電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システム
【課題】工程を複雑化させずに製造できる電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムを提供する。
【解決手段】電気音響変換器は、第１のスペーサと、第２のスペーサと、第１のスペーサおよび第２のスペーサにより外周部を支持される振動板と、振動板と対向する主面の少なくとも一部に第１の電極が形成される第１の基材と、振動板と対向する主面の少なくとも一部に第２の電極が形成される第２の基材とを備える。第１の基材における振動板との対向面が、第１の電極の表面よりも振動板に対して凸とされ、第２の基材における振動板との対向面が、第２の電極の表面よりも振動板に対して凸とされる。
【解決手段】電気音響変換器は、第１のスペーサと、第２のスペーサと、第１のスペーサおよび第２のスペーサにより外周部を支持される振動板と、振動板と対向する主面の少なくとも一部に第１の電極が形成される第１の基材と、振動板と対向する主面の少なくとも一部に第２の電極が形成される第２の基材とを備える。第１の基材における振動板との対向面が、第１の電極の表面よりも振動板に対して凸とされ、第２の基材における振動板との対向面が、第２の電極の表面よりも振動板に対して凸とされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムに関する。本開示は、特に、デジタル信号を入力として振動を発生させ、音声などを再生する電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル方式により記録されたデータを入力として音声や音楽などを再生するデジタルスピーカの開発が進められている。
【０００３】
デジタルスピーカは、例えば、複数個の電気音響変換器の群として構成される。音声信号の振幅変化に対応したアナログ信号を入力して音声や音楽などを再生するアナログスピーカと異なり、デジタルスピーカにおいては、個々の電気音響変換器が、入力信号のビットに対応して電気音響変換を行う。
【０００４】
個々の電気音響変換器の発生させた音が、空間的に合成されることにより、デジタル方式により記録されたデータが、音声や音楽として我々に知覚される。個々の電気音響変換器の発生させる音は、例えば、パルス音であり、デジタルスピーカは、消費する電力が小さいという特長がある。
【０００５】
デジタルスピーカとして、半導体製造技術の応用またはメカトロニクス技術の微小化により得られる微小電気機械システム（microelectromechanical system（ＭＥＭＳ））として構成されたデジタルスピーカが一般的に知られている。例えば、下記の特許文献１には、単進（unary）デジタル駆動信号に応答して音響出力を生成するデジタルスピーカモジュールが開示されている。例えば、下記の特許文献２には、符号器または復号器の形成された基板と統合されたオーディオ電気音響変換器システムが開示されている。また、例えば、下記の特許文献３には、配列された複数個の変換素子に関する駆動方法および駆動装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−０１６６７５号公報
【特許文献２】特表２００８−５１０３７８号公報
【特許文献３】国際公開第２００９／０６６２９０号
【０００７】
しかしながら、いわゆるＭＥＭＳとしてデジタルスピーカを製造しようとすると、工程の管理が複雑化し、デジタルスピーカ開発のために、膨大な期間や費用が必要となってしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
工程を複雑化させずに製造できるデジタルスピーカが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の第１の好ましい実施態様は、
電気音響変換器が、第１のスペーサと、第２のスペーサと、振動板と、第１の基材と、第２の基材とを備える。
振動板は、第１のスペーサおよび第２のスペーサにより外周部を支持される。
第１の基材における、振動板と対向する主面の少なくとも一部に第１の電極が形成される。
第２の基材における、振動板と対向する主面の少なくとも一部に第２の電極が形成される。
第１の基材における振動板との対向面が、第１の電極の表面よりも振動板に対して凸とされる。
第２の基材における振動板との対向面が、第２の電極の表面よりも振動板に対して凸とされる。
【００１０】
本開示の第２の好ましい実施態様は、
アレイ状電気音響変換装置が、第１のスペーサと、第２のスペーサと、振動板と、第１の基材と、第２の基材とを備える。
振動板は、第１のスペーサに形成される複数個の開口部および第２のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域がそれぞれ独立して振動自在とされて第１のスペーサおよび第２のスペーサにより支持される。
第１の基材の振動板と対向する主面における、第１のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される。
第２の基材の振動板と対向する主面における、第２のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される。
アレイ状電気音響変換装置は、振動板においてそれぞれ独立して振動自在とされた領域のそれぞれを単位とする電気音響変換器を複数個備える。
【００１１】
本開示の第３の好ましい実施態様は、
電気音響変換システムが、第１のスペーサと、第２のスペーサと、振動板と、第１の基材と、第２の基材と、１以上の上面側ドライバ回路と、１以上の底面側ドライバ回路とを備える。
振動板は、第１のスペーサに形成される複数個の開口部および第２のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域がそれぞれ独立して振動自在とされて第１のスペーサおよび第２のスペーサにより支持される。
第１の基材の振動板と対向する主面における、第１のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される。
第２の基材の振動板と対向する主面における、第２のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される。
１以上の上面側ドライバ回路は、第１の基材の主面のうち、振動板と対向する主面とは反対側の主面上に配置され、第１の基材に形成された複数個の電極との電気的接続を有する。
１以上の底面側ドライバ回路は、第２の基材の主面のうち、振動板と対向する主面とは反対側の主面上に配置され、第２の基材に形成された複数個の電極との電気的接続を有する。
電気音響変換システムは、振動板においてそれぞれ独立して振動自在とされた領域のそれぞれを単位として、１以上の上面側ドライバ回路または１以上の底面側ドライバ回路からの駆動信号に応じて独立して駆動する電気音響変換器を複数個備える。
【００１２】
本開示では、振動板の両面が、複数個の開口部が設けられた第１のスペーサおよび複数個の開口部が設けられた第２のスペーサにより支持される。第１のスペーサおよび第２のスペーサの外側には、第１の基材および第２の基材がそれぞれ配置される。第１の基材の主面のうち、振動板に対向する主面には、第１のスペーサに設けられた複数個の開口部に対応して、複数個の電極が配置される。第２の基材の主面のうち、振動板に対向する主面には、第２のスペーサに設けられた複数個の開口部に対応して、複数個の電極が配置される。
【００１３】
第１の基材に配置された電極と、第１のスペーサと、振動板における、第１のスペーサおよび第２のスペーサに設けられた複数個の開口部に対応する領域のうちの１つと、第２のスペーサと、第２の基材に配置された電極とから、電気音響変換器の一単位が構成される。すなわち、振動板における、第１のスペーサおよび第２のスペーサに設けられた複数個の開口部に対応する領域のうちの１つが、電気音響変換器の一単位におけるダイヤフラム部として機能する。個々のダイヤフラム部の振動は、それぞれ独立している。
【００１４】
第１の基材における振動板との対向面は、第１の電極の表面よりも振動板に対して凸とされ、第２の基材における振動板との対向面は、第２の電極の表面よりも振動板に対して凸とされる。そのため、ダイヤフラム部と、第１の基材に配置された電極および第２の基材に配置された電極との接触が防止される。第１のスペーサおよび第２のスペーサの厚さにより、ダイヤフラム部の振幅が管理され、電気音響変換器間におけるダイヤフラム部の最大変位のバラつきが抑制される。
【００１５】
１枚の振動板が、第１のスペーサおよび第２のスペーサに設けられた複数個の開口部により区分されることにより、複数個のダイヤフラム部が構成される。したがって、本開示のアレイ状電気音響変換装置および電気音響変換システムは、独立して駆動する複数個の電気音響変換器の配列を備える。
【００１６】
本開示では、いわゆるＭＥＭＳとして電気音響変換器を製造する必要がない。また、振動板を共通として複数個のダイヤフラム部が構成されるため、電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムの製造工程が複雑化することはない。
【発明の効果】
【００１７】
少なくとも１つの実施例によれば、工程を複雑化させずに製造できる電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１Ａは、第１の実施形態にかかる電気音響変換システムの一構成例を示す平面図である。図１Ｂは、図１Ａに示す電気音響変換システムの側面図である。
【図２】図２は、図１Ａおよび図１Ｂに示す電気音響変換システムの分解斜視図である。
【図３】図３Ａは、図２におけるＰ１部を拡大して示す図である。図３Ｂは、上側基材の上側スペーサとの対向面において、図２に示すＰ１部に対応する部分を拡大して示す図である。図３Ｃは、図３Ｂにおける複数個の電極のうちの１つとその周辺部を拡大して示す図である。
【図４】図４Ａは、図２におけるＰ２部を拡大して示す図である。図４Ｂは、図２におけるＰ３部を拡大して示す図である。図４Ｃは、図４Ｂにおける複数個のダイヤフラム部のうちの１つとその周辺部を拡大して示す図である。
【図５】図５Ａは、第１の実施形態にかかる電気音響変換システムを上側基材側から見た概略図である。図５Ｂは、電気音響変換システムおよびアレイ状電気音響変換装置における電気音響変換器の一単位を示す略線図である。
【図６】図６Ａは、図５ＢのVIｘｚ−VIｘｚ断面を示す模式図である。図６Ｂは、図５ＢのVIｙｚ−VIｙｚ断面を示す模式図である。
【図７】図７Ａは、電気音響変換器の他の構成例を示すＸＺ断面図である。図７Ｂは、電気音響変換器の他の構成例を示すＹＺ断面図である。
【図８】図８は、信号処理部および本開示の実施形態にかかる電気音響変換システムの具体的な構成の一例を示すブロック図である。
【図９】図９Ａは、第２の実施形態にかかる電気音響変換システムの一構成例を示す平面図である。図９Ｂは、図９Ａに示す電気音響変換システムの側面図である。
【図１０】図１０は、図９Ａおよび図９Ｂに示す電気音響変換システムの分解斜視図である。
【図１１】図１１Ａは、図１０におけるＱ１部を拡大して示す図である。図１１Ｂは、図１１Ａに示すＵ部を拡大して示す図である。図１１Ｃは、上側基材の上側スペーサとの対向面において、図１１Ａに示すＵ部と対応する部分を拡大して示す図である。
【図１２】図１２Ａは、図１０におけるＱ２部を拡大して示す図である。図１２Ｂは、振動部材の一構成例の断面を示す模式図である。
【図１３】図１３Ａは、第２の実施形態にかかる電気音響変換システムを上側基材側から見た概略図である。図１３Ｂは、電気音響変換システムおよびアレイ状電気音響変換装置における電気音響変換器の一単位を示す略線図である。
【図１４】図１４Ａは、図１３ＢのＸIV−ＸIV断面を示す模式図である。図１４Ｂは、電気音響変換器の他の構成例を示すＸＺ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムの実施形態について説明する。説明は、以下の順序で行う。
＜１．第１の実施形態＞
［電気音響変換システムの概略的構成］
（上側基材）
（上側スペーサ）
（振動部材）
（ドライバ回路）
［アレイ状電気音響変換装置の概略的構成］
［電気音響変換器の概略的構成］
［電気音響変換システムの動作の概略］
＜２．第２の実施形態＞
［電気音響変換システムの概略的構成］
（上側基材）
（上側スペーサ）
（振動部材）
［アレイ状電気音響変換装置の概略的構成］
［電気音響変換器の概略的構成］
＜３．変形例＞
【００２０】
なお、以下に説明する実施形態は、電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムの好適な具体例である。以下の説明においては、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、特に本開示を限定する旨の記載がない限り、電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムの例は、以下に示す実施形態に限定されないものとする。
【００２１】
＜１．第１の実施形態＞
［電気音響変換システムの概略的構成］
図１Ａは、第１の実施形態にかかる電気音響変換システムの一構成例を示す平面図である。図１Ｂは、図１Ａに示す電気音響変換システムの側面図である。図２は、図１Ａおよび図１Ｂに示す電気音響変換システムの分解斜視図である。
【００２２】
図１Ｂおよび図２に示すように、第１の実施形態にかかる電気音響変換システム１は、概略的には、上側基材７ｔ、上側スペーサ５ｔ、振動部材３、下側スペーサ５ｂおよび下側基材７ｂが順に積層された構成を有する。図１Ａおよび図１Ｂならびに図２に示すように、上側基材７ｔには、例えば、４つのドライバ回路９ａｔ、９ｂｔ、９ｃｔおよび９ｄｔが配置される。上側基材７ｔの主面のうち、例えば、外部に露出した主面上に、配線パターン８Ｗｔが形成される。配線パターンは、例えば、電極部および配線部の集合からなる。なお、下側基材７ｂも、図１Ａに示す上側基材７ｔの構成例と同様の構成を有している。例えば、下側基材７ｂには、例えば、４つのドライバ回路９ａｂ、９ｂｂ、９ｃｂおよび９ｄｂが配置され、下側基材７ｂの主面のうち、例えば、外部に露出した主面上に、配線パターン８Ｗｂが形成される。
【００２３】
電気音響変換システム１は、複数個の電気音響変換器を有する。振動部材３の一部をダイヤフラム部として、ダイヤフラム部およびダイヤフラム部の上下に配置される部材により、個々の電気音響変換器が構成される。後述するように、図２に示す構成例では、上側基材７ｔに形成された複数個の電極のうちの１つと、上側スペーサ部と、ダイヤフラム部と、下側スペーサ部と、下側基材７ｂに形成された複数個の電極のうちの１つとから電気音響変換器の一単位が構成される。
【００２４】
複数個の電気音響変換器は、例えば、格子点と対応するように配置されてアレイ状電気音響変換装置を構成する。上側基材７ｔに形成された複数個の電極のそれぞれと、上側基材に配置されたドライバ回路９ａｔ、９ｂｔ、９ｃｔおよび９ｄｔとが、上側基材７ｔに形成された配線パターン８Ｗｔにより電気的に接続される。同様にして、下側基材７ｂに形成された複数個の電極のそれぞれと、下側基材７ｂに配置されたドライバ回路９ａｂ、９ｂｂ、９ｃｂおよび９ｄｂとが、下側基材７ｂに形成された配線パターン８Ｗｂにより電気的に接続される。したがって、個々の電気音響変換器は、上側基材７ｔおよび下側基材７ｂに配置されたドライバ回路により駆動される。
【００２５】
次に、図２〜図４を参照しながら、上側基材７ｔおよび下側基材７ｂ、上側スペーサ５ｔおよび下側スペーサ５ｂ、振動部材３ならびにドライバ回路９ａｔ、９ｂｔ、９ｃｔおよび９ｄｔについて順に説明を行う。なお、電気音響変換システム１は、振動部材３に関して略対称の構成を有する。したがって、下側基材７ｂおよび下側スペーサ５ｂは、振動部材３に関して、上側基材７ｔおよび上側スペーサ５ｔと対称に配置される。さらに、下側基材７ｂの構成は、上側基材７ｔの構成と略同様であり、下側スペーサ５ｂの構成は、上側スペーサ５ｔの構成と略同様である。そのため、以下の説明においては、下側基材７ｂの構成の具体的な説明、下側スペーサ５ｂの構成の具体的な説明および下側基材７ｂに配置されたドライバ回路９ａｂ、９ｂｂ、９ｃｂおよび９ｄｂの具体的な説明を省略する。
【００２６】
（上側基材）
上側基材７ｔは、振動部材３の支持体としての機能を有し、電気音響変換システム１の外形を構成する。図１Ａおよび図１Ｂならびに図２では、上側基材７ｔの形状が平板状とされた構成例を示したが、これに限られない。また、上側基材７ｔの外形としては、四角形に限られない。
【００２７】
図３Ａは、図２におけるＰ１部を拡大して示す図である。以下では、個々の電気音響変換器または個々の電気音響変換器に対応する部材を識別する必要が生じた場合には、下付き文字により、これらを適宜識別することとする。
【００２８】
図３Ａに示すように、例えば、上側基材の主面上には、複数個の電極部と、複数個の配線部とが形成されている。上側基材に形成された複数個の電極部および複数個の配線部により、配線パターン８Ｗｔが構成される。
【００２９】
図３Ａにおいて、破線で囲まれたＵ部が、複数個の電気音響変換器のうちの一単位に対応する。個々の電極部８ｅｔiは、複数個の電気音響変換器のうちの１つずつに対応して形成されており、個々の電極部８ｅｔiは、個々の配線部８ｗｔiにより、後述するドライバ回路と電気的に接続される。
【００３０】
個々の電極部８ｅｔiには、例えば、２つの貫通穴ｈｔ１iおよびｈｔ２iが形成されている。貫通穴ｈｔ１iおよびｈｔ２iは、後述する振動部材３の振動に伴って空気が出入りできるようにするために形成された空気穴である。図３Ａでは、個々の電極部８ｅｔiに円状の２つの貫通穴ｈｔ１iおよびｈｔ２iが形成される例を示したが、貫通穴の個数や位置、形状、大きさなどはこれに限られない。
【００３１】
図３Ｂは、上側基材の上側スペーサとの対向面において、図２に示すＰ１部に対応する部分を拡大して示す図である。図３Ｂにおいて、破線で囲まれたＵ部が、複数個の電気音響変換器のうちの一単位に対応する。なお、図３Ｂは、上側基材の一主面を拡大して示す図であるが、下側基材７ｂの構成が上側基材７ｔの構成と略同様であるため、図３Ｂは、図２に示すＰ５部を拡大して示す図に相当する。
【００３２】
図３Ｂに示すように、上側基材７ｔの主面のうち、振動部材３に対向する側の主面上においても、複数個の電気音響変換器のうちの１つずつに対応して、複数個の電極が形成されている。上側基材７ｔの主面のうち、振動部材３に対向する側の主面上に形成された電極６ｅｔiは、該主面とは反対側の主面上に形成された電極部８ｅｔiと電気的に接続されている。したがって、振動部材３に対向する側の主面上に形成された電極６ｅｔiに対しては、電極部８ｅｔiおよび配線部８ｗｔiを介して、後述するドライバ回路からの駆動電圧が印加される。
【００３３】
図３Ｃは、図３Ｂにおける複数個の電極のうちの１つとその周辺部を拡大して示す図である。なお、図３Ｃにおいては、電極６ｅｔiならびに貫通穴ｈｔ１iおよびｈｔ２i以外の領域を網掛けで示した。
【００３４】
図３Ｃに示すように、電極６ｅｔiは、例えば、円周の２箇所が中心に向けてくびれた形状（いわゆるダンベル形状）とされる。電極６ｅｔiの表面は、上側基材７ｔにおける振動部材３との対向面に対して凹とされる。すなわち、ダンベル形状のくびれた部分ＣＰ１iおよびＣＰ２iは、振動部材３に向けて突出している。ダンベル形状のくびれた部分ＣＰ１iおよびＣＰ２iは、後述するように、振動部材３と、電極６ｅｔiとの接触を防止するストッパとして機能する。
【００３５】
振動部材３に対する駆動力をなるべく大きくする観点からは、振動部材３に対向する側の主面上に形成された電極６ｅｔiの面積が大きいことが好ましい。一方、配線が可能な領域を増やす観点からは、振動部材３に対向しない側の主面上に形成された電極部８ｅｔiの面積が小さいことが好ましい。そのため、図３Ａ〜図３Ｃでは、振動部材３に対向する側の主面上に形成された電極６ｅｔiの形状と、該主面とは反対側の主面上に形成された電極部８ｅｔiの形状とが同一でない例を示したが、電極６ｅｔiおよび電極部８ｅｔiの形状は、これに限られない。
