JP2005146479A

JP2005146479A - Helmet equipped with acoustic system

Info

Publication number: JP2005146479A
Application number: JP2003388322A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kato; 宏明加藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2005-06-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a helmet equipped with acoustic system that can improve the voice communication between work crew memebers. <P>SOLUTION: The helmet is equipped with an acoustic system that comprises a voice receiver 1 that is attached through an arm to the helmet so that the position may freely be adjustable with the arm and converts the audible sound into audio signals, a modulator 2 that modulates the carrier waves in the ultrasound area by the audiosignals formed in the voice receiver 1, an amplifier 3 that amplifies the signals output from the modulator 2, and an radiator 4 that radiates sound waves in the air. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、工事現場等にて使用されるヘルメットに音響システムを保持させた音響システム保持ヘルメットに関するものである。 The present invention relates to an acoustic system holding helmet in which an acoustic system is held in a helmet used at a construction site or the like.

工事現場等で作業を行う際には、作業員同士の会話や現場の監督官からの指示等、言葉による意思確認が作業効率および作業の安全向上のために欠かせない。しかし、工事現場等では雑音が大きいため、大きな声を出すかハンドタイプの拡声器を使用するのが一般的である。また、作業の効率上ハンドフリーが好ましいため、作業員が装着するヘルメットにスピーカを取り付けることもある。当分野の従来技術として、例えば特許文献１が挙げられる。 When working on a construction site or the like, verbal intention confirmation, such as conversations between workers and instructions from site supervisors, is indispensable for improving work efficiency and work safety. However, since noise is large at construction sites, it is common to use loud speakers or hand-type loudspeakers. In addition, since hands-free is preferable in terms of work efficiency, a speaker may be attached to a helmet worn by a worker. As a conventional technique in this field, for example, Patent Document 1 is cited.

特開２００２−４１２８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-4128

従来の工事現場での意思確認は上記のように行われていたため、作業員が大きな声を出す、またはハンドタイプの拡声器を用いた場合は、声が現場全体に広がり多くの作業員に聞こえるため、注意喚起の効果を得られにくいという課題があった。また、工事現場が屋外であるときは音が拡散してしまうため、一定の距離離れた人に対する音声の拡声は望めないという課題があった。 Since the confirmation of intention at the construction site in the past was performed as described above, when a worker makes a loud voice or uses a hand-type loudspeaker, the voice spreads throughout the site and can be heard by many workers. For this reason, there is a problem that it is difficult to obtain a warning effect. Moreover, since the sound diffuses when the construction site is outdoors, there is a problem that it is not possible to expect a loud sound for a person away from a certain distance.

この発明は、上記のような課題を解決するためのもので、指向性の強い可聴域の音波を発生する音響システムを作業員が装着するヘルメットに固定することにより、作業員間の声による意思伝達を向上させる音響システム保持ヘルメットを提供することを目的とする。 This invention is for solving the above-mentioned problems, and by fixing an acoustic system that generates sound waves in a highly audible audible range to a helmet worn by the workers, the intention of the workers among the voices An object is to provide an acoustic system holding helmet that improves transmission.

この発明に係る音響システム保持ヘルメットは、アームにより位置調節自在にヘルメットに取り付けられ、可聴音をオーディオ信号に変換する音声取得部と、音声取得部が生成したオーディオ信号によって超音波帯域に属する搬送波を変調する変調器と、変調器から出力される信号を増幅する増幅器と、ヘルメットの前部に取り付けられ、増幅器から出力される信号に応答して空気中に音波を放射する放射器とを有する音響システムを備えたものである。 An acoustic system holding helmet according to the present invention is attached to a helmet so that its position can be adjusted by an arm, and a sound acquisition unit that converts audible sound into an audio signal; A sound having a modulator for modulation, an amplifier for amplifying a signal output from the modulator, and a radiator attached to the front portion of the helmet for emitting sound waves in the air in response to the signal output from the amplifier It is equipped with a system.

この発明によれば、従来は工事現場等では作業員の声が現場全体に広がり注意喚起の効果を得られにくかったが、指向性の強い音響システムを用いるによって作業員が話したい人に向かって適切に音声を伝達できる効果がある。 According to the present invention, in the past, the voice of the worker spread throughout the site at the construction site or the like, and it was difficult to obtain the alerting effect, but toward the person the worker wants to speak by using a highly directional acoustic system. There is an effect that the sound can be properly transmitted.

