JPS6128293A - パラメトリツクアレイスピ−カ - Google Patents
パラメトリツクアレイスピ−カInfo
- Publication number
- JPS6128293A JPS6128293A JP14882384A JP14882384A JPS6128293A JP S6128293 A JPS6128293 A JP S6128293A JP 14882384 A JP14882384 A JP 14882384A JP 14882384 A JP14882384 A JP 14882384A JP S6128293 A JPS6128293 A JP S6128293A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- array
- parametric
- ultrasonic transducer
- transducer array
- directivity
- 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.)
- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
- H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
- H04R1/40—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers
- H04R1/403—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers loud-speakers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R2217/00—Details of magnetostrictive, piezoelectric, or electrostrictive transducers covered by H04R15/00 or H04R17/00 but not provided for in any of their subgroups
- H04R2217/03—Parametric transducers where sound is generated or captured by the acoustic demodulation of amplitude modulated ultrasonic waves
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はスピーカに関し、特に展示会における出品物の
説明や駅ホームの案内放送など特定の範囲の人々のみを
受聴対象とした情報伝達に最適な指向性の鋭いパラメト
リックアレイスピーカに関するものである。
説明や駅ホームの案内放送など特定の範囲の人々のみを
受聴対象とした情報伝達に最適な指向性の鋭いパラメト
リックアレイ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、指向性の鋭いスピーカとしてはホーンスピーカが
用いられていた。しかしながらホーンスピーカの指向性
はホーン長と口径とに強く依存し、特に低音域で鋭い指
向性を得ることは困難であった。
用いられていた。しかしながらホーンスピーカの指向性
はホーン長と口径とに強く依存し、特に低音域で鋭い指
向性を得ることは困難であった。
それに対し近年超音波の非線形相互作用によって生ずる
パラメトリックアレイを利用したスピーカ（以下パラメ
トリックアレイスピーカと称す）が線形領域にない鋭い
指向性を得られることから注目されている。以下に従来
のパラメトリックアレイスピーカについて第１図と共に
説明する。
パラメトリックアレイを利用したスピーカ（以下パラメ
トリックアレイスピーカと称す）が線形領域にない鋭い
指向性を得られることから注目されている。以下に従来
のパラメトリックアレイスピーカについて第１図と共に
説明する。
第１図に丸・いて、１はバイモルン圧電振動子を用いた
超音波トランスデユーサで、直径１１．ｆｌ！ｆｆ、中
心周波数は４０ＫＨｚ、能率は軸上１ｍで１０Ｖ入力の
時、最大１１３ｄＢである○このトランスデユーサ１を
第１図に示すように蜂の巣状に並べてパラメトリックア
レイスピーカ２を構成する。
超音波トランスデユーサで、直径１１．ｆｌ！ｆｆ、中
心周波数は４０ＫＨｚ、能率は軸上１ｍで１０Ｖ入力の
時、最大１１３ｄＢである○このトランスデユーサ１を
第１図に示すように蜂の巣状に並べてパラメトリックア
レイスピーカ２を構成する。
音声信号源３からの信号は変調器４によってＡＭ変調さ
れ４、パワーアンプ５を経てパラメトリックアレイスピ
ーカ２に入力される。搬送波（以下１次波と言う）の周
