JP2012217041A - Electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発振装置を有する電子機器に関する。 The present invention relates to an electronic apparatus having an oscillation device.
スピーカに関する技術として、例えば超音波を利用するものがある。超音波を利用したパラメトリックスピーカによれば、指向性の高い音波の出力が可能となる。パラメトリックスピーカに関する技術としては、例えば特許文献1〜3に記載のものが挙げられる。 As a technique related to a speaker, for example, there is a technique using ultrasonic waves. According to the parametric speaker using ultrasonic waves, it is possible to output sound waves with high directivity. Examples of the technology related to the parametric speaker include those described in Patent Documents 1 to 3.
特許文献1および2に記載の技術は、搬送波の周波数を制御することによって、復調する距離を制御するというものである。また、特許文献3に記載の技術は、可聴音用スピーカと、超音波スピーカを備えたスピーカ装置に関するものである。
特に、特許文献2および3に記載の技術では、圧電振動子を用いたスピーカ装置が開示されている。
The techniques described in Patent Documents 1 and 2 control the demodulation distance by controlling the frequency of the carrier wave. The technique described in Patent Document 3 relates to a speaker device including an audible speaker and an ultrasonic speaker.
In particular, the techniques described in Patent Documents 2 and 3 disclose speaker devices using piezoelectric vibrators.
圧電振動子を用いたスピーカに関する技術としては、他にも例えば特許文献4に記載のものが挙げられる。特許文献4に記載の技術は、小型スピーカの背面側に、膜材が貼り付けられたリング形状の圧電素子を設けるというものである。 Other technologies related to speakers using piezoelectric vibrators include those described in Patent Document 4, for example. The technique described in Patent Document 4 is to provide a ring-shaped piezoelectric element having a film material attached to the back side of a small speaker.
パラメトリックスピーカは超音波を利用するため、高い指向性をもった音場の形成が可能である。しかしながら、音場の形成に関し、距離方向の制御を行うことは困難であった。 Since the parametric speaker uses ultrasonic waves, a sound field having high directivity can be formed. However, it is difficult to control the distance direction regarding the formation of the sound field.
本発明の目的は、音場の形成に関し、距離方向の制御を行うことが可能な、発振装置を備えた電子機器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electronic device including an oscillating device that can control a distance direction with respect to formation of a sound field.
本発明によれば、パラメトリックスピーカの変調波を出力する第1発振装置と、
前記第1発振装置と同一の方向に、パラメトリックスピーカの変調波を出力する第2発振装置と、
前記第1発振装置および前記第2発振装置と接続し、前記第1発振装置および前記第2発振装置の出力を互いに独立して制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第1発振装置から出力される変調波の周波数よりも低い周波数の変調波を出力するように前記第2発振装置を制御し、
前記第2発振装置から出力される変調波によって復調される音波の位相が、前記第1発振装置から出力される変調波によって復調される音波の位相と逆位相となるように前記第2発振装置を制御する電子機器が提供される。
According to the present invention, a first oscillation device that outputs a modulated wave of a parametric speaker;
A second oscillator that outputs a modulated wave of a parametric speaker in the same direction as the first oscillator;
A control unit connected to the first oscillation device and the second oscillation device, and controlling the outputs of the first oscillation device and the second oscillation device independently of each other;
With
The controller is
Controlling the second oscillating device to output a modulated wave having a frequency lower than the frequency of the modulated wave output from the first oscillating device;
The second oscillator so that the phase of the sound wave demodulated by the modulated wave output from the second oscillator is opposite to the phase of the sound wave demodulated by the modulated wave output from the first oscillator An electronic device for controlling is provided.
