JPS6075199A - 電気音響変換装置 - Google Patents
電気音響変換装置Info
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- JPS6075199A JPS6075199A JP18378583A JP18378583A JPS6075199A JP S6075199 A JPS6075199 A JP S6075199A JP 18378583 A JP18378583 A JP 18378583A JP 18378583 A JP18378583 A JP 18378583A JP S6075199 A JPS6075199 A JP S6075199A
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- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (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】
Ｗ１公」
本発明は、可聴周波数帯の電気信号を音響信号として空
気中に放射するための電気音響変換装置に関する。
気中に放射するための電気音響変換装置に関する。
虹釆韮３
現在、電気音響変換器としては、動電形直接放射スピー
カとホーンロートスピーカか主流であるが、いづれの方
式においても空気中において振動板を振動させることに
より空気の疎密波を作り機械振動ヱネルキーを音響工２
ルキーに変換するものである。
カとホーンロートスピーカか主流であるが、いづれの方
式においても空気中において振動板を振動させることに
より空気の疎密波を作り機械振動ヱネルキーを音響工２
ルキーに変換するものである。
本発明は従来のスピーカ等の音響変換器とは全く異る手
段、つまり空気の非線形による有限振幅音波のパラメト
リック作用を利用するものであるか パラメトリック作
用によって空気中で自己復調されて古ノ４された音波（
２次波と称する）は。
段、つまり空気の非線形による有限振幅音波のパラメト
リック作用を利用するものであるか パラメトリック作
用によって空気中で自己復調されて古ノ４された音波（
２次波と称する）は。
超音波領域のキャリア音波と同等の指向性パターンをイ
（するのが特徴である。
（するのが特徴である。
而して、ＩｉＴ 聴周波斂帯域の信号によって振幅変調
を施された超音波を有限振幅レベルで空気または水等の
なり質中に放射し、媒質の非線形効果にノルつく自己復
調作用によって媒質中に生じる復調音波を通信手段とし
て用いる方式については、パラメトリックスピーカとし
て既に種７！報告されている。この音波の非線形現象を
利用したパラメトリック・スピーカは、その指向性の鋭
さに一つの特徴をもつが、これは高い周波数の搬送波を
可聴音である信号波で振幅変調し有限振幅波として送波
するもので、音波の非線形相η作用によって信号に関係
した２次波か空間内に門型アレー状に分！Ｉｊする結果
として指向性が鋭く、勺イトローブも小さくなるもので
ある。
を施された超音波を有限振幅レベルで空気または水等の
なり質中に放射し、媒質の非線形効果にノルつく自己復
調作用によって媒質中に生じる復調音波を通信手段とし
て用いる方式については、パラメトリックスピーカとし
て既に種７！報告されている。この音波の非線形現象を
利用したパラメトリック・スピーカは、その指向性の鋭
さに一つの特徴をもつが、これは高い周波数の搬送波を
可聴音である信号波で振幅変調し有限振幅波として送波
するもので、音波の非線形相η作用によって信号に関係
した２次波か空間内に門型アレー状に分！Ｉｊする結果
として指向性が鋭く、勺イトローブも小さくなるもので
ある。
い才、半径ａの円形送波器より包絡ｆ （ｔ）をもった
有限振幅音波 Ｐ１＝ Ｐｏ ｆ （ｔ） ｓ ｉ ｎ （＋１０ ｔ
＝・・＝（Ａ）を放射したとする。ここで、ＰＯは廿
源音用、ω０は搬送波の角周波数である。もし、この１
次波か平面波で十分コリメイｌ−していると仮定すると
２次波Ｐ２は音軸りにて となる。なお、βは媒質の非線形パラメータ、ρ０は媒
質密度、ＣＯは音速、αは１次波の線形吸収係数である
。式（２）よりＰ２はｆ２に比例している。即ち包絡の
自乗という非線形操作を受けて２次波か牛する。この自
乗操作は音波の２次の、Ｉｊ緯線形の直接的結果であっ
て、再生信号のひずみの発生原因となる。そこで、いま とすると、Ｐｌは信けｓ （ｔ）に比例し、ひすみは生
じなぐなる。この変調を変形両側波々ｔ？（ＭＤＳＢ）
方式と称することにする。
有限振幅音波 Ｐ１＝ Ｐｏ ｆ （ｔ） ｓ ｉ ｎ （＋１０ ｔ
