音響再現(xiàn)裝置制造方法
【專利摘要】音響再現(xiàn)裝置具備：具有輸出端的調(diào)制器，其利用可聽音信號對超聲波頻段的載波信號進(jìn)行調(diào)制，從輸出端輸出調(diào)制載波信號；被電連接在調(diào)制器的輸出端的超指向性揚(yáng)聲器；被電連接在超聲波源與接地之間的電容器；分別檢測在超指向性揚(yáng)聲器和電容器中流動的電流的第1和第2電流檢測部；將通過截止由第1電流檢測部檢測出的電流的低頻頻段的分量而得到的濾波信號輸出的高通濾波器；以及輸出與第2電流檢測部檢測出的電流和濾波信號之差相應(yīng)的信號的差動放大部。超聲波源輸出載波信號，使得差動放大部輸出的信號為恒定。該音響再現(xiàn)裝置即便溫度發(fā)生變化也可以降低音質(zhì)的劣化。
【專利說明】音響再現(xiàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及利用超指向性揚(yáng)聲器的音響再現(xiàn)裝置(sound reproductiondevice)。
【背景技術(shù)】
[0002]—直以來,正開發(fā)利用使聲音信息(sound information)持有指向性的揚(yáng)聲器,僅向特定的對象者傳遞聲音信息的音響再現(xiàn)裝置。圖6是專利文獻(xiàn)I所記載的音響再現(xiàn)裝置500的構(gòu)成示意圖。
[0003]載波選擇單元101從載波信號的超聲波的多個(gè)頻率選擇I個(gè)頻率，將選出的頻率輸出至超聲波振蕩單元103。超聲波振蕩單元103使該頻率的載波信號振蕩并向載波調(diào)制單元105輸出。另一方面，再現(xiàn)可聽音的再現(xiàn)信號產(chǎn)生單元107將可聽音信號輸出至載波調(diào)制單元105。載波調(diào)制單元105以可聽音信號對載波信號進(jìn)行調(diào)制后輸出調(diào)制載波信號。該調(diào)制載波信號被輸入至超聲波揚(yáng)聲器109,超聲波揚(yáng)聲器109發(fā)出基于調(diào)制載波信號的具有指向性的聲音。
[0004]接著，對音響再現(xiàn)裝置500的動作進(jìn)行說明。圖7A表示再現(xiàn)信號產(chǎn)生單元107再現(xiàn)的可聽音信號111。圖7B表不通過超聲波振蕩單兀103生成的載波信號113。圖7C表示通過載波調(diào)制單元105生成的調(diào)制載波信號115。載波調(diào)制單元105通過利用可聽音信號111對載波信號113進(jìn)行調(diào)制來生成調(diào)制載波信號115。在調(diào)制載波信號115中，載波信號113的周期根據(jù)可聽音信號111的振幅而變更。如圖7C所示，調(diào)制載波信號115具有振幅恒定且周期局部不同的波形。超聲波揚(yáng)聲器109具有粘貼了壓電元件的振動板。調(diào)制載波信號115被輸入至超聲波揚(yáng)聲器`109的壓電兀件,振動板振動,產(chǎn)生空氣的疏密狀態(tài)，由此從超聲波揚(yáng)聲器109向大氣中輸出基于調(diào)制載波信號115的超聲波。若該超聲波到達(dá)使用者的耳朵，則使用者無法聽見超聲波頻段的空氣的壓力振動，因此可以只聽見可聽音域的壓力振動。在此，因?yàn)閺某暡〒P(yáng)聲器109輸出的調(diào)制載波信號115具有超聲波頻段的頻率，所以具有某種狹窄的指向性，傳播超聲波。因此，音響再現(xiàn)裝置500的使用者可以僅在傳播調(diào)制載波信號115的狹窄的范圍內(nèi)聽到可聽音。
[0005]音響再現(xiàn)裝置500中，如圖7C所示，以恒定的振幅驅(qū)動超聲波揚(yáng)聲器109。這種狀態(tài)下若長時(shí)間使用音響再現(xiàn)裝置500，則有時(shí)調(diào)制載波信號115的頻率或振幅會因超聲波揚(yáng)聲器109的壓電元件自身的發(fā)熱或周圍溫度的變化而發(fā)生變化。結(jié)果，存在由音響再現(xiàn)裝置500再現(xiàn)的聲壓變化而使音質(zhì)劣化的可能性。
[0006]【在先技術(shù)文獻(xiàn)】
[0007]【專利文獻(xiàn)】
[0008]【專利文獻(xiàn)I】JP特開2006-245731號公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]音響再現(xiàn)裝置具備:輸出超聲波頻段的載波信號的超聲波源；具有輸出端的調(diào)制器，其利用可聽音信號對載波信號進(jìn)行調(diào)制，從輸出端輸出調(diào)制載波信號；具有被電連接在調(diào)制器的輸出端與接地之間的壓電元件的超指向性揚(yáng)聲器；檢測壓電元件中流動的電流的第I電流檢測部；被電連接在超聲波源與接地之間的電容器；檢測電容器中流動的電流的第2電流檢測部；將通過截止由第I電流檢測部檢測出的電流的低頻頻段的分量而得到的濾波信號輸出的高通濾波器；以及輸出與第2電流檢測部檢測出的電流和濾波信號之差相應(yīng)的信號的差動放大部。超聲波源輸出載波信號，使得差動放大部輸出的信號為恒定。
[0010]該音響再現(xiàn)裝置即便溫度發(fā)生變化也可以降低音質(zhì)的劣化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1A是本發(fā)明的實(shí)施方式I中的音響再現(xiàn)裝置的電路框圖。
