JP2004112211A - Super-directive speaker - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可聴音を指向性放射する超指向性スピーカーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図4は、例えば特開平11−239394号公報に掲載された従来の超指向性スピーカーの構成を示すブロック図、図5は図4中の電気音響変換器を示す正面図、図6は図5の断面図である。
図4において、10は聴取者に聴取可能な音声に対応して電気的な音声信号を生成する音声生成器、20はその音声生成器10で生成された音声信号を入力して変調する振幅変調器であり、この振幅変調器20は、高周波生成器50で生成された高周波信号をも入力して変調するようになっている。ここで、前記高周波生成器50は、超音波帯域の周波数の高周波信号を生成するものである。
【0003】
すなわち、前記振幅変調器20は、前記音声生成器10からの音声信号と前記高周波生成器50からの高周波信号を振幅変調波信号に変調して出力するもので、その振幅変調波信号は、次の増幅器30によって例えば20〜40V以上に増幅されるようになっている。40は増幅器30による増幅信号を入力しそれを音響振動に変換して放射する電気音響変換器であり、図6に示すような椀形の音響振動放射板42を備えている。
【0004】
この音響振動放射板42は、音響振動の進行方向に正対して見たとき図5に示すように円形状をなし、その内部に多数の電気音響変換素子(以下、発音素子という)41を互いに近接して配列した構成となっている。これらの発音素子41は、音響振動による音波の進行方向の横方向から見た図6に示すように、椀形の円弧面に沿って配列してある。なお、音響振動放射板42の円弧面は放物線など自由形状であってもよく、また、発音素子41は、例えばセラミック圧電素子等が使用される。
【0005】
次に動作について説明する。
音響振動による音波の伝播方向は、図6中の実線で示され、発音素子41の垂直方向に最も大きな音響エネルギーを与えながら伝播する。したがって、音響振動はA点(図6参照)において収束し合い、最大の音圧をA点において聴取者に与える。この音波は、超音波として空気中を伝播される過程で非線形相互作用を起こし、低周波成分などからなっている超指向性音声に復調され、聴取者に対して聴取可能とする。
【0006】
ここで、発音素子41が出力する音波の周波数帯域は、20kHz以上の超音波帯域であればどこでもよく、40kHz近辺の比較的低い超音波帯域を使用することにより、聴取者はより音圧の高い音声を聴取できる。なお、上述のように構成された従来の超指向性スピーカーは、パラメトリック音源として動作し、音場空間の中に音圧の高いエリアを作ることが可能となっているものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超指向性スピーカーは以上のように構成されているので、発音素子41から出る音を焦点に向って集中させるために音響振動放射板42を椀状曲面に製作して装備しなければならないという課題があった。すなわち、上述のような椀状曲面の音響振動放射板42は、成形加工時あるいは切削加工時の加工精度が要求され、それに伴って製作コストの高い部材を必要とし、しかも、音響振動放射板42の内部には多数の発音素子41を前記椀状曲面に沿って近接状態に配列しなければならず、電気音響変換器40全体の設計・製作に手間がかかり且つ困難性が伴うなどの課題があった。また、前記音響振動放射板42の最終的形状を一旦決めてしまうと、その焦点位置は一ヶ所に決められて変更できなくなる可能性が高いという課題があった。
【0008】
さらに、前記音響振動放射板42は、最終的形状の決定以前に湾曲形状を変化させて焦点距離を可変とすることも可能であるが、この場合、音響振動放射板42全体の湾曲曲率を変化させなければならず、このような曲率調整は非常に面倒で且つ焦点を合わせ難く、音波集中場所の遠近設定が困難になるという課題があった。
【0009】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、設計・製作が容易で、且つ最適な音波集中場所を容易に設定することができる超指向性スピーカーを得ることを目的とする。
【0010】
また、この発明は、使用時に最適な音波集中場所の遠近設定調整を容易に行うことができる超指向性スピーカーを得ることを目的とする。
【0011】
さらに、この発明は、簡単に組み立てることができて生産性の向上およびコスト低減を図ることができる超指向性スピーカーを得ることを目的とする。
【0012】
さらに、この発明は、最大音圧位置を可変としたり、あるいは最適な指向性パターンを制御することができる超指向性スピーカーを得ることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る超指向性スピーカーは、音声生成器および高周波生成器と、これらの出力信号を入力して振幅変調波信号に変換する振幅変調器と、この振幅変調器からの振幅変調波信号を増幅する増幅器と、この増幅器からの増幅信号を音響振動として放射する電気音響変換器とを備えた超指向性スピーカーにおいて、個々に独立して同心状に隣接配列された複数個の基板のそれぞれに電気音響変換素子を実装して電気音響変換器を構成したものである。
【0014】
この発明に係る超指向性スピーカーは、電気音響変換素子を実装した複数個の基板をそれぞれ音響放射方向へスライド可能に配列したものである。
