JP2009046236A

JP2009046236A - マンコンベア用のポスト

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Publication number: JP2009046236A
Application number: JP2007212960A
Authority: JP
Inventors: Takashi Adachi; 隆司安達; Masumi Ishida; 真澄石田; Yukiomi Mizuno; 幸臣水野; Shunji Yoshida; 俊治吉田; Shinichi Sakai; 新一酒井; Kentaro Yasutake; 憲太郎安武
Original assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-08-17
Filing date: 2007-08-17
Publication date: 2009-03-05

Abstract

【課題】有害な音を減衰するとともに、音圧を上げて可聴音の届く範囲を長くすることができる超指向性のスピーカを備えたマンコンベア用のポストを得る。
【解決手段】この発明のマンコンベア用のポスト２０は、中空の柱部材２２と、この柱部材２２の内部に設けられ、超音波を放射するとともに、自己復調する可聴音の音圧を高める超指向性音響装置の超指向性のスピーカ３６と、柱部材２２の前記乗場口側に設けられ、通過する超音波のうち可聴音の超音波の領域を減衰するフィルタ装置７０とを備えたものである。
【選択図】図３

Description

この発明は、マンコンベアの乗場口に設けられ、超指向性のスピーカを備えたマンコンベア用のポストに関するものである。

従来のマンコンベアであるエスカレータに用いられたポストは、下記特許文献１に記載されているように、エスカレータの乗場口の両側に対向して一対立設されている。一方のポストには、光電装置の発光部と共に、エスカレータが上昇又は下降運転を示す表示部が設けられている。
同様に、他方のポストには、光電装置の受光部と共に、エスカレータが上昇又は下降運転を示す表示部が設けられている。利用者がエスカレータの乗場口に進入した場合に、ポストに設けられたスピーカを通じて運転を開始する旨のアナウンスを流すことが行われている。

一方、超指向性のスピーカを備えた音響装置として、下記特許文献２では、可聴音信号を生成する音源と、超音波帯域に属する搬送波を利用して前記可聴音信号の音響放射特性を制御する音響放射制御器と、この音響放射制御器によって前記音響放射特性が制御された可聴音信号が入力されて可聴音を放射するスピーカとを備えたものが記載されている。この音響装置によれば、可聴音の聞き取りを妨げることのない超音波を利用して可聴音を指向性放射することができるようになり、利用者に対して適切な可聴音を提供することができるものである。
特開２００４−８３２０７号公報特開２００２−２０４４９２号公報

このように、エスカレータにおいては、乗客にアナウンスをする必要があり、乗客とは無関係な人に、アナウンスをすることは、その人にとっては単なる騒音となるので、好ましくない。このため、ポストから超指向性のスピーカを用いて乗客にアナウンスをすることが望まれる。
しかしながら、超指向性のスピーカは、超音波を利用して可聴音を指向性放射しているので、ポストの可聴音照射口に幼児などがよじ登ると、幼児の耳に直接超音波が放射される。このため、幼児が気分を害する恐れがある。
これを防止するために、超指向性のスピーカの音圧を低下すると、可聴音の届く範囲が短くなるという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするもので、有害な音を減衰するとともに、音圧を上げて可聴音の届く範囲を長くすることができる超指向性のスピーカを備えたマンコンベア用のポストを得ることを目的とするものである。

この発明のマンコンベア用のポストは、マンコンベアの乗場口に設けられたマンコンベア用のポストにおいて、中空の柱部材と、この柱部材の内部に設けられ、超音波を放射するとともに、自己復調する可聴音の音圧を高める超指向性音響装置の超指向性のスピーカと、前記柱部材の前記乗場口側に設けられ、通過する前記超音波のうち前記可聴音の前記超音波の領域を減衰するフィルタ装置とを備えたものである。

この発明に係るマンコンベア用のポストによれば、有害な音を減衰するとともに、音圧を上げて可聴音の届く範囲を長くすることができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態について、図に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態による超指向性のスピーカを備えたポストをエスカレータの乗場口に取付けた正面図、図２は図１に示すエスカレータの乗場口付近の側面図、図３は図１に示すポストの縦断面図、図４は図１による超指向性のスピーカを備えたポストの電気回路を示すブロック図、図５は図１に示す反射部材の角度調整機構の分解斜視図、図６は図１に示すフィルタ装置の分解斜視図である。
図１において、マンコンベアであるエスカレータ１は、踏み段３と手摺５と下部トラス６とを有し、踏み段５に乗客７が乗っている。エスカレータ１の乗場口の両側面部には、乗客７の進入防止柵１０が対向して一対設けられている。
乗場口の両側には、一対のポスト２０が対向して設けられている。このポスト２０は、中空の柱部材２２と、この柱部材２２の内部に設けられた超指向性のスピーカ３６とを備えている。

エスカレータ１のトラス６内には、超指向性音響装置３０の本体が設けられている。
この超指向性音響装置３０は、図４に示すように、可聴音信号を生成する音声生成手段である音源３２と、超音波帯域に属する搬送波を利用して可聴音信号の音響放射特性を制御する音響放射制御器３４と、この音響放射制御器３４によって音響放射特性が制御された可聴音信号が入力されて可聴音を放射する超指向性のスピーカ３６とを備えている。

柱部材２２の内部では、トラス６の基台２４に超指向性のスピーカ３６が取り付けられている。スピーカ３６の上方には、スピーカ３６から発生した可聴音を反射する反射部材３８が設けられている。この反射部材３８は、ほぼ４５度傾斜しており、スピーカ３６からの可聴音を９０度反射するようになっている。柱部材２２の乗客７側の側面部には、聴音の超音波領域を減衰させるフィルタ装置７０が取り付けられており、このフィルタ装置７０に反射部材３８で反射された可聴音が入射するようになっている。
また、ポスト２０の上部には、仕切り板４０を介して、エスカレータの運転を表示する表示装置６０が設けられている。
表示装置６０は、電源６２と、電源６２から供給された電流により発光ダイオードを駆動する駆動部６４と、表示部６６とを備えている。

一方のポスト２０の中間部には、乗客７の有無を検出する光線を発生する第１投光器８２及び第２投光器８４が設けられている。他方のポスト２０には、光線を受光する第１受光器１８２及び第２受光器１８４が設けられている。

