(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の超音波振動子を備え、
前記超音波振動子の超音波の放射方向に直交する方向について、各超音波振動子から離間した位置に配置された反射部材を備え、
前記反射部材は、各超音波振動子から放射された超音波のうち第１方向の成分と第２方向の成分とを反射するように構成され、
前記第１方向および前記第２方向は、互いに直交し、かつ前記超音波の放射方向と直交する、
超音波スピーカ。
【請求項２】
前記放射方向について、前記反射部材の上端は、前記超音波振動子の上端より高い位置に位置する、
請求項１に記載の超音波スピーカ。
【請求項３】
前記放射方向について、前記反射部材の上端は、前記超音波振動子の上端と下端との間の位置に位置する、
請求項１に記載の超音波スピーカ。
【請求項４】
前記放射方向について、前記反射部材の下端は、前記超音波振動子の下端と一致する位置に位置する、
請求項１〜３の何れかに記載の超音波スピーカ。
【請求項５】
前記放射方向について、前記反射部材の下端は、前記超音波振動子の下端と上端との間の位置に位置する、
請求項１〜３の何れかに記載の超音波スピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波スピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の方向について指向性を有する超音波を放射することにより、可聴音の音源を空間上に形成する超音波スピーカが知られている。【０００３】
例えば、特開２０１２−２３９０２３号公報は、膜部材を用いて低音を復調する超音波スピーカを開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、超音波は、一般的な音波に比べて音圧が低いという特性がある。そのため、超音波スピーカによって再現される可聴音は、一般的な音波を利用するスピーカ（例えば、ラウドスピーカ）によって再現される可聴音に比べて、音量が低くなる傾向にある。【０００５】
特開２０１２−２３９０２３号公報の超音波スピーカは低音を補填するものであって、可聴音の音量を補填するものではない。そのため、音量を向上させることは難しい。【０００６】
本発明の目的は、超音波スピーカによって再現される可聴音の音量を補填することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、
複数の超音波振動子を備え、
前記超音波振動子の超音波の放射方向に直交する方向について、各超音波振動子から離間した位置に配置された反射部材を備え、
前記反射部材は、各超音波振動子から放射された超音波を反射するように構成される、
超音波スピーカである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、超音波スピーカによって再現される可聴音の音量を補填することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】超音波スピーカの外観を示す図である。
【図２】図１の超音波スピーカの構成を示す概略図である。
【図３】図１の超音波スピーカの動作例の説明図である。
【図４】図１の超音波スピーカの動作原理の説明図である。
【図５】変形例１の超音波スピーカの動作原理の説明図である。
【図６】変形例２の超音波スピーカの動作原理の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１１】
（１）超音波スピーカの構成
超音波スピーカの構成について説明する。図１は、超音波スピーカの外観を示す図である。図２は、図１の超音波スピーカの構成を示す概略図である。
【００１２】
図１に示すように、超音波スピーカ１０は、ＸＹ平面上に形成された超音波振動子モジュール１１を有する。超音波振動子モジュール１１は、放射方向（Ｚ方向）に超音波ＵＷを放射するように構成される。
【００１３】
図２Ａに示すように、超音波振動子モジュール１１は、複数の超音波振動子１１ａと、反射部材１１ｂと、を備える。
【００１４】
各超音波振動子１１ａは、振動することにより、超音波を発生させるように構成される。
複数の超音波振動子１１ａは、例えば、格子状に配列される。
【００１５】
反射部材１１ｂは、放射方向（Ｚ方向）に直交する方向（Ｘ方向及びＹ方向）について、各超音波振動子１１ａから離間した位置に配置される。放射方向（Ｚ方向）について、反射部材１１ｂの上端１１ｂｔは、超音波振動子１１ａの上端ａｔより高い位置に位置し、且つ、反射部材１１ｂの下端１１ｂｂは、超音波振動子１１ａの下端１１ａｂと同じ位置に位置する（つまり、反射部材１１ｂは、接地されている）。
反射部材１１ｂは、各超音波振動子１１ａから放射された超音波を反射するように構成される。
【００１６】
図２Ｂは、図２Ａの鎖線ＡＡの部分断面を示している。
図２Ｂに示すように、Ｚ方向について、反射部材１１ｂの上面１１ｂａは、超音波振動子１１ａの上面１１ａａより高い位置にある。
