JP6949402B2 - Ultrasonic speaker - Google Patents
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Description
本発明は、超音波スピーカに関する。 The present invention relates to an ultrasonic speaker.
特定の方向について指向性を有する超音波を放射することにより、可聴音の音源を空間上に形成する超音波スピーカが知られている。 There is known an ultrasonic speaker that forms an audible sound source in space by emitting ultrasonic waves having directivity in a specific direction.
例えば、特開2012−239023号公報は、膜部材を用いて低音を復調する超音波スピーカを開示している。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-239023 discloses an ultrasonic speaker that demodulates bass by using a membrane member.
しかし、超音波は、一般的な音波に比べて音圧が低いという特性がある。そのため、超音波スピーカによって再現される可聴音は、一般的な音波を利用するスピーカ(例えば、ラウドスピーカ)によって再現される可聴音に比べて、音量が低くなる傾向にある。 However, ultrasonic waves have a characteristic that the sound pressure is lower than that of general sound waves. Therefore, the audible sound reproduced by the ultrasonic speaker tends to be lower in volume than the audible sound reproduced by a speaker using a general sound wave (for example, a loudspeaker).
特開2012−239023号公報の超音波スピーカは低音を補填するものであって、可聴音の音量を補填するものではない。そのため、音量を向上させることは難しい。 The ultrasonic speaker of JP2012-23902A is intended to compensate for bass, not to compensate for the volume of audible sound. Therefore, it is difficult to improve the volume.
本発明の目的は、超音波スピーカによって再現される可聴音の音量を補填することである。 An object of the present invention is to compensate for the volume of audible sound reproduced by an ultrasonic speaker.
本発明の一態様は、
複数の超音波振動子を備え、
前記超音波振動子の超音波の放射方向に直交する方向について、各超音波振動子から離間した位置に配置された反射部材を備え、
前記反射部材は、各超音波振動子から放射された超音波を反射するように構成される、
超音波スピーカである。One aspect of the present invention is
Equipped with multiple ultrasonic transducers
A reflecting member arranged at a position separated from each ultrasonic vibrator in a direction orthogonal to the ultrasonic radiation direction of the ultrasonic vibrator is provided.
The reflecting member is configured to reflect ultrasonic waves radiated from each ultrasonic vibrator.
It is an ultrasonic speaker.
本発明によれば、超音波スピーカによって再現される可聴音の音量を補填することができる。 According to the present invention, the volume of audible sound reproduced by the ultrasonic speaker can be compensated.
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the drawing for demonstrating the embodiment, the same components are in principle the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.
(1)超音波スピーカの構成
超音波スピーカの構成について説明する。図1は、超音波スピーカの外観を示す図である。図2は、図1の超音波スピーカの構成を示す概略図である。(1) Configuration of Ultrasonic Speaker The configuration of the ultrasonic speaker will be described. FIG. 1 is a diagram showing the appearance of an ultrasonic speaker. FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the ultrasonic speaker of FIG.
図1に示すように、超音波スピーカ10は、XY平面上に形成された超音波振動子モジュール11を有する。超音波振動子モジュール11は、放射方向(Z方向)に超音波UWを放射するように構成される。
As shown in FIG. 1, the
図2Aに示すように、超音波振動子モジュール11は、複数の超音波振動子11aと、反射部材11bと、を備える。
As shown in FIG. 2A, the
各超音波振動子11aは、振動することにより、超音波を発生させるように構成される。
複数の超音波振動子11aは、例えば、格子状に配列される。Each
The plurality of
反射部材11bは、放射方向(Z方向)に直交する方向(X方向及びY方向)について、各超音波振動子11aから離間した位置に配置される。放射方向(Z方向)について、反射部材11bの上端11btは、超音波振動子11aの上端atより高い位置に位置し、且つ、反射部材11bの下端11bbは、超音波振動子11aの下端11abと同じ位置に位置する(つまり、反射部材11bは、接地されている)。
反射部材11bは、各超音波振動子11aから放射された超音波を反射するように構成される。The reflecting
The reflecting
図2Bは、図2Aの鎖線AAの部分断面を示している。
図2Bに示すように、Z方向について、反射部材11bの上面11baは、超音波振動子11aの上面11aaより高い位置にある。
超音波振動子11aの上方(Z方向)は、開口している。したがって、超音波振動子モジュール11の上方(Z方向)から見ると、超音波振動子11aの上面11aaは露出している(図2A)。FIG. 2B shows a partial cross section of the chain line AA of FIG. 2A.
