JPH11145915A

JPH11145915A - 超音波超指向性拡声装置

Info

Publication number: JPH11145915A
Application number: JP30623497A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Suzuki; 光治鈴木
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】一般に、従来の通常音声のための拡声装置は
指向性が低くフィールド全体にまんべんなく情報を伝達
するのには問題ないが、フィールドの中のある限られた
ポイントに局所的に音声を伝えることは殆ど不可能であ
る。【解決手段】超音波信号発生手段２０から発生される
１つの超音波音源を使い１つの超音波拡声器２６からは
変調手段２２により伝達したい可聴音声信号で変調した
超音波を、もう１つの超音波拡声器２５からは無変調の
超音波をそれぞれ目標（☆印にて示す）に向けて放出す
る。これにより目標付近の２つの超音波が重なった領域
（斜線で示す）では干渉により両者の差の周波数として
可聴音声が再現され情報が伝達される。一方、２超音波
の重ならない領域では干渉が起きず可聴音声は現出しな
い。このような方式によれば、目標（☆印で示す）近辺
の斜線部分についてのみ可聴音声が伝達され、それ以外
の領域では可聴音声としては一切無音である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波拡声装置に
関し、特に、屋外での通常の音声拡声器では、音声信号
の届かない距離に対してあるいは特定の限定された領域
にのみに対して可聴音声信号を伝達できる超音波超指向
性拡声装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の拡声装置は、超音波信号
を放出する拡声手段が物理的に単一の構造物で構成され
ていた。

【０００３】第１の従来例としてあげられる特開平３−
２６４８８３号公報に開示された報知装置は、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
ことを特徴としたものである。

【０００４】第２の従来例としてあげられる特開平３−
２４５０８５号公報に開示された時刻報知音発生装置
は、周波数の異なる超音波である複数の１次音波を発生
させる音源を備え１次音波の干渉により可聴音を出力す
る電気音響変換装置と、電気音響変換装置を納装した筐
体と、あらかじめ設定された時刻になると電気音響変換
装置に報知信号を送出して可聴音である報知音を発生さ
せる時計部とを具備している。

【０００５】上記第１及び第２の従来技術は、いずれも
図４に示されたパラメトリックスピーカを使用してい
る。

【０００６】パラメトリックスピーカは、以下に示すよ
うな原理で１次音波より可聴音である報知音を生成す
る。即ち、図４のように、スピーカや超音波振動子のよ
うな音源１００から、１次音波（実線）として互いに周
波数の異なる（Ｆ１，Ｆ２）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１次音波の周
波数の差成分（Ｆ１−Ｆ２）と和成分（Ｆ１＋Ｆ２）と
が現れる。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。従って、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。

【０００７】第３の従来例として、特願昭６２−１５５
６３４号公報に開示された技術をあげることができる。

【０００８】この第３の従来技術は、可聴周波数の電気
信号を入力する手段と、入力した可聴周波信号を増幅す
る信号増幅手段と、超音波帯域周波数の搬送用交流信号
を発生する搬送波発生手段と、この搬送波発生手段から
発生する交流信号を前記信号増幅手段の出力信号で変調
する変調手段と、この被変調信号を電力増幅する送信電
力増幅手段と、電力増幅された信号から超音波帯域の音
波出力を得る電気音響変換手段と、及び前記音波出力を
空中の所定領域に向けて送出するホーンを有する音響出
力手段とを備えている超音波送信機である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、叙上
の第１、第２の従来例の技術においては、伝達すでき目
標が拡声手段から遠くなればなる程、可聴音声信号の伝
達される領域がより広くなるという点である。

