JP3000982B2 - 超指向性スピーカシステム及びスピーカシステムの駆動方法 - Google Patents
超指向性スピーカシステム及びスピーカシステムの駆動方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; 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
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- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超指向性スピーカ
システム及び超指向性スピーカシステムの駆動方法に関
するものであり、特に詳しくは、超音波を使用して指向
性の高く、且つ聴取者の存在する位置に最適な音響信号
を与える様に構成された超指向性スピーカシステムに関
するものである。
システム及び超指向性スピーカシステムの駆動方法に関
するものであり、特に詳しくは、超音波を使用して指向
性の高く、且つ聴取者の存在する位置に最適な音響信号
を与える様に構成された超指向性スピーカシステムに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、超音波を使用して指向性の高
い超指向性スピーカシステムを使用する事は知られてい
る。即ち、従来では、例えば、パラメトリックアレイス
ピーカシステムを使った超指向性スピーカシステムは、
その反射波を検出することによって可聴域に聴取者がい
るかを検出していた。
い超指向性スピーカシステムを使用する事は知られてい
る。即ち、従来では、例えば、パラメトリックアレイス
ピーカシステムを使った超指向性スピーカシステムは、
その反射波を検出することによって可聴域に聴取者がい
るかを検出していた。
【０００３】例えば、特開平３−１５９４００号公報に
は、音声信号と超音波を使用して指向性の高い超指向性
スピーカシステムを構成する技術が示されており、具体
的には、所定の周波数を有する超音波を搬送波として使
用し、該超音波を該音声信号で振幅変調した変調信号を
所定の超音波振動子を介して音声として出力する様にし
た技術が示されている。
は、音声信号と超音波を使用して指向性の高い超指向性
スピーカシステムを構成する技術が示されており、具体
的には、所定の周波数を有する超音波を搬送波として使
用し、該超音波を該音声信号で振幅変調した変調信号を
所定の超音波振動子を介して音声として出力する様にし
た技術が示されている。
【０００４】そして、当該公報に於いては、更に、出力
された音響振動が聴取者によって反射された反射波を検
出して、音源を切り替えることを行っている。図５及び
図７は、上記した従来の超指向性スピーカシステムに於
ける原理を説明する図であり、音声発生手段１０１、超
音波発生手段１２０、当該音声発生手段１０１と該超音
波発生手段１２０とが接続された振幅変調手段１３１、
当該振幅変調手段１３１が出力する超音波変調信号を、
要すれば増幅手段１３２を介して音響信号に変換する電
気音響変換手段１０４、当該電気音響変換手段から出力
される超音波変調波が、聴取者１０５に当たって反射す
る反射波を音響検出器１２１で検出し、可聴域での聴取
者の有無によって制御器１２２によって入力信号切替器
１２３を切り替え、音声入力信号を音声生成器（Ａ）１
１１と音声生成器（Ｂ）１１２中から選択する。
された音響振動が聴取者によって反射された反射波を検
出して、音源を切り替えることを行っている。図５及び
図７は、上記した従来の超指向性スピーカシステムに於
ける原理を説明する図であり、音声発生手段１０１、超
音波発生手段１２０、当該音声発生手段１０１と該超音
波発生手段１２０とが接続された振幅変調手段１３１、
当該振幅変調手段１３１が出力する超音波変調信号を、
要すれば増幅手段１３２を介して音響信号に変換する電
気音響変換手段１０４、当該電気音響変換手段から出力
される超音波変調波が、聴取者１０５に当たって反射す
る反射波を音響検出器１２１で検出し、可聴域での聴取
者の有無によって制御器１２２によって入力信号切替器
１２３を切り替え、音声入力信号を音声生成器（Ａ）１
１１と音声生成器（Ｂ）１１２中から選択する。
【０００５】これによって可聴域の聴取者１０５の有無
によって聴取者が存在するときのみ必要な情報を流し、
聴取者が存在しない場合には、バックグランドミュージ
ックを流したりすることが出来るものである。また、電
子通信学会技報ＥＡ９４−３７（１９９４−０８、Ｐ２
５−３０、『パラメトリックアレイビームによる空中音
源』）は、反射板を使って音響振動を収束反射すること
に仮想音源を作り出す事が示されている。
によって聴取者が存在するときのみ必要な情報を流し、
聴取者が存在しない場合には、バックグランドミュージ
ックを流したりすることが出来るものである。また、電
子通信学会技報ＥＡ９４−３７（１９９４−０８、Ｐ２
５−３０、『パラメトリックアレイビームによる空中音
源』）は、反射板を使って音響振動を収束反射すること
に仮想音源を作り出す事が示されている。
【０００６】つまり、図８は、その構成図であり、音声
発生手段１０、超音波発生手段２０、当該音声発生手段
１０と該超音波発生手段２０とが接続された振幅変調手
段３０、当該振幅変調手段３０が出力する超音波変調信
号を、要すれば増幅手段４０を介して音響信号に変換す
る電気音響変換手段５０から構成される超指向性スピー
カシステム１から出力される超音波変調信号が音響振動
を音響反射板２によって収束反射させ、視聴者の前面に
仮想音源を定位させることが出来るものである。
発生手段１０、超音波発生手段２０、当該音声発生手段
１０と該超音波発生手段２０とが接続された振幅変調手
段３０、当該振幅変調手段３０が出力する超音波変調信
号を、要すれば増幅手段４０を介して音響信号に変換す
る電気音響変換手段５０から構成される超指向性スピー
