JP2005184365A - 超指向性音響装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 屋外で使用する場合に雨水や塵による障害の発生を防ぎ、また音声を伝える方向を容易に変更することができる超指向性音響装置を得る。
【解決手段】 放射器１０の開口部１０ａに、超音波振動子１１から放射された超音波の放射方向を変更するように回動自在な上下可変ルーバ１３及び左右可変ルーバ１４を超音波振動子１１に対応させて設置し、放射器１０の内部に超音波振動子１１の前方を覆う撥水フィルタ１５と、放射器内部の調湿を行なう吸着剤１６とを設置した。
【選択図】 図１

Description

この発明は特定の狭いエリアへ可聴音声を伝える超指向性音響装置に関するものである。

特定のエリアに存在する利用者に対して音声アナウンス等を行う超指向性音響装置は、超音波が空気中を伝搬するときに発生する歪み成分を利用して可聴帯域の音波を伝えている。このように狭い特定のエリアに音声を伝える超指向性音響装置には、超音波をキャリア波として可聴音波をビーム状に放射する放射器が用いられる。放射器は、例えば円形状の筺体板の表面に配列させた超音波振動子を内部に備え、この超音波振動子を動作させて当該放射器の正面から直進するように超音波を放射する。

超指向性音響装置は、例えば、鉄道の乗車券販売機の近傍に設置され、当該販売機の前に立っている利用者へ音声アナウンスを伝える場合に用いられる。このように、超指向性音響装置は主に屋内で使用され、超指向性音響装置の放射器は屋内もしくは風雨が直接当たらない場所、また大量の塵が飛散することのない場所に設置される（例えば、特許文献１参照）。
このような従来の放射器は、放射器内部に備えられる超音波振動子の前面をスポンジフィルタ等で覆い、超音波振動子を雨滴や塵等から保護している。

特開２００２−２０４４９２号公報（第３，４頁、図１〜図４）

従来の超指向性音響装置は、以上のように構成されているので、放射器が雨水や塵などから十分に保護されておらず、また結露対策がなされていないことから、屋外に設置して使用すると障害が発生し易く、また、放射器の前方に超音波が放射されるように超音波振動子を固定していることから超音波の放射方向が一方向に定まり、音声を伝える方向を変更する場合には、放射器全体の向きを変えなければならないという課題があった。

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、屋外で使用する場合に雨水や塵による障害の発生を防ぎ、また音声を伝える方向を容易に変更することができる超指向性音響装置を得ることを目的とする。

この発明に係る超指向性音響装置は、放射器の開口部に回動自在の可変ルーバを設置し、放射器の内部に超音波を放射する超音波振動子の前方を覆う撥水フィルタを設置したものである。

この発明によれば、放射器の開口部に可変ルーバを設置し、放射器内部に撥水フィルタを設置したので、雨滴や塵の侵入を防ぐことができるようになり超指向性音響装置の放射器の屋外使用が可能になるという効果がある。

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は、この発明の実施の形態１による超指向性音響装置の構成を示すブロック図である。この超指向性音響装置は、超音波が空気中を伝搬するときに生じる、空気の非線形性に起因する超音波の自己復調現象を利用したものである。音源１は可聴音波を示す信号を生成し、変調器２は音源１から入力した可聴音波を示す信号を変調する。増幅器３は変調器２によって変調された信号を増幅し、放射器１０は増幅器３によって増幅された信号に応じた超音波を放射する。

図２は、この発明の実施の形態１による超指向性音響装置の構成を示す説明図である。この図は、図１に示した放射器１０を側方視したときの概略断面図で、放射器１０内部の概略構成を示すものである。放射器１０は屋外等に設置して使用することができるように、超音波を放射する前側の開口部１０ａには、上下可変ルーバ１３と左右可変ルーバ１４とを備える。図示したものは、上下可変ルーバ１３の後方に左右可変ルーバ１４が配置されるものを例示したが、上下可変ルーバ１３の前方に左右可変ルーバ１４を配置して放射器１０に備えてもよい。これらのルーバの後方には超音波振動子１１が配置され、また、この超音波振動子１１の前方を覆う撥水フィルタ１５が備えられる。放射器１０の内部の背面１０ｂには吸着剤１６が備えられる。

