CN1750716B - 超声波扬声器、声学系统以及超声波换能器的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在推挽方式的静电型超声波换能器中，可使从其背面所发射的声波被反射板朝前方发射，同时与使用了现有的声波反射板的情况相比较，可相对于超声波扬声器的设置面积大幅度提高声压的超声波换能器。本发明的超声波换能器是推挽方式的静电型超声波换能器，其特征在于，在圆形固定电极的中央部设置贯通孔，并且在上述超声波换能器的背面设置声波反射板，构成为：使从上述超声波换能器的背面所发射的超声波被上述声波反射板反射，通过上述贯通孔发射到超声波换能器的正面。

Description

超声波扬声器、声学系统以及超声波换能器的控制方法

技术领域

本发明涉及可使用推挽(push-pull)方式的静电型超声波换能器，使从其背面所发射的超声波被声波反射板朝前方发射的超声波换能器、超声波扬声器、声学系统以及超声波换能器的控制方法，特别是涉及可相对于设置面积大幅度提高声压的超声波换能器、超声波扬声器、声学系统以及超声波换能器的控制方法。

背景技术

近年来，关于利用了空气对超声波的非线性的具有参量效应的扬声器，已有使可听声波被反射板反射的反射板组合的申请(例如，参照专利文献1)。

在专利文献1所公开的发明中，在中心部具有开孔的抛物面状基板的凹面构成超声波换能器阵列，在其基板的曲率半径的中心点附近设置可听声波的反射板。由此，通过构成为使方向性强的次波(可听声波)被反射板反射，通过在抛物面状基板的中心所开设的孔发射，解决了使扬声器小型化的课题。然而，这是涉及声波输出面单一的超声波换能器。对于形成在超声波换能器的两面方向输出声波的结构的推挽方式的静电型超声波换能器，主要采用使发射到背面的声波照原样发射(泄漏)，或者使用吸收材料使该声波衰减等来废弃的方法，不能有效利用发射到背面的声波。

图10是推挽方式的静电型超声波换能器的驱动概念的说明图，在推挽方式的静电型超声波换能器中，与振动膜31对置地设置有一对对置电极部32a和对置电极部32b。而且，通过DC偏压电源把+侧的DC偏压提供给振动膜31，在对置电极部32a与对置电极部32b之间施加交流信号。

图10(a)是示出在交流信号为零(0)的情况下的振动膜31的振幅状态的图，振动膜31处于中间(对置电极部32a与对置电极部32b的正中)位置。图10(b)是示出在交流信号的+电压被施加给对置电极部32a、交流信号的-电压被施加给对置电极部32b的情况下的振动膜31的振幅状态的图，振动膜31的中央部受到与对置电极部32b之间的静电力(吸引力)和与对置电极部32a之间的静电力(排斥力)的作用而被吸引到对置电极部32b的方向。

图10(c)是示出在交流信号的-电压被施加给对置电极部32a、交流信号的+电压被施加给对置电极部32b的情况下的振动膜31的振幅状态的图，振动膜31的中央部受到与对置电极部32a之间的静电力(吸引力)和与对置电极部32b之间的静电力(排斥力)的作用而被吸引到对置电极部32a的方向。这样，振动膜31根据交流信号来振动，发生声波，从振动膜31所发生的声波朝对置电极部32a和对置电极部32b的两面方向发射。

图11是示出现有现有的推挽方式的静电型超声波换能器的使用例的图，在使用在两面方向输出声波的结构的推挽型的静电型超声波换能器(以下简称为“超声波换能器”)的情况下，如图11(a)所示，使从固定电极32的两面所输出的声波照原样发射(泄漏)，或者如图11(b)所示，使从一个对置电极部32b侧所输出的声波用吸收体70衰减等，没有形成为最大限度使用从超声波换能器所输出的全部声波的结构。

[专利文献1]专利第2786531号公报

针对上述没有形成为最大限度使用从推挽方式的静电型超声波换能器所输出的全部声波的结构的问题，提出了在推挽方式的静电型超声波换能器的背面设置声波反射板、使发射到背面的声波反射以发射到前方的方法。

