JP2020170912A - Sound-emitting body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、予め設定された範囲に対して選択的に音を出力する発音体に関する。 The present invention relates to a sounding body that selectively outputs sound with respect to a preset range.
従来、特定の範囲に対して選択的に音を出力する、所謂スポットスピーカ(パラメトリックスピーカ)が利用されている。このようなスポットスピーカには、超音波を用いて狭い範囲に指向性を持たせ、特定の範囲に選択的に音を出力するように構成されているものがある。このようなスポットスピーカに関する技術として、例えば特許文献1及び2に記載のものがある。
Conventionally, a so-called spot speaker (parametric speaker) that selectively outputs sound for a specific range has been used. Some such spot speakers are configured to use ultrasonic waves to give directivity to a narrow range and selectively output sound to a specific range. As a technique related to such a spot speaker, for example, there are those described in
特許文献1には、超音波スピーカ駆動装置が開示されている。この超音波スピーカ駆動装置は、超音波スピーカ駆動部が超音波スピーカを構成する複数の超音波素子を駆動する。これにより、複数の超音波素子から超音波が放射される。複数の超音波素子は球面の内周面側に配置される。
特許文献2には、圧電スピーカが開示されている。この圧電スピーカは圧電シートを備えて構成され、当該圧電シートは、同心円状に配置された複数の圧電素子チップを有し、互いに隣り合う圧電素子チップ同士が有機物の樹脂で結合されている。
特許文献1に記載の技術のように、超音波を用いると、周囲の物体で反射した超音波も音を発するため、制御が容易ではなく、利用範囲が限定される。また、超音波は100dB以上の出力を必要とし、消費電力が大きくなってしまう。更には、複数の超音波素子の接続を容易に行うことができない。また、特許文献2に記載の技術は、圧電素子チップを接続する接続線を配置する領域を設けることが容易ではなく、高い寸法精度が要求される。このように特許文献1及び2に記載の技術は、容易に作製するにあたり改善の余地がある。
When ultrasonic waves are used as in the technique described in
そこで、容易に作製することが可能な発音体が求められる。 Therefore, a sounding body that can be easily produced is required.
本発明に係る発音体は、特定の範囲に対して選択的に音を出力する発音体であって、前記特定の範囲内の所定の基準位置を、球状体の少なくとも一部の形状で囲むように配置され、シート状の圧電材料からなる振動部と、前記出力する音の元となる前記振動部を振動させる信号が印加される電極部と、を備え、前記振動部は、平面に展開した場合に、紡錘形状からなる紡錘形状部を複数有し、当該複数の紡錘形状部のうち互いに隣接する2つの紡錘形状部が、前記互いに隣接する方向である第1方向に沿う幅広部同士で接続されており、前記電極部は、前記振動部を平面に展開した場合に、前記振動部の外周部分を除く中央部分に前記振動部に積層された状態で形成されている点にある。 The sounding body according to the present invention is a sounding body that selectively outputs sound with respect to a specific range, and surrounds a predetermined reference position within the specific range with at least a part of a spherical body. The vibrating portion is provided with a vibrating portion made of a sheet-shaped piezoelectric material and an electrode portion to which a signal for vibrating the vibrating portion, which is the source of the output sound, is applied. In this case, there are a plurality of spindle-shaped portions having a spindle shape, and two spindle-shaped portions adjacent to each other among the plurality of spindle-shaped portions are connected to each other by wide portions along the first direction which is the direction adjacent to each other. The electrode portion is formed in a state of being laminated on the vibrating portion in a central portion excluding the outer peripheral portion of the vibrating portion when the vibrating portion is developed in a plane.
