CN100530353C - 超方向声学系统和投影仪 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了超方向声学系统和投影仪。该超方向声学系统利用超方向扬声器来再现从真实声源提供的声音信号并在声波反射表面附近产生虚拟声源。该系统包括：超声扬声器，其包括用于振荡出超声频带中的声波的超声变送器，用于再现包括在真实声源提供的声音信号中的相对为中高频的声音范围内的音频信号；和低频声音再现扬声器，用于再现包括在从真实声源提供的声音信号中的相对为低频的声音范围内的音频信号。以从形成在诸如屏幕的声音信号反射表面附近的虚拟声源产生声音的方式，再现中高频范围内的声音。

Description

超方向声学系统和投影仪
技术领域
本发明涉及一种超方向(superdirectional)声学系统和具有超声扬声器的投影仪。
要求于2004年6月28日提交的第2004-189867号日本专利申请的优先权，通过引用将其内容合并于此。
背景技术
由于DVD(数字多用盘)、大屏幕电视、投影仪等的普及，现在能够容易地享受家庭影院。为了创建更大的屏幕，可以从前投式投影仪(front projector)向距该投影仪两至三米的屏幕投影图像，从而产生较大的80至100英寸的图像。
在影院中，声音与图像一样重要，而在家中需要像在影院中一样在屏幕处或屏幕附近产生声源，以提高临场感。已开发出超方向声学系统，诸如利用在投影屏幕上产生虚拟声源的超声扬声器的声学系统(见第一次公报编号为S60-254992的日本未审专利申请)，以及包括超声扬声器的投影仪(见第一次公报编号为H11-262084的日本未审专利申请)。
图7示出了传统超声扬声器的结构，其包括：音频频率波(信号)振荡源81，用于产生音频(或人类可听到的)频带中的信号；载波(信号)振荡源82，用于产生载波(信号)；调制器83；功率放大器84；以及超声变送器(transducer)85。
在以上结构中，利用从音频频率波振荡源81输出的信号，在调制器83中对从载波振荡源82输出的、超声频带中的载波进行调制，并且通过已被功率放大器84放大的调制信号来驱动超声变送器85。因此，调制信号被超声变送器85转换成具有有限振幅电平的声波。该声波被发射到介质(即空气)中，从而由于介质(即空气)的非线性效应而以原始音频频率再现出原始信号声音。
在此情况下，音频频带中的再现信号的再现区域是束的形式，该束从超声变送器85沿着发射轴延伸。
图8A和8B示出了传统超声扬声器中所使用的超声变送器的结构。大多数传统超声变送器是将压电陶瓷(即压电陶瓷(piezoceramic)元件)用作振荡元件的谐振变送器。图8A和8B所示的超声变送器通过将压电陶瓷元件用作振荡元件，执行将电信号变为超声波的转换和将超声波变为电信号的转换(即，超声波的发送和接收)。
图8A所示的双压电晶片(bimorph)超声变送器具有两个压电陶瓷元件91和92、锥体93、罩(case)94、导线95和96、以及屏幕97。压电陶瓷元件91和92彼此粘合，导线95和96分别与压电陶瓷元件91和92的位于粘合面的相对侧的面相连接。
图8B所示的单压电晶片(unimorph)变送器具有压电陶瓷元件101、罩102、导线103和104、内配线105、以及玻璃构件106。导线103经由内配线105与压电陶瓷元件101相连接，压电陶瓷元件101经由罩102接地。
谐振变送器利用了压电陶瓷的谐振现象；因而，仅在谐振频率附近相对较窄的频率范围内才能获得更优的超声发送(和接收)特性，从而声音或音调(tone)质量较差。
