JPH0550196B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0550196B2 JPH0550196B2 JP59006537A JP653784A JPH0550196B2 JP H0550196 B2 JPH0550196 B2 JP H0550196B2 JP 59006537 A JP59006537 A JP 59006537A JP 653784 A JP653784 A JP 653784A JP H0550196 B2 JPH0550196 B2 JP H0550196B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- input
- frequency
- mainly
- speaker
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/08—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with magnetostriction
- B06B1/085—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with magnetostriction using multiple elements, e.g. arrays
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は特に展示会における出品物の説明や駅
ホームでの案内放送等に最適な指向性の鋭いスピ
ーカに関するものである。
ホームでの案内放送等に最適な指向性の鋭いスピ
ーカに関するものである。
従来例の構成とその問題点
従来、拡声装置において鋭い指向性を要する場
合にはホーンスピーカが用いられてきた。しかし
ホーンスピーカの指向性はその長さと口径に強く
関係し、特に低音域で鋭い指向性を必要とする場
合にはホーン自体が極めて大きなものになると言
う欠点があつた。
合にはホーンスピーカが用いられてきた。しかし
ホーンスピーカの指向性はその長さと口径に強く
関係し、特に低音域で鋭い指向性を必要とする場
合にはホーン自体が極めて大きなものになると言
う欠点があつた。
一方、近年超音波の非線型相作用であるパラメ
トリツク効果を用いたスピーカが線形領域よりも
遥かに鋭い指向性が得られると言う点で注目され
ている。まず。従来例について第１図と共に説明
する。１はバイモルフ構造のセラミツク圧電振動
子を用いた超音波トランスデユーサで、直径は
11.5cm、中心周波数40KHz、能率は軸上１ｍで、
10V入力時は113dBである。このトランスデユー
サの547個を図示するように並べてアレイ化しパ
ラメトリツクアレイスピーカ２を構成している。
音声信号源３からの信号は変調器４によつてAM
変調され、パワーアンプ５を経てパラメトリツク
アレイスピーカ２に入力される。搬送波（１次
波）の周波数は40KHzである。スピーカから放射
された１次波と側帯波は空気の非線形性によつて
干渉し空中で鋭どい指向性を持つた変調波（２次
波）が発生する。第２図にこのパラメトリツクア
レイスピーカ２の２次波の指向特性を示す。ａは
1KHzの場合、ｂは5KHzの場合である。この様に
周波数が高くなる程指向性は鋭くなり、5KHzで
は音圧半減角は約4°であつた。これは実使用の状
態を考えると逆に狭すぎると考えられる。又この
様に大きく指向性が変化すると受聴位置のわずか
な変化によつて聴感が変化し極めて不自然である
と言う欠点があつた。
トリツク効果を用いたスピーカが線形領域よりも
遥かに鋭い指向性が得られると言う点で注目され
ている。まず。従来例について第１図と共に説明
する。１はバイモルフ構造のセラミツク圧電振動
子を用いた超音波トランスデユーサで、直径は
11.5cm、中心周波数40KHz、能率は軸上１ｍで、
10V入力時は113dBである。このトランスデユー
サの547個を図示するように並べてアレイ化しパ
ラメトリツクアレイスピーカ２を構成している。
音声信号源３からの信号は変調器４によつてAM
変調され、パワーアンプ５を経てパラメトリツク
アレイスピーカ２に入力される。搬送波（１次
波）の周波数は40KHzである。スピーカから放射
された１次波と側帯波は空気の非線形性によつて
干渉し空中で鋭どい指向性を持つた変調波（２次
波）が発生する。第２図にこのパラメトリツクア
レイスピーカ２の２次波の指向特性を示す。ａは
1KHzの場合、ｂは5KHzの場合である。この様に
周波数が高くなる程指向性は鋭くなり、5KHzで
は音圧半減角は約4°であつた。これは実使用の状
態を考えると逆に狭すぎると考えられる。又この
様に大きく指向性が変化すると受聴位置のわずか
な変化によつて聴感が変化し極めて不自然である
と言う欠点があつた。
一方、従来のパラメトリツクアレイスピーカの
アレイの直径と２次波の指向性の関係を第３図に
示す。ａは直径150mm、ｂは450mmの場合で、周波
数は1KHzである。この様に直径が大きくなると
指向性は鋭くなる。
アレイの直径と２次波の指向性の関係を第３図に
示す。ａは直径150mm、ｂは450mmの場合で、周波
数は1KHzである。この様に直径が大きくなると
指向性は鋭くなる。
次に同じく従来のパラメトリツクアレイスピー
カの音圧周波数特性を第４図に示す。パラメトリ
ツクアレイスピーカでは１次波の音圧周波数特性
が平坦であれば、２次波の音圧周波数特性は
12dB／octで周波数と共に上昇する。現在用いて
いるトランスデユーサは帯域が40±2KHzと狭い
ために、2KHzまではほぼ理論通りに音圧が上昇
しているが、それ以上では１次波の音圧周波数特
性を反映して凹凸のある特性となつている。