【0015】
この発明に係る超指向性スピーカーは、同心状に配列される複数個の基板において、その中心部の基板を除く他の基板を、同心状に隣接配置可能な枠状に形成したものである。
【0016】
この発明に係る超指向性スピーカーは、各基板に配列された電気音響変換素子を、各基板毎に異なる駆動信号で駆動するようにしたものである。
【0017】
この発明に係る超指向性スピーカーは、各基板に配列された電気音響変換素子を、各基板毎に振幅または位相が異なる駆動信号で駆動するようにしたものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1(A)はこの発明の実施の形態1による超指向性スピーカーを示す正面図、図1(B)は図1(A)のI−I線に沿った概略断面図であり、図4から図6と同一または相当部分には同一符号を付して説明する。
図において、40は超指向性スピーカーの主要部となる電気音響変換器であって、個々に独立して同心状に隣接配列された複数個の基板43a〜43fからなる基板群43を備えている。41は前記各基板43a〜43fのそれぞれに実装されて互いに隣接する発音素子である。
【0019】
さらに詳述すると、前記基板群43において、中心部の基板43aは1個の発音素子41を実装できる程度の大きさに形成され、その基板43aを中心として同心状に隣接配列される他の基板43b〜43fはそれぞれ枠状に形成されている。なお、この実施の形態1による枠状の基板43b〜43fは、図1に示すように六角枠状に形成されている。
【0020】
そして、中心部の基板43aには上述のように1個の発音素子41が実装され、他の枠状基板43b〜43fにはそれぞれ複数個の発音素子41が隣接状態に実装されている。なお、前記各基板43a〜43fは、発音素子41の電気端子(図示せず)を挿入するためのスルーホール(図示せず)を有しており、そのスルーホールに発音素子41の電気端子を挿入して半田付けすることにより、発音素子41が実装されるものである。
【0021】
このようにして、発音素子41が実装された各基板43a〜43fは、1個の発音素子41が実装された基板43aを中心として他の枠状の基板43b〜43fを同心状に隣接配列する。ここで、前記各発音素子41は極性を揃えて並列または直列に電気接続され、かつ各基板43a〜43fにあっても、それぞれの回路が並列または直列に電気接続される。また、前記各基板43a〜43fは、それぞれが音響放射方向に沿って平行方向へ往復スライド可能に配列され、そのスライド調整によって、例えば図1(B)に示すように、発音素子41の実装面を音響放射方向に対して凹状面に形成できるようになっている。
【0022】
以上のように構成された電気音響変換器40を備える超指向性スピーカーの他の構成およびパラメトリックスピーカーとしての動作は、図4に示した従来例と同様であるので、説明を省略する。
【0023】
以上説明した実施の形態1によれば、個々に独立形成された複数個の基板43a〜43fを同心状に隣接配列すると共に、それらの基板43a〜43fのうち、中心部の基板43aには1個の発音素子41を実装し、他の基板43b〜43fはそれぞれ枠状に形成し、その枠状の基板43b〜43fのそれぞれに複数個の発音素子41を実装し、1個の発音素子41が実装された基板43aを中心として他の枠状の基板43b〜43fを同心状に隣接配置するように構成したので、電気音響変換器40の設計・製作が容易になるという効果がある。
【0024】
ここで、上記実施の形態1による電気音響変換器(超指向性スピーカー)40の全ての発音素子41は、それぞれの中心軸(音響放射方向軸)と平行になって、図6に示す従来例のように全ての発音素子41が1点(焦点)に向いていないが、個々の発音素子41の指向性放射角は、例えば、半減値幅が約120度と広いので、両者の集中度合いには殆ど差が生じない。
【0025】
すなわち、上記実施の形態1によれば、従来の音響振動放射板42のように、放物線や円弧のような加工精度が要求される曲面を形成したり、その曲面に発音素子41装着用のスルーホールを開けたりする必要がなく、このため、上述のように電気音響変換器40の設計を容易化できるとともに、1個の発音素子41が実装された基板43aを中心として他の枠状の基板43b〜43fを順次嵌め込むだけで電気音響変換器40を容易に組み立てることができ、その製作も容易化できるという効果がある。
【0026】
また、上記実施の形態1では、各基板43a〜43fをそれぞれ音響放射方向へスライド可能に隣接配列するように構成したので、そのスライド調整を行うことによって、発音素子41の実装面を凹状面に変化させたり逆に凸状面に変化させたりすることができる。すなわち、各基板43a〜43fのスライド量を調整することによって、例えば、図1(B)の断面で見た場合、各基板43a〜43fにおける発音素子41の中心位置を結び線を球面状にしたり、ストレートコーン状にしたりすることができ、また、球面の曲率やストレートの傾斜を変えることができ、音波集中場所の遠近設定を容易に行うことができるという効果がある。
【0027】
実施の形態2.
図2(A)はこの発明の実施の形態2による超指向性スピーカーを示す正面図、図2(B)は図2(A)のII−II線に沿った概略断面図であり、図1と同一または相当部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