このような特徴構成とすれば、所期の位置にスポット音源を生成できるので、設定した範囲に音が聞こえるように構成できる。また、例えば球状体の中心に、音が聞こえる範囲を設定することで、ターゲットとなる位置の算出が容易になる。また、複数の紡錘形状部に対して第1方向に平行な1本の線上に電極部を設けることができるので、配線の自由度を向上することが可能となる。更には、1枚のシートから切り出して紡錘形状部を構成することができる。したがって、発音体を容易に作製することが可能となる。 With such a feature configuration, a spot sound source can be generated at a desired position, so that the sound can be heard in a set range. Further, for example, by setting a range in which sound can be heard at the center of the spherical body, it becomes easy to calculate the target position. Further, since the electrode portion can be provided on one line parallel to the plurality of spindle-shaped portions in the first direction, the degree of freedom of wiring can be improved. Further, the spindle-shaped portion can be formed by cutting out from one sheet. Therefore, it is possible to easily produce a sounding body.
また、前記紡錘形状部は、平面に展開した場合に、重心を中心とする点対称の形状からなると好適である。 Further, it is preferable that the spindle-shaped portion has a point-symmetrical shape centered on the center of gravity when developed in a plane.
このような構成とすれば、半径が一様な球状体を構成できる。したがって、音を聞くことが可能な位置を容易に設定することが可能となる。 With such a configuration, a spherical body having a uniform radius can be constructed. Therefore, it is possible to easily set a position where the sound can be heard.
また、前記複数の紡錘形状部の数をn、前記球状体の半径をRとすると、前記紡錘形状部は、
このような構成とすれば、数式を用いて紡錘形状部を作製できるので、高精度に圧電材料から加工でき、球状体を精度良く構成することが可能となる。 With such a configuration, since the spindle-shaped portion can be manufactured by using a mathematical formula, it is possible to process from a piezoelectric material with high accuracy, and it is possible to construct a spherical body with high accuracy.
また、前記振動部は、前記基準位置側を向く面に凹凸が形成されていると好適である。 Further, it is preferable that the vibrating portion has irregularities formed on the surface facing the reference position side.
このような構成とすれば、凹凸の高さを調整することで、音が聞こえる範囲を調整することが可能となる。 With such a configuration, it is possible to adjust the range in which the sound can be heard by adjusting the height of the unevenness.
本発明に係る発音体は、容易に作製することができるように構成される。以下、本実施形態の発音体1について説明する。
The sounding body according to the present invention is configured so that it can be easily produced. Hereinafter, the sounding
図1は、発音体1の斜視図である。発音体1は、特定の範囲2に対して選択的に音を出力する。すなわち、発音体1は、予め設定された範囲2以外では、発音体1から出力された音が聞こえないように構成される。このような発音体1は、公知のパラメトリックスピーカと同様に構成することが可能である。パラメトリックスピーカは公知であるので、ここでは説明は省略する。
FIG. 1 is a perspective view of the sounding
発音体1は、振動部10、電極部20を備えている。詳細は後述するが、振動部10と電極部20とは互いに積層された状態で備えられる。
The sounding
振動部10は、特定の範囲2内の所定の基準位置3を、球状体の少なくとも一部の形状で囲むように配置される。特定の範囲2内の所定の基準位置3とは、例えば発音体1から出力される音が聞こえる範囲における中心部である。もちろん、発音体1から出力される音が聞こえる範囲のうち、発音体1に最も近い位置とすることも可能であるし、最も遠い位置とすることも可能である。あるいは、特定に範囲2内であれば、いずれの位置であっても良い。本実施形態では、このような位置を基準位置3として説明する。
