JP6186622B2 - Ultrasonic sound generator and parametric speaker - Google Patents

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Description

本発明は、超音波を発生させる超音波発音体およびこれを用いたパラメトリックスピーカに関する。   The present invention relates to an ultrasonic sounding body that generates ultrasonic waves and a parametric speaker using the same.

超音波発音体は、振動板と圧電素子を貼り合わせた圧電振動子を構成に含む。圧電素子に圧電振動子固有の共振周波数付近の交流電圧を印加すると圧電振動子が振動し、超音波を発する。その共振周波数は20kHzを超えた超音波帯域に含まれる。   The ultrasonic sounding body includes a piezoelectric vibrator in which a diaphragm and a piezoelectric element are bonded. When an AC voltage near the resonance frequency inherent to the piezoelectric vibrator is applied to the piezoelectric element, the piezoelectric vibrator vibrates and emits ultrasonic waves. The resonance frequency is included in an ultrasonic band exceeding 20 kHz.

さらに圧電振動子に、円錐筒状の共振子を取り付けることで、発生する超音波の音圧を増大させ、その超音波に前方への指向性を持たせることができる。超音波発音体の固定は、圧電振動子の屈曲振動において動かない節部をシリコン接着剤などで接着し、極力振動を妨げないようにしている。なお、超音波発音体は超音波センサと同様な構造を有するが、超音波センサは超音波の送信、受信を行ない、超音波発音体は超音波センサの送信のみを行なう点で両者は相違している。   Furthermore, by attaching a conical cylindrical resonator to the piezoelectric vibrator, it is possible to increase the sound pressure of the generated ultrasonic wave and to give the ultrasonic wave directivity forward. The ultrasonic sounding body is fixed by adhering a node that does not move in the bending vibration of the piezoelectric vibrator with a silicon adhesive or the like so as to prevent the vibration as much as possible. The ultrasonic sounding body has the same structure as the ultrasonic sensor, but the ultrasonic sensor transmits and receives ultrasonic waves, and the ultrasonic sounding body only transmits ultrasonic sensors. ing.

パラメトリックスピーカは、このような超音波発音体を複数個並べて構成されている(例えば特許文献1、2参照)。パラメトリックスピーカの各々の超音波発音体が発した超音波は、空気中で重なり合い、ある音圧以上に達すると可聴音へ復調される。また、超音波が重なり合った中心部の位置のみで可聴音が生じるため、パラメトリックスピーカは、鋭い指向性を持ったスピーカとして機能する。特に、共振子については、素材としてマグネシウムあるいはマグネシウム合金を使用することにより共振子の剛性を高めつつ軽量化し、広帯域の超音波を送信する際の共振子の耐久性を向上させたものが特許文献3等に提案されている。   The parametric speaker is configured by arranging a plurality of such ultrasonic sounding bodies (see, for example, Patent Documents 1 and 2). The ultrasonic waves generated by the ultrasonic sound generators of the parametric loudspeakers overlap in the air and are demodulated into audible sounds when they reach a certain sound pressure. In addition, since an audible sound is generated only at the central position where the ultrasonic waves overlap, the parametric speaker functions as a speaker having a sharp directivity. In particular, with respect to the resonator, the use of magnesium or a magnesium alloy as a material reduces the weight while increasing the rigidity of the resonator, and improves the durability of the resonator when transmitting broadband ultrasonic waves. It is proposed to 3rd.

特開昭60‐167597号公報JP 60-167597 A 特開昭62‐296698号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-296698 特開2007−88886号公報JP 2007-88886 A

図6は、従来の超音波発音体についての駆動周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフである。超音波発音体の共振には、圧電振動子が主となる1次共振と共振子が主となる2次共振とがある。図6は、超音波発音体に最大20kHzの幅を有する音声信号を入力した場合を示している。     FIG. 6 is a graph showing the relationship between drive frequency and impedance for a conventional ultrasonic sounding body. The resonance of the ultrasonic sounding body includes a primary resonance mainly including a piezoelectric vibrator and a secondary resonance mainly including a resonator. FIG. 6 shows a case where an audio signal having a maximum width of 20 kHz is input to the ultrasonic sounding body.