图12是示出具有现有的声波反射板的推挽方式的静电型超声波换能器的构成例的图，是在超声波换能器30的背面设置声波反射板42的例子。然而，在该构成中，在设超声波换能器的外径为R2的情况下，这里所要求的声波反射板的外径(R1)要求是超声波换能器的外径R2的2倍或大于2倍，面积方面则要求大于等于4倍。这里，在设R1＝2·R2的情况下，超声波换能器的声波发射面的面积是“(1/4)·π·(R1)^2”，声波反射板的面积是“π·(R2)^2”。

这样，超声波扬声器的外由声波反射板的外径决定，相对于其大小发生超声波的区域由于面积是1/4，非常窄，因而面积效率差。并且，这样大小的设置空间也成为难以组装到影像或电视设备等内的主要原因。

发明内容

本发明是为了解决该问题而提出的，本发明的第1目的是提供在推挽方式的静电型超声波换能器中，可使从其背面所发射的声波被反射板发射到前方，同时与使用现有的声波反射板的情况相比较，可相对于超声波扬声器的设置面积大幅度提高声压的超声波换能器、超声波扬声器、声学系统以及超声波换能器的控制方法。

并且，作为第2目的，涉及使用方形固定电极的推挽方式的静电型超声波换能器，提供一种可使从超声波换能器的背面所发射的声波发射到超声波换能器的正面、并且可形成使2个超声波换能器和声波反射板一体化的小型结构、并且实现在宽范围内平坦的声压分布的超声波换能器、超声波扬声器以及声学系统。

本发明是为了解决上述课题而提出的，本发明的超声波扬声器具有推挽方式的静电型的超声波换能器和声波反射板，其特征在于，上述超声波换能器具有：圆形固定电极，其包含具有多个贯通孔部的2个对置电极部，以及被上述2个对置电极部夹持的振动膜，圆形固定电极和振动膜设置有在其中央部贯通的贯通孔，并且在上述超声波换能器的背面设置上述声波反射板；使从上述超声波换能器的背面发射的超声波被上述声波反射板反射，通过上述贯通孔发射到超声波换能器的正面。

根据这种构成，使从超声波换能器的背面所发射的声波由声波反射板集中于超声波换能器的中央部，从设置在超声波换能器的中央部的贯通孔朝正面发射。

由此，可使从静电型超声波换能器的背面所发射的声波被声波反射板朝前方发射，同时与使用现有的声波反射板的情况相比较，可提高发生超声波的区域的面积效率(可提高对超声波扬声器的设置面积的声压比)。

并且，本发明的超声波扬声器的特征在于，上述贯通孔的外径是固定电极的外径的1/2或大于1/2的长度。

根据这种构成，在固定电极做成圆形的情况下，在固定电极的中央部设置大于等于外径的1/2的贯通孔，使从超声波换能器的背面所发射的声波被声波反射板反射，通过该贯通孔发射到正面。

由此，可使从超声波换能器的背面所发射的全部(或大半)声波发射到超声波换能器的正面。因此，可提高超声波换能器的输出声压。

并且，本发明的超声波扬声器的特征在于，具有：移动机构，使上述声波反射板的位置沿着上述超声波换能器的声波发射方向前后移动；以及移动机构控制单元，根据驱动上述超声波换能器的超声波载波信号的频率，对上述移动机构进行驱动控制，以便调整从上述超声波换能器背面起的上述声波反射板的移动量。

根据这种构成，使用移动机构控制单元调整超声波换能器和声波反射板的位置，消除从超声波换能器朝正面直接发射的超声波(超声波载波信号)和从超声波换能器的背面所发射且被声波反射板所反射而发射到正面的超声波(超声波载波信号)的相位差。

由此，可抑制从超声波换能器朝前方所发射的超声波和由于声波反射板的作用而朝前方所发射的超声波的由反相位的波重叠引起的相互抵消的发生，从而可抑制超声波换能器的输出声压下降。

并且，本发明的超声波扬声器的特征在于，上述移动机构控制单元通过上述移动机构调整上述声波反射板的移动量，使得从上述超声波换能器的正面直接发射的超声波与从上述超声波换能器背面所发射且被上述声波反射板反射的超声波的载波路径长度之差，在把上述超声波载波信号的波长设定为λ时，为n·λ+λ/2，其中，n是整数。

