スピーカ、オーディオ装置
【課題】狭小なスペースに設置できて高出力を得られ、特定位置に居る聴取者に高い音圧の音声を聴取させられるスピーカ、オーディオ装置を提供する。
【解決手段】オーディオ装置のスピーカ１は、基板部１１の正面部１４が正面視略矩形であり、正面部１４を長辺１２側の両端部が湾曲し特定位置が仮想焦点となる湾曲面に形成する。正面部１４には超音波発生素子５１，５２，・・・，５ｎを配設し、振動板６１，６２，・・・，６ｎからなる音声発生部を、同様に特定位置を仮想焦点とする湾曲面に形成する。電子回路部からスピーカに電気信号が供給されて超音波発生素子５１，５２，・・・，５ｎから超音波が出力されると仮想焦点においてエネルギー量は最大となり、仮想焦点近傍に居る聴取者の鼓膜には高い音圧の音声が聴取される。
【解決手段】オーディオ装置のスピーカ１は、基板部１１の正面部１４が正面視略矩形であり、正面部１４を長辺１２側の両端部が湾曲し特定位置が仮想焦点となる湾曲面に形成する。正面部１４には超音波発生素子５１，５２，・・・，５ｎを配設し、振動板６１，６２，・・・，６ｎからなる音声発生部を、同様に特定位置を仮想焦点とする湾曲面に形成する。電子回路部からスピーカに電気信号が供給されて超音波発生素子５１，５２，・・・，５ｎから超音波が出力されると仮想焦点においてエネルギー量は最大となり、仮想焦点近傍に居る聴取者の鼓膜には高い音圧の音声が聴取される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中に音声等を出力するスピーカ、及び、スピーカと音声信号等に電気的処理を施す電子回路とを備えたオーディオ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば博物館や各種展示会や、商店の店舗内外等においては、スピーカから特定陳列物の説明や特定商品や商店等の宣伝のための音声を流す手法がよく用いられる。従来このような手法において、表示物や陳列物の正面あるいは上側にスピーカを設け、表示物や陳列物の正面に居る人間に向けて音声を出力するオーディオ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このオーディオ装置の正面側には、電気信号によって振動し可聴帯域の音声や超音波を出力する正面視略円形の振動板が設けられている。
【特許文献１】特開平１１−２４６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上記のような目的で音声を流す場合には、陳列物や特定商品の正面等、特定位置に居る聴取者のみに音声を聴取させることが要求される。しかし、スピーカから出力された音声や超音波は空気を媒質にして伝播するため、特許文献１に記載の発明においては、出力された音声はスピーカの前方に直進又は拡散しながら伝播することになり、特定位置に居る聴取者以外の者にも音声が明瞭に聴取されてしまうという問題がある。また、スピーカから大きな出力を得るためにはスピーカの振動板の面積を大きくしなければならない。しかし、特許文献１に記載の発明において振動板の面積を大きくするには振動板の半径を大きくしなければならず、その結果スピーカの正面視大きさは縦横方向とも大きくなり、狭小なスペースへの設置が困難になり設置場所が制約されるという問題がある。
【０００４】
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、狭小なスペースに設置できてしかも高出力を得ることができ、また、特定位置に居る聴取者に高い音圧の音声を聴取させることができるスピーカ、及びオーディオ装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、電気信号によって振動し、超音波を空気中に放出する、少なくとも一の振動板を有する音声発生部を備えたスピーカであって、前記音声発生部は、正面視が長辺と短辺とを有する帯状であり、前記長辺側の両端部がそれぞれ正面側に湾曲した湾曲面に形成されていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記音声発生部の湾曲面は前記正面側の特定位置を仮想焦点とし、前記音声発生部からは前記仮想焦点に向けて前記音波又は前記超音波のうち少なくとも一方が出力されることを特徴とする。
【０００７】
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、前記振動板は音波発生素子又は超音波発生素子のうち少なくとも一方に設けられた振動板であり、前記音波発生素子又は前記超音波発生素子のうち少なくとも一方が複数密集した状態で配設され、前記音声発生部は、前記複数密集した状態で配設された前記音波発生素子又は前記超音波発生素子に設けられた前記振動板の総体として形成されたことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一つに記載のスピーカと、請求項１乃至３の何れか一つに記載のスピーカと、入力信号に対して増幅、変調等の電気的処理を施し、前記スピーカに対して前記電気的処理を施した電気信号を供給し前記振動板を振動させる電子回路部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の構成に加え、前記電子回路部には、前記スピーカにＢＴＬ接続された一対の増幅器を少なくとも一組備えて前記入力信号を増幅する出力増幅手段が設けられたことを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の構成に加え、前記電子回路部と前記スピーカとを電気的に接続し前記電子回路部から前記スピーカに前記電気信号を供給させるシールドを備え、該シールドは、前記電気信号が導通する信号線と、該信号線の少なくとも一部を囲繞する、高周波の輻射を防止する外部導体とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記、請求項１に記載の発明によれば、スピーカの音声発生部は、正面視が長辺と短辺とを有する帯状であることにより、短辺側の大きさを小さく形成しつつ、スピーカの音声発生部の面積を大きくすることができる。これにより、スピーカを狭小なスペースに設置できてしかも高出力を得ることができる。また、音声発生部は、正面視が長辺と短辺とを有する帯状であり、長辺側の両端部がそれぞれ正面側に湾曲した湾曲面に形成されていることにより、音声発生部の長辺側中央方向に向けて集中的に超音波を出力させることができる。これにより、音声発生部の中央方向の特定位置に居る聴取者に超音波の差分の周波数の音声を高い音圧で聴取させることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、音声発生部の湾曲面は正面側の特定位置を仮想焦点とし、音声発生部からは仮想焦点に向けて音波又は超音波のうち少なくとも一方が出力されることにより、仮想焦点において最大の音圧を得ることができる。これにより、仮想焦点に居る聴取者のみにピンポイントで高い音圧の音声を聴取させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、振動板は音波発生素子又は超音波発生素子のうち少なくとも一方に設けられた振動板であり、音波発生素子又は超音波発生素子のうち少なくとも一方が複数密集した状態で配設され、音声発生部は、複数密集した状態で配設された音波発生素子又は超音波発生素子に設けられた振動板の総体として形成されたことにより、音声発生部自体の形状の如何に関わらず、音声発生部を容易に製造することができる。また、それぞれの音波発生素子又はそれぞれの超音波発生素子を小さく形成できるので、音声発生部の剛性を高め、かつ内部損失を減少させて、高品質かつ高い音圧の音声を聴取させることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、入力信号に対して増幅、変調等の電気的処理を施し、電気的処理を施した電気信号を供給し振動板を振動させる電子回路部によって請求項１乃至３の何れか一つに記載のスピーカに電気信号を供給することにより、狭小なスペースに設置できて高出力が得られ、また、特定位置に居る聴取者に超音波の差分の周波数の音声を高い音圧で聴取させることができるオーディオ装置を実現できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、スピーカにＢＴＬ接続された一対の増幅器を少なくとも一組備えて入力信号を増幅する出力増幅手段が電子回路部に設けられたことにより、出力増幅手段からの信号をスピーカに供給すれば、単一の増幅器のみの信号をスピーカに供給した場合に比べてスピーカにおける電力が大きくなる。