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る音響システムのブロック図である。図に示すように、この音響システムは、音声取得部１、変調器２、増幅器３、放射器４を備える。音声取得部１は例えばマイクであり、人が発する音声を取得してオーディオ信号に変換する。変調器２は音声取得部１から出力されるオーディオ信号によって超音波帯域に属する搬送波を変調する。増幅器３は変調器２から出力される変調信号を増幅する。放射器４は増幅器３から出力される信号に応答して空気中に音波を放射する。この音響システムは、可聴音を直進性の高い超音波（非可聴音）に変換し、狙った方向に放射するパラメトリックスピーカの原理を応用している。 Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram of an acoustic system according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in the figure, this acoustic system includes a sound acquisition unit 1, a modulator 2, an amplifier 3, and a radiator 4. The sound acquisition unit 1 is, for example, a microphone, and acquires sound generated by a person and converts it into an audio signal. The modulator 2 modulates the carrier wave belonging to the ultrasonic band by the audio signal output from the sound acquisition unit 1. The amplifier 3 amplifies the modulation signal output from the modulator 2. The radiator 4 emits a sound wave in the air in response to the signal output from the amplifier 3. This acoustic system applies the principle of a parametric speaker that converts an audible sound into an ultrasonic wave (non-audible sound) having high straightness and radiates in a target direction.

ここで、パラメトリックスピーカの基本的な原理について説明する。
パラメトリックスピーカは、強力な超音波が空気を伝搬する過程で発生するひずみ成分を使用することによって、可聴帯域の音を得る原理を採用している。図２はパラメトリックスピーカの原理について説明する図である。図２では、二つの周波数成分ｆ_１，ｆ_２、およびそれらの差成分ｆ_２−ｆ_１、和成分ｆ_２＋ｆ_１を示す。パラメトリックスピーカは二つの周波数成分ｆ_１，ｆ_２とその差成分ｆ_２−ｆ_１の関係を利用するものであり、その際、二つの周波数成分ｆ_１，ｆ_２は人間には聞こえない超音波帯域とし、差成分ｆ_２−ｆ_１はオーディオ帯域に存在するようにすることにより可聴音が得られる。超音波の相互作用は、強力な超音波が伝搬過程で歪んでいくという空気の非線形性を利用している。 Here, the basic principle of the parametric speaker will be described.
Parametric loudspeakers employ the principle of obtaining sound in the audible band by using distortion components generated in the process of powerful ultrasonic waves propagating in the air. FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of a parametric speaker. FIG. 2 shows two frequency components f ₁ and f ₂ , and a difference component f ₂ −f ₁ and a sum component f ₂ + f ₁ thereof. The parametric speaker uses a relationship between two frequency components f ₁ and f ₂ and a difference component f ₂ −f ₁ , and at this time, the two frequency components f ₁ and f ₂ are ultrasonic waves that cannot be heard by humans. An audible sound can be obtained by setting the difference component f ₂ −f ₁ in the audio band. The interaction of ultrasonic waves uses the nonlinearity of air, in which strong ultrasonic waves are distorted during the propagation process.

変調器２は、上述したオーディオ信号に対応する二つの超音波成分を作る機能を有する。すなわち、変調器２はキャリア信号成分と側波帯を有する信号を生成する。このキャリア信号成分と側波帯とが二つの周波数成分を構成する。変調方式は、例えば振幅変調方式を用いる。 The modulator 2 has a function of creating two ultrasonic components corresponding to the above-described audio signal. That is, the modulator 2 generates a signal having a carrier signal component and sidebands. The carrier signal component and the sideband constitute two frequency components. As the modulation method, for example, an amplitude modulation method is used.

図３はこの実施の形態１による音響システムの使用例を示す図である。この音響システムを例えば工事現場の作業員に装着させる。図に示すように、マイク１（音声取得部）をヘルメット５の下方にアームにより位置調節自在に取り付け、放射器４をヘルメット５の前部に取り付ける。変調器２と増幅器３は作業員のベルト６に取り付けるようにする。変調器２及び増幅器３は内部をデジタル化等した小型のものが望ましい。 FIG. 3 is a diagram showing a usage example of the acoustic system according to the first embodiment. This sound system is attached to, for example, a worker at a construction site. As shown in the figure, the microphone 1 (sound acquisition unit) is attached to the lower part of the helmet 5 so as to be adjustable in position by the arm, and the radiator 4 is attached to the front part of the helmet 5. The modulator 2 and the amplifier 3 are attached to the worker's belt 6. The modulator 2 and the amplifier 3 are preferably small in size and digitized.

