JP4931389B2 - Pressure wave generator and driving method of pressure wave generator - Google Patents
Pressure wave generator and driving method of pressure wave generator Download PDFInfo
- Publication number
- JP4931389B2 JP4931389B2 JP2005264334A JP2005264334A JP4931389B2 JP 4931389 B2 JP4931389 B2 JP 4931389B2 JP 2005264334 A JP2005264334 A JP 2005264334A JP 2005264334 A JP2005264334 A JP 2005264334A JP 4931389 B2 JP4931389 B2 JP 4931389B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure wave
- wave generator
- pulse train
- component
- heating element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、圧力波発生装置及び圧力波発生装置の駆動方法に関し、特に超音波等を圧力波として発生させる圧力波発生装置及び圧力波発生装置の駆動方法に関する。 The present invention relates to a pressure wave generator and a method for driving the pressure wave generator, and more particularly to a pressure wave generator for generating ultrasonic waves or the like as a pressure wave and a method for driving the pressure wave generator.
従来、超音波等の圧力波を発生させる圧力波発生装置には圧電素子等が用いられていた。圧電素子等の機械的な振動によって圧力波を発生する装置は、固有の共振周波数をもつため、発生する超音波の周波数範囲を広げることが困難であった。さらに、この圧力波発生装置は、回路との集積化が難しく、単品でしか製造できないため、装置の小型化やアレイ構造にするなどの機能を付加することが困難であった。 Conventionally, a piezoelectric element or the like has been used in a pressure wave generator that generates pressure waves such as ultrasonic waves. An apparatus that generates a pressure wave by mechanical vibration such as a piezoelectric element has a unique resonance frequency, and thus it is difficult to widen the frequency range of generated ultrasonic waves. Furthermore, since this pressure wave generator is difficult to integrate with a circuit and can only be manufactured as a single product, it has been difficult to add functions such as downsizing of the device and an array structure.
このような機械振動式の圧力波発生装置の問題点を解決するために、熱絶縁層上に発熱体薄膜を形成し、この発熱体薄膜を電気的に駆動する熱誘起式の圧力波発生装置が提案されている。特許文献1に、熱誘起式の圧力波発生装置の一例が開示されている。図9は、この熱誘起式の従来の圧力波発生装置の一構成例であり、その部分断面を示す模式図である。従来の圧力波発生装置では、基板901上に、ナノ結晶シリコン等の多孔質材料からなる熱絶縁層902が形成されている。熱絶縁層902上には、発熱電極としての発熱体薄膜903が形成され、この発熱体薄膜903に駆動電流が供給される。
In order to solve the problems of the mechanical vibration type pressure wave generator, a heat-induced pressure wave generator is formed by forming a heating element thin film on a thermal insulating layer and electrically driving the heating element thin film. Has been proposed.
この圧力波発生装置では、電極として機能する発熱体薄膜903に交流電流が供給されることによって圧力波を出力する。図10に、この圧力波の出力タイミングを示すタイミングチャートが示されている。図10(a)は入力される交流電流、図10(b)は発熱タイミング、図10(c)は発熱体薄膜表面温度の変化タイミング、図10(d)は圧力波の出力タイミングを示す。
In this pressure wave generator, an alternating current is supplied to the heating element
図10(a)に示された交流電流(I)が圧力波発生装置に供給されると、図10(b)に示すように、ジュール熱による発熱(q)が発熱体薄膜903で生じる。すると、図10(c)に示すように、圧力波発生装置の表面に形成された発熱体薄膜903には、入力の交流電流の2倍の周波数で温度変化(T)が起きる。この発熱体薄膜903下に熱絶縁層902が配設されているため、温度変化する発熱体薄膜903は、直上の空気と効率よく熱交換を行う。この結果として空気の粗密が生じ、図10(d)に示すように、この空気の粗密が圧力波(P)として伝わる。このように、圧力波発生装置は非線形システムであるため、入力される交流電流の2倍の周波数で圧力波が出力される。そのため、圧力波として音波を出力するスピーカ等には、圧力波発生装置を応用することが困難となる。
When the alternating current (I) shown in FIG. 10A is supplied to the pressure wave generator, heat generation (q) due to Joule heat is generated in the heating element
このような圧力波発生装置をスピーカに応用する場合を、数式を用いて説明する。入力される交流電流をasinωtとすると、出力される音響信号は、
このような2倍の周波数成分が発生する課題を解決する方法として、入力される交流電流とともに、直流バイアスを印加する方法がある。図11に、この場合の電流波形が示されている。図11に示すように、入力の交流電流に大きさbの直流電流を加えた場合には、その入力信号の波形は、その直流バイアスbの分だけ入力の交流電流asinωtが正の方向にスライドしたものとなる。 As a method for solving the problem of generating such a double frequency component, there is a method of applying a DC bias together with an input AC current. FIG. 11 shows a current waveform in this case. As shown in FIG. 11, when a direct current of magnitude b is added to the input alternating current, the waveform of the input signal slides in the positive direction of the input alternating current asinωt by the amount of the direct current bias b. Will be.
