JP2003143686A - 音場制御方法・音場制御装置 - Google Patents
音場制御方法・音場制御装置Info
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- JP2003143686A JP2003143686A JP2001340813A JP2001340813A JP2003143686A JP 2003143686 A JP2003143686 A JP 2003143686A JP 2001340813 A JP2001340813 A JP 2001340813A JP 2001340813 A JP2001340813 A JP 2001340813A JP 2003143686 A JP2003143686 A JP 2003143686A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気音響変換部によって生成される再生音の
到来方向を自由に設定し、変更することを可能とした音
場制御方法及び音場制御装置を提案する。 【解決手段】 電気音響変換部に装着された複数の超音
波素子に、可聴周波数を持つ変調信号で振幅変調した超
音波信号を印加し、各超音波素子から放射される超音波
が空間復調作用により復調されて変調信号に対応する可
聴音を生成する音場制御装置において、超音波信号を振
幅変調する変調信号の位相を各超音波素子毎に制御する
ことにより受聴者が知覚する音の到来方向を任意の方向
に設定可能とした。
到来方向を自由に設定し、変更することを可能とした音
場制御方法及び音場制御装置を提案する。 【解決手段】 電気音響変換部に装着された複数の超音
波素子に、可聴周波数を持つ変調信号で振幅変調した超
音波信号を印加し、各超音波素子から放射される超音波
が空間復調作用により復調されて変調信号に対応する可
聴音を生成する音場制御装置において、超音波信号を振
幅変調する変調信号の位相を各超音波素子毎に制御する
ことにより受聴者が知覚する音の到来方向を任意の方向
に設定可能とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は超音波を用いて可
聴周波数を持つ音波を生成する電気音響変換装置におい
て、人間が知覚する音の到来方向を任意に設定すること
ができる音場制御方法及び音場制御装置を提案しようと
するものである。
聴周波数を持つ音波を生成する電気音響変換装置におい
て、人間が知覚する音の到来方向を任意に設定すること
ができる音場制御方法及び音場制御装置を提案しようと
するものである。
【０００２】
【従来の技術】可聴周波数より充分高い周波数を持つ超
音波信号を可聴周波数帯域の周波数を持つ変調信号で振
幅変調し、この振幅変調された超音波信号で超音波素子
を駆動することにより、超音波素子から放射される超音
波が空間復調作用により復調されて振幅変調した変調信
号成分を音として聴くことができるようにした電気音響
変換装置（特開平１−１５１９８号公報）が提案されて
いる。この種の電気音響変換装置を一般にパラメトリッ
クスピーカと称している。このパラメトリックスピーカ
を利用してパラメトリックスピーカの指向方向を制御す
る技術も特開平２−２６５３９８号公報により提案され
ている。
音波信号を可聴周波数帯域の周波数を持つ変調信号で振
幅変調し、この振幅変調された超音波信号で超音波素子
を駆動することにより、超音波素子から放射される超音
波が空間復調作用により復調されて振幅変調した変調信
号成分を音として聴くことができるようにした電気音響
変換装置（特開平１−１５１９８号公報）が提案されて
いる。この種の電気音響変換装置を一般にパラメトリッ
クスピーカと称している。このパラメトリックスピーカ
を利用してパラメトリックスピーカの指向方向を制御す
る技術も特開平２−２６５３９８号公報により提案され
ている。
【０００３】特開平２−２６５３９８号公報で提案され
た指向性可変音源は、複数の超音波素子をアレー状に配
置して電気音響変換部を構成し、この電気音響変換部を
構成する各超音波素子に共通の変調信号で振幅変調した
超音波信号を印加する。これと共に各超音波素子に印加
する超音波信号（キャリア）の位相をアレー状に配列さ
れた超音波素子の配列順序に従って、一方側から他方側
に向って順次所定量ずつ進み位相又は遅れ位相に設定す
ることにより、音として再生される音の放射方向（指向
方向）を自由に設定し変更することができる、とするも
のである。