これにより、増幅率を高くして電力効率を高めることで、一層高出力を得ることができる。また、電子回路部を容易に小型化できて、オーディオ装置全体を狭小なスペースに設置することが可能になる。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、電子回路部からスピーカに電気信号を供給させるシールドは、電気信号が導通する信号線と、信号線の少なくとも一部を囲繞する、高周波の輻射を防止する外部導体とを有することにより、シールドから輻射される高周波ノイズが信号に混入することを防止することができ、オーディオ装置から出力されて聴取者に聴取される音声を、ノイズの少ない高品位な音声とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本実施の形態のオーディオ装置１Ａの全体構成の概略を示す図である。同図に示す通り、オーディオ装置１Ａは、スピーカ１と電子回路部２とを備え、これらスピーカ１と電子回路部２とがシールド３によって接続されている。スピーカ１は電子回路部２から電気信号の供給を受けて空気中に超音波を出力し、この超音波を聴取した人間（聴取者）の鼓膜に差分としての可聴音を聴取させる（詳しくは後述する。）。電子回路部２は音声信号等に変調、増幅等の電気的処理を施し、スピーカ１に電気信号を供給する回路本体部２ａと、回路本体部２ａの変調、増幅等の処理のオンオフ制御を行うためのリモコン送信機２ｂとからなる。回路本体部２ａ、リモコン送信機２ｂはそれぞれ剛性の高い筐体の内部に収納される。回路本体部２ａを収納する筐体の少なくとも一部は、後述するアースとして機能しうる導電性部材によって形成されている。シールド３はスピーカ１と回路本体部２ａとを電気的に接続し、回路本体部２ａからスピーカ１に電気信号を伝達させる。
【００１９】
図２は本実施の形態のスピーカ１の正面図であり、図３は同スピーカ１の平面図である。同図に示す通り、スピーカ１は、基板部１１と、基板部１１の正面側である正面部１４に密集した状態で配設された複数の超音波発生素子５１，５２，・・・，５ｎ（ｎ＞１）とを有する。
【００２０】
スピーカ１の基板部１１は、例えばアルミニウム等、剛性が高く、共振しにくく、かつ加工が容易な材質によって一体形成されている。図２に示す通り、基板部１１は、横方向の一対の長辺１２，１２のそれぞれの長さＬ１が、縦方向の一対の短辺１３，１３のそれぞれの長さＬ２よりも長い、正面視が横長の略矩形の帯状に形成されている。また、図３に示す通り、基板部１１は、長辺１２側の両端部がそれぞれ正面側（図３の左側）に湾曲し、正面部１４が湾曲面に形成されている。この湾曲面は、正面側の長辺１２側の中央方向特定位置を仮想焦点Ｆ’とする形状に形成されている（図８参照）。
【００２１】
基板部１１の正面部１４に配設された複数の超音波発生素子５１，５２，・・・，５ｎは、正面側に振動板６１，６２，・・・，６ｎを有しており、これら複数の振動板６１，６２，・・・，６ｎは総体として「音声発生部」を形成する。超音波発生素子５１，５２，・・・，５ｎが正面部１４に密集した状態で配設されていることにより、複数の振動板６１，６２，・・・，６ｎの総体としての「音声発生部」の形状は正面部１４の形状に近似したものとなっている。なお、超音波発生素子５１，５２，・・・，５ｎ、及び振動板６１，６２，・・・，６ｎはいずれも同じ構成を持つので、以下区別の必要がある場合を除き、超音波発生素子５、振動板６と記載する。
【００２２】
図４は、本実施の形態のスピーカ１における、超音波発生素子５の振動板６周辺の側面断面図である。同図に示すとおり、超音波発生素子５の本体部５１は木材、アルミニウム、鋼等、加工が容易で剛性が高い材質によって形成され、底板部５２を有する略有底円筒形を呈している。
【００２３】
本体部５１の内周部の一部には、振動板保持部５３が内周方向に突設され、この振動板保持部５３の内側には略円板状の振動板６が固着されている。振動板６は、高い剛性と適度な弾性とを有し、高周波磁界中でうず電流を多く発生する材質、例えばジュラルミンによって形成されている。
【００２４】
振動板６の板面は、底板部５２と底面と略平行になっている。また、底板部５２の底面は基板部１１の正面部１４に固着されている。即ち、複数の振動板６１，６２，・・・，６ｎの総体としての「音声発生部」の湾曲形状は、正面部１４の湾曲面の仮想焦点Ｆ’と同じ位置、つまり「音声発生部」の中央方向の特定位置を仮想焦点Ｆ（図８参照）とする形状に形成されている。
【００２５】
本体部５１の内周部における振動板６の下方には、振動板６を振動させる駆動部５４が配設されている。駆動部５４は、円板形の磁石５５と、下端部側の内周部に磁石５５を配設した略円筒形のポールピース５６と、ポールピース５６の上端部側の外周部に配設された外周側コイル５７ａと、ポールピース５６の上端部側の内周部に配設された内周側コイル５７ｂとを有している。ポールピース５６の上端部と振動板６との間には、振動板６が垂直方向（図４の上下方向）に振動した際に振動板６とポールピース５６とが接触しない大きさに間隙部５８が形成されている。
【００２６】
外周側コイル５７ａ、内周側コイル５７ｂはそれぞれリード線５９ａ，５９ｂの一端部側に接続されている。リード線５９ａ，５９ｂは径小の銅線等であり、他端部（図示せず）がシールド３に接続されている。
【００２７】
基板部１１の背面側（図３における右側）には、超音波発生素子５から導出されたリード線５９ａ，５９ｂが接続されたコネクタ部（図示せず）が設けられ、このコネクタ部にはシールド３の一端部に形成された一方側ジャック３３が接続される。コネクタ部（図示せず）リード線５９ａ，５９ｂが接続される部分は導電性部材によって形成され、一方側ジャック３３の先端部には金属製のピン等の導電性部材が設けられ、コネクタ部と一方側ジャック３３とが接続すると、それぞれの導電性部材同士が接触するように形成されている。
【００２８】
なお、図１に示す通り、シールド３の他端部には他方側ジャック３４が設けられ、この他方側ジャック３４が回路本体部２ａのコネクタ部（図示せず）に接続される。このコネクタ部及び他方側ジャック３４は、それぞれ基板部１１のコネクタ部及び一方側ジャック３３と同様の構成を有する。
【００２９】
図５は、本実施の形態のオーディオ装置１Ａにおける、シールド３の内部構造を模式的に示した図である。同図に示す通り、シールド３の中心部には、「信号線」としての２本の芯線、即ち第一芯線３１と第二芯線３２とが並行に配設され、両芯線３１，３２の周囲に絶縁体７が設けられ、絶縁体７の周囲が外部導体４１によって囲繞され、外部導体４１の周囲が保護被覆８によって囲繞されている。図１、図５には図示しないが、絶縁体７、外部導体４１、保護被覆８は、第一芯線３１及び第二芯線３２の両端部近傍まで配設され、シールド３の略全域を囲繞している。なお、外部導体４１は、後述する通り、他の構成要素と共に、図１に模式を示す輻射防止部４を形成する。
【００３０】
第一芯線３１及び第二芯線３２は、導電性の高い材質、例えば銅により形成されている。絶縁体７は、絶縁性の高い熱可塑性樹脂、例えばポリエチレンから成り、第一芯線３１及び第二芯線３２のインピーダンスを一定に保てる誘電率に形成されている。外部導体４１は、導電性の細線、例えば細い銅線等を編んだ編組線である。保護被覆８は、耐燃性ポリエチレン等により形成されている。
【００３１】
第一芯線３１及び第二芯線３２の一端側及び他端側は、それぞれ一方側ジャック３３及び他方側ジャック３４に接続される。外部導体４１の他端側は他方側ジャック３４を介して回路本体部２ａを収納する筐体の一部に設けられたアース４２、あるいは接地されたアース４３に接続される。この外部導体４１、アース４２，４３は、第一芯線３１及び第二芯線３２から発せられた高周波の外部への漏えいを抑止する輻射防止部４を形成する。
【００３２】
図６は、本実施の形態のオーディオ装置１Ａの電子回路部２の機能ブロック図である。この電子回路部２は、回路本体部２ａ、リモコン送信機２ｂのそれぞれが剛性の高い筐体の内部に収納され、回路基板上において、コイル、コンデンサ等の素子、あるいは集積半導体回路等を用いた電子回路として形成される。なお図示しないが、回路本体部２ａ、又はリモコン送信機２ｂには、ＣＤ、ＭＰ３ファイル、ＭＩＤＩファイル、マイクロフォン等から出力された音声信号が供給される。
