(57)【要約】【課題】超音波の進行方向において音場の形成を制御することが可能な、発振装置を備えた電子機器を提供する。【解決手段】パラメトリックスピーカの変調波を出力する第１発振装置と、第１発振装置と同一の方向に、パラメトリックスピーカの変調波を出力する第２発振装置と、第１発振装置および第２発振装置と接続し、第１発振装置および第２発振装置の出力を互いに独立して制御する制御部と、を備え、制御部は、第１発振装置から出力される変調波の周波数よりも低い周波数の変調波を出力するように第２発振装置を制御し、第２発振装置から出力される変調波によって復調される音波の位相が、第１発振装置から出力される変調波によって復調される音波の位相と逆位相となるように第２発振装置を制御する。【選択図】図１
2012217041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パラメトリックスピーカの変調波を出力する第１発振装置と、
前記第１発振装置と同一の方向に、パラメトリックスピーカの変調波を出力する第２発振装置と、
前記第１発振装置および前記第２発振装置と接続し、前記第１発振装置および前記第２発振装置の出力を互いに独立して制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１発振装置から出力される変調波の周波数よりも低い周波数の変調波を出力するように前記第２発振装置を制御し、
前記第２発振装置から出力される変調波によって復調される音波の位相が、前記第１発振装置から出力される変調波によって復調される音波の位相と逆位相となるように前記第２発振装置を制御する電子機器。
【請求項２】
請求項１に記載の電子機器において、
前記第１発振装置および前記第２発振装置は、圧電振動子を有しており、
前記第２発振装置が有する前記圧電振動子の共振周波数は、前記第１発振装置が有する前記圧電振動子の共振周波数よりも低い電子機器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子機器において、
前記電子機器は携帯端末装置である電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振装置を有する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
スピーカに関する技術として、例えば超音波を利用するものがある。超音波を利用したパラメトリックスピーカによれば、指向性の高い音波の出力が可能となる。パラメトリックスピーカに関する技術としては、例えば特許文献１〜３に記載のものが挙げられる。
【０００３】
特許文献１および２に記載の技術は、搬送波の周波数を制御することによって、復調する距離を制御するというものである。また、特許文献３に記載の技術は、可聴音用スピーカと、超音波スピーカを備えたスピーカ装置に関するものである。
特に、特許文献２および３に記載の技術では、圧電振動子を用いたスピーカ装置が開示されている。
【０００４】
圧電振動子を用いたスピーカに関する技術としては、他にも例えば特許文献４に記載のものが挙げられる。特許文献４に記載の技術は、小型スピーカの背面側に、膜材が貼り付けられたリング形状の圧電素子を設けるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−８１１１７号公報
【特許文献２】特開２００６−２４５７３１号公報
【特許文献３】特開２００７−６７５１４号公報
【特許文献４】特開２００８−２１１６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
パラメトリックスピーカは超音波を利用するため、高い指向性をもった音場の形成が可能である。しかしながら、音場の形成に関し、距離方向の制御を行うことは困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、音場の形成に関し、距離方向の制御を行うことが可能な、発振装置を備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、パラメトリックスピーカの変調波を出力する第１発振装置と、
前記第１発振装置と同一の方向に、パラメトリックスピーカの変調波を出力する第２発振装置と、
前記第１発振装置および前記第２発振装置と接続し、前記第１発振装置および前記第２発振装置の出力を互いに独立して制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１発振装置から出力される変調波の周波数よりも低い周波数の変調波を出力するように前記第２発振装置を制御し、
前記第２発振装置から出力される変調波によって復調される音波の位相が、前記第１発振装置から出力される変調波によって復調される音波の位相と逆位相となるように前記第２発振装置を制御する電子機器が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、音場の形成に関し、距離方向の制御を行うことが可能な、発振装置を備えた電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る電子機器による音場形成の制御を説明する模式図である。
