JP7082829B2 - 制御装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、制御装置及びプログラムに関する。

パラメトリックスピーカは、超音波ビームを放射することにより、可聴域の音を再生するように構成される。超音波ビームは指向性が高いので、特定の領域に音源を形成することができる。

例えば、特開２０１２－２９０９６号公報には、構造物で反射させることにより、特定の対象者に音声を選択的に聴かせる技術が開示されている。

しかし、特開２０１２－２９０９６号公報の技術では、超音波の経路上に対象者以外の人（以下「非対象者」という）が存在した場合、非対象者にまで音声が届いてしまう。音声が対象者にのみ届くか否かは、非対象者の位置に依存する。

つまり、従来のパラメトリックスピーカには、特定の対象者にのみ音声を聴かせるという要求に応えられない場合がある。

本発明の目的は、非対象者の位置に関わらず、特定の対象者にのみ音声を届けることである。

本発明の一態様は、
パラメトリックスピーカの制御装置であって、
パラメトリックスピーカが使用される使用空間の３次元レイアウトに関する３次元レイアウト情報を取得する手段を備え、
前記パラメトリックスピーカから放射される超音波によって形成される可聴音を発生させるべき第１領域の位置に関する第１位置情報と、前記超音波の進行を禁止すべき第２領域の位置に関する第２位置情報と、を含むシミュレーション条件を取得する手段を備え、
前記３次元レイアウト情報、前記第１位置情報、及び、前記第２位置情報の組合せに基づいて、パラメトリックスピーカと対象者との間の複数の経路の中から、前記第１領域において前記可聴音が発生し、且つ、前記第２領域において前記可聴音が発生しない経路を選択する手段を備え、
前記選択する手段の選択結果に基づいて、前記パラメトリックスピーカから放射される超音波の経路を制御する制御信号を生成する手段を備える、
制御装置である。

本発明によれば、非対象者の位置に関わらず、特定の対象者にのみ音声を届けることができる。

オーディオシステムの構成を示すブロック図である。 図１の方向変更機構３６の概要の説明図である。 本実施形態の概要の説明図である。 本実施形態の空間情報データテーブルのデータ構造を示す図である。 本実施形態のパラメトリックスピーカの制御のシーケンス図である。 図５の空間シミュレーションの詳細なフローチャートである。 図５の処理において表示される画面の例を示す図である。 図６の経路の選択の説明図である。 変形例１の概要の説明図である。 変形例２の概要の説明図である。 変形例３の概要の説明図である。 変形例４の概要の説明図である。 音声ファイルのデータ構造を示す図である。 変形例８のパラメトリックスピーカ３０の構成を示す概略図である。 変形例８のパラメトリックスピーカ３０から放射された超音波の進行方向を示す概略図である。 変形例９の反射部材の構成を示す概略図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（１）オーディオシステムの構成
オーディオシステムの構成について説明する。図１は、オーディオシステムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、オーディオシステム１は、制御装置１０と、パラメトリックスピーカ３０と、を備える、

制御装置１０は、パラメトリックスピーカ３０を制御するように構成される。

パラメトリックスピーカ３０は、制御装置１０の制御に従い、超音波を用いて可聴音ビームを放射するように構成される。

（１－１）制御装置の構成
図１を参照して、制御装置１０の構成について説明する。

図１に示すように、制御装置１０は、記憶装置１１と、プロセッサ１２と、入出力インタフェース１３と、通信インタフェース１４とを備える。

記憶装置１１は、プログラム及びデータを記憶するように構成される。記憶装置１１は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び、ストレージ（例えば、フラッシュメモリ又はハードディスク）の組合せである。

プログラムは、例えば、以下のプログラムを含む。
・ＯＳ（Operating System）のプログラム
・パラメトリックスピーカ３０の制御処理を実行するアプリケーションのプログラム

データは、例えば、以下のデータを含む。
・情報処理において参照されるデータベース
・情報処理を実行することによって得られるデータ（つまり、情報処理の実行結果）

プロセッサ１２は、記憶装置１１に記憶されたプログラムを起動することによって、制御装置１０の機能を実現するように構成される。プロセッサ１２は、コンピュータの一例である。
例えば、プロセッサ１２は、パラメトリックスピーカ３０の制御信号を生成し、且つ、通信インタフェース１４を介してパラメトリックスピーカ３０に制御信号を出力する。

入出力インタフェース１３は、制御装置１０に接続される入力デバイスからユーザの指示を取得し、かつ、制御装置１０に接続される出力デバイスに情報を出力するように構成される。
入力デバイスは、例えば、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル、又は、それらの組合せである。
出力デバイスは、例えば、ディスプレイである。

通信インタフェース１４は、制御装置１０とパラメトリックスピーカ３０との間の通信を制御するように構成される。

（１－２）パラメトリックスピーカの構成
図１を参照して、パラメトリックスピーカ３０の構成について説明する。

図１に示すように、パラメトリックスピーカ３０は、駆動部３２と、通信インタフェース３４と、複数の超音波トランスデューサ３５と、方向変更機構３６と、を備える。

駆動部３２は、制御装置１０から出力された制御信号に従って、超音波トランスデューサ３５を駆動させるための超音波放射信号と、方向変更機構３６を駆動させるための駆動信号と、を生成するように構成される。

通信インタフェース３４は、パラメトリックスピーカ３０と制御装置１０との間の通信を制御するように構成される。

複数の超音波トランスデューサ３５は、駆動部３２によって生成された超音波放射信号に基づいて振動することにより、超音波を用いて可聴音ビームを放射するように構成される。

方向変更機構３６は、駆動部３２によって生成された駆動信号に基づいて超音波の放射方向（例えば、放射面３５ａの向き）を変更するように構成される。方向変更機構３６は、例えば、アクチュエータである。

（１－２－１）方向変更機構の概要
本実施形態の方向変更機構３６の概要を説明する。図２は、図１の方向変更機構３６の概要の説明図である。

図２Ａに示すように、複数の超音波トランスデューサ３５は、例えば、ＸＹ平面で規定される放射面３５ａ上に配置される。複数の超音波トランスデューサ３５が振動すると、ＸＹ平面の法線方向（Ｚ方向）に向かって超音波が放射される。

