JPS6157198A - 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、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。

一方、近年超音波め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ｎ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π
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はパイキルフ構造のセラ
ミック圧電振動子を用いた超音波トランスデユーサで、
直径１１．．５ｍ＋１１、中心周波数は４０　ＫＨｚ、
能率は軸上１ｍで１０Ｖ入力の時１１３ｄＢである。こ
のトランスデユーサ１を６４７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
、パワーてンプ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４０　ＫＨｚ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９　０　ｄＢ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、個宵の材
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４０　ＫＨｚ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。　　　　　　　　　１発明の構成 本発明は超音波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。

実施例の説明 第２図に本発明の実施例のパラメトリックスピーカの構
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１２０票
の軟質ポリウレタンフォームからなる音響フィルタで、
音源２１と音響フィルタ２２の距離は１．５ｍに設置さ
れている。２３はマイクで、音響フィルタ２２から１ｍ
離れた所に設定されている。以上の構成において、マイ
ーク２３を音響フィルタ２２と平行に移動させ、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Ｉ　ＫＨｚの２次波の指向特性を示すもので、第３図
、第４図において人は音響フィルタからの移動距離を示
すもので、第２図中矢印ａ方向への移動距離紮正に、矢
印す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２５　ｄＢ以上減衰して
いるのに対し、２次波（１ＫＨｚ　）は約５ｄＢｌ、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。

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。

厚さ３０　ｍｍの軟質ウレタンフオーム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（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シ、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１
ｍ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１０
５ｄＢ、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１２５ｄ戊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（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。

ゆ）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。

【図面の簡単な説明】

第１図はパラメｌ−ＩＪフック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・・・・・・超音波トランスデユーサ、２．２１・・
・・・・音源、２２．２４・川・・軟質ポリウレタンフ
ォーム、２３・・・・・・マイク、２５・・・・・・フ
ィルム。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 第４図　　距＃！（ｍ＋ 踏量（／ｎ） 窮５ｒ１１ｉ ２５゜

Claims (2)

【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、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。
2. （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。