JPS60201799A - 電気音響変換装置 - Google Patents
電気音響変換装置Info
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- JPS60201799A JPS60201799A JP5804184A JP5804184A JPS60201799A JP S60201799 A JPS60201799 A JP S60201799A JP 5804184 A JP5804184 A JP 5804184A JP 5804184 A JP5804184 A JP 5804184A JP S60201799 A JPS60201799 A JP S60201799A
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- JP
- Japan
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- wave
- air
- sound
- waves
- ultrasonic
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- Granted
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-
- 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
- G10K15/00—Acoustics not otherwise provided for
- G10K15/02—Synthesis of acoustic waves
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
炙米皮掠
本発明は、可聴周波数帯の電気信号を音響信号として空
気中に放射するための電気音響変換装置に関する。
気中に放射するための電気音響変換装置に関する。
麓】Ｕ創Ｗ
現在、電気音響変換器としては、動電形直接放射スピー
カとホーンロードスピーカが主流であるが、いづれの方
式においても空気中において振動板を振動させることに
より空気の疎密波を作り機械振動エネルギーを音響エネ
ルギーに変換するものである。
カとホーンロードスピーカが主流であるが、いづれの方
式においても空気中において振動板を振動させることに
より空気の疎密波を作り機械振動エネルギーを音響エネ
ルギーに変換するものである。
本発明は従来のスピーカ等の音響変換器とは全く異る手
段、つまり空気の非線形による有限振幅音波のパラメト
リック作用を利用するものであるが、パラメトリック作
用によって空気中で自己復調さ九て再生された音波（２
次波と称する）は。
段、つまり空気の非線形による有限振幅音波のパラメト
リック作用を利用するものであるが、パラメトリック作
用によって空気中で自己復調さ九て再生された音波（２
次波と称する）は。
超音波領域のキャリア音波と同等の指向性パターンを有
するのが特徴である。
するのが特徴である。
而して、可聴周波数帯域の信号によって振幅変調を施さ
れた超音波を有限振幅レベルで空気または水等の媒質中
に放射し、空気の非線形効果に基づく自己復調作用によ
って媒質中に生じる復調音波を通信手段とじて用いる方
式については、パラメトリックスピーカとして既に種々
報告されているにの音波の非線形現象を利用したパラメ
トリック・スピーカは、その指向性の鋭さに一つの特徴
をもつが、一般に、超音波の周波数が高くなると、振動
子より放射される音波はビーム状になって直進する。
れた超音波を有限振幅レベルで空気または水等の媒質中
に放射し、空気の非線形効果に基づく自己復調作用によ
って媒質中に生じる復調音波を通信手段とじて用いる方
式については、パラメトリックスピーカとして既に種々
報告されているにの音波の非線形現象を利用したパラメ
トリック・スピーカは、その指向性の鋭さに一つの特徴
をもつが、一般に、超音波の周波数が高くなると、振動
子より放射される音波はビーム状になって直進する。
今、半径ｑの振動子アレーから振幅変調を受けた超音波
がビーム状で放射されると仮定した場合、アレーからＸ
なる距離の点での音圧Ｐは次式で表わせる。
がビーム状で放射されると仮定した場合、アレーからＸ
なる距離の点での音圧Ｐは次式で表わせる。
（ただし、ｃｏは音速、αは角周波数ω０の音波の減衰
係数、Ｐｏは初期音圧、ｍは変調度、ｇ（Ｌ）は変調波
である。） （１）式で表わされる有限振幅レベルの調音波が空気中
で非線形パラメトリック作用によって復調されて生じる
２次波の音圧は以下の非斉次波動方程式によって表わさ
れる。
係数、Ｐｏは初期音圧、ｍは変調度、ｇ（Ｌ）は変調波
である。） （１）式で表わされる有限振幅レベルの調音波が空気中
で非線形パラメトリック作用によって復調されて生じる
２次波の音圧は以下の非斉次波動方程式によって表わさ
