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技術 音伝達システム

出願人 ジェイアール東日本コンサルタンツ株式会社加藤卓也
発明者 武藤佳恭加藤卓也小林三昭
出願日 2006年3月16日 (11年9ヶ月経過) 出願番号 2006-073059
公開日 2007年9月27日 (10年2ヶ月経過) 公開番号 2007-251643
状態 拒絶査定
技術分野 可聴帯域変換器の細部 I (筐付等) ヘッドホーン・イヤホーン 可聴帯域変換器用回路 補聴器 送信機 可聴帯域変換器の回路等
主要キーワード 感知エリア内 発車時刻情報 マグネット保持 磁界変動 同調アンテナ 感知エリア 外リンパ液 機械音

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図面 (6)

課題

特定のエリアに限定して特定のユーザに対してのみ必要な音情報伝達でき、しかも音情報を聞くユーザは極めて簡易レシーバを付けるだけでよく、ユーザの負担が少ないシステムを提供すること。

解決手段

可聴帯域音声信号をそのまま電磁波にして放射するトランスミッター10を構成すると共に、レシーバとなるマグネット20を人体頭部の耳近傍に配置することとする。トランスミッター10は、可聴帯域の音声信号を出力する音声信号出力部11、音声信号出力部11の出力する音声信号を増幅するパワーアンプ12、パワーアンプ12の出力する音声信号を可聴帯域のまま電磁波に変換して放射する低周波放射器13を備える。

背景

現在、ホーム美術館博物館等において限定された特定のエリア放送を行うことを可能にする指向性音響システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。かかる指向性音響システムは、音声信号で超音波キャリア変調する変調器、変調された超音波信号から指向性可聴音生成する複数の放射器、放射器のそれぞれとセットを構成し、自己感知エリア内の人を検知する複数の人感センサ、人感センサの検知信号応答して対応するチャネルの音声信号を出力する音声信号源備える。各セットはそれぞれを異なる方向に向けて一個所に配置され、放射器からの音波による可聴エリアと人感センサの感知エリアが重なるように形成され、かつ他のセットのエリアとは重複しないように設定したものである。
特開2005−159446号公報

概要

特定のエリアに限定して特定のユーザに対してのみ必要な音情報伝達でき、しかも音情報を聞くユーザは極めて簡易レシーバを付けるだけでよく、ユーザの負担が少ないシステムを提供すること。可聴帯域の音声信号をそのまま電磁波にして放射するトランスミッター10を構成すると共に、レシーバとなるマグネット20を人体頭部の耳近傍に配置することとする。トランスミッター10は、可聴帯域の音声信号を出力する音声信号出力部11、音声信号出力部11の出力する音声信号を増幅するパワーアンプ12、パワーアンプ12の出力する音声信号を可聴帯域のまま電磁波に変換して放射する低周波放射器13を備える。

目的

本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、特定のエリアに限定して特定のユーザに対してのみ必要な音情報を伝達でき、しかも音情報を聞くユーザは極めて簡易なレシーバを付けるだけでよく、ユーザの負担が少ない音伝達システムを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

可聴帯域音声信号を出力する音声信号出力部と、前記音声信号出力部から出力された音声信号を増幅する増幅器と、前記増幅器から出力される増幅された音声信号を可聴帯域のまま電磁波に変換して放射する低周波放射器と、を備えトランスミッターと、マグネットで構成され、人体耳近傍又は耳内部に配置されるレシーバと、を具備したことを特徴とする音伝達システム

請求項2

前記トランスミッターは、施設の可聴エリアに設置されることを特徴とする請求項1記載の音伝達システム。

請求項3

前記トランスミッターは、ホストシステムオンラインで接続され、当該ホストシステムから供給される音声信号を電磁波に変換して放射することを特徴とする請求項2記載の音伝達システム。

