JPH03264883A - Information apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【産業上の利用分野]
本発明は、複数の周波数成分を含む1次音波の非線形パ
ラメトリック作用によって可聴音である2次音波を発生
させる電気音響変換装置を備えた報知装置に関するもの
である。
【従来の技術】
従来より、展示会場や店舗の店頭等において、特定の場
所に人が来ると展示物や商品を説明するためのメツセー
ジを送出するようにした報知装置が提供されている。た
とえば、第8図に示すように、物体検知センサAにより
来客を検知し、音声出力装置Bによりあいさつのメツセ
ージを報知する報知装置Cや、第9図に示すように、絵
画の展覧会において、各絵画りの前に人が立ったことを
検知して、絵画の説明を行うメツセージを出力する報知
袋ffcがある。このような報知装置での音声出力には
、入力信号に基づいて可聴音を出力する電気音響変換装
置として、動電形のスピーカが多く採用されている。こ
こにおいて、第8図および第9図に示すイは、物体検知
センサAによる検知領域、口は音声出力装置による報知
碩域を示すものである。[Industrial Field of Application] The present invention relates to a notification device equipped with an electroacoustic transducer that generates an audible secondary sound wave by a nonlinear parametric action of a primary sound wave including a plurality of frequency components. BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, notification devices have been provided in exhibition halls, storefronts, etc., which send out messages explaining exhibits and products when a person comes to a specific location. For example, as shown in Fig. 8, a notification device C that detects a visitor using an object detection sensor A and notifies a greeting message using a voice output device B, or as shown in Fig. 9, at a painting exhibition, There is a notification bag ffc that detects when a person stands in front of each painting and outputs a message explaining the painting. For audio output in such notification devices, electrodynamic speakers are often used as electroacoustic transducers that output audible sounds based on input signals. Here, A shown in FIGS. 8 and 9 indicates the detection area by the object detection sensor A, and the mouth indicates the notification area by the audio output device.
ところで、上述した動電形のスピーカは指向性が比較的
弱いものであるから、報知装WCが近接して配設されて
いると、他の報知装置Cがらのメツセージとの混乱が生
じて聞き取りにくくなるという問題が生じる。
このような問題を解決するには、スピーカの指向性を高
めて使用者にのみ報知音が聞こえるようにすることが必
要である。動電形スピーカにおいて指向性を強めるには
、口径を大きくしたり大きなホーンを取り付けたりする
ことが考えられるが、いずれにしても大形化するわりに
は指向性の改善効果が少なく、問題が十分に解決されな
いものである。
本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、比
較的小形でありながら特定の場所でのみ出力音声が聞こ
えるように指向性を高めて、近接した場所で異なる音声
を出力する場合でも、音声の混乱が生じないようにした
報知装置を提供しようとするものである。By the way, the above-mentioned electrodynamic speaker has relatively weak directivity, so if the notification device WC is placed close to each other, messages from other notification devices C may be confused and difficult to hear. The problem arises that it becomes difficult. To solve this problem, it is necessary to improve the directivity of the speaker so that only the user can hear the notification sound. In order to strengthen the directivity of an electrodynamic speaker, it is possible to increase the diameter or attach a larger horn, but in any case, the effect of improving directivity is small despite the increase in size, and the problem is insufficient. This is something that cannot be resolved. The present invention aims to solve the above problems, and although it is relatively small, it increases the directivity so that the output sound can be heard only in a specific place, even when different sounds are output in nearby places. The present invention aims to provide a notification device that prevents audio confusion from occurring.
請求項1の構成では、上記目的を達成するために、複数
の周波数成分を含む1次音波を発生させる音源を備え1
次音波の非線形パラメトリック作用により可H音を出力
する電気音響変換装置と、物体を検知すると検知出力が
得られる物体検知センサとを有し、検知出力が得られた
ときに電気音響変換装置より可聴音である報知音を送出
するのである。
請求項2の構成では、物体検知センサは超音波送受波器
により超音波を送受波して物体の存否を検出するように
構成され、検知出力が得られると上記超音波送受波器が
音源となるのである。
請求項3の構成では、超音波送受波器は複数個の超音波
振動子を配列した振動子アレイであって、物体検知セン
サに用いるときと音源として用いるときとでは、各超音
波振動子の使用条件を変更するのである。In the configuration of claim 1, in order to achieve the above object, a sound source that generates a primary sound wave including a plurality of frequency components is provided.