【００３３】
図６に示す通り、電子回路部２の回路本体部２ａは、受信部２０、入力増幅部２１、ディレイ部２２、フィルタ部２３、コントロール信号出力部２４、ゲート部２５、コンプレッサ部２６、変調部２７、出力増幅手段としての出力増幅部２８、スイッチ２９を備えている。
【００３４】
受信部２０は、無線信号受信機能、及び復調機能を有し、リモコン送信機２ｂから無線送信された音声信号を受信し、復調する。
【００３５】
入力増幅部２１は、信号増幅機能を有し、受信部２０において復調された音声信号、又は直接入力された音声信号の電圧値や電流値を増大させて出力する。入力増幅部２１は増幅された音声信号を整形する機能を有してもよい。
【００３６】
ディレイ部２２は、遅延素子等を備え、入力された音声信号を予め定められた時間（例えば数ｍｓｅｃ、数μｓｅｃ程度の微少時間）だけ遅らせて出力する。
【００３７】
フィルタ部２３は、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、イコライザ等であり、音声信号の周波数特性を調整する。
【００３８】
コントロール信号出力部２４は、音声信号の入力に合わせてゲート部２５をオンするためのコントロール信号を出力する。コントロール信号の出力制御方法としては、例えば以下２つの方法が考えられる（図６参照）。
（方法１）入力増幅部２１から出力された信号をコントロール信号入力部２４に入力し、コントロール信号出力部２４は、信号の大きさが所定値以上になったらコントロール信号を出力する。この方法は制御が簡単であり、マイクロフォンに入力された音声がそのまま入力信号となるような場合に高い効果を奏する。
（方法２）コントロール信号入力部２４に特定の外部制御信号を検知する機能を設け、コントロール信号入力部２４は当該外部制御信号をトリガパルスとしてコントロール信号の出力を開始（又は終了）する。この方法は制御が確実であり、ＣＤに記録された音声やＭＰ３録音された音声を入力信号とするような場合に高い効果を奏する。
【００３９】
ゲート部２５は、コントロール信号出力部２４から供給されたコントロール信号に基づいて、スイッチ２９のオンオフ制御を行う。コンプレッサ部２６は、入力された電力信号のうち予め定められた値よりも大きな部分を圧縮する。
【００４０】
変調部２７は、搬送信号を生成し、入力された音声信号と搬送信号とを乗じて変調する。変調部２７における変調方式は、振幅変調（Amplitude Modulation）、周波数変調（Frequency Modulation）、パルス幅変調（Pulse Width Modulation）、パルス密度変調（Pulse Density Modulation）等、どのようなものでもよい。
【００４１】
出力増幅部２８は信号増幅機能を有し、入力された信号の電圧値や電流値を増大させて出力する。出力増幅部２８から出力された信号は超音波発生素子５に供給される。
【００４２】
スイッチ２９はゲート部２５の制御に基づいてオンオフし、変調部２７と出力増幅部２８との間の信号線の短絡と開放を行う。具体的には、ゲート部２５から信号が供給されている間のみオンとなって信号の導通を可能とする。
【００４３】
リモコン送信機２ｂは変調機能、無線送信機能を有し、音声信号を無線信号に変調し、受信部２０に送信する。
【００４４】
図７は、本実施の形態のオーディオ装置１Ａにおける、出力増幅部２８の詳細を示す機能ブロック図である。同図に示す通り、出力増幅部２８は第一アンプ部２８ａ、第二アンプ部２８ｂからなる一対の増幅器を有し、第一アンプ部２８ａ、第二アンプ部２８ｂは各超音波発生素子５にＢＴＬ（Bridged Tied Load，又はBalanced Transformer Less）接続されている。
【００４５】
具体的には、例えば第一アンプ部２８ａは非反転増幅回路によって形成する一方、第二アンプ部２８ｂは反転増幅回路によって形成し、更に、それぞれの増幅率が同一になるように構成する。あるいは、第一アンプ部２８ａは任意の増幅回路により形成し、第二アンプ部２８ｂは第一アンプ部２８ａと同様の増幅回路と位相反転回路により形成すると共に、それぞれの増幅率が同一になるように構成してもよい。そして、第一アンプ部２８ａ、第二アンプ部２８ｂは、それぞれ超音波発生素子５の両極に接続される。例えば、第一アンプ部２８ａは超音波発生素子５の正極に接続され、第二アンプ部２８ｂは超音波発生素子５の負極に接続されるようにする。
【００４６】
次に、本実施の形態のオーディオ装置１Ａの作用について説明する。
【００４７】
オーディオ装置１Ａに入力された音声信号である入力信号は入力増幅部２１に入力されて増幅される。入力増幅部２１から出力された信号はディレイ部２２、コントロール信号出力部２４に供給される。
【００４８】
コントロール信号出力部２４は入力増幅部２１から信号を受けてコントロール信号を出力し、ゲート部２５はコントロール信号の供給を受けてスイッチ２９をオンさせる。これにより、入力信号が入力増幅部２１に入力された際にのみ出力増幅部２８への信号導通が可能になり、入力信号がないときに出力増幅部２８において増幅作用が行われて電力が浪費される事態を防止できる。
【００４９】
ディレイ部２２は供給された信号を遅延させて出力させる。これにより、信号はスイッチ２９がオンとなり出力増幅部２８へ信号導通が可能となるタイミング以後に出力増幅部２８に供給されるため、音声の立ち上がり部分が欠落する事態を防止できる。
【００５０】
ディレイ部２２から出力された信号はフィルタ部２３で周波数特性が調整されたのち、コンプレッサ部２６で予め定められた値より大きな部分が圧縮される。圧縮により、変調部２７において信号が過変調されて音声が歪む事態を防止できる。
【００５１】
コンプレッサ部２６から出力された信号は変調部２７において搬送信号に乗せられる（変調）。搬送信号は超音波帯域の周波数であるため、超音波帯域の搬送信号に可聴帯域の音声信号が乗った信号が生成される。
【００５２】
変調部２７から出力された信号は出力増幅部２８において増幅される。前述した通り、出力増幅部２８の第一アンプ部２８ａと第二アンプ部２８ｂとは超音波発生素子５にＢＴＬ接続されている。即ち、第一アンプ部２８ａと第二アンプ部２８ｂとからはそれぞれ逆相で同一出力の信号が出力されて超音波発生素子５の正極及び負極にそれぞれ供給されるため、第一アンプ部２８ａのみ、あるいは第二アンプ部２８ｂのみの信号を超音波発生素子５に供給した場合に比べ、各超音波発生素子５に引加される電圧は２倍になる。更に、印加される電圧が２倍になると流れる電流の量も２倍になるため、超音波発生素子５における電力は４倍になる（Ｗ＝Ｉ２Ｒ、但しＷ：電力、Ｉ：電流、Ｒ：抵抗成分）。これにより、増幅率を高くして電力効率を高めることができ、また、回路本体部２ａを容易に小型化できる。
【００５３】
出力増幅部２８において増幅された信号はシールド３を介して超音波発生素子５に供給される。そして、シールド３の第一芯線３１及び第二芯線３２には超音波帯域の信号が導通し、第一芯線３１及び第二芯線３２からは高周波（電磁波）が放出される。ここで、第一芯線３１及び第二芯線３２の周囲に囲繞された絶縁体７の誘電率が第一芯線３１及び第二芯線３２のインピーダンスを一定に保てるように形成されているため、第一芯線３１及び第二芯線３２から発生する高周波の量を抑制することができる。また、第一芯線３１及び第二芯線３２の周囲は外部導体４１に囲繞され、この外部導体４１がアース４２，４３に接続されて輻射防止部４が接地状態となっているため、第一芯線３１及び第二芯線３２から発せられた高周波が外部導体４１よりも外部に漏えいすることが抑止される。これにより、シールド３から輻射される高周波ノイズが信号に混入し、スピーカ１から聴取される音声にノイズが混入することを防止できる。
【００５４】
第一芯線３１及び第二芯線３２に導通した信号は超音波発生素子５に供給される。信号はリード線５９ａ（又はリード線５９ｂ）から外周側コイル５７ａ及び内周側コイル５７ｂに供給され、磁石５５により発生した磁界を変化させる。この磁界の変化により振動板６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と直行方向（図４における上下方向）にローレンツ力が発生する。これにより、振動板６はローレンツ力の向きに振動し、信号が空気振動に変換されて、空気中を振動板６の振動方向、つまり振動板６の板面と垂直方向に伝播する。