請求項4

前記トランスミッターは、ホストシステムと無線通信可能に構成され、当該ホストシステムから供給される音声信号を電磁波に変換して放射することを特徴とする請求項2記載の音伝達システム。

請求項5

前記トランスミッターは、音声信号を記憶した記録媒体を備え、前記音声信号出力部は、外部から与えられる制御信号に基づいて前記記録媒体から音声信号を読み出して出力することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の音伝達システム。

技術分野

0001

本発明は、所望音情報ユーザの伝える音伝達システムに関する。

背景技術

0002

現在、ホーム美術館博物館等において限定された特定のエリア放送を行うことを可能にする指向性音響システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。かかる指向性音響システムは、音声信号で超音波キャリア変調する変調器、変調された超音波信号から指向性可聴音生成する複数の放射器、放射器のそれぞれとセットを構成し、自己感知エリア内の人を検知する複数の人感センサ、人感センサの検知信号応答して対応するチャネルの音声信号を出力する音声信号源備える。各セットはそれぞれを異なる方向に向けて一個所に配置され、放射器からの音波による可聴エリアと人感センサの感知エリアが重なるように形成され、かつ他のセットのエリアとは重複しないように設定したものである。
特開2005−159446号公報

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、上記した従来の指向性音響システムは、特定のエリアに限定して音情報を伝達できるものの、当該エリア内にいる全ての者又はその特定エリアを通過する全ての者が放送されている音声を可聴音として聞かなければならなかった。

0004

本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、特定のエリアに限定して特定のユーザに対してのみ必要な音情報を伝達でき、しかも音情報を聞くユーザは極めて簡易レシーバを付けるだけでよく、ユーザの負担が少ない音伝達システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

本発明の音伝達システムは、可聴帯域の音声信号を出力する音声信号出力部と、前記音声信号出力部から出力された音声信号を増幅する増幅器と、前記増幅器から出力される増幅された音声信号を可聴帯域のまま電磁波に変換して放射する低周波放射器と、を備えたトランスミッターと、マグネットで構成され、人体耳近傍又は耳内部に配置されるレシーバとを具備したことを特徴とする。

0006

このように構成された音伝達システムによれば、トランスミッターの低周波放射器から音声信号が可聴帯域のまま電磁波に変換して放射され、マグネットで構成されたレシーバを耳近傍又は耳内部に配置したユーザが当該電磁波をマグネットで受けることにより、音声信号を明瞭に聴くことができる。したがって、マグネットといった極めて単純な構成要素からなるレシーバを装着したユーザのみがトランスミッターの出力する音声信号を聴くことができ、レシーバを装着していない他の者には当該音情報を伝えないことができる。レシーバ側はマグネットを備えるだけで音声を再生でき、低コスト化を実現できる。

0007

また、本発明は上記音伝達システムにおいて、前記トランスミッターは、施設の可聴エリアに設置されることを特徴とする。

0008

これにより、施設の可聴エリアにレシーバを付けたユーザが入ることで、音情報を聴くことができ、制限されているとはいえ可聴エリア全体に可聴音を流すシステム比べて、必要なユーザだけに音情報を伝えることができる。

0009

また、本発明は上記音伝達システムにおいて、前記トランスミッターは、ホストシステムオンラインで接続され、当該ホストシステムから供給される音声信号を電磁波に変換して放射することを特徴とする。

0010

これにより、トランスミッターに対してホストシステムからオンラインで必要な音声信号を供給することができ、必要な音情報を適時に供給することができる。

0011

また、本発明は上記音伝達システムにおいて、前記トランスミッターは、ホストシステムと無線通信可能に構成され、当該ホストシステムから供給される音声信号を電磁波に変換して放射することを特徴とする。

0012

これにより、トランスミッターに対してホストシステムから無線経由で必要な音声信号を供給することができ、必要な音情報を適時に供給することができる。

0013

また、本発明は上記音伝達システムにおいて、前記トランスミッターは、音声信号を記憶した記録媒体を備え、前記音声信号出力部は、外部から与えられる制御信号に基づいて前記記録媒体から音声信号を読み出して出力することを特徴とする。

