超聲波揚聲器系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種超聲波揚聲器系統，其具有第一可變增益模塊、調制模塊、第二可變增益模塊、超聲波致動器和控制部，控制部以使調制信號的調制度成為規定值的方式控制第一可變增益模塊的增益，并且，在控制部增大第一可變增益模塊的增益的情況下，控制部減小第二可變增益模塊的增益，在控制部減小第一可變增益模塊的增益的情況下，控制部增大第二可變增益模塊的增益。
【專利說明】超聲波揚聲器系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種使用介質(例如空氣)相對于超聲波的非線形性而再生可聽頻率帶的信號音的超聲波揚聲器系統。
【背景技術】
[0002]超聲波揚聲器系統因與通常的揚聲器相比具有非常強的指向性而基于將聲音信息僅向特定的場所傳遞等目的被使用。例如，超聲波揚聲器設置成:在美術館等展示場中，當接近某一作品前時，僅在其附近的限定的范圍內的人能聽到作品相關的說明。
[0003]圖2是表示現有的超聲波揚聲器系統的結構的圖。如圖2所示，現有的超聲波揚聲器系統具有調制模塊102、增幅器103、超聲波致動器104。聲音信號從聲音信號源101輸出，且該聲音信號向調制模塊102輸入。在調制模塊102中基于聲音信號生成調制信號,該調制信號向增幅器103輸入。增幅器103使從調制模塊102輸出的調制信號增幅，增幅后的調制信號從增幅器103向超聲波致動器104輸入。超聲波致動器104將調制信號轉換成有限振幅等級的聲波，并將該有限振幅等級的聲波向介質中放射。
[0004]作為在調制模塊102中生成的調制信號的一例可以考慮通過聲音信號調制超聲波(載波)的振幅的AM調制信號。
[0005]需要說明的是，作為與本申請的發明相關的在先技術文獻信息，例如已知有專利文獻I。(專利文獻1:日本特開昭60-75199號公報)
[0006]在此，對現有的超聲波揚聲器系統的課題進行說明。
[0007]在現有的超聲波揚聲器系統100中，在將AM調制信號向超聲波致動器104輸入并經由超聲波致動器104向介質中放射聲波的情況下，調制信號的調制度的最佳值由調制模塊102所使用的調制算法唯一決定。然而，在現有的超聲波揚聲器系統100中，當用戶適當地變更從聲音信號源101輸出的聲音信號的音量等級時，由調制模塊102生成的調制信號的調制度發生變化，具有調制度偏離最佳值而產生從超聲波揚聲器放射的可聽聲壓的減小或高次諧波變形的增加等音質惡化的課題。
【發明內容】
[0008]本發明是為了解決上述課題而完成的，其目的在于提供一種音質特性優異的超聲波揚聲器系統。
[0009]本發明的超聲波揚聲器系統的一個方式的特征在于，所述超聲波揚聲器系統具有:第一可變增益模塊，向其輸入從聲音信號源輸出的聲音信號；調制模塊，向其輸入從第一可變增益模塊輸出的聲音信號；第二可變增益模塊，向其輸入在調制模塊中根據聲音信號生成的調制信號；超聲波致動器，其由從第二可變增益模塊輸出的調制信號驅動且將該調制信號轉換成有限振幅等級的聲波而向介質中放射；控制部，其控制第一可變增益模塊以及第二可變增益模塊，控制部以使調制信號的調制度成為規定值的方式控制所述第一可變增益模塊的增益，并且在第一可變增益模塊的增益為I以上的情況下，控制部將第二可變增益模塊的增益控制為I以下。
[0010]在例如上述超聲波揚聲器系統中，控制部以使調制信號的調制度成為規定值(在超聲波致動器中將聲音信號轉換成向介質中放射的聲波時，可聽聲壓的等級和高次諧波變形等的音質特性成為良好狀態的值)的方式控制第一可變增益模塊的增益。因此，即使用戶適當地變更了聲音信號的音量，調制信號的調制度也不會大幅偏離規定值。進而，由于在第一可變增益模塊的增益為I以上的情況下，控制部將第二可變增益模塊的增益控制成I以下(例如，由于即使為了使調制度成為規定值而使第一可變增益模塊的增益成為了I以上，第二可變增益模塊的增益也通過控制部被變更為了 I以下)，因此能夠防止從超聲波揚聲器系統聽到的聲音的音量等級大幅地偏離用戶所選擇的設定的音量等級。因而，能夠提供音質特性始終優異的超聲波揚聲器系統。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是基于本發明的實施方式的超聲波揚聲器系統的框圖。
[0012]圖2是現有的超聲波揚聲器系統的框圖。
【具體實施方式】
[0013](實施方式)
[0014]以下，參照圖1說明實施方式I所涉及的本發明的傳感器。如圖1所示，本實施方式的超聲波揚聲器系統I具有第一可變增益模塊3、調制模塊4、第二可變增益模塊5、增幅器6、超聲波致動器7和控制部8。聲音信號從聲音信號源2輸出，該聲音信號向第一可變增益模塊3輸入。從第一可變增益模塊3輸出的聲音信號向調制模塊4輸入。在調制模塊4中，根據聲音信號生成調制信號。然后，從調制模塊4輸出的調制信號向第二可變增益模塊5輸入。增幅器6使從第二可變增益模塊5輸出的調制信號增幅，且增幅后的調制信號向超聲波致動器7輸入。在超聲波致動器7中，從增幅器6輸入的調制信號轉換成有限振幅等級的聲波，并將有限振幅等級的聲波向介質中放射。控制部8控制第一可變增益模塊3以及第二可變增益模塊5。以下對控制部8中的控制方法進行說明。
[0015]控制部8以使調制信號的調制度成為規定值的方式控制第一可變增益模塊3的增益。在通過控制部8將第一可變增益模塊3的增益控制成I以上的情況下，控制部8將第二可變增益模塊5的增益控制成I以下。此外，相反地，當通過控制部8將第一可變增益模塊3的增益控制成小于I的值的情況下，控制部8將第二可變增益模塊5的增益控制成大于I的值。
[0016]作為以使由調制模塊4生成的調制信號的調制度成為規定值的方式控制第一可變增益模塊3的增益的方法，例如可以考慮2種方法。
[0017]首先，對第一種方法進行說明。首先，音量信息(圖1的虛線箭頭a)從聲音信號源2向控制部8輸入。控制部8根據輸入的音量信息決定第一可變增益模塊3的增益值。在此，音量信息是指表示用戶所選擇的音量等級的信息。作為音量信息的例子，可以舉出聲音信號源的響度信息、表示從聲音信號源2輸出的聲音信號的振幅的平均大小的指標、表不振幅最大值等的值。
[0018]在此，舉出由調制模塊4生成的調制信號為AM調制的情況為例進行說明。AM調制的調制度由聲音信號的振幅最大值和超聲波(載波)的振幅最大值決定。因此，控制部8可以根據音量信息導出為了生成規定的調制度的調制信號所需要的第一可變增益模塊3的增益值。
[0019]需要說明的是，在由調制模塊4生成的調制信號采用AM調制以外的調制方式的情況下，也與AM調制同樣地，控制部8只要能夠導出聲音信號的振幅最大值，則能夠計算調制度。
[0020]接著，對第二種方法進行說明。首先，從聲音信號源2輸出的聲音信號的一部分(圖1的虛線箭頭b)向控制部8輸入。控制部8根據輸入的聲音信號導出音量信息。接著，根據導出的音量信息決定第一可變增益模塊3的增益值。作為音量信息的導出方法的例子，包括對取得的聲音信號取積分的方法、使用聲音信號的包絡線的峰值或平均值的方法等。
[0021]需要說明的是，作為控制部8決定第一可變增益模塊3的增益值的方法有如上所述的2種方法。也可以通過這2種方法以外的方法來獲得聲音信號的音量信息。換句話說，只要控制部8能夠取得與聲音信號的振幅最大值相當的信息，則控制部8能夠計算調制度。
[0022]如上所述，在本實施方式的超聲波揚聲器系統中，即使用戶變更音量等級，也能夠將從調制模塊4輸出的調制信號的調制度收斂成最佳的規定值。由此，能夠提供音質特性優異的超聲波揚聲器系統。
[0023]此外，在本實施方式的超聲波揚聲器系統中，在第一可變增益模塊3的增益為I以上的情況下，控制部8以使第二可變增益模塊5的增益成為I以下的方式進行控制。因此，能夠從超聲波揚聲器系統聽到的聲音的音量等級不會大幅偏離用戶選擇而設定的音量等級。換句話說，控制部8以使由調制模塊4生成的調制信號的調制度成為規定值的方式控制第一可變增益模塊3的增益值。其結果是，即使變更用戶選擇的音量等級，也可以通過使第二可變增益模塊5的增益值向與第一可變增益模塊3的增益值的變化方向相反的方向變化(換句話說，意味著在第一可變增益模塊3的增益變更為I以上的情況下，將第二可變增益模塊5的增益值變更為I以下)，從而使能夠從超聲波揚聲器系統聽到的聲音的音量等級不會大幅偏離用戶所選擇的音量等級。
[0024]換句話說，控制部8進行下述控制，即，在增大第一可變增益模塊3的增益的情況下，一并使第二可變增益模塊5的增益減小，并且，在減小第一可變增益模塊3的增益的情況下，一并使第二可變增益模塊5的增益增大。由此，能夠從超聲波揚聲器系統聽到的聲音的音量等級不會大幅偏離用戶所選擇的音量等級。
[0025]此外，控制部8也可以以使第一可變增益模塊3的增益值Gl與第二可變增益模塊5的增益值G2的關系成為Gl=l/G2的關系的方式控制第一可變增益模塊3的增益值和第二可變增益模塊5的增益值。
[0026]通過進行上述那樣的控制，能夠高精度地使用戶聽到的音量與用戶所選擇的音量等級匹配。
[0027]此外，第一可變增益模塊的增益值Gl和第二可變增益模塊的增益值G2的決定方法也可以使用預先計算出的對照表的數據。
[0028]而且，控制部8也可以在聲音信號的等級為規定值以下的情況下使第二可變增益模塊5的增益為零。[0029]通過控制部8進行上述那樣的控制，在向超聲波揚聲器系統輸入的聲音信號為無信號或接近無信號的小信號的情況下，能夠停止載波的輸出。由此，能夠抑制無信號或接近無信號的小信號輸入時的消耗電力。
[0030]需要說明的是，如上所述，Gl=l/G2中的增益值Gl根據音量信息決定。
[0031]需要說明的是，圖1所示的增幅器6通常具有電流以及電壓的增幅功能，能夠驅動超聲波致動器。圖1所不的超聲波揚聲器系統雖具有增幅器6,但超聲波揚聲器系統并非必須具有增幅器6。在不具有增幅器6的超聲波揚聲器系統中，從第二可變增益模塊5輸出的調制信號直接向超聲波致動器7輸入。在這樣的結構中，只要可變增益模塊具有相對于致動器足夠的電流供給能力，則也能夠獲得與圖1所示的超聲波揚聲器系統同樣的效果。
[0032]如上所述，本發明的超聲波揚聲器系統由于可聽聲壓的等級和高次諧波變形等的音質特性優異，因此對于例如音頻再生和小音量的聲音再生等有用。
【權利要求】
1.一種超聲波揚聲器系統,其中， 所述超聲波揚聲器系統具有: 第一可變增益模塊，向其輸入從聲音信號源輸出的聲音信號； 調制模塊，向其輸入從所述第一可變增益模塊輸出的所述聲音信號； 第二可變增益模塊，向其輸入在所述調制模塊中根據所述聲音信號生成的調制信號；超聲波致動器，其由從所述第二可變增益模塊輸出的調制信號驅動且將該調制信號轉換成有限振幅等級的聲波而向介質中放射； 控制部，其控制所述第一可變增益模塊以及所述第二可變增益模塊， 所述控制部以使所述調制信號的調制度成為規定值的方式控制所述第一可變增益模塊的增益，并且， 在所述控制部增大所述第一可變增益模塊的增益的情況下，所述控制部減小所述第二可變增益模塊的增益， 在所述控制部減小所述第一可變增益模塊的增益的情況下，所述控制部增大所述第二可變增益模塊的增益。
2.根據權利要求1所述的超聲波揚聲器系統，其中， 從所述聲音信號源向所述控制部輸入音量信息， 所述控制部基于所述音量信息來控制所述第一可變增益模塊的增益以及所述第二可變增益模塊的增益。
3.根據權利要求1所述的超聲波揚聲器系統，其中， 從所述聲音信號源輸出的所述聲音信號的一部分向所述控制部輸入， 所述控制部根據輸入的所述聲音信號導出音量信息，并且所述控制部基于導出的音量信息來控制所述第一可變增益模塊的增益以及所述第二可變增益模塊的增益。
4.根據權利要求1所述的超聲波揚聲器系統，其中， 所述第一可變增益模塊的增益值Gl與所述第二可變增益模塊的增益值G2的關系為Gl=l/G2。
5.根據權利要求1所述的超聲波揚聲器系統，其中， 所述第一可變增益模塊的增益值Gl和所述第二可變增益模塊的增益值G2的決定方法使用預先計算出的對照表的數據。
6.根據權利要求1所述的超聲波揚聲器系統，其中， 所述控制部在所述聲音信號的等級為規定值以下的情況下，使所述第二可變增益模塊的增益為零。
【文檔編號】H03G3/20GK103997702SQ201410047374
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年2月11日 優先權日:2013年2月18日
【發明者】小手川和久, 今野文靖, 武田克 申請人:松下電器產業株式會社