[0012]圖1B是表示實(shí)施方式I中的音響再現(xiàn)裝置的可聽音源產(chǎn)生的可聽音信號的圖。
[0013]圖1C是表示實(shí)施方式I中的音響再現(xiàn)裝置的超聲波源產(chǎn)生的載波信號的圖。
[0014]圖1D是表示實(shí)施方式I中的音響再現(xiàn)裝置的調(diào)制器產(chǎn)生的調(diào)制載波信號的圖。
[0015]圖2是實(shí)施方式I中的音響再現(xiàn)裝置的壓電元件的諧振點(diǎn)附近的等效電路圖。
[0016]圖3是實(shí)施方式I中的音響再現(xiàn)裝置的超指向性揚(yáng)聲器的導(dǎo)納的頻率特性圖。
[0017]圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式2中的音響再現(xiàn)裝置的電路框圖。
[0018]圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式3中的音響再現(xiàn)裝置的電路框圖。
[0019]圖6是以往的音響再現(xiàn)裝置的構(gòu)成示意圖。
[0020]圖7A是表示以往的音響再現(xiàn)裝置的再現(xiàn)信號產(chǎn)生單元再現(xiàn)的可聽音信號的圖。
[0021]圖7B是表示以往的音響再現(xiàn)裝置的超聲波振蕩單元生成的載波信號的圖。
[0022]圖7C是表示以往的音響再現(xiàn)裝置的載波調(diào)制單元生成的調(diào)制載波信號的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023](實(shí)施方式I)
[0024]圖1A是本發(fā)明的實(shí)施方式I中的音響再現(xiàn)裝置1001的電路框圖。圖1B?圖1D表示音響再現(xiàn)裝置1001的信號。音響再現(xiàn)裝置1001具備超聲波源11、調(diào)制器19、可聽音源21、超指向性揚(yáng)聲器25、電流檢測部31、35、高通濾波器37和差動放大部39。超聲波源11具有:輸出具有超聲波頻段的頻率的載波信號且生成并輸出基準(zhǔn)頻率的基準(zhǔn)信號源13 ；與基準(zhǔn)信號源13電連接的頻率調(diào)整器15 ;及與頻率調(diào)整器15連接的放大器17。頻率調(diào)整器15以基準(zhǔn)頻率為基礎(chǔ)，輸出具有驅(qū)動超指向性揚(yáng)聲器25的壓電元件27所需的超聲波頻段的頻率的載波信號。從頻率調(diào)整器15被輸出的載波信號被供給至放大器17的輸入端17A，由放大器17進(jìn)行放大。被放大后的載波信號從放大器17的輸出端17B被供給至調(diào)制器19的輸入端19A。圖1C表不超聲波源11產(chǎn)生的載波信號113A的波形。
[0025]調(diào)制器19也電連接著輸出圖1B所示的具有可聽音域的頻率的可聽音信號IllA的可聽音源21。因此，向調(diào)制器19的輸入端19B也輸入可聽音信號。而且，調(diào)制器19利用可聽音信號對載波信號進(jìn)行調(diào)制后，將圖1D所示的調(diào)制載波信號115A從輸出端19C輸出。
[0026]調(diào)制器19輸出的調(diào)制載波信號經(jīng)由超指向性揚(yáng)聲器25的正極端子23而與內(nèi)置于超指向性揚(yáng)聲器25的壓電元件27的正極27A電連接。再有，壓電元件27的負(fù)極27B經(jīng)由超指向性揚(yáng)聲器25的負(fù)極端子29及電流檢測部31而與接地200電連接。換言之這種構(gòu)成的話，超指向性揚(yáng)聲器25的壓電元件27與電流檢測部31在連接點(diǎn)20IA相互串聯(lián)地連接而構(gòu)成串聯(lián)電路201，串聯(lián)電路201電連接于調(diào)制器19與接地200之間。電流檢測部31檢測超指向性揚(yáng)聲器25中流動的電流I，可適用分流電阻器或霍爾元件等。實(shí)施方式I中，作為電流檢測部31而利用能夠小型化的分流電阻器。
[0027]超指向性揚(yáng)聲器25還具有被粘貼于壓電元件27且隨著壓電元件27的振動而振動的振動板27C。若從調(diào)制器19輸出的調(diào)制載波信號被輸入至壓電元件27，則壓電元件27將與調(diào)制載波信號相應(yīng)的振動傳遞至超指向性揚(yáng)聲器25的振動板27C。結(jié)果，從超指向性揚(yáng)聲器25發(fā)出具有圖1D所示的波形的超聲波。因?yàn)槭褂谜邿o法聽見超聲波頻段的空氣的壓力振動，所以若該超聲波到達(dá)使用者的耳朵，則僅可以聽見可聽音域的壓力振動。在此，從超指向性揚(yáng)聲器25輸出的超聲波具有某種狹窄的指向性并進(jìn)行傳播。因此，使用者僅在該超聲波傳播的狹窄范圍內(nèi)可以聽可聽音，在該范圍外是無法聽該可聽音的。
[0028]電容器33與電流檢測部35在連接點(diǎn)202A相互串聯(lián)地連接而構(gòu)成串聯(lián)電路202。串聯(lián)電路202電連接于放大器17的輸出端17B與接地200之間。在此，使電容器33的電容值Ce與壓電元件27的電容值Cp匹配而一致(電容器33的電容值Ce與壓電元件27的電容值Cp匹配，在偏差或誤差的范圍內(nèi)一致)。進(jìn)而，電容值Cp與電容值Ce的溫度特性也匹配并一致(電容值Cp與電容值Ce中的溫度特性也匹配，在偏差或誤差的范圍內(nèi)一致)。再有，電流檢測部35檢測電容器33中流動的電容器電流Ic，與電流檢測部31同樣地利用分流電阻器。