【００３６】
上側基材７ｔを構成する材料としては、例えば、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）と呼ばれる低温同時焼成セラミクスを使用することができる。ＬＴＣＣは、酸化アルミニウムにガラス系材質を添加して９００℃程度以下の温度下で焼成することにより得られるセラミクス材である。ＬＴＣＣの焼成温度は、ガラス系材質が添加されない場合と比較して９００℃程度以下と低いため、導体抵抗の小さい銅や銀を使った配線パターンが形成された基板を焼成することも可能である。したがって、例えば、配線パターンが形成された基板を含む積層基材を焼成して、内部に配線パターンが形成された積層基材を上側基材７ｔとすることも可能である。
【００３７】
上側基材７ｔとして、例えば、ＭＩＤ（Molded Interconnect Device）と呼ばれる回路成形部品を使用することもできる。ＭＩＤは、樹脂構造体上に電気回路が形成された回路成形部品であり、めっきや蒸着のみにより電気回路の形成が可能なため、環境に優しいという特長を有する。上側基材７ｔにＭＩＤを適用することにより、上側基材７ｔを、段差が形成された基材とすることも容易となる。
【００３８】
上側基材７ｔを構成する材料としては、これに限られず、例えば、樹脂材料やガラスなどを使用してもよい。上側基材７ｔを構成する材料と、下側基材７ｂを構成する材料とが同一でなくてももちろんかまわない。
【００３９】
電極部８ｅｔi、配線部８ｗｔiおよび電極６ｅｔiを構成する材料としては、導体抵抗が小さい材料が好ましく、例えば、銅、金、銀、アルミニウム、ニッケルまたはこれらの組み合わせなどを挙げることができるが、これらに限られない。製造工程を複雑なものとしないようにする観点から、電極部８ｅｔi、配線部８ｗｔiおよび電極６ｅｔiが、同一の材料から構成されることが好ましい。電極部８ｅｔi、配線部８ｗｔiおよび電極６ｅｔiは、例えば、めっきや蒸着、スパッタリングなどにより形成することが可能である。
【００４０】
（上側スペーサ）
図４Ａは、図２におけるＰ２部を拡大して示す図である。図４Ａは、上側スペーサ５ｔの一主面を拡大して示す図であるが、下側スペーサ５ｂの構成が上側スペーサ５ｔの構成と略同様であるため、図４Ａは、図２におけるＰ４部を拡大して示す図にも相当する。
【００４１】
図４Ａに示すように、上側スペーサ５ｔには、複数個の電気音響変換器のうちの１つずつに対応して、複数個の開口部Ｈｔiが形成されている。なお、図４Ａにおいては、開口部Ｈｔi以外の領域を網掛けで示した。
【００４２】
上部スペーサ５ｔは、後述する振動部材３における上側基材７ｔに向けた方向への変位を確保するための部材である。したがって、個々の開口部Ｈｔiの面積は、個々の電極６ｅｔiの面積より大とされる。電極６ｅｔiを包括する円を想定したときに、該円の直径は、例えば、数ｍｍ程度とされるのに対して、開口部Ｈｔiの直径は、該円の直径よりも大とされる。
【００４３】
上側スペーサ５ｔを構成する材料としては、電気絶縁性に優れた材料が好ましく、例えば、樹脂材料やガラス、ゴムなどを挙げることができるが、これらに限られない。
【００４４】
（振動部材）
図４Ｂは、図２におけるＰ３部を拡大して示す図である。振動部材３は、電気音響変換において空気の振動を発生させるための振動板である。
【００４５】
図４Ｂに示すように、振動部材３には、ダイヤフラム部Ｄiが複数個配列されている。ダイヤフラム部Ｄiは、上側スペーサ５ｔに設けられた複数個の開口部Ｈｔiと対応する位置に配置される。したがって、個々のダイヤフラム部Ｄiは、紙面と垂直な方向（Ｚ軸方向）に沿って独立して振動自在とされる。
【００４６】
本開示では、個々の電気音響変換器におけるダイヤフラム部Ｄiが、共通の部材上に配列される。したがって、本開示によれば、工程を複雑化させずに電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムを製造することができる。
【００４７】
振動部材３を構成する材料としては、導体抵抗が小さい材料が好ましく、例えば、金属材料を挙げることができる。金属材料としては、例えば、ステンレス鋼（stainless steel）、チタニウム、アルミニウム、ベリリウム、マグネシウム、ボロン化チタン、ジュラルミンなどが挙げられる。ステンレス鋼は、鉄にクロムやニッケルを含有させた合金である。ステンレス鋼は、オーステナイトステンレス鋼（austenitic stainless steel）またはフェライト系ステンレス鋼もしくはマルテンサイトステンレス鋼から適宜選択することができ、例えば、ＪＩＳ規格の表記でＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３０９Ｓ、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ４２０Ｊ２、ＳＵＳ４１０Ｓ系などが好適である。
【００４８】
図４Ｃは、図４Ｂにおける複数個のダイヤフラム部のうちの１つとその周辺部を拡大して示す図である。振動部材３を構成する材料として、例えば、ステンレス鋼などの金属材料を使用する場合には、個々のダイヤフラム部Ｄiの変位をなるべく大きくするために、個々のダイヤフラム部の形状Ｄiが、振動しやすい形状とされることが好ましい。具体的には、例えば、図４Ｃに示すように、個々のダイヤフラム部Ｄiの外周部分に、スリットが設けられていることが好ましい。
【００４９】
図４Ｃに示す構成例では、個々のダイヤフラム部の外周部分に、４つのスリットｓ１i、ｓ２i、ｓ３iおよびｓ４iが形成されている。すなわち、図４Ｃに示すダイヤフラム部Ｄiの中心部分は、４つの腕部ｈ１i、ｈ２i、ｈ３iおよびｈ４iにより支持される。なお、図４Ｂおよび図４Ｃにおいては、スリット以外の領域を網掛けで示した。
【００５０】
４つの腕部ｈ１i、ｈ２i、ｈ３iおよびｈ４iがカンチレバーとして機能するため、スリットを形成しない場合と比較して、ダイヤフラム部Ｄiの中心部分の変位を大とすることができる。なお、図４Ｃでは、個々のダイヤフラム部Ｄiの外周部分に、４つのスリットｓ１i、ｓ２i、ｓ３iおよびｓ４iが形成される例を示したが、スリットの個数や位置、形状、大きさなどはこれに限られない。
【００５１】
（ドライバ回路）
ドライバ回路は、個々の電気音響変換器を駆動するための電流を供給する回路であり、例えば、トランジスタの組み合わせにより構成される。図１Ａおよび図１Ｂならびに図２に示すように、例えば、上側基材７ｔには、４つのドライバ回路９ａｔ、９ｂｔ、９ｃｔおよび９ｄｔが配置される。上側基材７ｔに形成された電極６ｅｔiは、上側基材７ｔに配置されたドライバ回路９ａｔ、９ｂｔ、９ｃｔおよび９ｄｔのいずれかとの電気的接続を有している。同様に、例えば、下側基材７ｂには、４つのドライバ回路９ａｂ、９ｂｂ、９ｃｂおよび９ｄｂが配置される。下側基材７ｂに形成された複数個の電極のそれぞれは、下側基材７ｂに配置されたドライバ回路９ａｂ、９ｂｂ、９ｃｂおよび９ｄｂのいずれかとの電気的接続を有している。
【００５２】
例えば、振動部材３をグラウンド電位とするとき、上側基材７ｔに形成された複数個の電極のうち、ある１つの電気音響変換器に対応する電極６ｅｔiを高電位とすると、該電気音響変換器のダイヤフラム部Ｄiに静電気力が働き、ダイヤフラム部Ｄiが上側基材７ｔに近づく。すなわち、ある１つの電気音響変換器のダイヤフラム部Ｄiにおける＋Ｚ方向への変位は、上側基材７ｔに配置されたドライバ回路により制御される。なお、このとき、下側基材７ｂに形成された複数個の電極のうち、該電気音響変換器に対応する電極は、グラウンド電位とされる。
【００５３】
同様にして、ある１つの電気音響変換器のダイヤフラム部Ｄiにおける−Ｚ方向への変位は、下側基材７ｂに配置されたドライバ回路により制御される。したがって、個々の電気音響変換器は、上側基材７ｔおよび下側基材７ｂに配置されたドライバ回路により駆動される。
【００５４】
ドライバ回路は、後述するように、入力信号に応じ、電気音響変換器のダイヤフラム部を上側基材または下側基材に近づいた状態とするための駆動電流を供給する。なお、複数個の電気音響変換器のうち、いずれの電気音響変換器を駆動するかは、電気音響変換システム１の製造者が、適宜に設定可能である。
【００５５】
［アレイ状電気音響変換装置の概略的構成］
図５Ａは、第１の実施形態にかかる電気音響変換システムを上側基材側から見た概略図である。図５Ａは、上側基材７ｔの一主面を示す図であるが、下側基材７ｂの構成が上側基材７ｔの構成と略同様であるため、図５Ａは、電気音響変換システム１を下側基材７ｂ側から見た概略図にも相当する。
【００５６】
図５Ａに示すように、複数個の電気音響変換器は、例えば、格子点と対応するように配置されてアレイ状電気音響変換装置１１を構成する。アレイ状電気音響変換装置１１における複数個の電気音響変換器の個数は、任意に設定することが可能である。アレイ状電気音響変換装置１１における複数個の電気音響変換器の個数としては、具体的には、例えば、２のべき乗や２のべき乗より１少ない個数とすることができる。複数個の電気音響変換器の個数を例えば２のべき乗個とすることにより、複数個の電気音響変換器に対する駆動信号を生成するための回路が複雑となることを防止できる。
【００５７】
複数個の電気音響変換器の配置も、任意に設定することが可能である。例えば、放射状や同心円状、多角形状、楕円状などに複数個の電気音響変換器を配置することができる。
【００５８】
アレイ状電気音響変換装置１１の外形も、任意に設定することが可能である。例えば、上側基材７ｔの外形が四角形状である場合、例えば、ドライバ回路９ａｔ、９ｂｔ、９ｃｔおよび９ｄｔは、四角形状の４辺に１つずつ配置される。このとき、複数個の電気音響変換器を複数の群に区分し、各群に属する複数個の電気音響変換器と、ドライバ回路９ａｔ、９ｂｔ、９ｃｔおよび９ｄｔのそれぞれとを対応づけることも可能である。
【００５９】
例えば、図５Ａでは、複数個の電気音響変換器が４つの群Ｇａ、Ｇｂ、ＧｃおよびＧｄに区分され、第１の群Ｇａに属する複数個の電気音響変換器と、ドライバ回路９ａｔとが、配線パターン８Ｗａｔにより接続された構成例を示している。図５Ａにおいては、第２の群Ｇｂに属する複数個の電気音響変換器を破線により現された円により示し、第３の群Ｇｃに属する複数個の電気音響変換器を黒い円により示し、また、第４の群Ｇｄに属する複数個の電気音響変換器を網掛けの円により示した。例えば、第２の群Ｇｂに属する複数個の電気音響変換器は、ドライバ回路９ｂｔと接続され、第３の群Ｇｃに属する複数個の電気音響変換器は、ドライバ回路９ｃｔと接続され、また、第４の群Ｇｄに属する複数個の電気音響変換器は、ドライバ回路９ｄｔと接続される。
【００６０】
このように、複数個の電気音響変換器を複数の群に区分し、各群に対応させてドライバ回路を複数個配置することにより、配線パターンが複雑となることを防止できる。なお、図５Ａでは、複数個の電気音響変換器を、四角形状の対角線に沿って複数の群に区分したが、この例に限られない。ドライバ回路の個数や配置も、複数個の電気音響変換器の個数や配置に応じて、適宜設定することが可能である。
【００６１】
［電気音響変換器の概略的構成］
図５Ｂは、電気音響変換システムおよびアレイ状電気音響変換装置における電気音響変換器の一単位を示す略線図である。電気音響変換器Ｔiは、具体的には、上側基材７ｔに形成された複数個の電極のうちの１つと、上側スペーサ部Ｓｔiと、ダイヤフラム部Ｄiと、下側スペーサ部Ｓｂiと、下側基材７ｂに形成された複数個の電極のうちの１つとから構成される。図５Ｂでは、上側基材７ｔの主面のうち、振動部材３に対向しない側の主面上に形成された電極部８ｅｔiと、上側基材７ｔの主面のうち、振動部材３に対向する側の主面上に形成された電極６ｅｔiと、上側スペーサ部Ｓｔiと、ダイヤフラム部Ｄiとが重ね合わされた状態を示している。図５Ｂでは、下側基材７ｂの主面のうち、振動部材３に対向しない側の主面上に形成された電極部８ｅｂi、下側基材７ｂの主面のうち、振動部材３に対向する側の主面上に形成された電極６ｅｂiおよび下側スペーサ部Ｓｂiの図示を省略した。また、図５Ｂにおいては、上側スペーサ部Ｓｔiの開口部Ｈｔi以外の領域を網掛けで示した。
【００６２】
図６Ａは、図５ＢのVIｘｚ−VIｘｚ断面を示す模式図である。図６Ｂは、図５ＢのVIｙｚ−VIｙｚ断面を示す模式図である。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、振動部材３の一部であるダイヤフラム部Ｄiは、上側スペーサ５ｔの一部である上側スペーサ部Ｓｔiおよび下側スペーサ５ｂの一部である下側スペーサ部Ｓｂiにより外周部を支持される。
【００６３】
上側基材７ｔに形成された電極６ｅｔiまたは下側基材７ｂに形成された電極６ｅｂiに対して、入力される音声信号に応じた駆動電圧が与えられることにより、上側基材７ｔおよび下側基材７ｂの間でダイヤフラム部Ｄiが変位する。電極６ｅｂiに対しては、電極部８ｅｂiおよび配線部８ｗｂiを介して、ドライバ回路からの駆動電圧が印加される。なお、上側スペーサ部Ｓｔiおよび下側スペーサＳｂiにより、ダイヤフラム部Ｄiの外周部が支持されるので、個々の電気音響変換器Ｔiにおけるダイヤフラム部Ｄiの変位は、それぞれ独立している。
【００６４】
上側スペーサ部Ｓｔiおよび下側スペーサ部Ｓｂiの厚さは、例えば、数μｍ程度とされる。上側スペーサ５ｔおよび下側スペーサ５ｂの厚さを調整することにより、ダイヤフラム部Ｄiの振幅を容易に管理することができる。なお、ダイヤフラム部Ｄiの厚さは、例えば、数μｍ程度とされる。
【００６５】
ダイヤフラム部Ｄiの変位が空気の振動を発生させる。ダイヤフラム部Ｄiの変位に伴う空気の振動は、電極部８ｅｔiおよび電極６ｅｔiに形成された２つの貫通穴ｈｔ１iおよびｈｔ２iならびに電極部８ｅｂiおよび電極６ｅｂiに形成された２つの貫通穴ｈｂ１iおよびｈｂ２iを介して外部へ伝達される。ダイヤフラム部Ｄiの変位に伴う空気の振動が外部へ伝達されることにより、個々の電気音響変換器Ｔiにおける電気音響変換がなされる。個々の貫通穴ｈｔ１i、ｈｔ２i、ｈｂ１iおよびｈｂ２iの直径は、例えば、数ｍｍ以下程度とされる。
【００６６】
図６Ａに示すように、上側基材において、図３Ｃに示すダンベル形状のくびれた部分ＣＰ１iおよびＣＰ２iに対応する部分ＰＲ１iおよびＰＲ２iは、電気音響変換器Ｔiの中心部分に向かって突出している。また、上側基材７ｔにおけるダイヤフラム部Ｄiとの対向面は、電極６ｅｔiの表面に対して凸とされている。上側基材７ｔの厚さは、例えば、数十μｍ程度とされ、上側基材７ｔにおけるダイヤフラム部Ｄiとの対向面と、電極６ｅｔiの表面との間には、例えば、１μｍ〜１００μｍ程度のギャップが形成されている。すなわち、図６Ｂに示すｇｐは、１μｍ〜１００μｍ程度とされる。同様に、下側基材７ｂにおけるダイヤフラム部Ｄiとの対向面は、電極６ｅｂiの表面に対して凸とされている。
【００６７】
上側基材７ｔにおけるダイヤフラム部Ｄiとの対向面が、上側基材７ｔに形成された電極６ｅｔiの表面に対して凸とされているため、ダイヤフラム部Ｄiと、上側基材７ｔに形成された電極６ｅｔiとの接触が防止される。同様に、下側基材７ｂにおけるダイヤフラム部Ｄiとの対向面が、下側基材７ｂに形成された電極６ｅｂiの表面に対して凸とされているため、ダイヤフラム部Ｄiと、下側基材７ｂに形成された電極６ｅｂiとの接触が防止される。
【００６８】
図７Ａは、電気音響変換器の他の構成例を示すＸＺ断面図である。図７Ｂは、電気音響変換器の他の構成例を示すＹＺ断面図である。図７Ａは、図６Ａに対応する図であり、図７Ｂは、図６Ｂに対応する図である。
【００６９】
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、電気音響変換器Ｔ２iの上側基材または下側基材を積層基材として構成してもよい。図７Ａおよび図７Ｂでは、上側基材２７ｔが基材２７ｔａおよび基材２７ｔｂの積層基材として形成され、下側基材２７ｂが基材２７ｂａおよび基材２７ｂｂの積層基材として形成された例を示している。このとき、基材２７ｔａ、基材２７ｔｂ、基材２７ｂａおよび基材２７ｂｂの厚さは、例えば、それぞれ数十μｍ程度とされる。
【００７０】
上側基材または下側基材を積層基材として構成する場合には、例えば、電極部２８ｅｔi、電極３６ｅｔi、電極３６ｅｂi、電極部２８ｅｂiに形成する貫通穴を、スルーホールｐｔ１i、ｐｔ２i、ｐｂ１iおよびｐｂ２iとして形成することができる。なお、本明細書で「スルーホール」という場合には、孔部の内壁への導電層の形成方法は、めっきに限定されないものとする。
【００７１】
上側基材２７ｔを積層基材とすることにより、上側基材２７ｔを、段差が形成された基材とすることも容易となる。上側基材２７ｔにおけるダイヤフラム部Ｄiとの対向面を、上側基材２７ｔに形成された電極３６ｅｔiの表面に対して凸とすることにより、ダイヤフラム部Ｄiと、上側基材２７ｔに形成された電極３６ｅｔiとの接触を防止することができる。また、上側基材の内部に配線パターンを形成し、スルーホールを介して、ダイヤフラム部に対向する電極と、基材内部に形成された配線パターンとを電気的に接続させることも可能である。下側基材２７ｂについても、上側基材２７ｔと同様の構成とすることができる。
【００７２】
［電気音響変換システムの動作の概略］
次に、図８を参照しながら、実施形態にかかる電気音響変換システムの動作の概略について説明を行う。
【００７３】
図８は、信号処理部および本開示の実施形態にかかる電気音響変換システムの具体的な構成の一例を示すブロック図である。図８に示すように、デジタル方式により記録された音声信号は、信号処理部４１を介して、電気音響変換システム１に入力される。
【００７４】
信号処理部４１は、具体的には、例えば、前処理部４３、オーバーサンプリング部４５、△Σ変換部４７およびエンコーダ４９を含み、例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などの集積回路として構成される。デジタルオーディオプレーヤなどから送られた音声信号は、例えば、光デジタル入力端子４０およびオーディオインターフェース（Digital Audio Interface Receiver（ＤＩＲ、ＤＡＩともいう。））４２などを介して、信号処理部４１に入力される。
【００７５】
信号処理部４１に対する入力信号は、まず、必要に応じて前処理部４３に供給され、前処理部４３により、Ｌチャンネル信号およびＲチャンネル信号の合成や音量（利得）調整、イコライジングなどの前処理が施される。
【００７６】
前処理の施された入力信号は、次に、オーバーサンプリング部４５に供給される。オーバーサンプリング部４５において、入力信号にオーバーサンプリングが施される。入力信号のサンプリング周波数は、４４．１ｋＨｚや４８ｋＨｚなどであり、このときのオーバーサンプリング比は、例えば、８倍とされる。
【００７７】
オーバーサンプリングの施された入力信号は、次に、△Σ変換部４７に供給される。△Σ変換部４７において、入力信号に△Σ変調（Σ△変調とも呼ばれる。）が施され、量子化誤差（Quantization Error）に起因する量子化雑音（Quantization noise）が整形される。具体的には、入力信号に対して、高周波帯域に分布させた量子化雑音をデジタルローパスフィルタにより除去するノイズシェーピングが施される。その後、デシメーションフィルタにより、目的とするビット数に量子化語長が低減される。
【００７８】
ここで、目的とするビット数は、電気音響変換システムが有する電気音響変換器の個数によって決定される。例えば、２５６個の電気音響変換器Ｔ0〜Ｔ255が配列された電気音響変換システムの場合、量子化語長は、８ビット（２8＝２５６）以下にまで低減される。
【００７９】
量子化語長が低減された入力信号は、次に、エンコーダ４９に供給される。△Σ変換部４７からの出力は、例えば、８ビットのバイナリコードである。エンコーダ４９は、８ビットのバイナリコードをサーモメータコード（Thermometer Code）に変換する。