この場合の出力を数式で示すと、出力される音響信号は、
この場合には、直流バイアスの大きさbが大きくなるにつれて、電流波形の直流成分が増加することになり、ナノ結晶シリコンから構成された熱絶縁層902上の発熱体薄膜903に流れる電流が増加する。この発熱体薄膜903の厚みは、熱容量値を可能な限り低減するために極めて薄く形成することが望ましい。そのため、この発熱体薄膜903への負荷は大きく、発熱体薄膜903が熱的な衝撃により切断される場合がある。さらには、発熱体薄膜903における抵抗値は、エレクトロマイグレーションによって変化することがあり、長期的に設計通りの駆動を実現することが困難となる場合もある。
このように、従来の圧力波発生装置では、熱容量値を低減する目的で電極としての発熱体薄膜の厚みが薄いため、場合によっては、駆動電流によって発熱体薄膜が切断され、耐久性の高い圧力波発生装置を実現することが困難であるという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、耐久性の高い高品質な圧力波発生装置及び圧力波発生装置の駆動方法を提供することを目的とする。
As described above, in the conventional pressure wave generator, since the thickness of the heating element thin film as an electrode is thin for the purpose of reducing the heat capacity value, the heating element thin film is cut by the drive current in some cases, and the pressure is high. There was a problem that it was difficult to realize a wave generator.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a high-quality pressure wave generator having high durability and a driving method of the pressure wave generator.
本発明に係る圧力波発生装置は、圧力波を発生させる圧力波発生装置であって、基板と、当該基板上に配設された熱絶縁層と、当該熱絶縁層上に配設された発熱電極と、当該発熱電極に接続され、変調されたパルス列から構成された駆動電流を生成する駆動部とを備えたものである。このような構成により、発熱電極に連続的な電流印加を避けることができるので、発熱電極への負荷を低減することができる。それ故、耐久性の高い高品質な圧力波発生装置を実現することができる。 A pressure wave generator according to the present invention is a pressure wave generator that generates a pressure wave, and includes a substrate, a thermal insulation layer disposed on the substrate, and a heat generation disposed on the thermal insulation layer. And an electrode and a drive unit that is connected to the heat generating electrode and generates a drive current composed of a modulated pulse train. With such a configuration, it is possible to avoid the continuous application of current to the heating electrode, so that the load on the heating electrode can be reduced. Therefore, a high-quality pressure wave generator with high durability can be realized.
さらに、前記変調を、前記パルス列の振幅変調としたり、前記パルス列の間隔の変調としたりすることができる。さらにまた、前記変調を、前記パルス列のパルス幅変調とすることもできる。 Further, the modulation can be amplitude modulation of the pulse train or modulation of the interval between the pulse trains. Furthermore, the modulation may be pulse width modulation of the pulse train.
好適には、前記熱絶縁層を、ナノ結晶シリコン層とすることができる。 Preferably, the thermal insulating layer can be a nanocrystalline silicon layer.
本発明に係る圧力波発生装置の駆動方法は、圧力波を発生させる圧力波発生装置を駆動する方法であって、変調されたパルス列を生成するステップと、当該生成したパルス列を印加するステップとを備えたものである。このような構成により、発熱電極に連続的な電流印加を避けることができるので、発熱電極への負荷を低減することができる。それ故、耐久性の高い高品質な圧力波発生装置を実現することができる。 A method of driving a pressure wave generator according to the present invention is a method of driving a pressure wave generator that generates a pressure wave, and includes a step of generating a modulated pulse train and a step of applying the generated pulse train. It is provided. With such a configuration, it is possible to avoid the continuous application of current to the heating electrode, so that the load on the heating electrode can be reduced. Therefore, a high-quality pressure wave generator with high durability can be realized.