[0029]差動放大部39具有輸入端39A、39B與輸出端39C。差動放大部39具有差動放大器56。差動放大器56具有將被輸入至輸入端39A、39B的信號之差輸出的輸出端56C。差動放大部39的輸出端39C與差動放大器56的輸出端56C連接。在串聯(lián)電路201中的壓電元件27與電流檢測部31的連接點(diǎn)201A、即超指向性揚(yáng)聲器25的負(fù)極端子29，經(jīng)由高通濾波器37而電連接差動放大部39的輸入端39A。在此，高通濾波器37具有從調(diào)制載波信號中截止低頻頻段的分量(可聽音信號分量)的特性。故，與壓電元件27流動的載波信號的電流成比例的電壓作為濾波信號而被從高通濾波器37輸出，該電壓被輸入至差動放大部39的輸入端39A。
[0030]另一方面，串聯(lián)電路202中的電容器33與電流檢測部35的連接點(diǎn)202A和差動放大部39的輸入端39B電連接。因此，向差動放大部39的輸入端39B輸入與電容器電流Ic成比例的電壓。
[0031]差動放大部39的差動放大器56由運(yùn)算放大器和外部電路零部件構(gòu)成，差動放大部39的輸出端39C和超聲波源11的頻率調(diào)整器15電連接。
[0032]接著，對音響再現(xiàn)裝置1001的動作進(jìn)行說明。另外，由調(diào)制器19根據(jù)可聽音信號對載波信號進(jìn)行調(diào)制而調(diào)獲得制載波信號并從超指向性揚(yáng)聲器25輻射聲波的基本動作如上所述，因此這里對除此之外的動作進(jìn)行說明。
[0033]為了有效地輻射聲波，載波信號的頻率設(shè)定在超指向性揚(yáng)聲器25的壓電元件27中的諧振頻率附近。因此，基準(zhǔn)信號源13實(shí)質(zhì)上輸出壓電元件27的諧振頻率。
[0034]若以該諧振頻率繼續(xù)驅(qū)動超指向性揚(yáng)聲器25的壓電元件27，則因壓電元件27的內(nèi)部阻抗而產(chǎn)生熱。該熱起因于諧振頻率附近的壓電元件27中的機(jī)電變換損耗。以下說明其詳細(xì)內(nèi)容。[0035]圖2表示諧振頻率附近的壓電元件27的等效電路。壓電元件27具有電容器的構(gòu)造，該電容器具有壓電元件電容41。特別是，在諧振頻率附近，在等效電路中，由相互串聯(lián)連接的電感分量43、電容分量45與電阻分量47構(gòu)成的串聯(lián)電路227并聯(lián)連接于壓電兀件電容41。因此，由串聯(lián)電路227的合成阻抗、即諧振頻率附近的壓電元件27的內(nèi)部阻抗而引起發(fā)熱。壓電元件27中流動的電流I被分為:壓電元件電容41中流動的壓電元件電容電流Ie和串聯(lián)電路227中流動的機(jī)電變換電流Im。機(jī)電變換電流Im在串聯(lián)電路227中流動，由此串聯(lián)電路227的阻抗使得產(chǎn)生機(jī)電變換損耗，由該機(jī)電變換損耗引起發(fā)熱。
[0036]以下對伴隨于該發(fā)熱的音質(zhì)劣化進(jìn)行說明。
[0037]圖3表示驅(qū)動超指向性揚(yáng)聲器25的壓電元件27的頻率f和內(nèi)部阻抗的倒數(shù)、即導(dǎo)納Y的關(guān)系。圖3中，橫軸表示頻率f、縱軸表示導(dǎo)納Y。圖3中，特性Pl表示壓電元件27的溫度為20°C時(shí)的導(dǎo)納Y的頻率特性、特性P2表示壓電元件27的溫度為50°C時(shí)的導(dǎo)納Y的頻率特性。
[0038]如圖3所示，導(dǎo)納Y隨著頻率f升高而增加，在導(dǎo)納Yl達(dá)到極大點(diǎn)，自極大點(diǎn)(Yl)開始減少，在導(dǎo)納Y3達(dá)到極小點(diǎn)后再次增加。在此，極大點(diǎn)(Yl)中的頻率f為壓電元件27的諧振頻率。在壓電元件27的溫度為20°C時(shí)，特性Pl的極大點(diǎn)(Yl)的頻率f20變成壓電元件27的諧振頻率。在極大點(diǎn)頻率f20的附近因?yàn)閷?dǎo)納Yl大，所以前述的內(nèi)部阻抗小，結(jié)果機(jī)電變換電流Im增大。在此，機(jī)電變換電流Im和壓電元件27發(fā)射基于調(diào)制載波信號的聲波之際的、被粘貼于壓電元件27的振動板27C的振幅成比例。由此可知:通過在壓電元件27的諧振頻率(極大點(diǎn)頻率f20)附近輻射聲波，從而能夠增大振幅并增大聲壓。
[0039]另一方面，在諧振頻率附近由于機(jī)電變換電流Im變大，故也會產(chǎn)生壓電元件27的發(fā)熱(機(jī)電變換損耗)。這是因?yàn)榘l(fā)熱量與機(jī)電變換電流Im的平方成比例的緣故。結(jié)果，在諧振頻率附近若繼續(xù)驅(qū)動壓電元件27，則壓電元件27的溫度上升。若壓電元件27的溫度上升至50°C，則壓電元件27的導(dǎo)納Y變更為圖3所示的特性P2。該情況下，若保持頻率f20不變而繼續(xù)驅(qū)動壓電元件27，則導(dǎo)納Y驟減至特性P2下的頻率f20處的導(dǎo)納Y2。結(jié)果，因?yàn)樽杩股仙?，所以機(jī)電變換電流Im下降、振動板27C的振幅減小。故，產(chǎn)生聲壓降低且溫度變化而導(dǎo)致的音質(zhì)劣化。另外，若壓電元件27的溫度上升至50°C，則諧振頻率從特性Pl的極大點(diǎn)處的頻率f20向特性P2的極大點(diǎn)處的頻率f50降低。