れる。
（２）式において、Ｐｓは２次波の音圧、ρ０は空気の
密度、ｑは１次波ビーム中に生じる２次波の仮想音源密
度で、このｑは次式で表わせる。
密度、ｑは１次波ビーム中に生じる２次波の仮想音源密
度で、このｑは次式で表わせる。
従って、（１）、（３）式よりアレーからの距離Ｘ（軸
上）の点での仮想音源密度を計算すると次式を得る （４）式の右辺第１項は信号成分に基づく仮想音源密度
を表わしており、第２項はひずみ成分の仮想音源密度を
表わしている。
上）の点での仮想音源密度を計算すると次式を得る （４）式の右辺第１項は信号成分に基づく仮想音源密度
を表わしており、第２項はひずみ成分の仮想音源密度を
表わしている。
更に、２次波のひずみ成分を低減させるため変調方式と
して、ｒＡＭＡＭ変調方式る。
して、ｒＡＭＡＭ変調方式る。
この／−ＡＭ変調方式は、変調信号にある直流成分を加
えてＦ変調した後にキャリア信号との積をとる様な変調
方式で、この場合、被変調信号は次式で表わせる。
えてＦ変調した後にキャリア信号との積をとる様な変調
方式で、この場合、被変調信号は次式で表わせる。
Ｖ ＝ ５ＴＷ］石丁ｓｉｎ （１１゜ｔ・・・・・・
（５）従って、振動子アレーからＸなる距離の点での１
次波（被変調超音波）の音圧は となる。この場合の２次波の仮想音源密度は（３）式を
用いて、 となる。従って、本変調方式を用いると（４）式右辺第
２項に示されるごときひずみ成分が消滅し。
（５）従って、振動子アレーからＸなる距離の点での１
次波（被変調超音波）の音圧は となる。この場合の２次波の仮想音源密度は（３）式を
用いて、 となる。従って、本変調方式を用いると（４）式右辺第
２項に示されるごときひずみ成分が消滅し。
再生音の品質が著しく向上する。
しかしながら、上述のごときパラメトリック作用を利用
した電気音響変換器をスピーカとして用いる場合、受聴
者がハイパワーの１次波（超音波）を浴びることになり
、この点が安全上問題となる。
した電気音響変換器をスピーカとして用いる場合、受聴
者がハイパワーの１次波（超音波）を浴びることになり
、この点が安全上問題となる。
目 的
本発明は、上述のごときパラメトリック作用を利用した
電気音響変換器をスピーカとして用いた場合に生じる問
題点を解決するためになされたもので、より具体的には
１人体に有害なハイパワー超音波をカットし、しかも、
２次波の損失の少ない電気音響変換装置を提供すること
番目的としてなされたものである。
電気音響変換器をスピーカとして用いた場合に生じる問
題点を解決するためになされたもので、より具体的には
１人体に有害なハイパワー超音波をカットし、しかも、
２次波の損失の少ない電気音響変換装置を提供すること
番目的としてなされたものである。
構 成
本発明の構成について、以下、実施例に基づいて説明す
る。
る。
パラメトリック作用を用いたスピーカは、可聴音により
振幅変調された有限振幅超音波が超音波振動子アレーか
ら放射され、空気中を伝搬していく過程で、空気の非線
形特性の影響を受け、自己復調がおこなわれた結果、１
次波のビーム中に２次波（変調波＝可聴音）の仮想音源
が縦形アレーとして形成されるため、鋭い指向性の２次
波音場を有することになる。したがって、パラメトリッ
クスピーカからの再生音を受聴する場合、受聴者は超音
波振動子アレー面から十分に距離をおいて受聴する必要
がある。もし、距離が十分でないと、仮想音源アレーの
形成が十分でなく、満足な音圧レベルの再生音が得られ
ない。超音波振動子から適当な距離を保って受聴する場
合、受聴者は２次音を聞くと同時に１次波をも被爆する
ことになる。
振幅変調された有限振幅超音波が超音波振動子アレーか
ら放射され、空気中を伝搬していく過程で、空気の非線
形特性の影響を受け、自己復調がおこなわれた結果、１
次波のビーム中に２次波（変調波＝可聴音）の仮想音源
が縦形アレーとして形成されるため、鋭い指向性の２次
波音場を有することになる。したがって、パラメトリッ
クスピーカからの再生音を受聴する場合、受聴者は超音
波振動子アレー面から十分に距離をおいて受聴する必要
がある。もし、距離が十分でないと、仮想音源アレーの
形成が十分でなく、満足な音圧レベルの再生音が得られ
ない。超音波振動子から適当な距離を保って受聴する場
合、受聴者は２次音を聞くと同時に１次波をも被爆する
ことになる。
この場合、１次波の音圧は相当に高いため、長期に且つ
て被爆すると人体に何らかの影響が及ぼされることが心
配される。そこで仮想音源アレー形成後のビーム中にビ
ーム径より十分大きな径の音響フィルターを挿入し、１
次波をカットすると同時に２次波はなるべく減衰少なく
通過させるような措置を施すことを考えたが、その場合
法の２点が問題となる。
て被爆すると人体に何らかの影響が及ぼされることが心
配される。そこで仮想音源アレー形成後のビーム中にビ
ーム径より十分大きな径の音響フィルターを挿入し、１
次波をカットすると同時に２次波はなるべく減衰少なく
