空気振動に変換されて空気中に伝播する。

搬送信号ｓ_２、変調信号ｓ_３はうず電流を発生させ易い高周波電流であり、かかる信号ｓ_２、ｓ_３により生じたローレンツ力により振動板１５を振動させることにより、信号ｓ_２、ｓ_３を効率よく振動板１５に伝導して振動させることができる。これにより、差音として聴取される音声の再現性と利得を高め、より出力の高い、より良好な音響環境を形成できる。

また、振動板１５は軽量で剛性の高い金属（ジュラルミン）によって形成されていることにより、超音波帯域の信号による高速の振動であっても振動板１５に物理的な歪みが生じにくい。また、振動板１５と他端面２１との間に間隙部２２が設けられ、振動板１５と駆動部１７とが離間しているため、振動板１５の振動が駆動部１７によって妨げられることがない。よって、振動板１５は超音波帯域の高速の振動であっても歪みを生ずることなく振動する。

第１超音波スピーカ６及び第２超音波スピーカ７はそれぞれ基板９の正面方向に振動板１５が向き、かかる方向がそれぞれの超音波スピーカ６、７から発せられる超音波の伝播方向１１ｂ、１１ｂ（図３）となる。そのため、伝播方向１１ｂ、１１ｂにいる聴取者の鼓膜には、第１超音波スピーカ６及び第２超音波スピーカ７の双方から発せられた超音波が伝播する。

ここで、図５に、この実施の形態の超音波スピーカシステム１Ａにおける、第１超音波スピーカ６及び第２超音波スピーカ７の発する超音波と差音（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｎｅ）との関係を表した模式図を示す。同図に示すとおり、複数のスピーカからそれぞれ周波数の異なる超音波（ただし超音波同士の周波数差は可聴帯域の周波数）が出力された場合、これらの超音波を同時に聴取した聴取者の鼓膜には、各超音波同士の周波数差に相当する周波数の音声が聴取される。たとえば、同図に示すように、一のスピーカから特定周波数（ここでは８０ｋＨｚ）の超音波１００を出力し、他のスピーカから他の特定周波数（ここでは８１ｋＨｚ）の超音波１０１を同時に出力すると、両超音波１００、１０１を同時に聴取した聴取者の鼓膜には、両超音波１００、１０１の周波数差（ここでは１ｋＨｚ）の可聴音１０２が聴取されることになる。そして、両超音波１００、１０１の周波数差を連続的に変化させれば、この周波数差に対応して連続的に変化する音声を聴取者に聴取させることができる。この実施の形態の超音波スピーカシステム１Ａにおいては、かかる原理を適用して聴取者に音声を聴取させる。

具体的には、第１超音波スピーカ６から搬送信号ｓ_１に基づく周波数ｆ_２の超音波が出力され、第２超音波スピーカ７から変調信号ｓ_３に基づく周波数ｆ_１＋ｆ_２の超音波が出力されると、両超音波スピーカ６、７から発せられた超音波を同時に聴取した聴取者の鼓膜には、周波数差ｆ_１の音声、すなわち音声信号ｓ_１に基づく音声が聴取される。搬送信号ｓ_３の周波数は一定であり、変調信号ｓ_３の周波数は音声信号ｓ_１の周波数ｆ_１に依存して絶えず変動しているため、聴取者の鼓膜には、音声信号ｓ_１の変動が聴取されることになる。

そして、図２及び図３に示すとおり、拡声部８の基板９中央には可聴音スピーカ５が配設されており、音声信号ｓ_１に基づいて音声を出力する。第１超音波スピーカ６、第２超音波スピーカ７から超音波を発生させるとともに可聴音スピーカ５から音声を発生させると、可聴音スピーカ５から発生された音声波は第１超音波スピーカ６、第２超音波スピーカ７から発生された超音波に周囲を囲まれた状態で空気中に伝播する。そして、第１超音波スピーカ６、第２超音波スピーカ７から発生される超音波の伝播方向１１ｂ及び中心軸１１ａ方向においては、可聴音スピーカ５から発生される可聴音の音声波と第１超音波スピーカ６、第２超音波スピーカ７から発生される直進性の高い超音波とが相互に作用しあい、可聴音スピーカ５の形成する音場と、第１超音波スピーカ６、第２超音波スピーカ７の発生する音場とが融合する。そして、原音の周波数特性を損ねることなく音声を出力できる可聴音スピーカ５からも音声を発生させて音場を形成し、第１超音波スピーカ６、第２超音波スピーカ７の形成した音場と融合させることにより、第１超音波スピーカ６、第２超音波スピーカ７の形成した音場が補完され、奥行きのある自然な臨場感を持った音響環境を形成することができる。

以上示したとおり、この実施の形態の超音波スピーカシステム１Ａにおいては、聴取者に元の音声信号ｓ_１を高い品位で再現した高出力の音声を聴取させることができ、出力の高い、良好な音響環境を形成することができる。