た指向性可変音源は、複数の超音波素子をアレー状に配
置して電気音響変換部を構成し、この電気音響変換部を
構成する各超音波素子に共通の変調信号で振幅変調した
超音波信号を印加する。これと共に各超音波素子に印加
する超音波信号（キャリア）の位相をアレー状に配列さ
れた超音波素子の配列順序に従って、一方側から他方側
に向って順次所定量ずつ進み位相又は遅れ位相に設定す
ることにより、音として再生される音の放射方向（指向
方向）を自由に設定し変更することができる、とするも
のである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】先に提案されている指
向性可変音源は図６に示すように、電気音響変換部１か
ら放射される超音波ＵＳＮが空間復調作用により復調さ
れた音の指向方向を受聴者Ａ、Ｂ、Ｃの何れかに向ける
ことができる技術である。従って、受聴者Ａ、Ｂ、Ｃの
各個に特有の内容を伝達する場合に適用することができ
る。例えば同公報に開示されているように、複数の就寝
者に対し、他の就寝者を起こすことなく、特定の就寝者
に対してのみ目覚音を提示する場合などに利用され、そ
の応用範囲は限定される。
向性可変音源は図６に示すように、電気音響変換部１か
ら放射される超音波ＵＳＮが空間復調作用により復調さ
れた音の指向方向を受聴者Ａ、Ｂ、Ｃの何れかに向ける
ことができる技術である。従って、受聴者Ａ、Ｂ、Ｃの
各個に特有の内容を伝達する場合に適用することができ
る。例えば同公報に開示されているように、複数の就寝
者に対し、他の就寝者を起こすことなく、特定の就寝者
に対してのみ目覚音を提示する場合などに利用され、そ
の応用範囲は限定される。
【０００５】ところで、受聴者を主体として考えた場
合、受聴者に聴こえる音の到来方向を固定された電気音
響変換部から放射される音により自由に設定し、変更で
きるとした場合、受聴者には仮想空間が与えられ、種々
の利用方法が考えられる。つまり、図７に示すように、
固定された電気音響変換部１から放射される超音波ＵＳ
Ｎから復調される音を受聴者Ｂが聴く場合、音源の位置
がＸである場合、Ｙである場合、Ｚである場合のように
あたかも知覚させることができれば、その応用は広く考
えられる。然し乍ら、従来の技術では放射される音の到
来方向を変更させることはできなかった。
合、受聴者に聴こえる音の到来方向を固定された電気音
響変換部から放射される音により自由に設定し、変更で
きるとした場合、受聴者には仮想空間が与えられ、種々
の利用方法が考えられる。つまり、図７に示すように、
固定された電気音響変換部１から放射される超音波ＵＳ
Ｎから復調される音を受聴者Ｂが聴く場合、音源の位置
がＸである場合、Ｙである場合、Ｚである場合のように
あたかも知覚させることができれば、その応用は広く考
えられる。然し乍ら、従来の技術では放射される音の到
来方向を変更させることはできなかった。
【０００６】この発明の目的は受聴者に対して音の到来
方向を自由に変更し、設定することができる音場制御方
法及び音場制御装置を提案しようとするものである。
方向を自由に変更し、設定することができる音場制御方
法及び音場制御装置を提案しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明では、電気音響
変換部に可聴周波数帯の周波数を持つ変調信号により振
幅変調された超音波信号を印加し、電気音響変換部から
放射される超音波により変調信号に対応する可聴音を生
成する音場制御方法において、電気音響変換部を複数個
配列し、これら複数の電気音響変換部のそれぞれに印加
する超音波信号の変調信号成分の位相を目標位置で音源
が発生して電気音響変換部に到達する時刻に振幅変調さ
れた超音波を放射するように各々制御する音場制御方法
を提案する。
変換部に可聴周波数帯の周波数を持つ変調信号により振
幅変調された超音波信号を印加し、電気音響変換部から
放射される超音波により変調信号に対応する可聴音を生
成する音場制御方法において、電気音響変換部を複数個
配列し、これら複数の電気音響変換部のそれぞれに印加
する超音波信号の変調信号成分の位相を目標位置で音源
が発生して電気音響変換部に到達する時刻に振幅変調さ
れた超音波を放射するように各々制御する音場制御方法
を提案する。
【０００８】この発明では更に、一定周波数の超音波信
号を発振する超音波信号発振器と、この超音波信号発振
器が発振する超音波信号を可聴周波数帯の周波数を持つ
変調信号により振幅変調する複数の振幅変調器と、この
複数の振幅変調器で振幅変調された被変調信号により駆