＝・・＝（Ａ）を放射したとする。ここで、ＰＯは廿
源音用、ω０は搬送波の角周波数である。もし、この１
次波か平面波で十分コリメイｌ−していると仮定すると
２次波Ｐ２は音軸りにて となる。なお、βは媒質の非線形パラメータ、ρ０は媒
質密度、ＣＯは音速、αは１次波の線形吸収係数である
。式（２）よりＰ２はｆ２に比例している。即ち包絡の
自乗という非線形操作を受けて２次波か牛する。この自
乗操作は音波の２次の、Ｉｊ緯線形の直接的結果であっ
て、再生信号のひずみの発生原因となる。そこで、いま とすると、Ｐｌは信けｓ （ｔ）に比例し、ひすみは生
じなぐなる。この変調を変形両側波々ｔ？（ＭＤＳＢ）
方式と称することにする。
表１は、パラメトリック争スピーカに用いられている変
調方式、即ち両側波帯（Ｄ Ｓ Ｂ）方式を基準とし、
これと単側波帯（ＳＳＢ）方式、変形両側波帯（ＭＤＳ
Ｅ）方式との特性比較を行ってｄＢ表示したものである
。
調方式、即ち両側波帯（Ｄ Ｓ Ｂ）方式を基準とし、
これと単側波帯（ＳＳＢ）方式、変形両側波帯（ＭＤＳ
Ｅ）方式との特性比較を行ってｄＢ表示したものである
。
表 １
イＩＪ、 Ｌ、信号としては正弦波とし、１００％変調
し、式（３）では ！■Ｔの場合を対象とした。この結
果、ひずみの点においてはＤＳＢは劣るか変換効率の点
で最もよく、ＭＤＳＢはひずみか生しない点でｌ券れて
いる。しかし、このためには１「気信号か広帯域化する
ことにより、その帯域を力）＜−する送波器を用いない
とかえってひずみか増すことになる。
し、式（３）では ！■Ｔの場合を対象とした。この結
果、ひずみの点においてはＤＳＢは劣るか変換効率の点
で最もよく、ＭＤＳＢはひずみか生しない点でｌ券れて
いる。しかし、このためには１「気信号か広帯域化する
ことにより、その帯域を力）＜−する送波器を用いない
とかえってひずみか増すことになる。
中心周波数４０ Ｋ Ｈｚの超音波振動子を５８１個平
面状に並へて行ったＤＳＢ、ＭＤＳＢ方式の効率及びひ
ずみの実験結果をそれぞれ第１図及び第２図に示す。た
だし、第１ ＋’３においてはスピーカへの印加重圧の
ピーク値を一定としたときの再生音圧距離を９．５ｍと
し、第２図においては、基本波をＯｄＢとした第２、第
３高調波の周波数特性をイ＼している。なお、効率の比
較実験についてはスピーカへの印加市川のピーク値を一
定としたａｍｐｌｉｔｕｄｅ １１ｍ１ｔｅｄの条ぞ（
で９ｒつだもので、両方式ともに同程度の音圧か得られ
ており、理論と列記、している。第２図に示しｊ−ひず
みについては第２高調波に関する限りＭＤＳＢ方式はＤ
ＳＢよりおよそ１ＯｄＢ小さくなる。
面状に並へて行ったＤＳＢ、ＭＤＳＢ方式の効率及びひ
ずみの実験結果をそれぞれ第１図及び第２図に示す。た
だし、第１ ＋’３においてはスピーカへの印加重圧の
ピーク値を一定としたときの再生音圧距離を９．５ｍと
し、第２図においては、基本波をＯｄＢとした第２、第
３高調波の周波数特性をイ＼している。なお、効率の比
較実験についてはスピーカへの印加市川のピーク値を一
定としたａｍｐｌｉｔｕｄｅ １１ｍ１ｔｅｄの条ぞ（
で９ｒつだもので、両方式ともに同程度の音圧か得られ
ており、理論と列記、している。第２図に示しｊ−ひず
みについては第２高調波に関する限りＭＤＳＢ方式はＤ
ＳＢよりおよそ１ＯｄＢ小さくなる。
しかし、第３高調波は振動子が広帯域でないことにより
かえって大きくなる傾向にある。
かえって大きくなる傾向にある。
而して、−１−配力式は、第２高調波ひずみ成分が多い
という欠点を有しており、特に、第２高調波ひずみ率は
振幅変調時の変調度に直接関連しており、高調が深くな
る程悪くなる。
という欠点を有しており、特に、第２高調波ひずみ率は
振幅変調時の変調度に直接関連しており、高調が深くな
る程悪くなる。
目 的
本発明は、上述のごとき欠点、すなわち、可１社周岐数
帯域の信号によって振幅変調された超音波を有限振幅レ
ベルで空気中に放射し、空気の非線形効果により自己復
調された可聴信号を得る方式のスピーカ（パラメトリッ
クスピーカと称する）において欠点とされている第２高
調波ひずみ特性の劣化を防ぐことを目的としてなされた
ものである。
帯域の信号によって振幅変調された超音波を有限振幅レ
ベルで空気中に放射し、空気の非線形効果により自己復
調された可聴信号を得る方式のスピーカ（パラメトリッ
クスピーカと称する）において欠点とされている第２高
調波ひずみ特性の劣化を防ぐことを目的としてなされた
ものである。
構成
本発明の構成について、以下、実施例に基ついて説明す
る。
る。
−６に、超音波の周波数か高くなると、振動子より放射