波数は４０ＫＨｚである０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って干渉し空間で鋭い
指向性を持った変調波（以下２次波と言う）を発生する
。第２図にパラメトリックアレイスピーカ２の２次波の
指向特性の例を示す。実線ａはＩＫＨｚ、点線すは５Ｋ
Ｈｚでの指向特性である。ところでこの様な鋭い指向性
は逆に受聴エリアが狭くなわすぎると言う欠点を生ずる
。例えばパラメトリックアレイスピーカ２を用いて展示
品の説明を行なう場合、前方にスピーカを設置すると放
射された音が、受聴者に反射して別の所で、強い２次波
が聞こえると言う問題を生じるため、受聴者の上方にス
ピーカを設置する方が望ましい。例と（７て前記スピー
カを床面から３ｍの位置に設置した時の床Ｊ−１，５ｍ
（耳の位置）Ｋおける音圧分布を第３図に示す。尚、周
波数はＩＫＨｚである。最大音圧から一１ｏｄＢまでを
受聴範囲と規定するならば、半径Ｑ、８ｍの円形内が受
聴範囲と々す、ぜいぜい数人しか聞くことが出来ない。
れ４、パワーアンプ５を経てパラメトリックアレイスピ
ーカ２に入力される。搬送波（以下１次波と言う）の周
波数は４０ＫＨｚである０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って干渉し空間で鋭い
指向性を持った変調波（以下２次波と言う）を発生する
。第２図にパラメトリックアレイスピーカ２の２次波の
指向特性の例を示す。実線ａはＩＫＨｚ、点線すは５Ｋ
Ｈｚでの指向特性である。ところでこの様な鋭い指向性
は逆に受聴エリアが狭くなわすぎると言う欠点を生ずる
。例えばパラメトリックアレイスピーカ２を用いて展示
品の説明を行なう場合、前方にスピーカを設置すると放
射された音が、受聴者に反射して別の所で、強い２次波
が聞こえると言う問題を生じるため、受聴者の上方にス
ピーカを設置する方が望ましい。例と（７て前記スピー
カを床面から３ｍの位置に設置した時の床Ｊ−１，５ｍ
（耳の位置）Ｋおける音圧分布を第３図に示す。尚、周
波数はＩＫＨｚである。最大音圧から一１ｏｄＢまでを
受聴範囲と規定するならば、半径Ｑ、８ｍの円形内が受
聴範囲と々す、ぜいぜい数人しか聞くことが出来ない。
又第２図かられかる様に周波数が高くなる程指向特性も
鋭くなるので、音楽を聞いている場合など中心から一歩
離れると聴感が大きく変化すると言った欠点を有してい
た。
鋭くなるので、音楽を聞いている場合など中心から一歩
離れると聴感が大きく変化すると言った欠点を有してい
た。
発明の目的
本発明は上記欠点を解消し、隣接スピーカ同士のクロス
ト−りを十分に確保しつつ、受聴範囲を拡げたパラメト
リックアレイスピーカを提供することを目的とする。
ト−りを十分に確保しつつ、受聴範囲を拡げたパラメト
リッ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
６ ・
本発明は、略長方形の音波放射面を有する超音波トラン
スデー−−サアレイを有し、略長方形の長辺と短辺の比
を所定の値にすることによシ、長辺方向と短辺方向での
２次波の音圧分布を任意に設定可能にすることができる
ものである。
スデー−−サアレイを有し、略長方形の長辺と短辺の比
を所定の値にすることによシ、長辺方向と短辺方向での
２次波の音圧分布を任意に設定可能にすることができる
ものである。
実施例の説明
第４図に本発明の第１の実施例のパラメトリックアレイ
スピーカの構成を示す。以下各図において第１図と同一
部材には同一番号を付している０１は超音波トランスデ
ユーサで、この超音波トランスデー−サ１を水平方向に
４７ケ垂直方向に５ケ並べてｆ５６０ＷＭＸ６６Ｗｌｆ
ｔの長方形アレイ２ａが構成されている。この長方形ア
レイ２ａの水平方向及び垂直方向の指向性を第６図に示
す。可聴周波で変調される変調波の周波数はＩＫＨｚで
ある。
スピーカの構成を示す。以下各図において第１図と同一
部材には同一番号を付している０１は超音波トランスデ
ユーサで、この超音波トランスデー−サ１を水平方向に
４７ケ垂直方向に５ケ並べてｆ５６０ＷＭＸ６６Ｗｌｆ
ｔの長方形アレイ２ａが構成されている。この長方形ア
レイ２ａの水平方向及び垂直方向の指向性を第６図に示
す。可聴周波で変調される変調波の周波数はＩＫＨｚで
ある。
音圧が軸上から−２０ｄＢとなる角度は水平方向で２５
°であるが垂直方向では６０°にもなる。
°であるが垂直方向では６０°にもなる。
従ってこの長方形アレイ２ａを第６図の様に設置すると
隣接チャネルとのクロストークは従来と同様十分に確保
さねかつ垂直方向の指向性が広いた６ ・＼ ７ めに遠方の受聴者にも十分な音量を確保できる。
隣接チャネルとのクロストークは従来と同様十分に確保
さねかつ垂直方向の指向性が広いた６ ・＼ ７ めに遠方の受聴者にも十分な音量を確保できる。
曲線Ｃ１，Ｃ２は等音圧線である。第７図に床面上１．
