JPS63215288A - 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 本発明は超音波に対する空気の非線形性を用い、鋭い指
向性のパラメトリンクスピーカに関するものである。

従来の技術 従来から拡声装置において音の指向性をスポットライト
の様に鋭くして周囲騒音の影響を受けずにある特定の範
囲の人々にだけ聞かせたいと言う要求は、展示会などで
個々のブース毎に別々の説明を行ないたい時や、駅ホー
ムでの案内放送などの用途で強いものがあった。

この様な用途には、従来は主としてホーンスピーカが用
いられてきたが、ホーンスピーカを用いて音声の様な低
い周波数まで鋭い指向性を得るには、長さ９口径共に極
めて大きなものになると言う欠点があった。

ところで最近超音波に対する空気の非線形性を利用した
スピーカいわゆるパラメトリックスピーカが従来に比べ
てはるかに鋭い指向性が得られることから注目されてい
る。

以下、図面を参照しながら、上述したような従来のパラ
メトリックスピーカについて説明を行なう。第６図は従
来のパラメトリンクスピーカの構成を示すもので、１は
４０ｋ）（Ｚに音圧ピークを持つ超音波振動子であシ、
２はこれを蜂の巣状に並べて構成した超音波発生器（以
下スピーカと記す）である９次に駆動部については、音
声信号源３と搬送波発振器６の出力は変調器４に入力さ
れ、変調された後パワーアンプ６を経てスピーカ２に入
力される。スピーカ２からは変調された超音波が有限振
幅レベルで空中に放射される。その結果空中に強力な超
音波音場（パラメトリックアレイ）が形成され、非線形
相互作用によって元の音声信号が再生される。音響フィ
ルタ７は受聴者８を強力な超音波から保護するために設
けられている。

ここでスピーカから放射された振幅変調超音波のことを
１次波、１次波の非線形相互作用によって生じた指向性
の鋭い音声信号のことを２次波と称する。

ところでパラメトリックスピーカでは１次波から２次波
への変換効率が低い（１％以下）ため、使用する超音波
振動子としては、小形で高い音圧レベルが得られ、かつ
適度な帯域（土数ｋＪ＋１〜１０北程度）を有するもの
が必要である。そのためバイモルフ又はモノモルフ形の
圧電振動子を数百〜数千個蜂の巣状に並べ並列駆動する
方法が一般に用いられている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の様な構成では以下のような問題点を
有していた。

各々の超音波振動子の共振点インピーダンスはｅｏｏ〜
ａＯＯΩであるが、これを例えば５００ケ並列駆動しよ
うとする場合、共振点インピーダンスは２０以下となっ
てしまう。このため通常のパワーアンプで駆動した場合
アンプを破壊する危険があった。この理由について第７
図とともに説明する。

第７図ａは超音波振動子を５００ケ並列接続した場合の
室温におけるインピーダンス特性、同図すは最大定格入
力時のインピーダンス特性である。

このように変化するのは超音波振動子の共振周波数が温
度と共に変化するからである。この超音波振動子の電気
音響変換効率が最大となる周波数は反共振周波数に近く
、最大定格入力時には同図のｆｏ　にある。ところがｆ
ｏは室温時のインピーダンス特性では共振周波数付近に
あたるため、パワーアンプの電源投入と同時に最大定格
まで出力を上げた場合、インピーダンス特性の変化が追
いつかず、アンプの破壊につながる。このため従来は、
電源投入時には駆動周波数をｆｏｌに設定しておき徐々
にｆ。に下げていくか、入力電圧を徐々に上げていくと
言う方法がとられておシ操作が面倒であると言う問題点
があった。

本発明は上記問題点に鑑み、操作を簡単化すると共にア
ンプの破壊を防止することのできるパラメトリックスピ
ーカを提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記の問題点を解決するために本発明のパラメトリック
スピーカは搬送波発振器と搬送波を音声信号で変調する
ための変調器と、変調器の出力を所定の時定数をもって
徐々に上げるように制御する出力制御器と、出力制御器
の出力で駆動されるスピーカとを備えたものである。

作　　用 本発明は上記の構成により、変調器の出力は所定の時定
数をもって出力制御器により徐々に上げられる。このた
め超音波振動子のインピーダンス特性も徐々に変化しア
ンプの破壊を防止すると共に最大定格出力時の電気音響
変換効率を最大の状態で使用することができる。

実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。第１図は本発明の一実施例のパラメトリックスピ
ーカの構成を示すものである。第１図において、超音波
発生器（以下スピーカという）２は中心周波数が４０ｉ
の超音波振動子１を１０００ケ蜂の巣状にならべ各ＳＯ
Ｏケを１チヤンネルとして並列接続したものである。３
は音声信号源、６は変調器、４は搬送波発振器である。