[0040]即便壓電元件27的溫度上升，振動板27C的振幅也不會大幅變化，由此可以降低音質(zhì)劣化。在此，如上所述因?yàn)檎穹c機(jī)電變換電流Im成比例，所以按照即便壓電元件27的溫度上升機(jī)電變換電流Im的振幅也恒定的方式進(jìn)行控制，可以使得振動板27C的振幅不發(fā)生變化。
[0041]因而，實(shí)施方式I中的音響再現(xiàn)裝置1001中，按照根據(jù)機(jī)電變換電流Im的變化進(jìn)行由頻率調(diào)整器15調(diào)整載波信號的頻率的反饋控制的方式動作。但是，機(jī)電變換電流Im是圖2所示的等效電路中的電流，因此無法從壓電元件電容電流Ie分開進(jìn)行檢測。圖1A所示的音響再現(xiàn)裝置1001中，串聯(lián)電路201中的壓電元件27與電流檢測部31的連接點(diǎn)201A的電壓V201相當(dāng)于由電流檢測部31檢測的電流I。另一方面，串聯(lián)電路202中的電容器33與電流檢測部35的連接點(diǎn)202A的電壓V202相當(dāng)于由電流檢測部35檢測的電容器電流Ic0
[0042]如上所述，電容器33的電容值Ce與圖2所示的壓電元件27中的壓電元件電容41的電容值Cp匹配而一致(電容器33的電容值Ce與圖2所示的壓電元件27中的壓電元件電容41的電容值Cp匹配，在偏差或誤差的范圍內(nèi)一致)，因此由電流檢測部35檢測的電容器電流Ic和壓電元件電容電流Ie同等。故，將相當(dāng)于由電流檢測部31檢測的電流I的電壓V201和相當(dāng)于由電流檢測部35檢測的電容器電流Ic的電壓V202分別輸入至差動放大部39的輸入端39A、39B，由此從差動放大部39的輸出端39C輸出與自電流I中減去電容器電流Ic而得的差、即機(jī)電變換電流Im相當(dāng)?shù)碾妷骸?br> [0043]其中，由于電流I也包含從可聽音源21輸入的可聽音信號，故為了降低可聽音信號的影響，相當(dāng)于通過電流檢測部31檢測的電流I的電壓V201經(jīng)過高通濾波器37，從電壓V201中除去與可聽音信號對應(yīng)的分量。由此，將相當(dāng)于可聽音信號的影響已被降低的電流I的電壓輸入差動放大部39中。結(jié)果，提高從差動放大部39輸出的值的相對于機(jī)電變換電流Im的精度。
[0044]差動放大部39的輸出被輸入至超聲波源11的頻率調(diào)整器15中。另一方面，來自基準(zhǔn)信號源13的輸出也被輸入至頻率調(diào)整器15。根據(jù)這些輸入，頻率調(diào)整器15根據(jù)差動放大部39的輸出來調(diào)整從基準(zhǔn)信號源13輸出的超聲波頻段的基準(zhǔn)頻率(例如上述極大點(diǎn)處的頻率f20)，并作為載波信號的頻率輸出。具體是，首先如圖3中所描述的，壓電元件27的溫度越上升，則極大點(diǎn)頻率f20下的導(dǎo)納Yl越減小，因此相當(dāng)于差動放大部39的輸出的機(jī)電變換電流Im減小。因此，即便產(chǎn)生壓電元件27的溫度上升，為了使振動板27C的振幅恒定，只要使機(jī)電變換電流Im的振幅恒定即可。為此，如圖3所示只要提高導(dǎo)納Y而成為導(dǎo)納Yl即可。故，例如如果壓電元件27的溫度上升至50°C，則頻率調(diào)整器15將輸出的載波信號的頻率f調(diào)整成極大點(diǎn)頻率f50。
[0045]若綜合這種動作，則頻率調(diào)整器15按照如果差動放大部39的輸出減小、則降低載波信號的頻率f的方式進(jìn)行調(diào)整。通過這種反饋控制，始終將機(jī)電變換電流Im的振幅設(shè)為恒定。換言之，超聲波源11的頻率調(diào)整器15按照差動放大部39的輸出變?yōu)楹愣ǖ姆绞秸{(diào)整載波信號的頻率。
[0046]結(jié)果，即便壓電元件27的溫度變化，振動板27C的振幅也會變?yōu)楹愣?，因此聲壓的變化減少，可以降低音質(zhì)劣化。進(jìn)而，如上所述借助高通濾波器37來提高從差動放大部39輸出的機(jī)電變換電流Im的精度，因此能夠進(jìn)一步降低音質(zhì)劣化。
[0047]如上所述，可聽音源21輸出可聽音信號。超聲波源11輸出超聲波頻段的載波信號。調(diào)制器19具有輸出端19C，調(diào)制器19利用可聽音信號對載波信號進(jìn)行調(diào)制，并從輸出端19C輸出調(diào)制載波信號。超指向性揚(yáng)聲器25具有:被電連接在調(diào)制器19的輸出端19C與接地200之間的壓電元件27 ;及用壓電元件27驅(qū)動的振動板27C。電流檢測部31檢測壓電元件27中流動的電流。電容器33被電連接在超聲波源11與接地200之間。電流檢測部35檢測電容器33中流動的電流。高通濾波器37輸出將由電流檢測部31檢測出的電流的低頻頻段的分量截止而得到的濾波信號。差動放大部39具有將電流檢測部35檢測出的電流與濾波信號之差輸出的差動放大器56，并輸出與差相應(yīng)的信號。超聲波源11按照差動放大部39輸出的信號為恒定的方式輸出載波信號。實(shí)施方式I中，差動放大部39輸出的信號是差動放大器56輸出的差,超聲波源11按照差動放大器56輸出的差為恒定的方式輸出載波信號。
