JP2007251643A

JP2007251643A - 音伝達システム

Info

Publication number: JP2007251643A
Application number: JP2006073059A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyasu Mutou; 佳恭武藤; Takuya Kato; 卓也加藤; Mitsuaki Kobayashi; 三昭小林
Original assignee: JR East Consultants Co
Current assignee: JR East Consultants Co
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】特定のエリアに限定して特定のユーザに対してのみ必要な音情報を伝達でき、しかも音情報を聞くユーザは極めて簡易なレシーバを付けるだけでよく、ユーザの負担が少ないシステムを提供すること。
【解決手段】可聴帯域の音声信号をそのまま電磁波にして放射するトランスミッター１０を構成すると共に、レシーバとなるマグネット２０を人体頭部の耳近傍に配置することとする。トランスミッター１０は、可聴帯域の音声信号を出力する音声信号出力部１１、音声信号出力部１１の出力する音声信号を増幅するパワーアンプ１２、パワーアンプ１２の出力する音声信号を可聴帯域のまま電磁波に変換して放射する低周波放射器１３を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、所望の音情報をユーザの伝える音伝達システムに関する。

現在、駅のホーム、美術館、博物館等において限定された特定のエリアに放送を行うことを可能にする指向性音響システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる指向性音響システムは、音声信号で超音波キャリアを変調する変調器、変調された超音波信号から指向性の可聴音を生成する複数の放射器、放射器のそれぞれとセットを構成し、自己の感知エリア内の人を検知する複数の人感センサ、人感センサの検知信号に応答して対応するチャネルの音声信号を出力する音声信号源を備える。各セットはそれぞれを異なる方向に向けて一個所に配置され、放射器からの音波による可聴エリアと人感センサの感知エリアが重なるように形成され、かつ他のセットのエリアとは重複しないように設定したものである。
特開２００５−１５９４４６号公報

しかしながら、上記した従来の指向性音響システムは、特定のエリアに限定して音情報を伝達できるものの、当該エリア内にいる全ての者又はその特定エリアを通過する全ての者が放送されている音声を可聴音として聞かなければならなかった。

本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、特定のエリアに限定して特定のユーザに対してのみ必要な音情報を伝達でき、しかも音情報を聞くユーザは極めて簡易なレシーバを付けるだけでよく、ユーザの負担が少ない音伝達システムを提供することを目的とする。

本発明の音伝達システムは、可聴帯域の音声信号を出力する音声信号出力部と、前記音声信号出力部から出力された音声信号を増幅する増幅器と、前記増幅器から出力される増幅された音声信号を可聴帯域のまま電磁波に変換して放射する低周波放射器と、を備えたトランスミッターと、マグネットで構成され、人体の耳近傍又は耳内部に配置されるレシーバとを具備したことを特徴とする。

このように構成された音伝達システムによれば、トランスミッターの低周波放射器から音声信号が可聴帯域のまま電磁波に変換して放射され、マグネットで構成されたレシーバを耳近傍又は耳内部に配置したユーザが当該電磁波をマグネットで受けることにより、音声信号を明瞭に聴くことができる。したがって、マグネットといった極めて単純な構成要素からなるレシーバを装着したユーザのみがトランスミッターの出力する音声信号を聴くことができ、レシーバを装着していない他の者には当該音情報を伝えないことができる。レシーバ側はマグネットを備えるだけで音声を再生でき、低コスト化を実現できる。

また、本発明は上記音伝達システムにおいて、前記トランスミッターは、施設の可聴エリアに設置されることを特徴とする。

これにより、施設の可聴エリアにレシーバを付けたユーザが入ることで、音情報を聴くことができ、制限されているとはいえ可聴エリア全体に可聴音を流すシステム比べて、必要なユーザだけに音情報を伝えることができる。

また、本発明は上記音伝達システムにおいて、前記トランスミッターは、ホストシステムとオンラインで接続され、当該ホストシステムから供給される音声信号を電磁波に変換して放射することを特徴とする。

これにより、トランスミッターに対してホストシステムからオンラインで必要な音声信号を供給することができ、必要な音情報を適時に供給することができる。

また、本発明は上記音伝達システムにおいて、前記トランスミッターは、ホストシステムと無線通信可能に構成され、当該ホストシステムから供給される音声信号を電磁波に変換して放射することを特徴とする。

