(57)【要約】  超音波オーディオスピーカは、第１の主表面と導電性領域とを備える受け板を含み、受け板はさらに、第１の主表面上に配置された複数のテクスチャ要素を備える。受け板の第１の主表面に隣接して配置された柔軟性のある層は、導電性領域と絶縁性領域とを含み、当該柔軟性のある層は、絶縁性領域が受け板と柔軟性のある層の導電性領域との間に置かれるように、且つ、柔軟性のある層とテクスチャ要素の表面との間に所定体積の空気が存在するように、受け板に隣接して配置される。【選択図】図１３
2017501616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主表面と導電性領域とを備える受け板であって、当該受け板は更に、前記第１の主表面上に配置された複数のテクスチャ要素を備える、受け板と、
前記受け板の前記第１の主表面に隣接して配置された柔軟性のある層であって、当該柔軟性のある層は、導電性領域と絶縁性領域とを備え、当該柔軟性のある層は、前記絶縁性領域が、前記受け板と当該柔軟性のある層の前記導電性領域との間に置かれるように、且つ、当該柔軟性のある層と前記テクスチャ要素の表面との間に所定体積の空気が存在するように、前記受け板に隣接して配置される、柔軟性のある層と、
を備えてなる超音波オーディオスピーカであって、
前記受け板と前記柔軟性のある層とがそれぞれ、オーディオ変調された超音波搬送波を搬送する一対の信号線のうちのそれぞれ１つに電気的に結合されるように構成されており、更に、前記オーディオ変調された超音波搬送波の利用の際に、前記柔軟性のある層は、前記オーディオ変調された超音波搬送波信号の圧力波を空気中に放つように構成されている、超音波オーディオスピーカ。
【請求項２】
前記テクスチャ要素は、前記受け板の前記第１の主表面上に配置された複数の隆起を備えており、それぞれの隣接する一対の隆起間には、対応する陥凹が配置されている、請求項１に記載の超音波オーディオスピーカ。
【請求項３】
前記複数の隆起のうちの各々の隆起は、隣接する陥凹からある角度で延伸する２つの表面と、その隆起の尖頭に沿って延びる平坦な部分とを備える、請求項２に記載の超音波オーディオスピーカ。
【請求項４】
谷は、一対の隣接する隆起の隣接する表面の交差部を含む、請求項３に記載の超音波オーディオスピーカ。
【請求項５】
谷は、一対の隣接する隆起の隣接する表面の間に、丸みを付けられた表面を備える、請求項３に記載の超音波オーディオスピーカ。
【請求項６】
谷は、一対の隣接する隆起の隣接する表面の間に、平坦な表面を備える、請求項３に記載の超音波オーディオスピーカ。
【請求項７】
前記複数の隆起のうちの各隆起の前記尖頭は、扇形の外形を備える、請求項３に記載の超音波オーディオスピーカ。
【請求項８】
前記柔軟性のある層は、金属化膜を備える、請求項１に記載の超音波オーディオスピーカ。
【請求項９】
テクスチャ要素が形成された表面を有する導電性要素を備える第１の極と、
前記第１の極の前記テクスチャ要素形成表面に隣接して配置された金属化膜を備える第２の極と
を備えてなる、超音波エミッタであって、
オーディオ変調された超音波搬送波の利用の際に、前記第２の極は、オーディオ変調された信号に応答して共振するように、且つ、オーディオ変調された超音波搬送波信号の圧力波を空気中に放つように構成されている、超音波エミッタ。
【請求項１０】
前記テクスチャ要素が形成された表面は、受け板の第１の主表面に配置された複数の隆起を備えており、それぞれの隣接する一対の隆起間には、対応する陥凹が配置されている、請求項９に記載の超音波エミッタ。
【請求項１１】
前記複数の隆起のうちの各々の隆起は、隣接する陥凹からある角度で延伸する２つの表面と、その隆起の尖頭に沿って延びる平坦な部分とを備える、請求項１０に記載の超音波エミッタ。
【請求項１２】
谷は、一対の隣接する隆起の隣接する表面の交差部を含む、請求項１１に記載の超音波エミッタ。
【請求項１３】
谷は、一対の隣接する隆起の隣接する表面の間に、丸みを付けられた表面を備える、請求項１１に記載の超音波エミッタ。
【請求項１４】
谷は、一対の隣接する隆起の隣接する表面の間に、平坦な表面を備える、請求項１１に記載の超音波エミッタ。
【請求項１５】
前記複数の隆起のうちの各隆起の前記尖頭は、扇形の外形を備える、請求項１１に記載の超音波エミッタ。
【請求項１６】
第１の主表面と、第２の主表面と、導電性領域とを有する第１の層と、
前記第１の層に隣接して配置されると共に、第１の主表面と、第２の主表面と、導電性領域とを有する第２の層と、
前記第１の領域と前記第２の領域との間に配置された絶縁領域と
を備えてなる超音波オーディオスピーカであって、
前記第２の層は受け板を備え、当該受け板は複数のテクスチャ要素を備えている、超音波オーディオスピーカ。
【請求項１７】
前記第１の層は、前記受け板の前記テクスチャ要素に隣接して配置された柔軟性のある層を備え、
前記柔軟性のある層は、導電性領域と絶縁性領域とを備え、当該柔軟性のある層は、前記絶縁性領域が、前記受け板と当該柔軟性のある層の前記導電性領域との間に置かれるように、且つ、当該柔軟性のある層と前記テクスチャ要素の表面との間に所定体積の空気が存在するように、前記受け板に隣接して配置される、請求項１６に記載の超音波オーディオスピーカ。
【請求項１８】
前記第１の層と前記第２の層とはそれぞれ、オーディオ変調された超音波搬送波を搬送する一対の信号線のうちのそれぞれ１つに電気的に結合されるように構成されており、更に、前記オーディオ変調された超音波搬送波の利用の際に、前記柔軟性のある層は、前記オーディオ変調された超音波搬送波信号の圧力波を空気中に放つように構成されている、請求項１６に記載の超音波オーディオスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概略的にはパラメトリックスピーカに関する。さらに詳細には、一部の実施形態は、超音波エミッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
非線形変換は、十分に強いオーディオ変調された超音波信号を気柱の中へ導入することに起因する。自己変調、すなわちダウンコンバージョンが、気柱に沿って生じ、オーディオ音響信号の生成という結果となる。このプロセスは、異なる周波数を有する２つの音波が同じ媒体中で同時に放射されたときに、２つの周波数の和および差を含む変調波形が２つの音波の非線形（パラメトリック）相互作用によって生成されるという公知の物理的原理により生じる。２つの元々の音波が超音波であり、それらの間の差がオーディオ周波数であるように選択される時には、可聴音がパラメトリック相互作用によって発生させられ得る。
【０００３】
パラメトリックオーディオ再生システムは、空気などの媒体において生じる非線形プロセスにおける２つの音響信号のヘテロダイン(heterodyning)を通じて音を生成する。音響信号は典型的には、超音波周波数の範囲にある。媒体の非線形性が、音響信号の和および差である、媒体によって生成される音響信号となる。このように、周波数で分離される２つの超音波信号は、６０Ｈｚから２０，０００Ｈｚの人間の聴覚範囲内にある差音となり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】（特になし）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書において記述される技術の実施形態は、エミッタとドライバとを備える超音波オーディオスピーカシステムを含む。いくつかの実施形態において、超音波オーディオスピーカは、
第１の主表面と導電性領域とを備える受け板であって、当該受け板はさらに、第１の主表面上に配置された複数のテクスチャ要素を備える、受け板と；
受け板の第１の主表面に隣接して配置された柔軟性のある層であって、当該柔軟性のある層は、導電性領域と絶縁性領域とを備え、当該柔軟性のある層は、絶縁性領域が受け板と柔軟性のある層の導電性領域との間に置かれるように、且つ、当該柔軟性のある層とテクスチャ要素の表面との間に所定体積の空気が存在するように、受け板に隣接して配置される、柔軟性のある層と、
を備えており、
前記受け板と前記柔軟性のある層とがそれぞれ、オーディオ変調された超音波搬送波を搬送する一対の信号線のうちのそれぞれ１つに電気的に結合されるように構成されており、更に、オーディオ変調された超音波搬送波の利用の際に、柔軟性のある層は、オーディオ変調された超音波搬送波信号の圧力波を空気中に送り出すように構成されている。
【０００６】
本発明の他の特徴と他の態様とは、添付の図面と併用される以下の詳細な記述から明らかとなり、添付の図面は、例として、本発明の実施形態にしたがって、特徴を例示する。発明の概要（課題を解決するための手段）欄は、本発明の範囲を限定することを意図していない。本発明は、本明細書に添付された特許請求の範囲によってのみ画定される。
【０００７】
本発明は、１つまたはそれを超える様々な実施形態にしたがって、添付の図面を参照して詳細に記述される。図面は、例示のみの目的のために提供され、そして本発明の一般的または例示的な実施形態を描くだけである。これらの図面は、本明細書において記述されるシステムおよび方法に関する読者の理解を容易にするために提供され、特許請求された発明の広さ、範囲、または適用可能性を限定するものと考えられるべきではない。
