(57)【要約】  本発明は、実質的に音色音響警報信号を発するための安全装置に関し、安全装置は、−音響警報信号を生成するための音源と、−警報信号を実質的に１つ又は複数の好ましい方向に指向させ、且つ、他方向への警報信号を減衰させるための指向手段とを備えている。また、本発明は、−音響警報信号を生成するステップと、−警報信号を実質的に１つ又は複数の好ましい方向に導き、且つ、他方向への警報信号を減衰させるステップとを含む、実質的に音色音響警報信号を発するための方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に音色音響警報信号を発するための安全装置であって、
前記実質的に音色音響警報信号を生成するための音源と、
前記警報信号を実質的に１つ又は複数の好ましい方向に指向させ、且つ、他方向への前記警報信号を減衰させるための指向手段であって、前記指向手段が、前記音源に接続することができる、前記警報信号を少なくとも第１の音響警報信号及び第２の音響警報信号に分割するための分割エレメントを備え、前記分割エレメントが、干渉の結果として前記実質的に１つ又は複数の好ましい方向を提供することができるよう、前記２つの警報信号の間に位相差を提供するように具体化された指向手段と
を備えた装置。
【請求項２】
分割エレメントが、音源からの警報信号を分割するために複数の出力チャネルに分割する入力チャネルから構築され、前記出力チャネルの出口が、前記２つの警報信号の間に一定の位相差を提供するために、一定の距離を隔てて、一定のパターンで配置された、請求項１に記載の安全装置。
【請求項３】
指向手段が、音源に接続することができる、警報信号を４つ以上の音響警報信号に分割するための分割エレメントを備え、分割エレメントが、干渉の結果として実質的に１つ又は複数の好ましい方向を提供することができるよう、前記４つ以上の異なる警報信号の間に位相差を提供するように具体化された、請求項１又は２に記載の安全装置。
【請求項４】
距離が、出力チャネルの対毎に、波長と警報信号の１つ又は複数の所望の好ましい方向とに基づく所定の値に設定される、請求項３に記載の安全装置。
【請求項５】
出力チャネルの対毎の距離が、音源が発する警報信号の波長の１／２に実質的に等しい、請求項２、３又は４に記載の安全装置。
【請求項６】
分割エレメントの出力チャネルの長さが実質的に同じである、請求項１〜５のいずれかに記載の安全装置。
【請求項７】
分割エレメントが対称の形態を取っている、請求項２〜６のいずれかに記載の安全装置。
【請求項８】
出力チャネルの出口と出口の間の中間距離が、好ましい方向を調整するための調整可能な形態を取っている、請求項２〜７のいずれかに記載の安全装置。
【請求項９】
分割エレメントのチャネルが、少なくとも部分的に湾曲した形態を取っている、請求項２〜８のいずれかに記載の安全装置。
【請求項１０】
出力チャネルの外部端がトランペット形である、請求項１〜９のいずれかに記載の安全装置。
【請求項１１】
出口の近くに配置された、前記音響警報信号をさらに指向させるための反射指向板を備えた、請求項１〜１０のいずれかに記載の安全装置。
【請求項１２】
出口を通る平面から若干の距離を隔て、且つ、当該平面に向かって実質的に平行に伸長する第１の指向板を備えた、請求項１１に記載の安全装置。
【請求項１３】
出口を通る平面に向かって実質的に伸張する第２の指向板を備えた、請求項１１又は１２に記載の安全装置。
【請求項１４】
指向板が、音源に向かった周囲の縁の一部が面取りされた、請求項１２又は１３に記載の安全装置。
【請求項１５】
第１の指向板と第２の指向板との間に、実質的に１つの好ましい方向に警報信号を発するための第３の指向板が配置された、請求項１２又は１３に記載の安全装置。
【請求項１６】
第３の指向板が湾曲した形状、たとえばほぼ放物線又は楕円形の形状を有する、請求項１５に記載の安全装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載の少なくとも１つの安全装置を備えたトラック、動力ショベル又はクレーンなどの車両であって、指向手段が、前記車両からの１つ又は複数の所定の好ましい方向への前記警報信号を増幅し、且つ、他方向への前記信号を減衰させるべく具体化された車両。
