JP2020068482A - 超音波スピーカ及びパラメトリックスピーカ - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、特許文献1に開示された超音波スピーカでは、振動膜のうちの超音波を放射する部分が、円弧状に突き出した形状とされている。具体的には、振動膜が、複数の穴を有するスペーサで挟み込まれ、穴に空気圧が充填されて圧力が加えられることで、円弧状に突き出した形状とされている。
また、特許文献2に開示された超音波スピーカでは、オーディオ信号を印加するための交流回路に加え、直流バイアスを印加するための電気回路が別途必要になる。
実施の形態1.
図1,2は実施の形態1に係る超音波スピーカ1の構成例を示す図であり、図3は実施の形態1における電極膜123,124の接続例を示す図である。図1は超音波スピーカ1の組立て前の状態を示す図であり、図2は超音波スピーカ1の組立て後の状態を示す図である。また、図1,2では、印加部13の図示を省略している。
超音波スピーカ1は、超音波を空気中に放射する。この超音波スピーカ1は、図1〜3に示すように、フレーム11、振動膜12及び印加部13を備えている。
まず、印加部13が、電極膜123を+極とし、電極膜124を−極とするように電気信号を印加した場合について説明する。この場合、図4に矢印401で示すように、振動膜12に生じた電界による圧電効果によって、圧電性膜122は湾曲形状のまま伸びる。その結果、図4に矢印402で示すように、両端がフレーム11に固定されている湾曲部121は山が高くなる。
ΔL=d31×V×(L/t) (1)
|Z|=|{(Y×t)/(ω×R2)}−ω×ρ×t| (2)
また、キャビティの共鳴を利用した従来の超音波スピーカではミクロンオーダの精密な工作精度が要求されていたのに対し、実施の形態1に係る超音波スピーカ1では1/10ミリオーダの工作精度でよい。そのため、実施の形態1に係る超音波スピーカ1では、従来構成に対し、工作精度が軽減され、製品バラつきが少なくなる。
実施の形態2では、実施の形態1に係る超音波スピーカ1をパラメトリックスピーカに適用した場合について説明する。図6はこの発明の実施の形態2に係るパラメトリックスピーカの構成例を示すブロック図である。
パラメトリックスピーカは、可聴音を超音波に変換して音響放射し、ビーム状の音場を形成して可聴音として再現する。このパラメトリックスピーカは、図6に示すように、搬送波生成部2、変調部3、加算部4、増幅部5及び超音波スピーカ1を備えている。
図6に示すパラメトリックスピーカでは、図7に示すように、まず、搬送波生成部2が、超音波帯域の周波数の搬送波を生成する(ステップST1)。
次いで、変調部3は、搬送波生成部2により生成された搬送波を外部から入力された可聴音のオーディオ信号で変調し、変調波を生成する(ステップST2)。
次いで、加算部4は、搬送波生成部2により生成された搬送波と変調部3により生成された変調波とを加算した信号を得る(ステップST3)。
次いで、増幅部5は、加算部4により得られた信号を増幅する(ステップST4)。
次いで、超音波スピーカ1は、増幅部5による増幅後の信号に基づく電気信号を振動膜12に印加することで、超音波(搬送波及び変調波)を空気中に放射する(ステップST5)。
ここで、自己復調した可聴音(差音)の音圧は、超音波スピーカ1から空気中に放射された搬送波及び変調波の音圧に関係し、搬送波及び変調波の音圧が高くなるほど自己復調した可聴音の音圧も高くなる。なお、変調波の音圧が搬送波の音圧より高くなると過変調になり、パラメトリックスピーカが可聴音を正確に再現できなくなる現象が起きる。
|Z|=|{(Y×t)/(ω×R 2 )}−ω×ρ×t|=0 (1)
ω=2×π×f (2)
Claims (3)
- 超音波帯域の周波数で共振を生じる曲率半径に構成された蒲鉾状の湾曲部を有する振動膜と、
主面に設けられた開口、及び当該開口に設けられ、前記湾曲部を支持可能な複数の円弧状のリブを有し、主面に前記振動膜が搭載されたフレームと、
前記振動膜に電気信号を印加する印加部とを備え、
前記振動膜は、
分極した圧電性膜と、
前記圧電性膜の一面に設けられた第1の電極膜と、
前記圧電性膜の他面に設けられた第2の電極膜とを有する
ことを特徴とする超音波スピーカ。 - 前記圧電性膜は、高分子樹脂圧電材又は複合物圧電材から構成された
ことを特徴する請求項1記載の超音波スピーカ。 - 超音波帯域の周波数の搬送波を生成する搬送波生成部と、
前記搬送波生成部により生成された搬送波を外部から入力されたオーディオ信号で変調した変調波を生成する変調部と、
前記搬送波生成部により生成された搬送波と前記変調部により生成された変調波とを加算した信号を得る加算部と、
前記加算部により得られた信号を増幅する増幅部と、
請求項1又は請求項2記載の超音波スピーカとを備え、
前記湾曲部は、前記搬送波生成部により生成された搬送波の周波数と同一の周波数で共振が生じる曲率半径に構成され、
前記印加部は、前記増幅部による増幅後の信号に基づく電気信号を前記振動膜に印加する
ことを特徴とするパラメトリックスピーカ。
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2018
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