JPH0582799B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0582799B2 JPH0582799B2 JP23983684A JP23983684A JPH0582799B2 JP H0582799 B2 JPH0582799 B2 JP H0582799B2 JP 23983684 A JP23983684 A JP 23983684A JP 23983684 A JP23983684 A JP 23983684A JP H0582799 B2 JPH0582799 B2 JP H0582799B2
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- JP
- Japan
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- level
- ultrasonic
- output
- audio signal
- wave
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- 230000005236 sound signal Effects 0.000 claims description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 206010011878 Deafness Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000010370 hearing loss Effects 0.000 description 1
- 231100000888 hearing loss Toxicity 0.000 description 1
- 208000016354 hearing loss disease Diseases 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R2217/00—Details of magnetostrictive, piezoelectric, or electrostrictive transducers covered by H04R15/00 or H04R17/00 but not provided for in any of their subgroups
- H04R2217/03—Parametric transducers where sound is generated or captured by the acoustic demodulation of amplitude modulated ultrasonic waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は超音波に対する空気の非線形性を用い
たスピーカ（パラメトリツクスピーカ）に関する
ものである。
たスピーカ（パラメトリツクスピーカ）に関する
ものである。
従来の技術
従来から拡声装置において、音の指向性をスポ
ツトライトの様に鋭くして、周囲騒音の影響を受
けずにある特定の範囲の人々にだけ聞かせたいと
言う要求は、展示会などで個々の出品物ごとに
別々の説明を行ないたい時や、駅ホームでの案内
放送などの用途で強いものがあつた。
ツトライトの様に鋭くして、周囲騒音の影響を受
けずにある特定の範囲の人々にだけ聞かせたいと
言う要求は、展示会などで個々の出品物ごとに
別々の説明を行ないたい時や、駅ホームでの案内
放送などの用途で強いものがあつた。
この様な用途には従来ホーンスピーカが主とし
て用いられて来たが、ホーンスピーカの指向性は
その長さと口径に強く依存し、特に音声の様に低
音域で鋭い指向性を得るには、長さ、口径共に極
めて大きなものになると言う欠点があつた。
て用いられて来たが、ホーンスピーカの指向性は
その長さと口径に強く依存し、特に音声の様に低
音域で鋭い指向性を得るには、長さ、口径共に極
めて大きなものになると言う欠点があつた。
一方近年超音波に対する空気の非線形性を利用
したスピーカ（以下パラメトリツクスピーカとい
う）が従来に比べはるかに鋭い指向性を得られる
ことから注目されている。まず従来のパラメトリ
ツクスピーカについて説明する。（例えば特開昭
58−119293号） 第７図は従来のパラメトリツクスピーカの構成
を示すものである。第７図において、１は超音波
振動子であり２はこれを峰の巣状に並べて構成し
たスピーカである。３は音声信号源であり、この
出力を変調器４に入力する。ここで音声信号（変
調波）は搬送波発振器５から出力される搬送波を
40KHzとして振幅変調され、パワーアンプ６を経
てスピーカ２に入力される。７は超音波を吸収す
るための音響フイルタであり、スピーカ２と受聴
者８の間に設置されている。
したスピーカ（以下パラメトリツクスピーカとい
う）が従来に比べはるかに鋭い指向性を得られる
ことから注目されている。まず従来のパラメトリ
ツクスピーカについて説明する。（例えば特開昭
58−119293号） 第７図は従来のパラメトリツクスピーカの構成
を示すものである。第７図において、１は超音波
振動子であり２はこれを峰の巣状に並べて構成し
たスピーカである。３は音声信号源であり、この
出力を変調器４に入力する。ここで音声信号（変
調波）は搬送波発振器５から出力される搬送波を
40KHzとして振幅変調され、パワーアンプ６を経
てスピーカ２に入力される。７は超音波を吸収す
るための音響フイルタであり、スピーカ２と受聴
者８の間に設置されている。
上述したパラメトリツクスピーカにおいて、ス
ピーカ２から放射された振幅変調超音波の搬送波
と上下の側帯波とは空中で非線形相互作用を起こ
し、鋭い指向性を有する変調波が発生する。ここ
でスピーカ２から出た振幅変調超音波のことを１
次波、１次波の非線形相互作用の結果として生じ
た元の音声信号（変調波）のことを２次波と称す
る。
ピーカ２から放射された振幅変調超音波の搬送波
と上下の側帯波とは空中で非線形相互作用を起こ
し、鋭い指向性を有する変調波が発生する。ここ
でスピーカ２から出た振幅変調超音波のことを１
次波、１次波の非線形相互作用の結果として生じ
た元の音声信号（変調波）のことを２次波と称す
る。
ところでパラメトリツクスピーカでは１次波か
ら２次波への変換効率が極めて低い（１％以下）
ために実用レベルの２次波を発生させるためには
強力な超音波が必要となる。例えば90dBの２次
波音圧を得るためには140dB或いはそれ以上の１
次波音圧が必要である。この様な強い超音波を直
接受聴者が浴びると聴力障害等の悪影響が起こる
ことが考えられる。そのためパラメトリツクスピ
ーカの実用化に際しては第７図に示す音響フイル
タ７の設置が不可欠である。
ら２次波への変換効率が極めて低い（１％以下）
ために実用レベルの２次波を発生させるためには
強力な超音波が必要となる。例えば90dBの２次
波音圧を得るためには140dB或いはそれ以上の１
次波音圧が必要である。この様な強い超音波を直
接受聴者が浴びると聴力障害等の悪影響が起こる
ことが考えられる。そのためパラメトリツクスピ
ーカの実用化に際しては第７図に示す音響フイル
タ７の設置が不可欠である。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、上記の様な構成では以下の様な
問題点が残されていた。
問題点が残されていた。
(1) 音響フイルタ７の下では超音波のレベルを十
分に下げたとしても、音響フイルタ７からはず
れたところでは、スピーカ２からの超音波を直
接受けることになる。超音波は指向性が鋭いと
は言えこのレベルは必ずしも安全とは言い難
い。
分に下げたとしても、音響フイルタ７からはず
れたところでは、スピーカ２からの超音波を直
接受けることになる。超音波は指向性が鋭いと
は言えこのレベルは必ずしも安全とは言い難
い。
(2) 屋内でパラメトリツクスピーカを使用する時
は周囲の壁などに超音波が反射し、音響フイル
タ７の下にも強い超音波レベルに達する領域が
現れることがある。
は周囲の壁などに超音波が反射し、音響フイル
タ７の下にも強い超音波レベルに達する領域が
現れることがある。
(3) 超音波のレベルを下げるために音響フイルタ
７の超音波吸収係数を上げると、可聴音のレベ
ルも低下してしまう。
７の超音波吸収係数を上げると、可聴音のレベ
ルも低下してしまう。
(4) 信号波のレベルが小さい時（例えば無音時）
でも超音波のレベルは一定であるためエネルギ
ー利用率が悪く、更に無音時には超音波振動子
から発生する低調波がノイズとなつて聞こえ
る。
でも超音波のレベルは一定であるためエネルギ
ー利用率が悪く、更に無音時には超音波振動子
から発生する低調波がノイズとなつて聞こえ
る。
本発明は上記問題点に鑑み、超音波のレベルを
変調波のレベルによつて制御することにより、超
音波の平均レベルを大幅に低下させたパラメトリ
ツクスピーカを提供するものである。
変調波のレベルによつて制御することにより、超
音波の平均レベルを大幅に低下させたパラメトリ
ツクスピーカを提供するものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明のパラメト
リツクスピーカは、超音波振動子と前記超音波振
動子を音声信号で変調された超音波で駆動するた
めの変調器と音声信号のレベルに応じて超音波の
レベルを制御するための制御器とから構成されて
いる。
リツクスピーカは、超音波振動子と前記超音波振
動子を音声信号で変調された超音波で駆動するた
めの変調器と音声信号のレベルに応じて超音波の
レベルを制御するための制御器とから構成されて
いる。
作 用
本発明は上記の構成により変調器に入力される
超音波領域の搬送波のレベルを可聴周波である変
調波のレベルによつて制御し、変調波のレベルが
小さい時には搬送波のレベルを下げ逆に変調波の
レベルが大きい時には搬送波のレベルも上げる作
用を行なわせる。その結果変調度はほぼ一定に保
たれる。変調器によつて変調された超音波領域の
信号は超音波振動子に入力され超音波として空中
に放射される。そして空気の非線形性によつて搬
送波と側帯波とが干渉し、元の音声信号（変調
波）が空中に発生する。従来のパラメトリツクス
ピーカでは、超音波のレベルは変調波のレベルが
最大の時を基準として設定されていたので、変調
波のレベルがゼロ即ち無音状態の時でも超音波の
レベルは強いままであつた。しかるに本発明によ
れば、超音波のレベルは、変調波のレベルに応じ
て変化するため、空中に放射される超音波の平均
レベルを大幅に減少させることができる。
超音波領域の搬送波のレベルを可聴周波である変
調波のレベルによつて制御し、変調波のレベルが
小さい時には搬送波のレベルを下げ逆に変調波の
レベルが大きい時には搬送波のレベルも上げる作
用を行なわせる。その結果変調度はほぼ一定に保
たれる。変調器によつて変調された超音波領域の
信号は超音波振動子に入力され超音波として空中
に放射される。そして空気の非線形性によつて搬
送波と側帯波とが干渉し、元の音声信号（変調
波）が空中に発生する。従来のパラメトリツクス
ピーカでは、超音波のレベルは変調波のレベルが
最大の時を基準として設定されていたので、変調
波のレベルがゼロ即ち無音状態の時でも超音波の
レベルは強いままであつた。しかるに本発明によ
れば、超音波のレベルは、変調波のレベルに応じ
て変化するため、空中に放射される超音波の平均
レベルを大幅に減少させることができる。
実施例
以下本発明の一実施例について図面を参照しな
がら説明する。第１図において、９は搬送波の信
号レベルを制御するための制御器であり、他の構
成は従来例と同じであるので説明を省略する。
がら説明する。第１図において、９は搬送波の信
号レベルを制御するための制御器であり、他の構
成は従来例と同じであるので説明を省略する。
制御器９は第２図に示す構成で実現できる。中
心となるのは電圧制御型増幅器１０である。制御
信号には変調波を整流回路１１で整流し、増幅器
１２で増幅したものを加える。必要により、適当
な直流バイアスを重畳して加えても差支えない。
搬送波発振器５の出力は電圧制御型増幅器１０に
入力され、制御信号レベルに応じて増幅されたあ
と対数／線形変換増幅器１３を経て変調器４に出
力される。
心となるのは電圧制御型増幅器１０である。制御
信号には変調波を整流回路１１で整流し、増幅器
１２で増幅したものを加える。必要により、適当
な直流バイアスを重畳して加えても差支えない。
搬送波発振器５の出力は電圧制御型増幅器１０に
入力され、制御信号レベルに応じて増幅されたあ
と対数／線形変換増幅器１３を経て変調器４に出
力される。
次にこの制御器９の動作について説明する。音
声信号源３の出力は変調器４に入力されると共に
制御器９の制御信号として用いられる。搬送波発
振器５からの信号は上記制御信号のレベルによつ
て制御され変調器４に入力される。制御信号電圧
Vcと制御器９の出力電圧／入力電圧（Vp／Vi）
の特性図を第３図に示す。この特性の時には変調
度を常に一定（0.3）とすることができる。その
結果、超音波の平均レベルは従来に比べて約
20dBも減少した。
声信号源３の出力は変調器４に入力されると共に
制御器９の制御信号として用いられる。搬送波発
振器５からの信号は上記制御信号のレベルによつ
て制御され変調器４に入力される。制御信号電圧
Vcと制御器９の出力電圧／入力電圧（Vp／Vi）
の特性図を第３図に示す。この特性の時には変調
度を常に一定（0.3）とすることができる。その
結果、超音波の平均レベルは従来に比べて約
20dBも減少した。
第４図〜第６図の各図において、点線Ａは従
来、実線Ｂは本実施例の音声信号レベル、変調
度、超音波レベルのそれぞれの時間変化を示した
ものである。従来は音声信号のピーク時に変調度
が0.3となる様に超音波の出力を設定していたた
め、超音波のレベルは常に140dBと一定であつ
た。しかるに本実施例では変調度が常に0.3とな
る様に超音波の出力を制御しているために、超音
波のレベルは平均で約20dB低下させることがで
きる。
来、実線Ｂは本実施例の音声信号レベル、変調
度、超音波レベルのそれぞれの時間変化を示した
ものである。従来は音声信号のピーク時に変調度
が0.3となる様に超音波の出力を設定していたた
め、超音波のレベルは常に140dBと一定であつ
た。しかるに本実施例では変調度が常に0.3とな
る様に超音波の出力を制御しているために、超音
波のレベルは平均で約20dB低下させることがで
きる。
発明の効果
本発明は、変調波（可聴周波）のレベルに応じ
て搬送波（超音波）のレベルを制御する制御器を
設けたことにより以下の効果を有する。
て搬送波（超音波）のレベルを制御する制御器を
設けたことにより以下の効果を有する。
(1) 空中に放射される超音波の平均レベルを大幅
に下げることができるので、従来近距離での受
聴には不可欠であつた音響フイルタを小型化或
いはなくすことができる。
に下げることができるので、従来近距離での受
聴には不可欠であつた音響フイルタを小型化或
いはなくすことができる。
(2) 音響フイルタを設ける場合もフイルタによる
超音波の減衰量は従来に比べて少なくてすむた
めに、構造が簡単になると共に音響フイルタに
よる可聴音レベルの低下が防げる。
超音波の減衰量は従来に比べて少なくてすむた
めに、構造が簡単になると共に音響フイルタに
よる可聴音レベルの低下が防げる。
(3) 変調波のレベルが小さい又は零の時は超音波
の出力も小さくなるため、従来の様に超音波振
動子から発生する低調波がノイズとなつて聞こ
えると言つた欠点が解消される。
の出力も小さくなるため、従来の様に超音波振
動子から発生する低調波がノイズとなつて聞こ
えると言つた欠点が解消される。
(4) パワーアンプに対する平均負荷が低下するの
で省エネルギー及びアンプの寿命が延びる。
で省エネルギー及びアンプの寿命が延びる。
第１図は本発明の一実施例におけるパラメトリ
ツクスピーカの構成図、第２図は同制御器のブロ
ツク図、第３図は制御器の電圧減衰特性を示す
図、第４図乃至第６図は従来と本実施例の音声信
号レベル、変調度、超音波レベルの時間変化を示
す特性図、第７図は従来例の構成を示す図であ
る。 １……超音波振動子、２……スピーカ、３……
音声信号源、４……変調器、５……搬送波発振
器、６……パワーアンプ、７……音響フイルタ、
８……受聴者、９……制御器。
ツクスピーカの構成図、第２図は同制御器のブロ
ツク図、第３図は制御器の電圧減衰特性を示す
図、第４図乃至第６図は従来と本実施例の音声信
号レベル、変調度、超音波レベルの時間変化を示
す特性図、第７図は従来例の構成を示す図であ
る。 １……超音波振動子、２……スピーカ、３……
音声信号源、４……変調器、５……搬送波発振
器、６……パワーアンプ、７……音響フイルタ、
８……受聴者、９……制御器。
Claims (1)
- １ 音声信号源と、超音波帯の搬送波発振器と、
前記搬送波発振器からの出力が入力され、搬送波
のレベルを前記音声信号源の出力レベルに応じて
制御するための制御器と、前記制御器の出力と前
記音声信号源の出力とが入力され前記制御器の出
力を音声信号源の出力で変調するための変調器
と、前記変調器の出力が入力され、変調された超
音波を空中に放射し、空気の非線形性によつて元
の音声信号を空中で発生させるための１個又は複
数個の超音波振動子からなるスピーカとを具備し
てなるパラメトリツクスピーカ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23983684A JPS61118096A (ja) | 1984-11-14 | 1984-11-14 | パラメトリツクスピ−カ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23983684A JPS61118096A (ja) | 1984-11-14 | 1984-11-14 | パラメトリツクスピ−カ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61118096A JPS61118096A (ja) | 1986-06-05 |
| JPH0582799B2 true JPH0582799B2 (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=17050579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23983684A Granted JPS61118096A (ja) | 1984-11-14 | 1984-11-14 | パラメトリツクスピ−カ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61118096A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000050387A (ja) | 1998-07-16 | 2000-02-18 | Massachusetts Inst Of Technol <Mit> | パラメトリックオ―ディオシステム |
| JP2003047096A (ja) * | 2001-07-30 | 2003-02-14 | Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd | 踏切用超指向性スピーカー装置 |
-
1984
- 1984-11-14 JP JP23983684A patent/JPS61118096A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61118096A (ja) | 1986-06-05 |
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