(57)【要約】【課題】容易に作製することが可能な発音体を提供する。【解決手段】発音体１は、特定の範囲２内の所定の基準位置３を、球状体の少なくとも一部の形状で囲むように配置され、シート状の圧電材料からなる振動部１０と、当該振動部１０を振動させる信号が印加される電極部２０と、を備え、振動部１０は、平面に展開した場合に、紡錘形状からなる紡錘形状部を複数有し、当該複数の紡錘形状部のうち互いに隣接する２つの紡錘形状部が、互いに隣接する方向である第１方向に沿う幅広部同士で接続されており、電極部２０は、振動部１０を平面に展開した場合に、振動部１０の外周部分を除く中央部分に振動部１０に積層された状態で形成されている。【選択図】図１
2020170912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の範囲に対して選択的に音を出力する発音体であって、
前記特定の範囲内の所定の基準位置を、球状体の少なくとも一部の形状で囲むように配置され、シート状の圧電材料からなる振動部と、
前記出力する音の元となる前記振動部を振動させる信号が印加される電極部と、
を備え、
前記振動部は、平面に展開した場合に、紡錘形状からなる紡錘形状部を複数有し、当該複数の紡錘形状部のうち互いに隣接する２つの紡錘形状部が、前記互いに隣接する方向である第１方向に沿う幅広部同士で接続されており、
前記電極部は、前記振動部を平面に展開した場合に、前記振動部の外周部分を除く中央部分に前記振動部に積層された状態で形成されている発音体。
【請求項２】
前記紡錘形状部は、平面に展開した場合に、重心を中心とする点対称の形状からなる請求項１に記載の発音体。
【請求項３】
前記複数の紡錘形状部の数をｎ、前記球状体の半径をＲとすると、前記紡錘形状部は、
【数１】
2020170912.tif 000009
において、ｘを０からπＲまで変化させた場合に形成される第１線と、
【数２】
2020170912.tif 000010
とにおいて、ｘを０からπＲまで変化させた場合に形成される第２線とで囲まれた形状である請求項１又は２に記載の発音体。
【請求項４】
前記振動部は、前記基準位置側を向く面に凹凸が形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の発音体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め設定された範囲に対して選択的に音を出力する発音体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特定の範囲に対して選択的に音を出力する、所謂スポットスピーカ（パラメトリックスピーカ）が利用されている。このようなスポットスピーカには、超音波を用いて狭い範囲に指向性を持たせ、特定の範囲に選択的に音を出力するように構成されているものがある。このようなスポットスピーカに関する技術として、例えば特許文献１及び２に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１には、超音波スピーカ駆動装置が開示されている。この超音波スピーカ駆動装置は、超音波スピーカ駆動部が超音波スピーカを構成する複数の超音波素子を駆動する。これにより、複数の超音波素子から超音波が放射される。複数の超音波素子は球面の内周面側に配置される。
【０００４】
特許文献２には、圧電スピーカが開示されている。この圧電スピーカは圧電シートを備えて構成され、当該圧電シートは、同心円状に配置された複数の圧電素子チップを有し、互いに隣り合う圧電素子チップ同士が有機物の樹脂で結合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−３７９８０号公報
【特許文献２】特開２００６−１０９１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術のように、超音波を用いると、周囲の物体で反射した超音波も音を発するため、制御が容易ではなく、利用範囲が限定される。また、超音波は１００ｄＢ以上の出力を必要とし、消費電力が大きくなってしまう。更には、複数の超音波素子の接続を容易に行うことができない。また、特許文献２に記載の技術は、圧電素子チップを接続する接続線を配置する領域を設けることが容易ではなく、高い寸法精度が要求される。このように特許文献１及び２に記載の技術は、容易に作製するにあたり改善の余地がある。
【０００７】
そこで、容易に作製することが可能な発音体が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る発音体は、特定の範囲に対して選択的に音を出力する発音体であって、前記特定の範囲内の所定の基準位置を、球状体の少なくとも一部の形状で囲むように配置され、シート状の圧電材料からなる振動部と、前記出力する音の元となる前記振動部を振動させる信号が印加される電極部と、を備え、前記振動部は、平面に展開した場合に、紡錘形状からなる紡錘形状部を複数有し、当該複数の紡錘形状部のうち互いに隣接する２つの紡錘形状部が、前記互いに隣接する方向である第１方向に沿う幅広部同士で接続されており、前記電極部は、前記振動部を平面に展開した場合に、前記振動部の外周部分を除く中央部分に前記振動部に積層された状態で形成されている点にある。
【０００９】