【００８０】
ここで、サーモメータコードとは、「０」および「１」の２値を用い、連続する「１」の個数により値を表現したコードのことをいう。サーモメータコードによる表現では、「１」の列が、あるビットから「０」の列に切りかわる。このような表現は、ビットの切りかわりが温度計の表示に似ていることから、サーモメータコードと呼ばれる。
【００８１】
例えば、１０進数で表現された５は、３ビットのバイナリコードでは１０１と表現される。一方、１０進数で表現された５をサーモメータコードにより表現すると、００１１１１１となる。これは、１０進数で表現された５が、０＊１6＋０＊１5＋１＊１4＋１＊１3＋１＊１2＋１＊１1＋１＊１0と表現されることとほぼ対応している。
【００８２】
上述の例では、１０進数で表現された５を、７ビットのサーモメータコードにより表現した。これは、３ビットのバイナリコードで表現できる最大の数１１１（１０進数で表現すると７）をサーモメータコードで表現するには、７ビットを必要とするからである。同様に、８ビットのバイナリコードで表現できる数をサーモメータコードで表現するには、２５５ビットを必要とする。
【００８３】
サーモメータコードで表現されたエンコーダ４９の出力は、駆動信号としてドライバ回路９ａｔなどに供給される。図８に示す個々のドライバＤ１、Ｄ２、・・・、Ｄ４は、例えば、３２ビットのシリアルイン／パラレルアウトの高耐圧ドライバである。ドライバＤ１は、例えば、ドライバ回路９ａｔおよびドライバ回路９ａｂを含む。同様に、ドライバＤ２は、例えば、ドライバ回路９ｂｔおよびドライバ回路９ｂｂを含み、ドライバＤ３は、例えば、ドライバ回路９ｃｔおよびドライバ回路９ｃｂを含み、ドライバＤ４は、例えば、ドライバ回路９ｄｔおよびドライバ回路９ｄｂを含む。上側基材または下側基材のいずれか一方の側にのみ、ドライバＤ１、Ｄ２、・・・、Ｄ４などを配置するようにしてももちろんかまわない。
【００８４】
上側基材に形成された電極のうちの１つに対応する、下側基材に形成された電極に対しては、上側基材に形成された電極に対する出力とは反転した出力が取りだされる。エンコーダ４９から出力されるサーモメータコードが、例えば、００００・・・００１１１１１（１０進数で表現すると５）であったとする。このとき、ドライバＤ１、Ｄ２、・・・、Ｄ４は、例えば、上側基材に形成された電極のうちの５つを高電位とし、５つの電気音響変換器のダイヤフラム部が上側基材に近づいた状態とする。すなわち、あるサーモメータコードにおける「１」の個数は、ダイヤフラム部が上側基材に近づいた状態とされた電気音響変換器の個数を示すことになる。なお、あるサーモメータコードにおける「０」の個数は、ダイヤフラム部が下側基材に近づいた状態とされた電気音響変換器の個数を示す。
【００８５】
電気音響変換システム１が動作状態にあるとき、個々のダイヤフラム部Ｄiは、上側基材に近づいた状態または下側基材に近づいた状態のいずれかの状態とされる。
【００８６】
例えば、電気音響変換システム１が有する電気音響変換器の個数が、全部で２５６個であったとする。初期状態として、例えば、２５６個の電気音響変換器のうち、１２８個の電気音響変換器のダイヤフラム部が上側基材に近づいた状態とされ、残りの１２８個の電気音響変換器のダイヤフラム部が下側基材に近づいた状態とされる。
【００８７】
初期状態から、例えば、１０進数で表現すると１３０となるサーモメータコードがエンコーダ４９から出力されると、下側基材に近づいた状態とされた１２８個の電気音響変換器のダイヤフラム部のうちの２個が、上側基材に近づいた状態に変化する。
【００８８】
次に、１０進数で表現すると１２５となるサーモメータコードがエンコーダ４９から出力されたとする。すると、上側基材に近づいた状態とされた１３０個の電気音響変換器のダイヤフラム部のうちの５個が、下側基材に近づいた状態に変化する。すなわち、サーモメータコードの変化したビットの数は、サーモメータコードの変化の前後において駆動されるべき電気音響変換器の個数に対応する。
【００８９】
このように、サーモメータコードで表現された駆動信号に基づいて、サーモメータコードのビットの変化に応じて、電気音響変換が行われる。
【００９０】
なお、図８では、電気音響変換システム１が信号処理部４１を含まない構成例を示したが、電気音響変換システム１が信号処理部４１を含んでいてもよい。
【００９１】
複数個の電気音響変換器のうち、いずれの電気音響変換器を駆動させるかは、任意に設定することができる。例えば、個々の電気音響変換器の稼働時間を均等にしたり、所望する指向性にあった遅延が生じるような位置の電気音響変換器を選択したりすることも可能である。
【００９２】
ところで、デジタルスピーカにおいては、個々の電気音響変換器から生成された音の空間的に合成された結果が、電気音響変換システムからの出力となる。そのため、個々の電気音響変換器の音響特性が、全て同等であることが好ましい。
【００９３】
多数の電気音響変換器を同時に駆動させる場合には、個々の電気音響変換器の間の差が相殺されうるため、個々の電気音響変換器の音響特性には、ある程度のバラつきが許容されうる。しかしながら、駆動させる電気音響変換器の個数が少ない場合には、複数個の電気音響変換器のうち、いずれの電気音響変換器を駆動させるかの選択肢が急激に減少する。
【００９４】
本開示によれば、上側基材におけるダイヤフラム部の対向面が、上側基材に形成された電極の表面に対して凸とされるため、ダイヤフラム部と、上側基材に形成された電極との接触を防止することができる。同様に、下側基材におけるダイヤフラム部の対向面が、下側基材に形成された電極の表面に対して凸とされるため、ダイヤフラム部と、下側基材に形成された電極との接触を防止することができる。さらに、本開示によれば、上側スペーサおよび下側スペーサの厚さを調整することにより、ダイヤフラム部の振幅を容易に管理することができる。すなわち、本開示によれば、電気音響変換器の間におけるダイヤフラム部の最大変位のバラつきを抑制して、個々の電気音響変換器の音響特性のバラつきを抑制することができる。したがって、本開示によれば、電気音響変換システムの性能を向上させることができる。
【００９５】
本開示によれば、いわゆるＭＥＭＳとして電気音響変換器を製造する必要がないので、工程を複雑化させずに電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムを製造することができる。したがって、膨大な期間や費用を必要とせずに、ＭＥＭＳの場合と比較して大型の電気音響変換システムを製造することも容易となる。
【００９６】
＜２．第２の実施形態＞
［電気音響変換システムの概略的構成］
図９Ａは、第２の実施形態にかかる電気音響変換システムの一構成例を示す平面図である。図９Ｂは、図９Ａに示す電気音響変換システムの側面図である。図１０は、図９Ａおよび図９Ｂに示す電気音響変換システムの分解斜視図である。
【００９７】
図９Ｂおよび図１０に示すように、第２の実施形態にかかる電気音響変換システム５１は、概略的には、上側基材５７ｔ、上側スペーサ５５ｔ、振動部材５３、下側スペーサ５５ｂおよび下側基材５７ｂが順に積層された構成を有する。第１の実施形態においては、振動部材３として導体抵抗が小さい材料が選択された構成例を示したが、第２の実施形態では、振動部材５３が、主として樹脂材料からなる点で第１の実施形態と相違する。振動部材５３を構成する材料として樹脂材料を選択することにより、個々のダイヤフラム部の変位を大とすることができ、電気音響変換システム５１から得られる音圧を大とすることができる。
【００９８】
電気音響変換システム５１は、複数個の電気音響変換器を有する。振動部材５３の一部をダイヤフラム部として、ダイヤフラム部およびダイヤフラム部の上下に配置される部材により、個々の電気音響変換器が構成される。複数個の電気音響変換器は、例えば、格子点と対応するように配置されてアレイ状電気音響変換装置を構成する。上側基材５７ｔに形成された複数個の電極のそれぞれと、上側基材に配置されたドライバ回路５９ａｔ、５９ｂｔ、５９ｃｔおよび５９ｄｔとが、上側基材５７ｔに形成された配線パターン５８Ｗｔにより電気的に接続される。同様にして、下側基材５７ｂに形成された複数個の電極のそれぞれと、下側基材５７ｂに配置されたドライバ回路５９ａｂ、５９ｂｂ、５９ｃｂおよび５９ｄｂとが、下側基材５７ｂに形成された配線パターン５８Ｗｂにより電気的に接続される。
【００９９】
次に、図１０〜図１２を参照しながら、上側基材５７ｔおよび下側基材５７ｂ、上側スペーサ５５ｔおよび下側スペーサ５５ｂならびに振動部材５３について順に説明を行う。なお、電気音響変換システム５１は、振動部材５３に関して略対称の構成を有する。また、下側基材５７ｂの構成は、上側基材５７ｔの構成と略同様であり、下側スペーサ５５ｂの構成は、上側スペーサ５５ｔの構成と略同様である。さらに、ドライバ回路５９ａｔ、５９ｂｔ、５９ｃｔおよび５９ｄｔは、第１の実施形態にかかるドライバ回路９ａｔ、９ｂｔ、９ｃｔおよび９ｄｔと同様の構成をとることができる。したがって、以下の説明においては、下側基材５７ｂの構成の具体的な説明、下側スペーサ５５ｂの構成の具体的な説明ならびにドライバ回路５９ａｔ、５９ｂｔ、５９ｃｔ、５９ｄｔ、５９ａｂ、５９ｂｂ、５９ｃｂおよび５９ｄｂの具体的な説明を省略する。
【０１００】
（上側基材）
上側基材５７ｔは、振動部材５３の支持体としての機能を有し、電気音響変換システム５１の外形を構成する。図９Ａおよび図９Ｂならびに図１０では、上側基材５７ｔの形状が平板状とされた構成例を示したが、これに限られない。また、上側基材５７ｔの外形としては、四角形に限られない。
【０１０１】
図１１Ａは、図１０におけるＱ１部を拡大して示す図である。図１１Ａに示すように、例えば、上側基材の主面上には、複数個の電極部と、複数個の配線部とが形成されている。上側基材に形成された複数個の電極部および複数個の配線部により、配線パターン５８Ｗｔが構成される。
【０１０２】
図１１Ａにおいて、破線で囲まれたＵ部が、複数個の電気音響変換器のうちの一単位に対応する。個々の電極部５８ｅｔiは、複数個の電気音響変換器のうちの１つずつに対応して形成されており、個々の電極部５８ｅｔiは、個々の配線部５８ｗｔiにより、ドライバ回路と電気的に接続される。
【０１０３】
図１１Ｂは、図１１Ａに示すＵ部を拡大して示す図である。図１１Ｃは、上側基材の上側スペーサとの対向面において、図１１Ａに示すＵ部と対応する部分を拡大して示す図である。図１１Ｃは、上側基材の一主面を拡大して示す図であるが、下側基材５７ｂの構成が上側基材５７ｔの構成と略同様であるため、図１１Ｃは、図１０に示すＱ５部を拡大して示す図に相当する。
【０１０４】
図１１Ｃに示すように、上側基材５７ｔの主面のうち、振動部材５３に対向する側の主面上においても、複数個の電気音響変換器のうちの１つずつに対応して、複数個の電極が形成される。
【０１０５】
図１１Ｂおよび図１１Ｃに示すように、個々の電極部５８ｅｔiの例えば中央には、スルーホールｐｔｈiが形成される。上側基材５７ｔの主面のうち、振動部材５３に対向する側の主面上に形成された電極５６ｅｔiは、スルーホールｐｔｈiにより、該主面とは反対側の主面上に形成された電極部５８ｅｔiと電気的に接続される。したがって、振動部材５３に対向する側の主面上に形成された電極５６ｅｔiに対しては、電極部５８ｅｔi、配線部５８ｗｔiおよびスルーホールｐｔｈiを介して、ドライバ回路からの駆動電圧が印加される。
【０１０６】
後述する振動部材５３の振動に伴って発生する空気の振動は、スルーホールｐｔｈiを介して外部に伝えられることになる。そのため、スルーホールの直径はなるべく大きくされることが好ましい。一方、振動部材５３に対する駆動力をなるべく大きくする観点からは、振動部材５３に対向する側の主面上に形成された電極５６ｅｔiの面積が大きいことが好ましい。特に、ダイヤフラム部の中央部分に対する静電気力の伝達が大きいことが好ましい。
【０１０７】
ここで、電極部５８ｅｔiの中央にスルーホールｐｔｈiを形成する場合、ダイヤフラム部の中央部分に働く静電気力が小さくなることを防止しようとして、スルーホールｐｔｈiの直径を小さくすると、空気の流れが妨げられてしまう。
【０１０８】
そこで、図１１Ｂに示す構成例では、電極部５８ｅｔiの中央に形成されたスルーホールｐｔｈiを囲むようにして、６つの貫通穴ｈｈｔ１i、ｈｈｔ２i、ｈｈｔ３i、ｈｈｔ４i、ｈｈｔ５iおよびｈｈｔ６iが設けられている。６つの貫通穴ｈｈｔ１i、ｈｈｔ２i、ｈｈｔ３i、ｈｈｔ４i、ｈｈｔ５iおよびｈｈｔ６iは、例えば、スルーホールｐｔｈiを中心とする正六角形の頂点に対応する位置に配置される。なお、図１１Ｂおよび図１１Ｃにおいては、電極部５８ｅｔi、配線部５８ｗｔi、電極５６ｅｔi、スルーホールｐｔｈiならびに貫通穴ｈｈｔ１i、ｈｈｔ２i、ｈｈｔ３i、ｈｈｔ４i、ｈｈｔ５iおよびｈｈｔ６i以外の領域を網掛けで示した。
【０１０９】
スルーホールｐｔｈiの直径は、例えば、数ｍｍ以下程度とされ、個々の貫通穴ｈｈｔ１i、ｈｈｔ２i、ｈｈｔ３i、ｈｈｔ４i、ｈｈｔ５iおよびｈｈｔ６iの直径は、例えば、それぞれ数ｍｍ以下程度とされる。
【０１１０】
スルーホールに加えて貫通穴を形成することにより、ダイヤフラム部の中央部分に対する静電気力の伝達を確実としながら、振動部材５３の振動に伴って発生する空気の振動を確実に外部に伝達することができる。
【０１１１】
なお、図１１Ｂでは、個々の電極部５８ｅｔiに円状のスルーホールおよび貫通穴が形成される例を示したが、スルーホールおよび貫通穴の個数や位置、形状、大きさなどはこれに限られない。また、例えば、貫通穴を全てスルーホールとしてもかまわない。図１１Ｂおよび図１１Ｃでは、振動部材５３に対向する側の主面上に形成された電極５６ｅｔiの形状と、該主面とは反対側の主面上に形成された電極部５８ｅｔiの形状とが同一の例を示したが、これに限られない。
【０１１２】
上側基材５７ｔを構成する材料としては、第１の実施形態と同様に、例えば、ＬＴＣＣやＭＩＤなどを使用することができる。または、上側基材５７ｔとしてプリント基板を使用することもできる。プリント基板としては、例えば、紙基材にフェノール樹脂を含浸させた紙フェノール基板、紙基材にエポキシ樹脂を含浸させた紙エポキシ基板、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させたガラスコンポジット基板、ガラス繊維で織られた布にエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ基板などを挙げることができる。
【０１１３】
上側基材５７ｔを構成する材料としては、これに限られず、例えば、樹脂材料やガラスなどを使用してもよい。上側基材５７ｔを構成する材料と、下側基材５７ｂを構成する材料とが同一でなくてももちろんかまわない。
【０１１４】
電極部５８ｅｔi、配線部５８ｗｔiおよび電極５６ｅｔiを構成する材料としては、導体抵抗が小さい材料が好ましく、例えば、銅、金、銀、アルミニウム、ニッケルまたはこれらの組み合わせなどを挙げることができるが、これらに限られない。
【０１１５】
（上側スペーサ）
図１２Ａは、図１０におけるＱ２部を拡大して示す図である。図１２Ａは、上側スペーサ５５ｔの一主面を拡大して示す図であるが、下側スペーサ５５ｂの構成が上側スペーサ５５ｔの構成と略同様であるため、図１２Ａは、図１０におけるＱ４部を拡大して示す図にも相当する。
【０１１６】
図１２Ａに示すように、上側スペーサ５５ｔには、複数個の電気音響変換器のうちの１つずつに対応して、複数個の開口部Ａｔiが形成されている。なお、図１２Ａにおいては、開口部Ａｔi以外の領域を網掛けで示した。
【０１１７】
上部スペーサ５５ｔは、後述する振動部材５３における上側基材５７ｔに向けた方向への変位を確保するための部材である。したがって、個々の開口部Ａｔiの面積は、個々の電極５６ｅｔiの面積より大とされる。電極５６ｅｔiの直径は、例えば、数ｍｍ程度とされるのに対して、開口部Ａｔiの直径は、電極５６ｅｔiの直径よりも大とされる。
【０１１８】
上側スペーサ５５ｔを構成する材料としては、電気絶縁性に優れた材料が好ましく、例えば、樹脂材料やガラス、ゴムなどを挙げることができるが、これらに限られない。
【０１１９】
（振動部材）
図１２Ｂは、振動部材の一構成例の断面を示す模式図である。第１の実施形態では、振動部材としてステンレス鋼などの金属材料を使用する構成例を示したが、第２の実施形態では、振動部材５３が、樹脂材料と導電性材料との積層体として構成される。
【０１２０】
図１２Ｂに示すように、振動部材５３は、基材層５３ａ、導電層５３ｂおよび絶縁層５３ｃが順に積層された構成を有している。
【０１２１】
基材層５３ａは、例えば、樹脂材料からなるフィルムである。基材層５３ａに樹脂材料を使用することにより、振動部材５３に加えられる静電気力に対する、振動部材５３の変位を大とすることができる。基材層５３ａを構成する樹脂材料としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド（polyphenylene sulfide（ＰＰＳ））、ポリエチレンテレフタレート（Polyethyleneterephtalate（ＰＥＴ））、ポリカーボネート（Polycarbonate（ＰＣ））、シクロオレフィンポリマ（Cycloolefin Polymer（ＣＯＰ））、ポリエーテルスルフォン（Polyethersulphone（ＰＥＳ））、ポリエチレンナフタレート（Polyethylenenaphthalate（ＰＥＮ））、トリアセチルセルロース（Triacetylcellulose（ＴＡＣ））、ポリイミド（Polyimide）、ポリメタクリル酸メチル（polymethylmethacrylate（ＰＭＭＡ））、アラミド（Aramid（芳香族ポリアミド））などを挙げることができる。
【０１２２】
導電層５３ｂは、振動部材５３の電位を、例えば、グラウンド電位とするために設けられる。導電層５３ｂを構成する材料としては、例えば、銅、金、銀、アルミニウム、ニッケルまたはこれらの組み合わせなどを挙げることができる。導電層５３ｂは、基材層５３ａを支持基材として、蒸着やめっき、スパッタリングなどにより形成される。導電層５３ｂは、具体的には、例えば、金の蒸着層とされる。
【０１２３】
絶縁層５３ｃは、導電層５３ｂと、上側基材５７ｔに形成された電極５６ｅｔiとの短絡を防止するために設けられる層である。絶縁層５３ｃを構成する材料としては、例えば、樹脂材料を挙げることができる。樹脂材料としては、例えば、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマ、ポリエーテルスルフォン、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、ポリメタクリル酸メチル、アラミドなどを挙げることができる。絶縁層５３ｃの形成には、例えば、マイクログラビアコート法、ワイヤーバーコート法、ダイレクトグラビアコート法、ダイコート法、ディップ法、スプレーコート法、リバースロールコート法、カーテンコート法、コンマコート法、ナイフコート法、スピンコート法などを適用することができる。
【０１２４】
図１２Ａに示すように、上側スペーサ５５ｔには、複数個の電気音響変換器のうちの１つずつに対応して、複数個の開口部Ａｔiが形成されている。隣接する開口部の中心間の距離は、例えば、数ｍｍ程度とされ、振動部材５３における、上側スペーサ５５ｔに設けられた複数個の開口部Ａｔiと対応する部分が、個々の電気音響変換器におけるダイヤフラム部として機能する。
【０１２５】
［アレイ状電気音響変換装置の概略的構成］
図１３Ａは、第２の実施形態にかかる電気音響変換システムを上側基材側から見た概略図である。図１３Ａは、上側基材５７ｔの一主面を示す図であるが、下側基材５７ｂの構成が上側基材５７ｔの構成と略同様であるため、図１３Ａは、電気音響変換システム５１を下側基材５７ｂ側から見た概略図にも相当する。
【０１２６】