カの音圧周波数特性を第４図に示す。パラメトリ
ツクアレイスピーカでは１次波の音圧周波数特性
が平坦であれば、２次波の音圧周波数特性は
12dB／octで周波数と共に上昇する。現在用いて
いるトランスデユーサは帯域が40±2KHzと狭い
ために、2KHzまではほぼ理論通りに音圧が上昇
しているが、それ以上では１次波の音圧周波数特
性を反映して凹凸のある特性となつている。
発明の目的
本発明は、上記従来の欠点を解消し、周波数に
よる指向特性や音圧周波数特性の変化の少ないパ
ラメトリツクアレイスピーカを提供することを目
的とする。
よる指向特性や音圧周波数特性の変化の少ないパ
ラメトリツクアレイスピーカを提供することを目
的とする。
発明の構成
本発明は、略同心円状に分離された複数の領域
からなるパラメトリツクアレイスピーカと各領域
にそれぞれ異なつた周波数特性や変調度の入力を
供給するための複数台の変調器、フイルタ、パワ
ーアンプ等から構成される。
からなるパラメトリツクアレイスピーカと各領域
にそれぞれ異なつた周波数特性や変調度の入力を
供給するための複数台の変調器、フイルタ、パワ
ーアンプ等から構成される。
実施例の説明
パラメトリツクアレイスピーカでは２次波の周
波数が高くなる程一定の２次波の音圧を出すのに
要する１次波の音圧は小さくてすむ。即ちトラン
スデユーサの個数は少なく、アレイの直径は小さ
くてすむことがわかる。又直径を小さくする程指
向特性は広くなる。よつてアレイを同心円状に複
数の領域に分離し、中心部には全周波数帯域を、
又周辺には低音域のみを入力することによつて、
平坦な音圧周波数特性と均一な指向特性が実現で
きる。
波数が高くなる程一定の２次波の音圧を出すのに
要する１次波の音圧は小さくてすむ。即ちトラン
スデユーサの個数は少なく、アレイの直径は小さ
くてすむことがわかる。又直径を小さくする程指
向特性は広くなる。よつてアレイを同心円状に複
数の領域に分離し、中心部には全周波数帯域を、
又周辺には低音域のみを入力することによつて、
平坦な音圧周波数特性と均一な指向特性が実現で
きる。
第５図に本発明の実施例の構成を示す。アレイ
の中心部のトランスデユーサの127個（直径180
mm）を領域Ａ、その外側を領域Ｂとする。音声信
号を領域Ａ，Ｂに分離し、領域Ａには従来通り、
変調器４、パワーアンプ５を通して信号を入力す
る。領域Ｂにはローパスフイルタ６によつて2K
Hz以上の成分をカツトし、変調器４′、パワーア
ンプ５′を通して信号を入力する。各領域への入
力電圧又は変調度はできるだけ音圧周波数特性が
平坦になる様に選ぶ。具体的には低域の音圧を向
上させるために主として低域の入力される領域Ｂ
の方の入力レベル、変調度を領域Ａよりも上げ
る。入力レベルや変調度を上げることは歪の増加
を招くが、低域の歪は高域に比べわかりにくいの
で聴感上は問題はほとんどない。本実施例の音圧
周波数特性を第６図に示し、指向特性を第７図に
示す。第７図ａは1KHzの場合、ｂは5KHzの場合
である。従来の第４図、第２図と比較すれば明ら
かに改善されているのがわかる。本実施例ではア
レイを２つの領域に分離したが更に多くの領域に
分離することにより一層音圧、指向特性共に改善
されることは言うまでもない。
の中心部のトランスデユーサの127個（直径180
mm）を領域Ａ、その外側を領域Ｂとする。音声信
号を領域Ａ，Ｂに分離し、領域Ａには従来通り、
変調器４、パワーアンプ５を通して信号を入力す
る。領域Ｂにはローパスフイルタ６によつて2K
Hz以上の成分をカツトし、変調器４′、パワーア
ンプ５′を通して信号を入力する。各領域への入
力電圧又は変調度はできるだけ音圧周波数特性が
平坦になる様に選ぶ。具体的には低域の音圧を向
上させるために主として低域の入力される領域Ｂ
の方の入力レベル、変調度を領域Ａよりも上げ
る。入力レベルや変調度を上げることは歪の増加
を招くが、低域の歪は高域に比べわかりにくいの
で聴感上は問題はほとんどない。本実施例の音圧
周波数特性を第６図に示し、指向特性を第７図に
示す。第７図ａは1KHzの場合、ｂは5KHzの場合
である。従来の第４図、第２図と比較すれば明ら
かに改善されているのがわかる。本実施例ではア
レイを２つの領域に分離したが更に多くの領域に
分離することにより一層音圧、指向特性共に改善
されることは言うまでもない。
発明の効果
以上のように、本発明は超音波トランスデユー
サアレイを略同心円状の複数の領域に分離し、独
立に駆動することにより以下の効果が得られる。
サアレイを略同心円状の複数の領域に分離し、独
立に駆動することにより以下の効果が得られる。
(1) 中心部には主として高音域を、そして周辺部
程主として低音域を入力することによつて指向
特性の平坦化が図れる。
程主として低音域を入力することによつて指向
特性の平坦化が図れる。
(2) 各領域によつて変調度や入力レベル、変調波
の周波数特性を変化させる（例えば低音域程変
調度をあげる）ことによつて音圧周波数特性の
平坦化が図れる。
の周波数特性を変化させる（例えば低音域程変
調度をあげる）ことによつて音圧周波数特性の
平坦化が図れる。
第１図は従来例の構成を示す図、第２図は同２
次波の指向特性を示す図、第３図は従来のパラメ
トリツクアレイスピーカの直径と指向特性の関係
を示す図、第４図は従来例の音圧周波数特性を示
す図、第５図は本発明のパラメトリツクアレイス
ピーカの一実施例を示す構成図、第６図は同音圧
周波数特性を示す図、第７図は同指向特性を示す
図である。 １……超音波トランスデユーサ、２……トラン
スデユーサアレイ、３……音声信号源、４，４′
……変調器、５，５′……パワーアンプ、６……
ローパスフイルタ、Ａ，Ｂ……領域。
次波の指向特性を示す図、第３図は従来のパラメ