このような特徴構成とすれば、所期の位置にスポット音源を生成できるので、設定した範囲に音が聞こえるように構成できる。また、例えば球状体の中心に、音が聞こえる範囲を設定することで、ターゲットとなる位置の算出が容易になる。また、複数の紡錘形状部に対して第１方向に平行な１本の線上に電極部を設けることができるので、配線の自由度を向上することが可能となる。更には、１枚のシートから切り出して紡錘形状部を構成することができる。したがって、発音体を容易に作製することが可能となる。
【００１０】
また、前記紡錘形状部は、平面に展開した場合に、重心を中心とする点対称の形状からなると好適である。
【００１１】
このような構成とすれば、半径が一様な球状体を構成できる。したがって、音を聞くことが可能な位置を容易に設定することが可能となる。
【００１２】
また、前記複数の紡錘形状部の数をｎ、前記球状体の半径をＲとすると、前記紡錘形状部は、
【数１】
2020170912.tif 000003
において、ｘを０からπＲまで変化させた場合に形成される第１線と、
【数２】
2020170912.tif 000004
とにおいて、ｘを０からπＲまで変化させた場合に形成される第２線とで囲まれた形状であると好適である。
【００１３】
このような構成とすれば、数式を用いて紡錘形状部を作製できるので、高精度に圧電材料から加工でき、球状体を精度良く構成することが可能となる。
【００１４】
また、前記振動部は、前記基準位置側を向く面に凹凸が形成されていると好適である。
【００１５】
このような構成とすれば、凹凸の高さを調整することで、音が聞こえる範囲を調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】発音体を模式的に示す図である。
【図２】発音体の平面図である。
【図３】振動部を平面に展開した図である。
【図４】紡錘形状部の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る発音体は、容易に作製することができるように構成される。以下、本実施形態の発音体１について説明する。
【００１８】
図１は、発音体１の斜視図である。発音体１は、特定の範囲２に対して選択的に音を出力する。すなわち、発音体１は、予め設定された範囲２以外では、発音体１から出力された音が聞こえないように構成される。このような発音体１は、公知のパラメトリックスピーカと同様に構成することが可能である。パラメトリックスピーカは公知であるので、ここでは説明は省略する。
【００１９】
発音体１は、振動部１０、電極部２０を備えている。詳細は後述するが、振動部１０と電極部２０とは互いに積層された状態で備えられる。
【００２０】
振動部１０は、特定の範囲２内の所定の基準位置３を、球状体の少なくとも一部の形状で囲むように配置される。特定の範囲２内の所定の基準位置３とは、例えば発音体１から出力される音が聞こえる範囲における中心部である。もちろん、発音体１から出力される音が聞こえる範囲のうち、発音体１に最も近い位置とすることも可能であるし、最も遠い位置とすることも可能である。あるいは、特定に範囲２内であれば、いずれの位置であっても良い。本実施形態では、このような位置を基準位置３として説明する。
【００２１】
球状体の少なくとも一部の形状で囲むとは、完全な球状体で囲むのではく、球状体の一部の形状で囲むことが含まれることを意味する。このような球状体（球状体の一部を含む）は、基準位置３を中心とする半径Ｒの球状態で構成すると好適である。換言すれば、振動部１０は、基準位置３からみてドーム形状の一部を呈して構成される。図２は、発音体１と基準位置３との位置関係を示す平面図である。図２に示されるように、本実施形態では、振動部１０は平面視で角度θの扇形の円弧になるような球状体の一部の形状で構成される。なお、図２では、θが１２０度程度で示しているが、１２０度以下であっても良いし、１２０度以上であっても良い。もちろん、１８０度以上であっても良い。振動部１０は、このような形状で構成されることから、基準位置３を半径Ｒの球状体の少なくとも一部で囲むことになる。
【００２２】
振動部１０は、シート状の圧電材料を用いて構成される。圧電材料は公知であるので説明は省略するが、本実施形態では、所定の厚さからなるシート状の有機圧電材料が用いられる。具体的には、多孔質高分子フィルム、ＴｒＦＥ-ＰＶＤＦ等のテフロン（登録商標）樹脂等が挙げられる。これにより、駆動電圧が高くなるが、低消費電力化することが可能となる。また、有機圧電材料は一般的に用いられているので、安価に入手でき、製造コストを低減できる。振動部１０は、厚さが均一なものを用いると良い。このような振動部１０は、球状体の筐体の内壁面に、貼り付けた状態で設けられる。
【００２３】
電極部２０は、出力する音の元となる振動部１０を振動させる信号が印加される。出力する音とは、上述した特定の範囲２に対して選択的に出力する音である。発音体１は、このような音を出力すべく、振動部１０を振動させる信号が電極部２０に印加される。このような信号は図示しない信号出力部から伝達されるように構成すると良い。
【００２４】
ここで、本実施形態では振動部１０は、上述したように球状体の一部の形状で配置されている。したがって、発音体１として機能する場合には非平面状態で設けられる。一方、振動部１０は、平面に展開した場合に、紡錘形状からなる紡錘形状部１１を複数有するように構成される（図３参照）。平面に展開した場合とは、立体的に基準位置３を囲む状態の振動部１０を、所定の位置で切って平面に延ばした場合を意味する。紡錘形状とは、図３に示したような舟の平面視のような形状である。振動部１０は、基準位置３を囲む範囲、すなわち、図２における角度θに応じて、このような紡錘形状をした紡錘形状部１１を複数備えて構成される。