【００１０】その理由は、超音波信号を発生する拡声機
能が単一の拡声手段で構成されていたからである。

【００１１】第２の問題点は、上記第３の従来例におい
ては受信側の構成が複雑化することである。

【００１２】その理由は、受信側においては、超音波受
信、可聴周波数への復調、音響出力の機能を有する超音
波受信機を携帯することが必要となるからである。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑み、従来の技
術に内在する上記欠点を解消する為になされたものであ
り、従って本発明の目的は、遠く離れかつ非常に限定さ
れた領域に対してのみ可聴音声信号を伝達することがで
きる新規な超音波超指向性拡声装置を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する為
に、本発明に係る超音波超指向性拡声装置は、異なった
周波数を持つ複数の超音波信号を発生する超音波発生手
段と、可聴音声を電気信号に変換できる検知手段と、電
気信号に変えられた可聴音声信号で上記発生された超音
波信号を変調する変調手段と、上記被変調超音波信号を
目標に向かって音響出力として放出する第１の超音波拡
声手段と、上記第１の超音波拡声手段と物理的に一定距
離離れて構成され、無変調の超音波信号を目標に向かっ
て音響出力として放出する第２の超音波拡声手段と、上
記第１、第２の超音波拡声手段へ供給する超音波信号を
それぞれ増幅する第１、第２の増幅手段とを備えて構成
されている。

【００１５】［本発明の原理］本発明の原理は下記の通
りである。

【００１６】即ち本発明においては、１つの超音波音源
を利用し、２つの超音波拡声器からそれぞれ目標に向け
て超音波を放出する。この内１つの超音波信号には伝達
したい音声情報で変調を行っておく。これにより目標に
おいては２超音波信号の干渉により差の周波数成分とし
ての可聴音声情報が伝達される。

【００１７】一方、目標以外の領域においては、１超音
波しか存在しないことから、可聴音声は発生せずに無音
状態となる。

【００１８】

【作用】本発明に係る超音波拡声装置においては、超音
波発生手段から、伝達を行うために使用する１つの周波
数を選択して超音波信号を発生させる。検知手段からは
目標に対して伝達したい警告、メッセージ等の可聴音声
信号を入力させる。

【００１９】検知手段によって電気信号に変換された音
声信号は、発生超音波信号の１つを可聴音声電気信号に
よって変調する。この被変調超音波信号と無変調の超音
波信号は、それぞれ第１、第２の増幅手段によって同レ
ベルに増幅され、それぞれ第１、第２の超音波拡声手段
より目標に向かって音響信号として出力される。

【００２０】この２つの拡声手段の放出方向を適切に操
作し、目標を含む限定した領域についてのみ、２超音波
信号が重畳するように指向させる。

【００２１】このような操作により、２つの超音波信号
が重畳された領域についてのみ両信号によるうなり、即
ち、両信号間の差周波数信号である可聴音声信号が発生
する。

【００２２】これにより、超音波信号重畳領域以外に
は、何ら可聴音声を伝えることなく、また重畳領域内で
は何らの受信装置を携帯することなく、伝達されるべき
可聴音声情報を受信することができる。

【００２３】また、超音波発生手段は、複数の周波数の
超音波信号を発生することが可能なために、これらの複
数の超音波信号に対応する超音波拡声装置を設置し、互
いの発生超音波周波数を相違させることにより、同時に
異なる目標に異なる可聴音声情報を伝達することも可能
である。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、本発明をその好ましい一実
施の形態について図１を参照しながら詳細に説明する。

【００２５】図１は本発明による一実施の形態を示すブ
ロック構成図である。

【００２６】図１を参照するに、超音波信号発生手段２
０は、複数の超音波拡声装置の複数同時利用を考慮し
て、複数の異なった周波数の複数の超音波信号を発生可
能であり、利用形態に従って互いに異なった周波数の超
音波信号の発生を選択することができる。

【００２７】可聴音声信号検知手段２１は、目標に対し
て伝達したい可聴音声信号を検知し、電気信号に変換す
る。

【００２８】超音波信号変調手段２２は、超音波信号発
生手段２０にて発生した超音波信号の１つを可聴音声電
気信号により変調する。

【００２９】超音波信号増幅手段２３、２４はぞれぞれ
先に説明した被変調超音波信号と無変調超音波信号を目
標にして重畳後に差周波数信号が復調されるように、同
レベルに増幅する。

【００３０】超音波信号拡声手段２５、２６は、互いに
拡声器一定距離支持構造体２７を持って構成、配置さ
れ、限定領域への可聴音声信号の伝達を可能とする。こ
れらの２つの超音波信号拡声手段２５、２６は、それぞ
れの高い指向性を持つ超音波出力を目標の近傍の極めて
限られた領域についてのみ重畳するように、放出方向を
操作され、超音波信号の重畳された領域に両者の差周波
数信号としての可聴音声信号が再現される。