される音波はビーム状になって直進するようになる。
される音波はビーム状になって直進するようになる。
今、半径ａの振動子アレーから振幅変調を受けた超音波
かビーム状で放射されると仮定した場合、アレーからＸ
なる距離の点での音圧Ｐは次式で表わせる。
かビーム状で放射されると仮定した場合、アレーからＸ
なる距離の点での音圧Ｐは次式で表わせる。
し０
・・・・・・・・ （４）
たたし、Ｃｏは音速、αは各周波数ω０の音波のｉｌＪ
哀係数、ＰＯは初期音圧、ｍは変調度、ｇ （ｔ）は変
調波である。（３）式で表わされる有限振幅レベルの超
音波か空気中で非線形パラメトリック作川によって復調
されて生しる２次波の音圧は以下の、Ｉｔ斉次波動方程
式によって表わされる。
哀係数、ＰＯは初期音圧、ｍは変調度、ｇ （ｔ）は変
調波である。（３）式で表わされる有限振幅レベルの超
音波か空気中で非線形パラメトリック作川によって復調
されて生しる２次波の音圧は以下の、Ｉｔ斉次波動方程
式によって表わされる。
・・・・・・・・・（５）
式（５）において、Ｐｓ：２次波の音圧、ｐａ・空気の
密度、ｑ：１次波ヒーム中に生じる２次波の仮想音源密
度、ただしｑは次式で表わぜる。
密度、ｑ：１次波ヒーム中に生じる２次波の仮想音源密
度、ただしｑは次式で表わぜる。
従って（４）、（６）式よりアレーからの距ｆｌｉＸ（
軸上）の点での仮想音源密度を言」算すると次式を得る
［−記（７）式の右辺第１項は信号成分に基つく仮想ｊ
″テＩｇ、密度表わしており、第２項はひすみ成分の仮
想音源密度を表わしている。
軸上）の点での仮想音源密度を言」算すると次式を得る
［−記（７）式の右辺第１項は信号成分に基つく仮想ｊ
″テＩｇ、密度表わしており、第２項はひすみ成分の仮
想音源密度を表わしている。
本発明は以−１−説明した如く、非線形バラメトリフ４
作用を利用した音響変換器において生しるひずみ成分を
除去するだめの変調方式に関するものである。すなわち
、変調信号にある直流成分を加えてＪ−変換した後にキ
ャリア信号との積をとる様な変調方式である。
作用を利用した音響変換器において生しるひずみ成分を
除去するだめの変調方式に関するものである。すなわち
、変調信号にある直流成分を加えてＪ−変換した後にキ
ャリア信号との積をとる様な変調方式である。
この場合、被変調信号は次式で表わせる。
となる。従って、振動子アレーからＸなる距離の屯での
１次波（被変調超音波）の音圧はどなる。この場合の２
次波の仮想音源密度は（６）式を用いて となる。したかつて本変調方式を用いると（７）式右辺
第２項に示されるごとき、ひずみ成分か消滅し、再生音
の品質が著しく向」−することが期待できる。
１次波（被変調超音波）の音圧はどなる。この場合の２
次波の仮想音源密度は（６）式を用いて となる。したかつて本変調方式を用いると（７）式右辺
第２項に示されるごとき、ひずみ成分か消滅し、再生音
の品質が著しく向」−することが期待できる。
〔実施例１〕
本発明を実施するだめの基本的構成例を第３図に示す。
第３図において、■は変調信号源（可聴周波数帯）、２
は係数器、３は直流源、４は加算器、５はＪ−変換器、
６は超音波帯域発振器、７は掛算器、８はパワーアンプ
、９は超音波振動子アレーである。
は係数器、３は直流源、４は加算器、５はＪ−変換器、
６は超音波帯域発振器、７は掛算器、８はパワーアンプ
、９は超音波振動子アレーである。
〔実施例２〕
本発明の変形実施例を第４図に示す。同図において、ｌ
Ｏは二重積分器、その他は第３図と回しである。本変調
方式に基つく非線形パラメトリックスピーカにおいて得
られる再生音圧はアレーの軸上Ｘの点で敢絆的に次式で
与えられている。
Ｏは二重積分器、その他は第３図と回しである。本変調
方式に基つく非線形パラメトリックスピーカにおいて得
られる再生音圧はアレーの軸上Ｘの点で敢絆的に次式で
与えられている。
つまり、再生音圧は原変調信号の２階微分に比例する。
従って、第４図に示すごとく変調以前に予め変調信号を
二重積分器に通してその後変調を施すことにより、元の
変調信号に比例した再生音ＦＪ：、つまり ・・・・・・（１２） を得ることができる。
二重積分器に通してその後変調を施すことにより、元の
変調信号に比例した再生音ＦＪ：、つまり ・・・・・・（１２） を得ることができる。
位−−−盟
以上の説明から明らかなように、本発明によると、再生
音の高調ひずみが改善され、高品質な再生音か得られる
。従来方式では変調度（ｍ≦１）が探くなるとひずみ率
が著しく劣化したか、本発明では基本的にｍとは無関係
にひずみを低減できるので、ｍが大きい場合（但しｍ≦
