JP2008244964A - Electrostatic ultrasonic transducer, electrostatic transducer, ultrasonic speaker, speaker device, audio signal reproduction method using electrostatic ultrasonic transducer, directional acoustic system, and display device - Google Patents
Electrostatic ultrasonic transducer, electrostatic transducer, ultrasonic speaker, speaker device, audio signal reproduction method using electrostatic ultrasonic transducer, directional acoustic system, and display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008244964A JP2008244964A JP2007083676A JP2007083676A JP2008244964A JP 2008244964 A JP2008244964 A JP 2008244964A JP 2007083676 A JP2007083676 A JP 2007083676A JP 2007083676 A JP2007083676 A JP 2007083676A JP 2008244964 A JP2008244964 A JP 2008244964A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- pair
- hole
- electrodes
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 title claims description 79
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 85
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 10
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 36
- 230000010356 wave oscillation Effects 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000282472 Canis lupus familiaris Species 0.000 description 1
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- 241000282376 Panthera tigris Species 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000010019 resist printing Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Abstract
【課題】固定電極に設けた貫通穴を共鳴管として作用させて放射音波の音圧レベルを高めるとともに、広帯域に渡り音圧レベルを高めることができる、静電型超音波トランスデューサを提供する。
【解決手段】貫通穴を有する第1の電極と、貫通穴を有する第2の電極と、前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、を含み、直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯の信号波で変調した変調波である交流信号が印加されるとともに、前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有することを特徴とする。
【選択図】図3An electrostatic ultrasonic transducer capable of increasing the sound pressure level of a radiated sound wave by causing a through hole provided in a fixed electrode to act as a resonance tube and increasing the sound pressure level over a wide band.
A first electrode having a through hole, a second electrode having a through hole, and the through hole of the first electrode and the through hole of the second electrode make a pair. And a vibration film sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode and having a conductive layer, a DC bias voltage is applied to the vibration film, and An AC signal, which is a modulated wave obtained by modulating a carrier wave in an ultrasonic frequency band with a signal wave in an audible frequency band, is applied to the electrode, and a through hole provided in at least one of the pair of electrodes is used as a resonance tube It is characterized by having a length of at least two kinds of resonance tubes.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、放射する音波の音圧レベルを広帯域に渡り高めることができる、静電型超音波トランスデューサ、静電型トランスデューサ、超音波スピーカ、スピーカ装置、静電型超音波トランスデューサによる音声信号再生方法、指向性音響システム、および表示装置に関するものである。 The present invention provides an electrostatic ultrasonic transducer, electrostatic transducer, ultrasonic speaker, speaker device, and audio signal reproduction method using an electrostatic ultrasonic transducer capable of increasing the sound pressure level of radiated sound waves over a wide band. The present invention relates to a directional acoustic system and a display device.
超音波スピーカ等に使用される静電型トランスデューサには、図14に示すプル型と呼ばれる静電型トランスデューサと(例えば、特許文献1を参照)、図15に示すプッシュプル型と呼ばれる静電型トランスデューサとがある(例えば、特許文献2を参照)。 The electrostatic transducer used for an ultrasonic speaker or the like includes an electrostatic transducer called a pull type shown in FIG. 14 (see, for example, Patent Document 1), and an electrostatic type called a push-pull type shown in FIG. There is a transducer (see, for example, Patent Document 2).
図14(A)の断面図で示されるプル型の静電型トランスデューサは、振動膜31と、振動膜31に密着する凸部51Cを有する導電体で形成された固定電極51と、直流バイアス電源32と、交流信号33を発生する信号源とを有している。振動膜31は、図14(B)に示すように、導電層である振動電極層31Aを誘電体膜(絶縁層)32Bで挟んで形成される。
The pull-type electrostatic transducer shown in the cross-sectional view of FIG. 14A includes a
振動電極層31Aと固定電極51との間には、常時、電圧調整可能な直流バイアス電源32により一定の直流バイアス電圧が印加されており、この電界により発生する静電力により固定電極51の凸部51Cに振動電極層31Aが吸着され、振動電極層31Aと固定電極51との間に形成される空洞部(静電力発生部)52を除き、密着した状態にある。また、固定電極51には、空洞部52から外部に連通する貫通穴54が形成されている。この貫通穴54は、通気口として機能すると共に、放射される音波の音圧レベルを向上させる共鳴管(音響共鳴管)としても機能する。
A constant DC bias voltage is always applied between the vibrating
上記構成において、振動膜31の振動電極層31Aと固定電極51との間に直流バイアス電源32により、直流バイアス電圧が印加されると、振動膜31の振動電極層31Aが固定電極51の凸部51Cに吸着される。この状態で、振動電極層31Aと固定電極51との間に交流信号33が直流バイアス電圧に重畳されて印加されることにより、振動電極層31Aと固定電極51の電極部(振動膜の振動部に対向する面)53との間に静電力が作用し、振動膜31は交流信号33により駆動され、振動する。
In the above configuration, when a DC bias voltage is applied between the vibrating
図14(C)は、振動電極層31Aに対して、交流信号33の負(−)側の出力が印加された場合の振動膜31の振動状態を示し、図14(D)は、交流信号33の正(+)側の出力が印加された場合の振動膜31の振動状態を示している。
FIG. 14C shows the vibration state of the
図14(C)に示す状態の場合は、固定電極51と振動電極層31Aとの間の電位差が大きくなり、固定電極51と振動電極層31Aとの間に強い静電力(吸引力)が作用し、振動電極層31Aの中央部は固定電極51の方向に引き寄せられる。図14(D)に示す状態の場合は、固定電極51と振動電極層31Aとの間の電位差が小さくなり、固定電極51と振動電極層31Aとの間の静電力(吸引力)が弱まり、振動電極層31Aの中央部は、弾性復元力により固定電極51と反対の方向に引き戻される。このようにして、振動電極層31Aは交流信号33に応じて振動し、音波を出力する。
In the state shown in FIG. 14C, the potential difference between the
このように、図14に示す静電型トランスデューサは、振動膜が一方の方向から静電吸引力を受けることからプル型の静電型トランスデューサとよばれる。このプル型の静電型トランスデューサの長所は、開口面積が大きく、音圧を稼ぎ易い点であり、短所は、出力波形の歪みが大きい点である。(静電吸引力と弾性復元力とで振動するため)。 As described above, the electrostatic transducer shown in FIG. 14 is called a pull-type electrostatic transducer because the vibrating membrane receives an electrostatic attractive force from one direction. The advantages of this pull type electrostatic transducer are that the opening area is large and that it is easy to obtain sound pressure, and the disadvantage is that the distortion of the output waveform is large. (Because it vibrates with electrostatic attractive force and elastic restoring force).
また、図15(A)に示すプッシュプル型の静電型トランスデューサは、振動電極層31Aを有する振動膜31と、振動膜31のそれぞれの面に対向して設けられた前面側固定電極51A及び背面側固定電極51Bからなる一対の固定電極とを有している。振動膜31は、図15(B)に示すように、導電層である振動電極層31Aを誘電体膜31Bで挟むように形成されている。
A push-pull electrostatic transducer shown in FIG. 15A includes a vibrating
また、振動膜31を挟持する前面側固定電極51Aには複数の貫通穴54Aが設けられており、かつ背面側固定電極51Bには前面側固定電極51Aに設けた貫通穴54Aに対向する位置に同一形状の貫通穴54Bが設けられている。この貫通穴54は、通気口として機能すると共に、放射される音波の音圧レベルを向上させる共鳴管としても機能する。
The front-side fixed
前面側固定電極51Aと背面側固定電極51Bは、振動電極層31Aと固定電極51A、51Bとの間に形成される空洞部(静電力発生部)52A、52Bを除き、密着した状態にあり、振動膜31と固定電極51A、51Bとが一部空洞部52A、52Bを介して対向するように構成されている。
The front-side fixed
また、直流バイアス電源32、振動電極層31Aに直流バイアス電圧を印加するための電源であり、交流信号33A、33Bは、前面側固定電極51Aと背面側固定電極51Bとの間に印加される信号である。上記の構成により、前面側固定電極51Aと背面側固定電極51Bとには、センタータップを基準にして、振幅が等しく、位相が互いに反転した交流信号33A、33Bが印加される。これにより、振動電極層31Aと、固定電極51A、51Bの電極部(振動膜の振動部に対向する面)53A、53Bとの間に静電力が作用し振動膜31は交流信号33A、33Bにより駆動され、振動する。
Further, the DC
図15(A)は、交流信号がゼロ(0)の場合の、振動膜31の振幅状態を示しており、振動膜31は中立(前面側固定電極51Aと背面側固定電極51Bの真ん中)の位置にある。
FIG. 15A shows the amplitude state of the vibrating
図15(C)は、前面側固定電極51Aに交流信号の+電圧が印加され、背面側固定電極51Bに交流信号の−電圧が印加された場合の、振動膜31の振動状態を示す図であり、振動膜31の振動電極層31Aの中央部は、背面側固定電極51Bとの間の静電力(吸引力)と、前面側固定電極51Aとの間の静電力(反発力)により、背面側固定電極51Bの方向に引き寄せられる。
FIG. 15C is a diagram illustrating a vibration state of the vibrating
図15(D)は、前面側固定電極51Aに交流信号の−電圧が印加され、背面側固定電極51Bに交流信号の+電圧が印加された場合の、振動膜31の振動状態を示す図であり、振動膜31の振動電極層31Aの中央部は、前面側固定電極51Aとの間の静電力(吸引力)と背面側固定電極51Bとの間の静電力(反発力)により、前面側固定電極51Aの方向に引き寄せられる。
このようにして、振動膜31は交流信号に応じて振動し、音波を出力し、振動膜31で発生した音波は固定電極51A、51Bに設けられた貫通穴54A、54Bを通じて外部へ放出される。
FIG. 15D is a diagram illustrating a vibration state of the vibrating
In this way, the
このように、図15に示す静電型トランスデューサは、振動膜が上下の固定電極の両方から静電力を受けて振動することから、プッシュプル型の静電型トランスデューサと呼ばれている。このプッシュプル型の静電型トランスデューサの長所は、出力波形の歪が小さ点である(正負対称に静電力が作用するため)。
上述した静電型トランスデューサにおいては、固定電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、放出される音波の音圧レベルを向上させている。しかしながら、従来の構成では、固定電極の厚さ、つまり、音響管の長さが一定の構造であるため、音響共鳴周波数の帯域の音圧レベルが特に向上してしまう。そのため、音圧を平準化して広帯域で音圧レベルを高めたり、複数の周波数で音圧レベルのピークを出したりする設計などを行うことが難しいという問題があった。 In the electrostatic transducer described above, the through hole provided in the fixed electrode acts as a resonance tube to improve the sound pressure level of the emitted sound wave. However, in the conventional configuration, since the thickness of the fixed electrode, that is, the length of the acoustic tube is constant, the sound pressure level in the acoustic resonance frequency band is particularly improved. For this reason, there is a problem that it is difficult to perform a design for leveling the sound pressure to increase the sound pressure level in a wide band, or to make the sound pressure level peaks at a plurality of frequencies.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、静電型トランスデューサ等において、固定電極に設けた貫通穴(通気口部)を共鳴管(音響共鳴管)として作用させて放射音波の音圧レベルを高めるとともに、広帯域に渡り音圧レベルを高めることができる、静電型超音波トランスデューサ、静電型トランスデューサ、超音波スピーカ、スピーカ装置、静電型超音波トランスデューサによる音声信号再生方法、指向性音響システム、および表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a resonance tube (acoustic resonance tube) with a through hole (vent hole) provided in a fixed electrode in an electrostatic transducer or the like. Electrostatic ultrasonic transducers, electrostatic transducers, ultrasonic speakers, speaker devices, electrostatic ultrasonic waves that can increase the sound pressure level of radiated sound waves and increase the sound pressure level over a wide band An object is to provide an audio signal reproduction method using a transducer, a directional acoustic system, and a display device.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の静電型トランスデューサは、貫通穴を有する第1の電極と、貫通穴を有する第2の電極と、前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、を含み、直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯の信号波で変調した変調波である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型超音波トランスデューサでは、振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管(音響共鳴管)として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有するように構成する。
これにより、静電型超音波トランスデューサにおいて、電極に設けた空気の通過する開口部を音響共鳴管として作用させると共に、放射する音波の音圧を平準化し、また、広帯域で音圧レベルを高めることができる。さらに、2種類以上の共鳴管の長さを有するため、複数の周波数で音圧レベルのピークを出したりするなど任意で最適化設計を行うこともできる。
The present invention has been made to solve the above problems, and an electrostatic transducer according to the present invention includes a first electrode having a through hole, a second electrode having a through hole, and the first electrode. The through hole of the second electrode and the through hole of the second electrode are arranged so as to make a pair and are sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode and have a conductive layer A DC bias voltage is applied to the vibrating membrane, and an AC signal that is a modulated wave obtained by modulating a carrier wave in an ultrasonic frequency band with a signal wave in an audible frequency band is applied to the pair of electrodes. Alternatively, the DC bias voltage is applied to the pair of electrodes, the AC signal is applied to the vibrating membrane, and a through hole provided in at least one electrode of the pair of electrodes serves as a resonance tube. Let And having a length of at least two types of resonance tubes.
In the electrostatic ultrasonic transducer according to the present invention having the above-described configuration, in the pair of electrodes arranged to face both surfaces of the vibrating membrane, a through hole provided in at least one of the electrodes is formed as a resonance tube (acoustic resonance tube). And at least two types of resonance tube lengths.
As a result, in an electrostatic ultrasonic transducer, the opening through which air is provided in the electrode acts as an acoustic resonance tube, and the sound pressure of the emitted sound wave is leveled, and the sound pressure level is increased in a wide band. Can do. Furthermore, since it has the length of two or more types of resonance tubes, it is possible to arbitrarily perform an optimization design such as generating a sound pressure level peak at a plurality of frequencies.
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の厚みを階段状に変化させ、該階段状の変化に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型超音波トランスデューサでは、共鳴管(音響共鳴管)の長さを電極の厚みの階段状の変化に合わせて漸増または漸減するように設定する。
このように、電極面全体に渡り複数の異なる管長の共鳴管を配置することで、放射する音波の音圧を平準化し、また、広帯域で音圧レベルを高めることができる。
In the electrostatic ultrasonic transducer according to the present invention, the thickness of at least one of the pair of electrodes is changed stepwise, and the length of the resonance tube is gradually increased or decreased according to the step change. It is characterized by being set to gradually decrease.
In the electrostatic ultrasonic transducer of the present invention configured as described above, the length of the resonance tube (acoustic resonance tube) is set so as to gradually increase or decrease in accordance with the stepwise change in the thickness of the electrode.
Thus, by arranging a plurality of resonance tubes having different tube lengths over the entire electrode surface, the sound pressure of the radiated sound wave can be leveled and the sound pressure level can be increased in a wide band.
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の片面を傾斜構造または曲面構造として、前記傾斜構造または曲面構造に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型トランスデューサでは、一対の電極のうちの少なくとも一方の電極において、共鳴管(音響共鳴管)の長さを電極の片面の傾斜構造または曲面構造に合わせて漸増または漸減するように設定する。
このように、電極面全体に渡り複数の異なる管長の共鳴管を配置することで、放射する音波の音圧を平準化し、また、広帯域で音圧レベルを高めることができる。
In the electrostatic ultrasonic transducer according to the present invention, at least one of the pair of electrodes has an inclined structure or a curved structure, and the length of the resonance tube is adjusted according to the inclined structure or the curved structure. It is characterized by being set to gradually increase or decrease.
