JPH0754995B2 - パラメトリックスピーカ - Google Patents
パラメトリックスピーカInfo
- Publication number
- JPH0754995B2 JPH0754995B2 JP2405384A JP2405384A JPH0754995B2 JP H0754995 B2 JPH0754995 B2 JP H0754995B2 JP 2405384 A JP2405384 A JP 2405384A JP 2405384 A JP2405384 A JP 2405384A JP H0754995 B2 JPH0754995 B2 JP H0754995B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- generator
- parametric
- wave
- ultrasonic wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
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
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、とくに駅ホームの案内放送や展示会における
出品物の説明など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。
出品物の説明など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、指向性の鋭いスピーカとしてホーンスピーカが利
用されていた。しかしながら、ホーンスピーカの指向性
はホーン長と口径に強く依存し、とくに低音域で鋭い指
向性を得ることは困難であった。
用されていた。しかしながら、ホーンスピーカの指向性
はホーン長と口径に強く依存し、とくに低音域で鋭い指
向性を得ることは困難であった。
それに対して近年強力な超音波の非線形相互作用による
効果であるパラメトリックアレイを利用したスピーカ
が、線形領域にない鋭い指向性を得られるところから注
目されている。
効果であるパラメトリックアレイを利用したスピーカ
が、線形領域にない鋭い指向性を得られるところから注
目されている。
以下に従来のパラメトリックスピーカについて第１図、
第２図と共に説明する。
第２図と共に説明する。
第１図、第２図において、（１）はバイモルフ圧電セラ
ミック振動子を用いた超音波トランスデューサで、中心
周波数は40kHz、能率は入力10Vの時軸上1mで113dBであ
る。構造は第２図に示すように、外径（Ｄ）がφ11.5の
プラスチック基板（２）上に弾性接着剤を介してバイモ
ルフ振動子（３）を接着し、その上にアルミ共振子
（４）、結合軸（５）を接合したものである。
ミック振動子を用いた超音波トランスデューサで、中心
周波数は40kHz、能率は入力10Vの時軸上1mで113dBであ
る。構造は第２図に示すように、外径（Ｄ）がφ11.5の
プラスチック基板（２）上に弾性接着剤を介してバイモ
ルフ振動子（３）を接着し、その上にアルミ共振子
（４）、結合軸（５）を接合したものである。
この超音波トランスデューサ（１）を、第１図に示すよ
うに、547ヶ蜂の巣状に並べて超音波発生器（６）を構
成した。音声信号源（７）からの信号は、変調器（８）
でAM変調された後、パワーアンプ（９）を介してパラメ
トリックスピーカに入力される。搬送波の周波数は40kH
zである。
うに、547ヶ蜂の巣状に並べて超音波発生器（６）を構
成した。音声信号源（７）からの信号は、変調器（８）
でAM変調された後、パワーアンプ（９）を介してパラメ
トリックスピーカに入力される。搬送波の周波数は40kH
zである。
超音波発生器（６）から放射された搬送波と側帯波とが
空気の非線形性によって干渉し、指向性の鋭い音声信号
（変調波）が空間で再生される。超音波発生器から放射
された振幅変調超音波のことを１次波、１次波の干渉に
よって空中に発生する変調波のことを２次波とよぶ。
空気の非線形性によって干渉し、指向性の鋭い音声信号
（変調波）が空間で再生される。超音波発生器から放射
された振幅変調超音波のことを１次波、１次波の干渉に
よって空中に発生する変調波のことを２次波とよぶ。
第３図に距離2mにおける１次波の指向特性を、第４図に
２次波（1kHz）の指向特性を示す。
２次波（1kHz）の指向特性を示す。
パラメトリックスピーカにおける２次波の指向特性は、
１次波の指向特性と変調周波数によって一義的に決ま
る。ところで、パラメトリックアレイ方式による可聴音
の再生は効率が低いため、強力な１次波を放射する必要
がある。例えば、軸上1mで90dBの２次波を発生させるに
は150dB程度の１次波が必要である。そのため再生され
た音を聴こうとする人（受聴者）が強力な超音波を直接
受けるという問題があった。この問題に対しては超音波
発生器の前に超音波を遮断する音響フィルタを設ける方
式が用いられていた。
１次波の指向特性と変調周波数によって一義的に決ま
る。ところで、パラメトリックアレイ方式による可聴音
の再生は効率が低いため、強力な１次波を放射する必要