[0048]再有，超指向性揚(yáng)聲器25的壓電元件27與電流檢測部31在連接點(diǎn)201A相互串聯(lián)連接而構(gòu)成串聯(lián)電路201。串聯(lián)電路201被電連接在調(diào)制器19的輸出端19C與接地200之間。電容器33與電流檢測部35在連接點(diǎn)202A相互串聯(lián)連接而構(gòu)成串聯(lián)電路202。串聯(lián)電路202被電連接在超聲波源11與接地200之間。差動放大器56具有與連接點(diǎn)20IA連接的輸入端39A、及與連接點(diǎn)202A連接的輸入端39B。
[0049]根據(jù)以上的構(gòu)成、動作，即便溫度因壓電元件27的發(fā)熱而發(fā)生變化，也可基于由此而變化的壓電元件27的電流I來求取機(jī)電變換電流Im。由此，超聲波源11調(diào)整載波信號的頻率f，以使機(jī)電變換電流Im變得恒定，即以使聲壓變得恒定，因此可實(shí)現(xiàn)能夠降低音質(zhì)劣化的音響再現(xiàn)裝置1001。
[0050]另外，在實(shí)施方式I中，雖然使壓電元件27的電容值Cp與電容器33的電容值Ce的溫度特性匹配而一致(使壓電元件27的電容值Cp與電容器33的電容值Ce的溫度特性匹配并在偏差或誤差的范圍內(nèi)一致)，但在周圍溫度大致恒定的環(huán)境下使用音響再現(xiàn)裝置1001時(shí)，也可以不特別地使這些溫度特性匹配并一致。
[0051](實(shí)施方式2) [0052]圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式2中的音響再現(xiàn)裝置1002的電路框圖。圖4中，對與圖1A所示的實(shí)施方式I中的音響再現(xiàn)裝置1001相同的部分賦予相同的參照符號。實(shí)施方式2中的音響再現(xiàn)裝置1002還具備溫度傳感器51、53和溫度補(bǔ)償器55。
[0053]溫度傳感器51被配置得盡可能接近超指向性揚(yáng)聲器25的壓電元件27。溫度傳感器51雖然輸出超指向性揚(yáng)聲器25的周圍溫度,但壓電兀件27內(nèi)置于超指向性揚(yáng)聲器25,因此超指向性揚(yáng)聲器25的周圍溫度和壓電元件27的周圍溫度大致同等。溫度傳感器51的輸出是壓電元件27的周圍溫度、即壓電元件溫度Tp。
[0054]溫度傳感器53被配置得盡可能接近電容器33。溫度傳感器53輸出電容器33的周圍溫度、即電容器溫度Tc。
[0055]差動放大部39還具有溫度補(bǔ)償器55。具體是，溫度補(bǔ)償器55被電連接在差動放大器56的輸出端56C與超聲波源11之間。另外，差動放大部39與實(shí)施方式I同樣地也內(nèi)置有外部電路零部件。溫度補(bǔ)償器55也與溫度傳感器51、53電連接。
[0056]溫度傳感器51、53均利用的是電阻值相對于溫度而言變化大且靈敏度高的熱敏電阻。另外，溫度傳感器51、53并未限定為熱敏電阻，也可以是熱電偶等其他種類的溫度傳感器。
[0057]接著，對音響再現(xiàn)裝置1002的動作進(jìn)行說明。在以下的說明中，省略與實(shí)施方式I中的音響再現(xiàn)裝置1001相同的動作的詳細(xì)說明，特別說明溫度傳感器51、53與溫度補(bǔ)償器55的動作。
[0058]溫度補(bǔ)償器55存儲和壓電元件溫度Tp及電容器溫度Tc這2個(gè)變量對應(yīng)且預(yù)先求取出的差動放大器56的輸出修正量Λ Ih的值。溫度補(bǔ)償器55根據(jù)通過溫度傳感器51的輸出而得到的壓電元件溫度Tp和通過溫度傳感器53的輸出而得到的電容器溫度Tc，獲得輸出修正量△ Ih，利用輸出修正量△ Ih對差動放大器56的輸出進(jìn)行修正，由此進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
[0059]以下對溫度補(bǔ)償動作的詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行說明。
[0060]壓電元件27的電容值Cp具有依存于壓電元件27的周圍溫度、即壓電元件溫度Tp的溫度特性。實(shí)施方式2中，壓電元件溫度Tp越升高，電容值Cp越減小。[0061]同樣地，電容器33中的電容值Ce也具有依存于電容器33的周圍溫度、即電容器溫度Tc的溫度特性。實(shí)施方式2中，電容器溫度Tc越升高，電容值Ce越減小。
[0062]實(shí)施方式I的音響再現(xiàn)裝置1001中，如上所述使電容值Cp與電容值Ce的溫度特性匹配而一致(使電容值Cp與電容值Ce的溫度特性匹配而在偏差或誤差的范圍內(nèi)一致)。因此，即便電容器33與壓電元件27的周圍溫度變化，由此而產(chǎn)生的電容值Cp與電容值Ce的變化在差動放大器56中相抵消，僅得到相當(dāng)于機(jī)電變換電流Im的輸出，不需要溫度補(bǔ)償器55。
[0063]但是，在電容值Cp與電容值Ce的溫度特性不同的情況下，在實(shí)施方式I的音響再現(xiàn)裝置1001中相當(dāng)于機(jī)電變換電流Im的輸出包含周圍溫度的變化引起的誤差。為此，若周圍溫度發(fā)生變化，則該誤差會影響實(shí)施方式I中描述過的使聲壓恒定的調(diào)整動作，存在不能充分地實(shí)現(xiàn)音質(zhì)劣化的降低的可能性。