反射部材３８は、柱部材２２の内壁側面に角度調整機構５０を介して取り付けられている。
角度調整機構５０は、図５に示すように、反射部材３８に立設された、玉５９ｑを有する玉付き腕５９と、柱部材２２の内側に立設されたネジ５１と、略Ｕ形状で、一端部に孔５４ａを有し他端部に半球状の窪み５４ｅ及びネジ孔５４ｂを有する取付け腕５４と、端部に半球状の窪み５８ｅを有する押さえ板５６とを備えている。取付け腕５４は、ナット５２によりネジ５１と螺合して柱部材２２に取付けられている。押さえ板５６の窪み５４ｅ及び押さえ板５６の窪み５６ｅは、蝶ネジボルト５８を用いて玉付き腕５９の玉５９ｑを挟持しており、反射部材３８は、玉５９ｑを中心に全方向に傾斜可能である。

フィルタ装置７０は、図６に示すように、取付ネジ孔２２ａにネジ７９を螺着して、柱部材２２の側部に形成された角形の孔２２ｅに取り付けられている。このフィルタ装置７０は、四角形状の格子部材７２と、超音波領域を減衰させるフィルタ部材７４と、網部材７６と、四つの孔７８ｅを有する枠部材７８とを備えており、ネジ７９が孔２２ｅに螺着することで、格子部材７２、フィルタ部材７４、網部材７６及び枠部材７８は一体化されている。

上記超指向性音響装置３０は、可聴音声を示す音声信号を生成する音声生成手段である音源３２、音響放射制御器３４及び超指向性のスピーカ３６とを備えている。
この超指向性音響装置３０は、超指向性のスピーカ３６の複数の共振周波数を搬送波に使用することにより放射される超音波から自己復調する可聴音声の音圧増大を図るものである。

以下、この超指向性音響装置３０について図７−図１０を用いて詳述する。
図７は、超指向性音響装置３０の構成を示すブロック図である。可聴音声を示す音声信号を出力する音源３２は、変調信号を生成する振幅変調器１０２へ接続されている。増幅器１０３は、振幅変調器１０２から変調信号を入力し、増幅した変調信号を超指向性のスピーカ３６へ出力するように接続されている。
振幅変調器１０２は、搬送波として使用する超音波を発生する搬送波生成部１１１、及び搬送波生成部１１１の出力信号と音源３２から入力した音声信号とを合成する乗算部１１２を備えている。また、超音波帯域の搬送波を発生する搬送波生成部１１３、及び搬送波生成部１１３の出力信号と音声生成器３１からの音声信号とを合成する乗算部１１４を備えている。さらに、乗算部１１２の出力信号と乗算部１１４の出力信号とを加算する加算部１１５を備えている。増幅器１０３は、振幅変調器１０２から出力された変調信号を増幅するもので、超指向性のスピーカ３６は、圧電セラミック素子を使用しているパラメトリックスピーカである。
なお、図４において示したブロック図において示された音響放射制御器３４は、図７における振幅変調器１０２及び増幅器１０３から構成されたものに相当する。

次に、この超指向性音響装置３０の動作について説明する。
図８は、超指向性のスピーカ３６の音圧周波数特性を示す説明図である。
この図は、スピーカ３６が超音波を発生するときの音圧と周波数との関係、即ちスピーカ３６の音圧周波数特性を示したグラフで、図中縦軸は出力音圧レベル［ｄＢ］を表し、横軸はスピーカ３６が発生する超音波の周波数［Ｈｚ］を表している。圧電セラミック素子を超音波振動子として備えたスピーカ３６は、図８に示したように音圧ピークが生じる複数の共振周波数を有する。
ここでは、前述のように二つの搬送波生成部１１１，１１３を振幅変調器１０２に備え、スピーカ３６の複数の共振周波数の中から図８に示した二つの周波数ｆ１,ｆ２を用いる動作を例示して説明する。
なお、この超指向性音響装置３０を構成する搬送波生成部及び乗算部の数、即ち搬送波として使用する超指向性のスピーカの共振周波数は二つに限定されない。

図７の音源１は、前述のように可聴音声を示す音声信号を生成して振幅変調器１０２へ出力する。振幅変調器１０２は、この音声信号を自ら備える乗算部１１２及び乗算部１１４へ入力する。
搬送波生成部１１は、例えば図８に示した周波数ｆ１の超音波を示す搬送波信号を生成する。周波数ｆ１は、前述のように超指向性のスピーカ３６の音圧周波数特性における共振周波数のひとつで、図８に示したように当該特性の中で最も大きな出力音圧が得られる、即ち最大の音圧ピークが生じる共振周波数である。乗算部１１２は、搬送波生成部１１１から搬送波信号を入力し、この搬送波信号と音源３２から入力した音声信号との乗算処理を行って、周波数ｆ１の超音波を可聴音声で振幅変調した、即ち周波数ｆ１の超音波を搬送波とした可聴音声を表す乗算信号Ｓ１を生成する。

搬送波生成部１１３は、図８に示した周波数ｆ２の超音波を示す搬送波信号を生成する。周波数ｆ２は、超指向性のスピーカ３６の音圧周波数特性において、図８に示したように二番目に大きな出力音圧が得られる、即ち二番目に大きな音圧ピークが生じる共振周波数である。乗算部１１４は、搬送波生成部１１３からの搬送波信号を入力し、この搬送波信号と音源３２からの音声信号とを乗算処理して、周波数ｆ２の超音波を可聴音声で振幅変調した、即ち周波数ｆ２の超音波を搬送波とした可聴音声を表す乗算信号Ｓ２を生成する。
なお、上記の周波数ｆ１は周波数ｆ２よりも低い周波数である。以下の説明で使用する周波数ｆ１，ｆ２も同様の関係を有する。

振幅変調器１０２の加算部１１５は、乗算部１１２から出力された乗算信号Ｓ１と乗算部１１４から出力された乗算信号Ｓ２とを加算処理し、同一可聴音声によって振幅変調された周波数ｆ１と周波数ｆ２の二つの搬送波を表す変調信号を生成する。即ち、加算部１１５によって生成されている変調信号は、超指向性のスピーカ３６を用いて超音波を発生させたとき複数の超音波帯域の搬送波成分から同一の可聴音声成分が復調するように生成したものである。