上記実施の形態1では、基板群43において、1個の発音素子41を実装する中心部の基板43a以外の他の基板43b〜43fをそれぞれ六角枠状に形成し、それらの基板43b〜43fにそれぞれ複数個の発音素子41を周上1重に配列したが、この実施の形態2では、中心部の基板43aを円形状に形成すると共に、他の基板43b〜43fは円形枠状に形成し、各基板43a〜43fのそれぞれに、複数個の発音素子41を同心環状に配列した構成としたものである。したがって、この実施の形態2の場合も同様の作用効果が得られる。なお、上記基板群43において、その中心部の基板43aを除く他の基板43b〜43fは、円形枠状や六角枠状に限定されるものではなく、その他の例えば楕円形や多角形の枠状であってもよく、要するに同心状に隣接配列可能な枠状であればよい。また、前記各基板43a〜43fには、周上2重以上の発音素子41を隣接実装するようにしてもよい。
【0028】
実施の形態3.
図3はこの発明の実施の形態3による超指向性スピーカー全体の構成を示すブロック図であり、図1,図2および図4と同一部分には同一符号を付して説明する。
図において、10は音声生成器、20は振幅変調器、50は高周波生成器であり、これらは従来例と同様のものである。ただし、前記振幅変調器20は、基板群43の基板数に対応して分けられた振幅変調波信号を出力するようになっている。60は基板群43の基板数と同数の移相器であり、これらの移相器60は、前記振幅変調器20から前記基板数に対応した出力信号を入力するもので、各基板43a〜43f毎に移相量設定を可能とするものである。30は前記移相器60のそれぞれからの出力信号を入力して増幅し、その増幅信号を各基板43a〜43f毎に出する増幅器であり、前記移相器60または増幅器30の減衰器(図示せず)によって、信号の振幅をも設定可能とするものである。
【0029】
以上説明した実施の形態3によれば、基板群43を構成する基板数に対応して分けられた振幅変調波信号を出力する振幅変調器20からの出力信号(振幅変調波信号)を入力する移相器60を前記基板数と同数設け、それらの移相器60からの出力信号をそれぞれの系統の増幅器30で増幅して各基板43a〜43f毎に出力するように構成したので、各基板毎に信号の位相および振幅を変えることができ、これにより、各基板毎の発音素子41を振幅あるいは移相が異なる信号で駆動することができるため、音波集中位置の設定やエリアの大きさ或いは指向性の広がりの設定を任意に制御でき、したがって、上記実施の形態3の構成によれば、最適聴取位置や指向性パターンを調整することができるという効果がある。
【0030】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、音声生成器からの音声信号によって、高周波生成器からの高周波信号を振幅変調器で変調し、それを増幅器で増幅することにより、複数個の電気音響変換素子から音響振動として放射する超指向性スピーカーにおいて、個々に独立して同心状に隣接配列される複数個の基板を形成し、それらの基板にそれぞれ電気音響変換素子を実装するように構成したので、従来の音響振動放射板のように、放物線や円弧のような加工精度が要求される曲面を形成したり、その曲面に発音素子装着用のスルーホールを開けたりする必要がなく、このため、設計および製作が容易な超指向性スピーカーを得ることができるという効果がある。
【0031】
この発明によれば、電気音響変換素子を実装した複数個の基板をそれぞれ音響放射方向へスライド可能に配列するように構成したので、各基板をスライド調整することにより、各基板の電気音響変換素子の実装面を音響放射方向に対して凹状面または凸状面などに変化させることができ、したがって、使用時の最適音圧位置を容易に調整することができ、音波集中場所の遠近設定を容易に行うことができる超指向性スピーカーを安価に提供できるという効果がある。
【0032】
この発明によれば、同心状に配列される複数個の基板において、その中心部の基板を除く他の基板を同心状に隣接配置可能な枠状に形成するように構成したので、各基板を同心状に容易に組み立てることができ、このため、超指向性スピーカーの生産性が向上するという効果がある。
【0033】
この発明によれば、各基板に配列された電気音響変換素子を、各基板毎に異なる駆動信号で駆動するように構成したので、各基板に実装された電気音響変換素子の駆動信号を各基板毎に設定することができ、最適聴取位置や指向性パターンを制御できる超指向性スピーカーを提供することができるという効果がある。
【0034】
この発明によれば、各基板に配列された電気音響変換素子を、各基板毎に振幅または位相が異なる駆動信号で駆動するように構成したので、音波集中位置の設定やエリアの大きさ或いは指向性の広がり設定を任意に制御できる超指向性スピーカーを提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)はこの発明の実施の形態1による超指向性スピーカーを示す正面図、図1(B)は図1(A)のI−I線に沿った概略断面図である。
【図2】図2(A)はこの発明の実施の形態2による超指向性スピーカーを示す正面図、図2(B)は図2(A)のII−II線に沿った概略断面図である。
【図3】この発明の実施の形態3による超指向性スピーカー全体の構成を示すブロック図である。
【図4】従来の超指向性スピーカーの構成を示すブロック図である。
【図5】図4中の電気音響変換器を示す正面図である。
【図6】図5の断面図である。
【符号の説明】