In the electrostatic transducer of the present invention having the above-described configuration, the length of the resonance tube (acoustic resonance tube) is gradually increased or adjusted in accordance with the inclined structure or curved surface structure of one side of the electrode in at least one of the pair of electrodes. Set to decrease gradually.
Thus, by arranging a plurality of resonance tubes having different tube lengths over the entire electrode surface, the sound pressure of the radiated sound wave can be leveled and the sound pressure level can be increased in a wide band.
また、本発明の静電型超音波トランスデューサ、貫通穴を有する第1の電極と、貫通穴を有する第2の電極と、前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、を含み、前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置したことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型超音波トランスデューサでは、振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の管長を有するように構成すると共に、静電型超音波トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置する。
これにより、静電型超音波トランスデューサにおいて、電極に設けた空気の通過する開口部を共鳴管として作用させると共に、放射音波の音圧を平準化し、また、広帯域で音圧レベルを高めることができる。また、音響反射板を設けることにより、静電型超音波トランスデューサの両面から放出される超音波を有効利用できる。
In addition, the electrostatic ultrasonic transducer of the present invention, a first electrode having a through hole, a second electrode having a through hole, the through hole of the first electrode, and the through of the second electrode A vibrating membrane disposed in a pair with a hole and sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode and having a conductive layer, and is provided on the pair of electrodes The ultrasonic wave emitted from each through hole on the back surface of the electrostatic transducer having the through hole functioning as a resonance tube and having at least two types of resonance tube lengths is applied to the electrostatic ultrasonic wave. An acoustic reflection plate that reflects on the front side of the transducer is installed.
In the electrostatic ultrasonic transducer according to the present invention having the above-described configuration, in a pair of electrodes arranged to face both sides of the vibration film, a through hole provided in at least one of the electrodes acts as a resonance tube, and An acoustic system configured to have at least two types of tube lengths and to reflect ultrasonic waves radiated from the through holes on the back surface of the electrostatic ultrasonic transducer to the front surface side of the electrostatic ultrasonic transducer. Install a reflector.
As a result, in the electrostatic ultrasonic transducer, the opening through which air is provided in the electrode can act as a resonance tube, the sound pressure of the radiated sound wave can be leveled, and the sound pressure level can be increased over a wide band. . Further, by providing the acoustic reflector, it is possible to effectively use the ultrasonic waves emitted from both surfaces of the electrostatic ultrasonic transducer.
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の厚みを階段状に変化させ、該階段状の変化に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型トランスデューサでは、電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の厚みを階段状に変化させ、該階段状の変化に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように構成すると共に、静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置する。
これにより、静電型超音波トランスデューサにおいて、電極に設けた空気の通過する開口部を音響共鳴管として作用させると共に、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。また、音響反射板を設けることにより、静電型超音波トランスデューサの両面から放出される超音波を有効利用できる。
In the electrostatic ultrasonic transducer according to the present invention, the thickness of at least one of the pair of electrodes is changed stepwise, and the length of the resonance tube is gradually increased or decreased according to the step change. It is characterized by being set to gradually decrease.
In the electrostatic transducer according to the present invention having the above-described configuration, the through hole provided in the electrode acts as a resonance tube, and the thickness of at least one of the pair of electrodes is changed stepwise, The length of the resonance tube is gradually increased or decreased in accordance with the change in the frequency, and the ultrasonic waves radiated from the through-holes on the back surface of the electrostatic transducer are applied to the back surface of the electrostatic transducer. Install an acoustic reflector on the front side.
As a result, in the electrostatic ultrasonic transducer, the opening through which air is provided in the electrode can act as an acoustic resonance tube, and the sound pressure level of the radiated sound wave can be leveled to increase the sound pressure level in a wide band. Further, by providing the acoustic reflector, it is possible to effectively use the ultrasonic waves emitted from both surfaces of the electrostatic ultrasonic transducer.
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の片面を傾斜構造または曲面構造として、該傾斜構造又は該曲面構造に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型トランスデューサでは、一対の電極のうちの少なくとも一方の電極において、電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の片面を傾斜構造または曲面構造として、該傾斜構造又は該曲面構造に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように構成すると共に、静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置する。
これにより、静電型超音波トランスデューサにおいて、電極に設けた空気の通過する開口部を共鳴管として作用させると共に、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。また、音響反射板を設けることにより、静電型超音波トランスデューサの両面から放出される超音波を有効利用できる。
In the electrostatic ultrasonic transducer according to the present invention, at least one of the pair of electrodes may have an inclined structure or a curved structure, and the length of the resonance tube may be adjusted to the inclined structure or the curved structure. Is set to gradually increase or decrease.
In the electrostatic transducer according to the present invention having the above-described configuration, in at least one of the pair of electrodes, a through hole provided in the electrode acts as a resonance tube, and at least one of the pair of electrodes One side of the resonance tube is formed as an inclined structure or a curved surface structure, and the length of the resonance tube is gradually increased or decreased in accordance with the inclined structure or the curved surface structure. An acoustic reflector is installed to reflect the ultrasonic wave radiated from the hole to the front side of the electrostatic ultrasonic transducer.
As a result, in the electrostatic ultrasonic transducer, the opening portion through which air is provided in the electrode can act as a resonance tube, and the sound pressure level of the radiated sound wave can be leveled to increase the sound pressure level in a wide band. Further, by providing the acoustic reflector, it is possible to effectively use the ultrasonic waves emitted from both surfaces of the electrostatic ultrasonic transducer.
また、本発明の静電型トランスデューサは、貫通穴を有する第1の電極と、貫通穴を有する第2の電極と、前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、を含み、直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型トランスデューサでは、振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有するように構成する。
これにより、静電型トランスデューサにおいて、電極に設けた空気の通過する開口部を音響共鳴管として作用させると共に、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。さらに、2種類以上の共鳴管の長さを有するため、複数の周波数で音圧レベルのピークを出したりするなど任意で最適化設計を行うこともできる。
The electrostatic transducer according to the present invention includes a first electrode having a through hole, a second electrode having a through hole, the through hole of the first electrode, and the through hole of the second electrode. And a vibration film sandwiched between a pair of electrodes including the first electrode and the second electrode and having a conductive layer, and a DC bias voltage is applied to the vibration film. And an AC signal is applied to the pair of electrodes, or the DC bias voltage is applied to the pair of electrodes, and the AC signal is applied to the vibrating membrane, and A through hole provided in at least one of the electrodes acts as a resonance tube, and has at least two types of resonance tube lengths.
In the electrostatic transducer of the present invention having the above-described configuration, in a pair of electrodes arranged to face both sides of the vibration membrane, a through hole provided in at least one of the electrodes acts as a resonance tube, and at least 2 It is configured to have more than one type of resonance tube length.
As a result, in the electrostatic transducer, the opening portion through which air is provided in the electrode can act as an acoustic resonance tube, and the sound pressure of the radiated sound wave can be leveled to increase the sound pressure level in a wide band. Furthermore, since it has the length of two or more types of resonance tubes, it is possible to arbitrarily perform an optimization design such as generating a sound pressure level peak at a plurality of frequencies.
また、本発明の静電型トランスデューサは、前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極の厚みを階段状に変化させ、該階段状の変化に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型トランスデューサでは、共鳴管の長さを電極の厚みの階段状の変化に合わせて漸増または漸減するように設定する。
このように、電極面全体に渡り複数の異なる管長の共鳴管を配置することで、放射する音波の音圧を平準化し、また、広帯域で音圧レベルを高めることができる。
In the electrostatic transducer according to the present invention, the thickness of at least one of the pair of electrodes is changed stepwise, and the length of the resonance tube is gradually increased or decreased in accordance with the step change. It is characterized by being set to.
In the electrostatic transducer of the present invention having the above-described configuration, the length of the resonance tube is set so as to gradually increase or decrease in accordance with the stepwise change in the thickness of the electrode.
Thus, by arranging a plurality of resonance tubes having different tube lengths over the entire electrode surface, the sound pressure of the radiated sound wave can be leveled and the sound pressure level can be increased in a wide band.
また、本発明の静電型トランスデューサは、前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の片面を傾斜構造または曲面構造として、該傾斜構造または曲面構造に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型トランスデューサでは、一対の電極のうちの少なくとも一方の電極において、共鳴管の長さを電極の片面の傾斜構造または曲面構造に合わせて漸増または漸減するように設定する。
このように、電極面全体に複数の異なる管長の共鳴管を配置することで、放射する音波の音圧を平準化し、また、広帯域で音圧レベルを高めることができる。
In the electrostatic transducer according to the present invention, one surface of at least one of the pair of electrodes may have an inclined structure or a curved structure, and the length of the resonance tube may be gradually increased according to the inclined structure or the curved structure. It is characterized by being set to gradually decrease.
In the electrostatic transducer of the present invention having the above-described configuration, the length of the resonance tube is set so as to gradually increase or decrease in accordance with the inclined structure or curved surface structure of one side of the electrode in at least one of the pair of electrodes. To do.
Thus, by arranging a plurality of resonance tubes having different tube lengths on the entire electrode surface, the sound pressure of the radiated sound wave can be leveled and the sound pressure level can be increased over a wide band.
また、本発明の超音波スピーカは、貫通穴を有する第1の電極と、貫通穴を有する第2の電極と、前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、を含み、前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型超音波トランスデューサと、可聴周波数帯の信号波を生成する信号源と、超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力するキャリア波供給手段と、前記キャリア波を前記可聴周波数帯の信号波で変調して変調波を生成する変調手段と、を備え、直流バイアス電圧を前記振動膜に印加し、かつ前記一対の電極に前記変調波を印加するか、もしくは前記直流バイアス電圧を前記一対の電極に印加し、かつ前記変調波を前記振動膜に印加することにより前記静電型超音波トランスデューサを駆動することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の超音波スピーカでは、可聴周波数帯の信号波により超音波周波数帯の搬送波(キャリア波)を変調し、該変調波により静電型超音波トランスデューサを駆動する超音波スピーカにおいて、前記静電型超音波トランスデューサを、振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有するように構成する。
これにより、広帯域で音圧レベルを高めた超音波スピーカを実現できる。
The ultrasonic speaker according to the present invention includes a first electrode having a through hole, a second electrode having a through hole, the through hole of the first electrode, and the through hole of the second electrode. And a vibrating membrane sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode and having a conductive layer, and at least one electrode of the pair of electrodes An electrostatic ultrasonic transducer having a through-hole provided in the tube as a resonance tube and having at least two types of resonance tube lengths, a signal source for generating a signal wave in an audible frequency band, and an ultrasonic frequency A carrier wave supply means for generating and outputting a carrier wave of a band, and a modulation means for generating a modulated wave by modulating the carrier wave with a signal wave of the audible frequency band, and a DC bias voltage is provided to the diaphragm And said Driving the electrostatic ultrasonic transducer by applying the modulation wave to a pair of electrodes or applying the DC bias voltage to the pair of electrodes and applying the modulation wave to the vibrating membrane; It is characterized by.
In the ultrasonic speaker of the present invention having the above-described configuration, an ultrasonic speaker that modulates a carrier wave (carrier wave) in an ultrasonic frequency band with a signal wave in an audible frequency band and drives an electrostatic ultrasonic transducer with the modulated wave. The electrostatic ultrasonic transducer has a pair of electrodes arranged opposite to both surfaces of the vibrating membrane, wherein a through hole provided in at least one of the electrodes acts as a resonance tube, and at least two or more types The length of the resonance tube is set.
Thereby, it is possible to realize an ultrasonic speaker having a wide band and an increased sound pressure level.
また、本発明の超音波スピーカは、貫通穴を有する第1の電極と、貫通穴を有する第2の電極と、前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、を含み、前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置した静電型超音波トランスデューサと、可聴周波数帯の信号波を生成する信号源と、超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力するキャリア波供給手段と、前記キャリア波を前記可聴周波数帯の信号波で変調して変調波を生成する変調手段と、を備え、直流バイアス電圧を前記振動膜に印加し、かつ前記一対の電極に前記変調波を印加するか、もしくは前記直流バイアス電圧を前記一対の電極に印加し、かつ前記変調波を前記振動膜に印加することにより前記静電型超音波トランスデューサを駆動することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の超音波スピーカでは、可聴周波数帯の信号波により超音波周波数帯の搬送波(キャリア波)を変調し、該変調波により静電型超音波トランスデューサを駆動する超音波スピーカにおいて、前記静電型超音波トランスデューサを、振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有するように構成すると共に、静電型超音波トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置する。
これにより、広帯域で音圧レベルを高めた超音波スピーカを実現できる。また、静電型超音波トランスデューサの両面から放射される音波を有効利用できる。
The ultrasonic speaker according to the present invention includes a first electrode having a through hole, a second electrode having a through hole, the through hole of the first electrode, and the through hole of the second electrode. And a vibrating membrane sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode and having a conductive layer, the penetrating holes provided in the pair of electrodes An ultrasonic wave radiated from each through-hole on the back surface of the electrostatic transducer having a hole acting as a resonance tube and having at least two types of resonance tube lengths is applied to the back surface of the electrostatic ultrasonic transducer. An electrostatic ultrasonic transducer having an acoustic reflector that reflects on the front side, a signal source that generates an audible frequency band signal wave, a carrier wave supply means that generates and outputs a carrier wave in the ultrasonic frequency band, and The carrier wave Modulation means for generating a modulated wave by modulating with a signal wave in the audible frequency band, applying a DC bias voltage to the vibrating membrane and applying the modulated wave to the pair of electrodes, or The electrostatic ultrasonic transducer is driven by applying a DC bias voltage to the pair of electrodes and applying the modulated wave to the vibrating membrane.
In the ultrasonic speaker of the present invention having the above-described configuration, an ultrasonic speaker that modulates a carrier wave (carrier wave) in an ultrasonic frequency band with a signal wave in an audible frequency band and drives an electrostatic ultrasonic transducer with the modulated wave. The electrostatic ultrasonic transducer has a pair of electrodes arranged opposite to both surfaces of the vibrating membrane, wherein a through hole provided in at least one of the electrodes acts as a resonance tube, and at least two or more types The acoustic reflection is configured to have the length of the resonance tube, and reflects the ultrasonic wave radiated from each through-hole on the back surface of the electrostatic ultrasonic transducer to the front surface side of the electrostatic ultrasonic transducer. Install the board.
Thereby, it is possible to realize an ultrasonic speaker having a wide band and an increased sound pressure level. In addition, sound waves radiated from both surfaces of the electrostatic ultrasonic transducer can be used effectively.
また、本発明のスピーカ装置は、貫通穴を有する第1の電極と、貫通穴を有する第2の電極と、前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置され、かつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、を含み、前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサと、可聴周波数帯の信号波を生成する信号源と、前記信号源から出力される信号波を増幅する増幅器と、を備え、前記増幅器の出力信号により前記静電型トランスデューサを駆動して可聴周波数帯の信号を再生することを特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ装置では、可聴周波数帯の信号波により静電型トランスデューサを駆動し、この静電型トランスデューサの振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有するように構成する。
これにより、広帯域で音圧レベルを高めたスピーカ装置を実現できる。
The speaker device of the present invention includes a first electrode having a through hole, a second electrode having a through hole, the through hole of the first electrode, and the through hole of the second electrode. A vibrating membrane disposed in a pair and sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode and having a conductive layer, and at least one electrode of the pair of electrodes An electrostatic transducer having at least two types of resonance tube lengths, a signal source for generating an audible frequency band signal wave, and an output from the signal source And an amplifier that amplifies the signal wave to be reproduced, and the electrostatic transducer is driven by an output signal of the amplifier to reproduce a signal in an audible frequency band.
