JPH02214888A - 可変色発音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、聴覚および視覚に訴えるデイスプレィなどと
して応用可能なもので、音を発生する時に光の干渉によ
って種々の色調を呈する可変色発音装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来技術において、音の発生にともなって色調が変化す
る発音装置として、例えば実開昭５８−１６４３９３号
公報に開示されているものがある。

この発音装置は、スピーカにおける振動板などの発音部
材の表面にコレステリック液晶層を設けたものであって
、振動時にコレステリック液晶のねじれピッチが変化す
ることによって、色調すく変化するものであった。

［解決しようとする課題］ しかしこの従来の装置では、思う通りの色彩が得にくい
という問題があった。

そこで本発明の目的は、光の干渉を応用して意図的に色
彩を変化させて色調表現をし、音と色とを同時に楽しめ
る可変色発音装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の特徴は、振動によって音を発生させる発音部材
に、光が干渉し得るに十分な厚さの透光性薄膜を設けた
ところにある。

上記透光性薄膜の裏面には反射膜が設けられることもあ
る。

本発明の他の特徴は、振動によって音を発生する発音部
材と透明板とを支持体を介して所定の間隔をおいて対向
するように連結し、発音部材と透明板との少なくとも一
方に、光が干渉し得るに十分な厚さの透光性薄膜を設け
たところにある。上記透明薄膜は、光学的屈折率の異な
る複数の薄膜の重合構造が採用されることもある。

［実施例コ 先ず、本発明の実施例について説明する前に、光の干渉
による発色の原理について第６図を参照して説明する。

反射膜Ａ上に形成された厚さｔの透光性薄膜Ｂに光が入
射角αで入射した場合について考える。

透光性薄膜Ｂに入射した光の内、透光性薄膜Ｂの上面す
で反射される光をＩ　、透光性薄膜すを透過する光を１
　とする。光重。は、透光性薄膜Ｂを透過する際に屈折
され、反射膜Ａとの上面ａで反射されて再び透光性薄膜
Ｂを透過し、透光性薄膜Ｂ上で光■１と出会い、干渉し
合う。このとき、光ｌ　と光Ｉ２に含まれる可視波長の
光の内、位相が一致したものがあると、この位相か一致
した波長の光が干渉作用によって強まる。この結果、こ
の特定波長の色が観察される。

以上が干渉による発色の原理である。

干渉光の波長、すなわち干渉色の色調は、透光性薄膜２
の厚さｔ、屈折率μ、入射角αによって変化する。

また実際には透光性薄膜面の平行度や膜物質固有の分光
反射率特性、膜物質純度や吸収レベルの差や物質の結晶
方向による光学的な振動面が偏った２光に別れる複屈折
や回折現象等が複合的に作用し、単純に干渉の原理のみ
では説明できないとしても、主としては上記の干渉作用
で予測される干渉光を得ることができる。

次に本発明の実施例について説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示すものである。

この実施例は、発音部祠として圧電振動体１を使用した
ものであって、圧電振動体の上面には、可視波長の光が
干渉し得るに十分な厚さの透光性薄膜２が設けてある。

透光性薄膜２は、周期率表におけるｍＢ、ＩＶＡ、ＴＶ
Ｂ、ＶＡ、ＶＩＡ族の少なくとも一つの元素の窒化物、
酸化物、炭化物等を単独または複合してなるものである
。ｍＢ族の元素の化合物の一例としては、ＡＡＮ、Ａｌ
２２０３が、ＩＶＡ族の元素の化合物の一例としては、
ＴｉＯ□。

ＺｒＯ、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣが、ＩＶＢ族の元素の
化合物の一例としては、５ｉ０２．ＳｉＯ。

５ｉＣ１Ｓ１３Ｎ４が、ＶＡ族の元素の化合物の一例と
しテハ、ＶＯ，Ｔａ　　Ｏ、ＶＣ，ＮｂＣＴａＣが、Ｖ
ＩＡ族の元素の化合物の一例としては、Ｃｒ　　Ｏ、Ｍ
ｏＯ、Ｃｒ　　Ｃ、Ｍｏ２Ｃ。

ＷＣが、それぞれ適している。

圧電振動体１は、圧電体１１の両面に電極１２゜１３が
設けてあるものであって、圧電体１１としでは、ＰＺＴ
　（鉛、ジルコニュウムおよびチタンの酸化物からなる
セラミック）などの圧電セラミックおよび高分子圧電材
料（例えばポリ弗化ビニリデン）などが選択される。ま
た電極１２１３としては、Ａｇ電極、ＩＴＯ（インジウ
ムとスズの酸化物）透明電極などが利用される。

このような構成であるので、電極１２．１３＋、：交流
電圧を印加すると圧電体１１は振動して発音し、同時に
透光性薄膜２も振動する。この振動によって、透光性薄
膜２に対する入射光（自然光もしくは白色光）の入射角
が相対的に変化する。これにより、先の説明した干渉の
原理にしたがって、観察される光の色が変化する。圧電
振動体１の振動のモード及び変位量は印加する電圧の高
さや周波数、波形などを調整することによって自由に変
化させることができる。このため、この印加電圧を調整
することによって音色や音圧を変化させると同時に、そ
れに対応して色調を変化させることができる。そのため
、本発明の可変色発音装置を音楽鑑賞用の発音体として
用いた場合には、そのメロディ、リズム、音色などに応
じて色調が多様に変化する。

また、透光性薄膜２の裏面に反射膜を設けるようにすれ
ば、屈折光を減衰させることなく効率良く反射させるこ
とができ、より強い干渉色が得られる。なお、電極１２
としてＮｉ電極などの光反射率の電極膜を用いた場合に
は、電極１２に反射板を兼用させることができる。

また、本実施例において、電極１２としてＩＴＯ透明電
極を用い、この透明電極の膜厚を可視波長の光が干渉す
るのに十分な膜厚に形成すれば、この透明電極を透光性
薄膜２に代えることができ、構成を簡単にすることがで
きる。

第２図は本発明の他の実施例を示すものである。

この実施例では、発音部材である圧電振動体１と透明板
３とを支持体４を介して平行に位置させている。圧電振
動体１と透明板３との対向面には、それぞれ光が干渉し
得るに十分な厚さの透光性薄膜としての透光性薄膜５，
６が設けてある。透光性薄膜５，６の間は空間７となっ
ている。なお圧電振動体１の構成は、第１図示のものと
実質的に同一構成であって、上下両面に電極が設けてあ
る。

このような構成であるので、圧電振動体１を振動させる
と、この振動は透光性薄膜２．支持体４を紅て透光性薄
膜５．透明板３に伝播する。圧電振動体１の振動によっ
て発せられる音は、空間７の共鳴作用により増幅され、
より高い音圧となる。

そしてこれと同時に光学的高屈折材６，７も振動し、第
１図示の実施例と同様に発音に応じて色調が変化する。

なお、この第２の実施例では、共鳴作用によって、小さ
な駆動電圧でも高い音圧を得ることができるだけでなく
、透明板３から入射した光は、透明板３．光学的高屈折
材５．６．空間７の光学的屈折率の異なる各層にて屈折
され、さらにそれらの各層の上面にて反射されるため、
より複雑な色調の変化が得られる。

なお、上記実施例において、透光性薄膜５は透明板３の
上面に設けても同様な効果が得られることはいうまでも
ない。また、第２図には、圧電振動体１と透明板３を平
坦状に形成して平行に配設しであるが、非平行に対向さ
せて配設しても良く、さらにはこれらを所定の曲率で湾
曲させて対向的に配設してもよい。また支持体４はゴム
などの弾性を有するものが好ましいが、ガラス、金属な
どの剛体であってもよい。

第３図は本発明のさらに他の実施例を示すものである。

この可変色発音装置は、振動によって音を発生させる発
音部材として強誘電性液晶パネル８を使用している。強
誘電性液晶パネル８の前面には、透光性薄膜２が設けて
ある。

強誘電性型液晶パネル８は、２枚の透明板８１゜８２が
所定の間隙をもって対向しており、両透明板の内面には
、ＩＴＯなどの透明導電体からなる透明電極８３．８４
が設けてある。透明電極８３゜８４の対向面には、ポリ
エステル樹脂系の配向材８５．８６が設けてある。外周
縁部はエポキシ樹脂系接着剤である封止材８７にて封止
してあり、この内部には強誘電性液晶８８が封入しであ
る。

したがって透明電極８３．８４に電圧をかけると、強誘
電性液晶８８の圧電作用により、強誘電性液晶パネル８
が振動して発音する。そして、前述の実施例と同様の作
用により、強誘電性液晶パネル８の振動による発音に対
応して干渉色が変化する。

また、本実施例では、透光性薄膜２側から入射した光が
透光性薄膜２．透明板板８１１強誘電性液晶８８の光学
的屈折率の異なる各層で屈折され、さらにこれらの各層
および透明板８２の上面で反射されるため、前述の第２
図示の実施例と同様により複雑に色調が変化する。

またさらに、この実施例では、強誘電性液晶パネル８は
、単に発音部材であるばかりでな（、時刻や画像などを
表示する表示装置の機能を兼用させることも可能である
。

第４図は、さらに他の実施例を示すものである。

この実施例では、第３図の実施例と同様に、発音部材と
して強誘電性液晶パネル８ａを使用しているが、強誘電
性液晶パネル８ａの構成が異なっている。

すなわち、強誘電性液晶パネル８ａでは、２枚の透明板
８１ａ、８２ａの内側に透光性薄膜８３ａ、８４ａが設
けてある。透光性薄膜８３ａ、８４ａはそれぞれＩＴＯ
なと透明導電体を可視波長の光が干渉を起すの十分な厚
みに形成したものであって、強誘電性液晶パネル８ａの
電極を兼用している。なお、他の構成は、第３図に示す
実施例と実質的に同様であって、８５ａ、８６ａは配向
剤、８７ａは封止剤、８８ａは強誘電性液晶である。

このような構成であるので、本実施例では、製造工程を
省略してコストを低減させることができるとともに、前
述の第３図に示す実施例と同様の効果を得ることができ
る。

第５図には、上記各実施例にて説明した透光性薄膜の他
の実施例を示している。透光性薄膜２０は光学的屈折率
の異なる複数の薄膜２１，２２゜２３を多層の重合構造
に形成しである。

具体的には、Ｍ　ｇ　Ｆ　　、　　Ｓ　１０　　、　Ａ
　Ｊ２２０３など光学的低屈折材層２１とＴｉＯ２、Ｚ
ｎＳ。

Ｚ　ｒ　０２など光学的高屈折材層２２．２３を交互に
重合させた構造である。

したがって、この実施例によれば、各層を形成する物質
の選択、積み重ねの順序、および各層の厚みの調整など
によって透光性薄膜２０の屈折率を微妙に変化させるこ
とができ、干渉によって得られる色調を微妙に調整する
ことができる。

また前記各実施例においては、発音部材として圧電振動
体や強誘電性液晶パネルなどの圧電素子を用いた例を示
したが、それに限定されるものではなく、その他にも動
電、圧電、静電の各スピカの振動板やリンなどであって
もよい。

また透光性薄膜は、発音部材が不透明な場合には、この
発音部材の表面側に配置することが必要であるが、この
発音部材が透明であれば、裏面側に形成しても同様な効
果が得られる。

また本願の可変色発音装置の支持方法は、その外周を支
持するものばかりでなく、片持支持や中心支持などであ
ってもよい。また、この支持の態様によっても振動モー
ドが変化するため、支持の態様を変化させることによっ
て色調を変化させることも可能である。

［効果］ 以上説明したように本発明によれば、発音部材の表面に
光が干渉するのに十分な厚さの透光性薄膜を設けたため
、発音と同時に音色や音圧に対応した色調の干渉色が多
様に楽しめる。また、この干渉色の色調は透光性薄膜の
厚みや成分を変更することによって調整することができ
る。

また、透光性薄膜の裏面に反射膜を形成した場合には、
効率的に屈折光を反射させることができ、干渉光をより
強くすることができる。

また、発音部材と透明板とを支持体を介して所定の間隙
をおいて対向するように連結し、発音部材と透明板の少
なくとも一方に透光性薄膜を形成した場合には、共鳴作
用によって振動と音圧を大きくできるとともに、より複
雑な色調の干渉色を得ることができる。

また、発音部材として圧電振動体または強誘電性液晶パ
ネルを用いた場合には、印加電圧を調整することによっ
て、発生する音の音圧や音色に応じて思い通りに干渉色
を選択することができる。

また特に強誘電性液晶パネルを用いた場合には、発音装
置としてだけでなく、発音装置を兼用した表示装置とし
ても用いることができる。

また、透光性薄膜を光学的屈折率の異なる複数の薄膜の
重合構造とした場合には、積み重ねの順序、各薄膜の層
厚及びその材質をコントロールすることにより干渉色を
微妙に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は他の
実施例を示す断面図、第３図はさらに他の実施例を示す
断面図、第４図はさらに他の実施例を示す断面図、第５
図は透光性薄膜の他の実施例を示す断面図、第６図は光
の干渉原理を示す断面図である。 １、・・・発音部材（圧電振動体） ３・・・透明板、 ２．５，６，８３ａ、８４ａ・・・透光性薄膜、４．８
７．８７ａ・・・支持体、 ８．８ａ・・・発音部材（強誘電性液晶パネル）。 以　　上

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動によって音を発生させる発音部材に、光が干
   渉し得るに十分な厚さの透光性薄膜を設けた ことを特徴とする可変色発音装置。
2. （２）請求項１において、透光性薄膜の裏面には反射膜
   が設けてある ことを特徴とする可変色発音装置。
3. （３）振動によって音を発生させる発音部材と透明板と
   を支持体を介して所定の間隔をおいて対向するように連
   結し、 上記発音部材と透明板との少なくとも一方に、光が干渉
   し得るに十分な厚さの透光性薄膜を設けた ことを特徴とする可変色発音装置。
4. （４）請求項１ないし３のいずれかにおいて、透光性薄
   膜は光学的屈折率の異なる複数の薄膜の重合構造である ことを特徴とする可変色発音装置。
5. （５）請求項１ないし４のいずれかにおいて、発音部材
   は圧電振動体または強誘電液晶セルであることを特徴と
   する可変色発音装置。