The vibrating
球状体の少なくとも一部の形状で囲むとは、完全な球状体で囲むのではく、球状体の一部の形状で囲むことが含まれることを意味する。このような球状体(球状体の一部を含む)は、基準位置3を中心とする半径Rの球状態で構成すると好適である。換言すれば、振動部10は、基準位置3からみてドーム形状の一部を呈して構成される。図2は、発音体1と基準位置3との位置関係を示す平面図である。図2に示されるように、本実施形態では、振動部10は平面視で角度θの扇形の円弧になるような球状体の一部の形状で構成される。なお、図2では、θが120度程度で示しているが、120度以下であっても良いし、120度以上であっても良い。もちろん、180度以上であっても良い。振動部10は、このような形状で構成されることから、基準位置3を半径Rの球状体の少なくとも一部で囲むことになる。
Enclosing with at least a part of the shape of a sphere means not surrounding with a perfect sphere but surrounding with a part of the shape of the sphere. It is preferable that such a spherical body (including a part of the spherical body) is formed in a spherical state having a radius R centered on the
振動部10は、シート状の圧電材料を用いて構成される。圧電材料は公知であるので説明は省略するが、本実施形態では、所定の厚さからなるシート状の有機圧電材料が用いられる。具体的には、多孔質高分子フィルム、TrFE-PVDF等のテフロン(登録商標)樹脂等が挙げられる。これにより、駆動電圧が高くなるが、低消費電力化することが可能となる。また、有機圧電材料は一般的に用いられているので、安価に入手でき、製造コストを低減できる。振動部10は、厚さが均一なものを用いると良い。このような振動部10は、球状体の筐体の内壁面に、貼り付けた状態で設けられる。
The vibrating
電極部20は、出力する音の元となる振動部10を振動させる信号が印加される。出力する音とは、上述した特定の範囲2に対して選択的に出力する音である。発音体1は、このような音を出力すべく、振動部10を振動させる信号が電極部20に印加される。このような信号は図示しない信号出力部から伝達されるように構成すると良い。
A signal that vibrates the vibrating
ここで、本実施形態では振動部10は、上述したように球状体の一部の形状で配置されている。したがって、発音体1として機能する場合には非平面状態で設けられる。一方、振動部10は、平面に展開した場合に、紡錘形状からなる紡錘形状部11を複数有するように構成される(図3参照)。平面に展開した場合とは、立体的に基準位置3を囲む状態の振動部10を、所定の位置で切って平面に延ばした場合を意味する。紡錘形状とは、図3に示したような舟の平面視のような形状である。振動部10は、基準位置3を囲む範囲、すなわち、図2における角度θに応じて、このような紡錘形状をした紡錘形状部11を複数備えて構成される。
Here, in the present embodiment, the vibrating
また、複数の紡錘形状部11のうち互いに隣接する2つの紡錘形状部11は、互いに隣接する方向である第1方向に沿う幅広部12同士で接続されている。互いに隣接する方向である第1方向とは、図3に示されるように複数の紡錘形状部11が並ぶ方向である。幅広部12とは、平面に展開した紡錘形状部11を第1方向に沿って見て、最も幅が広い部分である。
Further, of the plurality of spindle-shaped
ここで、本実施形態では、紡錘形状部11は、平面に展開した場合に、重心を中心とする点対称の形状で構成される。平面に展開した場合とは、振動部10を図3のように展開した場合である。したがって、紡錘形状部11は、図3のように振動部10を平面に展開した状態において、紡錘形状部11の重心を回転中心として180度回転した場合に、当該回転前と同じ形状となるように構成される。本実施形態では、紡錘形状部11の重心は、図3に示されるように、紡錘形状部11における第1方向に沿う一方の端部13と他方の端部14とを仮想的に結ぶ線であって、第1方向に直交する第2方向に沿う線と、幅広部12における、第1方向に沿う線とが交差する点が相当する。したがって、本実施形態では、重心から紡錘形状部11の一方の端部13側を見た時の形状と、重心から紡錘形状部11の他方の端部14側を見た時の形状とが、互いに同じ形状で構成される。
Here, in the present embodiment, the spindle-shaped
ここで、本実施形態では、紡錘形状部11は、
ここで、nは複数の紡錘形状部11の数であり、Rは球状態の半径である。
Here, in the present embodiment, the spindle-shaped
Here, n is the number of the plurality of spindle-shaped
図4は、上記(1)式及び(2)式において、xを0からπRまで変化させた場合の第1線及び第2線が示される。本実施形態では、紡錘形状部11は、図4に示されるような第1線と第2線とで囲まれた形状から構成される。
FIG. 4 shows the first line and the second line when x is changed from 0 to πR in the above equations (1) and (2). In the present embodiment, the spindle-shaped