【請求項１８】
車両が後退する際に、安全装置をスイッチオンするための手段を備え、警報信号の好ましい方向が後方に向かうように安全装置が配置された、請求項１７に記載の車両。
【請求項１９】
オペレータ、一般的には運転者が安全装置をスイッチオンすることができる手段を備え、警報信号の好ましい方向が前方に向うように、安全装置が配置された、とりわけパトロールカー、消防車又は救急車である請求項１８に記載の車両。
【請求項２０】
実質的に音色音響警報信号を発するための安全装置であって、
音響警報信号を生成するための第１の音源と、
音響警報信号を生成するための第２の音源と、
前記警報信号を実質的に１つ又は複数の好ましい方向に指向させ、且つ、他方向への前記警報信号を減衰させるための指向手段であって、干渉の結果として前記警報信号の前記実質的に１つ又は複数の好ましい方向を提供するべく、前記第１の音源が発する第１の音響警報信号の位相と、前記第２の音源が発する第２の音響警報信号の位相とを調整することができる、前記音源に接続された制御ユニットとを備えた指向手段と
を備えた装置。
【請求項２１】
第１の音源が、第２の音源から距離を隔てて配置され、前記距離が、前記音源が発する警報信号の波長の１／２に実質的に等しい、請求項２０に記載の安全装置。
【請求項２２】
第１の警報信号の位相と第２の警報信号の位相が同じであり、好ましい方向が、音源と音源の間を接続している軸に対して実質的に直角に伸張する、請求項２１に記載の安全装置。
【請求項２３】
音源又は出口の近くに配置された、音響警報信号をさらに指向させるための反射指向板を備えた、請求項２０〜２２のいずれかに記載の安全装置。
【請求項２４】
音源又は前記出口を通る平面から若干の距離を隔て、且つ、当該平面に向かって実質的に平行に伸長する第１の指向板を備えた、請求項２３に記載の安全装置。
【請求項２５】
音源又は出口を通る平面に向かって実質的に伸張する第２の指向板を備えた、請求項２３又は２４に記載の安全装置。
【請求項２６】
指向板が、音源に向かった周囲の縁の一部が面取りされた、請求項２３又は２４に記載の安全装置。
【請求項２７】
第１の指向板と第２の指向板との間に、実質的に１つの好ましい方向に前記警報信号を発するための第３の指向板が配置された、請求項２４及び２５に記載の安全装置。
【請求項２８】
第３の指向板が湾曲した形状、たとえばほぼ放物線又は楕円形の形状を有する、請求項２７に記載の安全装置。
【請求項２９】
周囲温度を決定するための温度センサを備え、前記制御ユニットが、前記温度センサに結合され、検出される温度にさらされる前記音源のうちの少なくとも一方の音源の周波数を調整するように適合された、請求項１〜２８のいずれかに記載の安全装置。
【請求項３０】
音源が１つ又は複数の電気拡声器を備えた、請求項１〜２９のいずれかに記載の安全装置。
【請求項３１】
請求項２０〜３０のいずれかに記載の少なくとも１つの安全装置を備えたトラック、動力ショベル又はクレーンなどの車両。
【請求項３２】
以下のステップを含む、実質的に音色音響警報信号を発するための方法。
第１の音色音響警報信号を生成するステップと、
第２の音色音響警報信号を生成するステップと、
前記警報信号を実質的に１つ又は複数の好ましい方向に指向させ、且つ、他の方向の前記警報信号を減衰させるステップであって、干渉の結果として実質的に１つ又は複数の好ましい方向が提供されるよう、位相差を有する前記警報信号を発することを含むステップ。
【請求項３３】
出口を備えた出力チャネルを介して前記第１及び第２の警報信号を指向させるステップと、前記出口と出口の間の距離を、波長及び前記警報信号の前記１つ又は複数の所望の好ましい方向に基づく所定の値に設定するステップとを含む、請求項１〜３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
請求項１〜３１のいずれかに記載の安全装置が適用される、請求項３２又は３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性音響警報信号を発するための安全装置及び方法に関する。また、本発明は、このような安全装置を備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