It has an electroacoustic transducer that outputs a high-frequency sound through the nonlinear parametric action of the next sound wave, and an object detection sensor that produces a detection output when an object is detected. It sends out an audible notification sound. In the configuration of claim 2, the object detection sensor is configured to transmit and receive ultrasonic waves using an ultrasonic transducer to detect the presence or absence of an object, and when a detection output is obtained, the ultrasonic transducer is identified as a sound source. It will become. In the structure of claim 3, the ultrasonic transducer is a transducer array in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged, and when used as an object detection sensor and when used as a sound source, each ultrasonic transducer is It changes the terms of use.
請求項1の構成によれば、報知音を送出する電気音響変
換装置として、いわゆるパラメトリックスピーカを用い
ているから、比較的小形ながらも高い指向性が得られる
のである。その結果、報知音が特定の使用者以外には聞
こえないようにすることができるのである。
パラメトリックスピーカは、以下のような原理によって
1次音波より可聴音である報知音を生成する。すなわち
、第6図のように、スピーカや超音波振動子のような音
源1から、1次音波(実線)として互いに周波数の異な
る(F 1 、F 2>2種の音波を出力しているもの
とすると、両1次音波の干渉により両]次音波の周波数
の差成分(F 1−F2>と和成分(F1+F2)とが
現れる(第7図参照)、1次音波の周波数差が可聴周波
数であるとすれば、差成分として可聴音の2次音波(破
線)が生じることになる。このような現象を非線形パラ
メトリック作用と称しており、生成された2次音波の指
向性は、1次音波の指向性よりは弱くなるが2次音波に
比較的近いパターンを示す(第6図中の楕円パターンで
あって、実線は1次音波、破線は2次音波に対応する)
。したがって、1次音波として指向性の強い超音波を用
いれば、可聴周波数においても指向性を高くすることが
できるのである。
請求項2の構成によれば、物体を検知するときに用いる
超音波送受波器が報知音を発生する音源として兼用され
るから、超音波送受波器と音源とを別個に配設する必要
がなく、省スペースになるとともに、施工が容易になる
のである。
請求項3の構成によれば、請求項2の構成に加えて、超
音波送受波器が複数個の超音波振動子を配列した振動子
アレイよりなるから、音源から送出される1次音波とし
ての超音波の出力レベルが大きく取れるのであって、1
次音波の干渉によって得られる可聴音を実用レベルで出
力することができるのである。:i、た、物体検知セン
サに用いるときと音源に用いるときとで、各超音波振動
子の使用条件を変更するようにしているので、どの超音
波振動子を用いるか、どの超音波振動子にどのような位
相の入力信号を与えるかなどの使用条件を変更すること
によって、指向性の強さや、最大レベルの方向を調節す
ることができる。さらに、上述したように、2次音波は
1次音波に比較すれば指向性が弱くなるから、超音波に
よる物体の検知時と可聴音による報知時とで同一条件で
超音波振動子を用いるとすれば指向性が変化するが、使
用条件を変更することによって指向性を一致させること
が可能になるのである。According to the configuration of claim 1, since a so-called parametric speaker is used as the electroacoustic transducer for transmitting the notification sound, high directivity can be obtained despite being relatively small. As a result, the notification sound can be prevented from being heard by anyone other than a specific user. A parametric speaker generates a notification sound that is more audible than a primary sound wave based on the following principle. In other words, as shown in Fig. 6, a sound source 1 such as a speaker or an ultrasonic transducer outputs two types of sound waves with different frequencies (F 1 , F 2 >2) as primary sound waves (solid line). Then, due to the interference between both first-order sound waves, a difference component (F1-F2>) and a sum component (F1+F2) of the frequencies of both first-order sound waves appear (see Figure 7), and the frequency difference between the first-order sound waves is the audible frequency. If so, an audible secondary sound wave (dashed line) will be generated as a difference component.This phenomenon is called a nonlinear parametric effect, and the directionality of the generated secondary sound wave is the same as the first-order sound wave. Although the directionality is weaker than that of sound waves, it shows a pattern that is relatively close to secondary sound waves (in the elliptical pattern in Figure 6, the solid line corresponds to the primary sound wave and the broken line corresponds to the secondary sound wave).