本発明によれば、音場の形成に関し、距離方向の制御を行うことが可能な、発振装置を備えた電子機器を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electronic device provided with the oscillation apparatus which can perform control of a distance direction regarding formation of a sound field can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
図1は、本実施形態に係る電子機器200による音場形成の制御を説明する模式図である。また、図2は、図1に示す電子機器200の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る電子機器200は、発振装置100と、発振装置102と、制御部90と、を備えている。電子機器200は、例えば携帯電話機等の携帯端末装置である。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining control of sound field formation by the
発振装置100は、パラメトリックスピーカの変調波を出力する。発振装置102は、発振装置100と同一の方向に、パラメトリックスピーカの変調波を出力する。制御部90は、発振装置100および発振装置102と接続し、発振装置100および発振装置102の出力を互いに独立して制御する。また、制御部90は、発振装置100から出力される変調波の周波数よりも低い周波数の変調波を出力するように発振装置102を制御する。さらに、制御部90は、発振装置102から出力される変調波によって復調される音波の位相が、発振装置100から出力される変調波によって復調される音波の位相と逆位相となるように発振装置102を制御する。以下、電子機器200の構成について詳細に説明する。
The
図3は、図2に示す発振装置100、102を示す断面図である。図3に示すように、発振装置100、102は、圧電振動子10と、振動部材20と、支持部材30と、を備えている。振動部材20は、一面において圧電振動子10を拘束している。支持部材30は、振動部材20の縁を保持している。
本実施形態において、発振装置102が有する圧電振動子10の共振周波数は、発振装置100が有する圧電振動子10の共振周波数よりも低い。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the
In the present embodiment, the resonance frequency of the
振動部材20は、例えば平板形状を有している。振動部材20は、金属や樹脂等、脆性材料であるセラミックに対して高い弾性率を持つ材料によって構成され、例えばリン青銅、又はステンレス等の汎用材料によって構成される。振動部材20の厚みは、5〜500μmであることが好ましい。また、振動部材20の縦弾性係数は、1〜500GPaであることが好ましい。振動部材20の縦弾性係数が過度に低い、または高い場合、発振装置の振動特性や信頼性を損なうおそれがある。
The
図4は、図3に示す圧電振動子10を示す断面図である。図4に示すように、圧電振動子10は、圧電体70、上部電極72および下部電極74を有している。圧電体70は、上部電極72および下部電極74に挟まれている。また、圧電体70は、その厚さ方向(図4中上下方向)に分極している。圧電振動子10は、振動部材20の一面と水平な面方向において、例えば円形または楕円形を有する。
4 is a cross-sectional view showing the
圧電体70は、圧電効果を有する材料により構成され、例えば電気機械変換効率が高い材料としてジルコン酸チタン酸鉛(PZT)またはチタン酸バリウム(BaTiO3)等により構成される。また、圧電体70の厚みは、10μm〜1mmであることが好ましい。厚みが10μm未満である場合、圧電体70は脆性材料により構成されるため、取り扱い時において破損等が生じやすい。一方、厚みが1mmを超える場合、圧電体70の電界強度が低減する。このため、エネルギー変換効率の低下を招く。
The
上部電極72および下部電極74は、電気伝導性を有する材料によって構成され、例えば銀または銀/パラジウム合金等によって構成される。銀は、低抵抗な汎用材料であり、製造コストや製造プロセスの観点から優位である。また、銀/パラジウム合金は、耐酸化性に優れた低抵抗材料であり、信頼性に優れる。上部電極72および下部電極74の厚みは、1〜50μmであることが好ましい。厚みが1μm未満の場合、均一に成形することが難しくなる。一方、50μmを超える場合、上部電極72または下部電極74が圧電体70に対して拘束面となり、エネルギー変換効率の低下を招く。
The
図2に示すように、電子機器200は、信号生成部92を備えている。信号生成部92は、発振装置100および発振装置102が有する圧電振動子10のそれぞれに接続しており、それぞれの圧電振動子10に入力する電気信号を生成する。制御部90は、信号生成部92と接続しており、信号生成部92による信号の生成を制御する。外部から入力された情報に基づいて制御部90が信号生成部92の信号の生成を制御することにより、発振装置100および発振装置102の出力を制御することができる。また、制御部90は、互いに異なる周波数の音波を出力するよう、発振装置100および発振装置102を制御することができる。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態において、発振装置100および発振装置102は、パラメトリックスピーカとして使用される。発振装置100および発振装置102をパラメトリックスピーカとして使用する場合、制御部90は信号生成部92を介して、パラメトリックスピーカとしての変調信号を入力する。この場合、圧電振動子10は、20kHz以上、例えば100kHzの音波を信号の輸送波として用いる。
In the present embodiment, the
なお、発振装置100は、通常のスピーカとして使用することもできる。発振装置100を通常のスピーカとして使用する場合には、制御部90は信号生成部92を介して、音声信号をそのまま各圧電振動子10へ入力する。
また、発振装置100は、音波センサとして使用することもできる。発振装置100を音波センサとして使用する場合、制御部90に入力される信号は、音波を発振する旨の指令信号である。そして、発振装置100を音波センサとして使用する場合、信号生成部92は各圧電振動子10に、各圧電振動子10の共振周波数の音波を発生させる。
Note that the
The
次に、本実施形態に係る電子機器200による音場形成の制御を説明する。
図5は、図1に示す電子機器200による音場形成の制御を説明するグラフであり、発振装置から出力された超音波の距離減衰の様子を示している。具体的には、20kHzの超音波と60kHzの超音波の距離減衰の様子を示している。超音波は、周波数が低いほど、その指向性が広がる。これに伴い、超音波に距離減衰が生じやすくなるため、超音波の到達距離は短くなる。一方で、超音波は、周波数が高いほど高い指向性を有する。このため、超音波に距離減衰が生じにくく、超音波の到達距離は長くなる。
Next, control of sound field formation by the
FIG. 5 is a graph for explaining the control of the sound field formation by the
本実施形態において、発振装置102から出力される変調波は、発振装置100から出力される変調波よりも低い周波数を有する。このため、図1に示すように、発振装置102から出力される変調波によって形成される復調領域42は、発振装置100から出力される変調波によって形成される復調領域40よりも、電子機器200からの距離は短い。
また、本実施形態においては、発振装置102から出力される変調波によって復調される音波の位相は、発振装置100から出力される変調波によって復調される音波の位相と逆位相である。このため、復調領域40と復調領域42とが重なる部分においては、それぞれを形成する音波は互いにキャンセリングすることとなる。すなわち、図1中のキャンセリング領域44において、復調領域40を形成する音波が、復調領域42を形成する音波によってキャンセリングされる。
In the present embodiment, the modulated wave output from the
In this embodiment, the phase of the sound wave demodulated by the modulated wave output from the
従って、復調領域40のうち復調領域42と重なる部分において音場は形成されず、復調領域40のうち復調領域42と重ならない部分において音場が形成されることとなる。すなわち、復調領域40のうち電子機器200から近くの部分によって音場は形成されず、遠くの部分によって音場が形成される。
このようにして、音場の形成に関し、距離方向における制御を行うことができる。なお、距離方向とは、超音波の進行方向と一致する方向をいう。
Therefore, a sound field is not formed in a portion of the
In this way, control in the distance direction can be performed with respect to the formation of the sound field. The distance direction refers to a direction that coincides with the traveling direction of the ultrasonic wave.