【００５５】
ここで、変調部２７にて変調された信号は超音波帯域の搬送信号と可聴帯域の周波数の入力信号とによって形成されているため、超音波の伝播方向（即ち超音波発生素子５の正面）に居る聴取者の鼓膜においては、出力信号と搬送信号との差分の周波数の音声（例えば振幅変調の場合。即ち元の搬送信号と出力信号との間の振幅変化の周期に基づく周波数。）や、出力信号の信号波形の粗密の変化に基づく音声（例えば周波数変調の場合。）、即ち入力信号に基づく音声が聴取される。これにより、超音波発生素子５からは指向性の高い音声（サウンドビーム）を出力できる。
【００５６】
図８は、本実施の形態のオーディオ装置１Ａにおける、スピーカ１からの出力と聴取者との関係を示すイメージ図である。同図はスピーカ１と聴取者Ｐを平面視方向から見た状態を示している。上述の通り、超音波発生素子５からは振動板６の板面と垂直方向に超音波が発せられる。超音波発生素子５の底板部５２は基板部１１の正面部１４に固着されており、振動板６は底板部５２と略並行に形成されている。従って、超音波発生素子５１，５２，・・・，５ｎの振動板６１，６２，・・・，６ｎの総体としての「音声発生部」からは、正面部１４と略垂直方向に超音波が発せられる。つまり、「音声発生部」の仮想焦点Ｆに向けて超音波が発せられ、この超音波の伝播方向で音声が聴取されることになる。
【００５７】
そして、仮想焦点Ｆには超音波が集中し、超音波のエネルギー量が最大になるため、仮想焦点Ｆの近傍に居る聴取者Ｐの鼓膜には、高い音圧の音声が聴取されることになる。これにより、「音声発生部」の中央方向の特定位置に居る聴取者のみにピンポイントで高い音圧の音声を聴取させることができる。
【００５８】
また、オーディオ装置Ａのスピーカ１は、正面視において横方向の一対の長辺１２，１２の長さＬ１が、縦方向の一対の短辺１３，１３の長さＬ２よりも長い、正面視が横長の略矩形の帯状に形成されているため、「音声発生部」の面積が大きく高出力を得られるスピーカ１を狭小なスペースに設置できる。
【００５９】
ここで、上述の通り、本実施の形態における「音声発生部」の形状は正面部１４に近似した横長の略矩形の帯状であるため、「音声発生部」全体を一の振動板によって形成した場合、特殊な形状であるために製造が難しくなり、また、長辺１２の長さＬ１と短辺１３の長さＬ２の違いにより、「音声発生部」の剛性が低くなり、内部損失や音色の変化が起こり易くなる。しかし、本実施の形態においては、「音声発生部」は、基板部１１の正面部１４に密集した状態で配設された複数の超音波発生素子５１，５２，・・・，５ｎの振動板６１，６２，・・・，６ｎによって形成されたことにより、「音声発生部」自体の形状の如何に関わらず、「音声発生部」を容易に製造できる。また、「音声発生部」の剛性を高め、かつ内部損失を減少させて、音色の変化を抑止して、聴取者Ｐに高品質かつ高い音圧の音声を聴取させることができる。
【００６０】
以上により、本実施の形態のオーディオ装置１Ａは、狭小なスペースに設置できてしかも高出力を得ることができ、また、特定位置に居る聴取者に超音波の差分の周波数の高品質の音声を高い音圧で聴取させることができる。
【００６１】
上記実施の形態においては、本体部１には超音波領域における再生特性が良好な超音波発生素子５を配設し、変調部２７において入力信号を変調して超音波発生素子５から超音波を出力するものとしたが、これに限定されず、本体部１に可聴帯域の再生特性が良好な音波発生素子を複数密集させて配設し、入力信号を変調せずに音波発生素子に送り可聴音を出力させるものとしてもよい。また、本体部１に超音波用出力用の超音波発生素子５と音波発生素子とをそれぞれ設け、超音波と可聴音とを一緒に出力できるものとしてもよい。
【００６２】
上記実施の形態においては、オーディオ装置１Ａのスピーカ１と回路本体部２ａとを別部材として形成したが、スピーカ１と回路本体部２ａとを一体に形成し、オーディオ装置１Ａの取扱いの容易化を図ってもよい。
【００６３】
上記実施の形態においては、電子回路部２にコントロール信号出力部２４を設け、コントロール信号出力部２４のコントロール信号によってゲート部２５をオンさせたが、これに限定されず、電子回路部２にコントロール信号出力部２４を設けず、入力増幅部２１から出力された信号をゲート部２５に供給し、この信号によりゲート部２５をオンさせる構成として、回路構成の単純化とコストダウンを図ってもよい。
【００６４】
上記実施の形態においては、スピーカ１の基板部１１、及び、複数の振動板６１，６２，・・・，６ｎの総体としての「音声発生部」を、正面視が一対の長辺１２と一対の短辺１３とを有する略矩形の帯状に形成したが、これらが略矩形以外の帯状に形成されたものに本発明を適用してもよい。例えば、基板部１１の長辺１２及び短辺１３のうち一方又は双方が円弧状に形成されているものや、一対の長辺１２，１２及び一対の短辺１３，１３のうち一方又は双方が非対称に形成されているものであって、振動板６１，６２，・・・，６ｎの総体としての「音声発生部」が基板部１１の正面部１４に近似した形状に形成されたものに本発明を適用することが考えられる。
【００６５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本実施の形態のオーディオ装置の全体構成の概略を示す図である。
【図２】本実施の形態のスピーカの正面図である。
【図３】同上スピーカの平面図である。
【図４】同上スピーカにおける、超音波発生素子の振動板周辺の側面断面図である。
【図５】本実施の形態のオーディオ装置における、シールドの内部構造を模式的に示した図である。
【図６】同上オーディオ装置の電子回路部の機能ブロック図である。
【図７】同上オーディオ装置における、出力増幅部の詳細を示す機能ブロック図である。
【図８】同上オーディオ装置における、スピーカからの出力と聴取者との関係を示すイメージ図である。
【符号の説明】
【００６７】
１Ａ・・・オーディオ装置
１・・・スピーカ
２・・・電子回路部
３・・・シールド
５，５１，５２，・・・，５ｎ・・・超音波発生素子
６，６１，６２，・・・，６ｎ・・・振動板
１２・・・長辺
１３・・・短辺
２８・・・出力増幅部（出力増幅手段）
２８ａ・・・第一アンプ部（増幅器）
２８ｂ・・・第二アンプ部（増幅器）
３１・・・第一芯線（信号線）
３２・・・第二芯線（信号線）
４１・・・外部導体
Ｆ，Ｆ’・・・仮想焦点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中に音声等を出力するスピーカ、及び、スピーカと音声信号等に電気的処理を施す電子回路とを備えたオーディオ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば博物館や各種展示会や、商店の店舗内外等においては、スピーカから特定陳列物の説明や特定商品や商店等の宣伝のための音声を流す手法がよく用いられる。従来このような手法において、表示物や陳列物の正面あるいは上側にスピーカを設け、表示物や陳列物の正面に居る人間に向けて音声を出力するオーディオ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このオーディオ装置の正面側には、電気信号によって振動し可聴帯域の音声や超音波を出力する正面視略円形の振動板が設けられている。
【特許文献１】特開平１１−２４６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上記のような目的で音声を流す場合には、陳列物や特定商品の正面等、特定位置に居る聴取者のみに音声を聴取させることが要求される。しかし、スピーカから出力された音声や超音波は空気を媒質にして伝播するため、特許文献１に記載の発明においては、出力された音声はスピーカの前方に直進又は拡散しながら伝播することになり、特定位置に居る聴取者以外の者にも音声が明瞭に聴取されてしまうという問題がある。また、スピーカから大きな出力を得るためにはスピーカの振動板の面積を大きくしなければならない。しかし、特許文献１に記載の発明において振動板の面積を大きくするには振動板の半径を大きくしなければならず、その結果スピーカの正面視大きさは縦横方向とも大きくなり、狭小なスペースへの設置が困難になり設置場所が制約されるという問題がある。