【図２】図１に示す電子機器の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す発振装置を示す断面図である。
【図４】図３に示す圧電振動子を示す断面図である。
【図５】図１に示す電子機器による音場形成の制御を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る電子機器２００による音場形成の制御を説明する模式図である。また、図２は、図１に示す電子機器２００の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る電子機器２００は、発振装置１００と、発振装置１０２と、制御部９０と、を備えている。電子機器２００は、例えば携帯電話機等の携帯端末装置である。
【００１３】
発振装置１００は、パラメトリックスピーカの変調波を出力する。発振装置１０２は、発振装置１００と同一の方向に、パラメトリックスピーカの変調波を出力する。制御部９０は、発振装置１００および発振装置１０２と接続し、発振装置１００および発振装置１０２の出力を互いに独立して制御する。また、制御部９０は、発振装置１００から出力される変調波の周波数よりも低い周波数の変調波を出力するように発振装置１０２を制御する。さらに、制御部９０は、発振装置１０２から出力される変調波によって復調される音波の位相が、発振装置１００から出力される変調波によって復調される音波の位相と逆位相となるように発振装置１０２を制御する。以下、電子機器２００の構成について詳細に説明する。
【００１４】
図３は、図２に示す発振装置１００、１０２を示す断面図である。図３に示すように、発振装置１００、１０２は、圧電振動子１０と、振動部材２０と、支持部材３０と、を備えている。振動部材２０は、一面において圧電振動子１０を拘束している。支持部材３０は、振動部材２０の縁を保持している。
本実施形態において、発振装置１０２が有する圧電振動子１０の共振周波数は、発振装置１００が有する圧電振動子１０の共振周波数よりも低い。
【００１５】
振動部材２０は、例えば平板形状を有している。振動部材２０は、金属や樹脂等、脆性材料であるセラミックに対して高い弾性率を持つ材料によって構成され、例えばリン青銅、又はステンレス等の汎用材料によって構成される。振動部材２０の厚みは、５〜５００μｍであることが好ましい。また、振動部材２０の縦弾性係数は、１〜５００ＧＰａであることが好ましい。振動部材２０の縦弾性係数が過度に低い、または高い場合、発振装置の振動特性や信頼性を損なうおそれがある。
【００１６】
図４は、図３に示す圧電振動子１０を示す断面図である。図４に示すように、圧電振動子１０は、圧電体７０、上部電極７２および下部電極７４を有している。圧電体７０は、上部電極７２および下部電極７４に挟まれている。また、圧電体７０は、その厚さ方向（図４中上下方向）に分極している。圧電振動子１０は、振動部材２０の一面と水平な面方向において、例えば円形または楕円形を有する。
【００１７】
圧電体７０は、圧電効果を有する材料により構成され、例えば電気機械変換効率が高い材料としてジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）またはチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）等により構成される。また、圧電体７０の厚みは、１０μｍ〜１ｍｍであることが好ましい。厚みが１０μｍ未満である場合、圧電体７０は脆性材料により構成されるため、取り扱い時において破損等が生じやすい。一方、厚みが１ｍｍを超える場合、圧電体７０の電界強度が低減する。このため、エネルギー変換効率の低下を招く。
【００１８】
上部電極７２および下部電極７４は、電気伝導性を有する材料によって構成され、例えば銀または銀／パラジウム合金等によって構成される。銀は、低抵抗な汎用材料であり、製造コストや製造プロセスの観点から優位である。また、銀／パラジウム合金は、耐酸化性に優れた低抵抗材料であり、信頼性に優れる。上部電極７２および下部電極７４の厚みは、１〜５０μｍであることが好ましい。厚みが１μｍ未満の場合、均一に成形することが難しくなる。一方、５０μｍを超える場合、上部電極７２または下部電極７４が圧電体７０に対して拘束面となり、エネルギー変換効率の低下を招く。
【００１９】
図２に示すように、電子機器２００は、信号生成部９２を備えている。信号生成部９２は、発振装置１００および発振装置１０２が有する圧電振動子１０のそれぞれに接続しており、それぞれの圧電振動子１０に入力する電気信号を生成する。制御部９０は、信号生成部９２と接続しており、信号生成部９２による信号の生成を制御する。外部から入力された情報に基づいて制御部９０が信号生成部９２の信号の生成を制御することにより、発振装置１００および発振装置１０２の出力を制御することができる。また、制御部９０は、互いに異なる周波数の音波を出力するよう、発振装置１００および発振装置１０２を制御することができる。