【００３１】次に、図１を参照して、本発明に係る装置
の動作を詳細に説明する。

【００３２】目標（図１の中に☆印で示す）に伝達した
い情報を可聴音声信号（例えば、人声、擬音等）として
可聴音声信号検知手段２１より入力する。一方、２つの
超音波信号拡声手段２５、２６を操作し、目標近傍の極
めて限られた領域で両超音波信号が重畳する（図１にお
いて、斜線領域で示す）ように指向させる。

【００３３】この操作により斜線領域においては、２つ
の超音波信号が重畳されることにより、うなり、即ち、
差周波数信号である伝達されるべき可聴音声信号が再現
される。

【００３４】もともと超音波信号は可聴周波数音波信号
よりも指向性が高い。さらに、２つの超音波信号の重畳
領域のみにしか、可聴音声信号が発生しないことから、
超音波信号拡声手段に入力される超音波信号を非常に高
いレベルまで増幅することができる。

【００３５】このために、超音波信号拡声装置２５、２
６から、非常に遠く離れた、かつ極めて限られた目標領
域に対して、それ以外の領域にまったく可聴音声を伝え
ることなく所要の情報を伝達することができる。

【００３６】

【実施例】次に本発明の実施例について図２を参照して
更に具体的に説明する。

【００３７】図２は本発明の一実施例を示すブロック構
成図である。

【００３８】図２を参照するに、情報を伝達すべき目標
は、図中の☆印で示す。２０は超音波発生手段である超
音波信号発生器、２１は可聴音声信号検知手段である可
聴音声信号検知器、２２は可聴音声電気信号により超音
波信号を変調する超音波信号変調器、２３、２４は超音
波信号増幅手段である超音波信号増幅器、２５、２６は
超音波信号拡声手段である超音波信号拡声器、２７は、
２５、２６の拡声器を一定の距離を保って、物理的に支
持する剛性を持った拡声器一定距離支持構造体である。

【００３９】次に、本発明の一実施例の動作について、
図２を参照しながら詳細に説明する。

【００４０】目標に伝達すべき、可聴音声信号は、可聴
音声信号検知器２１により電気信号に変換される。

【００４１】超音波信号発生器２０から発生した超音波
信号のうちの１つは、超音波信号変調器２２において可
聴音声電気信号により変調される。

【００４２】この被変調超音波信号と、超音波信号発生
器２０から発生したもう１つの無変調超音波信号はそれ
ぞれ超音波信号増幅器２４、２３によりほぼ同一レベル
まで増幅され、超音波信号拡声器２６、２５から音響出
力として放出される。

【００４３】超音波信号拡声器２５、２６は、それぞれ
目標（☆印で示す）を含む極めて狭い領域に操作により
指向され、斜線で示す重畳領域を作成する。拡声器の指
向に当たっては拡声器固定の取手様構造体である拡声器
一定距離支持構造体２７を用いて調節される。

【００４４】これらにより、斜線の２つの超音波信号の
重畳部には、差周波数信号としての可聴音声信号が再
現、発生する。

【００４５】この場合、斜線部以外においては、単一の
超音波信号、あるいは無信号のために、何ら障害となる
可聴音声信号は発生しない。

【００４６】次に、本発明による他の実施例について図
３を参照しながら具体的に説明する。

【００４７】図３は本発明による他の実施例を示すブロ
ック構成図である。

【００４８】図３を参照するに、参照符号Ｕ１、Ｕ２、
・・・・ＵＮはＮ個の超音波超指向性拡声ユニットを示
し、これらの超音波超指向性拡声ユニットＵ１、Ｕ２、
・・・・ＵＮは、可聴音声を検知する可聴音声信号検知
器２１、超音波信号を可聴音声信号により変調する超音
波信号変調器２２、無変調の超音波信号を増幅する超音
波信号増幅器２３及び被変調超音波信号を増幅する超音
波信号増幅器２４、超音波信号拡声器２５、２６、拡声
器一定距離支持構造体２７をそれぞれ含んで構成されて
いる。