図１３Ａに示すように、複数個の電気音響変換器は、例えば、格子点と対応するように配置されてアレイ状電気音響変換装置６１を構成する。アレイ状電気音響変換装置６１における複数個の電気音響変換器の個数は、任意に設定することが可能である。複数個の電気音響変換器の配置も、任意に設定することが可能である。例えば、放射状や同心円状、多角形状、楕円状などに複数個の電気音響変換器を配置することができる。
【０１２７】
アレイ状電気音響変換装置６１の外形も、任意に設定することが可能である。例えば、上側基材５７ｔの外形が四角形状である場合、例えば、ドライバ回路５９ａｔ、５９ｂｔ、５９ｃｔおよび５９ｄｔは、四角形状の４辺に１つずつ配置される。このとき、複数個の電気音響変換器を複数の群に区分し、各群に属する複数個の電気音響変換器と、ドライバ回路５９ａｔ、５９ｂｔ、５９ｃｔおよび５９ｄｔのそれぞれとを対応づけることも可能である。
【０１２８】
例えば、図１３Ａでは、複数個の電気音響変換器が４つの群Ｇｒａ、Ｇｒｂ、ＧｒｃおよびＧｒｄに区分され、第１の群Ｇｒａに属する複数個の電気音響変換器と、ドライバ回路５９ａｔとが、配線パターン５８Ｗａｔにより接続された構成例を示している。図１３Ａにおいては、第２の群Ｇｒｂに属する複数個の電気音響変換器を破線により現された円により示し、第３の群Ｇｒｃに属する複数個の電気音響変換器を黒い円により示し、また、第４の群Ｇｒｄに属する複数個の電気音響変換器を網掛けの円により示した。例えば、第２の群Ｇｒｂに属する複数個の電気音響変換器は、ドライバ回路５９ｂｔと接続され、第３の群Ｇｒｃに属する複数個の電気音響変換器は、ドライバ回路５９ｃｔと接続され、また、第４の群Ｇｒｄに属する複数個の電気音響変換器は、ドライバ回路５９ｄｔと接続される。
【０１２９】
なお、図１３Ａでは、複数個の電気音響変換器を、四角形状の対角線に沿って複数の群に区分したが、この例に限られない。ドライバ回路の個数や配置も、複数個の電気音響変換器の個数や配置に応じて、適宜設定することが可能である。
【０１３０】
［電気音響変換器の概略的構成］
図１３Ｂは、電気音響変換システムおよびアレイ状電気音響変換装置における電気音響変換器の一単位を示す略線図である。電気音響変換器Ｔ３iは、具体的には、上側基材５７ｔに形成された複数個の電極のうちの１つと、上側スペーサ部Ｓ３ｔiと、ダイヤフラム部Ｄ３iと、下側スペーサ部Ｓ３ｂiと、下側基材５７ｂに形成された複数個の電極のうちの１つとから構成される。図１３Ｂでは、上側基材５７ｔの主面のうち、振動部材５３に対向しない側の主面上に形成された電極部５８ｅｔiと、上側基材５７ｔの主面のうち、振動部材５３に対向する側の主面上に形成された電極５６ｅｔiと、上側スペーサ部Ｓ３ｔiと、ダイヤフラム部Ｄ３iとが重ね合わされた状態を示している。また、図１３Ｂにおいては、上側スペーサ部Ｓ３ｔiの開口部Ａｔi以外の領域を網掛けで示した。
【０１３１】
図１４Ａは、図１３ＢのＸIV−ＸIV断面を示す模式図である。図１４Ａに示すように、振動部材５３の一部であるダイヤフラム部Ｄ３iは、上側スペーサ５５ｔの一部である上側スペーサ部Ｓ３ｔiおよび下側スペーサ５５ｂの一部である下側スペーサ部Ｓ３ｂiにより外周部を支持される。上側スペーサ部Ｓ３ｔiおよび下側スペーサ部Ｓ３ｂiにより、ダイヤフラム部Ｄ３iの外周部が支持されるので、個々の電気音響変換器Ｔ３iにおけるダイヤフラム部Ｄ３iの変位は、それぞれ独立している。
【０１３２】
上側スペーサ部Ｓ３ｔiおよび下側スペーサ部Ｓ３ｂiの厚さは、例えば、数十μｍ程度とされる。振動部材５３を構成する基材層５３ａ、導電層５３ｂおよび絶縁層５３ｃの厚さは、例えば、それぞれ数μｍ程度の厚さとされる。ダイヤフラム部Ｄ３iの厚さは、これらの値の和である。なお、上側基材５７ｔおよび下側基材５７ｂの厚さは、例えば、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度とされる。
【０１３３】
図１４Ａに示す構成例では、電極部５８ｅｔiおよび電極５６ｅｔiならびに電極部５８ｅｂiおよび電極５６ｅｂiが、金からなる導電層５８ａおよび銅からなる導電層５８ｃの積層体により構成されている。導電層５８ａおよび導電層５８ｃの積層体の厚さは、例えば、数十μｍ程度とされる。なお、開口部Ａｔiとそれ以外の領域との境界と、電極５６ｅｔiの周縁との間の距離ｄ１は、例えば、数十μｍ程度とされる。また、電極５６ｅｔiの周縁と、貫通穴の周縁との間の距離ｄ２は、例えば、１０〜５００μｍ程度とされる。
【０１３４】
ダイヤフラム部Ｄ３iの変位が空気の振動を発生させる。ダイヤフラム部Ｄ３iの変位に伴う空気の振動は、電極部５８ｅｔiおよび電極５６ｅｔiならびに電極部５８ｅｂiおよび電極５６ｅｂiに形成されたスルーホールおよび貫通穴を介して外部へ伝達される。
【０１３５】
ダイヤフラム部Ｄ３iが変位していない状態において、ダイヤフラム部Ｄ３iの表面と、電極５６ｅｔiの表面との間には、数μｍ程度のギャップが設けられている。なお、第１の実施形態では、振動部材３が導電性を有する材料により構成されることから、上側基材７ｔにおけるダイヤフラム部Ｄiとの対向面が、電極６ｅｔiの表面に対して凸とされていた。第２の実施形態では、振動部材５３の導電層５３ｂが、基材層５３ａおよび絶縁層５３ｃに覆われているため、ダイヤフラム部Ｄ３iと、上側基材５７ｔに形成された電極５６ｅｔiとが接触しても短絡は起こらない。もちろん、第１の実施形態と同様に、上側基材５７ｔにおけるダイヤフラム部Ｄ３iとの対向面を、電極５６ｅｔiの表面に対して凸とし、下側基材５７ｂにおけるダイヤフラム部Ｄ３iとの対向面を、電極５６ｅｂiの表面に対して凸としてもかまわない。
【０１３６】
図１４Ｂは、電気音響変換器の他の構成例を示すＸＺ断面図である。図１４Ｂに示す電気音響変換器Ｔ４iでは、上側基材６７ｔにおけるダイヤフラム部Ｄ３iとの対向面が、電極６６ｅｔiの表面に対して凸とされている。また、下側基材６７ｂにおけるダイヤフラム部Ｄ３iとの対向面が、電極６６ｅｂiの表面に対して凸とされている。このようにすることで、電気音響変換器間におけるダイヤフラム部の最大変位のバラつきが抑制され、個々の電気音響変換器の音響特性のバラつきが抑制される。
【０１３７】
＜３．変形例＞
以上、好適な実施形態について説明してきたが、好適な具体例は、上述した説明に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。
【０１３８】
例えば、アレイ状電気音響変換装置または電気音響変換システムの形状を、全体として曲面形状としてもよい。アレイ状電気音響変換装置または電気音響変換システムにおける複数個の電気音響変換器の数や配置、形状は、任意に設定が可能である。また、電極に形成する貫通穴の数や配置、形状も、任意に設定が可能である。
【０１３９】
本開示の技術は、例えば、テレビ、ラジオ、オーディオ、カメラ、ビデオカメラ、ラップトップ型コンピュータ、携帯情報端末（personal digital assistance（ＰＤＡ））、スマートフォン、携帯電話などにも適用が可能である。デジタルスピーカは、アナログスピーカと比較して低消費電力であるため、本開示の技術は、例えば、電気自動車の車載用スピーカに特に好適である。本開示の技術は、可搬性のある電子機器だけでなく、建築物に設置されたデジタルサイネージや、標識などにも適用が可能である。
【０１４０】
上述の実施形態において挙げた構成、方法、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、形状、材料および数値などを用いてもよい。上述の実施形態の構成、方法、形状、材料および数値などは、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【０１４１】
例えば、本開示は以下のような構成もとることができる。
（１）
第１のスペーサと、
第２のスペーサと、
前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサにより外周部を支持される振動板と、
前記振動板と対向する主面の少なくとも一部に第１の電極が形成される第１の基材と、
前記振動板と対向する主面の少なくとも一部に第２の電極が形成される第２の基材と
を備え、
前記第１の基材における前記振動板との対向面が、前記第１の電極の表面よりも前記振動板に対して凸とされ、
前記第２の基材における前記振動板との対向面が、前記第２の電極の表面よりも前記振動板に対して凸とされる電気音響変換器。
（２）
前記振動板を構成する材料が、金属材料である（１）に記載の電気音響変換器。
（３）
前記金属材料が、ステンレス鋼である（２）に記載の電気音響変換器。
（４）
前記振動板の中心部が、前記外周部と前記中心部との間に形成された複数個の腕部により支持される（２）または（３）に記載の電気音響変換器。
（５）
前記振動板が変位することにより生じる空気の振動が、前記第１の電極および前記第２の電極に形成された開口部を介して外部に伝播する（１）ないし（４）のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
（６）
前記第１の電極に形成された開口部の個数が、２以上である（５）に記載の電気音響変換器。
（７）
前記第２の電極に形成された開口部の個数が、２以上である（５）または（６）に記載の電気音響変換器。
（８）
前記第１の基材の表面上に形成される第１の配線部と、
前記第２の基材の表面上に形成される第２の配線部と
をさらに備え、
前記第１の電極と前記第１の配線部とが、前記第１の電極に形成された前記２以上の開口部のうちの少なくとも１つを介して電気的に接続され、
前記第２の電極と前記第２の配線部とが、前記第２の電極に形成された前記２以上の開口部のうちの少なくとも１つを介して電気的に接続される（７）に記載の電気音響変換器。
（９）
前記第１の基材および前記第２の基材のうち、少なくとも一方を構成する材料が、金属酸化物の焼成体である（１）ないし（８）のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
（１０）
前記第１の基材および前記第２の基材のうち、少なくとも一方を構成する材料が、樹脂材料である（１）ないし（８）のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
（１１）
第１のスペーサと、
第２のスペーサと、
前記第１のスペーサに形成される複数個の開口部および前記第２のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域がそれぞれ独立して振動自在とされて前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサにより支持される振動板と、
前記振動板と対向する主面における、前記第１のスペーサに形成される前記複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される第１の基材と、
前記振動板と対向する主面における、前記第２のスペーサに形成される前記複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される第２の基材と
を備え、
前記振動板においてそれぞれ独立して振動自在とされた領域のそれぞれを単位とする電気音響変換器を複数個備えるアレイ状電気音響変換装置。
（１２）
前記複数個の電気音響変換器が、格子点と対応して配置される（１１）に記載のアレイ状電気音響変換装置。
（１３）
第１のスペーサと、
第２のスペーサと、
前記第１のスペーサに形成される複数個の開口部および前記第２のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域がそれぞれ独立して振動自在とされて前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサにより支持される振動板と、
前記振動板と対向する主面における、前記第１のスペーサに形成される前記複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される第１の基材と、
前記振動板と対向する主面における、前記第２のスペーサに形成される前記複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される第２の基材と、
前記第１の基材の主面のうち、前記振動板と対向する主面とは反対側の主面上に配置され、前記第１の基材に形成された複数個の電極との電気的接続を有する１以上の上面側ドライバ回路と、
前記第２の基材の主面のうち、前記振動板と対向する主面とは反対側の主面上に配置され、前記第２の基材に形成された複数個の電極との電気的接続を有する１以上の底面側ドライバ回路と
を備え、
前記振動板においてそれぞれ独立して振動自在とされた領域のそれぞれを単位として、前記１以上の上面側ドライバ回路または前記１以上の底面側ドライバ回路からの駆動信号に応じて独立して駆動する電気音響変換器を複数個備える電気音響変換システム。
（１４）
前記上面側ドライバ回路および前記底面側ドライバ回路がそれぞれ２以上であり、
前記第１の基材の外形および前記第２の基材の外形が四角形状とされ、
前記２以上の上面側ドライバ回路が、前記第１の基材の周縁部に沿って配置され、
前記２以上の底面側ドライバ回路が、前記第２の基材の周縁部に沿って配置される（１３）に記載の電気音響変換システム。
（１５）
前記複数個の電気音響変換器が、２以上の群に区分され、
それぞれの群に属する１以上の電気音響変換器が、前記２以上の上面側ドライバ回路のうち、それぞれの群に対応した上面側ドライバ回路および前記２以上の底面側ドライバ回路のうち、それぞれの群に対応した底面側ドライバ回路により駆動される（１４）に記載の電気音響変換システム。
（１６）
前記複数個の電気音響変換器が、格子点と対応して四角形状に配置されるとともに、該四角形状の対角線に基づいて２以上の群に区分される（１５）に記載の電気音響変換システム。
【符号の説明】
【０１４２】
１，５１・・・電気音響変換システム
３，５３・・・振動部材
５ｔ，５５ｔ・・・上側スペーサ
５ｂ，５５ｂ・・・下側スペーサ
６ｅｔi，３６ｅｔi，３６ｅｂi・・・電極
７ｔ，２７ｔ，５７ｔ，６７ｔ・・・上側基材
７ｂ，２７ｂ，５７ｂ，６７ｂ・・・下側基材
８Ｗｔ，８Ｗｂ，５８Ｗｔ，５８Ｗｂ・・・配線パターン
９ａｔ，９ｂｔ，９ｃｔ，９ｄｔ・・・ドライバ回路
１１，６１・・・アレイ状電気音響変換装置
４１・・・信号処理部４１
Ｔi，Ｔ２i，Ｔ３i，Ｔ４i・・・電気音響変換器
Ｄi，Ｄ３i・・・ダイヤフラム部
Ｈｔi，Ａｔi・・・開口部
Ｓｔi，Ｓ３ｔi・・・上側スペーサ部
Ｓｂi，Ｓ３ｂi・・・下側スペーサ部
ｈ１i，ｈ２i，ｈ３i，ｈ４i・・・腕部
ｈｔ１i，ｈｔ２i・・・貫通穴
ｐｔ１i，ｐｔ２i，ｐｂ１i，ｐｂ２i・・・スルーホール
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムに関する。本開示は、特に、デジタル信号を入力として振動を発生させ、音声などを再生する電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル方式により記録されたデータを入力として音声や音楽などを再生するデジタルスピーカの開発が進められている。
【０００３】
デジタルスピーカは、例えば、複数個の電気音響変換器の群として構成される。音声信号の振幅変化に対応したアナログ信号を入力して音声や音楽などを再生するアナログスピーカと異なり、デジタルスピーカにおいては、個々の電気音響変換器が、入力信号のビットに対応して電気音響変換を行う。
【０００４】
個々の電気音響変換器の発生させた音が、空間的に合成されることにより、デジタル方式により記録されたデータが、音声や音楽として我々に知覚される。個々の電気音響変換器の発生させる音は、例えば、パルス音であり、デジタルスピーカは、消費する電力が小さいという特長がある。
【０００５】
デジタルスピーカとして、半導体製造技術の応用またはメカトロニクス技術の微小化により得られる微小電気機械システム（microelectromechanical system（ＭＥＭＳ））として構成されたデジタルスピーカが一般的に知られている。例えば、下記の特許文献１には、単進（unary）デジタル駆動信号に応答して音響出力を生成するデジタルスピーカモジュールが開示されている。例えば、下記の特許文献２には、符号器または復号器の形成された基板と統合されたオーディオ電気音響変換器システムが開示されている。また、例えば、下記の特許文献３には、配列された複数個の変換素子に関する駆動方法および駆動装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−０１６６７５号公報
【特許文献２】特表２００８−５１０３７８号公報
【特許文献３】国際公開第２００９／０６６２９０号
【０００７】
しかしながら、いわゆるＭＥＭＳとしてデジタルスピーカを製造しようとすると、工程の管理が複雑化し、デジタルスピーカ開発のために、膨大な期間や費用が必要となってしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
工程を複雑化させずに製造できるデジタルスピーカが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の第１の好ましい実施態様は、
電気音響変換器が、第１のスペーサと、第２のスペーサと、振動板と、第１の基材と、第２の基材とを備える。
振動板は、第１のスペーサおよび第２のスペーサにより外周部を支持される。
第１の基材における、振動板と対向する主面の少なくとも一部に第１の電極が形成される。
第２の基材における、振動板と対向する主面の少なくとも一部に第２の電極が形成される。
第１の基材における振動板との対向面が、第１の電極の表面よりも振動板に対して凸とされる。
第２の基材における振動板との対向面が、第２の電極の表面よりも振動板に対して凸とされる。
【００１０】
本開示の第２の好ましい実施態様は、
アレイ状電気音響変換装置が、第１のスペーサと、第２のスペーサと、振動板と、第１の基材と、第２の基材とを備える。
振動板は、第１のスペーサに形成される複数個の開口部および第２のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域がそれぞれ独立して振動自在とされて第１のスペーサおよび第２のスペーサにより支持される。
第１の基材の振動板と対向する主面における、第１のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される。
第２の基材の振動板と対向する主面における、第２のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される。
アレイ状電気音響変換装置は、振動板においてそれぞれ独立して振動自在とされた領域のそれぞれを単位とする電気音響変換器を複数個備える。
【００１１】
本開示の第３の好ましい実施態様は、
電気音響変換システムが、第１のスペーサと、第２のスペーサと、振動板と、第１の基材と、第２の基材と、１以上の上面側ドライバ回路と、１以上の底面側ドライバ回路とを備える。
振動板は、第１のスペーサに形成される複数個の開口部および第２のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域がそれぞれ独立して振動自在とされて第１のスペーサおよび第２のスペーサにより支持される。
第１の基材の振動板と対向する主面における、第１のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される。
第２の基材の振動板と対向する主面における、第２のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される。
１以上の上面側ドライバ回路は、第１の基材の主面のうち、振動板と対向する主面とは反対側の主面上に配置され、第１の基材に形成された複数個の電極との電気的接続を有する。
１以上の底面側ドライバ回路は、第２の基材の主面のうち、振動板と対向する主面とは反対側の主面上に配置され、第２の基材に形成された複数個の電極との電気的接続を有する。