上記実施の形態においては、第１超音波スピーカ６、第２超音波スピーカ７の振動板１５を金属たとえばジュラルミン製としたが、これに限定されず、質量が小さく、高い剛性と適度な弾性を有し、容易に板状に加工形成できるとともに、高周波磁界中に置かれた際にうず電流を多く発生する材質であれば、ジュラルミン以外のどのような金属、及び、金属以外のどのような材質を用いて振動板１５を形成してもよい。

上記実施の形態においては、発振部２、周波数変調部３等をコイル、コンデンサ、トランジスタ等の電子回路によって形成し、各素子の特性によって発振や変調を行うものとしたが、これに限定されず、ＣＰＵ等を用いて発振や変調を制御させてもよい。

上記実施の形態において、拡声部８は、基板９の正面に可聴音スピーカ５、第１超音波スピーカ６、第２超音波スピーカ７を、それぞれ振動板５ａ、１５を正面に向けた状態で配設したが、基板９の正面に第１超音波スピーカ６、第２超音波スピーカ７を、背面に可聴音スピーカ５をそれぞれ固着して配設し、内面が回転双曲面の反響板を基板９の背面側に離間対向させ、可聴音スピーカ５から出力した音声を反響板の内面に反響させて基板９の正面方向に伝播させることもできる。可聴音スピーカ５から出力した音声を回転双曲面形状の反響板の内面に反響させることにより、可聴音スピーカ５から出力した音声の指向性を高めて伝播させることができる。

上記実施の形態においては、超音波スピーカシステム１Ａに周波数変調部３を備え、周波数変調によって変調信号ｓ_３を形成したが、周波数変調部３に代えてパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式の変調部を設け、音声信号ｓ_１をＰＷＭ変調して第２超音波スピーカ７に送って出力させ、第１超音波スピーカ６から出力される超音波との差音を形成するものとしてもよい。変調信号の形成に、比較的単純な回路構成によって実現できるパルス幅変調方式を用いることにより、超音波スピーカシステム１Ａを簡単な回路構成によって実現し、製造工程の簡略化やコストダウンを図ることができる。

上記実施の形態は本発明の例示であり、本発明が上記実施の形態に限定されることを意味するものではないことは、いうまでもない。

以上の通り、本発明の超音波スピーカシステムは、音像の定位性に優れ、音場の広帯域感の再現性にも優れており、指向性のある超音波の平行ビームでスピーカシステムを実現できるため、スポット音声サービス事業として、商店、百貨店、スーパーマーケット等の商業施設における商品説明宣伝、また、ホール、ドライブインシアター、博物館、動物園等の文化アミューズメント施設における展示上映説明、更に、駅舎、道路等の公共施設における注意喚起情報提供等に対して適用でき、音響特性再現用のハイファイスピーカ、公共放送用拡声器としても応用できる。

この実施の形態の超音波スピーカシステムの全体構成を示す概略図である。 同上超音波スピーカシステムにおける拡声部を正面から見た模式図である。 同上超音波スピーカシステムにおける拡声部を側方から見た模式図である。 同上超音波スピーカシステムにおける、第２超音波スピーカの振動板周辺の側面断面を示す模式図である。 同上超音波スピーカシステムにおける、第１超音波スピーカ及び第２超音波スピーカの発する超音波と差音（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｎｅ）との関係を表した模式図である。

符号の説明

１Ａ・・・超音波スピーカシステム
２・・・発振部
３・・・周波数変調部
５・・・可聴音スピーカ
６、６_１〜６_ｍ・・・第１超音波スピーカ
７、７_１〜７_ｎ・・・第２超音波スピーカ
８・・・拡声部
１５・・・振動板
１７・・・駆動部
２２・・・間隙部
１００・・・超音波
１０１・・・超音波
ｓ_１・・・音声信号
ｓ_２・・・搬送信号
ｓ_３・・・変調信号

Claims (5)

1. 超音波帯域の信号を出力する第１の超音波出力手段と、
   可聴帯域の音声信号の供給を受け該音声信号に依存して周波数帯域を連続的に変化させた超音波帯域の信号を出力する第２の超音波出力手段と、
   前記第１の超音波出力手段から出力された前記信号により超音波を出力する第１の超音波発生器、及び前記第２の超音波出力手段から出力された前記信号により超音波を出力する第２の超音波発生器を備えた拡声手段と
   を備えたことを特徴とする超音波スピーカシステム。
2. 前記第１の超音波出力手段は超音波帯域の信号を発生する発振手段であり、
   前記第２の超音波出力手段は前記超音波帯域の信号を前記音声信号によって周波数変調し該周波数変調により得られた変調信号を出力する周波数変調手段であり、
   前記両超音波発生器のうち少なくとも前記第２の超音波発生器において、ローレンツ力により前記振動板を振動させる駆動部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波スピーカシステム。
3. 前記駆動部を備えた前記超音波発生器は、前記振動板と前記駆動部との間に間隙部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波スピーカシステム。
4. 前記振動板は金属製であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の超音波スピーカシステム。
5. 前記拡声手段は、可聴帯域の信号に基づいて可聴音を空気中に出力させる音声発生器を備え、該音声発生器の周囲に前記第１の超音波発生器及び前記第２の超音波発生器を配設したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の超音波スピーカシステム。
   

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