JP2011234096A - Sound-generating apparatus and speaker - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To emit ultrasonic waves with greater directivity.SOLUTION: The sound-generating apparatus that comprises a speaker having a plurality of ultrasonic wave generating elements arranged on a first area and a second area adjacent to the first area on the same plane, and a signal supply circuit supplying a first signal to ultrasonic wave generating elements arranged on the first area and a second signal with a substantially inverse phase to the first signal, to ultrasonic wave generating elements arranged on the second area. The second area is rectangular in shape, and the first area may be arranged in contact with the two opposing sides of the rectangle. The ultrasonic waves may be modulated by voice and demodulated into the voice by nonlinear characteristics of a medium such as air.

Description

本発明は、音響発生装置及びスピーカなどに関する。特に、音声信号により変調された超音波を使用して指向性を高める音響発生装置及びスピーカなどに関する。   The present invention relates to a sound generator and a speaker. In particular, the present invention relates to a sound generator and a speaker that increase directivity using ultrasonic waves modulated by an audio signal.

空気などの伝搬媒質の非線形性により音声が復調される原理を用いて、音声信号により変調された超音波を放射し、音声を再生する技術が知られている。例えば、特許文献1には、音声信号により振幅変調された超音波を用いて、音声を再生する技術が開示されている。また、特許文献2には、周波数変調を用いる技術が開示され、特許文献3には、位相変調を用いる技術が開示されている。   2. Description of the Related Art A technique for reproducing sound by emitting ultrasonic waves modulated by a sound signal using a principle that sound is demodulated by nonlinearity of a propagation medium such as air is known. For example, Patent Document 1 discloses a technique for reproducing sound using an ultrasonic wave amplitude-modulated by a sound signal. Patent Document 2 discloses a technique using frequency modulation, and Patent Document 3 discloses a technique using phase modulation.

超音波は、可聴な音声よりも波長が短いので、特定の方向に放射することが可能である。したがって、音声信号により変調された超音波を放射することにより、音声を直接放射する場合よりも、狭い範囲に音声を伝達することが可能となる。   Ultrasound has a shorter wavelength than audible sound and can be emitted in a specific direction. Therefore, by emitting an ultrasonic wave modulated by an audio signal, it is possible to transmit the audio to a narrower range than when directly emitting the audio.

また、複数の超音波発生素子をマトリクス状に配置して、音声信号により変調された超音波を放射する場合、超音波発生素子の配置順序に従って、徐々に音声信号の位相を変化させることにより、音声の放射方向を変化させる技術も知られている(例えば、特許文献4参照。)。   Further, when a plurality of ultrasonic wave generating elements are arranged in a matrix and radiate ultrasonic waves modulated by the audio signal, by gradually changing the phase of the audio signal according to the arrangement order of the ultrasonic wave generating elements, A technique for changing the sound radiation direction is also known (see, for example, Patent Document 4).

特開昭58−119293号公報JP 58-119293 A 特開平11−164384号公報JP 11-164384 A 特開2005−204288号公報JP-A-2005-204288 特開平2−265398号公報JP-A-2-265398

しかし、従来技術においては、スピーカなどの超音波源の正面方向のみに超音波が放射されることはなく、超音波源を中心に約20°程度の範囲にも超音波が放射されてしまう。このため、超音波が音声により変調されている場合、音声が超音波源の正面以外でも復調されてしまう。本願発明は、より狭い範囲に超音波を放射することが可能な音響発生装置及びスピーカなどについて開示を行なう。   However, in the prior art, an ultrasonic wave is not emitted only in the front direction of an ultrasonic source such as a speaker, and an ultrasonic wave is emitted in a range of about 20 ° around the ultrasonic source. For this reason, when the ultrasonic wave is modulated by the sound, the sound is demodulated other than in front of the ultrasonic source. The present invention discloses a sound generator, a speaker, and the like that can emit ultrasonic waves in a narrower range.

本発明の一実施形態において、同一平面内の第1の領域と前記第1の領域に隣接する第2の領域とに、複数の超音波発生素子を配置したスピーカと、前記第1の領域に配置された前記超音波発生素子に第1の信号を供給し、前記第2の領域に配置された前記超音波発生素子には、前記第1の信号の逆位相の信号との位相差の絶対値が0.1ラジアン以下位である第2の信号を供給する信号供給回路とを備える音響発生装置が提供される。   In one embodiment of the present invention, a speaker in which a plurality of ultrasonic wave generating elements are arranged in a first region in the same plane and a second region adjacent to the first region, and in the first region A first signal is supplied to the arranged ultrasonic generating element, and an absolute value of a phase difference from a signal having a phase opposite to that of the first signal is supplied to the ultrasonic generating element arranged in the second region. A sound generation device is provided that includes a signal supply circuit that supplies a second signal having a value of 0.1 radians or less.

本発明の一実施形態において、基板から所定の距離Δだけ突出した突出部上の第1の領域と前記突出部に隣接する前記基板上の第2の領域とに、波長がλである超音波を発生する複数の超音波発生素子を配置し、ある奇数にπを乗じて得られる値と(2πΔ/λ)との差の絶対値が0.1ラジアン以下であることを特徴とするスピーカが提供される。   In an embodiment of the present invention, an ultrasonic wave having a wavelength of λ is applied to a first region on a protrusion protruding from the substrate by a predetermined distance Δ and a second region on the substrate adjacent to the protrusion. There is provided a loudspeaker characterized in that a plurality of ultrasonic wave generating elements are arranged and an absolute value of a difference between (2πΔ / λ) and a value obtained by multiplying a certain odd number by π is 0.1 radians or less. Provided.

本発明の一実施形態において、基板から所定の距離Δだけ突出した突出部上の第1の領域と前記突出部に隣接する前記基板上の第2の領域とに、複数の超音波発生素子を配置したスピーカと、前記第1の領域に配置された前記超音波発生素子に第1の信号を供給し、前記第2の領域に配置された前記超音波発生素子には、前記第1の信号と位相差δを有する第2の信号を供給する信号供給回路とを備え、前記超音波発生素子の放射する超音波の波長をλとした場合、ある奇数にπを乗じて得られる値と((2πΔ/λ)+δ)との差の絶対値が0.1ラジアン以下であることを特徴とする音響発生装置が提供される。   In one embodiment of the present invention, a plurality of ultrasonic wave generating elements are provided in a first region on the protrusion that protrudes from the substrate by a predetermined distance Δ and a second region on the substrate adjacent to the protrusion. The first signal is supplied to the arranged speaker and the ultrasonic generating element arranged in the first region, and the first signal is supplied to the ultrasonic generating element arranged in the second region. And a signal supply circuit for supplying a second signal having a phase difference δ, where λ is the wavelength of the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic wave generation element, and a value obtained by multiplying a certain odd number by π ( An acoustic generator is provided in which the absolute value of the difference from (2πΔ / λ) + δ) is 0.1 radians or less.

本発明により、より狭い範囲に超音波を放射することができる音響発生装置及び指向性スピーカが提供される。これにより、超音波を音声で変調することにより、より狭い範囲に音声を伝達することができる。また、超音波を放射する範囲を狭くするとともに、スピーカの中央部の前方における超音波を増強することもできる。さらに、第2の信号を供給する信号供給素子からの信号はスピーカの中央部の前方では、位相が逆位相にならない部分が多く、超音波の増強に寄与して復調される音声の増強に寄与することができる。   The present invention provides a sound generator and a directional speaker that can emit ultrasonic waves in a narrower range. Thereby, a sound can be transmitted to a narrower range by modulating an ultrasonic wave with a sound. In addition, the range in which the ultrasonic waves are emitted can be narrowed, and the ultrasonic waves in front of the central portion of the speaker can be enhanced. Furthermore, the signal from the signal supply element that supplies the second signal has many portions that are not out of phase in front of the central portion of the speaker, contributing to the enhancement of ultrasonic waves that contribute to the enhancement of ultrasonic waves. can do.

本発明の原理を説明するための図The figure for demonstrating the principle of this invention 本発明の一実施形態に係る音響発生装置の機能ブロック図The functional block diagram of the sound generator which concerns on one Embodiment of this invention 第1の領域に配置された超音波発生素子と第2の領域に配置された超音波発生素子との位置関係を例示する図The figure which illustrates the positional relationship of the ultrasonic wave generation element arrange | positioned in a 1st area | region, and the ultrasonic wave generation element arrange | positioned in a 2nd area | region. 本発明の一実施形態に係る音響発生装置の機能ブロック図The functional block diagram of the sound generator which concerns on one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態に係る音響発生装置の、歩行者用信号機への応用例の概念図The conceptual diagram of the example of application to the pedestrian traffic light of the sound generator which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る音響発生装置の、デジタルサイネージシステムへの応用例の概念図The conceptual diagram of the application example to the digital signage system of the sound generator which concerns on one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態においてスピーカの前で復調されるホワイトノイズの大きさの測定結果を示す図The figure which shows the measurement result of the magnitude | size of the white noise demodulated in front of a speaker in one Embodiment of this invention. 全ての超音波発生素子に同位相の信号を供給した場合のホワイトノイズの大きさの測定結果を示す図The figure which shows the measurement result of the magnitude | size of white noise at the time of supplying the signal of the same phase to all the ultrasonic wave generation elements 本発明の一実施形態においてスピーカの前で復調されるホワイトノイズの大きさの測定結果を示す図The figure which shows the measurement result of the magnitude | size of the white noise demodulated in front of a speaker in one Embodiment of this invention. 全ての超音波発生素子に同位相の信号を供給した場合のホワイトノイズの大きさの測定結果を示す図The figure which shows the measurement result of the magnitude | size of white noise at the time of supplying the signal of the same phase to all the ultrasonic wave generation elements 本発明の一実施形態に係る防滴カバーを説明する図The figure explaining the drip-proof cover concerning one embodiment of the present invention. 実験に用いた道具の図Illustration of tools used in the experiment メッシュシートを垂直にしてジョロ水流を噴射した後の様子を示す図The figure which shows the state after jetting a water flow with the mesh sheet vertical メッシュシートを垂直にしてシャワー水流を噴射した後の様子を示す図The figure which shows the state after injecting a shower stream with the mesh sheet vertical メッシュシートを垂直にして弱ストレート水流を噴射した後の様子を示す図The figure which shows the state after injecting weak straight water flow with the mesh sheet vertical メッシュシートを30°傾斜させてジョロ水流を噴射した後の様子を示す図The figure which shows the mode after inclining a mesh sheet | seat 30 degrees and injecting a sprinkling water flow メッシュシートを30°傾斜させてシャワー水流を噴射した後の様子を示す図The figure which shows the mode after inclining a mesh sheet | seat 30 degrees and injecting a shower water flow メッシュシートを30°傾斜させて弱ストレート水流を噴射した後の様子を示す図The figure which shows the mode after inclining a mesh sheet 30 degrees and injecting a weak straight water flow

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明を行なう。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されることはなく、種々の変形を行ない実施することが可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with various modifications.

(本発明の原理)
図1は、本発明の原理を説明するための図である。図1(A)は、本発明の一実施形態において使用されるスピーカの正面図である。図1(A)において、スピーカ100に、複数の超音波発生素子101、102が配置されている。それぞれの超音波発生素子としては、例えば、圧電素子を用いることができる。圧電素子にパルス信号などの、時間と共に変化する信号を加えることにより、物理的な変位が生じる。そこで、スピーカから放射する超音波と同じ周波数で変化するパルス信号などの電気信号を加えることにより、空気などの媒質に超音波を放射することができる。
(Principle of the present invention)
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention. FIG. 1A is a front view of a speaker used in an embodiment of the present invention. In FIG. 1A, a plurality of ultrasonic wave generating elements 101 and 102 are arranged on a speaker 100. As each ultrasonic wave generating element, for example, a piezoelectric element can be used. By applying a signal that changes with time, such as a pulse signal, to the piezoelectric element, physical displacement occurs. Therefore, by adding an electrical signal such as a pulse signal that changes at the same frequency as the ultrasonic wave radiated from the speaker, the ultrasonic wave can be radiated to a medium such as air.

なお、図1(A)において、超音波発生素子を正面から見た図形は円形となっているが、任意の図形を用いることができる。例えば、楕円形、三角形、正方形や長方形などの四角形、正六角形を用いることができる。また、図1(A)において、超音波発生素子の列は、隣の列に対して超音波発生素子の半径だけ上下にずれて隣接して配置されている。すなわち、隣接する超音波発生素子を正面から見た円形の中心を、線分により相互に接続すると、正三角形が並んだ形状が得られる。しかし、超音波発生素子の配置は、これに限定されることはなく、例えば、マトリクス状に配置したり、同心円状に配置したり、任意の配置を用いることができる。   In FIG. 1A, the figure of the ultrasonic wave generating element viewed from the front is circular, but any figure can be used. For example, an oval, a triangle, a quadrangle such as a square or a rectangle, or a regular hexagon can be used. Further, in FIG. 1A, the rows of the ultrasonic wave generating elements are arranged adjacent to each other by being vertically shifted by the radius of the ultrasonic wave generating element with respect to the adjacent row. That is, when the circular centers of adjacent ultrasonic wave generating elements viewed from the front are connected to each other by line segments, a shape in which equilateral triangles are arranged is obtained. However, the arrangement of the ultrasonic wave generating elements is not limited to this, and for example, an arrangement can be used such as a matrix arrangement, a concentric arrangement, or the like.

