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(回答先: ちとフォントがデカすぎませんか？ 投稿者 現在無色 日時 2004 年 6 月 03 日 22:01:11)
Re: ちとフォントがデカすぎませんか？
すみません。タグの付け間違いでした。
「NTS 知的財産権シンクタンク」から貼り付け
（貼り付け開始）
超指向性拡声技術の特許動向
須藤和文 調査第２部
まえがき
音の指向性を考えると、点音源の場合は、音の波動の性質から３６０度の指向性をもち、また無限大平面バッフル上でも指向性は１８０度になり、いずれもブロードな音の拡散になってしまう。
人間の耳に聞こえる、いわゆる可聴周波数帯域は、２０Ｈｚから２０ＫＨｚといわれている。この周波数帯の低域では、その波長が長いことより、指向性は広く、高音域になるにしたがって指向性が鋭くなる。
このような音の特性から、超指向性を追及するため、次の２つの方法を用いた特許が公開されている。
１）従来の スピーカユニットを用いた方法
２）超音波を利用した方法
日本特許の状況
１）従来の スピーカユニットを用いた方法
ａ．ホーン、リフレクタまたは音響管を用いる
古くから、 スピーカユニットの前面にホーンを接続し、その指向特性を制御することは良く知られている。また、音の反射を利用し、スピーカユニットの前部もしくは後部にリフレクタ（反射板）を配置し、音の収束を図ることも行われていた。
最近、特許公開された特開平１１−２３４７８４は、 スピーカユニット１３の前に音響管１０が取り付けられ、その音響管の片面に複数の音孔１１を設け、その音孔の軸方向Ｂの音圧が低くなることから、スピーカユニットから放射される音の軸方向Ａに鋭い指向性が得られる。
特開平１１−２３４７８４（音響管を用いた例） 図１
ｂ． スピーカ・アレイ・システム
前述した音の特性より、高音域は波長が短くなることにより指向特性が鋭くなる。この性質を利用し、低音域をカット（ＨＰＦフィルタ）し、高音域のみ拡声し指向特性を制御していたスピーカがあった。しかしながら、そのような音は低音域がないため、当然のことながら不自然な音になってしまう。
特開平２−２３９７９８は、 スピーカユニットを直線状に配列し、ＦＩＲ（有限応答長デジタル・フィルタ）を用い、スピーカ・アレイの振幅・位相特性を個々に制御し、比較的鋭い指向性を得ている。また、特開平４−３３７９９９は、スピーカシステムを４個直線状に並べ、個々のスピーカシステムの位相をコントロールすることにより、特定の一方向に絞り込んで音を再生するようにした。スピーカアレイから放射される音の反射を考慮し、マイクで各スピーカの音を収音し、フィードバックされた音をローパスフィルタ（ＬＰＦ）およびハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を用い、指向特性を制御する点を開示した特開平７−８７５９０がある。
特開平７−８７５９０（ 図２スピーカ・アレイを用いた例）
２）超音波を利用した方法
ａ．パラメトリックスピーカ
パラメトリックスピーカのオリジナル特許は、日本コロンビアの米山氏による特開昭５８−１１９２９３（電気音響変換装置）と思われる。米山氏は、水中での超指向性長距離用ソナーにヒントを得て、音波の非線形パラメトリック作用に着目し、波動方程式を解析してその音響特性を求めた。パラメトリックスピーカの構成原理を特開平６−１６１４７６の図３により説明する。
この図３に示すように、音源１０から異なる周波数ｆ１
およびｆ２
をそれぞれ有する２つの超音波ＳＷ１およびＳＷ２が特定の伝播媒質に向けて放射されたとすると、これら２つの超音波ＳＷ１とＳＷ２とは互いに干渉し合うことにより周期的に振動が強弱に変化するいわゆるうなり２１が発生する。この場合の合成された搬送波の周波数は（ｆ１
＋ｆ２
）／２であり、うなりに相当する振幅変調波２２の周波数は（ｆ１
−ｆ２
）／２（ただし、ｆ１
＞ｆ２