図２Ｂに示すように、方向変更機構３６は、支持点３６ａで放射面３５ａを軸支する。

図２Ｃに示すように、放射面３５ａは、支持点３６ａにおいて、Ｘ方向に固定され、且つ、Ｙ方向及びＺ方向の向きを変えるように構成される。これにより、複数の超音波トランスデューサ３５から放射される超音波の放射方向が変わる。

（２）本実施形態の概要
本実施形態の概要について説明する。図３は、本実施形態の概要の説明図である。

図３に示すように、使用空間ＳＰの位置Ｐｓ（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）にはパラメトリックスピーカ３０が配置され、位置Ｐｔ（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）には対象者ＴＬが存在する。
使用空間ＳＰには、複数の反射部材ＲＭ１～ＲＭ４が存在する。複数の反射部材ＲＭ１～ＲＭ４のうち、反射部材ＲＭ１～ＲＭ３の反射属性は鏡面反射であり、反射部材ＲＭ４の反射属性は拡散反射である。複数の反射部材ＲＭ１～ＲＭ４のそれぞれの超音波反射率ｒｆ１～ｒｆ４は、例えば、次のとおりである。
・ｒｆ１＝４０％
・ｒｆ２＝５０％
・ｒｆ３＝３０％
・ｒｆ４＝２０％

制御装置１０は、空間シミュレーションを実行することにより、複数のパスＰＡ１～ＰＡ３の中から所定の選択条件を満たすパスを選択する。各パスＰＡ１～ＰＡ３は、パラメトリックスピーカ３０の位置Ｐｓ（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）と、対象者ＴＬの位置Ｐｔ（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）と、を含み、且つ、位置Ｐｓ～Ｐｔの間において少なくとも１つの反射部材ＲＭ１～ＲＭ４における反射を含む。

パラメトリックスピーカ３０から放射された可聴音ビームは、制御装置１０によって選択されたパスに沿って進行し、且つ、複数の反射部材ＲＭ１～ＲＭ４の少なくとも１つで反射することにより、位置Ｐｔに到達する。その結果、位置Ｐｔ（座標｛ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ｝）に位置する対象者ＴＬは、可聴音ビームに沿って形成される空中音源から発する可聴音を聴くことができる。
例えば、制御装置１０がパスＰＡ１を選択した場合、対象者ＴＬは、反射部材ＲＭ１の方向から、非対象者ＮＴには聴こえない可聴音を聴くことができる。この場合、対象者ＴＬは、反射部材ＲＭ１の反射点に音源が存在するように感じることができる。

（３）空間情報データテーブルのデータ構造
本実施形態の空間情報データテーブルのデータ構造を説明する。図４は、本実施形態の空間情報データテーブルのデータ構造を示す図である。

図４の空間情報データテーブルは、例えば、記憶装置１１に記憶されている。

空間情報データテーブルには、空間情報が格納される。空間情報とは、使用空間ＳＰの３次元レイアウトに関する３次元レイアウト情報である。
空間情報データテーブルは、「座標」フィールドと、「反射特性」フィールドと、を含む。各フィールドは、互いに関連付けられている。

「座標」フィールドには、座標情報が格納される。座標情報は、例えば、使用空間ＳＰに存在する反射部材の領域（例えば、始点及び終点）を規定する３次元座標を表す。座標情報は、例えば、使用空間ＳＰにおける任意の位置（例えば、図３の点Ｐｏ（０，０，０））を原点とする使用空間座標系で表現される。

「反射特性」フィールドには、反射特性に関する反射特性情報が格納される。「反射特性」フィールドは、複数のサブフィールド（「反射属性」フィールド、「反射率」フィールド、及び、「反射角」フィールド）を含む。

「反射属性」フィールドには、反射属性に関する反射属性情報が格納される。
反射属性情報は、例えば、以下の何れかを示す。
・鏡面反射
・拡散反射

「反射率」フィールドには、超音波の反射率ｒｆが格納される。式１は、反射部材に入射する超音波の音圧Ｖ０と、反射部材で反射した超音波の音圧Ｖ１と、反射率ｒｆの関係を示している。
Ｖ０ ＝ Ｖ１＊ｒｆ …（式１）

「反射角」フィールドには、超音波の反射角が格納される。反射角は、各座標が示す位置における反射部材の向きに応じて決まる。

（４）パラメトリックスピーカの制御
本実施形態のパラメトリックスピーカ３０の制御について説明する。図５は、本実施形態のパラメトリックスピーカの制御のシーケンス図である。図６は、図５の空間シミュレーションの詳細なフローチャートである。図７は、図５の処理において表示される画面の例を示す図である。図８は、図６の経路の選択の説明図である。

図５に示すように、制御装置１０は、空間情報の取得（Ｓ１１０）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、入出力インタフェース１３を介して、制御装置１０のユーザによって与えられた空間情報を取得する。
プロセッサ１２は、取得した空間情報を用いて、空間情報データテーブル（図４）を更新する。

ステップＳ１１０の後、制御装置１０は、条件情報の取得（Ｓ１１１）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、画面Ｐ１０（図７）をディスプレイに表示する。

