(57)【要約】【課題】可聴エリアにおいて放射器からの距離によらず充分な音圧を有する可聴音声を生じさせる。【解決手段】音源１によって生成された可聴音声を示す音声信号を変調器２へ入力して超音波を搬送波とする変調信号を生成し、この変調信号を増幅器３で増幅する。増幅器３から同一の変調信号を複数の放射器４〜７へ入力する。この放射器４〜７を、超音波を搬送波とした可聴音声を各々放射したとき当該放射した各可聴音声が重なり合うように各々間隔ｓをあけて備える。【選択図】図１
2007181075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音源から可聴音声を示す音声信号を入力して超音波を搬送波とする変調信号を生成する変調手段と、前記変調信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段により増幅された変調信号に基づいて超音波を搬送波とした可聴音声を放射する放射器とを備えた音響装置において、
前記放射器を、増幅手段から同一の変調信号を入力して超音波を搬送波とした可聴音声を各々放射したとき当該各可聴音声が重なり合うように間隔をあけて複数備えることを特徴とする音響装置。
【請求項２】
放射器は、自ら放射した可聴音声の音圧が低下する位置で隣の放射器から放射された可聴音声と当該自ら放射した可聴音声が重なり合う間隔を前記隣の放射器との間に設けたことを特徴とする請求項１記載の音響装置。
【請求項３】
各放射器を一定の方向に移動させ、当該放射器の各間隔を調整する移動手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の音響装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可聴音声を指向性放射する音響装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の可聴音声を指向性放射する音響装置は、音声信号を出力する音源、超音波帯域の搬送波を利用して音声信号の音響放射特性を制御する音響放射制御器、音響放射特性が制御された信号を増幅する増幅器、増幅された信号を放射するスピーカによって構成されている。上記の音響放射制御器は、超音波帯域の搬送波を生成する搬送波生成部、及び、音源からの音声信号と搬送波とを加算する加算部によって構成されている。
次に動作について説明する。
音源によって音声信号が生成されて音響放射制御器へ入力される。音響放射制御器は、搬送波生成部によって搬送波が生成され、加算部によって音声信号に搬送波が加算されて音響放射制御器から出力される。音響放射制御器の出力信号は増幅器によって増幅されて多数の振動子から成るスピーカへ入力され、可聴音声が超音波と共に出力される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１１は、従来の音響装置の音響の音圧分布を示す説明図である。この図は、上記のように超音波を再生するスピーカ、即ち超音波の放射器を１台備えた音響装置から放射された超音波が、空気中において可聴音声に自己復調したときの音圧分布を示した等高線コンター図である。この図は、当該装置から例えば２ｋＨｚの可聴音声を出力したとき、放射器から放射された可聴音声の音軸中心とその周囲に生じる音圧分布を表している。音響装置の放射器から放射される超音波の音軸中心、即ち図１１に示した音軸の中心から離れるに従って音圧が低下する。このように図１１において、可聴音声の音軸中心から図中上下両端側へ向って音圧が低下すると共に、当該音軸に沿って進行する可聴音声の音圧も、放射器が設置されている位置からの距離、即ち図１１の左端側からの距離が遠くなるほど低下する。
図示した可聴エリアは、放射器の放射した超音波から自己復調した可聴音声が図中右方向へ伝搬するとき、例えば音圧半減角αが概ね２０°で拡散することによってビーム状に形成されている。なお、図示したものは上方から視た拡散状態で、放射器から指向性放射された可聴音声は立体的に拡散する。また、この可聴エリアでは、上記の可聴音声の音軸中心において放射器から２ｍ離れているＡ点では９０ｄＢ、上記の音圧半減角αを成す音圧の境界線において放射器から概ねＡ点と同じくらい離れているＢ点では８４ｄＢの音圧が生じている。
【０００４】