カシステム１から出力される超音波変調信号が音響振動
を音響反射板２によって収束反射させ、視聴者の前面に
仮想音源を定位させることが出来るものである。
【０００７】尚、上記した従来の超指向性スピーカシス
テムに於いては、図５に示す様に、搬送波としての超音
波、つまり高周波を適宜の音声信号である伝送波によっ
て振幅変調した振幅変調波を当該電気音響変換手段から
出力すると当該超音波振幅変調波は、空気中を伝播する
間に歪み波を発生し、その包絡線が、当初の伝送波の形
態に復調されて、実際の音声として聞く事が可能とな
る。
テムに於いては、図５に示す様に、搬送波としての超音
波、つまり高周波を適宜の音声信号である伝送波によっ
て振幅変調した振幅変調波を当該電気音響変換手段から
出力すると当該超音波振幅変調波は、空気中を伝播する
間に歪み波を発生し、その包絡線が、当初の伝送波の形
態に復調されて、実際の音声として聞く事が可能とな
る。
【０００８】その他、特開平１−３０９５００号公報に
は、超音波発振器から超音波を発振させて、スピーカシ
ステムシステムに、聴取者が何処に存在するかを確認さ
せた上で、当該聴取者の居る位置に最適な音響環境が形
成される様に、複数個のスピーカシステムから出力され
る音響信号を調整する技術が示されているが、超指向性
スピーカシステムを使用する技術に関しては開示されて
いない。
は、超音波発振器から超音波を発振させて、スピーカシ
ステムシステムに、聴取者が何処に存在するかを確認さ
せた上で、当該聴取者の居る位置に最適な音響環境が形
成される様に、複数個のスピーカシステムから出力され
る音響信号を調整する技術が示されているが、超指向性
スピーカシステムを使用する技術に関しては開示されて
いない。
【０００９】又、特開平６−２３３３９７号公報にも同
様の超音波送信機を使用して、聴取者の居る位置に最適
な音場環境が形成される様に、調整する技術が示されて
いるが、超指向性スピーカシステムを使用する技術に関
しては開示されていない。
様の超音波送信機を使用して、聴取者の居る位置に最適
な音場環境が形成される様に、調整する技術が示されて
いるが、超指向性スピーカシステムを使用する技術に関
しては開示されていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記した公知技術に於
ける超指向性スピーカシステムを使用したシステムでは
次のような問題点があった。即ち、第１の問題点は電気
音響変換器から出力される音響出力は、聴取者に対して
常に最適な音量を出すことが出来ないと言うことであ
る。
ける超指向性スピーカシステムを使用したシステムでは
次のような問題点があった。即ち、第１の問題点は電気
音響変換器から出力される音響出力は、聴取者に対して
常に最適な音量を出すことが出来ないと言うことであ
る。
【００１１】又、第２の問題点は、音源は常に一定であ
るため聴取者との距離によって、聴取者には違った聞こ
え方となると言うことである。同じ音響振動であって
も、音源から１ｍ離れていれば１ｍ先から聞こえ、１．
５ｍ離れていれば１．５ｍ先から聞こえるというように
効果が違ってしまう。その理由は、音響検出器から得ら
れる情報は、聴取者の有無だけであるため、聴取者との
距離については分からないためである。
るため聴取者との距離によって、聴取者には違った聞こ
え方となると言うことである。同じ音響振動であって
も、音源から１ｍ離れていれば１ｍ先から聞こえ、１．
５ｍ離れていれば１．５ｍ先から聞こえるというように
効果が違ってしまう。その理由は、音響検出器から得ら
れる情報は、聴取者の有無だけであるため、聴取者との
距離については分からないためである。
【００１２】その為、従来の超指向性スピーカシステム
を使用した技術に於いて、聴取者が存在する位置に於い
て、当該聴取者にとって最適な音響環境を創出する事が
不可能であると言う問題があった。本発明の目的は、上
記した従来技術の欠点を改良し、従来の回路構成を大幅
に変更せず、又コスト増大を来すことなく、聴取者に対
し、最適な音響環境を創出する事が可能な超指向性スピ
ーカシステム及びスピーカシステムの駆動方法を提供す
るものである。
を使用した技術に於いて、聴取者が存在する位置に於い
て、当該聴取者にとって最適な音響環境を創出する事が
不可能であると言う問題があった。本発明の目的は、上
記した従来技術の欠点を改良し、従来の回路構成を大幅
に変更せず、又コスト増大を来すことなく、聴取者に対
し、最適な音響環境を創出する事が可能な超指向性スピ
ーカシステム及びスピーカシステムの駆動方法を提供す
るものである。
【００１３】更には、本発明は超指向性スピーカシステ
ムを使用して自動定位スピーカシステム装置を提供する
ものである。
ムを使用して自動定位スピーカシステム装置を提供する
ものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には以下に記載されたような技術
構成を採用するものである。 即ち、本発明に於ける第
１の態様としては、音声発生手段、超音波発生手段、当
該音声発生手段と該超音波発生手段とが接続された振幅
変調手段、当該振幅変調手段が出力する超音波変調信号
を音響信号に変換する電気音響変換手段、当該電気音響
変換手段から出力された超音波が聴取者から反射された
来た反射波の当該反射波が出力されてから戻ってくる迄
の時間を検出して、仮想音源の位置を設定する仮想音源
設定手段とから構成されている超指向性スピーカシステ
ムであり、又本発明に係る第２の態様としては、音声発
生手段、超音波発生手段、当該音声発生手段と該超音波
発生手段とが接続された振幅変調手段、当該振幅変調手
段が出力する超音波変調信号を音響信号に変換する電気
音響変換手段、当該電気音響変換手段から出力される超
音波変調信号を反射させて所定の位置に指向せしめる音
響反射板とから構成されている超指向性スピーカシステ
ムに於いて、聴取者の位置検出手段と当該音響反射板の
曲率を変更する手段とを更に設けると共に、当該電気音