次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態における電子機器200において、制御部90は、発振装置100から出力される変調波の周波数よりも低い周波数の変調波を出力するように発振装置102を制御する。また、制御部90は、発振装置102から出力される変調波によって復調される音波の位相が、発振装置100から出力される変調波によって復調される音波の位相と逆位相となるように発振装置102を制御する。
Next, the effect of this embodiment will be described. In the
本実施形態の上記構成によれば、発振装置100から出力される変調波によって形成される復調領域40のうち、発振装置102から出力される変調波によって形成される復調領域42と重なる部分において音場は形成されず、復調領域40のうち復調領域42と重ならない部分において音場が形成されることとなる。すなわち、復調領域40のうち電子機器200から近くの部分によって音場は形成されず、遠くの部分によって音場が形成される。
従って、音場の形成に関し、距離方向における制御を行うことが可能な、発振装置を備えた電子機器を提供することができる。
According to the above-described configuration of the present embodiment, the sound is generated in the portion of the
Therefore, it is possible to provide an electronic device including an oscillation device that can perform control in the distance direction regarding the formation of a sound field.
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.
10 圧電振動子
20 振動部材
30 支持部材
40 復調領域
42 復調領域
44 キャンセリング領域
70 圧電体
72 上部電極
74 下部電極
90 制御部
92 信号生成部
100 発振装置
102 発振装置
200 電子機器
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1発振装置と同一の方向に、パラメトリックスピーカの変調波を出力する第2発振装置と、
前記第1発振装置および前記第2発振装置と接続し、前記第1発振装置および前記第2発振装置の出力を互いに独立して制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第1発振装置から出力される変調波の周波数よりも低い周波数の変調波を出力するように前記第2発振装置を制御し、
前記第2発振装置から出力される変調波によって復調される音波の位相が、前記第1発振装置から出力される変調波によって復調される音波の位相と逆位相となるように前記第2発振装置を制御する電子機器。 A first oscillation device that outputs a modulated wave of a parametric speaker;
A second oscillator that outputs a modulated wave of a parametric speaker in the same direction as the first oscillator;
A control unit connected to the first oscillation device and the second oscillation device, and controlling the outputs of the first oscillation device and the second oscillation device independently of each other;
With
The controller is
Controlling the second oscillating device to output a modulated wave having a frequency lower than the frequency of the modulated wave output from the first oscillating device;
The second oscillator so that the phase of the sound wave demodulated by the modulated wave output from the second oscillator is opposite to the phase of the sound wave demodulated by the modulated wave output from the first oscillator Control electronic equipment.
前記第1発振装置および前記第2発振装置は、圧電振動子を有しており、
前記第2発振装置が有する前記圧電振動子の共振周波数は、前記第1発振装置が有する前記圧電振動子の共振周波数よりも低い電子機器。 The electronic device according to claim 1,
The first oscillation device and the second oscillation device have a piezoelectric vibrator,
An electronic apparatus in which a resonance frequency of the piezoelectric vibrator included in the second oscillation device is lower than a resonance frequency of the piezoelectric vibrator included in the first oscillation device.
前記電子機器は携帯端末装置である電子機器。 The electronic device according to claim 1 or 2,
The electronic device is an electronic device which is a mobile terminal device.
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| JP6333480B1 (en) * | 2017-01-27 | 2018-05-30 | 三菱電機エンジニアリング株式会社 | Super directional acoustic device |
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Cited By (2)
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