CN105830464B - 透明参量换能器及电子内容设备 - Google Patents

透明参量换能器及电子内容设备 Download PDF

Info

Publication number
CN105830464B
CN105830464B CN201480068943.6A CN201480068943A CN105830464B CN 105830464 B CN105830464 B CN 105830464B CN 201480068943 A CN201480068943 A CN 201480068943A CN 105830464 B CN105830464 B CN 105830464B
Authority
CN
China
Prior art keywords
transmitter
layer
transparent conductive
ultrasonic wave
conductive sheets
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.)
Active
Application number
CN201480068943.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105830464A (zh
Inventor
E·G·诺里斯
B·A·卡普
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Turtle Beach Corp
Original Assignee
Turtle Beach Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Turtle Beach Corp filed Critical Turtle Beach Corp
Publication of CN105830464A publication Critical patent/CN105830464A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105830464B publication Critical patent/CN105830464B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/005—Electrostatic transducers using semiconductor materials
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/02—Constructional features of telephone sets
    • H04M1/0202—Portable telephone sets, e.g. cordless phones, mobile phones or bar type handsets
    • H04M1/026—Details of the structure or mounting of specific components
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/44—Receiver circuitry for the reception of television signals according to analogue transmission standards
    • H04N5/60—Receiver circuitry for the reception of television signals according to analogue transmission standards for the sound signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H04R17/10—Resonant transducers, i.e. adapted to produce maximum output at a predetermined frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2217/00—Details of magnetostrictive, piezoelectric, or electrostrictive transducers covered by H04R15/00 or H04R17/00 but not provided for in any of their subgroups
    • H04R2217/03—Parametric transducers where sound is generated or captured by the acoustic demodulation of amplitude modulated ultrasonic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/15—Transducers incorporated in visual displaying devices, e.g. televisions, computer displays, laptops

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Details Of Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
  • Telephone Set Structure (AREA)
  • Telephone Function (AREA)
  • Television Receiver Circuits (AREA)

Abstract

一种透明超声波音频扬声器包括发射器和驱动器。所述发射器可以包括第一和第二透明导电片。所述导电片可以包括基底层和导电层，并且可以是透明的。所述透明超声波音频扬声器可以被配置成被安置在内容设备的显示器屏幕上或替代内容设备的显示器屏幕。