図１２は、従来の音響装置の音圧の距離特性を示す説明図である。この図は、図１１と同様に例えば２ｋＨｚの可聴音声を当該装置が出力する場合の距離特性を表したもので、図１１に示した音軸中心における音圧の距離特性である。前述のように、放射された可聴音声は拡散によって音圧が低下し、図１１のＡ点では音圧が９０ｄＢ、Ａ点と同様に音軸中心上のＣ点では８４ｄＢとなる。即ち、図１２に示した放射器からの距離２ｍの位置において９０ｄＢの音圧となって、さらに放射器から２ｍ離れた距離４ｍの位置において８４ｄＢとなる。このように距離が２倍になると音圧は約６ｄＢ低下し、距離の２乗に反比例して音圧が低下している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０４４９２号公報（第３，４頁、図１，図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の音響装置は以上のように構成されているので、狭い可聴エリアのみで聴取可能なように超音波を搬送波として可聴音声を指向性放射すると、放射器からの距離に反比例して可聴音声の音圧が著しく低下し、可聴エリア内であっても放射器から離れた位置では聴取が難しくなるという課題があった。
【０００７】
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、可聴エリアにおいて放射器からの距離によらず充分な音圧を有する可聴音声を生じさせることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る音響装置は、放射器を、増幅手段から同一の変調信号を入力して超音波を搬送波とした可聴音声を各々放射したとき当該各可聴音声が重なり合うように間隔をあけて複数備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、放射器を、増幅手段から同一の変調信号を入力して超音波を搬送波とした可聴音声を各々放射したとき当該各可聴音声が重なり合うように間隔をあけて複数備えたので、可聴エリアにおいて放射器から離れた位置でも明瞭な可聴音声の聴取が可能になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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による音響装置の構成を示すブロック図である。この装置は、可聴音声を示す音声信号を生成する音源１、音源１から出力された音声信号を変調する変調器（変調手段）２、変調器２から出力された変調信号を増幅する増幅器（増幅手段）３、及び、増幅器３によって増幅された変調信号を入力して超音波を放射する複数の放射器により構成されている。以下の説明では、複数の放射器として４台の放射器４〜７を備えた音響装置を例示して説明する。
放射器４〜７は、各々１台が、超音波から自己復調した可聴音声が伝搬するとき、例えば音圧半減角が概ね２０°で拡散するように超音波ならびに当該超音波から自己復調する可聴音声を指向性放射する特性を有するものである。詳しくは、例えば指向性放射する可聴音声の音軸中心から概ね１０°の範囲において音圧が６ｄＢ減衰するように放射する特性を有するものである。
放射器４〜７は、例えば各々の放射器を構成している超音波発生素子の振動面を面一に揃え、当該放射器４〜７を横一列に並べて設置している。このとき、放射器４〜７は、それぞれ間隔ｓをあけて設置されている。なお、この間隔ｓは、放射器４〜７から超音波を放射するとき、即ち可聴音声を出力するときの各放射器の音軸中心の間の距離である。これらの放射器４〜７は、同一の変調信号、詳しくは増幅器３によって増幅された同一の変調信号を入力するように当該増幅器３に接続されている。
【００１１】
次に動作について説明する。
音源１は、限られた可聴エリアへ指向性放射する任意の可聴音声を示す音声信号を生成し、変調器２へ出力する。変調器２は、超音波帯域に属する搬送波を示す搬送波信号を生成し、音源１から入力した音声信号と上記の搬送波信号とを加算処理して、超音波を搬送波とした可聴音声を示す変調信号を生成する。ここで生成されている変調信号は、放射器へ入力して超音波を発生させたとき、この超音波が空気中を伝搬するとき自己復調により可聴音声になって、上記の超音波を放射した可聴エリアのみで聴くことができる可聴音声を表したものである。増幅器３は、変調器２によって生成された変調信号を、放射器４〜７を駆動することができる信号レベルまで増幅し、この信号を各放射器４〜７へ供給する。すると各放射器４〜７から、同一の可聴音声へ復調する超音波が同時に放射される。
【００１２】
図２は、放射器から出力される可聴音声の音軸の中心における音圧の距離特性を示す説明図である。この図は、複数の放射器として例えば２台の放射器を並べて超音波を放射したときに生じる可聴音声の音圧の距離特性を示したもので、曲線ｂは２台の放射器を極めて狭く接近させて設置したとき、曲線ｃは２台の放射器を一定の間隔をあけて設置したとき、また、曲線ｄは２台の放射器を相当離間して設置したときの距離特性である。なお、曲線ａは１台の放射器のみを動作させたときの音圧の距離特性を示したものである。
図示した各曲線ｂ〜ｄからわかるように、複数台の放射器から同一の可聴音声を出力するときには、曲線ｃのように音圧の距離特性が概ね一定になる放射器間隔が存在する。
【００１３】
放射器の間隔を極めて狭くした場合には、当該放射器の近傍で可聴音声が重なり合って、合成された可聴音声の音圧が高くなる。このときには曲線ｂのように、複数の可聴音声が合成されることにより可聴エリア内の音圧レベルは全体的に高くなるが、放射器近傍において音圧が特に高くなり、また当該放射器から遠く離れるほど可聴音声の音圧が低下するので、音圧レベルが一定の距離特性を得ることはできない。
放射器の間隔を広くした場合には、放射器近傍では各々の放射器から放射された可聴音声が重なり合わずに拡散し、そこから離れた位置、即ち放射器から離れた位置において可聴音声の合成が生じる。そのため曲線ｄのように、合成された後の可聴音声もそれほど大きな音圧にならず、また音圧の距離特性も比較的変動の大きなものになる。
【００１４】
図３は、放射器の設置間隔を１ｍとしたときの音響の音圧分布を示す説明図である。この図は、４台の放射器４〜７を備えた音響装置から放射された超音波が、空気中において可聴音声に自己復調したときの音圧分布を示した等高線コンター図である。なお、ここでは２ｋＨｚの可聴音声を出力するときの音圧分布を例示したものである。以下、同様な周波数の音響について各特性等を説明する。
図４は、放射器の設置間隔を１ｍとしたときの音圧の距離特性を示す説明図である。図１に示した放射器の間隔ｓを１ｍとして各放射器４〜７を広く離して配置すると、図３に示した音軸の中心、即ち放射器４〜７から放射される各可聴音声を合成したときの音軸の中心には図４に示した音圧が生じる。図３からわかるように、放射器４〜７の近傍では各々の放射器４〜７から放射された可聴音声が個々に拡散し、放射器４〜７から遠く離れた位置まで伝搬して拡散幅が広くなった各可聴音声が重なり合って、図４に示した音圧の距離特性が生じる。このときの音圧の距離特性は、図４に示したように、放射器からの距離が２ｍの位置では８７ｄＢの音圧が生じているが、１０ｍの位置では音圧が７９ｄＢまで下がり、放射器からの距離に反比例して大幅に音圧が低下する。
【００１５】
図５は、放射器の設置間隔を０．３ｍとしたときの音響の音圧分布を示す説明図である。なお、この図は図３と同様な等高線コンター図である。このように放射器の間隔ｓを狭くしたときには、各放射器４〜７の放射した超音波から自己復調した可聴音声は、放射器４〜７の近傍において重なり合って伝搬し、拡散幅の狭いビーム状の可聴エリアが生じる。
図６は、放射器の設置間隔を０．３ｍとしたときの音圧の距離特性を示す説明図である。この図は、図５に示した音軸の中心、即ち間隔ｓを０．３ｍとして設置した放射器４〜７から放射される各可聴音声を合成したときの音軸の中心に生じている音圧を示したものである。このように各放射器４〜７を極めて接近させた場合には、放射器の近傍において可聴音声が重なり合い、合成された可聴音声はビーム状に伝搬しながら徐々に拡散する。放射器から２ｍ離れた位置では音圧が９４ｄＢになり、このように放射器の近傍で音圧が高くなって、放射器から離れるに従って音圧が低下して１０ｍ離れた位置では８７ｄＢになる。１台の放射器を用いた場合に比べて、どの距離においても音圧が高くなるが当該距離に反比例して音圧は低下し、ここでは距離２ｍの位置から距離１０ｍの位置までに７ｄＢも低下しており、放射器４〜７の間隔ｓを０．３ｍとして設置したときには、放射器からの距離によらず音圧が一定となっている距離特性が得られない。
【００１６】
図７は、放射器の設置間隔を０．４ｍとしたときの音響の音圧分布を示す説明図である。なお、この図は図３及び図５と同様な等高線コンター図である。このように放射器の間隔ｓを０．４ｍとすると、放射器４〜７から放射された超音波が自己復調して各々の可聴音声に成り、これらの可聴音声が重なり合って概ねビーム状の可聴エリアが生じる。
図８は、放射器の設置間隔を０．４ｍとしたときの音圧の距離特性を示す説明図である。この図は、図７に示した音軸の中心、即ち間隔ｓを０．４ｍとして設置した放射器４〜７から放射される各可聴音声を合成したときの音軸の中心に生じている音圧を示したものである。このような間隔をあけた場合には、各放射器から放射された可聴音声が適度に拡散した後に合成され、この合成前と合成後の音圧には大きな差異がなく、概ね一定の音圧を維持する距離特性が得られる。これは、例えば放射器４が自ら放射した可聴音声が拡散によって音圧が低下した位置に、隣の放射器５から放射された可聴音声を重ね合わせ、即ち、拡散によって音圧の低下している位置に他の放射器から同じ可聴音声を放射することによって低下した音圧を補い、概ね一定の音圧を有するようにしている。このようにすると、不適切に複数の可聴音声が重なり合って音圧が特に高くなる位置が無く、また放射器からの距離が遠い位置でもそれほど音圧が低下しなくなる。図８に示したものでは、放射器からの距離が２ｍの位置において９０ｄＢ、１０ｍの位置において８７ｄＢの音圧が生じており、音圧低下が３ｄＢに抑えられていることから、これまで説明したものに比べて音圧が距離によらず一定となっている。