さらに、前記パルス列を生成するステップでは、前記パルス列の振幅変調を行ったり、前記パルス列を生成するステップでは、前記パルス列の間隔の変調を行ったりする。さらにまた、前記パルス列を生成するステップでは、前記パルス列のパルス幅変調を行ってもよい。 Furthermore, in the step of generating the pulse train, amplitude modulation of the pulse train is performed, and in the step of generating the pulse train, the interval of the pulse train is modulated. Furthermore, in the step of generating the pulse train, pulse width modulation of the pulse train may be performed.
本発明によれば、耐久性の高い高品質な圧力波発生装置及び圧力波発生装置の駆動方法を提供することができる。つまり、本発明の原理は、本発明の構造に係る圧力波発生装置が、広い周波数領域で概ねフラットな周波数特性を持つがゆえに、変調されたパルス信号によって源波形が再現できる点に着眼し、それによって上記高耐久の圧力波発生装置を実現している。 According to the present invention, it is possible to provide a high-quality pressure wave generator with high durability and a driving method of the pressure wave generator. In other words, the principle of the present invention focuses on the fact that the pressure wave generator according to the structure of the present invention has a substantially flat frequency characteristic in a wide frequency range, so that the source waveform can be reproduced by the modulated pulse signal, This realizes the highly durable pressure wave generator.
本発明に係る圧力波発生装置は、好適には、ナノ結晶シリコンの熱絶縁性を利用した音源であり、発熱電極へのダメージが少なく、音響信号を高品質で高い音圧で再生できるスピーカへの応用である。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
The pressure wave generator according to the present invention is preferably a sound source using the thermal insulation of nanocrystalline silicon, to a speaker capable of reproducing an acoustic signal with high quality and high sound pressure with little damage to the heating electrode. Application.
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
発明の実施の形態1.
発明の実施の形態1においては、パルス状の駆動電流の振幅が変調される場合について説明する。
まず、図1を用いて、本発明に係る圧力波発生装置の構成について説明する。図1は、本発明に係る圧力波発生装置の一構成例を示す模式図であり、図1(a)は断面図、図1(b)は上面図である。また、図1においては、本発明に係る圧力波発生装置の主たる構成が示されている。
In the first embodiment of the invention, a case where the amplitude of a pulsed drive current is modulated will be described.
First, the configuration of the pressure wave generator according to the present invention will be described with reference to FIG. 1A and 1B are schematic views showing a configuration example of a pressure wave generator according to the present invention, in which FIG. 1A is a cross-sectional view and FIG. 1B is a top view. Moreover, in FIG. 1, the main structures of the pressure wave generator which concerns on this invention are shown.
図1に示すように、本発明に係る圧力波発生装置1は、シリコン基板11、マスク層12、熱絶縁層13、発熱体薄膜14、パッド151,152、ワイヤ161,162、駆動部17を有する。
シリコン基板11は、ウェハをダイシングすることにより形成される。
マスク層12は、高抵抗の材料が用いられた層であり、パッド間の電気的絶縁の役割を果たす。このマスク層12の直下は多孔質の熱絶縁層ではなく、シリコン基板となるので、ワイヤボンド時の超音波の逃げによる接着不良を防止するチップ構造となる。これにより信頼性の高いワイヤの接続が可能となる。マスク層12は、例えば、SiCやシリコンナイトライド(窒化シリコン)等から構成されている。マスク層12は、シリコン基板11上に配設され、詳細には、シリコン基板12の4辺の周辺部に配設されている。このマスク層12は、ウェハ上では、ダイシング領域も兼ね、ダイシングによる多孔質層の破壊を防ぐ役割も果たす。
As shown in FIG. 1, the
The
The
熱絶縁層13は、多孔質層を構成するナノ結晶シリコンを含むポーラスシリコン(PS)からなり、シリコン基板1の表面を陽極酸化させて形成される。また、熱絶縁層13は、高分子材料やガラス系材料から構成することも可能である。この熱絶縁層13は、マスク層12で囲われている外周部分の内側に配設されている。
発熱体薄膜14は、Al等の金属材料から構成され、発熱電極として機能する。発熱体薄膜14は、熱絶縁層13上に配設され、一例として帯状に形成されている。詳細には、発熱体薄膜14は、熱絶縁層13に比べて比較的薄く、例えば、30nmの厚さを有する。発熱体薄膜14は、熱絶縁層13がマスク層12の窪み部分に形成されているので、マスク層12に熱絶縁層13に密着した状態で架設されている。