Description

透明参量换能器及电子内容设备
技术领域
本公开通常涉及参量(parametric)扬声器。更具体地，一些实施例涉及透明超声波发射器。
背景技术
非线性换能(transduction)由于足够强的音频调制的超声波信号引入到空气柱造成。自解调或下变频沿着空气柱发生，导致可听的声学信号的产生。该过程出现是由于已知的物理学原理，即当具有不同频率的两个声波在同一介质中同时被辐射时，包括两个频率的和与差的调制的波形由两个声波的非线性(参量)相互作用来产生。当两个原始声波是超声波并且它们的差被选择为音频频率时，可听的声音可以通过参量相互作用来产生。
参量音频重现系统可以通过在非线性过程中的两个声学信号的外差作用来产生声音，所述外差作用发生在介质中，例如，空气。声学信号通常在超声频率范围内。介质的非线性导致由介质产生的声学信号，所述声学信号是声学信号的和和差。因此，频率分离的两个超声信号可以引起不同的音调(tone)，所述音调在人类听觉的60Hz至20000Hz范围内。
发明内容
本文所描述的技术的实施例包括超声波音频扬声器系统，其包括发射器和驱动器。在各种实施例中，发射器是被配置有足够透明度的透明发射器，使得其可以被定位在用于内容设备的显示器的屏幕上方，或者被实施为内容设备的显示器的屏幕。在各种实施例中的透明超声波音频扬声器包括发射器和驱动器。发射器可以包括均具有导电区域的第一透明导电片(sheet)和第二透明导电片。例如，第一导电片和第二导电片可以由玻璃或者其他类似的材料制成，并且每片可以具有沉积在其表面上的导电层。
在另一实施例中，发射器可以包括第一和第二透明导电片和设置在第一和第二导电片之间的隔离(insulating)层，其中第一和第二导电片可以被设置成接触或相对于隔离层间隔开。第一和第二导电片可以包括，例如，被掺杂、分层或以其他方式制备的具有导电性能的材料的透明片。
驱动器电路可以包括输入(例如，两线输入)和输出(例如，两线输出)，所述输入被配置为被耦合以接收来自放大器的音频调制的超声波信号，其中所述输出的第一导线被耦合至第一片的导电区域，并且所述输出的第二导线被耦合至第二片的导电区域。
通过以下具体的实施方式并结合附图考虑，本发明的其他特征和方面将变得明显，其中所述附图根据本发明的实施例通过示例的方式说明特征。本概要不旨在限制本发明的范围，本发明的范围仅由所附的权利要求来确定。
附图说明
根据一个或多个实施例，参考附图对本发明进行详细描述。仅为说明的目的提供了附图，所述附图仅描述发明的典型或示例实施例。提供这些附图为促进读者对本文所描述的系统和方法的理解，不应当被认为是对要求保护的发明的广度、范围或适用性的限制。
本文所包括的一些附图从不同视角说明本发明的各种实施例。尽管伴随的描述性本文可以参考在其中描绘的元件，如在装置的“顶部”、“底部”或“侧”上，这些参考仅仅是描述性的，并且不暗示或要求本发明以特定的空间取向被实施或使用，除非另有明确说明。
图1是图示说明适合于与本文描述的发射器技术一起使用的超声波声音系统的图。
图2是图示说明适合于与本文描述的发射器技术一起使用的信号处理系统的另一示例的图。
图3A是根据本文描述的技术的一个实施例图示说明示例发射器的分解图。
图3B是根据本文描述的技术的一个实施例图示说明示例发射器的分解图。
图3C是根据本文描述的技术的一个实施例图示说明示例发射器的分解图。
图4是图示说明根据图3A所示的示例的装配的发射器的横截面图。
图5A是图示说明可以被用于驱动本文公开的发射器的简单驱动器电路的示例的图。
图5B是图示说明可以被用于驱动本文公开的发射器的简单驱动器电路的另一示例的图。
图6是图示说明可以被用于形成壶形铁芯电感器的壶形铁芯的示例的剖面图。
图7是根据本文描述的技术的一个实施例将发射器与伴随的内容设备合并的发射器和伴随的内容设备的分解图。
图8A是图示说明应用于智能手机的屏幕的发射器(例如，发射器61)的示例的图。
图8B是图示说明应用于平面屏幕电视的屏幕的发射器(例如，发射器61) 的示例的图。
图8C是图示说明应用于便携式GPS设备的屏幕的发射器(例如，发射器 61)的示例的图。
图8D是图示说明应用于数字摄像机的屏幕的发射器(例如，发射器61) 的示例的图。
图8E是图示说明应用于手持式游戏设备的屏幕的发射器(例如，发射器61) 的示例的图。
图9是图示说明被配置为向两个音频通道提供超声波载波音频的双通道发射器的一个示例配置的图。
图10a和图11a是图示说明以弓形配置的发射器的示例的图。
图10b和图11b是图示说明以圆柱形配置的发射器的示例的图。
附图不旨是穷尽的或将本发明限制到公开的精确形式。应理解的是，可以对本发明实施修改和改变，并且本发明仅由权利要求及其等同物来限定。
具体实施方式
本文所描述的系统和方法的实施例为各种不同的应用提供了特超声音(HyperSonic Sound)(HSS)音频系统或其他超声波音频系统。某些实施例提供用于超声波载波音频应用的超声波发射器。优选地，超声波发射器使用在玻璃或其他透明材料上的多个导电层或区域(通过透明隔离层分开)来制造，使得发射器具有高透明度。
因此，在一些实施例中，发射器是足够透明的，使得其可以被定位在内容播放或显示设备的显示屏幕上或其前方，以向设备的用户提供定向音频。在其他实施例中，发射器可以被提供以替代内容播放或显示设备的显示屏幕。内容显示设备，例如，膝上型电脑、平板电脑、计算机和其他计算设备、智能手机、电视机、移动设备、mp3和视频播放器、数字摄像机、导航系统、销售点终端以及其他内容显示设备正在变得更小和更轻并且在设计上考虑到具有节能特性。由于此类内容设备的尺寸缩小，在设备封装中有较少可用的空间以包括音频扬声器。常规的扬声器通常利用共振腔更好地操作，并且还以需要来自扬声器纸盆的相对大程度的运动的频率共振。因此，在设备封装中需要足够的空间来容纳此类扬声器。这对于在其中显示器(并且因此设备)正变得越来越薄的当代的内容设备可能尤其具有挑战性。同样有助于该挑战的事实是当代的内容设备通常被设计使得设备的正面主要由显示屏幕占据，所述显示屏幕仅由小的装饰性边框包围。因此，实现在给定这些尺寸约束下利用常规声学音频扬声器的期望的音频输出已经变得越来越困难。此外，常规的声学音频扬声器往往不是高方向性。因此，将常规的音频信号专门地指向预定听众位置是困难的。
因此，在一些实施例中，一个或多个透明参量发射器被设置在设备的表面上以允许参量音频内容被提供给(多个)设备用户。进一步，在一些实施例中，透明发射器可以被安置在内容设备的显示器的部分或全部的上方。在更进一步的实施例中，透明发射器可以被提供并且被用作(例如，替代)显示器的防护罩(即，玻璃面)。因此，在各种实施例中，透明发射器利用在可见光谱中提供足够的光透射率以允许(多个)用户满意地观看的材料来制造。例如，在一些实施例中，发射器在可见光谱中的光透射率是50％或者更高。在进一步的实施例中，发射器在可见光谱中的光透射率是60％或者更高。在更进一步的实施例中，发射器在可见光谱中的光透射率是70％或者更高。在更进一步的实施例中，发射器在可见光谱中的光透射率是80％或者更高。作为进一步的示例，发射器在可见光谱中的光透射率在70％-90％的范围内。作为又一示例，发射器在可见光谱中的光透射率在75％-85％的范围内。作为又一示例，发射器在可见光谱中的光透射率在80％-95％的范围内。
图1是图示说明适合于与本文所描述的系统和方法使用的超声波声音(ultrasonic sound)系统的图。在该示例性超声波系统1中，来自音频源2(例如，麦克风、存储器、数据存储设备、流媒体源、CD、DVD或其他音频源)的音频内容被接收。根据源，音频内容可以被解码并且从数字被转换到模拟形式。由音频系统1接收的音频内容使用调制器被调制到频率f1的超声波载波上。调制器通常包括产生超声波载波信号的本地振荡器3和将音频信号与载波信号相乘的乘法器4。所得到的信号是具有频率为f1的载波的双边带或单边带信号。在一些实施例中，信号是参量超声波或HSS信号。在大多数情况下，使用的调制方案是幅度调制或AM。AM可以通过将超声波载波乘以信息携带信号来获得，在这种情况下，所述信息携带信号是音频信号。调制的信号的频谱具有两个边带和载波本身，所述两个边带是上边带和下边带，其通常关于载波频率对称。
调制的超声波信号被提供到换能器6，该换能器6将超声波发射到空气产生超声波7。当超声波7通过换能器以足够高的声压水平被回放(play back)时，由于空气的非线性特性(通过其超声波7被“播放”或传输)，信号中的载波与 (多个)边带混合以解调该信号并重现音频内容。这有时被称为自解调。因此，即使对于单边带实施方式，载波被包括在发射的信号中，使得自解调可以发生。尽管图1中所示的系统使用单个换能器来发射单个通道的音频内容，但是本领域的普通技术人员在阅读本说明之后将理解如何可以使用多个混频器、放大器和换能器以使用超声波载波而传输多个通道的音频。
图2图示地说明了适合于与本文所描述的技术一起使用的信号处理系统10。在该实施例中，各种处理电路或部件以其根据一个实施方式被布置所采用的顺序(相对于信号的处理路径)而被图示说明。应当了解的是，处理电路的部件可以改变，同样输入信号通过每个电路或部件被处理的顺序也可以改变。而且，根据实施例，处理系统10可以包括比所示的部件或电路更多或更少的部件或电路。
图1中所示的示例被最优化以便在处理两个输入和输出通道(例如“立体声”信号)中使用，其中各种部件或电路包括针对信号的每个通道基本上匹配的部件。本领域的普通技术人员在阅读本说明之后将理解，可以使用单通道(例如，“非立体声”或“单声道”信号)、双通道(如图2所示)或者更多数量的通道来实施音频系统。