In the speaker device of the present invention having the above-described configuration, at least one of the pair of electrodes arranged to face both surfaces of the vibrating membrane of the electrostatic transducer by driving the electrostatic transducer with a signal wave in an audible frequency band, A through hole provided in one of the electrodes is made to act as a resonance tube, and has at least two types of resonance tube lengths.
As a result, it is possible to realize a loudspeaker device with a high sound pressure level in a wide band.
また、本発明の静電型超音波トランスデューサによる音声信号再生方法は、貫通穴を有する第1の電極と、貫通穴を有する第2の電極と、前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、を含み、前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型超音波トランスデューサを使用すると共に、信号源により可聴周波数帯の信号波を生成する手順と、キャリア波供給手段により超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力する手順と、前記キャリア波を前記可聴周波数帯の信号波により変調した変調波を生成する手順と、直流バイアス電圧を前記振動膜に印加し、かつ前記一対の電極に前記変調波を印加するか、もしくは前記直流バイアス電圧を前記一対の電極に印加し、かつ前記変調波を前記振動膜に印加することにより前記静電型超音波トランスデューサを駆動する手順と、を含むことを特徴とする。
上記手順を含む本発明の静電型超音波トランスデューサによる音声信号再生方法では、可聴周波数帯の信号波により超音波周波数帯の搬送波(キャリア波)を変調し、該変調波により静電型超音波トランスデューサを駆動する場合に、前記静電型超音波トランスデューサとして、振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有するものを使用する。
これにより、静電型超音波トランスデューサを駆動する場合に、放射する音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。
Also, the audio signal reproduction method using the electrostatic ultrasonic transducer according to the present invention includes a first electrode having a through hole, a second electrode having a through hole, the through hole of the first electrode, and the first electrode. A vibrating membrane disposed in a pair with the through hole of the two electrodes and sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode and having a conductive layer, An electrostatic ultrasonic transducer having a through hole provided in at least one of the pair of electrodes as a resonance tube and having at least two types of resonance tube lengths is used, and an audible frequency is determined by a signal source. A procedure for generating a signal wave in a band, a procedure for generating and outputting a carrier wave in an ultrasonic frequency band by a carrier wave supply means, and a modulated wave obtained by modulating the carrier wave with a signal wave in the audible frequency band. Applying a DC bias voltage to the vibrating membrane and applying the modulation wave to the pair of electrodes, or applying the DC bias voltage to the pair of electrodes, and applying the modulation wave to the pair of electrodes. And a procedure for driving the electrostatic ultrasonic transducer by applying it to the vibration film.
In the audio signal reproducing method using the electrostatic ultrasonic transducer of the present invention including the above procedure, a carrier wave (carrier wave) in the ultrasonic frequency band is modulated by a signal wave in the audible frequency band, and the electrostatic ultrasonic wave is generated by the modulated wave. When driving a transducer, as the electrostatic ultrasonic transducer, in a pair of electrodes arranged to face both sides of the vibrating membrane, a through hole provided in at least one of the electrodes acts as a resonance tube, In addition, one having at least two types of resonance tube lengths is used.
As a result, when the electrostatic ultrasonic transducer is driven, the sound pressure of the emitted sound wave can be leveled and the sound pressure level can be increased over a wide band.
また、本発明の静電型超音波トランスデューサによる音声信号再生方法は、貫通穴を有する第1の電極と、貫通穴を有する第2の電極と、前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、を含み、前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置した静電型超音波トランスデューサを使用すると共に、信号源により可聴周波数帯の信号波を生成する手順と、キャリア波供給手段により超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力する手順と、前記キャリア波を前記信号波により変調した変調波を生成する手順と、直流バイアス電圧を前記振動膜に印加し、かつ前記一対の電極に前記変調波を印加するか、もしくは前記直流バイアス電圧を前記一対の電極に印加し、かつ前記変調波を前記振動膜に印加することにより前記静電型超音波トランスデューサを駆動する手順と、を含むことを特徴とする。
上記手順を含む本発明の静電型超音波トランスデューサによる音声信号再生方法では、可聴周波数帯の信号波により超音波周波数帯の搬送波(キャリア波)を変調し、該変調波により静電型超音波トランスデューサを駆動する場合に、前記静電型超音波トランスデューサとして、振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有するように構成すると共に、静電型超音波トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置したものを使用する。
これにより、静電型超音波トランスデューサを駆動する場合に、放射する音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。また、音響反射板を設けることにより、静電型超音波トランスデューサの両面から放出される超音波を有効利用できる。
Also, the audio signal reproduction method using the electrostatic ultrasonic transducer according to the present invention includes a first electrode having a through hole, a second electrode having a through hole, the through hole of the first electrode, and the first electrode. A vibrating membrane disposed in a pair with the through hole of the two electrodes and sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode and having a conductive layer, Ultrasonic waves radiated from the through holes on the back surface are applied to the back surface of the electrostatic transducer having the through holes provided in the pair of electrodes acting as a resonance tube and having at least two types of resonance tube lengths. A procedure for generating an audible frequency band signal wave by a signal source using a capacitive ultrasonic transducer having an acoustic reflector that reflects on the front side of the electrostatic ultrasonic transducer, and a carrier wave supply means A procedure for generating and outputting a carrier wave in an ultrasonic frequency band, a procedure for generating a modulated wave obtained by modulating the carrier wave with the signal wave, a DC bias voltage is applied to the vibrating membrane, and the pair of Applying the modulation wave to the electrodes, or applying the DC bias voltage to the pair of electrodes, and driving the electrostatic ultrasonic transducer by applying the modulation wave to the vibrating membrane; It is characterized by including.
In the audio signal reproducing method using the electrostatic ultrasonic transducer of the present invention including the above procedure, a carrier wave (carrier wave) in the ultrasonic frequency band is modulated by a signal wave in the audible frequency band, and the electrostatic ultrasonic wave is generated by the modulated wave. When driving a transducer, as the electrostatic ultrasonic transducer, in a pair of electrodes arranged to face both sides of the vibrating membrane, a through hole provided in at least one of the electrodes acts as a resonance tube, And at least two types of resonance tube lengths, and the ultrasonic wave radiated from each through-hole on the back surface of the electrostatic ultrasonic transducer is transmitted to the front surface of the electrostatic ultrasonic transducer. Use an acoustic reflector that reflects to the side.
As a result, when the electrostatic ultrasonic transducer is driven, the sound pressure of the emitted sound wave can be leveled and the sound pressure level can be increased over a wide band. Further, by providing the acoustic reflector, it is possible to effectively use the ultrasonic waves emitted from both surfaces of the electrostatic ultrasonic transducer.
また、本発明の指向性音響システムは、貫通穴を有する第1の電極と、貫通穴を有する第2の電極と、前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、を含み、直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯の信号波で変調した変調波である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型超音波トランスデューサを用いて構成され、音響ソースから供給される音声信号のうち第1の音域の音声信号を再生する超音波スピーカと、音響ソースから供給される音声信号のうち第2の音域の音声信号を再生する低音再生用スピーカと、を有し、前記超音波スピーカにより音響ソースから供給され音声信号を再生し、スクリーン等の音波反射面近傍に仮想音源を形成することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の指向性音響システムでは、超音波スピーカに静電型超音波トランスデューサを使用し、この静電型超音波トランスデューサの振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有するように構成する。そして、この静電型超音波トランスデューサを使用した超音波スピーカにより、音響ソースから供給される音声信号のうち中高音域(第一の音域)の音声信号を再生する。また、音響ソースから供給される音声信号のうち低音域(第二の音域)の音声信号は低音再生用スピーカにより再生する。
これにより、超音波スピーカに使用される静電型トランスデューサにおいて、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。このため、高効率かつ高音質の静電型トランスデューサを用いた超音波スピーカを実現できる。その結果、中高音域の音響を十分な音圧と広帯域特性を持って、スクリーン等の音波反射面近傍に形成される仮想音源から発せられるように再生できる。また、低音域の音響は、音響システムに備えられた低音再生用スピーカから直接出力されるので、低音域の補強ができ、より臨場感の高い音場環境を創生できる。
Further, the directional acoustic system of the present invention includes a first electrode having a through hole, a second electrode having a through hole, the through hole of the first electrode, and the through hole of the second electrode. And a vibration film sandwiched between a pair of electrodes including the first electrode and the second electrode and having a conductive layer, and a DC bias voltage is applied to the vibration film. And an AC signal that is a modulated wave obtained by modulating a carrier wave in an ultrasonic frequency band with a signal wave in an audible frequency band is applied to the pair of electrodes, or the DC bias voltage is applied to the pair of electrodes. And the AC signal is applied to the vibrating membrane, and a through hole provided in at least one of the pair of electrodes is made to act as a resonance tube, and the length of at least two types of resonance tubes is increased. Electrostatic type An ultrasonic speaker configured to use an acoustic transducer to reproduce an audio signal in the first range among audio signals supplied from an acoustic source, and an audio signal in the second range among audio signals supplied from the acoustic source A low-frequency sound reproduction speaker for reproducing the sound signal supplied from an acoustic source by the ultrasonic speaker to form a virtual sound source in the vicinity of a sound wave reflection surface such as a screen.
In the directional acoustic system of the present invention having the above-described configuration, an electrostatic ultrasonic transducer is used for the ultrasonic speaker, and a pair of electrodes disposed opposite to both surfaces of the vibration film of the electrostatic ultrasonic transducer. In this embodiment, the through hole provided in at least one of the electrodes is made to act as a resonance tube, and has at least two types of resonance tube lengths. Then, a sound signal in the middle and high sound range (first sound range) among the sound signals supplied from the acoustic source is reproduced by an ultrasonic speaker using this electrostatic ultrasonic transducer. In addition, a sound signal in the low sound range (second sound range) among the sound signals supplied from the acoustic source is reproduced by a low sound reproduction speaker .
Thereby, in the electrostatic transducer used for the ultrasonic speaker, the sound pressure of the radiated sound wave can be leveled and the sound pressure level can be increased over a wide band. Therefore, an ultrasonic speaker using an electrostatic transducer with high efficiency and high sound quality can be realized. As a result, it is possible to reproduce the mid-high range sound so that it can be emitted from a virtual sound source formed in the vicinity of a sound wave reflecting surface such as a screen with sufficient sound pressure and wide band characteristics. Further, since the sound in the low frequency range is directly output from the low sound reproduction speaker provided in the sound system, the low frequency range can be reinforced and a more realistic sound field environment can be created.
また、本発明の指向性音響システムは、貫通穴を有する第1の電極と、貫通穴を有する第2の電極と、前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、を含み、直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯の信号波で変調した変調波である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置した静電型超音波トランスデューサを用いて構成され、音響ソースから供給される音声信号のうち第1の音域の音声信号を再生する超音波スピーカと、音響ソースから供給される音声信号のうち第2の音域の音声信号を再生する低音再生用スピーカと、を有し、前記超音波スピーカにより音響ソースから供給され音声信号を再生し、スクリーン等の音波反射面近傍に仮想音源を形成することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の指向性音響システムでは、超音波スピーカに静電型超音波トランスデューサを使用し、この静電型超音波トランスデューサの振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有するように構成すると共に、静電型超音波トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置する。そして、この静電型超音波トランスデューサを使用した超音波スピーカにより、音響ソースから供給される音声信号のうち中高音域(第一の音域)の音声信号を再生する。また、音響ソースから供給される音声信号のうち低音域(第二の音域)の音声信号は低音再生用スピーカにより再生する。
これにより、超音波スピーカに使用される静電型トランスデューサにおいて、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。また、音響反射板により静電型超音波トランスデューサの両面から放出される超音波を有効利用できる。このため、高効率かつ高音質の静電型トランスデューサを用いた超音波スピーカを実現できる。その結果、中高音域の音響を十分な音圧と広帯域特性を持って、スクリーン等の音波反射面近傍に形成される仮想音源から発せられるように再生できる。また、低音域の音響は、音響システムに備えられた低音再生用スピーカから直接出力されるので、低音域の補強ができ、より臨場感の高い音場環境を創生できる。
Further, the directional acoustic system of the present invention includes a first electrode having a through hole, a second electrode having a through hole, the through hole of the first electrode, and the through hole of the second electrode. And a vibration film sandwiched between a pair of electrodes including the first electrode and the second electrode and having a conductive layer, and a DC bias voltage is applied to the vibration film. And an AC signal that is a modulated wave obtained by modulating a carrier wave in an ultrasonic frequency band with a signal wave in an audible frequency band is applied to the pair of electrodes, or the DC bias voltage is applied to the pair of electrodes. And the AC signal is applied to the vibrating membrane, the through-holes provided in the pair of electrodes act as a resonance tube, and the electrostatic transducer has at least two types of resonance tube lengths. Back of The electrostatic ultrasonic transducer is provided with an acoustic reflector provided with an acoustic reflector that reflects the ultrasonic wave radiated from each through hole on the back surface to the front side of the electrostatic ultrasonic transducer, and is supplied from an acoustic source. An ultrasonic speaker that reproduces an audio signal in the first range among the audio signals to be reproduced, and a speaker for low-frequency reproduction that reproduces an audio signal in the second range among the audio signals supplied from the acoustic source, An audio signal supplied from an acoustic source by the ultrasonic speaker is reproduced, and a virtual sound source is formed in the vicinity of a sound wave reflecting surface such as a screen.
In the directional acoustic system of the present invention having the above-described configuration, an electrostatic ultrasonic transducer is used for the ultrasonic speaker, and a pair of electrodes disposed opposite to both surfaces of the vibration film of the electrostatic ultrasonic transducer. The through hole provided in at least one of the electrodes acts as a resonance tube and has at least two types of resonance tube lengths, and the back surface of the electrostatic ultrasonic transducer An acoustic reflector is installed to reflect the ultrasonic wave radiated from each through hole to the front side of the electrostatic ultrasonic transducer. Then, a sound signal in the middle and high sound range (first sound range) among the sound signals supplied from the acoustic source is reproduced by an ultrasonic speaker using this electrostatic ultrasonic transducer. In addition, among the audio signals supplied from the acoustic source, an audio signal in a low sound range (second sound range) is reproduced by a low sound reproduction speaker.
Thereby, in the electrostatic transducer used for the ultrasonic speaker, the sound pressure of the radiated sound wave can be leveled and the sound pressure level can be increased over a wide band. In addition, it is possible to effectively use ultrasonic waves emitted from both surfaces of the electrostatic ultrasonic transducer by the acoustic reflector. Therefore, an ultrasonic speaker using an electrostatic transducer with high efficiency and high sound quality can be realized. As a result, it is possible to reproduce the mid-high range sound so that it can be emitted from a virtual sound source formed in the vicinity of a sound wave reflecting surface such as a screen with sufficient sound pressure and wide band characteristics. Further, since the sound in the low frequency range is directly output from the low sound reproduction speaker provided in the sound system, the low frequency range can be reinforced and a more realistic sound field environment can be created.