The thermal insulating
The heating element
パッド151,152は、発熱体薄膜14の両端部分に電気的に接触するように配設されている。このパッド151,152は、マスク層12の外周部分まで延在している。ワイヤ161,162はそれぞれ、パッド151,152にボンディングされている。駆動部17は、駆動電流を発生させ、この駆動電流を発熱体薄膜14に入力する。
The
次に、本発明に係る圧力波発生装置1の駆動動作について説明する。
圧力波発生装置1の駆動部17は、図1には図示しない信号入力部から入力された入力信号にAD変換等の信号処理を施して駆動電流を生成する。より具体的には、駆動部17は、入力信号によって変調したパルス列を生成する。後述するように、駆動電流は、例えば振幅が変調されたパルス列から構成されている。
Next, the driving operation of the
The
駆動部17は、ワイヤ161,162を介して、パッド151,152に駆動電流を供給し、発熱体薄膜14に駆動電流を供給する。発熱体薄膜14に駆動電流が印加されると、発熱体薄膜14に温度変化が発生するので、発熱体薄膜14表面に接する空気層に温度変化が生じる。この温度変化によって空気層に粗密が生じ、この粗密によって圧力波が発生する。
The
図2の波形図に、本発明に係る圧力波発生装置に印加される駆動電流の一例を示す。ここで、従来の駆動電流の一例を示す図11を適宜用いて説明する。
図2に示すように、この駆動電流は、パルス状の駆動電流であり、詳細には、振幅が変調されたパルス列から構成されている。従って、駆動部17は、両パッド151,152にパルス状の駆動電流を供給することによって、ワイヤ161,162を介して発熱体薄膜14に電流を流す。パルス幅を十分に短くすることによって、発熱電極である発熱体薄膜14に大きな負荷を与えることなく、所望の信号を出力することができる。
The waveform diagram of FIG. 2 shows an example of the drive current applied to the pressure wave generator according to the present invention. Here, a description will be given using FIG. 11 showing an example of a conventional driving current as appropriate.
As shown in FIG. 2, this drive current is a pulsed drive current, and more specifically, is composed of a pulse train whose amplitude is modulated. Accordingly, the
図2に示すように、圧力波発生装置1に供給される駆動電流パルスの振幅は、具体的には、交流成分と直流成分とから構成された従来の駆動電流を部分的に再現したものである。従って、この振幅の頂点の包絡線は、図11に示された従来の駆動電流とほぼ同じ正弦波状の信号波形となる。すなわち、振幅が変調されたパルス列によって、正弦波状の信号が再現されている。
As shown in FIG. 2, the amplitude of the driving current pulse supplied to the
続いて、図3及び図4を用いて、本発明に係る圧力波発生装置1が圧力波として超音波を発生させた場合の超音波信号について説明する。
図3のグラフに、本発明に係る圧力波発生装置1にある周波数領域に渡って同じレベルの入力を与えたときに発生する超音波の周波数と音圧レベルの一例が示されている。図3において、横軸が入力の周波数、縦軸が超音波の音圧レベルである。図3は30kHz〜80kHzの領域に関してフラットな周波数特性を示しており、本発明に係る圧力波発生装置1は、各周波数に対してほぼ同じ大きさで超音波を発生させることができることを意味している。
Next, an ultrasonic signal when the
The graph of FIG. 3 shows an example of the frequency and sound pressure level of an ultrasonic wave that is generated when the same level of input is applied over a frequency region in the
図4に、本発明に係る圧力波発生装置1の駆動動作によって、正弦波を入力した時の、周波数と音圧レベルの結果を示す。図4(a)は入力周波数が50kHzである場合の結果、図4(b)は入力周波数が40kHzである場合の結果である。ここでは、パルス幅0.25μsのパルス列を駆動電流として400kHzで繰り返し印加されている。
図4(a),(b)に示すように、本発明に係る圧力波発生装置1では、入力周波数が40kHzの場合にも、50kHzの場合にも、ほぼ同じ程度に70dBの音圧レベルで出力されている。
FIG. 4 shows the results of frequency and sound pressure level when a sine wave is input by the driving operation of the
As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), in the
ここで、図5及び図6を用いて、一般の圧力波発生装置に本発明に係る駆動電流を供給して超音波を発生させた場合の出力特性について見てみる。ここでは、一般の圧力波発生装置として圧電素子を用いて超音波信号を測定した。
図5のグラフに、ある周波数領域に渡って同じレベルの入力を与えたときの一般的な圧電素子が発生させる超音波の周波数に対する音圧レベルが示されている。図3とは異なり、周波数特性には共振点が見られ、音圧レベルは周波数により大きく変化している。
図6に、この圧電素子に、本発明に係る駆動方法を適用した結果が示されている。ここで、圧電素子においては、線形システムであるので、直流成分と正弦波状の交流成分とから構成された駆動電流ではなく、交流成分に対応する振幅が変調されたパルスが印加されている。図6(a)は交流成分の周波数が50kHzである場合の結果、図6(b)は交流成分の周波数が40kHzである場合の結果である。
Here, with reference to FIG. 5 and FIG. 6, the output characteristics when an ultrasonic wave is generated by supplying a driving current according to the present invention to a general pressure wave generator will be described. Here, an ultrasonic signal was measured using a piezoelectric element as a general pressure wave generator.