図９は、超指向性音響装置３０の動作を示す説明図である。
この図は、超指向性のスピーカ３６から放射された周波数ｆ１の超音波から復調する可聴音声成分の復調波ａ１と、周波数ｆ２の超音波から復調する可聴音声成分の復調波ａ２とを示したもので、横軸方向に周波数［Ｈｚ］、縦軸方向に音圧レベル［ｄＢ］を表している。
前述のように生成された変調信号を増幅器１０３によって増幅して超指向性のスピーカ３６へ入力すると、スピーカ３６は周波数ｆ１と周波数ｆ２、またこれらの周波数の側波帯からなる超音波を発生する。上記のように変調信号は振幅変調によって生成されていることから、超指向性のスピーカ３６の発生した超音波は、空気中を伝搬する際に可聴音声へ自己復調し、周波数ｆ１を中心としてその両側波帯に復調波ａ１が生じ、また、周波数ｆ２を中心としてその両側波帯に復調波ａ２が生じる。

超指向性音響装置３０で取り扱う可聴音声帯域の上限周波数を、即ち音源３２からの音声信号が表す周波数の上限をｆａとしたとき、図９に示したように周波数ｆ１の上側波帯及び下側波帯の各々に周波数ｆａの値を有する帯域幅の復調波ａ１が生じる。同様に、周波数ｆ２の上側波帯及び下側波帯の各々に周波数ｆａの値を有する帯域幅の復調波ａ２が生じる。
なお、復調波ａ１と復調波ａ２は同一の可聴音声成分からなり、上記の搬送波などの超音波成分は人の耳には聴こえないことから、超指向性のスピーカ３６から放射された復調波ａ１，ａ２は一つの音声となって高い音圧で聴こえるようになる。

周波数ｆ１と周波数ｆ２の間隔は、超指向性のスピーカ３６から放射された超音波が、正確に聴取することのできる可聴音声へ自己復調するように、少なくとも可聴音声の上限周波数ｆａの値よりも離間して、即ち可聴帯域よりも広い帯域幅を確保するように設定し、搬送波生成部１１１,１１３に上記のような周波数ｆ１，ｆ２の搬送波を表す信号を生成させる。可聴帯域は、概ね２０〜２００００［Ｈｚ］なので上限周波数ｆａは最大でも２０［ｋＨｚ］程度になる。そこで、周波数ｆ１と周波数ｆ２の間隔、即ち、ｆ２−ｆ１の値が２０［ｋＨｚ］以上となるように各周波数ｆ２,ｆ１を設定する。また、当該超指向性音響装置３０で取り扱う可聴音声の帯域幅を狭くして動作する場合、即ち音源３２から出力される音声信号の上限周波数が上記の値よりも低くなる場合には、例えば１０［ｋＨｚ］を上限周波数とする場合には、周波数ｆａは１０［ｋＨｚ］となって周波数ｆ１と周波数ｆ２の間隔が１０［ｋＨｚ］以上となるように設定する。

図１０は、超指向性音響装置３０の動作を示す説明図である。
この図は、搬送波の周波数ｆ１と周波数ｆ２とを、前述の周波数ｆａの２倍の値以上に離間して設定し、動作させたときに超指向性のスピーカ３６から放射される超音波、さらに当該超音波から復調する可聴音声成分を示したものである。横軸方向は周波数［Ｈｚ］を示し、縦軸方向は音圧レベル［ｄＢ］を示している。図１０に示した周波数ｆ１と周波数ｆ２は、その間隔即ちｆ２−ｆ１の値が上記の可聴音声の上限周波数ｆａを２倍にした値よりも大きくなるように設定されている。

このように周波数ｆ１と周波数ｆ２とを離間すると、各搬送波から自己復調する可聴音声、即ち各搬送波の両側波帯に生じる復調波ａ１と復調波ａ２が重なり合うことがなくなり、可聴音声の復調が正常に行われる。図９に示した帯域ｆｂのように、復調波ａ１と復調波ａ２が重なる部分が生じた場合でも聴取可能な音声が発生するが、不要な復調も含まれる。図１０に示したように周波数ｆ１と周波数ｆ２との間を周波数ｆａの２倍よりも離間して設定することにより、各搬送波の両側波帯に生じる復調波ａ１と復調波ａ２が重なることがなくなり、最も効率よく可聴音声を放射することができる。また、周波数ｆ１と周波数ｆ２には、前述のように超指向性のスピーカ３６の固有の共振周波数を用いている。そのため必ず上記のような間隔をおいて搬送波の周波数を設定することが困難な場合もある。搬送波の周波数ｆ１,ｆ２は、上記のように少なくとも可聴音声の上限となる周波数ｆａよりも離間して、好ましくは周波数ｆａの２倍の値よりも離間させ、なおかつ上記の超指向性のスピーカ３６の共振周波数と概ね同様な、好ましくは同一の周波数ｆ１，ｆ２を設定し、このような条件を満たす周波数ｆ１の搬送波を搬送波生成部１１に生成させ、また周波数ｆ２の搬送波を搬送波生成部１３に生成させる。

以上のように、この搬送波生成部１１１で生成した超音波帯域の周波数ｆ１を音源３２からの音声信号で振幅変調し、また搬送波生成部１１３で生成した超音波帯域の周波数ｆ２を上記の音声信号で振幅変調し、これらの振幅変調によって生成した乗算信号Ｓ１，Ｓ２を加算部１１５で加算して超指向性のスピーカ３６を駆動する変調信号を生成するようにしたので、当該変調信号を超指向性のスピーカ３６に入力して超音波を発生させると、複数の超音波帯域の搬送波から同一の可聴音声が復調し、狭いエリアに超指向性放射した可聴音声の音圧を増大させることができるという効果がある。

図１１は、超指向性音響装置３０の他の例を示すブロック図である。
図７に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。
図１１に示した超指向性音響装置３０は、図１に示した振幅変調器１０２に替えて、振幅変調器１０２ａと振幅変調器１０２ｂとを備え、またさらにこれらの振幅変調器１０２ａ，１０２ｂの出力信号を加算して変調信号を生成する加算器１２５を備えて構成したものである。
音源３２、増幅器１０３、及び超指向性のスピーカ３６は、図７に示した超指向性音響装置３０と同様なものである。
上記の振幅変調器１０２ａ，１０２ｂは、音源３２から同一の音声信号を入力するように接続されている。また、振幅変調器１０２ａ，１０２ｂから各々出力された信号は加算器１２５へ入力するように接続されている。加算器１２５は、出力信号が増幅器１０３へ入力するように接続されている。また、図７で説明したものと同様に、増幅器１０３の出力信号が超指向性のスピーカ３６
へ供給されるように接続されている。