潜在的に危険な状況では、工場や設備は、危険の発生を局外者に警告するために、前もって警報信号を発することが一般的であり、また、しばしば要求される。設備が、たとえば運転者が車両の後方を完全に目視確認することなく後退させることができるトラック、動力ショベル（power shovel）、クレーンなどの車両である場合、危険が差し迫っていることを車両の後方に立っている人達に知らせるために、しばしば自動的に音響警報信号（acoustic alarm signal）が発せられる。また、工場又は設備が、たとえば、可動部分、たとえば長いコンベヤベルトを備えた機械であり、その機械をオペレータによって遠隔で（たとえば制御室から）、そのオペレータがその機械の動作領域を見渡すことができなくても起動することができる場合にも、このような警報信号が発せられる。さらに、警報信号は、鉄道の踏切でも発せられ、そこでは、あらゆる方向に鳴り響く警報ベルによって警報信号が発せられる。また、とりわけパトロールカー、消防車及び救急車も、警報信号を発することができる。
【０００３】
危険の可能性がある場合、このような状況における一定期間の間、警報信号が発せられ、したがって、その場に人がいれば、その人達は、工場又は設備が起動されたことを知ることができる。
【０００４】
たとえばＮＥＮ−ＥＮ４５７“Safety of machines. Auditory danger signals. General requirements, designs and tests”に基づいて、これらの信号の音の強さ及び性質のための規格を規定することができる。広く使用されている警報信号の周波数は、通常、約５００Ｈｚと３５００Ｈｚの間である。警報信号は、しばしば、一定の時間間隔でオン及びオフが切り換わる信号周波数からなっており、或いは間欠的に発せられる複数の周波数の組合せからなっている。
【０００５】
そのためには、通常、当該設備又は当該車両に、或いはそれらの近傍に、警報音を生成することができる警報装置又は安全装置を配置しなければならない。
【０００６】
知られている安全装置の欠点は、近くにも音が聞こえ、そこにいる警報を発する必要のない他の人達の耳障りになることがあることである。
【０００７】
このような安全装置は、国際公開第２００４／０５２０７５号パンフレットによって知られている。確認されている実施形態では、知られている装置は、２つのチャンバを備えた拡声器を備えており、チャンバ内の音は逆位相になっている。チャンバは、異なる長さのチャネルに接続されている。チャネルに入る音は逆位相であるが、チャネルの長さを適切に選択することにより、チャネルから出る音が同相になり、延いては増幅される。しかしながら、音は、好ましい特定の方向の警報信号が増幅され、且つ、他の方向には警報信号が減衰するようには導かれていないため、安全装置の近傍全体に警報信号が鳴り響く結果になっている。
【特許文献１】国際公開第２００４／０５２０７５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上で言及した欠点が除去され、或いは少なくとも制限される方法及び安全装置を提供することである。
【０００９】
また、本発明の目的は、周囲の領域に生じる不快性を警報信号自体の警報効果を損なうことなく制限することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そのために、本発明の第１の態様によれば、実質的に音色音響警報信号を発するための安全装置であって、
−実質的に音色音響警報信号を生成するための音源と、
−警報信号を実質的に１つ又は複数の好ましい方向に導き、且つ、他方向への警報信号を減衰させるための指向手段であって、該指向手段が、音源に接続することができる、警報信号を少なくとも第１の音響警報信号及び第２の音響警報信号に分割するための分割エレメントを備え、該分割エレメントが、干渉の結果として実質的に１つ又は複数の好ましい方向を提供することができるよう、これらの２つの警報信号の間に位相差を提供するように具体化された指向手段と