また、本発明の表示装置は、貫通穴を有する第1の電極と、貫通穴を有する第2の電極と、前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、を含み、直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯の信号波で変調した変調波である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型超音波トランスデューサを含んで構成され、音響ソースから供給される音声信号から可聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカと、映像を投影面に投影する投影光学系と、を備えることを特徴とする。
上記構成からなる本発明の表示装置では、超音波スピーカに静電型超音波トランスデューサを使用し、この静電型超音波トランスデューサの振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有するように構成する。そして、この静電型超音波トランスデューサで構成される超音波スピーカを使用して、音響ソースから供給される音声信号を再生する。
これにより、超音波スピーカに使用される静電型超音波トランスデューサにおいて、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。このため、高効率かつ高音質の静電型超音波トランスデューサを用いた超音波スピーカを実現できる。その結果、音響信号を十分な音圧と広帯域特性を持って、スクリーン等の音波反射面近傍に形成される仮想音源から発せられるように再生できる。このため、音響信号の再生範囲の制御も容易に行えるようになる。
The display device of the present invention includes a first electrode having a through hole, a second electrode having a through hole, the through hole of the first electrode, and the through hole of the second electrode. A vibrating membrane disposed in a pair and sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode and having a conductive layer, and a DC bias voltage is applied to the vibrating membrane And an AC signal that is a modulated wave obtained by modulating a carrier wave in an ultrasonic frequency band with a signal wave in an audible frequency band is applied to the pair of electrodes, or the DC bias voltage is applied to the pair of electrodes, The AC signal is applied to the vibrating membrane, and a through hole provided in at least one of the pair of electrodes is made to act as a resonance tube, and at least two types of resonance tube lengths are provided. Electric ultrasonic tiger It is configured to include a Sudeyusa, characterized in that it comprises an ultrasonic speaker for reproducing an acoustic signal in the audible frequency band from the audio signal supplied from the sound source, and a projection optical system for projecting an image onto a projection surface.
In the display device of the present invention having the above-described configuration, an electrostatic ultrasonic transducer is used for the ultrasonic speaker, and a pair of electrodes arranged to face both surfaces of the vibration film of the electrostatic ultrasonic transducer, A through hole provided in at least one of the electrodes is made to act as a resonance tube, and has at least two types of resonance tube lengths. And the audio | voice signal supplied from an acoustic source is reproduced | regenerated using the ultrasonic speaker comprised with this electrostatic type ultrasonic transducer.
Thereby, in the electrostatic ultrasonic transducer used for the ultrasonic speaker, the sound pressure of the radiated sound wave can be leveled and the sound pressure level can be increased in a wide band. Therefore, an ultrasonic speaker using an electrostatic ultrasonic transducer with high efficiency and high sound quality can be realized. As a result, an acoustic signal can be reproduced with a sufficient sound pressure and wideband characteristics so as to be emitted from a virtual sound source formed in the vicinity of a sound wave reflecting surface such as a screen. For this reason, it is possible to easily control the reproduction range of the acoustic signal.
また、本発明の表示装置は、貫通穴を有する第1の電極と、貫通穴を有する第2の電極と、前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、を含み、直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯の信号波で変調した変調波である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置した静電型超音波トランスデューサを含んで構成され、音響ソースから供給される音声信号から可聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカと、映像を投影面に投影する投影光学系と、を備えることを特徴とする。
上記構成からなる本発明の表示装置では、超音波スピーカに静電型超音波トランスデューサを使用し、この静電型超音波トランスデューサの振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有するように構成すると共に、静電型超音波トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置する。そして、この静電型超音波トランスデューサで構成される超音波スピーカを使用して、音響ソースから供給される音声信号を再生する。
これにより、超音波スピーカに使用される静電型超音波トランスデューサにおいて、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。このため、高効率かつ高音質の静電型超音波トランスデューサを用いた超音波スピーカを実現できる。その結果、音響信号を十分な音圧と広帯域特性を持って、スクリーン等の音波反射面近傍に形成される仮想音源から発せられるように再生できる。このため、音響信号の再生範囲の制御も容易に行えるようになる。
The display device of the present invention includes a first electrode having a through hole, a second electrode having a through hole, the through hole of the first electrode, and the through hole of the second electrode. A vibrating membrane disposed in a pair and sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode and having a conductive layer, and a DC bias voltage is applied to the vibrating membrane And an AC signal that is a modulated wave obtained by modulating a carrier wave in an ultrasonic frequency band with a signal wave in an audible frequency band is applied to the pair of electrodes, or the DC bias voltage is applied to the pair of electrodes, The back surface of the electrostatic transducer having the AC signal applied to the vibrating membrane, the through holes provided in the pair of electrodes acting as a resonance tube, and having at least two types of resonance tube lengths On the back From an audio signal supplied from an acoustic source, including an electrostatic ultrasonic transducer provided with an acoustic reflector that reflects the ultrasonic wave radiated from each through hole to the front side of the electrostatic ultrasonic transducer An ultrasonic speaker that reproduces a signal sound in an audible frequency band and a projection optical system that projects an image on a projection surface are provided.
In the display device of the present invention having the above-described configuration, an electrostatic ultrasonic transducer is used for the ultrasonic speaker, and a pair of electrodes arranged to face both surfaces of the vibration film of the electrostatic ultrasonic transducer, A through hole provided in at least one of the electrodes is made to act as a resonance tube, and has at least two types of resonance tube lengths. An acoustic reflector is installed to reflect the ultrasonic wave radiated from the through hole to the front side of the electrostatic ultrasonic transducer. And the audio | voice signal supplied from an acoustic source is reproduced | regenerated using the ultrasonic speaker comprised with this electrostatic type ultrasonic transducer.
Thereby, in the electrostatic ultrasonic transducer used for the ultrasonic speaker, the sound pressure of the radiated sound wave can be leveled and the sound pressure level can be increased in a wide band. Therefore, an ultrasonic speaker using an electrostatic ultrasonic transducer with high efficiency and high sound quality can be realized. As a result, an acoustic signal can be reproduced with a sufficient sound pressure and wideband characteristics so as to be emitted from a virtual sound source formed in the vicinity of a sound wave reflecting surface such as a screen. For this reason, it is possible to easily control the reproduction range of the acoustic signal.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[第1の実施の形態]
本発明の静電型トランスデューサおよび静電型超音波トランスデューサにおいては、固定電極の空気を通過する開口部を音響共鳴管として作用させ、それらを異なる管長として放射音波の広帯域化および最適化を図る。
[First Embodiment]
In the electrostatic transducer and the electrostatic ultrasonic transducer according to the present invention, the opening of the fixed electrode that passes through the air acts as an acoustic resonance tube, and these are used as different tube lengths to widen and optimize the emission sound wave.
図1は、本発明の第1の実施の形態に係わる静電型トランスデューサの下側固定電極(第2の電極)の構成を示す図である。なお、上側固定電極(第1の電極)の構成も同じである。
図1(A)に示すように、本発明の静電型トランスデューサの下側固定電極11として、厚みが階段状に変化する板状の金属(例えば、アルミ合金、ステンレスなど)の導電材料に貫通穴を設ける。図1に示す例では、下側固定電極11の厚みが異なる領域A、Bごとに、管長が異なる貫通穴12A、12Bを設けている。なお、図1に示す例では、板厚の異なる領域ごとに貫通穴を1個のみ設けた例を示しているが、実際には複数の貫通穴が配列されている。例えば、直列、並列、円形、またはハニカム状等、下側固定電極11の形状に合わせて配列される。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the lower fixed electrode (second electrode) of the electrostatic transducer according to the first embodiment of the present invention. The configuration of the upper fixed electrode (first electrode) is also the same.
As shown in FIG. 1A, the lower fixed
そして、図1(B)に示すように、固定電極11の平面側(振動膜に対向する側となる)の面上には、貫通穴12を包含した形状の電極部(エポキシ絶縁層で覆われない露出された電極面)14を設けるようにしてエポキシ絶縁層13を塗布する。例えば、プリント基板にレジスト印刷する要領で、下側固定電極11の表面(振動膜に対向する側)上にエポキシ絶縁層をパターン印刷することによって形成する。
Then, as shown in FIG. 1B, on the surface of the fixed
また、図2は、振動膜の構成を示しており、振動膜31は、振動電極層31A(例えば、スバッタ蒸着によるアルミニウム薄膜)を絶縁性の誘電体膜31Bで挟み込んだ構成である。
FIG. 2 shows the configuration of the vibrating membrane. The vibrating
図3は、本発明の第1の実施の形態に係わる静電型トランスデューサの構成を示す図である。
図3(A)に示すように、静電型トランスデューサは、上側固定電極21のエポキシ絶縁層23の表面が振動膜31の表面と密着し、下側固定電極11のエポキシ絶縁層13の表面が振動膜31の表面に密着するようして構成される。そして、電極部24と振動膜31との間に空洞部が設けられ、電極部14と振動膜31との間に空洞部が設けられる。この空洞部に対向する振動膜31の部分(固定電極のエポキシ絶縁層で押さえられていない部分)が、振動膜31の振動部分となる。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the electrostatic transducer according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 3A, in the electrostatic transducer, the surface of the epoxy insulating
このような構成により、振動膜31と下側固定電極11の電極部14とが空洞部を介して対向することになり、振動膜31の振動電極層31Aと電極部14との間に静電力が作用する。また、振動膜31と上側固定電極21の電極部24とが空洞部を介して対向することになり、振動膜31の振動電極層31Aと電極部24との間に静電力が作用する。
With such a configuration, the vibrating
そして、電圧可変な直流バイアス電源32により、振動膜31の振動電極層31Aに直流バイアス電圧を印加し、上側固定電極21、および下側固定電極11には交流信号33A、33Bを印加する。これにより、上側固定電極21と下側固定電極11とには、振幅が等しく、位相が互いに反転した交流信号33A、33Bが印加される。このため、振動膜31の振動電極層31Aと、固定電極11、21の電極部(静電力発生面)14、24との間に静電力が作用し振動膜31は交流信号33A、33Bにより駆動され、振動する。(この動作については、図4においてさらに詳細に説明する)。
Then, a DC bias voltage is applied to the vibrating
なお、図3(B)に示すように、直流バイアス電源32A、32Bにより上側固定電極21と下側固定電極11に直流バイアス電圧を印加し、振動膜31に交流信号33を印加するようにしてもよい。
As shown in FIG. 3B, a DC bias voltage is applied to the upper fixed
図4は、本発明の静電型トランスデューサの動作を説明するための図である。本発明の静電型トランスデューサの動作原理は、図13に示した従来のプッシュプル型の静電型トランスデューサと基本的に同じであるが、固定電極における貫通穴(共鳴管)の構成が異なる。 FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the electrostatic transducer of the present invention. The operating principle of the electrostatic transducer of the present invention is basically the same as that of the conventional push-pull electrostatic transducer shown in FIG. 13, but the configuration of the through hole (resonance tube) in the fixed electrode is different.
図4(A)は、交流信号がゼロ(0)の場合の、振動膜31の振幅状態を示しており、振動膜31は中立(上側固定電極21と下側固定電極11の真ん中)の位置にある。
FIG. 4A shows the amplitude state of the vibrating
図4(B)は、上側固定電極21に交流信号の+電圧が印加され、下側固定電極11に交流信号の−電圧が印加された場合の、振動膜31の振動状態を示す図であり、振動膜31の振動部分(固定電極のエポキシ絶縁層で押さえられていない部分)の中央部は、振動電極層31Aと下側固定電極11の電極部14との間の静電力(吸引力)と、振動電極層31Aと上側固定電極21の電極部24との間の静電力(反発力)により、下側固定電極11の方向に引き寄せられる。
FIG. 4B is a diagram illustrating a vibration state of the vibrating
図4(C)は、上側固定電極21に交流信号の−電圧が印加され、下側固定電極11に交流信号の+電圧が印加された場合の、振動膜31の振動状態を示す図であり、振動膜31の振動部分の中央部は、振動電極層31Aと上側固定電極21の電極部24との間の静電力(吸引力)と、振動電極層31Aと下側固定電極11の電極部14との間の静電力(反発力)により、上側固定電極21の方向に引き寄せられる。
このようにして、振動膜31は交流信号に応じて振動し、音波を出力し、振動膜31で発生した音波は固定電極11、21に設けられた複数の種類の管長を有する貫通穴12、22を通じて外部へ放出される。
FIG. 4C is a diagram illustrating a vibration state of the vibrating
In this way, the vibrating
このとき、図4に示す固定電極の左右側で厚さが異なる、つまり、貫通穴(音響共鳴管)の長さが異なるため、音響共鳴周波数も異なる。例えば、左側の音響管の共鳴周波数が50kHzで右側の音響管の共鳴周波数が45kHzであれば、2つの共鳴周波数の帯域での音圧レベルを向上させることができる。よって、共鳴周波数を一つしか持たない、つまり、均一の厚みの固定電極を対向させた場合と比較して、広帯域で音圧を向上させることができる。 At this time, since the thickness differs on the left and right sides of the fixed electrode shown in FIG. 4, that is, the length of the through hole (acoustic resonance tube) is different, the acoustic resonance frequency is also different. For example, if the resonance frequency of the left acoustic tube is 50 kHz and the resonance frequency of the right acoustic tube is 45 kHz, the sound pressure level in the two resonance frequency bands can be improved. Therefore, it is possible to improve the sound pressure in a wide band as compared with the case of having only one resonance frequency, that is, a fixed electrode having a uniform thickness facing each other.
さらに、音響管の長さの種類の数によって任意の帯域での音圧レベルを向上させることができる。例えば、図5の静電型トランスデューサの具体例に示すように、固定電極の前面の渡り複数の異なる音響管を配置することができる。図5(A)は上側固定電極21(又は下側固定電極11)を音波放射面側から見た図であり、図5(B)はX−X´方向の断面図を示している。このように、固定電極の全面に複数の異なる音響管を配置することで、放射音波の音圧を平準化して広帯域で音圧レベルを高めることができる。また、複数の異なる音響管を配置することで、複数の周波数で音圧レベルのピークを出したりするなど任意で最適化設計を行うこともできる。 Furthermore, the sound pressure level in an arbitrary band can be improved depending on the number of types of acoustic tube lengths. For example, as shown in the specific example of the electrostatic transducer in FIG. 5, a plurality of different acoustic tubes can be arranged across the front surface of the fixed electrode. FIG. 5A is a view of the upper fixed electrode 21 (or the lower fixed electrode 11) viewed from the sound wave emitting surface side, and FIG. 5B is a cross-sectional view in the XX ′ direction. Thus, by arranging a plurality of different acoustic tubes on the entire surface of the fixed electrode, the sound pressure level of the radiated sound wave can be leveled and the sound pressure level can be increased over a wide band. In addition, by arranging a plurality of different acoustic tubes, it is possible to arbitrarily perform an optimization design such as generating a sound pressure level peak at a plurality of frequencies.
また、貫通穴の形状や個数や配置などはこれに限らず本発明を逸脱しない範囲で変更が可能である。例えば、図6に示すような構成とすることができる。 Further, the shape, number and arrangement of the through holes are not limited to this, and can be changed without departing from the present invention. For example, it can be configured as shown in FIG.