振幅変調器１０２ａは、搬送波として使用する例えば前述の周波数ｆ１の超音波を発生する搬送波生成部１２１、及び、搬送波生成部１２１から出力された搬送波信号と音源３２から入力した音声信号とを乗算処理する乗算部１２２を備えている。
振幅変調器１０２ｂは、搬送波として使用する例えば前述の周波数ｆ２の超音波を発生する搬送波生成部１２３、及び、搬送波生成部１２３から出力された搬送波信号と音源３２から入力した音声信号とを乗算処理する乗算部１２４を備えている。
また、上記の加算器１２５は、振幅変調器１０２ａの乗算部１２２から出力される乗算信号Ｔ１と振幅変調器１０２ｂの乗算部１２４から出力される乗算信号Ｔ２とを入力し、これらの加算処理を行うもので、図７に示した加算部１１５と同様な機能を有するように構成されている。

次に、図１１に示した超指向性音響装置３０の動作について説明する。
図７で説明した超指向性音響装置３０と同様な動作について重複説明を省略し、図１１による超指向性音響装置３０の特徴となっている動作を説明する。
前述のように音源３２が生成した音声信号は、振幅変調器１０２ａと振幅変調器１０２ｂへ入力される。振幅変調器１０２ａは、搬送波生成部１２１が生成した周波数ｆ１の搬送波を示す搬送波信号と、音源３２からの音声信号とを乗算部１２２へ入力して乗算処理を行う。この演算処理により周波数ｆ１の搬送波が音声信号によって振幅変調される。乗算部１２２から演算結果の乗算信号Ｔ１が加算器１２５へ出力される。
また、振幅変調器１０２ｂは、搬送波生成部１２３が生成した周波数ｆ２の搬送波を示す搬送波信号と、音源３２からの音声信号とを乗算部１２４へ入力して乗算処理を行う。この演算処理により周波数ｆ２の搬送波が音声信号によって振幅変調される。乗算部１２４から演算結果の乗算信号Ｔ２が加算器１２５へ出力される。

加算器１２５は、振幅変調器１０２ａから出力された乗算信号Ｔ１と振幅変調器１０２ｂから出力された乗算信号Ｔ２とを加算し、この演算処理によって周波数ｆ１及び周波数ｆ２の各搬送波によって搬送される可聴音声を示す変調信号を生成する。この変調信号は、増幅器１０３へ入力されて超指向性のスピーカ３６を駆動できるように増幅され、当該超指向性のスピーカ３６から前述のような周波数の異なる複数の搬送波から自己復調した可聴音声が放射される。
なお、ここで説明した搬送波の周波数ｆ１と周波数ｆ２は、図７で説明したものと同様な間隔を有しており、また、超指向性のスピーカ３６固有の複数の共振周波数の中のいずれかと概ね同様な周波数で、好ましくは同一周波数である。
ここで説明した図１１による超指向性音響装置３０は、二つの振幅変調器１０２ａ，１０２ｂを備えて周波数が異なる二つの搬送波を用いるようにしているが、音源３２と加算器１２５との間に並列に備えられる振幅変調器の数、即ち搬送波の数は二つに限定されるものではない。

以上のように図１１による超指向性音響装置３０によれば、振幅変調器１０２ａ，１０２ｂと、振幅変調器１０２ａの出力信号と振幅変調器１０２ｂの出力信号とを加算する加算器１２５とを備えたので、効率よく超指向性のスピーカを動作させることができ、当該超指向性のスピーカ３６の放射した超音波から自己復調する可聴音声の音圧を大きくすることができるという効果がある。

図１２は、超指向性音響装置３０のさらに他の構成を示すブロック図である。
図示した超指向性音響装置３０は、可聴音を示す音声信号を生成する音源３２、音声信号を入力して振幅変調信号を生成する振幅変調器２０２、振幅変調信号を増幅する増幅器２０３、増幅器２０３によって増幅された振幅変調信号を入力して超音波を発生するスピーカ２０４によって構成されている。
振幅変調器２０２は、超音波帯域のキャリア波を示す信号を生成する高周波生成器２２１、高周波生成器２２１からのキャリア波信号と音源２３２からの音声信号とを入力し、これらの信号の掛算処理を行う掛算器２２２によって構成されている。超音波を放射するスピーカ２０４は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛即ちＰＺＴなどの有機系の硬い圧電素材から成る超音波振動子を備えたものである。

図１３は、図１２の超指向性音響装置３０に備えられる振幅変調器２０２の構成を示すブロック図である。図１２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１２に示した超指向性音響装置３０が、比較的効率よく処理できるＳｉｎｇｌｅＳｉｄｅＢａｎｄ（以下、ＳＳＢと記載する）変調を行う装置である場合の、振幅変調器２０２の概略構成を示すものである。ＳＳＢ変調を行う振幅変調器２０２は、図１２に示した音源３２からの音声信号と高周波生成器２２１からのキャリア波信号とを掛算処理する掛算器２２２、掛算器２２２で処理した信号の周波数成分についてフィルタリングを施すフィルタ２２３、高周波生成器２２１からキャリア波信号を入力して当該信号のレベル調整を行うアッテネータ２２４、及びフィルタ２２３の出力信号とアッテネータ２２４の出力信号とを加算して振幅変調信号を出力する加算器２２５によって構成されている。
フィルタ２２３は、例えば上側波帯を有するＳＳＢ変調を行う場合は、キャリア波とキャリア波よりも低い周波数帯域のサイドバンドとを抑制し、キャリア波よりも高い周波数帯域のサイドバンドを通すフィルタ特性を有するものである。また、下側波帯を有するＳＳＢ変調を行う場合は、キャリア波よりも低い周波数帯域のサイドバンドを通すフィルタ特性を有するものが使用される。