電気音響変換システムは、振動板においてそれぞれ独立して振動自在とされた領域のそれぞれを単位として、１以上の上面側ドライバ回路または１以上の底面側ドライバ回路からの駆動信号に応じて独立して駆動する電気音響変換器を複数個備える。
【００１２】
本開示では、振動板の両面が、複数個の開口部が設けられた第１のスペーサおよび複数個の開口部が設けられた第２のスペーサにより支持される。第１のスペーサおよび第２のスペーサの外側には、第１の基材および第２の基材がそれぞれ配置される。第１の基材の主面のうち、振動板に対向する主面には、第１のスペーサに設けられた複数個の開口部に対応して、複数個の電極が配置される。第２の基材の主面のうち、振動板に対向する主面には、第２のスペーサに設けられた複数個の開口部に対応して、複数個の電極が配置される。
【００１３】
第１の基材に配置された電極と、第１のスペーサと、振動板における、第１のスペーサおよび第２のスペーサに設けられた複数個の開口部に対応する領域のうちの１つと、第２のスペーサと、第２の基材に配置された電極とから、電気音響変換器の一単位が構成される。すなわち、振動板における、第１のスペーサおよび第２のスペーサに設けられた複数個の開口部に対応する領域のうちの１つが、電気音響変換器の一単位におけるダイヤフラム部として機能する。個々のダイヤフラム部の振動は、それぞれ独立している。
【００１４】
第１の基材における振動板との対向面は、第１の電極の表面よりも振動板に対して凸とされ、第２の基材における振動板との対向面は、第２の電極の表面よりも振動板に対して凸とされる。そのため、ダイヤフラム部と、第１の基材に配置された電極および第２の基材に配置された電極との接触が防止される。第１のスペーサおよび第２のスペーサの厚さにより、ダイヤフラム部の振幅が管理され、電気音響変換器間におけるダイヤフラム部の最大変位のバラつきが抑制される。
【００１５】
１枚の振動板が、第１のスペーサおよび第２のスペーサに設けられた複数個の開口部により区分されることにより、複数個のダイヤフラム部が構成される。したがって、本開示のアレイ状電気音響変換装置および電気音響変換システムは、独立して駆動する複数個の電気音響変換器の配列を備える。
【００１６】
本開示では、いわゆるＭＥＭＳとして電気音響変換器を製造する必要がない。また、振動板を共通として複数個のダイヤフラム部が構成されるため、電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムの製造工程が複雑化することはない。
【発明の効果】
【００１７】
少なくとも１つの実施例によれば、工程を複雑化させずに製造できる電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１Ａは、第１の実施形態にかかる電気音響変換システムの一構成例を示す平面図である。図１Ｂは、図１Ａに示す電気音響変換システムの側面図である。
【図２】図２は、図１Ａおよび図１Ｂに示す電気音響変換システムの分解斜視図である。
【図３】図３Ａは、図２におけるＰ１部を拡大して示す図である。図３Ｂは、上側基材の上側スペーサとの対向面において、図２に示すＰ１部に対応する部分を拡大して示す図である。図３Ｃは、図３Ｂにおける複数個の電極のうちの１つとその周辺部を拡大して示す図である。
【図４】図４Ａは、図２におけるＰ２部を拡大して示す図である。図４Ｂは、図２におけるＰ３部を拡大して示す図である。図４Ｃは、図４Ｂにおける複数個のダイヤフラム部のうちの１つとその周辺部を拡大して示す図である。
【図５】図５Ａは、第１の実施形態にかかる電気音響変換システムを上側基材側から見た概略図である。図５Ｂは、電気音響変換システムおよびアレイ状電気音響変換装置における電気音響変換器の一単位を示す略線図である。
【図６】図６Ａは、図５ＢのVIｘｚ−VIｘｚ断面を示す模式図である。図６Ｂは、図５ＢのVIｙｚ−VIｙｚ断面を示す模式図である。
【図７】図７Ａは、電気音響変換器の他の構成例を示すＸＺ断面図である。図７Ｂは、電気音響変換器の他の構成例を示すＹＺ断面図である。
【図８】図８は、信号処理部および本開示の実施形態にかかる電気音響変換システムの具体的な構成の一例を示すブロック図である。
【図９】図９Ａは、第２の実施形態にかかる電気音響変換システムの一構成例を示す平面図である。図９Ｂは、図９Ａに示す電気音響変換システムの側面図である。
【図１０】図１０は、図９Ａおよび図９Ｂに示す電気音響変換システムの分解斜視図である。
【図１１】図１１Ａは、図１０におけるＱ１部を拡大して示す図である。図１１Ｂは、図１１Ａに示すＵ部を拡大して示す図である。図１１Ｃは、上側基材の上側スペーサとの対向面において、図１１Ａに示すＵ部と対応する部分を拡大して示す図である。
【図１２】図１２Ａは、図１０におけるＱ２部を拡大して示す図である。図１２Ｂは、振動部材の一構成例の断面を示す模式図である。
【図１３】図１３Ａは、第２の実施形態にかかる電気音響変換システムを上側基材側から見た概略図である。図１３Ｂは、電気音響変換システムおよびアレイ状電気音響変換装置における電気音響変換器の一単位を示す略線図である。
【図１４】図１４Ａは、図１３ＢのＸIV−ＸIV断面を示す模式図である。図１４Ｂは、電気音響変換器の他の構成例を示すＸＺ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムの実施形態について説明する。説明は、以下の順序で行う。
＜１．第１の実施形態＞
［電気音響変換システムの概略的構成］
（上側基材）
（上側スペーサ）
（振動部材）
（ドライバ回路）
［アレイ状電気音響変換装置の概略的構成］
［電気音響変換器の概略的構成］
［電気音響変換システムの動作の概略］
＜２．第２の実施形態＞
［電気音響変換システムの概略的構成］
（上側基材）
（上側スペーサ）
（振動部材）
［アレイ状電気音響変換装置の概略的構成］
［電気音響変換器の概略的構成］
＜３．変形例＞
【００２０】
なお、以下に説明する実施形態は、電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムの好適な具体例である。以下の説明においては、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、特に本開示を限定する旨の記載がない限り、電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムの例は、以下に示す実施形態に限定されないものとする。
【００２１】
＜１．第１の実施形態＞
［電気音響変換システムの概略的構成］
図１Ａは、第１の実施形態にかかる電気音響変換システムの一構成例を示す平面図である。図１Ｂは、図１Ａに示す電気音響変換システムの側面図である。図２は、図１Ａおよび図１Ｂに示す電気音響変換システムの分解斜視図である。
【００２２】
図１Ｂおよび図２に示すように、第１の実施形態にかかる電気音響変換システム１は、概略的には、上側基材７ｔ、上側スペーサ５ｔ、振動部材３、下側スペーサ５ｂおよび下側基材７ｂが順に積層された構成を有する。図１Ａおよび図１Ｂならびに図２に示すように、上側基材７ｔには、例えば、４つのドライバ回路９ａｔ、９ｂｔ、９ｃｔおよび９ｄｔが配置される。上側基材７ｔの主面のうち、例えば、外部に露出した主面上に、配線パターン８Ｗｔが形成される。配線パターンは、例えば、電極部および配線部の集合からなる。なお、下側基材７ｂも、図１Ａに示す上側基材７ｔの構成例と同様の構成を有している。例えば、下側基材７ｂには、例えば、４つのドライバ回路９ａｂ、９ｂｂ、９ｃｂおよび９ｄｂが配置され、下側基材７ｂの主面のうち、例えば、外部に露出した主面上に、配線パターン８Ｗｂが形成される。
【００２３】
電気音響変換システム１は、複数個の電気音響変換器を有する。振動部材３の一部をダイヤフラム部として、ダイヤフラム部およびダイヤフラム部の上下に配置される部材により、個々の電気音響変換器が構成される。後述するように、図２に示す構成例では、上側基材７ｔに形成された複数個の電極のうちの１つと、上側スペーサ部と、ダイヤフラム部と、下側スペーサ部と、下側基材７ｂに形成された複数個の電極のうちの１つとから電気音響変換器の一単位が構成される。
【００２４】
複数個の電気音響変換器は、例えば、格子点と対応するように配置されてアレイ状電気音響変換装置を構成する。上側基材７ｔに形成された複数個の電極のそれぞれと、上側基材に配置されたドライバ回路９ａｔ、９ｂｔ、９ｃｔおよび９ｄｔとが、上側基材７ｔに形成された配線パターン８Ｗｔにより電気的に接続される。同様にして、下側基材７ｂに形成された複数個の電極のそれぞれと、下側基材７ｂに配置されたドライバ回路９ａｂ、９ｂｂ、９ｃｂおよび９ｄｂとが、下側基材７ｂに形成された配線パターン８Ｗｂにより電気的に接続される。したがって、個々の電気音響変換器は、上側基材７ｔおよび下側基材７ｂに配置されたドライバ回路により駆動される。
【００２５】
次に、図２〜図４を参照しながら、上側基材７ｔおよび下側基材７ｂ、上側スペーサ５ｔおよび下側スペーサ５ｂ、振動部材３ならびにドライバ回路９ａｔ、９ｂｔ、９ｃｔおよび９ｄｔについて順に説明を行う。なお、電気音響変換システム１は、振動部材３に関して略対称の構成を有する。したがって、下側基材７ｂおよび下側スペーサ５ｂは、振動部材３に関して、上側基材７ｔおよび上側スペーサ５ｔと対称に配置される。さらに、下側基材７ｂの構成は、上側基材７ｔの構成と略同様であり、下側スペーサ５ｂの構成は、上側スペーサ５ｔの構成と略同様である。そのため、以下の説明においては、下側基材７ｂの構成の具体的な説明、下側スペーサ５ｂの構成の具体的な説明および下側基材７ｂに配置されたドライバ回路９ａｂ、９ｂｂ、９ｃｂおよび９ｄｂの具体的な説明を省略する。
【００２６】
（上側基材）
上側基材７ｔは、振動部材３の支持体としての機能を有し、電気音響変換システム１の外形を構成する。図１Ａおよび図１Ｂならびに図２では、上側基材７ｔの形状が平板状とされた構成例を示したが、これに限られない。また、上側基材７ｔの外形としては、四角形に限られない。
【００２７】
図３Ａは、図２におけるＰ１部を拡大して示す図である。以下では、個々の電気音響変換器または個々の電気音響変換器に対応する部材を識別する必要が生じた場合には、下付き文字により、これらを適宜識別することとする。
【００２８】
図３Ａに示すように、例えば、上側基材の主面上には、複数個の電極部と、複数個の配線部とが形成されている。上側基材に形成された複数個の電極部および複数個の配線部により、配線パターン８Ｗｔが構成される。
【００２９】
図３Ａにおいて、破線で囲まれたＵ部が、複数個の電気音響変換器のうちの一単位に対応する。個々の電極部８ｅｔiは、複数個の電気音響変換器のうちの１つずつに対応して形成されており、個々の電極部８ｅｔiは、個々の配線部８ｗｔiにより、後述するドライバ回路と電気的に接続される。
【００３０】
個々の電極部８ｅｔiには、例えば、２つの貫通穴ｈｔ１iおよびｈｔ２iが形成されている。貫通穴ｈｔ１iおよびｈｔ２iは、後述する振動部材３の振動に伴って空気が出入りできるようにするために形成された空気穴である。図３Ａでは、個々の電極部８ｅｔiに円状の２つの貫通穴ｈｔ１iおよびｈｔ２iが形成される例を示したが、貫通穴の個数や位置、形状、大きさなどはこれに限られない。
【００３１】
図３Ｂは、上側基材の上側スペーサとの対向面において、図２に示すＰ１部に対応する部分を拡大して示す図である。図３Ｂにおいて、破線で囲まれたＵ部が、複数個の電気音響変換器のうちの一単位に対応する。なお、図３Ｂは、上側基材の一主面を拡大して示す図であるが、下側基材７ｂの構成が上側基材７ｔの構成と略同様であるため、図３Ｂは、図２に示すＰ５部を拡大して示す図に相当する。
【００３２】
図３Ｂに示すように、上側基材７ｔの主面のうち、振動部材３に対向する側の主面上においても、複数個の電気音響変換器のうちの１つずつに対応して、複数個の電極が形成されている。上側基材７ｔの主面のうち、振動部材３に対向する側の主面上に形成された電極６ｅｔiは、該主面とは反対側の主面上に形成された電極部８ｅｔiと電気的に接続されている。したがって、振動部材３に対向する側の主面上に形成された電極６ｅｔiに対しては、電極部８ｅｔiおよび配線部８ｗｔiを介して、後述するドライバ回路からの駆動電圧が印加される。
【００３３】
図３Ｃは、図３Ｂにおける複数個の電極のうちの１つとその周辺部を拡大して示す図である。なお、図３Ｃにおいては、電極６ｅｔiならびに貫通穴ｈｔ１iおよびｈｔ２i以外の領域を網掛けで示した。
【００３４】
図３Ｃに示すように、電極６ｅｔiは、例えば、円周の２箇所が中心に向けてくびれた形状（いわゆるダンベル形状）とされる。電極６ｅｔiの表面は、上側基材７ｔにおける振動部材３との対向面に対して凹とされる。すなわち、ダンベル形状のくびれた部分ＣＰ１iおよびＣＰ２iは、振動部材３に向けて突出している。ダンベル形状のくびれた部分ＣＰ１iおよびＣＰ２iは、後述するように、振動部材３と、電極６ｅｔiとの接触を防止するストッパとして機能する。
【００３５】
振動部材３に対する駆動力をなるべく大きくする観点からは、振動部材３に対向する側の主面上に形成された電極６ｅｔiの面積が大きいことが好ましい。一方、配線が可能な領域を増やす観点からは、振動部材３に対向しない側の主面上に形成された電極部８ｅｔiの面積が小さいことが好ましい。そのため、図３Ａ〜図３Ｃでは、振動部材３に対向する側の主面上に形成された電極６ｅｔiの形状と、該主面とは反対側の主面上に形成された電極部８ｅｔiの形状とが同一でない例を示したが、電極６ｅｔiおよび電極部８ｅｔiの形状は、これに限られない。
【００３６】
上側基材７ｔを構成する材料としては、例えば、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）と呼ばれる低温同時焼成セラミクスを使用することができる。ＬＴＣＣは、酸化アルミニウムにガラス系材質を添加して９００℃程度以下の温度下で焼成することにより得られるセラミクス材である。ＬＴＣＣの焼成温度は、ガラス系材質が添加されない場合と比較して９００℃程度以下と低いため、導体抵抗の小さい銅や銀を使った配線パターンが形成された基板を焼成することも可能である。したがって、例えば、配線パターンが形成された基板を含む積層基材を焼成して、内部に配線パターンが形成された積層基材を上側基材７ｔとすることも可能である。
【００３７】
上側基材７ｔとして、例えば、ＭＩＤ（Molded Interconnect Device）と呼ばれる回路成形部品を使用することもできる。ＭＩＤは、樹脂構造体上に電気回路が形成された回路成形部品であり、めっきや蒸着のみにより電気回路の形成が可能なため、環境に優しいという特長を有する。上側基材７ｔにＭＩＤを適用することにより、上側基材７ｔを、段差が形成された基材とすることも容易となる。
【００３８】
上側基材７ｔを構成する材料としては、これに限られず、例えば、樹脂材料やガラスなどを使用してもよい。上側基材７ｔを構成する材料と、下側基材７ｂを構成する材料とが同一でなくてももちろんかまわない。
【００３９】
電極部８ｅｔi、配線部８ｗｔiおよび電極６ｅｔiを構成する材料としては、導体抵抗が小さい材料が好ましく、例えば、銅、金、銀、アルミニウム、ニッケルまたはこれらの組み合わせなどを挙げることができるが、これらに限られない。製造工程を複雑なものとしないようにする観点から、電極部８ｅｔi、配線部８ｗｔiおよび電極６ｅｔiが、同一の材料から構成されることが好ましい。電極部８ｅｔi、配線部８ｗｔiおよび電極６ｅｔiは、例えば、めっきや蒸着、スパッタリングなどにより形成することが可能である。
【００４０】
（上側スペーサ）
図４Ａは、図２におけるＰ２部を拡大して示す図である。図４Ａは、上側スペーサ５ｔの一主面を拡大して示す図であるが、下側スペーサ５ｂの構成が上側スペーサ５ｔの構成と略同様であるため、図４Ａは、図２におけるＰ４部を拡大して示す図にも相当する。
【００４１】
図４Ａに示すように、上側スペーサ５ｔには、複数個の電気音響変換器のうちの１つずつに対応して、複数個の開口部Ｈｔiが形成されている。なお、図４Ａにおいては、開口部Ｈｔi以外の領域を網掛けで示した。
【００４２】
上部スペーサ５ｔは、後述する振動部材３における上側基材７ｔに向けた方向への変位を確保するための部材である。したがって、個々の開口部Ｈｔiの面積は、個々の電極６ｅｔiの面積より大とされる。電極６ｅｔiを包括する円を想定したときに、該円の直径は、例えば、数ｍｍ程度とされるのに対して、開口部Ｈｔiの直径は、該円の直径よりも大とされる。
【００４３】
上側スペーサ５ｔを構成する材料としては、電気絶縁性に優れた材料が好ましく、例えば、樹脂材料やガラス、ゴムなどを挙げることができるが、これらに限られない。
【００４４】
（振動部材）
図４Ｂは、図２におけるＰ３部を拡大して示す図である。振動部材３は、電気音響変換において空気の振動を発生させるための振動板である。
【００４５】
図４Ｂに示すように、振動部材３には、ダイヤフラム部Ｄiが複数個配列されている。ダイヤフラム部Ｄiは、上側スペーサ５ｔに設けられた複数個の開口部Ｈｔiと対応する位置に配置される。したがって、個々のダイヤフラム部Ｄiは、紙面と垂直な方向（Ｚ軸方向）に沿って独立して振動自在とされる。
【００４６】
本開示では、個々の電気音響変換器におけるダイヤフラム部Ｄiが、共通の部材上に配列される。したがって、本開示によれば、工程を複雑化させずに電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムを製造することができる。
【００４７】
振動部材３を構成する材料としては、導体抵抗が小さい材料が好ましく、例えば、金属材料を挙げることができる。金属材料としては、例えば、ステンレス鋼（stainless steel）、チタニウム、アルミニウム、ベリリウム、マグネシウム、ボロン化チタン、ジュラルミンなどが挙げられる。ステンレス鋼は、鉄にクロムやニッケルを含有させた合金である。ステンレス鋼は、オーステナイトステンレス鋼（austenitic stainless steel）またはフェライト系ステンレス鋼もしくはマルテンサイトステンレス鋼から適宜選択することができ、例えば、ＪＩＳ規格の表記でＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３０９Ｓ、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ４２０Ｊ２、ＳＵＳ４１０Ｓ系などが好適である。
【００４８】
図４Ｃは、図４Ｂにおける複数個のダイヤフラム部のうちの１つとその周辺部を拡大して示す図である。振動部材３を構成する材料として、例えば、ステンレス鋼などの金属材料を使用する場合には、個々のダイヤフラム部Ｄiの変位をなるべく大きくするために、個々のダイヤフラム部の形状Ｄiが、振動しやすい形状とされることが好ましい。具体的には、例えば、図４Ｃに示すように、個々のダイヤフラム部Ｄiの外周部分に、スリットが設けられていることが好ましい。
【００４９】
図４Ｃに示す構成例では、個々のダイヤフラム部の外周部分に、４つのスリットｓ１i、ｓ２i、ｓ３iおよびｓ４iが形成されている。すなわち、図４Ｃに示すダイヤフラム部Ｄiの中心部分は、４つの腕部ｈ１i、ｈ２i、ｈ３iおよびｈ４iにより支持される。なお、図４Ｂおよび図４Ｃにおいては、スリット以外の領域を網掛けで示した。
【００５０】
４つの腕部ｈ１i、ｈ２i、ｈ３iおよびｈ４iがカンチレバーとして機能するため、スリットを形成しない場合と比較して、ダイヤフラム部Ｄiの中心部分の変位を大とすることができる。なお、図４Ｃでは、個々のダイヤフラム部Ｄiの外周部分に、４つのスリットｓ１i、ｓ２i、ｓ３iおよびｓ４iが形成される例を示したが、スリットの個数や位置、形状、大きさなどはこれに限られない。
【００５１】
（ドライバ回路）
ドライバ回路は、個々の電気音響変換器を駆動するための電流を供給する回路であり、例えば、トランジスタの組み合わせにより構成される。図１Ａおよび図１Ｂならびに図２に示すように、例えば、上側基材７ｔには、４つのドライバ回路９ａｔ、９ｂｔ、９ｃｔおよび９ｄｔが配置される。上側基材７ｔに形成された電極６ｅｔiは、上側基材７ｔに配置されたドライバ回路９ａｔ、９ｂｔ、９ｃｔおよび９ｄｔのいずれかとの電気的接続を有している。同様に、例えば、下側基材７ｂには、４つのドライバ回路９ａｂ、９ｂｂ、９ｃｂおよび９ｄｂが配置される。下側基材７ｂに形成された複数個の電極のそれぞれは、下側基材７ｂに配置されたドライバ回路９ａｂ、９ｂｂ、９ｃｂおよび９ｄｂのいずれかとの電気的接続を有している。