现在参考图2，示例信号处理系统可以包括音频输入，所述音频输入可以对应于音频输入信号的左12a通道和右12b通道。均衡网络14a、14b可以被包括以提供对信号的均衡。均衡网络可以例如提高或者抑制预定的频率或频率范围，以增加由参量发射器装配的发射器/电感器组合自然地提供的益处。
在音频信号被压缩之后，压缩器电路16a、16b可以被包括以压缩输入信号的动态范围，有效地提高输入信号的某些部分的振幅并且降低输入信号的某些其他部分的振幅。更具体地，压缩器电路16a、16b可以被包括以使音频振幅的范围变窄。在一个方面，压缩器以不低于约2:1的比率减小输入信号的峰-峰振幅。调整输入信号到更窄范围的振幅可以被完成以最小化失真，所述失真是这类调制系统的有限动态范围的特征。在其他实施例中，均衡网络14a、14b可以在压缩器16a、16b之前被提供以均衡压缩之后的信号。
低通滤波器电路18a、18b可以被包括以截断信号的高的部分，并且高通滤波器电路20a、20b提供截断信号的低的部分。在示例性实施例中，低通滤波器 18a、18b被用来切断高于大约15-20kHz的信号，并且高通滤波器20a、20b被用来切断低于大约20-200Hz的信号。
高通滤波器20a、20b可以被配置为消除低频率，在调制之后，所述低频率会导致载波频率的偏差(例如，最接近载波频率的调制的信号的那些部分)。此外，一些低频率对系统而言很难有效地重现并且结果是，很多能量可能被浪费在试图重现这些频率上。因此，高通滤波器20a、20b可以被配置为切断这些频率。
低通滤波器18a、18b可以被配置为消除较高的频率，在调制之后，所述较高的频率可以导致具有载波的可听的差拍信号的产生。通过示例的方式，如果低通滤波器切断高于15kHz的频率，并且载波频率大约是44kHz，差信号将不会低于大约29kHz，其仍然在人类可听的范围之外。然而，如果高达25kHz的信号被允许通过滤波器电路，产生的差信号将在19kHz的范围内，其在人类听觉的范围内。
在示例系统10中，在音频信号通过低通滤波器和高通滤波器之后，该音频信号由调制器22a、22b来调制。调制器22a、22b将音频信号与由振荡器23产生的载波信号混合或组合。例如，在一些实施例中，单个振荡器(在一个实施例中，单个振荡器以40kHz到50kHz的选定的频率来驱动，其范围对应于可以在振荡器中被使用的容易得到的晶体)被用来驱动两个调制器22a、22b。通过为多个调制器利用一个振荡器，相同的载波频率被提供到多个通道且在来自调制器的24a、24b处被输出。针对每个通道使用相同的载波频率降低了任何可听见的差拍频率可以出现的风险。
高通滤波器27a、27b也可以在调制级(stage)之后被包括。高通滤波器27a、 27b可以被用来使调制的超声波载波信号通过并且确保没有音频频率通过输出 24a、24b进入放大器。因此，在一些实施例中，高通滤波器27a、27b可以被配置为滤波掉低于大约25kHz的信号。
图3A是图示说明根据本文所描述的技术的一个实施例的示例发射器的分解图。图3所示的示例发射器包括导电片45和46，其在各种实施例中是透明的导电片。尽管导电片45、46可以是透明的，但是非透明材料也可以被使用。为便于讨论，发射器配置在本文有时被描述为透明发射器。然而，本领域普通技术人员将理解，对于各种应用，不透明发射器或具有不同的不透明度水平的发射器也可以被提供。
示出的示例中的导电片45、46，其每个分别包括两层45a、45b和46a、46b。在该示例中的导电片45包括包含玻璃或其他类似材料的基底(base)层45b。导电片45也包括在示出的示例中被提供在基底层45b的顶部表面上的导电层 45a。类似地，在这个示例中，导电片46包括包含玻璃或其他类似材料的基底层46b，以及在示出的示例中被提供在基底层46b的顶部表面上的导电层46a。导电层45a、46a在可视边缘上描绘阴影而被示出，以更好地对比导电区域和非导电区域。尽管一些实施例可以使用阴影或者带色彩的材料，在附图中描绘阴影只是为了说明目的。
导电层45a、46a可以是沉积在它们各自的基底层45b、46b上的薄层导电材料。例如，导电层45a、46a可以是被喷涂、蒸发或以其他方式沉积在基底层45b、 46b上的导电涂层。作为进一步的示例，导电层45a、46a可以包括铟锡氧化物 (ITO)、氟掺杂氧化锡(FTO)、透明金、所谓的混合透明导电涂层或被覆盖在透明衬底上的其他类似的导电材料。导电层45a、46a也可以包括被设置在透明片上的石墨烯层。导电层45a、46a也可以包括被层压或以其他方式被沉积在基底层45b、46b上的材料的导电片。例如，导电性聚酯薄膜或其它类似的薄膜可以被层压或以其他方式被沉积在基底层45b、46b上。在又进一步的实施例中，导电层45a、46a可以包括已经部分或全部被扩散到导电片45、46以形成导电层 45a、46a的导电材料的掺杂传导层或扩散层。例如，金或其他导电金属可以被扩散到玻璃至期望的深度并且以期望的浓度以提供期望值的电导率(例如，Ω/ □的期望值)。优选地，导电区域/层45a、46a具有高透明度(例如，在可见光谱中大于90％，尽管也可以使用其他透明度)，从而不会过度不利地影响发射器的总体透明度。
因此，导电片45和46包括基底层45b、46b，每个基底层45b、46b带有具有低电阻的导电层45a、46a。例如，在一个实施例中，每层45a、46a的电阻可以是100Ω/□或更小。在其他实施例中，每层45a、46a的电阻可以是50Ω/□或更小。在进一步的实施例中，每层45a、46a的电阻可以是10Ω/□或更小。在其他实施例中，每层45a、46a的电阻可以是150Ω/□或更小。在其他实施例中，每层45a、46a的电阻可以具有其他值，并且导电层45a、46a的电阻不必彼此相等。
在一些实施例中，使用高离子交换(HIE)碱铝硅酸盐薄片玻璃来实施导电片45、46。更具体地，在一些实施例中，导电片45、46包括玻璃片或其他类似的材料。在其他实施例中，使用玻璃来实施导电片45、46。例如，在一个实施例中，导电片46由Willow Glass制成并且导电片45由更厚、更刚硬的Gorilla Glass制成。如本文其他部分所描述的，并且如本领域普通技术人员在阅读本说明后将是明显的，其他透明材料可以被用于导电片45和46。
尽管导电片45、46或者它们相应的基底层45b、46b以上被描述为包含玻璃片，其他透明材料可以被使用。例如，聚碳酸酯、丙烯酸(acrylic)、树脂玻璃、塑料或其他类似材料可以被使用。在一些实施例中具有充分的光透过金属涂层以便提供透明度而不会不利地影响通过发射器查看内容的金属化薄膜可以被用于提供导电片45和/或46。例如，在一个实施例中，玻璃或者其他刚硬的材料可以被用于导电片45(例如，以形成发射器的刚硬的背板)并且金属化薄膜可以被用于导电片46。因此，金属化薄膜例如，聚酯薄膜(Mylar)和可以被用作导电片45和46的一个或两个。
在一些实施例中，导电片45可以具有在大约2mm-10mm范围内的厚度并且导电片46可以具有在大约0.05mm-0.5mm范围内的厚度，尽管其他厚度也是允许的。例如，在一些实施例中，导电片46是0.25密耳(mil)厚并且导电片 45是20密耳厚。在导电层45a、46a之间的较薄较低的电阻层允许发射器的操作具有较低的偏压量。
在操作中，一片响应于跨越多个层所提供的电信号而振动，将调制的超声波信号发射到传输介质(例如，进入空气)。例如，假设在一些实施例中，发射器被配置使得导电片46朝向该发射器的正面而被定位并且响应于电信号而振动，并且导电片45朝向该发射器的背面。在一些实施例中，导电片45可以被提供有足够厚度以给予发射器所需要的硬度和强度的量。因此，在一些实施例中，导电片45可以具有比导电片46更大的厚度。事实上，在各种实施例中，导电片46被提供为足够薄以允许其振荡并将调制的超声波载波发射到空气。
在各种实施例中，低电阻的导电层45a、46a可以比基底层45b、46b薄很多。然而，为便于说明，层45a、45b、46a、46b的尺寸(包含相对厚度)没有按比例绘制。
在导电片45、46包括传导层45a、46a和基底层45b、46b的情况下，在两个导电层之间的中间基底层(在示出的示例中的46b)可以用作电阻层，使导电层46a与导电层45a电隔离。在各种实施例中，该中间基底层(在示出的示例中的46b)具有足够的厚度以防止导电层45a、46a之间形成电弧或短路。在进一步的实施例中，与导电片45和46之间所提供的空气间隙串联的中间基底层(在示出的示例中的46b)具有足够的电阻以防止导电层45a、46a之间的形成电弧或短路。
在各种实施例中，单独的隔离片47(如图3B、3C所示)可以被包括以在导电片45和46之间提供额外的电隔离。隔离片47可以包括玻璃、塑料或聚合物层或具有相对低电导率的其他高光透射层以在导电片45和46之间提供隔离层。例如，隔离层47可以具有非常高或者甚至几乎无穷大的电阻。对于需要薄发射器的应用，隔离片47可以被选择为尽可能薄或者实用的，同时防止导电片 45和46之间的电短路或形成电弧。例如，隔离层47可以使用玻璃、聚碳酸酯、丙烯酸、塑料、PET、轴向或者双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)、聚丙烯、聚酰亚胺或其他隔离薄膜或材料来制造。优选地，隔离层47具有足够高的电阻率以防止在导电片45和46之间形成电弧。应注意，在层46b的隔离属性(在图3B中)是足够的时，层47是不需要的(即，图3A所示的实施例是足够的)。