を備えた安全装置が提供される。
【００１１】
他の好ましい実施形態によれば、分割エレメントは、音源からの警報信号を２つに分割するために複数の出力チャネルに分割する入力チャネルから構築されており、出力チャネルの出口は、警報信号と警報信号の間に一定の位相差を提供するために、一定の距離を隔てて配置されている。より良好な音を指向するために、他の好ましい実施形態では、安全装置は、音響警報信号を４つ以上の警報信号に分割することができる分割エレメントを備えており、該分割エレメントは、干渉の結果として実質的に１つ又は複数の好ましい方向を提供することができるよう、これらの４つ以上の異なる警報信号の間に位相差を提供するように具体化されている。
【００１２】
他の好ましい実施形態によれば、分割エレメントの出力チャネルの長さは実質的に同じ長さであり、したがって出口から出る音は実質的に同相である。
【００１３】
好ましい実施形態では、出口と出口の間の前記距離は、出力チャネルの対毎に、波長及び警報信号の１つ又は複数の所望の好ましい方向に基づく所定の値に設定される。この距離を適切に設定することにより、１つ又は複数の所望の好ましい方向の警報信号を増幅し、且つ、周囲の領域の不快性を抑制するために他の方向の警報信号を減衰させることができる。他の好ましい実施形態では、チャネルの対毎の出口と出口の間の前記距離が、たとえば音源が発する警報信号の波長の１／２に実質的に等しい場合、所定の一定の指向性特性を有する音響信号が得られ、それにより、限定された数の好ましい方向の音が増幅され、且つ、他の方向の音が減衰する。
【００１４】
他の好ましい実施形態によれば、分割エレメントは対称の形態を取っている。
【００１５】
他の好ましい実施形態によれば、出力チャネルの出口と出口の間の中間距離は、前記好ましい方向を調整するために、調整可能な形態を取っている。
【００１６】
他の好ましい実施形態によれば、分割エレメントのチャネルは、少なくとも部分的に湾曲した形態を取っており、たとえば１つ又は複数のベンドを備えているため、コンパクトな構造の安全装置を提供することができる。
【００１７】
他の好ましい実施形態によれば、出力チャネルの外部端は、可能な限り多くの音響エネルギーを放出することができ、且つ、干渉によって得られる所望のリダクションを減少させることになる反射を回避することができるよう、トランペット形になっている。
【００１８】
他の好ましい実施形態によれば、音源は、第１の音源及び第２の音源を備えており、指向手段は、干渉の結果として警報信号の実質的に１つ又は複数の好ましい方向を提供するべく、第１の音源が発する第１の音響警報信号の位相と、第２の音源が発する第２の音響警報信号の位相を調整することができる、音源に接続された制御ユニットを備えている。
【００１９】
他の好ましい実施形態によれば、第１の音源は、第２の音源から距離を隔てて配置され、前記距離は、音源が発する警報信号の波長の１／２に実質的に等しい。
【００２０】
他の好ましい実施形態によれば、第１の警報信号の位相と第２の警報信号の位相が同じであり、好ましい方向は、音源と音源の間を接続している軸に対して実質的に直角に伸長する。
【００２１】
他の好ましい実施形態によれば、安全装置は、音源又は出口の近くに配置された、音響警報信号をさらに指向させるための反射指向板を備えている。
【００２２】
他の好ましい実施形態によれば、安全装置は、音源又は出口を通る平面から若干の距離を隔てて、該平面に向かって実質的に平行に伸長する第１の指向板を備えている。
【００２３】
他の好ましい実施形態によれば、安全装置は、実質的に音源又は出口を通る平面内を展開している第２の指向板を備えている。或いは安全装置への第２の指向板のみ（つまり第１の指向板を除く）の固定を想定することも可能である。
【００２４】
他の好ましい実施形態によれば、指向板は、可能な限り多くの音響エネルギーを放出することができ、且つ、干渉によって得られる所望のリダクションを減少させることになる反射を回避することができるよう、音源に向かった周囲の縁の一部が面取りされている。
【００２５】
他の好ましい実施形態によれば、第１の指向板と第２の指向板の間に、実質的に１つの好ましい方向に警報信号を発するための第３の指向板が配置されている。
