(57)【要約】【課題】  競技中の選手等に聞こえないように、観客へ競技解説等の音声を拡声する音響拡声装置を得る。【解決手段】  異なる音声信号を生成する複数の音源１１，２１，３１，４１と、各音声信号に基づいて超音波周波数帯域の搬送波を変調して空気中を伝搬するとき音声を生じる超音波を示す超音波変調信号をそれぞれ生成する複数の変調器１２，２２，３２，４２と、各超音波変調信号に基づいてそれぞれ超音波を発生させる複数の放射器１５ａ〜１５ｄ，２５ａ〜２５ｄ，３５ａ〜３５ｄ，４５ａ〜４５ｄとを備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる音声信号を生成する複数の音源と、
前記各音声信号に基づいて超音波周波数帯域の搬送波を変調して空気中を伝搬するとき音声に復調される超音波を示す超音波変調信号をそれぞれ生成する複数の変調手段と、
前記各超音波変調信号に基づいてそれぞれ超音波を発生させる複数の超音波放射手段とを備えた音響拡声装置。
【請求項２】
制御手段の制御に基づいて複数の音源と複数の変調手段とを切り替え接続する切り替え手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の音響拡声装置。
【請求項３】
変調手段から出力された超音波変調信号を複数に分配出力する分配手段と、
前記分配手段から出力される各超音波変調信号をそれぞれ増幅する複数の増幅手段とを備え、
超音波放射手段は、前記増幅手段から出力される超音波変調信号の数に対応させて備えられることを特徴とする請求項１記載の音響拡声装置。
【請求項４】
超音波放射手段は、観客席の最前列の前方から当該観客席の後方へ向けて超音波を放射するように設置されることを特徴とする請求項１記載の音響拡声装置。
【請求項５】
超音波放射手段は、観客席を区分化して設定された拡声エリア毎に設置されることを特徴とする請求項１記載の音響拡声装置。
【請求項６】
超音波放射手段は、それぞれの拡声エリア内にのみ超音波から復調された音声が拡声するように前記超音波の放射方向を定めて備えられることを特徴とする請求項５記載の音響拡声装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の拡声エリアに異なる音声を拡声する音響拡声装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の音響拡声装置は、複数の板等で構成された分割手段によって空間を分割し、このように分割された複数の拡声エリア毎にスピーカを備え、それぞれのスピーカに異なる音声信号を供給して各拡声エリア毎に異なる音声を拡声している。各スピーカに供給される音声信号は、空間の分割状況を検出手段により検知して、検出手段から出力された分割情報に基づいて設定・制御される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１２８２９８号公報（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の音響拡声装置は以上のように構成されているので、屋外など壁等により分割されていない広域に異なる音声を拡声すると、各音声が入り交ざり聞き取ることが困難になる。また、競技場等において使用した場合は競技中の選手の集中を妨げることがあり、当該選手の集中を殺がないようにアナウンス等の音声拡声を行うことが難しいことから、競技中は観客に対して解説等の場内拡声を行うことができず、また、一つの競技場において多国語放送のような複数の音源による同時音声拡声を行うと、互いの音声が干渉して各々の拡声内容を明瞭に聞くことが難しくなるという課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、競技中の選手等に聞こえないように、観客へ競技解説等の音声を拡声する音響拡声装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る音響拡声装置は、異なる音声信号を生成する複数の音源と、各音声信号に基づいて超音波周波数帯域の搬送波を変調して空気中を伝搬するとき音声に復調される超音波を示す超音波変調信号をそれぞれ生成する複数の変調手段と、各超音波変調信号に基づいてそれぞれ超音波を発生させる複数の超音波放射手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、複数の音声信号に基づいて超音波周波数帯域の搬送波を変調して空気中を伝搬するとき音声に復調される超音波を示す超音波変調信号をそれぞれ生成する複数の変調手段と、各超音波変調信号に基づいてそれぞれ超音波を発生させる複数の超音波放射手段とを備えたので、競技中の選手に聞こえないように観客席へ解説等の音声を拡声することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による音響拡声装置の構成を示すブロック図である。