另一方面，当利用具有上述超声扬声器的投影仪再现音频信号时，收听者听到被屏幕反射的再现声音。然而，利用超声扬声器作为超方向扬声器而可再现的声音范围限于相对较高的频率范围。因此，包括相对较弱的低频声音在内的再现声音具有较差的声音临场感。
发明内容
鉴于以上情况，本发明的一个目的是提供一种超方向声学系统和具有超声扬声器的投影仪，以产生可实现更高的声音临场感的声音或声场环境。
因此，本发明提供了一种超方向声学系统，其利用超方向扬声器再现从真实声源提供的声音信号并在声波反射表面附近产生虚拟声源，该系统包括：
超声扬声器，其包括用于振荡出超声频带中的声波的超声变送器，用于再现包括在所述真实声源提供的所述声音信号中的、相对为中高频的声音范围内的音频信号；和
低频声音再现扬声器，用于再现包括在所述真实声源提供的所述声音信号中、相对为低频的声音范围内的音频信号。
根据上面的超方向声学系统，在所述声源提供的所述声音信号中，所述中高频音频信号被所述超声扬声器再现，而所述低频音频信号被所述低频声音再现扬声器再现。因此，以从形成在声音信号反射表面(诸如屏幕)附近的虚拟声源产生声音的方式来再现所述中高频范围内的声音，而由设置在所述声学系统中的所述低频声音再现扬声器来直接再现所述低频的声音范围内的声音。因此，可以增强所述低频的声音范围内的声音，从而产生了声音临场感得到改善的声场环境。
因为低频声音具有弱方向性因而难以指定其声源的位置，所以可以按此方式增强低频声音。即，即使从远离产生所述虚拟声源的位置(例如，屏幕的位置)的位置产生所述低频声音，收听者也不会觉得奇怪。
本发明还提供了一种超方向声学系统，其包括：
声源，用于提供声音信号；
信号分离装置，用于使所述声音信号中相对为中高频的声音范围内的音频信号与相对为低频的声音范围内的音频信号相分离；
超声扬声器，用于再现所分离出的所述中高频的声音范围内的音频信号；和
低频声音再现扬声器，用于再现所分离的所述低频的声音范围内的音频信号。
在该结构中，从所述声源提供声音信号，并且在所述声音信号中，相对为中高频的声音范围内的音频信号和相对为低频的声音范围内的音频信号被分离。所分离出的所述中高频的声音范围内的音频信号被所述超声扬声器再现，而所述低频的声音范围内的所述音频信号被所述低频声音再现扬声器再现。因此，以从形成在声音信号反射表面(诸如屏幕)附近的虚拟声源产生声音的方式来再现所述中高频范围内的声音，而由设置在所述声学系统中的所述低频声音再现扬声器来直接再现所述低频的声音范围内的声音。因此，可以增强所述低频的声音范围内的声音，从而产生声音临场感得到改善的声场环境。
在上面的结构中，所述超声扬声器可包括：
载波提供装置，用于产生并输出超声频带中的载波；
调制装置，用于根据所分离的所述中高频的声音范围内的音频信号来调制所述载波；和
超声变送器，用于振荡出超声波，其中，由从所述调制装置输出的经调制的信号驱动的所述超声变送器将所述经调制的信号转换为具有有限振幅电平的声波，并向介质发射所述声波。
在此情况下，由所述载波提供装置产生超声频带中的载波，并根据所分离的所述中高频的声音范围内的音频信号对其进行调制。由从所述调制装置输出的所述经调制的信号驱动的、用于振荡出超声波的所述超声变送器将所述经调制的信号转换为具有有限振幅电平的声波，并向介质发射所述声波，以再现出音频频带中的声音信号。
因此，以高保真度再现了所述相对为中高频的声音，并从形成在声波反射表面(诸如屏幕)附近的虚拟声源投射该中高频的声音。
优选的是，所述载波具有这样的频率，所述频率是通过指定从所述超声变送器的声波发射表面沿着发射轴到所述声波的到达点而测得的所述声波的到达距离而确定的。
典型地，所述介质是空气。
本发明还提供了一种投影仪，其包括：