10 音声生成器、20 振幅変調器、30 増幅器、40 電気音響変換器、41 電気音響変換素子(発音素子)、43 基板群、43a〜43f 基板、50 高周波生成器、60 移相器。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a super-directional speaker that emits audible sound in a directional manner.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional super-directional speaker disclosed in, for example, JP-A-11-239394, FIG. 5 is a front view showing an electroacoustic transducer in FIG. 4, and FIG. FIG.
In FIG. 4,
[0003]
That is, the
[0004]
The acoustic vibration
[0005]
Next, the operation will be described.
The propagation direction of the sound wave due to the acoustic vibration is indicated by a solid line in FIG. 6, and propagates while giving the largest acoustic energy in the vertical direction of the
[0006]
Here, the frequency band of the sound wave output by the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional super-directional speaker is configured as described above, the acoustic
[0008]
Further, the acoustic vibration
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a super directional speaker which can be easily designed and manufactured and can easily set an optimum sound wave concentration place. .
[0010]
Another object of the present invention is to provide a super-directional speaker that can easily adjust the distance setting of an optimum sound wave concentration place during use.
[0011]
A further object of the present invention is to provide a super-directional speaker that can be easily assembled, thereby improving productivity and reducing costs.
[0012]
Another object of the present invention is to provide a super directional speaker capable of changing the maximum sound pressure position or controlling an optimal directivity pattern.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A super-directional speaker according to the present invention includes a voice generator and a high-frequency generator, an amplitude modulator that inputs these output signals and converts them into an amplitude-modulated wave signal, and an amplitude-modulated wave signal from the amplitude modulator. In a super-directional speaker including an amplifier to be amplified and an electro-acoustic transducer that radiates an amplified signal from the amplifier as acoustic vibration, a plurality of substrates that are individually and concentrically arranged adjacent to each other are provided. An electroacoustic transducer is configured by mounting an electroacoustic transducer.