動される、複数の電気音響変換部と、この複数の電気音
響変換部のそれぞれを駆動する被変調信号の変調信号成
分の位相を目標位置で音源が発生して電気音響変換部に
到達する時刻に振幅変調された超音波を放射するように
各々制御する音場制御装置を提案する。
号を発振する超音波信号発振器と、この超音波信号発振
器が発振する超音波信号を可聴周波数帯の周波数を持つ
変調信号により振幅変調する複数の振幅変調器と、この
複数の振幅変調器で振幅変調された被変調信号により駆
動される、複数の電気音響変換部と、この複数の電気音
響変換部のそれぞれを駆動する被変調信号の変調信号成
分の位相を目標位置で音源が発生して電気音響変換部に
到達する時刻に振幅変調された超音波を放射するように
各々制御する音場制御装置を提案する。
【０００９】この発明では更に、請求項２記載の音場制
御装置において、超音波素子の隣接間隔をｄ、音速を
Ｃ、変調信号の最高周波数をｆMとした場合、Ｍ＜Ｃ／
（２・ｆM・ｄ）を満たすＭ個の超音波素子を複数の電
気音響変換部として用いた音場制御装置を提案する。作用 この発明による音場制御方法及び音場制御装置によれ
ば、複数の超音波素子にに与える振幅変調信号の変調信
号成分の位相を超音波素子の配列の一方側から、他方側
に向って順次所定の位相ずつ遅れ位相の状態に設定した
とすると、受聴者は進み位相側の超音波素子が発射した
超音波が生成する音を、遅れ位相側の超音波素子が発射
した超音波が生成する音より先に聴くことになる。
御装置において、超音波素子の隣接間隔をｄ、音速を
Ｃ、変調信号の最高周波数をｆMとした場合、Ｍ＜Ｃ／
（２・ｆM・ｄ）を満たすＭ個の超音波素子を複数の電
気音響変換部として用いた音場制御装置を提案する。作用 この発明による音場制御方法及び音場制御装置によれ
ば、複数の超音波素子にに与える振幅変調信号の変調信
号成分の位相を超音波素子の配列の一方側から、他方側
に向って順次所定の位相ずつ遅れ位相の状態に設定した
とすると、受聴者は進み位相側の超音波素子が発射した
超音波が生成する音を、遅れ位相側の超音波素子が発射
した超音波が生成する音より先に聴くことになる。
【００１０】受聴者は先に音が致来した方向に音源が有
るものと感ずるため、固定された電気音響変換部から放
射される超音波により復調される可聴音でありながら、
受聴者は電気音響変換部以外の位置から音が到来するも
のと知覚する。従って、位相制御器の設定状況に応じて
音の到来方向を自由に設定することが可能となり、その
応用は広く考えられるものとなる。
るものと感ずるため、固定された電気音響変換部から放
射される超音波により復調される可聴音でありながら、
受聴者は電気音響変換部以外の位置から音が到来するも
のと知覚する。従って、位相制御器の設定状況に応じて
音の到来方向を自由に設定することが可能となり、その
応用は広く考えられるものとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１にこの発明による音場制御装
置の一実施例を示す。図１に示す音場制御装置を説明す
ることによりこの発明の音場制御方法についても明らか
にされるであろう。図１において、１０はこの発明によ
る音場制御装置の全体を示す。この発明による音場制御
装置１０は入力端子１１から入力される可聴周波数帯、
例えば２００Ｈｚ〜２０ＫＨｚの周波数を持つ信号Ｍの
目標位置で音源が発生して上記電気音響変換部に到達す
る時刻に上記振幅変調された超音波を放射するように上
記変調成分の位相を各々制御する複数の位相制御器１２
Ａ、１２Ｂ…１２Ｎと、この位相制御器１２Ａ、１２Ｂ
…１２Ｎで位相が設定された信号を変調信号Ｍ１、Ｍ２
…ＭＮとして入力され、この変調信号Ｍ１、Ｍ２…ＭＮ
により発振器１６が発振する。例えば４０ＫＨｚの超音
波信号Ｕを振幅変調する複数の振幅変調器１３Ａ、１３
Ｂ…１３Ｎと、これら複数の振幅変調器１３Ａ、１３Ｂ
…１３Ｎで振幅変調された超音波信号ＭＵ１、ＭＵ２…
ＭＵＮにより駆動される電気音響変換部１とによって構
成される。
置の一実施例を示す。図１に示す音場制御装置を説明す
ることによりこの発明の音場制御方法についても明らか
にされるであろう。図１において、１０はこの発明によ
る音場制御装置の全体を示す。この発明による音場制御
装置１０は入力端子１１から入力される可聴周波数帯、
例えば２００Ｈｚ〜２０ＫＨｚの周波数を持つ信号Ｍの
目標位置で音源が発生して上記電気音響変換部に到達す
る時刻に上記振幅変調された超音波を放射するように上