次に、図１２による超指向性音響装置３０の動作について説明する。
図１２に示した音源３２は、可聴帯域の音声を示す音声信号を生成する。この音声信号は振幅変調器２０２の掛算器２２２へ入力される。振幅変調器２０２では、高周波生成器２２１が超音波帯域のキャリア波を示すキャリア波信号を生成している。ここで生成されるキャリア波信号は、後述するようにスピーカ２０４の共振周波数とは異なる、即ちスピーカ共振周波数からずれた周波数の超音波を表すものである。このキャリア波信号も前述の音声信号と同様に掛算器２２２へ入力される。掛算器２２２は、音声信号とキャリア波信号との掛算処理を行い、キャリア波信号を音声信号にて振幅変調した振幅変調信号を生成する。なお、変調率を１００％とするためには、振幅変調によって生じるサイドバンドのレベルがキャリア波のレベルに対して“−６ｄＢ”となるように、例えば図示されない音声信号を入力する加算器などの処理動作によって音声信号のレベルを調整して上記の掛算処理を行う。

振幅変調器２０２から振幅変調信号を入力した増幅器２０３は、スピーカ２０４を駆動することが可能なレベルまで当該振幅変調信号を増幅する。スピーカ２０４は、増幅器２０３から入力した振幅変調信号に応じて超音波を発生する。スピーカ２０４から放射された超音波は、空気中を伝搬するときの非線形相互作用によって前述の音声信号の表す可聴音声へ自己復調する。
このようにして、超音波が放射された例えばビーム状の限られたエリア内のみで聴取することのできる可聴音声が放射される。

図１２に示した超指向性音響装置が、例えばＳＳＢ変調を行って動作するものである場合には、図１３に示した振幅変調器２０２によって変調が行われる。この振幅変調器２０２は、音源３２から出力された音声信号と、高周波生成器２２１から出力された前述の説明と同様にスピーカ共振周波数ｆｅからずれている周波数を有するキャリア波信号とを、掛算器２２２へ入力して掛算処理を行う。次に掛算器２２２の出力信号をフィルタ２２３へ入力する。
例えば上側波帯を有するＳＳＢ変調を行う場合には、前述のようにフィルタ２２３はハイパスフィルタとして作用し、掛算器２２２の出力信号からキャリア波と当該キャリア波の下側帯域のサイドバンドとを減衰させ、上側帯域のサイドバンド成分を通過させる。
一方、高周波生成器２２１から出力されたキャリア波信号をアッテネータ２２４へ入力する。アッテネータ２２４は、入力したキャリア波信号のレベルを減衰させ、上記のフィルタ２２３から出力される信号レベルと適合するように、即ち、高い変調率を確保すると共に変調による歪が生じないようにレベル調整を行う。
フィルタ２２３の出力信号と、アッテネータ２２４の出力信号とを加算器２２５へ入力し、これらの信号の加算処理を行って上側帯域のサイドバンドとキャリア波とから成る変調信号を生成する。このように上側波帯を有するＳＳＢ変調を施した変調信号を増幅器２０３へ入力して、スピーカ２０４を駆動可能なレベルまで増幅する。スピーカ２０４を駆動させてＳＳＢ変調による超音波を放射する。

図１４は、ＤｏｕｂｌｅＳｉｄｅＢａｎｄ（以下、ＤＳＢと記載する）変調を行う超指向性音響装置の動作を示す説明図である。また、図１５は、ＳＳＢ変調を行う超指向性音響装置の動作を示す説明図である。これらの図において、同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用して説明する。
スピーカ２０４は、前述のように有機系の硬い圧電素材の超音波振動子を用いて超音波を発生させるもので、音圧周波数特性として一般的には複数の音圧ピークを有している。ここで例示するスピーカ２０４は、二つの音圧ピークを有する音圧周波数特性を備えたもので、この特性は図１４や図１５などに示した特性曲線の音圧周波数特性Ａのように表されるものである。なお、図示した音圧周波数特性Ａの中で、最も音圧が高くなる部分を第１ピークとし、また図中スピーカ共振周波数ｆｅよりも高い周波数の音圧ピークを第２ピークとする。ここでは、第１ピークの周波数をスピーカ共振周波数ｆｅと記載する。図１４及び図１５に示したグラフは、縦軸が放射器即ちスピーカ４から放射される超音波の音圧［ｄＢ］、横軸が周波数［Ｈｚ］を表すもので特に超音波帯域の周波数を表している。

振幅変調にはＤＳＢ変調とＳＳＢ変調があり、図１４及び図１５に示したものは、いずれもスピーカ共振周波数ｆｅをキャリア波Ｂの周波数として振幅変調を行ったときの動作を表している。
ＤＳＢ変調を行った場合には、図１４に示したようにキャリア波Ｂを中心にして上下両側の周波数帯域にサイドバンドＣが生じる。
ＳＳＢ変調を行った場合には、キャリア波Ｂよりも高い周波数帯域あるいは低い周波数帯域のいずれかにサイドバンドＣが存在し、例えば上側波帯即ちＵＳＢを有する振幅変調を行った場合には図１５に示したようにキャリア波Ｂよりも高い周波数帯域にサイドバンドＣが生じる。また、下側波帯即ちＬＳＢを有する振幅変調を行った場合にはキャリア波Ｂよりも低い周波数帯域にサイドバンドＣが生じる。
なお、ＳＳＢ変調は、ＤＳＢ変調に比べて変調に要するデータ処理量を抑えることができ、デジタルデータの音声信号やキャリア波信号を処理する際に有利である。また、ＳＳＢ変調は理論上では二次高調波歪が発生せず高調波歪を低減することができるため変調効率を改善することも可能である。

スピーカ２０４から超音波をキャリア波として可聴音声を放射したとき、キャリア波の周波数成分とサイドバンドの周波数成分の相互作用により超音波から可聴音声へ自己復調する。即ち、スピーカ２０４から放射されたサイドバンド成分が自己復調した可聴音声の音圧レベルに影響する。そのため、図１５に例示したように、スピーカ共振周波数ｆｅをキャリア波Ｂの周波数としてＳＳＢ変調を行って超指向性を有する音響放射を行うと、一般的なスピーカ２０４を用いた場合にはサイドバンドＣの音圧レベルがキャリア波Ｂの音圧レベルに比べて相当低くなり、スピーカ２０４の音圧周波数特性Ａの中でキャリア波Ｂの音圧レベルとサイドバンドＣの音圧レベルとの積が小さな値になって超音波から復調した可聴音声の音圧レベルが低くなる。図１４及び図１５に示したようにスピーカ共振周波数ｆｅをキャリア波Ｂの周波数として設定した場合、特にＳＳＢ変調を用いたときには上記のスピーカ４の音圧周波数特性Ａに依存するキャリア波Ｂの音圧とサイドバンドＣの音圧との積が小さな値になる。

