JPS63236500A

JPS63236500A - 放送空間の限定装置

Info

Publication number: JPS63236500A
Application number: JP7112587A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Tokiwa; 正之常盤; Yosuke Ushirogami; 後神　洋介
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1988-10-03
Anticipated expiration: 2012-12-08
Also published as: JP2688051B2

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〕本発明は放送空間の限定装置に係り、特に音声を任意の
空間に限定する放送空間の限定装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、音はスピーカ等から発せられ空間に広く伝播
するため必要場所以外に伝わり、色々な場所で音を同時
に発生するとお互いに干渉し合ったりして混乱を生じる
。従って、街角に見る大型ディスプレイ等も交通上の障
害あるいは騒音となるため大規模なものは無声が多い。

一方、壁などによらずに音を任意空間に限定するために
はスピーカの特性（指向性）や配置により限定してし・
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、スピーカの指向性に対しである程度指向
の強いものはできても音の到達距離を制御する事は出力
に頼るこ七しがなく、完全には音を任意空間に限定する
ことはできない、という問題点がある。

本発明ば上記問題点を解決すべく成されたもので、音を
任意の空間に限定することができる放送空間の限定装置
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、音声信号を搬送波
によって変調する変調手段と、前記変調手段によって変
調された変調波を出力する第１のスピーカと、前記第１
のスピーカから出力された変調波と干渉可能な搬送波を
出力する第２のスピーカと、前記変調手段と前記第２の
スピーカとに同期させながら搬送波を出力する搬送波発
生手段と、を備えることを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、変調手段によって音声信号を搬送波で
変調して第１のスピーカから変調波を出力する。一方、
搬送波発生手段により変調波と同期させながら第２のス
ピーカから搬送波を出力する。従って、第１のスピーカ
と第２のスピーカとの空間に変調波と搬送波とが干渉さ
れその空間に入った人のみが音声として識別する事がで
きる。

〔実施例〕

以下本発明の放送空間の限定装置が電話システムに適用
された実施例を詳細に説明する。

第１図に示されるように、音声信号ｖ　（ｔ）が平衡変
調器１０に入力されると、平衡変調器１０によって音声
信号ｖ　（ｔ）が搬送波発生器１２によって生成された
搬送波ｃｏｓｗｔで変調される。

この搬送波ｃｏｓｗｔの帯域は、人間の耳に聞こえる可
聴波帯域と周波数が可聴波以下の超低周波帯域と周波数
が可聴波以上の超高周波帯域とに分類することができる
が、可聴波では、人間の耳に間こえてしまうため雑音と
なってしまう。超低周波では、人体に対して頭痛、吐き
気等の悪影響がある。また、搬送波成分ｃｏｓｕｔを持
つ変調波を非線形特性を利用して復調すると一般に非線
形特性は入力Ｘに対して（＋）弐のように表わされる。

ｙ　＝ａｏ＋ａ　　１　Ｘ＋ａｚＸ”＋ａ２Ｘ　３＋　
　・　”　　”・　・　・　（１）ここに搬送波成分ｃｏｓｗｔを持つ信号が入力すると出
力として（２）式のようにｃｏｓへｔ、　ｃｏｓ’ｗｔ
、　　・・・の項が現われ、２次以上の項は周波数２ｗ
ｔ、３ｗｔ、　　・・・の高調波を生みだす。

Ｙ＝ａｏ＋ａ＋Ｘ＋ａｔＸ”＋ａ３Ｘ３＋・・・−ａ　
ｏ　十ａ　＋Ｃ０５Ｗｔ　＋　ａ　ｔｃＯ５”＠ｔ＋　
　ａ　　、ｃｏｓ’ｗｔ　　＋　　―　φ　−・　・　
・　（２）一般の復調回路では高調波成分をフィルタによってカッ
トするとかできる。また、搬送波が超高周波であれば高
調波成分はさらに周波数の高い超音波（不可５）となり
問題にならない。

また、搬送波が超低周波であれば可聴周波数を持つ高調
波が雑音となって現われてくる。従って、搬送波の帯域
観よ超高周波を使用する。また、この超高周波は空気中
伝播の際の減衰が大きいため反射の減衰が大きく反射波
の影響を抑えることかできる。