【００２６】
他の好ましい実施形態によれば、第３の指向板は、たとえば（概ね）放物線形又は楕円形、或いはそれらの混成形の湾曲形状を有している。
【００２７】
他の好ましい実施形態によれば、安全装置は、周囲温度を決定するための温度センサを備えており、制御ユニットは、該温度センサに結合され、検出される温度にさらされる音源の周波数又は両方の音源の周波数を調整するように適合されている。
【００２８】
他の好ましい実施形態によれば、音源は、１つ又は複数の電気拡声器又は他の音源を備えている。
【００２９】
他の好ましい実施形態によれば、音響警報信号は音色音響信号である。音色音響信号は、ここでは、１つ又は複数の個別周波数の信号を意味し、或いは１つ又は複数の個別狭周波数帯域の少なくとも信号を意味するものとして理解されたい。
【００３０】
本発明の第２の態様によれば、本明細書において説明されている安全装置を備えたトラック、動力ショベル又はクレーンなどの車両が提供され、指向手段は、車両に対する１つ又は複数の所定の好ましい方向の警報信号を増幅し、且つ、他の方向の前記信号を減衰させるべく具体化されている。車両は、車両が後退を開始する前に安全装置をスイッチオンするための手段を備えていることが好ましく、警報信号の好ましい方向が前方に向うように、安全装置が配置される（任意選択で上向き又は下向きの成分を含む）。指向手段がたとえば車両の後方の高い位置に配置されると、明確に局部化された領域をカバーすることができ、警報信号は、斜め下に、或いは真直ぐ下に向かって導かれる。
【００３１】
本発明の第３の態様によれば、警報信号を発するための方法であって、
−第１の音色音響警報信号を生成するステップと、
−第２の音色音響警報信号を生成するステップと、
−警報信号を実質的に１つ又は複数の好ましい方向に導き、且つ、他の方向の警報信号を減衰させるステップであって、干渉の結果として実質的に１つ又は複数の好ましい方向が提供されるよう、位相差を有する警報信号を発することを含むステップと
を含む方法が提供される。
【００３２】
この方法は、さらに、干渉の結果として実質的に１つ又は複数の好ましい方向が提供されるよう、第１の警報信号と第２の警報信号の間に位相差を有する第１の警報信号及び第２の警報信号を発するステップからなっていることが好ましい。
【００３３】
本発明の他の利点、特徴及び詳細は、本発明のいくつかの好ましい実施形態についての以下の説明から明らかになるであろう。以下の説明には、添付の図が参照されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１は、距離Ｄで互いに近接した２つの音源を略図で示したもので、音響ビームは角度αで引かれている。以下の表現式は、２つの音源と音源の間の距離が経路長δの差よりはるかに長い場合の大まかな状況に適用される。
（１）ｐ１（ｒ１）＝Ｐ（ｒ１）．ｓｉｎ（ω．ｔ−ｋ．ｒ１）
上式で、ｐ１（ｒ１）＝音源１からの距離ｒ１における音圧［Ｐａ］
ω＝角周波数、角速度＝２．π．ｆ［ｒａｄ／ｓ］
ｔ＝時間［ｓ］
ｋ＝波数（ω／ｃ＝２．π／λ）［１／ｍ］
（２）Ｐｔｏｔ２＝２．Ｐ２．（１＋ｃｏｓ〈Δψ〉）
上式で、Δψ＝位相差［ｒａｄ］
Ｐ＝１つの音源からの音波の圧力の大きさ［Ｐａ］
Ｐｔｏｔ＝総音波の圧力の大きさ［Ｐａ］
位相差に対しては、
（３）Δψ＝（２．π．ｆ／ｃ）．Ｄ．ｓｉｎ（α）
が適用される。上式で、
ｆ＝音の周波数［Ｈｚ］
Ｄ＝２つの音源の相互距離［ｍ］
ｃ＝音速［ｍ／ｓ］
α＝放出角（図１参照）［ｒａｄ］
空気中では、概ね、
（４）ｃ＝２０、１．Ｔ１／２［ｍ／ｓ］
が適用される。上式で、
Ｔ＝絶対温度［Ｋ］
（５）δ＝Ｄ．ｓｉｎ（α）
上式で、
δ＝両方の音源から離れた位置におけるポイントに対するｒ１とｒ２の間の経路長の差
【００３５】
図２Ａ〜２Ｄは、それぞれ、時間に対する音圧ｐを位相差に応じてプロットした多数のグラフを示したものである。図は、周波数及び強さが同じで、位相差が異なる２つの音色の音の重畳を明確なグラフ表現で示している。図２Ａのグラフは、位相差が存在しない場合における音の重畳の様子を示したものである。図２Ｂのグラフは、位相差が１８０°の場合における音の消滅の様子を示したものである。図２Ｃのグラフは、微小な位相差が存在する場合における音の重畳の様子を示したものである。図２Ｄのグラフは、位相差がほぼ１８０°（ここでは、無作為に１６５°が選択されている）の場合に、消滅によって音が減衰する様子を示したものである。