通常、超音波発音体を駆動する際は、圧電振動子の共振である1次共振の周波数の交流電圧を印加する。2次共振で駆動させた場合には、共振子が強く振動するため、共振子が取れるなど破損しやすくなる。   Usually, when driving the ultrasonic sounding body, an AC voltage having a frequency of primary resonance which is resonance of the piezoelectric vibrator is applied. When driven by secondary resonance, the resonator vibrates strongly, so that the resonator can be easily broken or broken.

一定の超音波を発する場合は、超音波発音体の1次共振の周波数で駆動するため2次共振で駆動することはない。しかし、パラメトリックスピーカのように変調する場合は、1次共振±音声信号の周波数範囲で超音波発音体を駆動することになるため、図6のように2次共振が1次共振から音声信号の周波数以内にあると2次共振の周波数で駆動することになる。2次共振での駆動は、上記の通り好ましくない。   When a constant ultrasonic wave is emitted, the ultrasonic sounding body is driven at the frequency of the primary resonance and is not driven at the secondary resonance. However, in the case of modulation like a parametric speaker, the ultrasonic sounding body is driven in the frequency range of primary resonance ± sound signal, so that the secondary resonance is changed from the primary resonance to the sound signal as shown in FIG. If it is within the frequency, it is driven at the frequency of the secondary resonance. The driving at the secondary resonance is not preferable as described above.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、2次共振の励起により生じる強すぎる共振子の振動を防止できる超音波発音体およびパラメトリックスピーカを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic sounding body and a parametric speaker that can prevent vibration of a resonator that is too strong due to excitation of secondary resonance.

(1)上記の目的を達成するため、本発明の超音波発音体は、電圧の印加により超音波を発生させるパラメトリックスピーカ用の超音波発音体であって、板状の圧電素子および前記圧電素子が一方の主面に接着された振動板により形成される圧電振動子と、前記振動板の他方の主面に設けられ、前記振動板の振動により超音波を発生させる共振子と、を備え、前記圧電振動子の振動を主とする1次共振の周波数と前記共振子の振動を主とする2次共振の周波数との差が前記1次共振を搬送波とする音声信号の最大周波数を超えていることを特徴としている。これにより、1次共振を搬送波にして1次共振±音声信号で超音波発音体を駆動したとき、2次共振の励起により生じる強すぎる共振子の振動を防止でき、共振子が取れるなどの破損を防止できる。   (1) In order to achieve the above object, an ultrasonic sounding body of the present invention is an ultrasonic sounding body for a parametric speaker that generates ultrasonic waves by application of a voltage, and includes a plate-like piezoelectric element and the piezoelectric element A piezoelectric vibrator formed by a diaphragm bonded to one main surface, and a resonator that is provided on the other main surface of the diaphragm and generates ultrasonic waves by vibration of the diaphragm, The difference between the frequency of the primary resonance mainly consisting of the vibration of the piezoelectric vibrator and the frequency of the secondary resonance mainly consisting of the vibration of the resonator exceeds the maximum frequency of the audio signal having the primary resonance as a carrier wave. It is characterized by being. As a result, when the ultrasonic sounding body is driven by the primary resonance ± sound signal with the primary resonance as the carrier wave, the vibration of the resonator that is too strong caused by the excitation of the secondary resonance can be prevented, and the resonator can be removed. Can be prevented.

(2)また、本発明の超音波発音体は、前記共振子が、平底を有する円錐筒形状に形成され、前記平底により前記1次共振の周波数と前記2次共振の周波数との差が前記1次共振を搬送波とする音声信号の最大周波数を超えていることを特徴としている。このように円錐筒形状の共振子に平底を形成することで2次共振の周波数を大きい側にシフトさせることができる。   (2) In the ultrasonic sound generator of the present invention, the resonator is formed in a conical cylinder shape having a flat bottom, and the flat bottom causes the difference between the frequency of the primary resonance and the frequency of the secondary resonance to be It is characterized by exceeding the maximum frequency of an audio signal having a primary resonance as a carrier wave. Thus, by forming a flat bottom in the conical cylindrical resonator, the frequency of the secondary resonance can be shifted to the larger side.