響変換手段から出力された超音波変調波が、聴取者から
反射された来た反射波から当該聴取者の位置を検出し、
その位置情報に応答して当該音響反射板の曲率を調整す
るスピーカシステムの駆動方法である。
達成するため、基本的には以下に記載されたような技術
構成を採用するものである。 即ち、本発明に於ける第
１の態様としては、音声発生手段、超音波発生手段、当
該音声発生手段と該超音波発生手段とが接続された振幅
変調手段、当該振幅変調手段が出力する超音波変調信号
を音響信号に変換する電気音響変換手段、当該電気音響
変換手段から出力された超音波が聴取者から反射された
来た反射波の当該反射波が出力されてから戻ってくる迄
の時間を検出して、仮想音源の位置を設定する仮想音源
設定手段とから構成されている超指向性スピーカシステ
ムであり、又本発明に係る第２の態様としては、音声発
生手段、超音波発生手段、当該音声発生手段と該超音波
発生手段とが接続された振幅変調手段、当該振幅変調手
段が出力する超音波変調信号を音響信号に変換する電気
音響変換手段、当該電気音響変換手段から出力される超
音波変調信号を反射させて所定の位置に指向せしめる音
響反射板とから構成されている超指向性スピーカシステ
ムに於いて、聴取者の位置検出手段と当該音響反射板の
曲率を変更する手段とを更に設けると共に、当該電気音
響変換手段から出力された超音波変調波が、聴取者から
反射された来た反射波から当該聴取者の位置を検出し、
その位置情報に応答して当該音響反射板の曲率を調整す
るスピーカシステムの駆動方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明に係る超指向性スピーカシ
ステム及びスピーカシステムの駆動方法は、上記した様
な技術構成を採用しているので、聴取者は移動しても常
に自分から見て同じ位置から音声が聞く事ができるとい
うことである。そのため聴取者がどこにいても音源の位
置を最適な場所に設定して聴取が出来る。さらに、常に
可能な限り最大の音圧で聴取できるという効果もある。
ステム及びスピーカシステムの駆動方法は、上記した様
な技術構成を採用しているので、聴取者は移動しても常
に自分から見て同じ位置から音声が聞く事ができるとい
うことである。そのため聴取者がどこにいても音源の位
置を最適な場所に設定して聴取が出来る。さらに、常に
可能な限り最大の音圧で聴取できるという効果もある。
【００１６】即ち、本発明に於いては、自動定位スピー
カシステムが提供されるものであり、当該超指向性スピ
ーカを使用した自動定位スピーカシステムシステムに於
いては、電気音響変換器から放射された音響振動が聴取
者から反射された反射波を検出して聴取者との距離を算
出し、その距離に合わせて仮想音源の位置を変化させ聴
取者から一定の位置に仮想音源を定位させるものであ
る。
カシステムが提供されるものであり、当該超指向性スピ
ーカを使用した自動定位スピーカシステムシステムに於
いては、電気音響変換器から放射された音響振動が聴取
者から反射された反射波を検出して聴取者との距離を算
出し、その距離に合わせて仮想音源の位置を変化させ聴
取者から一定の位置に仮想音源を定位させるものであ
る。
【００１７】
【実施例】以下に、本発明に係る超指向性スピーカシス
テム及びスピーカシステムの駆動方法の具体例を図面を
参照しながら詳細に説明する。即ち、図１は、本発明に
係る超指向性スピーカシステムの一具体例の構成を説明
するブロックダイアグラムであって、図中、音声発生手
段１０、超音波発生手段２０、当該音声発生手段１０と
該超音波発生手段２０とが接続された振幅変調手段３
０、当該振幅変調手段３０が出力する超音波変調信号を
音響信号に変換する電気音響変換手段５０、当該電気音
響変換手段５０から出力された超音波が聴取者３から反
射されてきた反射波を検出して、仮想音源の位置を設定
する仮想音源設定手段９０とから構成されている超指向
性スピーカシステム１００が示されている。
テム及びスピーカシステムの駆動方法の具体例を図面を
参照しながら詳細に説明する。即ち、図１は、本発明に
係る超指向性スピーカシステムの一具体例の構成を説明
するブロックダイアグラムであって、図中、音声発生手
段１０、超音波発生手段２０、当該音声発生手段１０と
該超音波発生手段２０とが接続された振幅変調手段３
０、当該振幅変調手段３０が出力する超音波変調信号を
音響信号に変換する電気音響変換手段５０、当該電気音
響変換手段５０から出力された超音波が聴取者３から反
射されてきた反射波を検出して、仮想音源の位置を設定
する仮想音源設定手段９０とから構成されている超指向
性スピーカシステム１００が示されている。
【００１８】本具体例に於いて、音声発生手段１０、超
音波発生手段２０、振幅変調手段３０、電気音響変換手
段５０で、超指向性スピーカ１を構成する。本発明に於
ける当該超指向性スピーカシステムは、当該振幅変調手
段３０と該電気音響変換手段５０との間に、必要に応じ
て増幅手段４０が設けられていても良い。
音波発生手段２０、振幅変調手段３０、電気音響変換手
段５０で、超指向性スピーカ１を構成する。本発明に於
ける当該超指向性スピーカシステムは、当該振幅変調手
段３０と該電気音響変換手段５０との間に、必要に応じ
て増幅手段４０が設けられていても良い。
【００１９】本発明に於いては、当該超音波発生手段２
０は、数１０ｋＨｚから数１００ｋＨｚの超音波を発生
する様に構成されているものである事が望ましい。又、
本発明に係る超指向性スピーカシステムに於いては、当
該電気音響変換手段５０から出力される超音波変調波を
一旦反射させて、所定の位置に指向する様に構成した反
射板から構成された反射手段２が、当該電気音響変換手
段５０に近接して設けられているものである。
０は、数１０ｋＨｚから数１００ｋＨｚの超音波を発生
する様に構成されているものである事が望ましい。又、
本発明に係る超指向性スピーカシステムに於いては、当
該電気音響変換手段５０から出力される超音波変調波を
