JP2011041266A - 信号の損失を最小化するための人体音響送信装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は信号の損失を最小化するための人体音響送信装置及び方法に関する。
【解決手段】上記人体音響送信装置は、伝送しようとする音響信号に対する変調を行い、変調された音響信号を人体を通じて使用者の耳のあたりに伝送する音響信号送信部と、上記変調された音響信号の復調のための搬送波信号を空気を通じて使用者の耳のあたりに伝送する搬送波信号送信部を含んで構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は信号の損失を最小化するための人体音響送信装置及び方法に関し、より詳細には、変調された音響信号は人体を通じて伝送し、上記音響信号の復調のための搬送波信号は空気を通じて伝送することで、耳のあたりを除いた他の人体部位において現われる非線形現象による音響信号の損失を最小化し、耳のあたりで生成される音響信号の大きさを増加させ、音質を向上させるための技術に関する。

ＭＰ３プレーヤーやポータブルラジオなどのような従来の音響送信システムでは、送信装置が送信しようとする音響信号を有線で送信するか、または変調した後無線で送信し、使用者の耳のあたりに位置したイヤホンなどのような受信装置が送信される信号を受信したり、受信してから復調することで音響を聞くことができるようにする。しかし、このような従来の音響送信システムは必ず受信装置を具備しなければならない上、受信装置が人体に接触しているときにのみ音響を聞くことができるため、使用者には不便さがある。

それで、音響送信システムの便宜性をより向上させるために、人体を通じて音響信号を送信する人体音響送信技術が提案された。

提案された人体音響送信技術によれば、送信しようとする音響信号は振幅変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）されて約２０ｋＨｚ以上の超音波帯域信号に変換され、変調された音響信号は変調に使われた搬送波信号と組み合わさるか、または搬送波信号とは別にそれぞれ超音波信号に変換された後に人体に印加される。

人体は印加された超音波信号に対して入力される信号の大きさに比例する線形作用だけではなく非線形作用をもする。２つ以上の信号に対する非線形作用は２つの信号の積でモデリングすることができる。送信しようとする音響信号をｍ（ｔ）、搬送波信号の振幅及び周波数をそれぞれＡ_ｃ及びｆ_ｃであるとすると、搬送波信号により振幅変調された音響信号及び搬送波信号はそれぞれ数学式１及び２のように表わされることができる。

数学式１及び２のような２つの信号がそれぞれ超音波信号に変換されてから人体に印加されると、それぞれの超音波信号は使用者の体を通じて伝送されながら非線形作用により周波数混合（Ｍｉｘｉｎｇ）されて数学式３のような信号が生成される。これをｓｉｎｅ公式を利用し展開すると、数学式４のようである。

数学式４において、一番目の項は超音波帯域の信号であって、人の耳では聞くことができない信号であり、二番目の項は音響帯域の信号であって、人が聞くことができる信号である。従って、上述した人体音響送信技術によれば、使用者は別途の受信装置なしに送信された音響信号を聞くことができるようになる。

しかし、上述した人体音響送信技術によると、変調された音響信号と搬送波信号が人体を通じて送信されながら、使用者の耳のあたりだけではなく信号が通過する全ての人体部位において非線形作用による音響信号が生成し、耳のあたりを除いた他の人体部位において生成された音響信号は消滅する。従って、音響信号の損失が非常に大きい。これにより耳のあたりで生成される音響信号の大きさが非常に小さく、その音質が低下するという短所がある。

韓国特開第2006-0064519号公報

従って、本発明は上記のような従来技術の問題点を解決するためのもので、変調された音響信号は人体を通じて伝送し、上記音響信号の復調のための搬送波信号は空気を通じて伝送することで、耳のあたりを除いた他の人体部位で現われる非線形現象による音響信号の損失を最小化して耳のあたりで生成される音響信号の大きさを増加させ、音質を向上させることができる信号の損失を最小化するための人体音響送信装置及び方法を提供するためのものである。

上記の目的を果たすための本発明の一側面による信号の損失を最小化するための人体音響送信装置は、伝送しようとする音響信号に対する変調を行い、変調された音響信号を人体を通じて使用者の耳のあたりに伝送する音響信号送信部と、上記変調された音響信号の復調のための搬送波信号を空気を通じて使用者の耳のあたりに伝送する搬送波信号送信部を含む。