図1(B)は、スピーカ100の左側面図である。図1(B)に示されるように、複数の超音波発生素子は、スピーカ100に平面を形成するように配置されている。例えば、超音波発生素子が圧電素子であれば、物理的な変位を生じる部分が平面を形成するように配置される。このような配置により、複数の超音波発生素子に同じ位相で変化する信号を供給すると、ホイヘンスの原理により、スピーカ100の正面方向に平面波を放射することができる。   FIG. 1B is a left side view of the speaker 100. As shown in FIG. 1B, the plurality of ultrasonic wave generating elements are arranged to form a plane on the speaker 100. For example, if the ultrasonic wave generating element is a piezoelectric element, the part that causes physical displacement is arranged to form a plane. With such an arrangement, when signals that change in the same phase are supplied to a plurality of ultrasonic wave generating elements, a plane wave can be radiated in the front direction of the speaker 100 according to the Huygens principle.

なお、複数の超音波発生素子のスピーカ100における配置は、平面を形成するものに限定されることはない。後に説明する実施形態にあるように、一部の超音波発生素子を、他の超音波発生素子に対して、放射される超音波の半波長の整数倍の長さ、前後に配置することもできる。   In addition, arrangement | positioning in the speaker 100 of a some ultrasonic wave generation element is not limited to what forms a plane. As in the embodiment described later, some ultrasonic wave generating elements may be arranged in front of and behind the other ultrasonic wave generating elements by a length that is an integral multiple of a half wavelength of the emitted ultrasonic wave. it can.

本発明の一実施形態においては、複数の超音波発生素子が配列された領域を、第1の領域と、その第1の領域に隣接する第2の領域と、に分ける。第1の領域に配置された超音波発生素子には、第2の領域に配置された超音波発生素子に供給される信号とは逆位相の信号を供給して超音波を放射する。第2の領域に配置された超音波発生素子から放射された超音波のうち、第1の領域に隣接して配置された超音波素子から放射された超音波素子から放射された超音波が、第1の領域に配置された超音波素子から放射された超音波素子と干渉する。これにより、第1の領域に隣接して配置された超音波素子から放射された超音波が、広がらないようにできる。すなわち、スピーカ100から放射される超音波の指向性の特性を向上させることができる。   In one embodiment of the present invention, a region where a plurality of ultrasonic generating elements are arranged is divided into a first region and a second region adjacent to the first region. The ultrasonic wave generation element arranged in the first region is supplied with a signal having a phase opposite to that of the signal supplied to the ultrasonic wave generation element arranged in the second region, and radiates ultrasonic waves. Of the ultrasonic waves radiated from the ultrasonic wave generating elements arranged in the second region, the ultrasonic waves radiated from the ultrasonic elements radiated from the ultrasonic element arranged adjacent to the first region are: It interferes with the ultrasonic element emitted from the ultrasonic element arranged in the first region. Thereby, the ultrasonic wave radiated | emitted from the ultrasonic element arrange | positioned adjacent to the 1st area | region can be prevented from spreading. That is, the directivity characteristic of the ultrasonic wave radiated from the speaker 100 can be improved.

例えば、図1(A)において、第1の領域を、符号103と105とにより示される領域であって、スピーカ100の左側と右側との領域であり、超音波発生素子がそれぞれ一列に配列されている領域とする。また、第2の領域を、符号104により示される領域であって、スピーカ100の中央部分に超音波素子が3列に配置されている領域とする。この場合、左右それぞれ1列の超音波発生素子を、中央部分の3列の超音波発生素子が放射する超音波とは位相が逆位相となる超音波を放射させるように駆動することができる。   For example, in FIG. 1A, the first region is a region indicated by reference numerals 103 and 105 and is a region on the left side and the right side of the speaker 100, and the ultrasonic wave generating elements are arranged in a line. Area. In addition, the second area is an area indicated by reference numeral 104 and is an area in which the ultrasonic elements are arranged in three rows in the central portion of the speaker 100. In this case, it is possible to drive the ultrasonic generating elements in one row on each of the left and right sides so as to emit ultrasonic waves whose phases are opposite to those of the ultrasonic waves emitted from the three rows of ultrasonic generating elements in the central portion.

なお、第1の領域と第2の領域とに配置される超音波発生素子の数は同じである必要はない。一般的には、第2の領域は、スピーカの中央部に配置されるのが好ましい。そして、第1の領域は、第2の領域を取り囲むように配置されるのが好ましい。このため、第1の領域に配置される超音波発生素子の数は、第2の領域に配置される超音波発生素子の数よりも小さくなる場合が多い。   Note that the number of ultrasonic wave generating elements arranged in the first region and the second region need not be the same. In general, the second region is preferably arranged in the center of the speaker. The first region is preferably arranged so as to surround the second region. For this reason, the number of ultrasonic wave generating elements arranged in the first region is often smaller than the number of ultrasonic wave generating elements arranged in the second region.

また、第1の領域に配置された超音波素子それぞれには同じ位相の信号が供給される必要はない。第2の領域に配置された超音波素子それぞれには同じ位相の信号が供給される必要もない。例えば、第2の領域に配置された超音波発生素子のうち、第1の領域に隣接する超音波発生素子に、第2の領域に隣接して第1の領域に配置されている超音波発生素子とは位相が逆転した信号を供給し、第2の領域に配置された他の超音波発生素子には、別の位相の信号が供給されるようになっていてもよい。このような場合の一例は、第2の領域の超音波発生素子それぞれに、配置されている位置に応じて位相が徐々に変化するように信号を供給し、第2の領域の超音波発生素子から放射される超音波の放射される方向を制御する場合である。   Further, it is not necessary to supply the same phase signal to each of the ultrasonic elements arranged in the first region. It is not necessary to supply signals having the same phase to each of the ultrasonic elements arranged in the second region. For example, among the ultrasonic wave generation elements arranged in the second region, the ultrasonic wave generation element arranged in the first region adjacent to the second region is adjacent to the ultrasonic wave generation element adjacent to the first region. A signal having a phase reversed from that of the element may be supplied, and a signal having a different phase may be supplied to another ultrasonic wave generation element disposed in the second region. An example of such a case is that a signal is supplied to each of the ultrasonic wave generating elements in the second region so that the phase gradually changes in accordance with the position of the ultrasonic wave generating element in the second region. This is a case of controlling the direction in which the ultrasonic waves emitted from the light are emitted.

例えば、符号10の領域の中央部分の3列それぞれに配置された超音波発生素子には、列毎に異なる位相の信号が供給されてもよい。例えば、隣り合う列には、位相が15°異なる信号を供給する。この場合、符号103の領域に配置された超音波発生素子には、符号104の領域の左の一列に配置された超音波発生素子に供給される信号とは逆位相の信号が供給される。   For example, a signal having a different phase may be supplied to each of the ultrasonic wave generating elements arranged in each of the three columns in the central portion of the region denoted by reference numeral 10. For example, signals having a phase difference of 15 ° are supplied to adjacent columns. In this case, a signal having a phase opposite to that of the signal supplied to the ultrasonic generators arranged in the left column of the area 104 is supplied to the ultrasonic generators arranged in the area 103.

同様に、第1の領域に配置された超音波発生素子のうち、第2の領域に隣接する超音波発生素子に、第1の領域に隣接して第2の領域に配置されている超音波発生素子とは位相が逆転した信号を供給し、第1の領域に配置された他の超音波発生素子には、別の位相の信号が供給されるようになっていてもよい。   Similarly, among the ultrasonic wave generation elements arranged in the first area, the ultrasonic wave elements arranged in the second area adjacent to the first area are adjacent to the ultrasonic wave generation elements adjacent to the second area. A signal whose phase is reversed is supplied to the generation element, and a signal having a different phase may be supplied to the other ultrasonic generation elements arranged in the first region.

また、第1の領域および第2の領域の形状は固定されていてもよいし、それぞれの超音波発生素子に供給される信号を制御することにより、第1の領域および第2の領域の形状が変化してもよい。これにより、第1の領域および第2の領域の配置されている超音波発生素子の数、配置の範囲を制御することができる。   In addition, the shapes of the first region and the second region may be fixed, and the shapes of the first region and the second region are controlled by controlling the signals supplied to the respective ultrasonic wave generating elements. May change. Thereby, it is possible to control the number of ultrasonic generating elements arranged in the first region and the second region and the range of the arrangement.

例えば、図1(A)では、符号103の領域は、左の1列の超音波発生素子が配置されている領域であるが、符号103の領域を、左の2列の超音波素子が配置されている領域となるように、超音波発生素子に供給する信号を制御してもよい。   For example, in FIG. 1A, the area 103 is the area where the left ultrasonic generators are arranged, but the area where the left ultrasonic elements are arranged are the 103 areas. The signal supplied to the ultrasonic wave generating element may be controlled so as to be in the region that is set.

なお、中央部分の3列の超音波発生素子が放射する超音波と、左右それぞれ1列の超音波発生素子が放射する超音波とは、正確に逆位相である必要はない。例えば、中央部分の3列の超音波素子のうち左の一列の超音波素子(以後、第1の超音波素子という)と左の一列の超音波発生素子(以後、第2の超音波素子という)とから等距離にある位置において、第1の超音波素子から放射された超音波と第2の超音波素子から放射された超音波との干渉で得られる音波の大きさが、充分に小さくなればよいからである。   Note that the ultrasonic waves emitted by the three rows of ultrasonic generating elements in the central portion and the ultrasonic waves emitted by the left and right ultrasonic generating elements do not need to be in exactly opposite phases. For example, among the three rows of ultrasonic elements in the central portion, the left row of ultrasonic devices (hereinafter referred to as the first ultrasonic device) and the left row of ultrasonic generators (hereinafter referred to as the second ultrasonic device). ) At a position equidistant from the first ultrasonic element, the magnitude of the sound wave obtained by the interference between the ultrasonic wave emitted from the first ultrasonic element and the ultrasonic wave emitted from the second ultrasonic element is sufficiently small. It is because it only has to be.

第1の超音波素子から放射される音波をsin(x)で表わし、第2の超音波素子から放射される音波を、sin(x)と逆位相の音波sin(x+π)=sin(−x)=−sin(x)と位相差aを有する音波の式−sin(x−a)により表わす場合、sin(x)で表わされる音波と−sin(x−a)で表わされる音波との干渉で得られる音波は、(sin(x)−sin(x−a))で表わすことができる。そこで、(sin(x)−sin(x−a))の絶対値の平均値((sin(x)−sin(x−a))の絶対値を、xが0から2πまでの範囲で積分した値)がsin(x)の絶対値の平均値の10分の1になる場合、すなわち、

が成り立つ場合を求めると、aはおよそ0.1となる。実際、(sin(x)−sin(x−a))の絶対値を0から2πまで積分することを考える。例えばaが0.10であれば、積分値は0.399833となり、aが0.11であれば、積分値は0.439778となるからである。
A sound wave radiated from the first ultrasonic element is represented by sin (x), and a sound wave radiated from the second ultrasonic element is a sound wave sin (x + π) = sin (−x ) = Interference between the sound wave represented by sin (x) and the sound wave represented by −sin (x−a) when represented by the equation −sin (x−a) of the sound wave having phase difference a and −sin (x) Can be expressed by (sin (x) −sin (x−a)). Therefore, the absolute value of (sin (x) −sin (x−a)) ((sin (x) −sin (x−a))) is integrated in the range where x is from 0 to 2π. Value) is 1/10 of the average of the absolute values of sin (x), that is,

When the case where is satisfied, a is about 0.1. In fact, consider integrating the absolute value of (sin (x) −sin (x−a)) from 0 to 2π. For example, if a is 0.10, the integral value is 0.399833, and if a is 0.11, the integral value is 0.439778.

なお、(sin(x)−sin(x−a))の絶対値の平均値が、sin(x)の絶対値の平均値の10分の1以下であれば、音声信号により変調された超音波が放射され、音声が復調されたとしても、超音波の干渉により、人間には聞こえることがなくなると考えられる。   If the average value of the absolute values of (sin (x) −sin (x−a)) is equal to or less than one tenth of the average value of the absolute values of sin (x), the super value modulated by the audio signal is exceeded. Even if sound waves are radiated and sound is demodulated, it is considered that humans cannot hear it due to the interference of ultrasonic waves.

したがって、第1の領域に配置されている超音波発生素子の放射する超音波の逆位相の音波と、第2の領域に配置されている超音波発生素子の放射する超音波と、の位相差の絶対値が、0.1ラジアン以下であれば、スピーカから放射される超音波の指向性の特性を向上させることができる。言い換えると、第1の領域に配置されている超音波発生素子に供給される電気信号の逆位相の信号と、第2の領域に配置されている超音波発生素子に供給される電気信号と、の位相差の絶対値が、0.1ラジアン以下であれば、スピーカから放射される超音波の指向性の特性を向上させることができる。そこで、本明細書の以下の説明において、「略逆位相」は、正確な逆位相、または、正確な逆位相を中心に位相差が0.1ラジアンの範囲内の位相差を表わすこととする。   Therefore, the phase difference between the sound wave having the opposite phase of the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic wave generating element arranged in the first region and the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic wave generating element arranged in the second region If the absolute value of is 0.1 radians or less, it is possible to improve the directivity characteristics of the ultrasonic waves emitted from the speaker. In other words, a signal having a phase opposite to that of the electrical signal supplied to the ultrasonic generator arranged in the first region, and an electric signal supplied to the ultrasonic generator arranged in the second region, If the absolute value of the phase difference is 0.1 radians or less, the directivity characteristics of the ultrasonic waves emitted from the speaker can be improved. Therefore, in the following description of the present specification, “substantially opposite phase” represents an exact opposite phase or a phase difference within a range of 0.1 radians centered on the exact opposite phase. .