これにより、トランスミッターに対してホストシステムから無線経由で必要な音声信号を供給することができ、必要な音情報を適時に供給することができる。

また、本発明は上記音伝達システムにおいて、前記トランスミッターは、音声信号を記憶した記録媒体を備え、前記音声信号出力部は、外部から与えられる制御信号に基づいて前記記録媒体から音声信号を読み出して出力することを特徴とする。

これにより、音声信号を記憶した記録媒体を備えたトランスミッターを任意の場所に設置して、記録媒体に記憶した音情報を、レシーバを付けた特定のユーザに伝えることができる。

なお、本明細書において音声信号とは発話音声に限定される概念では無く、可聴音として聴き取れるものであれば、警報音、機械音、動物の鳴き声、その他にも種々の「音」を含むものとする。

本発明によれば、特定のエリアに限定して特定のユーザに対してのみ必要な音情報を伝達でき、しかも音情報を聞くユーザは極めて簡易なレシーバを装着するだけでよく、身体的にも経済的にもユーザの負担が少ない音伝達システムを提供できる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る音伝達システムのシステム構成図である。本実施の形態に係る音伝達システムは、可聴エリアに設置され可聴帯域の音声信号のまま電磁波に変換して送信するトランスミッター１０と、人体頭部の耳近傍又は耳の孔内（外耳道入口）に配置されレシーバとして機能するマグネット２０とから構成される。

トランスミッター１０は、可聴帯域の音声信号を出力する音声信号出力部１１を備える。音声信号出力部１１の出力端はパワーアンプ１２の入力端に接続されている。パワーアンプ１２は音声信号出力部１１から出力された音声信号を電磁波として放射可能な所定レベルに増幅する。パワーアンプ１２の出力端は低周波放射器１３の入力端に接続される。低周波放射器１３はパワーアンプ１２で所定レベルに増幅された音声信号を電磁波に変換して放射するアンテナである。トランスミッター１０は、これらを主な構成要素として備える。

一般に人間が聴き取り可能とされている可聴帯域は２０Ｈｚから２０ＫＨｚである。音声信号出力部１１が出力する音声信号は上記可聴帯域の周波数である。一般の無線通信システムでは、送信すべきデータである可聴帯域の音声信号を、可聴帯域よりも十分に高域である高周波の搬送波に重畳する周波数変調を行ってから無線送信する。一方、本実施の形態は、トランスミッター１０において従来のような高周波の変調波を用いた周波数変調を行うこと無く、可聴帯域の音声信号のまま電磁波として放射する。

音声信号出力部１１が出力する音声信号は、トランスミッター１０の記録媒体に記憶しておいたものを読み出す構成であっても良い。音声信号出力部１１は記録媒体に記憶された音声信号を読み出し可能に構成し、トランスミッター１０の外部から与えられる制御信号に基づいて音声信号を読み出して出力するようにする。例えば、トランスミッター１０の外部に設けた人体検知センサから人体検知信号の供給を受けるように構成し、トランスミッター１０に人体検知信号を制御信号として取り込み、可聴エリアに人が入ったときに音声信号を読み出すように設定する。

音伝達システムが適用される用途に応じて音源の形態は種々変形可能である。本実施の形態では、トランスミッター１０に対してシリアルバス１４を介してホストシステム１５を接続し、ホストシステム１５から音声信号出力部１１に対して適宜必要な可聴帯域の音声信号を供給する構成としている。なお、トランスミッター１０に無線受信機を装備し、ホストシステム１５からトランスミッター１０に対して音声信号を無線送信して供給する形態を採ることもできる。

図２はパワーアンプ１２及び低周波放射器１３の回路構成図である。パワーアンプ１２はＦＥＴ３１で構成されている。ＦＥＴ３１のゲートに対して音声信号出力部１１の出力した音声信号が印加される。またＦＥＴ３１のドレインが抵抗Ｒ１を介してグラウンドに接続され、ソースが抵抗Ｒ２を介して電源ライン３２に接続される。かかる構成を有するパワーアンプ１２の増幅率は抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の比率（Ｒ２／Ｒ１）で決まり、パワーアンプ１２の増幅率によって低周波放射器１３から放射される電磁波のパワーが決まる。ＦＥＴ３１のソース−ドレイン間に対して低周波放射器１３を構成するが並列に接続されている。