对于需要透明度的应用，在可见光谱中高透射率材料是优选的。例如，Gorilla 玻璃和Willow玻璃在可见光波长内具有大约90％或者更高的透射率。具有高透射率的材料非常适合于参量发射器被附于(affixed)到的或者代替内容设备的显示器(例如，膝上型电脑、平板电脑、智能手机、计算机、电视机、移动设备、摄像机、便携式GPS单元或其他内容显示设备)所使用的应用。在两层系统被使用且每一层具有90％或者更好的透射率的情况下，发射器可以被制造为具有大约81％或者更好的总透射率。附加的应用在以下也被描述。
导电片45和46(以及隔离层47(如果被包括))可以使用多种不同的技术而被连结在一起。例如，框架、夹钳、夹子、粘合剂或其他附接机构可以被用来将各层连结在一起。这些层可以在边缘处被连结在一起以避免干扰发射器薄膜的共振(resonance)。优选地，导电片45和46(以及隔离层47(如果被包括) 相对彼此紧密固定的保持在一起。
间隔件49(图4)可以被包括在导电片45、46(以及隔离层47(如果被包括))之间以允许层之间的间隙。在各种实施例中，空气间隙被提供在导电片46 和下一个相邻的层(导电片45或者隔离层47)之间以允许导电片46响应于调制的载波信号而振荡。间隔件49可以以各种形状和形式而被提供并且可以被定位在层间的各种位置处以为保持空气间隙而提供支持。例如，间隔件可以是由低电导率材料(例如，玻璃、塑料等等)制成的点或珠子。也可以使用硅树脂或其他凝胶、细粉尘或沙子、透明液体或其他透明材料来制造间隔件。在各种实施例中，间隔件49在导电片46上的接触区域被保持为小的接触区域以便不干扰导电片46的振荡。在各种实施例中，空气间隙的范围可以从0.1至20密耳。在一些应用中，导电片46振荡至约1微米(0.03937密耳)位移以便产生足够可听见的信号。因此，在此类实施例中的空气间隙大于0.03937密耳以避免具有刚硬的导电片45干扰导电片46的振荡。
尽管导电片45和导电片46可以厚度相同，在一些实施例中，导电片中的一个(例如，导电片45)可以由更厚的材料制成以提供给发射器更大的硬度。因为共振将会受到厚度的影响，该更厚的片通常将是远离听者而被定位并且形成发射器的透明背板。例如，导电片45的厚度可以高达125密耳，或者更厚，因此增加了发射器的厚度和硬度。
在一些实施例中，利用较厚的层作为背板，发射器可以替代可以以其他方式被呈现在内容设备的显示器上的屏幕。在这些实施例中，例如，发射器可以被装配并且被用于替代内容设备的玻璃(或其他材料)盖(cover)。在其他实施例中，发射器可以作为内容设备的外层被添加到其屏幕。
此外，片45可以是光滑的或基本上光滑的表面，或者其可以是粗糙的或有凹痕的。例如，片45可以是磨砂的、喷砂的、在表面上被形成有凹坑或不规则形状、被沉积有期望程度的“橘皮”或以其他方式被提供有纹理。该纹理可以在片45和46之间提供有效的间隔，允许片46响应于施加的调制的载波而振动。该间隔可以降低可能由导电片45和导电片46的较多的连续接触所引起的衰减。同样的，如上所述，在一些实施例中，间隔件49(图4)可以被提供以维持在导电片45和46之间的期望的间隔。小的间隔件49可以被沉积或形成在与导电片46邻近的导电片45的表面(反之亦然)以允许维持间隙。再次，该间隔可以允许导电片45响应于施加的调制的载波信号而振荡。
在各种实施例中，非导电背板(未示出)也可以被提供。非导电背板也可以是透明的并且可以用于隔离在发射器的背面上的导电表面(例如，导电层 45a)，并且提供发射器可以被定位或安装所依赖的基座。例如，导电表面45a 可以被沉积在非导电的或相对低电导率的玻璃衬底上。在又一实施例中，导电表面可以被定位在内容设备的屏幕上。
在操作中，导电片45和46提供参量发射器的相反的极。在一个实施例中 (和以上所描述的示例中)片46是有源极，其通过接触52a响应于调制的载波信号的施加而振荡。为了使用充足的功率来驱动发射器以获得足够的超声波压力水平，在导电表面46a和导电表面45a之间的间隔过小的地方可能出现电弧。然而，在间隔太大的地方，发射器将不会达到共振。
如果隔离片47被使用，在一些实施例中，其是厚大约0.92密耳的层。在一些实施例中，隔离片47是厚度在约0.90密耳至约1密耳的层。在进一步的实施例中，隔离片47是厚度从约0.75密耳至1.2密耳的层。在更进一步的实施例中，隔离片47的厚度薄约0.33密耳或0.25密耳。其他厚度可以被使用，并且在一些实施例中没有提供单独的隔离层47。在一些实施例中，隔离层47可以被提供有切口、洞或其他孔以提供间隔件49的功能。例如，隔离层47可以包括具有穿过材料的洞的图案的片。在洞之间的剩余材料可以起间隔件49的作用。切口可以是任何形状和尺寸，包括圆形、方形、多边形等等。
包括隔离片47的一个益处是，其可以允许被施加在跨越导电片45、46的第一和第二导电表面的更大水平的偏置电压而没有形成电弧。当考虑到在片45、 46的两个导电表面之间的材料的隔离性能时，应考虑隔离片47(如果被包括) 的隔离值，以及空气间隙的隔离值和基底层46b的隔离值(如果被包括)。
在隔离层47被包括的情况下，或在空气间隙足够大以防止形成电弧的情况下，片45、46的导电区域45a、46a可以在各种示例中如图3C所示的彼此面对地被定位。此外，在其他实施例中，隔离层47可以允许避免非导电区域46b。
电接触52a、52b被用于将调制的载波信号耦合到发射器。用于发射器的驱动器电路的示例在以下被描述。
图4是根据图3A所示的示例图示说明装配的发射器的剖面图的示图。如所示出的，该实施例包括导电片45、导电片46和设置在导电片45、46之间的间隔件49。
在这些和其他附图中的尺寸，并且尤其是层和间隔的厚度不是按照比例绘制的。导电层45a、46a在图4中用阴影被示出。这只是为了增强附图的可视性。所有层可以是透明的或根据需要一些层可以是带阴影的或带色彩的。抗反射、抗划痕(或两者都有)的涂层(未示出)的层可以被提供在发射器的外表面上以增强发射器的可视性和耐久性。
发射器可以被制成几乎任何尺寸。在一个应用中，发射器具有长度l是3英寸，以及宽度ω是2英寸，尽管其他尺寸、更大和更小都是可能的。较大的发射器区域可以导致较大的声音输出，但是也要求更高的偏置电压。在一些实施例中，长度和宽度的实际范围可以是常规书架型扬声器的类似的长度和宽度。在发射器被用在内容设备的屏幕上或被用作内容设备的屏幕的实施例中，发射器可以被设置尺寸以容纳在内容设备的外壳上或者由内容设备的外壳所容纳，或者与设备显示器的尺寸相称。
片45和46(以及隔离层47(当其被包括时))可以被设置尺寸以具有特定应用所期望的长度和宽度。例如，在发射器被用作画框(picture frame)的饰面(facing)(例如，代替画框玻璃或者在画框玻璃的顶部)的情况下，发射器的尺寸可以被选择以符合画框的尺寸。作为另一示例，在透明发射器被配置为用作内容设备上的屏幕或屏幕盖的情况下，片45和46(以及隔离层47(当其被包括时))可以被设置尺寸以符合内容设备被使用时所利用的其形状因子(form factor)。大型发射器可以针对电视或者家庭影院部分中的应用而被制造，所述大型发射器具有对角线测量，例如，36”、50”、55”、60”、65”、70”、80”或者 90英寸(或更大)，仅举几例，利用高宽比以匹配设备的高宽比。对于较小的设备诸如智能手机，例如，可以使用3”×2”的尺寸或规则(order)。在一些实施例中，相比片45和46，隔离层47可以具有较大的长度和宽度，以在发射器的边缘处提供隔离并且防止片45和46之间的边缘电弧。
参量发射器通常具有其将共振所处的固有共振频率。对于如本文所述的玻璃发射器，其固有振动频率可以在约30-100kHz的范围内。例如，80kHz。因此，发射器材料和超声波载波的载波频率可以被选择使得载波频率与发射器的共振频率匹配。选择载波频率以发射器的共振频率可以增大发射器的输出。
图5A是图示说明可以被用于驱动本文所公开的发射器的简单驱动器电路的示例的图。如本领域普通技术人员将认识到，在多个发射器被使用(例如，用于立体声应用)的情况下，驱动器电路50可以针对每个发射器而被提供。在一些实施例中，驱动器电路50可以被提供在与发射器被提供所在处相同的外壳或装配中。在其他实施例中，驱动器电路50可以被提供在单独的外壳中。该驱动器电路只是示例，并且本领域的普通技术人员将认识到，其他驱动器电路可以和本文所描述的发射器技术一起被使用。
通常，来自信号处理系统10的调制的信号电耦合至放大器(未示出)。该放大器可以是驱动器电路50的一部分，并且与驱动器电路50在相同的外壳或罩中。可替代地，放大器可以被单独封装。在放大之后，信号被传送至驱动器电路50的输入A1、A2。在本文所描述的实施例中，发射器装配包括可以可操作在超声波频率下的发射器。发射器(在图6中未示出)在接触D1、D2处被连接至驱动器电路50。电感器54与发射器形成并联谐振电路。通过配置电感器 54与发射器并联，电流循环通过电感器和发射器并且并联谐振电路可以被获得。因此，发射器的电容变得重要，因为发射器的低电容值要求较大的电感来获得以期望频率的谐振。因此，层和发射器的电容值作为整体在发射器设计中可以是重要的考虑因素。
偏置电压被施加在端子B1、B2两端以向发射器提供偏置。全波整流器57 和滤波器电容器58向发射器输入D1、D2两端的电路提供直流(DC)偏置。理想地，使用的偏置电压是发射器预期承担的反向偏置的约两倍(或更大)。这是为了确保偏置电压足够使发射器脱离反向偏置状态。在一个实施例中，偏置电压约为420伏特。在其他实施例中，可以使用其他偏置电压。对于超声波发射器，偏置电压通常在几(a few)百至数(several)百伏特的范围内。