. Therefore, if ultrasonic waves with strong directivity are used as the primary sound waves, the directivity can be increased even at audible frequencies. According to the structure of claim 2, since the ultrasonic transducer used when detecting an object is also used as a sound source for generating the notification sound, it is not necessary to separately arrange the ultrasonic transducer and the sound source. This saves space and makes construction easier. According to the structure of claim 3, in addition to the structure of claim 2, since the ultrasonic transducer is composed of a transducer array in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged, the primary sound wave transmitted from the sound source is The ultrasonic output level of 1 can be increased, and 1
It is possible to output audible sound obtained by interference of secondary sound waves at a practical level. :i. Since the usage conditions of each ultrasonic transducer are changed depending on whether it is used as an object detection sensor or as a sound source, it is difficult to determine which ultrasonic transducer to use. The strength of directivity and the direction of the maximum level can be adjusted by changing the conditions of use, such as what phase of the input signal is applied. Furthermore, as mentioned above, secondary sound waves have weaker directivity than primary sound waves, so if an ultrasonic transducer is used under the same conditions both when detecting an object using ultrasonic waves and when notifying an audible sound, This will change the directivity, but it is possible to match the directivity by changing the conditions of use.
第1図に示すように、超音波送受波器1は、多数の超音
波振動子2を配列した振動子アレイにより構成される。
超音波送受波器1は、モード切換スイッチSW1を介し
てセンサ処理部と音声信号出力部とに選択的に接続され
る。
センサ処理部は、超音波を送出する送波回路3と、超音
波を受信する受波回路4と、受信された超音波に基づい
て物体の存否を判定する信号処理回路5とを備えている
。送波回路3と受渡日n4とは、送受切換スイッチSW
2などを介して超音波送受波器1に選択的に接続される
。送波用と受渡用との超音波振動子とを別個にしたり、
回路構成を工夫することで、送受切換スイッチSW2は
省略することもできる。たとえば、第4図に示すように
、送波時の超音波振動子2aと、受渡時の超音波振動子
2bとを別個に使用すれば、送受切換スイッチSW2が
省略できるとともに、全超音波振動子2を送波用に駆動
する場合に比較して電力消費も少なくなるのである。さ
らに、一部の超音波振動子2は送受波に利用しないよう
にしてもよい、センサ処理部では、パルス状の超音波を
間欠的に送出し超音波の送波から反射波が得られるまで
の時間に基づいて所定距離範囲内での物体の存否を検出
するか、あるいは、ドツプラ効果による反射波の周波数
偏移に基づいて物体の存否を検出するように構成されて
いる。これらの構成は従来周知の構成を用いることがで
きる。このようにして物体の存在が検出されると検知出
力が得られるのである。
得られた検知出力は制御回路6に入力されて、モード切
換スイッチSW、が切り換えられ、超音波送受波器1に
は音声信号出力部が接続される。
音声信号出力部は、音声信号生成回路7および出力回路
8を有している。音声信号生成回路7は、第2図に示す
ように、センサ処理部から制御回路6を介して入力され
る、検知出力を受けると可聴周波数の可聴信号を出力す
る可聴信号発生回路11と、超音波の基本周波数F0の
搬送波信号を出力する搬送波発振回路12と、搬送波信
号に可聴信号による変調をかける変調回路13とを備え
、変調回路13の出力は、出力回路8を構成する増幅回
路14により増幅されて超音波送受波器1に入力される
。可聴信号発生回路11は、単音や合成音声などの可聴
音信号を発生する。
しかるに、第3図に示すように、超音波送受波器lから
は、搬送波信号の基本周波数F0を中心として両側波成
分を含んだ1次音波が出力され、1次音波の干渉によっ
て両側波成分の周波数差に相当するビート酸分として可
聴周波数の2次音波が発生するのである。
ところで、非線形パラメトリック作用により生じる2次
音波は、1次音波に比較すれば指向性がやや弱くなるか
ら(第6図参照〉、物体を検知している状態での検知頭
載と、報知音を出力している状態での2次音波の伝播領
域とは一致しないものである。また、物体を検知してい
るときには検知対象ではない物体による反射波が生じな
いように、検知領域の限定が必要になることもある。
一般に駆動する超音波振動子2の個数が多いほど指向性
が強くなるから、指向性の調節には駆動する超音波振動
子2の個数を調節すればよい。また、駆動する超音波振
動子2の位置を調節すれば、物体の検知領域や報知音の
伝播領域の形状を制御することも可能である。さらに、
第5図に示すように、各超音波振動子2をそれぞれ個別
の移相器9を介して駆動するようにし、各超音波振動子
2に入力される信号の位相を制御すれば、第5図に(a
) (b) (c)として示している各パターンのよう
に、指向性パターンをff1Nllすることが可能にな
るのである。このように、使用条件の調節によって、指
向性パターンをi%I7mすることが可能になるのであ
って、物体の検知時と報知音の送出時とで使用条件を変
更すれば、目的に合致した指向性パターンを得ることが
できる。As shown in FIG. 1, the ultrasonic transducer 1 is constituted by a transducer array in which a large number of ultrasonic transducers 2 are arranged. The ultrasonic transducer 1 is selectively connected to a sensor processing section and an audio signal output section via a mode changeover switch SW1. The sensor processing unit includes a wave transmitting circuit 3 that transmits ultrasonic waves, a wave receiving circuit 4 that receives ultrasonic waves, and a signal processing circuit 5 that determines the presence or absence of an object based on the received ultrasonic waves. . The transmission circuit 3 and the delivery date n4 are the transmission/reception changeover switch SW.
