JP2009538553A - 直接デジタルスピーカ用音量調節システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図23
Description
2006年5月2日に出願された米国暫定出願第60/802,126号「圧力生成装置」、及び2006年12月3日に出願された米国暫定出願第60/872,488号「音量調節」、2007年4月2日に出願された米国暫定出願第60/907,450号「圧力生成装置及び当該装置の製造方法」、及び2007年5月3日に出願された米国暫定出願第60/924,203号「圧力波生成装置及び方法」の優先権を主張する。
本発明は、一般的にスピーカの音量調節に関し、特に、直接デジタルスピーカ用の音量調節に関する。
マイクロアクチュエータアレイを具えるアクチュエータの技術水準は、以下の文献によってわかると考えられる。これらの文献は、別途表示がない限り全て米国特許文献である。
第6,373,955号:要約書、コラム4第34行乃至コラム5第55行に、トランスデューサアレイを示す。
JP2001016675号:要約書に、音響出力トランスデューサアレイを示す。
第6,963,654号:要約書、図1乃至3、7乃至9、及びコラム7第41行乃至コラム8第54行に、電磁力に基づくトランスデューサ動作を示す。
第6,125,189号:要約書、図1乃至4、及びコラム4第1行乃至コラム5第46行に、静電駆動を含む電気−音響トランスデューサユニットを示す。
WO8400460号:要約書に、マグネットアレイを有する電磁−音響トランスデューサを示す。
第4,337,379号:要約書、コラム3第28−40行、及び図4、9に、電磁力を示す。
第4,515,997号:要約書、コラム4第16−20行に、音量レベルを示す。
第6,795,561号:コラム7、第18−20行に、マイクロアクチュエータアレイを示す。
第5,517,570号:分散したアドレス可能なサウンドピクセルへの音声現象のマッピングを示す。
JP57185790号:要約書に、D/Aコンバータの必要性の低減を示す。
JP51120710号:要約書に、D−Aコンバータを必要としないデジタルスピーカシステムを示す。
JP09266599号:要約書に、デジタル信号をスピーカに直接的に適用することを示す。
第6,959,096号:要約書と、コラム4第50−63行に、一のアレイに配置した複数のトランスデューサを示す。
Lagorce, L.K. and M. G. Allen, “Magnetic and Mechanical Properties of Micro-machined Strontium Ferrite/Polyimide Composites”, IEEE Journal of Micro-electromechanical Systems, 6(4), Dec. 1997; 及び
Lagorce, L.K., Brand, O. and M. G. Allen, “Magnetic micro actuators based on polymer magnets”, IEEE Journal of Micro-electromechanical Systems, 8(1), march 1999.
(1)
ここで、Pは、振動ピストンによって生じるRMS圧力[N/m2]を表わし;
Aは、頂点間振幅[m]を表わし;
Sは、振動ピストンの表面積[m2]を表わし;
ρは、ピストンが振動する媒体(すなわち、空気)の密度[Kg/m3]を表わし;
Rは、ピストン面から測定ポイントまでの距離[m]を表わし;
fは、振動周波数[Hz]を表わす。
ここで、P0は、一定の基準圧力を表わす。通常、人に可聴である最も低いRMS圧力か、あるいは20・10−6N/m2になるよう選択される。
Pは、ピストンのRMS圧力を表わす(式(1)を参照)。
SPLは、音圧レベル(sound pressure level)を表わす。SPLが高いほど、聴者が感知するスピーカの音が大きい。
(a)各々が個別のカットオフ周波数を有する少なくとも二つのフィルタであって、各フィルタがそのカットオフ周波数以下の減衰を実質的に示さず、前記フィルタのカットオフ周波数以上の減衰応答を示すフィルタを提供するモジュールと;
(b)少なくとも発生する音の所望の音量と周波数に応じた選択基準に従って前記フィルタのうちの少なくとも一つを選択し、前記フィルタを前記入力信号に適用して、前記スピーカに送るように構成したフィルタ処理した信号を発生するセレクタと;