この音響拡声装置は、当該音響拡声装置の動作設定を行う操作パネル（制御手段）１と、操作パネル１になされた操作に基づいて複数の音源１１〜４１の出力接続を切り替えるスイッチャ（切り替え手段）２と、スイッチャ２から出力された音声信号を変調する変調器（変調手段）１２〜４２と、各変調器１２〜４２から出力された超音波変調信号を分配出力する分配器（分配手段）１３〜４３と、各分配器１３〜４３から出力された各超音波変調信号を増幅する増幅器（増幅手段）１４ａ〜１４ｄ，２４ａ〜２４ｄ，３４ａ〜３４ｄ，４４ａ〜４４ｄと、各増幅器から出力された超音波変調信号に基づいて超音波を発生させる放射器（超音波放射手段）１５ａ〜１５ｄ，２５ａ〜２５ｄ，３５ａ〜３５ｄ，４５ａ〜４５ｄとを備える。図示したものは４つの音源を有するもので、これらの音源１１〜１４に対応するように４チャネルの変調器、分配器、増幅器、及び放射器を備え、またさらに各チャネルにおいて変調器から出力される超音波変調信号を４つに分配し、４つに分配された各超音波変調信号をそれぞれ処理するように４台ずつ増幅器及び放射器を備えた構成を例示したものである。この発明は、図１に例示したチャネル数並びに分配数に限定されるものではない。
【０００９】
操作パネル１は、拡声エリア別に出力する音源の選択を行う操作手段を備え、例えばオペレータにより入力された、または予め設定されている情報に基づいて信号ラインの切り替え接続を行わせる制御信号を生成してスイッチャ２へ出力する。この操作パネル１は、操作手段を備えると共に音響拡声装置の動作を司る制御手段として処理を行う。操作パネル１は、例えば一般的に用いられる液晶タッチパネルを備えた小形コンピュータ等から成り、オペレータの操作に基づいてスイッチャ２への制御信号を生成して出力する。また、操作パネル１は、小型コンピュータの機能を有することから、前述の制御信号を生成するほかアプリケーションソフトウェアを組み込んで予め設定した時間において自動切り替えを行う機能などを備えることもでき、このような応用機能による動作も可能である。なお、単に拡声エリア毎の音源を切り替える制御を行うのみであれば、操作パネル１の構成を前述の液晶タッチパネルを備えた小型コンピュータに代えて、押しボタンスイッチやトグルスイッチ等の機械的な切り替えスイッチなどを組み合せて構成してもよい。
【００１０】
スイッチャ２は、操作パネル１から取得した制御信号に基づいて音源１１〜４１から出力される各音声信号を、各変調器１２〜４２との接続を切り替えて出力するもので、例えば変調器１２へ入力する音声信号を音源１１〜４１から出力されている音声信号の中から選択し、選択したものを出力している例えば音源１１と、変調器１２とを接続する。
【００１１】
音源１１〜４１は、例えば音声を入力して音声信号を生成する音声入力手段等から成り、前述のように複数備えられ各々生成した可聴帯域の音声信号を、接続されているスイッチャ２へ出力する。変調器１２〜４２は、前述のように各音源１１〜４１から音声信号が入力されるようにスイッチャ２によって切り替え接続される。変調器１２は分配器１３へ超音波変調信号を出力するように接続され、変調器２２は分配器２３へ超音波変調信号を出力するように接続される。また、変調器３２は分配器３３へ超音波変調信号を出力するように接続され、変調器４２は分配器４３へ超音波変調信号を出力するように接続される。分配器１３は、その出力が増幅器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄへ分配されるように接続される。分配器２３は、その出力が増幅器２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄへ分配されるように接続される。分配器３３は、その出力が増幅器３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄへ分配されるように接続される。分配器４３は、その出力が増幅器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄへ分配されるように接続される。
【００１２】