図6(A)に示す静電型トランスデューサは、上側固定電極21を階段状に厚みが変わる構成とすることにより、貫通穴22の管長が一端(図では左端)から他端(右端)に向かって漸増するようにし、下側固定電極11については、その厚みを一定とし、貫通穴12が同じ管長になるようにしたものである。
In the electrostatic transducer shown in FIG. 6A, the thickness of the upper fixed
図6(B)に示す静電型トランスデューサは、上側固定電極21の上面をテーパ(傾斜)構造として、貫通穴22の管長が一端(図では左端)から他端(右端)に向かって漸増するようにし、下側固定電極11については、その厚みを一定とし、貫通穴12が同じ管長になるようにしたものである。
In the electrostatic transducer shown in FIG. 6B, the upper fixed
図6(C)は、上側固定電極21の上面が凹面(曲面)形状になる構造とし、貫通穴22の管長が中央部から端部に向かうにつれて漸増する構成とし、下側固定電極11については、その厚みを一定とし、貫通穴12が同じ管長になるようにしたものである。
6C shows a structure in which the upper surface of the upper fixed
このように、固定電極11、21の両方または一方に複数の異なる管長の貫通穴(音響管)を配置することで、放射音波の音圧を平準化して広帯域で音圧レベルを高めることができる。また、ここで示した形状や上側固定電極と下側固定電極の組み合わせは一例であって本発明を逸脱しない歯にで変更が可能である。
Thus, by arranging a plurality of through holes (acoustic tubes) having different tube lengths in both or one of the fixed
[第3の実施の形態]
図7に示す静電型トランスデューサの構成は、音響反射板103、104を静電型トランスデューサの背面に設置したことを除き、図6(C)で示した静電型トランスデューサの構成と同一である。
[Third Embodiment]
The configuration of the electrostatic transducer shown in FIG. 7 is the same as that of the electrostatic transducer shown in FIG. 6C except that the
図7において、音響反射板103、104は、静電型トランスデューサの下側固定電極11の貫通穴12から放射された超音波が全て同じ長さの経路で静電型トランスデューサの前面に放射されるように配置されている。
すなわち、音響反射板は、静電型トランスデューサの背面の中心位置Mに一端が位置し、該中心位置Mを基準として静電型トランスデューサの背面の両側に対して45度の角度で配置され他端が静電型トランスデューサの端部X1、X2と一致する長さの一対の第1の反射板103、103と、一対の第1の反射板103、103の前記端部と直角の角度をなして各々前記第1の反射板の外側方向に接続され前記第1の反射板長と同等の長さを有する一対の第2の反射板104、104とを有している。
In FIG. 7, in the
That is, one end of the acoustic reflector is located at the center position M of the back surface of the electrostatic transducer, and the other end of the acoustic reflector is disposed at an angle of 45 degrees with respect to both sides of the back surface of the electrostatic transducer with respect to the center position M. Is formed at a right angle with the pair of
上記構成において、静電型トランスデューサの背面の中心位置Mの両側に対して45度の角度で第1の反射板103、103を配置し、その端が静電型トランスデューサの端と一致する点までの長さが必要となる。この第1の反射板103、103により静電型トランスデューサ背面から放出された超音波は水平方向へ反射される。
In the above configuration, the first reflecting
次に第1の反射板103、103と直角の角度を持って接続された第2の反射板104、104を各々第1の反射板103、103の外側へ接続することで超音波は静電型トランスデューサの前面へ放出される。この第2の反射板長も第1の反射板長と同等であることが必要である。ここで重要なことは静電型トランスデューサ背面から放射された超音波が全て同じ長さの経路を持つことである。経路長が同じであることは背面から放出される超音波の位相が全てそろっていることを意味しているからである。
Next, by connecting the
また、図7のように音波を幾何学的に扱うことができるのは、放出する音波が超音波であるため、極めて強い指向性を持つからである。またもう一点言及しておく必要があるのは、静電型トランスデューサ前面から放出された超音波と背面から反射されて前面へ放出された超音波の時間差である。 Further, the reason why the sound wave can be handled geometrically as shown in FIG. 7 is that the sound wave to be emitted is an ultrasonic wave and therefore has a very strong directivity. Another point that needs to be mentioned is the time difference between the ultrasonic wave emitted from the front surface of the electrostatic transducer and the ultrasonic wave reflected from the back surface and emitted to the front surface.
トランスデューサの中心位置Mからaの距離だけ離れた地点から放出された超音波は、トランスデューサを円形と仮定しその半径をrとすると、トランスデューサ前面まで到達する距離はおおよそ2r、すなわちトランスデューサの直径に等しい。勿論、距離aは次式を満たしていなければならない。
0≦a≦r …… (1)
The ultrasonic wave emitted from a point a away from the center position M of the transducer is assumed to be circular and the radius is r, and the distance to reach the transducer front surface is approximately 2r, that is, the diameter of the transducer. . Of course, the distance a must satisfy the following equation.
0 ≦ a ≦ r (1)
今、トランスデューサの直径を約10cmとし、音速を340m/secとすると、前面から放出される超音波と背面から放出された超音波が反射して前面に到達するまでの時間差は約0.29msecであり、人間が知覚できない時間差であるので問題はない。すなわち、トランスデューサの前面および背面から放出される超音波を有効利用できる。 Now, assuming that the transducer diameter is about 10 cm and the sound velocity is 340 m / sec, the time difference between the ultrasonic wave emitted from the front surface and the ultrasonic wave emitted from the back surface and reaching the front surface is about 0.29 msec. There is no problem because it is a time difference that humans cannot perceive. That is, ultrasonic waves emitted from the front and back surfaces of the transducer can be used effectively.
[第4の実施の形態]
次に、本発明の第4の実施の形態に係わる超音波スピーカおよびスピーカ装置について説明する。図8(A)は、本発明の静電型トランスデューサを使用した超音波スピーカの構成を示す図である。本実施形態に係る超音波スピーカは、上述した本発明の静電型トランスデューサを使用している。この静電型トランスデューサは、上側固定電極および下側固定電極おいて、少なくとも一方の固定電極の貫通穴が2種類以上の共鳴管の長さを有するように構成されている。これにより、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。
なお、超音波周波数帯域の信号波で駆動される静電型トランスデューサは静電型超音波トランスデューサとも呼ばれる。
[Fourth Embodiment]
Next, an ultrasonic speaker and a speaker device according to the fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8A is a diagram showing a configuration of an ultrasonic speaker using the electrostatic transducer of the present invention. The ultrasonic speaker according to the present embodiment uses the above-described electrostatic transducer of the present invention. This electrostatic transducer is configured such that, in the upper fixed electrode and the lower fixed electrode, the through hole of at least one fixed electrode has two or more types of resonance tube lengths. As a result, the sound pressure of the radiated sound wave can be leveled and the sound pressure level can be increased over a wide band.
An electrostatic transducer driven by a signal wave in the ultrasonic frequency band is also called an electrostatic ultrasonic transducer.
図8(A)において、超音波スピーカは、可聴波周波数帯の信号波を生成する可聴周波数波発振源201と、超音波周波数帯のキャリア波(搬送波)を生成し、出力するキャリア波発振源202と、変調器203と、パワーアンプ204と、静電型トランスデューサ205Aとを有している。
変調器203は、キャリア波発振源202から出力されるキャリア波を可聴周波数波発振源201から出力される可聴波周波数帯の信号波により変調し、パワーアンプ204を介して静電型トランスデューサ205Aに供給する。
In FIG. 8A, the ultrasonic speaker includes an audio frequency
The
上記構成において、可聴周波数波発振源201より出力される信号波によってキャリア波発振源202から出力される超音波周波数帯のキャリア波を変調器203により変調し、パワーアンプ204で増幅した変調信号により静電型トランスデューサ205Aを駆動する。この結果、上記変調信号が静電型トランスデューサ205Aにより有限振幅レベルの音波に変換され、この音波は媒質中(空気中)に放射されて媒質(空気)の非線形効果によって元の可聴周波数帯の信号音が自己再生される。
In the above configuration, the carrier wave in the ultrasonic frequency band output from the carrier
すなわち、音波は空気を媒体として伝播する粗密波であるので、変調された超音波が伝播する過程で、空気の密な部分と疎な部分な顕著に表れ、密な部分は音速が速く、疎な部分は音速が遅くなるので変調波自身に歪が生じ、その結果キャリア波(超音波周波数帯)とに波形分離され、可聴波周波数帯の信号波(信号音)が再生される。 In other words, sound waves are coarse and dense waves that propagate using air as a medium, so that in the process of modulated ultrasonic waves, the dense and sparse portions of air appear prominently, and the dense portions have high sound speed and sparseness. Since the sound speed of such a portion is slow, the modulation wave itself is distorted. As a result, the waveform is separated into a carrier wave (ultrasonic frequency band), and a signal wave (signal sound) in an audible frequency band is reproduced.
超音波は空中では減衰が激しく、その周波数の二乗に比例して減衰する。したがって、キャリア周波数(超音波)が低いと減衰も少なくビーム状に遠くまで音の届く超音波スピーカを提供することができる。
逆にキャリア周波数が高いと減衰が激しいのでパラメトリックアレイ効果が十分に起きず、音が広がる超音波スピーカを提供することができる。これらは同じ超音波スピーカでも用途に応じて使い分けることが可能なため大変有効な機能である。
Ultrasound is strongly attenuated in the air and attenuates in proportion to the square of its frequency. Therefore, when the carrier frequency (ultrasonic wave) is low, it is possible to provide an ultrasonic speaker in which the sound reaches far as a beam with little attenuation.
On the contrary, if the carrier frequency is high, the attenuation is severe, so that the parametric array effect does not occur sufficiently and an ultrasonic speaker in which the sound spreads can be provided. These are very effective functions because the same ultrasonic speaker can be used according to the application.
また、ペットとして人間と生活をともにすることの多い犬は40kHzまで、猫は100kHzまでの音を聴くことが可能であるため、それ以上のキャリア周波数をもちいれば、ペットに及ぼす影響もなくなるという利点も有する。いずれにせよ色々な周波数で利用できるということは多くのメリットをもたらす。 Also, dogs who often live with humans as pets can listen to sounds up to 40 kHz, and cats can listen to sounds up to 100 kHz, so if you use a carrier frequency higher than that, there will be no effect on the pet. There are also advantages. In any case, the fact that it can be used at various frequencies brings many advantages.
なお、本発明の静電型トランスデューサは、超音波スピーカとしてだけでなく、通常のスピーカ装置として使用することもできる。例えば、図8(B)に示すように、可聴周波数波発振源201より出力される信号波をパワーアンプ204で増幅した信号により静電型トランスデューサ205Bを駆動する。
The electrostatic transducer of the present invention can be used not only as an ultrasonic speaker but also as a normal speaker device. For example, as shown in FIG. 8B, the electrostatic transducer 205B is driven by a signal obtained by amplifying the signal wave output from the audible frequency
以上説明したように、本発明の超音波スピーカおよびスピーカ装置においては、本発明の静電型トランスデューサを使用しており、固定電極の貫通穴が2種類以上の共鳴管の長さを有するように構成されている。これにより、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができるため、音響信号を十分な音圧レベルと広帯域特性を持って再生することができる。特に、超音波スピーカにおいては、音響信号を十分な音圧レベルと広帯域特性を持ってスクリーン等の音波反射面近傍に形成される仮想音源から発せられるように再生できる。このため、その再生範囲の制御も容易に行えるようになる。 As described above, in the ultrasonic speaker and the speaker device of the present invention, the electrostatic transducer of the present invention is used so that the through hole of the fixed electrode has two or more types of resonance tube lengths. It is configured. As a result, the sound pressure of the radiated sound wave can be leveled and the sound pressure level can be increased over a wide band, so that an acoustic signal can be reproduced with a sufficient sound pressure level and wide band characteristics. In particular, in an ultrasonic speaker, an acoustic signal can be reproduced so as to be emitted from a virtual sound source formed in the vicinity of a sound wave reflecting surface such as a screen with a sufficient sound pressure level and wide band characteristics. For this reason, the reproduction range can be easily controlled.
[第5の実施の形態]
次に、本発明の静電型超音波トランスデューサ、すなわち、固定電極に設けられた貫通穴(共鳴管)が2種類以上の長さになるように構成され、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる静電型超音波トランスデューサで構成される超音波スピーカを使用した指向性音響システムについて説明する。なお、超音波周波数帯の信号で駆動される静電型超音波トランスデューサ、単に「超音波トランスデューサ」とも呼ぶ。
[Fifth Embodiment]
Next, the electrostatic ultrasonic transducer of the present invention, that is, the through hole (resonance tube) provided in the fixed electrode is configured to have two or more types of lengths, and the sound pressure of the radiated sound wave is leveled. A directional acoustic system using an ultrasonic speaker composed of an electrostatic ultrasonic transducer capable of increasing the sound pressure level in a wide band will be described. Note that an electrostatic ultrasonic transducer driven by an ultrasonic frequency band signal is also simply referred to as an “ultrasonic transducer”.
以下、本発明に係る指向性音響システムの一例としてプロジェクタ(表示装置)を例に採り説明する。図9は本発明に係るプロジェクタの使用状態を示している。同図に示すように、プロジェクタ301は視聴者303の後方に設置され、視聴者303の前方に設置されたスクリーン302に映像を投影するとともに、プロジェクタ301に搭載されている超音波スピーカによりスクリーン302の投影面に仮想音源を形成し、音声を再生するようになっている。 Hereinafter, a projector (display device) will be described as an example of a directional acoustic system according to the present invention. FIG. 9 shows a usage state of the projector according to the present invention. As shown in the figure, the projector 301 is installed behind the viewer 303, projects an image on a screen 302 installed in front of the viewer 303, and uses the ultrasonic speaker mounted on the projector 301 to screen 302. A virtual sound source is formed on the projection plane and the sound is reproduced.
プロジェクタ301の外観構成を図10に示す。プロジェクタ301は、映像をスクリーン等の投影面に投影する投影光学系を含むプロジェクタ本体320と、超音波周波数帯の音波を発振できる超音波トランスデューサ324A,324Bを含んで構成され、音響ソースから供給される音声信号から可聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカとが一体的に構成されている。本実施形態では、ステレオ音声信号を再生するために、投影光学系を構成するプロジェクタレンズ331を挟んで左右に超音波スピーカを構成する超音波トランスデューサ324A,324Bがプロジェクタ本体に搭載されている。
さらに、プロジェクタ本体320の底面には低音再生用スピーカ323が設けられている。また、325は、プロジェクタ本体320の高さ調整を行うための高さ調節ねじ、326は、空冷フアン用の排気口である。
An external configuration of the projector 301 is shown in FIG. The projector 301 includes a projector
Further, a low-pitched sound reproduction speaker 323 is provided on the bottom surface of the projector
また、プロジェクタ301では、超音波スピーカを構成する超音波トランスデューサ324A、324Bとして、本発明の静電型超音波トランスデューサ使用している。この静電型超音波トランスデューサは、固定電極に設けられた貫通穴(共鳴管)が2種類以上の長さになるように構成され、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる静電型超音波トランスデューサである。このため、キャリア波の周波数を変更することにより可聴周波数帯の再生信号の空間的な再生範囲を制御することにより、ステレオサラウンドシステムや5.1chサラウンドシステム等で得られるような音響効果を従来必要であった大掛かりな音響システムを必要とすることなく実現でき、かつ持ち運びが容易なプロジェクタを実現することができる。 In the projector 301, the electrostatic ultrasonic transducer according to the present invention is used as the ultrasonic transducers 324A and 324B constituting the ultrasonic speaker. This electrostatic ultrasonic transducer is configured so that the through hole (resonance tube) provided in the fixed electrode has two or more types of lengths, leveling the sound pressure of the radiated sound wave, and increasing the sound pressure level in a wide band An electrostatic ultrasonic transducer that can be enhanced. For this reason, by conventionally changing the frequency of the carrier wave to control the spatial reproduction range of the reproduction signal in the audible frequency band, an acoustic effect that can be obtained in a stereo surround system or 5.1ch surround system is conventionally required. Thus, it is possible to realize a projector that can be realized without requiring a large-scale sound system and is easy to carry.