【００５２】
例えば、振動部材３をグラウンド電位とするとき、上側基材７ｔに形成された複数個の電極のうち、ある１つの電気音響変換器に対応する電極６ｅｔiを高電位とすると、該電気音響変換器のダイヤフラム部Ｄiに静電気力が働き、ダイヤフラム部Ｄiが上側基材７ｔに近づく。すなわち、ある１つの電気音響変換器のダイヤフラム部Ｄiにおける＋Ｚ方向への変位は、上側基材７ｔに配置されたドライバ回路により制御される。なお、このとき、下側基材７ｂに形成された複数個の電極のうち、該電気音響変換器に対応する電極は、グラウンド電位とされる。
【００５３】
同様にして、ある１つの電気音響変換器のダイヤフラム部Ｄiにおける−Ｚ方向への変位は、下側基材７ｂに配置されたドライバ回路により制御される。したがって、個々の電気音響変換器は、上側基材７ｔおよび下側基材７ｂに配置されたドライバ回路により駆動される。
【００５４】
ドライバ回路は、後述するように、入力信号に応じ、電気音響変換器のダイヤフラム部を上側基材または下側基材に近づいた状態とするための駆動電流を供給する。なお、複数個の電気音響変換器のうち、いずれの電気音響変換器を駆動するかは、電気音響変換システム１の製造者が、適宜に設定可能である。
【００５５】
［アレイ状電気音響変換装置の概略的構成］
図５Ａは、第１の実施形態にかかる電気音響変換システムを上側基材側から見た概略図である。図５Ａは、上側基材７ｔの一主面を示す図であるが、下側基材７ｂの構成が上側基材７ｔの構成と略同様であるため、図５Ａは、電気音響変換システム１を下側基材７ｂ側から見た概略図にも相当する。
【００５６】
図５Ａに示すように、複数個の電気音響変換器は、例えば、格子点と対応するように配置されてアレイ状電気音響変換装置１１を構成する。アレイ状電気音響変換装置１１における複数個の電気音響変換器の個数は、任意に設定することが可能である。アレイ状電気音響変換装置１１における複数個の電気音響変換器の個数としては、具体的には、例えば、２のべき乗や２のべき乗より１少ない個数とすることができる。複数個の電気音響変換器の個数を例えば２のべき乗個とすることにより、複数個の電気音響変換器に対する駆動信号を生成するための回路が複雑となることを防止できる。
【００５７】
複数個の電気音響変換器の配置も、任意に設定することが可能である。例えば、放射状や同心円状、多角形状、楕円状などに複数個の電気音響変換器を配置することができる。
【００５８】
アレイ状電気音響変換装置１１の外形も、任意に設定することが可能である。例えば、上側基材７ｔの外形が四角形状である場合、例えば、ドライバ回路９ａｔ、９ｂｔ、９ｃｔおよび９ｄｔは、四角形状の４辺に１つずつ配置される。このとき、複数個の電気音響変換器を複数の群に区分し、各群に属する複数個の電気音響変換器と、ドライバ回路９ａｔ、９ｂｔ、９ｃｔおよび９ｄｔのそれぞれとを対応づけることも可能である。
【００５９】
例えば、図５Ａでは、複数個の電気音響変換器が４つの群Ｇａ、Ｇｂ、ＧｃおよびＧｄに区分され、第１の群Ｇａに属する複数個の電気音響変換器と、ドライバ回路９ａｔとが、配線パターン８Ｗａｔにより接続された構成例を示している。図５Ａにおいては、第２の群Ｇｂに属する複数個の電気音響変換器を破線により現された円により示し、第３の群Ｇｃに属する複数個の電気音響変換器を黒い円により示し、また、第４の群Ｇｄに属する複数個の電気音響変換器を網掛けの円により示した。例えば、第２の群Ｇｂに属する複数個の電気音響変換器は、ドライバ回路９ｂｔと接続され、第３の群Ｇｃに属する複数個の電気音響変換器は、ドライバ回路９ｃｔと接続され、また、第４の群Ｇｄに属する複数個の電気音響変換器は、ドライバ回路９ｄｔと接続される。
【００６０】
このように、複数個の電気音響変換器を複数の群に区分し、各群に対応させてドライバ回路を複数個配置することにより、配線パターンが複雑となることを防止できる。なお、図５Ａでは、複数個の電気音響変換器を、四角形状の対角線に沿って複数の群に区分したが、この例に限られない。ドライバ回路の個数や配置も、複数個の電気音響変換器の個数や配置に応じて、適宜設定することが可能である。
【００６１】
［電気音響変換器の概略的構成］
図５Ｂは、電気音響変換システムおよびアレイ状電気音響変換装置における電気音響変換器の一単位を示す略線図である。電気音響変換器Ｔiは、具体的には、上側基材７ｔに形成された複数個の電極のうちの１つと、上側スペーサ部Ｓｔiと、ダイヤフラム部Ｄiと、下側スペーサ部Ｓｂiと、下側基材７ｂに形成された複数個の電極のうちの１つとから構成される。図５Ｂでは、上側基材７ｔの主面のうち、振動部材３に対向しない側の主面上に形成された電極部８ｅｔiと、上側基材７ｔの主面のうち、振動部材３に対向する側の主面上に形成された電極６ｅｔiと、上側スペーサ部Ｓｔiと、ダイヤフラム部Ｄiとが重ね合わされた状態を示している。図５Ｂでは、下側基材７ｂの主面のうち、振動部材３に対向しない側の主面上に形成された電極部８ｅｂi、下側基材７ｂの主面のうち、振動部材３に対向する側の主面上に形成された電極６ｅｂiおよび下側スペーサ部Ｓｂiの図示を省略した。また、図５Ｂにおいては、上側スペーサ部Ｓｔiの開口部Ｈｔi以外の領域を網掛けで示した。
【００６２】
図６Ａは、図５ＢのVIｘｚ−VIｘｚ断面を示す模式図である。図６Ｂは、図５ＢのVIｙｚ−VIｙｚ断面を示す模式図である。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、振動部材３の一部であるダイヤフラム部Ｄiは、上側スペーサ５ｔの一部である上側スペーサ部Ｓｔiおよび下側スペーサ５ｂの一部である下側スペーサ部Ｓｂiにより外周部を支持される。
【００６３】
上側基材７ｔに形成された電極６ｅｔiまたは下側基材７ｂに形成された電極６ｅｂiに対して、入力される音声信号に応じた駆動電圧が与えられることにより、上側基材７ｔおよび下側基材７ｂの間でダイヤフラム部Ｄiが変位する。電極６ｅｂiに対しては、電極部８ｅｂiおよび配線部８ｗｂiを介して、ドライバ回路からの駆動電圧が印加される。なお、上側スペーサ部Ｓｔiおよび下側スペーサＳｂiにより、ダイヤフラム部Ｄiの外周部が支持されるので、個々の電気音響変換器Ｔiにおけるダイヤフラム部Ｄiの変位は、それぞれ独立している。
【００６４】
上側スペーサ部Ｓｔiおよび下側スペーサ部Ｓｂiの厚さは、例えば、数μｍ程度とされる。上側スペーサ５ｔおよび下側スペーサ５ｂの厚さを調整することにより、ダイヤフラム部Ｄiの振幅を容易に管理することができる。なお、ダイヤフラム部Ｄiの厚さは、例えば、数μｍ程度とされる。
【００６５】
ダイヤフラム部Ｄiの変位が空気の振動を発生させる。ダイヤフラム部Ｄiの変位に伴う空気の振動は、電極部８ｅｔiおよび電極６ｅｔiに形成された２つの貫通穴ｈｔ１iおよびｈｔ２iならびに電極部８ｅｂiおよび電極６ｅｂiに形成された２つの貫通穴ｈｂ１iおよびｈｂ２iを介して外部へ伝達される。ダイヤフラム部Ｄiの変位に伴う空気の振動が外部へ伝達されることにより、個々の電気音響変換器Ｔiにおける電気音響変換がなされる。個々の貫通穴ｈｔ１i、ｈｔ２i、ｈｂ１iおよびｈｂ２iの直径は、例えば、数ｍｍ以下程度とされる。
【００６６】
図６Ａに示すように、上側基材において、図３Ｃに示すダンベル形状のくびれた部分ＣＰ１iおよびＣＰ２iに対応する部分ＰＲ１iおよびＰＲ２iは、電気音響変換器Ｔiの中心部分に向かって突出している。また、上側基材７ｔにおけるダイヤフラム部Ｄiとの対向面は、電極６ｅｔiの表面に対して凸とされている。上側基材７ｔの厚さは、例えば、数十μｍ程度とされ、上側基材７ｔにおけるダイヤフラム部Ｄiとの対向面と、電極６ｅｔiの表面との間には、例えば、１μｍ〜１００μｍ程度のギャップが形成されている。すなわち、図６Ｂに示すｇｐは、１μｍ〜１００μｍ程度とされる。同様に、下側基材７ｂにおけるダイヤフラム部Ｄiとの対向面は、電極６ｅｂiの表面に対して凸とされている。
【００６７】
上側基材７ｔにおけるダイヤフラム部Ｄiとの対向面が、上側基材７ｔに形成された電極６ｅｔiの表面に対して凸とされているため、ダイヤフラム部Ｄiと、上側基材７ｔに形成された電極６ｅｔiとの接触が防止される。同様に、下側基材７ｂにおけるダイヤフラム部Ｄiとの対向面が、下側基材７ｂに形成された電極６ｅｂiの表面に対して凸とされているため、ダイヤフラム部Ｄiと、下側基材７ｂに形成された電極６ｅｂiとの接触が防止される。
【００６８】
図７Ａは、電気音響変換器の他の構成例を示すＸＺ断面図である。図７Ｂは、電気音響変換器の他の構成例を示すＹＺ断面図である。図７Ａは、図６Ａに対応する図であり、図７Ｂは、図６Ｂに対応する図である。
【００６９】
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、電気音響変換器Ｔ２iの上側基材または下側基材を積層基材として構成してもよい。図７Ａおよび図７Ｂでは、上側基材２７ｔが基材２７ｔａおよび基材２７ｔｂの積層基材として形成され、下側基材２７ｂが基材２７ｂａおよび基材２７ｂｂの積層基材として形成された例を示している。このとき、基材２７ｔａ、基材２７ｔｂ、基材２７ｂａおよび基材２７ｂｂの厚さは、例えば、それぞれ数十μｍ程度とされる。
【００７０】
上側基材または下側基材を積層基材として構成する場合には、例えば、電極部２８ｅｔi、電極３６ｅｔi、電極３６ｅｂi、電極部２８ｅｂiに形成する貫通穴を、スルーホールｐｔ１i、ｐｔ２i、ｐｂ１iおよびｐｂ２iとして形成することができる。なお、本明細書で「スルーホール」という場合には、孔部の内壁への導電層の形成方法は、めっきに限定されないものとする。
【００７１】
上側基材２７ｔを積層基材とすることにより、上側基材２７ｔを、段差が形成された基材とすることも容易となる。上側基材２７ｔにおけるダイヤフラム部Ｄiとの対向面を、上側基材２７ｔに形成された電極３６ｅｔiの表面に対して凸とすることにより、ダイヤフラム部Ｄiと、上側基材２７ｔに形成された電極３６ｅｔiとの接触を防止することができる。また、上側基材の内部に配線パターンを形成し、スルーホールを介して、ダイヤフラム部に対向する電極と、基材内部に形成された配線パターンとを電気的に接続させることも可能である。下側基材２７ｂについても、上側基材２７ｔと同様の構成とすることができる。
【００７２】
［電気音響変換システムの動作の概略］
次に、図８を参照しながら、実施形態にかかる電気音響変換システムの動作の概略について説明を行う。
【００７３】
図８は、信号処理部および本開示の実施形態にかかる電気音響変換システムの具体的な構成の一例を示すブロック図である。図８に示すように、デジタル方式により記録された音声信号は、信号処理部４１を介して、電気音響変換システム１に入力される。
【００７４】
信号処理部４１は、具体的には、例えば、前処理部４３、オーバーサンプリング部４５、△Σ変換部４７およびエンコーダ４９を含み、例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などの集積回路として構成される。デジタルオーディオプレーヤなどから送られた音声信号は、例えば、光デジタル入力端子４０およびオーディオインターフェース（Digital Audio Interface Receiver（ＤＩＲ、ＤＡＩともいう。））４２などを介して、信号処理部４１に入力される。
【００７５】
信号処理部４１に対する入力信号は、まず、必要に応じて前処理部４３に供給され、前処理部４３により、Ｌチャンネル信号およびＲチャンネル信号の合成や音量（利得）調整、イコライジングなどの前処理が施される。
【００７６】
前処理の施された入力信号は、次に、オーバーサンプリング部４５に供給される。オーバーサンプリング部４５において、入力信号にオーバーサンプリングが施される。入力信号のサンプリング周波数は、４４．１ｋＨｚや４８ｋＨｚなどであり、このときのオーバーサンプリング比は、例えば、８倍とされる。
【００７７】
オーバーサンプリングの施された入力信号は、次に、△Σ変換部４７に供給される。△Σ変換部４７において、入力信号に△Σ変調（Σ△変調とも呼ばれる。）が施され、量子化誤差（Quantization Error）に起因する量子化雑音（Quantization noise）が整形される。具体的には、入力信号に対して、高周波帯域に分布させた量子化雑音をデジタルローパスフィルタにより除去するノイズシェーピングが施される。その後、デシメーションフィルタにより、目的とするビット数に量子化語長が低減される。
【００７８】
ここで、目的とするビット数は、電気音響変換システムが有する電気音響変換器の個数によって決定される。例えば、２５６個の電気音響変換器Ｔ0〜Ｔ255が配列された電気音響変換システムの場合、量子化語長は、８ビット（２8＝２５６）以下にまで低減される。
【００７９】
量子化語長が低減された入力信号は、次に、エンコーダ４９に供給される。△Σ変換部４７からの出力は、例えば、８ビットのバイナリコードである。エンコーダ４９は、８ビットのバイナリコードをサーモメータコード（Thermometer Code）に変換する。
【００８０】
ここで、サーモメータコードとは、「０」および「１」の２値を用い、連続する「１」の個数により値を表現したコードのことをいう。サーモメータコードによる表現では、「１」の列が、あるビットから「０」の列に切りかわる。このような表現は、ビットの切りかわりが温度計の表示に似ていることから、サーモメータコードと呼ばれる。
【００８１】
例えば、１０進数で表現された５は、３ビットのバイナリコードでは１０１と表現される。一方、１０進数で表現された５をサーモメータコードにより表現すると、００１１１１１となる。これは、１０進数で表現された５が、０＊１6＋０＊１5＋１＊１4＋１＊１3＋１＊１2＋１＊１1＋１＊１0と表現されることとほぼ対応している。
【００８２】
上述の例では、１０進数で表現された５を、７ビットのサーモメータコードにより表現した。これは、３ビットのバイナリコードで表現できる最大の数１１１（１０進数で表現すると７）をサーモメータコードで表現するには、７ビットを必要とするからである。同様に、８ビットのバイナリコードで表現できる数をサーモメータコードで表現するには、２５５ビットを必要とする。
【００８３】
サーモメータコードで表現されたエンコーダ４９の出力は、駆動信号としてドライバ回路９ａｔなどに供給される。図８に示す個々のドライバＤ１、Ｄ２、・・・、Ｄ４は、例えば、３２ビットのシリアルイン／パラレルアウトの高耐圧ドライバである。ドライバＤ１は、例えば、ドライバ回路９ａｔおよびドライバ回路９ａｂを含む。同様に、ドライバＤ２は、例えば、ドライバ回路９ｂｔおよびドライバ回路９ｂｂを含み、ドライバＤ３は、例えば、ドライバ回路９ｃｔおよびドライバ回路９ｃｂを含み、ドライバＤ４は、例えば、ドライバ回路９ｄｔおよびドライバ回路９ｄｂを含む。上側基材または下側基材のいずれか一方の側にのみ、ドライバＤ１、Ｄ２、・・・、Ｄ４などを配置するようにしてももちろんかまわない。
【００８４】
上側基材に形成された電極のうちの１つに対応する、下側基材に形成された電極に対しては、上側基材に形成された電極に対する出力とは反転した出力が取りだされる。エンコーダ４９から出力されるサーモメータコードが、例えば、００００・・・００１１１１１（１０進数で表現すると５）であったとする。このとき、ドライバＤ１、Ｄ２、・・・、Ｄ４は、例えば、上側基材に形成された電極のうちの５つを高電位とし、５つの電気音響変換器のダイヤフラム部が上側基材に近づいた状態とする。すなわち、あるサーモメータコードにおける「１」の個数は、ダイヤフラム部が上側基材に近づいた状態とされた電気音響変換器の個数を示すことになる。なお、あるサーモメータコードにおける「０」の個数は、ダイヤフラム部が下側基材に近づいた状態とされた電気音響変換器の個数を示す。
【００８５】
電気音響変換システム１が動作状態にあるとき、個々のダイヤフラム部Ｄiは、上側基材に近づいた状態または下側基材に近づいた状態のいずれかの状態とされる。
【００８６】
例えば、電気音響変換システム１が有する電気音響変換器の個数が、全部で２５６個であったとする。初期状態として、例えば、２５６個の電気音響変換器のうち、１２８個の電気音響変換器のダイヤフラム部が上側基材に近づいた状態とされ、残りの１２８個の電気音響変換器のダイヤフラム部が下側基材に近づいた状態とされる。
【００８７】
初期状態から、例えば、１０進数で表現すると１３０となるサーモメータコードがエンコーダ４９から出力されると、下側基材に近づいた状態とされた１２８個の電気音響変換器のダイヤフラム部のうちの２個が、上側基材に近づいた状態に変化する。
【００８８】
次に、１０進数で表現すると１２５となるサーモメータコードがエンコーダ４９から出力されたとする。すると、上側基材に近づいた状態とされた１３０個の電気音響変換器のダイヤフラム部のうちの５個が、下側基材に近づいた状態に変化する。すなわち、サーモメータコードの変化したビットの数は、サーモメータコードの変化の前後において駆動されるべき電気音響変換器の個数に対応する。
【００８９】
このように、サーモメータコードで表現された駆動信号に基づいて、サーモメータコードのビットの変化に応じて、電気音響変換が行われる。
【００９０】
なお、図８では、電気音響変換システム１が信号処理部４１を含まない構成例を示したが、電気音響変換システム１が信号処理部４１を含んでいてもよい。
【００９１】
複数個の電気音響変換器のうち、いずれの電気音響変換器を駆動させるかは、任意に設定することができる。例えば、個々の電気音響変換器の稼働時間を均等にしたり、所望する指向性にあった遅延が生じるような位置の電気音響変換器を選択したりすることも可能である。
【００９２】
ところで、デジタルスピーカにおいては、個々の電気音響変換器から生成された音の空間的に合成された結果が、電気音響変換システムからの出力となる。そのため、個々の電気音響変換器の音響特性が、全て同等であることが好ましい。
【００９３】
多数の電気音響変換器を同時に駆動させる場合には、個々の電気音響変換器の間の差が相殺されうるため、個々の電気音響変換器の音響特性には、ある程度のバラつきが許容されうる。しかしながら、駆動させる電気音響変換器の個数が少ない場合には、複数個の電気音響変換器のうち、いずれの電気音響変換器を駆動させるかの選択肢が急激に減少する。
【００９４】
本開示によれば、上側基材におけるダイヤフラム部の対向面が、上側基材に形成された電極の表面に対して凸とされるため、ダイヤフラム部と、上側基材に形成された電極との接触を防止することができる。同様に、下側基材におけるダイヤフラム部の対向面が、下側基材に形成された電極の表面に対して凸とされるため、ダイヤフラム部と、下側基材に形成された電極との接触を防止することができる。さらに、本開示によれば、上側スペーサおよび下側スペーサの厚さを調整することにより、ダイヤフラム部の振幅を容易に管理することができる。すなわち、本開示によれば、電気音響変換器の間におけるダイヤフラム部の最大変位のバラつきを抑制して、個々の電気音響変換器の音響特性のバラつきを抑制することができる。したがって、本開示によれば、電気音響変換システムの性能を向上させることができる。
【００９５】
本開示によれば、いわゆるＭＥＭＳとして電気音響変換器を製造する必要がないので、工程を複雑化させずに電気音響変換器およびアレイ状電気音響変換装置ならびに電気音響変換システムを製造することができる。したがって、膨大な期間や費用を必要とせずに、ＭＥＭＳの場合と比較して大型の電気音響変換システムを製造することも容易となる。
【００９６】
＜２．第２の実施形態＞
［電気音響変換システムの概略的構成］
図９Ａは、第２の実施形態にかかる電気音響変換システムの一構成例を示す平面図である。図９Ｂは、図９Ａに示す電気音響変換システムの側面図である。図１０は、図９Ａおよび図９Ｂに示す電気音響変換システムの分解斜視図である。