記変調成分の位相を各々制御する複数の位相制御器１２
Ａ、１２Ｂ…１２Ｎと、この位相制御器１２Ａ、１２Ｂ
…１２Ｎで位相が設定された信号を変調信号Ｍ１、Ｍ２
…ＭＮとして入力され、この変調信号Ｍ１、Ｍ２…ＭＮ
により発振器１６が発振する。例えば４０ＫＨｚの超音
波信号Ｕを振幅変調する複数の振幅変調器１３Ａ、１３
Ｂ…１３Ｎと、これら複数の振幅変調器１３Ａ、１３Ｂ
…１３Ｎで振幅変調された超音波信号ＭＵ１、ＭＵ２…
ＭＵＮにより駆動される電気音響変換部１とによって構
成される。
【００１２】尚、図１に示す実施例では電気音響変換部
１を超音波発生器１５Ａ、１５Ｂ…１５Ｎによって構成
した場合を示す。また、図１に示す実施例では振幅変調
器１３Ａ、１３Ｂ…１３Ｎで振幅変調された超音波信号
ＭＵ１、ＭＵ２…ＭＵＮはそれぞれ増幅器１４Ａ、１４
Ｂ…１４Ｎによって増幅し、その増幅された超音波信号
ＭＵ１、ＭＵ２…ＭＵＮを電気音響変換部１を構成する
各超音波発生器１５Ａ、１５Ｂ…１５Ｎに印加する構造
とした場合を示す。ここで、この発明の特徴とする点は
電気音響変換部１を構成する各超音波発生器１５Ａ、１
５Ｂ…１５Ｎに印加される超音波信号Ｕの位相は全て共
通の位相である点と、超音波信号Ｕを振幅変調する変調
信号Ｍ１、Ｍ２…ＭＮの位相を位相制御器１２Ａ、１２
Ｂ…１２Ｎで別々に制御することができる構成とした点
である。
１を超音波発生器１５Ａ、１５Ｂ…１５Ｎによって構成
した場合を示す。また、図１に示す実施例では振幅変調
器１３Ａ、１３Ｂ…１３Ｎで振幅変調された超音波信号
ＭＵ１、ＭＵ２…ＭＵＮはそれぞれ増幅器１４Ａ、１４
Ｂ…１４Ｎによって増幅し、その増幅された超音波信号
ＭＵ１、ＭＵ２…ＭＵＮを電気音響変換部１を構成する
各超音波発生器１５Ａ、１５Ｂ…１５Ｎに印加する構造
とした場合を示す。ここで、この発明の特徴とする点は
電気音響変換部１を構成する各超音波発生器１５Ａ、１
５Ｂ…１５Ｎに印加される超音波信号Ｕの位相は全て共
通の位相である点と、超音波信号Ｕを振幅変調する変調
信号Ｍ１、Ｍ２…ＭＮの位相を位相制御器１２Ａ、１２
Ｂ…１２Ｎで別々に制御することができる構成とした点
である。
【００１３】この構成により、電気音響変換部１から放
射される再生音（超音波によって再生される音）の音軸
（指向方向）は常に一定方向を向き、その方向に位置す
る受聴者に対して再生音を受聴させることができる。こ
の受聴条件下において、位相制御器１２Ａ、１２Ｂ、…
１２Ｎで変調信号Ｍ１、Ｍ２…ＭＮの位相を制御するこ
とにより、受聴者が聴く音の到来方向を変化させること
ができる。その理由を図２及び図３を用いて説明する。
図２において、１は図１に示した電気音響変換部を示
す。Ｂは受聴者、Ｒは受聴者Ｂの右耳、Ｌは受聴者Ｂの
左耳、ＳＵは電気音響変換部１から放射される超音波ビ
ームである。この超音波ビームＳＵの内部が超音波によ
って生成される再生音の受聴可能範囲である。
射される再生音（超音波によって再生される音）の音軸
（指向方向）は常に一定方向を向き、その方向に位置す
る受聴者に対して再生音を受聴させることができる。こ
の受聴条件下において、位相制御器１２Ａ、１２Ｂ、…
１２Ｎで変調信号Ｍ１、Ｍ２…ＭＮの位相を制御するこ
とにより、受聴者が聴く音の到来方向を変化させること
ができる。その理由を図２及び図３を用いて説明する。
図２において、１は図１に示した電気音響変換部を示
す。Ｂは受聴者、Ｒは受聴者Ｂの右耳、Ｌは受聴者Ｂの
左耳、ＳＵは電気音響変換部１から放射される超音波ビ
ームである。この超音波ビームＳＵの内部が超音波によ
って生成される再生音の受聴可能範囲である。
【００１４】電気音響変換部１を構成する超音波発生器
１５Ａに与える振幅変調信号ＭＣ１を変調した変調信号
Ｍ１の位相を最も進み位相に設定し、以下順次他の変調
信号Ｍ２、Ｍ３…の位相を所定の位相量ずつ遅れ位相に
設定したとすると、再生音の波面は図２に斜線１８で示
すように表すことができる。図３にその詳細を示す。図
３から解るように、この設定状態では受聴者Ｂは左耳Ｌ
よりも右耳Ｒに先に可聴音が到達することになる。この
結果、受聴者Ｂは電気音響変換部１の位置より右側から
音の到来方向を知覚する。左右の到達時間差を手がかり
に音の到来方向を知覚させ、音の到来方向を左右に制御
できる点については周知である（例えば日本音響学会編
「音響用語辞典」コロナ社）により定義されている。
１５Ａに与える振幅変調信号ＭＣ１を変調した変調信号
Ｍ１の位相を最も進み位相に設定し、以下順次他の変調
信号Ｍ２、Ｍ３…の位相を所定の位相量ずつ遅れ位相に