一方超高周波の搬送波Ａｃｏｓｗｔで音声信号ｖ　（ｔ
）を平衡変調器１０によって振幅変ｍ　（ＡＭ）すると
（３）弐の形に変調される。

ｆ＋（ｔｌ＝Ａｏ　（Ｌ＋ｋｖ（ｔ）ｌｃｏｓｗｔ　　
・・・（３）これを非線形特性の（１）式に代入すると
、ｙ＝３ｏ　＋ａ＋　Ａｏ（１＋ｋｖ（ｔ））ｃｏｓｗ
ｔ＋ａｚ　Ａｏ”　［１−１−ｋ　ｖ（ｔ））　”　ｃ
ｏｓ”ｗｔ＋　ａｓ　Ａｏ’　（１＋ｋ　ｖ（ｔＮコｃ
ｏｓ３ｗｔ＋　−−−＋　ａ　ｌＡｏ　（１＋ｋ　ｖ（
ｔ）ｌ　ｃｏｓｗｔ・・・（４）（４）式のようになり、音声信号ｖ　（ｔ）に比例した
成分（ａｘ　Ａｏ”ｋ　ｖ（ｔ））が表われ、超音波変
調ニよル暗号化の役を成さない、そこで、平衡変調器１
０によって一般の振幅変調波ｆ＋（ｔ）＝Ａｏ　［１＋ｋ　ｖ（ｔ）ｌ　ｃｏｓｗｔ
　　・・（３）の位相を逆にした変調波の差ｆｚ（ｔ）＝Ａｏ　（１−ｋ　ｖ（ｔ））　ｃｏｓｗｔ
　　・・（５）をとった搬送波抑圧変調にすると、搬送
波抑圧変調波は（６）式のようになる。

ｆ　（ｔ）　＝　ｆ　＋　（ｔ）　　ｒ　ｚ（ｔ）＝　
２　Ａ　ｏ　ｋ　ｖ　（ｔ）ｃｏｓｗｔ＝　ｋ　ｏ　ｖ
　（ｔ）ｃｏｓｗｔ　　　　　　・・・（６）（ただし
、ｋ、＝２Ａｏ　ｋ）この抑圧変調波ｋ　、　ｖ　（ｔ）ｃｏｓｗｔを（１）
式の非線形特性に入力すると、（７）式のようになり音
声信号ｖ　（ｔ）の成分は出てこないので音声信号ｖ　
（ｔ）を平衡変調器１０によって搬送抑圧変調方式での
変調にする。

ｙ＝ａｏ　　＋ａ＋　　ｋｏ　　Ｖ（ｔ）ｃｏｓｗｔ＋
　　ａ　、　　ｋ　ｅ”　ｖ　（ｔ）”　　ｃｏｓ”ｗ
ｔ＋　ａ　、　　ｋ　ｏ３ｖ　（ｔ）’　ｃｏｓ’ｗｔ
＋・・・＋　　ａ　　＋　　ｋ　ｏ　　ｖ　（ｔ）ｃｏ
ｓｗｔ・　・　・　（７）従って、第１図に示されるように平衡変調器１０より抑
圧変調波ｋ　ｏ　Ｖ　（ｔ）ｃｏｓｗｔがスピーカー４
より出力される一方搬送波発生器１２により、平衡変調
器１０に出力する搬送波ｃｏｓｗｔ　と同期させながら
搬送波ｃｏｓｗｔがスピーカー６より出力される。する
と、抑圧変調波ｋ　ｏ　ｖ　（ｔ）ｃｏｓｗｔと搬送波
ｃｏｓｗ　Ｌとが干渉され、その干渉点において（８）
式のように合成波（１＋　ｋ、　ｖ（ｔＮ　ｃｏｓｗｔ
を得る。

ｋｏ　　ｖ（ｔ）ｃｏｓｗｔ　　＋ｃｏｓｗｔ＝　　（
１＋　ｋａｖ（ｔ））　　ｃｏｓｗｔ・　・　・　（８
）ここでこの合成波（１＋　ｋ、　ｖ（ｔ）］　ｃｏｓｗ
ｔは空間にいる通話者１８の耳の非線形特性に入力され
て（９）式を得る。

＋　ａ　＋　　（１＋　ｋａ　　ｖ（ｔＮ　ｃｏｓｗｔ
＋ａｓ　　　（１＋ｋｏ　　ｖ（ｔ）ｌ　ｃｏｓｗｔ＋
ａｚ　　　（１＋ｋｏｖ（ｔ））”ｃｏｓ２ｗｔ＋ａｓ
　　　（１＋ｋｏ　　ｖ（ｔＮ　’ｃｏｓｗｔ＋　・　
　・　　・・・・（９）ここで第５項以降は搬送波およびその高調波成分である
超音波なので人間の耳には不可聴である。

また、第１項および第２項は直流分であり、不可聴であ
る。よって通話者１８の耳に復調信号としてとらえるの
はである、ここで第２項は復調ひずみであり雑音となって
しまうかに０の値を調整することによって影響を小さく
することができる。