トリツクアレイスピーカの直径と指向特性の関係
を示す図、第４図は従来例の音圧周波数特性を示
す図、第５図は本発明のパラメトリツクアレイス
ピーカの一実施例を示す構成図、第６図は同音圧
周波数特性を示す図、第７図は同指向特性を示す
図である。 １……超音波トランスデユーサ、２……トラン
スデユーサアレイ、３……音声信号源、４，４′
……変調器、５，５′……パワーアンプ、６……
ローパスフイルタ、Ａ，Ｂ……領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 略同心円状の複数の領域からなる超音波トラ
ンスデユーサアレイと、それぞれの領域を可聴周
波で変調された超音波で駆動するための複数個の
変調器とからなり、トランスデユーサアレイから
有限振幅超音波を空気中に放射し空気の非線形性
によつて可聴周波を再生することを特徴とするパ
ラメトリツクアレイスピーカ。 ２ 入力信号のレベル、変調度、変調波の周波数
特性の少なくとも１つを各領域によつて独立に制
御することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のパラメトリツクアレイスピーカ。 ３ 複数の領域の内側の領域には可聴周波の主と
して高音域を、外側の領域には主として低音域を
入力することを特徴とする特許請求の範囲第１項
又は第２項記載のパラメトリツクアレイスピー
カ。 ４ 複数の領域の中で主として高音域が入力され
る領域は入力レベル又は変調度の少なく共１つを
小さく、主として低音域の入力される領域は大き
くしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項、
第２項又は第３項記載のパラメトリツクアレイス
ピーカ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59006537A JPS60150399A (ja) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | パラメトリツクアレイスピ−カ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59006537A JPS60150399A (ja) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | パラメトリツクアレイスピ−カ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60150399A JPS60150399A (ja) | 1985-08-08 |
| JPH0550196B2 true JPH0550196B2 (ja) | 1993-07-28 |
Family
ID=11641093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59006537A Granted JPS60150399A (ja) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | パラメトリツクアレイスピ−カ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60150399A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6128293A (ja) * | 1984-07-18 | 1986-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パラメトリツクアレイスピ−カ |
| JPS62296698A (ja) * | 1986-06-17 | 1987-12-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パラメトリツクスピ−カ |
| US6359990B1 (en) | 1997-04-30 | 2002-03-19 | American Technology Corporation | Parametric ring emitter |
| US7088830B2 (en) | 1997-04-30 | 2006-08-08 | American Technology Corporation | Parametric ring emitter |
| JP4221792B2 (ja) * | 1998-01-09 | 2009-02-12 | ソニー株式会社 | スピーカ装置及びオーディオ信号送信装置 |
| JP2000050387A (ja) | 1998-07-16 | 2000-02-18 | Massachusetts Inst Of Technol <Mit> | パラメトリックオ―ディオシステム |
| FR2799873B1 (fr) * | 1999-10-18 | 2002-02-08 | Comptoir De La Technologie | Dispositif actif d'attenuation de l'intensite sonore |
| JP4087199B2 (ja) * | 2002-09-17 | 2008-05-21 | 三菱電機エンジニアリング株式会社 | 超指向性スピーカー |
-
1984
- 1984-01-18 JP JP59006537A patent/JPS60150399A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60150399A (ja) | 1985-08-08 |
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