(57)【要約】【課題】変換器処理装置において、可聴帯域に本来存在しない成分の音の発生を防止する。【解決手段】信号源からの音声信号を基に変調処理する変調器８と、変調器８からの信号を増幅するパワーアンプ１０と、パワーアンプ１０からの信号を音波に変換する電気音響変換器としての放射器１１とを備えた従来の変換器処理装置の構成に対し、パワーアンプ１０の前段に、可聴帯域の上限付近に遮断周波数を有し、主に可聴帯域の信号成分を遮断するハイパスフィルター９を設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号源からの音声信号を基に変調処理する変調器と、
前記変調器からの信号を増幅するパワーアンプと、
前記パワーアンプからの信号を音波に変換する電気音響変換器とを備え、
超音波の有限振幅音波の非線型性によるパラメトリック作用により可聴信号を得る変換器処理装置において、
前記変調器の出力に含まれる可聴帯域の信号成分を遮断するハイパスフィルターを前記パワーアンプの前段に設けたことを特徴とする変換器処理装置。
【請求項２】
ハイパスフィルターは、可聴帯域の上限付近に遮断周波数を有し、その遮断特性を少なくとも−１２ｄＢ／ｏｃｔａｖｅの特性を有することを特徴とする請求項１記載の変換器処理装置。
【請求項３】
変調器は、信号源からの音声信号をｍ倍する処理と、該ｍ倍処理した信号に直流バイアスを加算する処理と、該加算処理された信号の平方根処理と、該平方根処理した信号と超音波のキャリア信号との掛算処理とを行うことを特徴とする請求項１記載の変換器処理装置。
【請求項４】
ハイパスフィルターを変調器と一体の構成としたことを特徴とする請求項１記載の変換器処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は可聴音を指向性放射する際に、可聴帯域で不要な音の発生を防止した変換器処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の変換器処理装置は変調器とパワーアンプおよび電気音響変換器とで構成され、その変調器では係数器による係数（ｍ）倍の処理、同処理した信号に直流バイアスを加算する処理、同処理した信号の平方根処理、および同処理した信号と超音波のキャリア信号とを掛算して振幅変調する処理を行っている。
この変調器からの信号をパワーアンプで増幅し、同増幅した電気信号を電気音響変換器で音波に変換する（例えば、特許文献１参照）。
この場合、変調器の出力は上記平方根処理および掛算処理により、または、これら処理以外の信号処理により広帯域化したスペクトルを有する信号となる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平４−５８７５８号公報（第１−３頁、第１図）
【非特許文献１】
電子情報通信学会技術研究報告，信学技報Ｖｏｌ．１０２，Ｎｏ．１７１，ＥＡ２００２−３０）、ｐ．５−８、「ＤＳＰを用いたパラメトリックスピーカ駆動用包絡変調器の試作」
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の変換器処理装置は以上のように構成されているので、平方根処理および掛算処理により、または、これら処理以外の信号処理により広帯域化したスペクトルが発生し、これにより、可聴帯域に本来存在しない成分の音が発生してしまうという問題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、可聴帯域での不要な音の発生を防止した変換器処理装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る変換器処理装置は、変調器の出力に含まれる可聴帯域の信号成分を遮断するハイパスフィルターをパワーアンプの前段に設けたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による変換器処理装置の構成を示すブロック図である。
図１において、変調信号源１で生成された音声信号は係数器２に入力し、この係数器２の出力は加算器３に入力する。この加算器３には直流源４も接続されている。加算器３の出力は平方根変換器５に入力し、その出力は掛算器６へ入力する。この掛算器６には超音波帯域発振器７も接続されている。
以上の係数器２乃至超音波帯域発振器７の範囲が変調器８を構成する。
【０００８】
掛算器６の出力、即ち、変調器８の出力はハイパスフィルタ（以下、「ＨＰＦ」とする）９へ入力する。このＨＰＦ９の出力はパワーアンプ１０へ入力し、このパワーアンプ１０の出力は電気音響変換器としての超音波エミッター（以下、「放射器」とする）１１へ入力する。
【０００９】
次に動作について説明する。
変調信号源１で生成された音声信号Ｓ（ｔ）は変調器８へ入力する。
この変調器８は前記のように、係数器２乃至超音波帯域発振器７で構成されるものであり、その具体的動作は以下である。
入力された音声信号Ｓ（ｔ）を係数器２でｍ倍し、ｍ・Ｓ（ｔ）の信号を得る。このｍ・Ｓ（ｔ）の信号を加算器３において直流源４からの直流バイアスと加算し、１＋ｍ・Ｓ（ｔ）の信号とする。
この１＋ｍ・Ｓ（ｔ）の信号を平方根変換器５において平方根処理する。
上記処理により得た信号［１＋ｍ・Ｓ（ｔ）］１／２を、超音波帯域発振器７からの超音波のキャリア信号と掛算器６で掛算する。この掛算処理により、振幅変調が行われ、変調信号が得られる。
【００１０】
このように、変調器８の上記過程は、変調度ｍの音声信号Ｓ（ｔ）を平方根処理し「振幅変調」した処理となっている。