【００３６】
図３Ａ〜３Ｃは、図１に示す状況に対する、音源と音源の間の距離Ｄが波長の１／２に等しい場合、距離が波長の１／２より若干短い場合、及びこの距離Ｄが波長の１／２より若干長い場合の指向性特性を示したものである。プロットされているのは、量、
（５）Ｌｒｅｌ＝１０．ｌｏｇ（Ｐｔｏｔ２／〈４．Ｐ２〉）
である。
【００３７】
図４Ａ及び４Ｂは、安全装置１の第１の好ましい実施形態を示したもので、拡声器２及び３は、音色警報信号の波長のほぼ１／２の相互距離Ｄで配置されている。拡声器２及び３は、電気ケーブル５を介して制御ユニット即ち操作ユニット４に接続されており、たとえば、拡声器にコヒーレント電気信号を提供するコンピュータ又は電子スイッチユニットに接続されている。拡声器２及び３は、操作ユニット４からの電気信号を音響警報信号に変換している。図３Ａ〜３Ｃに示す指向性特性から明らかなように、また、図４Ａ及び４Ｂに明確に示されているように、警報信号は、上（方向Ｐ１）及び下（方向Ｐ２）に向かって導かれ、これらの方向に最も高い騒音レベルを有している。最も減衰するのは横方向（方向Ｐ３及びＰ４）の音である（少なくとも距離Ｄが波長の１／２に等しい状況では）。
【００３８】
図５Ａ及び５Ｂは、拡声器２及び３が互いに距離Ｄで配置された第２の実施形態を示したもので、操作ユニット４によって信号が与えられる。２つの丸い（或いは他の形状の）指向板６及び７は、上向き及び下向きの方向の音を制限し、それにより平面内に音を導いている（図に示す実施形態の場合、水平方向の平面であるが、この平面は任意の無作為平面、たとえば垂直方向又は斜め方向の平面であってもよい）。これらの指向板６及び７は、それらの互いに対向する面の周囲の縁８が若干の丸みを帯びていることが好ましく、また、それらの中央領域即ち拡声器の近傍の領域は、平らな形態を取っていることが好ましい。縁を丸くする目的は、これらの縁による、たとえば音の反射に起因する影響の可能性を最小にすることである。頂部の板を堅固に保持するために必要な接続エレメントは、図面を分かり易くするために省略されている。接続エレメントは、音場に対する妨害を可能な限り小さくするためには、好ましくは可能な限り小さくしなければならない。
【００３９】
図６Ａ及び６Ｂは、単一の音源２を使用して必要な音響信号が得られる安全装置１の第３の好ましい実施形態を示したものである。これは、とりわけ、１つの入力チャネル１０及び２つの出力チャネル１１、１２からなる分割エレメント９を適用することによって可能である。分割エレメント９は、音源２からの「音の流れ」を２つの個別の音の流れに対称方式で分割している。分割チャネル１１及び１２は、所望する互いの相互距離Ｄでそれらが展開するように連続している。可能な限り多くの音響エネルギーを通過させるためには、出力チャネルの各々の外部端１３の形状は、丸くなっていることが好ましい。
【００４０】
図７Ａ及び７Ｂは、上で説明した第３の実施形態に対して、第２の好ましい実施形態における指向板６及び７と同じ指向板６及び７が追加された本発明の第４の好ましい実施形態を示したものである。
【００４１】
図８Ａ及び８Ｂは、第４の好ましい実施形態に対して、一方向の音を遮蔽し、且つ、この音を反射させることにより、他の方向により集中的に音を放出する反射板１４を有する第５の好ましい実施形態を示したものである。この指向板の形状は、たとえば楕円又は放物線にすることができる。放物線反射板は、たとえば、安全装置１で反射した音を、事実上、平行音響ビームとして確実に指向させることができる。他の多くの形状を使用して、必要に応じて安全装置１の指向性特性に影響を及ぼすことも可能である。形状が異なる指向板を使用して得ることができる指向性特性の２つの例が図１０Ａ及び１０Ｂに示されている。図１０Ａは、楕円反射板を適用した場合の理論指向性特性を示したもので、一方、図１０Ｂは、放物線反射板を適用した場合の近似理論指向性特性を示したものである。