次に、プロジェクタ301の電気的構成を図11に示す。プロジェクタ301は、操作入力部310と、再生範囲設定部312、再生範囲制御処理部313、音声/映像信号再生部314、キャリア波発振源316、変調器318A,318B、パワーアンプ322A、322B及び超音波トランスデューサ324A、324Bからなる超音波スピーカと、ハイパスフィルタ317A,317Bと、ローパスフィルタ319と、ミキサ321と、パワーアンプ322Cと、低音再生用スピーカ323と、プロジェクタ本体320とを有している。
Next, an electrical configuration of the projector 301 is shown in FIG. The projector 301 includes an
プロジェクタ本体320は、映像を生成する映像生成部332と、生成された映像を投影面に投影する投影光学系333とを有している。プロジェクタ301は、超音波スピーカ及び低音再生用スピーカ323と、プロジェクタ本体320とが一体化されて構成されている。
The projector
操作入力部310は、テンキー、数字キー、電源のオン、オフをおこなうための電源キーを含む各種機能キーを有している。再生範囲設定部312は、ユーザが操作入力部310をキー操作することにより再生信号(信号音)の再生範囲を指定するデータを入力できるようになっており、該データが入力されると、再生信号の再生範囲を規定するキャリア波の周波数が設定され、保持されるようになっている。再生信号の再生範囲の設定は、超音波トランスデューサ324A、324Bの音波放射面から放射軸方向に再生信号が到達する距離を指定することにより行われる。
The
また、再生範囲設定部312は、音声/映像信号再生部314より映像内容に応じて出力される制御信号によりキャリア波の周波数が設定できるようになっている。
また、再生範囲制御処理部313は、再生範囲設定部312の設定内容を参照し、設定された再生範囲となるようキャリア波発振源316により生成されるキャリア波の周波数を変更するようにキャリア波発振源316を制御する機能を有する。
例えば、再生範囲設定部312の内部情報として、キャリア波周波数が50kHzに対応する上記距離が設定されている場合、キャリア波発振源316に対して50kHzで発振するように制御する。
Also, the reproduction
Further, the reproduction range
For example, when the distance corresponding to the carrier wave frequency of 50 kHz is set as the internal information of the reproduction
再生範囲制御処理部313は、再生範囲を規定する超音波トランスデューサ324A、324Bの音波放射面から放射軸方向に再生信号が到達する距離とキャリア波の周波数との関係を示すテーブルが予め記憶されている記憶部を有している。このテーブルのデータは、キャリア波の周波数と上記再生信号の到達距離との関係を実際に計測することにより得られる。
再生範囲制御処理部313は、再生範囲設定部312の設定内容に基づいて、上記テーブルを参照して設定された距離情報に対応するキャリア波の周波数を求め、該周波数となるようにキャリア波発振源316を制御する。
The reproduction range
The reproduction range
音声/映像信号再生部314は、例えば、映像媒体としてDVDを用いるDVDプレーヤーであり、再生した音声信号のうちRチャンネルの音声信号は、ハイパスフィルタ317Aを介して変調器318Aに、Lチャンネルの音声信号はハイパスフィルタ317Bを介して変調器318Bに、映像信号はプロジェクタ本体320の映像生成部332にそれぞれ、出力されるようになっている。
また、音声/映像信号再生部314より出力されるRチャンネルの音声信号とLチャンネルの音声信号は、ミキサ321により合成され、ローパスフィルタ319を介してパワーアンプ322Cに入力されるようになっている。音声/映像信号再生部314は、音響ソースに相当する。
The audio / video
The R channel audio signal and the L channel audio signal output from the audio / video
ハイパスフィルタ317A、317Bは、それぞれ、Rチャンネル、Lチャンネルの音声信号における中高音域(第一の音域)の周波数成分のみを通過させる特性を有しており、またローパスフィルタは、Rチャンネル、Lチャンネルの音声信号における低音域(第二の音域)の周波数成分のみを通過させる特性を有している。
したがって、上記Rチャンネル、Lチャンネルの音声信号のうち中高音域の音声信号は、それぞれ超音波トランスデューサ324A、324Bにより再生され、上記Rチャンネル、Lチャンネルの音声信号のうち低音域の音声信号は低音再生用スピーカ323により再生されることとなる。
The high-
Accordingly, among the R channel and L channel audio signals, the mid and high range audio signals are reproduced by the ultrasonic transducers 324A and 324B, respectively, and among the R channel and L channel audio signals, the low range audio signals are low frequencies. It is reproduced by the reproduction speaker 323.
なお、音声/映像信号再生部314はDVDプレーヤーに限らず、外部から入力されるビデオ信号を再生する再生装置であってもよい。また、音声/映像信号再生部314は、再生される映像のシーンに応じた音響効果を出すために再生音の再生範囲を動的に変更するように、再生範囲設定部312に再生範囲を指示する制御信号を出力する機能を有している。
The audio / video
キャリア波発振源316は、再生範囲設定部312より指示された超音波周波数帯の周波数のキャリア波を生成し、変調器318A,318Bに出力する機能を有している。
変調器318A、318Bは、キャリア波発振源316から供給されるキャリア波を音声/映像信号再生部314から出力される可聴周波数帯の音声信号でAM変調し、該変調信号を、それぞれパワーアンプ322A、322Bに出力する機能を有する。
The carrier
The
超音波トランスデューサ324A、324Bは、それぞれ、変調器318A、318Bからパワーアンプ322A、322Bを介して出力される変調信号により駆動され、該変調信号を有限振幅レベルの音波に変換して媒質中に放射し、可聴周波数帯の信号音(再生信号)を再生する機能を有する。
The ultrasonic transducers 324A and 324B are driven by modulation signals output from the
映像生成部332は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル(PDP)等のディスプレイと、該ディスプレイを音声/映像信号再生部314から出力される映像信号に基づいて駆動する駆動回路等を有しており、音声/映像信号再生部314から出力される映像信号から得られる映像を生成する。
投影光学系333は、ディスプレイに表示された映像をプロジェクタ本体320の前方に設置されたスクリーン等の投影面に投影する機能を有している。
The
The projection
次に、上記構成からなるプロジェクタ301の動作について説明する。まず、ユーザのキー操作により操作入力部310から再生信号の再生範囲を指示するデータ(距離情報)が再生範囲設定部312に設定され、音声/映像信号再生部314に再生指示がなされる。
Next, the operation of the projector 301 having the above configuration will be described. First, data (distance information) instructing the reproduction range of the reproduction signal is set in the reproduction
この結果、再生範囲設定部312には、再生範囲を規定する距離情報が設定され、再生範囲制御処理部313は、再生範囲設定部312に設定された距離情報を取り込み、内蔵する記憶部に記憶されているテーブルを参照し、上記設定された距離情報に対応するキャリア波の周波数を求め、該周波数のキャリア波を生成するようにキャリア波発振源316を制御する。
この結果、キャリア波発振源316は、再生範囲設定部312に設定された距離情報に対応する周波数のキャリア波を生成し、変調器318A、318Bに出力する。
As a result, distance information defining the reproduction range is set in the reproduction
As a result, the carrier
一方、音声/映像信号再生部314は、再生した音声信号のうちRチャンネルの音声信号を、ハイパスフィルタ317Aを介して変調器318Aに、Lチャンネルの音声信号をハイパスフィルタ317Bを介して変調器318Bに、Rチャンネルの音声信号及びLチャンネルの音声信号をミキサ321に出力し、映像信号をプロジェクタ本体320の映像生成部332にそれぞれ、出力する。
On the other hand, the audio / video
したがって、ハイパスフィルタ317Aにより上記Rチャンネルの音声信号のうち中高音域の音声信号が変調器318Aに入力され、ハイパスフィルタ317Bにより上記Lチャンネルの音声信号のうち中高音域の音声信号が変調器318Bに入力される。
また、上記Rチャンネルの音声信号及びLチャンネルの音声信号はミキサ321により合成され、ローパスフィルタ319により上記Rチャンネルの音声信号及びLチャンネルの音声信号のうち低音域の音声信号がパワーアンプ322Cに入力される。
Therefore, the high-
The R channel audio signal and the L channel audio signal are synthesized by the
映像生成部332では、入力された映像信号に基づいてディスプレイを駆動して映像を生成し、表示する。このディスプレイに表示された映像は、投影光学系333により、投影面、例えば、図9に示すスクリーン302に投影される。
他方、変調器318Aは、キャリア波発振源316から出力されるキャリア波をハイパスフィルタ317Aから出力される上記Rチャンネルの音声信号における中高音域の音声信号でAM変調し、パワーアンプ322Aに出力する。
また、変調器318Bは、キャリア波発振源316から出力されるキャリア波をハイパスフィルタ317Bから出力される上記Lチャンネルの音声信号における中高音域の音声信号でAM変調し、パワーアンプ322Bに出力する。
The
On the other hand, the
Further, the
パワーアンプ322A、322Bにより増幅された変調信号は、それぞれ、超音波トランスデューサ324A、324Bに印加され、該変調信号は、有限振幅レベルの音波(音響信号)に変換され、媒質(空気中)に放射され、超音波トランスデューサ324Aからは、上記Rチャンネルの音声信号における中高音域の音声信号が再生され、超音波トランスデューサ324Bからは、上記Lチャンネルの音声信号における中高音域の音声信号が再生される。
また、パワーアンプ322Cで増幅された上記Rチャンネル及びLチャンネルにおける低音域の音声信号は低音再生用スピーカ323により再生される。
The modulated signals amplified by the
Also, the low-frequency audio signals in the R channel and L channel amplified by the power amplifier 322C are reproduced by the low tone reproduction speaker 323.
前述したように、超音波トランスデューサにより媒質中(空気中)に放射された超音波の伝播においては、その伝播に伴い音圧の高い部分では音速が高くなり、音圧の低い部分では音速は遅くなる。この結果、波形の歪みが発生する。 As described above, in the propagation of ultrasonic waves radiated into the medium (in the air) by the ultrasonic transducer, the sound speed increases at a portion where the sound pressure is high and the sound speed is slow at a portion where the sound pressure is low. Become. As a result, waveform distortion occurs.
放射する超音波帯域の信号(キャリア波)を可聴周波数帯の信号で変調(AM変調)しておいた場合には、上記波形歪みの結果により、変調時に用いた可聴周波数帯の信号波が超音波周波数帯のキャリア波と分離して自己復調する形で形成される。その際、再生信号の広がりは超音波の特性からビーム状となり、通常のスピーカとは全く異なる特定方向のみに音が再生される。 When a signal (carrier wave) in the radiated ultrasonic band is modulated (AM modulation) with a signal in the audible frequency band, the signal wave in the audible frequency band used for modulation is super It is formed so as to be self-demodulated separately from the carrier wave in the sonic frequency band. At this time, the spread of the reproduction signal becomes a beam shape due to the characteristics of ultrasonic waves, and the sound is reproduced only in a specific direction completely different from that of a normal speaker.
超音波スピーカを構成する超音波トランスデューサ324から出力されるビーム状の再生信号は、投影光学系333により映像が投影される投影面(スクリーン)に向けて放射され、投影面で反射され拡散する。この場合に、再生範囲設定部312に設定されるキャリア波の周波数に応じて、超音波トランスデューサ324の音波放射面からその放射軸方向(法線方向)においてキャリア波から再生信号が分離されるまでの距離、キャリア波のビーム幅(ビームの拡がり角)が異なるために、再生範囲は、変化する。
The beam-like reproduction signal output from the
プロジェクタ301における超音波トランスデューサ324A、324Bを含んで構成される超音波スピーカによる再生信号の再生時の状態を図12に示す。プロジェクタ301において、キャリア波が音声信号により変調された変調信号により超音波トランスデューサが駆動される際に、再生範囲設定部312により設定されたキャリア周波数が低い場合は、超音波トランスデューサ324の音波放射面からその放射軸方向(音波放射面の法線方向においてキャリア波から再生信号が分離されるまでの距離、すなわち、再生地点までの距離が長くなる。
FIG. 12 shows a state in which a reproduction signal is reproduced by an ultrasonic speaker including the ultrasonic transducers 324A and 324B in the projector 301. In the projector 301, when the ultrasonic transducer is driven by the modulation signal obtained by modulating the carrier wave with the audio signal, if the carrier frequency set by the reproduction
したがって、再生された可聴周波数帯の再生信号のビームは、比較的拡がらずに投影面
(スクリーン)302に到達することとなり、この状態で投影面302において反射するので、再生範囲は、図12において点線の矢印で示す可聴範囲Aとなり、投影面302から比較的に遠くかつ狭い範囲でのみ再生信号(再生音)が聞こえる状態となる。
Therefore, the reproduced reproduction signal beam in the audible frequency band reaches the projection plane (screen) 302 without being relatively expanded, and is reflected on the projection plane 302 in this state. Therefore, the reproduction range is as shown in FIG. Becomes a audible range A indicated by a dotted arrow, and a reproduction signal (reproduced sound) can be heard only in a relatively narrow and narrow range from the projection plane 302.
これに対して、再生範囲設定部312により設定されたキャリア周波数が上述した場合より高い場合は、超音波トランスデューサ324の音波放射面から放射される音波は、キャリア周波数が低い場合より絞られているが、超音波トランスデューサ324の音波放射面からその放射軸方向(音波放射面の法線方向)においてキャリア波から再生信号が分離されるまでの距離、すなわち、再生地点までの距離が短くなる。
On the other hand, when the carrier frequency set by the reproduction
したがって、再生された可聴周波数帯の再生信号のビームは、投影面302に到達する前に拡がって投影面302に到達することとなり、この状態で投影面302において反射するので、再生範囲は、図12において実線の矢印で示す可聴範囲Bとなり、投影面302から比較的に近くかつ広い範囲でのみ再生信号(再生音)が聞こえる状態となる。 Therefore, the reproduced reproduction signal beam in the audible frequency band spreads before reaching the projection plane 302 and reaches the projection plane 302, and is reflected on the projection plane 302 in this state. 12, an audible range B indicated by a solid arrow indicates that a reproduction signal (reproduced sound) can be heard only in a relatively close and wide range from the projection plane 302.
以上説明したように、本発明のプロジェクタでは、超音波スピーカを構成する超音波トランスデューサとして、本発明の静電型超音波トランスデューサを使用しており、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができるため、音響信号を十分な音圧レベルと広帯域特性を持って、スクリーン等の音波反射面近傍に形成される仮想音源から発せられるように再生できる。このため、その再生範囲の制御も容易に行えるようになる。 As described above, in the projector according to the present invention, the electrostatic ultrasonic transducer according to the present invention is used as the ultrasonic transducer constituting the ultrasonic speaker. Since the pressure level can be increased, the sound signal can be reproduced with a sufficient sound pressure level and wide band characteristics so as to be emitted from a virtual sound source formed in the vicinity of a sound wave reflecting surface such as a screen. For this reason, the reproduction range can be easily controlled.
