CN1981324A - 投影仪和控制投影仪中的超声扬声器的方法 - Google Patents

投影仪和控制投影仪中的超声扬声器的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1981324A
CN1981324A CNA2005800224529A CN200580022452A CN1981324A CN 1981324 A CN1981324 A CN 1981324A CN A2005800224529 A CNA2005800224529 A CN A2005800224529A CN 200580022452 A CN200580022452 A CN 200580022452A CN 1981324 A CN1981324 A CN 1981324A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ultrasonic
screen
signal
ultrasonic transducer
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2005800224529A
Other languages
English (en)
Inventor
松泽欣也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN1981324A publication Critical patent/CN1981324A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K15/00—Acoustics not otherwise provided for
    • G10K15/02—Synthesis of acoustic waves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0603—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a piezoelectric bender, e.g. bimorph
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/28—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using reflection, e.g. parabolic reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of 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
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/34—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B2201/00—Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
    • B06B2201/50—Application to a particular transducer type
    • B06B2201/51—Electrostatic transducer
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

本发明涉及投影仪和控制投影仪中的超声扬声器的方法，该投影仪具有：超声扬声器，其包括用于向屏幕发射超声波信号的超声换能器；测距装置，其用于测量所述超声换能器与所述屏幕之间的距离；以及超声频率控制装置，其用于基于所述测距装置的测量结果和所述超声换能器发射的超声波信号的声压来控制所述超声波信号的频率，使得所述超声波信号在所述屏幕处或在所述屏幕附近具有预定声压。所述投影仪可以包括存储装置，所述存储装置用于存储从所述超声换能器发射的所述超声波信号在空气中的传播损耗特性。所述超声频率控制装置通过参考存储在所述存储装置中的超声波信号的传播损耗特性来控制所述超声波信号的频率。

Description

投影仪和控制投影仪中的超声扬声器的方法
技术领域
本发明涉及利用超声扬声器的投影仪和控制该投影仪中的超声扬声器的方法，所述超声扬声器在宽频范围上生成特定高声压，具体地说，本发明涉及这样的投影仪和控制方法，所述投影仪和控制方法用于解决当屏幕反射的信号仍包括强超声信号时引起的随同图像向所述屏幕发射的超声声音信号具有方向性的自解调的问题。
要求2004年7月9日提交的日本特开No.2004-202740的优先权，通过引用将其内容合并于此。
背景技术
通常已知利用有关超声波(信号)在介质(即，空气)中的非线性效应的超声扬声器可以再现音频(即，人可听见的)频带中的信号，与普通扬声器相比，其具有更高的方向性。超声扬声器的典型示例采用谐振超声换能器或静电超声换能器。