画面Ｐ１０は、操作オブジェクトＢ１００と、フィールドオブジェクトＦ１００ａ～Ｆ１００ｇと、を含む。
フィールドオブジェクトＦ１００ａ～Ｆ１００ｇは、シミュレーション条件を指定するためのユーザ指示を受け付ける。
フィールドオブジェクトＦ１００ａは、使用空間ＳＰにおけるパラメトリックスピーカ３０のスピーカ位置情報（つまり、位置Ｐｓの座標）を指定するためのユーザ指示を受け付けるオブジェクトである。
フィールドオブジェクトＦ１００ｂは、使用空間ＳＰにおける対象者ＴＬが存在する対象領域（「第１領域」の一例）の第１位置情報を指定するためのユーザ指示を受け付けるオブジェクトである。
フィールドオブジェクトＦ１００ｃは、使用空間ＳＰにおいて可聴音を発生させない禁止領域（「第２領域」の一例）の第２位置情報（つまり、位置Ｐｎの座標）を指定するためのユーザ指示を受け付けるオブジェクトである。
フィールドオブジェクトＦ１００ｄは、音量（「音圧条件情報」の一例）を指定するためのユーザ指示を受け付けるオブジェクトである。
フィールドオブジェクトＦ１００ｅは、反射の上限回数を指定するためのユーザ指示を受け付けるオブジェクトである。
フィールドオブジェクトＦ１００ｆは、音方向を指定するためのユーザ指示を受け付けるオブジェクトである。音方向とは、対象者ＴＬが知覚する音の方向（つまり、対象者ＴＬを基準とする音の進行方向）である。
フィールドオブジェクトＦ１００ｇは、反射属性を指定するためのユーザ指示を受け付けるオブジェクトである。
操作オブジェクトＢ１００は、パラメトリックスピーカ３０による音の再生を開始させるためのユーザ指示を受け付けるオブジェクトである。

ユーザが、フィールドオブジェクトＦ１００ａに位置Ｐｓの座標を入力し、フィールドオブジェクトＦ１００ｂに位置Ｐｔの座標を入力し、フィールドオブジェクトＦ１００ｃに位置Ｐｎの座標を入力し、フィールドオブジェクトＦ１００ｄに所望の音量を指定し、且つ、操作オブジェクトＢ１００を操作すると、プロセッサ１２は、フィールドオブジェクトＦ１００ａ～Ｆ１００ｄに入力された条件情報（スピーカ位置情報、第１位置情報、第２位置情報、及び、音量に関する音量情報）を記憶装置１１に記憶する。

ステップＳ１１１の後、制御装置１０は、図６のフローチャートに従って、空間シミュレーション（Ｓ１１２）を実行する。

図６に示すように、制御装置１０は、経路母集団の探索（Ｓ１１２０）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、スピーカ位置情報と、第１位置情報と、空間情報データテーブル（図４）と、を参照して、経路の母集団（以下「経路母集団」という）を探索する。経路母集団は、スピーカ位置情報が示すパラメトリックスピーカ３０の位置と第１位置情報が示す対象領域との間を結ぶ経路である。

ステップＳ１１２０の後、制御装置１０は、音圧減衰率の計算（Ｓ１１２１）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、経路母集団に含まれる経路毎に、ステップＳ１１０で取得された空間情報に含まれる反射部材ＲＭ１～ＲＭ４の３次元座標に基づいて、反射位置（反射部材ＲＭ１～ＲＭ４の何れか）を特定する。
プロセッサ１２は、経路母集団に含まれる経路毎に、空間情報に含まれる反射部材ＲＭ１～ＲＭ４の反射率及び反射角の少なくとも１つに基づいて、出力音圧に対する対象領域の音圧の比率（以下「第１音圧減衰率」という）と、出力音圧に対する禁止領域の音圧の比率（以下「第２音圧減衰率」という）と、を計算する。

ステップＳ１１２１の後、制御装置１０は、対象領域の音圧の計算（Ｓ１１２２）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、ステップＳ１１２１で計算された第１音圧減衰率及び出力音圧に基づいて、対象領域の第１音圧ＳＰｔを計算する。

ステップＳ１１２２の後、制御装置１０は、禁止領域の音圧の計算（Ｓ１１２３）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、ステップＳ１１２１で計算された第２音圧減衰率及び出力音圧に基づいて、禁止領域の第２音圧ＳＰｎを計算する。

ステップＳ１１２３の後、制御装置１０は、経路の選択（Ｓ１１２４）を実行する。
具体的には、プロセッサ１２は、経路母集団のうち、第１音圧ＳＰｔが所定の第１閾値ＴＨ１以上であり、且つ、第２音圧ＳＰｎが第１閾値ＴＨ１より小さい第２閾値ＴＨ２以下である経路を抽出する（図８を参照）。
プロセッサ１２は、抽出した経路のうち、音圧が所定の選択条件を満たす経路を選択する。選択条件は、例えば、以下の少なくとも１つである。
・第１音圧ＳＰｔが最大である経路
・第１音圧ＳＰｔが所定値に最も近い経路
・第１音圧ＳＰｔが所定範囲に含まれる経路
・第２音圧ＳＰｎが最小である経路
・第２音圧ＳＰｎが所定値に最も近い経路
・第２音圧ＳＰｎが所定範囲に含まれる経路

ステップＳ１１２の後、制御装置１０は、制御信号の生成（Ｓ１１３）を実行する。
具体的には、記憶装置１１には、音声ファイルが記憶されている。
プロセッサ１２は、ステップＳ１１２で選択された経路に沿って超音波を放射させるためのパラメトリックスピーカ３０の方向を計算する。
プロセッサ１２は、計算した方向に超音波の放射方向を向かせるための駆動信号を生成する。
プロセッサ１２は、出力音圧に基づいて、超音波放射信号を生成する。
プロセッサ１２は、記憶装置１１に記憶された音声ファイルを参照して、パラメトリックスピーカ３０を制御するための制御信号（駆動信号及び超音波放射信号の組合せ）をパラメトリックスピーカ３０に送信する。

ステップＳ１１３の後、パラメトリックスピーカ３０は、可聴音ビームの放射（Ｓ１３０）を実行する。
具体的には、駆動部３２は、ステップＳ１１３で制御装置１０から送信された駆動信号を方向変更機構３６に供給する。
方向変更機構３６は、駆動信号に基づいて、超音波トランスデューサ３５の放射方向を、ステップＳ１１３で決定した方向に向ける。
駆動部３２は、ステップＳ１１３で制御装置１０から送信された超音波放射信号を複数の超音波トランスデューサ３５に供給する。
各超音波トランスデューサ３５は、超音波放射信号に基づいて振動する。