また、スピーカー４．１６との距離を抑圧変調波ｋ　ｏ
　　Ｖ　（ｔ）ｃｏｓｗｔ　と搬送波ｃｏｓｗｔ　との
位相がずれないように波長の整数倍に設定しなければな
らない、また、それぞれのスピーカー４．１６から出力
される抑圧変調波ｋ　、　ｖ　（ｔ）ｃｏｓｗＬと搬送
波ｃｏｓｗ　ｔとの干渉点は平面上に分布するようにし
なければならない。

第２図に示されるように一般にある音源２０．２２から
発せられた音波は球面波となって伝送されていくが、そ
れでは干渉面上の各ポイントＡ。

Ｂ、Ｃの伝送時間をＴａ　、Ｔｓ　、Ｔｃ　とすると伝
送時間はＴ４　＜Ｔｍ　＜Ｔｃとなり伝送遅延が発生し
てしまう、従って、第３図に示されるように各ポイント
ＡＳＢ、、Ｃの伝送時間がＴ、＝Ｔ、−Ｔｃとなる平面
波を発生するスピーカを使用して干渉点を平面上に分布
する。

一方、搬送波に周期関数ｃｏｓｗｔを使用しているため
に干渉面は２つのスピーカ１４．１６の中点ではなく、
搬送波の波長間隔で存在する（干渉しま現象）、従って
、それぞれの干渉面は時間的なずれを持っているので、
左右の耳が別々の干渉面に位置すると左右の耳に間こえ
る音声は時間的なずれを持つことになり耳の間隔を１７
Ｃ１１として時間的なずれは００式より５　Ｘ　１０−
’ｓｅｃ　となる。

・・・ＯＤしかしながら、干渉面の間隔が非常に短くなり時間的な
ずれも無視できるとして干渉面の重なりを１つのエリア
としてとらえることができる。

また、複数の干渉面は第４図乃至第６図に示されるよう
にスピーカ１４．１６の設置方向（上下、前後、左右）
によってそれぞれ異なった方向に重なることになる。

スピーカ１４．１６を第４図に示すように通話者１日の
上下に設置した場合には、干渉面は水平に重なり、左右
の耳が同一干渉面上になるので、平面上の移動ができる
。しがしながら、下方からの音波に対するイス、自分の
体などの障害物が多くなってしまう。

また、スピーカ１４．１６を第５図に示すように通話者
１８の左右に設置した場合には、干渉面は体の側面に平
行になるので、左右の耳は違う干渉面上になる。また、
音波に対して自分の頭が障害物となってしまう。

また、スピーカ１４．１６を第６図に示すように通話者
１８の前後に設装置した場合には、干渉面は体の正面に
平行になり、左右の耳が同一干渉面上になるので、自分
の体が音波の障害にはなりにく　い　。

以上の事から、スピーカ１４．１６を通話者１８の前後
に設置することが好ましい。

以上説明したように電話システムに本発明の放送空間の
限定装置を適用したことにより、音声信号を不可聴波で
ある超音波にて変調し、通話者のいるある特定のエリア
でのみ復調することができるので、受話器あるいはヘッ
ドホンなどの装置を必要とせず無線化、無装置化ができ
る。また、不可聴波による変調によりスピーカホンなど
のように電話の秘話性が無くなったり、通話者以外の人
間に聞こえて雑音、騒音となることがなく無音化（無騒
音、秘話性）が計れる。

また、本発明の放送空間の限定装置を利用することによ
り同一空間に異種放送（国際会議場などの同時通訳のよ
うな場合）を異なる変調゛方式で流し、チャンネル別に
定められたフィルタを耳にする事で簡単なチャンネル選
択が可能となり異種の放送を同時に行なうことが可能と
なる。従ってオフィスを始め病院、ホテル、デパート、
イベントホール、国際会議場など極めて多くの所で利用
することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、変調波と搬送波と
が干渉された空間に入った人のみが音声として識別する
ことができるので、当該空間以外の人には音が聞こえな
い、従って、音を任意の空間に限定することができる、
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の放送空間の限定装置を示す概略構成図
、第２図および第３図はスピーカを示す概略構成図、第
４図乃至第６図はスピーカの配置を示す説明図である。１４、！６・・・スピーカ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）音声信号を搬送波によって変調する変調手段と、
前記変調手段によって変調された変調波を出力する第１
のスピーカと、前記第１のスピーカから出力された変調
波と干渉可能な搬送波を出力する第２のスピーカと、前
記変調手段と前記第２のスピーカとに同期させながら搬
送波を出力する搬送波発生手段と、を備えることを特徴
とする放送空間の限定装置。