なお、上述したプロジェクタは、大画面で画像を見たい場合に使用されものであるが、近時、大画面液晶テレビや大画面プラズマテレビが急速に普及しており、それらの大画面テレビにも、本発明の超音波スピーカを効果的に使用することができる。 The projector described above is used for viewing images on a large screen. Recently, large-screen liquid crystal televisions and large-screen plasma televisions are rapidly spreading, and those large-screen televisions are also used. The ultrasonic speaker of the present invention can be used effectively.
すなわち、大画面テレビに本発明による超音波スピーカを使用することにより、大画面テレビの前方に向けて局所的に音声信号を放射することが可能になる。 That is, by using the ultrasonic speaker according to the present invention for a large screen television, it becomes possible to radiate an audio signal locally toward the front of the large screen television.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の静電型超音波トランスデューサ、静電型トランスデューサ、超音波スピーカ、スピーカ装置、および表示装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the electrostatic ultrasonic transducer, electrostatic transducer, ultrasonic speaker, speaker device, and display device of the present invention are limited to the above-described illustrated examples. However, it goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
11・・・下側固定電極、12、12A、12B・・・貫通穴(共鳴管)、13・・・エポキシ絶縁層、14・・・電極部、21・・・上側固定電極、22、22A、22B・・・貫通穴(共鳴管)、31・・・振動膜、31A・・・振動電極層、31B・・・誘電体膜、32・・・直流バイアス電源、33、33A、33B・・・交流信号、103、104・・・音響反射板、201・・・可聴周波数波発振源、202・・・キャリア波発振源、203・・・変調器、204・・・パワーアンプ、205A、205B・・・静電型トランスデューサ、301・・・プロジェクタ、302・・・スクリーン(投影面)、303・・・視聴者、310・・・操作入力部、312・・・再生範囲設定部、313・・・再生範囲制御処理部、314・・・音声/映像信号再生部、316・・・キャリア波発振源、317A、317B・・・ハイパスフィルタ、318A、318B・・・変調器、319・・・ローパスフィルタ、320・・・プロジェクタ本体、321・・・ミキサ、322A、322B・・・パワーアンプ、322C・・・パワーアンプ、323・・・低音再生用スピーカ、324、324A、324B・・・超音波トランスデューサ、331・・・プロジェクタレンズ、332・・・映像生成部、333・・・投影光学系
DESCRIPTION OF
Claims (18)
貫通穴を有する第2の電極と、
前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、
を含み、
直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯の信号波で変調した変調波である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有すること
を特徴とする静電型超音波トランスデューサ。 A first electrode having a through hole;
A second electrode having a through hole;
The through hole of the first electrode and the through hole of the second electrode are disposed so as to make a pair and are sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode A vibrating membrane having a conductive layer;
Including
A DC bias voltage is applied to the vibrating membrane, and an AC signal that is a modulated wave obtained by modulating a carrier wave in an ultrasonic frequency band with a signal wave in an audible frequency band is applied to the pair of electrodes, or the DC bias A voltage is applied to the pair of electrodes and the alternating signal is applied to the vibrating membrane;
An electrostatic ultrasonic transducer characterized in that a through hole provided in at least one of the pair of electrodes acts as a resonance tube and has at least two types of resonance tube lengths.
を特徴とする請求項1に記載の静電型超音波トランスデューサ。 The thickness of at least one of the pair of electrodes is changed stepwise, and the length of the resonance tube is set to gradually increase or decrease in accordance with the step change. 2. The electrostatic ultrasonic transducer according to 1.
を特徴とする請求項1に記載の静電型超音波トランスデューサ。 One surface of at least one of the pair of electrodes has an inclined structure or a curved surface structure, and the length of the resonance tube is set to be gradually increased or decreased in accordance with the inclined structure or the curved surface structure. The electrostatic ultrasonic transducer according to claim 1.
貫通穴を有する第2の電極と、
前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、
を含み、
前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置したこと
を特徴とする静電型超音波トランスデューサ。 A first electrode having a through hole;
A second electrode having a through hole;
The through hole of the first electrode and the through hole of the second electrode are disposed so as to make a pair and are sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode A vibrating membrane having a conductive layer;
Including
Ultrasonic waves radiated from the through holes on the back surface of the electrostatic transducer having the through holes provided in the pair of electrodes acting as resonance tubes and having at least two types of resonance tube lengths An acoustic reflection plate is provided that reflects an acoustic reflection plate on the front side of the electrostatic ultrasonic transducer.
を特徴とする請求項4に記載の静電型超音波トランスデューサ。 The thickness of at least one of the pair of electrodes is changed stepwise, and the length of the resonance tube is set to gradually increase or decrease in accordance with the step change. 4. The electrostatic ultrasonic transducer according to 4.
を特徴とする請求項4に記載の静電型超音波トランスデューサ。 One surface of at least one of the pair of electrodes has an inclined structure or a curved surface structure, and the length of the resonance tube is set to be gradually increased or decreased in accordance with the inclined structure or the curved surface structure. The electrostatic ultrasonic transducer according to claim 4.
貫通穴を有する第2の電極と、
前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、
を含み、
直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有すること
を特徴とする静電型トランスデューサ。 A first electrode having a through hole;
A second electrode having a through hole;
The through hole of the first electrode and the through hole of the second electrode are disposed so as to make a pair and are sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode A vibrating membrane having a conductive layer;
Including
A DC bias voltage is applied to the diaphragm and an AC signal is applied to the pair of electrodes, or the DC bias voltage is applied to the pair of electrodes and the AC signal is applied to the diaphragm. And
An electrostatic transducer characterized in that a through hole provided in at least one of the pair of electrodes acts as a resonance tube and has at least two types of resonance tube lengths.
を特徴とする請求項7に記載の静電型トランスデューサ。 8. The thickness of at least one of the pair of electrodes is changed stepwise, and the length of the resonance tube is set to gradually increase or decrease in accordance with the step change. The electrostatic transducer according to 1.
を特徴とする請求項7に記載の静電型トランスデューサ。 One surface of at least one of the pair of electrodes has an inclined structure or a curved surface structure, and the length of the resonance tube is set to be gradually increased or decreased in accordance with the inclined structure or the curved surface structure. The electrostatic transducer according to claim 7.
貫通穴を有する第2の電極と、
前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、
を含み、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型超音波トランスデューサと、
可聴周波数帯の信号波を生成する信号源と、
超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力するキャリア波供給手段と、
前記キャリア波を前記可聴周波数帯の信号波で変調して変調波を生成する変調手段と、
を備え、
直流バイアス電圧を前記振動膜に印加し、かつ前記一対の電極に前記変調波を印加するか、もしくは前記直流バイアス電圧を前記一対の電極に印加し、かつ前記変調波を前記振動膜に印加することにより前記静電型超音波トランスデューサを駆動すること
を特徴とする超音波スピーカ。 A first electrode having a through hole;
A second electrode having a through hole;
The through hole of the first electrode and the through hole of the second electrode are disposed so as to make a pair and are sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode A vibrating membrane having a conductive layer;
Including
An electrostatic ultrasonic transducer having a through hole provided in at least one of the pair of electrodes as a resonance tube and having at least two types of resonance tube lengths;
A signal source for generating a signal wave in an audible frequency band;
A carrier wave supply means for generating and outputting a carrier wave in an ultrasonic frequency band;
Modulation means for modulating the carrier wave with a signal wave in the audible frequency band to generate a modulated wave;
With
A DC bias voltage is applied to the diaphragm and the modulated wave is applied to the pair of electrodes, or the DC bias voltage is applied to the pair of electrodes and the modulated wave is applied to the diaphragm. Thus, the ultrasonic speaker is driven by the electrostatic ultrasonic transducer.
貫通穴を有する第2の電極と、
前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、
を含み、
前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置した静電型超音波トランスデューサと、
可聴周波数帯の信号波を生成する信号源と、
超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力するキャリア波供給手段と、
前記キャリア波を前記可聴周波数帯の信号波で変調して変調波を生成する変調手段と、
を備え、
直流バイアス電圧を前記振動膜に印加し、かつ前記一対の電極に前記変調波を印加するか、もしくは前記直流バイアス電圧を前記一対の電極に印加し、かつ前記変調波を前記振動膜に印加することにより前記静電型超音波トランスデューサを駆動すること
を特徴とする超音波スピーカ。 A first electrode having a through hole;
A second electrode having a through hole;
The through hole of the first electrode and the through hole of the second electrode are disposed so as to make a pair and are sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode A vibrating membrane having a conductive layer;
Including
Ultrasonic waves radiated from the through holes on the back surface of the electrostatic transducer having the through holes provided in the pair of electrodes acting as resonance tubes and having at least two types of resonance tube lengths An electrostatic ultrasonic transducer having an acoustic reflector that reflects the front side of the electrostatic ultrasonic transducer;
A signal source for generating a signal wave in an audible frequency band;
A carrier wave supply means for generating and outputting a carrier wave in an ultrasonic frequency band;
Modulation means for modulating the carrier wave with a signal wave in the audible frequency band to generate a modulated wave;
With
A DC bias voltage is applied to the diaphragm and the modulated wave is applied to the pair of electrodes, or the DC bias voltage is applied to the pair of electrodes and the modulated wave is applied to the diaphragm. Thus, the ultrasonic speaker is driven by the electrostatic ultrasonic transducer.
貫通穴を有する第2の電極と、
前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置され、かつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、
を含み、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサと、
可聴周波数帯の信号波を生成する信号源と、
前記信号源から出力される信号波を増幅する増幅器と、
を備え、
前記増幅器の出力信号により前記静電型トランスデューサを駆動して可聴周波数帯の信号を再生すること
を特徴とするスピーカ装置。 A first electrode having a through hole;
A second electrode having a through hole;
The through hole of the first electrode and the through hole of the second electrode are arranged so as to make a pair, and are sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode And a vibrating membrane having a conductive layer,
Including
An electrostatic transducer having a through hole provided in at least one of the pair of electrodes as a resonance tube and having at least two types of resonance tube lengths;
A signal source for generating a signal wave in an audible frequency band;
An amplifier for amplifying a signal wave output from the signal source;
With
A speaker device that reproduces an audible frequency band signal by driving the electrostatic transducer with an output signal of the amplifier.
貫通穴を有する第2の電極と、
前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、
を含み、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型超音波トランスデューサを使用すると共に、
信号源により可聴周波数帯の信号波を生成する手順と、
キャリア波供給手段により超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力する手順と、
前記キャリア波を前記可聴周波数帯の信号波により変調した変調波を生成する手順と、
直流バイアス電圧を前記振動膜に印加し、かつ前記一対の電極に前記変調波を印加するか、もしくは前記直流バイアス電圧を前記一対の電極に印加し、かつ前記変調波を前記振動膜に印加することにより前記静電型超音波トランスデューサを駆動する手順と、
を含むことを特徴とする静電型超音波トランスデューサによる音声信号再生方法。 A first electrode having a through hole;
A second electrode having a through hole;
The through hole of the first electrode and the through hole of the second electrode are disposed so as to make a pair and are sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode A vibrating membrane having a conductive layer;
Including
Using an electrostatic ultrasonic transducer having a through-hole provided in at least one of the pair of electrodes as a resonance tube and having at least two types of resonance tube lengths;
Generating a signal wave of an audible frequency band by a signal source;
A procedure for generating and outputting a carrier wave in the ultrasonic frequency band by the carrier wave supply means;
Generating a modulated wave obtained by modulating the carrier wave with a signal wave in the audible frequency band;
A DC bias voltage is applied to the diaphragm and the modulated wave is applied to the pair of electrodes, or the DC bias voltage is applied to the pair of electrodes and the modulated wave is applied to the diaphragm. A procedure for driving the electrostatic ultrasonic transducer by
A method of reproducing an audio signal using an electrostatic ultrasonic transducer.
貫通穴を有する第2の電極と、
前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、
を含み、
前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置した静電型超音波トランスデューサを使用すると共に、
信号源により可聴周波数帯の信号波を生成する手順と、
キャリア波供給手段により超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力する手順と、
前記キャリア波を前記信号波により変調した変調波を生成する手順と、
直流バイアス電圧を前記振動膜に印加し、かつ前記一対の電極に前記変調波を印加するか、もしくは前記直流バイアス電圧を前記一対の電極に印加し、かつ前記変調波を前記振動膜に印加することにより前記静電型超音波トランスデューサを駆動する手順と、
を含むことを特徴とする静電型超音波トランスデューサによる音声信号再生方法。 A first electrode having a through hole;
A second electrode having a through hole;
The through hole of the first electrode and the through hole of the second electrode are disposed so as to make a pair and are sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode A vibrating membrane having a conductive layer;
Including
Ultrasonic waves radiated from the through holes on the back surface of the electrostatic transducer having the through holes provided in the pair of electrodes acting as resonance tubes and having at least two types of resonance tube lengths And using an electrostatic ultrasonic transducer provided with an acoustic reflector that reflects the front surface side of the electrostatic ultrasonic transducer,
Generating a signal wave of an audible frequency band by a signal source;
A procedure for generating and outputting a carrier wave in the ultrasonic frequency band by the carrier wave supply means;
Generating a modulated wave obtained by modulating the carrier wave with the signal wave;
A DC bias voltage is applied to the diaphragm and the modulated wave is applied to the pair of electrodes, or the DC bias voltage is applied to the pair of electrodes and the modulated wave is applied to the diaphragm. A procedure for driving the electrostatic ultrasonic transducer by
A method of reproducing an audio signal using an electrostatic ultrasonic transducer.
貫通穴を有する第2の電極と、
前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、
を含み、
直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯の信号波で変調した変調波である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型超音波トランスデューサを用いて構成され、音響ソースから供給される音声信号のうち第1の音域の音声信号を再生する超音波スピーカと、
音響ソースから供給される音声信号のうち第2の音域の音声信号を再生する低音再生用スピーカと、
を有し、
前記超音波スピーカにより音響ソースから供給され音声信号を再生し、スクリーン等の音波反射面近傍に仮想音源を形成すること
を特徴とする指向性音響システム。 A first electrode having a through hole;
A second electrode having a through hole;
The through hole of the first electrode and the through hole of the second electrode are disposed so as to make a pair and are sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode A vibrating membrane having a conductive layer;
Including
A DC bias voltage is applied to the vibrating membrane, and an AC signal that is a modulated wave obtained by modulating a carrier wave in an ultrasonic frequency band with a signal wave in an audible frequency band is applied to the pair of electrodes, or the DC bias A voltage is applied to the pair of electrodes and the alternating signal is applied to the vibrating membrane;
A through-hole provided in at least one electrode of the pair of electrodes serves as a resonance tube, and is configured using an electrostatic ultrasonic transducer having at least two types of resonance tube lengths. An ultrasonic speaker for reproducing an audio signal in a first range among the supplied audio signals;
A bass reproduction speaker for reproducing an audio signal in the second range among audio signals supplied from an acoustic source;
Have
A directional acoustic system characterized in that an audio signal supplied from an acoustic source by the ultrasonic speaker is reproduced, and a virtual sound source is formed in the vicinity of a sound wave reflecting surface such as a screen.