The graph of FIG. 5 shows the sound pressure level with respect to the frequency of ultrasonic waves generated by a general piezoelectric element when the same level of input is given over a certain frequency region. Unlike FIG. 3, resonance points are seen in the frequency characteristics, and the sound pressure level varies greatly with frequency.
FIG. 6 shows the result of applying the driving method according to the present invention to this piezoelectric element. Here, since the piezoelectric element is a linear system, a pulse whose amplitude corresponding to the AC component is modulated is applied instead of a driving current composed of a DC component and a sinusoidal AC component. FIG. 6A shows the result when the frequency of the AC component is 50 kHz, and FIG. 6B shows the result when the frequency of the AC component is 40 kHz.
図5に示すように、ここで使用された圧電素子は、周波数50kHzに共振点を有する。それ故、図6(a)に示すように、この圧力波発生装置は、交流成分の周波数が50kHzのときに、音圧レベルが最大である超音波を出力している。これに対して、図6(b)に示すように、圧電素子は、交流成分の周波数が共振周波数50kHzからずれた40kHzである場合には、図6(a)に示された音圧レベルに比べて、出力する音圧レベルが激減している。
As shown in FIG. 5, the piezoelectric element used here has a resonance point at a frequency of 50 kHz. Therefore, as shown in FIG. 6A, this pressure wave generator outputs an ultrasonic wave having a maximum sound pressure level when the frequency of the AC component is 50 kHz. On the other hand, as shown in FIG. 6B, the piezoelectric element has the sound pressure level shown in FIG. 6A when the frequency of the AC component is 40 kHz which is shifted from the
以上の図3乃至図6から分かるように、本発明に係る圧力波発生装置1では、駆動電流の波形がパルス列から構成され、このパルス列によって正弦波状の信号波形を再現できることを示している。これは圧力波発生装置1の周波数特性がフラットでインパルス応答が可能であるゆえに実現できる。更に、非線形システムであるために、スピーカとして応用する場合、大きな直流バイアス成分を印加する必要があるが、本発明に係る駆動方法であれば、発熱電極となる発熱体薄膜14に連続的に駆動電流が印加されないので、発熱体薄膜14への負荷を大幅に低減することが可能である。また、本発明に係る圧力波発生装置1では、発熱体薄膜14は、熱容量を低減するために可能限り薄く形成されている。そのため、このような発熱体薄膜14への負荷の低減は顕著な効果となる。
As can be seen from FIGS. 3 to 6, in the
なお、本発明に係る圧力波発生装置1では、所望の周波数の圧力波とともに、パルスの繰り返しに対応した高い周波数の圧力波が同時に出力される。この同時に出力される高周波数の圧力波は、現に出力したい圧力波よりも十分高い周波数なので無視することもできる。また、超音波域であれば、高い周波数は吸収により減衰するので、距離を離せば、この高い周波数を無視することができる。
In the
発明の実施の形態2.