【０００４】
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、狭小なスペースに設置できてしかも高出力を得ることができ、また、特定位置に居る聴取者に高い音圧の音声を聴取させることができるスピーカ、及びオーディオ装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、電気信号によって振動し、超音波を空気中に放出する、少なくとも一の振動板を有する音声発生部を備えたスピーカであって、前記音声発生部は、正面視が長辺と短辺とを有する帯状であり、前記長辺側の両端部がそれぞれ正面側に湾曲した湾曲面に形成されていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記音声発生部の湾曲面は前記正面側の特定位置を仮想焦点とし、前記音声発生部からは前記仮想焦点に向けて前記音波又は前記超音波のうち少なくとも一方が出力されることを特徴とする。
【０００７】
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、前記振動板は音波発生素子又は超音波発生素子のうち少なくとも一方に設けられた振動板であり、前記音波発生素子又は前記超音波発生素子のうち少なくとも一方が複数密集した状態で配設され、前記音声発生部は、前記複数密集した状態で配設された前記音波発生素子又は前記超音波発生素子に設けられた前記振動板の総体として形成されたことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一つに記載のスピーカと、請求項１乃至３の何れか一つに記載のスピーカと、入力信号に対して増幅、変調等の電気的処理を施し、前記スピーカに対して前記電気的処理を施した電気信号を供給し前記振動板を振動させる電子回路部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の構成に加え、前記電子回路部には、前記スピーカにＢＴＬ接続された一対の増幅器を少なくとも一組備えて前記入力信号を増幅する出力増幅手段が設けられたことを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の構成に加え、前記電子回路部と前記スピーカとを電気的に接続し前記電子回路部から前記スピーカに前記電気信号を供給させるシールドを備え、該シールドは、前記電気信号が導通する信号線と、該信号線の少なくとも一部を囲繞する、高周波の輻射を防止する外部導体とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記、請求項１に記載の発明によれば、スピーカの音声発生部は、正面視が長辺と短辺とを有する帯状であることにより、短辺側の大きさを小さく形成しつつ、スピーカの音声発生部の面積を大きくすることができる。これにより、スピーカを狭小なスペースに設置できてしかも高出力を得ることができる。また、音声発生部は、正面視が長辺と短辺とを有する帯状であり、長辺側の両端部がそれぞれ正面側に湾曲した湾曲面に形成されていることにより、音声発生部の長辺側中央方向に向けて集中的に超音波を出力させることができる。これにより、音声発生部の中央方向の特定位置に居る聴取者に超音波の差分の周波数の音声を高い音圧で聴取させることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、音声発生部の湾曲面は正面側の特定位置を仮想焦点とし、音声発生部からは仮想焦点に向けて音波又は超音波のうち少なくとも一方が出力されることにより、仮想焦点において最大の音圧を得ることができる。これにより、仮想焦点に居る聴取者のみにピンポイントで高い音圧の音声を聴取させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、振動板は音波発生素子又は超音波発生素子のうち少なくとも一方に設けられた振動板であり、音波発生素子又は超音波発生素子のうち少なくとも一方が複数密集した状態で配設され、音声発生部は、複数密集した状態で配設された音波発生素子又は超音波発生素子に設けられた振動板の総体として形成されたことにより、音声発生部自体の形状の如何に関わらず、音声発生部を容易に製造することができる。また、それぞれの音波発生素子又はそれぞれの超音波発生素子を小さく形成できるので、音声発生部の剛性を高め、かつ内部損失を減少させて、高品質かつ高い音圧の音声を聴取させることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、入力信号に対して増幅、変調等の電気的処理を施し、電気的処理を施した電気信号を供給し振動板を振動させる電子回路部によって請求項１乃至３の何れか一つに記載のスピーカに電気信号を供給することにより、狭小なスペースに設置できて高出力が得られ、また、特定位置に居る聴取者に超音波の差分の周波数の音声を高い音圧で聴取させることができるオーディオ装置を実現できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、スピーカにＢＴＬ接続された一対の増幅器を少なくとも一組備えて入力信号を増幅する出力増幅手段が電子回路部に設けられたことにより、出力増幅手段からの信号をスピーカに供給すれば、単一の増幅器のみの信号をスピーカに供給した場合に比べてスピーカにおける電力が大きくなる。これにより、増幅率を高くして電力効率を高めることで、一層高出力を得ることができる。また、電子回路部を容易に小型化できて、オーディオ装置全体を狭小なスペースに設置することが可能になる。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、電子回路部からスピーカに電気信号を供給させるシールドは、電気信号が導通する信号線と、信号線の少なくとも一部を囲繞する、高周波の輻射を防止する外部導体とを有することにより、シールドから輻射される高周波ノイズが信号に混入することを防止することができ、オーディオ装置から出力されて聴取者に聴取される音声を、ノイズの少ない高品位な音声とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本実施の形態のオーディオ装置１Ａの全体構成の概略を示す図である。同図に示す通り、オーディオ装置１Ａは、スピーカ１と電子回路部２とを備え、これらスピーカ１と電子回路部２とがシールド３によって接続されている。スピーカ１は電子回路部２から電気信号の供給を受けて空気中に超音波を出力し、この超音波を聴取した人間（聴取者）の鼓膜に差分としての可聴音を聴取させる（詳しくは後述する。）。電子回路部２は音声信号等に変調、増幅等の電気的処理を施し、スピーカ１に電気信号を供給する回路本体部２ａと、回路本体部２ａの変調、増幅等の処理のオンオフ制御を行うためのリモコン送信機２ｂとからなる。回路本体部２ａ、リモコン送信機２ｂはそれぞれ剛性の高い筐体の内部に収納される。回路本体部２ａを収納する筐体の少なくとも一部は、後述するアースとして機能しうる導電性部材によって形成されている。シールド３はスピーカ１と回路本体部２ａとを電気的に接続し、回路本体部２ａからスピーカ１に電気信号を伝達させる。
【００１９】
図２は本実施の形態のスピーカ１の正面図であり、図３は同スピーカ１の平面図である。同図に示す通り、スピーカ１は、基板部１１と、基板部１１の正面側である正面部１４に密集した状態で配設された複数の超音波発生素子５１，５２，・・・，５ｎ（ｎ＞１）とを有する。
【００２０】
スピーカ１の基板部１１は、例えばアルミニウム等、剛性が高く、共振しにくく、かつ加工が容易な材質によって一体形成されている。図２に示す通り、基板部１１は、横方向の一対の長辺１２，１２のそれぞれの長さＬ１が、縦方向の一対の短辺１３，１３のそれぞれの長さＬ２よりも長い、正面視が横長の略矩形の帯状に形成されている。また、図３に示す通り、基板部１１は、長辺１２側の両端部がそれぞれ正面側（図３の左側）に湾曲し、正面部１４が湾曲面に形成されている。この湾曲面は、正面側の長辺１２側の中央方向特定位置を仮想焦点Ｆ’とする形状に形成されている（図８参照）。
【００２１】