貫通穴を有する第2の電極と、
前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、
を含み、
直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯の信号波で変調した変調波である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、
前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置した静電型超音波トランスデューサを用いて構成され、音響ソースから供給される音声信号のうち第1の音域の音声信号を再生する超音波スピーカと、
音響ソースから供給される音声信号のうち第2の音域の音声信号を再生する低音再生用スピーカと、
を有し、
前記超音波スピーカにより音響ソースから供給され音声信号を再生し、スクリーン等の音波反射面近傍に仮想音源を形成すること
を特徴とする指向性音響システム。 A first electrode having a through hole;
A second electrode having a through hole;
The through hole of the first electrode and the through hole of the second electrode are disposed so as to make a pair and are sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode A vibrating membrane having a conductive layer;
Including
A DC bias voltage is applied to the vibrating membrane, and an AC signal that is a modulated wave obtained by modulating a carrier wave in an ultrasonic frequency band with a signal wave in an audible frequency band is applied to the pair of electrodes, or the DC bias A voltage is applied to the pair of electrodes and the alternating signal is applied to the vibrating membrane;
Ultrasonic waves radiated from the through holes on the back surface of the electrostatic transducer having the through holes provided in the pair of electrodes acting as resonance tubes and having at least two types of resonance tube lengths Of the first ultrasonic range among the audio signals supplied from the acoustic source. An ultrasonic speaker to play,
A bass reproduction speaker for reproducing an audio signal in the second range among audio signals supplied from an acoustic source;
Have
A directional acoustic system characterized in that an audio signal supplied from an acoustic source by the ultrasonic speaker is reproduced, and a virtual sound source is formed in the vicinity of a sound wave reflecting surface such as a screen.
貫通穴を有する第2の電極と、
前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、
を含み、
直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯の信号波で変調した変調波である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型超音波トランスデューサを含んで構成され、音響ソースから供給される音声信号から可聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカと、
映像を投影面に投影する投影光学系と、
を備えることを特徴とする表示装置。 A first electrode having a through hole;
A second electrode having a through hole;
The through hole of the first electrode and the through hole of the second electrode are disposed so as to make a pair and are sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode A vibrating membrane having a conductive layer;
Including
A DC bias voltage is applied to the vibrating membrane, and an AC signal that is a modulated wave obtained by modulating a carrier wave in an ultrasonic frequency band with a signal wave in an audible frequency band is applied to the pair of electrodes, or the DC bias A voltage is applied to the pair of electrodes and the alternating signal is applied to the vibrating membrane;
An electrostatic ultrasonic transducer having a through-hole provided in at least one electrode of the pair of electrodes as a resonance tube and having at least two types of resonance tube lengths is provided. An ultrasonic speaker that reproduces a signal sound of an audible frequency band from a supplied audio signal;
A projection optical system that projects an image onto a projection surface;
A display device comprising:
貫通穴を有する第2の電極と、
前記第1の電極の前記貫通穴と前記第2の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第1の電極と前記第2の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有する振動膜と、
を含み、
直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯の信号波で変調した変調波である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、
前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも2種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置した静電型超音波トランスデューサを含んで構成され、音響ソースから供給される音声信号から可聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカと、
映像を投影面に投影する投影光学系と、
を備えることを特徴とする表示装置。 A first electrode having a through hole;
A second electrode having a through hole;
The through hole of the first electrode and the through hole of the second electrode are disposed so as to make a pair and are sandwiched between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode A vibrating membrane having a conductive layer;
Including
A DC bias voltage is applied to the vibrating membrane, and an AC signal that is a modulated wave obtained by modulating a carrier wave in an ultrasonic frequency band with a signal wave in an audible frequency band is applied to the pair of electrodes, or the DC bias A voltage is applied to the pair of electrodes and the alternating signal is applied to the vibrating membrane;
Ultrasonic waves radiated from the through holes on the back surface of the electrostatic transducer having the through holes provided in the pair of electrodes acting as resonance tubes and having at least two types of resonance tube lengths Including an electrostatic ultrasonic transducer provided with an acoustic reflector that reflects the front side of the electrostatic ultrasonic transducer, and reproduces an audio frequency band signal from an audio signal supplied from an acoustic source An ultrasonic speaker,
A projection optical system that projects an image onto a projection surface;
A display device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007083676A JP2008244964A (en) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | Electrostatic ultrasonic transducer, electrostatic transducer, ultrasonic speaker, speaker device, audio signal reproduction method using electrostatic ultrasonic transducer, directional acoustic system, and display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007083676A JP2008244964A (en) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | Electrostatic ultrasonic transducer, electrostatic transducer, ultrasonic speaker, speaker device, audio signal reproduction method using electrostatic ultrasonic transducer, directional acoustic system, and display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008244964A true JP2008244964A (en) | 2008-10-09 |
Family
ID=39915731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007083676A Withdrawn JP2008244964A (en) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | Electrostatic ultrasonic transducer, electrostatic transducer, ultrasonic speaker, speaker device, audio signal reproduction method using electrostatic ultrasonic transducer, directional acoustic system, and display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008244964A (en) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101837757A (en) * | 2009-03-11 | 2010-09-22 | 株式会社电装 | Automobile storage is at announcement apparatus |
| WO2013138234A1 (en) * | 2012-03-16 | 2013-09-19 | Knowles Electronics, Llc | A receiver with a non-uniform shaped housing |
| WO2014143942A3 (en) * | 2013-03-15 | 2014-11-20 | uBeam Inc. | Ultrasonic transducer with driver, control, and clock signal distribution |
| US9001622B2 (en) | 2011-05-27 | 2015-04-07 | uBeam Inc. | Receiver communications for wireless power transfer |
| US9242272B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-01-26 | uBeam Inc. | Ultrasonic driver |
| US9278375B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-03-08 | uBeam Inc. | Ultrasonic transducer control |
| US9537322B2 (en) | 2011-05-27 | 2017-01-03 | uBeam Inc. | Sub-apertures with interleaved transmit elements for wireless power transfer |
| US9707593B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-07-18 | uBeam Inc. | Ultrasonic transducer |
| US9722671B2 (en) | 2011-05-27 | 2017-08-01 | uBeam Inc. | Oscillator circuits for wireless power transfer |
| US9736579B2 (en) | 2015-05-20 | 2017-08-15 | uBeam Inc. | Multichannel waveform synthesis engine |
| US9819399B2 (en) | 2011-05-27 | 2017-11-14 | uBeam Inc. | Beam interaction control for wireless power transfer |
| US9831920B2 (en) | 2011-05-27 | 2017-11-28 | uBeam Inc. | Motion prediction for wireless power transfer |
| US9983616B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-05-29 | uBeam Inc. | Transducer clock signal distribution |
| US10099253B2 (en) | 2014-12-10 | 2018-10-16 | uBeam Inc. | Transducer with mesa |
| US10148131B2 (en) | 2011-05-27 | 2018-12-04 | uBeam Inc. | Power density control for wireless power transfer |
-
2007
- 2007-03-28 JP JP2007083676A patent/JP2008244964A/en not_active Withdrawn
Cited By (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101837757A (en) * | 2009-03-11 | 2010-09-22 | 株式会社电装 | Automobile storage is at announcement apparatus |
| US10468916B2 (en) | 2011-05-27 | 2019-11-05 | uBeam Inc. | Charge level communications for wireless power transfer |
| US9831920B2 (en) | 2011-05-27 | 2017-11-28 | uBeam Inc. | Motion prediction for wireless power transfer |
| US10097049B2 (en) | 2011-05-27 | 2018-10-09 | uBeam Inc. | Sender controller for wireless power transfer |
| US9001622B2 (en) | 2011-05-27 | 2015-04-07 | uBeam Inc. | Receiver communications for wireless power transfer |
| US9722671B2 (en) | 2011-05-27 | 2017-08-01 | uBeam Inc. | Oscillator circuits for wireless power transfer |
| US9094111B2 (en) | 2011-05-27 | 2015-07-28 | uBeam Inc. | Receiver transducer for wireless power transfer |
| US9094112B2 (en) | 2011-05-27 | 2015-07-28 | uBeam Inc. | Sender controller for wireless power transfer |
| US9214151B2 (en) | 2011-05-27 | 2015-12-15 | uBeam Inc. | Receiver controller for wireless power transfer |
| US10097050B2 (en) | 2011-05-27 | 2018-10-09 | uBeam Inc. | Receiving controller for wireless power transfer |
| US10742267B2 (en) | 2011-05-27 | 2020-08-11 | uBeam Inc. | Beam interaction control for wireless power transfer |
| US9537359B2 (en) | 2011-05-27 | 2017-01-03 | uBeam Inc. | Sub-apertures for wireless power transfer |
| US9537322B2 (en) | 2011-05-27 | 2017-01-03 | uBeam Inc. | Sub-apertures with interleaved transmit elements for wireless power transfer |
| US10742268B2 (en) | 2011-05-27 | 2020-08-11 | uBeam Inc. | Motion prediction for wireless power transfer |
| US9548632B2 (en) | 2011-05-27 | 2017-01-17 | uBeam Inc. | Oscillators for wireless power transfer |
| US9094110B2 (en) | 2011-05-27 | 2015-07-28 | uBeam Inc. | Sender transducer for wireless power transfer |
| US9729014B2 (en) | 2011-05-27 | 2017-08-08 | uBeam Inc. | Focus control for wireless power transfer |
| US10148131B2 (en) | 2011-05-27 | 2018-12-04 | uBeam Inc. | Power density control for wireless power transfer |
| US9787142B2 (en) | 2011-05-27 | 2017-10-10 | uBeam Inc. | Receiver transducer for wireless power transfer |
| US9793764B2 (en) | 2011-05-27 | 2017-10-17 | uBeam Inc. | Sender transducer for wireless power transfer |
| US9812906B2 (en) | 2011-05-27 | 2017-11-07 | uBeam Inc. | Communications for wireless power transfer |
| US9819399B2 (en) | 2011-05-27 | 2017-11-14 | uBeam Inc. | Beam interaction control for wireless power transfer |
| US9825492B2 (en) | 2011-05-27 | 2017-11-21 | uBeam Inc. | Steering for wireless power transfer |
| US9831723B2 (en) | 2011-05-27 | 2017-11-28 | uBeam Inc. | Communications for wireless power transfer |
| US10097048B2 (en) | 2011-05-27 | 2018-10-09 | uBeam Inc. | Receiver transducer for wireless power transfer |
| US9929603B2 (en) | 2011-05-27 | 2018-03-27 | uBeam Inc. | Charge level communications for wireless power transfer |
| US10128692B2 (en) | 2011-05-27 | 2018-11-13 | uBeam Inc. | Sender transducer for wireless power transfer |
| WO2013138234A1 (en) * | 2012-03-16 | 2013-09-19 | Knowles Electronics, Llc | A receiver with a non-uniform shaped housing |
| CN104247458A (en) * | 2012-03-16 | 2014-12-24 | 美商楼氏电子有限公司 | A receiver with a non-uniform shaped housing |
| US9242272B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-01-26 | uBeam Inc. | Ultrasonic driver |
| US10052659B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-08-21 | uBeam Inc. | Ultrasonic driver |
| US9983616B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-05-29 | uBeam Inc. | Transducer clock signal distribution |
| US10252294B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-04-09 | uBeam Inc. | Transducer driver |
| US9707593B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-07-18 | uBeam Inc. | Ultrasonic transducer |
| US10591951B2 (en) | 2013-03-15 | 2020-03-17 | uBeam Inc. | Transducer clock signal distribution |
| US9278375B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-03-08 | uBeam Inc. | Ultrasonic transducer control |
| WO2014143942A3 (en) * | 2013-03-15 | 2014-11-20 | uBeam Inc. | Ultrasonic transducer with driver, control, and clock signal distribution |
| US10099253B2 (en) | 2014-12-10 | 2018-10-16 | uBeam Inc. | Transducer with mesa |
| US9736579B2 (en) | 2015-05-20 | 2017-08-15 | uBeam Inc. | Multichannel waveform synthesis engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2008244964A (en) | Electrostatic ultrasonic transducer, electrostatic transducer, ultrasonic speaker, speaker device, audio signal reproduction method using electrostatic ultrasonic transducer, directional acoustic system, and display device | |
| JP4214961B2 (en) | Superdirective sound system and projector | |
| US7873174B2 (en) | Method of controlling output of ultrasonic speaker, ultrasonic speaker system, and display device | |
| JP4802998B2 (en) | Electrostatic ultrasonic transducer drive control method, electrostatic ultrasonic transducer, ultrasonic speaker using the same, audio signal reproduction method, superdirective acoustic system, and display device | |
| US7668323B2 (en) | Electrostatic ultrasonic transducer and ultrasonic speaker | |
| JP4844411B2 (en) | Electrostatic ultrasonic transducer, method for manufacturing electrostatic ultrasonic transducer, ultrasonic speaker, audio signal reproduction method, superdirective acoustic system, and display device | |
| JP5103873B2 (en) | Electrostatic ultrasonic transducer drive control method, electrostatic ultrasonic transducer, ultrasonic speaker using the same, audio signal reproduction method, superdirective acoustic system, and display device | |
| JP4983171B2 (en) | Electrostatic transducer, capacitive load drive circuit, circuit constant setting method, ultrasonic speaker, and directional acoustic system | |
| JP4285537B2 (en) | Electrostatic ultrasonic transducer | |
| JP2008042869A (en) | Electrostatic ultrasonic transducer, ultrasonic speaker, audio signal reproduction method, superdirective acoustic system, and display device | |
| JPH11164384A (en) | Super directional speaker and speaker drive method | |
| JP2007174619A (en) | Electrostatic transducer, ultrasonic speaker, capacitive load drive circuit, circuit constant setting method, display device, and directional acoustic system | |
| JP2007184900A5 (en) | ||
| JP2008118247A (en) | Electrostatic ultrasonic transducer, ultrasonic speaker using the same, audio signal reproduction method, superdirective acoustic system, and display device | |
| JP2008199342A (en) | Electrostatic transducer, electrostatic ultrasonic transducer, ultrasonic speaker, speaker device, audio signal reproduction method using electrostatic transducer, directional acoustic system, and display device | |
| JP4333385B2 (en) | Super-directional speaker, projector, and portable information terminal | |
| JP2006025109A (en) | Hybrid ultrasonic transducer, ultrasonic speaker, and control method of hybrid ultrasonic transducer | |
| US7210785B2 (en) | Projector | |
| JP2008199341A (en) | Electrostatic transducer, ultrasonic speaker, speaker device, audio signal reproduction method using electrostatic transducer, directional acoustic system, and display device | |
| JP4803246B2 (en) | Ultrasonic speaker, audio signal reproduction method, superdirective acoustic system | |
| JP4867662B2 (en) | Electrostatic ultrasonic transducer, ultrasonic speaker, and audio signal reproduction method for electrostatic ultrasonic transducer | |
| JP4241231B2 (en) | projector | |
| JP4803245B2 (en) | Electrostatic ultrasonic transducer | |
| JP2006019864A (en) | Projector system and screen structure | |
| JP2008048003A (en) | Electrostatic ultrasonic transducer, ultrasonic speaker using the same, drive control method of electrostatic ultrasonic transducer, audio signal reproduction method, superdirective acoustic system, and display device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20100601 |