設定したとすると、再生音の波面は図２に斜線１８で示
すように表すことができる。図３にその詳細を示す。図
３から解るように、この設定状態では受聴者Ｂは左耳Ｌ
よりも右耳Ｒに先に可聴音が到達することになる。この
結果、受聴者Ｂは電気音響変換部１の位置より右側から
音の到来方向を知覚する。左右の到達時間差を手がかり
に音の到来方向を知覚させ、音の到来方向を左右に制御
できる点については周知である（例えば日本音響学会編
「音響用語辞典」コロナ社）により定義されている。
【００１５】ここで位相制御器１２Ａ、１２Ｂ、…１２
Ｎで与える各変調信号への位相差（以下では遅延量Ｄi
と称す）は、 Ｄi＝Ｄ0−（ｉ−１）τＬ ｉ＝１，２，…，Ｍ τＬ＝（ｄ・sinθL）／Ｃ で設定される。θLは目的方向（target direction）と
呼び、図２に示す斜線１８の傾きθLと等価であり、仮
想の音源Ｘの方向を表す。ｄは超音波発生器１５Ａ、１
５Ｂ…１５Ｎの間隔、Ｃは音速を示す。Ｄ0は遅延時間
が負になることを避けて遅延特性をデジタルフィルタで
実現する際の精度が低下することを防ぐために付加する
固定遅延量である。
Ｎで与える各変調信号への位相差（以下では遅延量Ｄi
と称す）は、 Ｄi＝Ｄ0−（ｉ−１）τＬ ｉ＝１，２，…，Ｍ τＬ＝（ｄ・sinθL）／Ｃ で設定される。θLは目的方向（target direction）と
呼び、図２に示す斜線１８の傾きθLと等価であり、仮
想の音源Ｘの方向を表す。ｄは超音波発生器１５Ａ、１
５Ｂ…１５Ｎの間隔、Ｃは音速を示す。Ｄ0は遅延時間
が負になることを避けて遅延特性をデジタルフィルタで
実現する際の精度が低下することを防ぐために付加する
固定遅延量である。
【００１６】この結果として位相制御器１２Ａ、１２Ｂ
…１２Ｎに設定する遅延量Ｄiの状態に応じて、受聴者
Ｂは電気音響変換部１の位置により右側、左側或いは中
央の何れの方向からでも音の到来方向を知覚することが
できることになる。図４はこの発明の他の実施例を示
す。この実施例では電気音響変換部１を構成する各超音
波発生器１５Ａ、１５Ｂ…１５Ｎのそれぞれを複数の超
音波素子ＥＬによって構成し、これら複数の超音波発生
器１５Ａ、１５Ｂ…１５Ｎを構成する各超音波素子ＥＬ
を群毎に同一の振幅変調信号によって駆動する構成とし
た場合を示す。
…１２Ｎに設定する遅延量Ｄiの状態に応じて、受聴者
Ｂは電気音響変換部１の位置により右側、左側或いは中
央の何れの方向からでも音の到来方向を知覚することが
できることになる。図４はこの発明の他の実施例を示
す。この実施例では電気音響変換部１を構成する各超音
波発生器１５Ａ、１５Ｂ…１５Ｎのそれぞれを複数の超
音波素子ＥＬによって構成し、これら複数の超音波発生
器１５Ａ、１５Ｂ…１５Ｎを構成する各超音波素子ＥＬ
を群毎に同一の振幅変調信号によって駆動する構成とし
た場合を示す。
【００１７】図５に電気音響変換部１に実装した超音波
素子ＥＬの配置の一例を示す。図５Ａは各超音波発生器
１５Ａ−１、１５Ａ−２、…１５Ｂ−１、１５Ｂ−２、
…１５Ｎ−１、１５Ｎ−２…をそれぞれ９個の超音波素
子ＥＬで構成し、これら各超音波発生器１５Ａ−１、１
５Ａ−２、…１５Ｂ−１、１５Ｂ−２、…１５Ｎ−１、
１５Ｎ−２…を支持板１６の面にマトリックス状に配列
した場合を示す。この配列を図４に示した駆動回路でそ
のまま駆動した場合には、縦方向の各１列（１５Ａ−１
〜１５Ａ−Ｍ）で1列、（１５Ａ−１〜１５Ｂ−Ｍ）で
１列、…が同一位相で駆動され、各列毎に遅延量に差を
与えることにより音の到来方向を水平方向の任意の方向
に設定することができる。
素子ＥＬの配置の一例を示す。図５Ａは各超音波発生器
１５Ａ−１、１５Ａ−２、…１５Ｂ−１、１５Ｂ−２、
…１５Ｎ−１、１５Ｎ−２…をそれぞれ９個の超音波素
子ＥＬで構成し、これら各超音波発生器１５Ａ−１、１
５Ａ−２、…１５Ｂ−１、１５Ｂ−２、…１５Ｎ−１、
１５Ｎ−２…を支持板１６の面にマトリックス状に配列
した場合を示す。この配列を図４に示した駆動回路でそ
のまま駆動した場合には、縦方向の各１列（１５Ａ−１
〜１５Ａ−Ｍ）で1列、（１５Ａ−１〜１５Ｂ−Ｍ）で
１列、…が同一位相で駆動され、各列毎に遅延量に差を
与えることにより音の到来方向を水平方向の任意の方向
に設定することができる。
【００１８】図４に示した駆動回路とは別にマトリック
スを行方向に分離し、各超音波発生器１５Ａ−１、１５
Ｂ−１、１５Ｃ−１…と１５Ａ−２、１５Ｂ−２、１５
Ｃ−２…と、１５Ａ−３、１５Ｂ−３、１５Ｃ−３…を