電極部20は、振動部10を平面に展開した場合に、図3に示されるように、振動部10の外周部分15を除く中央部分16に振動部10に積層された状態で形成される。振動部10の外周部分15とは、互いに隣接する振動部10の幅広部12同士で接続されて形成された複数の紡錘形状部11を1つのシートとして見た場合に、外縁部に沿って所定の間隔で囲った領域が該当する。したがって、互いに接続された幅広部12の間には外周部分15が形成されない。このような複数の紡錘形状部11を1つのシートとして見た場合における外周部分15以外の領域が中央部分16に相当する。電極部20は、第1方向及び第2方向の双方に直交する第3方向に沿って中央部分16に積層されるように形成される。このような電極部20は、例えばアルミ蒸着により形成したアルミ蒸着膜を利用することが可能である。これにより、容易に振動部10に対して信号を印加する電極部20を容易に構成することができる。また、振動部10を球状体の少なくとも一部の形状にする場合に、電極部20も振動部10と共に球状体の少なくとも一部の形状にすることが可能となる。
When the vibrating
このような振動部10及び電極部20は、球状の筐体に内壁面に貼り付けた状態で設けられる。これにより、球面振動板を形成することが可能となる。また、球状体の内壁面であって、音が聞こえる範囲から離間して設けられるので、利用者が触れることがない。したがって誤って触れることによる破損や損傷を防止できる。
Such a vibrating
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、紡錘形状部11は、平面に展開した場合に、重心を中心とする点対称の形状からなるとして説明したが、紡錘形状部11は、平面に展開した場合に、重心を中心とする点対称でない形状であっても良い。
[Other Embodiments]
In the above embodiment, the spindle-shaped
上記実施形態では、紡錘形状部11は、
上記実施形態では、振動部10は、所定の厚さからなるシート状の有機圧電材料が用いられるとして説明したが、振動部10は、基準位置側を向く面に凹凸を形成することも可能である。係る場合、当該凹凸の高さに応じて、音が聞こえる範囲を調整することが可能となる。
In the above embodiment, the vibrating
本発明は、予め設定された範囲に対して選択的に音を出力する発音体に用いることが可能である。 The present invention can be used for a sounding body that selectively outputs sound with respect to a preset range.
1:発音体
2:範囲
3:基準位置
10:振動部
11:紡錘形状部
12:幅広部
20:電極部
1: Sounding body 2: Range 3: Reference position 10: Vibration part 11: Spindle shape part 12: Wide part 20: Electrode part
Claims (4)
前記特定の範囲内の所定の基準位置を、球状体の少なくとも一部の形状で囲むように配置され、シート状の圧電材料からなる振動部と、
前記出力する音の元となる前記振動部を振動させる信号が印加される電極部と、
を備え、
前記振動部は、平面に展開した場合に、紡錘形状からなる紡錘形状部を複数有し、当該複数の紡錘形状部のうち互いに隣接する2つの紡錘形状部が、前記互いに隣接する方向である第1方向に沿う幅広部同士で接続されており、
前記電極部は、前記振動部を平面に展開した場合に、前記振動部の外周部分を除く中央部分に前記振動部に積層された状態で形成されている発音体。 A sounding body that selectively outputs sound for a specific range.
A vibrating portion made of a sheet-shaped piezoelectric material, which is arranged so as to surround a predetermined reference position within the specific range with at least a part of a spherical body,
An electrode portion to which a signal for vibrating the vibrating portion, which is the source of the output sound, is applied, and
With
The vibrating portion has a plurality of spindle-shaped portions having a spindle shape when deployed on a flat surface, and two spindle-shaped portions adjacent to each other among the plurality of spindle-shaped portions are in directions adjacent to each other. Wide parts along one direction are connected to each other,
The electrode portion is a sounding body formed in a state of being laminated on the vibrating portion in a central portion excluding the outer peripheral portion of the vibrating portion when the vibrating portion is developed in a plane.
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