を具える。
(a)各々が個別のカットオフ周波数を有する少なくとも二つのフィルタであって、各フィルタがそのカットオフ周波数以下の減衰を実質的に示さず、前記フィルタのカットオフ周波数以上の減衰応答を示すフィルタを提供するモジュールと;
(b)少なくとも発生する音の所望の音量と周波数に応じた選択基準に従って前記フィルタのうちの少なくとも一つを選択し、前記フィルタを前記入力信号に適用して、前記スピーカに送るように構成したフィルタ処理した信号を発生するセレクタと;
を具える直接デジタルスピーカ音量調節デバイスを具える。
移動エレメントアレイであって、個別に移動するエレメントの各々が交流磁場に応答して、交流磁場が存在するときにそこで動作可能な電磁力に応じて、各軸に沿って交互に往復移動するように拘束されている移動エレメントアレイと;
前記移動エレメントの少なくとも一のサブセットを、少なくとも一のラッチ位置において選択的にラッチして、これによって、前記個別移動エレメントが前記電磁力に応答することを防止するよう動作する少なくとも一のラッチと;
前記クロックを受信して、これに従って、前記移動エレメントアレイへの前記電磁力の適用を制御するように動作する磁場制御システムと;
前記デジタル入力信号を受信して、前記少なくとも一のラッチをこれに応じて制御するように動作するラッチコントローラであって、前記特定の直接デジタルスピーカ音量調節デバイスに接続されたラッチコントローラと;
を具える。
個別に移動するエレメントの各々が交流磁場に応答して、交流磁場が存在するときにそこで動作可能な電磁力に応じて、各軸に沿って交互に往復移動するように拘束されている移動エレメントアレイと;
前記移動エレメントの少なくとも一のサブセットを、少なくとも一のラッチ位置において選択的にラッチして、これによって、前記個別移動エレメントが前記電磁力に応答することを防止するよう動作する少なくとも一のラッチと;
前記クロックを受信して、これに従って、前記移動エレメントアレイへの前記電磁力の適用を制御するように動作する磁場制御システムと;
前記デジタル入力信号を受信して、前記少なくとも一のラッチをこれに応じて制御するように動作するラッチコントローラであって、前記特定の直接デジタルスピーカ音量調節デバイスに接続されたラッチコントローラと;
を具える。
(a)各々が個別のカットオフ周波数を有する少なくとも二つのフィルタであって、各フィルタがそのカットオフ周波数以下の減衰を実質的に示さず、前記フィルタのカットオフ周波数以上の減衰応答を有する少なくとも二つのフィルタを提供するステップと;
(b)発生する音の少なくとも所望の音量と周波数に応じた選択基準に従って前記フィルタのうちの少なくとも一つを選択し、前記フィルタを前記入力信号に適用して、前記スピーカに送るように構成したフィルタ処理した信号を発生するステップと;
を具える。
として用いられている。しかし、例えば上述したような交流電磁力を適用する全ての装置を含むことを意図しており、本発明を限定する意図はない。導電体を表すのに「コイル」を使用する場合は、その導電体が円や、その他の閉構造、あるいはその実質的な部分などの好適な構成を有していてもよく、複数のターンを有する構成に限定することは意図していない。
上側電極層
上側スペーサ(層402と共に示されている)
移動エレメント403
下側スペーサ
下側電極層(層404と共に示されている)
(a)トランスデューサアレイ全体の周囲のコイルが、電圧がかかったときに、アレイ構造全体に電磁場を作る。このコイルの好ましい実施例については、図9B−9Dを参照して述べる。
(b)いくつかの実施例では、上側層の構成402が、スペーサ層と電極層を具えている。ある実施例では、この層は、正確にスペースを空けて配置されたキャビティのアレイを伴う、プリント回路基板(以下「PBC」という。)を具える。各キャビティは、その上側に固定した電極リングを有する。
(c)本実施例の移動エレメント(ピストン)403は、通常、蛇紋形状で囲まれた多数の非常に正確なプレートを伴う、導電性の磁化した材料を切り取ったあるいはエッチングした薄箔でできていても良い。蛇紋形状は、箔に自由に移動させる特定の手段を与える柔軟な撓みとして作用する。
(d)下側層の構成404は、スペーサ層と電極層を具えていても良い。ある実施例では、この層は、正確にスペースをあけて配置されたキャビティアレイを伴う誘電層を具える。このキャビティは、それぞれ、通常、各キャビティの下に固定された電極リングを有する。