発明の実施の形態2においては、駆動電流のパルスの間隔が変調される場合について説明する。なお、本実施形態においても、圧力波発生装置1が用いられるが、発明の実施の形態1と同様であるため、ここではその説明を省略する。
図7に、本実施形態におけるパルス状の駆動電流の一例が示されている。図7に示すように、本実施形態におけるパルス状の駆動電流は、各パルス間の間隔が変調されたパルス列から構成されている。換言すれば、パルス列のパルスの密度が変調され、このパルス列の密度によって、大気圧に対する空気の振動から生じる縦波である圧力波自体の粗密が再現されている。従って、パルス列のパルス間隔が狭い箇所は、大きな振幅の縦波に対応し、逆にパルス間隔が広いところは、小さな振幅に対応している。このとき、駆動電流の振幅は変調されず、一定の振幅でパルス状の駆動電流が印加される。また、本実施形態においても、パルス幅を十分に短くすれば、発熱電極である発熱体薄膜14へ大きな負荷を与えることなく、所望の信号を出力することができる。
Embodiment 2 of the Invention
In the second embodiment of the invention, a case where the pulse interval of the drive current is modulated will be described. Note that the
FIG. 7 shows an example of a pulsed drive current in the present embodiment. As shown in FIG. 7, the pulse-shaped drive current in this embodiment is composed of a pulse train in which the interval between the pulses is modulated. In other words, the density of the pulse of the pulse train is modulated, and the density of the pulse train reproduces the density of the pressure wave itself, which is a longitudinal wave resulting from the vibration of air with respect to atmospheric pressure. Therefore, a portion where the pulse interval of the pulse train is narrow corresponds to a longitudinal wave having a large amplitude, and conversely, a portion where the pulse interval is wide corresponds to a small amplitude. At this time, the amplitude of the drive current is not modulated, and a pulsed drive current is applied with a constant amplitude. Also in this embodiment, if the pulse width is sufficiently shortened, a desired signal can be output without applying a large load to the heating element
より具体的には、この駆動電流の各パルスの間隔は、従来と同様の正弦波状に変調され、縦波のように変調されている。この駆動電流は、交流成分と直流成分とから構成された従来の駆動電流を再現している。従って、このパルス間の間隔の変調を縦波としてみた場合には、その振幅の頂点の包絡線は、図11に示された従来の駆動電流とほぼ同じ正弦波状の信号波形となる。すなわち、パルス間の間隔が変調されたパルス列によって、正弦波状の信号波形が再現されている。 More specifically, the interval of each pulse of the drive current is modulated in a sine wave shape as in the conventional case, and is modulated like a longitudinal wave. This driving current reproduces a conventional driving current composed of an AC component and a DC component. Therefore, when the modulation of the interval between pulses is viewed as a longitudinal wave, the envelope of the peak of the amplitude becomes a sine wave signal waveform that is substantially the same as the conventional drive current shown in FIG. That is, a sinusoidal signal waveform is reproduced by a pulse train in which the interval between pulses is modulated.
以上のように、本実施形態におけるパルス状の駆動電流においては、パルス間の間隔が変調されたパルス列によって、正弦波状の駆動電流が再現されている。このような場合においても、実施の形態1における駆動電流と同様の効果を得ることができる。 As described above, in the pulsed drive current in the present embodiment, the sinusoidal drive current is reproduced by the pulse train in which the interval between pulses is modulated. Even in such a case, the same effect as the drive current in the first embodiment can be obtained.
発明の実施の形態3.
発明の実施の形態3においては、駆動電流のパルス幅が変調される場合について説明する。なお、本実施形態においても、圧力波発生装置1が用いられるが、発明の実施の形態1と同様であるため、ここではその説明を省略する。
図8に、本実施形態におけるパルス状の駆動電流の一例が示されている。図8に示すように、本実施形態におけるパルス状の駆動電流は、各パルスのパルス幅が変調されたパルス列から構成されている。換言すれば、パルス列のパルス幅が変調され、大気圧に対する空気の振動から生じる縦波である圧力波自体の粗密がパルス幅の大小によって再現されている。従って、パルス列のパルス幅が大きい箇所は、大きな振幅の縦波に対応し、逆にパルス幅が小さいところは、小さな振幅に対応している。このとき、駆動電流の振幅は変調されず、一定の振幅でパルス状の駆動電流が供給される。
Embodiment 3 of the Invention
In the third embodiment of the present invention, a case where the pulse width of the drive current is modulated will be described. Note that the
FIG. 8 shows an example of a pulsed drive current in the present embodiment. As shown in FIG. 8, the pulsed drive current in the present embodiment is composed of a pulse train in which the pulse width of each pulse is modulated. In other words, the pulse width of the pulse train is modulated, and the density of the pressure wave itself, which is a longitudinal wave generated from the vibration of air with respect to atmospheric pressure, is reproduced by the magnitude of the pulse width. Accordingly, a portion where the pulse width of the pulse train is large corresponds to a longitudinal wave having a large amplitude, and conversely, a portion where the pulse width is small corresponds to a small amplitude. At this time, the amplitude of the drive current is not modulated, and a pulsed drive current is supplied with a constant amplitude.