【０００８】
本明細書に含まれる図面の一部は、異なる視野角から本発明の様々な実施形態を例示する。付随する記述的文章は、装置の「上」、「底」、または「横」にあるとして、そこで描かれた要素に言及し得るが、こうした言及は単なる記述であり、特に断りがない限りは、本発明が特定の空間的な配向で実装または使用されることを暗示または要求しない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本明細書において記述されるエミッタ技術とともに使用するのに適した超音波音声システムを例示する図である。
【図２】本明細書において記述されるエミッタ技術とともに使用するのに適した信号処理システムの別の例を例示する図である。
【図３】本明細書において記述される技術の一実施形態にしたがった例示的なエミッタを例示する分解図である。
【図４】図３に例示された例にしたがった組立てられたエミッタの断面図を例示する図である。
【図５】本明細書において記述される技術の一実施形態にしたがった超音波エミッタの別の例示的な構成を例示する図である。
【図６Ａ】本明細書において開示されるエミッタを駆動するために使用され得る単純なドライバ回路の例を例示する図である。
【図６Ｂ】エミッタにおいてバイアス電圧を生成し、信号自体から必要な電圧を取り出すための単純な回路の例を例示する図であり、この例においては、回路は３００Ｖにおいてバイアスをかけるように設計されるが、ダイオードＺＤ１を変えることによって、他の電圧が可能である。
【図６Ｃ】ポットコアインダクタを形成するために使用され得るポットコアの例の切断図を例示する図である。
【図７】本明細書において記述される技術の一実施形態にしたがった別の例示的なエミッタ構成を例示する図である。
【図８】本明細書において記述される技術の一実施形態にしたがった別の例示的なエミッタ構成を例示する図である。
【図９Ａ】本明細書において記述される技術の一実施形態にしたがった、隆起を備える不規則な表面の一部分の断面図を例示する図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示された受け板１０４の一実施形態の表面の複数の列の透視図（斜視図）を例示する図である。
【図９Ｃ】不規則な表面を形成するために使用される（細長い隆起ではない）尖頭の形状で形成された凸凹の透視図（斜視図）を例示する図である。
【図１０】隆起を備える不規則な表面を有する別の実施形態の一部分の断面図を例示する図である。
【図１１Ａ】図９および図１０を参照して上に記述された実施形態にしたがってテクスチャ加工された表面に関する例示的な寸法を例示する。
【図１１Ｂ】図９および図１０を参照して上に記述された実施形態にしたがってテクスチャ加工された表面に関する別の例示的な寸法を例示する。
【図１２Ａ】本明細書において記述される技術の一実施形態にしたがったテクスチャ要素の断面図を例示する。
【図１２Ｂ】図１２Ａで描かれたテクスチャ要素の透視図（斜視図）を例示する。
【図１３】図１２で例示されたテクスチャ要素などの複数のテクスチャ要素を有する輪郭の例を例示する図である。
【図１４】丸みを与えられた表面が、隣接する隆起のそれぞれの間に提供される輪郭の例を例示する図である。
【図１５】図１２〜図１４を参照して上で記述された実施形態にしたがったテクスチャ加工された表面の例示的な寸法を例示する図である。
【図１６Ａ】本明細書において記述される実施形態にしたがった例示的なテクスチャ加工された表面の断面図を例示する。
【図１６Ｂ】本明細書において記述される実施形態にしたがった例示的なテクスチャ加工された表面の透視図（斜視図）を例示する。
【図１７Ａ】アーチ状（弓状）の構成で形成された例示的なエミッタの上視図を例示する図である。
【図１７Ｂ】円筒形の構成で形成された例示的なエミッタの上視図を例示する。
【図１８Ａ】アーチ状の構成の例示的なエミッタの透視図（斜視図）を例示する。
【図１８Ｂ】円筒形の構成の例示的なエミッタの透視図（斜視図）を例示する。
【００１０】
図面は、網羅的であることも、開示された正確な形態に本発明を限定することも意図されていない。本発明は改変および変化を伴って実施されることができること、及び、本発明は特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されることが、理解されるべきである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書において記述されるシステムおよび方法の実施形態は、様々な異なる用途のための極超音波音声（HyperSonic Sound，ＨＳＳ）オーディオシステムまたは他の超音波オーディオシステムを提供する。特定の実施形態は、超音波搬送波オーディオの用途のための薄膜超音波エミッタを提供する。
【００１２】
図１は、本明細書において記述されるシステムおよび方法とともに使用するのに適した超音波音声システムを例示する図である。この例示的な超音波システム１において、例えば、マイク、メモリ、データ格納デバイス、ストリーミング媒体源、ＣＤ、ＤＶＤ、または他のオーディオ源などのオーディオ源２由来のオーディオ内容が受信される。オーディオ内容は、オーディオ源にしたがって、復号化され、デジタル形式からアナログ形式に変換されることができる。オーディオシステム１によって受信されるオーディオ内容は、変調器を使用して、超音波搬送波の周波数ｆ１に変調される。変調器は、一般的には、超音波搬送波信号を生成するための局所発振器３と、搬送波信号上のオーディオ信号を変調するための周波数逓倍器(multiplier)４とを含む。結果として生じる信号は、周波数ｆ１における搬送波を有する両側波帯または単側波帯の信号である。一部の実施形態において、信号は、パラメトリック超音波信号またはＨＳＳ信号である。大部分の場合において、使用される変調スキームは、振幅変調、すなわちＡＭである。ＡＭは情報搬送信号によって超音波搬送波を拡大することによって達成でき、情報搬送信号は、この場合、オーディオ信号である。変調された信号のスペクトルは、２つの側波帯、すなわち上方側波帯および下方側波帯を有し、これらは、搬送波周波数および搬送波自体に関しては対称的である。
【００１３】
変調された超音波信号は、トランスデューサ６に提供され、トランスデューサ６は、空気中に超音波を放ち、超音波７を作り出す。信号が、「扱われる」、すなわち伝送される空気の非線形の挙動により、充分に高い音圧レベルでトランスデューサを通じて再生されるときに、信号中の搬送波は、信号を復調してオーディオ内容を再現するために側波帯と混合する。これは、時には、自己復調と呼ばれる。このように、単側波帯の実装のためでさえ、搬送波は、自己復調が生じることができるように、放たれた信号の中に含まれる。図３に例示されたシステムは、単一のチャンネルのオーディオ内容を放つための単一のトランスデューサを使用するが、この記述を読んだ後の当業者は、どのように、複数の混合器、増幅器、およびトランスデューサが、超音波搬送波を使用して複数のチャンネルのオーディオを伝送するように使用することができるかを理解するであろう。
【００１４】
本明細書において記述される技術とともに使用するのに適した信号処理システム１０の一例が、図２に概略的に例示される。この実施形態において、様々な処理回路または構成要素は、それらが一実装にしたがって（信号の処理経路に対して）配列される順序で例示される。入力信号が各回路または構成要素によって処理される順序が変わり得るのと同様に、処理回路の構成要素も変わり得ることが理解される。また、実施形態次第では、処理システム１０は、示されたものよりも多いか、または少ない構成要素または回路を含むことができる。
【００１５】
また、図１に示された例は、信号の各チャンネルに対して実質的に整合する構成要素を含む様々な構成要素または回路で、２つの入出力チャンネル（例えば、「ステレオ」信号）を処理する際に使用するために最適化されている。オーディオシステムは、単一のチャンネル（例えば、「モノラル」、すなわち「モノ」信号）、２つのチャンネル（図２に例示されるもののような）、またはより多くの数のチャンネルを使用して実装されることができることが、この記述を読んだ後の当業者によって理解される。
【００１６】
ここで図２を参照すると、例示的な信号処理システム１０は、オーディオ入力信号の左チャンネル１２ａと右チャンネル１２ｂとに対応するオーディオ入力を含むことができる。等化ネットワーク１４ａ、１４ｂは、信号の等化を提供するために含まれることができる。等化ネットワークは、例えば、パラメトリックエミッタ組立体のエミッタ／インダクタの組み合わせによって必然的に提供される利益を増加させるために、所定の周波数または周波数範囲を増加させるか、または抑制することができる。
【００１７】