2, etc., to the ultrasonic transducer 1. Separate ultrasonic transducers for transmission and delivery,
By devising the circuit configuration, the transmission/reception changeover switch SW2 can be omitted. For example, as shown in FIG. 4, if the ultrasonic transducer 2a for transmitting waves and the ultrasonic transducer 2b for receiving waves are used separately, the transmission/reception changeover switch SW2 can be omitted, and the entire ultrasonic vibration Power consumption is also reduced compared to the case where the child 2 is driven for wave transmission. Furthermore, some of the ultrasonic transducers 2 may not be used for transmitting and receiving waves.The sensor processing unit intermittently sends out pulsed ultrasonic waves until reflected waves are obtained from the transmitted ultrasonic waves. The present invention is configured to detect the presence or absence of an object within a predetermined distance range based on the time of , or to detect the presence or absence of an object based on the frequency shift of the reflected wave due to the Doppler effect. Conventionally known configurations can be used for these configurations. In this way, when the presence of an object is detected, a detection output is obtained. The obtained detection output is input to the control circuit 6, a mode changeover switch SW is switched, and an audio signal output section is connected to the ultrasonic transducer 1. The audio signal output section includes an audio signal generation circuit 7 and an output circuit 8. As shown in FIG. 2, the audio signal generation circuit 7 includes an audible signal generation circuit 11 that outputs an audible signal of an audible frequency upon receiving a detection output inputted from the sensor processing section via the control circuit 6; It is equipped with a carrier wave oscillation circuit 12 that outputs a carrier wave signal of the fundamental frequency F0 of a sound wave, and a modulation circuit 13 that modulates the carrier wave signal with an audible signal. The signal is amplified and input to the ultrasonic transducer 1. The audible signal generation circuit 11 generates an audible signal such as a single tone or a synthesized voice. However, as shown in Fig. 3, the ultrasonic transducer l outputs a primary sound wave containing both side wave components centered around the fundamental frequency F0 of the carrier signal, and due to the interference of the primary sound wave, the both side wave components are A secondary sound wave with an audible frequency is generated as a beet acid component corresponding to the frequency difference between the two. By the way, secondary sound waves generated by nonlinear parametric effects have slightly weaker directivity than primary sound waves (see Figure 6), so it is important to use head-mounted detection while detecting an object and to output notification sounds. This does not match the propagation area of the secondary sound wave when it is being output.Also, when detecting an object, it is necessary to limit the detection area to prevent reflected waves from objects that are not the detection target. In general, the greater the number of ultrasonic transducers 2 to drive, the stronger the directivity, so directivity can be adjusted by adjusting the number of ultrasonic transducers 2 to drive. By adjusting the position of the ultrasonic transducer 2, it is also possible to control the shape of the object detection area and the notification sound propagation area.Furthermore,
As shown in FIG. 5, if each ultrasonic transducer 2 is driven via an individual phase shifter 9 and the phase of the signal input to each ultrasonic transducer 2 is controlled, the fifth In the figure (a
) (b) It becomes possible to make the directivity pattern ff1Nll like each pattern shown as (c). In this way, it is possible to change the directivity pattern to i%I7m by adjusting the conditions of use, and by changing the conditions of use when detecting an object and when sending out the notification sound, it is possible to achieve the desired result. A directional pattern can be obtained.
上述のように、M’SP、項lの構成では、報知音を送
出する電気音響変換装置として、いわゆるパラメトリッ
クスピーカを用いているから、比較的小形ながらも高い
指向性が得られるのである。その結果、報知音が特定の
使用者以外には聞こえないようにすることができるとい
う効果がある。
請求項2の構成では、物体を検知するときに用いる超音
波送受波器が報知音を発生する音源として兼用されるが
ら、超音波送受波器と音源とを別個に配設する必要がな
く、省スペースになるとともに、施工が容易になるとい
う利点を有するのである。
請求項3の構成では、請求項2の構成に加えて、超音波
送受波器が複数個の超音波振動子を配列した振動子アレ
イよりなるから、音源から送出される1次音波としての
超音波の出力レベルが大きく取れるのであって、1次音
波の干渉によって得られる可聴音を実用レベルで出力す
ることができるとい効果がある。また、物体検知センサ
に用いるときと音源に用いるときとで、各超音波振動子
の使用条件を変更するようにしているので、どの超音波
振動子を用いるか、どの超音波振動子にどのような位相
の入力信号を与えるかなどの使用条件を変更することに
よって、指向性の強さや、最大レベルの方向を調節する
ことができるという効果がある。As described above, in the configuration of M'SP and term 1, a so-called parametric speaker is used as an electroacoustic transducer for transmitting the notification sound, so high directivity can be obtained despite the relatively small size. As a result, there is an effect that the notification sound can be prevented from being heard by anyone other than a specific user. In the configuration of claim 2, although the ultrasonic transducer used when detecting an object is also used as a sound source for generating the notification sound, there is no need to separately arrange the ultrasonic transducer and the sound source, This has the advantage of saving space and making construction easier. In the structure of claim 3, in addition to the structure of claim 2, since the ultrasonic transducer is composed of a transducer array in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged, the ultrasonic wave as a primary sound wave transmitted from the sound source is The output level of the sound waves can be increased, and the audible sound obtained by the interference of the primary sound waves can be outputted at a practical level. In addition, since the usage conditions of each ultrasonic transducer are changed depending on whether it is used as an object detection sensor or as a sound source, it is important to know which ultrasonic transducer to use and what type of ultrasonic transducer to use. By changing usage conditions such as whether to apply an input signal with a certain phase, the directivity strength and the direction of the maximum level can be adjusted.
第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図は同
上における音声信号出力部を示すブロック図、第3図は
同上の動作説明図、第4図は同上の使用例を示す説明図
、第5図は本発明の他の実施例を示す要部ブロック図、
第6図は同上に用いるパラメトリックスピーカの原理説
明図、第7図は同上に用いるパラメトリックスピーカの
動作説明図、第8図および第9図は本発明に係る報知装
置の使用形態を示す説明図である。
1・・・超音波送受波器、2・・・超音波振動子、3・
・・送波回路、4・・・受渡回路、5・・・信号処理回
路、6・・・制御回路、7・・・音声信号生成回路、8
・・・出力回路、9・・・移相器。
第5図FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an audio signal output section in the same as above, FIG. FIG. 5 is a main part block diagram showing another embodiment of the present invention,
FIG. 6 is an explanatory diagram of the principle of the parametric speaker used in the above, FIG. 7 is an explanatory diagram of the operation of the parametric speaker used in the same, and FIGS. 8 and 9 are explanatory diagrams showing how the notification device according to the present invention is used. be. 1... Ultrasonic transducer, 2... Ultrasonic vibrator, 3...
... Wave transmitting circuit, 4... Delivery circuit, 5... Signal processing circuit, 6... Control circuit, 7... Audio signal generation circuit, 8
... Output circuit, 9... Phase shifter. Figure 5
Claims (3)
源を備え1次音波の非線形パラメトリック作用により可
聴音を出力する電気音響変換装置と、物体を検知すると
検知出力が得られる物体検知センサとを有し、検知出力
が得られたときに電気音響変換装置より可聴音である報
知音を送出することを特徴とする報知装置。(1) An electroacoustic transducer that includes a sound source that generates a primary sound wave containing multiple frequency components and outputs an audible sound through a nonlinear parametric action of the primary sound wave, and an object detection sensor that provides a detection output when an object is detected. What is claimed is: 1. An annunciation device comprising: an audible annunciation sound that is transmitted from an electroacoustic transducer when a detection output is obtained.
波を送受波して物体の存否を検出するように構成され、
検知出力が得られると上記超音波送受波器が上記音源と
なることを特徴とする請求項1記載の報知装置。(2) The object detection sensor is configured to detect the presence or absence of an object by transmitting and receiving ultrasonic waves using an ultrasonic transducer,
The notification device according to claim 1, wherein the ultrasonic transducer becomes the sound source when a detection output is obtained.
列した振動子アレイであって、物体検知センサに用いる
ときと音源として用いるときとでは、各超音波振動子の
使用条件を変更することを特徴とする請求項2記載の報
知装置。(3) The ultrasonic transducer is a transducer array in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged, and the usage conditions of each ultrasonic transducer are different when used as an object detection sensor and when used as a sound source. 3. The notification device according to claim 2, wherein the notification device changes.
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