(3)また、本発明のパラメトリックスピーカは、配線パターンが設けられた平板状の基板と、前記基板上に設けられた支持部材と、前記支持部材により支持された上記の超音波発音体と、を備え、前記超音波発音体が複数設けられ、前記超音波発音体を連続駆動することで、超音波が伝播する際の非線形特性により可聴音を出現させることを特徴としている。これにより、安定的に駆動できるパラメトリックスピーカを実現できる。   (3) Moreover, the parametric speaker of the present invention includes a flat board provided with a wiring pattern, a support member provided on the board, and the ultrasonic sounding body supported by the support member, A plurality of the ultrasonic sounding bodies are provided, and by continuously driving the ultrasonic sounding body, an audible sound is caused to appear due to non-linear characteristics when ultrasonic waves propagate. Thereby, a parametric speaker that can be driven stably can be realized.

本発明によれば、1次共振を搬送波にして1次共振±音声信号で超音波発音体を駆動したとき、2次共振が励起されなくなり、強すぎる共振子の振動により共振子が取れるなどの破損を防止できる。   According to the present invention, when the ultrasonic sounding body is driven by the primary resonance ± sound signal using the primary resonance as a carrier wave, the secondary resonance is not excited, and the resonator can be removed by vibration of the resonator that is too strong. Damage can be prevented.

本発明のパラメトリックスピーカを示す正面図である。It is a front view which shows the parametric speaker of this invention. 本発明の超音波発音体の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the ultrasonic sounding body of this invention. 本発明の超音波発音体についての駆動周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the drive frequency and impedance about the ultrasonic sounding body of this invention. (a)、(b)いずれも本発明の超音波発音体の動作の一場面を示す側面図である。(A), (b) is a side view which shows one scene of operation | movement of the ultrasonic sounding body of this invention. パラメトリックスピーカの電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of a parametric speaker. 従来の超音波発音体についての駆動周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the drive frequency and impedance about the conventional ultrasonic sounding body.

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the respective drawings, and duplicate descriptions are omitted.

(パラメトリックスピーカの構成)
図1は、それぞれパラメトリックスピーカ100を示す正面図である。パラメトリックスピーカ100は、強力な音圧で変調された超音波を発生させ、空気中を超音波が伝播する際の非線形特性により、可聴音を出現させる。このようにして方向や距離を特定し指向性を与えて音響情報を伝えることを可能にする。
(Configuration of parametric speaker)
FIG. 1 is a front view showing the parametric speaker 100. The parametric speaker 100 generates an ultrasonic wave modulated with a strong sound pressure and causes an audible sound to appear due to nonlinear characteristics when the ultrasonic wave propagates through the air. In this way, it is possible to specify the direction and distance and give directivity to convey acoustic information.

図1に示すように、パラメトリックスピーカ100は、複数の超音波発音体110が基板120上に設けられて構成されている。超音波発音体110は、変調信号に基づいて超音波を発生させる。そして、超音波発音体110を連続駆動することで、超音波が伝播する際の非線形特性により可聴音を出現させる。基板120は、配線パターンが設けられ、平板状に形成されている。なお、図1では、外観構成を示し、電気的構成は省略している。   As shown in FIG. 1, the parametric speaker 100 is configured by providing a plurality of ultrasonic sounding bodies 110 on a substrate 120. The ultrasonic sounding body 110 generates ultrasonic waves based on the modulation signal. Then, by continuously driving the ultrasonic sounding body 110, an audible sound is caused to appear by nonlinear characteristics when the ultrasonic wave propagates. The substrate 120 is provided with a wiring pattern and is formed in a flat plate shape. In addition, in FIG. 1, the external appearance structure is shown and the electrical configuration is omitted.

(超音波発音体の構成)
図2は、超音波発音体110の構成を示す側面図である。超音波発音体110は、パラメトリックスピーカ100に用いられ、超音波を発生させる。超音波発音体110は、パラメトリックスピーカ100用に変調した電圧を印加して駆動される。
(Configuration of ultrasonic sound generator)
FIG. 2 is a side view showing the configuration of the ultrasonic sounding body 110. The ultrasonic sounding body 110 is used for the parametric speaker 100 and generates ultrasonic waves. The ultrasonic sounding body 110 is driven by applying a voltage modulated for the parametric speaker 100.

超音波発音体110は、電圧の印加により変調超音波信号を発生させる。超音波発音体110は、圧電素子111、振動板112、リード線113a、113b、共振子114により構成されている。圧電素子111は、圧電材料を用いて、板状に形成され、厚み方向への電圧の印加により伸縮する。圧電素子111は、振動板112の一方の主面に接着されて設置されている。圧電素子111は、振動板112の他方の主面が振動面となっており、振動面を介し、超音波を発生させることができる。   The ultrasonic sounding body 110 generates a modulated ultrasonic signal by applying a voltage. The ultrasonic sounding body 110 includes a piezoelectric element 111, a diaphragm 112, lead wires 113a and 113b, and a resonator 114. The piezoelectric element 111 is formed in a plate shape using a piezoelectric material, and expands and contracts by applying a voltage in the thickness direction. The piezoelectric element 111 is installed by being bonded to one main surface of the diaphragm 112. In the piezoelectric element 111, the other main surface of the vibration plate 112 is a vibration surface, and ultrasonic waves can be generated via the vibration surface.

共振子114は、円錐筒形状に形成されており、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されている。なお、円錐筒形状には、パラボラ状または漏斗状が含まれる。共振子114は、振動板112の他方の主面に設けられ、振動板112の振動に共振して超音波を発生させる。圧電素子111の両主面には、それぞれ電極が形成されており、本体部分の圧電体は厚み方向に分極されている。振動板112は、圧電素子111が一方の主面に接着されている。振動板112は、たとえば、真鍮、SUS304、42アロイまたはアルミニウム等の金属により円板状に形成されている。圧電素子111および振動板112は、圧電振動子115を形成している。   The resonator 114 is formed in a conical cylinder shape, and is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy. The conical cylinder shape includes a parabolic shape or a funnel shape. The resonator 114 is provided on the other main surface of the diaphragm 112 and resonates with the vibration of the diaphragm 112 to generate an ultrasonic wave. Electrodes are formed on both principal surfaces of the piezoelectric element 111, and the piezoelectric body of the main body is polarized in the thickness direction. The diaphragm 112 has a piezoelectric element 111 bonded to one main surface. The diaphragm 112 is formed in a disk shape from a metal such as brass, SUS304, 42 alloy or aluminum. The piezoelectric element 111 and the diaphragm 112 form a piezoelectric vibrator 115.

圧電振動子115の振動を主とする1次共振の周波数と共振子114の振動を主とする2次共振の周波数との差は音声信号の最大周波数を超えている。これにより、1次共振を搬送波にして1次共振±音声信号で超音波発音体を駆動したとき、2次共振が励起されなくなり、共振子の強い振動により共振子が取れるなどの破損を防止できる。   The difference between the frequency of the primary resonance mainly including the vibration of the piezoelectric vibrator 115 and the frequency of the secondary resonance mainly including the vibration of the resonator 114 exceeds the maximum frequency of the audio signal. As a result, when the ultrasonic sounding body is driven by the primary resonance ± sound signal using the primary resonance as a carrier wave, the secondary resonance is not excited, and damage such as removal of the resonator due to strong vibration of the resonator can be prevented. .

音声信号の最大周波数が10kHzの場合は、1次共振周波数と2次共振周波数の差が10kHzを超えるように超音波発音体110を設計する。また、音声信号の最大周波数が30kHzの場合は、1次共振と2次共振の差が30kHzを超えるように超音波発音体110を設計する。つまり、音声信号の最大周波数で離すべき周波数が決まり、(1次共振周波数+音声信号の最大周波数)<(2次共振周波数)となるように超音波発音体110を設計する。   When the maximum frequency of the audio signal is 10 kHz, the ultrasonic sounding body 110 is designed so that the difference between the primary resonance frequency and the secondary resonance frequency exceeds 10 kHz. Further, when the maximum frequency of the audio signal is 30 kHz, the ultrasonic sounding body 110 is designed so that the difference between the primary resonance and the secondary resonance exceeds 30 kHz. That is, the frequency to be separated is determined by the maximum frequency of the audio signal, and the ultrasonic sound generator 110 is designed so that (primary resonance frequency + maximum frequency of the audio signal) <(secondary resonance frequency).

例えば、1次共振周波数と2次共振周波数の差が20kHzを超えるように設計した超音波発音体110を用いれば、1次共振を搬送波にして一般的に可聴音範囲と認識された20Hz〜20kHzの音声信号を乗せて駆動しても2次共振が励起されない。   For example, if the ultrasonic sounding body 110 designed so that the difference between the primary resonance frequency and the secondary resonance frequency exceeds 20 kHz, 20 Hz to 20 kHz generally recognized as an audible sound range with the primary resonance as a carrier wave. The secondary resonance is not excited even when the audio signal is driven.

2次共振周波数は、圧電振動子の構造で決まる1次共振周波数と音声信号に応じて決めることができる。逆に共振子の構造で決まる2次共振と音声信号に応じて1次共振周波数を決めることもできる。したがって、圧電振動子および共振子はその調整次第で様々な構成をとりうる。   The secondary resonance frequency can be determined according to the primary resonance frequency determined by the structure of the piezoelectric vibrator and the audio signal. Conversely, the primary resonance frequency can be determined according to the secondary resonance determined by the resonator structure and the audio signal. Therefore, the piezoelectric vibrator and the resonator can take various configurations depending on the adjustment.

たとえば、共振子114を平底を有する円錐筒形状に形成することで、2次共振の周波数を大きい側にシフトさせて、1次共振の周波数と2次共振の周波数との差を音声信号の最大周波数より大きくすることができる。平底の径を大きくすることで、2次共振の周波数を十分に大きくすることができる(後述の実施例参照)。このように2次共振の周波数は、共振子114の形状で変えることができるが、材質でも変えることができる。なお、形状には、共振子の厚みの大小も含まれる。2次共振の周波数を制御することで、安定的に駆動できる超音波振動子110およびパラメトリックスピーカ100を実現できる。   For example, by forming the resonator 114 in the shape of a conical cylinder having a flat bottom, the frequency of the secondary resonance is shifted to the larger side, and the difference between the frequency of the primary resonance and the frequency of the secondary resonance is the maximum of the audio signal. It can be larger than the frequency. By increasing the diameter of the flat bottom, it is possible to sufficiently increase the frequency of the secondary resonance (see examples described later). As described above, the frequency of the secondary resonance can be changed by the shape of the resonator 114, but can also be changed by the material. The shape includes the thickness of the resonator. By controlling the frequency of the secondary resonance, the ultrasonic transducer 110 and the parametric speaker 100 that can be driven stably can be realized.

上記のように、圧電振動子115と共振子114のいずれにより1次共振周波数と2次共振周波数との差ができるように設計してもよい。例えば、1次共振周波数が40kHz、音声信号の最大周波数が25kHzだった場合は、2次共振周波数が65kHzを超えるように設計すればよい。また、2次共振周波数が70kHz、音声信号の最大周波数が25kHzだった場合は、1次共振周波数が45kHz未満になるように設計すればよい。   As described above, the piezoelectric resonator 115 and the resonator 114 may be designed so that the difference between the primary resonance frequency and the secondary resonance frequency can be made. For example, when the primary resonance frequency is 40 kHz and the maximum frequency of the audio signal is 25 kHz, the secondary resonance frequency may be designed to exceed 65 kHz. Further, when the secondary resonance frequency is 70 kHz and the maximum frequency of the audio signal is 25 kHz, the primary resonance frequency may be designed to be less than 45 kHz.

図3は、超音波発音体110についての駆動周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフである。2次共振で駆動しないためにも、パラメトリックスピーカ100には、図3のように1次共振と2次共振の差が変調に用いる音声信号の周波数を超えている超音波発音体を用いることが好ましい。また、超音波発音体110は、1次共振を高くする際には2次共振も高くするなどの対応をとり、1次共振の共振周波数と2次共振の共振周波数との差を設けることが好ましい。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the drive frequency and impedance for the ultrasonic sounding body 110. In order not to drive by secondary resonance, the parametric speaker 100 should use an ultrasonic sounding body in which the difference between the primary resonance and the secondary resonance exceeds the frequency of the audio signal used for modulation as shown in FIG. preferable. In addition, the ultrasonic sounding body 110 may take measures such as increasing the secondary resonance when the primary resonance is increased, and may provide a difference between the resonance frequency of the primary resonance and the resonance frequency of the secondary resonance. preferable.

(超音波発音体の動作)
図4(a)、(b)は、いずれも本発明の超音波発音体110の動作の一場面を示す側面図である。図4(a)、(b)に示すように、超音波発音体110は、厚み方向に分極された圧電素子111の両主面の電極に交流電圧を印加することで屈曲振動する。その際には、圧電振動子115の共振周波数を駆動周波数として電圧を印加する。
(Operation of ultrasonic sound generator)
4A and 4B are side views showing a scene of the operation of the ultrasonic sounding body 110 of the present invention. As shown in FIGS. 4A and 4B, the ultrasonic sounding body 110 bends and vibrates when an AC voltage is applied to the electrodes on both principal surfaces of the piezoelectric element 111 polarized in the thickness direction. At that time, a voltage is applied using the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 115 as a driving frequency.

(超音波発音体の作製方法)
超音波発音体110の作製方法を説明する。まず、圧電材料により板状の圧電体を形成し、電極を設けて分極することで、圧電素子111を形成する。圧電素子111を振動板112の一方の主面に接着する。そして、リード線113a、113bを所定箇所の電極または振動板112に接続する。一方で、1次共振の共振周波数と2次共振の共振周波数との差を十分にするように共振子114の形状を設計し、共振子114を作製する。そして、振動板112の他方の主面に共振子114を接着する。このようにして、超音波発音体100を作製することができる。
(Method for producing ultrasonic sound generator)
A method for producing the ultrasonic sounding body 110 will be described. First, a piezoelectric element 111 is formed by forming a plate-like piezoelectric body from a piezoelectric material, and providing an electrode for polarization. The piezoelectric element 111 is bonded to one main surface of the diaphragm 112. Then, the lead wires 113a and 113b are connected to electrodes or the diaphragm 112 at predetermined positions. On the other hand, the shape of the resonator 114 is designed so that the difference between the resonance frequency of the primary resonance and the resonance frequency of the secondary resonance is sufficient, and the resonator 114 is manufactured. Then, the resonator 114 is bonded to the other main surface of the diaphragm 112. In this way, the ultrasonic sounding body 100 can be produced.

(パラメトリックスピーカの電気的構成)
図5は、パラメトリックスピーカ100の電気的構成を示すブロック図である。図5に示すように、パラメトリックスピーカ100は、発振器101、変調器102、増幅器105および超音波発音体110を備え、これらを介して超音波を発生させる。発振器101は、超音波帯域の所定の周波数で信号を発振する。発振される周波数は、発振信号が超音波発音体110に伝達されたとき圧電素子111を駆動する駆動周波数であり、パラメトリックスピーカ100の用途に応じてあらかじめ決定されている。
(Electric configuration of parametric speaker)
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of the parametric speaker 100. As shown in FIG. 5, the parametric speaker 100 includes an oscillator 101, a modulator 102, an amplifier 105, and an ultrasonic sounding body 110, and generates ultrasonic waves through these. The oscillator 101 oscillates a signal at a predetermined frequency in the ultrasonic band. The frequency to be oscillated is a drive frequency for driving the piezoelectric element 111 when the oscillation signal is transmitted to the ultrasonic sounding body 110, and is determined in advance according to the application of the parametric speaker 100.

変調器102は、音声信号で発振信号をAM変調する。変調は、AM変調に代えて、DSB変調、SSB変調、FM変調であってもよい。増幅器105は、変調された発振信号を増幅し、超音波発音体110に出力する。超音波発音体110は、増幅された発振信号を音波に変換する。   The modulator 102 AM modulates the oscillation signal with the audio signal. The modulation may be DSB modulation, SSB modulation, or FM modulation instead of AM modulation. The amplifier 105 amplifies the modulated oscillation signal and outputs it to the ultrasonic sounding body 110. The ultrasonic sounding body 110 converts the amplified oscillation signal into a sound wave.

上記のように構成されたパラメトリックスピーカ100は、超音波帯域の周波数の信号を発振し、発振信号を所望の音声信号で変調し、変調信号を増幅して、超音波発音体110で音波に変換して放射する。このようにして、指向性の鋭い超音波を放射することができる。たとえば狭い範囲にいる人に選択的に案内を流すことができるため、美術館や水族館、博物館、アミューズメント施設などに利用できる。今後、交通案内などでも利用可能である。   The parametric speaker 100 configured as described above oscillates a signal having a frequency in the ultrasonic band, modulates the oscillation signal with a desired audio signal, amplifies the modulation signal, and converts it into a sound wave with the ultrasonic sound generator 110. Then radiate. In this way, ultrasonic waves with sharp directivity can be emitted. For example, since guidance can be selectively sent to people in a narrow area, it can be used for museums, aquariums, museums, amusement facilities, and the like. In the future, it can also be used for traffic information.

(実施例)
次に、上記の構成を有する超音波発音体110を作製し、共振子114の形状と2次共振の周波数との関係を検証した。共振子114を円錐筒形状に形成し、外径、高さ固定で底面の大きさを変えて2次共振の周波数を測定した。以下の表は、共振子114の形状と2次共振の周波数との関係を示している。

Figure 0006186622
(Example)
Next, the ultrasonic sounding body 110 having the above-described configuration was produced, and the relationship between the shape of the resonator 114 and the secondary resonance frequency was verified. The resonator 114 was formed in a conical cylinder shape, and the frequency of secondary resonance was measured by changing the size of the bottom surface with the outer diameter and height fixed. The following table shows the relationship between the shape of the resonator 114 and the frequency of the secondary resonance.
Figure 0006186622

表1が示すように、底面の直径を大きくすることで2次共振の周波数を高くすることができ、1次共振の周波数との差を広くとれることを確認できた。   As shown in Table 1, it was confirmed that the frequency of the secondary resonance can be increased by increasing the diameter of the bottom surface, and that the difference from the frequency of the primary resonance can be widened.

100 パラメトリックスピーカ
101 発振器
102 変調器
105 増幅器
110 超音波発音体
111 圧電素子
112 振動板
113a、113b リード線
114 共振子
115 圧電振動子
120 基板
100 Parametric Speaker 101 Oscillator 102 Modulator 105 Amplifier 110 Ultrasonic Sound Generator 111 Piezoelectric Element 112 Diaphragm 113a, 113b Lead Wire 114 Resonator 115 Piezoelectric Vibrator 120 Substrate

Claims (3)

電圧の印加により超音波を発生させるパラメトリックスピーカ用の超音波発音体であって、
板状の圧電素子および前記圧電素子が一方の主面に接着された振動板により形成される圧電振動子と、
前記振動板の他方の主面に設けられ、前記振動板の振動により超音波を発生させる共振子と、を備え、
前記圧電振動子の振動を主とする1次共振の周波数と前記共振子の振動を主とする2次共振の周波数との差が、搬送する音声信号の最大周波数を超え
前記音声信号の搬送波として1次共振のみを用いることを特徴とする超音波発音体。
An ultrasonic sounding body for a parametric speaker that generates ultrasonic waves by applying a voltage,
A piezoelectric vibrator formed by a plate-like piezoelectric element and a diaphragm having the piezoelectric element bonded to one main surface;
A resonator that is provided on the other main surface of the diaphragm and generates ultrasonic waves by vibration of the diaphragm;
The difference between the frequency of primary resonance mainly consisting of vibration of the piezoelectric vibrator and the frequency of secondary resonance mainly consisting of vibration of the resonator exceeds the maximum frequency of the audio signal to be conveyed ,
An ultrasonic sounding body using only primary resonance as a carrier wave of the audio signal .
前記共振子は、平底を有する円錐筒形状に形成され、前記平底により前記1次共振の周波数と前記2次共振の周波数との差が、前記1次共振を搬送波とする音声信号の最大周波数を超えていることを特徴とする請求項1記載の超音波発音体。   The resonator is formed in a conical cylinder shape having a flat bottom, and the flat bottom causes a difference between the frequency of the primary resonance and the frequency of the secondary resonance to be a maximum frequency of an audio signal having the primary resonance as a carrier wave. The ultrasonic sounding body according to claim 1, wherein the ultrasonic sounding body exceeds. 配線パターンが設けられた平板状の基板と、
前記基板上に設けられた支持部材と、
前記支持部材により支持された請求項1または請求項2記載の超音波発音体と、を備え、
前記超音波発音体が複数設けられ、前記超音波発音体を連続駆動することで、超音波が伝播する際の非線形特性により可聴音を出現させることを特徴とするパラメトリックスピーカ。
A flat substrate provided with a wiring pattern;
A support member provided on the substrate;
The ultrasonic sounding body according to claim 1 or 2, supported by the support member,
A parametric speaker, wherein a plurality of the ultrasonic sounding bodies are provided, and an audible sound is caused to appear by non-linear characteristics when ultrasonic waves propagate by continuously driving the ultrasonic sounding body.
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