【００２５】
また、複数の紡錘形状部１１のうち互いに隣接する２つの紡錘形状部１１は、互いに隣接する方向である第１方向に沿う幅広部１２同士で接続されている。互いに隣接する方向である第１方向とは、図３に示されるように複数の紡錘形状部１１が並ぶ方向である。幅広部１２とは、平面に展開した紡錘形状部１１を第１方向に沿って見て、最も幅が広い部分である。
【００２６】
ここで、本実施形態では、紡錘形状部１１は、平面に展開した場合に、重心を中心とする点対称の形状で構成される。平面に展開した場合とは、振動部１０を図３のように展開した場合である。したがって、紡錘形状部１１は、図３のように振動部１０を平面に展開した状態において、紡錘形状部１１の重心を回転中心として１８０度回転した場合に、当該回転前と同じ形状となるように構成される。本実施形態では、紡錘形状部１１の重心は、図３に示されるように、紡錘形状部１１における第１方向に沿う一方の端部１３と他方の端部１４とを仮想的に結ぶ線であって、第１方向に直交する第２方向に沿う線と、幅広部１２における、第１方向に沿う線とが交差する点が相当する。したがって、本実施形態では、重心から紡錘形状部１１の一方の端部１３側を見た時の形状と、重心から紡錘形状部１１の他方の端部１４側を見た時の形状とが、互いに同じ形状で構成される。
【００２７】
ここで、本実施形態では、紡錘形状部１１は、
【数３】
2020170912.tif 000005
において、ｘを０からπＲまで変化させた場合に形成される第１線と、
【数４】
2020170912.tif 000006
とにおいて、ｘを０からπＲまで変化させた場合に形成される第２線とで囲まれた形状で構成される。
ここで、ｎは複数の紡錘形状部１１の数であり、Ｒは球状態の半径である。
【００２８】
図４は、上記（１）式及び（２）式において、ｘを０からπＲまで変化させた場合の第１線及び第２線が示される。本実施形態では、紡錘形状部１１は、図４に示されるような第１線と第２線とで囲まれた形状から構成される。
【００２９】
電極部２０は、振動部１０を平面に展開した場合に、図３に示されるように、振動部１０の外周部分１５を除く中央部分１６に振動部１０に積層された状態で形成される。振動部１０の外周部分１５とは、互いに隣接する振動部１０の幅広部１２同士で接続されて形成された複数の紡錘形状部１１を１つのシートとして見た場合に、外縁部に沿って所定の間隔で囲った領域が該当する。したがって、互いに接続された幅広部１２の間には外周部分１５が形成されない。このような複数の紡錘形状部１１を１つのシートとして見た場合における外周部分１５以外の領域が中央部分１６に相当する。電極部２０は、第１方向及び第２方向の双方に直交する第３方向に沿って中央部分１６に積層されるように形成される。このような電極部２０は、例えばアルミ蒸着により形成したアルミ蒸着膜を利用することが可能である。これにより、容易に振動部１０に対して信号を印加する電極部２０を容易に構成することができる。また、振動部１０を球状体の少なくとも一部の形状にする場合に、電極部２０も振動部１０と共に球状体の少なくとも一部の形状にすることが可能となる。
【００３０】
このような振動部１０及び電極部２０は、球状の筐体に内壁面に貼り付けた状態で設けられる。これにより、球面振動板を形成することが可能となる。また、球状体の内壁面であって、音が聞こえる範囲から離間して設けられるので、利用者が触れることがない。したがって誤って触れることによる破損や損傷を防止できる。
【００３１】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、紡錘形状部１１は、平面に展開した場合に、重心を中心とする点対称の形状からなるとして説明したが、紡錘形状部１１は、平面に展開した場合に、重心を中心とする点対称でない形状であっても良い。
【００３２】
上記実施形態では、紡錘形状部１１は、
【数３】
2020170912.tif 000007
において、ｘを０からπＲまで変化させた場合に形成される第１線と、
【数４】
2020170912.tif 000008
とにおいて、ｘを０からπＲまで変化させた場合に形成される第２線とで囲まれた形状である（ただし、ｎは複数の紡錘形状部１１の数、Ｒは球状体の半径である）として説明したが、紡錘形状部１１は、（１）式及び（２）式による第１線及び第２線で囲まれる形状でなくても良い。
【００３３】
上記実施形態では、振動部１０は、所定の厚さからなるシート状の有機圧電材料が用いられるとして説明したが、振動部１０は、基準位置側を向く面に凹凸を形成することも可能である。係る場合、当該凹凸の高さに応じて、音が聞こえる範囲を調整することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、予め設定された範囲に対して選択的に音を出力する発音体に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１：発音体
２：範囲
３：基準位置
１０：振動部
１１：紡錘形状部
１２：幅広部
２０：電極部
【図１】
2020170912.tif 000011
【図２】
2020170912.tif 000012
【図３】
2020170912.tif 000013
【図４】
2020170912.tif 000014