图11A是示出谐振(或压电陶瓷)超声换能器的结构示例的图，而图11B是示出静电超声换能器的结构示例的图(参考Ryousuke Masuda，“Hajimeteno Sensa Gijutsu”，Beginner’s Books Series vol.2，Kogyo ChosakaiPublishing Inc.，pp.131-133，November 18，1998)。
图11A示出的超声换能器是双压电晶片超声换能器，该双压电晶片超声换能器具有：两个压电陶瓷元件161和162、锥体163、壳体164，引线165和166，以及网屏167。压电陶瓷元件161和162彼此粘合，而引线分别连接至压电陶瓷元件的与粘合面相对的两面。谐振换能器利用压电陶瓷的谐振现象；由此，在谐振频率附近的相对窄的频率范围中获得优选的超声发送和接收特性。
图11B示出的超声换能器是具有宽带频率特性的静电超声换能器。如图11B所示，静电超声换能器具有诸如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate))树脂的厚度为几微米(大约3到10μm)的电介质(材料)181(即，绝缘体)作为振动器。在电介质181的上表面上，通过汽相淀积法等一体形成有由金属箔制成的上电极182。另外，设置有由黄铜制成的下电极183(固定电极)，其与用作振动膜或隔膜的电介质181的下表面接触。引线184连接至下电极183，并且下电极183固定在由酚醛塑料(Union Carbide Corporation的注册商标)等制成的基板185上。电介质181、上电极182以及基板185与金属环186、187以及188和格网189一起固定地封装在壳体180中。
在下电极183的面对电介质181的表面上，形成有具有大约几十到几百微米的(凹槽)宽度并且具有不规则形状的密纹(microgroove)。该密纹用作下电极183与电介质181之间的间隙，其略微改变了上电极182与下电极183之间的电容的分布。这种具有不规则形状的密纹是利用锉刀随机刻划下电极183的表面而形成的。因此，静电超声换能器具有数量庞大的、具有面积和深度不均匀的间隙的电容器，由此，使超声换能器在频率特性方面能够在宽频范围中产生声音。本发明使用下面将详细说明的静电超声换能器。
如上所述，与谐振超声换能器不同，静电超声换能器在传统上公知为宽带换能器，其可以在宽频带范围内产生相对高的声压。
然而，当把上述静电超声换能器安装到投影仪中以向屏幕上发射超声波信号时，屏幕反射的信号可能因超声信号的强方向性而仍旧包括强超声波，并由此在反射之后可能发生具有方向性的自解调。
这种现象对于投影仪中使用的扬声器不利。更具体来说，反射的声音信号以波束的形式行进，由此降低了声音的传播。当许多人在家庭影院中或在用于教育/文化市场的环境中共享图像和声音时，这是极大的限制，由此热切期望针对该问题的解决方案。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种投影仪和控制该投影仪中的超声扬声器的方法，以解决当屏幕反射的信号仍包括强超声信号时引起的随同图像向所述屏幕发射的超声声音信号具有方向性的自解调的问题。
因此，本发明提供了一种投影仪，其包括：
超声扬声器，其包括用于向屏幕发射超声波信号的超声换能器；
测距装置，其用于测量所述超声换能器与所述屏幕之间的距离；以及
超声频率控制装置，其用于基于所述测距装置的测量结果和所述超声换能器发射的超声波信号的声压来控制所述超声波信号的频率，使得所述超声波信号在所述屏幕处或在所述屏幕附近具有预定声压。
根据上述结构，通过可以是超声传感器的所述测距装置测量所述超声换能器与所述屏幕之间的距离。基于测量的距离数据，可以通过所述超声频率控制装置选择并确定所述超声扬声器的载频。一般来讲，优选的是，要保证在所述屏幕处或在所述屏幕附近具有预期(即，预定)声压(例如，大约120dB)。由此，根据所述超声波信号的频率与损耗之间的关系(即，根据频率和空气中的传播距离的衰减特性)来控制所述超声波信号的频率，以保证在所述屏幕处或在所述屏幕附近具有预定声压(例如，大约120dB)。因此，可以保证在所述屏幕处或在所述屏幕附近具有预期声压。因此，即使利用具有强方向性的超声扬声器，也不产生所述屏幕反射的超声波信号的自解调，从而在反射之前由自解调生成的人可听见的声音被所述屏幕反射并在室内的宽范围中传播，这在家庭影院中或在用于教育/文化市场的环境中是有效的。
所述投影仪还可包括：
存储装置，其用于存储从所述超声换能器发射的所述超声波信号在空气中的传播损耗特性，其中：
所述超声频率控制装置通过参考存储在所述存储装置中的所述超声波信号的所述传播损耗特性来控制所述超声波信号的频率。
在这种情况下，从所述超声换能器发射的所述超声波信号的传播损耗特性(即，根据频率和空气中的传播距离的衰减特性)被预先存储在所述投影仪的存储装置中。根据所述测距装置测量的所述超声换能器与所述屏幕之间的距离，确定所述超声波信号的频率，以使在所述屏幕处或在所述屏幕附近获得预期声压(例如，大约120dB)。由此，可以保证在所述屏幕处或在所述屏幕附近具有预期声压。因此，如上所述，即使利用具有强方向性的超声扬声器，也不产生所述屏幕反射的超声波信号的自解调，从而在反射之前由自解调生成的人可听见的声音被所述屏幕反射并在室内的宽范围中传播，这在家庭影院中或在用于教育/文化市场的环境中是有效的。
