[發(fā)明專利]聲音再生裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980136600.8
• 申請(qǐng)日: 2009-09-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102160399A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武田克;多田真樹(shù);水口雅史;今野文靖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H04R3/00
• 分類號(hào): H04R3/00;H04R17/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 汪惠民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以超聲波頻段的信號(hào)為載波對(duì)可聽(tīng)頻段的信號(hào)調(diào)制并發(fā)射，具有在特定的空間范圍可再生可聽(tīng)頻段的聲波的、高指向性的聲音再生裝置。

背景技術(shù)

通常的聲音再生裝置可經(jīng)由振動(dòng)板直接向空氣等介質(zhì)中發(fā)射可聽(tīng)頻段的聲波，利用衍射效應(yīng)在較寬范圍傳播可聽(tīng)頻段的聲波。

與之相對(duì)，為了只在特定的空間范圍有選擇地傳播可聽(tīng)頻段的聲波，具有高指向性的聲音再生裝置正在實(shí)用化。該聲音再生裝置一般被稱為超指向性揚(yáng)聲器、或參量(パラメトリツクス)揚(yáng)聲器。將可聽(tīng)頻段的信號(hào)作為載波調(diào)制為超聲波頻段的信號(hào)，再按特定的倍率進(jìn)行放大之后，將該調(diào)制后的信號(hào)輸入到由超聲波振子等構(gòu)成的放聲部，作為超聲波頻段的聲波發(fā)射到空氣等介質(zhì)中。

從放聲部發(fā)射的聲波通過(guò)載波即超聲波的傳播特性保持高指向性而在介質(zhì)中傳播。另外，超聲波頻段的聲波在介質(zhì)中傳播過(guò)程中，由于介質(zhì)的非線形性使可聽(tīng)頻段的聲波的振幅蓄積增加，并且超聲波頻段的聲波因基于介質(zhì)的吸收、球面擴(kuò)散而發(fā)生衰減。其結(jié)果是，被調(diào)制成超聲波頻段的可聽(tīng)頻段的聲波因介質(zhì)的非線形性而自解調(diào)為可聽(tīng)頻段的聲波，能夠僅在限定的狹窄空間范圍再生可聽(tīng)頻段的聲波。

即，所謂超指向性揚(yáng)聲器是指利用傳播聲波的介質(zhì)的非線形性和超聲波所具有的高指向性。例如，若在將超指向性揚(yáng)聲器用作美術(shù)館及博物館展品的說(shuō)明用的揚(yáng)聲器，則可以只對(duì)存在于特定的空間范圍內(nèi)的人傳播可聽(tīng)頻段的聲波。

上述的聲音再生裝置為了提高在盡可能低的輸入電場(chǎng)再生的可聽(tīng)頻段的聲波的聲壓，而將激勵(lì)由壓電體等構(gòu)成的超聲波振子的諧振模式的諧振頻率附近的頻率用作載波的頻率。在該諧振頻率附近，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm(表示壓電體等引起諧振振動(dòng)時(shí)的諧振頻率附近的機(jī)械振動(dòng)位移的敏銳度的常數(shù))高，對(duì)于施加的交流電場(chǎng)能夠得到最大的振動(dòng)位移。

但是，因壓電體或其它構(gòu)成要素的形狀、尺寸及支承固定方法等結(jié)構(gòu)性條件以及在壓電體為陶瓷的情況下，由于極化(分極)及燒成等工序的壓電常數(shù)及彈性常數(shù)等材料特性條件，超聲波振子的諧振頻率在個(gè)體間存在偏差。另外，由于機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm也因超聲波振子自身的溫度變化、空氣等介質(zhì)的負(fù)荷變動(dòng)，而受到影響，因而即使對(duì)多個(gè)超聲波振子施加同頻率同振幅的電場(chǎng)，超聲波振子的振動(dòng)振幅也分別不同，因此，存在在解調(diào)、再生可聽(tīng)頻段的信號(hào)時(shí)，不能通過(guò)可聽(tīng)頻段的信號(hào)的頻段得到所期望的聲壓的課題。

另外，作為與上述的聲音再生裝置有關(guān)的先行技術(shù)文獻(xiàn)信息公知有非專利文獻(xiàn)1。

非專利文獻(xiàn)1：田中恒雄、巖佐干郎、木村陽(yáng)一著《關(guān)于參量揚(yáng)聲器的實(shí)用化》日本聲學(xué)會(huì)超聲波研究會(huì)資料，US84-61、1984年(第1頁(yè)-第2頁(yè)，圖1、圖2)

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明至少具備：生成可聽(tīng)頻段的信號(hào)的可聽(tīng)頻段信號(hào)源；生成載波的載波振蕩器；將可聽(tīng)頻段的信號(hào)與載波一起調(diào)制的調(diào)制器；輸入從調(diào)制器輸出的信號(hào)并通過(guò)超聲波振子輸出再生音的放聲部。放聲部的超聲波振子具有按不同的頻率使振動(dòng)位移達(dá)到極大的多個(gè)諧振模式，可在激勵(lì)多個(gè)諧振模式的頻率之間激勵(lì)模式耦合后的振動(dòng)。將可激勵(lì)模式耦合后的振動(dòng)的頻段的一部分作為載波的頻率。

由此，即使在因超聲波振子的制造工序及工作中的負(fù)荷變動(dòng)等而超聲波振子的諧振頻率偏移或者變動(dòng)的情況下，在能夠激勵(lì)起模式耦合后的振動(dòng)的頻率范圍內(nèi)，超聲波振子的振動(dòng)振幅變動(dòng)也小而穩(wěn)定。其結(jié)果是，在對(duì)可聽(tīng)頻段的聲波進(jìn)行自解調(diào)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)寬頻段且穩(wěn)定的聲壓。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施方式1的聲音再生裝置的框圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施方式1的超聲波振子的剖面圖。

圖3是表示現(xiàn)有的壓電體的導(dǎo)納(アドミツタンス)及厚度方向的振動(dòng)位移的頻率特性的圖。

圖4是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的壓電體的導(dǎo)納及振動(dòng)位移的頻率特性的圖。

圖5是表示在本發(fā)明實(shí)施方式1中將以諧振頻率f_m1為中心的特定頻段作為載波頻率的圖。

圖6是表示在本發(fā)明實(shí)施方式1的壓電體中，徑向擴(kuò)散振動(dòng)的諧振頻率和厚度方向的振動(dòng)位移的關(guān)系的圖。

圖7是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的壓電體的振動(dòng)位移相對(duì)于機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm的頻率特性的圖。

圖8是表示在本發(fā)明實(shí)施方式1中，以振動(dòng)位移為極小值ξ_Lm的頻率f_Lm為中心的特定頻段作為載波頻率的圖。

圖9是表示在本發(fā)明實(shí)施方式1的壓電體中，使尺寸比變化的情況下的導(dǎo)納為極大值的頻率、和厚度方向振動(dòng)位移的極小值的關(guān)系的圖。

圖10是本發(fā)明實(shí)施方式2的放聲部的正視圖。