【００２０】
本実施形態において、発振装置１００および発振装置１０２は、パラメトリックスピーカとして使用される。発振装置１００および発振装置１０２をパラメトリックスピーカとして使用する場合、制御部９０は信号生成部９２を介して、パラメトリックスピーカとしての変調信号を入力する。この場合、圧電振動子１０は、２０ｋＨｚ以上、例えば１００ｋＨｚの音波を信号の輸送波として用いる。
【００２１】
なお、発振装置１００は、通常のスピーカとして使用することもできる。発振装置１００を通常のスピーカとして使用する場合には、制御部９０は信号生成部９２を介して、音声信号をそのまま各圧電振動子１０へ入力する。
また、発振装置１００は、音波センサとして使用することもできる。発振装置１００を音波センサとして使用する場合、制御部９０に入力される信号は、音波を発振する旨の指令信号である。そして、発振装置１００を音波センサとして使用する場合、信号生成部９２は各圧電振動子１０に、各圧電振動子１０の共振周波数の音波を発生させる。
【００２２】
次に、本実施形態に係る電子機器２００による音場形成の制御を説明する。
図５は、図１に示す電子機器２００による音場形成の制御を説明するグラフであり、発振装置から出力された超音波の距離減衰の様子を示している。具体的には、２０ｋＨｚの超音波と６０ｋＨｚの超音波の距離減衰の様子を示している。超音波は、周波数が低いほど、その指向性が広がる。これに伴い、超音波に距離減衰が生じやすくなるため、超音波の到達距離は短くなる。一方で、超音波は、周波数が高いほど高い指向性を有する。このため、超音波に距離減衰が生じにくく、超音波の到達距離は長くなる。
【００２３】
本実施形態において、発振装置１０２から出力される変調波は、発振装置１００から出力される変調波よりも低い周波数を有する。このため、図１に示すように、発振装置１０２から出力される変調波によって形成される復調領域４２は、発振装置１００から出力される変調波によって形成される復調領域４０よりも、電子機器２００からの距離は短い。
また、本実施形態においては、発振装置１０２から出力される変調波によって復調される音波の位相は、発振装置１００から出力される変調波によって復調される音波の位相と逆位相である。このため、復調領域４０と復調領域４２とが重なる部分においては、それぞれを形成する音波は互いにキャンセリングすることとなる。すなわち、図１中のキャンセリング領域４４において、復調領域４０を形成する音波が、復調領域４２を形成する音波によってキャンセリングされる。
【００２４】
従って、復調領域４０のうち復調領域４２と重なる部分において音場は形成されず、復調領域４０のうち復調領域４２と重ならない部分において音場が形成されることとなる。すなわち、復調領域４０のうち電子機器２００から近くの部分によって音場は形成されず、遠くの部分によって音場が形成される。
このようにして、音場の形成に関し、距離方向における制御を行うことができる。なお、距離方向とは、超音波の進行方向と一致する方向をいう。
【００２５】
次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態における電子機器２００において、制御部９０は、発振装置１００から出力される変調波の周波数よりも低い周波数の変調波を出力するように発振装置１０２を制御する。また、制御部９０は、発振装置１０２から出力される変調波によって復調される音波の位相が、発振装置１００から出力される変調波によって復調される音波の位相と逆位相となるように発振装置１０２を制御する。
【００２６】
本実施形態の上記構成によれば、発振装置１００から出力される変調波によって形成される復調領域４０のうち、発振装置１０２から出力される変調波によって形成される復調領域４２と重なる部分において音場は形成されず、復調領域４０のうち復調領域４２と重ならない部分において音場が形成されることとなる。すなわち、復調領域４０のうち電子機器２００から近くの部分によって音場は形成されず、遠くの部分によって音場が形成される。
従って、音場の形成に関し、距離方向における制御を行うことが可能な、発振装置を備えた電子機器を提供することができる。
【００２７】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  圧電振動子
２０  振動部材
３０  支持部材
４０  復調領域
４２  復調領域
４４  キャンセリング領域
７０  圧電体
７２  上部電極
７４  下部電極
９０  制御部
９２  信号生成部
１００  発振装置
１０２  発振装置
２００  電子機器
【図１】
2012217041.tif 000003
【図２】
2012217041.tif 000004
【図３】
2012217041.tif 000005
【図４】
2012217041.tif 000006
【図５】
2012217041.tif 000007