低周波放射器１３は、インダクタ３３とキャパシタ３４からなるＬＣ並列共振回路で構成されており、同調アンテナとして機能する。低周波放射器１３を構成するＬＣ並列共振回路の共振周波数は可聴帯域であれば任意の周波数に設定可能である。ここでは共振周波数を２ＫＨｚに設定するものとする。またインダクタ３３の材料には高透磁率の材料を用いる。例えば、比透磁率が２０００以上が望ましく、フェライトを中心とした高透磁率磁性材料以外にナノカーボン材料が挙げられる。

図１はレシーバを構成しているマグネット２０を人体頭部の耳近傍に配置した例を示している。頭部表面の耳の後ろ下方領域２１にマグネット２０を接触配置している。本実施の形態では、粘着シート２２の粘着面中央部でマグネット２０の上面を押さえ、粘着シート２２の粘着面周縁部を頭部表面の領域２１に貼り付けて固定している。図１ではマグネット２０を人体頭部の耳近傍に配置する簡易な構成として粘着シート２２を用いているが、その他の方法を採用しても良い。

可聴エリアに設置されたトランスミッター１０と、当該可聴エリア内に入ったユーザが取り付けたレシーバとなるマグネット２０との距離は、低周波放射器１３から放射される低周波の電磁波の強度に依存する。例えば、トランスミッター１０から５０ｃｍから５ｍ程度の範囲で聞こえるように、低周波放射器１３から放射される電磁波の強度を設定する。また、図４に示すように低周波放射器１３から放射する電磁波に指向性を持たせてトランスミッター１０に対して一定方向にいる特定ユーザにのみ音声を伝えるようにしても良い。トランスミッター１０からどの程度離れたユーザに対して音声を聞こえるようにするかは目的に応じて異なるので、パワーアンプ１２の増幅率や低周波放射器１３の指向性を適宜適切な距離および方向に設定することが望ましい。

次に、以上のように構成された本実施の形態の動作について説明する。
ホストシステム１５からトランスミッター１０の音声信号出力部１１に対して音声信号が供給される。例えば、本実施の形態の音伝達システムを、駅のホーム又は駅構内にいる特定ユーザに対する放送システムとして使用する形態を考える。

この場合、ホストシステム１５から可聴エリアとなる駅ホーム上の特定場所又は駅構内の特定場所（たとえば券売機）に設置したトランスミッター１０に対して特定ユーザに対して伝えたい音声メッセージの音声信号を音声信号出力部１１に供給する。例えば、列車の遅延情報、行き先情報、発車時刻情報等の音声メッセージを供給する。

音声信号出力部１１は、ホストシステム１５から供給される音声信号をパワーアンプ１２へ出力する。パワーアンプ１２を構成するＦＥＴ３１のゲートに音声信号が印加され、ＦＥＴ３１で増幅された音声信号が低周波放射器１３へ印加される。低周波放射器１３ではパワーアンプ１２から供給される音声信号を、周波数変換せずに、可聴帯域のまま電磁波に変換して放射する。

図３は低周波放射器１３から放射された電磁波がレシーバ側のマグネット２０に到達する様子を示す概念図である。低周波放射器１３のインダクタ３３に変位電流となる音声信号が流れると、当該音声信号の流れの周囲に磁界が生じ、その磁界に対して電界が生じる。この電界と磁界の連鎖が繰り返されながら空気中を伝搬しレシーバ側のマグネット２０に到達する。マグネット２０は独自の磁界を形成している。音声信号の電磁波とマグネット２０の磁界とが干渉し、マグネット２０の磁界が音声信号の電磁波に同期して変化すると共にマグネット２０が振動する。

この結果、マグネット２０を人体頭部の耳近傍に配置した特定ユーザは、ホストシステム１５からトランスミッター１０に供給した音声メッセージと同じ音を知覚することができる。

ここで、通常の音の聴こえの仕組みは次のようになっている。耳の孔から鼓膜に達した音は、三つの耳小骨（ツチ骨、キヌタ骨、アブミ骨）に伝わる。空気の振動であった音は鼓膜と耳小骨という固体の振動に置き換わる。そしてさらにアブミ骨は内耳の前庭階の外リンパ液という液体を振動させる。つまり空気の振動が液体の振動に置き換わったことになる。