一旦反射させて、所定の位置に指向する様に構成した反
射板から構成された反射手段２が、当該電気音響変換手
段５０に近接して設けられているものである。
【００２０】当該反射手段２を構成する反射板は、湾曲
状の反射面を有している事が望ましく、更に本発明の当
該反射板は、その曲率半径が、任意に変更しえる様に構
成されている事が好ましい。つまり、本発明に於いて
は、当該反射板の曲率を適宜に変更する為の反射板曲率
調整手段６が仮想音源設定手段９０内に設けられている
事が望ましい。
状の反射面を有している事が望ましく、更に本発明の当
該反射板は、その曲率半径が、任意に変更しえる様に構
成されている事が好ましい。つまり、本発明に於いて
は、当該反射板の曲率を適宜に変更する為の反射板曲率
調整手段６が仮想音源設定手段９０内に設けられている
事が望ましい。
【００２１】即ち、本発明に於いては、当該反射板曲率
調整手段６は、聴取者３の存在する位置に応じて当該反
射板の曲率を変更しえる様に構成されているものであ
る。そして、本発明に於いて、当該聴取者３の存在する
位置は、一具体例としては、当該電気音響変換手段５０
から所定の時刻に出力された超音波が、当該聴取者に当
たって反射されて、当該電気音響変換手段５０の位置ま
で戻ってくる時間差を検出する事によって算出するもの
である。
調整手段６は、聴取者３の存在する位置に応じて当該反
射板の曲率を変更しえる様に構成されているものであ
る。そして、本発明に於いて、当該聴取者３の存在する
位置は、一具体例としては、当該電気音響変換手段５０
から所定の時刻に出力された超音波が、当該聴取者に当
たって反射されて、当該電気音響変換手段５０の位置ま
で戻ってくる時間差を検出する事によって算出するもの
である。
【００２２】より具体的には、当該仮想音源設定手段９
０は、当該電気音響変換手段５０から当該超音波が出力
した時刻と当該超音波が聴取者３に反射して当該電気音
響変換手段５０近傍に設けられた、当該仮想音源設定手
段９０を構成する適宜の検出手段４により検出された時
刻との差分値を演算する差分値演算手段５と該反射板曲
率調整手段６とから構成されている。
０は、当該電気音響変換手段５０から当該超音波が出力
した時刻と当該超音波が聴取者３に反射して当該電気音
響変換手段５０近傍に設けられた、当該仮想音源設定手
段９０を構成する適宜の検出手段４により検出された時
刻との差分値を演算する差分値演算手段５と該反射板曲
率調整手段６とから構成されている。
【００２３】そして、本発明に於いては、当該反射板曲
率調整手段６は、当該演算手段５の出力値に応答して、
当該反射板の曲率を変更する様に構成されているもので
ある。以下に、本発明に係る超指向性スピーカシステム
のより詳細な具体例を説明する。
率調整手段６は、当該演算手段５の出力値に応答して、
当該反射板の曲率を変更する様に構成されているもので
ある。以下に、本発明に係る超指向性スピーカシステム
のより詳細な具体例を説明する。
【００２４】即ち、本発明による、超指向性スピーカシ
ステムは、自動定位スピーカ装置とも称されるものであ
って、当該電気音響変換器５０から放射された音響振動
が聴取者３から反射された反射波を検出して聴取者３と
の距離を算出し、その距離に合わせて仮想音源の位置を
変化させ聴取者３から一定の位置に仮想音源を定位させ
る様に、当該反射板曲率調整手段６を駆動して、当該反
射板の曲率を変化調整するものである。
ステムは、自動定位スピーカ装置とも称されるものであ
って、当該電気音響変換器５０から放射された音響振動
が聴取者３から反射された反射波を検出して聴取者３と
の距離を算出し、その距離に合わせて仮想音源の位置を
変化させ聴取者３から一定の位置に仮想音源を定位させ
る様に、当該反射板曲率調整手段６を駆動して、当該反
射板の曲率を変化調整するものである。
【００２５】図１において、音声生成器１０から生成さ
れた音声信号と高周波生成器２０から生成された搬送波
信号を振幅変調器３０で変調し、増幅器４０で十分に増
幅して電気音響変換器５０によって音響振動として放射
する。音響反射板２は、湾曲状の形態を有するものであ
って、それによって音響振動は収束反射して聴取者３に
伝達される。
れた音声信号と高周波生成器２０から生成された搬送波
信号を振幅変調器３０で変調し、増幅器４０で十分に増
幅して電気音響変換器５０によって音響振動として放射
する。音響反射板２は、湾曲状の形態を有するものであ
って、それによって音響振動は収束反射して聴取者３に
伝達される。
【００２６】一部の音響振動を構成する超音波は聴取者
３によって反射され、電気音響変換手段５０に戻ってく
るため、当該電気音響変換手段５０に近接して設けた適
宜の音響検出器４でこれを検出し、当該変調超音波が出
力された時刻と戻ってきた時刻との差を差分回路５によ
って演算し、当該電気音響変換手段５０と聴取者３との
距離を算出する。
３によって反射され、電気音響変換手段５０に戻ってく
るため、当該電気音響変換手段５０に近接して設けた適
宜の音響検出器４でこれを検出し、当該変調超音波が出
力された時刻と戻ってきた時刻との差を差分回路５によ
って演算し、当該電気音響変換手段５０と聴取者３との
距離を算出する。
【００２７】当該算出した距離をもとに該反射板曲率調
整器６は音響反射板２の曲率を変更して音響振動が聴取
者３から一定の位置で収束するように調整する。これに
より、音響振動は常に聴取者３から一定の位置から拡散
することになり、超指向性スピーカとの距離に関係なく
聴取者３は、常に一定の位置に仮想音源が存在している
事を認識出来、常に一定の音響振動を聴取することがで
きる。
整器６は音響反射板２の曲率を変更して音響振動が聴取
者３から一定の位置で収束するように調整する。これに
より、音響振動は常に聴取者３から一定の位置から拡散
することになり、超指向性スピーカとの距離に関係なく
聴取者３は、常に一定の位置に仮想音源が存在している
事を認識出来、常に一定の音響振動を聴取することがで
