JP4438444B2

JP4438444B2 - 超音波スピーカを搭載したプロジェクタ、及び該プロジェクタにおける音の再生範囲表示方法

Info

Publication number: JP4438444B2
Application number: JP2004043109A
Authority: JP
Inventors: 芳樹福井; 昭仁植竹
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2024-02-19
Also published as: EP1716720A4; US7909466B2; WO2005081575A1; CN1922916A; US20080212033A1; JP2005236652A; EP1716720A1

Description

本発明は、超音波スピーカを搭載したプロジェクタ、及び該プロジェクタにおける音の再生範囲表示方法に関し、特に、音の再生範囲の設定を簡単かつ適切に行うことができ、プロジェクタ設定時の煩雑性を解消し利便性を向上させることのできる、超音波スピーカを搭載したプロジェクタ、及び該プロジェクタにおける音の再生範囲表示方法に関する。

従来から、超音波に対する媒質（空気）の非線形性を利用した超音波スピーカが、通常のスピーカに比べてはるかに鋭い指向性を持つ可聴周波数帯の信号を再生し得ることが知られている。

超音波スピーカの構成としては、可聴周波数帯の信号源からの信号によって超音波周波数帯のキャリア信号を変調し、パワーアンプ等で増幅した後に超音波トランスデューサから有限振幅レベルの音波に変換して媒質中（空気中）に放射し、媒質（空気）の非線形効果によって元の可聴周波数帯の信号音を再生するようになっている。この場合、可聴周波数帯の再生信号の再生範囲は、超音波トランスデューサから放射軸方向へのビーム状の範囲となる（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、音の再生範囲は目に見えるものではなく、再生範囲を意図通りに設定するためには、音が再生されているであろう場所と、スピーカ側の設定場所とを交互に移動しながら設定を確認することになり煩雑な作業となる。

また、これに関連した先行技術として、可聴音信号で変調された超音波の放射時に、パラメトリックアレイ効果による可聴音復調範囲を照光装置で指示する発明が開示されている。この発明は、超音波スピーカの再生範囲（可聴音復調範囲）を視覚的に示すために、照光装置（スポットライト）で指示する方法である。しかしながら、この発明では超音波スピーカの設置時に再生範囲が固定情報として付与されるものであり、設置状況に応じた対応や、再生範囲の制御という概念はなく、また、音量等など設置時に必要となる情報を視覚的に確認する方法とはなっていない（例えば、特許文献２参照）。
特開昭５８−１１９２９３号公報特開平１１−２７７７４号公報

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、本発明は、指向性音響である超音波スピーカが搭載された機器（プロジェクタなど）の投影機能を用いることで、音の再生範囲の設定時に視覚的なガイド表示を行うことで、プロジェクタ設定時の煩雑性を解消し利便性を向上させることのできる、超音波スピーカを搭載したプロジェクタ、及び該プロジェクタにおける音の再生範囲表示方法を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の超音波スピーカを搭載したプロジェクは、超音波スピーカを搭載したプロジェクタであって、前記超音波スピーカによる音の再生範囲に関する視覚情報を生成する視覚情報生成手段と、前記視覚情報生成手段により生成された視覚情報をスクリーン上に表示する映像投影手段とを備えることを特徴とする。
このような構成により、プロジェクタの映像投影機能を用い、音の再生範囲に関する視覚情報を生成してスクリーン上にガイド情報として視覚的に明示する。これにより、利用者は、スクリーン上に表示された、音の再生範囲、再生音量、スクリーンからの音の反射方向を示す映像などを見ながら、プロジェクタの超音波スピーカの再生範囲の設定を簡単かつ適切に行うことができる。このため、従来のように音の再生範囲が分かりづらく、プロジェクタの設定が煩雑であったことを解消し、プロジェクタ設定時の利便性を向上させることができる。

また、本発明の超音波スピーカを搭載したプロジェクタは、前記音の再生範囲に関する視覚情報としてスクリーン上に表示される情報には、音の再生範囲、再生音量、スクリーンからの音の反射方向の情報のいずれかまたは全部が含まれること特徴とする。
このような構成により、利用者は、スクリーン上に表示された、音の再生範囲、再生音量、スクリーンからの音の反射方向を示す映像を見ながら、プロジェクタの超音波スピーカの再生範囲の設定を簡単かつ適切に行うことができる。このため、従来のように音の再生範囲が分かりづらく、プロジェクタの設定が煩雑であったことを解消し、プロジェクタ設定時の利便性を向上させることができる。