本発明において、マグネット２０の振動は空気の振動となって鼓膜に伝わるが、音声信号に同期したマグネット２０の磁界の変化は磁気的な音情報として人間の聴覚機能に直接作用して音として認識される。低周波放射器１３が可聴帯域の音声信号を電磁波に変換して放射することにより、かかる電磁波により磁界変動を受けたマグネット２０が聴覚機能に作用するエネルギーを聴覚に向けた方向で増幅した結果、マグネット２０を装着したユーザに音として認識される。すなわち、空気の振動となって鼓膜に伝わるパスの他に、聴覚機能に作用する別のパスが形成されていると考えられる。

このように本実施の形態によれば、可聴帯域の音声信号をそのまま電磁波にして放射するトランスミッター１０を構成すると共に、レシーバとなるマグネット２０を人体頭部の耳近傍に配置することとしたので、送信側においては周波数変調のための回路が不要となり、レシーバ側においては周波数復調用の回路が不要となり、極めて簡単な構成で低いコストで音伝達システムを構成することができる。しかも、レシーバ側はマグネット２０を耳近傍に配置するだけでよいので、人体に対する負荷を低減できる効果もある。

なお、上記実施の形態ではトランスミッター１０を、音声信号出力部１１、パワーアンプ１２及び低周波放射器１３で構成しているが、音声品質を改善するための付加的な回路を排除する趣旨ではなく所望の音声品質に応じて付加的な回路は追加可能である。また、レシーバ側においてもマグネット２０以外の要素を一切排除する趣旨ではなく、音声品質又はマグネット保持構造など適宜必要な部品は追加可能である。

また本発明の音伝達システムは補聴器に適用することもできる。
図５は本発明の音伝達システムを補聴器に適用したシステムの構成図である。トランスミッター１０の基本構成は上記実施の形態と同一であり、マイクロフォン４０が音声信号出力部１１に接続された構成となる。マイクロフォン４０の出力端にケーブル４１を介して音声信号出力部１１の入力端を接続する。
トランスミッター１０は補聴器本体を構成しており筐体内に収められる。マグネット２０はレシーバとなり上記同様にユーザの耳近傍に配置する。

このような補聴器によれば、補聴器本体(１０)とマグネット２０とが極めて簡易な構成でありながら無線で接続されるので、マグネット２０だけをユーザの耳近傍に配置すればよく、補聴器本体を耳に装着するタイプ又は補聴器本体にケーブル接続されたイヤホンを耳に挿入するタイプの補聴器に比べて、ユーザへの負担が大幅に軽減され、身動きの自由度も格段に改善される。

なお、本発明の音伝達システムは、上述した駅の放送システム、補聴器以外にも種々の用途に適用可能である。

本発明は上述した実施の形態及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

本発明は、所望の音声情報をユーザの聴覚機能に直接作用させて伝える音伝達システムに適用可能である。

本発明の一実施の形態に係る音伝達システムの構成図上記実施の形態におけるトランスミッターの回路構成図上記実施の形態におけるトランスミッターからレシーバへの電磁波の伝搬状態を示す図概念図指向性を持たせた電磁波がトランスミッターから放射される様子を示す図本発明の一実施の形態に係る補聴器の構成図

符号の説明

１０トランスミッター
１１音声信号出力部
１２パワーアンプ
１３低周波放射器
１４シリアルバス
１５ホストシステム
２０マグネット
２１頭部表面
２２粘着シート
３１ＦＥＴ
３２電源ライン
３３インダクタ
３４キャパシタ
４０マイクロフォン

Claims

可聴帯域の音声信号を出力する音声信号出力部と、前記音声信号出力部から出力された音声信号を増幅する増幅器と、前記増幅器から出力される増幅された音声信号を可聴帯域のまま電磁波に変換して放射する低周波放射器と、を備えたトランスミッターと、
マグネットで構成され、人体の耳近傍又は耳内部に配置されるレシーバと、
を具備したことを特徴とする音伝達システム。
前記トランスミッターは、施設の可聴エリアに設置されることを特徴とする請求項１記載の音伝達システム。
前記トランスミッターは、ホストシステムとオンラインで接続され、当該ホストシステムから供給される音声信号を電磁波に変換して放射することを特徴とする請求項２記載の音伝達システム。
前記トランスミッターは、ホストシステムと無線通信可能に構成され、当該ホストシステムから供給される音声信号を電磁波に変換して放射することを特徴とする請求項２記載の音伝達システム。
前記トランスミッターは、音声信号を記憶した記録媒体を備え、
前記音声信号出力部は、外部から与えられる制御信号に基づいて前記記録媒体から音声信号を読み出して出力することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の音伝達システム。