きる。
【００２８】図１を参照すると、音響反射板２は、窪ん
だ局面構造を持っており超直進性音響振動放射回路であ
る超指向性スピーカ１から拡散放射される音響振動を反
射板曲率調整器６で一定の曲率で聴取者３に向かって収
束反射する。音響検出器４は、聴取者３に向かって放射
された音響振動が聴取者３によって反射して戻ってきた
反射振動を検出して差分回路５に伝える。
だ局面構造を持っており超直進性音響振動放射回路であ
る超指向性スピーカ１から拡散放射される音響振動を反
射板曲率調整器６で一定の曲率で聴取者３に向かって収
束反射する。音響検出器４は、聴取者３に向かって放射
された音響振動が聴取者３によって反射して戻ってきた
反射振動を検出して差分回路５に伝える。
【００２９】差分回路５は、増幅器４０と音響検出器４
から得られる放射波と反射波の時間差によって聴取者３
との距離を算出し反射板曲率調整器６に伝える。反射板
曲率調整器６は、聴取者３との距離に応じて音響反射板
２の曲率を調節する。図２〜４は、本発明に於ける当該
反射板曲率調整手段の構成例を示すブロック図である。
から得られる放射波と反射波の時間差によって聴取者３
との距離を算出し反射板曲率調整器６に伝える。反射板
曲率調整器６は、聴取者３との距離に応じて音響反射板
２の曲率を調節する。図２〜４は、本発明に於ける当該
反射板曲率調整手段の構成例を示すブロック図である。
【００３０】図２においては、当該反射板は、湾曲部の
中央部に所定のバイアス力が作用する様に構成されてお
り、例えば、適宜のカム手段、パルスモータ手段等を使
用して、当該湾曲部の中央部に当該湾曲部の頂点の法線
方向に正、負のバイアス力をかける様にする事によっ
て、当該反射板の湾曲状態を変化させる様に構成したも
のである。
中央部に所定のバイアス力が作用する様に構成されてお
り、例えば、適宜のカム手段、パルスモータ手段等を使
用して、当該湾曲部の中央部に当該湾曲部の頂点の法線
方向に正、負のバイアス力をかける様にする事によっ
て、当該反射板の湾曲状態を変化させる様に構成したも
のである。
【００３１】従って、当該音響検出手段からの音響検出
信号から、距離算出計６１は、目的とする物体までの距
離を算出し、その後パルス発生器６２は物体までの距離
に応じてパルス信号を発生する。そして反射板後部けん
引器６３は、パルス信号で駆動されるカム手段、パルス
モータ手段等で構成されているので、当該パルス信号で
反射板後部けん引器６３は反射板後部をけん引し、若し
くは押圧して曲率を変更する。
信号から、距離算出計６１は、目的とする物体までの距
離を算出し、その後パルス発生器６２は物体までの距離
に応じてパルス信号を発生する。そして反射板後部けん
引器６３は、パルス信号で駆動されるカム手段、パルス
モータ手段等で構成されているので、当該パルス信号で
反射板後部けん引器６３は反射板後部をけん引し、若し
くは押圧して曲率を変更する。
【００３２】図３は、図２の反射板後部けん引器６３の
かわりに反射板円周長調節器７３を備えた反射板曲率調
整器６を使用する例を示すブロックダイアグラムであ
る。つまり、本具体例において、反射板周囲長調節器７
３は、反射板の円周縁部を把持して、当該反射板の周縁
部の位置を変化させる事によって、当該反射板の曲率を
変更する様に構成したものである。
かわりに反射板円周長調節器７３を備えた反射板曲率調
整器６を使用する例を示すブロックダイアグラムであ
る。つまり、本具体例において、反射板周囲長調節器７
３は、反射板の円周縁部を把持して、当該反射板の周縁
部の位置を変化させる事によって、当該反射板の曲率を
変更する様に構成したものである。
【００３３】係る具体例に於ける当該反射板の円周縁部
の把持機構の駆動は、上記した具体例と同様の構成が利
用出来る。又、図４における具体例に於いては、電気熱
変換器８２は物体までの距離に応じた電気エネルギーを
熱エネルギーに変換する。一方、本具体例に於ける当該
反射板は、例えば、バイメタル構造を有する金属等で湾
曲状に構成されたもので構成されており、当該熱曲率変
換器８３は、熱エネルギーの程度に応じて当該反射板を
変形させ曲率を変更するものである。
の把持機構の駆動は、上記した具体例と同様の構成が利
用出来る。又、図４における具体例に於いては、電気熱
変換器８２は物体までの距離に応じた電気エネルギーを
熱エネルギーに変換する。一方、本具体例に於ける当該
反射板は、例えば、バイメタル構造を有する金属等で湾
曲状に構成されたもので構成されており、当該熱曲率変
換器８３は、熱エネルギーの程度に応じて当該反射板を
変形させ曲率を変更するものである。
【００３４】次に、図１に示された具体例の回路の動作
について、図１を参照して説明する。即ち、本具体例に
於いては、超直進性音響振動放射回路を構成する超指向
性スピーカ１は、いわゆるパラメトリックアレイスピー
カである。つまり、可聴音によって超音波帯の周波数を
もつ搬送波を振幅変調したものを空中に放射し、空気の
非線型特性を利用して可聴音を復調する技術であり、本
発明ではこの超音波帯の周波数を例えば４０ＫＨｚとす
る。
について、図１を参照して説明する。即ち、本具体例に
於いては、超直進性音響振動放射回路を構成する超指向
性スピーカ１は、いわゆるパラメトリックアレイスピー
カである。つまり、可聴音によって超音波帯の周波数を
もつ搬送波を振幅変調したものを空中に放射し、空気の
非線型特性を利用して可聴音を復調する技術であり、本
発明ではこの超音波帯の周波数を例えば４０ＫＨｚとす
る。
【００３５】また、電気音響変換器５０は超音波トラン
スジューサを用い、動作電圧は６０Ｖとし、最大の音響
振動の収束点は聴取者３から３０ｃｍ前面とする。音声
は音源と聴取者の距離が３０ｃｍで最良の音響効果が出
るように予め録音されたものである。一方、本具体例に
於ける当該音声生成器１０から生成された音声信号と高
周波生成器２０から生成された４０ＫＨｚの搬送波信号
を振幅変調器３０で振幅変調する。