５ｍの位置でのＩＫＨｚの音圧分布を示す。横方向には
約１．４ｍ離れれば一２０ｄＢと々るので、例えば説明
を行う場合、１．４ｍ間隔に別の説明を行なったとして
も隣シの説明は聞こえにくぐ何ら気にならない。一方縦
方向には−１０ｄＢの範囲を受聴範囲と考えれば３．６
ｍにわたって充分な音量を確保するととができる。
５ｍの位置でのＩＫＨｚの音圧分布を示す。横方向には
約１．４ｍ離れれば一２０ｄＢと々るので、例えば説明
を行う場合、１．４ｍ間隔に別の説明を行なったとして
も隣シの説明は聞こえにくぐ何ら気にならない。一方縦
方向には−１０ｄＢの範囲を受聴範囲と考えれば３．６
ｍにわたって充分な音量を確保するととができる。
第８図に第２の実施例の構成を示す。第１の実施例では
周波数による指向特性の変化を考慮していないために中
心から遠ざかるにつれて高域が著しく減衰し聴感上不自
然となる欠点があった〇不実施例では、長方形アレイ２
ｂを中心部Ａと、外側部Ｂの２つの領域に分離し、中心
部Ａには第１の実施例と同じように、音声信号を変調器
４でＡＭ変調したのちパワーアンプ５を通して入力し外
側部Ｂには、音声信号をローパスフィルタ６（よって例
えば２ ＫＨｚ以上の音をカットした後、変調器４ａ、
パワーアンプ５ａを通して入力してぃる。バラ７ｌ−１
）ツク効果によって発生する２次波の音圧は、超音波ト
ランスデ−ザの音圧周波数特性が帯域内で平担であれば
、１２ｄＢ１０ａｔで上昇する。従って同じ能率の音を
発生させるには高域の方が）・ランスデー−ザの個数は
少なくてすむ。
周波数による指向特性の変化を考慮していないために中
心から遠ざかるにつれて高域が著しく減衰し聴感上不自
然となる欠点があった〇不実施例では、長方形アレイ２
ｂを中心部Ａと、外側部Ｂの２つの領域に分離し、中心
部Ａには第１の実施例と同じように、音声信号を変調器
４でＡＭ変調したのちパワーアンプ５を通して入力し外
側部Ｂには、音声信号をローパスフィルタ６（よって例
えば２ ＫＨｚ以上の音をカットした後、変調器４ａ、
パワーアンプ５ａを通して入力してぃる。バラ７ｌ−１
）ツク効果によって発生する２次波の音圧は、超音波ト
ランスデ−ザの音圧周波数特性が帯域内で平担であれば
、１２ｄＢ１０ａｔで上昇する。従って同じ能率の音を
発生させるには高域の方が）・ランスデー−ザの個数は
少なくてすむ。
又指向特性はアレイの形状が大きくなる程鋭くなる。よ
って本実施例に示した様にアレイの中心部Ａには主とし
て高域を、外側部Ｂには主として低域を（ただし、中心
部Ａにも低域は入力されている）入力し、そり、ぞわの
領域への入力レベル、変調度、変調波の周波数特性を適
当に設定することによって、音圧周波数特性の平担化と
、指向特性の均一化が同時に実用できる０又、本実施例
ではアレイを２つの領域に分割したが、更に多くの領域
に分割すわ、ば更によい効果が得られることは言う寸で
もない。
って本実施例に示した様にアレイの中心部Ａには主とし
て高域を、外側部Ｂには主として低域を（ただし、中心
部Ａにも低域は入力されている）入力し、そり、ぞわの
領域への入力レベル、変調度、変調波の周波数特性を適
当に設定することによって、音圧周波数特性の平担化と
、指向特性の均一化が同時に実用できる０又、本実施例
ではアレイを２つの領域に分割したが、更に多くの領域
に分割すわ、ば更によい効果が得られることは言う寸で
もない。
ところで第１．第２の実施例では、長方形のアレイを平
面に配置していたため、アレイから充分遠方での水平指
向特性は第６図に示した様になったが、アレイの近くで
の指向特性は、第９図に示す様に平担部を有する特性と
なる。この平担部の角度はマイクからアレイを臨む角度
にほぼ等しい。
面に配置していたため、アレイから充分遠方での水平指
向特性は第６図に示した様になったが、アレイの近くで
の指向特性は、第９図に示す様に平担部を有する特性と
なる。この平担部の角度はマイクからアレイを臨む角度
にほぼ等しい。
即ち、長方形アレイの長さを長くしただけでは、指向性
はそれ程鋭くはならない。これはアレイ周辺部のトラン
スデューザ中心軸上の音圧に寄与しなくなることからも
説明がつぐ。そこで第３の実施例として、円孤状に配置
した長方形アレイについて第１０図と共に説明する。
はそれ程鋭くはならない。これはアレイ周辺部のトラン
スデューザ中心軸上の音圧に寄与しなくなることからも
説明がつぐ。そこで第３の実施例として、円孤状に配置
した長方形アレイについて第１０図と共に説明する。
トランスデューサアレイ２ｄは横３０ｃｍ、縦１５ｃｍ
のアレイ６枚を第１０図の様に焦点Ｏを結ぶ様に略円孤
状に配置ｊ−でいる。焦点距離を２ｍとした時の焦点で
の音圧は、アレイを平面に配置した時に比べ約ａｄＢ上
昇し、又０ 、５ＫＨｚ での指向特性は第１１図の
特性ｄの様になり平面配置の時の特性ｅに比べはるかに
鋭くなる。特に５００ Ｈｚでも３００で一３０ｄＢ
以上の超指向性を得ることができる。