１）において効果か著しい。ここで再生音圧はｍに比例
するので、大きなｍを用いることが出来ることは音響変
換器の能率改善にとっても非常に望ましい方向である。
音の高調ひずみが改善され、高品質な再生音か得られる
。従来方式では変調度（ｍ≦１）が探くなるとひずみ率
が著しく劣化したか、本発明では基本的にｍとは無関係
にひずみを低減できるので、ｍが大きい場合（但しｍ≦
１）において効果か著しい。ここで再生音圧はｍに比例
するので、大きなｍを用いることが出来ることは音響変
換器の能率改善にとっても非常に望ましい方向である。
第１図は、超音波振動子の効率比較図、第２図は、ひず
み比較図、第３図及び第４図はそれぞれ本発明の詳細な
説明するための電気回路図である。 １・・・変調信号源、２・・・係数器、３・・・直流源
、４・・・加算器、５・・・４−変換器、６・・・超音
波帯域発振器、７・・・掛算器、８・・・パワーアンプ
、９・・・超音波振動子アレー、１０・・・二重積分器
。 特許出願人 株式会社リコー 第１図 Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ （ＫＨｚ） 第２図 Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ （ＫＨｚ ） 第３図 第４（７１
み比較図、第３図及び第４図はそれぞれ本発明の詳細な
説明するための電気回路図である。 １・・・変調信号源、２・・・係数器、３・・・直流源
、４・・・加算器、５・・・４−変換器、６・・・超音
波帯域発振器、７・・・掛算器、８・・・パワーアンプ
、９・・・超音波振動子アレー、１０・・・二重積分器
。 特許出願人 株式会社リコー 第１図 Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ （ＫＨｚ） 第２図 Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ （ＫＨｚ ） 第３図 第４（７１
Claims (2)
- （１）可聴周波数帯の信号源からの信号と直流分をある
ー・定の割合いで加算して１７２乗変換処理を施した後
に信号周波数よりも上方に高い周波数のキャリアと乗算
をおこなって′Ｉｔ力増幅をした後、電気音響変換する
超音波振動子に導き、十記変調を施された信号を有限振
幅レベルの音波に変換して空気等の媒質中へ放射し、該
媒質の非線形効果によって元の可聴音をｐ）生ずるよう
にしたことを特徴とする電気音響変換装置。 - （２）ｊ＋ｉｉ記ＯＴ＠周波数帯の信号を予め二重積分
器番二通して（１１Ｐ間的に２回積分することを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項に記載の電気音響変換装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18378583A JPS6075199A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 電気音響変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18378583A JPS6075199A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 電気音響変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6075199A true JPS6075199A (ja) | 1985-04-27 |
| JPH0458758B2 JPH0458758B2 (ja) | 1992-09-18 |
Family
ID=16141889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18378583A Granted JPS6075199A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 電気音響変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6075199A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999035881A1 (fr) * | 1998-01-09 | 1999-07-15 | Sony Corporation | Haut-parleur et procede de commande correspondant, et emetteur/recepteur de signaux audio |
| GB2351169B (en) * | 1999-06-14 | 2003-11-19 | Nokia Mobile Phones Ltd | Audio apparatus |
| US20110148395A1 (en) * | 2009-12-22 | 2011-06-23 | Delta Electronics, Inc. | Over-voltage and over-temperature detecting circuit |
| US8855333B2 (en) | 2013-02-18 | 2014-10-07 | Panasonic Corporation | Ultrasonic speaker system |
| CN106067996A (zh) * | 2015-04-24 | 2016-11-02 | 松下知识产权经营株式会社 | 语音再现方法、语音对话装置 |
| JP2021532633A (ja) * | 2018-08-03 | 2021-11-25 | ユーエービー “ニューロテクノロジー” | パラメトリックサウンドの生成方法およびこの方法を実行する手段 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008236198A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd | 超指向性スピーカ用変調器 |
| EP2596645A1 (en) * | 2010-07-22 | 2013-05-29 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Driving of parametric loudspeakers |
-
1983
- 1983-09-30 JP JP18378583A patent/JPS6075199A/ja active Granted
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999035881A1 (fr) * | 1998-01-09 | 1999-07-15 | Sony Corporation | Haut-parleur et procede de commande correspondant, et emetteur/recepteur de signaux audio |
| GB2351169B (en) * | 1999-06-14 | 2003-11-19 | Nokia Mobile Phones Ltd | Audio apparatus |
| US7016508B1 (en) | 1999-06-14 | 2006-03-21 | Nokia Mobile Phones Limited | Audio apparatus |
| US20110148395A1 (en) * | 2009-12-22 | 2011-06-23 | Delta Electronics, Inc. | Over-voltage and over-temperature detecting circuit |
| US8698484B2 (en) * | 2009-12-22 | 2014-04-15 | Delta Electronics, Inc. | Over-voltage and over-temperature detecting circuit |
| US8855333B2 (en) | 2013-02-18 | 2014-10-07 | Panasonic Corporation | Ultrasonic speaker system |
| CN106067996A (zh) * | 2015-04-24 | 2016-11-02 | 松下知识产权经营株式会社 | 语音再现方法、语音对话装置 |
| CN106067996B (zh) * | 2015-04-24 | 2019-09-17 | 松下知识产权经营株式会社 | 语音再现方法、语音对话装置 |
| JP2021532633A (ja) * | 2018-08-03 | 2021-11-25 | ユーエービー “ニューロテクノロジー” | パラメトリックサウンドの生成方法およびこの方法を実行する手段 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0458758B2 (ja) | 1992-09-18 |
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