スジューサを用い、動作電圧は６０Ｖとし、最大の音響
振動の収束点は聴取者３から３０ｃｍ前面とする。音声
は音源と聴取者の距離が３０ｃｍで最良の音響効果が出
るように予め録音されたものである。一方、本具体例に
於ける当該音声生成器１０から生成された音声信号と高
周波生成器２０から生成された４０ＫＨｚの搬送波信号
を振幅変調器３０で振幅変調する。
【００３６】この振幅変調信号は、増幅器４０によって
電気音響変換器５０を駆動可能な電圧である６０Ｖまで
電圧増幅される。又、電気音響変換器５０によって、こ
の増幅信号を音響振動に変換し、空中に放射する。空気
中に放射された音響振動は、空気の非線形特性によって
歪み波となり、空気中を伝搬中にもとの可聴音に復調さ
れる。
電気音響変換器５０を駆動可能な電圧である６０Ｖまで
電圧増幅される。又、電気音響変換器５０によって、こ
の増幅信号を音響振動に変換し、空中に放射する。空気
中に放射された音響振動は、空気の非線形特性によって
歪み波となり、空気中を伝搬中にもとの可聴音に復調さ
れる。
【００３７】図５を参照すると、音声生成器１０から生
成された音声信号が伝送波、高周波生成器２０から生成
された４０ＫＨｚの信号が搬送波である。伝送波と搬送
波が振幅変調器３０によって振幅変調波に変調される。
更に、振幅変調波を増幅器４０によって増幅し、電気音
響変換器５０によって空中に放射することによって、空
気の非線形特性により空気が順方向に震動するときには
早く進み、空気が逆方向に進むときには遅く進むことか
ら、音波は歪んでゆき元の可聴音に復調されていく。
成された音声信号が伝送波、高周波生成器２０から生成
された４０ＫＨｚの信号が搬送波である。伝送波と搬送
波が振幅変調器３０によって振幅変調波に変調される。
更に、振幅変調波を増幅器４０によって増幅し、電気音
響変換器５０によって空中に放射することによって、空
気の非線形特性により空気が順方向に震動するときには
早く進み、空気が逆方向に進むときには遅く進むことか
ら、音波は歪んでゆき元の可聴音に復調されていく。
【００３８】一方、当該音響反射板２は、超直進性音響
振動放射回路である超指向性スピーカ１が拡散放射する
音響振動を反射させ収束させている。当該反射板の収束
度は音響反射板２の曲率で決まり、曲率は反射板曲率調
整器６によって制御される。収束放射された音響振動は
聴取者前面３０ｃｍで収束し、そこからは拡散放射とな
る。従って、聴取者３から見た場合、音響振動は前方３
０ｃｍの場所から拡散放射していることになり、そこに
仮想的な音源が存在する効果が得られる。
振動放射回路である超指向性スピーカ１が拡散放射する
音響振動を反射させ収束させている。当該反射板の収束
度は音響反射板２の曲率で決まり、曲率は反射板曲率調
整器６によって制御される。収束放射された音響振動は
聴取者前面３０ｃｍで収束し、そこからは拡散放射とな
る。従って、聴取者３から見た場合、音響振動は前方３
０ｃｍの場所から拡散放射していることになり、そこに
仮想的な音源が存在する効果が得られる。
【００３９】今、ここで、聴取者が前方に５ｃｍ動いた
と仮定する。超直進性音響振動放射回路である超指向性
スピーカ１からの距離が５ｃｍ短くなり、音響検出器４
とは聴取者３に反射して帰ってきた分で１０ｃｍ短くな
る。その為、音響検出器４には１０ｃｍ短くなった１０
ｃｍ／３４０ｍ秒だけ早く検出される。この差を差分回
路５によって算出し、反射板曲率調整器６は算出された
時間差によって音響反射板２の曲率を調節し、音響振動
の収束点を５ｃｍ前方に変更する。
と仮定する。超直進性音響振動放射回路である超指向性
スピーカ１からの距離が５ｃｍ短くなり、音響検出器４
とは聴取者３に反射して帰ってきた分で１０ｃｍ短くな
る。その為、音響検出器４には１０ｃｍ短くなった１０
ｃｍ／３４０ｍ秒だけ早く検出される。この差を差分回
路５によって算出し、反射板曲率調整器６は算出された
時間差によって音響反射板２の曲率を調節し、音響振動
の収束点を５ｃｍ前方に変更する。
【００４０】次に発明の他の具体例について図６を参照
して詳細に説明する。図６に於いては、電気音響相互変
換器５０は音響振動の送受信を単一素子で行っている。
つまり、図１の音響振動の送受信で使われる電気音響変
換器５０と音響検出器４はおなじ超音波トランスジュー
サで構成されている。
して詳細に説明する。図６に於いては、電気音響相互変
換器５０は音響振動の送受信を単一素子で行っている。
つまり、図１の音響振動の送受信で使われる電気音響変
換器５０と音響検出器４はおなじ超音波トランスジュー
サで構成されている。
【００４１】この超音波トランスジューサ１つで送受信
の２つの機能を同時に使用する事によって今まで２つ必
要だった超音波トランスジューサを１つで実現できる。
従って、アンプ４０からの増幅信号と、実際に電気音響
相互変換器５０で検出された戻り信号による電気信号の
差分を差分回路５によって検出信号の算出を行ってい
る。
の２つの機能を同時に使用する事によって今まで２つ必
要だった超音波トランスジューサを１つで実現できる。
従って、アンプ４０からの増幅信号と、実際に電気音響
相互変換器５０で検出された戻り信号による電気信号の
差分を差分回路５によって検出信号の算出を行ってい
る。
【００４２】この具体例は、今まで送受信の２つ必要で
あった素子を１つで実現できるという新たな効果を有す
る。また、図１において音響検出器４の距離情報から増
幅器４０の増幅率を調整することによって、聴取者に対
し、常に同じ音量で音響放射することも可能となる。従
来技術で行われている音源の切替についても同様に実現
が可能である。
あった素子を１つで実現できるという新たな効果を有す
る。また、図１において音響検出器４の距離情報から増
幅器４０の増幅率を調整することによって、聴取者に対
し、常に同じ音量で音響放射することも可能となる。従
来技術で行われている音源の切替についても同様に実現
が可能である。
【００４３】上記した説明から明らかな様に、本発明に