As shown in FIG. 2B, the upper surface 11ba of the
The upper part (Z direction) of the
(2)超音波スピーカの動作例
本実施形態の超音波スピーカ10の動作例について説明する。図3は、図1の超音波スピーカの動作例の説明図である。(2) Operation example of the ultrasonic speaker An operation example of the
(2−1)超音波スピーカの動作例1
図3Aを参照して、超音波スピーカ10の動作例1について説明する。動作例1は、放射方向(Z方向)について超音波スピーカ10から離間した空間上の焦点に超音波を集束させる例である。(2-1) Operation example of ultrasonic speaker 1
An operation example 1 of the
超音波スピーカ10の駆動回路(不図示)は、複数の超音波振動子11aをそれぞれ異なるタイミングで駆動させる。その結果、各超音波振動子11aから放射される超音波UWには位相差が生じる。
図3Aに示すように、位相差のある超音波UWは、超音波スピーカ10に対して放射方向(Z方向)に位置する空間上の焦点FPに集束する。
その結果、焦点FPに、可聴音の音源SSが形成される。The drive circuit (not shown) of the
As shown in FIG. 3A, the ultrasonic UW having a phase difference is focused on the focal point FP in the space located in the radial direction (Z direction) with respect to the
As a result, an audible sound source SS is formed in the focal point FP.
(2−2)超音波スピーカの動作例2
図3Bを参照して、超音波スピーカ10の動作例2について説明する。動作例2は、放射方向(Z方向)について超音波スピーカ10から超音波ビームを直進させる例である。(2-2) Operation example of ultrasonic speaker 2
An operation example 2 of the
超音波スピーカ10の駆動回路(不図示)は、複数の超音波振動子11aを同時に駆動させる。その結果、各超音波振動子11aから放射される超音波UWには位相差が生じない。
図3Bに示すように、位相差のない超音波UWは、超音波スピーカ10に対して放射方向(Z方向)に向かって直進する超音波ビームを形成する。
その結果、超音波ビームに沿って、可聴音の音源SSが形成される。The drive circuit (not shown) of the
As shown in FIG. 3B, the ultrasonic UW having no phase difference forms an ultrasonic beam that travels straight in the radiation direction (Z direction) with respect to the
As a result, an audible sound source SS is formed along the ultrasonic beam.
(3)超音波スピーカの動作原理
本実施形態の超音波スピーカ10の動作原理について説明する。図4は、図1の超音波スピーカの動作原理の説明図である。(3) Operating Principle of Ultrasonic Speaker The operating principle of the
(3−1)本実施形態の動作原理
本実施形態の動作原理について説明する。(3-1) Operating Principle of the Present Embodiment The operating principle of the present embodiment will be described.
図4Aは、超音波スピーカ10の動作原理を示している。
図4Aに示すように、各超音波振動子11aから放射された超音波UWのうちX方向及びY方向の成分は、反射部材11bで反射する。反射部材11bで反射した成分(以下「反射成分」という)は、各超音波振動子11aから放射された超音波UWのうちZ方向に直進する成分(以下「直進成分」という)に向かって進行する。その結果、各超音波振動子11aを基準として放射方向(Z方向)の空間上に点EPにおいて直進成分と反射成分とが強め合う。FIG. 4A shows the operating principle of the
As shown in FIG. 4A, the components of the ultrasonic waves UW radiated from the
このように、本実施形態によれば、各超音波振動子11aから放射された超音波のうち直進成分以外の成分が反射部材11bで反射することにより発生する反射成分と直進成分とが強め合う。したがって、超音波スピーカ10から放射される超音波の音圧が増加する。その結果、超音波スピーカ10によって空間上に形成される音源SSから聴こえる可聴音の音量を増加させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the reflection component and the straight-ahead component generated by the components other than the straight-ahead component of the ultrasonic waves radiated from each
(3−2)比較例の動作原理
比較例の動作原理について説明する。(3-2) Operating Principle of Comparative Example The operating principle of the comparative example will be described.