より具体的には、この駆動電流の各パルスのパルス幅は、従来と同様の正弦波状に変調され、縦波のように変調されている。この駆動電流は、交流成分と直流成分とから構成された従来の駆動電流を再現したものである。従って、このパルス幅の変調を縦波としてみた場合には、その振幅の頂点の包絡線は、図11に示された従来の駆動電流とほぼ同じ正弦波状の信号波形となり、パルス幅が変調されたパルス列によって正弦波状の信号波形を再現している。 More specifically, the pulse width of each pulse of the drive current is modulated in a sine wave shape as in the prior art, and is modulated like a longitudinal wave. This drive current is a reproduction of a conventional drive current composed of an AC component and a DC component. Therefore, when the modulation of the pulse width is viewed as a longitudinal wave, the envelope at the peak of the amplitude becomes a sine wave signal waveform that is substantially the same as the conventional driving current shown in FIG. 11, and the pulse width is modulated. A sinusoidal signal waveform is reproduced by the pulse train.
以上のように、本実施形態におけるパルス状の駆動電流においては、パルス幅が変調されたパルス列によって、正弦波状の駆動電流が再現されている。このような場合においても、実施の形態1における駆動電流と同様の効果を得ることができる。 As described above, in the pulsed drive current in the present embodiment, the sinusoidal drive current is reproduced by the pulse train whose pulse width is modulated. Even in such a case, the same effect as the drive current in the first embodiment can be obtained.
本実施形態においては、各パルスの幅で変調されているので、入力によっては、パルス幅を十分に小さくすることができない場合がある。この場合には、電極である発熱体薄膜14に負荷を与えることがあるので、各パルスの間隔、パルス幅の変調幅の変化率等で調整する必要が出てくる場合がある。
In the present embodiment, since modulation is performed with the width of each pulse, the pulse width may not be sufficiently reduced depending on the input. In this case, since a load may be applied to the heating element
11…シリコン基板、12…マスク層、13…熱絶縁層、14…発熱体薄膜、
151,152…パッド、161,162…ワイヤ、17…駆動部
DESCRIPTION OF
151, 152 ... Pad, 161, 162 ... Wire, 17 ... Drive unit
Claims (2)
基板と、
当該基板上に配設された熱絶縁層と、
当該熱絶縁層上に配設された発熱電極と、
当該発熱電極に接続され、変調されたパルス列から構成された駆動電流を生成する駆動部と、を備え、
前記駆動部は、交流成分と直流成分とから構成された入力信号を取り込み、
前記変調は、前記直流成分と同じ高さを持つパルス列を、振幅変調、密度変調および幅変調のいずれか一つの方式によって、前記交流成分に基づいたパルス列に変換を行うものであって、
前記発熱電極への連続的電流印加を避けることにより前記発熱電極への負荷を低減させる
ことを特徴とする圧力波発生装置。 A pressure wave generator for generating pressure waves,
A substrate,
A thermal insulation layer disposed on the substrate;
A heating electrode disposed on the thermal insulation layer;
A drive unit connected to the heat generating electrode and generating a drive current composed of a modulated pulse train, and
The drive unit takes in an input signal composed of an AC component and a DC component,
The modulation converts a pulse train having the same height as the DC component into a pulse train based on the AC component by any one of amplitude modulation, density modulation, and width modulation,
A pressure wave generator characterized in that a load on the heating electrode is reduced by avoiding continuous current application to the heating electrode .