虽然可以使用串联布置，但是将电感器54与发射器并联布置可以提供超过串联布置的优点。例如，在该配置中，可以在电感器-发射器电路中实现谐振而无需放大器直接存在于电流路径中。这可以导致发射器的更稳定的和可预测的性能，并且与串联配置相比较少功率被浪费。
以最优系统性能获得谐振可以提高系统的效率(即，降低系统消耗的功率) 并且减少由系统产生的热。
在其他实施例中，电感器可以被配置成与发射器一起形成串联谐振电路。通过串联布置，电路使浪费的电流流过电感器。如本领域所熟知的，发射器将在电路中实现电谐振的点处或其附近执行最好。然而，放大器在电路中引入变化，所述变化可以随温度、信号方差、系统性能等变化。因此，当电感器54被取向为与发射器(和放大器)串联时，在电路中获得(并且维持)稳定的谐振可以更加困难。
图5B是图示说明可以被用于驱动本文所公开的发射器的简单驱动器电路的另一个示例的图。如本领域普通技术人员将认识到，在多个发射器被使用(例如，用于立体声应用)的情况下，驱动器电路51可以针对每个发射器而被提供。在一些实施例中，驱动器电路51在与发射器被提供所在处相同的外壳或装配中被提供。在另外的实施例中，驱动器电路51被提供在单独的外壳中。该驱动器电路仅是示例，并且本领域普通技术人员可以认识到，其他驱动器电路可以和本文所描述的发射器技术一起被使用。
通常，来自信号处理系统10的调制的信号电耦合至放大器(未示出)。该放大器可以是驱动器电路51的一部分，并且与驱动器电路51在相同的外壳或罩中。可替代地，放大器可以被单独封装。在放大之后，信号被传送至驱动器电路51的输入A1、A2。在本文所描述的实施例中，发射器装配包括可以可操作在超声波频率下的发射器。发射器在接触E1、E2处连接至驱动器电路50。图5B所示的电路的优点是，可以从超声波载波信号产生偏置，并且单独的偏置电源不是必需的。在操作中，电容器C1-C4结合二极管D1-D4被配置为作为整流器和电压倍增器来操作。具体地，二极管D1-D4和电容器C1-C4被配置成整流器和电压四倍器，其引起高达节点E1、E2两端的载波电压振幅的约四倍的 DC偏置电压。使用类似的、已知的电压倍增技术可以提供其他水平的电压倍增。
电容器C5被选择足够大以容纳偏置并且向E1处的DC电压呈现开路(即，防止DC短路到地)，但是电容器C5被选择足够小以允许调制的超声波载波传递到发射器。电阻器R1、R2形成分压器，并且与齐纳(Zener)二极管ZD1结合，限制偏置电压至期望的水平，在示出的示例中，偏置电压为300伏特。
电感器54可以是本领域普通技术人员熟知的各种类型。然而，电感器产生可以泄露在电感器范围之外的磁场。该场可以干扰发射器的操作和/或响应。此外，在超声波声音应用中使用的很多电感器/发射器操作在产生大量热能的电压下。热也可以对参量发射器的性能产生负面影响。
至少由于这些原因，在大多数常规的参量音响系统中，电感器物理上位于离发射器相当远的距离。虽然这个解决方案解决了上述的问题，其增加另一个并发症。从电感器传送到发射器的信号可以是相对高电压(约160伏峰峰值 (peak-to-peak)或者更高)。这样，将电感器连接至发射器的布线必须针对高电压应用而是额定的(rated)。此外，布线的长运行在某些安装中是必要的，这可能既昂贵又危险，并且也可能干扰与参量发射器系统无关的通信系统。
可以使用壶形铁芯(pot core)电感器来实施电感器54(包括作为如在图5A 和5B的配置中所示出的部件)。壶形铁芯电感器被安置在通常由铁氧体材料制成的壶形铁芯内。这限制电感器绕组和由电感器产生的磁场。通常，壶形铁芯包括两个铁氧体半体59a、59b，其限定电感器的绕组可以被设置在其内的腔60。参见图6。空气间隙G可以被包括以增加壶形铁芯的磁导率而不影响铁芯的屏蔽能力。因此，通过增加空气间隙G的尺寸，壶形铁芯的磁导率增加。然而，增加空气间隙G也要求增加安置在壶形铁芯内的(多个)电感器中的匝数，以便获得期望的电感量。因此，空气间隙可以增加磁导率同时降低由壶形铁芯电感器产生的热，而不会折衷铁芯的屏蔽性能。
在图5A和5B示出的示例中，双绕组升压变压器被使用。然而，初级绕组 55和次级绕组56可以被合并在通常被称作自耦变压器配置中。初级绕组和次级绕组中的任一个或者二者都可以被包括在壶形铁芯内。
如上所述，利用电感器54和发射器实现并联谐振电路是期望的。使电感器 /发射器对的阻抗与由放大器预期的阻抗相匹配也是期望的。这通常要求增加电感器发射器对的阻抗。在将电感器物理上定位在发射器附近而实现这些目标也是期望的。因此，在一些实施例中，壶形铁芯的空气间隙被选择以使得初级绕组55中的匝数呈现由放大器预期的阻抗负载。以此方式，电路的每个回路可以被调谐以操作在增加的效率水平下。增加在壶形铁芯中的空气间隙提供在电感器元件55中增加匝数的能力而无需改变电感器元件56的期望的电感(改变电感器元件56的期望的电感将影响发射器回路中的谐振)。这进而提供调整电感器元件55中的匝数以匹配由放大器预期的阻抗负载的能力。
增加空气间隙的额外的益处是，可以减小壶形铁芯的物理尺寸。相应地，可以使用更小的壶形铁芯变压器而仍然提供相同的电感以与发射器创建谐振。
升压变压器的使用为本系统提供了额外的优势。因为变压器从放大器到发射器的方向“升压”，所以它必然从发射器到放大器的方向“降压”。因此，可以通过降压过程减少以其他方式从电感器/发射器对行进至放大器的任何负反馈，因此通常将放大器和系统上的任何此类事件的影响最小化(具体地，可能影响由放大器经历的阻抗负载的在电感器/发射器对内的变化被减少)。
在一个实施例中，30/46漆包绞合线(enameled Litz wire)被用于初级绕组和次级绕组。绞合线包括单独绝缘并扭曲或交织在一起的若干细线股(wire strand)。绞合线使用平行的多个细的单独绝缘的导线。单独导线的直径被选择为小于在操作频率下的趋肤深度，使得股不会经受明显的趋肤效应的损失。因此，绞合线可以允许在较高频率上的更好的性能。
尽管附图中未示出，在偏置电压足够高的情况下，形成电弧可以发生在导电片45、46之间。该形成电弧可以通过中间隔离层以及在发射器的边缘处(围绕隔离层的外边缘)发生。因此，隔离层47可以在长度和宽度上被制造得比导电区域45a、46a的长度和宽度更大，以防止边缘形成电弧。同样地，在导电片 46是在隔离衬底上的金属化薄膜的情况下，导电片46可以在长度和宽度上被制造得比导电片45的长度和宽度更大，以增加从导电片46的边缘到导电片45的边缘的距离。
电阻器R1可以被包括以使谐振电路的Q因子降低或者变平。电阻器R1不是在所有情况下都需要并且作为负载的空气将自然地降低Q。同样地，在电感器54中的较细的绞合线可以降低Q，因此峰值不会过度尖锐。
图7是根据本文所描述的技术的一个实施例将发射器和伴随的内容设备的屏幕结合的所述发射器和所述伴随的内容设备的屏幕的分解图。现在参考图7，在该示例中的发射器61包括导电片45、46和中间隔离层47。该发射器可以根据本文所描述的各种实施例(包括不包括隔离层47的实施例)来配置。例如，导电片45、46可以是透明片并且均包括两层：导电层45a、46a和基底层46a、46b。为方便图示说明，这些分离的层未在图7中显示。
图7也示出发射器被施加到的屏幕60。例如，屏幕60可以是内容设备(例如，智能手机、平板电脑或其他内容设备)的显示屏幕。在各种实施例中，在设备制造期间发射器61可以与屏幕60被组装到一起。在其他实施例中，在内容设备被制造之后，发射器61可以附于屏幕60或者与屏幕60连结。例如，发射器61可以作为零配件市场产品来由用户或零售商添加至内容设备而被提供。在进一步的实施例中，屏幕60可以被提供有导电区域(例如，涂层)并且被用作发射器的基底层，消除对层45的需要。
根据内容设备和应用，发射器可以比实际显示器区域更大或更小。例如，在一些内容设备中，透明屏幕被提供以在显示器区域和显示器区域周围的边界二者上形成盖板。因此，在这些应用中，发射器可以被设置尺寸以符合盖板的尺寸，由此提供更大的发射区域。
在又进一步的实施例中，可以使用导电玻璃(或其他透明材料)来制造内容设备屏幕60，并且屏幕60可以被用作导电片45。更具体地，在一些实施例中，屏幕60可以被用作导电层45a被施加到的基底层45b。在此类实施例中，屏幕60可以被制造成包括合适的端子或接触点，通过所述端子或接触点，信号引线可以被附接到屏幕60。在更进一步的实施例中，发射器可以被配置为足够灵活以与触摸屏内容设备一起被实施。例如，在屏幕60是触摸屏的情况下，可以使用足够灵活的材料来制造发射器61，以允许用户操作触摸屏显示器。
如上所述，本文所公开的发射器可以被配置为与若干不同内容设备中的任何一起被实施。图8A是图示说明被施加到智能手机的屏幕的发射器(例如，发射器61)的示例的图。在这个实施例中，发射器可以被用于播放音乐和其他媒体音频，以及播放手机铃声、警报和由智能手机和其相关应用所产生的其他警告。至于其他设备，除了常规音频扬声器之外或者替代常规音频扬声器，发射器61可以被使用。
图8B是图示说明被施加到平面屏幕电视的屏幕的发射器(例如，发射器61) 的示例的图。在此类实施例中，发射器可以被配置为向电视观众播放内容音频 (例如，电视音频)。图8C是图示说明被施加到便携式GPS设备的屏幕的发射器(例如，发射器61)的示例的图。在此类应用中，发射器可以被配置为向用户播放警告和警报以及提供可听见的路线规划(turn-by-turn)或其他类似的指示。当然，在音乐或其他内容在便携式GPS设备上是可用的情况下，发射器也可以被配置为向用户播放所述信息。