図4Bに示すように、比較例の超音波振動子モジュール91は、複数の超音波振動子91aと、膜部材92と、を備える。
As shown in FIG. 4B, the
膜部材92には、微細な通過孔92aが形成されている。
各超音波振動子91aから放射された超音波UWのうち一部の超音波成分が、通過孔92aを経由して放射方向(Z方向)に進行する。
各超音波振動子91aから放射された超音波UWのうち通過孔92aを通過しない超音波成分は、膜部材92で反射又は吸収される。A
A part of the ultrasonic components of the ultrasonic UW radiated from each
Of the ultrasonic waves UW radiated from each
このように、比較例によれば、超音波振動子モジュール91から放射される超音波は、膜部材92によって減衰する。その結果、超音波振動子モジュール91から放射される超音波によって再現される可聴音の音量が低減する。
As described above, according to the comparative example, the ultrasonic waves radiated from the
(4)変形例
本実施形態の変形例を説明する。(4) Modification example A modification of the present embodiment will be described.
(4−1)変形例1
本実施形態の変形例1を説明する。図5は、変形例1の超音波スピーカの動作原理の説明図である。(4-1) Modification 1
A modification 1 of the present embodiment will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram of the operating principle of the ultrasonic speaker of the first modification.
図5Aに示すように、変形例1の第1例の反射部材11bは、放射方向(Z方向)に直交する方向(X方向及びY方向)について、各超音波振動子11aから離間した位置に配置される。放射方向(Z方向)について、反射部材11bの上端11btは、超音波振動子11aの上端11atより高い位置に位置し、且つ、反射部材11bの下端11bbは、超音波振動子11aの下端11abと同じ位置に位置する。つまりは、反射部材11bは、各超音波振動子11aの設置面に接地される。
As shown in FIG. 5A, the
図5Bに示すように、変形例1の第2例の反射部材11bは、放射方向(Z方向)に直交する方向(X方向及びY方向)について、各超音波振動子11aから離間した位置に配置される。放射方向(Z方向)について、反射部材11bの上端11btは、超音波振動子11aの上端11atと下端11abとの間の位置に位置し、且つ、反射部材11bの下端11bbは、超音波振動子11aの下端11abと同じ位置に位置する。つまりは、反射部材11bは、各超音波振動子11aの設置面に接地される。
As shown in FIG. 5B, the
変形例1によれば、放射方向(Z方向)について、超音波振動子11aから離間した領域に反射部材11bが存在しなくても、本実施形態と同様の効果が得られる。
According to the first modification, the same effect as that of the present embodiment can be obtained even if the reflecting
(4−2)変形例2
本実施形態の変形例2を説明する。図6は、変形例2の超音波スピーカの動作原理の説明図である。(4-2) Modification 2
A modification 2 of the present embodiment will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram of the operating principle of the ultrasonic speaker of the modified example 2.
図6Aに示すように、変形例2の第1例の反射部材11bは、放射方向(Z方向)に直交する方向(X方向及びY方向)について、各超音波振動子11aから離間した位置に配置される。放射方向(Z方向)について、反射部材11bの上端11btは、超音波振動子11aの上端11atより高い位置に位置し、且つ、反射部材11bの下端11bbは、超音波振動子11aの下端11abより高い位置に位置する。つまりは、反射部材11bは、各超音波振動子11aの設置面から離間した位置に配置される。
As shown in FIG. 6A, the
図6Bに示すように、変形例2の第2例の反射部材11bは、放射方向(Z方向)に直交する方向(X方向及びY方向)について、各超音波振動子11aから離間した位置に配置される。放射方向(Z方向)について、反射部材11bの上端11btは、超音波振動子11aの上端11atと同じ位置に位置し、且つ、反射部材11bの下端11bbは、超音波振動子11aの上端11atと下端11abとの間の位置に位置する。つまりは、反射部材11bは、各超音波振動子11aの設置面から離間した位置に配置される。
As shown in FIG. 6B, the
図6Cに示すように、変形例2の第3例の反射部材11bは、放射方向(Z方向)に直交する方向(X方向及びY方向)について、各超音波振動子11aから離間した位置に配置される。放射方向(Z方向)について、反射部材11bの上端11bt及び下端11bbは、何れも、超音波振動子11aの上端11atと下端11abとの間の位置に位置する。つまりは、反射部材11bは、各超音波振動子11aの設置面から離間した位置に配置される。
As shown in FIG. 6C, the
変形例2によれば、放射方向(Z方向)について、反射部材11bが超音波振動子11aの接地面から離間していても、本実施形態と同様の効果が得られる。
According to the second modification, even if the reflecting
(5)本実施形態の小括
本実施形態について小括する。(5) Summary of the present embodiment A summary of the present embodiment will be given.