オーディオ信号が圧縮された後、圧縮器回路１６ａ、１６ｂは、入来信号のダイナミックレンジを圧縮し、入来信号の特定の部分の振幅を効果的に上昇させ、そして入来信号の特定の他の部分の振幅を効果的に降下させるように含まれることができる。さらに詳細には、圧縮器回路１６ａ、１６ｂは、オーディオ振幅の範囲を狭めるために含まれることができる。一態様において、圧縮器は、少なくとも約２：１の比で入力信号の頂点間振幅を小さくする。より狭い範囲の振幅に入力信号を調節することは、この種類の変調システムの制限されたダイナミックレンジに特徴的であるひずみを最小化することによって行われることができる。他の実施形態において、等化ネットワーク１４ａ、１４ｂは、圧縮器１６ａ、１６ｂが圧縮の後に信号を等化する前に提供されることができる。代替の実施形態において、圧縮は等化の前に行うことができる。
【００１８】
ローパスフィルタ回路１８ａ、１８ｂは、信号の高い部分の遮断を提供するために含まれることができ、ハイパスフィルタ２０ａ、２０ｂはオーディオ信号の低い部分の遮断を提供する。例示的な一実施形態において、ローパスフィルタ１８ａ、１８ｂは、約１５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚよりも高い信号を削除するために使用され、ハイパスフィルタ２０ａ、２０ｂは、約２０Ｈｚ〜２００Ｈｚよりも低い信号を削除するために使用される。
【００１９】
ハイパスフィルタ２０ａ、２０ｂは、変調の後に搬送波周波数の偏移をもたらす低周波数（例えば、搬送波周波数に最も近い、図６の変調された信号の部分）を排除するように構成されることができる。また、一部の低周波数は、システムが効率的に再現することが困難であり、その結果、これらの周波数を再現しようとして、多くのエネルギーが無駄にされ得る。したがって、ハイパスフィルタ２０ａ、２０ｂは、これらの周波数を遮断するように構成されることができる。
【００２０】
ローパスフィルタ１８ａ、１８ｂは、変調の後に搬送波を有する可聴うなり信号の作成をもたらし得る高周波数を排除するために構成されることができる。例として、ローパスフィルタが１５ｋＨｚを超える周波数を削除し、搬送波周波数が約４４ｋＨｚである場合には、差信号は、依然として人間にとっての可聴範囲外である約２９ｋＨｚよりも低くない。しかしながら、２５ｋＨｚの高さの周波数がフィルタ回路を通過することを許容される場合には、生成される差信号は、人間が聞こえる範囲内である１９ｋＨｚの範囲内となり得る。
【００２１】
例示的なシステム１０において、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを通過した後に、オーディオ信号は、変調器２２ａ、２２ｂによって変調される。変調器２２ａ、２２ｂは、発振器２３によって発生させられた搬送波信号とオーディオ信号を混合するか、または組み合わせる。例えば、一部の実施形態において、（一実施形態においては、発振器において使用されることができる容易に利用可能な水晶に対応する範囲である４０ｋＨｚから５０ｋＨｚの選択された周波数で駆動される）単一の発振器が、変調器２２ａ、２２ｂの両方を駆動するために使用される。複数の変調器に対して単一の発振器を使用することによって、同一の搬送波周波数が、変調器から２４ａ、２４ｂにおいて出力される複数のチャンネルに提供される。各チャンネルに対して同じ搬送波周波数を使用することは、あらゆる可聴うなり周波数が生じ得るリスクを低下させる。
【００２２】
ハイパスフィルタ２７ａ、２７ｂもまた、変調段階の後に含まれることができる。ハイパスフィルタ２７ａ、２７ｂは、変調された超音波搬送波信号を通過させ、そしてオーディオ周波数が出力２４ａ、２４ｂを経由して増幅器に入らないことを確保するために使用されることができる。したがって、一部の実施形態において、ハイパスフィルタ２７ａ、２７ｂは、約２５ｋＨｚ未満の信号を除去するように構成されることができる。
【００２３】
図３は、本明細書において記述される技術の一実施形態にしたがった例示的なエミッタを例示する分解図である。図３に示された例示的なエミッタは、一方の導電性表面４５と、別の導電性表面４６と、絶縁層４７と、格子(grating)４８とを含む。例示された例において、導電性層４５は受け板(backing plate)４９上に配置される。様々な実施形態において、受け板４９は、非導電性の受け板であり、裏側で導電性表面４５を絶縁する働きをする。例えば、導電性表面４５と受け板４９とは、非導電性の基板または比較的に低い導電性の基板上に堆積された金属化層として実装されることができる。
【００２４】
さらなる例として、導電性表面４５と受け板４９とは、プリント回路基板（または他の同様な材料）として実装されることができ、プリント回路基板（または他の同様な材料）は、その上に堆積された金属化層を有する。別の例として、導電性表面４５は、受け板４９に積層またはスパッタされることができるか、または数例挙げると、気相蒸着もしくは蒸着、および溶射を含む様々な堆積技術を使用して受け板４９に貼付けられることができる。さらに別の例として、導電性層４５は金属化膜であり得る。
【００２５】
導電性表面４５は、連続した表面であり得るか、または導電性表面４５は、スロット、穴、様々な形状の切欠き、もしくは他の非導電性区域を有し得る。さらに、導電性表面４５は、平滑な表面、もしくは実質的に平滑な表面であり得るか、または導電性表面４５は、起伏があるか、もしくはくぼみがあり得る。例えば、導電性表面４５は、エンボス加工されるか、プレス加工されるか、紙やすりで磨かれるか、サンドブラストで磨かれるか、表面において、くぼみもしくは凸凹を伴って形成されるか、所望の程度の「オレンジピール」で堆積されるか、またはテクスチャ(texture)を提供されるかであり得る。
【００２６】
導電性表面４５は、専用の受け板４９上に配置される必要はない。代わりに、一部の実施形態において、導電性表面４５は、スピーカのハウジングの一部である部材などの他の機能を提供する部材上に堆積されることができる。導電性表面４５はまた、壁上に、またはエミッタが設置される他の位置などに直接に堆積されることができる。
【００２７】
導電性表面４６は、エミッタの別の極を提供する。導電性表面は、金属化層として実装されることができ、金属化層は、（別個には例示されていない）膜基板上に堆積される。基板は、例えば、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、二軸配向ポリエチレンテレフタレート（例えば、マイラー、メリネックス、またはホスタファン）、カプトン、または他の基板であり得る。一部の実施形態において、基板は、低導電性を有し、基板が導電性表面４５の層と導電性表面４６の層との間にあるように置かれる時には、基板は、導電性表面４５と導電性表面４６との間の絶縁体として働く。
【００２８】
さらに、一部の実施形態において、導電性表面４６（および、含まれる場合には、導電性表面４６の絶縁基板）は、絶縁層４７によって導電性表面４５から分離される。絶縁層４７は、例えば、ＰＥＴ、一軸配向もしくは二軸配向のポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリイミド、または他の絶縁性の膜もしくは材料を使用して作られることができる。
【００２９】
十分な超音波圧力レベルを得るための十分な電力でエミッタを駆動するために、導電性表面４６と導電性表面４５との間の間隔が非常に狭い場合には、アーク放電が生じ得る。しかしながら、間隔が非常に広い場合には、エミッタは共振を達成しない。一実施形態において、絶縁層４７は、厚さが約０．０２３３６８ミリメートル（０．９２ミル）の層である。一部の実施形態において、絶縁層４７は、厚さが約０．０２２８６ミリメートル（０．９０ミル）〜約０．０２５４ミリメートル（１ミル）の層である。さらなる実施形態において、絶縁層４７は、厚さが約０．０１９０５ミリメートル（０．７５ミル）〜約０．０３０４８ミリメートル（１．２ミル）の層である。またさらなる実施形態において、絶縁層４７は、厚さが約０．００８３８２ミリメートル（０．３３ミル）または約０．００６３５ミリメートル（０．２５ミル）の薄さである。他の厚さが使用されることができ、一部の実施形態においては、別個の絶縁層４７は提供されず、例えば、一部の実施形態は、導電性表面４５と導電性表面４６との間の絶縁を提供するために（例えば、金属化膜の場合のような）導電性表面４６の絶縁基板に頼る。絶縁層４７を含むことの一つの利益は、絶縁層４７が、アーク放電を伴うことなく第１の導電性表面４５と第２の導電性表面４６とにわたって印加されるバイアス電圧のレベルがより大きくなることを可能にすることができることである。２つの導電性表面４５、４６の間の材料の絶縁特性を考慮するときには、層４７が含まれる場合には、層４７の絶縁値を考慮し、基板がある場合には、導電性層４６が堆積される基板の絶縁値を考慮するべきである。
【００３０】