优选的是，所述超声频率控制装置基于所述测距装置的测量结果和表示所述超声波信号在空气中的传播损耗特性的特定运算公式，来计算由所述超声换能器发射的所述超声波信号的频率，该频率使得所述超声波信号在所述屏幕处或在所述屏幕附近具有所述预定声压。由此，在利用所述测距装置测量所述超声换能器与所述屏幕之间的距离之后，使用表示所述超声波信号在空气中的传播损耗特性(即，根据频率和传播距离的衰减特性)的特定运算公式来计算所述超声换能器发射的超声波信号的频率，该频率使得所述超声波信号在所述屏幕处或在所述屏幕附近具有预定声压。控制所述超声波信号的频率使其达到所计算出的值。
在一示例中，所述测距装置是与所述超声扬声器分立的独立装置，并且采用超声传感器来测量距离。在这种情况下，通过有效地利用安装在所述投影仪中的超声换能器(用于声音信号)中包括的部件或电路可以有效地实现所述测距装置。
在另一示例中，所述测距装置是与所述超声扬声器分立的独立装置，并且采用红外线传感器来测量距离。在这种情况下，可以在市场上可买到的各种类型的红外线传感器中选择并使用所期望的类型。
在另一示例中，所述测距装置包括用于向所述屏幕发送超声波的第一超声换能器和用于接收来自所述屏幕的反射波的第二超声换能器。在这种情况下，可以简化用于控制所述测距装置的所述电路的结构。另外，可以连续执行距离测量。
在另一示例中，所述测距装置包括向所述屏幕发送超声波并且还接收来自所述屏幕的反射波的超声换能器。该超声换能器另选地被用于利用开关等来发送和接收所述超声波。由此，可以通过单个超声换能器测量所述超声换能器与所述屏幕之间的距离，并且可以经济地实现所述测距装置。
在另一示例中，所述超声换能器(用于声音信号)还用作用于在所述测距装置中测量距离的超声传感器。因此，不需要额外的超声传感器，由此实现经济的系统。
本发明还提供了控制超声扬声器的方法，所述超声扬声器包括用于向屏幕发射超声波信号的超声换能器，所述控制超声扬声器的方法包括以下步骤：
测量所述超声换能器与所述屏幕之间的距离；和
基于所述测距装置的测量结果和所述超声换能器发射的所述超声波信号的声压来控制所述超声波信号的频率，使得所述超声波信号在所述屏幕处或在所述屏幕附近具有预定声压。
根据上述方法，利用可以是超声传感器的测距装置来测量所述超声换能器与所述屏幕之间的距离。基于所测量的距离数据，可以选择并确定所述超声扬声器的载频。如上所述，优选的是，保证在所述屏幕处或在所述屏幕附近具有预期(即，预定)声压(例如，大约120dB)。因此，根据所述超声波信号的频率与损耗之问的关系(即，根据频率和空气中的传播距离的衰减特性)来控制所述超声波信号的频率，以保证在所述屏幕处或在所述屏幕附近具有预定声压。由此，即使利用具有强方向性的超声扬声器，也不产生所述屏幕反射的超声波信号的自解调，从而在反射之前由自解调生成的人可听见的声音被所述屏幕反射并在室内的宽范围中传播，这在家庭影院中或在用于教育/文化市场的环境中是有效的。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例中的投影仪与屏幕之间的位置关系的图。
图2是示出实施例中的投影仪的结构的框图。
图3A是示出在实施例中使用的超声换能器的示例的图。图3B示出了静电超声换能器和谐振超声换能器的频率特性。
图4A和4B是示出测距系统的具体示例的图。图4A是用于示出结构的框图，而图4B是示出操作波形(即，电压的时间变化)的图。
图5是示出测距系统的另一具体示例的框图。
图6示出了利用具有如下参数的公式(1)计算的传播衰减特性，所述参数为在20kHz到100kHz范围内每隔20kHz的频率。
图7也示出了利用公式(1)计算的传播衰减特性。
图8也示出了利用公式(1)计算的传播衰减特性。
图9是示出利用一公共装置作为超声距离传感器和用于再现声音信号的超声换能器的结构示例的框图。
图10是示出立体声投影仪的结构示例的框图。
图11A是示出常规谐振超声换能器的结构示例的图。图11B是示出常规静电超声换能器的结构示例的图。
具体实施方式
下面，参照附图，对执行本发明的最佳模式的实施例进行说明。
图1是示出实施例中的投影仪与屏幕之间的位置关系的图。从投影仪1通过超声换能器30将超声声音信号连同通过投影透镜70投射的图像一起发射。在超声发射中，超声波(信号)在屏幕上或紧邻屏幕前方的声压非常重要。当声压甚至在反射之后仍超过120dB时，所反射的声音信号的自解调也具有高方向性，因此，因残留方向性导致屏幕反射的音频(即，人可听见的)声音不能广泛传播。
因此，重要的是，超声波在屏幕2上或紧邻屏幕2前方的声压约为120dB。在这种情况下，已经自解调随后通过屏幕2反射的音频声音在由屏幕2反射之后随即朝周围传播，使得在宽范围内的听众可以听到该声音。