なお、第1の領域は、左右の列に超音波発生素子が配置されている領域に限定されることはない。例えば、第2の領域向かって右の所定の数の列の超音波発生素子が配置されている領域が第1の領域であってもよい。あるいは、第2の領域向かって左の所定の数の列の超音波発生素子が配置されている領域が第1の領域であってもよい。また、第2の領域の上側及び/又は下側に第2の領域が位置していてもよい。また、第2の領域を取り囲むように第1の領域が位置していてもよい。   The first region is not limited to the region where the ultrasonic wave generating elements are arranged in the left and right columns. For example, the first region may be a region in which a predetermined number of rows of ultrasonic generating elements on the right side of the second region are arranged. Alternatively, the first region may be a region in which a predetermined number of rows of ultrasonic generating elements on the left side of the second region are arranged. In addition, the second region may be located above and / or below the second region. In addition, the first region may be located so as to surround the second region.

図1(C)は、従来技術におけるスピーカの指向性特性と、図1(A)に示すように第1の領域が第2の領域の左右に位置している例におけるスピーカの指向性特性とを示す。従来技術におけるように、スピーカ100に配置された超音波発生素子に同じ位相の信号を供給する場合に放射される超音波の音圧レベルは、符号106として示される。符号106は、所定の音圧と等しい音圧が得られる位置を曲線で結んだ図形として得られる。この場合における可聴範囲は(放射される超音波が放射される範囲)はスピーカ100を端点とする2つの半直線107で挟まれる範囲となる。従来技術においては、2つの半直線107のなす角は20°前後となる。   FIG. 1C shows the directivity characteristics of the speaker in the prior art, and the directivity characteristics of the speaker in the example in which the first area is located on the left and right of the second area as shown in FIG. Indicates. As in the prior art, the sound pressure level of the ultrasonic wave radiated when signals having the same phase are supplied to the ultrasonic wave generating element arranged in the speaker 100 is indicated by reference numeral 106. Reference numeral 106 is obtained as a figure obtained by connecting the positions where the sound pressure equal to the predetermined sound pressure is obtained by a curve. In this case, the audible range (the range in which the emitted ultrasonic wave is radiated) is a range between two half lines 107 having the speaker 100 as an end point. In the prior art, the angle formed by the two half lines 107 is around 20 °.

一方、上述したように、左右1列の超音波発生素子を、中央部分の3列の超音波発生素子が放射する超音波とは略逆位相の超音波を放射さるように駆動すると、符号103の領域に配置された超音波発生素子からは、符号108で示される音圧レベルの超音波が放射され、符号105の領域に配置された超音波発生素子からは、符号109で示される音圧レベルの超音波が発生する。しかし、符号103の領域に配置された超音波発生素子および符号105の領域に配置された超音波発生素子は、符号104の領域に配置された超音波発生素子が放射する超音波とは略逆位相の超音波を放射する。このため、スピーカ100から放射される超音波の指向性特性を図示すると、干渉により、符号106で示される形状よりも図1(C)において幅が小さくなり、符号110で示されるものとなる。これにより、可聴範囲は、2つの半直線111で挟まれる範囲となり、従来技術における範囲よりも狭くなることになる。   On the other hand, as described above, when the ultrasonic generating elements in the left and right rows are driven so as to emit ultrasonic waves substantially in phase opposite to the ultrasonic waves emitted by the three rows of ultrasonic generating elements in the central portion, reference numeral 103 is obtained. Ultrasonic waves having a sound pressure level indicated by reference numeral 108 are radiated from the ultrasonic wave generating elements arranged in the area of, and sound pressures indicated by reference numeral 109 are emitted from the ultrasonic wave generating elements arranged in the area of reference numeral 105. Level of ultrasound is generated. However, the ultrasonic wave generating element arranged in the area of reference numeral 103 and the ultrasonic wave generating element arranged in the area of reference numeral 105 are substantially opposite to the ultrasonic waves emitted by the ultrasonic wave generating element arranged in the area of reference numeral 104. Phase ultrasonic waves are emitted. For this reason, when the directivity characteristic of the ultrasonic wave radiated from the speaker 100 is illustrated, the width becomes smaller in FIG. 1C than the shape indicated by the reference numeral 106 due to interference, and is indicated by the reference numeral 110. As a result, the audible range is a range between the two half lines 111 and is narrower than the range in the prior art.

無変調の超音波を放射する信号を超音波発生素子101、102に供給することにより、人に気付かれないように、人の存在などをセンシングするための超音波を放射することができる。本発明の一実施形態によれば、センシングするための超音波を放射する範囲を従来技術よりも小さくすることができる。   By supplying a signal that emits unmodulated ultrasonic waves to the ultrasonic wave generation elements 101 and 102, ultrasonic waves for sensing the presence of a person can be emitted so as not to be noticed by the person. According to one embodiment of the present invention, the range in which ultrasonic waves for sensing are radiated can be made smaller than in the prior art.

また、スピーカ100に配列された超音波発生素子101、102には、音声信号で変調された超音波を放射する信号が供給されてもよい。これにより、より狭い範囲で音声が復調され、より狭い範囲に音声を伝達することが可能となる。   Further, the ultrasonic wave generating elements 101 and 102 arranged in the speaker 100 may be supplied with a signal that emits an ultrasonic wave modulated by the audio signal. Thereby, the sound is demodulated in a narrower range, and the sound can be transmitted to a narrower range.

(実施形態1)
本発明の一実施形態として、スピーカと、信号供給回路とを備える音響装置について説明する。スピーカには、図1に示したように、同一平面内の第1の領域と、その第1の領域に隣接する第2の領域と、に複数の超音波発生素子が配置されている。信号供給回路は、第1の領域に配置された超音波発生素子に第1の信号を供給し、第2の領域に配置された超音波発生素子には、第1の信号とは略逆位相の第2の信号を供給する。
(Embodiment 1)
As an embodiment of the present invention, an audio device including a speaker and a signal supply circuit will be described. As shown in FIG. 1, the speaker has a plurality of ultrasonic wave generating elements arranged in a first region in the same plane and a second region adjacent to the first region. The signal supply circuit supplies the first signal to the ultrasonic wave generating element arranged in the first region, and the ultrasonic wave generating element arranged in the second region has a phase substantially opposite to that of the first signal. The second signal is supplied.

図2(A)、図2(B)それぞれは、本発明の一実施形態に係る音響発生装置の、より詳細な構成の機能ブロック図の一例を示す。   Each of FIG. 2 (A) and FIG. 2 (B) shows an example of a functional block diagram of a more detailed configuration of the sound generator according to one embodiment of the present invention.

まず、図2(A)を参照して説明する。音響発生装置は、搬送信号生成部201と、音源供給部202と、変調部203と、位相反転部204と、位相反転制御部205と、スピーカ200とを有する。搬送信号生成部201と、音源供給部202と、変調部203と、位相反転部204と、位相反転制御部205とが信号供給回路に相当すると言える。   First, a description will be given with reference to FIG. The sound generation apparatus includes a carrier signal generation unit 201, a sound source supply unit 202, a modulation unit 203, a phase inversion unit 204, a phase inversion control unit 205, and a speaker 200. It can be said that the carrier signal generation unit 201, the sound source supply unit 202, the modulation unit 203, the phase inversion unit 204, and the phase inversion control unit 205 correspond to a signal supply circuit.

スピーカ200には、複数の超音波発生素子210が配置されている。また、配置されている複数の超音波発生素子210は、第1の領域に配置された超音波発生素子と、第2の領域に配置された超音波発生素子とに分けられる。第1の領域と第2の領域とは同一平面内になるとする。   The speaker 200 is provided with a plurality of ultrasonic wave generating elements 210. The plurality of ultrasonic wave generating elements 210 arranged are divided into an ultrasonic wave generating element arranged in the first area and an ultrasonic wave generating element arranged in the second area. It is assumed that the first region and the second region are in the same plane.

図2(A)において、スピーカ200は、図1(A)に示したスピーカ100の左側面図として示されている。この場合は、スピーカ200の中央部分の領域104が第1の領域であり、左右の列の領域103、105が第2の領域となる。ただし、第1の領域、第2の領域は、ここで説明されたものに限定されることはない。上述したように、第2の領域の上または/および下に第1の領域が配置されていてもよいし、第2の領域は第1の領域により囲まれていてもよい。   2A, the speaker 200 is shown as a left side view of the speaker 100 shown in FIG. In this case, the area 104 at the center of the speaker 200 is the first area, and the areas 103 and 105 in the left and right columns are the second areas. However, the first region and the second region are not limited to those described here. As described above, the first region may be disposed above and / or below the second region, or the second region may be surrounded by the first region.

図3は、第1の領域に配置された超音波発生素子と第2の領域に配置された超音波発生素子との位置関係の例を2つ示している。図3(A)において、超音波発生素子は同心円状に配置されている。この場合、第1の領域の一例としては、最外周のうち、同心円の中心から所定の角度αの範囲内の領域があり、その他の領域が第2の領域となる。なお、超音波発生素子が第1の領域と第2の領域との両方に配置されている場合には、例えば、超音波発生素子の形状が円形であれば、その中心が第1の領域に入っていれば、第1の領域に配置されていると定義することができる。この定義では、図3(A)に示すように超音波発生素子301、302、303、304、305、306、307が第1の領域に配置されている超音波発生素子となる。   FIG. 3 shows two examples of the positional relationship between the ultrasonic wave generating elements arranged in the first area and the ultrasonic wave generating elements arranged in the second area. In FIG. 3A, the ultrasonic wave generating elements are arranged concentrically. In this case, as an example of the first region, there is a region within the range of a predetermined angle α from the center of the concentric circle in the outermost periphery, and the other region is the second region. In addition, when the ultrasonic wave generation element is arranged in both the first region and the second region, for example, if the shape of the ultrasonic wave generation element is circular, the center thereof is in the first region. If it is, it can be defined as being arranged in the first region. In this definition, as shown in FIG. 3A, the ultrasonic wave generating elements 301, 302, 303, 304, 305, 306, and 307 are the ultrasonic wave generating elements arranged in the first region.

図3(A)において、超音波発生素子301、302、303、304、305、306、307に供給される信号は、それらの内側の超音波発生素子に供給される信号とは略逆位相になる。   In FIG. 3A, the signals supplied to the ultrasonic wave generating elements 301, 302, 303, 304, 305, 306, and 307 are substantially in phase with the signals supplied to the ultrasonic wave generating elements inside them. Become.

図3(B)において、超音波発生素子は、超音波発生素子の列は、隣の列に対して超音波発生素子の半径だけ上下にずれて配置されている。この場合、第1の領域の一例として、一つおきの列の最上部に配置されている超音波発生素子308、109、310、311が配置されている領域がある。   In FIG. 3B, the ultrasonic wave generating elements are arranged such that the row of the ultrasonic wave generating elements is shifted up and down by the radius of the ultrasonic wave generating element with respect to the adjacent row. In this case, as an example of the first region, there is a region where the ultrasonic wave generating elements 308, 109, 310, and 311 arranged at the top of every other row are arranged.

図3(B)において、超音波発生素子308、109、310、311に供給される信号は、超音波発生素子312、313、314に供給される信号とは略逆位相になる。   In FIG. 3B, the signals supplied to the ultrasonic wave generating elements 308, 109, 310, and 311 are substantially opposite in phase to the signals supplied to the ultrasonic wave generating elements 312, 313, and 314.

搬送信号生成部201は、所定の周波数の超音波をスピーカ100から放射するための信号を生成する。周波数が例えば40kHzのパルス波又は正弦波の信号を生成する。音源供給部202は、搬送信号生成部201により生成された信号を変調するための音声信号を変調部203に供給する。変調部203は、搬送信号生成部201により生成された信号を、音源供給部202により供給された音声信号により変調を行なう。変調部203は、搬送信号生成部201により生成された信号を、例えば、振幅変調、周波数変調または位相変調などを用いて変調を行なう。なお、スピーカ200から無変調の超音波を放射する場合には、音源供給部202、変調部203は必須の構成ではない。   The carrier signal generation unit 201 generates a signal for radiating ultrasonic waves having a predetermined frequency from the speaker 100. A pulse wave or sine wave signal having a frequency of, for example, 40 kHz is generated. The sound source supply unit 202 supplies an audio signal for modulating the signal generated by the carrier signal generation unit 201 to the modulation unit 203. The modulation unit 203 modulates the signal generated by the carrier signal generation unit 201 with the audio signal supplied from the sound source supply unit 202. The modulation unit 203 modulates the signal generated by the carrier signal generation unit 201 using, for example, amplitude modulation, frequency modulation, or phase modulation. In the case where unmodulated ultrasonic waves are radiated from the speaker 200, the sound source supply unit 202 and the modulation unit 203 are not essential components.