格子４８はスタックの上に含まれることができる。格子４８は導電性材料または非導電性材料で作られ得る。一部の実施形態において、格子４８は、スピーカのための外部スピーカ格子を形成する格子であり得る。格子４８は、一部の実施形態においては、導電性表面４６と接触するので、格子４８は、導電性表面４６上に存在するバイアス電圧からユーザを保護するために非導電性材料を使用して作られることができる。格子４８は、穴５１、スロット、または他の開口部を含むことができる。これらの開口部は均一であることができ、またはこれらの開口部は、その区域にわたって様々であることができ、そしてこれらの開口部は、格子４８の一方の表面から他方の表面まで延伸する貫通開口部であり得る。格子４８は様々な厚さのものであり得る。例えば、格子４８は、他の厚さが使用され得るが、約１．５２４ミリメートル（６０ミル）であり得る。
【００３１】
電気接点５２ａ、５２ｂは、変調された搬送波信号をエミッタに結合するために使用される。エミッタのためのドライバ回路の例が以下で記述される。
【００３２】
図４は、図３に例示された例にしたがった組立てられたエミッタの断面図を例示する図である。例示されるように、この実施形態は、受け板４９と、導電性表面４５と、（基板４６ｂ上に堆積された導電性表面４６ａを備える）導電性表面４６と、導電性表面４５と導電性表面４６ａとの間の絶縁層４７と、格子４８とを含む。これらの図および他の図における寸法、特に、層の厚さは、サイズを合わせて描かれていない。
【００３３】
エミッタは、ほぼどのような寸法にも作られることができる。一用途において、エミッタの長さｌ（エル）は、２５４ミリメートル（１０インチ）であり、エミッタの幅ωは、１２７ミリメートル（５インチ）であるが、他の寸法、すなわち、より大きい寸法とより小さい寸法との両方が可能である。長さおよび幅の実際の範囲は、従来のブックシェルフスピーカと同様の長さおよび幅であり得る。より大きなエミッタ区域は、より大きな音声出力をもたらし得るが、より高いバイアス電圧も必要とし得る。
【００３４】
表１は、導電性表面４６を提供するために使用されることができる金属化膜の例を記述する。低いシート抵抗、すなわち低いオーム／スクエアが、導電性表面４６には好ましい。したがって、５オーム／スクエア未満を有する表１の膜と、１オーム／スクエア未満を有する表１の膜とが、より高いオーム／スクエア抵抗を有する膜よりも良い性能を示した。２ｋまたはそれを超えるオーム／スクエアを示す膜は、開発試験において高い出力レベルを提供しなかった。カプトンは望ましい材料であり得る。なぜならば、カプトンはエミッタの動作に対して予期される温度範囲において比較的に温度示強性があるからである。ポリプロピレンは、ポリプロピレンの比較的に低い静電容量のために、あまり望ましくないことがあり得る。エミッタにおけるより低い静電容量は、より大きいインダクタンス（したがって物理的により大きいインダクタ）が共振回路を形成するために必要とされることを意味する。表１が例示するように、導電性表面４６を提供するために使用される膜は、基板を含んで、約０．００６３５ミリメートル（０．２５ミル）から約０．０７６２ミリメートル（３ミル）に範囲し得る。
【００３５】
【表１】
2017501616.tif 000003
【００３６】
表１には示されていないが、導電性表面４６を提供するために使用されることができる別の膜は、Ｄｕｎｍｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＤＥ  ３２０アルミニウム／ポリイミド膜である。この膜は、両側でアルミニウム処理された、ポリイミドベースの製品である。この膜は、厚さが約０．０２５４ミリメートル（１ミル）であり、１オーム／スクエア未満を提供する。これらの例が例示するように、多数の異なる金属化膜のうちの任意のものが、導電性表面４５、４６として提供されることができる。金属化は、一般的には、スパッタリング、または物理気相蒸着プロセスを使用して行われる。低オーム／スクエア材料に対する好適性に留意して、アルミニウム、ニッケル、クロム、銅、または他の導電性材料が、金属層として使用され得る。
【００３７】
受け板とともに金属膜は、一般的には、それらが共振する固有共振周波数を有する。一部の膜／受け板の組み合わせに関して、それらの固有共振周波数は、約３０ｋＨｚ〜約１５０ｋＨｚの範囲内にあり得る。例えば、上で記述されたような受け板を用いて、一部の０．００８３８２ミリメートル（０．３３ミル）のカプトン膜は、約５４ｋＨｚで共振するが、一部の０．０２５４ミリメートル（１．０ミル）のカプトン膜は、約３４ｋＨｚで共振する。したがって、搬送波周波数が膜／受け板の組み合わせの共振周波数と整合するように、膜と超音波搬送波の搬送波周波数とは選択されることができる。膜／受け板の組み合わせの共振周波数において搬送波周波数を選択することが、エミッタの出力を増加させることができる。
【００３８】
図５は、本明細書において記述される技術の一実施形態にしたがった超音波エミッタの別の例示的な構成を例示する図である。図５の例は、導電性表面４５および４６と格子４８とを含む。図５に示された実施形態と図３および図４に示された実施形態との間の違いは、図５に示された実施形態が別個の絶縁層４７を含まないことである。層４５、４６、および４８は、図３および図４を参照して上で記述された材料と同じ材料を使用して実装されることができる。特に、導電性表面４５と導電性表面４６との間の短絡またはアーク放電を回避するために、導電性表面４６は、絶縁特性を有する基板上に堆積される。例えば、表１に示された膜と同様な金属化マイラー膜または金属化カプトン膜が、導電性表面４６を実装するために使用されることができ、その膜は、絶縁基板が導電性表面４５と導電性表面４６との間に置かれるように配向される。
【００３９】
図６Ａは、本明細書において記述されるエミッタを駆動するために使用されることができる単純なドライバ回路の例を例示する図である。当業者には理解されるように、複数のエミッタが（例えば、ステレオ用途のために）使用される場合、ドライバ回路５０は、各エミッタに対して提供されることができる。一部の実施形態において、ドライバ回路５０は、エミッタと同じハウジングまたは組立体に提供される。他の実施形態において、ドライバ回路５０は、別個のハウジングに提供される。このドライバ回路は、単なる例であり、当業者は、他のドライバ回路が、本明細書において記述されるエミッタ技術とともに使用されることができることを理解する。
【００４０】
一般的には、信号処理システム１０からの変調された信号は、増幅器（図示せず）に電子的に結合される。増幅器は、ドライバ回路５０の一部であり、ドライバ回路５０と同じハウジングまたは筐体にあることができる。あるいは、増幅器は、別個に収納されることができる。増幅後、信号はドライバ回路５０の入力Ａ１、Ａ２に送達される。本明細書において記述される実施形態において、エミッタ組立体は、超音波周波数で動作可能であり得るエミッタを含む。エミッタ（図６には示されていない）は、接点Ｄ１、Ｄ２においてドライバ回路５０に接続される。インダクタ５４は、エミッタと並列共振回路を形成する。エミッタと並列でインダクタ５４を形成することによって、電流がインダクタとエミッタとを通って循環し、並列共振回路が達成されることができる。したがって、エミッタの静電容量が重要となる。なぜならば、エミッタのより低い静電容量値は、所望の周波数において共振を達成するために、より大きいインダクタンスを必要とするからである。したがって、層およびエミッタの静電容量値は概して、エミッタの設計において重要な検討事項であり得る。
【００４１】
バイアス電圧は、エミッタにバイアスを提供するために端子Ｂ１、Ｂ２にわたって印加される。全波整流器５７とフィルタコンデンサ５８とは、エミッタ入力Ｄ１、Ｄ２にわたって回路にＤＣバイアスを提供する。理想的には、使用されるバイアス電圧は、エミッタが獲得することを予期される逆バイアスよりも約２倍である（またはそれを超える）。これは、バイアス電圧が逆バイアス状態からエミッタを引き上げるためには十分であることを確保するためのものである。一実施形態において、バイアス電圧は、約３００ボルト〜約４５０ボルトであるが、他の範囲の電圧が使用され得る。例えば、３５０ボルトが使用され得る。超音波エミッタに関して、バイアス電圧は、一般的には、数百ボルトの範囲である。
【００４２】
直列配列が使用されることができるが、エミッタと並列でインダクタ５４を配列することが、直列配列を上回る利点を提供することができる。例えば、この構成において、共振は、電流経路に増幅器が直接存在することなく、インダクタ−エミッタ回路において達成されることができる。これは、結果として、エミッタのより安定した予測可能な性能をもたらすことができ、直列の構成と比較して、無駄にされる電力がより少ない。
【００４３】
最適なシステム性能で共振を得ることは、システムの効率を改善する（すなわち、システムによって消費される電力を減少させる）ことができ、システムによって作られる熱を減少させることができる。
【００４４】
直列の構成を用いると、回路によって無駄な電流がインダクタを通って流れる。当該分野において公知のように、エミッタは、電気共振が回路において達成される地点で（またはその近くで）最も良く機能する。しかしながら、増幅器は、回路に変化を導入し、その変化は、温度、信号の変化、システム、性能などによって変わり得る。したがって、インダクタ５４がエミッタ（および増幅器）と直列で配向されるときには、回路において安定した共振を取得（および維持）することがさらに困難となり得る。