超音波振動子１１ａの上方（Ｚ方向）は、開口している。したがって、超音波振動子モジュール１１の上方（Ｚ方向）から見ると、超音波振動子１１ａの上面１１ａａは露出している（図２Ａ）。
【００１７】
（２）超音波スピーカの動作例
本実施形態の超音波スピーカ１０の動作例について説明する。図３は、図１の超音波スピーカの動作例の説明図である。
【００１８】
（２−１）超音波スピーカの動作例１
図３Ａを参照して、超音波スピーカ１０の動作例１について説明する。動作例１は、放射方向（Ｚ方向）について超音波スピーカ１０から離間した空間上の焦点に超音波を集束させる例である。
【００１９】
超音波スピーカ１０の駆動回路（不図示）は、複数の超音波振動子１１ａをそれぞれ異なるタイミングで駆動させる。その結果、各超音波振動子１１ａから放射される超音波ＵＷには位相差が生じる。
図３Ａに示すように、位相差のある超音波ＵＷは、超音波スピーカ１０に対して放射方向（Ｚ方向）に位置する空間上の焦点ＦＰに集束する。
その結果、焦点ＦＰに、可聴音の音源ＳＳが形成される。
【００２０】
（２−２）超音波スピーカの動作例２
図３Ｂを参照して、超音波スピーカ１０の動作例２について説明する。動作例２は、放射方向（Ｚ方向）について超音波スピーカ１０から超音波ビームを直進させる例である。
【００２１】
超音波スピーカ１０の駆動回路（不図示）は、複数の超音波振動子１１ａを同時に駆動させる。その結果、各超音波振動子１１ａから放射される超音波ＵＷには位相差が生じない。
図３Ｂに示すように、位相差のない超音波ＵＷは、超音波スピーカ１０に対して放射方向（Ｚ方向）に向かって直進する超音波ビームを形成する。
その結果、超音波ビームに沿って、可聴音の音源ＳＳが形成される。
【００２２】
（３）超音波スピーカの動作原理
本実施形態の超音波スピーカ１０の動作原理について説明する。図４は、図１の超音波スピーカの動作原理の説明図である。
【００２３】
（３−１）本実施形態の動作原理
本実施形態の動作原理について説明する。
【００２４】
図４Ａは、超音波スピーカ１０の動作原理を示している。
図４Ａに示すように、各超音波振動子１１ａから放射された超音波ＵＷのうちＸ方向及びＹ方向の成分は、反射部材１１ｂで反射する。反射部材１１ｂで反射した成分（以下「反射成分」という）は、各超音波振動子１１ａから放射された超音波ＵＷのうちＺ方向に直進する成分（以下「直進成分」という）に向かって進行する。その結果、各超音波振動子１１ａを基準として放射方向（Ｚ方向）の空間上に点ＥＰにおいて直進成分と反射成分とが強め合う。
【００２５】
このように、本実施形態によれば、各超音波振動子１１ａから放射された超音波のうち直進成分以外の成分が反射部材１１ｂで反射することにより発生する反射成分と直進成分とが強め合う。したがって、超音波スピーカ１０から放射される超音波の音圧が増加する。その結果、超音波スピーカ１０によって空間上に形成される音源ＳＳから聴こえる可聴音の音量を増加させることができる。
【００２６】
（３−２）比較例の動作原理
比較例の動作原理について説明する。
【００２７】
図４Ｂに示すように、比較例の超音波振動子モジュール９１は、複数の超音波振動子９１ａと、膜部材９２と、を備える。
【００２８】
膜部材９２には、微細な通過孔９２ａが形成されている。
各超音波振動子９１ａから放射された超音波ＵＷのうち一部の超音波成分が、通過孔９２ａを経由して放射方向（Ｚ方向）に進行する。
各超音波振動子９１ａから放射された超音波ＵＷのうち通過孔９２ａを通過しない超音波成分は、膜部材９２で反射又は吸収される。
【００２９】
このように、比較例によれば、超音波振動子モジュール９１から放射される超音波は、膜部材９２によって減衰する。その結果、超音波振動子モジュール９１から放射される超音波によって再現される可聴音の音量が低減する。
【００３０】
（４）変形例
本実施形態の変形例を説明する。
【００３１】
（４−１）変形例１
本実施形態の変形例１を説明する。図５は、変形例１の超音波スピーカの動作原理の説明図である。
【００３２】
図５Ａに示すように、変形例１の第１例の反射部材１１ｂは、放射方向（Ｚ方向）に直交する方向（Ｘ方向及びＹ方向）について、各超音波振動子１１ａから離間した位置に配置される。放射方向（Ｚ方向）について、反射部材１１ｂの上端１１ｂｔは、超音波振動子１１ａの上端１１ａｔより高い位置に位置し、且つ、反射部材１１ｂの下端１１ｂｂは、超音波振動子１１ａの下端１１ａｂと同じ位置に位置する。つまりは、反射部材１１ｂは、各超音波振動子１１ａの設置面に接地される。
【００３３】
図５Ｂに示すように、変形例１の第２例の反射部材１１ｂは、放射方向（Ｚ方向）に直交する方向（Ｘ方向及びＹ方向）について、各超音波振動子１１ａから離間した位置に配置される。放射方向（Ｚ方向）について、反射部材１１ｂの上端１１ｂｔは、超音波振動子１１ａの上端１１ａｔと下端１１ａｂとの間の位置に位置し、且つ、反射部材１１ｂの下端１１ｂｂは、超音波振動子１１ａの下端１１ａｂと同じ位置に位置する。つまりは、反射部材１１ｂは、各超音波振動子１１ａの設置面に接地される。