このとき、上記音響信号送信部は、上記伝送しようとする音響信号を生成する音響信号生成器と、上記搬送波信号を利用して生成された音響信号に対する振幅変調を行う振幅変調器と、振幅変調された音響信号を超音波信号に変換し、人体に印加する第１超音波変換器を含んで構成され、上記振幅変調器により振幅変調された音響信号を増幅して上記第１超音波変換器に提供する第１信号増幅器をさらに含むこともできる。

このとき、上記振幅変調器は、上記搬送波信号送信部から受信した搬送波信号を利用して振幅変調を行うこともでき、上記音響信号送信部が搬送波信号を生成する搬送波信号生成器をさらに含み、上記搬送波信号生成器により生成された搬送波信号を利用して振幅変調を行うこともできる。

また、上記第１超音波変換器は、人体に接触されることが好ましい。

一方、上記搬送波信号送信部は、搬送波信号を生成する搬送波信号生成器と、生成された搬送波信号を超音波信号に変換して空気中に伝送する第２超音波変換器を含んで構成され、上記搬送波信号生成器により生成された搬送波信号を増幅して上記第２超音波変換器に提供する第２信号増幅器をさらに含むこともできる。

このとき、上記第２超音波変換器は空中に向かうように設置されるか、指向性超音波変換器で具現されることが好ましい。

上記の目的を果たすための本発明の他の側面による信号の損失を最小化するための人体音響送信方法は、伝送しようとする音響信号及び搬送波信号を生成する段階と、上記搬送波信号を利用して上記音響信号に対する振幅変調を行う段階と、上記振幅変調された音響信号及び上記搬送波信号をそれぞれ超音波信号に変換する段階と、上記超音波信号に変換された音響信号を人体を通じて使用者の耳のあたりに伝送し、上記超音波信号に変換された搬送波信号を空気を通じて使用者の耳のあたりに伝送する段階を含み、上記振幅変調を行う段階の後に、上記振幅変調された音響信号及び上記搬送波信号をそれぞれ増幅する段階をさらに含むこともできる。

このとき、上記空気を通じて使用者の耳のあたりに送信された上記超音波信号に変換された搬送波信号は使用者の耳のあたりで人体に入射される。この場合、上記人体及び空気を通じてそれぞれ使用者の耳のあたりに伝送された超音波信号に変換された音響信号と搬送波信号が使用者の耳のあたりで人体の非線形作用により周波数混合されて音響信号を生成する段階をさらに含むこともできる。

本発明によれば、変調された音響信号は人体を通じて伝送し、上記音響信号の復調のための搬送波信号は空気を通じて伝送することで、耳のあたりを除いた他の人体部位で現われる非線形現象による音響信号の損失を最小化することができるようになる。これにより、耳のあたりで生成される音響信号の大きさを増加させ、音質を向上させることができるようになる。

本発明による信号の損失を最小化するための人体音響送信装置及び方法を説明するための概念図である。 本発明の一実施例による人体音響送信装置の構造図である。

以下では、添付の図面を参照して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように好ましい実施例を詳しく説明する。但し、本発明の好ましい実施例を詳細に説明するにおいて、関連する公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に不明確にすると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。また、類似する機能及び作用をする部分に対しては図面全体にわたって同じ符号を使う。

尚、明細書の全体において、ある部分が他の部分と‘連結’されているというときは‘直接的に連結’されている場合のみではなく、その中間に他の素子を介して‘間接的に連結’されている場合も含む。また、ある構成要素を‘含む’というときは、特に反対する記載がない限り他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。

図１は、本発明による信号の損失を最小化するための人体音響送信装置及び方法を説明するための概念図である。

本発明では、人の耳のあたりを除いた他の人体部位で現われる非線形現象による音響信号の損失を最小化するために、人体音響送信装置１００が変調された音響信号と搬送波信号をそれぞれ独立した媒質を通じて伝送させる。

具体的に、人体音響送信装置１００は、変調された音響信号は人体１０を通じて使用者の耳のあたりに伝送し、搬送波信号は空気を通じて伝送して使用者の耳のあたりで人体１０に入射されるようにする。

これにより、人体音響送信装置１００により送信された変調された音響信号と搬送波信号は、使用者の耳のあたりで接し、人体の非線形作用により音響信号が生成されて使用者が音響信号を聞くことができるようになる。