そこで、高い音圧で可聴音声を出力するように、振幅変調器２０２は、キャリア波Ｂの周波数をスピーカ共振周波数ｆｅよりも高い、あるいは低い周波数に設定して、詳しくは、スピーカ２０４の音圧周波数特性Ａに依存するキャリア波Ｂの音圧レベルとサイドバンドＣの音圧レベルとの積を求めたとき、この値が少なくともキャリア波Ｂの周波数としてスピーカ共振周波数ｆｅを用いたときの音圧周波数特性Ａにおけるキャリア波Ｂの音圧とサイドバンドＣの音圧との積よりも大きくなるようにキャリア波Ｂの周波数を設定して振幅変調を行う。このような動作は特にＳＳＢ変調を行う場合に有効である。なお、サイドバンドＣは、振幅変調が可聴音声帯域を取り扱う場合、例えば上側波帯を有するＳＳＢ変調ではキャリア波Ｂの周波数から概ね“＋２０ｋＨｚ”の帯域になる。また、下側波帯を有するＳＳＢ変調では、サイドバンドＣはキャリア波Ｂの周波数から概ね“−２０ｋＨｚ”の帯域になる。

図１６は、図１２による超指向性音響装置３０の動作を示す説明図である。また、図１７は、振幅変調の動作を示す説明図である。これらの図は、図１５に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。
図１６及び図１７に示した縦軸はスピーカ２０４から放射される超音波の音圧［ｄＢ］を表し、横軸は周波数［Ｈｚ］を表すもので特に超音波帯域の周波数を表している。図１６はスピーカ２０４の音圧周波数特性Ａと、振幅変調器２０２が上側波帯を有するＳＳＢ変調を行ったときのキャリア波Ｂ及びサイドバンドＣとの関係の一例を表している。また、図１７は、ＳＳＢ変調を行ったとき、可聴音声の音圧を高めることができない音圧周波数特性Ａとキャリア波Ｂ及びサイドバンドＣとの関係の一例を表している。

図１２及び図１３に示した高周波生成器２２１は、スピーカ２０４の音圧周波数特性Ａの中で音圧のピークを成すスピーカ共振周波数ｆｅよりも高い周波数、あるいは低い周波数の超音波を示すキャリア波信号を生成する。このキャリア波信号は、スピーカ共振周波数ｆｅから当該スピーカ共振周波数ｆｅの概ね２０％までの範囲に含まれる周波数を有するものである。
スピーカ２０４は、前述のようにスピーカ共振周波数ｆｅにおいて音圧ピークが生じることから、振幅変調器２０２が、例えばスピーカ共振周波数ｆｅよりも高い周波数のキャリア波Ｂを振幅変調に使用するときには下側波帯即ちＬＳＢを有するＳＳＢ変調を行う。こうすると、キャリア波Ｂの周波数とサイドバンドＣの周波数帯域はスピーカ共振周波数ｆｅを挟むことになり、キャリア波Ｂの音圧とサイドバンドＣの音圧は、音圧周波数特性Ａの中において音圧ピークの両側方の音圧になって、当該音圧周波数特性Ａにおけるキャリア波Ｂの音圧とサイドバンドＣの音圧との積を大きな値にすることができる。
また、スピーカ共振周波数ｆｅよりも低い周波数のキャリア波Ｂを使用するときには、上側波帯即ちＵＳＢを有するＳＳＢ変調を行うようにする。このようにした場合も、上記の説明と同様にキャリア波Ｂの音圧とサイドバンドＣの音圧は音圧周波数特性Ａの中において音圧ピークの両側方の音圧になり、音圧周波数特性Ａの中においてキャリア波Ｂの音圧とサイドバンドＣの音圧の積を大きな値にすることができる。

高周波生成器２２１が生成するキャリア波信号の周波数は、当該超指向性音響装置３０に備えられているスピーカ２０４の音圧周波数特性Ａに応じて設定される。音圧周波数特性Ａの特性曲線の傾斜が、スピーカ共振周波数ｆｅよりも高い帯域において緩やかな場合には、キャリア波Ｂの周波数をスピーカ共振周波数ｆｅよりも高く設定する。このように設定して、前述のようにＬＳＢを有するＳＳＢ変調を行うと、サイドバンドＣの音圧レベルが音圧周波数特性Ａにおいて相対的に高くなり、キャリア波Ｂの音圧とサイドバンドＣの音圧との積が大きな値になる。
また、音圧周波数特性Ａの特性曲線の傾斜が、スピーカ共振周波数ｆｅよりも低い帯域において緩やかな場合には、キャリア波Ｂの周波数をスピーカ共振周波数ｆｅよりも低く設定する。このように設定して、前述のようにＵＳＢを有するＳＳＢ変調を行うと、サイドバンドＣの音圧レベルが音圧周波数特性Ａにおいて相対的に高くなり、キャリア波Ｂの音圧とサイドバンドＣの音圧との積が大きな値になる。

例えば、スピーカ２０４の音圧周波数特性Ａがスピーカ共振周波数ｆｅの上下周波数帯域において同様に変化する、即ち音圧周波数特性Ａの特性曲線がスピーカ共振周波数ｆｅの両側方で概ね同様な傾斜を有する場合には、図１３に示したフィルタ２２３の特性を外部からの設定に応じて切り替え可能に構成し、また、この切り替え設定に連動してキャリア波Ｂの周波数をスピーカ共振周波数ｆｅよりも高い周波数、あるいは低い周波数のいずれかに設定してキャリア波信号を生成するように高周波生成器２２１を構成し、ＵＳＢを用いる変調とＬＳＢを用いる変調のいずれかを選択させて動作するように振幅変調器２０２を構成してもよい。