のアレイ６枚を第１０図の様に焦点Ｏを結ぶ様に略円孤
状に配置ｊ−でいる。焦点距離を２ｍとした時の焦点で
の音圧は、アレイを平面に配置した時に比べ約ａｄＢ上
昇し、又０ 、５ＫＨｚ での指向特性は第１１図の
特性ｄの様になり平面配置の時の特性ｅに比べはるかに
鋭くなる。特に５００ Ｈｚでも３００で一３０ｄＢ
以上の超指向性を得ることができる。
以」二各実施例をあげて詳細に説明したが、超音波トラ
ンスデユーサの音波放射面の形状は長方形に限定される
ことなく、例えば楕円でも構わないし、音圧分布を変化
させる目的で中心部の幅の広い樽形や、逆に狭い鼓形な
どでもよいことは勿論である。又本発明の主たる目的で
ある縦方向と横方向の指向性の変化を有効に利用するた
めにはトランスデー−ザアレイの縦横比は少なくとも１
：３程度以上にする必要がある。
ンスデユーサの音波放射面の形状は長方形に限定される
ことなく、例えば楕円でも構わないし、音圧分布を変化
させる目的で中心部の幅の広い樽形や、逆に狭い鼓形な
どでもよいことは勿論である。又本発明の主たる目的で
ある縦方向と横方向の指向性の変化を有効に利用するた
めにはトランスデー−ザアレイの縦横比は少なくとも１
：３程度以上にする必要がある。
発明の効果
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１） 複数台のパラメトリックアレイスピーカを並
べて使用した時、隣接するスピーカ間のクロストークは
充分に確保できかつ直角方向には広い受聴エリアを得る
ことができる。
べて使用した時、隣接するスピーカ間のクロストークは
充分に確保できかつ直角方向には広い受聴エリアを得る
ことができる。
（２） アレイの中心部には主として高音を、外側部
又は周辺部には低音を入力することによシ、指向性と周
波数特性の平担化を図ることができる。
又は周辺部には低音を入力することによシ、指向性と周
波数特性の平担化を図ることができる。
（３） アレイの長辺を円孤状に配置することにより
焦点付近において音圧が向上し、又指向性も鋭く々る。
焦点付近において音圧が向上し、又指向性も鋭く々る。
第１図は従来のパラメトリックアレイスピーカの構成を
示す図、第２図は同２次波の指向特性を示す図、第３図
は同平面」二での２次波の音圧分布を示す図、第４図は
本発明の第１の実施例におけるパラメトリックアレイス
ピーカの構成図、第５図は同２次波の指向特性を示す図
、第６図は同設置方法と２次波の音圧分布の関係を示す
模式図、第７図は同平面上での音圧分布を示す図、第８
図は本発明の第２の実施例の構成図、第９図は第１又は
第２の実施例におけるアレイの近くでの２次波の指向特
性を示す図、第１０図は本発明の第３の実施例の構成図
、第１．１図は向アレイ冗近くでの２次波の指向特性を
示す図である。 １・・・・・・超音波トランスデー−ザ、” ＋ ２ａ
、２ｂ。 ２Ｃ・・・・・・トランスデユーサアレイ、３・・印・
音声信号源、４，４ａ・・・・・・変調器、６，６ａ・
・・・・・パワーアンプ、６・・・・・・ローパスフィ
ルタ〇代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１
名第１図 第３図 第４図 ２α Ｕ）
−一第６図 第７図 第８図
示す図、第２図は同２次波の指向特性を示す図、第３図
は同平面」二での２次波の音圧分布を示す図、第４図は
本発明の第１の実施例におけるパラメトリックアレイス
ピーカの構成図、第５図は同２次波の指向特性を示す図
、第６図は同設置方法と２次波の音圧分布の関係を示す
模式図、第７図は同平面上での音圧分布を示す図、第８
図は本発明の第２の実施例の構成図、第９図は第１又は
第２の実施例におけるアレイの近くでの２次波の指向特
性を示す図、第１０図は本発明の第３の実施例の構成図
、第１．１図は向アレイ冗近くでの２次波の指向特性を
示す図である。 １・・・・・・超音波トランスデー−ザ、” ＋ ２ａ
、２ｂ。 ２Ｃ・・・・・・トランスデユーサアレイ、３・・印・
音声信号源、４，４ａ・・・・・・変調器、６，６ａ・
・・・・・パワーアンプ、６・・・・・・ローパスフィ
ルタ〇代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１
名第１図 第３図 第４図 ２α Ｕ）
−一第６図 第７図 第８図
Claims (4)
- （１）可聴周波で変調された超音波を空中に放射しパラ
メトリック効果によって可聴周波を再生する超音波トラ
ンスデューサアレイと、前記超音波トランスデューサア
レイを駆動するための変調器とを有し、前記超音波トラ
ンスデューサアレイの音波放射面が略長方形であること
を特徴とするパラメトリックアレイスピーカ。 - （２）音波放射面の長辺が略円孤状になるようにし、円
の半径を受聴点までの距離に等しくしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のパラメトリックアレイス