搬送波発振器４の出力は、変調器５によって変調され出
力制御器９に入力される。出力制御器９の出力はパワー
アンプ６で増幅されスピーカ２を駆動する。

次に出力制御器９の動作について第２図と共に説明する
。第２図は出力制御器の構成を示すもので、１０は電子
ポリウム（例えば、「８５″ナシヨナル　エレクトロニ
ック　　コンホーネンツ」（”８６′Ｎａｔｉｏｎａｌ
　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ”１１
９３Ｐ〜１２００Ｐ）に記載のＭＮ６６３２　を電子ポ
リウムとして用いても良い）、１１．１２は電子ポリウ
ム１０の時定数を決める抵抗及びコンデンサである。抵
抗１１を２２０にΩ、コンデンサ１２を０．０４７μＦ
に設定したところ、電子ポリウムの入力端子１３に一定
振幅の信号を印加した場合出力端子１４に現われる出力
信号電圧は時間と共に第３図の実線に示すように徐々に
上っていくという変化を示した。その結果、駆動点イン
ピーダンスは第４図に示すように徐々に上昇し、パワー
アンプの出力電力は第５図の様に平坦な特性となった。

これに対し従来の場合には、第３図〜第５図の点線で示
すように電源投入と同時に電圧は一定であり、駆動点イ
ンピーダンスは急に上昇し、出力電圧は急に減少するの
で、容量の大きなアンプを使わなければアンプが破壊す
ることになる。

尚、本実施例では出力制御器９の出力をパワーアンプ６
で増幅したが、超音波振動子１の個数が少ない場合には
パワーアンプ６を介さず直接スピーカ２に入力しても差
支えない。

発明の効果 以上のように本発明は従来のパラメトリックスピーカに
変調器の出力を徐々に上げるように制御するため、例え
ば電子ポリウム及びその時定数を決めるための抵抗、コ
ンデンサからなる出力制御器を付加することにより以下
の効果を有するものである。

（１）従来は出力電圧を上げるに際し、搬送波周波数を
徐々に変化させたり、−電圧を徐々に上げると言った操
作が必要であったが、本発明により電源スィッチを投入
するだけでよく操作が極めて簡単化される。

（２）従来は誤ってパワーアンプの電源投入と同時に最
大定格まで出力を上げた場合、アンプが破壊する危険が
あったが、本発明では電子ポリウムにより出力が徐々に
上昇するためアンプ破壊の危険がない。

（３）従来はアンプの破壊防止のため、出力に余裕のあ
るパワーアンプを使用する必要があったが、本発明によ
り、小さな出力のパワーアンプを使用できるため、アン
プのコストダウンが図れる。

（４）従来はアンプの破壊防止のため、パワーアンプ１
チヤンネルに接続できる超音波振動子の数が限られてい
たが、本発明により、従来より多くの超音波振動子を駆
動できるためアンプのチャンネル数を減らすことができ
、コストダウンが図れる。

（５）電源スィッチを投入するだけで自動的に動作する
ので簡単に遠隔操作ができる。

（６）本発明に必要な出力制御器は簡単な電子回路で実
現できるためコストアップにはならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるパラメトリックスピ
ーカの構成を示すブロック図、第２図は同出力制御器の
回路図、第３図は出力制御器の有無による出力の時間的
変化を示す特性図、第４図は同じく出力制御器の有無に
よる超音波発生器の駆動点インピーダンスの変化を示す
特性図、第６図は同じく出力制御器の有無による変調器
の出力電力の変化を示す特性図、第６図は従来のパラメ
トリックスピーカの構成を示すブロック図、第７図はス
ピーカの駆動前と定格出力で駆動時のインピーダンス特
性図である。 １・・・・・・超音波振動子、２・・・・・・超音波発
生器（スピーカ）、３・・・・・・音声信号源、４・・
・・・・搬送波発振器、５・・・・・・変調器、６・・
・・・・；（ワーアンプ、７・・・・・・音響フィルタ
、８・・・・・・受聴者、９・・・・・・出力制御器、
１ｏ・・・・・・電子ポリウム、１１・・・・・・抵抗
、１２・・・山コンデンサ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名δ−
・−々ＲＪ清 第　　　２　　　図　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｆＯ−一−む
〕τソｔり２＼ｆｌ−−一抵ＪＣ １２・′−３ソデ“°シブ 第３図 第５図 Ｉｌ！　　ｒ：Ｉ　　（るヤノ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）音声信号源と、搬送波発振器と、前記搬送波発振
   器から出力される搬送波を音声信号で変調するための変
   調器と、上記変調器の出力を所定の時定数をもって徐々
   に上げるように制御する出力制御器と、上記出力制御器
   の出力で駆動される超音波発生器とを備えたことを特徴
   とするパラメトリックスピーカ。
2. （２）出力制御器が電子ポリウムによって構成されてい
   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。