かかる第２の態様としては、音声発生手段、超音波発生
手段、当該音声発生手段と該超音波発生手段とが接続さ
れた振幅変調手段、当該振幅変調手段が出力する超音波
変調信号を音響信号に変換する電気音響変換手段、当該
電気音響変換手段から出力される超音波変調信号を反射
させて所定の位置に指向せしめる音響反射板とから構成
されている超指向性スピーカシステムに於いて、当該電
気音響変換手段から出力された超音波変調波が、聴取者
から反射された来た反射波から当該聴取者の位置を検出
し、当該音響反射板の曲率を調整するスピーカシステム
の駆動方法であり、その具体例としては、当該聴取者の
存在位置の検出は、当該電気音響変換手段から当該超音
波変調信号が出力された時刻と、当該超音波変調信号が
聴取者に当たってその反射超音波変調信号が当該電気音
響変換手段の近傍位置迄戻って来た時刻との差分値を演
算して検出するものである。
かかる第２の態様としては、音声発生手段、超音波発生
手段、当該音声発生手段と該超音波発生手段とが接続さ
れた振幅変調手段、当該振幅変調手段が出力する超音波
変調信号を音響信号に変換する電気音響変換手段、当該
電気音響変換手段から出力される超音波変調信号を反射
させて所定の位置に指向せしめる音響反射板とから構成
されている超指向性スピーカシステムに於いて、当該電
気音響変換手段から出力された超音波変調波が、聴取者
から反射された来た反射波から当該聴取者の位置を検出
し、当該音響反射板の曲率を調整するスピーカシステム
の駆動方法であり、その具体例としては、当該聴取者の
存在位置の検出は、当該電気音響変換手段から当該超音
波変調信号が出力された時刻と、当該超音波変調信号が
聴取者に当たってその反射超音波変調信号が当該電気音
響変換手段の近傍位置迄戻って来た時刻との差分値を演
算して検出するものである。
【００４４】更に、本発明に係るスピーカシステムの駆
動方法に於いては、当該差分値に応答して、当該音響反
射板の曲率を調整する事が望ましい。
動方法に於いては、当該差分値に応答して、当該音響反
射板の曲率を調整する事が望ましい。
【００４５】
【発明の効果】本発明に係る超指向性スピーカシステム
及び超指向性スピーカシステムの駆動方法は、上記した
様な構成を採用していることから、聴取者は移動しても
常に自分から見て同じ位置から音声が聞く事ができると
いうことである。このため聴取者がどこにいても音源の
位置を最適な場所に設定して聴取が出来る。さらに、常
に可能な限り最大の音圧で聴取できるという効果もあ
る。
及び超指向性スピーカシステムの駆動方法は、上記した
様な構成を採用していることから、聴取者は移動しても
常に自分から見て同じ位置から音声が聞く事ができると
いうことである。このため聴取者がどこにいても音源の
位置を最適な場所に設定して聴取が出来る。さらに、常
に可能な限り最大の音圧で聴取できるという効果もあ
る。
【００４６】その理由は、聴取者との距離を測定して常
に聴取者から一定の位置に仮想音源を定位させているた
めである。
に聴取者から一定の位置に仮想音源を定位させているた
めである。
【図１】図１は、本発明に係る超指向性スピーカシステ
ムの一具体例の構成を示すブロックダイアグラムであ
る。
ムの一具体例の構成を示すブロックダイアグラムであ
る。
【図２】図２は、本発明に係る超指向性スピーカシステ
ムにおいて使用される反射板曲率調整手段の一具体例の
構成を示すブロックダイアグラムである。
ムにおいて使用される反射板曲率調整手段の一具体例の
構成を示すブロックダイアグラムである。
【図３】図３は、本発明に係る超指向性スピーカシステ
ムにおいて使用される反射板曲率調整手段の他の具体例
の構成を示すブロックダイアグラムである。
ムにおいて使用される反射板曲率調整手段の他の具体例
の構成を示すブロックダイアグラムである。
【図４】図４は、本発明に係る超指向性スピーカシステ
ムにおいて使用される反射板曲率調整手段の別の具体例
の構成を示すブロックダイアグラムである。
ムにおいて使用される反射板曲率調整手段の別の具体例
の構成を示すブロックダイアグラムである。
【図５】図５は、本発明に係る超指向性スピーカシステ
ムに於ける音声伝達の原理を説明する図である。
ムに於ける音声伝達の原理を説明する図である。
【図６】図６は、本発明に係る超指向性スピーカシステ
ムの他の具体例の構成を示すブロックダイアグラムであ
る。
ムの他の具体例の構成を示すブロックダイアグラムであ
る。
【図７】図７は、従来に於ける超指向性スピーカシステ
ムの一具体例の構成を示すブロックダイアグラムであ
る。
ムの一具体例の構成を示すブロックダイアグラムであ
る。
【図８】図８は、従来に於ける超指向性スピーカシステ
ムの他の具体例の構成を示すブロックダイアグラムであ
る。
ムの他の具体例の構成を示すブロックダイアグラムであ
る。
１…超指向性スピーカ ２…音響反射板 ３…聴取者 ４…音響検出手段 ５…差分値演算手段 ６…反射板曲率調整手段 １０…音声発生手段 ２０…超音波発生手段 ３０…振幅変調手段 ４０…増幅手段 ５０…電気音響変換手段 ６１…距離算出手段 ６２…パルス発生手段 ６３…反射板後部牽引手段 ７３…反射板周囲長調整手段 ８２…電圧熱変換手段 ８３…熱曲率変換手段 １２０…超音波発生手段
Claims (13)
- 【請求項１】 音声発生手段、超音波発生手段、当該音
声発生手段と該超音波発生手段とが接続された振幅変調
手段、当該振幅変調手段が出力する超音波変調信号を音
響信号に変換する電気音響変換手段、当該電気音響変換
手段から出力された超音波が聴取者から反射された来た
反射波の当該反射波が出力されてから戻ってくる迄の時
間を検出して、仮想音源の位置を設定する仮想音源設定
手段とから構成されている事を特徴とする超指向性スピ
ーカシステム。 - 【請求項２】 当該超指向性スピーカシステムは、当該
振幅変調手段と該電気音響変換手段との間に増幅手段が
設けられている事を特徴とする請求項１記載の超指向性