根据这种构成，使用移动机构控制单元调整成，使从超声波换能器朝正面直接发射的超声波和从超声波换能器的背面所发射且被声波反射板所反射而发射到正面的超声波的相位差为“n·λ+λ/2(n是整数)”。

由此，可抑制从超声波换能器发射到前方的超声波和由于声波反射板的作用而发射到前方的超声波的由反相位的波重叠引起的相互抵消的发生，从而可抑制超声波换能器的输出声压下降。

并且，本发明的超声波扬声器的特征在于，上述声波反射板配置在上述超声波换能器的背面，并具有：第1反射面，使从超声波换能器的背面发射的声波朝与超声波换能器的声波发射面平行的方向且朝超声波换能器的中心方向反射；以及第2反射面，使从上述第1反射面反射的声波朝超声波换能器的声波发射面的方向反射。

根据这种构成，使从超声波换能器的背面所发射的超声波被第1反射面垂直反射，朝向与声波发射面平行的方向。然后，被另一第2反射面垂直反射，朝向超声波换能器的声波发射面的方向。

由此，根据使用2个反射面的简单结构，可使从超声波换能器的背面所发射的超声波朝向超声波换能器的正面方向。

并且，本发明的超声波扬声器的特征在于，上述声波反射板的底面部的直径等于或大于上述超声波换能器的直径，采用将其高度是底面直径的大致1/2的空心圆锥体的顶沿着中心轴压下到中央底面附近的中折形状、而且底面部开放的形状构成；上述声波反射板的开放的底面部配置成与上述超声波换能器的背面对置；把上述声波反射板的未中折部分的内表面作为第1反射面，把中折部分的内表面作为第2反射面来构成。

根据这种构成，将声波反射板做成底面开放的空心圆锥体的顶沿着中心轴压下到中央底面附近的中折形状。

由此，声波反射板做成简单形状，而且可容易制作。

并且，本发明的声学系统的特征在于，具有由使用具有贯通孔的圆形固定电极的超声波换能器和声波反射板构成的超声波扬声器。

根据这种构成，把由使用具有贯通孔的圆形固定电极的超声波换能器和声波反射板构成的超声波扬声器用于声学系统。

由此，与现有情况相比较，可把提高相对于设置面积的输出声压比的超声波扬声器组装到声学系统内，作为组装到投影仪等的影像设备和小型电子设备等内的声源装置是有效的。

并且，本发明的超声波扬声器具有推挽方式的静电型的超声波换能器和声波反射板，其特征在于，上述超声波换能器具有2个，上述2个超声波换能器分别具有方形固定电极，隔开规定间隔平行配置成使其声波发射面在同一面上，上述方形固定电极包含具有多个贯通孔部(34)的2个对置电极部；上述2个超声波换能器分别具有被上述2个对置电极部夹持的振动膜；在上述2个超声波换能器的背面设置有上述声波反射板；使从上述2个超声波换能器的背面发射的声波被上述声波反射板反射，通过上述2个超声波换能器间的空置空间发射到正面。

根据这种构成，将具有方形固定电极的2个超声波换能器在它们之间设置声波通过用的空置空间来配置，并且在2个超声波换能器和它们的空置空间的背面配置声波反射板。而且，使从各超声波换能器的背面所发射的声波被声波反射板反射，通过2个超声波换能器之间的空置空间朝超声波换能器的正面方向发射。

由此，对于使用方形固定电极的超声波换能器，也可使从超声波换能器的背面所发射的声波朝超声波换能器的正面发射，从而可有效利用从超声波换能器的背面所发射的声波。并且，可使2个超声波换能器与声波反射板一体化，从而可形成小型结构。并且，例如在把该超声波换能器安装在电视系统等中的情况下，可从正面的比较宽的区域发射声波，从而可提供在宽范围内实现平坦的声压分布的超声波扬声器。