また、前述のようにキャリア波Ｂの周波数は、スピーカ共振周波数ｆｅから概ね２０％までの範囲において移動させた値に設定しているが、これ以上大きくスピーカ共振周波数ｆｅから移動させると、音圧周波数特性Ａの中においてキャリア波Ｂの音圧レベルが低くなり、キャリア波Ｂの音圧レベルとサイドバンドＣの音圧レベルの積も小さな値になって、スピーカ２０４から放射された超音波が自己復調して可聴音声になったときの音圧レベルも低くなる。そのためキャリア波Ｂの周波数を、スピーカ共振周波数ｆｅの２０％よりも小さな範囲で移動した周波数、即ちスピーカ共振周波数ｆｅから当該スピーカ共振周波数ｆｅの概ね２０％までの範囲に含まれる周波数に設定する。

図１８は、上記構成の超指向性音響装置３０の動作を示す説明図である。この図は、振幅変調器２０２の生成した振幅変調信号を増幅器２０３で増幅してスピーカ２０４から超音波を放射させ、空気中において自己復調した可聴音声の音圧周波数特性を示したグラフで、縦軸は音圧［ｄＢ］、横軸は周波数［Ｈｚ］を表すもので特に可聴音声帯域の周波数を表している。図中一点破線で示した特性曲線Ｄは、スピーカ共振周波数ｆｅのキャリア波Ｂを用いたときに自己復調する可聴音声の音圧周波数特性を表したものである。図中破線で示した特性曲線Ｅは、スピーカ共振周波数ｆｅよりも低い周波数のキャリア波Ｂを用いたときに自己復調する可聴音声の音圧周波数特性を示したものである。図中実線で示した特性曲線Ｆは、スピーカ共振周波数ｆｅよりも高い周波数のキャリア波Ｂを用いたときに自己復調する可聴音声の音圧周波数特性を示したものである。

図１８の特性曲線Ｄは、図１５に示したキャリア波ＢとサイドバンドＣから成る超音波がスピーカ２０４から放射されたときの可聴音声の音圧周波数特性を表したもので、特性曲線Ｅは、前述の図１７に示したキャリア波ＢとサイドバンドＣから成る超音波がスピーカ２０４から放射されたときの可聴音声の音圧周波数特性である。図１７のキャリア波Ｂの音圧とサイドバンドＣの音圧の積は、図１５に示したものに比べて小さい値になるもので、そのため特性曲線Ｅは概ね全ての可聴音声帯域において特性曲線Ｄを下回っており、超音波から自己復調した可聴音声の音圧レベルが低くなっている。
特性曲線Ｆは、前述の図１６に示したキャリア波ＢとサイドバンドＣから成る超音波がスピーカ２０４から放射されたときに自己復調した可聴音性の音圧周波数特性を表したものである。図１５に示したキャリア波Ｂの音圧ならびにサイドバンドＣの音圧と比べて、図１６に示したキャリア波Ｂの音圧レベルは低くなっているが、サイドバンドＣの音圧レベルは高くなっていることから、図１６のキャリア波Ｂの音圧とサイドバンドＣの音圧との積は上記の図１５ならびに図１７に示したものに比べて大きな値になる。図１６１に示した周波数のキャリア波Ｂ及びサイドバンドＣの超音波をスピーカ２０４から放射したとき、この超音波から復調する可聴音声の音圧レベル即ち特性曲線Ｆは、特性曲線Ｄや特性曲線Ｅが示す音圧レベルよりも、特に低中音域から高音域にかけて高い値となる。

また、スピーカ共振周波数ｆｅをキャリア波として使用した場合にはスピーカ２０４のインピーダンスが低くなるが、ここまで説明したスピーカ共振周波数ｆｅからずれている周波数のキャリア波を用いると、スピーカ２０４のインピーダンスが上記の場合に比べて高くなり、当該スピーカ２０４を駆動している増幅器２０３の負担を軽減することができる。

以上のように上記構成の超指向性音響装置３０によれば、キャリア波Ｂの周波数を、スピーカ２０４の音圧周波数特性Ａに基いてスピーカ共振周波数ｆｅから２０％よりも小さな範囲でずらした周波数とし、かつ、音圧周波数特性Ａの中でキャリア波Ｂの音圧とサイドバンドＣの音圧との積が大きな値となる周波数に設定して高周波生成器２２２がキャリア波信号を生成し、振幅変調器２０２は当該キャリア波信号を用いて振幅変調信号を生成するようにしたので、振幅変調信号に基いてスピーカ２０４が超音波を放射したとき、当該超音波から自己復調した可聴音声の音圧を向上させることができるという効果がある。
また、高周波生成器２２２が生成するキャリア波信号の周波数の設定をスピーカ２０４の音圧周波数特性Ａに適応させて振幅変調信号を生成するようにしたので、構成を複雑にすることなくスピーカ２０４から放射される可聴音声の音圧を高めることができるという効果がある。

次に、上記のように構成された可聴音声の音圧を高めることができる超指向性音響装置３０の超指向性のスピーカ３６が柱部材２２の内部に設けられたマンコンベア用のポスト２０の動作について説明する。
いま、音源３２から可聴音信号を生成し、音響放射制御器３４は超音波帯域に属する搬送波を利用して可聴音信号の音響放射特性を制御し、スピーカ３６は、音響放射制御器３４によって音響放射特性が制御された可聴音信号が入力されて音を放射する。
この音は、反射部材３８により、約９０度方向を転換し、フィルタ装置７０を通過する。フィルタ装置７０では、超音波が減衰され、減衰された音がポスト２０の側面から乗客７の方向に放射され、ポスト２０に近づいた乗客７は、スピーカ３６からのメッセージを聴くことができる。

また、同時に、表示装置６０の表示部６６には印方向が表示され、乗客７は、視覚によりエスカレータ１の運転方向を認識することができる。
乗客７が進み、ポスト２０，２０間を通過すると、第１及び投光器８２，８４からの光線が遮断され、この光線の遮断によりエスカレータ１が起動する。