因此，在本实施例的投影仪中，利用根据空气中的传送超声波的频率和传播距离的衰减特性，控制从超声换能器30发射的超声波的声压，以使在屏幕2处或紧邻屏幕2前方具有约120dB的值。在这种情况下，应当测量超声换能器30与屏幕2之间的距离r。可以使用红外线传感器作为用于测量该距离r的装置。然而，也可以将超声换能器用作距离传感器；由此，在该实施例中，将超声换能器用作距离传感器。
图2是示出本实施例中的投影仪的结构的框图，其中，仅示出了直接涉及本发明的部分，而省略了图像投影系统。
在图2中示出的结构中，把作为用于实现本发明功能的单元的测距系统100(即，测距装置)、存储部50(即，存储装置)以及载(波)频控制部52(即，超声频率控制装置)添加至普通的超声扬声器10。
标号11指示用于生成音频(即，人可听见的)频带中的音频(声音)信号的音频信号振荡源。标号12指示用于对超声频带中的载波信号(例如，具有40kHz频率的正弦波)进行振荡的载波信号振荡源。另外，载波信号振荡源12可以生成其频率可变(例如，在20kHz到100kHz的范围内)的载波信号
标号13指示调制器，该调制器利用从音频信号振荡源11接收的音频信号使从载波信号振荡源12输出的载波信号经受调制，以生成调制信号。标号14指示用于对从调制器13接收的调制信号进行放大的功率放大器。
超声换能器30把功率放大器14放大的调制信号转换成具有限幅电平的声波(信号)(即，超声波)，并且将该声波朝介质(即，空气)发射。
测距系统100是用于对超声换能器30与屏幕2之间的距离进行测量的系统，并且包括诸如超声发送器、超声接收器等的超声传感器。载频控制部52从测距系统100接收距离数据(超声换能器30与屏幕2之间的距离)，并且通过参考存储在存储部50中的传播损耗数据51来生成用于载频的控制信号。把生成的控制信号发送给载波信号振荡源12。
载频控制部52可变地设置从载波信号振荡源12输出的载波信号的频率。即，在该载频控制部52的控制下，根据从测距系统100接收的距离数据来改变载波信号的频率，使得超声声音信号在屏幕2处或紧邻屏幕2前方具有大约120dB的声压。
下面，对测距系统100的结构的具体示例和该系统的操作进行说明，并且在下面详细说明存储在存储部50中的传播损耗数据51。
下面，对本实施例的投影仪中使用的静电宽带超声换能器进行说明。在该实施例中，宽带超声换能器是必需的，以可变地控制载波的频率。作为宽带超声换能器，可以使用如图3A所示的静电宽带超声换能器，也可以使用如图12B所示的静电宽带超声换能器。
图3A是示出在本实施例中使用的超声换能器的示例的图。图3A中示出的静电超声换能器具有厚度为大约3到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，通过汽相淀积法等一体地形成有由诸如铝的金属箔制成的上电极32。另外，设置有由黄铜制成的下电极33，其与电介质31的下表面接触(在图3A中，为了使电极的形状清楚，将下电极33描绘成不与下表面接触)。引线42连接至下电极33，而将下电极33固定至由酚醛塑料等制成的基板35上。
引线43连接至上电极32和DC(直流)偏置电源40。根据该DC偏置电源40，将大约50V到150V的DC偏压持续施加至上电极32，使得上电极32吸向下电极33。标号41指示与图2中的功率放大器14的输出相对应的信号源。
电介质31、上电极32以及基板35与金属环36、37以及38和格网39一起固定地封装在壳体60中。
在下电极33的面对电介质31的表面上，形成有多个交替的凸部和凹部，它们生成在下电极33与电介质31之间的间隙。因此，形成在下电极的表面上的凸部和凹部和作为振动膜的电介质31用作在声波发射表面上的数量庞大的电容器，并且所产生的振动被合成，由此生成宽频范围内的高声压。
图3A中示出的静电超声换能器具有宽带频率特性(参见图3B中的曲线Q1)。图3B还示出了其中心频率(即，压电陶瓷元件的谐振频率)例如是40kHz的普通谐振超声换能器的频率特性(参见曲线Q2)。相反，在上述静电超声换能器的频率特性中，获得了大约从20kHz到100kHz的几乎平坦的特性。由于这种平坦的特性，使得可以可变地设置载波信号的频率。
下面，对测距系统100的结构的具体示例进行说明。
图4A和4B是示出测距系统100的具体示例的图，其中，用于测量距离的装置，超声发送器(即，超声换能器)和超声接收器被分开设置。图4A是用于示出该结构的框图，而图4B是示出操作波形(即，电压的时间变化)的图。
标号111指示例如生成频率为100kHz的AC(交流)信号的振荡器。
标号112指示重复地输出通过振荡器111输出的信号调制的、具有特定时间宽度的矩形波信号的调制器。调制器112还输出指示各矩形波信号的输出的起始时间的起始信号。图4B中示出了从调制器112输出的矩形波信号V1。来自调制器112的输出被发送给驱动器113，以放大该信号。来自驱动器113的输出被施加至超声发送器114，使得从超声发送器114(即，超声换能器)生成超声信号。