b.通常、ある電荷を電極に与え、移動エレメントに逆の電荷を与えることによって生じる静電力。この力の方向は、移動エレメントを電極に引き付ける方向である(この図では正の方向として定義される)。この力は、移動エレメントと電極との間の距離が非常に小さくなるか、及び/又は、このギャップが誘電率の高い材料を具える場合に、有意に増える。
c.撓みによって生じる引き戻し力(バネのように作用する)。この力の方向は、常に装置の中央に向かっている(この図では負の方向として定義される)。撓みに弾性があるのでこの力は比較的小さく、普通リニアである。
図16Aと16Bは、別の実施例の移動エレメントを示す図である。
dB高い、最大SPLに達する周波数応答のフラット部分を得るようにしている。
Claims (16)
- 直接デジタルスピーカに接続するように構成された直接デジタルスピーカ音量制御デバイスを具えるシステムにおいて:前記直接デジタルスピーカが、ある音圧レベルで、入力信号に応じた所定の周波数で、デジタルアナログコンバータを使用することなく、音を発生するように構成された複数の圧力生成エレメントを具え;前記直接デジタルスピーカがその周波数レンジ全体にわたって周波数応答を固有に示し;前記直接スピーカ音量制御デバイスが:
(c)各々が別のカットオフ周波数を有する少なくとも二つのフィルタを提供し、各フィルタが前記カットオフ周波数以下では実質的に減衰せず、前記フィルタのカットオフ周波数以上では減衰応答を示すモジュールと:
(d)少なくとも所望の音量と発生した音の周波数に基づく選択基準によって前記フィルタの少なくとも一つを選択し、前記フィルタを前記入力信号に適用して前記スピーカに供給するように構成されたフィルタ処理をした信号を生成するセレクタと;
を具えることを特徴とするシステム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、前記フィルタの少なくとも一つが、前記スピーカの周波数応答に対応する前記フィルタのカットオフ周波数以上で減衰応答を示すことを特徴とするシステム。
- 請求項2に記載のシステムにおいて、前記フィルタの少なくとも一つが、前記スピーカの周波数応答に対応する前記フィルタのカットオフ周波数以上で減衰応答を示し、前記スピーカがその指定周波数レンジ全体にわたってほぼフラットな応答を示すことを特徴とするシステム。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のシステムにおいて、前記スピーカの周波数応答がその周波数レンジにわたって6dB/オクターブであり、前記フィルタの各々が、前記カットオフ周波数を超える周波数レンジでは−6dB/オクターブの減衰応答を示し、前記カットオフ周波数より下の周波数レンジでは実質的に減衰しないことを特徴とするシステム。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のシステムにおいて、前記フィルタの少なくとも一つがローパスフィルタ(LPF)であることを特徴とするシステム。
- 請求項5に記載のシステムにおいて、前記LPFsの少なくとも一つがIIRタイプのフィルタであることを特徴とするシステム。
- 請求項5又は6に記載のシステムにおいて、前記LPFsの少なくとも一つがFIRタイプのフィルタであることを特徴とするシステム。
- 請求項1乃至7のいずれか1項に記載のシステムにおいて、前記直接デジタルスピーカ音量制御デバイスが、発生した音のSPLを調節する音量制御モジュールを具えることを特徴とするシステム。
- 請求項1乃至8のいずれか1項に記載のシステムにおいて、前記選択基準が、(i)所望の発生したSPL、(ii)前記発生した音の所望の周波数レンジ、(iii)前記入力信号のスペクトル、及び(iv)前記入力信号のゲイン、のうちの少なくとも一つに基づくことを特徴とするシステム。
- デジタルアナログコンバータを使用することなく、入力信号に応じた音圧レベル(SPL)と所定の周波数で音を発生するように構成された複数の圧力生成エレメントを具える直接デジタルスピーカであって;前記直接デジタルスピーカがその周波数レンジ全体を通して周波数応答を固有に示し、前記直接デジタルスピーカが直接デジタルスピーカ音量制御デバイスを具える直接デジタルスピーカにおいて;