并且，本发明的超声波扬声器的特征在于，上述声波反射板形成为，将用于形成上述声波反射板的平板与上述平板的一边平行地以大致90度的角度呈三角波状折弯，从而形成相同形状的第1至第4的4个斜平面，并构成为：通过上述4个斜平面内的第1斜平面，使从一个超声波换能器的背面发射的声波朝与超声波换能器的声波发射面平行的方向且2个超声波换能器的空置空间的方向反射；通过上述4个斜平面内的第2斜平面，使从上述第1斜平面反射的声波朝超声波换能器的声波发射面的方向反射；通过上述4个斜平面内的第4斜平面，使从另一个超声波换能器的背面发射的声波朝与超声波换能器的声波发射面平行的方向且2个超声波换能器的空置空间的方向反射；通过上述4个斜平面内的第3斜平面，使从上述第4斜平面反射的声波朝超声波换能器的声波发射面的方向反射。

根据这种构成，使声波反射板以90度的角度呈三角波状折弯来设置4个斜平面，利用第1和第2斜面使从一个超声波换能器的背面所发射的声波反射，朝超声波换能器的正面方向发射。并且，利用第3和第4斜面使从另一个超声波换能器的背面所发射的声波反射，朝超声波换能器的正面方向发射。

由此，声波反射板可形成简单的结构，容易制作。

并且，本发明的超声波扬声器的特征在于，具有：移动机构，使上述声波反射板的位置沿着上述超声波换能器的声波发射方向前后移动；以及移动机构控制单元，根据驱动上述超声波换能器的超声波载波信号的频率对上述移动机构进行驱动控制，以便调整从上述超声波换能器背面起的上述声波反射板的移动量。

根据这种构成，使用移动机构控制单元调整超声波换能器和声波反射板的位置，消除从超声波换能器朝正面直接发射的超声波(超声波载波信号)和从超声波换能器的背面所发射且被声波反射板所反射而发射到正面的超声波(超声波载波信号)的相位差。

由此，可抑制从超声波换能器发射到前方的超声波和由于声波反射板的作用而发射到前方的超声波的由反相位的波重叠引起的相互抵消的发生，从而可抑制超声波换能器的输出声压下降。

并且，本发明的声学系统的特征在于，具有使用具有上述方形固定电极的超声波换能器的超声波扬声器。

根据这种构成，把由具有方形固定电极的2个超声波换能器(空出声波通过用的空间来配置)和声波反射板构成的超声波扬声器组装到声学系统内。

由此，可把使2个超声波换能器与声波反射板一体化的小型结构的超声波扬声器作为声学系统组装进去。并且，例如在电视系统等中，可从正面比较宽的区域发射声波，从而可提供安装有实现在宽范围内平坦的声压分布的超声波扬声器的声学系统。

并且，本发明的超声波换能器的控制方法是推挽方式的静电型超声波换能器的控制方法，其特征在于，包含：在圆形固定电极的中央部设置贯通孔的步骤；在上述超声波换能器的背面设置声波反射板的步骤；使从上述超声波换能器的背面所发射的超声波被上述声波反射板反射，通过上述贯通孔发射到超声波换能器的正面的步骤；设置移动机构使上述声波反射板的位置沿着上述超声波换能器的声波发射方向前后移动的步骤；以及根据驱动上述超声波换能器的超声波载波信号的频率，对上述移动机构进行驱动控制，以便调整从上述超声波换能器背面起的上述声波反射板的移动量的移动机构控制步骤。

根据这种步骤，使从超声波换能器的背面所发射的声波被声波反射板集中于超声波换能器的中央部，从设置在超声波换能器的中央部的贯通孔朝正面发射。并且，按照移动机构控制步骤调整超声波换能器和声波反射板的位置，消除从超声波换能器朝正面直接发射的超声波(超声波载波信号)和从超声波换能器的背面所发射且被声波反射板所反射而发射到正面的超声波(超声波载波信号)的相位差。

由此，可使从静电型超声波换能器的背面所发射的声波被反射板朝前方发射，同时与使用现有的声波反射板的情况相比较，可提高发生超声波的区域的面积效率(可提高相对于超声波扬声器的设置面积的声压比)。并且，可抑制从超声波换能器发射到前方的声波和由于声波反射板的作用而发射到前方的声波的由反相位的波重叠引起的相互抵消的发生，从而可抑制超声波换能器的输出声压下降。

并且，本发明的超声波换能器的控制方法的特征在于，上述移动机构控制步骤通过上述移动机构调整上述声波反射板的移动量，使得从上述超声波换能器的正面直接发射的超声波与从上述超声波换能器背面所发射且被上述声波反射板所反射的超声波的载波路径长度之差，在把上述超声波载波信号的波长设定为λ时，为n·λ+λ/2(n是整数)。