0014

これにより、音声信号を記憶した記録媒体を備えたトランスミッターを任意場所に設置して、記録媒体に記憶した音情報を、レシーバを付けた特定のユーザに伝えることができる。

0015

なお、本明細書において音声信号とは発話音声に限定される概念では無く、可聴音として聴き取れるものであれば、警報音機械音動物鳴き声、その他にも種々の「音」を含むものとする。

発明の効果

0016

本発明によれば、特定のエリアに限定して特定のユーザに対してのみ必要な音情報を伝達でき、しかも音情報を聞くユーザは極めて簡易なレシーバを装着するだけでよく、身体的にも経済的にもユーザの負担が少ない音伝達システムを提供できる。

発明を実施するための最良の形態

0017

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
図1は本発明の一実施の形態に係る音伝達システムのシステム構成図である。本実施の形態に係る音伝達システムは、可聴エリアに設置され可聴帯域の音声信号のまま電磁波に変換して送信するトランスミッター10と、人体頭部の耳近傍又はの孔内(外耳道入口)に配置されレシーバとして機能するマグネット20とから構成される。

0018

トランスミッター10は、可聴帯域の音声信号を出力する音声信号出力部11を備える。音声信号出力部11の出力端パワーアンプ12の入力端に接続されている。パワーアンプ12は音声信号出力部11から出力された音声信号を電磁波として放射可能な所定レベルに増幅する。パワーアンプ12の出力端は低周波放射器13の入力端に接続される。低周波放射器13はパワーアンプ12で所定レベルに増幅された音声信号を電磁波に変換して放射するアンテナである。トランスミッター10は、これらを主な構成要素として備える。

0019

一般に人間が聴き取り可能とされている可聴帯域は20Hzから20KHzである。音声信号出力部11が出力する音声信号は上記可聴帯域の周波数である。一般の無線通信システムでは、送信すべきデータである可聴帯域の音声信号を、可聴帯域よりも十分に高域である高周波の搬送波重畳する周波数変調を行ってから無線送信する。一方、本実施の形態は、トランスミッター10において従来のような高周波の変調波を用いた周波数変調を行うこと無く、可聴帯域の音声信号のまま電磁波として放射する。

0020

音声信号出力部11が出力する音声信号は、トランスミッター10の記録媒体に記憶しておいたものを読み出す構成であっても良い。音声信号出力部11は記録媒体に記憶された音声信号を読み出し可能に構成し、トランスミッター10の外部から与えられる制御信号に基づいて音声信号を読み出して出力するようにする。例えば、トランスミッター10の外部に設けた人体検知センサから人体検知信号の供給を受けるように構成し、トランスミッター10に人体検知信号を制御信号として取り込み、可聴エリアに人が入ったときに音声信号を読み出すように設定する。

0021

音伝達システムが適用される用途に応じて音源の形態は種々変形可能である。本実施の形態では、トランスミッター10に対してシリアルバス14を介してホストシステム15を接続し、ホストシステム15から音声信号出力部11に対して適宜必要な可聴帯域の音声信号を供給する構成としている。なお、トランスミッター10に無線受信機装備し、ホストシステム15からトランスミッター10に対して音声信号を無線送信して供給する形態を採ることもできる。

0022

図2はパワーアンプ12及び低周波放射器13の回路構成図である。パワーアンプ12はFET31で構成されている。FET31のゲートに対して音声信号出力部11の出力した音声信号が印加される。またFET31のドレイン抵抗R1を介してグラウンドに接続され、ソースが抵抗R2を介して電源ライン32に接続される。かかる構成を有するパワーアンプ12の増幅率は抵抗R1と抵抗R2の比率(R2/R1)で決まり、パワーアンプ12の増幅率によって低周波放射器13から放射される電磁波のパワーが決まる。FET31のソース−ドレイン間に対して低周波放射器13を構成するが並列に接続されている。