増幅器１４ａは放射器１５ａへ、増幅器１４ｂは放射器１５ｂへ、増幅器１４ｃは増幅器１５ｃへ、増幅器１４ｄは放射器１５ｄへ、それぞれ増幅した超音波変調信号を出力するように接続される。増幅器２４ａは放射器２５ａへ、増幅器２４ｂは放射器２５ｂへ、増幅器２４ｃは増幅器２５ｃへ、増幅器２４ｄは放射器２５ｄへ、それぞれ増幅した超音波変調信号を出力するように接続される。増幅器３４ａは放射器３５ａへ、増幅器３４ｂは放射器３５ｂへ、増幅器３４ｃは増幅器３５ｃへ、増幅器３４ｄは放射器３５ｄへ、それぞれ増幅した超音波変調信号を出力するように接続される。増幅器４４ａは放射器４５ａへ、増幅器４４ｂは放射器４５ｂへ、増幅器４４ｃは増幅器４５ｃへ、増幅器４４ｄは放射器４５ｄへ、それぞれ増幅した超音波変調信号を出力するように接続される。
【００１３】
前述のように各放射器は、各増幅器に一対一で対応するように備えられ、さらに放射器１５ａ〜１５ｄを一つの筺体に格納して放射器ユニット１６を構成させ、同様に放射器２５ａ〜２５ｄを放射器ユニット２６とし、放射器３５ａ〜３５ｄを放射器ユニット３６とし、放射器４５ａ〜４５ｄを放射器ユニット４６として構成する。
【００１４】
図２は、実施の形態１による音響拡声装置を構成する放射器ユニットの外観図である。この図は、図１に示した放射器ユニット１６を斜視した概観を示したもので、放射器ユニット２６，３６，４６も同様に構成される。放射器ユニット１６，２６，３６，４６は、予め設定された拡声エリアに最適な音場が形成されるように、上下左右の放射角度をそれぞれの放射器１５ａ〜１５ｄに設定して筺体へ格納したものである。なお、前述の放射角度は、拡声エリア毎に最適化を図って設定したものである。また、図１及び図２を用いた説明では複数の放射器１５ａ〜１５ｄ，２５ａ〜２５ｄ，３５ａ〜３５ｄ，４５ａ〜４５ｄをそれぞれ放射器ユニット１６，２６，３６，４６に格納したものを例示しているが、放射器ユニットを構成させずに単独の放射器を使用して音声拡声を行うようにしてもよい。
【００１５】
次に動作について説明する。
音源１１〜４１は、それぞれ音声信号を生成してスイッチャ２へ出力する。スイッチャ２は、操作パネル１から出力された制御信号に基づいて音源１１〜４１と変調器１２〜４２との各接続を切り替え、操作パネル１により設定された音源と変調器とを接続し、当該設定により指示された音源の出力音声信号を、当該設定により指示された変調器へ入力させる。変調器１２〜４２は、それぞれスイッチャ２を介して取得した音声信号によって自ら発生させた超音波帯域の搬送波を変調し、それぞれの超音波変調信号を生成する。変調器１２は生成した超音波変調信号を分配器１３へ出力し、同様に変調器２２は分配器２３へ出力する。また、変調器３２は分配器３３へ出力し、変調器４２は分配器４３へ出力する。分配器１３は、変調器１２から入力した超音波変調信号を増幅器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄへ分配出力する。分配器２３は、変調器２２から入力した超音波変調信号を増幅器２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄへ分配出力する。分配器３３は、変調器３２から入力した超音波変調信号を増幅器３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄへ分配出力する。分配器４３は、変調器４２から入力した超音波変調信号を増幅器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄへ分配出力する。
【００１６】
増幅器１４ａは放射器１５ａへ、増幅器１４ｂは放射器１５ｂへ、増幅器１４ｃは増幅器１５ｃへ、増幅器１４ｄは放射器１５ｄへ、それぞれ入力した超音波変調信号を超音波発生が可能なように増幅して出力する。また、増幅器２４ａ〜２４ｄ，３４ａ〜３４ｄ，４４ａ〜４４ｄも同様に、それぞれ入力した超音波変調信号を増幅して各放射器２５ａ〜２５ｄ，３５ａ〜３５ｄ，４５ａ〜４５ｄへ出力する。各放射器１５ａ〜１５ｄ，２５ａ〜２５ｄ，３５ａ〜３５ｄ，４５ａ〜４５ｄは、それぞれ入力した超音波変調信号に基づいて振動し、超音波を発生させて当該放射器の前方へ放射する。放射された超音波は、空気中の非線形パラメトリック現象によって自己復調されて可聴音声を生じる。
【００１７】
図３は、ダイナミックスピーカ及び超音波放射器の指向特性を示す説明図である。この図は、ダイナミックスピーカの指向特性の一例と超音波放射器の指向特性の一例とを示したものである。図３に示したダイナミックスピーカ５０の指向特性は、音圧レベルが９０ｄＢの可聴音声を発生させたとき、この可聴音声はダイナミックスピーカ５０から離れるほど徐々に減衰していくため、当該ダイナミックスピーカ５０の周辺に広がる実用可聴エリアを外れても聞くことができ、さらにダイナミックスピーカ５０の後方にも可聴音声が拡声するものである。これに対し、図３に示した超音波放射器５１の指向特性は、ビーム状に超音波が放射され、このビーム状のエリア内において超音波の自己復調現象により可聴音声が生じ、例えば超音波放射器５１から約２ｍ離れた位置で音圧レベル９０ｄＢの可聴音声を生じ、約５ｍ離れた位置で８２ｄＢ、約１０ｍ離れた位置で７６ｄＢの音圧レベルの可聴音声が得られるものである。超音波は高い直進性を有することから、前述の超音波に含まれた可聴音声は限られたエリア内にのみ拡声して図示したようにビーム状の可聴エリアが生じ、この可聴エリアを外れた位置では音声を全く聞くことができない。また、超音波放射器５１の背後には超音波が放射されず、可聴音声も拡声されない。
【００１８】
図４は、実施の形態１による音響拡声設置の設置状態を示す説明図である。図１及び図２に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。この図は、この発明の音響拡声装置を競技場５２に設置した場合の一例を示したものである。図４に示したように、例えば、競技場５２の観客席５３を一点破線で図示したエリアＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに区分けして複数の拡声エリアを設定し、エリアＡに拡声する放射器ユニット１６、エリアＢに拡声する放射器ユニット２６、エリアＣに拡声する放射器ユニット３６、及びエリアＤに拡声する放射器ユニット４６を設置する。各放射器ユニット１６，２６，３６，４６は、観客席５３の各エリアへ向けて超音波を放射するように、また選手等により競技が行われるグラウンド・コート等の競技エリア５４へ超音波が達しないように配置され、例えば図４に示したように観客席５３と競技エリア５４との間において、各放射器ユニットの背面を競技エリア５４に向け、観客席５３の最前列近傍の前方の位置から観客席５３の後方へ向けて超音波を放射するように設置される。
【００１９】
放射器ユニット１６，２６，３６，４６に格納されている各放射器からそれぞれ放射される超音波は、図３を用いて説明したものと同様に各放射器の前方へビーム状に放射され、当該放射器ユニットの背後には放射されない。音声信号により変調された超音波を放射したとき、空気中で復調される音声も強い指向性を有するので、上述のように設置することにより、観客のみに拡声音声が聞こえ、当該拡声音声を聞かせたくない選手や審判等には聞こえない音場を形成することができる。また、近接する各エリアＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに異なった内容の音声を拡声することが可能となる。
【００２０】
放射器ユニット１６，２６，３６，４６に格納されている各放射器は、例えば空気中において約２０°の拡がり角度をもって超音波に含まれる可聴音声を拡声する。各放射器は、このような拡がり角度を有する可聴エリアを生じさせることから、各放射器ユニットに格納されている複数の放射器の放射方向を調整して、また格納する放射器の数量を調整して、各放射器が生じさせた可聴エリアを合わせることによって、エリアＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ等の各拡声エリアをカバーし、これらの範囲内に均一に拡声するように各放射器ユニットの構成や超音波を放射する方向を調整・変更して設置する。例えば図４のエリアＡに破線で示した、放射器ユニット１６に格納されている各放射器の可聴エリア５５が、当該エリアＡを覆うように放射器ユニット１６に格納されている各放射器を前述のように調整する。なお、図４の放射器ユニット１６には、６個の放射器が格納されているものを例示しているが、各放射器ユニットに格納される放射器の数量は図示した６個に限定されない。
【００２１】
図５は、実施の形態１による音響拡声装置の動作を示す説明図である。図１等に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。この図は、雛壇状の観客席５３にいる観客５６に向って放射器１６から超音波を放射して拡声を行う状態を示したものである。図４に示した観客席５３は、例えば図５に示したように雛壇状に設けられたもので、最前列の観客席５３の前方に放射器ユニットが設置され、ここでは放射器ユニット１６が配置された部分を例示して説明する。また、図５に一点破線で示した放射中心５８は、放射器ユニット１６から放射される超音波を側方視したときの中心部分で、この超音波から空気中で復調された可聴音声が聞こえる可聴エリア５９を破線で示している。
【００２２】
前述のように、競技エリア５４を背後として放射器ユニット１６を設置すると、放射器ユニット１６から放射された超音波は、雛壇状の観客席５３などに反射して競技エリア５４側へ向うことがある。そこで、図５に示したように放射器ユニット１６を観客席５３等が設けられる地面などの床面５７に設置し、雛壇状の観客席５３の上段へ向けて超音波を放射するように放射方向を設定する。観客席５３の雛壇の床面５７に対する傾斜角度をθとしたとき、放射器ユニット１６の放射中心５８と床面５７との角度θ’が、例えばθ＋１０°となるように放射器ユニット１６の放射方向を調整し、また、観客席５３に例えば着席している観客５６の上半身から頭部が放射中心５８の周辺に生じる可聴エリア５９内に入るように観客席５３から離して放射器ユニット１６を床面５７に設置する。このように観客席５３の最下段となる床面５７から観客席５３の上段へ向って超音波を放射することにより、観客席５３などに反射した超音波、即ち拡声音声は図示したように斜め上方へ向い、床面５７と同様な高さの競技エリア内にいる選手等には、拡声音声の反射音も聞こえないようにすることができる。
【００２３】
なお、音源１１，２１，３１，４１の代わりにアンテナ及び無線データ受信機を備え、例えば競技場の管理センター等から送信される音声データを受信させて、前述の図１などを用いた説明のように変調器による超音波の変調や、その他分配、増幅、超音波の放射等の処理を各分配器、各増幅器、各放射器などを用いて行うようにしてもよい。
【００２４】
以上のように、実施の形態１によれば、音源１１，２１，３１，４１、音源１１，２１，３１，４１から出力される音声信号に基づいて超音波を変調した超音波変調信号を出力する変調器１２，２２，３２，４２、音源１１，２１，３１，４１と変調器１２，２２，３２，４２とを操作パネル１の制御信号に基づいて接続するスイッチャ２、各変調器１２，２２，３２，４２から出力される各超音波変調信号をそれぞれ分配する分配器１３，２３，３３，４３、各分配器により分配された超音波変調信号をそれぞれ増幅する各増幅器、各増幅器から出力される超音波変調信号に基づいてそれぞれ超音波を放射する各放射器を備えたので、競技中の選手等に聞こえないようにしながら観客席５３の観客５６に試合の解説等の音声を拡声することができるという効果がある。
【００２５】
また、観客席５３を複数に区分化して拡声エリアを設定しておき、拡声エリア毎に複数の放射器を格納した超音波放射ユニットを設置したので、各拡声エリアに均一な音場を形成することができると共に、拡声エリア毎に異なった内容の音声を拡声することができるという効果がある。
【００２６】
また、例えば特別料金を支払って所定の解説などのサービスを所望する観客に対し、これらの観客を所定の拡声エリアに導いて当該サービスを提供することが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施の形態１による音響拡声装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１による音響拡声装置を構成する放射器ユニットの外観図である。
【図３】ダイナミックスピーカ及び超音波放射器の指向特性を示す説明図である。
【図４】実施の形態１による音響拡声設置の設置状態を示す説明図である。
【図５】実施の形態１による音響拡声装置の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  操作パネル（制御手段）、２  スイッチャ（切り替え手段）、１１，２１，３１，４１  音源、１２，２２，３２，４２  変調器（変調手段）、１３，２３，３３，４３  分配器（分配手段）、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ  増幅器（増幅手段）、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ  放射器（超音波放射手段）、１６，２６，３６，４６  放射器ユニット（超音波放射手段）、５０  ダイナミックスピーカ、５１  超音波放射器、５２  競技場、５３  観客席、５４  競技エリア、５５  可聴エリア、５６  観客、５７  床面、５８  放射中心、５９  可聴エリア。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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