超声扬声器，用于再现音频频率声音范围内的音频信号，所述音频信号包括在从声源提供的声音信号中，其中所述超声扬声器包括用于振荡出超声频带中的声波的超声变送器；
投影仪主体部分，其具有用于将图像投影到投影表面上的投影光学系统；和
低频声音再现扬声器，其中：
由所述超声扬声器来再现包括在所述声源提供的所述声音信号中的相对为中高频的声音范围内的音频信号；以及
由所述低频声音再现扬声器来再现包括在所述声源提供的所述声音信号中的相对为低频的声音范围内的音频信号。
根据所述投影仪，在所述声源提供的所述声音信号中，所述中高频音频信号被所述超声扬声器再现，而所述低频音频信号被所述低频声音再现扬声器再现。因此，以从形成在声音信号反射表面(诸如屏幕)附近的虚拟声源产生声音的方式来再现所述中高频范围内的声音，而由设置在所述投影仪中的所述低频声音再现扬声器来直接再现所述低频的声音范围内的声音。因此，可以增强所述低频的声音范围内的声音，从而产生了声音临场感得到改善的声场环境。
本发明还提供了一种投影仪，其包括：
声源，用于提供声音信号；
信号分离装置，用于使所述声音信号中相对为中高频的声音范围内的音频信号与相对为低频的声音范围内的音频信号相分离；
超声扬声器，用于再现所分离出的所述中高频的声音范围内的音频信号；
低频声音再现扬声器，用于再现所分离出的所述低频的声音范围内的音频信号；和
投影仪主体部分，其具有用于将图像投影到投影表面上的投影光学系统。
在该结构中，所述声源提供声音信号，并且在所述声音信号中，相对为中高频的声音范围内的音频信号和相对为低频的声音范围内的音频信号被分离。所分离出的所述中高频的声音范围内的音频信号被所述超声扬声器再现，而所述低频的声音范围内的所述音频信号被所述低频声音再现扬声器再现。因此，以从形成在声音信号反射表面(诸如屏幕)附近的虚拟声源产生声音的方式来再现所述中高频范围内的声音，而由设置在所述投影仪中的所述低频声音再现扬声器来直接再现所述低频的声音范围内的声音。因此，可以增强所述低频的声音范围内的声音，从而产生了声音临场感得到改善的声场环境。
在上面的结构中，所述超声扬声器可包括：
载波提供装置，用于产生并输出超声频带中的载波；
调制装置，用于根据所分离的所述中高频的声音范围内的音频信号来调制所述载波；和
超声变送器，用于振荡出超声波，其中，由从所述调制装置输出的经调制的信号驱动的所述超声变送器将所述经调制的信号转换为具有有限振幅电平的声波，并向介质发射所述声波。
因此，以高保真度再现了所述相对的中到高频声音，并从形成在声波反射表面(诸如屏幕)附近的虚拟声源投射该中高频的声音。
所述载波具有这样的频率，所述频率是通过指定从所述超声变送器的声波发射表面沿着发射轴到所述声波的到达点而测得的所述声波的到达距离而确定的。
典型地，所述介质是空气。
附图说明
图1是示出了使用中的根据本发明实施例的投影仪的图。
图2A和2B是示出了图1中的投影仪的外观结构的立体图。
图3是示出了图1中的投影仪的电结构的框图。
图4是示出了图3中的超声变送器的具体结构的图。
图5是示出了图4中的超声变送器的频率特性的曲线图。
图6是示出了利用本实施例的投影仪中设置的超声变送器对再现信号进行再现的示例的图。
图7是示出了传统的超声扬声器的具体结构的图。
图8A和8B是示出了谐振超声变送器的结构的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细解释本发明的实施例。
根据本发明的超方向声学系统利用超方向扬声器再现出从真实声源提供的声音信号，并在诸如屏幕的声波反射表面附近产生虚拟声源。该超方向声学系统具有：(i)超声扬声器，其包括可振荡出超声频带中的声波的超声变送器，用于再现包括在真实声源提供的声音信号中的中高频的声音范围内的音频信号；和(ii)低频声音再现扬声器，用于再现也包括在所述真实声源提供的声音信号中的低频的声音范围内的音频信号。