【００４２】
図９Ａ及び９Ｂは、第６の実施形態を示したものである。この実施形態は、上で説明した第５の実施形態に対応しているが、分割エレメントの実質的に真直ぐなチャネル１１、１２が湾曲したチャネル２１、２２に置換されている。この実施形態によれば、（ほぼ）同じ効果を得ることができるが、安全装置１の構造が潜在的によりコンパクトになっている。
【００４３】
安全装置の動作は以下の通りである。それぞれ同じ周波数及び同じ強さを有する同相の音を発する２つの音源からの音が、一方の拡声器からもう一方の拡声器への指向軸の方向にある程度まで減衰する。これは、距離の差によるものであり、つまり、一方の音源から受音点に向かう音の方が、もう一方の音源から同じ受音点に向かう音より若干長いことによるものである。この距離の差が波長の１／２に等しい場合、音は完全に消滅する。図２Ａ〜２Ｄは、これをグラフで示したもので、多数の位相差を有する２つの音色の重畳が示されている。これらの図から明らかなように、最大減衰は、経路長の差が（１／２）・λに等しい方向に生じる（原理的には、１・（１／２）・λ、２・（１／２）・λ等々の差も可能であることに留意されたい）。
【００４４】
指向性効果は、同じ位相の複数の音源対を使用して動作させることにより、２つの音源を使用して得ることができる指向性効果より強力にすることができる。個々の対は、波長の実質的に１／２の相互距離を有している。対と対の間の距離によって、音が消滅する他の方向が決まる。図１１は、これを示したもので、図に示されている２つの対と対の間の距離は、
【００４５】
【数１】
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である。したがって、４５°では、音源３によって音源１からの音が消滅し、また、音源４によって音源２からの音が消滅する。９０°では、音源２によって音源１からの音が消滅し、また、音源４によって音源３からの音が消滅する。図１２は、この指向性特性を示したものである。また、これは、同じく音源を互いに隣接して配置することにより、他の寸法にも拡張することができる。図１３及び１４は、そのための２つの可能構成を示したものである。図１６は、第７の好ましい実施形態による、図１３に示すパターンを得るための可能分割エレメントを示したものである。音源１は、図１３では、分割エレメント上の開口２に接続されている。信号は、第１の部分３で２つの等しい部分に分割される。次に第２の部分４で、音が所望のパターンで、且つ、所望の相互距離で出口５から外部に出ていけるよう、分割された個々の部分が４つの等しい部分に分割される。
【００４６】
安全装置は、たとえば温度変化に起因する音速の変化による微小変動に、多かれ少なかれ敏感である。したがって、特定の周波数では、温度が高くなると波長が長くなる。この温度依存性は、式４で既に証明済みである。音源までの経路長の差が（１／２）・λに近づくと、α＝０°に対する良好な音響減衰が既に生じている。図３Ａ〜３Ｃは、これを示したものである。
【００４７】
いくつかの実施形態では、場合によっては上で言及した温度の影響を補償しなければならない。この補償は、たとえば、放出すべき正確な周波数を温度に適合させることによって可能であり、或いは距離Ｄを可変にすることによって可能である。たとえば、適切に選択された熱膨張係数を有する材料を利用することによって、或いはバイメタルによって、温度の影響下で距離Ｄに影響を及ぼすことができる。また、操作ユニット４が温度ゲージ（たとえば図５Ｂに示す温度ゲージ２０）に結合された実施形態を想定することも可能であり、そのような実施形態では、センサ２０によって測定される温度にさらされる操作ユニット４の制御下で、音源と音源の間の前記距離及び／又は放出される音の周波数が調整される。
【００４８】
上で言及した現象を安全装置の設計にうまく利用することができる。たとえば複数の音色からなる信号を提供する音源を対象にしなければならない場合、現れる指向性特性に基づいて最適妥協を追及することができる。
【００４９】
音響指向手段は、多くの方法で形成することができる。
【００５０】