【００４５】
図６Ｂは、本明細書において記述されるエミッタとともに使用されることができる単純なバイアス回路の例を例示する図である。当業者には理解されるように、複数のエミッタが、（例えば、ステレオ用途のために）使用される場合には、バイアス回路５３は、各エミッタに提供されることができる。一部の実施形態において、バイアス回路５３は、エミッタと同じハウジングまたは組立体に提供される。他の実施形態において、バイアス回路５３は、別個のハウジングに提供される。このドライバ回路は、単なる例であり、他のドライバ回路が、本明細書において記述されるエミッタ技術とともに使用されることができることを当業者は理解する。
【００４６】
一般的には、信号処理システム１０からの変調された信号は、増幅器（図示せず）に電子的に結合される。増幅器は、ドライバ回路５３の一部であり、ドライバ回路５３と同じハウジングまたは筐体にあることができる。あるいは、増幅器は、別個に収納されることができる。増幅後、信号はドライバ回路５３の入力Ａ１、Ａ２に送達される。本明細書において記述される実施形態において、エミッタ組立体は、超音波周波数で動作可能であり得るエミッタを含む。エミッタは、接点Ｅ１、Ｅ２においてドライバ回路５３に接続される。図６Ｂに示される回路の利点は、バイアスが超音波搬送波信号から生成されることができ、別個のバイアス供給源が必要とされないことである。動作の際に、コンデンサＣ１〜Ｃ４と組み合わせたダイオードＤ１〜Ｄ４が、整流器および電圧増倍器として動作するように構成される。特に、ダイオードＤ１〜Ｄ４およびコンデンサＣ１〜Ｃ４が整流器および四倍電圧器として構成され、ノードＥ１、Ｅ２にわたって最大で約４倍の搬送波電圧振幅のＤＣバイアス電圧をもたらす結果となる。他のレベルの電圧増倍が、同様な公知の電圧増倍技術を使用して提供されることができる。
【００４７】
コンデンサＣ５は、バイアスを保持し、Ｅ１においてＤＣ電圧に開回路を与える（すなわち、ＤＣが接地に短絡するのを防ぐ）ように十分に大きいが、変調された超音波搬送波がエミッタに移動することを可能にするように十分に小さく選択される。抵抗器Ｒ１、Ｒ２は電圧分配器を形成し、ツェナーダイオードＺＤ１と組み合わせて、例示された例においては３００ボルトである所望のレベルにバイアス電圧を制限する。
【００４８】
インダクタ５４は、当業者には公知の様々な種類のものであり得る。しかしながら、インダクタは、インダクタの制約を超えて「漏れ」得る磁場を発生させる。この磁場は、エミッタの動作および／または応答と干渉し得る。また、超音波音声の用途で使用される多くのインダクタ／エミッタの対は、多大な量の熱エネルギーを発生させる電圧で動作する。熱もまた、パラメトリックエミッタの性能に悪影響を与え得る。
【００４９】
少なくともこれらの理由のために、大部分の従来のパラメトリック音声システムにおいて、インダクタは、物理的にエミッタからかなりの距離で位置決めされる。この解決策は上で概説された問題に対処するが、この解決策は別の困難な事態をもたらす。インダクタからエミッタに搬送された信号は、比較的に高い電圧（約１６０Ｖまたはそれよりも高いピークトゥピーク）であり得る。したがって、インダクタをエミッタに接続する配線は、高電圧用途として格付けされていなければならない。また、長い距離の配線が特定の設置において必要となり得、これは、高価であることと危険であることとの両方となり得、パラメトリックエミッタシステムに関係しない通信システムと干渉することもあり得る。
【００５０】
インダクタ５４（図６Ａおよび図６Ｂの構成に示されたような構成要素を含む）は、ポットコアインダクタを使用して実装されることができる。ポットコアインダクタは、一般的にはフェライト材料で形成されるポットコアの中に納められる。これが、インダクタの巻線と、インダクタによって発生させられる磁場とを閉じ込める。一般的には、ポットコアは、２つのフェライト半部分５９ａ、５９ｂを含み、２つのフェライト半部分５９ａ、５９ｂは、空洞６０を画定し、空洞６０の中に、インダクタの巻線が配置されることができる。図６Ｃを参照されたい。空隙Ｇは、コアの遮蔽能力に影響を与えることなく、ポットコアの透過性を増加させるために含まれることができる。したがって、空隙Ｇのサイズを増加させることによって、ポットコアの透過性が増加される。しかしながら、空隙Ｇを増加させることはまた、所望の量のインダクタンスを達成するために、ポットコアの中に保持されるインダクタの巻き数を増加させることを必要とする。このように、空隙は、コアの遮蔽特性を妥協することなく、透過性を増加させると同時に、ポットコアインダクタによって発生させられる熱を減少させることができる。
【００５１】
図６Ａおよび図６Ｂに例示された例において、二重巻線昇圧変圧器が使用される。しかしながら、一次巻線５５と二次巻線５６とは、一般的には単巻変圧器と呼ばれるものにおいて組み合わされることができる。一次巻線と二次巻線とのうちのいずれか、または両方が、ポットコアの中に含まれ得る。
【００５２】
上で考察されたように、インダクタ５４とエミッタとを有する並列共振回路を達成することが望ましい。増幅器によって予期されるインピーダンスとインダクタ／エミッタの対のインピーダンスを整合させることがまた望ましい。これは、一般的には、インダクタ／エミッタの対のインピーダンスを増加させることを必要とする。エミッタの近くに物理的にインダクタを位置決めしながら、これらの目的を達成することもまた望ましいことがあり得る。したがって、一部の実施形態において、一次巻線５５の巻き数が増幅器によって予期されるインピーダンス負荷を提示するように、ポットコアの空隙が選択される。この方法で、回路の各閉回路は、効率が増加されたレベルで動作するように調整されることができる。ポットコアにおいて空隙を増加させることが、インダクタ要素５６の所望のインダクタンスを変えることなく、インダクタ要素５５における巻き数を増加させる能力を提供する（インダクタ要素５６の所望のインダクタンスを変えることは、他の場合にはエミッタ閉回路における共振に影響を与える）。このことが、次に、増幅器によって予期されるインピーダンス負荷に整合するようにインダクタ要素５５における巻き数を調節する能力を提供する。
【００５３】
空隙のサイズを増加させることのさらなる利益は、ポットコアの物理的なサイズが減少させられることができることである。したがって、より小さいポットコア変圧器が使用されることができるが、依然としてエミッタとともに共振を作り出すために同じインダクタンスを提供する。
【００５４】
昇圧変圧器の使用は、本システムにさらなる利点を提供する。変圧器は、エミッタに対する増幅器の方向から「昇圧」するので、変圧器は必ず増幅器に対するエミッタの方向から「降圧」する。その結果、他の場合にはインダクタ／エミッタの対から増幅器に移動し得るあらゆる負帰還が、降圧プロセスによって減少させられるので、概して増幅器およびシステムにおけるあらゆるこうした事象の影響を最小化する（特に、増幅器によって予期されるインピーダンス負荷に影響を与え得るインダクタ／エミッタの対の変化が減少させられる）。
【００５５】
一実施形態において、３０／４６エナメルリッツ線が一次巻線と二次巻線とのために使用される。リッツ線(Litz wire)は、多くの細いより線を備え、そのより線は、個々に絶縁されて、共により合わされるか、または織り合わされる。リッツ線は、複数の細い個々に絶縁された導体を並列で使用する。個々の導体の直径は、より線が認識可能な表皮効果損失を受けないように、動作周波数において表皮深さ未満になるように選択される。したがって、リッツ線によって高い周波数においてより良い性能を可能とすることができる。
【００５６】
バイアス電圧は、エミッタにバイアスを提供するために端子Ｂ１、Ｂ２にわたって印加される。全波整流器５７とフィルタコンデンサ５８とが、エミッタの入力Ｄ１、Ｄ２にわたって回路にＤＣバイアスを提供する。理想的には、使用されるバイアス電圧は、エミッタが獲得することが予期される逆バイアスの約２倍である（またはそれを超える）。これは、バイアス電圧が逆バイアス状態からエミッタを引き上げるためには十分であることを確保するためのものである。一実施形態において、バイアス電圧は、約３５０ボルト〜約４２０ボルトである。他の実施形態においては、他のバイアス電圧が使用されることができる。超音波エミッタに関して、バイアス電圧は、一般的には数百ボルトの範囲内である。
【００５７】
図には示されていないが、バイアス電圧が十分に高い場合には、アーク放電が導電性層４５と導電性層４６との間で生じ得る。このアーク放電は、中間の絶縁層に加えて（絶縁層の外縁辺りにおける）エミッタの縁を通って生じ得る。したがって、絶縁層４７は、縁でのアーク放電を防ぐために、長さと幅とが導電性表面４５、４６よりも大きく作られ得る。同様に、導電性層４６が絶縁基板上の金属化膜である場合には、導電性層４６は、導電性層４６の縁から導電性層４５の縁までの距離を増やすために、長さと幅とが導電性層４５よりも大きく作られ得る。
【００５８】