【００９７】
図９Ｂおよび図１０に示すように、第２の実施形態にかかる電気音響変換システム５１は、概略的には、上側基材５７ｔ、上側スペーサ５５ｔ、振動部材５３、下側スペーサ５５ｂおよび下側基材５７ｂが順に積層された構成を有する。第１の実施形態においては、振動部材３として導体抵抗が小さい材料が選択された構成例を示したが、第２の実施形態では、振動部材５３が、主として樹脂材料からなる点で第１の実施形態と相違する。振動部材５３を構成する材料として樹脂材料を選択することにより、個々のダイヤフラム部の変位を大とすることができ、電気音響変換システム５１から得られる音圧を大とすることができる。
【００９８】
電気音響変換システム５１は、複数個の電気音響変換器を有する。振動部材５３の一部をダイヤフラム部として、ダイヤフラム部およびダイヤフラム部の上下に配置される部材により、個々の電気音響変換器が構成される。複数個の電気音響変換器は、例えば、格子点と対応するように配置されてアレイ状電気音響変換装置を構成する。上側基材５７ｔに形成された複数個の電極のそれぞれと、上側基材に配置されたドライバ回路５９ａｔ、５９ｂｔ、５９ｃｔおよび５９ｄｔとが、上側基材５７ｔに形成された配線パターン５８Ｗｔにより電気的に接続される。同様にして、下側基材５７ｂに形成された複数個の電極のそれぞれと、下側基材５７ｂに配置されたドライバ回路５９ａｂ、５９ｂｂ、５９ｃｂおよび５９ｄｂとが、下側基材５７ｂに形成された配線パターン５８Ｗｂにより電気的に接続される。
【００９９】
次に、図１０〜図１２を参照しながら、上側基材５７ｔおよび下側基材５７ｂ、上側スペーサ５５ｔおよび下側スペーサ５５ｂならびに振動部材５３について順に説明を行う。なお、電気音響変換システム５１は、振動部材５３に関して略対称の構成を有する。また、下側基材５７ｂの構成は、上側基材５７ｔの構成と略同様であり、下側スペーサ５５ｂの構成は、上側スペーサ５５ｔの構成と略同様である。さらに、ドライバ回路５９ａｔ、５９ｂｔ、５９ｃｔおよび５９ｄｔは、第１の実施形態にかかるドライバ回路９ａｔ、９ｂｔ、９ｃｔおよび９ｄｔと同様の構成をとることができる。したがって、以下の説明においては、下側基材５７ｂの構成の具体的な説明、下側スペーサ５５ｂの構成の具体的な説明ならびにドライバ回路５９ａｔ、５９ｂｔ、５９ｃｔ、５９ｄｔ、５９ａｂ、５９ｂｂ、５９ｃｂおよび５９ｄｂの具体的な説明を省略する。
【０１００】
（上側基材）
上側基材５７ｔは、振動部材５３の支持体としての機能を有し、電気音響変換システム５１の外形を構成する。図９Ａおよび図９Ｂならびに図１０では、上側基材５７ｔの形状が平板状とされた構成例を示したが、これに限られない。また、上側基材５７ｔの外形としては、四角形に限られない。
【０１０１】
図１１Ａは、図１０におけるＱ１部を拡大して示す図である。図１１Ａに示すように、例えば、上側基材の主面上には、複数個の電極部と、複数個の配線部とが形成されている。上側基材に形成された複数個の電極部および複数個の配線部により、配線パターン５８Ｗｔが構成される。
【０１０２】
図１１Ａにおいて、破線で囲まれたＵ部が、複数個の電気音響変換器のうちの一単位に対応する。個々の電極部５８ｅｔiは、複数個の電気音響変換器のうちの１つずつに対応して形成されており、個々の電極部５８ｅｔiは、個々の配線部５８ｗｔiにより、ドライバ回路と電気的に接続される。
【０１０３】
図１１Ｂは、図１１Ａに示すＵ部を拡大して示す図である。図１１Ｃは、上側基材の上側スペーサとの対向面において、図１１Ａに示すＵ部と対応する部分を拡大して示す図である。図１１Ｃは、上側基材の一主面を拡大して示す図であるが、下側基材５７ｂの構成が上側基材５７ｔの構成と略同様であるため、図１１Ｃは、図１０に示すＱ５部を拡大して示す図に相当する。
【０１０４】
図１１Ｃに示すように、上側基材５７ｔの主面のうち、振動部材５３に対向する側の主面上においても、複数個の電気音響変換器のうちの１つずつに対応して、複数個の電極が形成される。
【０１０５】
図１１Ｂおよび図１１Ｃに示すように、個々の電極部５８ｅｔiの例えば中央には、スルーホールｐｔｈiが形成される。上側基材５７ｔの主面のうち、振動部材５３に対向する側の主面上に形成された電極５６ｅｔiは、スルーホールｐｔｈiにより、該主面とは反対側の主面上に形成された電極部５８ｅｔiと電気的に接続される。したがって、振動部材５３に対向する側の主面上に形成された電極５６ｅｔiに対しては、電極部５８ｅｔi、配線部５８ｗｔiおよびスルーホールｐｔｈiを介して、ドライバ回路からの駆動電圧が印加される。
【０１０６】
後述する振動部材５３の振動に伴って発生する空気の振動は、スルーホールｐｔｈiを介して外部に伝えられることになる。そのため、スルーホールの直径はなるべく大きくされることが好ましい。一方、振動部材５３に対する駆動力をなるべく大きくする観点からは、振動部材５３に対向する側の主面上に形成された電極５６ｅｔiの面積が大きいことが好ましい。特に、ダイヤフラム部の中央部分に対する静電気力の伝達が大きいことが好ましい。
【０１０７】
ここで、電極部５８ｅｔiの中央にスルーホールｐｔｈiを形成する場合、ダイヤフラム部の中央部分に働く静電気力が小さくなることを防止しようとして、スルーホールｐｔｈiの直径を小さくすると、空気の流れが妨げられてしまう。
【０１０８】
そこで、図１１Ｂに示す構成例では、電極部５８ｅｔiの中央に形成されたスルーホールｐｔｈiを囲むようにして、６つの貫通穴ｈｈｔ１i、ｈｈｔ２i、ｈｈｔ３i、ｈｈｔ４i、ｈｈｔ５iおよびｈｈｔ６iが設けられている。６つの貫通穴ｈｈｔ１i、ｈｈｔ２i、ｈｈｔ３i、ｈｈｔ４i、ｈｈｔ５iおよびｈｈｔ６iは、例えば、スルーホールｐｔｈiを中心とする正六角形の頂点に対応する位置に配置される。なお、図１１Ｂおよび図１１Ｃにおいては、電極部５８ｅｔi、配線部５８ｗｔi、電極５６ｅｔi、スルーホールｐｔｈiならびに貫通穴ｈｈｔ１i、ｈｈｔ２i、ｈｈｔ３i、ｈｈｔ４i、ｈｈｔ５iおよびｈｈｔ６i以外の領域を網掛けで示した。
【０１０９】
スルーホールｐｔｈiの直径は、例えば、数ｍｍ以下程度とされ、個々の貫通穴ｈｈｔ１i、ｈｈｔ２i、ｈｈｔ３i、ｈｈｔ４i、ｈｈｔ５iおよびｈｈｔ６iの直径は、例えば、それぞれ数ｍｍ以下程度とされる。
【０１１０】
スルーホールに加えて貫通穴を形成することにより、ダイヤフラム部の中央部分に対する静電気力の伝達を確実としながら、振動部材５３の振動に伴って発生する空気の振動を確実に外部に伝達することができる。
【０１１１】
なお、図１１Ｂでは、個々の電極部５８ｅｔiに円状のスルーホールおよび貫通穴が形成される例を示したが、スルーホールおよび貫通穴の個数や位置、形状、大きさなどはこれに限られない。また、例えば、貫通穴を全てスルーホールとしてもかまわない。図１１Ｂおよび図１１Ｃでは、振動部材５３に対向する側の主面上に形成された電極５６ｅｔiの形状と、該主面とは反対側の主面上に形成された電極部５８ｅｔiの形状とが同一の例を示したが、これに限られない。
【０１１２】
上側基材５７ｔを構成する材料としては、第１の実施形態と同様に、例えば、ＬＴＣＣやＭＩＤなどを使用することができる。または、上側基材５７ｔとしてプリント基板を使用することもできる。プリント基板としては、例えば、紙基材にフェノール樹脂を含浸させた紙フェノール基板、紙基材にエポキシ樹脂を含浸させた紙エポキシ基板、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させたガラスコンポジット基板、ガラス繊維で織られた布にエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ基板などを挙げることができる。
【０１１３】
上側基材５７ｔを構成する材料としては、これに限られず、例えば、樹脂材料やガラスなどを使用してもよい。上側基材５７ｔを構成する材料と、下側基材５７ｂを構成する材料とが同一でなくてももちろんかまわない。
【０１１４】
電極部５８ｅｔi、配線部５８ｗｔiおよび電極５６ｅｔiを構成する材料としては、導体抵抗が小さい材料が好ましく、例えば、銅、金、銀、アルミニウム、ニッケルまたはこれらの組み合わせなどを挙げることができるが、これらに限られない。
【０１１５】
（上側スペーサ）
図１２Ａは、図１０におけるＱ２部を拡大して示す図である。図１２Ａは、上側スペーサ５５ｔの一主面を拡大して示す図であるが、下側スペーサ５５ｂの構成が上側スペーサ５５ｔの構成と略同様であるため、図１２Ａは、図１０におけるＱ４部を拡大して示す図にも相当する。
【０１１６】
図１２Ａに示すように、上側スペーサ５５ｔには、複数個の電気音響変換器のうちの１つずつに対応して、複数個の開口部Ａｔiが形成されている。なお、図１２Ａにおいては、開口部Ａｔi以外の領域を網掛けで示した。
【０１１７】
上部スペーサ５５ｔは、後述する振動部材５３における上側基材５７ｔに向けた方向への変位を確保するための部材である。したがって、個々の開口部Ａｔiの面積は、個々の電極５６ｅｔiの面積より大とされる。電極５６ｅｔiの直径は、例えば、数ｍｍ程度とされるのに対して、開口部Ａｔiの直径は、電極５６ｅｔiの直径よりも大とされる。
【０１１８】
上側スペーサ５５ｔを構成する材料としては、電気絶縁性に優れた材料が好ましく、例えば、樹脂材料やガラス、ゴムなどを挙げることができるが、これらに限られない。
【０１１９】
（振動部材）
図１２Ｂは、振動部材の一構成例の断面を示す模式図である。第１の実施形態では、振動部材としてステンレス鋼などの金属材料を使用する構成例を示したが、第２の実施形態では、振動部材５３が、樹脂材料と導電性材料との積層体として構成される。
【０１２０】
図１２Ｂに示すように、振動部材５３は、基材層５３ａ、導電層５３ｂおよび絶縁層５３ｃが順に積層された構成を有している。
【０１２１】
基材層５３ａは、例えば、樹脂材料からなるフィルムである。基材層５３ａに樹脂材料を使用することにより、振動部材５３に加えられる静電気力に対する、振動部材５３の変位を大とすることができる。基材層５３ａを構成する樹脂材料としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド（polyphenylene sulfide（ＰＰＳ））、ポリエチレンテレフタレート（Polyethyleneterephtalate（ＰＥＴ））、ポリカーボネート（Polycarbonate（ＰＣ））、シクロオレフィンポリマ（Cycloolefin Polymer（ＣＯＰ））、ポリエーテルスルフォン（Polyethersulphone（ＰＥＳ））、ポリエチレンナフタレート（Polyethylenenaphthalate（ＰＥＮ））、トリアセチルセルロース（Triacetylcellulose（ＴＡＣ））、ポリイミド（Polyimide）、ポリメタクリル酸メチル（polymethylmethacrylate（ＰＭＭＡ））、アラミド（Aramid（芳香族ポリアミド））などを挙げることができる。
【０１２２】
導電層５３ｂは、振動部材５３の電位を、例えば、グラウンド電位とするために設けられる。導電層５３ｂを構成する材料としては、例えば、銅、金、銀、アルミニウム、ニッケルまたはこれらの組み合わせなどを挙げることができる。導電層５３ｂは、基材層５３ａを支持基材として、蒸着やめっき、スパッタリングなどにより形成される。導電層５３ｂは、具体的には、例えば、金の蒸着層とされる。
【０１２３】
絶縁層５３ｃは、導電層５３ｂと、上側基材５７ｔに形成された電極５６ｅｔiとの短絡を防止するために設けられる層である。絶縁層５３ｃを構成する材料としては、例えば、樹脂材料を挙げることができる。樹脂材料としては、例えば、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマ、ポリエーテルスルフォン、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、ポリメタクリル酸メチル、アラミドなどを挙げることができる。絶縁層５３ｃの形成には、例えば、マイクログラビアコート法、ワイヤーバーコート法、ダイレクトグラビアコート法、ダイコート法、ディップ法、スプレーコート法、リバースロールコート法、カーテンコート法、コンマコート法、ナイフコート法、スピンコート法などを適用することができる。
【０１２４】
図１２Ａに示すように、上側スペーサ５５ｔには、複数個の電気音響変換器のうちの１つずつに対応して、複数個の開口部Ａｔiが形成されている。隣接する開口部の中心間の距離は、例えば、数ｍｍ程度とされ、振動部材５３における、上側スペーサ５５ｔに設けられた複数個の開口部Ａｔiと対応する部分が、個々の電気音響変換器におけるダイヤフラム部として機能する。
【０１２５】
［アレイ状電気音響変換装置の概略的構成］
図１３Ａは、第２の実施形態にかかる電気音響変換システムを上側基材側から見た概略図である。図１３Ａは、上側基材５７ｔの一主面を示す図であるが、下側基材５７ｂの構成が上側基材５７ｔの構成と略同様であるため、図１３Ａは、電気音響変換システム５１を下側基材５７ｂ側から見た概略図にも相当する。
【０１２６】
図１３Ａに示すように、複数個の電気音響変換器は、例えば、格子点と対応するように配置されてアレイ状電気音響変換装置６１を構成する。アレイ状電気音響変換装置６１における複数個の電気音響変換器の個数は、任意に設定することが可能である。複数個の電気音響変換器の配置も、任意に設定することが可能である。例えば、放射状や同心円状、多角形状、楕円状などに複数個の電気音響変換器を配置することができる。
【０１２７】
アレイ状電気音響変換装置６１の外形も、任意に設定することが可能である。例えば、上側基材５７ｔの外形が四角形状である場合、例えば、ドライバ回路５９ａｔ、５９ｂｔ、５９ｃｔおよび５９ｄｔは、四角形状の４辺に１つずつ配置される。このとき、複数個の電気音響変換器を複数の群に区分し、各群に属する複数個の電気音響変換器と、ドライバ回路５９ａｔ、５９ｂｔ、５９ｃｔおよび５９ｄｔのそれぞれとを対応づけることも可能である。
【０１２８】
例えば、図１３Ａでは、複数個の電気音響変換器が４つの群Ｇｒａ、Ｇｒｂ、ＧｒｃおよびＧｒｄに区分され、第１の群Ｇｒａに属する複数個の電気音響変換器と、ドライバ回路５９ａｔとが、配線パターン５８Ｗａｔにより接続された構成例を示している。図１３Ａにおいては、第２の群Ｇｒｂに属する複数個の電気音響変換器を破線により現された円により示し、第３の群Ｇｒｃに属する複数個の電気音響変換器を黒い円により示し、また、第４の群Ｇｒｄに属する複数個の電気音響変換器を網掛けの円により示した。例えば、第２の群Ｇｒｂに属する複数個の電気音響変換器は、ドライバ回路５９ｂｔと接続され、第３の群Ｇｒｃに属する複数個の電気音響変換器は、ドライバ回路５９ｃｔと接続され、また、第４の群Ｇｒｄに属する複数個の電気音響変換器は、ドライバ回路５９ｄｔと接続される。
【０１２９】
なお、図１３Ａでは、複数個の電気音響変換器を、四角形状の対角線に沿って複数の群に区分したが、この例に限られない。ドライバ回路の個数や配置も、複数個の電気音響変換器の個数や配置に応じて、適宜設定することが可能である。
【０１３０】
［電気音響変換器の概略的構成］
図１３Ｂは、電気音響変換システムおよびアレイ状電気音響変換装置における電気音響変換器の一単位を示す略線図である。電気音響変換器Ｔ３iは、具体的には、上側基材５７ｔに形成された複数個の電極のうちの１つと、上側スペーサ部Ｓ３ｔiと、ダイヤフラム部Ｄ３iと、下側スペーサ部Ｓ３ｂiと、下側基材５７ｂに形成された複数個の電極のうちの１つとから構成される。図１３Ｂでは、上側基材５７ｔの主面のうち、振動部材５３に対向しない側の主面上に形成された電極部５８ｅｔiと、上側基材５７ｔの主面のうち、振動部材５３に対向する側の主面上に形成された電極５６ｅｔiと、上側スペーサ部Ｓ３ｔiと、ダイヤフラム部Ｄ３iとが重ね合わされた状態を示している。また、図１３Ｂにおいては、上側スペーサ部Ｓ３ｔiの開口部Ａｔi以外の領域を網掛けで示した。
【０１３１】
図１４Ａは、図１３ＢのＸIV−ＸIV断面を示す模式図である。図１４Ａに示すように、振動部材５３の一部であるダイヤフラム部Ｄ３iは、上側スペーサ５５ｔの一部である上側スペーサ部Ｓ３ｔiおよび下側スペーサ５５ｂの一部である下側スペーサ部Ｓ３ｂiにより外周部を支持される。上側スペーサ部Ｓ３ｔiおよび下側スペーサ部Ｓ３ｂiにより、ダイヤフラム部Ｄ３iの外周部が支持されるので、個々の電気音響変換器Ｔ３iにおけるダイヤフラム部Ｄ３iの変位は、それぞれ独立している。
【０１３２】
上側スペーサ部Ｓ３ｔiおよび下側スペーサ部Ｓ３ｂiの厚さは、例えば、数十μｍ程度とされる。振動部材５３を構成する基材層５３ａ、導電層５３ｂおよび絶縁層５３ｃの厚さは、例えば、それぞれ数μｍ程度の厚さとされる。ダイヤフラム部Ｄ３iの厚さは、これらの値の和である。なお、上側基材５７ｔおよび下側基材５７ｂの厚さは、例えば、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度とされる。
【０１３３】
図１４Ａに示す構成例では、電極部５８ｅｔiおよび電極５６ｅｔiならびに電極部５８ｅｂiおよび電極５６ｅｂiが、金からなる導電層５８ａおよび銅からなる導電層５８ｃの積層体により構成されている。導電層５８ａおよび導電層５８ｃの積層体の厚さは、例えば、数十μｍ程度とされる。なお、開口部Ａｔiとそれ以外の領域との境界と、電極５６ｅｔiの周縁との間の距離ｄ１は、例えば、数十μｍ程度とされる。また、電極５６ｅｔiの周縁と、貫通穴の周縁との間の距離ｄ２は、例えば、１０〜５００μｍ程度とされる。
【０１３４】
ダイヤフラム部Ｄ３iの変位が空気の振動を発生させる。ダイヤフラム部Ｄ３iの変位に伴う空気の振動は、電極部５８ｅｔiおよび電極５６ｅｔiならびに電極部５８ｅｂiおよび電極５６ｅｂiに形成されたスルーホールおよび貫通穴を介して外部へ伝達される。
【０１３５】
ダイヤフラム部Ｄ３iが変位していない状態において、ダイヤフラム部Ｄ３iの表面と、電極５６ｅｔiの表面との間には、数μｍ程度のギャップが設けられている。なお、第１の実施形態では、振動部材３が導電性を有する材料により構成されることから、上側基材７ｔにおけるダイヤフラム部Ｄiとの対向面が、電極６ｅｔiの表面に対して凸とされていた。第２の実施形態では、振動部材５３の導電層５３ｂが、基材層５３ａおよび絶縁層５３ｃに覆われているため、ダイヤフラム部Ｄ３iと、上側基材５７ｔに形成された電極５６ｅｔiとが接触しても短絡は起こらない。もちろん、第１の実施形態と同様に、上側基材５７ｔにおけるダイヤフラム部Ｄ３iとの対向面を、電極５６ｅｔiの表面に対して凸とし、下側基材５７ｂにおけるダイヤフラム部Ｄ３iとの対向面を、電極５６ｅｂiの表面に対して凸としてもかまわない。
【０１３６】
図１４Ｂは、電気音響変換器の他の構成例を示すＸＺ断面図である。図１４Ｂに示す電気音響変換器Ｔ４iでは、上側基材６７ｔにおけるダイヤフラム部Ｄ３iとの対向面が、電極６６ｅｔiの表面に対して凸とされている。また、下側基材６７ｂにおけるダイヤフラム部Ｄ３iとの対向面が、電極６６ｅｂiの表面に対して凸とされている。このようにすることで、電気音響変換器間におけるダイヤフラム部の最大変位のバラつきが抑制され、個々の電気音響変換器の音響特性のバラつきが抑制される。
【０１３７】
＜３．変形例＞
以上、好適な実施形態について説明してきたが、好適な具体例は、上述した説明に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。
【０１３８】
例えば、アレイ状電気音響変換装置または電気音響変換システムの形状を、全体として曲面形状としてもよい。アレイ状電気音響変換装置または電気音響変換システムにおける複数個の電気音響変換器の数や配置、形状は、任意に設定が可能である。また、電極に形成する貫通穴の数や配置、形状も、任意に設定が可能である。
【０１３９】
本開示の技術は、例えば、テレビ、ラジオ、オーディオ、カメラ、ビデオカメラ、ラップトップ型コンピュータ、携帯情報端末（personal digital assistance（ＰＤＡ））、スマートフォン、携帯電話などにも適用が可能である。デジタルスピーカは、アナログスピーカと比較して低消費電力であるため、本開示の技術は、例えば、電気自動車の車載用スピーカに特に好適である。本開示の技術は、可搬性のある電子機器だけでなく、建築物に設置されたデジタルサイネージや、標識などにも適用が可能である。