それぞれ行毎に同一位相で駆動し、各行毎に遅延量を異
ならせることにより、音の到来方向を上下方向の任意の
方向に設定することができる。図５Ｂは各超音波発生器
（１５Ａ−１、１５Ａ−２…１５Ａ−Ｍ）、（１５Ｂ−
１、１５Ｂ−２…１５Ｂ−Ｍ）、（１５Ｎ−１、１５Ｎ
−２…１５Ｎ−Ｍ）のそれぞれを円形状に形成し、円形
の内部に同心円状に超音波素子ＥＬを配置し、更に各超
音波発生器１５Ａ−１、１５Ａ−２…１５Ａ−Ｍと１５
Ｂ−１、１５Ｂ−２…１５Ｂ−Ｍ，…１５Ｎ−１、１５
Ｎ−２…１５Ｎ−Ｍを支持板１６の面にハネカム形状に
配置した場合を示す。
スを行方向に分離し、各超音波発生器１５Ａ−１、１５
Ｂ−１、１５Ｃ−１…と１５Ａ−２、１５Ｂ−２、１５
Ｃ−２…と、１５Ａ−３、１５Ｂ−３、１５Ｃ−３…を
それぞれ行毎に同一位相で駆動し、各行毎に遅延量を異
ならせることにより、音の到来方向を上下方向の任意の
方向に設定することができる。図５Ｂは各超音波発生器
（１５Ａ−１、１５Ａ−２…１５Ａ−Ｍ）、（１５Ｂ−
１、１５Ｂ−２…１５Ｂ−Ｍ）、（１５Ｎ−１、１５Ｎ
−２…１５Ｎ−Ｍ）のそれぞれを円形状に形成し、円形
の内部に同心円状に超音波素子ＥＬを配置し、更に各超
音波発生器１５Ａ−１、１５Ａ−２…１５Ａ−Ｍと１５
Ｂ−１、１５Ｂ−２…１５Ｂ−Ｍ，…１５Ｎ−１、１５
Ｎ−２…１５Ｎ−Ｍを支持板１６の面にハネカム形状に
配置した場合を示す。
【００１９】この場合も、図４に示す駆動回路でそのま
ま駆動した場合には、縦方向に配列された超音波発生器
１５Ａ−１、１５Ａ−２…１５Ａ−Ｍと１５Ｂ−１、１
５Ｂ−２…１５Ｂ−Ｍ，…１５Ｎ−１、１５Ｎ−２…１
５Ｎ−Ｍの各列が同一位相で駆動され、各列毎に遅延量
を異ならせることにより音の到来方向を水平方向の任意
の方向に設定することができる。図４とは別の駆動回路
により、各超音波発生器１５Ａ−１、１５Ａ−２…１５
Ａ−Ｍと１５Ｂ−１、１５Ｂ−２…１５Ｂ−Ｍ，…１５
Ｎ−１、１５Ｎ−２…１５Ｎ−Ｍのそれぞれを行方向に
分離し、行方向に同一位相で駆動し、各行毎に異なる遅
延量を設定することにより、音の到来方向を上下方向の
任意の方向に設定することができる。
ま駆動した場合には、縦方向に配列された超音波発生器
１５Ａ−１、１５Ａ−２…１５Ａ−Ｍと１５Ｂ−１、１
５Ｂ−２…１５Ｂ−Ｍ，…１５Ｎ−１、１５Ｎ−２…１
５Ｎ−Ｍの各列が同一位相で駆動され、各列毎に遅延量
を異ならせることにより音の到来方向を水平方向の任意
の方向に設定することができる。図４とは別の駆動回路
により、各超音波発生器１５Ａ−１、１５Ａ−２…１５
Ａ−Ｍと１５Ｂ−１、１５Ｂ−２…１５Ｂ−Ｍ，…１５
Ｎ−１、１５Ｎ−２…１５Ｎ−Ｍのそれぞれを行方向に
分離し、行方向に同一位相で駆動し、各行毎に異なる遅
延量を設定することにより、音の到来方向を上下方向の
任意の方向に設定することができる。
【００２０】尚ここで、各超音波発生器１５Ａ−１、１
５Ａ−２…１５Ｎ−１、１５Ｎ−２…を複数の超音波素
子ＥＬによって構成する場合、各超音波発生器を構成す
る超音波素子ＥＬの数Ｍについて説明する。各超音波発
生器１５Ａ−１、１５Ａ−２…を構成する超音波素子の
数Ｍは一般に受聴位置までの距離、再生音の上限周波数
と放射パワー等で決定されるが、制限事項として以下の
事項が加味される。変調信号Ｍ１、Ｍ２…ＭＮの最高限
周波数ｆMに対応する波長をλ（＝Ｃ／ｆM、Ｃは音速）
とし、各超音波発生器１５Ａ−１、１５Ａ−２…１５Ａ
−Ｍと１５Ｂ−１、１５Ｂ−２…１５Ｂ−Ｍ，…１５Ｎ
−１、１５Ｎ−２…１５Ｎ−Ｍが平面的に等間隔ｄで配
列されているものとすると、空間的な折り返し現象（ａ
ｌｉａｓｉｎｇ）が生じないようにするためには各群を
構成する超音波素子の最も離れている素子間の間隔Ｍ・
ｄがＭ・ｄ＜λ／２（図５Ａ参照）の範囲で各超音波発
生器を構成する超音波素子の数Ｍを定める必要がある。
つまりＭ＜Ｃ／（２・ｆM・ｄ）により制限される。
５Ａ−２…１５Ｎ−１、１５Ｎ−２…を複数の超音波素
子ＥＬによって構成する場合、各超音波発生器を構成す
る超音波素子ＥＬの数Ｍについて説明する。各超音波発
生器１５Ａ−１、１５Ａ−２…を構成する超音波素子の
数Ｍは一般に受聴位置までの距離、再生音の上限周波数
と放射パワー等で決定されるが、制限事項として以下の
事項が加味される。変調信号Ｍ１、Ｍ２…ＭＮの最高限
周波数ｆMに対応する波長をλ（＝Ｃ／ｆM、Ｃは音速）
とし、各超音波発生器１５Ａ−１、１５Ａ−２…１５Ａ
−Ｍと１５Ｂ−１、１５Ｂ−２…１５Ｂ−Ｍ，…１５Ｎ