音源供給部202により供給される音声信号の周波数が20Hz以上20kHz以下であり、搬送信号生成部201により生成される信号の周波数が40kHzであれば、変調部203は、40kHzの±20kHzの範囲を含む20kHz以上の変調された超音波を表わす信号を出力することになる。ただし、変調部203において抑圧搬送波単側波帯変調が用いられれば、40kHz以上の変調された超音波を表わす信号が出力されるようにすることができる。   If the frequency of the audio signal supplied by the sound source supply unit 202 is 20 Hz or more and 20 kHz or less and the frequency of the signal generated by the carrier signal generation unit 201 is 40 kHz, the modulation unit 203 has a range of ± 20 kHz of 40 kHz. A signal representing a modulated ultrasonic wave of 20 kHz or more is output. However, if suppressed carrier single sideband modulation is used in modulation section 203, a signal representing a modulated ultrasonic wave of 40 kHz or higher can be output.

なお、変調部203が出力する信号から搬送信号生成部201が生成する信号よりも周波数が小さい成分を取り除くフィルターが変調部203とスピーカ400との間に配置されていてもよい。   Note that a filter that removes a component having a frequency lower than that of the signal generated by the carrier signal generation unit 201 from the signal output from the modulation unit 203 may be disposed between the modulation unit 203 and the speaker 400.

また、音響発生装置が、無変調の超音波を発生させるのであれば、音源供給部202と変調部203とは、必須ではない。搬送信号生成部201により生成される信号が直接位相反転部204や超音波発生素子230に供給されるようになっていてもよい。   If the sound generator generates unmodulated ultrasonic waves, the sound source supply unit 202 and the modulation unit 203 are not essential. A signal generated by the carrier signal generation unit 201 may be directly supplied to the phase inversion unit 204 or the ultrasonic wave generation element 230.

位相反転部204は、第1の領域に配置された超音波発生素子に供給される信号の位相と、第2の領域に配置された超音波発生素子に供給される信号の位相と、が略逆位相になるように、変調部203の出力する信号の位相の制御を行なう。この結果、例えば、第1の領域に配置されている超音波発生素子のそれぞれから放射される超音波は、同じ位相となるが、第2の領域に配置されている超音波発生素子のそれぞれから放射される超音波と略逆位相となる。   The phase inversion unit 204 is substantially configured such that the phase of the signal supplied to the ultrasonic wave generating element arranged in the first area and the phase of the signal supplied to the ultrasonic wave generating element arranged in the second area are substantially the same. The phase of the signal output from the modulation unit 203 is controlled so as to have an opposite phase. As a result, for example, the ultrasonic waves radiated from each of the ultrasonic generating elements arranged in the first region have the same phase, but from each of the ultrasonic generating elements arranged in the second region. The phase is substantially opposite to that of the emitted ultrasonic wave.

このような位相の制御方法には、いくつかの方法があり、いずれを用いてもよい。例えば、変調部203の出力する信号が、変調部203の出力端子である第1の端子と第2の端子との間の電圧として表わされている場合、第1の領域に配置されている超音波発生素子の第1の極性端子、第2の極性端子それぞれを変調部203などの第1の端子、第2の端子に接続し、第2の領域に配置されている超音波発生素子の第1の極性端子、第2の極性端子それぞれを変調部203の第2の端子、第1の端子に接続する。これにより、第1の領域に配置されている超音波発生素子の生成する物理的変位と第2の領域に配置されている超音波発生素子の生成する物理的変位とは、大きさが同じで、符号が異なることとなる。   There are several methods for controlling the phase, and any of them may be used. For example, when the signal output from the modulation unit 203 is expressed as a voltage between the first terminal and the second terminal, which are output terminals of the modulation unit 203, the signal is arranged in the first region. The first polarity terminal and the second polarity terminal of the ultrasonic generation element are connected to the first terminal and the second terminal of the modulation unit 203 and the like, and the ultrasonic generation element arranged in the second region The first polarity terminal and the second polarity terminal are respectively connected to the second terminal and the first terminal of the modulation unit 203. As a result, the physical displacement generated by the ultrasonic wave generating element arranged in the first region and the physical displacement generated by the ultrasonic wave generating element arranged in the second region have the same size. , The signs will be different.

あるいは、変調部203から第1の領域に配置されている超音波発生素子に供給される信号を遅延させることにより、第2の領域に配置されている超音波発生素子に供給される信号の位相を、第1の領域に配置されている超音波発生素子に供給される信号とは略逆位相とすることができる。あるいは、第2の領域に配置されている超音波発生素子に供給される信号を遅延させてもよい。   Alternatively, by delaying the signal supplied from the modulation unit 203 to the ultrasonic wave generating element arranged in the first area, the phase of the signal supplied to the ultrasonic wave generating element arranged in the second area Can be made to have a phase substantially opposite to that of the signal supplied to the ultrasonic wave generating element disposed in the first region. Or you may delay the signal supplied to the ultrasonic wave generation element arrange | positioned in a 2nd area | region.

位相反転制御部205は、位相反転部204の動作を制御し、結果として第1の領域と第2の領域との形状を制御する。例えば、位相反転制御部205は、変調部203の出力信号が位相反転を行なわずに供給される超音波発生素子と、変調部203の出力信号が位相反転されて供給される超音波発生素子との数、分布範囲を変化させる。また、第2の領域に配置されている超音波発生素子に供給される信号を、第1の領域に配置されている超音波発生素子に供給される信号を略逆位相とするかどうかの制御を行なってもよい。   The phase inversion control unit 205 controls the operation of the phase inversion unit 204 and, as a result, controls the shapes of the first region and the second region. For example, the phase inversion control unit 205 includes an ultrasonic generation element to which the output signal of the modulation unit 203 is supplied without performing phase inversion, and an ultrasonic generation element to which the output signal of the modulation unit 203 is supplied after being phase inverted. Change the number and distribution range. Further, it is controlled whether or not the signal supplied to the ultrasonic wave generating element arranged in the second region is set to be substantially in phase with the signal supplied to the ultrasonic wave generating element arranged in the first region. May be performed.

なお、第1の領域と第2の領域との形状が固定されており、常に第2の領域に配置されている超音波発生素子から放射される超音波を、第1の領域に配置されている超音波発生素子から放射される超音波の略逆位相とするならば、位相反転制御部205により位相反転部206を制御することは必須ではない。   Note that the shapes of the first region and the second region are fixed, and the ultrasonic waves radiated from the ultrasonic wave generating elements that are always disposed in the second region are disposed in the first region. It is not essential to control the phase inversion unit 206 by the phase inversion control unit 205 if the phase is substantially opposite to that of the ultrasonic wave radiated from the ultrasonic wave generation element.

また、第1の領域に配置されている超音波発生素子それぞれから放射される超音波は、同位相である必要はない。例えば、特定の方向に超音波を放射させるために、超音波発生素子の配置されている位置に応じて、徐々に放射される超音波の位相を変化させるようになっていてもよい。この場合、第2の領域に配置されている超音波発生素子のうち、第1の領域に隣接して配置されている超音波発生素子は、第1の領域に隣接して配置されている超音波発生素子の放射する超音波とは略逆位相の超音波を放射するのが好ましい。   Further, the ultrasonic waves radiated from the respective ultrasonic wave generating elements arranged in the first region do not need to be in phase. For example, in order to radiate an ultrasonic wave in a specific direction, the phase of the ultrasonic wave that is gradually emitted may be changed according to the position where the ultrasonic wave generating element is arranged. In this case, among the ultrasonic wave generating elements arranged in the second region, the ultrasonic wave generating element arranged adjacent to the first region is an ultrasonic wave arranged adjacent to the first region. It is preferable to emit an ultrasonic wave having an approximately opposite phase to the ultrasonic wave emitted by the sound wave generating element.

次に、図2(B)を参照して説明する。音響発生装置は、搬送信号生成部201と、音源供給部202と、変調部203と、位相反転部206と、位相反転制御部205と、スピーカ220とを有する。図2(B)に示されている音響発生装置と図2(A)に示されている音響発生装置との違いは、位相反転制御部205の出力する信号は、上部の多くても2行に配置されている超音波発生素子240に供給され、その他の超音波発生素子230には供給されない。このような構成により、位相反転制御部205が信号を供給する超音波発生素子の数が減少し、回路としての大きさや消費電力を低減させることができる。   Next, description will be made with reference to FIG. The sound generation apparatus includes a carrier signal generation unit 201, a sound source supply unit 202, a modulation unit 203, a phase inversion unit 206, a phase inversion control unit 205, and a speaker 220. The difference between the sound generator shown in FIG. 2B and the sound generator shown in FIG. 2A is that the signal output from the phase inversion control unit 205 is at most two lines at the top. Are supplied to the ultrasonic generators 240 arranged in the, and are not supplied to the other ultrasonic generators 230. With such a configuration, the number of ultrasonic generating elements to which the phase inversion control unit 205 supplies signals can be reduced, and the size and power consumption as a circuit can be reduced.

なお、図2(B)の場合、位相反転制御部205は、位相反転部206によって、第2の領域に配置されている超音波発生素子に供給される信号が、第1の領域に配置されている超音波発生素子に供給される信号と略逆位相となるのか、同位相となるのかの制御を行なう。   In the case of FIG. 2B, the phase inversion control unit 205 causes the phase inversion unit 206 to place the signal supplied to the ultrasonic wave generating elements arranged in the second region in the first region. Control is performed to determine whether the phase of the signal supplied to the ultrasonic wave generating element is substantially opposite or in phase.

例えば、位相反転制御部205は、第1の領域に配置されている超音波発生素子に、第2の領域に配置されている超音波発生素子に供給される信号とは略逆位相となる信号に換えて、第2の領域に配置されている超音波発生素子に供給される信号を供給してもよい。また、位相反転制御部205は、第1の領域に配置されている超音波発生素子に、第2の領域に配置されている超音波発生素子に供給される信号とは略逆位相となる信号に換えて、第2の領域に配置されている超音波発生素子に供給される信号を供給することを、所定の時間間隔にて行なってもよい。例えば3秒間隔で、第1の領域に配置されている超音波発生素子に、第2の領域に配置されている超音波発生素子に供給される信号とは略逆位相となる信号を供給することと、第2の領域に配置されている超音波発生素子に供給される信号を供給することとが交互に繰り返されてもよい。   For example, the phase inversion control unit 205 is a signal that has an approximately opposite phase to the signal that is supplied to the ultrasonic wave generating element that is disposed in the second area. Instead of this, a signal supplied to the ultrasonic wave generating element arranged in the second region may be supplied. In addition, the phase inversion control unit 205 is a signal whose phase is substantially opposite to that of the signal supplied to the ultrasonic wave generating element arranged in the second area. Instead, the signal supplied to the ultrasonic wave generating elements arranged in the second region may be supplied at a predetermined time interval. For example, at an interval of 3 seconds, a signal having a phase substantially opposite to that of the signal supplied to the ultrasonic generator arranged in the second region is supplied to the ultrasonic generator arranged in the first region. This and alternately supplying the signal to be supplied to the ultrasonic wave generating element arranged in the second region may be repeated.

また、図2(B)において、第1の領域の大きさを変化させ、第1の領域に配置されている超音波発生素子が放射する超音波と略逆位相の超音波を発生する超音波発生素子を、スピーカの最上行の超音波発生素子とするか、上部の2行に配置されている超音波発生素子とするかを選択することができる。これにより、スピーカ220から放射される超音波が伝わる範囲の大きさなどを変化させることができる。上述したように、この変化は、所定の時間間隔で行なわれてもよい。このようにすることにより、一定の大きさの音声信号が音源供給部202により供給される場合、スピーカ100より放射される超音波により再生される音声の大きさが変化するかどうかを知ることにより、スピーカ100に対する相対的な位置を知ることができる。すなわち、音声の大きさの変化が大きければ、スピーカ100の斜め方向に位置していると判断でき、音声の大きさの変化がより小さければ、スピーカ100の正面に位置していると判断することができる。   Further, in FIG. 2B, the size of the first region is changed, and an ultrasonic wave that generates an ultrasonic wave having an approximately opposite phase to the ultrasonic wave radiated from the ultrasonic wave generating element arranged in the first region. It is possible to select whether the generation element is an ultrasonic generation element in the uppermost row of the speaker or an ultrasonic generation element arranged in the upper two rows. Thereby, the magnitude | size etc. of the range which the ultrasonic wave radiated | emitted from the speaker 220 can be changed. As described above, this change may be performed at predetermined time intervals. By doing so, when a sound signal of a certain magnitude is supplied by the sound source supply unit 202, by knowing whether or not the magnitude of the sound reproduced by the ultrasonic wave radiated from the speaker 100 changes. The relative position with respect to the speaker 100 can be known. That is, if the change in the volume of the sound is large, it can be determined that the speaker 100 is positioned in an oblique direction, and if the change in the volume of the sound is smaller, it is determined that the speaker 100 is positioned in front of the speaker 100. Can do.

(実施形態2)
本発明の別の一実施形態として、スピーカと信号供給回路とを備える音響発生装置について説明する。本実施形態においては、スピーカは、基板を有している。その基板には、突出部がある。第1の領域は、その突出部上に位置する。また、基板には、突出部に隣接する第2の領域がある。第1の領域と第2の領域とには、複数の超音波発生素子が配置されている。また、信号供給回路は、所定の距離が、超音波の半波長の偶数倍であれば、第1の領域に配置された超音波発生素子に第1の信号を供給し、第2の領域に配置された超音波発生素子には、第1の信号とは略逆位相の第2の信号を供給する。また、信号供給回路は、所定の距離が、超音波の半波長の奇数倍であれば、第1の領域に配置された超音波素子と第2の領域に配置された超音波素子には、同じ位相の信号を供給する。
(Embodiment 2)
As another embodiment of the present invention, a sound generator including a speaker and a signal supply circuit will be described. In this embodiment, the speaker has a substrate. The substrate has a protrusion. The first region is located on the protrusion. The substrate has a second region adjacent to the protrusion. A plurality of ultrasonic wave generating elements are arranged in the first region and the second region. Further, the signal supply circuit supplies the first signal to the ultrasonic wave generation element arranged in the first region and the second region if the predetermined distance is an even multiple of the half wavelength of the ultrasonic wave. A second signal having a phase substantially opposite to that of the first signal is supplied to the arranged ultrasonic wave generating element. In addition, when the predetermined distance is an odd multiple of the half wavelength of the ultrasonic wave, the signal supply circuit includes the ultrasonic element arranged in the first region and the ultrasonic element arranged in the second region, Supply signals of the same phase.

図4(A)、図4(B)それぞれは、本発明の一実施形態に係る音響発生装置の、より詳細な機能ブロック図の一例を示す。   Each of FIG. 4 (A) and FIG. 4 (B) shows an example of a more detailed functional block diagram of the sound generator according to one embodiment of the present invention.

図4(A)において、音響発生装置は、搬送信号生成部201と、音源供給部202と、変調部203と、位相反転部204と、位相反転制御部205と、スピーカ400とを有する。また、図4(B)において、音響発生装置は、搬送信号生成部201と、音源供給部202と、変調部203と、スピーカ400とを有する。搬送信号生成部201と、音源供給部202と、変調部203と、位相反転部204と、位相反転制御部205は、実施形態1と同じものを使用することができるので、説明は省略する。   4A, the sound generation device includes a carrier signal generation unit 201, a sound source supply unit 202, a modulation unit 203, a phase inversion unit 204, a phase inversion control unit 205, and a speaker 400. 4B, the sound generation device includes a carrier signal generation unit 201, a sound source supply unit 202, a modulation unit 203, and a speaker 400. Since the carrier signal generation unit 201, the sound source supply unit 202, the modulation unit 203, the phase inversion unit 204, and the phase inversion control unit 205 can be the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

本実施形態では、図4(B)に示すように、スピーカ400の基板に突出部としてスペーサ401を設けることができる。この突出部によりスピーカ400の前面に突出している部分が第1の領域となる。言い換えると突出部上が第1の領域となる。また、突出部に隣接して第2の領域が設けられる。すなわち、第1の領域に配置された超音波発生素子は、第2の領域に配置された超音波発生素子よりもスピーカの向いている方向に飛び出て配置される。言い換えると、第2の領域は、第1の領域よりも所定の距離だけ後方に位置する。これにより、第1の領域に配置された超音波発生素子が放射する超音波と、第2の領域に配置された超音波発生素子が放射する超音波とに位相差を生じさせることができる。   In this embodiment, as shown in FIG. 4B, a spacer 401 can be provided as a protrusion on the substrate of the speaker 400. A portion protruding from the front surface of the speaker 400 by the protruding portion becomes the first region. In other words, the first region is on the protruding portion. A second region is provided adjacent to the protrusion. That is, the ultrasonic wave generating elements arranged in the first region are arranged so as to protrude in the direction in which the speaker faces the ultrasonic wave generating elements arranged in the second region. In other words, the second region is located behind the first region by a predetermined distance. Thereby, a phase difference can be generated between the ultrasonic wave radiated from the ultrasonic wave generating element arranged in the first area and the ultrasonic wave radiated from the ultrasonic wave generating element arranged in the second area.

図4(A)において、スピーカ400の一部にスペーサ401が設けられ、一部の超音波発生素子420がスペーサ401の上に配置されている。スペーサ401の厚さΔは、超音波発生素子410および超音波発生素子420が放射する超音波の波長の半分の整数倍である。なお、一般には、超音波発生素子410、超音波発生素子420が放射する超音波は、搬送信号生成部201が発生する信号を変調部203により変調した信号により放射されるので、波長は一義的には定まらないことがある。その場合には、変調部203が出力する信号の周波数の範囲の中央の周波数に対応する波長を用いるのが好ましい。例えば、搬送信号生成部201が生成する信号の周波数が40kHzであり、音源供給部202が変調部203に供給する音声信号の周波数が20Hz以上20kHz以下であれば、変調部203が出力する信号の周波数の範囲は、約40kHz以上60kHz以下となる。したがって、中央の周波数は、約50kHzとなり、空気中での50kHzの超音波の波長は、約6.64mmとなる。したがって、Δは3.32mmの整数倍とするのが好ましい。   In FIG. 4A, a spacer 401 is provided in a part of the speaker 400, and a part of the ultrasonic wave generating elements 420 is disposed on the spacer 401. The thickness Δ of the spacer 401 is an integral multiple of half the wavelength of the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic wave generating element 410 and the ultrasonic wave generating element 420. In general, the ultrasonic waves radiated from the ultrasonic wave generation element 410 and the ultrasonic wave generation element 420 are radiated by a signal obtained by modulating the signal generated by the carrier signal generation unit 201 by the modulation unit 203, so the wavelength is unambiguous. There are times when it is not determined. In that case, it is preferable to use the wavelength corresponding to the center frequency in the frequency range of the signal output from the modulation unit 203. For example, if the frequency of the signal generated by the carrier signal generation unit 201 is 40 kHz and the frequency of the audio signal supplied from the sound source supply unit 202 to the modulation unit 203 is 20 Hz or more and 20 kHz or less, the signal output by the modulation unit 203 The frequency range is about 40 kHz to 60 kHz. Therefore, the center frequency is about 50 kHz, and the wavelength of the ultrasonic wave of 50 kHz in the air is about 6.64 mm. Therefore, Δ is preferably an integer multiple of 3.32 mm.

以下では、「超音波発生素子410および超音波発生素子420が放射する超音波の波長」を、上記のように、変調部203が出力する信号の周波数の範囲のいずれかの周波数(例えば、中央の周波数、あるいは、エネルギーの最も高い周波数など)を有する超音波の波長と定義して説明を行なう。   In the following, “the wavelength of the ultrasonic wave radiated by the ultrasonic wave generation element 410 and the ultrasonic wave generation element 420” is set to any frequency within the frequency range of the signal output from the modulation unit 203 as described above (for example, the center The frequency is defined as the wavelength of the ultrasonic wave having the frequency of the highest frequency or the frequency with the highest energy).

Δを、超音波発生素子410および超音波発生素子420が放射する超音波の波長の半分の偶数倍とした場合、超音波発生素子410および超音波発生素子420に同位相の信号を供給すると、超音波発生素子420から放射される超音波は、超音波発生素子410から放射される超音波と波長の整数倍の位相差を有することになる。そこで、Δが超音波発生素子410および超音波発生素子420が放射する超音波の波長の半分の偶数倍である場合には、位相反転部206は、変調部203の出力する信号の位相を反転させることにより、実施形態1と同様に、スピーカ400の指向性を高めることができる。   When Δ is an even multiple of half the wavelength of the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic wave generation element 410 and the ultrasonic wave generation element 420, when a signal having the same phase is supplied to the ultrasonic wave generation element 410 and the ultrasonic wave generation element 420, The ultrasonic wave emitted from the ultrasonic wave generation element 420 has a phase difference that is an integral multiple of the wavelength of the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic wave generation element 410. Therefore, when Δ is an even multiple of half the wavelength of the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic wave generation element 410 and the ultrasonic wave generation element 420, the phase inversion unit 206 inverts the phase of the signal output from the modulation unit 203. By doing so, the directivity of the speaker 400 can be improved as in the first embodiment.

また、本実施形態では、スペーサ401を設けていることにより、図4(A)において、超音波発生素子410から放射させる超音波がスペーサ401の下側の面に反射し、上方へ超音波が広がるのを阻止することができ、より指向性を高めることができる。   In this embodiment, since the spacer 401 is provided, the ultrasonic wave radiated from the ultrasonic wave generating element 410 is reflected on the lower surface of the spacer 401 in FIG. Spreading can be prevented and directivity can be further enhanced.

Δを、超音波発生素子410および超音波発生素子420が放射する超音波の波長の半分の奇数倍とした場合、超音波発生素子410および超音波発生素子420に同位相の信号を供給した場合、超音波発生素子420から放射される超音波は、超音波発生素子410から放射される超音波と略半波長の位相差が生じる。したがって、超音波発生素子410および超音波発生素子420に同位相の信号を供給することにより、実施形態1と同様に、スピーカ400の指向性を高めることができる。また、超音波発生素子410に供給する信号と超音波発生素子420に供給する信号との位相差を反転させることにより、通常の指向性とすることができる。   When Δ is an odd multiple of half the wavelength of the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic wave generation element 410 and the ultrasonic wave generation element 420, a signal having the same phase is supplied to the ultrasonic wave generation element 410 and the ultrasonic wave generation element 420 The ultrasonic wave radiated from the ultrasonic wave generation element 420 has a phase difference of approximately half wavelength from the ultrasonic wave radiated from the ultrasonic wave generation element 410. Therefore, by supplying signals having the same phase to the ultrasonic wave generation element 410 and the ultrasonic wave generation element 420, the directivity of the speaker 400 can be increased as in the first embodiment. Moreover, normal directivity can be obtained by inverting the phase difference between the signal supplied to the ultrasonic generator 410 and the signal supplied to the ultrasonic generator 420.

もし、常に指向性を高くするのであれば、図4(B)に示すように変調部203の出力する信号を、変調部を介さずに超音波発生素子410および超音波発生素子420へ直接供給し、Δを超音波発生素子410および超音波発生素子420が放射する超音波の波長の半分の奇数倍とする。これにより、回路構成などが簡略化し、消費電力を小さくすることなどができる。   If the directivity is always increased, the signal output from the modulation unit 203 is directly supplied to the ultrasonic generation element 410 and the ultrasonic generation element 420 without passing through the modulation unit as shown in FIG. Δ is an odd multiple of half the wavelength of the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic wave generation element 410 and the ultrasonic wave generation element 420. Thereby, a circuit configuration etc. can be simplified and power consumption can be reduced.

なお、ここまで、Δは超音波発生素子410および超音波発生素子420が放射する超音波の波長の奇数倍または偶数倍として説明したが、これに限定されることはない。例えば、Δを超音波発生素子420が放射する超音波の波長の奇数倍または偶数倍以外の値にして、かつ、超音波発生素子410に供給する信号と超音波発生素子420に供給する信号とが位相差を有するようにしてもよい。   Heretofore, Δ has been described as an odd multiple or an even multiple of the wavelength of the ultrasonic wave radiated from the ultrasonic generator 410 and the ultrasonic generator 420, but is not limited thereto. For example, Δ is set to a value other than an odd multiple or even multiple of the wavelength of the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic wave generation element 420, and a signal supplied to the ultrasonic wave generation element 410 and a signal supplied to the ultrasonic wave generation element 420 May have a phase difference.

例えば、超音波発生素子410および超音波発生素子420が放射する超音波の波長をλとし、超音波発生素子410に供給する信号と超音波発生素子420に供給する信号との位相差をδとする。また、超音波発生素子420が、超音波発生素子420の位置において放射する超音波を、時間tの関数としてsin(t)であるとする。このとき、超音波発生素子410が、超音波発生素子410の位置において放射する超音波は、sin(t−δ)と表わすことができる。超音波発生素子410が放射する超音波が、超音波発生素子410の前方Δの距離に到達すると、その波形は、sin(t−δ−2πΔ/λ)となる。   For example, let λ be the wavelength of the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic wave generation element 410 and the ultrasonic wave generation element 420, and let δ be the phase difference between the signal supplied to the ultrasonic wave generation element 410 and the signal supplied to the ultrasonic wave generation element 420. To do. Further, it is assumed that the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic wave generating element 420 at the position of the ultrasonic wave generating element 420 is sin (t) as a function of time t. At this time, the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic wave generating element 410 at the position of the ultrasonic wave generating element 410 can be expressed as sin (t−δ). When the ultrasonic wave radiated from the ultrasonic wave generating element 410 reaches the distance Δ ahead of the ultrasonic wave generating element 410, the waveform becomes sin (t−δ−2πΔ / λ).

したがって、超音波発生素子410から放射された超音波と超音波発生素子420から放射された超音波との位相差の値は、2πΔ/λ+δにより表わすことができる。この値が略逆位相を表わせば、スピーカ400から放射される超音波の指向性の特性を向上させることができる。すなわち、ある奇数が存在し、その奇数にπを乗じた値と、2πΔ/λ+δと、の差の絶対値が0.1以下になるようにすれば、スピーカ400から放射される超音波の指向性の特性を向上させることができる。なお、ここで奇数は1、3、5、…の正の整数に限定されず、−1、−3、−5、…の負の整数であってもよい。   Therefore, the value of the phase difference between the ultrasonic wave radiated from the ultrasonic wave generation element 410 and the ultrasonic wave radiated from the ultrasonic wave generation element 420 can be expressed by 2πΔ / λ + δ. If this value represents a substantially opposite phase, the directivity characteristic of the ultrasonic wave radiated from the speaker 400 can be improved. That is, if there is an odd number and the absolute value of the difference between the odd number multiplied by π and 2πΔ / λ + δ is 0.1 or less, the directivity of the ultrasonic wave radiated from the speaker 400 is reduced. The characteristics of the sex can be improved. Here, the odd number is not limited to a positive integer of 1, 3, 5,..., And may be a negative integer of −1, −3, −5,.

特にΔが、λ/2の偶数倍、すなわち、ある整数nが存在し、Δがλのm倍であるとする。このとき、2πΔ/λは、2mλとなるので、ある奇数にπを乗じた値と2mλ+δとの値の絶対値が0.1以下となれば、指向性の特性を向上させることができる。2mは偶数であるので、δの範囲を考えると、ある整数nに対して、(2n+1)π−0.1≦δ≦(2n+1)π+0.1が成り立つことになる。   In particular, it is assumed that Δ is an even multiple of λ / 2, that is, an integer n exists, and Δ is m times λ. At this time, since 2πΔ / λ is 2mλ, if the absolute value of a value obtained by multiplying a certain odd number by π and 2mλ + δ is 0.1 or less, the directivity characteristic can be improved. Since 2m is an even number, considering the range of δ, (2n + 1) π−0.1 ≦ δ ≦ (2n + 1) π + 0.1 holds for a certain integer n.

また、Δが、λ/2の奇数倍であるとすると、2πΔ/λは、ある奇数pが存在し、pπとなるので、ある奇数にπを乗じた値とpλ+δとの値の絶対値が0.1以下となれば、指向性の特性を向上させることができる。奇数と別の奇数との差は偶数になるので、δの範囲を考えると、ある整数nに対して、2nπ−0.1≦δ≦2nπ+0.1が成り立つことになる。   Further, if Δ is an odd multiple of λ / 2, 2πΔ / λ has an odd number p and becomes pπ. Therefore, the absolute value of the value obtained by multiplying a certain odd number by π and the value of pλ + δ is If it is 0.1 or less, the directivity characteristic can be improved. Since the difference between the odd number and another odd number is an even number, considering the range of δ, 2nπ−0.1 ≦ δ ≦ 2nπ + 0.1 holds for a certain integer n.

また、特にδが0である場合には、ある奇数が存在し、その奇数にπを乗じた値と、2πΔ/λと、の差の絶対値が0.1以下になるようにすれば、スピーカ400から放射される超音波の指向性の特性を向上させることができる。   In particular, when δ is 0, there is an odd number, and if the absolute value of the difference between the odd number multiplied by π and 2πΔ / λ is 0.1 or less, The directivity characteristic of the ultrasonic wave radiated from the speaker 400 can be improved.

(応用例1)
図5は、本発明の一実施形態に係る音響発生装置を、歩行者用信号機へ応用する例の概念図である。柱501に信号制御装置502が設置されている。また、柱501には、歩行者用信号機503と、スピーカ504と、超音波検出器505も設置されている。
(Application 1)
FIG. 5 is a conceptual diagram of an example in which the sound generator according to one embodiment of the present invention is applied to a pedestrian traffic light. A signal control device 502 is installed on the column 501. In addition, a pedestrian traffic light 503, a speaker 504, and an ultrasonic detector 505 are also installed on the column 501.

信号制御装置502には、信号供給回路が配置される。例えば、信号制御装置502には、搬送信号生成部201と、音源供給部202と、変調部203とが配置され、また、必要に応じて、位相反転部204と、位相反転制御部205も配置される。これらの部により生成された信号は、歩行者用信号機503の近傍に配置されたスピーカ504に供給される。スピーカ504は、超音波発生素子を縦に並べた複数の列を用いて構成されている。歩行者用信号機503が青信号を表示する場合に、左右1列の超音波発生素子に、中央部分の列の超音波発生素子が放射する超音波とは位相が略逆位相となる超音波を放射させることができるようになっている。なお、スピーカ504は、横断歩道の幅などに応じて、左右に複数個が配置されていてもよい。   A signal supply circuit is disposed in the signal control device 502. For example, the signal control device 502 includes a carrier signal generation unit 201, a sound source supply unit 202, and a modulation unit 203, and also includes a phase inversion unit 204 and a phase inversion control unit 205 as necessary. Is done. Signals generated by these units are supplied to a speaker 504 disposed in the vicinity of the pedestrian traffic light 503. The speaker 504 is configured using a plurality of rows in which ultrasonic wave generating elements are arranged vertically. When the pedestrian traffic light 503 displays a blue signal, an ultrasonic wave whose phase is substantially opposite to the ultrasonic wave radiated from the ultrasonic wave generating element in the central row is radiated to the left and right ultrasonic wave generating elements. It can be made to. A plurality of speakers 504 may be arranged on the left and right according to the width of the pedestrian crossing.

このように、本発明の一実施形態に係る音響発生装置を歩行者用信号機に用いて、中央の超音波発生素子が放射する超音波とは位相が略逆位相となる超音波を放射されると、スピーカ504から高い指向性により、音声を所定の範囲の歩行者に伝達することができる。したがって、従来技術を用いる場合よりも狭い範囲で超音波から音声が復調することができ、音声によって歩行者を、横断歩道上を安全に誘導することができる。   As described above, the sound generator according to the embodiment of the present invention is used for a pedestrian traffic light, and an ultrasonic wave having a phase substantially opposite to that of the ultrasonic wave emitted by the central ultrasonic wave generating element is emitted. Then, the sound can be transmitted from the speaker 504 to pedestrians in a predetermined range with high directivity. Therefore, the sound can be demodulated from the ultrasonic wave in a narrower range than in the case of using the prior art, and the pedestrian can be safely guided on the pedestrian crossing by the sound.

なお、スピーカ504は垂直に設置される必要はない。超音波発生素子が配置されている面を若干、例えば8°ほど下に向けてもよい。これは、スピーカ504から放射される超音波が横断歩道の長さよりも長い距離の位置に到達してしまうことを防止するためである。   Note that the speaker 504 does not need to be installed vertically. The surface on which the ultrasonic wave generating element is arranged may be directed slightly downward, for example, about 8 °. This is to prevent the ultrasonic wave radiated from the speaker 504 from reaching a position at a distance longer than the length of the pedestrian crossing.

なお、超音波検出器505は必須の構成ではない。超音波検出器505を用いることにより、スピーカ504から放射される超音波の反射波を検出し、横断歩道上に人が居るかどうかなどを検出することができる。これにより、人が横断歩道を渡りきる前に歩行者用信号機が赤信号を表示してしまうことを防止することができる。また、車の通行状況に応じて、信号を変えることができる。   Note that the ultrasonic detector 505 is not an essential component. By using the ultrasonic detector 505, the reflected wave of the ultrasonic wave radiated from the speaker 504 can be detected to detect whether or not a person is on the pedestrian crossing. Thereby, it is possible to prevent the pedestrian traffic light from displaying a red signal before the person has crossed the pedestrian crossing. In addition, the signal can be changed according to the traffic situation of the car.

また、スピーカ504を用いて歩行者を誘導する際に、(1)スピーカ504の超音波発生素子から同位相の超音波を放射させる場合と、(2)左右1列の超音波発生素子に、中央の超音波発生素子が放射する超音波とは位相が略逆位相となる超音波を放射させる場合とを交互に繰り返してもよい。このとき(1)のときには歩行者から反射する超音波が、超音波検出器505により検出され、かつ、(2)のときには歩行者から反射する超音波が、超音波検出器505により検出されないことが検出された場合、歩行者が横断歩道を逸れていると判断し、適切な処置を行なうことができる。例えば、別のスピーカから注意を促すメッセージを放送したり、交差点であれば、全ての車道の信号を赤の表示にしたりすることができる。   Further, when guiding a pedestrian using the speaker 504, (1) the case where ultrasonic waves of the same phase are emitted from the ultrasonic wave generating elements of the speaker 504, and (2) the ultrasonic wave generating elements in the left and right rows are You may alternately repeat the case where the ultrasonic wave which a center ultrasonic wave generation element radiates | emits and the ultrasonic wave which a phase becomes a substantially reverse phase is radiated | emitted. At this time, in (1), the ultrasonic wave reflected from the pedestrian is detected by the ultrasonic detector 505, and in (2), the ultrasonic wave reflected from the pedestrian is not detected by the ultrasonic detector 505. Is detected, it can be determined that the pedestrian has gone off the pedestrian crossing and appropriate measures can be taken. For example, a message that calls attention from another speaker can be broadcast, or if it is an intersection, all roadway signals can be displayed in red.

また、上述したように、スピーカ504から放射される超音波により再生される音声の大きさの変化により、音声を聞いている歩行者が、スピーカ504の正面に位置しているのか、正面から斜め方向に位置しているのかを判断することができる。これにより、目の不自由な歩行者を横断歩道の上を適切な方向に移動するように、誘導を行なうことができる。   Further, as described above, whether the pedestrian listening to the sound is located in front of the speaker 504 or obliquely from the front due to a change in the size of the sound reproduced by the ultrasonic wave radiated from the speaker 504. It can be determined whether it is located in the direction. Thereby, guidance can be performed so that a visually handicapped pedestrian moves in an appropriate direction on a pedestrian crossing.

(応用例2)
図6は、本発明の一実施形態に係る音響発生装置を、デジタルサイネージシステムへ応用する例の概念図である。デジタルサイネージとは、液晶ディスプレイやスピーカ、ネットワークを用いた広告媒体である。デジタルサイネージは、情報の提供がリアルタイムで行え、紙などのポスターを張り替える手間が掛からないなどのメリットを有する。
(Application example 2)
FIG. 6 is a conceptual diagram of an example in which the sound generator according to the embodiment of the present invention is applied to a digital signage system. Digital signage is an advertising medium using a liquid crystal display, speakers, and a network. Digital signage has the merit that it can provide information in real time and does not require time and effort to replace posters such as paper.

図6においては、歩道に沿って、複数のモニタ601、602、603、604を配置し、歩行者の移動速度に基づいて、コンテンツの1フレームに所定の時間長(例えば2秒)を割り当ててモニタにコンテンツの表示を行なう。また、天井には、本発明の一実施形態に係る音響発生装置のスピーカ605、606、607、608をそれぞれのモニタに対応付けて配置する。そして、例えば、スピーカから放射される超音波を対応するそれぞれのモニタに向けて放射する。   In FIG. 6, a plurality of monitors 601, 602, 603, 604 are arranged along the sidewalk, and a predetermined time length (for example, 2 seconds) is assigned to one frame of content based on the moving speed of the pedestrian. Display content on the monitor. In addition, speakers 605, 606, 607, and 608 of the sound generator according to the embodiment of the present invention are arranged on the ceiling in association with the respective monitors. Then, for example, the ultrasonic waves emitted from the speakers are emitted toward the corresponding monitors.

このような構成により、モニタ間の距離が小さくても、モニタの前に居る人には、別のモニタに対応するスピーカからの音声が聞こえることを防止することができ、効果的な情報の提供ができる。   With such a configuration, even if the distance between the monitors is small, it is possible to prevent a person in front of the monitor from hearing sound from a speaker corresponding to another monitor, and to provide effective information Can do.

(測定例1)
図7は、搬送信号生成部201の生成する40kHzの信号を、ホワイトノイズにより変調した後、図1に示すように、スピーカの左右の領域103、105に配置された超音波発生素子が放射する超音波の位相が、中央部分の領域104に配置された超音波発生素子が放射する超音波の逆位相となる超音波を放射した場合に、スピーカ前で復調されるホワイトノイズの大きさを測定した結果である。
(Measurement Example 1)
In FIG. 7, after the 40 kHz signal generated by the carrier signal generation unit 201 is modulated by white noise, as shown in FIG. 1, the ultrasonic wave generation elements arranged in the left and right regions 103 and 105 of the speaker emit radiation. Measures the size of white noise demodulated in front of the speaker when the ultrasonic wave is emitted in the opposite phase of the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic wave generator arranged in the central region 104. It is the result.

この測定例では、円形の超音波発生素子を、左の列から、5個、4個、5個、4個、5個、4個、5個、4個、5個、4個、5個を矩形の範囲内に並べたスピーカを用いている。この場合、隣り合う列では、超音波発生素子の上下の位置を超音波発生素子の半径だけ上下にずらしている。   In this measurement example, circular ultrasonic wave generating elements are five, four, five, four, five, four, five, four, five, four, and five from the left column. Are arranged in a rectangular range. In this case, in adjacent rows, the upper and lower positions of the ultrasonic wave generating elements are shifted up and down by the radius of the ultrasonic wave generating elements.

図7においては、ホワイトノイズの大きさを測定した位置が、「加工横1m」、「加工横2m」、「加工横3m」は、スピーカから正面から、スピーカの面と垂直方向に、それぞれ1m、2m、3m離れていることを意味する。また、「−80cm」、「−60cm」、「−40cm」、「−20cm」、「0cm」、「20cm」、「40cm」、「60cm」、「80cm」は、測定した位置が、スピーカの面に平行な方向に右へどれだけ移動した位置であるかを示す。縦軸は、測定した位置それぞれにおける、ホワイトノイズの大きさを示す。   In FIG. 7, the positions where the magnitude of the white noise was measured were “processing width 1 m”, “processing width 2 m”, and “processing width 3 m”, respectively, 1 m from the front of the speaker and perpendicular to the surface of the speaker. 2m or 3m away. In addition, “−80 cm”, “−60 cm”, “−40 cm”, “−20 cm”, “0 cm”, “20 cm”, “40 cm”, “60 cm”, and “80 cm” are measured positions of the speaker. Indicates how far to the right it is in a direction parallel to the surface. The vertical axis represents the magnitude of white noise at each measured position.

図7を参照すると、加工横1mかつ0cmの位置において最も大きい約65dB程度が測定されたことを示しているが、左右に移動すると急激に測定値が低下し、音声が狭い範囲に伝達されていることがわかる。   Referring to FIG. 7, it is shown that about 65 dB, which is the largest at the position of 1 m and 0 cm in the processing width, was measured, but when moving to the left and right, the measured value rapidly decreases and the sound is transmitted to a narrow range. I understand that.

一方、図8は、図7の測定結果が得られたのと同じ条件で測定を行ない、図7の場合と異なる条件は、全ての超音波発生素子に同位相の信号を供給した場合の測定例である。図8を図7と比較すると、例えば、20cmにおける「加工横1m」および「無加工横1m」の近傍の形状からわかるように、全体の形状が横方向に広がっていることがわかる。したがって、図7の場合が、図8の場合よりも指向性が高いことがわかる。   On the other hand, FIG. 8 performs measurement under the same conditions as those in which the measurement results of FIG. 7 were obtained. The conditions different from those in FIG. It is an example. When FIG. 8 is compared with FIG. 7, for example, as can be seen from the shape in the vicinity of “working width 1 m” and “non-processing width 1 m” at 20 cm, it can be seen that the entire shape spreads in the horizontal direction. Therefore, it can be seen that the case of FIG. 7 has higher directivity than the case of FIG.

また、図9は、図7および図8の測定例に使用したスピーカを縦にして、その場合における左右の列に配置された超音波発生素子が放射する超音波の位相が、中央部分の列に配置された超音波発生素子が放射する超音波の逆位相となるようにして超音波を放射した場合の測定結果である。   Further, FIG. 9 is a diagram in which the speakers used in the measurement examples of FIGS. 7 and 8 are vertically arranged, and the phase of the ultrasonic wave radiated from the ultrasonic wave generating elements arranged in the left and right columns in that case is the column in the center portion. This is a measurement result when an ultrasonic wave is emitted so as to be in an opposite phase to the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic wave generating element arranged in the.

また、図10は、図9の測定結果が得られたのと同じ条件で測定を行ない、異なる条件は、全ての超音波発生素子に同位相の信号を供給した場合の測定例である。   FIG. 10 shows a measurement example in which measurement is performed under the same conditions as those in which the measurement result of FIG. 9 was obtained, and different conditions are the same phase signals supplied to all ultrasonic wave generating elements.

図9と図10とを比較すると、図9の方が狭い範囲に音声が伝達されていることもわかる。   Comparing FIG. 9 with FIG. 10, it can also be seen that voice is transmitted in a narrower range in FIG.

(実施形態3)
本発明の実施形態3として、以上説明した実施形態におけるスピーカの防滴カバーについて説明する。
(Embodiment 3)
As a third embodiment of the present invention, a drip-proof cover for a speaker in the above-described embodiment will be described.

スピーカを図5に示すように、信号機に応用する場合、信号機は外での使用が前提であり、雨ざらしとなる。そこで、防滴性についての考察、実験を以下のように行なった。   As shown in FIG. 5, when the speaker is applied to a traffic light, the traffic light is presumed to be used outside, and it becomes rainy. Therefore, consideration and experiment on drip-proofing were performed as follows.

図11(A)は、防滴カバー1100の正面図であり、図11(B)は、その平面図であり、図11(C)は、その底面図であり、図11(D)は、その左側面図である。右側面図は、左側面図と対称なので省略する。また、背面図は、正面図から網1101を示す線分を除去した矩形の図がその一例となる。また、図11(E)は、図11(B)のI−I断面線における防滴カバーの断面を示す。   11 (A) is a front view of the drip-proof cover 1100, FIG. 11 (B) is a plan view thereof, FIG. 11 (C) is a bottom view thereof, and FIG. It is the left view. The right side view is symmetric with the left side view, and is omitted. An example of the rear view is a rectangular figure obtained by removing a line segment indicating the net 1101 from the front view. FIG. 11E shows a cross section of the drip-proof cover taken along the line II of FIG. 11B.

図11(A)〜(E)からわかるように、防滴カバーの全体形状は、直方体ではなく、βの角で垂直方向から直方体を斜めに切断した形状となっており、切断して現れる斜面に対する法線が斜め下を向くようになっている。この斜面の反対側にスピーカが設置される。すなわち、防滴カバー1100を正面から見た場合、防滴カバーの奥の方に、複数の超音波発生素子が配置されたスピーカ1110が設置される。   As can be seen from FIGS. 11A to 11E, the overall shape of the drip-proof cover is not a rectangular parallelepiped, but is a shape obtained by obliquely cutting the rectangular parallelepiped from the vertical direction at the angle of β, and the slope that appears after cutting. The normal to is directed diagonally downward. A speaker is installed on the opposite side of this slope. That is, when the drip-proof cover 1100 is viewed from the front, a speaker 1110 in which a plurality of ultrasonic wave generating elements are arranged is installed at the back of the drip-proof cover.

スピーカ1110の前方には、シート1102、1103が、垂直方向から斜めにβの角を有するように平行に配置されている。言い換えると、シート1102、1103の上辺は下辺よりもスピーカ1110の前方に位置する。またシート1103の前方には、網1101がシート1102、1103と平行に設置されている。   In front of the speaker 1110, seats 1102 and 1103 are arranged in parallel so as to have an angle of β obliquely from the vertical direction. In other words, the upper sides of the sheets 1102 and 1103 are located in front of the speaker 1110 than the lower sides. Further, a net 1101 is installed in front of the sheet 1103 in parallel with the sheets 1102 and 1103.

本実施形態において、βは、防滴カバーの正面から雨などの水が侵入しないようにするために設けられ、20°以上60°以下、好ましくは、25°以上35°以上である。60°より大きい場合には、防滴カバーの前後の長さが大きくなり、製造コストなどが大きくなる。また、20°未満である場合には、水滴が水平に侵入しようとするとき、その侵入を防ぐことが困難となる。また、次に示す実験例から、βは30°が最も好ましいことがわかった。   In this embodiment, β is provided to prevent water such as rain from entering from the front of the drip-proof cover, and is 20 ° or more and 60 ° or less, preferably 25 ° or more and 35 ° or more. When it is larger than 60 °, the length of the front and rear of the drip-proof cover is increased, resulting in an increase in manufacturing cost. In addition, when the angle is less than 20 °, it is difficult to prevent intrusion when a water droplet tries to invade horizontally. Further, from the following experimental example, it was found that β is most preferably 30 °.

また、βを0より大きくすることにより、防滴カバーの上面が底面よりもスピーカ1110の前方に延びることになる。これにより、スピーカ1110から放射される超音波が上方に広がることを防止することもできる。   Further, by making β larger than 0, the top surface of the drip-proof cover extends in front of the speaker 1110 from the bottom surface. Thereby, it is possible to prevent the ultrasonic waves emitted from the speaker 1110 from spreading upward.

ここで、シート1102、1103は、スピーカ1110から放射される超音波をできるだけ減衰させないようにするのが好ましい。この条件に適合するシートを探したところ、ナイロン製のメッシュシートが好ましいことがわかった。また、特に、次のような特性を有するナイロン製メッシュシートが好ましいことがわかった。シートの厚さは380μmであり、シートに用いられる糸の線径は200μmであり、糸と糸との距離は308μmであり、メッシュクロスの空間率(オープニングエリアの割合)は37%である。   Here, it is preferable that the sheets 1102 and 1103 do not attenuate the ultrasonic wave radiated from the speaker 1110 as much as possible. When searching for a sheet suitable for this condition, it was found that a mesh sheet made of nylon was preferable. Moreover, it turned out that the nylon mesh sheet | seat which has the following characteristics especially is preferable. The thickness of the sheet is 380 μm, the wire diameter of the yarn used in the sheet is 200 μm, the distance between the yarn and the yarn is 308 μm, and the mesh cloth space ratio (ratio of the opening area) is 37%.

また、実験例から、シートは、1枚設置する場合よりも2枚設置する場合が、防滴シートの正面からの水の侵入をより確実に防止することができることがわかった。これは、水滴が防滴カバー正面から侵入しても、シート1103のオープニングエリアにより、水滴がさらに小さな水滴に分割されるとともに、シート1103に運動量が吸収される。したがって、仮にシート1103を水滴が通過しても、シート1102を通過することができず、スピーカ1110に水滴が到達することが防止される。   In addition, it was found from the experimental example that when two sheets are installed than when one sheet is installed, water can be more reliably prevented from entering from the front of the drip-proof sheet. This is because even if a water droplet enters from the front of the drip-proof cover, the water droplet is divided into smaller water droplets by the opening area of the sheet 1103, and the momentum is absorbed by the sheet 1103. Therefore, even if a water droplet passes through the sheet 1103, it cannot pass through the sheet 1102 and is prevented from reaching the speaker 1110.

網1101は、必須の構成要件ではないが、大きな水滴が網1101に衝突することにより、小さな水滴に分割する作用を有し、シート1103、1102の通過をより確実に阻止することができる。この作用を達成するために、網1101は金網や、複数の孔が設けられた金属板とすることが好ましい。   The net 1101 is not an essential component, but has a function of dividing large water droplets into the small water droplets by colliding with the net 1101, and can more reliably prevent the passage of the sheets 1103 and 1102. In order to achieve this function, the net 1101 is preferably a metal net or a metal plate provided with a plurality of holes.

(実験例)
シート1102、1103として、株式会社テックジャムより購入した2枚のナイロンメッシュシート(製品番号NB50)を所定の距離だけ離して平行に配置し、垂直にすることと、垂直方向から斜めに30°傾斜させることとができる箱を用意した(図12参照)。実験では、図12の写真に示すように、段ボール箱を用いている。このような段ボールを用いて、垂直方向から斜めに30°傾斜させることにより、防滴カバー1100の正面と同じ形状を作出することができる。
(Experimental example)
As the sheets 1102 and 1103, two nylon mesh sheets (product number NB50) purchased from Tech Jam Co., Ltd. are arranged in parallel at a predetermined distance, and are set to be vertical and inclined at an angle of 30 ° from the vertical direction. The box which can be made to prepare was prepared (refer FIG. 12). In the experiment, as shown in the photograph of FIG. 12, a cardboard box is used. By using such a corrugated cardboard and tilting it 30 ° obliquely from the vertical direction, the same shape as the front surface of the drip-proof cover 1100 can be created.

このように設置したナイロンメッシュシートに、水流を変えられるホースノズルを用いて、(1)ジョロ水流、(2)シャワー水流、(3)弱ストレート水流のそれぞれを水平にして、垂直にしたナイロンメッシュシートと、30°傾斜させたナイロンメッシュシートとに噴射させてみた。   The nylon mesh sheet installed in this way uses a hose nozzle that can change the water flow. (1) Jolo water flow, (2) Shower water flow, and (3) Weak straight water flow are horizontal and vertical nylon mesh. It sprayed on the sheet | seat and the nylon mesh sheet | seat inclined 30 degrees.

(垂直にした場合)
図13は、ジョロ水流を噴射した後の、1枚目のナイロンメッシュシート(直接水が噴射されるナイロンメッシュシート)の写真を示す。噴射後、幅13cm縦11.5cmの範囲で水滴がつき、特に幅11cm縦6.3cmの範囲において大量の水が裏面まで到達していた。なお、2枚目のナイロンメッシュシートは水が通過(貫通)しなかった。
(When vertical)
FIG. 13 shows a photograph of the first nylon mesh sheet (nylon mesh sheet to which water is directly sprayed) after jetting the water flow. After spraying, water droplets were applied in the range of 13 cm width and 11.5 cm length, and a large amount of water reached the back surface particularly in the range of 11 cm width and 6.3 cm length. Note that water did not pass (penetrate) through the second nylon mesh sheet.

図14は、シャワー水流を噴射した後の、1枚目のナイロンメッシュシートの写真を示す。噴射後、幅16cm縦21cmの範囲に水滴がつき、特に幅11cm横7cmの範囲において大量の水が裏面まで到達していた。なお、2枚目のナイロンメッシュシートは水が貫通しなかった。   FIG. 14 shows a photograph of the first nylon mesh sheet after spraying the shower water stream. After jetting, water droplets were applied in a range of 16 cm in width and 21 cm in length, and a large amount of water reached the back surface particularly in a range of 11 cm in width and 7 cm in width. The second nylon mesh sheet did not penetrate water.

図15は、弱ストレート水流を噴射した後の、1枚目のナイロンメッシュシートの写真を示す。図15に示すように、広範囲において、大量の水が裏面まで到達していた。なお、2枚目のナイロンメッシュシートは水が貫通しなかった。   FIG. 15 shows a photograph of the first nylon mesh sheet after jetting a weak straight water stream. As shown in FIG. 15, a large amount of water reached the back surface in a wide range. The second nylon mesh sheet did not penetrate water.

(30°傾斜させた場合)
図16は、ジョロ水流を噴射した後の、1枚目のナイロンメッシュシートの写真を示す。噴射後、幅65mm横18mmの範囲において、図13の場合よりもはるかに少ない水が裏面まで到達していた。なお、2枚目のナイロンメッシュシートは水が貫通しなかった。
(When tilted 30 °)
FIG. 16 shows a photograph of the first nylon mesh sheet after jetting the water flow. After jetting, in the range of 65 mm wide and 18 mm wide, much less water had reached the back surface than in the case of FIG. The second nylon mesh sheet did not penetrate water.

図17は、シャワー水流を噴射した後の、1枚目のナイロンメッシュシートの写真を示す。噴射後、幅11cm横4.6cmの範囲において、図14の場合よりもはるかに少ない水が裏面まで到達していた。なお、2枚目のナイロンメッシュシートは水が貫通しなかった。   FIG. 17 shows a photograph of the first nylon mesh sheet after spraying the shower water stream. After injection, in the range of 11 cm wide and 4.6 cm wide, much less water had reached the back surface than in the case of FIG. The second nylon mesh sheet did not penetrate water.

図18は、弱ストレート水流を噴射した後の、1枚目のナイロンメッシュシートの写真を示す。噴射後、幅9cm横45mmの範囲において、水滴が付着していた。特に幅5.5cm幅2cmの範囲で水が裏面に到達していた。なお、2枚目のナイロンメッシュシートは水が貫通しなかった。   FIG. 18 shows a photograph of the first nylon mesh sheet after jetting a weak straight water stream. After spraying, water droplets adhered within a range of 9 cm width and 45 mm width. In particular, water reached the back surface in the range of 5.5 cm wide and 2 cm wide. The second nylon mesh sheet did not penetrate water.

以上からわかるように、全ての場合において、2枚目のナイロンメッシュシートには水が貫通しなかった。このため、ナイロンメッシュシートをすくなくとも2重にすることにより、防滴効果が期待できる。また、ナイロンメッシュシートの傾斜の有無によって一枚目のナイロンメッシュシートの水の貫通の程度が異なっていた。すなわち、ナイロンメッシュシートを30°傾斜させた場合は、垂直にした場合よりも効果的に水滴の侵入を防ぐことができる。   As can be seen from the above, in all cases, water did not penetrate into the second nylon mesh sheet. For this reason, the drip-proof effect can be expected by making the nylon mesh sheet at least double. The degree of penetration of water in the first nylon mesh sheet was different depending on whether the nylon mesh sheet was inclined. That is, when the nylon mesh sheet is inclined by 30 °, the intrusion of water droplets can be prevented more effectively than when the nylon mesh sheet is made vertical.

また、ナイロンメッシュシートを2重にして傾斜を30°よりも大きくしてストレート水流を強くして噴射してみたが、どの場合も2枚目のナイロンメッシュシートを貫通した。しかし、ナイロンメッシュシートの前に、金属性の金網を取り付けることにより、侵入する水の量を減少させることができる。   Further, the nylon mesh sheet was doubled and the inclination was made larger than 30 ° and sprayed with a strong straight water flow. In each case, the second nylon mesh sheet was penetrated. However, the amount of water entering can be reduced by attaching a metallic wire mesh in front of the nylon mesh sheet.

100 スピーカ
101、102 超音波発生素子
103、105 第1の領域
104 第2の領域
106 指向性特性
107 超音波が放射される範囲
108 第1の領域103の超音波発生素子の指向性特性
109 第1の領域105の超音波発生素子の指向性特性
110 本発明の一実施形態における指向性特性
111 本発明の一実施形態において超音波が放射される範囲
100 Speakers 101 and 102 Ultrasonic wave generating elements 103 and 105 First region 104 Second region 106 Directivity characteristic 107 Range in which ultrasonic waves are emitted 108 Directivity characteristic 109 of the ultrasonic wave generating element in the first region 103 Directivity characteristic 110 of ultrasonic generating element in one region 105 Directivity characteristic 111 in one embodiment of the present invention Range in which ultrasonic waves are emitted in one embodiment of the present invention

Claims (14)

同一平面内の第1の領域と前記第1の領域に隣接する第2の領域とに、複数の超音波発生素子を配置したスピーカと、
前記第1の領域に配置された前記超音波発生素子に第1の信号を供給し、前記第2の領域に配置された前記超音波発生素子には、前記第1の信号の逆位相の信号との位相差の絶対値が0.1ラジアン以下となる第2の信号を供給する信号供給回路と
を備える音響発生装置。
A speaker in which a plurality of ultrasonic generating elements are arranged in a first region in the same plane and a second region adjacent to the first region;
A first signal is supplied to the ultrasonic wave generating element arranged in the first region, and a signal having a phase opposite to that of the first signal is supplied to the ultrasonic wave generating element arranged in the second region. And a signal supply circuit that supplies a second signal having an absolute value of a phase difference of 0.1 radians or less.
前記第2の領域の形状は矩形であり、前記第1の領域は、前記矩形の相対する2辺に接して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の音響発生装置。   The acoustic generator according to claim 1, wherein the shape of the second region is a rectangle, and the first region is disposed in contact with two opposite sides of the rectangle. 前記信号供給回路は、前記第1の信号が供給される前記超音波発生素子と前記第2の信号が供給される前記超音波発生素子との数、配置されている範囲を制御する制御部を有する請求項1記載の音響発生装置。   The signal supply circuit includes a control unit that controls the number of the ultrasonic generation elements to which the first signal is supplied and the number of the ultrasonic generation elements to which the second signal is supplied and a range in which the ultrasonic generation elements are arranged. The sound generator according to claim 1. 同一平面内の第1の領域と前記第1の領域に隣接する第2の領域とに、複数の超音波発生素子を配置したスピーカの駆動方法であって、
前記第1の領域に配置された超音波発生素子には、前記第2の領域に配置された超音波発生素子に供給する第1の信号の逆位相の信号と位相差の絶対値が0.1ラジアン以下となる第2の信号を供給する、スピーカの駆動方法。
A method for driving a speaker in which a plurality of ultrasonic wave generating elements are arranged in a first region in the same plane and a second region adjacent to the first region,
The ultrasonic generator arranged in the first region has an absolute value of a phase difference of 0. 0 with respect to the opposite phase signal of the first signal supplied to the ultrasonic generator arranged in the second region. A method for driving a speaker, which supplies a second signal of 1 radian or less.
基板から所定の距離Δだけ突出した突出部上の第1の領域と前記突出部に隣接する前記基板上の第2の領域とに、複数の超音波発生素子を配置したスピーカと、
前記第1の領域に配置された前記超音波発生素子に第1の信号を供給し、前記第2の領域に配置された前記超音波発生素子には、前記第1の信号と位相差δを有する第2の信号を供給する信号供給回路と
を備え、
前記超音波発生素子の放射する超音波の波長をλとした場合、ある奇数にπを乗じて得られる値と((2πΔ/λ)+δ)との差の絶対値が0.1以下であることを特徴とする音響発生装置。
A speaker in which a plurality of ultrasonic generating elements are arranged in a first region on a protruding portion protruding by a predetermined distance Δ from a substrate and a second region on the substrate adjacent to the protruding portion;
A first signal is supplied to the ultrasonic wave generating element arranged in the first region, and the ultrasonic wave generating element arranged in the second region has a phase difference δ with the first signal. A signal supply circuit for supplying a second signal having
When the wavelength of the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic wave generating element is λ, the absolute value of the difference between a value obtained by multiplying a certain odd number by π and ((2πΔ / λ) + δ) is 0.1 or less. The sound generator characterized by the above-mentioned.
Δがλ/2の偶数倍であり、ある整数nに対して(2n+1)π−0.1≦δ≦(2n+1)π+0.1が成り立つことを特徴とする請求項5に記載の音響発生装置。   6. The acoustic generator according to claim 5, wherein Δ is an even multiple of λ / 2, and (2n + 1) π−0.1 ≦ δ ≦ (2n + 1) π + 0.1 holds for a certain integer n. . Δがλ/2の奇数倍であり、ある整数nに対して2nπ−0.1≦δ≦2nπ+0.1が成り立つことを特徴とする請求項5に記載の音響発生装置。   6. The acoustic generator according to claim 5, wherein Δ is an odd multiple of λ / 2, and 2nπ−0.1 ≦ δ ≦ 2nπ + 0.1 holds for a certain integer n. 基板から所定の距離Δだけ突出した突出部上の第1の領域と前記突出部に隣接する前記基板上の第2の領域とに、超音波を発生する複数の超音波発生素子を配置したスピーカの駆動方法であって、
前記第1の領域に配置された前記超音波発生素子に供給される信号と前記第2の領域に配置された前記超音波素子に供給される信号との位相差をδとし、前記超音波発生素子の放射する超音波の波長をλとした場合、ある奇数にπを乗じて得られる値と((2πΔ/λ)+δ)との差の絶対値が0.1以下である、スピーカの駆動方法。
A speaker in which a plurality of ultrasonic wave generating elements for generating ultrasonic waves are arranged in a first region on a protruding portion protruding by a predetermined distance Δ from a substrate and a second region on the substrate adjacent to the protruding portion. Driving method,
The phase difference between the signal supplied to the ultrasonic element arranged in the first region and the signal supplied to the ultrasonic element arranged in the second region is δ, and the ultrasonic generation When the wavelength of the ultrasonic wave emitted from the device is λ, the absolute value of the difference between the value obtained by multiplying a certain odd number by π and ((2πΔ / λ) + δ) is 0.1 or less. Method.
前記信号供給回路は、前記第1の信号および前記第2の信号として、前記複数の超音波発生素子に所定の周波数の超音波を発生させる信号を、音声信号により変調して得られる信号を供給することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項、または、請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の音響発生装置。   The signal supply circuit supplies, as the first signal and the second signal, a signal obtained by modulating a signal that causes the plurality of ultrasonic wave generating elements to generate ultrasonic waves of a predetermined frequency with an audio signal. The sound generation device according to any one of claims 1 to 3, or any one of claims 5 to 7. 前記信号供給回路は、所定の時間間隔で前記第2の領域に配置された前記超音波発生素子に前記第2の信号に代えて前記第1の信号を供給する請求項9に記載の音響発生装置。   The sound generation according to claim 9, wherein the signal supply circuit supplies the first signal instead of the second signal to the ultrasonic wave generation element arranged in the second region at a predetermined time interval. apparatus. 前記スピーカの前方には、垂直方向よりも前記前方に20°以上60°以下傾斜させ、上辺が下辺よりも前記スピーカの前方に位置する2枚のメッシュシートが間隔を開けて配置されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項、請求項5、請求項7、または、請求項9に記載の音響発生装置。   In front of the speaker, two mesh sheets that are inclined 20 ° or more and 60 ° or less in front of the vertical direction and whose upper side is positioned in front of the speaker with respect to the lower side are arranged with a gap therebetween. The sound generator according to any one of claims 1 to 3, claim 5, claim 7, or claim 9, wherein: 前記メッシュシートはナイロン製であることを特徴とする請求項11に記載の音響発生装置。   The sound generator according to claim 11, wherein the mesh sheet is made of nylon. 前記メッシュシートの厚さは380μmであり、前記メッシュシートに用いられる糸の線径は200μmであり、前記糸と前記糸の距離は308μmであり、メッシュのオープニングエリアの割合は37%であることを特徴とする請求項11、または、請求項12に記載の音響発生装置。   The mesh sheet has a thickness of 380 μm, the yarn diameter used in the mesh sheet is 200 μm, the distance between the yarn and the yarn is 308 μm, and the ratio of the mesh opening area is 37%. The sound generator according to claim 11 or 12, characterized by the above. 基板から所定の距離Δだけ突出した突出部上の第1の領域と前記突出部に隣接する前記基板上の第2の領域とに、波長がλの超音波を発生する複数の超音波発生素子を配置し、ある奇数にπを乗じて得られる値と(2πΔ/λ)との差の絶対値が0.1ラジアン以下であることを特徴とするスピーカ。   A plurality of ultrasonic wave generating elements that generate ultrasonic waves having a wavelength of λ in a first region on a protruding portion protruding by a predetermined distance Δ from the substrate and a second region on the substrate adjacent to the protruding portion And the absolute value of the difference between a value obtained by multiplying a certain odd number by π and (2πΔ / λ) is 0.1 radians or less.
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