図２は本発明の一実施例による人体音響送信装置の構造図であり、人体音響送信装置１００は変調された音響信号を人体を通じて伝送するための音響信号送信部１１０と、搬送波信号を空気を通じて伝送するための搬送波信号送信部１２０を含んで構成される。

音響信号送信部１１０は音響信号生成器１１１と、振幅変調器１１２と、第１信号増幅器１１３と、第１超音波変換器１１４を含んで構成される。

音響信号生成器１１１は伝送しようとする音響信号を生成する。

振幅変調器１１２は、音響信号生成器１１１により生成された音響信号を受信し、これに対する振幅変調を行うものであって、搬送波信号生成器１２１により生成された搬送波信号を利用して音響信号に対する振幅変調を行う。

図２には、搬送波信号生成器１２１が搬送波信号送信部１２０に含まれるものと図示したが、搬送波信号生成器１２１が音響信号送信部１１０に含まれ、搬送波信号送信部１２０が音響信号送信部１１０から生成された搬送波信号の伝達を受けて伝送するように具現されることもできる。

第１信号増幅器１１３は、振幅変調器１１２により変調された音響信号を増幅し人体を通じて耳のあたりまで送信できるように十分な大きさを有するようにする。

第１超音波変換器１１４は、第１信号増幅器１１３により増幅された変調された音響信号を超音波信号に変換して人体に印加する。そのために、第１超音波変換器１１４は人体と接触されることが好ましい。

上述したように構成された音響信号送信部１１０により人体に印加された変調された音響信号は、人体を通じて使用者の耳のあたりまで送信される。

一方、搬送波信号送信部１２０は搬送波信号生成器１２１と、第２信号増幅器１２２と、第２超音波変換器１２３を含んで構成される。

搬送波信号生成器１２１は音響信号送信部１１０の振幅変調器１１２により音響信号の振幅変調に使用される搬送波信号を生成する。上述したように、搬送波信号生成器１２１は搬送波信号送信部１２０ではなく音響信号送信部１１０に含まれることもできる。

第２信号増幅器１２２は、搬送波信号生成器１２１により生成された搬送波信号を増幅する。

第２超音波変換器１２３は、第２信号増幅器１２２により増幅された搬送波信号を超音波信号に変換し、空気を通じて使用者の耳のあたりに伝送する。そのために、第２超音波変換器１２３は空中に向かうように人体音響送信装置１００に設置されることが好ましい。

また、送信された超音波信号が空気中で広かることを防止し、使用者の耳のあたりに集中して送信できるようにするために、第２超音波変換器１２３として指向性超音波変換器が使用されるのが好ましい。

上述したように構成された搬送波信号送信部１２０により空気中に伝送された信号は使用者の耳のあたりに送信されて耳のあたりで人体に入射するようになる。

以下でも図２を参照し、本発明による人体音響送信装置による人体音響送信方法を説明する。

まず、音響信号生成器１１１は伝送しようとする音響信号を生成し、搬送波信号生成器１２１は上記音響信号の振幅変調に利用される搬送波信号を生成する。

次いで、振幅変調器１１２は音響信号生成器１１１により生成された音響信号と搬送波信号生成器１２１により生成された搬送波信号の入力を受け、搬送波信号を利用して音響信号に対する振幅変調を行う。

次いで、第１及び第２信号増幅器１１３、１２２は、それぞれ変調された音響信号及び搬送波信号を増幅し、人体または空気を通じて耳のあたりまで送信できるように十分な大きさを有するようにする。

次いで、第１超音波変換器１１４は増幅された変調された音響信号を超音波信号に変換して人体を通じて使用者の耳のあたりに伝送し、第２超音波変換器１２３は増幅された搬送波信号を超音波信号に変換して空気を通じて使用者の耳のあたりに伝送する。このとき、空気を通じて使用者の耳のあたりに伝送された超音波信号は耳のあたりで人体で入射するようになる。

上述した過程を経て人体及び空気を通じてそれぞれ使用者の耳のあたりに伝送された音響信号と搬送波信号は、耳のあたりで人体の非線形作用により周波数混合される。これにより、音響信号が生成されて使用者が生成された音響信号を聞くことができるようになる。

本発明は上述の実施例及び添付の図面により限定されるものではない。本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明の技術的思想から外れない範囲内で本発明による構成要素を置換、変形及び変更できるということは明白である。