通過させるような措置を施すことを考えたが、その場合
法の２点が問題となる。
（１）、音響フィルターの挿入位置（超音波振動子から
の距離）。
の距離）。
（２）、音響フィルターの構成および特性。
（１）については、挿入位置が振動子に近すぎると仮想
音源アレーが形成されきらない内に１次波が遮断される
ため、十分な２次音圧が得られない。
音源アレーが形成されきらない内に１次波が遮断される
ため、十分な２次音圧が得られない。
一方、挿入位置が振動子から還すざると、仮想音源アレ
ーを切断する心配はないが取り扱いが不便である。した
がって、最適挿入位置を決定することが必要である。
ーを切断する心配はないが取り扱いが不便である。した
がって、最適挿入位置を決定することが必要である。
第１図は、振動子からの正規化距離Ｌ／Ｒ０（実距離を
レーレ−長で除したもの）と２次音圧の関係についての
コンピュータ シミュレーション結果の一例である。こ
れにより仮想音源アレーは正規化距離Ｌ ／ Ｒｏ ＝
１ ／ ２αの近傍でほぼ形成が終るものと考えられ
る。したがって、音響フィルターの挿入位置はＬ ：
ＲＯ／ ２αの近傍が２次音圧の点から適当である。
レーレ−長で除したもの）と２次音圧の関係についての
コンピュータ シミュレーション結果の一例である。こ
れにより仮想音源アレーは正規化距離Ｌ ／ Ｒｏ ＝
１ ／ ２αの近傍でほぼ形成が終るものと考えられ
る。したがって、音響フィルターの挿入位置はＬ ：
ＲＯ／ ２αの近傍が２次音圧の点から適当である。
次に（２）の項目であるが、望まれる音響フィルターの
特性は１次波の吸収が大きく、かつ、２次波の透過率が
出来るだけ高いことである。この様な材質としては各種
のものが考えられるが、１次波周波数４０ｋＨｚの場合
にはウレタンフオームやエアーバット等が有力である。
特性は１次波の吸収が大きく、かつ、２次波の透過率が
出来るだけ高いことである。この様な材質としては各種
のものが考えられるが、１次波周波数４０ｋＨｚの場合
にはウレタンフオームやエアーバット等が有力である。
第２図は、音響フィルターとしてエアーバットを用いた
時の挿入位置と挿入損失の関係の実験結果について示し
たもので、同図よりエアーバット（音響フィルター）の
挿入位置は７〜１０ｍ位までは２次波の損失が大きい事
を示している。なお、第２図において、Ｏは１ｋＨｚ、
口は３ｋ）Ｉｚ、Δは５ｋ）Ｉｚ、・は４０ｋＨｚ（−
次波）の例を示す。
時の挿入位置と挿入損失の関係の実験結果について示し
たもので、同図よりエアーバット（音響フィルター）の
挿入位置は７〜１０ｍ位までは２次波の損失が大きい事
を示している。なお、第２図において、Ｏは１ｋＨｚ、
口は３ｋ）Ｉｚ、Δは５ｋ）Ｉｚ、・は４０ｋＨｚ（−
次波）の例を示す。
第３図は、本発明の主旨である１次波カットの音響フィ
ルターを損入したパラメトリックスピーカシステムの一
例を示す図で、図中、ｌは信号源（可聴音）、２は超音
波周波数領域の発振器、３はＡＭ変調器、４はパワーア
ンプ、５は超音波振動子アレー、６は音響フィルター（
エアーバットカーテン）、７は受聴エリアで、図示のよ
うに、本発明においては、超音波振動子アレー５の前面
から略Ｌ＝Ｒｏ／２αの距離に音響フィルタ６が設けら
れている。
ルターを損入したパラメトリックスピーカシステムの一
例を示す図で、図中、ｌは信号源（可聴音）、２は超音
波周波数領域の発振器、３はＡＭ変調器、４はパワーア
ンプ、５は超音波振動子アレー、６は音響フィルター（
エアーバットカーテン）、７は受聴エリアで、図示のよ
うに、本発明においては、超音波振動子アレー５の前面
から略Ｌ＝Ｒｏ／２αの距離に音響フィルタ６が設けら
れている。
匁−一一限
以上の説明から明らかなように、本発明によると、人体
に有害なハイパワー超音波をカットし、しかも、２次波
の損失が少ない電気音響変換装置を提供することができ
る。
に有害なハイパワー超音波をカットし、しかも、２次波
の損失が少ない電気音響変換装置を提供することができ
る。
第１図は、振動子からの正規化距離と２次音圧との関係
を示す図、第２図は、エアーバットの挿入位置と挿入損
失との関係を示す図、第３図は。 本発明の一実施例を説明するための構成図である。 １・・・信号源、２・・・超音波周波数領域の発振器、
３・・・ＡＭ変調器、４・・・パワーアンプ、５・・・
超音波振動子アレー、６・・・音響フィルター、７・・
・受聴エリア。 長さ 第３図 手続補正書（崎 昭和５９年６月６日 １、事件の表示 昭和５９年 特許願 第５８０４１号 ２、発明の名称 電気音響変換装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 代表者 浜 １） 広 ４、代 理 人 住 所 〒２３１ 横浜市中区不老町１−２−７７、補
正の内容 （１）、明細書第３頁最終行に記載の（２）式をに補正
する。 （２）、同第４頁竿４行目に記載の に補正する。