在超声发送器114中生成的超声波(信号)由屏幕2反射，接着，所反射的信号由超声接收器115接收。超声接收器115可以是与超声发送器114类似的超声换能器，或者是常规谐振或静电超声换能器。在图4B中还示出了来自超声接收器115的输出的波形V2。
通过放大器116对超声接收器115的输出进行放大，接着通过波形整形部117对放大信号的波形进行进一步的整形，由此生成图4B中示出的二进制信号V3。标号118指示时间信号计数器118，该时间信号计数器118利用特定时钟信号作为基准来测量从起始信号的输入到二进制信号的输入所经过的时段(T)，并且输出测量结果作为时间信号T。基于该时间信号T，可以获得到屏幕2的距离。
图5是示出测距系统100的另一具体示例的框图，其中，为测量距离而设置的超声发送器和超声接收器被组成为单一装置。标号121指示例如生成频率为100kHz的AC信号的振荡器。标号122指示重复地输出具有特定时间宽度的矩形波信号的调制器，并且该调制器还输出指示各矩形波信号的输出的起始时间的起始信号。经由驱动器123把调制器122的输出端连接至选择器开关124的触点“a”，而选择器开关124的触点“b”连接至放大器126的输入端。另外，把放大器126的输出输入到波形整形部127中。选择器开关124的端子“c”经由超声收发器125(即，超声发送器/接收器)接地。
根据从时间信号计数器128输出的控制信号，选择器开关124的选择或操作模式可以在(i)发送模式(通过触点“a”选择)与(ii)接收模式(通过触点“b”选择)之间切换，在发送模式中，超声收发器125用作用于向屏幕2发送超声波(信号)的发送器，而在接收模式中，超声收发器125用作用于接收来自屏幕2的超声波的反射波的接收器。即，从超声收发器125生成的超声波由屏幕2反射，并且由同一超声收发器125接收。
当把起始信号输入到时间信号计数器128中时，从时间信号计数器128向选择器开关124发送切换控制信号，使得触点a和c相互连接，从而把具有矩形波形的超声波从超声收发器125发射至屏幕2。在具有矩形波形的信号的发送完成之后，根据来自时间信号计数器128的切换控制信号把选择器开关124的触点b和c相互连接，使得超声收发器125接收屏幕2反射的超声信号。后续过程类似于在图4A中示出的示例中执行的过程，即，测量从起始信号的输入到二进制信号的输入所经过的时段T，并且输出测量结果作为时间信号T。基于该时间信号T，可以计算到屏幕2的距离。
基于测距系统100获得的距离数据，来确定超声波的载频。下面，对确定频率的具体方法进行说明。
一般来说，超声波在空气中强烈衰减，从而可有效地利用该特性。超声波在空气中的衰减特性由以下公式(1)给出。
- N = 20 log ( x 1 x ) - αx - - - ( 1 )
这里，-N(dB)指示传播损耗，x(m)指示距离超声换能器的距离(即，在本实施例中x＝r)，x1指示基准点，该基准点限定在距离超声换能器1米处，而α指示衰减常数。当介质是空气时，根据“10-10×f2”(f是频率)来计算该衰减常数。
图6到图8示出了利用具有如下参数的上述公式(1)计算的传播衰减特性，所述参数为在20kHz到100kHz范围内每隔20kHz的频率。
如图6所示，首先，超声波与频率无关地强烈衰减，即，在开始发送之后的片刻，针对每个频率的衰减程度几乎一致。然而，此后，频率越高，衰减就越强烈。图7是其中声压从基准声压起降低大约-10dB的范围的放大图。下面，提供了一些优选示例。
当生成130dB的声压，并且在屏幕上需要因衰减-10dB而导致的120dB的声压，并且投影仪与屏幕之间的距离是3米时，要选择的最优频率是40kHz(参见图7)。
当生成140dB的声压，并且在屏幕上需要因衰减-20dB而导致的120dB的声压，并且投影仪与屏幕之间的距离是7.4米时，要选择的最优频率是60kHz(参见图8)。
当生成150dB的声压，并且在屏幕上需要因衰减-30dB而导致的120dB的声压，并且投影仪与屏幕之间的距离是10米时，要选择的最优频率是100kHz(参见图6)。
除了上述三个示例，还存在所生成声压和所选择频率的不同组合，并且可根据要使用的环境来灵活地选择这些参数的恰当组合。
在图4和图5中示出的测距系统中，与用于生成声音信号的超声换能器分开地独立设置了用于测量距离的超声传感器(如超声发送器、接收器或收发器)；然而，用于生成声音信号的超声换能器也可以用作用于测量距离的超声传感器。
图9是示出使用一公共装置作为超声传感器和用于再现声音信号的超声换能器的结构示例的框图。
在图9中示出的示例中，设置了模式选择器开关53。在测距模式下，连接触点a和c，以使测距系统100和超声换能器30相连接。超声换能器30本身具有作为电容式传声器的发送超声波的功能和接收超声波的功能；由此，超声换能器30还可以用作如图5中所示的超声收发器。
在声音信号输出模式下，将模式选择器开关53的触点b和c连接，以使功率放大器14和超声换能器30连接，由此，形成普通超声扬声器电路。存在不同的模式选择的操作示例。在一示例中，首先选择测距模式，从而在确定载频之后，自动选择声音信号输出模式。因此，用于再现声音信号的超声换能器还可用作超声传感器(即，距离传感器)，由此，实现显著经济的系统。