−１、１５Ｎ−２…１５Ｎ−Ｍが平面的に等間隔ｄで配
列されているものとすると、空間的な折り返し現象（ａ
ｌｉａｓｉｎｇ）が生じないようにするためには各群を
構成する超音波素子の最も離れている素子間の間隔Ｍ・
ｄがＭ・ｄ＜λ／２（図５Ａ参照）の範囲で各超音波発
生器を構成する超音波素子の数Ｍを定める必要がある。
つまりＭ＜Ｃ／（２・ｆM・ｄ）により制限される。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
受聴者に対して音源位置を自由に設定し、変更すること
ができる。この結果、受聴者に音源位置を変更すること
により仮想空間を与えることができるから、この仮想空
間を利用することにより各種の応用が考えられる。その
効果は実用化されることにより明らかにされるであろ
う。
受聴者に対して音源位置を自由に設定し、変更すること
ができる。この結果、受聴者に音源位置を変更すること
により仮想空間を与えることができるから、この仮想空
間を利用することにより各種の応用が考えられる。その
効果は実用化されることにより明らかにされるであろ
う。
【図１】この発明による音場制御装置の一実施例を説明
するためのブロック図。
するためのブロック図。
【図２】図１に示した音場制御装置の動作を説明するた
めの平面図。
めの平面図。
【図３】図２の理解を容易にするための斜視図。
【図４】図１に示した実施例の変形例を説明するための
ブロック図。
ブロック図。
【図５】図４に示した実施例の要部を説明するための正
面図。
面図。
【図６】従来の技術を説明するための平面図。
【図７】従来の技術では得られない機能を説明するため
の平面図。
の平面図。
１ 電気音響変換部 １３Ａ〜１３Ｎ 振幅変
調器 Ａ、Ｂ、Ｃ 受聴者 １４Ａ〜１４Ｎ
増幅器 １０ 音場制御装置 １５Ａ〜１５Ｎ 超音
波発生器 １１ 入力端子 ＥＬ 超音
波素子 １２Ａ〜１２Ｎ 位相制御器 １
６ 支持板
調器 Ａ、Ｂ、Ｃ 受聴者 １４Ａ〜１４Ｎ
増幅器 １０ 音場制御装置 １５Ａ〜１５Ｎ 超音
波発生器 １１ 入力端子 ＥＬ 超音
波素子 １２Ａ〜１２Ｎ 位相制御器 １
６ 支持板
Claims (3)
- 【請求項１】 電気音響変換部に可聴周波数帯の周波数
を持つ変調信号により振幅変調された超音波信号を印加
し、電気音響変換部から放射される超音波により上記変
調信号に対応する可聴音を生成する音場制御方法におい
て、 上記電気音響変換部を複数個配列し、これら複数の電気
音響変換部のそれぞれに印加する超音波信号の上記変調
信号成分の位相を目標位置で音源が発生して上記電気音
響変換部に到達する時刻に上記振幅変調された超音波を
放射するように各々制御することを特徴とする音場制御
方法。 - 【請求項２】 一定周波数の超音波信号を発振する超音
波信号発振器と、この超音波信号発振器が発振する超音
波信号を可聴周波数帯の周波数を持つ変調信号により振
幅変調する複数の振幅変調器と、 この複数の振幅変調器で振幅変調された被変調信号によ
り駆動される、複数の電気音響変換部と、 この複数の電気音響変換部のそれぞれを駆動する上記被
変調信号の上記変調信号成分の位相を目標位置で音源が
発生して上記電気音響変換部に到達する時刻に上記振幅
変調された超音波を放射するように各々制御することを
特徴とする音場制御装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の音場制御装置において、
超音波素子の隣接間隔をｄ、音速をＣ、上記変調信号の
最高周波数をｆMとした場合、Ｍ＜Ｃ／（２・ｆM・ｄ）
を満たすＭ個の超音波素子を上記複数の電気音響変換部
として用いたことを特徴とする音場制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001340813A JP3631192B2 (ja) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | 音場制御方法・音場制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001340813A JP3631192B2 (ja) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | 音場制御方法・音場制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003143686A true JP2003143686A (ja) | 2003-05-16 |