また、本発明の超音波スピーカを搭載したプロジェクタは、超音波周波数帯の信号を生成するキャリア波発振源と、可聴周波数帯の信号を生成する可聴周波数発振源と、前記キャリア波発信源から生成されたキャリア波信号を、前記可聴周波数発振源からの可聴周波数信号で変調し変調信号を生成する変調部と、前記変調信号を増幅するパワーアンプと、前記パワーアンプにより増幅された変調信号を有限振幅レベルの音波に変換して媒質中に放射する超音波トランスデューサと、前記超音波トランスデューサによる音の再生範囲の設定、音量の設定、およびその他の所定の設定を行うと共に、前記設定情報を保持する再生範囲設定部と、前記再生範囲設定部の設定内容を基に、前記キャリア波発信源で生成される超音波周波数帯の信号を調整する再生範囲制御処理部とを有する超音波スピーカと、スクリーンとプロジェクタ間の距離を測定する測距部と、前記再生範囲設定部の設定内容と、前記測距部によるスクリーンとプロジェクタ間の距離の情報を基に、音の再生範囲に関する視覚情報を作成する視覚情報生成部と、前記視覚情報生成部により生成された視覚情報の投影を行う映像投影部とを備えることを特徴とする。
このような構成により、キャリア波発振源により生成される超音波周波数帯の信号を、変調部において可聴周波数発振源からの可聴周波数信号で変調し、この変調信号をパワーアンプで増幅し、パワーアンプにより増幅された変調信号を超音波トランスデューサにより有限振幅レベルの音波に変換して媒質中（空気中）に放射する。この場合に、再生範囲設定部により音を再生する範囲の設定、及びその情報の保持、また音量等の情報を保持する。そして、再生範囲制御処理部により、再生範囲設定部の設定内容を基に、キャリア波発信源の生成周波数帯を調整する。また、視覚情報生成部により、再生範囲設定部の設定内容および測距部で測定されたスクリーンとプロジェクタ間の距離の情報を基に、音の再生範囲に関する視覚情報（ガイド情報など）を作成し、映像投影部により、スクリーン上に投影する。
これにより、利用者は、スクリーン上に表示された、音の再生範囲、再生音量、スクリーンからの音の反射方向を示す映像などを見ながら、プロジェクタの超音波スピーカの再生範囲の設定を簡単かつ適切に行うことができる。このため、従来のように音の再生範囲が分かりづらく、プロジェクタの設定が煩雑であったことを解消し、プロジェクタ設定時の利便性を向上させることができる。

また、本発明の超音波スピーカを搭載したプロジェクタは、前記超音波スピーカを複数備え、各超音波スピーカについての音の再生範囲に関する視覚情報を生成してスクリーン上に表示する手段を備えることを特徴とする。
このような構成により、複数の超音波スピーカを備えたステレオ再生機能を有するプロジェクタにおいて、各超音波スピーカについての、音の再生範囲、再生音量、スクリーンからの音の反射方向を示す映像をスクリーン上に表示する。
これにより、利用者は、スクリーン上に表示された、各超音波スピーカについての音の再生範囲、再生音量、スクリーンからの音の反射方向を示す映像を見ながら、ステレオ再生効果の設定（音像定位など）を簡単かつ適切に行うことができる。

また、本発明のプロジェクタにおける音の再生範囲表示方法は、超音波スピーカを搭載したプロジェクタにおける音の再生範囲表示方法であって、前記超音波スピーカによる音の再生範囲に関する視覚情報を生成する視覚情報生成手順と、前記視覚情報生成手順により生成された視覚情報をスクリーン上に表示する映像投影手順とを含むことを特徴とする。
このような方法により、プロジェクタの映像投影機能を用い、音の再生範囲に関する視覚情報を生成してスクリーン上にガイド情報として視覚的に明示する。これにより、利用者は、スクリーン上に表示された、音の再生範囲、再生音量、スクリーンからの音の反射方向を示す映像などを見ながら、プロジェクタの超音波スピーカの再生範囲の設定を簡単かつ適切に行うことができる。このため、従来のように音の再生範囲が分かりづらく、プロジェクタの設定が煩雑であったことを解消し、プロジェクタ設定時の利便性を向上させることができる。