放射器１０の内部には、超音波をキャリア信号として音声等の可聴信号をビーム状に放射する複数の超音波振動子１１が備えられる。各超音波振動子１１は、前述の増幅器３から出力された信号に基づく超音波を放射するホーンを開口部１０ａへ向け、基板１７の表面に例えば、従来の放射器と同様に配列される。この基板１７をスペーサ等を介して放射器１０の背面１０ｂに固定する。放射器１０の内部を開口部１０ａ側からみた場合、左右可変ルーバ１４の後方には水滴等をの侵入を防ぐ撥水フィルタ１５が、全ての超音波振動子１１の前方を覆うように備えられる。撥水フィルタ１５は、滑らかで硬質の材料からなるもので、例えば、硬質ポリエーテルをシート状に形成したものである。超音波振動子１１の背後には、湿気を吸収する吸着剤１６が備えられる。

上下可変ルーバ１３は、当該上下可変ルーバ１３を構成する羽板の長手方向が放射器１０の水平方向となるように放射器１０の開口部１０ａに備えられ、当該上下可変ルーバ１３の羽板は、その長手方向の両縁端部位に当該羽板を軸支する支持軸部をそれぞれ備える。この支持軸部は、例えば羽板の短手方向の中央部位に設けられ、開口部１０ａの図示を省略した軸受部に回動自在に支持される。上下可変ルーバ１３は、このような形状の羽板を開口部１０ａに並設させたものである。

また、上下可変ルーバ１３の各羽板は、放射器１０の内部に備えられた各超音波振動子１１に対応させて開口部１０ａに設置される。図示したように超音波振動子１１は、例えば基板１７の表面に並べて設置されたもので、上下可変ルーバ１３の各羽板は、基板１７の表面に配置され水平方向に並ぶ超音波振動子１１に対応するように、即ち、放射器１０の左右方向に一列に並んでいる超音波振動子１１に対応するように備えられる。詳しくは、上下可変ルーバ１３の各羽板は、左右方向に並んでいる各超音波振動子１１の中央部位が当該羽板の指示軸部の軸線上に対応するように、即ち羽板の短手方向の中央部位と超音波振動子１１から放射される超音波の中心とが対応するように設置される。なお、一枚の羽板と対応する超音波振動子１１の数は単数であってもよい。
また、上下可変ルーバ１３の各羽板は、耐腐食性を有する塗装を施した薄鋼板や樹脂等から成り、その表面は硬質で滑らかに仕上げられたものである。

左右可変ルーバ１４は、当該左右可変ルーバ１４を構成する羽板の長手方向が放射器１０の垂直方向となるように放射器１０の開口部１０ａに備えられ、当該左右可変ルーバ１４の羽板は、上下可変ルーバ１３の羽板と同様に長手方向の両縁端部位に当該羽板を軸支する支持軸部をそれぞれ備え、また、この支持軸部は羽板の短手方向の中央部位に設けられ、開口部１０ａの図示を省略した軸受部に回動自在に支持される。左右可変ルーバ１４は、このような形状の羽板を開口部１０ａに並設させたものである。

また、左右可変ルーバ１４の各羽板は、放射器１０の内部に備えられた超音波振動子１１に対応させて開口部１０ａに設置される。前述のように超音波振動子１１は、例えば基板１７の表面に並べて配置されたもので、左右可変ルーバ１４の各羽板は、基板１７の表面に配置され垂直方向に並ぶ超音波振動子１１に対応するように、即ち、放射器１０の上下方向に一列に並んでいる超音波振動子１１に対応するように備えられる。詳しくは、左右可変ルーバ１４の各羽板は、上下方向に並んでいる各超音波振動子１１の中央部位が当該羽板の指示軸部の軸線上に対応するように、即ち羽板の短手方向の中央部位と超音波振動子１１から放射される超音波の中心とが対応するように設置される。なお、一枚の羽板が対応する超音波振動子１１の数は単数であってもよい。
また、左右可変ルーバ１４の各羽板は、上下可変ルーバ１３と同様な材質から成り、また同様に仕上げられたものである。
なお、上下可変ルーバ１３及び左右可変ルーバ１４の各羽板は、図示を省略したモータ等からなる駆動手段によって回動し、適当な向きに回動された後、その向きを維持する。

次に、動作について説明する。
図３は、実施の形態１による超指向性音響装置の設置状態を示す説明図である。図２に示したものと同一部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。この図は、図２と同様に放射器１０を側方視したときの概略断面図で、一点破線の矢印にて表現した風雨が、例えば屋外に設置された当該放射器１０に吹き付ける状態を示したものである。図示したように、例えば放射器１０の略前方から風雨が吹いてくる場合には、超音波の放射方向へ向けた上下可変ルーバ１３及び左右可変ルーバ１４が開口部１０ａにおいてひさしになり、放射器１０の内部へ侵入する、雨滴や風によって運ばれてくる塵等を抑制する。これら上下可変ルーバ１３及び左右可変ルーバ１４は、放射器１０を前方から視た場合には格子状にそれぞれの可変ルーバの羽板が配置される。放射器１０を屋外等に設置するとき、特に風や雨が吹きつける方向が明らかであれば、所望の方向へ超音波が放射されるように、かつ風雨が内部へ侵入しないように放射器１０の向きを調整し、さらに上下可変ルーバ１３及び左右可変ルーバ１４の羽板の向きを調整する。

例えば、超音波の放射方向を変更するために上下可変ルーバ１３や左右可変ルーバ１４を回動させ、これらのルーバの羽板が風雨の侵入し易い角度になった場合は、上下可変ルーバ１３及び左右可変ルーバ１４の背後に備えられた撥水フィルタ１５が風雨や塵の侵入を防止する。このように撥水フィルタ１５は、上下可変ルーバ１３及び左右可変ルーバ１４と共に超音波振動子１１を雨滴や塵から保護するものである。

図３において、撥水フィルタ１５にて仕切られた放射器１０の内部、即ち、超音波振動子１１が設置されている撥水フィルタ１５と放射器１０の背面１０ｂとの間の空間１０ｃは、超音波振動子１１が動作したときの発熱によって温度が上昇し、また放射器１０本体が屋外等に設置されることにより、放射器１０の外部と内部の温度差が大きくなり、発熱体である超音波振動子１１を有する放射器１０の内部に結露が発生し易くなる。そこで放射器１０の内部の空間１０ｃに吸着剤１６を備え、空間１０ｃの湿気を吸収して超音波振動子１１の表面や、その周辺で結露が発生しないように調湿する。吸着剤１６は、前述のように放射器１０の内部において超音波振動子１１の背後に備えられる。撥水フィルタ１５によって外部から仕切られた放射器１０の内部では、超音波振動子１１が動作時に発する熱によって空気の対流が生じる。超音波振動子１１によって暖められた空気は、空間１０ｃの超音波振動子１１の近傍において上昇し、放射器１０の内部の上端面近傍で自然冷却され、超音波振動子１１から離れた、放射器１０の内部の背面１０ｂに沿って下降する。吸着剤１６を背面１０ｂに備え、この下降する気流が吸着剤１６に当たるようにして、自然冷却された空気の調湿を行う。

図４は、実施の形態１による超指向性音響装置の超音波の放射状態を示す説明図である。この図は、放射器１０を上方からみたときの概略断面図で、放射器１０内部の概略構成を示すものである。図２及び図３に示したものと同一部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。図中、二点破線の矢印は各超音波振動子１１から放射される超音波を表す。図４に示した放射器１０は、放射器１０の正面から直進するように各超音波振動子１１より放射された超音波が、左右可変ルーバ１４に達して当該左右可変ルーバ１４の羽板表面で反射し、放射方向を変更させる状態を示している。図４に例示した状態は、放射器１０の正面に対して角度αを有するように左右可変ルーバ１４の羽板を図中左方向に傾け、超音波の放射方向を放射器１０正面に対して角度βを有する左方向へ超音波を放射する放射器１０を示したものである。例えば、放射器１０の正面に対して左方向へ３０°超音波の放射方向を変更する場合は、左右可変ルーバ１４の羽板が左方向へ１５°傾くように当該左右可変ルーバ１４を回動させて調整する。

図５は、実施の形態１による超指向性音響装置の超音波の放射状態を示す説明図である。この図は、放射器１０を側方からみたときの概略断面図で、放射器１０内部の概略構成を示すものである。図２〜図４に示したものと同一部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。図５の二点破線の矢印は、図４と同様に各超音波振動子１１から放射される超音波を表す。図５に示した放射器１０は、放射器１０の正面から直進するように各超音波振動子１１より放射された超音波が、上下可変ルーバ１３に達して当該上下可変ルーバ１３の羽板表面で反射し、放射方向が変更される状態を示している。図５に例示した状態は、放射器１０の正面に対して角度γを有するように左右可変ルーバ１４の羽板を図中下方向に傾け、超音波の放射方向を放射器１０正面に対して角度δを有する下方向へ超音波を放射する放射器１０を示したものである。例えば、放射器１０の正面に対して下方向へ３０°の角度を有するように超音波の放射方向を変更する場合は、上下可変ルーバ１３の羽板が下方向へ１５°傾くように当該上下可変ルーバ１３を回動させて調整する。

図４に示したように左右可変ルーバ１４によって左右方向の放射方向を変更すると共に、図５に示したように上下可変ルーバ１３によって上下方向の放射方向を変更することにより、放射器１０から放射される超音波の放射方向を三次元的に変更することができる。

以上のように、実施の形態１によれば放射器１０の開口部１０ａに上下可変ルーバ１３と左右可変ルーバ１４とを設置し、また超音波振動子１１の前方を撥水フィルタ１５で覆うように設置したので、放射器１０の内部に雨滴や塵の侵入を防ぐことができ、当該放射器１０を屋外へ設置して使用することができるという効果がある。

また、上下可変ルーバ１３及び左右可変ルーバ１４を回動自由に備えたので、放射器１０の設置方向を固定した状態で、音声を伝える方向を容易に変更することができるという効果がある。

この発明の実施の形態１による超指向性音響装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による超指向性音響装置の構成を示す説明図である。 実施の形態１による超指向性音響装置の設置状態を示す説明図である。 実施の形態１による超指向性音響装置の超音波の放射状態を示す説明図である。 実施の形態１による超指向性音響装置の超音波の放射状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 音源、２ 変調器、３ 増幅器、１０ 放射器、１１ 超音波振動子、１３ 上下可変ルーバ、１４ 左右可変ルーバ、１５ 撥水フィルタ、１６ 吸着剤。

Claims (6)

1. 超音波をキャリア波として可聴音波をビーム状に放射する放射器を有する超指向性音響装置において、
   前記放射器の開口部に回動自在の可変ルーバを設置し、
   前記放射器の内部に超音波を放射する超音波振動子の前方を覆う撥水フィルタを設置したことを特徴とする超指向性音響装置。
2. 放射器は、当該放射器内部の超音波振動子の後方に前記放射器内部の調湿を行う吸着剤を備えたことを特徴とする請求項１記載の超指向性音響装置。
3. 放射器は、当該放射器内部の背面に吸着剤を備えたことを特徴とする請求項２記載の超指向性音響装置。
4. 放射器は、超音波振動子から放射された超音波を反射して放射方向を変更するように可変ルーバを前記超音波振動子に対応させて設置したことを特徴とする請求項１記載の超指向性音響装置。
5. 放射器は、可変ルーバを当該放射器の垂直方向に当該可変ルーバの羽板が回動するように設置したことを特徴とする請求項１または請求項４記載の超指向性音響装置。
6. 放射器は、可変ルーバを当該放射器の水平方向に当該可変ルーバの羽板が回動するように設置したことを特徴とする請求項１または請求項４記載の超指向性音響装置。

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