0023

低周波放射器13は、インダクタ33とキャパシタ34からなるLC並列共振回路で構成されており、同調アンテナとして機能する。低周波放射器13を構成するLC並列共振回路の共振周波数は可聴帯域であれば任意の周波数に設定可能である。ここでは共振周波数を2KHzに設定するものとする。またインダクタ33の材料には高透磁率の材料を用いる。例えば、比透磁率が2000以上が望ましく、フェライトを中心とした高透磁率磁性材料以外にナノカーボン材料が挙げられる。

0024

図1はレシーバを構成しているマグネット20を人体頭部の耳近傍に配置した例を示している。頭部表面の耳の後ろ下方領域21にマグネット20を接触配置している。本実施の形態では、粘着シート22の粘着面中央部でマグネット20の上面を押さえ、粘着シート22の粘着面周縁部を頭部表面の領域21に貼り付けて固定している。図1ではマグネット20を人体頭部の耳近傍に配置する簡易な構成として粘着シート22を用いているが、その他の方法を採用しても良い。

0025

可聴エリアに設置されたトランスミッター10と、当該可聴エリア内に入ったユーザが取り付けたレシーバとなるマグネット20との距離は、低周波放射器13から放射される低周波の電磁波の強度に依存する。例えば、トランスミッター10から50cmから5m程度の範囲で聞こえるように、低周波放射器13から放射される電磁波の強度を設定する。また、図4に示すように低周波放射器13から放射する電磁波に指向性を持たせてトランスミッター10に対して一定方向にいる特定ユーザにのみ音声を伝えるようにしても良い。トランスミッター10からどの程度離れたユーザに対して音声を聞こえるようにするかは目的に応じて異なるので、パワーアンプ12の増幅率や低周波放射器13の指向性を適宜適切な距離および方向に設定することが望ましい。

0026

次に、以上のように構成された本実施の形態の動作について説明する。
ホストシステム15からトランスミッター10の音声信号出力部11に対して音声信号が供給される。例えば、本実施の形態の音伝達システムを、駅のホーム又は駅構内にいる特定ユーザに対する放送システムとして使用する形態を考える。

0027

この場合、ホストシステム15から可聴エリアとなる駅ホーム上の特定場所又は駅構内の特定場所(たとえば券売機)に設置したトランスミッター10に対して特定ユーザに対して伝えたい音声メッセージの音声信号を音声信号出力部11に供給する。例えば、列車遅延情報行き先情報発車時刻情報等の音声メッセージを供給する。

0028

音声信号出力部11は、ホストシステム15から供給される音声信号をパワーアンプ12へ出力する。パワーアンプ12を構成するFET31のゲートに音声信号が印加され、FET31で増幅された音声信号が低周波放射器13へ印加される。低周波放射器13ではパワーアンプ12から供給される音声信号を、周波数変換せずに、可聴帯域のまま電磁波に変換して放射する。

0029

図3は低周波放射器13から放射された電磁波がレシーバ側のマグネット20に到達する様子を示す概念図である。低周波放射器13のインダクタ33に変位電流となる音声信号が流れると、当該音声信号の流れの周囲に磁界が生じ、その磁界に対して電界が生じる。この電界と磁界の連鎖が繰り返されながら空気中を伝搬しレシーバ側のマグネット20に到達する。マグネット20は独自の磁界を形成している。音声信号の電磁波とマグネット20の磁界とが干渉し、マグネット20の磁界が音声信号の電磁波に同期して変化すると共にマグネット20が振動する。

0030

この結果、マグネット20を人体頭部の耳近傍に配置した特定ユーザは、ホストシステム15からトランスミッター10に供給した音声メッセージと同じ音を知覚することができる。