下面将解释作为根据本发明的超方向声学系统的实施例的投影仪。
图1示出了使用中的本实施例的投影仪。如该图所示，投影仪1被设置在观看者/收听者3后方，用以将图像投影到该观看者/收听者3前方的屏幕2上。同时，由内置于投影仪1中的超声扬声器在屏幕2的投影面上产生虚拟声源来再现声音。
图2A和2B示出了投影仪1的外观结构。投影仪1包括：(i)投影仪主体部分20，其包括用于将图像投影到投影平面(诸如屏幕)上的投影光学系统；和(ii)超声扬声器，其包括可振荡出超声频带中的声波的超声变送器24(在这里包括超声变送器24A和24B)，并对最初包括在声源提供的声音信号中的音频频带中的声音信号进行再现。投影仪主体部分20和超声扬声器被一体地构造为投影仪1。
在本实施例中，为了再现出立体声信号，将用作超声扬声器的超声变送器24A和24B安装在投影仪主体部分20上，在主体部分20中，在超声变送器24A和24B之间设置有投影光学系统的投影仪透镜2020，超声变送器24A和24B中的一个设置在其右侧，而另一个设置在其左侧。
在投影仪主体部分20的下表面上设置有低频声音再现扬声器23。标号25指示用于调节投影仪主体部分20的高度的高度调节螺丝，标号26指示冷却风扇的排气孔。
根据本发明的投影仪采用了多个超声变送器(用作超声扬声器)，每个超声变送器都可以振荡出宽频率范围的声音信号(在这里，每个超声变送器都可振荡出超声频带中的声波)，从而改变载波的频率并控制音频频带中的再现信号的空间再现区域。因此，可以在没有传统上所必需的大尺寸音频系统的情况下实现可由立体声环绕系统或5.1声道环绕系统获得的声音效果，并且该投影仪还易于携带。
图3示出了本实施例的投影仪的电结构。本实施例的投影仪1包括操作输入部10、再现区域设置部12、再现区域控制部13、音频信号/图像信号再现部14、包括载波振荡源的超声扬声器16、调制器18A和18B、功率放大器22A和22B、超声变送器24A和24B、高通滤波器17A和17B，低通滤波器19、加法器21、功率放大器22C、低频声音再现扬声器23、以及投影仪主体部分20。
投影仪主体部分20包括：图像产生部200，用于产生图像；和投影光学系统202，用于将所产生的图像投影到投影表面上。
在本实施例的投影仪1中，超声扬声器、低频声音再现扬声器23以及投影仪主体部分20被形成为一个单元。
操作输入部10具有包括十字键的各种功能键、数字键以及用于接通和断开电源的电源键(或按钮)。
提供再现区域设置部12是为了使对输入部10的键进行操作的用户输入用于指定再现信号(即，再现的声音信号或信号声音)的再现区域的数据。当这种数据被提供给再现区域设置部12时，(如下所述地)对用于确定再现信号的再现区域的载波频率进行设置和存储。具体地说，通过指定再现信号从超声变送器24A和24B的声波发射表面沿着发射轴至到达点的范围或到达距离，来确定再现信号的再现区域。
再现区域设置部12还接收控制信号以确定载波频率，该控制信号是根据图像内容从音频信号/图像信号再现部14输出的。
再现区域控制部13参照在再现区域设置部12中设置的数据，对载波振荡源16进行控制，以通过改变载波振荡源16所产生的载波的频率来实现所指定的再现区域。
例如，当与50kHz的载波频率相对应的到达距离被定义为在再现区域设置部12中设置的数据时，控制载波振荡源16使其以50kHz振荡。
再现区域控制部13包括存储部，该存储部用于存储：指示载波频率与从超声变送器24A和24B的声波发射表面沿着发射轴至到达点的再现信号的到达距离之间的关系的表。可以通过对载波的频率和再现信号的到达距离之间的关系进行实际测量而获得该表的数据。