マイク１は作業員の話す声を集め、ベルト６に取り付けられた変調器２に供給する。変調器２は取得した音声信号によって超音波のキャリア信号を変調し、増幅器３に供給する。増幅器３は取得した信号を増幅してヘルメット５に装着される放射器４に供給する。放射器４は取得した信号を空気中に放出する。放射器４から放射される変調信号は、空気の非線形パラメトリック現象により自己復調されて可聴音となる。したがって、作業員はこのヘルメット５を装着して話したい人の方向を向いて声を発することにより、その人に的確に声を伝えることができる。 The microphone 1 collects the voices of the workers and supplies them to the modulator 2 attached to the belt 6. The modulator 2 modulates the ultrasonic carrier signal with the acquired audio signal, and supplies it to the amplifier 3. The amplifier 3 amplifies the acquired signal and supplies it to the radiator 4 attached to the helmet 5. The radiator 4 emits the acquired signal into the air. The modulated signal radiated from the radiator 4 is self-demodulated by the non-linear parametric phenomenon of air and becomes an audible sound. Therefore, the worker can accurately convey the voice to the person by wearing the helmet 5 and speaking in the direction of the person who wants to speak.

以上のように、この実施の形態１によれば、作業員のヘルメットに放射器４を取り付け、マイク１が取得した音声信号によって変調器２が超音波のキャリア信号を変調し、その変調信号を放射器４が放出するようにしたので、空気中に放出される音声信号に強い指向性を持たせることができ、作業員が話したい人だけに音声が伝わるような音場を形成することができる。また、放射器４を作業員のヘルメットに装着したので、作業員は話したい人の方向を向いて話しをすればよく、手を使わずに話ができるため、作業の安全性および効率性を向上させることができる効果が得られる。さらに、この音響システムは空気の非線形パラメトリック現象を利用して音声を伝えるものであるため、遠くまで音声を伝えることができ、作業場所が広い場合でも音声の伝達が可能となる効果が得られる。 As described above, according to the first embodiment, the radiator 4 is attached to the worker's helmet, the modulator 2 modulates the ultrasonic carrier signal by the audio signal acquired by the microphone 1, and the modulated signal is converted into the modulated signal. Since the radiator 4 emits, the sound signal emitted into the air can have a strong directivity, and a sound field can be formed so that the sound can be transmitted only to the person the worker wants to speak. it can. In addition, since the radiator 4 is attached to the helmet of the worker, the worker only needs to talk in the direction of the person who wants to speak, and can talk without using hands, thus improving the safety and efficiency of the work. The effect which can be improved is acquired. Furthermore, since this acoustic system transmits sound using the nonlinear parametric phenomenon of air, it is possible to transmit sound far away, and the effect of enabling sound transmission even when the work place is large is obtained.

なお、作業員はこの実施の形態１のような超指向性を持つ音響システムと通常のスピーカーとを併用して、特定の人に話をするときと大勢の人に話をするときとで、スピーカを使い分けるようにしてもよい。 In addition, the worker uses the superdirective sound system as in the first embodiment and a normal speaker in combination, when talking to a specific person and talking to many people, You may make it use a speaker properly.

この発明の実施の形態１による音響システムのブロック図である。1 is a block diagram of an acoustic system according to Embodiment 1 of the present invention. パラメトリックスピーカの原理について説明する図である。It is a figure explaining the principle of a parametric speaker. この発明の実施の形態１による音響システムの使用例を示す図である。It is a figure which shows the usage example of the acoustic system by Embodiment 1 of this invention.

Explanation of symbols

１マイク（音声取得部）、２変調器、３増幅器、４放射器、５ヘルメット、６ベルト。 1 microphone (sound acquisition unit), 2 modulator, 3 amplifier, 4 radiator, 5 helmet, 6 belt.

Claims

A sound acquisition unit that is attached to a helmet so that its position can be adjusted by an arm and converts an audible sound into an audio signal, a modulator that modulates a carrier wave belonging to an ultrasonic band by an audio signal generated by the sound acquisition unit, and the modulator An acoustic system comprising an acoustic system having an amplifier that amplifies a signal output from the head and a radiator that is attached to a front portion of the helmet and radiates a sound wave in the air in response to the signal output from the amplifier Holding helmet.