图2和图9中示出的投影仪仅具有用于单声道系统的一个超声扬声器；然而，本发明当然可以应用到具有多个超声扬声器的立体声投影仪中，如图10所示。
图10是示出立体声投影仪的结构示例的框图。在该图中的投影仪中，把功率放大器14a、调制器13a以及超声换能器30a添加至图2所示的投影仪的单元中。根据所添加的单元，输出了右(R)侧声音信号。原先设置的单元(即，图2中示出的部分)执行对超声换能器30与屏幕20之间的距离的测量，对载波频率的控制，以及在左侧输出声音信号。
如上所述，在根据本发明的投影仪中，安装了具有宽带超声换能器的超声扬声器，并且该投影仪具有测量投影仪与屏幕之间的距离的功能和根据所测量的距离对载波信号的频率进行控制的功能。因此，方向性不太强，并且可以实现用于生成在屏幕反射之后宽范围传播音频信号的投影仪。利用根据本发明的投影仪，在不设置复杂的扬声器系统的情况下，就可以实现简单家庭影院或用于教育/文化市场的简单环境。
在上述实施例中，测距系统100利用了超声传感器(即，超声换能器)；然而，可以采用红外线传感器来代替超声换能器。
虽然上面已经描述并例示了本发明的优选实施例，但是，应当理解，这些实施例仅是本发明的示例，而不应视为对本发明的限制。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行增加、省略、替换以及其它修改。因此，本发明不应被视为由上述描述来限制，而是仅由所附权利要求的范围来限制。
工业应用
根据本发明，即使利用具有强方向性的超声扬声器，也不产生屏幕反射的超声波信号的自解调，从而在反射之前由自解调生成的人可听见的声音被屏幕反射并且在室内的宽范围中传播，这在家庭影院中或在用于教育/文化市场的环境中是有效的。

Claims (9)

1、一种投影仪，该投影仪包括：
超声扬声器，其包括用于向屏幕发射超声波信号的超声换能器；
测距装置，其用于测量所述超声换能器与所述屏幕之间的距离；以及
超声频率控制装置，其用于基于所述测距装置的测量结果和所述超声换能器发射的超声波信号的声压，来控制所述超声波信号的频率，使得所述超声波信号在所述屏幕处或在所述屏幕附近具有预定声压。
2、根据权利要求1所述的投影仪，该投影仪还包括：
存储装置，其用于存储从所述超声换能器发射的所述超声波信号在空气中的传播损耗特性，其中：
所述超声频率控制装置通过参考存储在所述存储装置中的所述超声波信号的所述传播损耗特性来控制所述超声波信号的频率。
3、根据权利要求1所述的投影仪，其中，所述超声频率控制装置基于所述测距装置的测量结果和表示所述超声波信号在空气中的传播损耗特性的特定运算公式，来计算由所述超声换能器发射的所述超声波信号的频率，该频率使得所述超声波信号在所述屏幕处或在所述屏幕附近具有所述预定声压。
4、根据权利要求1所述的投影仪，其中，所述测距装置是与所述超声扬声器分立的独立装置，并且采用超声传感器来测量所述距离。
5、根据权利要求1所述的投影仪，其中，所述测距装置是与所述超声扬声器分立的独立装置，并且采用红外线传感器来测量所述距离。
6、根据权利要求1所述的投影仪，其中，所述测距装置包括：用于向所述屏幕发送超声波的第一超声换能器，和用于接收来自所述屏幕的反射波的第二超声换能器。
7、根据权利要求1所述的投影仪，其中，所述测距装置包括向所述屏幕发送超声波并且还接收来自所述屏幕的反射波的超声换能器。
8、根据权利要求1所述的投影仪，其中，所述超声换能器还用作用于在所述测距装置中测量所述距离的超声传感器。
9、一种控制超声扬声器的方法，所述超声扬声器包括用于向屏幕发射超声波信号的超声换能器，所述控制超声扬声器的方法包括以下步骤：
测量所述超声换能器与所述屏幕之间的距离；和
基于所述测距装置的测量结果和所述超声换能器发射的超声波信号的声压，来控制所述超声波信号的频率，使得所述超声波信号在所述屏幕处或在所述屏幕附近具有预定声压。
CNA2005800224529A 2004-07-09 2005-04-27 投影仪和控制投影仪中的超声扬声器的方法 Pending CN1981324A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004202740A JP4111176B2 (ja) 2004-07-09 2004-07-09 プロジェクタ、及び該プロジェクタにおける超音波スピーカの制御方法
JP202740/2004 2004-07-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1981324A true CN1981324A (zh) 2007-06-13

Family

ID=34968303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2005800224529A Pending CN1981324A (zh) 2004-07-09 2005-04-27 投影仪和控制投影仪中的超声扬声器的方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7690792B2 (zh)