抵抗器Ｒ１は、共振回路のＱファクタを低くするか、または平坦にするために含まれることができる。抵抗器Ｒ１は、すべての場合において必要とされるわけではなく、負荷としての空気が当然にＱを低くする。同様に、インダクタ５４におけるより細いリッツ線もまたＱを低くすることができるので、ピークは過剰に鋭くはない。
【００５９】
図７は、本明細書において記述される技術の一実施形態にしたがった別の例示的なエミッタ構成を例示する図である。この構成におけるエミッタは、下部層としての導電性格子６５と、絶縁中間層４７と、上側導電性層４６とを含む。層４６と層４７とは、図３および図４を参照して上で記述された層４６および層４７に対する例を使用して実装されることができる。導電性格子６５は、導電性材料、または導電性表面もしくは導電性被膜を有する材料を使用して作られることができる。導電性格子６５がエミッタ電極のうちの１つを形成するので、入力リード５２ｂは導電性格子６５に接続される。
【００６０】
導電性格子６５は、穴、スロット、または他の開口部のパターンを有することができる。一部の実施形態において、開口部は、導電性格子６５の区域のうちの約５０％を構成する。他の実施形態において、開口部は、導電性格子６５の区域のうちのより大きい割合またはより小さい割合を構成し得る。導電性格子６５は厚さが約１．５２４ミリメートル（６０ミル）であり得る。他の実施形態において、導電性格子６５は、異なる厚さのものであり得る。
【００６１】
図８は、本明細書において記述される技術の一実施形態にしたがった別の例示的なエミッタ構成を例示する図である。この構成におけるエミッタは、下部層としての導電性格子６５と、絶縁中間層４７と、上側導電層４６と、上側格子４８とを含む。図８に例示されたエミッタは、図７に例示された例と同様であり、格子４８が追加されている。
【００６２】
本明細書において記述されるエミッタを構成する層は、多数の異なる技術を使用して接合されることができる。例えば、フレーム、クランプ、クリップ、接着剤、または他の取付け機構が、層を接合するために使用されることができる。層は、エミッタ膜の共振と干渉するのを避けるために縁で接合されることができる。
【００６３】
上記のように、様々な実施形態において、導電性表面４５は、不規則な表面を提供される。不規則な表面を作り出すために、上で考察された実施形態においては、表面は、エンボス加工されるか、プレス加工されるか、紙やすりで磨かれるか、サンドブラストで磨かれるか、表面において、くぼみもしくは凸凹を伴って形成されるか、所望の程度の「オレンジピール」で堆積されるか、またはテクスチャを提供されるかであり得る。他の実施形態において、導電性表面４５は、導電性プレート、または導電性エミッタ膜４６に不規則な表面を与えるように隆起もしくは他の同様なテクスチャ要素で形成または提供される他の部材を備え得る。
【００６４】
図９Ａは、本明細書において記述される技術の一実施形態にしたがった隆起を備える不規則な表面の一部分の断面図を例示する図である。図９Ａに例示される例において、導電性受け板１０４は、隆起のある表面１０５を提供される。隆起のある表面１０５の尖頭は、導電性層４６を支持する。導電性層４６は、隆起のある表面１０５の尖頭から間隔を置かれるものとして示されているが、導電性層４６は、隆起のある表面１０５の尖頭上にあることができるか、または尖頭に接触することができる。一部の実施形態において、導電性層４６は、導電性層４６ａと、尖頭から導電性層４６ａを分離する絶縁層４６ｂとを備える。例示されていないが、バイアス電圧がエミッタにわたって印加されるときに、導電性層４６は、表面１０５とのより安定した接触に引き込まれ、層４６を尖頭と接触させ、十分なバイアスで、少なくとも部分的に谷の中に引き込まれる。バイアスは、表面１０５の全体との完全な接触に層４６を引き込むには強さが十分ではないことが好ましい。なぜならば、なんらかの空気量が、オーディオ変調された超音波信号の使用に応答して層４６が動くことを可能にするために所望されるからである。
【００６５】
図９Ｂは、図９Ａに示された受け板１０４の一実施形態の表面の複数の列の透視図（斜視図）を例示する図である。例示された例において、隆起のある表面１０５の尖頭は、受け板１０４の全部分または一部分にわたって長さが延伸する。受け板１０４の一部分が、受け板１０４の全体または一部分にわたって概ね平行に延びる細長いテクスチャ要素（組織要素、textural element）１０７（この例においては、実質的に均一な隆起）で製造されることができる。他の実施形態において、表面１０５における凸凹１０７は、長さがより短いものである。図９Ｃは、不規則な表面を形成するために使用される（細長い隆起ではなく）尖頭の形状で形成された凸凹の透視図を例示する図である。図９Ｃにおいて例示される例において、表面の凸凹は、（頭を切られた平坦な尖頭を有する）正方形のピラミッドの形状のものであるが、長方形のピラミッドもまた使用されることができる。表面の凸凹（例えば、図９Ｂの隆起１０７および図９Ｃのピラミッド１０８）の縁は、鋭い縁を有するとして示されるが、表面の凸凹の縁の一部または全部が、より大きい半径を有することができる（すなわち、縁は、穏やかにされるか、またはあまり鋭くないことができる）。
【００６６】
図９に例示された実施形態において、尖頭のそれぞれの高さは、実質的に均一であるか、または実質的に同じ高さである。代替の実施形態において、隆起の尖頭の高さは、列毎で、または尖頭毎で変わることができる。図１０は、隆起を備える不規則な表面を有する別の実施形態の一部分の断面図を例示する図である。図１０に例示された実施形態において、隆起のある表面１１１の尖頭は、異なる高さのものである。特に、より高い尖頭１１２によって隣接される複数のより低い尖頭１１４がある。この例において、尖頭１１２がエミッタ層４６を支持するという点で、尖頭１１２は荷重をかけられた尖頭である。より低い尖頭１１４は、荷重をかけられていない尖頭であり、エミッタ層４６と受け板１０４との間に所望の空気量を提供するように選択された高さで提供されることができる。図９Ｂを参照して例示および記述される実施形態と同様に、表面１１１は、受け板１０４の全部または一部分にわたって延伸する複数の細長い隆起を備えることができる。あるいは、図９Ｃを参照して上で例示および記述された実施形態と同様に、表面１１１は、受け板１０４の表面に配置されることができるか、または受け板１０４の表面を形成する複数の正方形もしくは長方形のピラミッドを備えることができる。この場合、荷重をかけられるピラミッドは、荷重をかけられないピラミッドの複数の列と隣接して、荷重をかけられるピラミッドの列があるように、列をなして配列されることができる。あるいは、荷重をかけられるピラミッドが荷重をかけられないピラミッドによって囲まれるように、荷重をかけられるピラミッドは配列されることができる。
【００６７】
テクスチャ要素（例えば、ピラミッド）の高さは変わり得るが、比較的に小さいことが好ましい。図１１Ａおよび図１１Ｂは、図９および図１０を参照して上で記述された実施形態にしたがった、テクスチャ加工された表面に対する例示的な寸法を例示する図である。図１１Ａの例において、隆起またはピラミッドは、高さが０．２０３２ミリメートル（１０００分の８インチ）であり、０．４８２６ミリメートル（１０００分の１９インチ）のピッチで配列される。ピラミッドの頂部における平坦なメサ(mesa)の幅（尖頭幅）は、０．０７６２ミリメートル（１０００分の３インチ）である。隣接するピラミッドの側壁間に形成される交差部における角度は、好適には直角であるが、他の角度が使用され得る。同様に、図１１Ｂの例において、ピラミッドまたは隆起は、０．４８２６ミリメートル（１０００分の１９インチ）のピッチと、０．２０３２ミリメートル（１０００分の８インチ）の高さの荷重をかけられたピラミッドと、０．０７６２ミリメートル（１０００分の３インチ）の尖頭幅を有する同様な寸法を提供され得る。図１１Ｂの例示的な実施形態において、荷重をかけられるピラミッドと荷重をかけられないピラミッドとの間の高さの差は、比較的に小さく、１０００分の０．２５〜４インチ（約０．００６３〜０．１０１６ミリメートル）であり得る。これらの寸法は例であり、用途毎で変えられることができるが、これらの例は、テクスチャ要素によって提供されるテクスチャは細かいテクスチャであり得ることを例示する。例えば、ピラミッドの隆起の高さは、０．１２７ミリメートル（１０００分の５インチ）から０．３８１ミリメートル（１０００分の１５インチ）に範囲することがあり得、ピッチは、０．３０４８ミリメートル（１０００分の１２インチ）から２．５４ミリメートル（１０００分の１００インチ）に範囲することがあり得るが、両方の場合において、より小さい寸法またはより大きい寸法が使用され得る。
【００６８】
図１２Ａと図１２Ｂとを備える図１２は、受け板のテクスチャ要素に対するさらに別の代替の実施形態を提供する。図１２Ａは、本明細書において記述される技術の一実施形態にしたがったテクスチャ要素の断面図であり、図１２Ｂは、透視図を提示する。ここで、図１２Ａおよび図１２Ｂを参照すると、この例において、隆起１２０に、改変された扇形の（即ち、扇形が連続して波打った形の）上面１２１を提供する。表面１２１は、複数の高い点１２５と陥凹１２７とを含み、高い点１２５と陥凹１２７とは、テクスチャ要素の上部に輪郭を提供する（例えば、隆起１２０）。