ここで、上記変調器８における平方根変換器５は、再生音圧の第２高調波ひずみを低減する効果を有するが、平方根変換器５の出力信号を掛算器６で処理すると、図２に示すような周波数スペクトルを呈する。図２は正弦波の１０００Ｈｚを入力信号Ｓ（ｔ）としたときの変調波の周波数スペクトルを表したものである（例えば、非特許文献１参照）。
同図から理解できるように、約４０ＫＨｚのキャリア信号（図中央の最大レベルの信号）の上下に１０００Ｈｚおきにスペクトルが発生し、順次低下するスペクトル成分を持つ。
【００１１】
これらスペクトル成分は、図２では縦軸−６０ｄＢのレベルで見えなくなっているが、理論上無限に続き、３０ＫＨｚ以下の成分も存在する。即ち、可聴音帯域にも存在することとなり、それらの成分が放射器１１を駆動する（発音素子を振動させる）と、可聴音となって不要な音として聞こえることになる。
このような状況は、キャリア周波数が低下し、可聴帯域に近くなったり、入力信号の周波数が高くなり、スペクトルの間隔が広くなると可聴帯域に影響を与えるスペクトルが大きくなる。
従って、可聴帯域に影響を与えるスペクトル成分については遮断する必要がある。
そこで、変調器８の出力信号はＨＰＦ９に入力する。このＨＰＦ９のカットオフ周波数は可聴帯域の上限付近、例えば、２０ＫＨｚに設定する。
【００１２】
ＨＰＦ９の伝送特性は図３（Ａ）に示されるように、カットオフ周波数以下は急峻に減衰する特性を有する。この特性により、図３（Ｂ）に示す変調器８の出力信号周波数スペクトルのうち、ＨＰＦ９のカットオフ周波数（可聴帯域の上限付近）以下の周波数成分は遮断され、これにより可聴音の発生を抑えることができる。
また、ＨＰＦ９の遮断特性は、−１２ｄＢ／ｏｃｔａｖｅ以上に設定することが望ましい。
【００１３】
ＨＰＦ９の出力はパワーアンプ１０により増幅されて放射器１１へ供給され、放射器１１から音波となって放射される。この音波は、強力超音波である有限振幅音波として空気中を伝播される過程で非線形相互作用を起こし、低周波成分などからなっている可聴帯域の超指向性音声に自己復調され、聴取者に対して聴取可能となる。
【００１４】
上述のＨＰＦ９では、変調器８における平方根処理のスペクトルに関して記述したが、それに限定されるものではない。即ち、変調器８の伝送（信号処理）系における平方根処理以外のひずみ低減や伝送特性改善などの処理により発生する可聴帯域の成分についても遮断する。
【００１５】
以上のように、この実施の形態１によれば、信号源からの音声信号を基に変調処理する変調器８と、前記変調器８からの信号を増幅するパワーアンプ１０と、前記パワーアンプ１０からの信号を音波に変換する電気音響変換器としての放射器１１とを備え、超音波の有限振幅音波の非線型性によるパラメトリック作用により可聴信号を得る変換器処理装置において、前記変調器８の出力に含まれる可聴帯域の信号成分を遮断するハイパスフィルター９を前記パワーアンプ１０の前段に設ける構成としたので、変調器８における平方根処理および掛算処理、またはこれら処理以外の信号処理によって広帯域化したスペクトルが発生しても可聴帯域での不要な音の発生を防止することができる。
【００１６】
また、ＨＰＦ９は、可聴帯域の上限付近に遮断周波数を有し、その遮断特性を−１２ｄＢ／ｏｃｔａｖｅ以上とし、急峻な減衰特性としているので不要な音の発生を防止する一方で有用な音への影響を回避することができる。
【００１７】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による変換器処理装置の構成を示すブロック図である。
実施の形態１（図１）では、ＨＰＦ９を変調器８とは独立した構成で示したが、このＨＰＦ９を図１の変調器８と一体の構成とし、図４に示すように別構成の変調器１２としてもよい。
【００１８】
以上のように、この実施の形態２によれば、ハイパスフィルター９を実施の形態１の変調器８と一体の構成とした変調器１２としたので、実施の形態１の効果が得られる一方、変換器処理装置全体の構成を合理化することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、可聴帯域の信号成分を遮断するハイパスフィルターをパワーアンプの前段に設けて変換器処理装置を構成したので、変調器における平方根処理および掛算処理、またはこれら処理以外の信号処理によって広帯域化したスペクトルが発生しても可聴帯域での不要な音の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による変換器処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１を説明するためのものであって、変換器処理装置が動作するときの周波数スペクトル成分を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１を説明するための周波数特性図であり、（Ａ）はＨＰＦ９の伝送特性図、（Ｂ）は変調器８の出力信号の周波数スペクトル図である。
【図４】この発明の実施の形態２による変換器処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  変調信号源、２  係数器、３  加算器、４  直流源、５  平方根変換器、６  掛算器、７  超音波帯域発振器、８，１２  変調器、９  ハイパスフィルター（ＨＰＦ）、１０  パワーアンプ、１１  放射器。
【図１】
2004297723.tif 000003
【図２】
2004297723.tif 000004
【図３】
2004297723.tif 000005
【図４】
2004297723.tif 000006