）で表わされる。そこで、この場合の成分波形が双方とも十分に大きい大振幅音波であると、この図３の２次波音源域２０に合成２次波形として示すように次第にひずんで最後は（ｆ１
−ｆ２
）に相当する差音２３
を発生して消滅する。音波ＳＷ１およびＳＷ２を１次波、差音２３を２次波とすると、１次波が減衰するまで２次波が仮想音源として機能し、非常に長い伝播距離の仮想音源が形成されるので、差音２３の周波数が可聴周波数であっても非常に鋭い指向性をもつことになる。
図３ パラメトリックスピーカの原理
米山氏等による パラメトリックスピーカは、可聴波信号で振幅変調されたを超音波を用いるものであるが、特開平１１−１６４３８４は、可聴波信号で周波数変調された超音波を用いている。周波数変調を行った場合、振幅変調されたものよりも高い音圧が得られる効果があるという。
ｂ． パラメトリックスピーカの発展型
特開２０００−３６９９３は、 パラメトリックスピーカと広域スピーカとを用い、その２つのスピーカを並列に組合せ、更に音声信号の位相を制御することにより、従来のパラメトリックスピーカよりも高い音圧レベルを得た。
今までの パラメトリックスピーカは、局所的に音声を伝えることは不充分であった。その点を改良した特開平１１−１４５９１５がある。
この特許は、図４に示すように、１つの拡声手段（２６）は、超音波信号を可聴音声電気信号により変調されたものを用い、２つ目の拡声手段は（２５）、無変調の超音波信号を用いている。
そして、その拡声手段（２５、２６）を目標（☆）に向けて放射することにより、その局所部分が可聴音声領域となる。つまり、この特許は、パラメトリックスピーカと無変調の超音波を用いることにより、所定の距離に局所的に可聴音を伝達することができる。音の情報を局所的に伝達できる点で注目すべき特許であると思われる。
特開平１１−１４５９１５の構成 図４
アメリカ特許の状況
アメリカ特許のデータベース（ＵＳＰＴＯ）を用い、 パラメトリックスピーカおよび超指向性スピーカについてのキーワード検索を行ったところ、１９７６年以降今日まで、その件数は３０件足らずであった。しかも、超指向性の拡声技術に関するものは、日本の出願人によるものが多く、例えば、アメリカ特許第４、８２３，９０８号（松下電器産業）、アメリカ特許第６，５５６，６８７号（日本電気）が代表特許として挙げられる。このような状況を見るかぎり、超指向性拡声技術の研究は、アメリカにおいて活発ではないと思われる。
超音波について
一般に２０ｋＨｚ以上の音響振動を超音波と呼んでいる。上限は特に規定されていないが、現状の技術では数ＧＨｚの超音波を発生させることができる。超音波を応用した製品は、超音波洗浄機、超音波診断装置、ソナー、超音波モータなど身近なものになってきている。また、自然界でも、イルカやコウモリは超音波を発生するし、犬、猫、海老、鳥、蛾、蚊、ねずみ、昆虫などは超音波を感知するという。
コウモリは超音波を発生し、その反射波を感知することにより、物体への衝突を回避するとともに、飛んでいる蛾や蚊の場所を検知し餌としているという。また、蛾や蚊は、その防御策として、超音波を感じたら、飛ぶのを止めるという。その性質を利用し、蚊よけ装置が発明された。
このように、我々の周りに超音波は飛び交っていると思われるが、超音波（特に強力な超音波）が人体に与える影響はないのだろうか。
超音波治療器は超音波の高周波振動により、患部の発熱により一種のマッサージ作用により治療するものである。つまり、超音波により水分の温度が上昇する。人間は、ほとんど水分で形成されているが、強力な超音波が当たることによるその発熱現象は問題にならないのだろうか。
また、超音波は人間には感知されないことになっているが、一部の人は超音波を感じ、騒音によるストレス、また、聴力障害や目まいの原因になるという。
いずれにしても、超音波を発生する製品は、人間に強力な超音波が当たらないような遮蔽を講ずるべきと思われる。
あとがき