【００１７】
図９は、実施の形態１による音響装置の設置状態を示す説明図である。この図は、放射器４〜７を、例えば駅のホーム１０の端側壁面等に設置し、超音波を搬送波として可聴音声を放射している様子の概略を表したもので、ホーム１０には可聴エリア１１が生じている。放射器４〜７は、図中右方向へ、即ち水平方向に超音波を放射するように設置されており、ホーム１０に存在する電車の乗降客等が可聴エリア１１に含まれるように放射方向を定めて設置されている。
なお、放射器４〜７から各々放射された超音波、詳しくは各々の超音波から自己復調した可聴音声は、前述のように立体的に拡散することから、図９に破線で示した可聴エリア１１は、ホーム１０に対して上下方向にも拡散して、ホーム１０を側方視したときビーム状に拡散するように生じている。
前述のように放射器４〜７の各間隔を、例えば０．４ｍに設定して当該放射器４〜７をホーム１０の端側などに配置し、ホーム１０上に可聴エリア１１を生じさせることにより、放射器４〜７から例えば１０ｍ程度離れた位置まで同様な音圧の可聴音声を放射することができ、明瞭な音声案内を行うことが可能になる。
【００１８】
図１０は、実施の形態１による音響装置の構成を示す説明図である。前述のように、放射器４〜７の各間隔は可聴エリア内の音圧分布に影響を及ぼすことから、図１０に示したように各放射器４〜７を移動させる、例えば台車などの移動手段１２を各々の放射器４〜７に備え、各移動手段１２の動作を図示されないパソコン等の制御手段によって制御するように構成してもよい。移動手段１２は、いずれも図中左右方向に移動する、即ち放射器４〜７の各音軸に直行する方向へ移動するもので、図１に示した放射器４〜７の各間隔ｓを調整し、また、上記の制御手段の制御に応じて所定の間隔ｓを維持するように動作する。このように構成すると、可聴エリアの音圧分布を適宜調整することができ、可聴エリアへ放射する可聴音声の用途／内容に応じて音圧分布を変化させることができる。
【００１９】
以上のように実施の形態１によれば、音源１からの音声信号を変調器２が変調して、超音波を搬送波とした可聴音声を示す変調信号を生成し、所定の間隔をあけて設置した複数の放射器４〜７によって変調信号に基づく超音波を放射するようにしたので、超音波から自己復調する可聴音声の音圧を高くすることができ、指向性放射された可聴音声が放射器からの距離によらず明瞭に聴こえるようになるという効果がある。
また、放射された可聴音声の音圧が放射器からの距離によらず一定となるようにすることができるので、可聴エリア内であれば、どの位置でも同様な音量で可聴音声が聴こえるようになるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態１による音響装置の構成を示すブロック図である。
【図２】放射器から出力される可聴音声の音軸の中心における音圧の距離特性を示す説明図である。
【図３】放射器の設置間隔を１ｍとしたときの音響の音圧分布を示す説明図である。
【図４】放射器の設置間隔を１ｍとしたときの音圧の距離特性を示す説明図である。
【図５】放射器の設置間隔を０．３ｍとしたときの音響の音圧分布を示す説明図である。
【図６】放射器の設置間隔を０．３ｍとしたときの音圧の距離特性を示す説明図である。
【図７】放射器の設置間隔を０．４ｍとしたときの音響の音圧分布を示す説明図である。
【図８】放射器の設置間隔を０．４ｍとしたときの音圧の距離特性を示す説明図である。
【図９】実施の形態１による音響装置の設置状態を示す説明図である。
【図１０】実施の形態１による音響装置の構成を示す説明図である。
【図１１】従来の音響装置の音響の音圧分布を示す説明図である。
【図１２】従来の音響装置の音圧の距離特性を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  音源、２  変調器（変調手段）、３  増幅器（増幅手段）、４〜７  放射器、１０  ホーム、１１  可聴エリア、１２  移動手段。
【図１】
2007181075.tif 000003
【図２】
2007181075.tif 000004
【図３】
2007181075.tif 000005
【図４】
2007181075.tif 000006
【図５】
2007181075.tif 000007
【図６】
2007181075.tif 000008
【図７】
2007181075.tif 000009
【図８】
2007181075.tif 000010
【図９】
2007181075.tif 000011
【図１０】
2007181075.tif 000012
【図１１】
2007181075.tif 000013
【図１２】
2007181075.tif 000014