基板部１１の正面部１４に配設された複数の超音波発生素子５１，５２，・・・，５ｎは、正面側に振動板６１，６２，・・・，６ｎを有しており、これら複数の振動板６１，６２，・・・，６ｎは総体として「音声発生部」を形成する。超音波発生素子５１，５２，・・・，５ｎが正面部１４に密集した状態で配設されていることにより、複数の振動板６１，６２，・・・，６ｎの総体としての「音声発生部」の形状は正面部１４の形状に近似したものとなっている。なお、超音波発生素子５１，５２，・・・，５ｎ、及び振動板６１，６２，・・・，６ｎはいずれも同じ構成を持つので、以下区別の必要がある場合を除き、超音波発生素子５、振動板６と記載する。
【００２２】
図４は、本実施の形態のスピーカ１における、超音波発生素子５の振動板６周辺の側面断面図である。同図に示すとおり、超音波発生素子５の本体部５１は木材、アルミニウム、鋼等、加工が容易で剛性が高い材質によって形成され、底板部５２を有する略有底円筒形を呈している。
【００２３】
本体部５１の内周部の一部には、振動板保持部５３が内周方向に突設され、この振動板保持部５３の内側には略円板状の振動板６が固着されている。振動板６は、高い剛性と適度な弾性とを有し、高周波磁界中でうず電流を多く発生する材質、例えばジュラルミンによって形成されている。
【００２４】
振動板６の板面は、底板部５２と底面と略平行になっている。また、底板部５２の底面は基板部１１の正面部１４に固着されている。即ち、複数の振動板６１，６２，・・・，６ｎの総体としての「音声発生部」の湾曲形状は、正面部１４の湾曲面の仮想焦点Ｆ’と同じ位置、つまり「音声発生部」の中央方向の特定位置を仮想焦点Ｆ（図８参照）とする形状に形成されている。
【００２５】
本体部５１の内周部における振動板６の下方には、振動板６を振動させる駆動部５４が配設されている。駆動部５４は、円板形の磁石５５と、下端部側の内周部に磁石５５を配設した略円筒形のポールピース５６と、ポールピース５６の上端部側の外周部に配設された外周側コイル５７ａと、ポールピース５６の上端部側の内周部に配設された内周側コイル５７ｂとを有している。ポールピース５６の上端部と振動板６との間には、振動板６が垂直方向（図４の上下方向）に振動した際に振動板６とポールピース５６とが接触しない大きさに間隙部５８が形成されている。
【００２６】
外周側コイル５７ａ、内周側コイル５７ｂはそれぞれリード線５９ａ，５９ｂの一端部側に接続されている。リード線５９ａ，５９ｂは径小の銅線等であり、他端部（図示せず）がシールド３に接続されている。
【００２７】
基板部１１の背面側（図３における右側）には、超音波発生素子５から導出されたリード線５９ａ，５９ｂが接続されたコネクタ部（図示せず）が設けられ、このコネクタ部にはシールド３の一端部に形成された一方側ジャック３３が接続される。コネクタ部（図示せず）リード線５９ａ，５９ｂが接続される部分は導電性部材によって形成され、一方側ジャック３３の先端部には金属製のピン等の導電性部材が設けられ、コネクタ部と一方側ジャック３３とが接続すると、それぞれの導電性部材同士が接触するように形成されている。
【００２８】
なお、図１に示す通り、シールド３の他端部には他方側ジャック３４が設けられ、この他方側ジャック３４が回路本体部２ａのコネクタ部（図示せず）に接続される。このコネクタ部及び他方側ジャック３４は、それぞれ基板部１１のコネクタ部及び一方側ジャック３３と同様の構成を有する。
【００２９】
図５は、本実施の形態のオーディオ装置１Ａにおける、シールド３の内部構造を模式的に示した図である。同図に示す通り、シールド３の中心部には、「信号線」としての２本の芯線、即ち第一芯線３１と第二芯線３２とが並行に配設され、両芯線３１，３２の周囲に絶縁体７が設けられ、絶縁体７の周囲が外部導体４１によって囲繞され、外部導体４１の周囲が保護被覆８によって囲繞されている。図１、図５には図示しないが、絶縁体７、外部導体４１、保護被覆８は、第一芯線３１及び第二芯線３２の両端部近傍まで配設され、シールド３の略全域を囲繞している。なお、外部導体４１は、後述する通り、他の構成要素と共に、図１に模式を示す輻射防止部４を形成する。
【００３０】
第一芯線３１及び第二芯線３２は、導電性の高い材質、例えば銅により形成されている。絶縁体７は、絶縁性の高い熱可塑性樹脂、例えばポリエチレンから成り、第一芯線３１及び第二芯線３２のインピーダンスを一定に保てる誘電率に形成されている。外部導体４１は、導電性の細線、例えば細い銅線等を編んだ編組線である。保護被覆８は、耐燃性ポリエチレン等により形成されている。
【００３１】
第一芯線３１及び第二芯線３２の一端側及び他端側は、それぞれ一方側ジャック３３及び他方側ジャック３４に接続される。外部導体４１の他端側は他方側ジャック３４を介して回路本体部２ａを収納する筐体の一部に設けられたアース４２、あるいは接地されたアース４３に接続される。この外部導体４１、アース４２，４３は、第一芯線３１及び第二芯線３２から発せられた高周波の外部への漏えいを抑止する輻射防止部４を形成する。
【００３２】
図６は、本実施の形態のオーディオ装置１Ａの電子回路部２の機能ブロック図である。この電子回路部２は、回路本体部２ａ、リモコン送信機２ｂのそれぞれが剛性の高い筐体の内部に収納され、回路基板上において、コイル、コンデンサ等の素子、あるいは集積半導体回路等を用いた電子回路として形成される。なお図示しないが、回路本体部２ａ、又はリモコン送信機２ｂには、ＣＤ、ＭＰ３ファイル、ＭＩＤＩファイル、マイクロフォン等から出力された音声信号が供給される。
【００３３】
図６に示す通り、電子回路部２の回路本体部２ａは、受信部２０、入力増幅部２１、ディレイ部２２、フィルタ部２３、コントロール信号出力部２４、ゲート部２５、コンプレッサ部２６、変調部２７、出力増幅手段としての出力増幅部２８、スイッチ２９を備えている。
【００３４】
受信部２０は、無線信号受信機能、及び復調機能を有し、リモコン送信機２ｂから無線送信された音声信号を受信し、復調する。
【００３５】
入力増幅部２１は、信号増幅機能を有し、受信部２０において復調された音声信号、又は直接入力された音声信号の電圧値や電流値を増大させて出力する。入力増幅部２１は増幅された音声信号を整形する機能を有してもよい。
【００３６】
ディレイ部２２は、遅延素子等を備え、入力された音声信号を予め定められた時間（例えば数ｍｓｅｃ、数μｓｅｃ程度の微少時間）だけ遅らせて出力する。
【００３７】
フィルタ部２３は、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、イコライザ等であり、音声信号の周波数特性を調整する。
【００３８】
コントロール信号出力部２４は、音声信号の入力に合わせてゲート部２５をオンするためのコントロール信号を出力する。コントロール信号の出力制御方法としては、例えば以下２つの方法が考えられる（図６参照）。
（方法１）入力増幅部２１から出力された信号をコントロール信号入力部２４に入力し、コントロール信号出力部２４は、信号の大きさが所定値以上になったらコントロール信号を出力する。この方法は制御が簡単であり、マイクロフォンに入力された音声がそのまま入力信号となるような場合に高い効果を奏する。
（方法２）コントロール信号入力部２４に特定の外部制御信号を検知する機能を設け、コントロール信号入力部２４は当該外部制御信号をトリガパルスとしてコントロール信号の出力を開始（又は終了）する。この方法は制御が確実であり、ＣＤに記録された音声やＭＰ３録音された音声を入力信号とするような場合に高い効果を奏する。
【００３９】
ゲート部２５は、コントロール信号出力部２４から供給されたコントロール信号に基づいて、スイッチ２９のオンオフ制御を行う。コンプレッサ部２６は、入力された電力信号のうち予め定められた値よりも大きな部分を圧縮する。
【００４０】
変調部２７は、搬送信号を生成し、入力された音声信号と搬送信号とを乗じて変調する。変調部２７における変調方式は、振幅変調（Amplitude Modulation）、周波数変調（Frequency Modulation）、パルス幅変調（Pulse Width Modulation）、パルス密度変調（Pulse Density Modulation）等、どのようなものでもよい。
【００４１】
出力増幅部２８は信号増幅機能を有し、入力された信号の電圧値や電流値を増大させて出力する。出力増幅部２８から出力された信号は超音波発生素子５に供給される。
【００４２】
