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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- 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
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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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