[0064]實(shí)施方式2的音響再現(xiàn)裝置1002中，溫度傳感器51與溫度傳感器53分別檢測壓電元件溫度Tp與電容器溫度Tc，溫度補(bǔ)償器55根據(jù)溫度Tp、Tc所對應(yīng)的輸出修正量Λ Ih的相關(guān)關(guān)系來修正差動放大器56的輸出。
[0065]接著，對壓電元件溫度Tp與電容器溫度Tc這2個(gè)變量所對應(yīng)的差動放大器56的輸出修正量△ Ih的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行描述。
[0066]如下這樣獲得該相關(guān)關(guān)系。首先，使壓電元件溫度Tp與電容器溫度Tc，在音響再現(xiàn)裝置的使用溫度范圍內(nèi)、且在周圍溫度變化之際的最大溫度梯度中的音響再現(xiàn)裝置1002在構(gòu)造上的溫度偏差范圍內(nèi)獨(dú)立地變化。針對各種壓電元件溫度Tp的值與電容器溫度Tc的值，求取壓電元件27不發(fā)熱的聲音再現(xiàn)的初始階段中的差動放大器56的輸出，將該輸出作為輸出修正量AIh來 求取。由此，根據(jù)壓電元件27與電容器33的配置或散熱條件，SP便在周圍溫度的變化中壓電元件溫度Tp與電容器溫度Tc不同的情況下也求取該狀態(tài)下的輸出修正量△ Ih，因此能以實(shí)驗(yàn)的方式求取包含音響再現(xiàn)裝置在構(gòu)造上的溫度偏差在內(nèi)的所述相關(guān)關(guān)系。通過將該相關(guān)關(guān)系預(yù)先存儲于溫度補(bǔ)償器55中，從而如果檢測壓電元件溫度Tp與電容器溫度Tc，則可以獲得輸出修正量Alh。
[0067]另外，該相關(guān)關(guān)系也可以根據(jù)圖4所示的電路構(gòu)成或圖2所示的等效電路、壓電元件27與電容器33的溫度特性等，并根據(jù)周圍溫度、及周圍溫度變化時(shí)的溫度梯度，借助仿真來求取。
[0068]利用如上所述求出的相關(guān)關(guān)系，溫度補(bǔ)償器55根據(jù)壓電元件溫度Tp與電容器溫度Tc而獲得輸出修正量△ Ih，差動放大部39從差動放大器56的輸出減去輸出修正量Λ Ih后從輸出端39C輸出。由此,溫度補(bǔ)償器55根據(jù)壓電兀件27與電容器33的溫度,對差動放大器56的輸出進(jìn)行溫度補(bǔ)償，并將其作為來自差動放大部39的輸出端39C的信號而向超聲波源11的頻率調(diào)整器15輸出。結(jié)果，頻率調(diào)整器15基于已進(jìn)行過溫度補(bǔ)償?shù)牟顒臃糯蟛?9的輸出來進(jìn)行載波信號的調(diào)整，因此可降低周圍溫度的影響，相應(yīng)地能夠進(jìn)一步降低音質(zhì)劣化。
[0069]如上所述，在實(shí)施方式2的音響再現(xiàn)裝置1002中，溫度傳感器51被配置于超指向性揚(yáng)聲器25。溫度傳感器53被配置于電容器33。差動放大部39具有利用由溫度傳感器51、53檢測出的溫度來補(bǔ)償差動放大器56輸出的差的溫度補(bǔ)償器55。實(shí)施方式2中，差動放大部39輸出的信號是由溫度補(bǔ)償器55補(bǔ)償過的差，超聲波源11按照使由溫度補(bǔ)償器55補(bǔ)償過的差為恒定的方式輸出載波信號。
[0070]通過以上的構(gòu)成、動作，除了壓電元件27的發(fā)熱引起的溫度變化以外，即便周圍溫度也發(fā)生了變化，也能以恒定的聲壓從超指向性揚(yáng)聲器25輻射聲波，因此可實(shí)現(xiàn)能夠進(jìn)一步降低音質(zhì)劣化的音響再現(xiàn)裝置1002。
[0071](實(shí)施方式3)
[0072]圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式3中的音響再現(xiàn)裝置1003的電路框圖。圖5中，對與圖1A及圖2所示的實(shí)施方式1、2中的音響再現(xiàn)裝置1001、1003相同的部分賦予相同的參照符號。
[0073]實(shí)施方式3的音響再現(xiàn)裝置1003中，在同一基板57上安裝超指向性揚(yáng)聲器25與電容器33。另外，超指向性揚(yáng)聲器25與電容器33被配置為盡可能接近。
[0074]溫度傳感器59被配置于基板57。具體是，溫度傳感器59在基板57上被配置得盡可能靠近超指向性揚(yáng)聲器25與電容器33。在此，超指向性揚(yáng)聲器25與電容器33相互被配置于附近且安裝于同一基板57上，由此借助基板57將兩者熱連接，兩者的溫度大致同等。因此，溫度傳感器59檢測被內(nèi)置在超指向性揚(yáng)聲器25的壓電元件27與電容器33的溫度(以下稱為周圍溫度T)。
[0075]溫度傳感器59的輸出與溫度補(bǔ)償器55電連接。因此，溫度補(bǔ)償器55僅連接I個(gè)溫度傳感器59。
[0076]基板57上設(shè)置超指向性揚(yáng)聲器25的正極端子23與負(fù)極端子29。還有，基板57上設(shè)置:與電容器33的正極連接的電容器正極端子61、與電容器33的負(fù)極連接的電容器負(fù)極端子63、及與溫度傳感器59連接的溫度傳感器端子65。
[0077]上述以外的構(gòu)成和圖4所示的實(shí)施方式2中的音響再現(xiàn)裝置1002是相同的。
[0078]溫度傳感器59和實(shí)施方式2中的溫度傳感器51、53同樣,利用的是熱敏電阻。