がある。例えば、軸上1mで90dBの２次波を発生させるに
は150dB程度の１次波が必要である。そのため再生され
た音を聴こうとする人（受聴者）が強力な超音波を直接
受けるという問題があった。この問題に対しては超音波
発生器の前に超音波を遮断する音響フィルタを設ける方
式が用いられていた。
第５図に、超音波発生器及び音響フィルタを受聴者の頭
上に設置した場合の例を示す。（６）は超音波発生器、
（61）は音響フィルタ、（62）は受聴者である。この音
響フィルタによって中心軸上での強い超音波は30dB以上
減衰させることができる。
上に設置した場合の例を示す。（６）は超音波発生器、
（61）は音響フィルタ、（62）は受聴者である。この音
響フィルタによって中心軸上での強い超音波は30dB以上
減衰させることができる。
ところがこの音響フィルタの外にいる人（62′）には超
音波発生器（６）から放射された超音波が直接当たるこ
とになる。超音波の指向性は鋭いとはいえ、第３図から
も分かるように、サイドロープのレベルは中心軸上から
30゜以上離れても110〜120dBあり、必ずしも安全なレベ
ルとは言えなかった。
音波発生器（６）から放射された超音波が直接当たるこ
とになる。超音波の指向性は鋭いとはいえ、第３図から
も分かるように、サイドロープのレベルは中心軸上から
30゜以上離れても110〜120dBあり、必ずしも安全なレベ
ルとは言えなかった。
更には、超音波は極めて反射性が強く、周囲の壁（63）
などで反射した超音波（64）が、音響フィルタの下にも
到達し、音響フィルタの超音波減衰性能をいくら上げて
も、受聴者の受ける超音波レベルが下がらない原因とな
っていた。
などで反射した超音波（64）が、音響フィルタの下にも
到達し、音響フィルタの超音波減衰性能をいくら上げて
も、受聴者の受ける超音波レベルが下がらない原因とな
っていた。
パラメトリックスピーカを実用化するにあたり、受聴者
の安全を確保することは最も重要かつ基本的な課題であ
るにも拘らず、以上のように従来の音響フィルタでは十
分なものとは言えなかった。例えば音響フィルタを超音
波発生器に近づけると、超音波の非線形相互作用領域
（65）（パラメトリックアレイ）が小さくなり再生され
る２次波の音圧低下、指向特性の悪化をもたらす。音響
フィルタを極めて大きくすることは設置、移動、コスト
等の点から不利である。壁などによる反射を防ぐには壁
を高性能な吸音壁にする必要がある。
の安全を確保することは最も重要かつ基本的な課題であ
るにも拘らず、以上のように従来の音響フィルタでは十
分なものとは言えなかった。例えば音響フィルタを超音
波発生器に近づけると、超音波の非線形相互作用領域
（65）（パラメトリックアレイ）が小さくなり再生され
る２次波の音圧低下、指向特性の悪化をもたらす。音響
フィルタを極めて大きくすることは設置、移動、コスト
等の点から不利である。壁などによる反射を防ぐには壁
を高性能な吸音壁にする必要がある。
更にはパラメトリックスピーカを近接させて設置したと
き、搬送波の周波数がそれぞれ異なっていると超音波の
サイドローブ同士の干渉によってその差音が発生すると
いった問題もあった。
き、搬送波の周波数がそれぞれ異なっていると超音波の
サイドローブ同士の干渉によってその差音が発生すると
いった問題もあった。
発明の目的 本発明は、人体に有害と考えられる強力超音波を受聴者
に曝露することなく、指向性の鋭い可聴音を再生するパ
ラメトリックスピーカを提供することを目的とする。
に曝露することなく、指向性の鋭い可聴音を再生するパ
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 上記目的を達成するために本発明におけるパラメトリッ
クスピーカは、可聴周波数で変調された超音波を空中に
放射し、パラメトリック効果によって可聴周波数を再生
する超音波発生器と、この超音波発生器に取り付けら
れ、超音波を遮断するための筒状体と、この筒状体の開
口部に超音波を閉じ込めるように設けられた音響フィル
タから構成されている。
クスピーカは、可聴周波数で変調された超音波を空中に
放射し、パラメトリック効果によって可聴周波数を再生
する超音波発生器と、この超音波発生器に取り付けら
れ、超音波を遮断するための筒状体と、この筒状体の開
口部に超音波を閉じ込めるように設けられた音響フィル
タから構成されている。
実施例の説明 以下に本発明の実施例を第６図〜第11図に基づいて説明
する。
する。
第６図に第１実施例を示す。超音波発生器（10）の前面
に150μ厚のポリエステルフィルムでできた筒状体（1
2）を配置した。また、筒状体の開口部に厚さ1cmのグラ
スウールからなる音響フィルタ（15）を設置した。（1
3）は筒状体（12）の形状を保持するための金属製の枠
である。ポリエステルフィルムは、超音波は殆ど反射す
るが可聴周波は透過させる。実験によれば150μ厚ポリ
エステルフィルムを透過した40kHzの超音波は約25dB減
衰するのに対し、5kHz以下の可聴周波の減衰は1dB以下
であった。また音響フィルタは超音波は殆ど吸収するが
可聴周波は透過させる。実験によれば本実施例で用いた
音響フィルタは40kHzの超音波は40dB以上減衰させるの