本実施形態の第1態様は、
複数の超音波振動子11aを備え、
超音波振動子11aの超音波の放射方向に直交する方向について、各超音波振動子11aから離間した位置に配置された反射部材11bを備え、
反射部材11bは、各超音波振動子11aから放射された超音波を反射するように構成される、
超音波スピーカ10である。The first aspect of this embodiment is
Equipped with a plurality of
A reflecting
The reflecting
The
第1態様によれば、各超音波振動子11aから放射された超音波のうち直進成分以外の成分が反射部材11bで反射することにより発生する反射成分と直進成分とが強め合う。したがって、超音波スピーカ10から放射される超音波の音圧が増加する。その結果、超音波スピーカ10によって空間上に形成される音源SSから聴こえる可聴音の音量を増加させることができる。
According to the first aspect, among the ultrasonic waves radiated from each
本実施形態の第2態様は、
放射方向について、反射部材11bの上端は、超音波振動子11aの上端より高い位置に位置する、
超音波スピーカ10である。The second aspect of this embodiment is
In the radial direction, the upper end of the
The
本実施形態の第3態様は、
放射方向について、反射部材11bの上端は、超音波振動子11aの上端と下端との間の位置に位置する、
超音波スピーカ10である。The third aspect of this embodiment is
In the radial direction, the upper end of the
The
本実施形態の第4態様は、
放射方向について、反射部材11bの下端は、超音波振動子11aの下端と一致する位置に位置する、
超音波スピーカ10である。The fourth aspect of this embodiment is
In the radial direction, the lower end of the
The
本実施形態の第5態様は、
放射方向について、反射部材11bの下端は、超音波振動子11aの下端と上端との間の位置に位置する、
超音波スピーカ10である。A fifth aspect of this embodiment is
In the radial direction, the lower end of the
The
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲は上記の実施形態に限定されない。また、上記の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更が可能である。また、上記の実施形態及び変形例は、組合せ可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited to the above embodiments. Further, the above-described embodiment can be improved or modified in various ways without departing from the spirit of the present invention. Moreover, the above-described embodiment and modification can be combined.
10 :超音波スピーカ
11 :超音波振動子モジュール
11a :超音波振動子
11b :反射部材
91 :超音波振動子モジュール
91a :超音波振動子
92 :膜部材
92a :通過孔
10: Ultrasonic speaker 11:
Claims (5)
前記超音波振動子の超音波の放射方向に直交する方向について、各超音波振動子から離間した位置に配置された反射部材を備え、
前記反射部材は、各超音波振動子から放射された超音波のうち第1方向の成分と第2方向の成分とを反射するように構成され、
前記第1方向および前記第2方向は、互いに直交し、かつ前記超音波の放射方向と直交する、
超音波スピーカ。 Equipped with multiple ultrasonic transducers
A reflecting member arranged at a position separated from each ultrasonic vibrator in a direction orthogonal to the ultrasonic radiation direction of the ultrasonic vibrator is provided.
The reflecting member is configured to reflect a component in the first direction and a component in the second direction of the ultrasonic waves radiated from each ultrasonic vibrator.
The first direction and the second direction are orthogonal to each other, and you perpendicular to the radial direction of the ultrasonic wave,
Ultrasonic speaker.
請求項1に記載の超音波スピーカ。 In the radial direction, the upper end of the reflective member is located higher than the upper end of the ultrasonic vibrator.
The ultrasonic speaker according to claim 1.
請求項1に記載の超音波スピーカ。 In the radial direction, the upper end of the reflective member is located between the upper and lower ends of the ultrasonic transducer.
The ultrasonic speaker according to claim 1.
請求項1〜3の何れかに記載の超音波スピーカ。 The lower end of the reflective member is located at a position corresponding to the lower end of the ultrasonic vibrator in the radial direction.
The ultrasonic speaker according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜3の何れかに記載の超音波スピーカ。
In the radial direction, the lower end of the reflective member is located between the lower and upper ends of the ultrasonic transducer.
The ultrasonic speaker according to any one of claims 1 to 3.
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