を示す図、第２図は、エアーバットの挿入位置と挿入損
失との関係を示す図、第３図は。 本発明の一実施例を説明するための構成図である。 １・・・信号源、２・・・超音波周波数領域の発振器、
３・・・ＡＭ変調器、４・・・パワーアンプ、５・・・
超音波振動子アレー、６・・・音響フィルター、７・・
・受聴エリア。 長さ 第３図 手続補正書（崎 昭和５９年６月６日 １、事件の表示 昭和５９年 特許願 第５８０４１号 ２、発明の名称 電気音響変換装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 代表者 浜 １） 広 ４、代 理 人 住 所 〒２３１ 横浜市中区不老町１−２−７７、補
正の内容 （１）、明細書第３頁最終行に記載の（２）式をに補正
する。 （２）、同第４頁竿４行目に記載の に補正する。
Claims (1)
- 可聴周波数帯の信号源からの信号によって超音波周波数
帯のキャリア信号を変調し、電力増幅した後、超音波振
動子に導き、上記被変調波を有限振幅レベルの音波に変
換して空気中に放射し、空気の非線形効果によって元の
可聴音を再生するようにし、た電気音響変換装置におい
て、−次波の超音波を遮断するための音響フィルターを
前記超音波振動子前面からＬ ＝ Ｒｏ ／ ２α（た
だし、Ｒｏ：レーレー長、α：超音波の空気中での減衰
係数）の近傍に設けたことを特徴とする電気音響変換装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59058041A JPH0754996B2 (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 電気音響変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59058041A JPH0754996B2 (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 電気音響変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60201799A true JPS60201799A (ja) | 1985-10-12 |
| JPH0754996B2 JPH0754996B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=13072846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59058041A Expired - Lifetime JPH0754996B2 (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 電気音響変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0754996B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62200998A (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パラメトリツクスピ−カ |
| FR2694981A1 (fr) * | 1992-08-21 | 1994-02-25 | Westinghouse Electric Corp | Emetteur de sonar et procédé pour rayonner un signal acoustique à une fréquence prédéterminée. |
| EP0599250A2 (en) * | 1992-11-24 | 1994-06-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Acoustic output device, and electronic apparatus using said device |
| GB2351169A (en) * | 1999-06-14 | 2000-12-20 | Nokia Mobile Phones Ltd | Audio apparatus |
| JP2012029091A (ja) * | 2010-07-23 | 2012-02-09 | Nec Corp | 電子機器 |
| JP2012239023A (ja) * | 2011-05-11 | 2012-12-06 | Denso Corp | パラメトリックスピーカ |
| CN103546846A (zh) * | 2012-07-11 | 2014-01-29 | 株式会社电装 | 车辆接近通知单元 |