[0014]
A super-directional speaker according to the present invention has a plurality of substrates on which electro-acoustic transducers are mounted, each of which is arranged so as to be slidable in an acoustic radiation direction.
[0015]
The super-directional speaker according to the present invention is obtained by forming a plurality of concentrically arranged substrates except for a substrate at a central portion thereof into a frame shape which can be concentrically arranged adjacently.
[0016]
In a super directional speaker according to the present invention, the electro-acoustic transducers arranged on each board are driven by different drive signals for each board.
[0017]
In a super directional speaker according to the present invention, the electro-acoustic transducers arranged on each board are driven by drive signals having different amplitudes or phases for each board.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1A is a front view showing a superdirective speaker according to
In the figure,
[0019]
More specifically, in the
[0020]
As described above, one sounding
[0021]
In this manner, each of the
[0022]
The other configuration of the super-directional speaker including the
[0023]
According to the first embodiment described above, a plurality of individually formed
[0024]
Here, all the
[0025]
That is, according to the first embodiment, like the conventional acoustic
[0026]
Further, in the first embodiment, since the
[0027]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 2A is a front view showing a superdirective speaker according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 2B is a schematic sectional view taken along line II-II of FIG. 2A. The same or corresponding parts as those described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
In the first embodiment, in the
[0028]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the entire superdirective speaker according to Embodiment 3 of the present invention. The same parts as those in FIGS. 1, 2 and 4 are denoted by the same reference numerals.
In the figure, 10 is a voice generator, 20 is an amplitude modulator, and 50 is a high frequency generator, which are the same as the conventional example. However, the
[0029]
According to the third embodiment described above, an output signal (amplitude modulated wave signal) from
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of electroacoustic conversions are performed by modulating a high-frequency signal from a high-frequency generator with an amplitude modulator using a voice signal from a voice generator and amplifying the signal with an amplifier. In a super-directional speaker that radiates as acoustic vibrations from the elements, a plurality of substrates that are individually and concentrically arranged adjacent to each other are formed, and the electro-acoustic transducer is mounted on each of these substrates. Unlike the conventional acoustic vibration radiation plate, there is no need to form a curved surface requiring processing accuracy such as a parabola or an arc, or to make a through hole for mounting a sound element on the curved surface. There is an effect that a super directional speaker that can be easily designed and manufactured can be obtained.
[0031]
According to the present invention, since the plurality of boards on which the electroacoustic transducers are mounted are arranged so as to be slidable in the acoustic radiation direction, the electroacoustic transducers of each board are adjusted by sliding each board. The mounting surface can be changed to a concave surface or a convex surface with respect to the sound radiation direction, so that the optimal sound pressure position during use can be easily adjusted, and the distance setting of the sound wave concentration place can be easily performed. There is an effect that a super directional speaker which can be provided at a low cost can be provided.
[0032]
According to the present invention, in the plurality of substrates arranged concentrically, other substrates except the substrate at the center are formed in a frame shape which can be concentrically arranged adjacently, so that each substrate is formed. It can be easily assembled concentrically, and this has the effect of increasing the productivity of the super-directional speaker.
[0033]
According to the present invention, since the electro-acoustic transducers arranged on each board are configured to be driven by different drive signals for each board, the drive signal of the electro-acoustic transducer mounted on each board is transmitted to each board. It is possible to provide a super-directional speaker that can be set for each time and can control the optimum listening position and the directivity pattern.
[0034]
According to the present invention, the electro-acoustic transducers arranged on each substrate are configured to be driven by drive signals having different amplitudes or phases for each substrate. There is an effect that it is possible to provide a super directional speaker capable of arbitrarily controlling the spread setting of sexual characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a front view showing a superdirective speaker according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along line II of FIG. 1A. is there.
FIG. 2A is a front view showing a superdirective speaker according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a schematic cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 2A. is there.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an entire superdirective speaker according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional super-directional speaker.
FIG. 5 is a front view showing the electroacoustic transducer in FIG.
FIG. 6 is a sectional view of FIG. 5;
[Explanation of symbols]
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