【００６９】
また、受け板１０４の上に置かれた導電性層４６が図１２Ａに例示される。導電性層４６は、隆起１２０の尖頭から間隔を置かれて示されるが、導電性層４６が導電性層４６ａと受け板１０４との間に絶縁層４６ｂを備える場合には、導電性層４６は、隆起のある表面１２０の尖頭上にあることができるか、または尖頭と接触することができる。例示されていないが、バイアス電圧がエミッタにわたって印加されるときには、導電性層４６は、扇形の上面１２１とより安定した接触に引き込まれ、層４６を高い点１２５と接触させ、十分なバイアスで、導電性層４６は、隆起の間の陥凹１２７および谷の中に少なくとも部分的には引き込まれる。バイアスは、受け板１０４の表面の全体との完全な接触に層４６を引き込むには強さが十分ではないことが好ましい。なぜならば、いくらかの空気量が、オーディオ変調された超音波信号の使用に応答して層４６が動くことを可能にするために所望されるからである。
【００７０】
図１３は、図１２に例示されたもののような複数のテクスチャ要素を有する輪郭の例を例示する図である。この例において、テクスチャ要素は、受け板１０４の全部または一部にわたって延びる、互いに平行に置かれた隆起の形態で配列される。この例において示されるように、テクスチャ要素は、各テクスチャの隆起の基部におけるＶ（の字形）で交わる。隣接するピラミッドの側壁間で形成される交差部におけるＶの角度は、好適には直角であるが、他の角度が使用されることができる。
【００７１】
代替の実施形態において、テクスチャ要素は隆起間の谷におけるＶ形状の構成で交わらない。例えば、一代替案において、隣接する隆起１２０の間の表面は、半径方向の表面（例えば、Ｕ形状の構成）である。これの例が図１４に示され、半径方向の表面１２２が、隣接する隆起１２０のそれぞれの間に提供される。別の例として、別の代替案において、隣接する隆起１２１の間の表面は、平坦な底部または床１２３を有する。これの例が図１５に示され、隆起１２１は、隆起それぞれの尖頭から下方向に傾斜し（この例においては一定の傾斜であるが、湾曲した表面もまた使用されることができる）、実質的に平坦な谷の床１２３において交わる。隆起の傾斜から谷の床への遷移部は、鋭くすることもでき、または遷移部は、丸みを付けられることもできる。
【００７２】
テクスチャ要素（例えば、隆起１２０）の高さは、変えることができるが、比較的に小さいことが好ましい。図１６は、図１２〜図１５を参照して上で記述された実施形態にしたがったテクスチャ加工表面に対する例示的な寸法を例示する図である。図１６Ａは、隆起１２０の列に沿って見下ろす断面図を提示するが、図１６Ｂは、複数の高い点１２５と陥凹１２７とを有する単一の隆起１２０を見る透視図を提示する。図１６の例において、隆起１２０は、高さが０．２０３２ミリメートル（１０００分の８インチ）であり、０．８８９ミリメートル（１０００分の３５インチ）のピッチで間隔を置かれる。各隆起の尖頭は、０．８８９ミリメートル（１０００分の３５インチ）のピッチで配列され、高い点１２５の上部における平坦なメサの長さおよび幅はそれぞれ、０．０７６２ミリメートル（１０００分の３インチ）および０．７６２ミリメートル（１０００分の３０インチ）であり、陥凹１２７の深さは、０．２０３２ミリメートル（０．００８インチ）である。
【００７３】
これらの寸法は例であり、用途毎で変えられることができるが、これらの例は、テクスチャ要素によって提供されるテクスチャが細かいテクスチャであり得ることを例示する。例えば、隆起またはピラミッドの高さは、０．１２７ミリメートル（１０００分の５インチ）から０．３８１ミリメートル（１０００分の１５インチ）に範囲することができ、ピッチは、０．３０４８ミリメートル（１０００分の１２インチ）から２．５４ミリメートル（１０００分の１００インチ）に範囲することができるが、両方の場合において、より小さいか、またはより大きい寸法が使用されることができる。
【００７４】
これらの実施形態と他の実施形態とにおいて、隆起またはピラミッドの間のチャネルの深さは、膜／受け板のエミッタシステムの共振を決定する際の重要な要因となり得る。好適には、変調された超音波信号の搬送波周波数は、効率的な動作のためにエミッタシステムの共振周波数になるように、またはその付近となるように選択される。様々な実施形態において、共振周波数は、３５ｋＨｚよりも大きいことが好ましい。さらなる実施形態において、共振周波数は、５０ｋＨｚよりも大きいことが好ましい。一部の実施形態において、エミッタ層４６は、３０ｋＨｚから１５０ｋＨｚの範囲におけるいずれかの固有共振周波数を有し得るが、代替案が、この範囲の上および下で可能である。一実施形態において、８０ｋＨｚの共振周波数を有する膜／受け板のエミッタが使用される。
【００７５】
同様に、膜４６と受け板１０４との間の空気量（空気体積）は、３０ｋＨｚから１５０ｋＨｚの範囲で共振システムを形成するように調節されることができるが、この範囲の上および下の他の周波数が可能である。一実施形態において、８０ｋＨｚの搬送波周波数が使用され、空気量は、８０ｋＨｚの共振周波数をシステムに与えるように構成される。様々な用途において、空気量は、共振周波数を決定することにおける支配的な要因である。他の構成においては、膜の剛性が支配的であり、空気量は任意的に選択されることができる。他の構成において、膜の剛性と空気量とがほぼ等しい量で寄与する。したがって、設計のトレードオフが考慮されることができ、理想的な周波数整合を下回るものが利用される。
【００７６】
図９から図１６を参照して上で記述された実施形態に加えて、他の同様な実施形態において、受け板１０４は、アルミニウムまたは他の導電性材料から作られることができる。アルミニウムは、その軽量性と、腐食に対する抵抗性において望ましい。アルミニウムまたは他の導電性材料は、受け板１０４に対する所望の表面パターンを形成するように、機械加工される（圧延される）か、鋳造されるか、プレス加工されるか、または組立てられることができる。さらに、受け板は、プラスチックまたは他の非導電性材料から作られ、それから、ニッケルまたはアルミニウムなどの導電性材料の中で被覆されることができる。この非導電性の受け板は、所望の表面パターンを形成するように、射出成形されるか、鋳造されるか、プレス加工されるか、または組立てられることができる。
【００７７】
エミッタは、受け板１０４を層４６に接合するために多数の異なる製造技術を使用して製造されることができる。例えば、一実施形態において、層４６は、層の長さと幅とに沿って張力をかけられ、接着剤、機械的締め具、または他の締付け技術を使用して受け板１０４に固定するように取付けられる。さらなる例として、受け板１０４の周縁部の周りの比較的に平坦な領域は、膜４６が受け板１０４に接着されるか、または貼られることができる平坦な領域を与えるように提供されることができる。膜４６は、受け板１０４の周縁部全体に沿って、または選択された位置で受け板１０４に接着されるか、または固定されることができる。さらに、膜４６は、周縁部内の選択された点または位置で受け板１０４に接着されるか、または固定されることができる。製造中に膜に加えられる張力は、しわ、または不必要に過剰な材料を避けるために膜を平滑にするために十分な張力であることが好ましい。受け板の領域にわたって均一にバイアス電圧を印加する際に、膜が受け板に引き込まれることを可能にするために十分な張力が望ましい。一部の用途において、張力の量は、１０ＰＳＩ（約０．０７ＭＰａ）であり得るが、他の張力が使用されることができる。
【００７８】
取付け動作の間に膜４６と受け板１０４との間で不必要な空気を捕獲することを避けるために、１つ以上の空気穴が、空気が逃げることを可能にするために受け板１０４の裏に提供されることができる。これが、組立てにおいて、空気腔(air cavity)における不必要な圧力の蓄積を回避し、膜の「膨張」を回避することができる。
【００７９】
さらに、一部の実施形態において、受け板のテクスチャ加工された導電性表面は、陽極酸化処理されるか、または上面上に絶縁材料の薄いコーティングを提供することができる。上記のように、一部の実施形態において、膜４６は、ポリマーもしくは他の同様な絶縁膜に塗布された導電性表面を有する金属化マイラー膜または金属化カプトン膜であり得る。受け板１０４の表面が陽極酸化処理される場合には、二層膜（例えば層４６ａ、４６ｂ）は、受け板１０４から膜４６を絶縁するためには必要とされず、（絶縁層を伴わない）導電性膜が利用されることができる。
【００８０】
本明細書において開示される様々なエミッタを構成する導電性層と非導電性層とは、柔軟性のある材料を使用して作られることができる。例えば、本明細書において記述される実施形態は、導電性層を形成するために柔軟性のある金属化膜を使用し、抵抗性層を形成するために非金属化膜を使用する。これらの材料の柔軟性のある性質により、これらの材料は、所望の構成と形状とを形成するように成形されることができる。他の実施形態において、エミッタを構成する層は、所望の構成または形状に達するように成形されるか、または形作られる材料を使用して形成されることができる。
