JPS6157197A - パラメトリツクスピ−カ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は超音波のパラメ）　ＩＪフック果を用いたスピ
ーカに関するもので、特に展示会における出品物の説明
や駅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 抛来、拡声装置におレスて鋭い指向性を必要とする場合
には主としてぶ−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ホーンの長さと口径とに強く
依存し、特に低音域において鋭い指向性を得ようとする
とホーンが極めて大きなものにならざるを得ないと言う
欠点があった。

一方、近年超音波の非線形相互作用の一程であるパラメ
トリック効果を用いたスピーカが線形領域よりも遥かに
鋭い指向性が得られると言うことから“注目されている
。まず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）の従来例について第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電圧
振動子を用いた超音波トランスデユーサで、直径１１．
５ｆｆｆｆ、中心周波１４０ＫＨｚ、能率は１０Ｖ入力
の時、軸上１ｍで１１３ｄＢである。このトランスデユ
ーサ１を蜂の巣状に並べてアレイ化しパラメトリックス
ピーカ用の音源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次波とい
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
中で鋭い指向性を持った変調波（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、Ｍ脂性によって１次波から２次波である可聴音を
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ある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に人体を直接曝すことは聴力障害
、目まい等の悪影響を生じる事が知られＭＡＹ　１９７
４　Ｐ、１２４　）従って実際にパラメトリックスピー
カを聞く場合には、スピーカと人との間に超音波である
１次波だけを減衰させ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１゜ 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
の帯域を吸音、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
あるが、４ＱＫＨ２の様な高い周波数では空洞形弁振器
の設計が困難であること、又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からいずれもパラメトリッ
クスピーカに用いる音響°フィルタとしては不適当であ
るという間澹点を有していた。

発明の目的　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１本発明は、上記間ｍ点を解消し、１次波を有効に
減衰させ、かつ２次波の音圧や指向性には殆んど影響を
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
間隔を持って設けられた音響フィルタとからなり、前記
音響フィルタは紙、又はプラスチックフィルムを所定の
間隔を保って複数枚重ねた構成となっており、これによ
り超音婆のみを減衰させ、可聴音は減衰させず、また指
向特性に影響を与えないものである。

実施例の説明 第２図に本発明の実施例のパラメトＩＪ　’７’クスビ
ー力の構成を示す。第２図において、２１はアレイ化さ
れた超音波トランスデユーサからなる音源、２２は厚さ
１８μｍのポリエチレンフィルム（以下フィルムという
）であり厚さ１ｃ１＋１１７）スヘー”）”２３を介し
て３層にはられ音響フィルタ２４を構成し、音源２１と
音・響フィルタ２４の間の距離は１．６ｍになっている
。２６はマイクで音響フィルタ２２から１ｍ離れた所に
設けられている。以上の構成において、マイク２５を音
響フィルタ２４と平行にＸ軸に沿って移動させて音圧レ
ベルを測定した１次波と２次波の指向特性図をそれぞれ
第３図及び第４図に示す。第３図、第４図において、人
は音響フィルタ２４を用いない場合の指向特性、Ｂは音
響フィルタ２４を用いた場合の指向特性を示・す。尚、
横軸は、音源２１の音波放射中心軸Ｘ−ｘ′を０とした
場合の移動距離を示すものである。

第３図、第４図より、１次波は音響フィルタ２４を用い
た場合、用いない場合に比べ音圧レベルが２５ｄＢ以上
減衰しているのに対し、２次波（１ＫＨｚ）は、約２ｄ
ｐしか減衰せず又指向特性にも殆んど変化はない。

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°音源から少なく共１ｍ程度以上離して設置しなけれ
ば十分な２次波音圧が得られないため、１次波を遮断す
るにはかなり大きなもの、例えば直径１ｍ以上と言う大
きさが必要である。この場合上記のようなぷいフィルム
２２を一定の間隔をあけてはることは困難であり、どう
しても中合部がたるみフィルム２２同士がくっついてし
まう。ところがくっついてしまうと厚いフィルム２２を
一枚はったのと同じことになり２次波の減衰が大きくな
る。一方強い張力をかけてフィルム２２をはるとくっつ
いてしまうことは防げるが、定在波の生じる周波数では
フィルム２２が丁度だいこの皮のように振動し、音圧周
波数、特性に櫛状の鋭い凹凸を生じ音質の悪化を招くば
かりか、フィルム２２は音をよく反射するために２次波
が減衰する。即ちフィルム２２には全く張力をかけない
方がよい。そこで第２の実施例として第５図に示す様に
軟質ポリウレタンフォームを格子状に切断した第２のス
ペーサ２６をフィルム２２の間に挿入して音響フィルタ
２７を構成した。格子状スペーサ２６の材料は木や硬質
プラスチック等テもかまわないが、硬いものは超音波を
反射し、２次波の音源を乱すため、スペーサ２６の材料
は反射が少なく吸音性のよい材料である方が望ましい。

又この格子状のスペーサ２６はフィルム２２と接着固定
しない方が望ましい。これによってたと２２の間隔は一
定に保たれ、音響フィルタ２７としての性能が低下する
ことは全くなくなった。

尚、本実施例ではフィルム２２を３層にはった場合につ
いて説明したが、更に多層にはってもよいことは当然で
あり、フィルムの材質も他のプラスチックフィルムや紙
を用いても同様の効果が得られるものである。

発明の効果 以上のように本発明によれば以下の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なうことなく、かつ従来
の欠点であった強力超音波による人体への影響をなくす
ことができる。

（２）フィルムの間に格子状のスペーサを挿入すること
により、フィルム同士がくっつくことによるフィルタ性
能の低下がなく設置方向を任意に選ぶことができる。

（３）　　格子状のスペーサとして軟質発泡ウレタンの
様な軽量で２次波を反射することなく透過させる材料を
用いることにより、２次波の音圧レベルの低下や指向特
性の乱れを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はパラメトリックスピーカの原理を示す図、第２
図は本発明の第１の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次波指向特性図、第
４図は同２次波の音圧特性図、第５図は第２の実施例に
おける音響フィルタの構成を示す図である。 １・・・・・・超音波トランスデユーサ、２．２１・・
・・・・音ＦＡ、２２・・・・・・フィルム、２３・・
・・・スペーサ、２４．２７・・・・・・音響フィルタ
、２５・・・・・・マイク、２６・・・・・・格子状の
スペーサ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はか１名第１
図 第２図 Ｘ 第　３　図 第　４　命　　　　　距燵Ｃ町 ｒｙ却（町

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）媒質の非線形性によって有限振幅超音波から可聴
   周波である２次波を発生させるための超音波音源と、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紙又はプラ
   スチックのフィルムを所定の間隔を保って複数枚重ねた
   ものであることを特徴とするパラメトリックスピーカ。
2. （２）フィルムの間に前記フィルム同士がくっつき合わ
   ないような厚みと間隔を有する略格子状のスペーサを設
   けた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。
3. （３）格子状のスペーサが２次波を透過させる材料でで
   きていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   パラメトリックスピーカ。