图8C是图示说明被施加到便携式导航设备的屏幕的发射器(例如，发射器 61)的示例的图。在此类实施例中，发射器可以被配置为回放导航方向和其他声音(例如，路线规划指引、钟声(chime)、警告、低电量信息等)。图8D是图示说明被施加到数字摄像机的屏幕的发射器(例如，发射器61)的示例的图。在此类实施例中，发射器可以被配置为回放摄像机警告和声音(例如，菜单确认、模拟快门的声音效果、低电量信息等)。图8E是图示说明被施加到手持式游戏设备的屏幕的发射器(例如，发射器61)的示例的图。在此类实施例中，发射器可以被配置为向用户播放游戏声音(例如，游戏音频配音、游戏声效、可听见的指示等)以及游戏系统警告和消息。
包括在图8A至8E所描述那些的内容设备可以被配置为包括向该设备供应功率的一个或多个电源以及被耦合以接收来自电源的功率并产生表示音频内容的电信号和表示显示内容的电信号的内容引擎。例如，在智能手机的情况下，电源通常是以可充电电池的形式，并且内容引擎包括被配置为执行一个或多个应用(例如，媒体播放器应用、游戏应用、电话和目录应用等)的处理器。RAM、 ROM和其他存储器可以被包括以存储应用、应用内容(例如，音频和视频文件)、程序说明等等。
内容设备通常也包括显示器，例如，等离子体、LCD、LED、OLED或其他显示器。显示器可以包括常规屏幕或触摸式屏幕以接受用户输入并向用户提供彩色静止和运动视频的内容。显示器可以被耦合至内容引擎并被配置为接收表示显示内容的电信号并产生显示内容的视觉表示。继续智能手机的示例，显示器可以显示应用视觉信息，例如，输入屏幕、视频内容、游戏屏幕等等。保护盖可以被包括在显示器上并且可以由玻璃、丙烯酸、树脂玻璃、聚碳酸酯或其他透明材料制备。透明发射器可以被设置在保护盖上，例如，作为在保护盖上的覆盖物。可替代地，发射器可以替代保护盖或者替代屏幕本身而被提供。
在这些以及其他应用中，超声波发射器可以被配置为利用超声波信号的定向性质，并且可以被配置为引导超声波音频内容至设备的预期听众或用户。因此，设备可以在拥挤的或其他公共场所中谨慎被使用。发射器也可以被成形为或配置为向听众呈现较宽、较少方向性的声音。例如，这可以使用凸的或多角度的显示器来实施。
在上述的实施例中，发射器被描绘或描述为向音频的单通道提供超声波载波音频信号。在其他实施例中，发射器可以被配置为处理多个音频通道。例如，在一个实施例中，两个单独的发射器，被配置为连接至音频通道(例如，左音频通道和右音频通道)的每个发射器可以被提供。图9是图示说明被配置为向两个音频通道提供超声波载波音频的双通道发射器的一个示例配置的图。在图9 所示的示例中，左发射器61A和右发射器61B被提供并且由绝缘隔板(insulating barrier)62分开。绝缘隔板62在左发射器与右发射器之间提供非导电区域，使左发射器和右发射器电分离，使得被注入在每个发射器上的载波互不干扰。在各种实施例中，隔板62可以是导电层45a、46a的非导电区域。在其他实施例中，绝缘区域或隔板62可以是玻璃、丙烯酸或被安置在左和右发射器之间的其他类似的绝缘材料。尽管在本示例中示出两个发射器61A、61B，本领域普通技术人员在阅读本实施方式后将理解，两个以上的发射器如何以类似的方式被创建。
在其他实施例中，导电片45和46可以被制造成具有非导电中心区域，而不是在两个发射器之间添加物理分离的隔离区域。例如，在掺杂或其他类似工艺被用于赋予导电片导电性的情况下，此掺杂或其他工艺可以被选择性地施加到所述片，使得两个或更多个导电区域可以在每个导电板中被创建。
为了赋予音频信号空间特征，在多个发射器配置中的发射器可以以以下方式被定位在内容设备上，即它们彼此之间以不同的角度被取向以在不同方向上引导音频调制的超声波载波信号。即时对于手持式内容设备，仅需要在两个发射器之间的小的角度差，以将一个音频调制的超声波载波信号引导到听众的左耳并且将另一个音频调制的超声波载波信号引导到听众的右耳。
组成本文所公开的各种发射器的导电和非导电层可以使用柔性材料来制造。例如，本文所描述的实施例使用柔性金属化薄膜来形成导电层，并且使用非金属化薄膜来形成电阻层。由于这些材料的柔性性质，其可以被模制以形成期望的配置和形状。
例如，如图10A所示，层可以被施加到以弓形配置的衬底74。图11A提供在弓形配置中形成的发射器的透视图。在这个示例中，背衬材料71被模塑或成形为弓形形状并且发射器层72附于其上。尽管在图11A和11B中示出一个层 72，但是层72可以包括导电片45和46以及在其间的任何间隔件或绝缘体。其他示例包括例如圆柱形的(图10B和11B)和球形的。在阅读本实施方式后，对于本领域普通技术人员来说将是明显的是，其他形状的背衬材料或衬底可以被使用以在其上形成根据本文所公开的技术的超声波发射器。
导电片45、46也可以使用金属化薄膜来制造。这些包括聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜以及其他类似的薄膜。例如，在一些实施例中，使用玻璃材料制造层45 并且使用金属化薄膜诸如聚酯薄膜制造导电片46。此类金属化薄膜在从基本上完全透明到不透明的不同程度的透明度上可用。在使用聚酯薄膜或其他类似柔性薄膜来制造振荡层(例如，导电片46)的情况下，所述振荡层在两个主要维度上理想地被拉紧，使得其能够以载波频率振动。同样地，可以使用透明薄膜来制造隔离层47。因此，本文所公开的发射器可以由透明材料制造以产生透明发射器。此发射器可以被配置为被放置在各种物体上以形成超声波扬声器。例如，透明发射器的一个或一对(或更多)可以作为透明薄膜被放置在电视屏幕上方。这可能是有利的，因为随着电视机变得越来越薄，有较少的空间可用于大型扬声器。将(多个)发射器分层放置(layering)在电视机屏幕或其他内容或显示设备上允许扬声器的放置而不需要额外的机柜空间。作为另一个示例，发射器可以被放置在画框或电子相框上，将图像转换到超声波发射器。而且，因为金属化薄膜也可以是高反射的，所以超声波发射器可以被制成反射镜。透明发射器也可应用于许多其他应用，例如，汽车反射镜、仪表板面板或其他车辆表面；家用电器的门或窗，例如常规烤箱、微波炉、烤炉、洗碗机、冰箱等；台式电话；健身或锻炼设备；展示柜诸如百货商店、超市、熟食店和其他零售展示柜；设备(诸如示波器和其他诊断或测试设备、医疗设备、打印机和传真机)上的设备屏幕等。由于超声波传输的定向性质，许多如此装备的设备可以彼此接近而操作，其中它们各自的发射器指向不同的听众位置而彼此互不干扰。
虽然以上已经描述本发明的各种实施例，但是应当理解的是，所述实施例仅以示例的方式已被呈现而非限定性的。同样的，各种附图可以描述本发明的示例结构或其他配置，如此做是为了帮助理解可以被包括在本发明内的特征和功能。本发明不限于示出的示例结构或配置，而是可以使用各种可替代的结构和配置来实施期望的特征。实际上，对于本领域技术人员来讲，如何实施可替代的功能、逻辑或物理划分和配置以实现本发明的期望的特征将是显而易见的。而且，若干不同的组成模块的名称(除了在本文所描述的那些)可以被应用于各种划分。此外，关于流程图、操作描述和方法权利要求、在本文呈现的步骤的顺序不得授权各种实施例被实施以用相同的顺序执行所列举的功能，除非文中另有规定。
尽管以上根据各种示例性实施例和实施方式描述了本发明，但是应当理解的是，在一个或多个独立的实施例中描述的多种特征、方面和功能不是将它们的适用性局限于其被描述所使用的特定实施例，而替代地其可以单独地或者以多种组合的方式被施加到本发明的一个或多个其他实施例，无论这些实施例是否被描述并且无论这些特性是否作为描述的实施例的一部分被呈现。因此，本发明的广度和范围不应被任何上述的示例性实施例而限制。
在本文所使用的术语和短语以及其变形(除非另有明文规定)应当被解释为开放式的而非限制的。如前述示例：术语“包括”应当被理解为“包括，但不限于”或者类似的；术语“示例”被用于提供讨论中项目的示例性实例，并非其穷尽的或限制的列表；术语“一”或“一个”应当被理解为“至少一个”、“一个或多个”或类似的；并且形容词例如“常规的”、“传统的”、“正常的”、“标准的”、“已知的”以及类似意思的术语不应当被解释为将所述项目限制到给定的时间段或限制到自给定时间起是可获得的项目，而替代地应当被理解为包括在现在或者未来的任何时间是可获得或已知的常规的、传统的、正常的、或标准的技术。同样地，其中本文参考对于本领域普通技术人员来说将是明显的或者已知的技术，此类技术包含那些在现在或者未来的任何时间对技术人员是明显的或已知的技术。
扩展性的词语和短语的出现例如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”或者在一些示例中的其他类似的短语不应当被理解为，在不存在此类扩展性短语的示例中，较窄的情况是被预期的或被要求的。术语“模块”不暗示作为模块的部分被描述或要求的部件或功能全部被配置在共同的封装中。实际上，模块的各种部件的任何或者全部，不论是控制逻辑或其他部件，可以被组合在单个封装或者单独地被保持并且可以进一步被分配在多个分组或封装或跨越多个位置。
此外，本文提出的多个实施例根据示例性框图、流程图和其他图示而被描述。在阅读本文件后，对于本领域普通技术人员来说将变得明显的是，示出的实施例和其各种替代可以在不局限于示出的实施例的情况下被实施。例如，框图及其相应的说明不应当被解释为授权特定的结构或配置。