根据这种步骤，按照移动机构控制步骤调整成，使从超声波换能器朝正面直接发射的超声波(超声波载波信号)与从超声波换能器的背面所反射且被声波反射板所反射而发射到正面的超声波(超声波载波信号)的相位差为“n·λ+λ/2(n是整数)”。

由此，可抑制从超声波换能器发射到前方的声波和由于声波反射板的作用而发射到前方的声波的由反相位的波重叠引起的相互抵消的发生，从而可抑制超声波换能器的输出声压下降。

附图说明

图1是示出本发明的超声波扬声器的第1构成例的图。

图2是示出超声波换能器的固定电极的构成例的图。

图3是示出超声波换能器及其反射板的构成例的详情的图。

图4是示出具有声波反射板的移动机构的超声波扬声器的例子的图。

图5是示出移动机构的控制电路的例子的图。

图6是示出方形固定电极的例子的图。

图7是示出具有圆形贯通孔部的固定电极的例子的图。

图8是使用方形固定电极的超声波换能器的应用例图。

图9是示出图8所示的超声波换能器的控制电路的例子的图。

图10是推挽式的静电型超声波换能器的驱动概念的说明图。

图11是示出现有的推挽方式的超声波换能器的使用例的图。

图12是示出声波反射板和推挽型换能器的构成例的图。

具体实施方式

[概要]

作为实施本发明的最佳实施方式，对第1实施方式和第2实施方式进行说明。

作为第1实施方式，示出在构成推挽方式的静电型超声波换能器(简称为“超声波换能器”)的圆形固定电极的中央设置贯通孔的例子(参照图1)。

该贯通孔的外径被设定为构成超声波换能器的固定电极的外径的1/2或大于1/2。并且，在设置贯通孔的超声波换能器的背面具有声波反射板。该声波反射板构成为，使从超声波换能器的背面所发射的声波集中于超声波换能器的中央部，通过上述贯通孔发射到超声波换能器的正面。

而且，在声波反射板上具有移动机构(滑动机构)，可针对载波频率使声波反射板的位置相对于超声波换能器在前后方向移动。

并且，作为本发明的第2实施方式，示出使具有方形固定电极的2个超声波换能器空出间隔(设置空置空间)，平行排列成使各个声波发射面在同一面上的构成例(参照图8)。

而且，在2个超声波换能器的背面具有声波反射板。该声波反射板构成为，使从各超声波换能器的背面所发射的声波集中于2个超声波换能器间的中央部，通过2个超声波换能器之间的空置空间发射到正面(参照图8)。

[第1实施方式]

图1是示出本发明的超声波扬声器的第1构成例的图。

在图1中，在调制部13，把在声频频段信号振荡源11所生成的声频频段信号作为输入信号，对在载波信号源所生成的载波信号(超声波载波信号)用声频频段信号进行调制等的信号处理。用前置放大器14进行调制信号的前级放大，用功率放大器15使调制信号进一步放大。用超声波换能器30，把由功率放大器15所放大的调制信号转换成声波(超声波)，发射到空气中。所发射的超声波在空气传播中发生参量效应，声频声波可被自解调，作为可听声收听。

这里，超声波换能器30形成以下推挽结构，即：导电材料被绝缘体夹持的夹层结构的振动膜31被2个固定电极32(对置电极部32a和对置电极部32b)夹持。

从恒压电源16把偏置电压施加给振动膜，通过对2个固定电极32(对置电极部32a和对置电极部32b)施加交流电，以便交替切换极性，使吸引作用和排斥作用同时作用于振动膜31，使振动膜31振动。

由振动膜31的振动所发生的声波，如图中2种箭头虚线a、b所示，存在2种，即：直接发射到前方的声波a和发射到背面的声波b，然而对于发射到背面的声波b，在超声波换能器30的背面设置声波反射板40，发射方向由该声波反射板40改变，结果可发射到前方。