(a)各々が別のカットオフ周波数を有する少なくとも二つのフィルタを提供し、各フィルタがそのカットオフ周波数以下では実質的に減衰せず、前記フィルタのカットオフ周波数以上で減衰応答を示すモジュールと;
(b)少なくとも発生した所望の音量と周波数に基づく選択基準に基づいて前記フィルタの少なくとも一つを選択し、このフィルタを前記入力信号に適用して前記スピーカに供給するように構成したフィルタ処理をした信号を生成するセレクタと;
を具えることを特徴とする直接デジタルスピーカ。 - 音を発生するスピーカシステムであって、発生した音の少なくとも一の属性が、クロックによって定期的にサンプリングされる入力デジタル信号の少なくとも一の特性に対応しているスピーカシステムにおいて、当該システムが少なくとも一のアクチュエータデバイスを具え、各アクチュエータデバイスが:
移動エレメントのアレイであって、個別移動エレメントが交流磁場に応答し、交流磁場が存在するときに作用する電磁力に応じて、各軸に沿って交互に往復移動するように拘束されているアレイと;
前記移動エレメントの少なくとも一のサブセットを少なくとも一のラッチ位置に選択的にラッチして、前記個別移動エレメントが前記電磁力に応答しないように作動する少なくとも一のラッチと:
前記クロックを受信して動作し、前記移動エレメントのアレイへの前記電磁力の提供を制御する磁場制御システムと;
前記デジタル入力信号を受信して、前記少なくとも一のラッチを制御するラッチコントローラであって、前記ラッチコントローラが直接デジタルスピーカ音量制御デバイスに接続されているラッチコントローラと;
を具えることを特徴とするスピーカシステム。 - 音を発生するスピーカシステムであって、発生した音の少なくとも一の属性がクロックによって定期的にサンプリングされる入力デジタル信号の少なくとも一の特性に対応しているスピーカシステムにおいて、当該システムが少なくとも一のアクチュエータデバイスを具え、各アクチュエータデバイスが:
移動エレメントのアレイであって、個別移動エレメントが交流磁場に応答し、交流磁場が存在するときにそこに作用する電磁力に応じて、各軸に沿って交互に往復移動するように拘束されているアレイと;
前記移動エレメントの少なくとも一のサブセットを少なくとも一のラッチ位置に選択的にラッチして、前記ここの移動エレメントが前記電磁力に応答しないように作動する少なくとも一のラッチと:
前記クロックを受信して動作し、前記移動エレメントのアレイへの前記電磁力の提供を制御する磁場制御システムと;
前記デジタル入力信号を受信して、前記少なくとも一のラッチを制御するラッチコントローラであって、前記ラッチコントローラが直接デジタルスピーカ音量制御デバイスに接続されている、請求項1乃至9のいずれか1項に記載のラッチコントローラと;
を具えることを特徴とするスピーカシステム。 - 直接デジタルスピーカに供給されるように構成された入力信号の音量を制御する方法であって;前記直接デジタルスピーカが入力信号に応じた音圧レベル(SPL)と所定の周波数で音を発生するように構成された複数の圧力生成エレメントを具え;前記直接デジタルスピーカがその周波数レンジ全体にわたって周波数応答を固有に示す、方法において、当該方法が:
a.各々が別のカットオフ周波数を有する少なくとも二つのフィルタであって、各フィルタがそのカットオフ周波数より下では実質的に減衰を示さず、前記フィルタのカットオフ周波数以上では減衰応答を示す、少なくとも二つのフィルタを提供するステップと;
b.発生した音の少なくとも所望の音量と周波数に基づいた選択基準に従って前記フィルタの少なくとも一つを選択し、前記フィルタを前記入力信号に適用して、前記スピーカに送るように構成されたフィルタ処理した信号を生成するステップと;
を具えることを特徴とする方法。 - 請求項13に記載の方法において、前記フィルタの少なくとも一つが、受信した入力信号にリアルタイムで適用されることを特徴とする方法。
- 請求項13に記載の方法において、前記適用するステップが、入力信号へ適用する前記フィルタの少なくとも一つに前処理を行うことを特徴とする方法。
- 請求項13乃至15のいずれか一つに記載したステップを実行するためのコンピュータコード部分を保存するように構成したストレージを具えることを特徴とするコンピュータプログラム製品。
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