スピーカシステム。 - 【請求項３】 当該超音波発生手段は、数１０ｋＨｚか
ら数１００ｋＨｚの超音波を発生する様に構成されてい
るものである事を特徴とする請求項１又は２に記載の超
指向性スピーカシステム。 - 【請求項４】 当該電気音響変換手段から出力される超
音波変調波を反射させる反射手段が、当該電気音響変換
手段に近接して設けられている事を特徴とする請求項１
乃至３の何れかに記載の超指向性スピーカシステム。 - 【請求項５】 当該反射板は、湾曲状の反射面を有して
いる事を特徴とする請求項４記載の超指向性スピーカシ
ステム。 - 【請求項６】 反射板は、その曲率半径が、任意に変更
しえる様に構成されている事を特徴とする請求項５記載
の超指向性スピーカシステム。 - 【請求項７】 当該反射板の曲率を変更する為の反射板
曲率調整手段が設けられている事を特徴とする請求項１
乃至６の何れかに記載の超指向性スピーカシステム。 - 【請求項８】 当該反射板曲率調整手段は、聴取者の存
在する位置に応じて当該反射板の曲率を変更しえる様に
構成されている事を特徴とする請求項７記載の超指向性
スピーカシステム。 - 【請求項９】 当該聴取者の存在する位置は、当該電気
音響変換手段から所定の時刻に出力された超音波が、当
該聴取者で反射されて、当該電気音響変換手段の位置ま
で戻ってくる時間差を検出する事によって算出するもの
である事を特徴とする請求項８記載の超指向性スピーカ
システム。 - 【請求項１０】 当該仮想音源設定手段は、当該電気音
響変換手段から当該超音波が出力した時刻と当該超音波
が聴取者に反射して当該電気音響変換手段近傍に設けら
れた適宜の検出手段により検出された時刻との差分値を
演算する演算手段と、当該演算手段の演算結果に応答し
て当該反射板の曲率を変更する為の反射板曲率調整手段
とから構成されている事を特徴とする請求項１乃至７の
何れかに記載の超指向性スピーカシステム。 - 【請求項１１】 音声発生手段、超音波発生手段、当該
音声発生手段と該超音波発生手段とが接続された振幅変
調手段、当該振幅変調手段が出力する超音波変調信号を
音響信号に変換する電気音響変換手段、当該電気音響変
換手段から出力される超音波変調信号を反射させて所定
の位置に指向せしめる音響反射板とから構成されている
超指向性スピーカシステムに於いて、聴取者の位置検出
手段と当該音響反射板の曲率を変更する手段とを更に設
けると共に、当該電気音響変換手段から出力された超音
波変調波が、聴取者から反射された来た反射波から当該
聴取者の位置を検出し、その位置情報に応答して当該音
響反射板の曲率を調整する事を特徴とするスピーカシス
テムの駆動方法。 - 【請求項１２】 当該聴取者の存在位置の検出は、当該
電気音響変換手段から当該超音波変調信号が出力された
時刻と、当該超音波変調信号が聴取者に当たってその反
射超音波変調信号が当該電気音響変換手段の近傍位置迄
戻って来た時刻との差分値を演算して検出するものであ
る事を特徴とする請求項１１記載のスピーカシステムの
駆動方法。 - 【請求項１３】 当該差分値に応答して、当該音響反射
板の曲率を調整する事を特徴とする請求項１２記載のス
ピーカシステムの駆動方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9322546A JP3000982B2 (ja) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | 超指向性スピーカシステム及びスピーカシステムの駆動方法 |
| US09/199,164 US6445804B1 (en) | 1997-11-25 | 1998-11-25 | Ultra-directional speaker system and speaker system drive method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9322546A JP3000982B2 (ja) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | 超指向性スピーカシステム及びスピーカシステムの駆動方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11164383A JPH11164383A (ja) | 1999-06-18 |
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Family
ID=18144885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9322546A Expired - Fee Related JP3000982B2 (ja) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | 超指向性スピーカシステム及びスピーカシステムの駆動方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6445804B1 (ja) |
| JP (1) | JP3000982B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US6850623B1 (en) | 1999-10-29 | 2005-02-01 | American Technology Corporation | Parametric loudspeaker with improved phase characteristics |
| US7391872B2 (en) * | 1999-04-27 | 2008-06-24 | Frank Joseph Pompei | Parametric audio system |
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