使用这种构成的超声波换能器30和声波反射板40构成本发明的超声波扬声器20，可有效利用从超声波换能器30的背面所发射的声波。

图2是示出超声波换能器的固定电极的构成例的图。如图2所示，在第1实施方式的超声波换能器中，在外径R1的固定电极32内设置有外径R2的贯通孔33，结果形成环形。这里，贯通孔33的外径R2被设定为固定电极的外径R1的1/2或大于1/2，在设R1＝2×R2的情况下，声波发射面的面积是“(3/4)×π×(R1)^2”。

图3是示出第1实施方式中的超声波换能器及其反射板的构成例的详情的图。

在图3中，固定电极32由对置电极部32a、32b和贯通孔部34构成，对置电极部32a、32b和贯通孔部34按照同一或大致同一的形状和位置来设置。振动膜31使用被这些对置电极部32a、32b夹持的结构来保持，由振动膜31的振动所发生的声波通过贯通孔部34发射到空气中。

在超声波换能器30的背面设置有与固定电极32的声波发射面成期望角度θ(期望值是45度)、使圆锥正好在中间位置处折叠的形状(使圆锥的顶沿着中心轴压下形成中折的形状)的声波反射板40(图中由二维剖面表示)。

声波的行进方向在该声波反射板40的外周侧a，首先变为与声波发射面40平行的方向，之后再次在声波反射板的内周侧b反射，变为前方方向。

这里，由于声波反射板40的大小是与超声波换能器30同等的外径，因而声波反射板的面积是π(R1)^2。也就是说，即使声波反射板40的面积与现有的相同，也能使超声波换能器的声波发射面的面积为现有的3倍，因而可大幅度改善面积效率。

另一方面，为了获得与现有同等的声压，面积可以是1/3，即，可使外径缩小为

因而对于小型化也可以说是非常有效的结构。

在采用这种结构发射声波的情况下，由于从超声波换能器30的正面和背面所发射的声波相互为反相位，因而在从正面直接发射到前方的声波与从背面所发射且由于声波反射板的作用而发射到前方的声波的边界附近的一部分发生由反相位的波重叠引起的相互抵消，具有声压下降的可能性。

在此情况下，声压下降的区域和其周围没有受影响的区域的声压分布差变得显著，然而为了在所有区域内实现平坦的声压分布，可以采取图4所示的措施。

图4是示出具有声波反射板的移动机构的超声波扬声器的例子的图。在图4所示的例子中，在声波反射板40的背面具有可使声波反射板40相对于超声波换能器30在声波发射面的前后方向移动的移动机构(滑动机构)50。而且，针对载波信号频率(超声波载波信号频率)，对距离(移动量)D3进行移动调整。由此，可以使从超声波换能器直接发射到前方的声波和从背面所发射且由于声波反射板40的作用而发射到前方的声波的载波长度偏移载波频率的半波长量。作为这里使用的移动机构50，期望的是进行线性驱动的电磁致动器或电动式缩放仪机构等。

这里，在移动距离D3＝0的情况下，在从超声波换能器的正面所发射的声波与从背面所发射且被声波反射板发射到前方的声波的载波长度方面，发生已由图中点划线所示的AB间距离量之差。另外，A和B的位置与振动膜的位置一致。

在设固定电极的外径为R1，贯通孔的外径为R2，声波反射板与超声波换能器的声波发射面(＝固定电极表面)形成的角度为45度，从固定电极的外周到声波发射位置的距离为D1，以及超声波换能器的声波发射面与振动膜的间隙为D3的情况下，AB间距离为“R1-R2+2·D2”，与声波发射位置(D1)无关(假定贯通孔的外周与声波反射板的内径位置一致)。

因此，在使声波反射板移动的情况下，该移动量D3被附加给该声波反射板，结果AB间距离为“R1-R2+2·D2+2·D3”。把该AB间距离和载波频率的波长λ进行比较，当把移动量D3调整成使AB间距离对波长λ为“n·λ+λ/2(n是整数)”时，可使从超声波换能器的正面和背面所发射的声波吻合为同相位。

图5示出移动机构的控制电路的例子。由于载波频率在调制处理阶段被决定，因而其信息信号从调制部13被发送到移动机构控制部17，在移动机构控制部17根据信号算出与频率对应的半波长量。在移动机构控制部17预先设定在不使移动机构50移动的状态下(D3＝0)的背面反射声波的载波长度(＝AB间距离)，根据按照载波频率的信息信号所算出的移动量使移动机构50驱动。另外，在预先决定了所使用的载波频率的情况下，把针对各载波频率的移动量预先作为数据保存，以便可以随时参照该数据。