１００ 人体音響送信装置
１１０ 音響信号送信部
１１１ 音響信号生成器
１１２ 振幅変調器
１１３ 第１信号増幅器
１１４ 第１超音波変換器
１２０ 搬送波信号送信部
１２１ 搬送波信号生成器
１２２ 第２信号増幅器
１２３ 第２超音波変換器

Claims (18)

1. 伝送しようとする音響信号に対する変調を行い、変調された音響信号を人体を通じて使用者の耳のあたりに伝送する音響信号送信部と、
   前記変調された音響信号の復調のための搬送波信号を空気を通じて使用者の耳のあたりに伝送する搬送波信号送信部を含むことを特徴とする人体音響送信装置。
2. 前記音響信号送信部は、
   前記伝送しようとする音響信号を生成する音響信号生成器と、
   前記搬送波信号を利用して生成された音響信号に対する振幅変調を行う振幅変調器と、
   振幅変調された音響信号を超音波信号に変換して人体に印加する第１超音波変換器を含むことを特徴とする請求項１に記載の人体音響送信装置。
3. 前記振幅変調器は、前記搬送波信号送信部から受信した搬送波信号を利用して振幅変調を行うことを特徴とする請求項２に記載の人体音響送信装置。
4. 前記音響信号送信部は、
   搬送波信号を生成する搬送波信号生成器をさらに含み、
   前記振幅変調器は前記搬送波信号生成器により生成された搬送波信号を利用して振幅変調を行うことを特徴とする請求項２に記載の人体音響送信装置。
5. 前記第１超音波変換器は、人体に接触されることを特徴とする請求項２に記載の人体音響送信装置。
6. 前記音響信号送信部は、
   前記振幅変調器により振幅変調された音響信号を増幅して前記第１超音波変換器に提供する第１信号増幅器をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の人体音響送信装置。
7. 前記搬送波信号送信部は、
   搬送波信号を生成する搬送波信号生成器と、
   生成された搬送波信号を超音波信号に変換して空気中に伝送する第２超音波変換器を含むことを特徴とする請求項１に記載の人体音響送信装置。
8. 前記第２超音波変換器は、空中に向かうように設置されることを特徴とする請求項７に記載の人体音響送信装置。
9. 前記第２超音波変換器は、指向性超音波変換器で具現されることを特徴とする請求項７に記載の人体音響送信装置。
10. 前記搬送波信号送信部は、
    前記搬送波信号生成器により生成された搬送波信号を増幅して前記第２超音波変換器に提供する第２信号増幅器をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の人体音響送信装置。
11. 前記搬送波信号送信部は、
    前記搬送波信号生成器により生成された搬送波信号を超音波信号に変換して空気中に伝送する第２超音波変換器を含むことを特徴とする請求項４に記載の人体音響送信装置。
12. 前記第２超音波変換器は、空中に向かうように設置されることを特徴とする請求項１１に記載の人体音響送信装置。
13. 前記第２超音波変換器は、指向性超音波変換器で具現されることを特徴とする請求項１１に記載の人体音響送信装置。
14. 前記搬送波信号送信部は、
    前記搬送波信号生成器により生成された搬送波信号を増幅して前記第２超音波変換器に提供する第２信号増幅器をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の人体音響送信装置。
15. 伝送しようとする音響信号及び搬送波信号を生成する段階と、
    前記搬送波信号を利用して前記音響信号に対する振幅変調を行う段階と、
    前記振幅変調された音響信号及び前記搬送波信号をそれぞれ超音波信号に変換する段階と、
    前記超音波信号に変換された音響信号を人体を通じて使用者の耳のあたりに伝送し、前記超音波信号に変換された搬送波信号を空気を通じて使用者の耳のあたりに伝送する段階を含むことを特徴とする人体音響送信方法。
16. 前記空気を通じて使用者の耳のあたりに送信された前記超音波信号に変換された搬送波信号は、使用者の耳のあたりで人体に入射することを特徴とする請求項１５に記載の人体音響送信方法。
17. 前記人体及び空気を通じてそれぞれ使用者の耳のあたりに伝送された超音波信号に変換された音響信号と搬送波信号が使用者の耳のあたりで人体の非線形作用により周波数混合されて音響信号を生成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の人体音響送信方法。
18. 前記振幅変調を行う段階の後に、
    前記振幅変調された音響信号及び前記搬送波信号をそれぞれ増幅する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の人体音響送信方法。

Images