JPH0728463B2 - パラメトリツクスピ−カ - Google Patents
パラメトリツクスピ−カInfo
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- JPH0728463B2 JPH0728463B2 JP17974384A JP17974384A JPH0728463B2 JP H0728463 B2 JPH0728463 B2 JP H0728463B2 JP 17974384 A JP17974384 A JP 17974384A JP 17974384 A JP17974384 A JP 17974384A JP H0728463 B2 JPH0728463 B2 JP H0728463B2
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- Japan
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- acoustic filter
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- wave
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- speaker
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Links
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/28—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using reflection, e.g. parabolic reflectors
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
- H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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- H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
- H04R1/34—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means
- H04R1/345—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means for loudspeakers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R27/00—Public address systems
-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Health & Medical Sciences (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Multimedia (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、パラメトリック効果を用いたスピーカであっ
て、特に展示会における出品物の説明や駅のホームでの
案内放送等に最適な指向性の鋭いパラメトリックスピー
カに関するものである。
て、特に展示会における出品物の説明や駅のホームでの
案内放送等に最適な指向性の鋭いパラメトリックスピー
カに関するものである。
従来例の構成とその問題点 従来、拡声装置において鋭い指向性を必要とする場合に
は主としてホーンスピーカが用いられてきた。しかしホ
ーンスピーカの指向性はその長さと口径に強く依存し、
特に低音域での鋭い指向性を得るためにはホーンが極め
て大きなものになると言う欠点があった。
は主としてホーンスピーカが用いられてきた。しかしホ
ーンスピーカの指向性はその長さと口径に強く依存し、
特に低音域での鋭い指向性を得るためにはホーンが極め
て大きなものになると言う欠点があった。
一方、近年超音波の非線形相互作用の一種であるパラメ
トリック効果を用いたスピーカが線形領域よりもはるか
に鋭い指向性が得られると言う点で注目されている。ま
ず従来のパラメトリック効果を用いたスピーカ（以下パ
ラメトリックスピーカという）について第１図と共に説
明する。第１図において、１はバイモルフ構造のセラミ
ック圧電振動子を用いた超音波トランスデューサで、直
径11.5mm、中心周波数は40KHz、能率は軸上1mで10V入力
の時113dBである。このトランスデューサ１を547個第１
図に示す様に蜂の巣状に並べてアレイ化し、音源２を構
成している。音声信号源３からの信号は、変調器４によ
ってAM変調され、パワーアンプ５を経て音源２に入力さ
れる。搬送波（以下１次波と言う。）の周波数は40KHz
である。音源２から放射された１次波と側帯波は空気の
非線形性によって干渉し、空中で鋭い指向性を有する変
調波（以下２次波という）が発生する。
トリック効果を用いたスピーカが線形領域よりもはるか
に鋭い指向性が得られると言う点で注目されている。ま
ず従来のパラメトリック効果を用いたスピーカ（以下パ
ラメトリックスピーカという）について第１図と共に説
明する。第１図において、１はバイモルフ構造のセラミ
ック圧電振動子を用いた超音波トランスデューサで、直
径11.5mm、中心周波数は40KHz、能率は軸上1mで10V入力
の時113dBである。このトランスデューサ１を547個第１
図に示す様に蜂の巣状に並べてアレイ化し、音源２を構
成している。音声信号源３からの信号は、変調器４によ
ってAM変調され、パワーアンプ５を経て音源２に入力さ
れる。搬送波（以下１次波と言う。）の周波数は40KHz
である。音源２から放射された１次波と側帯波は空気の
非線形性によって干渉し、空中で鋭い指向性を有する変
調波（以下２次波という）が発生する。
ところでパラメトリックスピーカは媒質（例えば空気）
の非線形性によって１次波から可聴音である２次波を得
ようとする方式であるためにその変換効率が極めて低
い。例えば実用レベルである90dB程度の２次波音圧を得
るには140dB或いはそれ以上の強力な１次波音圧を必要
とする。
の非線形性によって１次波から可聴音である２次波を得
ようとする方式であるためにその変換効率が極めて低
い。例えば実用レベルである90dB程度の２次波音圧を得
るには140dB或いはそれ以上の強力な１次波音圧を必要
とする。
この様な強力な超音波を直接人体に曝すと、聴力障害や
目まい等の悪影響を及ぼすことが知られている。従って
実際にパラメトリックスピーカを受聴する時にはスピー
カと人との間に１次波だけを有効に減衰させ２次波の音
圧レベルや指向特性には影響を与えない音響フィルタを
設けることが不可欠である。従来、音響フィルタとして
は、布、フェルト、グラスウールなどの様に、個有の材
料物性によって特定の帯域を吸収、減衰させるものや、
空洞形消音器の様に構造的に特定の周波数だけを減衰さ
せようとするものが用いられているが、吸音材料は可聴
音の減衰を目的として作られていること、又空洞形共振
器は40KHzと言う高い周波数では設計が困難であること
からいずれもパラメトリックスピーカ用の音響フィルタ
として用いるには不適当であるという問題点を有してい
た。
目まい等の悪影響を及ぼすことが知られている。従って
実際にパラメトリックスピーカを受聴する時にはスピー
カと人との間に１次波だけを有効に減衰させ２次波の音
圧レベルや指向特性には影響を与えない音響フィルタを
設けることが不可欠である。従来、音響フィルタとして
は、布、フェルト、グラスウールなどの様に、個有の材
料物性によって特定の帯域を吸収、減衰させるものや、
空洞形消音器の様に構造的に特定の周波数だけを減衰さ
せようとするものが用いられているが、吸音材料は可聴
音の減衰を目的として作られていること、又空洞形共振
器は40KHzと言う高い周波数では設計が困難であること
からいずれもパラメトリックスピーカ用の音響フィルタ
として用いるには不適当であるという問題点を有してい
た。
発明の目的 本発明は上記問題点を解消し、１次波を有効に減衰さ
せ、かつ２次波の音圧レベルや指向特性には殆ど影響を
与えない音響フィルタを用いることにより安全でしかも
指向性の鋭いパラメトリックスピーカを提供することを
目的とする。
せ、かつ２次波の音圧レベルや指向特性には殆ど影響を
与えない音響フィルタを用いることにより安全でしかも
指向性の鋭いパラメトリックスピーカを提供することを
目的とする。
発明の構成 本発明は超音波音源と前記超音波音源の前方に所定の間
隔をもって設けられた音響フィルタとからなり、前記音
響フィルタは、主として軟質ポリウレタンフォームから
構成されており、これにより１次波のみを有効に減衰さ
せることができる。
隔をもって設けられた音響フィルタとからなり、前記音
響フィルタは、主として軟質ポリウレタンフォームから
構成されており、これにより１次波のみを有効に減衰さ
せることができる。
実施例の説明 第２図（ａ）に本発明の実施例におけるパラメトリック
スピーカの構成を示す。
スピーカの構成を示す。
第２図（ａ）において、21は従来例で用いたものと同じ
機能を有する超音波音源、22は厚さ120mmの軟質ポリウ
レタンフォームからなる音響フィルタである。超音波音
源21はバッフル板27に取り付けられており、音響フィル
タは枠28にはめ込まれている。枠28とバッフル板27とは
吊りボルト29で固定されている。
機能を有する超音波音源、22は厚さ120mmの軟質ポリウ
レタンフォームからなる音響フィルタである。超音波音
源21はバッフル板27に取り付けられており、音響フィル
タは枠28にはめ込まれている。枠28とバッフル板27とは
吊りボルト29で固定されている。
上記のように構成されたスピーカシステム全体は天井ス
ラブ30からアンカーボルト31によって吊り下げられてい
る。音源21と音響フィルタ22の距離は1.5mである。23は
マイクで、マイク23は音響フィルタ22から1m離れた水平
面上を移動できるようになっている。
ラブ30からアンカーボルト31によって吊り下げられてい
る。音源21と音響フィルタ22の距離は1.5mである。23は
マイクで、マイク23は音響フィルタ22から1m離れた水平
面上を移動できるようになっている。
尚、超音波音源と音響フィルタとの接続方法については
本実施例に限定されるものではなく、例えば第２図
（ｂ）に示すように超音波音源21と音響フィルタ22とを
それぞれ別々に天井スラブ30に取り付けてもよいし、吊
りボルトの代わりにワイヤーやパイプなどを用いても差
し支えない。
本実施例に限定されるものではなく、例えば第２図
（ｂ）に示すように超音波音源21と音響フィルタ22とを
それぞれ別々に天井スラブ30に取り付けてもよいし、吊
りボルトの代わりにワイヤーやパイプなどを用いても差
し支えない。
以上の構成において、マイク23を音響フィルタ22と平衡
に移動させ、１次波と２次波の音圧レベルを測定し、そ
の指向特性図を第３図、第４図に示す。第３図は１次波
の指向特性、第４図は1KHzの２次波の指向特性を示すも
ので、第３図、第４図においてＡは音響フィルタ22を用
いない場合の特性、Ｂは用いた場合の特性を示す。尚、
横軸は、音源21の音波放射中心Ｘからの移動距離を示す
もので、第２図中矢印ａ方向への移動距離を正に、矢印
ｂ方向を負にしている。
に移動させ、１次波と２次波の音圧レベルを測定し、そ
の指向特性図を第３図、第４図に示す。第３図は１次波
の指向特性、第４図は1KHzの２次波の指向特性を示すも
ので、第３図、第４図においてＡは音響フィルタ22を用
いない場合の特性、Ｂは用いた場合の特性を示す。尚、
横軸は、音源21の音波放射中心Ｘからの移動距離を示す
もので、第２図中矢印ａ方向への移動距離を正に、矢印
ｂ方向を負にしている。
第３図、第４図に示される特性により、本実施例のパラ
メトリックスピーカは１次波は25dB以上減衰しているの
に対し、２次波（1KHz）は約5dBしか減衰せず又指向特
性にも殆んど変化がないのがわかる。
メトリックスピーカは１次波は25dB以上減衰しているの
に対し、２次波（1KHz）は約5dBしか減衰せず又指向特
性にも殆んど変化がないのがわかる。
ところでパラメトリックスピーカに用いる音響フィルタ
は、少なくとも超音波音源から1m程度以上離して設置し
なければ十分な２次波の音圧が得られない。
は、少なくとも超音波音源から1m程度以上離して設置し
なければ十分な２次波の音圧が得られない。
また実験の結果、超音波音源から2m程度離せば音響フィ
ルタを設置しない場合に比べて２次波の音圧レベルに大
きな差はない。このため音響フィルタの大きさは直径1m
以上の大きなものが必要になる。
ルタを設置しない場合に比べて２次波の音圧レベルに大
きな差はない。このため音響フィルタの大きさは直径1m
以上の大きなものが必要になる。
次に本発明の第２の実施例について説明する。ところで
第１の実施例では軟質ポリウレタンフォームだけを音響
フィルタとして用いているため、大きな厚みを必要とす
る。そこで第２の実施例として、軟質ポリウレタンフォ
ームの間にフィルムをはさんだ構成のフィルタについて
第５図と共に説明する。
第１の実施例では軟質ポリウレタンフォームだけを音響
フィルタとして用いているため、大きな厚みを必要とす
る。そこで第２の実施例として、軟質ポリウレタンフォ
ームの間にフィルムをはさんだ構成のフィルタについて
第５図と共に説明する。
厚さ30mmの軟質ウレタンフォーム24の間に、厚さ18μｍ
のポリエチレンフィルム25をはさんで音響フィルタを構
成した。このフィルタの特性を第１の実施例と同一条件
で測定したところ１次波は第１の実施例と同じく25dB以
上減衰し、２次波（1KHZ）の減衰は約3dBとなり又指向
特性にも殆んど変化はなかった。即ち第１の実施例に比
べ本実施例では、フィルタの厚みを減少させかつ２次波
の減衰を少なくすることができる。
のポリエチレンフィルム25をはさんで音響フィルタを構
成した。このフィルタの特性を第１の実施例と同一条件
で測定したところ１次波は第１の実施例と同じく25dB以
上減衰し、２次波（1KHZ）の減衰は約3dBとなり又指向
特性にも殆んど変化はなかった。即ち第１の実施例に比
べ本実施例では、フィルタの厚みを減少させかつ２次波
の減衰を少なくすることができる。
尚、本実施例ではフィルムを１枚はさんだ場合について
説明したが、第６図の様に２枚以上のフィルムをはさむ
と更にフィルタ厚を薄くし、かつ２次波の減衰を抑える
ことができる。
説明したが、第６図の様に２枚以上のフィルムをはさむ
と更にフィルタ厚を薄くし、かつ２次波の減衰を抑える
ことができる。
次に第７図に示す様に、マイク23を音源21の後方1mの位
置に置き、フィルタと平行に移動させて１次波と２次波
の音圧レベルを測定したところ、１次波は約105dB、２
次波は55〜60dBであった。この時フィルタとしては、第
２の実施例に用いたものを使用した。次に、フィルタの
間にはさんであったポリエチレンフィルムを、音源側の
表面に置き同様の測定を行なったところ、１次波は約12
5dB、２次波は65〜70dBであった。この様に１次波や２
次波の反射音圧のレベルが大きいと、２次波の音源を乱
し指向性の悪化を招くばかりでなく、高いレベルの２次
波が音源の後方の壁面等で反射して、全く別の所で高い
レベルの２次波が観測されることになる。この様な点か
ら、フィルムを軟質ポリウレタンフォームの間にはさむ
ことは大きな効果がある。又はさむ位置としては、厚み
の中心に対して音源より遠い位置にはさんだ方がより効
果が得られる。又プラスチックフィルムのかわりに薄い
紙をはさんでも同様の効果が得られる。
置に置き、フィルタと平行に移動させて１次波と２次波
の音圧レベルを測定したところ、１次波は約105dB、２
次波は55〜60dBであった。この時フィルタとしては、第
２の実施例に用いたものを使用した。次に、フィルタの
間にはさんであったポリエチレンフィルムを、音源側の
表面に置き同様の測定を行なったところ、１次波は約12
5dB、２次波は65〜70dBであった。この様に１次波や２
次波の反射音圧のレベルが大きいと、２次波の音源を乱
し指向性の悪化を招くばかりでなく、高いレベルの２次
波が音源の後方の壁面等で反射して、全く別の所で高い
レベルの２次波が観測されることになる。この様な点か
ら、フィルムを軟質ポリウレタンフォームの間にはさむ
ことは大きな効果がある。又はさむ位置としては、厚み
の中心に対して音源より遠い位置にはさんだ方がより効
果が得られる。又プラスチックフィルムのかわりに薄い
紙をはさんでも同様の効果が得られる。
発明の効果 本発明によれば以下の様な効果を得ることができる。
(1) １次波を人体に安全なレベルにまで低下させかつ
２次波の音圧レベルや指向特性には殆んど影響を与える
ことのない音響フィルタの採用によって、パラメトリッ
クスピーカ個有の鋭い指向性を損うことなく従来のネッ
クであった超音波による人体への影響をなくすことがで
き、パラメトリックスピーカの実用化を可能ならしめ
る。
２次波の音圧レベルや指向特性には殆んど影響を与える
ことのない音響フィルタの採用によって、パラメトリッ
クスピーカ個有の鋭い指向性を損うことなく従来のネッ
クであった超音波による人体への影響をなくすことがで
き、パラメトリックスピーカの実用化を可能ならしめ
る。
(2) 軟質ポリウレタンフォームの間にフィルムをはさ
んだ構造とすることにより音響フィルタの厚みを減少さ
せ、かつ２次波の減衰を少なくすることができる。
んだ構造とすることにより音響フィルタの厚みを減少さ
せ、かつ２次波の減衰を少なくすることができる。
(3) プラスチックフィルム等、音を反射する材料で音
響フィルタを構成する場合に比べ、表面が吸音性である
ので、１次波の反射によって２次波の音源を乱すことも
なく、２次波が音源や後方の壁に反射して指向性を悪化
させることもない。
響フィルタを構成する場合に比べ、表面が吸音性である
ので、１次波の反射によって２次波の音源を乱すことも
なく、２次波が音源や後方の壁に反射して指向性を悪化
させることもない。
第１図はパラメトリックスピーカの原理を示す図、第２
図は、本発明の一実施例におけるパラメトリックスピー
カの音源と音響フィルタとの配置を示す構成図、第３図
は同音響フィルタの有無による１次波の指向特性図、第
４図は同２次波の指向特性図、第５図及び第６図は同他
の実施例の音響フィルタの構成を示す図、第７図はフィ
ルタの構成による１次波及び２次波の反射を測定するた
めの配置図である。 １……超音波トランスデューサ、2,21……音源、22,24
……軟質ポリウレタンフォーム、23……マイク、25……
フィルム。
図は、本発明の一実施例におけるパラメトリックスピー
カの音源と音響フィルタとの配置を示す構成図、第３図
は同音響フィルタの有無による１次波の指向特性図、第
４図は同２次波の指向特性図、第５図及び第６図は同他
の実施例の音響フィルタの構成を示す図、第７図はフィ
ルタの構成による１次波及び２次波の反射を測定するた
めの配置図である。 １……超音波トランスデューサ、2,21……音源、22,24
……軟質ポリウレタンフォーム、23……マイク、25……
フィルム。
Claims (2)
- 【請求項１】媒質の非線形性によって有限振幅超音波か
ら可聴周波を発生させるための超音波音源と、上記超音
波音源の前方１〜2mの位置に設けられた音響フィルタと
を有し、 上記音響フィルタは、主として軟質ポリウレタンフォー
ムからなることを特徴とするパラメトリックスピーカ。 - 【請求項２】音響フィルタは、軟質ポリウレタンフォー
ムと、紙又はプラスチックフィルムとを少なくとも各１
層以上積層したものからなり、かつ前記音響フィルタの
音源側の表面が軟質ポリウレタンフォームであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパラメトリック
スピーカ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17974384A JPH0728463B2 (ja) | 1984-08-28 | 1984-08-28 | パラメトリツクスピ−カ |
| US06/862,349 US4823908A (en) | 1984-08-28 | 1985-08-26 | Directional loudspeaker system |
| PCT/JP1985/000469 WO1986001670A1 (en) | 1984-08-28 | 1985-08-26 | Directional speaker system |
| DE19853590430 DE3590430T1 (de) | 1984-08-28 | 1985-08-26 | Lautsprechersystem mit ausgeprägter Richtwirkung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17974384A JPH0728463B2 (ja) | 1984-08-28 | 1984-08-28 | パラメトリツクスピ−カ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6157198A JPS6157198A (ja) | 1986-03-24 |
| JPH0728463B2 true JPH0728463B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=16071084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17974384A Expired - Lifetime JPH0728463B2 (ja) | 1984-08-28 | 1984-08-28 | パラメトリツクスピ−カ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0728463B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6451393U (ja) * | 1987-09-25 | 1989-03-30 | ||
| GB9506725D0 (en) | 1995-03-31 | 1995-05-24 | Hooley Anthony | Improvements in or relating to loudspeakers |
| GB0124352D0 (en) | 2001-10-11 | 2001-11-28 | 1 Ltd | Signal processing device for acoustic transducer array |
| DE102011003168A1 (de) * | 2011-01-26 | 2012-07-26 | Robert Bosch Gmbh | Lautsprechersystem |
-
1984
- 1984-08-28 JP JP17974384A patent/JPH0728463B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6157198A (ja) | 1986-03-24 |
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