に対し、可聴周波の減衰は3dB以下であった。
に150μ厚のポリエステルフィルムでできた筒状体（1
2）を配置した。また、筒状体の開口部に厚さ1cmのグラ
スウールからなる音響フィルタ（15）を設置した。（1
3）は筒状体（12）の形状を保持するための金属製の枠
である。ポリエステルフィルムは、超音波は殆ど反射す
るが可聴周波は透過させる。実験によれば150μ厚ポリ
エステルフィルムを透過した40kHzの超音波は約25dB減
衰するのに対し、5kHz以下の可聴周波の減衰は1dB以下
であった。また音響フィルタは超音波は殆ど吸収するが
可聴周波は透過させる。実験によれば本実施例で用いた
音響フィルタは40kHzの超音波は40dB以上減衰させるの
に対し、可聴周波の減衰は3dB以下であった。
本実施例では、１次波によるパラメトリックアレイは筒
状体（12）と音響フィルタ（15）内に閉じこめられる
が、パラメトリック効果によって生じた可聴周波数は透
過する。よって２次波の指向特性は、筒状体（12）の有
無に関係なくパラメトリック効果に従うので、筒状体近
傍においても２次波を聴くことが可能である。叉、筒状
体（12）の材料は、他のプラスチックフィルムや紙など
でも同様の効果が得られた。形状保持の枠（13）の代わ
りに、目の荒い網や、パンチングメタル等の枠を用いて
もよい。
状体（12）と音響フィルタ（15）内に閉じこめられる
が、パラメトリック効果によって生じた可聴周波数は透
過する。よって２次波の指向特性は、筒状体（12）の有
無に関係なくパラメトリック効果に従うので、筒状体近
傍においても２次波を聴くことが可能である。叉、筒状
体（12）の材料は、他のプラスチックフィルムや紙など
でも同様の効果が得られた。形状保持の枠（13）の代わ
りに、目の荒い網や、パンチングメタル等の枠を用いて
もよい。
第７図に第２実施例を示す。超音波発生器（10）の前面
に、1cm厚のグラスウールからなる筒状体（14）を設置
した。また筒状体の開口部に音響フィルタを設置した点
は第一の実施例と同じである。
に、1cm厚のグラスウールからなる筒状体（14）を設置
した。また筒状体の開口部に音響フィルタを設置した点
は第一の実施例と同じである。
この筒状体は超音波は吸収するが可聴周波は透過させる
という性質を持つ。第１実施例では、各トランスデュー
スから放射される超音波の位相は揃っていても、筒状体
壁面で反射されることによって筒状体開口部での位相は
揃わない。そのため、１次波の指向特性は超音波発生器
をピストン振動板と見なした時のような特性とはなら
ず、第８図に示したような複雑なものとなる。
という性質を持つ。第１実施例では、各トランスデュー
スから放射される超音波の位相は揃っていても、筒状体
壁面で反射されることによって筒状体開口部での位相は
揃わない。そのため、１次波の指向特性は超音波発生器
をピストン振動板と見なした時のような特性とはなら
ず、第８図に示したような複雑なものとなる。
それに対して第２実施例では、筒状体壁面が１次波を吸
収するので、第９図に示すように不要なサイドローブは
殆どなくなり、鋭いメインローブだけとなる。そのた
め、２次波の指向特性（1kHz）も第10図に示すように、
筒状体をつけない場合に対してより狭くすることが可能
である。第10図において、（Ａ）は筒状体をつけない場
合、（Ｂ）は筒状体を設けた場合の指向特性である。
収するので、第９図に示すように不要なサイドローブは
殆どなくなり、鋭いメインローブだけとなる。そのた
め、２次波の指向特性（1kHz）も第10図に示すように、
筒状体をつけない場合に対してより狭くすることが可能
である。第10図において、（Ａ）は筒状体をつけない場
合、（Ｂ）は筒状体を設けた場合の指向特性である。
フィルタとしては、超音波を反射するようなフィルムを
用いても差支えないが、１次波の音場を乱すので吸収さ
せた方が望ましい。
用いても差支えないが、１次波の音場を乱すので吸収さ
せた方が望ましい。
以上の実施例において筒状体及び音響フィルタの材質
は、いずれも超音波を反射叉は吸収するものであり、超
音波が外部へ漏れることを防止できる。この結果、超音
波のレベルは従来の音響フィルタのみでは最大110dB程
度であったが、どの場所でも90dB以下へと低下させるこ
とができ、人体への安全が十分確保できる。
は、いずれも超音波を反射叉は吸収するものであり、超
音波が外部へ漏れることを防止できる。この結果、超音
波のレベルは従来の音響フィルタのみでは最大110dB程
度であったが、どの場所でも90dB以下へと低下させるこ
とができ、人体への安全が十分確保できる。
以上実施例をあげて具体的に説明したが、筒状体の形状
は本実施例に掲げたパラボラ形状のものでなくてもよ
く、第11図に示すように円筒形筒状体（16）などでも本
質的に同様の効果が得られることは言うまでもない。
叉、本実施例では音圧向上の点で超音波トランスデュー
サをアレイ化して超音波発生器を構成したが、音圧が小
さくてよい場合や、大型のトランスデューサを用いて能
率よく音響放射を行える場合には、１ヶのトランスデュ
ーサでも差支えない。
は本実施例に掲げたパラボラ形状のものでなくてもよ
く、第11図に示すように円筒形筒状体（16）などでも本
質的に同様の効果が得られることは言うまでもない。
叉、本実施例では音圧向上の点で超音波トランスデュー
サをアレイ化して超音波発生器を構成したが、音圧が小
さくてよい場合や、大型のトランスデューサを用いて能
率よく音響放射を行える場合には、１ヶのトランスデュ
ーサでも差支えない。
発明の効果 以上のように本発明のパラメトリックスピーカによれば
次のような効果が得られる。
次のような効果が得られる。
（１） １次波だけを反射叉は吸収するような筒状体及
び音響フィルタ材料を用いることにより、筒状体側面に
おいても２次波を聞くことが可能であり、かつ害な強力
超音波に人体が曝されることを防止できる。
び音響フィルタ材料を用いることにより、筒状体側面に
おいても２次波を聞くことが可能であり、かつ害な強力
超音波に人体が曝されることを防止できる。
（２） 部屋の壁などによる超音波の反射がなくなるの
で、設置場所を自由に選べる。
で、設置場所を自由に選べる。
（３） 複数のパラメトリックを近接して設置したとき
も搬送周波数の差による差音の発生がなくなり、それぞ
れの独立性が確保される。
も搬送周波数の差による差音の発生がなくなり、それぞ
れの独立性が確保される。
第１図は従来のパラメトリックスピーカの構成図、第２
図は超音波発生器に使われている超音波トランスデュー
サの構成図、第３図は従来のパラメトリックスピーカの
１次波の指向特性図、第４図は２次波の指向特性図、第
５図は従来のパラメトリックスピーカの設置状態を示す
図、第６図は第１実施例の構成図、第７図は第２実施例
の構成図、第８図は第１実施例の１次波の指向特性図、
第９図は第２実施例の１次波の指向特性図、第10図は第
１、第２の実施例の２次波の指向特性図、第11図は筒状
体の形状の他の実施例を示す構成図である。 （１）……超音波トランスデューサ、（６），（10）…
…超音波発生器、（12）……筒状体、（13）……枠、
（14）……筒状体、（15）……音響フィルタ、（16）…
…円筒形の筒状体、（62），（62′）……受聴者、（6
5）……超音波の非線形相互作用領域。
図は超音波発生器に使われている超音波トランスデュー
サの構成図、第３図は従来のパラメトリックスピーカの
１次波の指向特性図、第４図は２次波の指向特性図、第
５図は従来のパラメトリックスピーカの設置状態を示す
図、第６図は第１実施例の構成図、第７図は第２実施例
の構成図、第８図は第１実施例の１次波の指向特性図、
第９図は第２実施例の１次波の指向特性図、第10図は第
１、第２の実施例の２次波の指向特性図、第11図は筒状
体の形状の他の実施例を示す構成図である。 （１）……超音波トランスデューサ、（６），（10）…
…超音波発生器、（12）……筒状体、（13）……枠、
（14）……筒状体、（15）……音響フィルタ、（16）…
…円筒形の筒状体、（62），（62′）……受聴者、（6
5）……超音波の非線形相互作用領域。
Claims (3)
- 【請求項１】可聴周波で変調された超音波を空中に放射
し、パラメトリック効果によって可聴周波を再生する超
音波発生器と、この超音波発生器に取り付けられ、前記
超音波発生器から放射される超音波を反射叉は吸収叉は
両者の併用により遮断する筒状体と、前記筒状体の開口
に設けられ、前記超音波発生器から放射される超音波を
反射叉は吸収叉は両者の併用によって遮断し、可聴周波
を透過する材料からなる音響フィルタとを備え、前記筒
状体と前記音響フィルタとにより前記超音波を内部に閉
じ込め、前記可聴周波のみを透過するパラメトリックス
ピーカ。 - 【請求項２】筒状体が、超音波発生器から放射される超
音波は反射し、可聴周波は透過する材料で構成されてい
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。 - 【請求項３】筒状体が、超音波発生器から放射される超
音波は吸収し、可聴周波は透過する材料で構成されてい
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 (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2405384A JPH0754995B2 (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | パラメトリックスピーカ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2405384A JPH0754995B2 (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | パラメトリックスピーカ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60167597A JPS60167597A (ja) | 1985-08-30 |
| JPH0754995B2 true JPH0754995B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=12127716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2405384A Expired - Lifetime JPH0754995B2 (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | パラメトリックスピーカ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0754995B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0754996B2 (ja) * | 1984-03-26 | 1995-06-07 | 株式会社リコー | 電気音響変換装置 |
| JPS62200998A (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パラメトリツクスピ−カ |
| JPH03119899A (ja) * | 1989-10-02 | 1991-05-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超指向性スピーカー装置 |
| ITMO20090219A1 (it) * | 2009-09-01 | 2011-03-02 | Imal Srl | Dispositivo ad ultrasuoni ad elevata efficienza. |
| JP5664450B2 (ja) * | 2011-05-11 | 2015-02-04 | 株式会社デンソー | パラメトリックスピーカ |
| JP2013077992A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Taiheiyo Cement Corp | 超音波発音体およびパラメトリックスピーカ |
| JP2013078017A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Taiheiyo Cement Corp | パラメトリックスピーカ用超音波発音体 |
| JP6186622B2 (ja) * | 2012-09-28 | 2017-08-30 | 日本特殊陶業株式会社 | 超音波発音体およびパラメトリックスピーカ |
| DE102015220565A1 (de) | 2015-10-21 | 2017-04-27 | Peter Plonski | Hornförmige Klangverbesserungseinrichtung |
-
1984
- 1984-02-09 JP JP2405384A patent/JPH0754995B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60167597A (ja) | 1985-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4823908A (en) | Directional loudspeaker system | |
| US20050207590A1 (en) | Method of reproducing audio sound with ultrasonic loudspeakers | |
| US5859915A (en) | Lighted enhanced bullhorn | |
| US9036827B2 (en) | Parametric audio system | |
| JP3267231B2 (ja) | 超指向性スピーカ | |
| JPH11164384A (ja) | 超指向性スピーカ及びスピーカの駆動方法 | |
| MXPA01001031A (es) | Dispositivo acustico. | |
| JPS585637B2 (ja) | ヘツドホン | |
| CN1905600B (zh) | 消除免持电话通信中声学回声的方法和装置 | |
| JPH0754995B2 (ja) | パラメトリックスピーカ | |
| JPS63296500A (ja) | スピーカキャビネット | |
| JP2006502657A (ja) | 指向特性を改善した音響再生装置 | |
| JPS61264995A (ja) | パラメトリツクスピ−カ | |
| JPH0576839B2 (ja) | ||
| JP3356847B2 (ja) | 音源構成法 | |
| JPH0754996B2 (ja) | 電気音響変換装置 | |
| US2102212A (en) | Sound reproducing apparatus | |
| JP2786531B2 (ja) | 超指向性スピーカ | |
| JPS62200998A (ja) | パラメトリツクスピ−カ | |
| JPH0728463B2 (ja) | パラメトリツクスピ−カ | |
| JP2002300688A (ja) | 音源構成装置 | |
| JP3700841B2 (ja) | 音場制御装置 | |
| JP2005333574A (ja) | 音声通話装置 | |
| JP4341851B1 (ja) | スピーカ装置 | |
| JPH0728462B2 (ja) | パラメトリツクスピ−カ |