根据这种构成，由于可使从正面和背面所发射的声波吻合为同相位，因而没有由边界附近的反相位引起的声波的相互抵消，可构成更可靠地保持高声压的超声波扬声器。

使用以上说明的超声波换能器的超声波扬声器作为组装到投影仪等的影像设备和小型电子设备等内的声源装置(声学系统)是有效的。

[第2实施方式]

下面，对本发明的超声波扬声器的第2实施方式进行说明。

如图1所示，构成在第1构成例中使用的超声波换能器的固定电极是环形，即圆形，然而在推挽方式的静电型超声波换能器中使用反射板的结构中，也能使用其他形状的固定电极。

图6是示出方形固定电极的例子的图，形成方形的固定电极32也是有效的。在图6中，在固定电极32内所形成的对置电极部32a、32b采用具有直线状的沟槽的结构。

并且，图7是示出具有圆形贯通孔部的固定电极的例子的图，如图7(a)和图7(b)所示，贯通孔部34可以是圆形。图7(a)是圆形贯通孔部34在纵横方向按恒定间隔有规则排列的例子，图7(b)是使贯通孔部34对各列错开配置的例子。

并且，图8是示出使用方形固定电极的超声波换能器的应用事例的图。作为由使用图6和图7所示的方形固定电极32的超声波换能器和本发明中的实施方式的声波反射板构成的超声波扬声器的应用事例，列举有图8(a)所示的电视系统。

在图8(a)所示的电视系统61内装载有2台超声波换能器30a、30b。而且，在超声波换能器30a、30b的背面配置以使平板呈Z字状(三角波状)排列的形状进行了一体化的声波反射板41。所期望的是，超声波换能器30a、30b的声波发射面与声波反射板41形成的角度如第1构成例所示为45度。从超声波换能器30a、30b的背面所发射的声波，发射方向由声波反射板41改变而集中于声波反射板的中央部，结果从2个换能器30a、30b的中间区域朝前方发射。

通过采用这种构成，可从电视系统61的正面的比较宽的区域发射声波，从而可提供实现在宽范围内平坦的声压分布的超声波扬声器。

并且，图9是示出图8所示的超声波换能器的控制电路的例子的图。在图9所示的例子中对声波反射板41具有移动机构50a。另外，构成控制电路的各功能部分11～17与图5所示相同，故省略其说明。

根据图9所示的构成，可防止从超声波换能器30a、30b的正面所发射的声波与从背面所发射且被声波反射板41发射到前方的声波的因相位不同所发生的边界附近的声压下降。而且，由于对2个超声波换能器30a、30b具有一个移动机构50a即可，因而能以低成本构成可进行相位调节的超声波扬声器。

另外，在图中，超声波换能器30a、30b水平配置，然而可以在电视系统的两侧垂直配置(左右各配置1台)，供立体声重播使用。

以上，对本发明的实施方式作了说明，然而本发明的超声波换能器和超声波扬声器并不仅限于上述图示例，当然可在不背离本发明要旨的范围内进行各种变更。

Claims (12)

1.一种超声波扬声器，该超声波扬声器具有推挽方式的静电型的超声波换能器和声波反射板，其特征在于，

上述超声波换能器具有：

圆形固定电极，其包含具有多个贯通孔部(34)的2个对置电极部，以及

被上述2个对置电极部夹持的振动膜，

上述圆形固定电极和上述振动膜设置有在其中央部贯通的贯通孔(33)，并且，

在上述超声波换能器的背面设置上述声波反射板；

使从上述超声波换能器的背面发射的超声波被上述声波反射板反射，通过上述贯通孔发射到上述超声波换能器的正面。

2.根据权利要求1所述的超声波扬声器，其特征在于，

上述贯通孔的外径是固定电极的外径的1/2或大于1/2的长度。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的超声波扬声器，其特征在于，具有：