現在、特に都会の繁華街においてスピーカなどから色々な音が拡散され、騒音公害とも言える状態にあると思われる。音を出す側では、拡声された音に対して責任を負うべきと思われるが、音の特性により、一度拡散された音を消すことは難しい。音を消す技術として、逆位相の音を用いるノイズキャンセラーがあるが、閉空間（例えば、空調のダクトあるいは自動車の室内など）で効果はあるものの、屋外で拡声された音を消すことは困難なことである。もともとＰＡ（public address）用スピーカは、大勢の人に音声で情報を伝達するために開発されたものであり、そのスピーカが、屋外で多く使用されている現状も、騒音公害の一因になっているのかも知れない。
音の情報を一人またはグループの人だけに伝達し、その回りにいる人には聞こえないようにする方法として、超指向性スピーカの役割は今後高くなると思われる。
用途としては、駅構内、バスターミナル、デパートやイベント会場のブースでの放送などである。
また、家庭内においては、一人でテレビを楽しむ場合、ヘッドフォンでも楽しめるが、ヘッドフォンの装着はわずらわしく、超指向性スピーカであれば、開放的に楽しめるものである。
一方で、前に述べたように強力な超音波による人体への影響の問題が残る。超指向性スピーカでも超音波の遮蔽を行っているが、人の前面に音響フィルタの遮蔽物が置かれた場合、テレビなどの画像を楽しむ場合邪魔になってしまう。今後、その点を十分に配慮した超指向性スピーカの開発が望まれる。
参考・引用文献
超音波とその使い方：谷腰欣司（日刊工業新聞社）
http://www.uspto.gov
http://www.ipdl.go.jp
株式会社ニッポンテクニカルサービス
http://www.ntspat.co.jp/rpt/sudo.pdf
（貼り付け終了）
ＲＣ：次は最近の特許です。超音波センサー(スピーカーとマイク)がセットで６００円ぐらいで購入できるそうです。
「関西 TLO」から貼り付け
http://www.kansai-tlo.co.jp/patent/electric.html
（貼り付け開始）
［技術移転資料：１８６]
関西ＴＬＯ株式会社
技術名称
超音波スピーカを用いた立体音場形成システム
技術分野
電気・電子
目的
空間内の特定の狭い領域に可聴音場を、形成することが出来るシステムの提供
効果
空間内の任意の領域にのみ音場を形成することができ、かつ、その可聴域を機械的な駆動機構を用いることなく移動させることができるので、適用分野に記載するような広い用途に用いることが期待できる。
技術概要
超音波スピーカによる立体音場形成システムであって、空間内の任意の狭い範囲に音場を形成することができるので会話をしたい人、説明を聞きたい人等特定の人に音声を提供できる。
立体音場形成システム構成
以下の３つの超音波送波手段で構成する。
①第1 送波グループ：周波数ｆ１（例えば 40KHz）の超音波送波手段とそれから位相がθ１ずれた超音波送波手段からなる
②第２送波グループ：周波数ｆ
2（例えば 60KHz）の超音波送波手段とそれから位相がθ2 ずれた超音波送波手段からなる
③可聴音重畳超音波送波手段：周波数ｆ
3（＝｜ｆ1−ｆ2｜）の超音波に可聴音の周波数ｆ
4（例えば１KHz）を重畳した周波数ｆ5(例えば周波数21 KHz)の超音波送波手段
第1 グループの超音波強度大の方向
K1＝sin−１
((c･θ1)/(2･π･L1・f1))
第2 グループの超音波強度大の方向
K2＝sin−１
((c･θ2)/(2･π･L2・f2))
①②③の送波手段からの超音波が干渉する可聴領域では１KHz の可聴音波を聞くことができる。
また、可聴音重畳超音波送波手段を位相をずらした２つの超音波送波手段で構成することにより第２の送波グループを省くこともできる。
さらに、移動する利用者が超音波スピーカを保持すれば、その特定の利用者のみ聞くことができ、視覚障害者の道案内にも利用できる。
立体音場形成システムの構成図
適用分野
特定場での連絡・会話
展覧会での説明用、病院の病室での連絡用、独居老人との会話
視覚障害者用の道案内システム（歩行者ITS）…位置情報の提供、危険の警告、経路案内
仮想現実システムでの利用
特許出願