EP (1) EP1766609A1 (zh)
JP (1) JP4111176B2 (zh)
KR (1) KR20070040785A (zh)
CN (1) CN1981324A (zh)
WO (1) WO2006006294A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102013252A (zh) * 2010-10-27 2011-04-13 华为终端有限公司 一种音效调节方法及声音播放装置

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090027101A (ko) 2007-09-11 2009-03-16 삼성전자주식회사 오디오 이퀄라이징 방법 및 이를 적용한 영상기기
KR101196410B1 (ko) * 2009-07-07 2012-11-01 삼성전자주식회사 Ｔｖ 설치타입에 기초한 자동 환경 설정방법 및 이를 적용한 ｔｖ
CN103202039A (zh) * 2010-11-01 2013-07-10 Nec卡西欧移动通信株式会社 电子装置
US9116224B2 (en) * 2011-08-16 2015-08-25 Nec Corporation Electronic device
US9363597B1 (en) * 2013-08-21 2016-06-07 Turtle Beach Corporation Distance-based audio processing for parametric speaker system
US9912415B2 (en) * 2013-11-12 2018-03-06 Qualcomm Incorporated Fast service discovery and pairing using ultrasonic communication
CN105323670A (zh) * 2014-07-11 2016-02-10 西安Tcl软件开发有限公司 终端及音频信号定向发送的方法
US9762195B1 (en) * 2014-12-19 2017-09-12 Amazon Technologies, Inc. System for emitting directed audio signals
US9469176B2 (en) * 2015-01-08 2016-10-18 Delphi Technologies, Inc. System and method to detect an unattended occupant in a vehicle and take safety countermeasures
CN106303898A (zh) * 2015-06-29 2017-01-04 联想(北京)有限公司 一种信息处理方法及电子设备
JP7452293B2 (ja) * 2020-07-02 2024-03-19 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター
CN112162460B (zh) * 2020-09-27 2021-09-03 深圳市火乐科技发展有限公司 音频播放方法及相关装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5287331A (en) * 1992-10-26 1994-02-15 Queen's University Air coupled ultrasonic transducer
JP2000050387A (ja) * 1998-07-16 2000-02-18 Massachusetts Inst Of Technol <Mit> パラメトリックオ―ディオシステム
US6775388B1 (en) 1998-07-16 2004-08-10 Massachusetts Institute Of Technology Ultrasonic transducers
JP2000111645A (ja) * 1998-09-30 2000-04-21 Sony Corp 送受信分離型反射方式の超音波距離測定装置
US6510225B1 (en) 1999-02-16 2003-01-21 Denso Corporation Ultrasonically-calibrated fast-start echo canceller for cellular and pcs telephone car kits
US7391872B2 (en) 1999-04-27 2008-06-24 Frank Joseph Pompei Parametric audio system