【００３４】
変形例１によれば、放射方向（Ｚ方向）について、超音波振動子１１ａから離間した領域に反射部材１１ｂが存在しなくても、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００３５】
（４−２）変形例２
本実施形態の変形例２を説明する。図６は、変形例２の超音波スピーカの動作原理の説明図である。
【００３６】
図６Ａに示すように、変形例２の第１例の反射部材１１ｂは、放射方向（Ｚ方向）に直交する方向（Ｘ方向及びＹ方向）について、各超音波振動子１１ａから離間した位置に配置される。放射方向（Ｚ方向）について、反射部材１１ｂの上端１１ｂｔは、超音波振動子１１ａの上端１１ａｔより高い位置に位置し、且つ、反射部材１１ｂの下端１１ｂｂは、超音波振動子１１ａの下端１１ａｂより高い位置に位置する。つまりは、反射部材１１ｂは、各超音波振動子１１ａの設置面から離間した位置に配置される。
【００３７】
図６Ｂに示すように、変形例２の第２例の反射部材１１ｂは、放射方向（Ｚ方向）に直交する方向（Ｘ方向及びＹ方向）について、各超音波振動子１１ａから離間した位置に配置される。放射方向（Ｚ方向）について、反射部材１１ｂの上端１１ｂｔは、超音波振動子１１ａの上端１１ａｔと同じ位置に位置し、且つ、反射部材１１ｂの下端１１ｂｂは、超音波振動子１１ａの上端１１ａｔと下端１１ａｂとの間の位置に位置する。つまりは、反射部材１１ｂは、各超音波振動子１１ａの設置面から離間した位置に配置される。
【００３８】
図６Ｃに示すように、変形例２の第３例の反射部材１１ｂは、放射方向（Ｚ方向）に直交する方向（Ｘ方向及びＹ方向）について、各超音波振動子１１ａから離間した位置に配置される。放射方向（Ｚ方向）について、反射部材１１ｂの上端１１ｂｔ及び下端１１ｂｂは、何れも、超音波振動子１１ａの上端１１ａｔと下端１１ａｂとの間の位置に位置する。つまりは、反射部材１１ｂは、各超音波振動子１１ａの設置面から離間した位置に配置される。
【００３９】
変形例２によれば、放射方向（Ｚ方向）について、反射部材１１ｂが超音波振動子１１ａの接地面から離間していても、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００４０】
（５）本実施形態の小括
本実施形態について小括する。
【００４１】
本実施形態の第１態様は、
複数の超音波振動子１１ａを備え、
超音波振動子１１ａの超音波の放射方向に直交する方向について、各超音波振動子１１ａから離間した位置に配置された反射部材１１ｂを備え、
反射部材１１ｂは、各超音波振動子１１ａから放射された超音波を反射するように構成される、
超音波スピーカ１０である。
【００４２】
第１態様によれば、各超音波振動子１１ａから放射された超音波のうち直進成分以外の成分が反射部材１１ｂで反射することにより発生する反射成分と直進成分とが強め合う。したがって、超音波スピーカ１０から放射される超音波の音圧が増加する。その結果、超音波スピーカ１０によって空間上に形成される音源ＳＳから聴こえる可聴音の音量を増加させることができる。
【００４３】
本実施形態の第２態様は、
放射方向について、反射部材１１ｂの上端は、超音波振動子１１ａの上端より高い位置に位置する、
超音波スピーカ１０である。
【００４４】
本実施形態の第３態様は、
放射方向について、反射部材１１ｂの上端は、超音波振動子１１ａの上端と下端との間の位置に位置する、
超音波スピーカ１０である。
【００４５】
本実施形態の第４態様は、
放射方向について、反射部材１１ｂの下端は、超音波振動子１１ａの下端と一致する位置に位置する、
超音波スピーカ１０である。
【００４６】
本実施形態の第５態様は、
放射方向について、反射部材１１ｂの下端は、超音波振動子１１ａの下端と上端との間の位置に位置する、
超音波スピーカ１０である。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲は上記の実施形態に限定されない。また、上記の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更が可能である。また、上記の実施形態及び変形例は、組合せ可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０      ：超音波スピーカ
１１      ：超音波振動子モジュール
１１ａ    ：超音波振動子
１１ｂ    ：反射部材
９１      ：超音波振動子モジュール
９１ａ    ：超音波振動子
９２      ：膜部材
９２ａ    ：通過孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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