スイッチ２９はゲート部２５の制御に基づいてオンオフし、変調部２７と出力増幅部２８との間の信号線の短絡と開放を行う。具体的には、ゲート部２５から信号が供給されている間のみオンとなって信号の導通を可能とする。
【００４３】
リモコン送信機２ｂは変調機能、無線送信機能を有し、音声信号を無線信号に変調し、受信部２０に送信する。
【００４４】
図７は、本実施の形態のオーディオ装置１Ａにおける、出力増幅部２８の詳細を示す機能ブロック図である。同図に示す通り、出力増幅部２８は第一アンプ部２８ａ、第二アンプ部２８ｂからなる一対の増幅器を有し、第一アンプ部２８ａ、第二アンプ部２８ｂは各超音波発生素子５にＢＴＬ（Bridged Tied Load，又はBalanced Transformer Less）接続されている。
【００４５】
具体的には、例えば第一アンプ部２８ａは非反転増幅回路によって形成する一方、第二アンプ部２８ｂは反転増幅回路によって形成し、更に、それぞれの増幅率が同一になるように構成する。あるいは、第一アンプ部２８ａは任意の増幅回路により形成し、第二アンプ部２８ｂは第一アンプ部２８ａと同様の増幅回路と位相反転回路により形成すると共に、それぞれの増幅率が同一になるように構成してもよい。そして、第一アンプ部２８ａ、第二アンプ部２８ｂは、それぞれ超音波発生素子５の両極に接続される。例えば、第一アンプ部２８ａは超音波発生素子５の正極に接続され、第二アンプ部２８ｂは超音波発生素子５の負極に接続されるようにする。
【００４６】
次に、本実施の形態のオーディオ装置１Ａの作用について説明する。
【００４７】
オーディオ装置１Ａに入力された音声信号である入力信号は入力増幅部２１に入力されて増幅される。入力増幅部２１から出力された信号はディレイ部２２、コントロール信号出力部２４に供給される。
【００４８】
コントロール信号出力部２４は入力増幅部２１から信号を受けてコントロール信号を出力し、ゲート部２５はコントロール信号の供給を受けてスイッチ２９をオンさせる。これにより、入力信号が入力増幅部２１に入力された際にのみ出力増幅部２８への信号導通が可能になり、入力信号がないときに出力増幅部２８において増幅作用が行われて電力が浪費される事態を防止できる。
【００４９】
ディレイ部２２は供給された信号を遅延させて出力させる。これにより、信号はスイッチ２９がオンとなり出力増幅部２８へ信号導通が可能となるタイミング以後に出力増幅部２８に供給されるため、音声の立ち上がり部分が欠落する事態を防止できる。
【００５０】
ディレイ部２２から出力された信号はフィルタ部２３で周波数特性が調整されたのち、コンプレッサ部２６で予め定められた値より大きな部分が圧縮される。圧縮により、変調部２７において信号が過変調されて音声が歪む事態を防止できる。
【００５１】
コンプレッサ部２６から出力された信号は変調部２７において搬送信号に乗せられる（変調）。搬送信号は超音波帯域の周波数であるため、超音波帯域の搬送信号に可聴帯域の音声信号が乗った信号が生成される。
【００５２】
変調部２７から出力された信号は出力増幅部２８において増幅される。前述した通り、出力増幅部２８の第一アンプ部２８ａと第二アンプ部２８ｂとは超音波発生素子５にＢＴＬ接続されている。即ち、第一アンプ部２８ａと第二アンプ部２８ｂとからはそれぞれ逆相で同一出力の信号が出力されて超音波発生素子５の正極及び負極にそれぞれ供給されるため、第一アンプ部２８ａのみ、あるいは第二アンプ部２８ｂのみの信号を超音波発生素子５に供給した場合に比べ、各超音波発生素子５に引加される電圧は２倍になる。更に、印加される電圧が２倍になると流れる電流の量も２倍になるため、超音波発生素子５における電力は４倍になる（Ｗ＝Ｉ２Ｒ、但しＷ：電力、Ｉ：電流、Ｒ：抵抗成分）。これにより、増幅率を高くして電力効率を高めることができ、また、回路本体部２ａを容易に小型化できる。
【００５３】
出力増幅部２８において増幅された信号はシールド３を介して超音波発生素子５に供給される。そして、シールド３の第一芯線３１及び第二芯線３２には超音波帯域の信号が導通し、第一芯線３１及び第二芯線３２からは高周波（電磁波）が放出される。ここで、第一芯線３１及び第二芯線３２の周囲に囲繞された絶縁体７の誘電率が第一芯線３１及び第二芯線３２のインピーダンスを一定に保てるように形成されているため、第一芯線３１及び第二芯線３２から発生する高周波の量を抑制することができる。また、第一芯線３１及び第二芯線３２の周囲は外部導体４１に囲繞され、この外部導体４１がアース４２，４３に接続されて輻射防止部４が接地状態となっているため、第一芯線３１及び第二芯線３２から発せられた高周波が外部導体４１よりも外部に漏えいすることが抑止される。これにより、シールド３から輻射される高周波ノイズが信号に混入し、スピーカ１から聴取される音声にノイズが混入することを防止できる。
【００５４】
第一芯線３１及び第二芯線３２に導通した信号は超音波発生素子５に供給される。信号はリード線５９ａ（又はリード線５９ｂ）から外周側コイル５７ａ及び内周側コイル５７ｂに供給され、磁石５５により発生した磁界を変化させる。この磁界の変化により振動板６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と直行方向（図４における上下方向）にローレンツ力が発生する。これにより、振動板６はローレンツ力の向きに振動し、信号が空気振動に変換されて、空気中を振動板６の振動方向、つまり振動板６の板面と垂直方向に伝播する。
【００５５】
ここで、変調部２７にて変調された信号は超音波帯域の搬送信号と可聴帯域の周波数の入力信号とによって形成されているため、超音波の伝播方向（即ち超音波発生素子５の正面）に居る聴取者の鼓膜においては、出力信号と搬送信号との差分の周波数の音声（例えば振幅変調の場合。即ち元の搬送信号と出力信号との間の振幅変化の周期に基づく周波数。）や、出力信号の信号波形の粗密の変化に基づく音声（例えば周波数変調の場合。）、即ち入力信号に基づく音声が聴取される。これにより、超音波発生素子５からは指向性の高い音声（サウンドビーム）を出力できる。
【００５６】
図８は、本実施の形態のオーディオ装置１Ａにおける、スピーカ１からの出力と聴取者との関係を示すイメージ図である。同図はスピーカ１と聴取者Ｐを平面視方向から見た状態を示している。上述の通り、超音波発生素子５からは振動板６の板面と垂直方向に超音波が発せられる。超音波発生素子５の底板部５２は基板部１１の正面部１４に固着されており、振動板６は底板部５２と略並行に形成されている。従って、超音波発生素子５１，５２，・・・，５ｎの振動板６１，６２，・・・，６ｎの総体としての「音声発生部」からは、正面部１４と略垂直方向に超音波が発せられる。つまり、「音声発生部」の仮想焦点Ｆに向けて超音波が発せられ、この超音波の伝播方向で音声が聴取されることになる。
【００５７】
そして、仮想焦点Ｆには超音波が集中し、超音波のエネルギー量が最大になるため、仮想焦点Ｆの近傍に居る聴取者Ｐの鼓膜には、高い音圧の音声が聴取されることになる。これにより、「音声発生部」の中央方向の特定位置に居る聴取者のみにピンポイントで高い音圧の音声を聴取させることができる。
【００５８】
また、オーディオ装置Ａのスピーカ１は、正面視において横方向の一対の長辺１２，１２の長さＬ１が、縦方向の一対の短辺１３，１３の長さＬ２よりも長い、正面視が横長の略矩形の帯状に形成されているため、「音声発生部」の面積が大きく高出力を得られるスピーカ１を狭小なスペースに設置できる。
【００５９】
ここで、上述の通り、本実施の形態における「音声発生部」の形状は正面部１４に近似した横長の略矩形の帯状であるため、「音声発生部」全体を一の振動板によって形成した場合、特殊な形状であるために製造が難しくなり、また、長辺１２の長さＬ１と短辺１３の長さＬ２の違いにより、「音声発生部」の剛性が低くなり、内部損失や音色の変化が起こり易くなる。しかし、本実施の形態においては、「音声発生部」は、基板部１１の正面部１４に密集した状態で配設された複数の超音波発生素子５１，５２，・・・，５ｎの振動板６１，６２，・・・，６ｎによって形成されたことにより、「音声発生部」自体の形状の如何に関わらず、「音声発生部」を容易に製造できる。また、「音声発生部」の剛性を高め、かつ内部損失を減少させて、音色の変化を抑止して、聴取者Ｐに高品質かつ高い音圧の音声を聴取させることができる。
【００６０】
以上により、本実施の形態のオーディオ装置１Ａは、狭小なスペースに設置できてしかも高出力を得ることができ、また、特定位置に居る聴取者に超音波の差分の周波数の高品質の音声を高い音圧で聴取させることができる。