US6798889B1 (en) * 1999-11-12 2004-09-28 Creative Technology Ltd. Method and apparatus for multi-channel sound system calibration
US7319763B2 (en) 2001-07-11 2008-01-15 American Technology Corporation Power amplification for parametric loudspeakers
JP3772870B2 (ja) * 2003-08-25 2006-05-10 カシオ計算機株式会社 投影装置、投影方法及びプログラム
JP4438444B2 (ja) * 2004-02-19 2010-03-24 セイコーエプソン株式会社 超音波スピーカを搭載したプロジェクタ、及び該プロジェクタにおける音の再生範囲表示方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102013252A (zh) * 2010-10-27 2011-04-13 华为终端有限公司 一种音效调节方法及声音播放装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070040785A (ko) 2007-04-17
US7690792B2 (en) 2010-04-06
US20080055548A1 (en) 2008-03-06
JP2006025280A (ja) 2006-01-26
WO2006006294A1 (en) 2006-01-19
EP1766609A1 (en) 2007-03-28
JP4111176B2 (ja) 2008-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1981324A (zh) 投影仪和控制投影仪中的超声扬声器的方法
CN100530353C (zh) 超方向声学系统和投影仪
JP4802998B2 (ja) 静電型超音波トランスデューサの駆動制御方法、静電型超音波トランスデューサ、これを用いた超音波スピーカ、音声信号再生方法、超指向性音響システム及び表示装置
JP5103873B2 (ja) 静電型超音波トランスデューサの駆動制御方法、静電型超音波トランスデューサ、これを用いた超音波スピーカ、音声信号再生方法、超指向性音響システム及び表示装置
JP4983171B2 (ja) 静電型トランスデューサ、容量性負荷の駆動回路、回路定数の設定方法、超音波スピーカ、および指向性音響システム
US6556687B1 (en) Super-directional loudspeaker using ultrasonic wave
JPH11164384A (ja) 超指向性スピーカ及びスピーカの駆動方法
JP2005080227A (ja) 音声情報提供方法及び指向型音声情報提供装置
EP2334098A1 (en) Acoustic reproduction device
JP2008154142A (ja) 静電型超音波トランスデューサ、これを用いた超音波スピーカ、音声信号再生方法、超指向性音響システム及び表示装置
JP2006245731A (ja) 指向性スピーカー
EP1677575B1 (en) Sound reproducing screen for an ultrasonic converting and reproducing method
JP2008118247A (ja) 静電型超音波トランスデューサ、これを用いた超音波スピーカ、音声信号再生方法、超指向性音響システム及び表示装置
JPH06106000B2 (ja) パラメトリツクスピ−カ
JP2005039439A (ja) 超音波スピーカシステム及び超音波スピーカシステムの信号音再生制御方法
JP3700841B2 (ja) 音場制御装置
JP4241231B2 (ja) プロジェクタ
CN100498502C (zh) 投影仪
JP2006033046A (ja) 超音波スピーカシステム、プロジェクタシステム、および音波放射方向制御方法
JP2009105934A (ja) 超音波スピーカ、音声信号再生方法、超指向性音響システム
WO2007001035A1 (ja) 超音波スピーカシステム
JP2005039438A (ja) 超音波スピーカ及び超音波スピーカの信号音再生制御方法
JP2008048003A (ja) 静電型超音波トランスデューサ、これを用いた超音波スピーカ、静電型超音波トランスデューサの駆動制御方法、音声信号再生方法、超指向性音響システム及び表示装置
JPS628699A (ja) 指向性制御拡声システム
JP2009105933A (ja) 静電型超音波トランスデューサ

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned
C20 Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned