JPH03276996A - Ultrasonic parametric speaker - Google Patents

Ultrasonic parametric speaker

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Publication number
JPH03276996A
JPH03276996A JP7791090A JP7791090A JPH03276996A JP H03276996 A JPH03276996 A JP H03276996A JP 7791090 A JP7791090 A JP 7791090A JP 7791090 A JP7791090 A JP 7791090A JP H03276996 A JPH03276996 A JP H03276996A
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JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
distribution
acoustic filter
acoustic
directivity
Prior art date
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Pending
Application number
JP7791090A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Arikawa
泰史 有川
Susumu Kobayashi
晋 小林
Yoshiaki Ueno
植野 嘉章
Keiichi Mizuguchi
水口 慶一
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.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH03276996A publication Critical patent/JPH03276996A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To sharpen directivity by minimizing the distribution of acoustic impedance to ultrasonic in mid sections and forming it to become progressively wide to a peripheral part so that an acoustic filter can make the distribution of sound pressure after ultrasonic-passing close to a glass distribution. CONSTITUTION:The outside surface of an acoustic filter 3 is flat due to its uniform material, like urethane, etc., but the inside is formed by a recessed-shape and changing the width of a board. The sound pressure after passing through the ultrasonic emitted from by a ultrasonic oscillator 1 through the filter 3, makes closer to a gauss distribution G in which a side lobe is seemed to be theoretically turned to zero. In this way, the distribution of the acoustic impedance to the ultrasonic is changed so as to being minimized in mid sections and becoming progressively wider in the peripheral part, that is the thickness of the board is also changed to minimizing in mid sections and to becoming thick in a peripheral part. Thus, the side lobe of the primary wave emitted from the oscillator 1 is removed, and the directivity can be sharpened.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波パラメトリックスピーカに関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to an ultrasonic parametric speaker.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の超音波パラメトリックスピーカの典型的な例とし
て、以下のものが存在し、それを第4図及び第5図に基
づいて説明する。
Typical examples of conventional ultrasonic parametric speakers include the following, which will be explained based on FIGS. 4 and 5.

超音波パラメトリックスピーカは、超音波振動子1と音
響フィルター3とを基本構成部材とし、具体的には、超
音波振動子lと、超音波振動子固定部材2と、音響フィ
ルター3と、吸音材4とがスピーカボックス5に収容さ
れてなる。またスピーカボックス5は、−船釣に円筒状
をなし、そして−点鎖線で示すような箱体に収容されて
いる。
The ultrasonic parametric speaker has an ultrasonic transducer 1 and an acoustic filter 3 as basic components, and specifically includes an ultrasonic transducer 1, an ultrasonic transducer fixing member 2, an acoustic filter 3, and a sound absorbing material. 4 are housed in the speaker box 5. The speaker box 5 has a cylindrical shape and is housed in a box as shown by the dotted chain line.

さらに詳しくは、超音波振動子1は、強力な超音波を発
生させるために複数個使用され、それらが円板状の超音
波振動子固定部材2に固定されている。音響フィルター
3は、ウレタン等の均一な材料からなる円板状のもので
、所定の間隔を持って超音波振動子lに対向して配設さ
れるとともに、グラスウール等からなる円柱状の吸音材
4がその空間を覆っている。そして、スピーカボックス
5が、これら各部材を保持している。
More specifically, a plurality of ultrasonic transducers 1 are used to generate powerful ultrasonic waves, and these are fixed to a disc-shaped ultrasonic transducer fixing member 2. The acoustic filter 3 is a disc-shaped one made of a uniform material such as urethane, and is disposed facing the ultrasonic transducer l at a predetermined interval, and is also made of a cylindrical sound-absorbing material made of glass wool or the like. 4 covers the space. The speaker box 5 holds each of these members.

ここで、気体の非線形音響現象の一種であるパラメトリ
ック現象を簡単に説明する。スピーカをf+、h とい
う二つの周波数で駆動すると、f、とf8(−次波)が
媒質(空気)の非線形性によって干渉を起こし、これら
の和と差の周波数、つまりf1十f!とfウーf、をも
つ波(二次波)が発生する。そこでf、、f、を超音波
にし、f、−f、が可聴周波になるようにすると、発生
した可聴音を聞くことができ、これがパラメトリック現
象である。そして、この現象を発生させるため一次波が
十分強力な超音波となるよう、超音波振動子1は前述し
た如く複数個使用され、また音響フィルター3はその強
力な超音波を通過させ人体に悪影響を及ぼさない程度に
するためのものである。
Here, a parametric phenomenon, which is a type of gas nonlinear acoustic phenomenon, will be briefly explained. When a speaker is driven at two frequencies, f+ and h, f and f8 (-th order waves) cause interference due to the nonlinearity of the medium (air), and the frequency of their sum and difference, that is, f1 + f! A wave (secondary wave) having f and f is generated. Therefore, if we make f,,f, an ultrasonic wave and,f,-f,an audio frequency, we can hear the generated audible sound, which is a parametric phenomenon. As described above, a plurality of ultrasonic transducers 1 are used so that the primary wave becomes a sufficiently powerful ultrasonic wave to generate this phenomenon, and the acoustic filter 3 allows the powerful ultrasonic wave to pass through, causing harmful effects on the human body. This is to ensure that no damage is caused.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

超音波パラメトリックスピーカは、−次波として指向性
に優れる超音波を使用しているので、それにより発生す
る二次波も可聴音ではあるが、やはり指向性に優れたも
のとなる。しかしながら、超音波にはサイドローブが発
生し、これはその超音波の指向性を悪くするという性質
がある。
Since the ultrasonic parametric speaker uses ultrasonic waves with excellent directivity as negative-order waves, the secondary waves generated thereby are also audible sounds, but they also have excellent directivity. However, side lobes are generated in ultrasonic waves, which have the property of worsening the directivity of the ultrasonic waves.

従って、上記した従来の超音波パラメトリックスピーカ
のように、超音波振動子lから放射された超音波である
一次波がサイドローブを残存させ、つまり指向性を悪く
したままの状態で音響フィルター3を通過すると、それ
により発生する二次波も指向性が悪くなり、上記した指
向性に優れるという超音波パラメトリックスピーカの特
長を十分発揮させられないという問題が起こる。
Therefore, as in the conventional ultrasonic parametric speaker described above, the primary wave, which is the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic transducer l, remains in the acoustic filter 3 with side lobes remaining, that is, with poor directivity. When the ultrasonic parametric speaker passes through, the directivity of the secondary waves generated thereby also deteriorates, causing the problem that the above-mentioned feature of the ultrasonic parametric speaker, which is excellent in directivity, cannot be fully utilized.

本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので、その目的と
するところは、超音波振動子から放射された一次波のサ
イドローブを取り除いて指向性を良くすることにより、
それから発生する二次波の指向性も良くなって、超音波
パラメトリックスピーカの指向性に優れるという特長を
十分発揮させることにある。
The present invention has been made in view of the above reasons, and its purpose is to improve the directivity by removing the side lobes of the primary waves emitted from the ultrasonic transducer.
The directivity of the secondary waves generated from this is also improved, and the advantage of the ultrasonic parametric speaker is that it has excellent directivity.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記した課題を解決するために、請求項(1)記載の超
音波パラメトリックスピーカは、超音波を発生する超音
波振動子と、その超音波が通過する音響フィルターとを
有してなり、超音波が気体の非線形音響現象におけるパ
ラメトリック現象の影響を受けるようにした超音波パラ
メトリックスピーカにおいて、 前記音響フィルターは、前記超音波の通過した後の音圧
分布がガウス分布に近づくよう、超音波に対する音響イ
ンピーダンスの分布が中央部で最小とし周辺部になる程
大きいものとなるよう形成された構成としている。
In order to solve the above-described problem, an ultrasonic parametric speaker according to claim (1) includes an ultrasonic transducer that generates ultrasonic waves and an acoustic filter through which the ultrasonic waves pass. In an ultrasonic parametric speaker in which the sound pressure is influenced by a parametric phenomenon in a nonlinear acoustic phenomenon of gas, the acoustic filter adjusts the acoustic impedance to the ultrasonic waves so that the sound pressure distribution after the ultrasonic waves pass approaches a Gaussian distribution. The structure is such that the distribution is minimum at the center and becomes larger toward the periphery.

その具体的な手段として、前記音響フィルターの構成が
、請求項(2)記載のものは、その厚みを変化させて、
請求項(3)記載のものは、その材料の密度を変化させ
て、請求項(4)記載のものは、複数の材料により、そ
れぞれ形成されている。
As a specific means, the configuration of the acoustic filter according to claim (2) is such that the thickness thereof is changed,
The device according to claim (3) is formed by changing the density of the material, and the device according to claim (4) is formed from a plurality of materials.

〔作用〕[Effect]

本発明によれば、超音波振動子から放射された超音波(
−次波)の音響フィルターを通過した後の音圧分布が、
理論上サイドローブが零になると言われているガウス分
布に近づくよう、音響フィルターの超音波に対する音響
インピーダンスの分布が形成されているので、−次波の
サイドローブが取り除かれて指向性が良くなり、ひいて
はそれから発生する二次波の指向性も良くすることがで
きることになる。
According to the present invention, ultrasonic waves (
- the sound pressure distribution after passing through the acoustic filter of
The acoustic filter's acoustic impedance distribution for ultrasonic waves is shaped to approach a Gaussian distribution, which is said to theoretically have zero sidelobes, so the -order wave sidelobes are removed and directivity is improved. As a result, the directivity of the secondary waves generated therefrom can also be improved.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の一実施例(第1実施例)を、第1図に基づいて
以下に説明する。従来例と異なるところは、音響フィル
ター3の構成であり、従来例のものと実質的に同一の部
材には同一の符号を付して、その異なるところについて
のみ説明する。
An embodiment (first embodiment) of the present invention will be described below based on FIG. 1. The difference from the conventional example is the configuration of the acoustic filter 3. Substantially the same members as those of the conventional example are given the same reference numerals, and only the different parts will be explained.

音響フィルター3は、ウレタン等の均一な材料により、
同図(a)の如く外面は平面であるが内面を凹面状にし
板厚を変化させて形成されている。
The acoustic filter 3 is made of a uniform material such as urethane,
As shown in Figure (a), the outer surface is flat, but the inner surface is concave and the thickness is varied.

さらに詳しく、この板厚の変化の状態を説明する。超音
波振動子lから放射された超音波(−次波)の音響フィ
ルター3を通過した後の音圧分布が、理論上サイドロー
ブが零になると言われているガウス分布Gに近づくよう
にするため、その超音波に対する音響インピーダンスの
分布が、中央部で最小とし周辺部になる程大きいものと
なるよう、つまり板厚も中央部で最も薄く周辺部になる
程厚くなるよう変化させているのである。
The state of this change in plate thickness will be explained in more detail. The sound pressure distribution of the ultrasonic wave (-order wave) emitted from the ultrasonic transducer l after passing through the acoustic filter 3 is made to approach the Gaussian distribution G, which is said to theoretically have zero sidelobes. Therefore, the distribution of acoustic impedance to the ultrasonic waves is minimized at the center and increases toward the periphery.In other words, the board thickness is varied so that it is thinnest at the center and thickens toward the periphery. be.

上記の構成にすることにより、超音波振動子1かう放射
された一次波のサイドローブが取り除かれて指向性が良
くなり、ひいてはそれから発生する二次波の指向性も良
くなって、超音波パラメトリックスピーカの指向性に優
れるという特長を十分発揮させることができる。
By adopting the above configuration, the side lobes of the emitted primary waves of the ultrasonic transducer 1 are removed and the directivity is improved, which in turn improves the directivity of the secondary waves generated from it, and the ultrasonic parametric The feature of excellent directivity of the speaker can be fully utilized.

第1図(a)の変形したものが同図(b)であり、音響
フィルター3の外面と内面の両方を凹面状にして、どの
部分の断面もその板厚が同図(a)と等しく形成されて
おり、効果は同様に得られる。
Fig. 1(b) is a modified version of Fig. 1(a), in which both the outer and inner surfaces of the acoustic filter 3 are made concave, and the thickness of the cross section of any part is equal to that of Fig. 1(a). The same effect can be obtained.

他の実施例を第2図及び第3図に示す。上記の第1実施
例と異なるところは、音響フィルター3の構成であり、
それは超音波に対する音響インピーダンスの分布が、中
央部で最小とし周辺部になる程大きいものとなるように
するための手段の違いである。
Other embodiments are shown in FIGS. 2 and 3. The difference from the first embodiment described above is the configuration of the acoustic filter 3,
The difference lies in the means used to ensure that the distribution of acoustic impedance to ultrasonic waves is minimum at the center and becomes larger toward the periphery.

第2図(第2実施例)の場合、音響フィルター3は、材
料がウレタン等であるが第1実施例のように均一ではな
く、その密度が中央部で最も粗とし周辺部になる程密と
なるよう変化させて形成して、上記手段としている。
In the case of FIG. 2 (second embodiment), the acoustic filter 3 is made of urethane or the like, but it is not uniform as in the first embodiment, and its density is coarsest at the center and denser at the periphery. The above means is formed by changing the shape so that

第3図(第3実施例)の場合、音響フィルター3は、複
数の材料3a、3bを組み合わせて、上記手段としてい
る。
In the case of FIG. 3 (third embodiment), the acoustic filter 3 is a combination of a plurality of materials 3a and 3b to form the above-mentioned means.

そして、第2及び第3実施例により達成される効果は、
勿論、第1実施例と同様である。
The effects achieved by the second and third embodiments are as follows:
Of course, this is the same as the first embodiment.

なお、第1.第2.第3の各実施例は、単独で構成せず
に、それらを適宜組み合わせて構成してもよい。
In addition, 1. Second. Each of the third embodiments may not be configured independently, but may be configured by appropriately combining them.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の超音波パラメトリックスピーカは、上記のよう
に構成したから、超音波振動子から放射された一次波の
サイドローブが取り除かれて指向性が良くなり、ひいて
はそれから発生する二次波の指向性も良くなって、超音
波パラメトリックスピーカの指向性に優れるという特長
を十分発揮させることができる。
Since the ultrasonic parametric speaker of the present invention is constructed as described above, the side lobes of the primary waves emitted from the ultrasonic transducer are removed, resulting in improved directivity, which in turn improves the directivity of the secondary waves generated therefrom. The characteristics of the ultrasonic parametric speaker, which is excellent in directivity, can be fully utilized.

【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図及び
第3図は、他の実施例を示す断面図、第4図は、従来例
の斜視図、 第5図は、同上の断面図である。 1−超音波振動子、 2〜超音波振動子固定部材、 3−音響フィルター 4・・・吸音材、 5−スピーカボックス、 G−・・ガウス分布。
[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a sectional view showing one embodiment of the present invention, Figs. 2 and 3 are sectional views showing other embodiments, and Fig. 4 is a perspective view of a conventional example. Figure 5 is a sectional view of the same as above. 1-Ultrasonic transducer, 2-Ultrasonic transducer fixing member, 3-Acoustic filter 4...Sound absorbing material, 5-Speaker box, G--Gaussian distribution.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)超音波を発生する超音波振動子と、その超音波が
通過する音響フィルターとを有してなり、超音波が気体
の非線形音響現象におけるパラメトリック現象の影響を
受けるようにした超音波パラメトリックスピーカにおい
て、 前記音響フィルターは、前記超音波の通過した後の音圧
分布がガウス分布に近づくよう、超音波に対する音響イ
ンピーダンスの分布が中央部で最小とし周辺部になる程
大きいものとなるよう形成されたことを特徴とする超音
波パラメトリックスピーカ。
(1) An ultrasonic parametric device comprising an ultrasonic transducer that generates ultrasonic waves and an acoustic filter through which the ultrasonic waves pass, so that the ultrasonic waves are influenced by parametric phenomena in nonlinear acoustic phenomena of gases. In the speaker, the acoustic filter is formed so that the distribution of acoustic impedance to the ultrasonic waves is minimum at the center and becomes larger toward the periphery so that the sound pressure distribution after the ultrasonic waves pass approaches a Gaussian distribution. An ultrasonic parametric speaker characterized by:
(2)前記音響フィルターが、その厚みを変化させて形
成されたことを特徴とする請求項(1)記載の超音波パ
ラメトリックスピーカ。
(2) The ultrasonic parametric speaker according to claim (1), wherein the acoustic filter is formed by varying its thickness.
(3)前記音響フィルターが、その材料の密度を変化さ
せて形成されたことを特徴とする請求項(1)記載の超
音波パラメトリックスピーカ。
(3) The ultrasonic parametric speaker according to claim (1), wherein the acoustic filter is formed by changing the density of the material.
(4)前記音響フィルターが、複数の材料により形成さ
れたことを特徴とする請求項(1)記載の超音波パラメ
トリックスピーカ。
(4) The ultrasonic parametric speaker according to claim (1), wherein the acoustic filter is formed of a plurality of materials.
JP7791090A 1990-03-27 1990-03-27 Ultrasonic parametric speaker Pending JPH03276996A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0599250A2 (en) * 1992-11-24 1994-06-01 Canon Kabushiki Kaisha Acoustic output device, and electronic apparatus using said device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0599250A2 (en) * 1992-11-24 1994-06-01 Canon Kabushiki Kaisha Acoustic output device, and electronic apparatus using said device
EP0599250A3 (en) * 1992-11-24 1995-07-26 Canon Kk Acoustic output device, and electronic apparatus using said device.

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