【００８１】
例えば、図１７Ａに例示されるように、層はアーチ状の構成で基板７４に貼付けられることができる。図１８Ａは、アーチ状の構成で形成されたエミッタの透視図を提供する。この例において、裏打ち材７１は、アーチ状の形状に成形されるか、または形成され、エミッタ層７２は裏打ち材７１に貼られる。他の例は、円筒形（図１７ｂおよび図１８ｂ）と球状とを含む。この記述を読んだ後の当業者には明らかなように、他の形状の裏打ち材または基板が、本明細書において開示される技術にしたがった超音波エミッタをその上に形成するように使用されることができる。
【００８２】
マイラー膜、カプトン膜、および他の金属化膜は、ある程度まで、張力をかけられるか、または伸ばされることができる。膜を伸ばして、伸ばされた構成で膜を使用することが、より高い程度の指向性をエミッタにもたらすことができる。超音波信号は元々、事実上指向性がある傾向がある。しかしながら、膜を伸ばすことが、より高いレベルの指向性を生じさせる。
【００８３】
同様に、導電性層は、多数の導電性材料のうちの任意のものを使用して作られることができる。使用されることができる一般的な導電性材料は、アルミニウム、ニッケル、クロム、金、ゲルマニウム、銅、銀、チタン、タングステン、プラチナ、およびタンタルを含む。導電性金属合金もまた使用されることができる。
【００８４】
上記のように、導電性層４５、４６は、金属化膜を使用して作られることができる。これらは、マイラー膜、カプトン膜、および他の同様な膜を含む。こうした金属化膜は、実質的に完全な透明から不透明までの様々な程度の透明度で利用可能である。同様に、絶縁層４７は、透明な膜を使用して作られることができる。したがって、本明細書において開示されるエミッタが透明な材料で作られ、結果として透明なエミッタとなることができる。こうしたエミッタは、超音波スピーカを形成するために様々な物の上に配置されるように構成されることができる。例えば、透明なエミッタのうちの１つ、または一対の透明なエミッタ（もしくはそれを超える透明なエミッタ）が、テレビ画面の上に透明な膜として配置されることができる。このことは利点となり得る。なぜならば、テレビがより薄くなるにつれ、大きなスピーカのために利用可能な空間が少なくなるからである。テレビ画面の上にエミッタを重ねることが、さらなるキャビネット空間を必要とすることなく、スピーカの配置を可能にする。別の例として、エミッタが額縁上に配置されることで、絵画を超音波エミッタに転換することができる。また、金属化膜はまた高い反射性があり得るので、超音波エミッタは鏡にされ得る。
【００８５】
本発明の様々な実施形態が上で記述されてきたが、それらは単なる例として提示されており、限定として提示されていないことが理解されるべきである。同様に、様々な図が、本発明に対して、例示的な構造的構成または他の構成を描きうるが、このことは、本発明に含まれ得る特徴および機能を理解することを助けるために行われる。本発明は、例示された例示的構造または構成には制限されないが、所望の特徴は、様々な代替の構造および構成を使用して実装されることができる。実際に、どのように、代替の、機能的、論理的、または物理的な分割および構成が、本発明の所望の特徴を実装するために実施されることができるかは、同業者には明らかである。また、本明細書において描かれたもの以外の、多くの異なる構成要素モジュールの名前が様々な区画に適用され得る。さらに、流れ図、動作の記述、および方法の請求項に関して、ステップが本明細書において提示された順番は、特に断りがない限りは、様々な実施形態が、同じ順番で、説明された機能を行うように実装されるべきであることを義務付けない。
【００８６】
本発明は、様々な例示的な実施形態および実装に関して上で記述されたが、個々の実施形態のうちの１つまたはそれを超えるものにおいて記述された様々な特徴、態様、および機能は、それらの適用可能性に関して、それらが記述された特定の実施形態に限定されず、むしろ逆に、こうした実施形態が記述されているか否かに関わらず、そしてこうした特徴が、記述された実施形態の一部であるとして提示されているか否かに関わらず、本発明の他の実施形態のうちの１つ以上に対して、単独で、または様々な組み合わせで適用されることができることが理解されるべきである。したがって、本発明の広さおよび範囲は、上で記述された例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではない。
【００８７】
この文書において使用された用語および表現法、ならびにそれらの変形は、特に明示的に断りがない場合には、限定に反するように変更可能なものとして解釈されるべきである。上記のものの例である用語「含んでいる」は、「限定を伴うことなく含んでいる」などを意味するとして読まれるべきであり、用語「例」は、考察における項目の例示的な実例を提供するために使用され、それらの包括的なリストまたは限定するリストではなく、用語「１」または「１つ」は、「少なくとも１つ」、「１つ以上」などを意味するとして読まれるべきであり、「従来的な」、「伝統的な」、「通常の」、「標準的な」、「公知の」、および同様な意味の用語などの形容詞は、記述された項目を、所与の期間に、または所与の時間現在で利用可能な項目に限定すると解釈されるべきではなく、むしろ逆に、現在もしくは将来いつか利用可能であり得るか、または公知であり得る、従来的な、伝統的な、通常の、または標準的な技術を含むように読まれるべきである。同様に、この文書が、当業者には明らかであるか、または公知である技術に言及する場合には、こうした技術は、現在もしくは将来いつか当業者に明らかであるか、または公知である技術を含む。
【００８８】
一部の実施形態における、「１またはそれを超える（１つ以上）」、「少なくとも」、「しかし、〜に限定されない」、または他の同様な表現法などの広げる単語および広げる表現法の存在は、より狭い場合が、こうした広げる表現法が不在であり得る事例において意図されるか、または要求されることを意味するように読まれない。用語「モジュール」の使用は、モジュールの一部として記述または特許請求される構成要素もしくは機能は、共通のパッケージにおいて全て構成されることを暗示しない。実際に、モジュールの様々な構成要素のうちのいずれか、またはすべてが、制御論理であるか他の構成要素であるかに関わらず、単一のパッケージにおいて組み合わせられるか、または別個に維持されることができ、そしてさらに、複数のグループもしくはパッケージにおいて、または複数の位置にわたって分散させられることができる。
【００８９】
さらに、本明細書において述べられている様々な実施形態は、例示的なブロック図、流れ図、および他の例示に関して記述される。この文書を読んだ後の当業者には明らかであるように、例示された実施形態およびそれらの代替案は、例示された例に制限することなく実装されることができる。例えば、ブロック図と、付随する記述とは、特定の構造または構成を義務付けると解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００９０】
図９Ｂ，９Ｃ，１２Ｂ，１６Ａ，１６Ｂ中の「(typ.)」は「一般的」の意味。
［図１２Ｂ］
１２０  隆起
１２１  （扇形が連続して波打った形の）上面
１２５  高い点
１２７  陥凹
【図１】
2017501616.tif 000004
【図２】
2017501616.tif 000005
【図３】
2017501616.tif 000006
【図４】
2017501616.tif 000007
【図５】
2017501616.tif 000008
【図６Ａ】
2017501616.tif 000009
【図６Ｂ】
2017501616.tif 000010
【図６Ｃ】
2017501616.tif 000011
【図７】
2017501616.tif 000012
【図８】
2017501616.tif 000013
【図９Ａ】
2017501616.tif 000014
【図９Ｂ】
2017501616.tif 000015
【図９Ｃ】
2017501616.tif 000016
【図１０】
2017501616.tif 000017
【図１１Ａ】
2017501616.tif 000018
【図１１Ｂ】
2017501616.tif 000019
【図１２Ａ】
2017501616.tif 000020
【図１２Ｂ】
2017501616.tif 000021
【図１３】
2017501616.tif 000022
【図１４】
2017501616.tif 000023
【図１５】
2017501616.tif 000024
【図１６Ａ】
2017501616.tif 000025
【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
2017501616.tif 000027
【図１７Ｂ】
2017501616.tif 000028
【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【国際調査報告】
2017501616.tif 000031
2017501616.tif 000032