移动机构，使上述声波反射板的位置沿着上述超声波换能器的声波发射方向前后移动；以及

移动机构控制单元，根据驱动上述超声波换能器的超声波载波信号的频率，对上述移动机构进行驱动控制，以便调整从上述超声波换能器背面起的上述声波反射板的移动量。

4.根据权利要求3所述的超声波扬声器，其特征在于，

上述移动机构控制单元通过上述移动机构调整上述声波反射板的移动量，使得从上述超声波换能器的正面直接发射的超声波与从上述超声波换能器背面发射且被上述声波反射板反射的超声波的载波路径长度之差，在把上述超声波载波信号的波长设定为λ时，为n·λ+λ/2，其中，n是整数。

5.根据权利要求1所述的超声波扬声器，其特征在于，

上述声波反射板配置在上述超声波换能器的背面，并具有：

第1反射面，使从超声波换能器的背面发射的声波朝与超声波换能器的声波发射面平行的方向且朝超声波换能器的中心方向反射；以及

第2反射面，使从上述第1反射面反射的声波朝超声波换能器的声波发射面的方向反射。

6.一种声学系统，其特征在于，

具有权利要求1所述的超声波扬声器。

7.一种超声波扬声器，该超声波扬声器具有推挽方式的静电型的超声波换能器和声波反射板，其特征在于，

上述超声波换能器具有2个，

上述2个超声波换能器分别具有方形固定电极，隔开规定间隔平行配置成使其声波发射面在同一面上，上述方形固定电极包含具有多个贯通孔部(34)的2个对置电极部；

上述2个超声波换能器分别具有被上述2个对置电极部夹持的振动膜；

在上述2个超声波换能器的背面设置有上述声波反射板；

使从上述2个超声波换能器的背面发射的声波被上述声波反射板反射，通过上述2个超声波换能器间的空置空间发射到正面。

8.根据权利要求7所述的超声波扬声器，其特征在于，

上述声波反射板形成为，将用于形成上述声波反射板的平板与上述平板的一边平行地以大致90度的角度呈三角波状折弯，从而形成相同形状的第1至第4的4个斜平面，并构成为：

通过上述4个斜平面内的第1斜平面，使从一个超声波换能器的背面发射的声波朝与超声波换能器的声波发射面平行的方向且2个超声波换能器的空置空间的方向反射；

通过上述4个斜平面内的第2斜平面，使从上述第1斜平面反射的声波朝超声波换能器的声波发射面的方向反射；

通过上述4个斜平面内的第4斜平面，使从另一个超声波换能器的背面发射的声波朝与超声波换能器的声波发射面平行的方向且2个超声波换能器的空置空间的方向反射；

通过上述4个斜平面内的第3斜平面，使从上述第4斜平面反射的声波朝超声波换能器的声波发射面的方向反射。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的超声波扬声器，其特征在于，具有：

移动机构，使上述声波反射板的位置沿着上述超声波换能器的声波发射方向前后移动；以及

移动机构控制单元，根据驱动上述超声波换能器的超声波载波信号的频率，对上述移动机构进行驱动控制，以便调整从上述超声波换能器背面起的上述声波反射板的移动量。

10.一种声学系统，其特征在于，

具有权利要求7所述的超声波扬声器。

11.一种超声波换能器的控制方法，是推挽方式的静电型超声波换能器的控制方法，其特征在于，包含：

在圆形固定电极的中央部设置贯通孔的步骤；

在上述超声波换能器的背面设置声波反射板的步骤；

使从上述超声波换能器的背面发射的超声波被上述声波反射板反射，通过上述贯通孔发射到超声波换能器的正面的步骤；

设置移动机构使上述声波反射板的位置沿着上述超声波换能器的声波发射方向前后移动的步骤；以及

根据驱动上述超声波换能器的超声波载波信号的频率，对上述移动机构进行驱动控制，以便调整从上述超声波换能器背面起的上述声波反射板的移动量的移动机构控制步骤。

12.根据权利要求11所述的超声波换能器的控制方法，其特征在于，

上述移动机构控制步骤通过上述移动机构调整上述声波反射板的移动量，使得从上述超声波换能器的正面直接发射的超声波与从上述超声波换能器背面发射且被上述声波反射板反射的超声波的载波路径长度之差，在把上述超声波载波信号的波长设定为λ时，为n·λ+λ/2，其中，n是整数。

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