Claims (22)

1.一种超声波音频扬声器，其包括：
透明超声波音频发射器，所述发射器包括：
第一透明导电片，其包括第一基底层和第一导电层，所述第一基底层包括玻璃；
第二透明导电片，其包括第二基底层和第二导电层，所述第二基底层包括玻璃；以及
多个间隔件，所述多个间隔件被设置在所述第一透明导电片和所述第二透明导电片之间，所述多个间隔件被配置为保持在所述第一透明导电片和相邻层之间的空气间隙，其中所述空气间隙允许所述第一透明导电片响应于电信号的施加而振荡以将调制的超声波发射到空气中。
2.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其进一步包括具有两个输入和两个输出的驱动器电路，所述两个输入被配置为被耦合以接收来自放大器的音频调制的超声波载波信号，其中第一输出被耦合至所述第一透明导电片的导电区域并且第二输出被耦合至所述第二透明导电片的导电区域。
3.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其中所述第一透明导电片具有共振频率，并且其中所述调制的超声波载波信号具有在所述第一透明导电片的所述共振频率处的载波频率。
4.根据权利要求2所述的超声波音频扬声器，其中所述驱动器电路包括被连接以与所述发射器形成并联谐振电路的电感器。
5.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其中所述第一透明导电片的所述导电层具有小于100Ω/□的电阻。
6.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其中所述第一透明导电片的所述导电层具有小于50Ω/□的电阻。
7.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其中所述第一导电层和所述第二导电层包括设置在相应的所述第一基底层和所述第二基底层上的导电材料层。
8.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其中所述第一导电层和所述第二导电层包括扩散到相应的所述第一基底层和所述第二基底层的导电材料的区域。
9.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其中所述第一导电层和所述第二导电层中的每个包括设置在所述第一基底层和所述第二基底层中的一个上的导电材料层，以及扩散到所述第一基底层和所述第二基底层中的另一个的导电材料的区域。
10.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其中所述第一透明导电片和所述第二透明导电片中的每个在可见光谱中具有大于90％的透射率。
11.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其中所述第一透明导电片的厚度在0.20-0.30密耳的范围内，并且所述第二透明导电片的厚度在15-25密耳的范围内。
12.根据权利要求2所述的超声波音频扬声器，其中所述驱动器电路包括并联连接到所述发射器的电感器。
13.根据权利要求1所述的超声波音频扬声器，其进一步包括被配置为将偏置电压施加到所述发射器两端的偏置电压源。
14.根据权利要求13所述的超声波音频扬声器，其中所述偏置电压在200伏特到500伏特的范围内。
15.根据权利要求13所述的超声波音频扬声器，其中所述偏置电压足够大以克服所述发射器上的反向偏置。
16.一种电子内容设备，其包含：
电源；
内容引擎，其被耦合以接收来自所述电源的功率并产生表示音频内容的电信号和表示显示内容的电信号；
显示器，其被耦合至所述内容引擎并且被配置为接收所述表示显示内容的电信号并产生所述显示内容的可视化表示；
设置在所述显示器上的透明超声波载波音频发射器，所述发射器包括：
第一透明导电片，其包括第一基底层和第一导电层，所述第一基底层包括玻璃；
第二透明导电片，其包括第二基底层和第二导电层，所述第二基底层包括玻璃；以及
多个间隔件，所述多个间隔件被设置在所述第一透明导电片和所述第二透明导电片之间，所述多个间隔件被配置为保持在所述第一透明导电片和相邻层之间的空气间隙，其中所述空气间隙允许所述第一透明导电片响应于电信号的施加而振荡以将调制的超声波发射到空气中；
放大器，其被耦合以接收所述表示音频内容的电信号；以及
驱动器电路，其具有两个输入和两个输出，所述输入被配置为被耦合以接收来自所述放大器的被调制到超声波载波信号上的所述音频内容，其中第一输出被耦合至所述第一透明导电片，并且第二输出被耦合至所述第二透明导电片。
17.根据权利要求16所述的电子内容设备，其进一步包括被设置在所述第一透明导电片和所述第二透明导电片之间的隔离层。
18.根据权利要求16所述的电子内容设备，其进一步包括被配置为将偏置电压施加到所述发射器两端的偏置电压源。
19.根据权利要求18所述的电子内容设备，其中所述偏置电压在200伏特到500伏特的范围内。
20.根据权利要求18所述的电子内容设备，其中所述偏置电压足够大以克服所述发射器上的反向偏置。
21.根据权利要求16所述的电子内容设备，其中所述电子内容设备是智能手机。
22.根据权利要求16所述的电子内容设备，其中所述电子内容设备是电视机。
CN201480068943.6A 2013-10-17 2014-10-15 透明参量换能器及电子内容设备 Active CN105830464B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/056,878 2013-10-17
US14/056,878 US9258651B2 (en) 2013-10-17 2013-10-17 Transparent parametric transducer and related methods
PCT/US2014/060763 WO2015057887A1 (en) 2013-10-17 2014-10-15 Transparent parametric transducer and related methods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105830464A CN105830464A (zh) 2016-08-03
CN105830464B true CN105830464B (zh) 2019-06-07