また、本発明のプロジェクタにおける音の再生範囲表示方法は、前記音の再生範囲に関する視覚情報としてスクリーン上に表示される情報には、音の再生範囲、再生音量、スクリーンからの音の反射方向の情報のいずれかまたは全部が含まれること特徴とする。
このような方法により、利用者は、スクリーン上に表示された、音の再生範囲、再生音量、スクリーンからの音の反射方向を示す映像などを見ながら、プロジェクタの超音波スピーカの再生範囲の設定を簡単かつ適切に行うことができる。このため、従来のように音の再生範囲が分かりづらく、プロジェクタの設定が煩雑であったことを解消し、プロジェクタ設定時の利便性を向上させることができる。

また、本発明のプロジェクタにおける音の再生範囲表示方法は、前記超音波スピーカを複数備え、各超音波スピーカについての音の再生範囲に関する視覚情報を生成してスクリーン上に表示することを特徴とする。
このような方法により、複数の超音波スピーカを備えたステレオ再生機能を有するプロジェクタにおいて、各超音波スピーカについての、音の再生範囲、再生音量、スクリーンからの音の反射方向を示す映像をスクリーン上に表示する。
これにより、利用者は、スクリーン上に表示された、各超音波スピーカについての音の再生範囲、再生音量、スクリーンからの音の反射方向を示す映像を見ながら、ステレオ再生効果の設定（音像定位など）を簡単かつ適切に行うことができる。

次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

[第１の実施の形態]
図１は、本発明による超音波スピーカを搭載したプロジェクタの構成例を示すブロック図である。この超音波スピーカを搭載したプロジェクタ１では、超音波スピーカ１０を搭載したプロジェクの音の再生範囲を視覚的に明示するために、プロジェクタ１の投影映像を用いて、スクリーン上に情報を表示する。

図１において、可聴周波数発振源１１は可聴周波数帯の信号波を生成する機能を有する。また、キャリア波発振源１２は、超音波周波数帯の周波数のキャリア波を生成する機能を有する。再生範囲設定部１６は、操作用キー、つまみ等の操作手段を有しており、ユーザが音の再生範囲を指定するためのデータを入力できるようになっており、該データが入力されると、該データを設定し、保持する機能を有している。

再生範囲制御処理部１７は、再生範囲設定部１６の設定内容を参照し、設定された再生範囲となるようキャリア波発振源１２により生成されるキャリア波の周波数を変更するように制御する機能を有する。図６の超音波スピーカから放射されるビームの状態を示す図のように、キャリア波の周波数の高低により超音波トランスデューサ１５より放射される超音波のビーム幅（指向角θ）が変化する。例えば、１００ｋＨｚのビームと４０ｋＨｚのビームとでは、Ｚ軸方向への広がり方が異なり、キャリア周波数を制御することにより、音の再生範囲を調整することができる。

キャリア波発振源１２は、再生範囲制御処理部１７に指示された周波数のキャリア波を生成し、変調部１３に供給する。変調部１３はキャリア波発振源１２から供給されるキャリア波を可聴周波数発振源１１より出力される信号波でＡＭ変調し、変調信号をパワーアンプ１４に出力する機能を有する。

超音波トランスデューサ１５は、変調部１３からパワーアンプ１４を介して出力される変調信号により駆動され、該変調信号を有限振幅レベルの音波に変換して媒質中に放射し、可聴周波数帯の信号音（再生信号）を再生する機能を有する。

視覚情報生成部（視覚情報生成手段）２０は、再生範囲設定部１６により設定された情報及びプロジェクタ１とスクリーン間の距離の情報を基に、音の再生範囲に関する視覚情報（ガイド情報）を作成する機能を有する。映像（画像）投影部（映像投影手段）２１は、視覚情報生成部２０により生成された視覚情報（ガイド情報）をスクリーン上に投影する機能を有する。

測距部２２は、スクリーンとプロジェクタ間の距離を測定する機能を有する。この距離測定には、超音波距離センサや光距離センサなど、光学的／音響学的手法を用いた距離センサを使用することができる。なお、測距部２２による距離測定を実施せずに、ガイド情報として距離別の目安情報を表示させることも可能である。

次に、本発明の超音波スピーカを搭載したプロジェクタによる音の再生範囲表示方法の具体的な例について説明する。

図２は、本発明による機器使用例を示す図であり、プロジェクタ１はスクリーン１００の真正面に設置されており、搭載された超音波スピーカ１０からの音波が指定された指向角θでスクリーン１００へ放射、スクリーン１００からは同様の指向角θにて反射した音波が聴取者に届くことになる。

この場合、測距部２２にて超音波距離センサなど用いて、プロジェクタ１とスクリーン１００との距離Ｄを（パルスエコー法等を用いて）まず取得する。また、同時に現在の指向角θや再生音量情報を再生範囲設定部１６から取得し、これらの情報により視覚情報生成部２０にてガイド情報を生成する。

図３は、ガイド情報の表示例を示す図である。図３に示すように、ガイド情報としては、スクリーン上での音範囲、再生音量、反射方向などである。図３（ａ）は、指向角θ＝２０度の場合、図３（ｂ）は、指向角θ＝３０度の場合を示している。

なお、スクリーン１００上での音範囲は円形の範囲画像であり、その半径は、スクリーンまでの距離と指向角により計算される（投影円の半径＝（スクリーンまでの距離Ｄ）×tanθ（指向角））。

このように、ガイド情報は、映像（画像）投影部２１によりスクリーン１００上に投影され、利用者は視覚的に設定情報を確認することができる。利用者がガイド情報を基に、再生範囲を変更する場合には、再生範囲設定部１６にて用意されている設定方法（利用形態に合わせてツマミ等のインタフェースにより調整できるように構成されている）に従い、設定情報を変更することで、新しい設定情報に基づいたガイド情報が上記した手順の繰り返しにより表示される。

以上説明したように、本発明の超音波スピーカを搭載したプロジェクタでは、利用者は、スクリーン上に表示された、音の再生範囲、再生音量、スクリーンからの音の反射方向を示す映像を見ながら、プロジェクタの超音波スピーカの再生範囲の設定を簡単かつ適切に行うことができ、プロジェクタ設定時の煩雑性を解消し利便性を向上させることができる。

［第２の実施の形態］
また、本発明は、複数の超音波スピーカを搭載したプロジェクタにも適用することができる。例えば、可動部を伴う複数の超音波スピーカを用いて、ステレオ再生などを行う場合にもガイド情報を有効に表示することができる。

図４は、２つの超音波スピーカを登載したプロジェクタの例を示す図であり、プロジェクタ１ａが、右（Ｒ）側の超音波スピーカ１０ａと、それと同じ構成である左（Ｌ）側の超音波スピーカ１０ｂとを搭載した例を示したものである。

右（Ｒ）側の超音波スピーカ１０ａを構成する、可聴周波数発振源１１ａ、キャリア波発振源１２ａ、変調部１３ａ、パワーアンプ１４ａ、超音波トランスデューサ１５ａ、再生範囲設定部１６ａ、再生範囲制御処理部１７ａ、視覚情報生成部２０、映像（画像）投影部２１、および測距部２２は、図１に示したものと基本的に同じであるが、超音波トランスデューサ１５ａが可動部３１aにより、その放射軸が可動に構成された点と、ステレオ再生の際に、右（Ｒ側）の音源を再生する点が異なる。この可動部３１ａにより、超音波トランスデューサ１５ａからの音の放射方向を調節して、視聴者に対して最適なステレオ再生効果（音像定位など）を与えるようにする。

また、左（Ｌ）側の超音波スピーカ１０ｂを構成する、可聴周波数発振源１１ｂ、キャリア波発振源１２ｂ、変調部１３ｂ、パワーアンプ１４ｂ、超音波トランスデューサ１５ｂ、再生範囲設定部１６ｂ、再生範囲制御処理部１７ｂ、及び可動部３１ｂは、右（Ｒ）側の超音波スピーカ１０ａと基本的には同じであり、ステレオ再生の際に、左（Ｌ）側の音源を再生する点が異なる。

図５は、図４に示すステレオ構成のプロジェクタにおけるガイド情報の表示例を示す図である。基本的には、図３に示した単一のスピーカ構成で表示されていたガイド情報が複数になるだけであり、どちらのスピーカ情報かを区別できればよい。図５に示す例では、各超音波スピーカによる音範囲をパターンで識別できるようにしているが、その他に、色分けや、明示的な文字情報表示などにより識別する方法も考えられる。

また、可動部の情報（回転角度等）は、再生範囲設定部１６ａ、１６ｂにて設定され、再生範囲制御処理部１７ａ、１７ｂで使用されるため、可動部の回転角に応じたガイド情報を視覚情報生成部２０にて作成することができる。

なお、図４では、複数のスピーカとして、２つの超音波スピーカを搭載したプロジェクタの構成例を示したが、搭載する超音波スピーカの個数は任意の個数ｎであってもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の超音波スピーカを搭載したプロジェクタは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明においては、超音波スピーカが搭載された機器（プロジェクタなど）の投影機能により、音の再生範囲の設定時に視覚的なガイド表示を行うことで、プロジェクタ設定時の煩雑性を解消し利便性を向上させる効果を奏するので、本発明は、超音波スピーカを搭載したプロジェクタ、及び該プロジェクタにおける音の再生範囲表示方法などに適用できる。

本発明による超音波スピーカを搭載したプロジェクタの構成例を示す図。本発明による機器使用例を示す図。ガイド情報の表示例を示す図。ステレオ構成のプロジェクタの例を示す図。ステレオ構成のプロジェクタにおけるガイド情報の表示例を示す図。超音波スピーカから放射されるビームの状態を示す図。

符号の説明

１、１ａプロジェクタ
１０、１０ａ、１０ｂ超音波スピーカ、１１、１１ａ、１１ｂ可聴周波数発振源
１２、１２ａ、１２ｂキャリア波発振源、１３、１３ａ、１３ｂ変調部
１４、１４ａ、１４ｂパワーアンプ
１５、１５ａ、１５ｂ超音波トランスデューサ
１６、１６ａ、１６ｂ再生範囲設定部
１７、１７ａ、１７ｂ再生範囲制御処理部、２０視覚情報生成部
２１映像（画像）投影部、２２測距部、３１ａ、３１ｂ可動部

Claims

超音波スピーカを搭載したプロジェクタであって、
前記超音波スピーカから放射される音波の指向角に応じた再生範囲を示す範囲画像が含まれる視覚情報をスクリーン上に投影する映像投影部と、
前記映像投影部が投影した前記視覚情報に応じてユーザから入力される前記音波の再生範囲を変更するためのデータを受け付ける再生範囲設定部と、
前記再生範囲設定部に入力された前記データに応じて、前記超音波スピーカから放射される前記音波の指向角を変化させる再生範囲制御処理部と、
を備えることを特徴とする超音波スピーカを搭載したプロジェクタ。
自身と前記スクリーンとの間の距離を測定する測距部と、
前記測距部に測定された前記距離と、前記超音波スピーカから放射される前記音波の指向角とに基づいて、前記超音波スピーカから放出される前記音波の再生範囲を計算し、計算結果に基づいて前記音波の再生範囲を示す範囲画像が含まれる前記視覚情報を生成する視覚情報生成部と、を備え、
前記映像投影部は、前記視覚情報生成部によって生成された前記視覚情報を前記スクリーン上に投影する
ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
前記視覚情報には、音の再生範囲、再生音量、スクリーンからの音の反射方向の情報のいずれかまたは全部が含まれる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプロジェクタ。
前記超音波スピーカを複数備え、各超音波スピーカに対応する前記映像投影部と前記再生範囲設定部と前記再生範囲制御処理部とを備える
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のプロジェクタ。
超音波スピーカを搭載したプロジェクタにおける音の再生範囲表示方法であって、
前記超音波スピーカから放射される音波の指向角に応じた再生範囲を示す範囲画像が含まれる視覚情報をスクリーン上に投影する映像投影手順と、
投影した前記視覚情報に応じてユーザから入力される前記音波の再生範囲を変更するためのデータを受け付ける再生範囲設定手順と、
入力された前記データに応じて、前記超音波スピーカから放射される前記音波の指向角を変化させる再生範囲制御処理手順と、
を備えることを特徴とする再生範囲表示方法。
自身と前記スクリーンとの間の距離を測定する測距手順と、
前記測距部に測定された前記距離と、前記超音波スピーカから放射される前記音波の指向角とに基づいて、前記超音波スピーカから放出される前記音波の再生範囲を計算し、計算結果に基づいて前記音波の再生範囲を示す範囲画像が含まれる前記視覚情報を生成する視覚情報生成手順と、を備え、
前記映像投影手順において、前記視覚情報生成手順によって生成された前記視覚情報を前記スクリーン上に投影する
ことを特徴とする請求項５に記載の再生範囲表示方法。
前記視覚情報には、音の再生範囲、再生音量、スクリーンからの音の反射方向の情報のいずれかまたは全部が含まれる
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の再生範囲表示方法。