| JP3631192B2 JP3631192B2 (ja) | 2005-03-23 |
Family
ID=19154958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001340813A Expired - Fee Related JP3631192B2 (ja) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | 音場制御方法・音場制御装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3631192B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006518956A (ja) * | 2003-02-24 | 2006-08-17 | １．．．リミテッド | サウンドビームスピーカーシステム |
| JP2006352571A (ja) * | 2005-06-16 | 2006-12-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 音響再生装置 |
| JP2009260690A (ja) * | 2008-04-17 | 2009-11-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 音響再生装置及び音響再生方法 |
| JP2009260689A (ja) * | 2008-04-17 | 2009-11-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 音響再生装置及び音響再生方法 |
| US8594350B2 (en) | 2003-01-17 | 2013-11-26 | Yamaha Corporation | Set-up method for array-type sound system |
| WO2014196653A1 (ja) * | 2013-06-07 | 2014-12-11 | 国立大学法人九州工業大学 | 信号制御装置 |
-
2001
- 2001-11-06 JP JP2001340813A patent/JP3631192B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8594350B2 (en) | 2003-01-17 | 2013-11-26 | Yamaha Corporation | Set-up method for array-type sound system |
| JP2006518956A (ja) * | 2003-02-24 | 2006-08-17 | １．．．リミテッド | サウンドビームスピーカーシステム |
| JP2006352571A (ja) * | 2005-06-16 | 2006-12-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 音響再生装置 |
| JP2009260690A (ja) * | 2008-04-17 | 2009-11-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 音響再生装置及び音響再生方法 |
| JP2009260689A (ja) * | 2008-04-17 | 2009-11-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 音響再生装置及び音響再生方法 |
| WO2014196653A1 (ja) * | 2013-06-07 | 2014-12-11 | 国立大学法人九州工業大学 | 信号制御装置 |
| JPWO2014196653A1 (ja) * | 2013-06-07 | 2017-02-23 | 国立大学法人九州工業大学 | 信号制御装置 |
| US9949055B2 (en) | 2013-06-07 | 2018-04-17 | Kyushu Institute Of Technology | Signal control apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3631192B2 (ja) | 2005-03-23 |
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