| US9191768B2 (en) | 2011-02-24 | 2015-11-17 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Diffracted sound reduction device, diffracted sound reduction method, and filter coefficient determination method |
| CN105278452A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-01-27 | 厦门金鹭特种合金有限公司 | 一种用于金属切削的数控加工中心的主动式降噪方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60167597A (ja) * | 1984-02-09 | 1985-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パラメトリックスピーカ |
-
1984
- 1984-03-26 JP JP59058041A patent/JPH0754996B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60167597A (ja) * | 1984-02-09 | 1985-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パラメトリックスピーカ |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62200998A (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パラメトリツクスピ−カ |
| FR2694981A1 (fr) * | 1992-08-21 | 1994-02-25 | Westinghouse Electric Corp | Emetteur de sonar et procédé pour rayonner un signal acoustique à une fréquence prédéterminée. |
| EP0599250A2 (en) * | 1992-11-24 | 1994-06-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Acoustic output device, and electronic apparatus using said device |
| EP0599250A3 (en) * | 1992-11-24 | 1995-07-26 | Canon Kk | Acoustic output device, and electronic arrangement with such a device. |
| GB2351169A (en) * | 1999-06-14 | 2000-12-20 | Nokia Mobile Phones Ltd | Audio apparatus |
| GB2351169B (en) * | 1999-06-14 | 2003-11-19 | Nokia Mobile Phones Ltd | Audio apparatus |
| US7016508B1 (en) | 1999-06-14 | 2006-03-21 | Nokia Mobile Phones Limited | Audio apparatus |
| JP2012029091A (ja) * | 2010-07-23 | 2012-02-09 | Nec Corp | 電子機器 |
| US9191768B2 (en) | 2011-02-24 | 2015-11-17 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Diffracted sound reduction device, diffracted sound reduction method, and filter coefficient determination method |
| JP2012239023A (ja) * | 2011-05-11 | 2012-12-06 | Denso Corp | パラメトリックスピーカ |
| CN103546846A (zh) * | 2012-07-11 | 2014-01-29 | 株式会社电装 | 车辆接近通知单元 |
| CN105278452A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-01-27 | 厦门金鹭特种合金有限公司 | 一种用于金属切削的数控加工中心的主动式降噪方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0754996B2 (ja) | 1995-06-07 |
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