Family

ID=51845531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480068943.6A Active CN105830464B (zh) 2013-10-17 2014-10-15 透明参量换能器及电子内容设备

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9258651B2 (zh)
EP (1) EP3058758B1 (zh)
JP (1) JP2016539549A (zh)
CN (1) CN105830464B (zh)
ES (1) ES2701086T3 (zh)
WO (1) WO2015057887A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10284957B2 (en) 2015-07-22 2019-05-07 Google Llc Devices and methods for a high performance electromagnetic speaker based on monolayers
US10403082B2 (en) 2016-04-12 2019-09-03 Igt Canada Solutions Ulc Systems and methods for providing private sound from a wagering gaming machine via modulated ultrasound
CN109479168A (zh) * 2016-05-20 2019-03-15 乌龟海岸公司 透明参数换能器和相关方法
JP6845590B2 (ja) * 2017-01-09 2021-03-17 タートル ビーチ コーポレーション 透明なタッチスクリーン型パラメトリックエミッタ
CN106937206A (zh) * 2017-05-09 2017-07-07 成都泰声科技有限公司 一种手机屏幕定向发声系统
WO2019074802A1 (en) * 2017-10-13 2019-04-18 Out of the Box Audio, LLC THIN FILM RESONATORS
JP2019108050A (ja) * 2017-12-19 2019-07-04 トヨタ車体株式会社 車載機器
US11167375B2 (en) 2018-08-10 2021-11-09 The Research Foundation For The State University Of New York Additive manufacturing processes and additively manufactured products
JP2020088737A (ja) * 2018-11-29 2020-06-04 株式会社デンソーテン スピーカ装置
CN114143673B (zh) * 2021-11-29 2023-07-25 合肥京东方光电科技有限公司 一种屏幕定向发声装置及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6914991B1 (en) * 2000-04-17 2005-07-05 Frank Joseph Pompei Parametric audio amplifier system
CN101715159A (zh) * 2008-10-08 2010-05-26 财团法人工业技术研究院 扬声器
CN102959990A (zh) * 2010-08-26 2013-03-06 株式会社村田制作所 压电器件

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050244016A1 (en) * 1997-03-17 2005-11-03 American Technology Corporation Parametric loudspeaker with electro-acoustical diaphragm transducer
JP3267231B2 (ja) * 1998-02-23 2002-03-18 日本電気株式会社 超指向性スピーカ
US7391872B2 (en) * 1999-04-27 2008-06-24 Frank Joseph Pompei Parametric audio system
US20110130132A1 (en) * 1999-08-27 2011-06-02 Lipovski Gerald John Jack System and method for inhibiting teenagers' texting while driving moving vehicles
US7151837B2 (en) 2000-01-27 2006-12-19 New Transducers Limited Loudspeaker
US6400062B1 (en) * 2000-03-21 2002-06-04 Caterpillar Inc. Method and apparatus for temperature compensating a piezoelectric device
JP2001326532A (ja) * 2000-05-16 2001-11-22 Murata Mfg Co Ltd 発振器
US7319763B2 (en) * 2001-07-11 2008-01-15 American Technology Corporation Power amplification for parametric loudspeakers
GB2371697A (en) * 2001-01-24 2002-07-31 Mitel Semiconductor Ltd Scaled current sinks for a cross-coupled low-intermodulation RF amplifier
WO2003019125A1 (en) * 2001-08-31 2003-03-06 Nanyang Techonological University Steering of directional sound beams
US7154481B2 (en) * 2002-06-25 2006-12-26 3M Innovative Properties Company Touch sensor
US8849185B2 (en) * 2003-04-15 2014-09-30 Ipventure, Inc. Hybrid audio delivery system and method therefor
JP4103877B2 (ja) * 2004-09-22 2008-06-18 セイコーエプソン株式会社 静電型超音波トランスデューサ及び超音波スピーカ
US7586664B2 (en) * 2005-07-01 2009-09-08 Ppg Industries Ohio, Inc. Transparent electrode for an electrochromic switchable cell
KR101146530B1 (ko) * 2005-08-30 2012-05-25 삼성전자주식회사 스피커 겸용 터치 패널
JP4802998B2 (ja) 2005-12-19 2011-10-26 セイコーエプソン株式会社 静電型超音波トランスデューサの駆動制御方法、静電型超音波トランスデューサ、これを用いた超音波スピーカ、音声信号再生方法、超指向性音響システム及び表示装置
JP2007312367A (ja) * 2006-04-18 2007-11-29 Seiko Epson Corp 超音波スピーカの出力制御方法及び超音波スピーカシステム
CN101878660A (zh) * 2007-08-14 2010-11-03 皇家飞利浦电子股份有限公司 包括窄指向性和宽指向性扬声器的音频重现系统
US20090112708A1 (en) * 2007-10-29 2009-04-30 Barhydt William J Mobile Content Placement Reward System
TWI520039B (zh) * 2009-12-24 2016-02-01 Nissha Printing Electrostatic capacitive touch sensor, electronic machine and transparent conductive film laminated body manufacturing method
US8976980B2 (en) * 2011-03-24 2015-03-10 Texas Instruments Incorporated Modulation of audio signals in a parametric speaker
US8718297B1 (en) 2013-02-20 2014-05-06 Parametric Sound Corporation Parametric transducer and related methods

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6914991B1 (en) * 2000-04-17 2005-07-05 Frank Joseph Pompei Parametric audio amplifier system
CN101715159A (zh) * 2008-10-08 2010-05-26 财团法人工业技术研究院 扬声器
CN102959990A (zh) * 2010-08-26 2013-03-06 株式会社村田制作所 压电器件

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016539549A (ja) 2016-12-15
EP3058758B1 (en) 2018-09-19
CN105830464A (zh) 2016-08-03
US20150109534A1 (en) 2015-04-23
US9258651B2 (en) 2016-02-09
EP3058758A1 (en) 2016-08-24
WO2015057887A1 (en) 2015-04-23
ES2701086T3 (es) 2019-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105830464B (zh) 透明参量换能器及电子内容设备
US9661423B2 (en) Transparent parametric emitter
US9769573B2 (en) Transparent parametric transducer and related methods
JP7377314B2 (ja) 表示装置
CN105027582B (zh) 改进的参量换能器及相关方法
TW200950565A (en) Piezoelectric speaker, speaker device and tactile feedback device
US8976997B1 (en) Transparent parametric emitter
CN109479168A (zh) 透明参数换能器和相关方法
KR20010071718A (ko) 공진식 패널형 확성기
US9232317B2 (en) Parametric transducer with graphene conductive surface
JP2023164832A (ja) 表示装置および振動装置
CN109792559A (zh) 数字装置和处理该数字装置中的数据的方法
CN107431865B (zh) 透明的参数化发射器
JP7032486B2 (ja) ディスプレイ装置及びそれを含む車両
CN105917667B (zh) 超声波音频扬声器和发射器
KR20200105393A (ko) 표시 장치
WO2015054650A1 (en) Improved parametric transducer with graphene conductive surface

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: E.G.Norris

Inventor after: B.A.Capus

Inventor before: E.G.Norris

Inventor before: B*A*Cap