基于在再现区域设置部12中定义的数据，再现区域控制部13通过参照该表而获得与所定义的距离数据相对应的载波频率，并控制载波振荡源16使之以所获得的频率进行振荡。
音频信号/图像信号再现部14例如是使用DVD作为图像存储介质的DVD播放器。再现的音频信号包括：分别经由高通滤波器17A输出到调制器18A以及经由高通滤波器17B输出到调制器18B的右声道音频信号和左声道音频信号、以及输出到投影仪主体部分20的图像产生部200的图像信号。
同时，利用加法器21对从音频信号/图像信号再现部14输出的右声道音频信号和左声道音频信号进行合成，并将相加的信号经由低通滤波器19输入到功率放大器22C。音频信号/图像信号再现部14相当于本发明的声源。
高通滤波器17A具有这样的特性，即，仅使右声道音频信号的中高(即中到高)频率分量通过该滤波器，类似地，高通滤波器17B具有这样的特性，即，仅使左声道音频信号的中高频分量通过该滤波器。低通滤波器19具有这样的特性，即，仅使右声道音频信号和左声道音频信号的低频分量通过该滤波器。
因此，由超声变送器24A和24B分别再现出在右声道和左声道音频信号中包括的中高频音频信号，并且由低频声音再现扬声器23再现出在右声道和左声道音频信号中包括的低频音频信号。
在本实施例中，音频信号/图像信号再现部14是DVD播放器；然而，这不是限制性特征。音频信号/图像信号再现部14可以是对从外部装置输入的视频信号进行再现的任意再现装置。
为了动态地改变再现声音的再现区域以产生适于再现的图像场景的声音效果，音频信号/图像信号再现部14具有这样的功能：将指定再现区域的控制信号输出到再现区域设置部12。
载波振荡源16产生具有按再现区域设置部12所指定的超声频带中的频率的载波，并将所产生的载波输出到调制器18A和18B。
调制器18A和18B利用从音频信号/图像信号再现部14输出的音频频带中的音频信号，对从载波振荡源16提供的载波进行振幅(AM)调制，并将经调制的信号分别输出到功率放大器22A和22B。
超声变送器24A和24B分别由从调制器18A和18B经由功率放大器22A和22B输出的经调制的信号进行驱动。每个超声变送器都具有这样的功能：将所述经调制的信号转换为具有有限振幅电平的声波，并将该声波发射到介质中，以再现出音频频带中的音频信号(即，再现信号)。
超声变送器24A和24B例如是可振荡出宽频率范围的声音信号(即，超声波)的静电变送器。超声变送器24A和24B不限于静电变送器，但是它们应该振荡出宽频率范围的声音信号。
图像产生部200包括诸如LCD(液晶显示器)和PDP(等离子体显示板)等的显示器、基于从音频信号/图像信号再现部14输出的图像信号来驱动该显示器的驱动电路等。因此，图像产生部200产生根据从音频信号/图像信号再现部14输出的图像信号而获得的图像。
投影光学系统202具有这样的功能：将(显示在显示器上的)图像投影到设置在投影仪主体部分20前方的投影表面(例如屏幕)上。
图4示出了超声变送器24A的具体结构。超声变送器24B具有类似的结构，因此在这里仅示出了超声变送器24A。图4所示的静电超声变送器用厚度约为3至10μm的、诸如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)树脂的电介质(材料)31(即，绝缘体)作为振动器。在电介质31的上表面上，通过气相淀积等一体地形成有由金属(诸如铝)制成的箔。此外，还设置有由黄铜制成的下电极33，该下电极33与电介质31的下表面接触(在图4中，出于使电极形状清楚的原因，将下电极33描绘得不与所述下表面接触)。导线52与下电极33相连接，下电极33被固定到由Bakelite(Union Carbide公司的注册商标)等制成的基板35上。
导线53与上电极32以及DC(直流)偏置电源相连接。根据该DC偏置电源50，大约50至150V的DV偏置电压被连续施加到上电极，从而上电极32被向下电极33吸引。标号51指示与图3中的功率放大器22A的输出(在此情况下为大约50至150Vp-p的AC)相对应的AC(交流)信号源。
电介质31、上电极32和基板35与金属环36、37和38以及网39一起被固定地装入壳30中。
在面对电介质31的下电极33的表面上，形成有(槽)宽度约为几十到几百微米并具有不规则形状的微槽。这些微槽用作下电极33和电介质31之间的间隙，这略微改变了上电极32和下电极33之间的电容分布。通过用锉对下电极33的表面进行随机刻划，形成这种具有不规则形状的微槽。因此，静电超声变送器具有庞大数量的电容器，这些电容器具有面积和深度不一致的间隙，从而提供了能够产生频率特性(见图5中的曲线Q1)在宽频率范围的声音的超声变送器。
在具有上述结构的超声变送器24中，在将DC偏置电压施加到上电极32的同时将经调制的信号(即，来自功率放大器22(即，22A或22B)的输出)施加到上电极32和下电极33之间。在普通谐振超声变送器中(见图5中的曲线Q2)，中心频率(即，压电陶瓷元件的谐振频率)例如是40kHz。在距该中心频率(在中心频率处获得最大声压)±5kHz处，获得的声压比最大声压小30dB。相反，在上述宽频率范围的超声变送器的频率特性中，在大约从40kHz到100kHz处获得了平坦的特性，获得的声压比最大声压小6dB。
下面，将解释具有以上结构的投影仪1的操作。根据用户进行的键操作，指定再现信号的再现区域的数据(即，距离数据)被从操作输入部10输入到再现区域设置部12，而指示再现的信号被输出到音频信号/图像信号再现部14。
结果，定义再现区域的距离数据被设置在再现区域设置部12中，再现区域控制部13获得在再现区域设置部12中设置的距离数据，并参照存储在其内部存储器中的表，来确定与该距离数据相对应的载波频率。然后，再现区域控制部13控制载波振荡源16以使其产生具有以上频率的载波。
因此，载波振荡源16产生具有与设置在再现区域设置部12中的距离数据相对应的频率的载波，并将所产生的载波输出到调制器18A和18B。
另一方面，音频信号/图像信号再现部14输出再现的音频信号和图像信号，即，(i)经由高通滤波器17A将右声道音频信号输出到调制器18A，(ii)经由高通滤波器17B将左声道音频信号输出到调制器18B，(iii)将右声道音频信号和左声道音频信号输出到加法器21，以及(iv)将图像信号输出到投影仪主体部分20的图像产生部200。
因此，包括在右声道音频信号中的中高频音频信号经由高通滤波器17A被输入到调制器18A，包括在左声道音频信号中的中高频音频信号经由高通滤波器17B被输入到调制器18B。此外，右声道和左声道音频信号被加法器21合成，包括在右声道和左声道音频信号的相加信号中的低频音频信号经由低通滤波器19被输入到功率放大器22C。
在图像产生部200中，通过基于输入图像信号来驱动显示器而产生图像，并显示图像。由投影光学系统202将显示在显示器上的图像投影到投影表面(例如，图1中的屏幕2)上。
调制器18A利用包括在右声道音频信号中的、从高通滤波器17A输出的中高频音频号，对从载波振荡源16输出的载波进行AM调制，并将经调制的信号输出到功率放大器22A。
调制器18B利用包括在左声道音频信号中的、从高通滤波器17B输出的中高频音频号，对从载波振荡源16输出的载波进行AM调制，并将经调制的信号输出到功率放大器22B。
经功率放大器22A和22B放大的经调制的信号被分别施加到超声变送器24A和24B中的每一个的上电极32和下电极33之间，从而各经调制的信号被转换为具有有限振幅电平的声波(即，声音信号)。然后将经转换的信号发射到介质(即，空气)中。因此，由超声变送器24A再现出上面的右声道音频信号中的中高频音频信号，由超声变送器24B再现出上面的左声道音频信号中的中高频音频信号。
另一方面，由低频声音再现扬声器23再现出包括在右声道和左声道中的且经功率放大器22C放大的低频音频信号。
这里将简要解释与本发明有关的介质(这里为空气)的非线性效应。如所公知的，在由超声变送器发送被发射到空气中的超声波时，如果该波具有较高的声压，则其具有较高的声速，而如果该波具有较低的声压，则其具有较低的声速，从而引起发送的波的波形失真。
当要发射的超声频带(即，载波)中的信号根据音频频带中的信号预先进行了AM调制时，上述波形失真使得在调制中使用的音频频带中的信号波与超声频带中的载波分离，从而导致上面的音频信号波的自解调和再现。在此，在该构成中，由于超声波的特性，再现信号以束的形式前进，从而在特定方向上再现并投射了声音。这与利用普通扬声器的再现完全不同。
在本实施例的投影仪中，从超声变送器24(即，24A或24B)输出的、作为超声扬声器的分量的束形再现信号被发射到其上由投影光学系统202投影了图像的投影表面(即，屏幕)上，并被该投影表面反射和散射。根据在再现区域设置部12中设置的载波频率来确定：(i)沿着发射轴(即，法向)测量的从超声变送器24A或24B的发射声波的面到再现信号与载波分离的位置的距离，和(ii)载波束的宽度或扩展角。因此，再现区域根据上面的距离和束宽度的差异而改变。
图6示出了通过利用本实施例的投影仪中由超声变送器24A和24B实现的超声扬声器对再现信号进行再现的示例。
当投影仪1中的(通过根据音频信号对载波进行调制而获得的)经调制的信号驱动超声变送器时，如果经由再现区域设置部12设置的载波频率低，则沿着发射轴(即，声波发射表面的法向)测量的从超声变送器24的声波发射表面到将再现信号与载波分离的位置的距离(即，一直到再现点的距离)相对较长。
因此，音频频带的再现信号束到达投影表面(即，屏幕2)时，束的扩展相对较小。当该再现信号被投影表面反射时，获得了由图6中的虚线箭头所指示的再现区域(见“音频区域A”)，从而仅在距投影表面相对较远且相对较窄的区域内才能够听到再现信号(即，再现声音)。
相反，当经由再现区域设置部12设置的载波频率高于上述情况时，从超声变送器24的声波发射表面发射的声波比利用较低载波频率的情况窄；然而，沿着发射轴(即，声波发射表面的法向)测量的从所述声波发射表面到将再现信号与载波分离的位置的距离(即，一直到再现点的距离)相对较短。
因此，音频频带的再现信号束在到达投影表面(即，屏幕2)之前扩展。当该再现信号到达被投影表面并被反射时，获得了由图6中的实线箭头所指示的再现区域(见“音频区域B”)，从而仅在相对靠近投影表面且相对较宽的区域内才能够听到再现信号(即，再现声音)。
根据本实施例的投影仪，在声源提供的声音信号中，中高频音频信号被超声扬声器再现，而低频音频信号被低频声音再现扬声器再现。因此，以从形成在声音信号反射表面(诸如屏幕)附近的虚拟声源产生声音的方式来再现中高频范围内的声音，而由设置在投影仪中的低频声音再现扬声器来直接再现低频的声音范围内的声音。因此，可以增强低频的声音范围内的声音，从而产生了声音临场感得到改善的声场环境。
虽然在上面已经描述和例示了本发明的优选实施例，但是应该理解，这些实施例是本发明的范例，不应被视为限制性的。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以进行添加、删除、替换和其他修改。因此，本发明不应被视为由前面的描述所限制，本发明仅由所附权利要求的范围所限制。
工业实用性
该超方向声学系统不仅可应用于投影仪，还可应用于各种声学系统，诸如立体声声学系统、5.1声道声学系统等。

Claims (10)

1、一种超方向声学系统，其利用超方向扬声器再现从真实声源提供的声音信号并在声波反射表面附近产生虚拟声源，该系统包括：
超声扬声器，其包括用于振荡出超声频带中的声波的超声变送器，用于再现包括在所述真实声源提供的所述声音信号中的、中高频的声音范围内的音频信号；和
低频声音再现扬声器，用于再现包括在所述真实声源提供的所述声音信号中的低频的声音范围内的音频信号。
2、一种超方向声学系统，该系统包括：
声源，用于提供声音信号；
信号分离装置，用于使所述声音信号中的中高频的声音范围内的音频信号与低频的声音范围内的音频信号相分离；
超声扬声器，用于再现所分离出的所述中高频的声音范围内的音频信号；和
低频声音再现扬声器，用于再现所分离出的所述低频的声音范围内的音频信号。
3、根据权利要求2所述的超方向声学系统，其中，所述超声扬声器包括：
载波提供装置，用于产生并输出超声频带中的载波；
调制装置，用于根据所分离出的所述中高频的声音范围内的音频信号来调制所述载波；和
超声变送器，用于振荡出超声波，其中，由从所述调制装置输出的经调制的信号驱动的所述超声变送器将所述经调制的信号转换为具有有限振幅电平的声波，并向介质发射所述声波。
4、根据权利要求3所述的超方向声学系统，其中，所述载波具有这样的频率，所述频率是通过指定从所述超声变送器的声波发射表面沿着发射轴到所述声波的到达点而测得的所述声波的到达距离而确定的。
5、根据权利要求3所述的超方向声学系统，其中，所述介质是空气。
6、一种投影仪，该投影仪包括：
超声扬声器，用于再现包括在声源提供的声音信号中的音频频率声音范围内的音频信号，其中所述超声扬声器包括用于振荡出超声频带中的声波的超声变送器；
投影仪主体部分，其具有用于将图像投影到投影表面上的投影光学系统；和
低频声音再现扬声器，其中：
由所述超声扬声器来再现包括在从所述声源提供的所述声音信号中的中高频的声音范围内的音频信号；以及
由所述低频声音再现扬声器来再现包括在所述声源提供的所述声音信号中的低频的声音范围内的音频信号。
7、一种投影仪，该投影仪包括：
声源，用于提供声音信号；
信号分离装置，用于使所述声音信号中的中高频的声音范围内的音频信号与低频的声音范围内的音频信号相分离；
超声扬声器，用于再现所分离出的所述中高频的声音范围内的音频信号；
低频声音再现扬声器，用于再现所分离出的所述低频的声音范围内的音频信号；和
投影仪主体部分，其具有用于将图像投影到投影表面上的投影光学系统。
8、根据权利要求7所述的投影仪，其中，所述超声扬声器包括：
载波提供装置，用于产生并输出超声频带中的载波；
调制装置，用于根据所分离出的所述中高频的声音范围内的音频信号来调制所述载波；和
超声变送器，用于振荡出超声波，其中，由从所述调制装置输出的经调制的信号驱动的所述超声变送器将所述经调制的信号转换为具有有限振幅电平的声波，并向介质发射所述声波。
9、根据权利要求8所述的投影仪，其中，所述载波具有这样的频率，所述频率是通过指定从所述超声变送器的声波发射表面沿着发射轴到所述声波的到达点而测得的所述声波的到达距离而确定的。
10、根据权利要求8所述的投影仪，其中，所述介质是空气。
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