0031

ここで、通常の音の聴こえの仕組みは次のようになっている。耳の孔から鼓膜に達した音は、三つの耳小骨ツチ骨キヌタ骨アブミ骨)に伝わる。空気の振動であった音は鼓膜と耳小骨という固体の振動に置き換わる。そしてさらにアブミ骨は内耳前庭階外リンパ液という液体を振動させる。つまり空気の振動が液体の振動に置き換わったことになる。

0032

本発明において、マグネット20の振動は空気の振動となって鼓膜に伝わるが、音声信号に同期したマグネット20の磁界の変化は磁気的な音情報として人間の聴覚機能直接作用して音として認識される。低周波放射器13が可聴帯域の音声信号を電磁波に変換して放射することにより、かかる電磁波により磁界変動を受けたマグネット20が聴覚機能に作用するエネルギー聴覚に向けた方向で増幅した結果、マグネット20を装着したユーザに音として認識される。すなわち、空気の振動となって鼓膜に伝わるパスの他に、聴覚機能に作用する別のパスが形成されていると考えられる。

0033

このように本実施の形態によれば、可聴帯域の音声信号をそのまま電磁波にして放射するトランスミッター10を構成すると共に、レシーバとなるマグネット20を人体頭部の耳近傍に配置することとしたので、送信側においては周波数変調のための回路が不要となり、レシーバ側においては周波数復調用の回路が不要となり、極めて簡単な構成で低いコストで音伝達システムを構成することができる。しかも、レシーバ側はマグネット20を耳近傍に配置するだけでよいので、人体に対する負荷を低減できる効果もある。

0034

なお、上記実施の形態ではトランスミッター10を、音声信号出力部11、パワーアンプ12及び低周波放射器13で構成しているが、音声品質改善するための付加的な回路を排除する趣旨ではなく所望の音声品質に応じて付加的な回路は追加可能である。また、レシーバ側においてもマグネット20以外の要素を一切排除する趣旨ではなく、音声品質又はマグネット保持構造など適宜必要な部品は追加可能である。

0035

また本発明の音伝達システムは補聴器に適用することもできる。
図5は本発明の音伝達システムを補聴器に適用したシステムの構成図である。トランスミッター10の基本構成は上記実施の形態と同一であり、マイクロフォン40が音声信号出力部11に接続された構成となる。マイクロフォン40の出力端にケーブル41を介して音声信号出力部11の入力端を接続する。
トランスミッター10は補聴器本体を構成しており筐体内に収められる。マグネット20はレシーバとなり上記同様にユーザの耳近傍に配置する。

0036

このような補聴器によれば、補聴器本体(10)とマグネット20とが極めて簡易な構成でありながら無線で接続されるので、マグネット20だけをユーザの耳近傍に配置すればよく、補聴器本体を耳に装着するタイプ又は補聴器本体にケーブル接続されたイヤホンを耳に挿入するタイプの補聴器に比べて、ユーザへの負担が大幅に軽減され、身動きの自由度も格段に改善される。

0037

なお、本発明の音伝達システムは、上述した駅の放送システム、補聴器以外にも種々の用途に適用可能である。

0038

本発明は上述した実施の形態及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

0039

本発明は、所望の音声情報をユーザの聴覚機能に直接作用させて伝える音伝達システムに適用可能である。

図面の簡単な説明

0040

本発明の一実施の形態に係る音伝達システムの構成図
上記実施の形態におけるトランスミッターの回路構成図
上記実施の形態におけるトランスミッターからレシーバへの電磁波の伝搬状態を示す図概念図
指向性を持たせた電磁波がトランスミッターから放射される様子を示す図
本発明の一実施の形態に係る補聴器の構成図

符号の説明

0041

10トランスミッター
11音声信号出力部
12パワーアンプ
13低周波放射器
14シリアルバス
15ホストシステム
20マグネット
21 頭部表面
22粘着シート
31FET
32電源ライン
33インダクタ
34キャパシタ
40 マイクロフォン

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