本実施形態によれば、ステップＳ１１３で決定した経路に沿って進行する。その結果、これにより、非対象者ＮＴに音を聴かせることなく、対象者ＴＬに音を聴かせることができる。

（５）変形例
本実施形態の変形例について説明する。

（５－１）変形例１
変形例１について説明する。本実施形態は、鏡面反射を用いて対象者に可聴音を聴かせる例を示したが、変形例１は、拡散反射を利用して対象者ＴＬに可聴音を聴かせる例である。

（５－１－１）変形例１の概要
変形例１の概要を説明する。図９は、変形例１の概要の説明図である。

図９に示すように、本実施形態に対する変形例１の相違点は、反射部材ＲＭ１～ＲＭ４のうち、鏡面反射の反射特性を有する反射部材ＲＭ４を含むパスを選択する点である。

制御装置１０は、空間シミュレーションを実行することにより、複数のパスの中から反射属性「拡散反射」を含むパスを選択する。
各パスＰＡ１～ＰＡ３は、パラメトリックスピーカ３０の位置Ｐｓ（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）と、反射点の座標（つまり、反射部材ＲＭ４の一部の座標）と、を含む。

（５－１－２）変形例１のパラメトリックスピーカの制御
変形例１のパラメトリックスピーカ３０の制御を説明する。

ステップＳ１１１（図５）において、ユーザが、フィールドオブジェクトＦ１００ａに位置Ｐｓの座標を入力し、フィールドオブジェクトＦ１００ｂに位置Ｐｔの座標を入力し、フィールドオブジェクトＦ１００ｃに位置Ｐｎの座標を入力し、フィールドオブジェクトＦ１００ｄに所望の音量を指定し、フィールドオブジェクトＦ１００ｇで「鏡面反射」を指定し、且つ、操作オブジェクトＢ１００を操作すると、制御装置１０は、フィールドオブジェクトＦ１００ａ～Ｆ１００ｄ、及び、Ｆ１００ｇに入力された条件情報（スピーカ位置情報、第１位置情報、第２位置情報、音量情報、及び、反射属性「鏡面反射」）を記憶装置１１に記憶する。

ステップＳ１１２０（図６）において、プロセッサ１２は、空間情報データテーブル（図４）を参照して、「反射属性」フィールドに「鏡面反射」が格納されたレコードを特定する。
プロセッサ１２は、特定したレコードの「座標」フィールドに格納された座標が示す位置を経由する経路のうち、スピーカ位置情報が示すパラメトリックスピーカ３０の位置Ｐｓと第１位置情報が示す対象領域との間を結ぶ経路を経路母集団として特定する。

変形例１によれば、パラメトリックスピーカ３０から放射された可聴音ビームは、制御装置１０によって選択されたパスに沿って進行し、且つ、反射部材ＲＭ４で拡散反射することにより、位置Ｐｔに到達する。その結果、位置Ｐｔ（座標｛ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ｝）に位置する対象者ＴＬは、反射部材ＲＭ４に形成された音源から発する可聴音を聴くことができる。換言すると、対象者ＴＬは、反射部材ＲＭ４から音がなっているように感じることができる。

（５－２）変形例２
変形例２について説明する。変形例２は、対象者ＴＬが移動する場合の例である。

（５－２－１）変形例２の概要
変形例２の概要を説明する。図１０は、変形例２の概要の説明図である。

図１０Ａに示すように、本実施形態に対する変形例２の相違点は、以下のとおりである。
・対象者ＴＬが移動する点
・使用空間ＳＰにセンサ５０が配置される点

センサ５０は、対象者ＴＬの位置を検出するように構成される。センサ５０は、例えば、以下の少なくとも１つである。
・赤外線センサ
・イメージセンサ
・超音波センサ

制御装置１０は、所定時間毎に、センサ５０によって検出された位置Ｐｔの座標（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）に基づいて、空間シミュレーションを実行することにより、複数のパスＰＡ１～ＰＡ３の中から所定の選択条件を満たすパスを選択する。

パラメトリックスピーカ３０から放射された可聴音ビームは、制御装置１０によって選択されたパスに沿って進行し、且つ、複数の反射部材ＲＭ１～ＲＭ４の少なくとも１つで反射することにより、時系列に沿って変化する位置Ｐｔ０（ｘｔ０，ｙｔ０，ｚｔ０）～Ｐｔ２（ｘｔ２，ｙｔ２，ｚｔ２）に到達する（図１０Ｂ）。その結果、対象者ＴＬは、使用空間ＳＰ内で移動しながら、可聴音ビームに沿って形成される空中音源から発する可聴音（但し、非対象者ＮＴには聴こえない可聴音）を聴くことができる。

（５－２－２）変形例２のパラメトリックスピーカの制御
変形例２のパラメトリックスピーカ３０の制御を説明する。

ステップＳ１１１（図５）において、ユーザが、フィールドオブジェクトＦ１００ａに位置Ｐｓの座標を入力し、フィールドオブジェクトＦ１００ｃに位置Ｐｎの座標を入力し、フィールドオブジェクトＦ１００ｄに所望の音量を指定し、且つ、操作オブジェクトＢ１００を操作すると、制御装置１０は、フィールドオブジェクトＦ１００ａ、Ｆ１００ｃ、及び、Ｆ１００ｄに入力された条件情報（スピーカ位置情報、第２位置情報、及び、音量情報）を記憶装置１１に記憶する。

変形例２によれば、対象者ＴＬが移動する場合であっても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、変形例２では、センサ５０は、非対象者ＮＴの位置を取得しても良い。この場合、センサ５０は、例えば、取得した信号（一例として、センサ５０がイメージセンサである場合、画像情報）に基づいて、対象者ＴＬと非対象車ＮＬとを区別する。

（５－３）変形例３
変形例３について説明する。変形例３は、パラメトリックスピーカ３０が移動可能な例である。

（５－３－１）変形例３の概要
変形例３の概要を説明する。図１１は、変形例３の概要の説明図である。

図１１に示すように、本実施形態に対する変形例３の相違点は、パラメトリックスピーカ３０が移動する点である。
具体的には、プロセッサ１２は、パラメトリックスピーカ３０の位置Ｐｓを制御するように構成される。
パラメトリックスピーカ３０は、プロセッサ１２の制御に従って移動するように構成される。例えば、パラメトリックスピーカ３０は、以下の何れかの態様により、移動するように構成される。
・パラメトリックスピーカ３０は、レール上に配置されており、且つ、当該レールに沿って移動する。
・パラメトリックスピーカ３０は、キャスタを備えており、且つ、キャスタが回転することにより移動する。
・パラメトリックスピーカ３０は、移動体（例えば、ドローン）に配置されており、且つ、当該移動体の移動に伴って移動する。

（５－３－２）変形例３のパラメトリックスピーカの制御
変形例３のパラメトリックスピーカ３０の制御を説明する。

ステップＳ１１１（図５）において、ユーザが、フィールドオブジェクトＦ１００ｂに位置Ｐｔの座標を入力し、フィールドオブジェクトＦ１００ｃに位置Ｐｎの座標を入力し、フィールドオブジェクトＦ１００ｄに所望の音量を指定し、且つ、操作オブジェクトＢ１００を操作すると、制御装置１０は、フィールドオブジェクトＦ１００ｂ～Ｆ１００ｄに入力された条件情報（第１位置情報、第２位置情報、音量情報、及び、反射属性「鏡面反射」）を記憶装置１１に記憶する。

ステップＳ１１２０（図６）において、プロセッサ１２は、パラメトリックスピーカ３０の位置Ｐｓと第１位置情報が示す対象領域との間を結ぶ経路を経路母集団として特定する。

ステップＳ１１３（図５）において、プロセッサ１２は、ステップＳ１１２で選択された経路に沿って超音波を放射させるためのパラメトリックスピーカ３０の位置Ｐｓの座標（ｘｓ１，ｙｓ１，ｚｓ１）を計算する。
プロセッサ１２は、計算した位置Ｐｓにパラメトリックスピーカ３０を移動させるための駆動信号を生成する。駆動信号は、計算された座標（ｘｓ１，ｙｓ１，ｚｓ１）を含む。

ステップＳ１３０において、パラメトリックスピーカ３０は、駆動信号に含まれる座標（ｘｓ１，ｙｓ１，ｚｓ１）に移動する。

変形例３によれば、パラメトリックスピーカ３０の放射方向を変更することなく、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

（５－４）変形例４
変形例４について説明する。変形例４は、複数のパラメトリックスピーカ３０を用いる例である。

（５－４－１）変形例４の概要
変形例４の概要を説明する。図１２は、変形例４の概要の説明図である。

図１２に示すように、本実施形態に対する変形例４の相違点は、使用空間ＳＰに複数のパラメトリックスピーカ３０ａ～３０ｂが配置される点である。

制御装置１０は、空間シミュレーションを実行することにより、複数のパスＰＡ１～ＰＡ３の中から所定の選択条件を満たすパスを選択する。

パラメトリックスピーカ３０ａ～３０ｂの少なくとも１つから放射された可聴音ビームは、制御装置１０によって選択されたパスに沿って進行し、且つ、複数の反射部材ＲＭ１～ＲＭ４の少なくとも１つで反射することにより、位置Ｐｔに到達する。その結果、位置Ｐｔ（座標｛ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ｝）に位置する対象者ＴＬは、可聴音ビームに沿って形成される空中音源から発する可聴音を聴くことができる。

（５－４－２）変形例４のパラメトリックスピーカの制御
変形例４のパラメトリックスピーカ３０の制御を説明する。

ステップＳ１１２０（図６）において、プロセッサ１２は、各パラメトリックスピーカ３０ａ～３０ｂのスピーカ位置情報と、第１位置情報と、空間情報データテーブル（図４）と、を参照して、経路母集団を探索する。経路母集団は、スピーカ位置情報が示す各パラメトリックスピーカ３０ａ～３０ｂの位置と第１位置情報が示す対象領域との間を結ぶ経路である。

ステップＳ１１３において、プロセッサ１２は、ステップＳ１１２で選択された経路に沿って超音波を放射させるための各パラメトリックスピーカ３０ａ～３０ｂの方向を計算する。
プロセッサ１２は、計算した方向に超音波の放射方向を向かせるための駆動信号を生成する。
プロセッサ１２は、出力音圧に基づいて、超音波放射信号を生成する。
プロセッサ１２は、各パラメトリックスピーカ３０ａ～３０ｂを制御するための制御信号（駆動信号及び超音波放射信号の組合せ）を各パラメトリックスピーカ３０ａ～３０ｂに送信する。

変形例４によれば、複数のパラメトリックスピーカ３０ａ～３０ｂを用いるので、利用可能な経路が増える。これにより、適切な経路が存在しない確率を低減することができる。

なお、変形例４において、制御装置１０は、複数のパラメトリックスピーカ３０ａ～３０ｂから同時に超音波を放射させても良い。
例えば、プロセッサ１２は、複数のパラメトリックスピーカ３０ａ～３０ｂから放射される超音波に差（例えば、音圧の差、音の到達時間の差、並びに、頭部伝達関数のピーク（山）及びノッチ（ノッチ）の少なくとも１つ）をつけて放射する。この場合、対象者ＴＬは、複数の音像から音の知覚を体験することができる。特に、合成音像による上下、左右、及び、前後の少なくとも１つの定位感を提供することができる。

（５－５）変形例５
変形例５について説明する。変形例５は、ユーザ指示に応じてパラメトリックスピーカ３０を制御する例である。

変形例５の第１例では、ステップＳ１１１（図５）において、ユーザが、フィールドオブジェクトＦ１００ａに位置Ｐｓの座標を入力し、フィールドオブジェクトＦ１００ｂに位置Ｐｔの座標を入力し、フィールドオブジェクトＦ１００ｃに位置Ｐｎの座標を入力し、フィールドオブジェクトＦ１００ｄに所望の音量を指定し、フィールドオブジェクトＦ１００ｅに所望の上限回数を指定し、且つ、操作オブジェクトＢ１００を操作すると、プロセッサ１２は、フィールドオブジェクトＦ１００ａ～Ｆ１００ｅに入力された条件情報（スピーカ位置情報、第１位置情報、第２位置情報、音量情報、及び、反射の上限回数）を記憶装置１１に記憶する。

プロセッサ１２は、ステップＳ１１２０において、スピーカ位置情報と、第１位置情報と、空間情報データテーブル（図４）と、反射の上限回数と、を参照して、経路母集団を探索する。経路母集団は、スピーカ位置情報が示すパラメトリックスピーカ３０の位置と第１位置情報が示す対象領域との間を結ぶ経路であって、且つ、反射部材ＲＭ１～ＲＭ４における反射回数が当該上限回数以下の経路である。

変形例５の第２例では、ステップＳ１１１（図５）において、ユーザが、フィールドオブジェクトＦ１００ａに位置Ｐｓの座標を入力し、フィールドオブジェクトＦ１００ｂに位置Ｐｔの座標を入力し、フィールドオブジェクトＦ１００ｃに位置Ｐｎの座標を入力し、フィールドオブジェクトＦ１００ｄに所望の音量を指定し、フィールドオブジェクトＦ１００ｆに所望の音方向を指定し、且つ、操作オブジェクトＢ１００を操作すると、プロセッサ１２は、フィールドオブジェクトＦ１００ａ～Ｆ１００ｅに入力された条件情報（スピーカ位置情報、第１位置情報、第２位置情報、音量情報、及び、音方向に関する音方向情報）を記憶装置１１に記憶する。

プロセッサ１２は、ステップＳ１１２０において、スピーカ位置情報と、第１位置情報と、空間情報データテーブル（図４）と、音方向情報と、を参照して、経路母集団を探索する。経路母集団は、スピーカ位置情報が示すパラメトリックスピーカ３０の位置と第１位置情報が示す対象領域との間を結ぶ経路であって、且つ、対象者ＴＬを基準とする音の進行方向と音方向情報が示す音方向とが一致する経路である。

（５－６）変形例６
変形例６について説明する。変形例６は、音声ファイルに含まれる情報に基づいて、超音波の経路を選択する例である。

（５－６－１）音声ファイルのデータ構造
変形例６の音声ファイルのデータ構造を説明する。図１３は、音声ファイルのデータ構造を示す図である。

図１３Ａの音声ファイルには、パラメトリックスピーカ３０から放射される超音波によって再現される可聴音の元になるソース音声情報が格納される。
音声ファイルは、「再生時間」フィールドと、「音方向パラメータ」フィールドと、を含む。各フィールドは互いに関連付けられている。

「再生時間」フィールドには、再生時間に関する情報が格納される。

「音方向パラメータ」フィールドには、音方向に関する音方向パラメータが格納される。図１３Ｂに示すように、音方向パラメータは、対象者ＴＬを基準とする座標系（例えば、ＸＹＺ座標系）で表現される。

（５－６－２）変形例６のパラメトリックスピーカの制御
変形例６のパラメトリックスピーカ３０の制御を説明する。

プロセッサ１２は、ステップＳ１１２０において、スピーカ位置情報と、第１位置情報と、空間情報データテーブル（図４）と、音声ファイル（図１３Ａ）と、を参照して、経路母集団を探索する。経路母集団は、スピーカ位置情報が示すパラメトリックスピーカ３０の位置と第１位置情報が示す対象領域との間を結ぶ経路であって、且つ、音声ファイルの「音方向パラメータ」フィールドの情報が示す音方向で対象者ＴＬに向かう経路である。

変形例６によれば、音声ファイルに含まれる音方向パラメータに基づいて、超音波の経路を選択する。これにより、音声ファイルが表現する可聴音に適した経路で可聴音を対象者ＴＬに聴かせることができる。

（５－７）変形例７
変形例７について説明する。変形例７は、反射部材を制御する例である。

変形例７の反射部材ＲＭ１～ＲＭ４には、アクチュエータが配置されている。アクチュエータは、反射部材ＲＭ１～ＲＭ４の反射方向（例えば、反射部材ＲＭ１～ＲＭ４の反射面の向き）を変えるように構成される。

プロセッサ１２は、ステップＳ１１３（図５）において、ステップＳ１３０においてパラメトリックスピーカ３０から超音波が放射されるタイミングと、当該超音波が各反射部材ＲＭ１～ＲＭ４に到達するタイミングと、に基づいて、反射部材ＲＭ１～ＲＭ４に配置されたアクチュエータの駆動タイミングを決定する。
プロセッサ１２は、決定した駆動タイミングで、反射部材ＲＭ１～ＲＭ４に配置されたアクチュエータに駆動信号を送信する。

反射部材ＲＭ１～ＲＭ４に配置されたアクチュエータは、ステップＳ１３０において、パラメトリックスピーカ３０の超音波の放射と同期して、制御装置１０から送信された駆動信号に基づいて、反射面の向きを変える。

変形例７によれば、パラメトリックスピーカ３０の向きを変えることなく、本実施形態と同様の効果が得られる。

（５－８）変形例８
変形例８について説明する。変形例８は、音響メタマテリアルを用いて放射方向を制御する変形例である。

（５－８－１）変形例８のパラメトリックスピーカの構成
変形例８のパラメトリックスピーカ３０の構成を説明する。図１４は、変形例８のパラメトリックスピーカ３０の構成を示す概略図である。図１５は、変形例８のパラメトリックスピーカ３０から放射された超音波の進行方向を示す概略図である。

図１４Ａに示すように、変形例８のパラメトリックスピーカ３０は、更に、音響メタマテリアル３７を備える。音響メタマテリアル３７の放射方向（Ｚ方向）についての寸法（以下「厚さ」という）を有する。
音響メタマテリアル３７は、放射面３５ａを基準として放射方向（Ｚ方向）に離間した位置に配置される。

図１４Ｂに示すように、変形例８の第１例の音響メタマテリアル３７は、複数の導波管３７ａ～３７ｂを備える。導波管３７ａは、可動式の導波部材３７ａａを備える。導波管３７ｂは、可動式の導波部材３７ｂａを備える。

導波部材３７ａａ～３７ｂａは、超音波の放射方向（Ｚ方向）に対して直交する方向（Ｘ方向）に配置されている。導波部材３７ａａ～３７ｂａは、制御装置１０の制御に従ってＸ方向及びＹ方向の少なくとも１方向に移動するように構成される。
導波部材３７ａａが移動すると、導波管３７ａの超音波の進行方向（Ｚ方向）の距離（以下「導波長」という）が変化する。
導波部材３７ｂａが移動すると、導波管３７ｂの導波長が変化する。

導波部材３７ａａ～３７ｂａが互いに異なる導波長を形成する位置に配置されると、導波部材３７ａａ～３７ｂａ間に導波長の差が生じる。この導波長の差により、各導波管３７ａ～３７ｂを通過する超音波の間に位相差が生成される。つまり、音響メタマテリアル３７は、放射面３５ａから放射された超音波に位相差を与えるように構成される。音響メタマテリアル３７によって与えられる位相差は、各導波管３７ａ～３７ｂの導波長によって決まる。換言すると、音響メタマテリアル３７は、各導波管３７ａ～３７ｂの導波長に応じた音響係数を有する。

図１４Ｃに示すように、変形例８の第２例の音響メタマテリアル３７は、導波管３７ａ～３７ｂを有する。
各導波管３７ａ～３７ｂは、超音波の放射方向（Ｚ方向）に対して直交する方向（Ｘ方向及びＹ方向の少なくとも１方向）の一部について可変の開口寸法を有する。図１４Ｃは、開口寸法Ｗａを有する導波管３７ａと、開口寸法Ｗｂを有する導波管３７ａと、を図示している。
各導波管３７ａ～３７ｂの開口寸法の差により、各導波管３７ａ～３７ｂを通過する超音波の間に振幅差が生成される。つまり、音響メタマテリアル３７は、放射面３５ａから放射された超音波に振幅差を与えるように構成される。音響メタマテリアル３７によって与えられる振幅差は、各導波管３７ａ～３７ｂの開口寸法によって決まる。換言すると、音響メタマテリアル３７は、各導波管３７ａ～３７ｂの開口寸法に応じた音響係数を有する。

図１５に示すように、放射面３５ａから放射された超音波ＵＳＷ０には、音響メタマテリアル３７を通過するときに、音響メタマテリアル３７の音響係数に応じた位相差及び振幅差の少なくとも１つが与えられる。位相差及び振幅差の少なくとも１つが与えられた超音波ＵＳＷ１ｂの進行方向は、Ｘ方向及びＹ方向の少なくとも１方向にシフトする。これにより、位相差及び振幅差の何れも与えられていない超音波ＵＳＷ１ａとは異なる方向に進行する。

（５－８－２）変形例８のパラメトリックスピーカの制御
変形例８のパラメトリックスピーカ３０の制御を説明する。

変形例８の第１例において、ステップＳ１３０（図５）において、駆動部３２は、ステップＳ１１３で制御装置１０から送信された駆動信号を音響メタマテリアル３７に供給する。
各導波部材３７ａａ～３７ｂａは、駆動部３２から送信された駆動信号に基づいて移動する。これにより、各導波管３７ａ～３７ｂの超音波の導波長に差が生じる。この差によって、音響メタマテリアル３７を通過する超音波間に位相差が生じる。その結果、音響メタマテリアル３７から放射される超音波は、音響メタマテリアル３７に入射する超音波とは異なる方向に進行する。

変形例８の第２例において、ステップＳ１３０（図５）において、駆動部３２は、ステップＳ１１３で制御装置１０から送信された駆動信号を音響メタマテリアル３７に供給する。
各導波部材３７ａａ～３７ｂａは、駆動部３２から送信された駆動信号に基づいて開口寸法を変化させる。これにより、各導波管３７ａ～３７ｂの超音波間に振幅差が生じる。その結果、音響メタマテリアル３７から放射される超音波は、音響メタマテリアル３７に入射する超音波とは異なる方向に進行する。

変形例８によれば、パラメトリックスピーカ３０の向きを変えることなく、本実施形態と同様の効果が得られる。

（５－９）変形例９
変形例９について説明する。変形例９は、反射部材の反射方向を制御する例である。

（５－９－１）変形例９の反射部材の構成
変形例９について説明する。図１６は、変形例９の反射部材の構成を示す概略図である。

図１６Ａに示すように、変形例９の第１例の反射部材ＲＭは、制御装置１０の制御に従って反射角が可変に構成される。

図１６Ｂに示すように、変形例９の第２例の反射部材ＲＭは、音響メタマテリアル３７を備える。音響メタマテリアル３７は、変形例８と同様に、制御装置１０の制御に従って変化する音響係数を有する。

（５－９－２）変形例９の反射部材の制御
変形例９の反射部材ＲＭの制御を説明する。

ステップＳ１１３（図５）において、プロセッサ１２は、駆動信号を反射部材ＲＭに供給する。

図１６Ａに示すように、変形例９の第１例の反射部材ＲＭは、プロセッサ１２により供給された駆動信号に基づいて回転する。これにより、反射部材ＲＭの反射角が変化する。

図１６Ｂに示すように、変形例９の第２例の音響メタマテリアル３７は、プロセッサ１２により供給された駆動信号に基づいて、厚さＤを変化させるように変形する。これにより、反射部材ＲＭの反射角が変化する。

その結果、反射部材ＲＭに入射する超音波は、駆動信号に応じた方向に反射する。

変形例９によれば、パラメトリックスピーカ３０の向きを変えることなく、本実施形態と同様の効果が得られる。

（６）その他の変形例
その他の変形例を説明する。

空間情報データテーブル（図４）が予め記憶装置１１に記憶されている場合、ステップＳ１１０（図５）は省略可能である。

制御装置１０は、ステップＳ１１２（図５）において、音源の再生の開始から終了までの間の経路を探索した後、ステップＳ１１３を実行しても良い。つまり、制御装置１０は、音源の再生から開始までの全期間について、超音波の経路を選択した後、パラメトリックスピーカ３０の制御を開始しても良い。
特に、図１０において、対象者ＴＬの移動経路が予め特定可能な場合（例えば、レールに沿って移動する移動体に対象者ＴＬが乗車している場合）には、制御装置１０は、音源の再生から開始までの全期間について、対象者ＴＬの第１位置情報（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）の変位を考慮して超音波の経路を選択した後、パラメトリックスピーカ３０の制御を開始しても良い。

制御装置１０は、ステップＳ１１２（図５）において、音源を再生しながら経路を探索しても良い。つまり、制御装置１０は、音源を再生しながら、ステップＳ１１２～Ｓ１１３を繰り返し実行しても良い。

上記実施形態では、音響メタマテリアル３７を変形させることにより音響係数を変化させる例について説明したが、本実施形態はこれに限られるものではない。音響係数は、以下の少なくとも１つの方法によっても可変である。
・音響メタマテリアル３７の厚さを変更する
・音響メタマテリアルと超音波トランスデューサ３５との間の距離を変更する

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲は上記の実施形態に限定されない。また、上記の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更が可能である。また、上記の実施形態及び変形例は、組合せ可能である。

１ ：オーディオシステム
１０ ：制御装置
１１ ：記憶装置
１２ ：プロセッサ
１３ ：入出力インタフェース
１４ ：通信インタフェース
３０ ：パラメトリックスピーカ
３２ ：駆動部
３４ ：通信インタフェース
３５ ：超音波トランスデューサ
３６ ：方向変更機構
３７ ：音響メタマテリアル
５０ ：センサ

Claims (18)

1. パラメトリックスピーカの制御装置であって、
   パラメトリックスピーカが使用される使用空間の３次元レイアウトに関する３次元レイアウト情報を取得する手段を備え、
   前記パラメトリックスピーカから放射される超音波によって形成される可聴音を発生させるべき第１領域の位置に関する第１位置情報と、前記超音波の進行を禁止すべき第２領域の位置に関する第２位置情報と、を含むシミュレーション条件を取得する手段を備え、
   前記３次元レイアウト情報、前記第１位置情報、及び、前記第２位置情報の組合せに基づいて、パラメトリックスピーカと対象者との間の複数の経路の中から、前記第１領域において前記可聴音が発生し、且つ、前記第２領域において前記可聴音が発生しない経路を選択する手段を備え、
   前記選択する手段の選択結果に基づいて、前記パラメトリックスピーカから放射される超音波の経路を制御する制御信号を生成する手段を備える、
   制御装置。
2. 前記選択する手段は、前記第１領域の第１音圧が第１閾値以上であり、且つ、前記第２領域の第２音圧が前記第１閾値より低い第２閾値以下である経路を選択する、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記選択する手段は、前記第１領域を通過し、且つ、前記第２領域を通過しない経路を選択する、
   請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記シミュレーション条件は、前記使用空間に存在する反射部材における反射の上限回数を含み、
   前記選択する手段は、前記上限回数以下の反射を含む経路を選択する、
   請求項１～３の何れかに記載の制御装置。
5. シミュレーション条件は、前記第１領域の第１音圧を示す音圧条件情報を含み、
   前記３次元レイアウト情報は、前記使用空間に存在する反射部材の反射特性に関する反射特性情報を含み、
   前記選択する手段は、前記音圧条件情報と、前記反射特性情報と、を参照して、前記経路を選択する、
   請求項１～４の何れかに記載の制御装置。
6. 前記反射特性情報は、前記超音波の減衰率、及び、前記超音波の反射角の少なくとも１つを示す、
   請求項５に記載の制御装置。
7. 前記反射特性情報は、鏡面反射及び拡散反射の何れかの属性を示す、
   請求項５又は６に記載の制御装置。
8. 前記シミュレーション条件を取得する手段は、ソース音声情報から、前記音圧条件情報を取得する、
   請求項５～７の何れかに記載の制御装置。
9. 前記対象者の位置を検出する手段を備え、
   前記シミュレーション条件を取得する手段は、前記検出された位置に関する情報を前記第１位置情報として参照する、
   請求項１～８の何れかに記載の制御装置。
10. 前記生成する手段は、前記パラメトリックスピーカの放射方向を変更するための駆動信号を生成する、
    請求項１～９の何れかに記載の制御装置。
11. 前記生成する手段は、前記パラメトリックスピーカの放射面の向きを変更するための駆動信号を生成する、
    請求項１０に記載の制御装置。
12. 前記生成する手段は、前記パラメトリックスピーカの位置を変更するための駆動信号を生成する、
    請求項１０又は１１に記載の制御装置。
13. 前記生成する手段は、複数のパラメトリックスピーカに対する制御信号を個別に生成する、
    請求項１～１２の何れかに記載の制御装置。
14. 前記生成する手段は、使用空間に存在する反射部材の反射面の向きを変えるための駆動信号を生成する、
    請求項１～１３の何れかに記載の制御装置。
15. 前記生成する手段は、前記パラメトリックスピーカに配置された音響メタマテリアルの音響係数を制御するための制御信号を生成する、
    請求項１～１４の何れかに記載の制御装置。
16. 前記生成する手段は、使用空間に存在する反射部材に配置された音響メタマテリアルの音響係数を制御するための制御信号を生成する、
    請求項１～１５の何れかに記載の制御装置。
17. コンピュータを、請求項１～１６の何れかに記載の各手段として機能させるためのプログラム。
18. 請求項１～１６の何れかに記載の制御装置と接続可能なパラメトリックスピーカであって、
    複数の超音波トランスデューサを備え、
    前記制御信号に基づいて、前記複数の超音波トランスデューサの放射面の向きを変更する方向変更機構を備える、
    パラメトリックスピーカ。
    
    

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