【００４９】従って、各超音波超指向性拡声ユニットＵ
１、Ｕ２、・・・・ＵＮは、図１、図２において説明さ
れた機能を有しており、超音波信号発生手段２０から発
生される異なった周波数の超音波周波数信号Ｓ１、Ｓ
２、・・・・ＳＮを供給されて、同時に異なった目標
１、２、・・・・Ｎの可聴音声領域に音声信号を伝達す
ることが可能となる。

【００５０】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成され、作用する
ものであり、本発明によれば、以下に示す諸効果が得ら
れる。

【００５１】第１の効果は、従来の技術では達成できな
かった遠くかつ極めて狭く限定された領域内の目標に対
し、極めて狭く限定された領域内の目標に対して、さら
にそれ以外の領域に不要な音声を発生することなく、伝
達すべき可聴音声信号を送信することができる。

【００５２】その理由は、２つの超音波信号を放出する
超音波信号拡声手段が、物理的に一定の固定距離離れた
位置に設置され、それらが超音波信号を極めて限られた
狭い領域にのみ重畳するように指向できる構造を持って
いるからである。

【００５３】第２の効果は、可聴音声信号を、受信した
いと要求する利用者は、受信するための超音波受信機等
は携帯する必要はない。

【００５４】その理由は、原理上、超音波信号の重畳さ
れる領域は差周波数信号として、可聴音声信号が発生す
るからである。

【００５５】本発明は、以上の如き作用、効果を奏する
ものであるので、多人数の集結状態の中で限られたポイ
ントの人間だけにのみ必要な音声情報を伝えることがで
き、このポイント外の人間に対しては、不要な情報を伝
えることなく、また騒音として害を与えることもない。

【００５６】また、ポイント外には、可聴音声は伝わら
ないことから、送信する超音波の強度を高く設定するこ
とができ、高指向性のために減衰も少ないことから、か
なりの遠方まで音声情報を伝達することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施の形態を示すブロック構成
図である。

【図２】本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
る。

【図３】本発明の他の実施例を示すブロック構成図であ
る。

【図４】従来技術の超音波信号拡声器の一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

２０…超音波信号発生手段２１…可聴音声信号検知手段（同検知器）２２…超音波信号変調手段（同変調器）２３、２４…超音波信号増幅手段（同増幅器）２５、２６…超音波信号拡声手段（同拡声器）２７…拡声器一定距離支持構造体Ｕ１、Ｕ２、・・・ＵＮ…超音波超指向性拡声ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異なった周波数を持つ複数の超音波信号
を発生する超音波発生手段と、可聴音声を電気信号に変
換する検知手段と、電気信号に変えられた可聴音声信号
で前記超音波信号を変調する変調手段と、該被変調超音
波信号を目標に向かって放出する第１の超音波拡声手段
と、無変調の超音波信号を目標に向かって放出する第２
の超音波拡声手段と、前記第１、第２の超音波拡声手段
に供給する超音波信号をそれぞれ増幅する第１、第２の
増幅手段とを備えたことを特徴とする超音波超指向性拡
声装置。
【請求項２】前記第１、第２の異なる超音波拡声手段
から放出された超音波信号が、目標において重畳され、
両者の差の周波数として可聴音声が再現され、目標に存
在する人間においては何らの音声受信のための装備を必
要としないことを更に特徴とする請求項１に記載の超音
波超指向性拡声装置。
【請求項３】前記第１、第２の超音波拡声手段は、互
いに一定の長さを保って配置され、目標に対して非常に
狭い領域についてのみ、前記２つの超音波信号を重畳で
きるように構成されたことを更に特徴とする請求項１ま
たは２のいずれか一項に記載の超音波超指向性拡声装
置。
【請求項４】前記可聴音声信号で変調される前記超音
波信号と前記無変調の超音波信号の周波数は同一である
ことを更に特徴とする請求項１に記載の超音波超指向性
拡声装置。
【請求項５】請求項１に記載された拡声装置を複数組
用意し、該複数組の拡声装置で使用される超音波の周波
数をそれぞれ異なったものとし、複数個の特定の狭い領
域に同時に音声信号を伝達することを更に特徴とする請
求項１に記載の超音波超指向性拡声装置。
【請求項６】前記第１、第２の超音波拡声手段を一定
の距離を保って物理的に保持する剛性を持った拡声器指
示構造体を有することを更に特徴とする請求項１に記載
の超音波超指向性拡声装置。