上記実施形態のマンコンベア用のポスト２０は、柱状の柱部材２２と、この柱部材２２内の下部に設けられると共に、超音波帯域に属する搬送波を利用して可聴音信号の音響放射特性を制御する音響放射制御器３４によって音響放射特性が制御された音源３２からの可聴音信号が入力されて可聴音を含む音を放射する超指向性のスピーカ３６と、柱部材２２内に設けられると共に、前記可聴音を反射して柱部材２２の側面部から放射する反射部材３８と、該反射部材３８から放射された前記可聴音の超音波を減衰させるフィルタ装置７０とを備えたものである。
このポスト２０によれば、超音波がフィルタ装置７０により減衰されるので、有害な音が減衰されると共に、超指向性音響装置３０により音圧を上げたので、可聴範囲を広く維持できる。

また、柱部材２２の上部には、表示装置６０が設けられているので、音声のみでなく、視覚によって情報を乗客７に伝達できる。

また、一方の柱部材２２の中間部には、光電ビームを発生する、第１投光器８２及び第２投光器８４が設けられ、他方の柱部材２２の中間部には、投光部８２，８４からの光電ビームを受光する、第１受光部１８２及び第２受光部１８４が設けられているので、乗客７がマンコンベアであるエスカレータ１に乗り込むことを容易に検出できる。

また、超指向性音響装置３０の本体である、音源３２及び音響放射制御器３４は、エスカレータ１のトラス６内に設けられているので、トラス６内のスペースは有効利用されるとともに、超指向性音響装置３０の本体はトラス６内に簡単に収納される。

また、反射部材３８は、角度方向の変更が自在の角度調整機構５０を介して柱部材２２の内壁面に取り付けられているので、スピーカ３６からの音を任意の方向に簡単に転換することができる。
なお、超指向性のスピーカ３６からフィルタ装置７０に向けて可聴音声を直接放射することができるポスト２０の場合には、反射部材３８を削除してもよい。

この発明の実施の形態１によるポストをエスカレータの乗場口に取付けた正面図である。図１に示すエスカレータの乗場口付近の側面図である。図１に示すポストの縦断面図である。図１による超指向性のスピーカを備えたポストの電気回路を示すブロック図である。図１に示す反射部材の角度調整機構の分解斜視図である。図１に示すフィルタ装置の分解斜視図である。超指向性音響装置の構成を示すブロック図である。図７の超指向性のスピーカの音圧周波数特性を示す説明図である。図７に示す超指向性音響装置の動作を示す説明図である。図７に示す超指向性音響装置の動作を示す説明図である。超指向性音響装置の他の構成を示すブロック図である。指向性音響装置のさらに他の構成を示すブロック図である。図１２の超指向性音響装置に備えられる振幅変調器の構成を示すブロック図である。ＤＳＢ変調を行う超指向性音響装置の動作を示す説明図である。ＳＳＢ変調を行う超指向性音響装置の動作を示す説明図である。図１２の超指向性音響装置の動作を示す説明図である。振幅変調の動作を示す説明図である。図１２の超指向性音響装置の動作を示す説明図である。

符号の説明

１エスカレータ（マンコンベア）、６トラス、７乗客、２０ポスト、２２柱部材、３０超指向性音響装置、３２音源（音声生成手段）、３４音響放射制御器、３６スピーカ、３８反射部材、５０角度調整機構、６０表示装置、７０フィルタ装置、７４フィルタ、８２第１投光器、８４第２投光器、１８２第１受光器、１８４第２受光器。

Claims

マンコンベアの乗場口に設けられたマンコンベア用のポストにおいて、
中空の柱部材と、
この柱部材の内部に設けられ、超音波を放射するとともに、自己復調する可聴音の音圧を高める超指向性音響装置の超指向性のスピーカと、
前記柱部材の前記乗場口側に設けられ、通過する前記超音波のうち前記可聴音の前記超音波の領域を減衰するフィルタ装置と
を備えたことを特徴とするマンコンベア用のポスト。
前記超指向性音響装置は、可聴音声を示す音声信号を生成する音声生成手段から入力した音声信号で超音波帯域の搬送波を変調する変調手段と、前記変調手段の生成した変調信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段の増幅した変調信号に基づいて超音波を発生する超指向性の前記スピーカとを含み、
前記変調手段に、
周波数の異なる複数の搬送波信号を生成する搬送波生成手段と、
前記音声生成手段からの音声信号と前記搬送波生成手段からの各搬送波信号とを各々乗算して各乗算信号を生成する乗算手段と、
前記乗算手段が生成した全ての乗算信号を加算して変調信号を生成する加算手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載のマンコンベア用のポスト。
前記超指向性音響装置は、可聴音声を示す音声信号を生成する音声生成手段と、超音波帯域のキャリア波を示すキャリア波信号を生成し前記音声生成手段から入力した音声信号で当該キャリア波信号を振幅変調して振幅変調信号を生成する振幅変調手段と、前記振幅変調信号を増幅する増幅手段と、前記増幅器からの振幅変調信号に基いて超音波をキャリア波とする可聴音声を放射する前記スピーカとを含み、
前記振幅変調手段は、前記スピーカの音圧周波数特性の中でキャリア波の音圧と当該キャリア波を音声信号で振幅変調したときのサイドバンドの音圧との積が大きくなる周波数を有するキャリア波信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のマンコンベア用のポスト。
前記柱部材の内部には、前記スピーカから放射された前記超音波を前記フィルタ装置に反射する反射部材が設けられていることを特徴とする請求項１−３の何れか１項に記載のマンコンベア用のポスト。
前記柱部材の上部には、マンコンベアの運転を示す表示装置が設けられ、この表示装置は、半導体素子からなる表示部と、この表示部を駆動する駆動部と、この駆動部に電源を供給する電源部とを備えていることを特徴とする請求項１−４の何れか１項に記載のマンコンベア用のポスト。
対向した一対の前記柱部材の一方には、光電ビームを発生する投光部が設けられ、前記柱部材の他方には、前記投光部からの光電ビームを受光する受光部が設けられ、前記乗場口での乗客の有無が前記光電ビームの遮断の有無により検出されることを特徴とする請求項１−５の何れか１項に記載のマンコンベア用のポスト。
前記超指向性音響装置の本体は、前記マンコンベアのトラス内に設けられていることを特徴とする請求項１−６の何れか１項に記載のマンコンベア用のポスト。
前記反射部材は、角度方向の変更が自在の角度調整機構を介して前記柱部材の内壁面に取り付けられていることを特徴とする請求項１−７の何れか１項に記載のマンコンベア用のポスト。