交流成分と直流成分とから構成された入力信号を取り込むステップと、
前記直流成分と同じ高さを持つパルス列を、振幅変調、密度変調および幅変調のいずれか一つの方式によって、前記交流成分に基づいたパルス列に変換を行うステップと、
変調後の前記パルス列を発熱電極に印加するステップと、を備え、
前記発熱電極への連続的電流印加を避けることにより前記発熱電極への負荷を低減させる
ことを特徴とする圧力波発生装置の駆動方法。 A method of driving a pressure wave generator for generating a pressure wave,
Capturing an input signal composed of an AC component and a DC component;
Converting a pulse train having the same height as the direct current component into a pulse train based on the alternating current component by any one of amplitude modulation, density modulation and width modulation;
Applying the modulated pulse train to a heating electrode,
A method of driving a pressure wave generator, wherein a load on the heating electrode is reduced by avoiding continuous application of current to the heating electrode .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005264334A JP4931389B2 (en) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | Pressure wave generator and driving method of pressure wave generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005264334A JP4931389B2 (en) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | Pressure wave generator and driving method of pressure wave generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007075686A JP2007075686A (en) | 2007-03-29 |
JP4931389B2 true JP4931389B2 (en) | 2012-05-16 |
Family
ID=37936514
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005264334A Expired - Fee Related JP4931389B2 (en) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | Pressure wave generator and driving method of pressure wave generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4931389B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101820571B (en) * | 2009-02-27 | 2013-12-11 | 清华大学 | Speaker system |
CN101922755A (en) * | 2009-06-09 | 2010-12-22 | 清华大学 | Heating wall |
JP2013098843A (en) * | 2011-11-02 | 2013-05-20 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Speaker drive device and speaker drive method |
JP2013187845A (en) * | 2012-03-09 | 2013-09-19 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Speaker element |
WO2024057603A1 (en) * | 2022-09-12 | 2024-03-21 | 株式会社村田製作所 | Pressure-wave-generating element |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3638087A (en) * | 1970-08-17 | 1972-01-25 | Bendix Corp | Gated power supply for sonic cleaners |
JPS6220691A (en) * | 1985-07-19 | 1987-01-29 | Matsushita Seiko Co Ltd | Bottom plate for fan |
US4736130A (en) * | 1987-01-09 | 1988-04-05 | Puskas William L | Multiparameter generator for ultrasonic transducers |
JPH0232219A (en) * | 1988-07-22 | 1990-02-02 | Japan Steel Works Ltd:The | Level gauge using magnetic detector |
JP3705926B2 (en) * | 1998-04-23 | 2005-10-12 | 独立行政法人科学技術振興機構 | Pressure wave generator |
DE19939157B4 (en) * | 1999-08-20 | 2005-06-23 | Krohne Ag | A method for driving a vibrator and supply circuit for a vibrator |
JP4121691B2 (en) * | 2000-06-26 | 2008-07-23 | 株式会社ワールドビューテイック | Ultrasonic beauty device |
JP3798302B2 (en) * | 2001-11-20 | 2006-07-19 | 独立行政法人科学技術振興機構 | Thermally induced pressure wave generator |
JP4269867B2 (en) * | 2002-09-30 | 2009-05-27 | パナソニック電工株式会社 | lighting equipment |
JP3845077B2 (en) * | 2003-08-28 | 2006-11-15 | 農工大ティー・エル・オー株式会社 | Method for manufacturing sound wave generator |
-
2005
- 2005-09-12 JP JP2005264334A patent/JP4931389B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007075686A (en) | 2007-03-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4625145B2 (en) | Acoustic vibrator and image generation apparatus | |
JP4931389B2 (en) | Pressure wave generator and driving method of pressure wave generator | |
JP2007067514A (en) | Speaker device | |
JP4269869B2 (en) | Ultrasonic transducer | |
JP2010074488A (en) | Sound reproducing device | |
JP3865736B2 (en) | Ultrasonic sound source and ultrasonic sensor | |
US11974657B2 (en) | Brush, replacement member for brush, and method for using brush | |
JP2009239518A (en) | Digital speaker | |
JP2018140061A (en) | Ultrasonic imaging apparatus | |
JP2007082052A (en) | Electrostatic ultrasonic transducer and manufacturing method thereof | |
JP2006093636A (en) | Method and device for bonding semiconductor chip | |
JP2004165895A (en) | Electroacoustic transducer | |
JP2003153371A (en) | Ultrasonic wave reproducing method and apparatus thereof | |
WO2013024573A1 (en) | Electronic device | |
JP2008113194A (en) | Ultrasonic element and ultra-directional speaker | |
JP2004349655A (en) | Bonding head and bonding device equipped with the same | |
JP5958463B2 (en) | Oscillator | |
JP2012114780A (en) | Parametric loudspeaker | |
JP4687446B2 (en) | Data transmission device | |
JP2007228472A (en) | Electrostatic ultrasonic transducer, configuration method of electrostatic ultrasonic transducer, and ultrasonic speaker | |
JP2020068482A (en) | Ultrasonic loudspeaker and parametric loudspeaker | |
JP6108753B2 (en) | Ultrasonic treatment device | |
JP2009055644A (en) | Supersonic transducer | |
ATE447258T1 (en) | SURFACE ACOUSTIC WAVE DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME | |
JP2005039437A (en) | Ultrasonic speaker, and signal sound reproducing methodforf ultrasonic speaker |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080318 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110127 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110208 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110406 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111011 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111207 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120207 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120214 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150224 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |