(57)【要約】　　　（修正有）【課題】超音波として音響信号を超音波帯域で振幅変調して放射していたため放射線上で音響信号が発生しており任意の空間地点だけでの発生ができなかったこと、超音波を用いて音響信号を再生させる放射線の方向を、外部信号に基づいてリアルタイムで指定して設定できなかったことである。【解決手段】超音波信号が空気中を伝播する場合の非線形性に起因して音響信号を発生させていることを利用して、音響信号を振幅変調して搬送波抑圧した片側波帯信号もしくは両側波帯信号である超音波放射信号を超音波として放出した超音波と、単一周波数の超音波とを放射して交叉させることでそれらの周波数差の成分信号として音響を発生させる手段と、外部から入力する音響発生位置信号に基づいてそれらの超音波の交叉点を任意の位置にリアルタイムで変更できる手段が特徴である。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響信号を入力して超音波帯域信号に振幅変調して超音波を放射して超音波から音響を発生する手段において、外部から入力した音響信号を超音波周波数帯域の搬送波信号で振幅変調してかつ搬送波抑圧した片側波帯信号もしくは両側波帯信号を作成して超音波放射信号としてＮ１（Ｎ１は１以上の整数）個の超音波放射手段に出力するとともに復調のために使用する正弦波信号を超音波放射信号としてＮ２（Ｎ２は１以上の整数）個の超音波放射手段に出力する手段を装備し、これらの２種の超音波を交叉させて音響を発生させることを特徴とした音響発生法及び装置。
【請求項２】
請求項１の超音波放射において、
外部からリアルタイムで入力した音響発生位置信号を入力して各超音波放射手段に放射させる超音波故射方向を算出して超音波放射手段に対して超音波放射方向信号を出力する手段と、超音波放射方向信号および超音波放射信号を入力して超音波放射方向信号によって指定された超音波放射方向に自動的に放射角度を設定して超音波放射信号を超音波にして放射できるＮ（Ｎは、Ｎ＝Ｎ１＋Ｎ２で２以上の整数）個の超音波放射手段を装備し、これらの２種の超音波を交叉させて発生させた音響の発生位置をリアルタイムで設定させることを特徴とした放射方向自動設定の複数超音波放射による音響発生法及び装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】外部から入力した音響信号に基づいて超音波放射信号を作成して、外部から入力した音響発生位置信号に基づいてリアルタイムで超音波放射方向に自動的に放射角度を設定して超音波放射信号を超音波にして放射して音響発生位置で音響を発生させる超音波放射法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来は、１つの超音波放射装置を用いる場合は音響信号を振幅変調した超音波を放射してその放射線上で音響を発生させており、放射線上以外では発生せず限定された場所で聞くことができる利点があるので、周りが騒音で工事現場などのうるさい場所の任意の地点に音声を伝える場合などに利用されている。または、複数の超音波放射装置を用いる場合は、音響信号を振幅変調した信号を複数放射し交叉させて交叉地点では大きな音響信号を発生させていた。
【０００３】しかし、従来の１つの超音波放射器を用いる場合では、放射線上で音響が発生し、放射線上にいる人々は音響を聞くことができ、任意の地点のみで聞かせることができない問題があった。また、従来の複数の超音波放射器を用いる場合でも、交叉点で音響が発生するだけでなく各放射線上でも小さな音響が発生し、放射線上にいる人々は音響を聞くことができる問題があった。また、どちらの場合でも、リラルタイムでの音響発生位置の変更は不可能であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようとする課題は、従来は超音波の放射線上で音響信号が発生しており任意の空間地点だけでの発生ができなかったこと、また従来、超音波を用いて音響を発生させる放射線の方向を、外部信号に基づいてリアルタイムで指定して設定できなかったことと、である。
【０００５】
【発明が解決しようとする手段】本発明は、超音波信号が空気中を伝播する場合の非線形性に起因して音響信号を発生させていることを利用して、音響信号を振幅変調して搬送波抑圧した片側波帯信号もしくは両側波帯信号である超音波放射信号を超音波として放出した超音波と、単一周波数の超音波とを放射して交叉させることでそれらの周波数差の成分信号として音響を交叉点で発生させる手段と、外部から入力する音響発生位置信号に基づいてそれらの超音波の交叉点を任意の位置にリアルタイムで変更できるにする手段が特徴である。
【０００６】
【発明の実施の形態】２つの近い周波数の超音波が交叉するとその周波数差の周波数の音響が２つの超音波電力の積に比例して発生する。従って、音響信号を超音波帯域に振幅変調して搬送波抑圧した片側波帯信号の超音波は、非線形性からは大きな周波数差の電力成分が生じないため、その放射線上では大きな音響は発生しない。