[0079]接著，對音響再現(xiàn)裝置1003的動作進(jìn)行說明。另外，關(guān)于動作，與實(shí)施方式I相同的動作省略詳細(xì)的說明，對作為特征的動作且與溫度傳感器59的輸出相應(yīng)的溫度補(bǔ)償器55的動作進(jìn)行說明。
[0080]溫度補(bǔ)償器55存儲與周圍溫度T的I個(gè)變量對應(yīng)且預(yù)先求取出的差動放大器56的輸出修正量Λ Ih的值。溫度補(bǔ)償器55獲得通過溫度傳感器59的輸出而得到的周圍溫度T所對應(yīng)的輸出修正量Alh，利用輸出修正量AIh來修正差動放大器56的輸出，由此進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
[0081]以下對該溫度補(bǔ)償?shù)膭幼鞯脑敿?xì)內(nèi)容進(jìn)行說明。
[0082]實(shí)施方式3的音響再現(xiàn)裝置1003中，如實(shí)施方式2所描述過的，壓電元件27的電容值Cp的溫度特性和電容器33的電容值Ce的溫度特性是不同的。因此，若周圍溫度T發(fā)生變化，則誤差影響使實(shí)施方式I的音響再現(xiàn)裝置1001中的聲壓恒定的調(diào)整動作，存在不能充分地實(shí)現(xiàn)音質(zhì)劣化的降低的可能性。
[0083]實(shí)施方式3的音響再現(xiàn)裝置1003中，溫度補(bǔ)償器55根據(jù)與周圍溫度T所對應(yīng)的輸出修正量AIh的相關(guān)關(guān)系對差動放大器56的輸出進(jìn)行修正。在此，如上所述，超指向性揚(yáng)聲器25、電容器33、及溫度傳感器59在同一基板57上被配置得相互靠近，因此它們的溫度大致同等。因此，與實(shí)施方式2中的音響再現(xiàn)裝置1002不同，實(shí)施方式3的音響再現(xiàn)裝置1003中，被內(nèi)置在超指向性揚(yáng)聲器25的壓電元件27的溫度和電容器33的溫度成為由溫度傳感器59檢測的周圍溫度T。
[0084]接著，描述周圍溫度T所對應(yīng)的差動放大器56的輸出修正量Λ Ih的相關(guān)關(guān)系。
[0085]在將音響再現(xiàn)裝置1003整體保持在某一溫度的狀態(tài)下，求取溫度傳感器59檢測的周圍溫度Τ，并且求取壓電元件27不發(fā)熱的聲音再現(xiàn)的初始階段中的差動放大器56的輸出，將該輸出作為輸出修正量△ Ih來求取，由此獲得該相關(guān)關(guān)系。
[0086]將此通過按各種周圍溫度T的每個(gè)值來求取差動放大器56的輸出、即輸出修正量Λ Ih的值，從而能以實(shí)驗(yàn)的方式求取該相關(guān)關(guān)系。因此，與實(shí)施方式2中的音響再現(xiàn)裝置1002相比可以簡單地獲得相關(guān)關(guān)系。通過將該相關(guān)關(guān)系預(yù)先存儲于溫度補(bǔ)償器55，從而如果檢測周圍溫度Τ，則可以獲得輸出修正量Alh。
[0087]另外，也可以根據(jù)圖5所示的電路構(gòu)成或圖2所示的等效電路、壓電元件27與電容器33的溫度特性等，按每個(gè)周圍溫度T，通過仿真來求取該相關(guān)關(guān)系。
[0088]利用如上所述地求出的相關(guān)關(guān)系，溫度補(bǔ)償器55根據(jù)周圍溫度T獲得輸出修正量Δ Ih,從差動放大器56的輸出中減去輸出修正量Alh。由此,溫度補(bǔ)償器55根據(jù)壓電兀件27與電容器33的溫度、即周圍溫度T，對差動放大器56的輸出進(jìn)行溫度補(bǔ)償，并將其作為來自差動放大部39的輸出端39C的信號而向超聲波源11的頻率調(diào)整器15輸出。結(jié)果，因?yàn)轭l率調(diào)整器15基于已進(jìn)行過溫度補(bǔ)償?shù)牟顒臃糯蟛?9的輸出來進(jìn)行載波信號的調(diào)整，所以能降低周圍溫度T的影響，相應(yīng)地能夠進(jìn)一步降低音質(zhì)劣化。
[0089]實(shí)施方式3的音響再現(xiàn)裝置1003中，在基板57上安裝著超指向性揚(yáng)聲器25與電容器33。溫度傳感器59被配置于基板57。差動放大部39具有利用由溫度傳感器59檢測出的溫度來補(bǔ)償差動放大器56輸出的差的溫度補(bǔ)償器55。實(shí)施方式3中，差動放大部39輸出的信號是溫度補(bǔ)償器55`補(bǔ)償過的差，超聲波源11按照使由溫度補(bǔ)償器55補(bǔ)償過的差變?yōu)楹愣ǖ姆绞捷敵鲚d波信號。
[0090]通過以上的構(gòu)成、動作，除了壓電元件27的發(fā)熱引起的溫度變化以外，即便周圍溫度T也發(fā)生了變化，也可從超指向性揚(yáng)聲器25以恒定的聲壓輻射聲波，可實(shí)現(xiàn)能夠進(jìn)一步降低音質(zhì)劣化的音響再現(xiàn)裝置1003。再有，超指向性揚(yáng)聲器25、電容器33、及溫度傳感器59相互靠近地配置于同一基板57上,可以將溫度傳感器59設(shè)為I個(gè),還有僅根據(jù)周圍溫度T的I個(gè)變量就能獲得輸出修正量△ Ih的相關(guān)關(guān)系也變得簡單起來，因此溫度補(bǔ)償器55中的溫度補(bǔ)償處理變得容易起來。由此可知，與實(shí)施方式2中的音響再現(xiàn)裝置1002相t匕，實(shí)施方式3中的音響再現(xiàn)裝置1003的構(gòu)成變得簡單。
[0091]另外，實(shí)施方式3中，雖然將超指向性揚(yáng)聲器25、電容器33、及溫度傳感器59安裝在同一基板57上，但并不限定于此，也可以將其他電路構(gòu)成要素的一部分、或者全部安裝于基板57。該情況下，可實(shí)現(xiàn)音響再現(xiàn)裝置1003的小型化。
[0092]-工業(yè)實(shí)用性-
[0093]本發(fā)明涉及的音響再現(xiàn)裝置可以降低起因于壓電元件的溫度的音質(zhì)劣化，因此特別是作為利用了對于特定的聽眾再現(xiàn)聲音信號的超指向性揚(yáng)聲器的音響再現(xiàn)裝置等是有用的。
[0094]-符號說明-
[0095]11超聲波源
[0096]19調(diào)制器[0097]21可聽音源
[0098]25超指向性揚(yáng)聲器
[0099]27壓電元件
[0100]27C振動板
[0101]31電流檢測部(第I電流檢測部)
[0102]33電容器
[0103]35電流檢測部(第2電流檢測部)
[0104]37高通濾波器
[0105]39差動放大部
[0106]51溫度傳感器(第I溫度傳感器)
[0107]53溫度傳感器(第2溫度傳感器)
[0108]55溫度補(bǔ)償器
[0109]56差動放大器
[0110]57基板
`[0111]59溫度傳感器
【權(quán)利要求】
1.一種音響再現(xiàn)裝置，具備: 可聽音源，其輸出可聽音信號； 超聲波源，其輸出超聲波頻段的載波信號； 調(diào)制器，其具有輸出端，該調(diào)制器利用所述可聽音信號對所述載波信號進(jìn)行調(diào)制，從所述輸出端輸出調(diào)制載波信號； 超指向性揚(yáng)聲器，其具有被電連接在所述調(diào)制器的所述輸出端與接地之間的壓電元件、及由所述壓電元件驅(qū)動的振動板； 第I電流檢測部，其檢測所述壓電元件中流動的電流； 電容器，其被電連接在所述超聲波源與接地之間； 第2電流檢測部，其檢測所述電容器中流動的電流； 高通濾波器，其輸出通過將由所述第I電流檢測部檢測出的所述電流的低頻頻段的分量截止而得到的濾波信號；以及 差動放大部，其具有輸出所述第2電流檢測部檢測出的所述電流與所述濾波信號之差的差動放大器，該差動放大部輸出與所述差相應(yīng)的信號， 所述超聲波源輸出所 述載波信號，使得所述差動放大部輸出的所述信號為恒定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音響再現(xiàn)裝置，其中， 所述超指向性揚(yáng)聲器的所述壓電元件與所述第I電流檢測部在第I連接點(diǎn)相互串聯(lián)連接而構(gòu)成第I串聯(lián)電路， 所述第I串聯(lián)電路電連接在所述調(diào)制器的所述輸出端與所述接地之間， 所述電容器與所述第2電流檢測部在第2連接點(diǎn)相互串聯(lián)連接而構(gòu)成第2串聯(lián)電路， 所述第2串聯(lián)電路電連接在所述超聲波源與所述接地之間， 所述差動放大器具有:與所述第I連接點(diǎn)連接的第I輸入端；及與所述第2連接點(diǎn)連接的第2輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音響再現(xiàn)裝置，其中， 所述差動放大部輸出的所述信號是所述差動放大器輸出的所述差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音響再現(xiàn)裝置，其中，還具備: 配置于所述超指向性揚(yáng)聲器的第I溫度傳感器；和 配置于所述電容器的第2溫度傳感器， 所述差動放大部還具有溫度補(bǔ)償器，該溫度補(bǔ)償器利用由所述第I溫度傳感器檢測出的溫度和由所述第2溫度傳感器檢測出的溫度來補(bǔ)償所述差動放大器輸出的所述差，所述差動放大部輸出的所述信號是由所述溫度補(bǔ)償器進(jìn)行了補(bǔ)償?shù)乃霾睢?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音響再現(xiàn)裝置，其中，還具備: 安裝所述超指向性揚(yáng)聲器與所述電容器的基板；和 被配置于所述基板的溫度傳感器， 所述差動放大部還具有溫度補(bǔ)償器，該溫度補(bǔ)償器利用由所述溫度傳感器檢測出的溫度來補(bǔ)償所述差動放大器輸出的所述差， 所述差動放大部輸出的所述信號是由所述溫度補(bǔ)償器進(jìn)行了補(bǔ)償?shù)乃霾睢?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的音響再現(xiàn)裝置，其中， 所述溫度傳感器檢測所述超指向性揚(yáng)聲器與所述電容器的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音響再現(xiàn)裝置，其中， 所述壓電元件具有:由串聯(lián)連接的電阻分量、電感分量與電容分量構(gòu)成的串聯(lián)電路；以及與所述串聯(lián)電路并聯(lián)連接的壓電元件電容， 所述電 容器的電容值與所述壓電元件電容的電容值匹配。
【文檔編號】H04R17/00GK103828391SQ201280046242
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月22日
【發(fā)明者】今野文靖, 武田克 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社