【０１４０】
上述の実施形態において挙げた構成、方法、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、形状、材料および数値などを用いてもよい。上述の実施形態の構成、方法、形状、材料および数値などは、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【０１４１】
例えば、本開示は以下のような構成もとることができる。
（１）
第１のスペーサと、
第２のスペーサと、
前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサにより外周部を支持される振動板と、
前記振動板と対向する主面の少なくとも一部に第１の電極が形成される第１の基材と、
前記振動板と対向する主面の少なくとも一部に第２の電極が形成される第２の基材と
を備え、
前記第１の基材における前記振動板との対向面が、前記第１の電極の表面よりも前記振動板に対して凸とされ、
前記第２の基材における前記振動板との対向面が、前記第２の電極の表面よりも前記振動板に対して凸とされる電気音響変換器。
（２）
前記振動板を構成する材料が、金属材料である（１）に記載の電気音響変換器。
（３）
前記金属材料が、ステンレス鋼である（２）に記載の電気音響変換器。
（４）
前記振動板の中心部が、前記外周部と前記中心部との間に形成された複数個の腕部により支持される（２）または（３）に記載の電気音響変換器。
（５）
前記振動板が変位することにより生じる空気の振動が、前記第１の電極および前記第２の電極に形成された開口部を介して外部に伝播する（１）ないし（４）のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
（６）
前記第１の電極に形成された開口部の個数が、２以上である（５）に記載の電気音響変換器。
（７）
前記第２の電極に形成された開口部の個数が、２以上である（５）または（６）に記載の電気音響変換器。
（８）
前記第１の基材の表面上に形成される第１の配線部と、
前記第２の基材の表面上に形成される第２の配線部と
をさらに備え、
前記第１の電極と前記第１の配線部とが、前記第１の電極に形成された前記２以上の開口部のうちの少なくとも１つを介して電気的に接続され、
前記第２の電極と前記第２の配線部とが、前記第２の電極に形成された前記２以上の開口部のうちの少なくとも１つを介して電気的に接続される（７）に記載の電気音響変換器。
（９）
前記第１の基材および前記第２の基材のうち、少なくとも一方を構成する材料が、金属酸化物の焼成体である（１）ないし（８）のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
（１０）
前記第１の基材および前記第２の基材のうち、少なくとも一方を構成する材料が、樹脂材料である（１）ないし（８）のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
（１１）
第１のスペーサと、
第２のスペーサと、
前記第１のスペーサに形成される複数個の開口部および前記第２のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域がそれぞれ独立して振動自在とされて前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサにより支持される振動板と、
前記振動板と対向する主面における、前記第１のスペーサに形成される前記複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される第１の基材と、
前記振動板と対向する主面における、前記第２のスペーサに形成される前記複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される第２の基材と
を備え、
前記振動板においてそれぞれ独立して振動自在とされた領域のそれぞれを単位とする電気音響変換器を複数個備えるアレイ状電気音響変換装置。
（１２）
前記複数個の電気音響変換器が、格子点と対応して配置される（１１）に記載のアレイ状電気音響変換装置。
（１３）
第１のスペーサと、
第２のスペーサと、
前記第１のスペーサに形成される複数個の開口部および前記第２のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域がそれぞれ独立して振動自在とされて前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサにより支持される振動板と、
前記振動板と対向する主面における、前記第１のスペーサに形成される前記複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される第１の基材と、
前記振動板と対向する主面における、前記第２のスペーサに形成される前記複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される第２の基材と、
前記第１の基材の主面のうち、前記振動板と対向する主面とは反対側の主面上に配置され、前記第１の基材に形成された複数個の電極との電気的接続を有する１以上の上面側ドライバ回路と、
前記第２の基材の主面のうち、前記振動板と対向する主面とは反対側の主面上に配置され、前記第２の基材に形成された複数個の電極との電気的接続を有する１以上の底面側ドライバ回路と
を備え、
前記振動板においてそれぞれ独立して振動自在とされた領域のそれぞれを単位として、前記１以上の上面側ドライバ回路または前記１以上の底面側ドライバ回路からの駆動信号に応じて独立して駆動する電気音響変換器を複数個備える電気音響変換システム。
（１４）
前記上面側ドライバ回路および前記底面側ドライバ回路がそれぞれ２以上であり、
前記第１の基材の外形および前記第２の基材の外形が四角形状とされ、
前記２以上の上面側ドライバ回路が、前記第１の基材の周縁部に沿って配置され、
前記２以上の底面側ドライバ回路が、前記第２の基材の周縁部に沿って配置される（１３）に記載の電気音響変換システム。
（１５）
前記複数個の電気音響変換器が、２以上の群に区分され、
それぞれの群に属する１以上の電気音響変換器が、前記２以上の上面側ドライバ回路のうち、それぞれの群に対応した上面側ドライバ回路および前記２以上の底面側ドライバ回路のうち、それぞれの群に対応した底面側ドライバ回路により駆動される（１４）に記載の電気音響変換システム。
（１６）
前記複数個の電気音響変換器が、格子点と対応して四角形状に配置されるとともに、該四角形状の対角線に基づいて２以上の群に区分される（１５）に記載の電気音響変換システム。
【符号の説明】
【０１４２】
１，５１・・・電気音響変換システム
３，５３・・・振動部材
５ｔ，５５ｔ・・・上側スペーサ
５ｂ，５５ｂ・・・下側スペーサ
６ｅｔi，３６ｅｔi，３６ｅｂi・・・電極
７ｔ，２７ｔ，５７ｔ，６７ｔ・・・上側基材
７ｂ，２７ｂ，５７ｂ，６７ｂ・・・下側基材
８Ｗｔ，８Ｗｂ，５８Ｗｔ，５８Ｗｂ・・・配線パターン
９ａｔ，９ｂｔ，９ｃｔ，９ｄｔ・・・ドライバ回路
１１，６１・・・アレイ状電気音響変換装置
４１・・・信号処理部４１
Ｔi，Ｔ２i，Ｔ３i，Ｔ４i・・・電気音響変換器
Ｄi，Ｄ３i・・・ダイヤフラム部
Ｈｔi，Ａｔi・・・開口部
Ｓｔi，Ｓ３ｔi・・・上側スペーサ部
Ｓｂi，Ｓ３ｂi・・・下側スペーサ部
ｈ１i，ｈ２i，ｈ３i，ｈ４i・・・腕部
ｈｔ１i，ｈｔ２i・・・貫通穴
ｐｔ１i，ｐｔ２i，ｐｂ１i，ｐｂ２i・・・スルーホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のスペーサと、
第２のスペーサと、
前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサにより外周部を支持される振動板と、
前記振動板と対向する主面の少なくとも一部に第１の電極が形成される第１の基材と、
前記振動板と対向する主面の少なくとも一部に第２の電極が形成される第２の基材と
を備え、
前記第１の基材における前記振動板との対向面が、前記第１の電極の表面よりも前記振動板に対して凸とされ、
前記第２の基材における前記振動板との対向面が、前記第２の電極の表面よりも前記振動板に対して凸とされる電気音響変換器。
【請求項２】
前記振動板を構成する材料が、金属材料である請求項１に記載の電気音響変換器。
【請求項３】
前記金属材料が、ステンレス鋼である請求項２に記載の電気音響変換器。
【請求項４】
前記振動板の中心部が、前記外周部と前記中心部との間に形成された複数個の腕部により支持される請求項２に記載の電気音響変換器。
【請求項５】
前記振動板が変位することにより生じる空気の振動が、前記第１の電極および前記第２の電極に形成された開口部を介して外部に伝播する請求項１に記載の電気音響変換器。
【請求項６】
前記第１の電極に形成された開口部の個数が、２以上である請求項５に記載の電気音響変換器。
【請求項７】
前記第２の電極に形成された開口部の個数が、２以上である請求項６に記載の電気音響変換器。
【請求項８】
前記第１の基材の表面上に形成される第１の配線部と、
前記第２の基材の表面上に形成される第２の配線部と
をさらに備え、
前記第１の電極と前記第１の配線部とが、前記第１の電極に形成された前記２以上の開口部のうちの少なくとも１つを介して電気的に接続され、
前記第２の電極と前記第２の配線部とが、前記第２の電極に形成された前記２以上の開口部のうちの少なくとも１つを介して電気的に接続される請求項７に記載の電気音響変換器。
【請求項９】
前記第１の基材および前記第２の基材のうち、少なくとも一方を構成する材料が、金属酸化物の焼成体である請求項１に記載の電気音響変換器。
【請求項１０】
前記第１の基材および前記第２の基材のうち、少なくとも一方を構成する材料が、樹脂材料である請求項１に記載の電気音響変換器。
【請求項１１】
第１のスペーサと、
第２のスペーサと、
前記第１のスペーサに形成される複数個の開口部および前記第２のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域がそれぞれ独立して振動自在とされて前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサにより支持される振動板と、
前記振動板と対向する主面における、前記第１のスペーサに形成される前記複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される第１の基材と、
前記振動板と対向する主面における、前記第２のスペーサに形成される前記複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される第２の基材と
を備え、
前記振動板においてそれぞれ独立して振動自在とされた領域のそれぞれを単位とする電気音響変換器を複数個備えるアレイ状電気音響変換装置。
【請求項１２】
前記複数個の電気音響変換器が、格子点と対応して配置される請求項１１に記載のアレイ状電気音響変換装置。
【請求項１３】
第１のスペーサと、
第２のスペーサと、
前記第１のスペーサに形成される複数個の開口部および前記第２のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域がそれぞれ独立して振動自在とされて前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサにより支持される振動板と、
前記振動板と対向する主面における、前記第１のスペーサに形成される前記複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される第１の基材と、
前記振動板と対向する主面における、前記第２のスペーサに形成される前記複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される第２の基材と、
前記第１の基材の主面のうち、前記振動板と対向する主面とは反対側の主面上に配置され、前記第１の基材に形成された複数個の電極との電気的接続を有する１以上の上面側ドライバ回路と、
前記第２の基材の主面のうち、前記振動板と対向する主面とは反対側の主面上に配置され、前記第２の基材に形成された複数個の電極との電気的接続を有する１以上の底面側ドライバ回路と
を備え、
前記振動板においてそれぞれ独立して振動自在とされた領域のそれぞれを単位として、前記１以上の上面側ドライバ回路または前記１以上の底面側ドライバ回路からの駆動信号に応じて独立して駆動する電気音響変換器を複数個備える電気音響変換システム。
【請求項１４】
前記上面側ドライバ回路および前記底面側ドライバ回路がそれぞれ２以上であり、
前記第１の基材の外形および前記第２の基材の外形が四角形状とされ、
前記２以上の上面側ドライバ回路が、前記第１の基材の周縁部に沿って配置され、
前記２以上の底面側ドライバ回路が、前記第２の基材の周縁部に沿って配置される請求項１３に記載の電気音響変換システム。
【請求項１５】
前記複数個の電気音響変換器が、２以上の群に区分され、
それぞれの群に属する１以上の電気音響変換器が、前記２以上の上面側ドライバ回路のうち、それぞれの群に対応した上面側ドライバ回路および前記２以上の底面側ドライバ回路のうち、それぞれの群に対応した底面側ドライバ回路により駆動される請求項１４に記載の電気音響変換システム。
【請求項１６】
前記複数個の電気音響変換器が、格子点と対応して四角形状に配置されるとともに、該四角形状の対角線に基づいて２以上の群に区分される請求項１５に記載の電気音響変換システム。
【請求項１】
第１のスペーサと、
第２のスペーサと、
前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサにより外周部を支持される振動板と、
前記振動板と対向する主面の少なくとも一部に第１の電極が形成される第１の基材と、
前記振動板と対向する主面の少なくとも一部に第２の電極が形成される第２の基材と
を備え、
前記第１の基材における前記振動板との対向面が、前記第１の電極の表面よりも前記振動板に対して凸とされ、
前記第２の基材における前記振動板との対向面が、前記第２の電極の表面よりも前記振動板に対して凸とされる電気音響変換器。
【請求項２】
前記振動板を構成する材料が、金属材料である請求項１に記載の電気音響変換器。
【請求項３】
前記金属材料が、ステンレス鋼である請求項２に記載の電気音響変換器。
【請求項４】
前記振動板の中心部が、前記外周部と前記中心部との間に形成された複数個の腕部により支持される請求項２に記載の電気音響変換器。
【請求項５】
前記振動板が変位することにより生じる空気の振動が、前記第１の電極および前記第２の電極に形成された開口部を介して外部に伝播する請求項１に記載の電気音響変換器。
【請求項６】
前記第１の電極に形成された開口部の個数が、２以上である請求項５に記載の電気音響変換器。
【請求項７】
前記第２の電極に形成された開口部の個数が、２以上である請求項６に記載の電気音響変換器。
【請求項８】
前記第１の基材の表面上に形成される第１の配線部と、
前記第２の基材の表面上に形成される第２の配線部と
をさらに備え、
前記第１の電極と前記第１の配線部とが、前記第１の電極に形成された前記２以上の開口部のうちの少なくとも１つを介して電気的に接続され、
前記第２の電極と前記第２の配線部とが、前記第２の電極に形成された前記２以上の開口部のうちの少なくとも１つを介して電気的に接続される請求項７に記載の電気音響変換器。
【請求項９】
前記第１の基材および前記第２の基材のうち、少なくとも一方を構成する材料が、金属酸化物の焼成体である請求項１に記載の電気音響変換器。
【請求項１０】
前記第１の基材および前記第２の基材のうち、少なくとも一方を構成する材料が、樹脂材料である請求項１に記載の電気音響変換器。
【請求項１１】
第１のスペーサと、
第２のスペーサと、
前記第１のスペーサに形成される複数個の開口部および前記第２のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域がそれぞれ独立して振動自在とされて前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサにより支持される振動板と、
前記振動板と対向する主面における、前記第１のスペーサに形成される前記複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される第１の基材と、
前記振動板と対向する主面における、前記第２のスペーサに形成される前記複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される第２の基材と
を備え、
前記振動板においてそれぞれ独立して振動自在とされた領域のそれぞれを単位とする電気音響変換器を複数個備えるアレイ状電気音響変換装置。
【請求項１２】
前記複数個の電気音響変換器が、格子点と対応して配置される請求項１１に記載のアレイ状電気音響変換装置。
【請求項１３】
第１のスペーサと、
第２のスペーサと、
前記第１のスペーサに形成される複数個の開口部および前記第２のスペーサに形成される複数個の開口部に対応する複数個の領域がそれぞれ独立して振動自在とされて前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサにより支持される振動板と、
前記振動板と対向する主面における、前記第１のスペーサに形成される前記複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される第１の基材と、
前記振動板と対向する主面における、前記第２のスペーサに形成される前記複数個の開口部に対応する複数個の領域のそれぞれに電極が形成される第２の基材と、
前記第１の基材の主面のうち、前記振動板と対向する主面とは反対側の主面上に配置され、前記第１の基材に形成された複数個の電極との電気的接続を有する１以上の上面側ドライバ回路と、
前記第２の基材の主面のうち、前記振動板と対向する主面とは反対側の主面上に配置され、前記第２の基材に形成された複数個の電極との電気的接続を有する１以上の底面側ドライバ回路と
を備え、
前記振動板においてそれぞれ独立して振動自在とされた領域のそれぞれを単位として、前記１以上の上面側ドライバ回路または前記１以上の底面側ドライバ回路からの駆動信号に応じて独立して駆動する電気音響変換器を複数個備える電気音響変換システム。
【請求項１４】
前記上面側ドライバ回路および前記底面側ドライバ回路がそれぞれ２以上であり、
前記第１の基材の外形および前記第２の基材の外形が四角形状とされ、
前記２以上の上面側ドライバ回路が、前記第１の基材の周縁部に沿って配置され、
前記２以上の底面側ドライバ回路が、前記第２の基材の周縁部に沿って配置される請求項１３に記載の電気音響変換システム。
【請求項１５】
前記複数個の電気音響変換器が、２以上の群に区分され、
それぞれの群に属する１以上の電気音響変換器が、前記２以上の上面側ドライバ回路のうち、それぞれの群に対応した上面側ドライバ回路および前記２以上の底面側ドライバ回路のうち、それぞれの群に対応した底面側ドライバ回路により駆動される請求項１４に記載の電気音響変換システム。
【請求項１６】
前記複数個の電気音響変換器が、格子点と対応して四角形状に配置されるとともに、該四角形状の対角線に基づいて２以上の群に区分される請求項１５に記載の電気音響変換システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−５８８８９（Ｐ２０１３−５８８８９Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９５６７８（Ｐ２０１１−１９５６７８）
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]