【０００７】
任意の位置のみで超音波から音響を発生させる目的を、音響信号を超音波帯域に振幅変調して搬送波抑圧した超音波と搬送波などの単一周波数の超音波とを放射して交叉させ音響を交叉点発生させるることで、交叉点以外では音響を発生させずに実現した。また、その音響発生位置を外部から入力した音響発生位置信号に基づきリラルタイムで変更する目的を、音響発生位置を超音波交叉位置として外部からの入力した音響発生位置信号に基づきリアルタイムで超音波の放射方向を計算して超音波放射器に出力して、音響信号を超音波帯域に振幅変調して搬送波抑圧した超音波の超音波放射器放射方向と単一周波数の超音波の超音波放射器放射方向とを変更して超音波交差点を変更することで実現した。
【実施例】
【０００８】図１は、本発明の一実施例の装置構成図である。
【０００９】図１において、振幅変調器２２０は外部からリアルタイムで入力した音響信号１２を超音波周波数帯域に振幅変調して搬送波抑圧した片側波帯信号を超音波放射信号１２１として超音波放射器２４０に、また振幅変調に使用した搬送波信号である正弦波信号を超音波放射信号１２２として超音波放射器２３０に送出する。
【００１０】放射角度演算器２１０は、外部からリアルタイムで変化入力する音響発生位置信号１１に基づいて超音波放射器２４０が放射すべき上下左右角度を示す超音波放射方向信号１１１を算出して超音波放射器２４０に送出し、同時に超音波放射器２３０が放射すべき上下左右角度を示す超音波放射方向信号１１２を算出して超音波放射器２３０に送出する。
【００１１】超音波放射器２４０は超音波放射方向信号１１１に基づき上下左右の放射角度を設定して超音波放射信号１２１に基づき超音波１４１を放射し、同時に超音波放射器２３０は超音波放射方向信号１１２に基づき上下左右角度を設定して超音波放射信号１２２に基づき超音波１３１を放射し、これらの２つの放射された超音波１３１と１４１は交叉点２５０で交叉し、この交叉点で２つの超音波１３１と１４１を足した信号が非直線性によって音響を発生させる。
【００１２】超音波放射信号１２２は、また振幅変調に使用した搬送波信号が望ましいが、搬送波信号の周波数に近い周波数の正弦波信号を用いることもできる。
【００１３】超音波放射器２４０、２３０は超音波放射方向信号１１１に基づき上下左右の放射角度を設定するが、その上下左右の放射角度は超音波放射器の方向を物理的に変化させて設定することもできるが、１つの超音波放射器に多数の小さな超音波放射器を幾つかの角度に前もって設定しておいて、それらの幾つかを組み合わせで放射して上下左右の放射角度を設定することもできる。本発明では、超音波放射方向を結果的に変化させる方法はどのようなものを利用しても良い。
【００１４】放射角度演算器２１０の放射角度の算出は、放射する空間の３次元座標軸を設定して、先ずその中で超音波放射器２４０、２３０の各々の座標位置を求めておき、入力した音響発生位置信号１１が指定する音響発生位置座標と超音波放射器２４０の座標位置とからこれらの２つの位置を結ぶ直線を求め、かつその直線の超音波放射器２４０からの上下左右の角度を求めて、超音波放射方向信号１１１としている。超音波放射方向信号１１２も同様に、音響発生位置座標と超音波放射器２３０の座標位置とから求めることができ、その算出は数学的には容易である。
【００１５】図１に示す本発明は２つの超音波放射器を使用する場合であるが、超音波放射器を多数（３以上）用いてこれらを組み合わせて複数の超音波交叉点を形成させてそれらの超音波交叉点で音響を発生させることもできる。
【００１６】上記の説明の本発明は、外部からリアルタイムで入力した音響信号１２を超音波周波数帯域に振幅変調して搬送波抑圧した片側波帯信号を超音波放射信号１２１として用いたが、搬送波抑圧した両側波帯信号を用いることもできる。
【発明の効果】
【００１７】以上のように本発明によれば、超音波の交叉点を以外では音響を発生させずに超音波の交叉点でのみ音響を発生させ、超音波の交叉点をリアルタイムで設定して移動させることができ、これを利用して音響発生位置を空間内においてリアルタイムで移動させて用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明の一実施例の装置構成図である。
【符号の説明】
１１は外部から入力する音響発生位置信号で、１２は外部から入力する音響信号で、１１１および１１２は超音波放射方向信号で、１２１、１２２は超音波放射信号で、１３１と１４１は超音波で、２１０は放射角度演算器で、２２０は振幅変調器で、２３０および２４０は超音波放射器で、２５０は超音波交叉点でかつ音響発生点で、ある。
【図１】
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