【発明名称 】超音波スピーカによる立体音場形成システム
【出願番号 】特願２００２−１００１９［特願２００１−７５７３４の国内優先出願］
【特許出願日】平成１４年 １月１８日
【発 明 者 】香川大学 助教授 石丸 伊知郎
【出 願 人 】関西ティー・エル・オー株式会社
問合せ先
関西ＴＬＯ(株)
特許流通アドバイザー
山田富義
TEL：075(315)8250 FAX：075(315)8275 e-mail：t-yamada@kansai-tlo.co.jp
http://www.kansai-tlo.co.jp/patent/pdf/186.pdf
（貼り付け終了）
最後に『マインドコントロールの拡張』第三書館 浜田至宇（はまだ・よしいえ）著 1995年のＰ２から一部貼り付けます。
ＲＣ：この話は１９７５年のフィンランドの話です。あくまでも仮説ですが、宗教がらみならば大変です。けっして悪用してはいけません。
（貼り付け開始）
頭の中の声
「最初わたしは自分がゆっくりと気が変になったのかと考えました。……人の声が１日に２、３時間も毎日聞こえてきたのです」
現在、故郷フィンランドに住んでいるマルティ・コスキ（Martti Koski）氏は、自分がマインド・コントロールの「犠牲」となった発端をこのように回想している。それは今からすでに２０年前、１９７５年のことである。
最初の兆候は「声」だった。誰もいないはずなのに、どこからともなく自分に話しかける声が聞こえてくる。だれでもそのような状況に遭遇すれば、自分の精神がおかしくなったのではないかと疑うのは当然だろう。時間とともに彼の悲劇はさらに深刻な方向に向かう。
「この声がわたしに話すようになってからすぐに４年もたった１９７９年の夏も終わり頃になると、……わたしは自分の身体の正常な機能と感情をコントロールすることができなくなりました。……その頃、声は２４時間休みなく、わたしに話しかけてきました。……わたしは最低限の睡眠しかとることができず、１日に１時間ほどしか寝ることができませんでした。……そして、心臓の鼓動が不規則となり、最後にはどうすることもできないような状態になりました」
彼はその年の１２月にカナダ、エドモントンにアルバータ大学病院に「心臓発作」の患者として入院する。しかし、入院後もその声は止むことなく彼に話しかけた。声は奇妙なことを彼に話す。彼はロシアの精神病院にスパイとして送られるためその病院で訓練を受けるのだと言う。実にばかげた話だ。病院でいろんな処置をうけたが、気が動顚した彼は、自分のアパートを抜け出し、故郷であるフィンランドに帰る決心をする。しかし長距離バスに乗った彼にその声はさらに話しかける。声は彼を「マイクロウェーブ人間」と呼んだ。
フィンランドに帰国しても彼は声から解放されることはなかった。帰ってからの声は女性のものとなり、今度はフィンランド語で彼に語りかけた。故郷での生活はカナダと比べても決してよいものとは言えなかった。そして、声が語る内容はさらに奇妙さを増す。やがて複数の人間の声が、自分たちは地球人ではなくシリウスからやってきたのだと自己紹介する。また火星人であると紹介する者も現われるしまつだ。
これらの声から彼が最終的に解放されるまでには数年間もの年月が必要だった。現在の彼はこれらの体験を理性的に回想できるようになっている。
彼の話を誰が信じるだろうか。人の声がどこからともなく自分の頭の中で聞こえるという症状は、精神医学を少しでも知っていれば、分裂症患者の幻聴だとすぐに判断できるだろうことだろう。彼は実際に心の病気なのだと。しかし、現在、一般にはあまり知られていないマインド・コントロール技術を調べていくと、そう簡単にこのような判断を下すことも難しいということがわかる。これらの技術を使えば「声」を頭の中へ送信することも可能であり、さらに分裂症の症状を恣意的に作りだすことが可能かもしれないのだ。とすれば、幻聴のために分裂症患者と診断された者が、実はマインド・コントロール実験の犠牲者だったということもありえるわけだ。
（貼り付け終了）
題名には必ず「阿修羅さんへ」と記述してください。