音響指向手段を構築するための第１の方法は、１つの拡声器のみを使用して構築することである。指向手段の原理に必要な複数のまったく同じ音源は、上で説明した分割エレメント９によって、好ましくは対称方式でチャネルを分割することによって生成される。音源から出口までの経路が異なるチャネルの長さは、好ましくは同じ長さにしなければならない。２つの個別チャネルを備えた実施形態の出口１６は、所望の距離Ｄで展開していなければならない。３つ以上のチャネルを備えた実施形態では、これらのチャネルは、所望のパターンで展開していなければならない。
【００５１】
また、音響指向手段は、図８Ａ及び８Ｂに示す反射板１４又は図９Ａ及び９Ｂに示す反射板１４を利用する場合、１つの方向に強い音を放出することも可能である。また、図９Ａ及び９Ｂは、ベンドを使用して分割チャネルを具体化することも可能であり、したがって任意選択でよりコンパクトな構造を得ることができることを明確に示している。
【００５２】
第２の方法は、同じ強さ及び同じ周波数の音響信号をたとえば電子的に備えた２つの拡声器又は他の音源を使用することである。これらの２つの信号の間の位相差が０°である場合、その挙動は、上で言及した通りになる。この電子変形態様の場合、電子的な方法でさらに位相差を追加することが可能である。この追加が連続的に大きくなると、指向性特性は「回転」を開始することになる。これは、たとえば第１及び第２の好ましい変形態様で可能である。また、音響指向手段に一定の余分の位相差を電子的に提供することも可能である。したがって、最も強い音を発する方向を設定することが可能である。重要な利点は、この影響力を機械的な部品を動かす必要なく生じさせることができることである。
【００５３】
また、一方向のこの指向性効果は、別法として、第２の好ましい実施形態に対する追加として、分割エレメントと複数の拡声器を組み合わせることによっても生成することができる。したがって、２つの音源を１つの音響指向手段の中に置くことも可能であり、これらの音源をそれぞれ複数のチャネルに分割し、それにより延いては両方の周波数に対する最適指向性特性を得ることができる。
【００５４】
本発明は、上で説明した本発明についての好ましい実施形態に限定されない。得ようとしている権利は、特許請求の範囲に定義されており、その範囲内において、多くの改変を想定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】隣接して配置された２つの音源を示す略図である。
【図２Ａ−２Ｄ】周波数及び強さが同じで、位相差が異なる２つの音色の音の重畳を示すグラフである。
【図３Ａ−３Ｃ】相互距離Ｄで配置された２つの音源の指向性特性を示す図である。
【図４（Ａ．Ｂ）】それぞれ本発明の第１の好ましい実施形態の上面図及び側面図である。
【図５（Ａ．Ｂ）】それぞれ本発明の第２の好ましい実施形態の上面図及び側面図である。
【図６（Ａ．Ｂ）】それぞれ本発明の第３の好ましい実施形態の上面図及び側面図である。
【図７（Ａ．Ｂ）】それぞれ本発明の第４の好ましい実施形態の上面図及び側面図である。
【図８（Ａ．Ｂ）】それぞれ本発明の第５の好ましい実施形態の上面図及び側面図である。
【図９（Ａ．Ｂ）】それぞれ本発明の第６の好ましい実施形態の上面図及び側面図である。
【図１０（Ａ．Ｂ）】それぞれ楕円反射板及び放物線反射板を使用している間の指向性特性をそれぞれ示す図である。
【図１１】ライン上に位置している２対の音源を示す略図である。
【図１２】半波長（（１／２）・λ）における２つの音源の指向性特性及び他の２つの音源の指向性特性を示す図である。４つのすべての音源の位相は同じである。
【図１３】音色音響の指向性効果をもたらすために様々な開口対を備えた２つの可能構造を示す図である。
【図１４】音色音響の指向性効果をもたらすために様々な開口対を備えた２つの可能構造を示す図である。
【図１５】図１４に基づく音源構成に関連する指向性特性を示す図である。
【図１６】本発明の第７の好ましい実施形態の上面図及び２つの側面図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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