【００６１】
上記実施の形態においては、本体部１には超音波領域における再生特性が良好な超音波発生素子５を配設し、変調部２７において入力信号を変調して超音波発生素子５から超音波を出力するものとしたが、これに限定されず、本体部１に可聴帯域の再生特性が良好な音波発生素子を複数密集させて配設し、入力信号を変調せずに音波発生素子に送り可聴音を出力させるものとしてもよい。また、本体部１に超音波用出力用の超音波発生素子５と音波発生素子とをそれぞれ設け、超音波と可聴音とを一緒に出力できるものとしてもよい。
【００６２】
上記実施の形態においては、オーディオ装置１Ａのスピーカ１と回路本体部２ａとを別部材として形成したが、スピーカ１と回路本体部２ａとを一体に形成し、オーディオ装置１Ａの取扱いの容易化を図ってもよい。
【００６３】
上記実施の形態においては、電子回路部２にコントロール信号出力部２４を設け、コントロール信号出力部２４のコントロール信号によってゲート部２５をオンさせたが、これに限定されず、電子回路部２にコントロール信号出力部２４を設けず、入力増幅部２１から出力された信号をゲート部２５に供給し、この信号によりゲート部２５をオンさせる構成として、回路構成の単純化とコストダウンを図ってもよい。
【００６４】
上記実施の形態においては、スピーカ１の基板部１１、及び、複数の振動板６１，６２，・・・，６ｎの総体としての「音声発生部」を、正面視が一対の長辺１２と一対の短辺１３とを有する略矩形の帯状に形成したが、これらが略矩形以外の帯状に形成されたものに本発明を適用してもよい。例えば、基板部１１の長辺１２及び短辺１３のうち一方又は双方が円弧状に形成されているものや、一対の長辺１２，１２及び一対の短辺１３，１３のうち一方又は双方が非対称に形成されているものであって、振動板６１，６２，・・・，６ｎの総体としての「音声発生部」が基板部１１の正面部１４に近似した形状に形成されたものに本発明を適用することが考えられる。
【００６５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本実施の形態のオーディオ装置の全体構成の概略を示す図である。
【図２】本実施の形態のスピーカの正面図である。
【図３】同上スピーカの平面図である。
【図４】同上スピーカにおける、超音波発生素子の振動板周辺の側面断面図である。
【図５】本実施の形態のオーディオ装置における、シールドの内部構造を模式的に示した図である。
【図６】同上オーディオ装置の電子回路部の機能ブロック図である。
【図７】同上オーディオ装置における、出力増幅部の詳細を示す機能ブロック図である。
【図８】同上オーディオ装置における、スピーカからの出力と聴取者との関係を示すイメージ図である。
【符号の説明】
【００６７】
１Ａ・・・オーディオ装置
１・・・スピーカ
２・・・電子回路部
３・・・シールド
５，５１，５２，・・・，５ｎ・・・超音波発生素子
６，６１，６２，・・・，６ｎ・・・振動板
１２・・・長辺
１３・・・短辺
２８・・・出力増幅部（出力増幅手段）
２８ａ・・・第一アンプ部（増幅器）
２８ｂ・・・第二アンプ部（増幅器）
３１・・・第一芯線（信号線）
３２・・・第二芯線（信号線）
４１・・・外部導体
Ｆ，Ｆ’・・・仮想焦点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号によって振動し、超音波を空気中に放出する、少なくとも一の振動板を有する音声発生部を備えたスピーカであって、
前記音声発生部は、正面視が長辺と短辺とを有する帯状であり、前記長辺側の両端部がそれぞれ正面側に湾曲した湾曲面に形成されていることを特徴とするスピーカ。
【請求項２】
前記音声発生部の湾曲面は前記正面側の特定位置を仮想焦点とし、前記音声発生部からは前記仮想焦点に向けて前記音波又は前記超音波のうち少なくとも一方が出力されることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
【請求項３】
前記振動板は音波発生素子又は超音波発生素子のうち少なくとも一方に設けられた振動板であり、
前記音波発生素子又は前記超音波発生素子のうち少なくとも一方が複数密集した状態で配設され、
前記音声発生部は、前記複数密集した状態で配設された前記音波発生素子又は前記超音波発生素子に設けられた前記振動板の総体として形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のスピーカ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一つに記載のスピーカと、
入力信号に対して増幅、変調等の電気的処理を施し、前記スピーカに対して前記電気的処理を施した電気信号を供給し前記振動板を振動させる電子回路部とを備えたことを特徴とするオーディオ装置。
【請求項５】
前記電子回路部には、前記スピーカにＢＴＬ接続された一対の増幅器を少なくとも一組備えて前記入力信号を増幅する出力増幅手段が設けられたことを特徴とする請求項４に記載のオーディオ装置。
【請求項６】
前記電子回路部と前記スピーカとを電気的に接続し前記電子回路部から前記スピーカに前記電気信号を供給させるシールドを備え、該シールドは、前記電気信号が導通する信号線と、該信号線の少なくとも一部を囲繞する、高周波の輻射を防止する外部導体とを有することを特徴とする請求項４又は５に記載のオーディオ装置。
【請求項１】
電気信号によって振動し、超音波を空気中に放出する、少なくとも一の振動板を有する音声発生部を備えたスピーカであって、
前記音声発生部は、正面視が長辺と短辺とを有する帯状であり、前記長辺側の両端部がそれぞれ正面側に湾曲した湾曲面に形成されていることを特徴とするスピーカ。
【請求項２】
前記音声発生部の湾曲面は前記正面側の特定位置を仮想焦点とし、前記音声発生部からは前記仮想焦点に向けて前記音波又は前記超音波のうち少なくとも一方が出力されることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
【請求項３】
前記振動板は音波発生素子又は超音波発生素子のうち少なくとも一方に設けられた振動板であり、
前記音波発生素子又は前記超音波発生素子のうち少なくとも一方が複数密集した状態で配設され、
前記音声発生部は、前記複数密集した状態で配設された前記音波発生素子又は前記超音波発生素子に設けられた前記振動板の総体として形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のスピーカ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一つに記載のスピーカと、
入力信号に対して増幅、変調等の電気的処理を施し、前記スピーカに対して前記電気的処理を施した電気信号を供給し前記振動板を振動させる電子回路部とを備えたことを特徴とするオーディオ装置。
【請求項５】
前記電子回路部には、前記スピーカにＢＴＬ接続された一対の増幅器を少なくとも一組備えて前記入力信号を増幅する出力増幅手段が設けられたことを特徴とする請求項４に記載のオーディオ装置。
【請求項６】
前記電子回路部と前記スピーカとを電気的に接続し前記電子回路部から前記スピーカに前記電気信号を供給させるシールドを備え、該シールドは、前記電気信号が導通する信号線と、該信号線の少なくとも一部を囲繞する、高周波の輻射を防止する外部導体とを有することを特徴とする請求項４又は５に記載のオーディオ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１３１０５５（Ｐ２００８−１３１０５５Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０９８４９（Ｐ２００６−３０９８４９）
【出願日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【出願人】（５０５１９５７５３）株式会社アノディックサプライ (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【出願人】（５０５１９５７５３）株式会社アノディックサプライ (5)
【Ｆターム（参考）】
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