ピーカ。 - （３）略長方形の音波放射面の長辺と短辺の比が略３：
１以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のパラメトリックアレイスピーカ。 - （４）超音波トランスデューサアレイが複数の領域から
なり、内側の領域には可聴周波の主として高音域を変調
波として入力する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ックアレイスピ
ーカ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14882384A JPS6128293A (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | パラメトリツクアレイスピ−カ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14882384A JPS6128293A (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | パラメトリツクアレイスピ−カ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6128293A true JPS6128293A (ja) | 1986-02-07 |
Family
ID=15461518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14882384A Pending JPS6128293A (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | パラメトリツクアレイスピ−カ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6128293A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6388429A (ja) * | 1986-10-01 | 1988-04-19 | Hitachi Ltd | フレ−ム原子吸光分光光度計 |
| JP2004112211A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd | 超指向性スピーカー |
| US8045736B2 (en) | 2006-12-01 | 2011-10-25 | Fujitsu Ten Limited | Sound field reproduction system |
| JP2023119672A (ja) * | 2022-02-17 | 2023-08-29 | 株式会社デンソー | パラメトリックスピーカシステム |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60150399A (ja) * | 1984-01-18 | 1985-08-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パラメトリツクアレイスピ−カ |
| JPH0550196A (ja) * | 1991-08-16 | 1993-03-02 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 浸漬ノズル保持装置 |
-
1984
- 1984-07-18 JP JP14882384A patent/JPS6128293A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60150399A (ja) * | 1984-01-18 | 1985-08-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パラメトリツクアレイスピ−カ |
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| JP2004112211A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd | 超指向性スピーカー |
| US8045736B2 (en) | 2006-12-01 | 2011-10-25 | Fujitsu Ten Limited | Sound field reproduction system |
| JP2023119672A (ja) * | 2022-02-17 | 2023-08-29 | 株式会社デンソー | パラメトリックスピーカシステム |
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