音響変換器及びその駆動方法
【課題】広域周波数スペクトルで均一な応答特性を持つ音響変換器及びその駆動方法を提供する。
【解決手段】 基板上に設けられた複数の駆動ユニットグループ（１０、２０、３０）を備え、複数の駆動ユニットグループは、第１及び第２駆動ユニットグループを備え、第１及び第２駆動ユニットグループそれぞれは、少なくとも一つの電極を備え、第１駆動ユニットグループは第１位相で駆動され、第２駆動ユニットグループは第１位相と異なる第２位相で駆動される。複数の駆動ユニットグループは、他の周波数範囲で比較的均一な周波数応答特性を提供する。
【解決手段】 基板上に設けられた複数の駆動ユニットグループ（１０、２０、３０）を備え、複数の駆動ユニットグループは、第１及び第２駆動ユニットグループを備え、第１及び第２駆動ユニットグループそれぞれは、少なくとも一つの電極を備え、第１駆動ユニットグループは第１位相で駆動され、第２駆動ユニットグループは第１位相と異なる第２位相で駆動される。複数の駆動ユニットグループは、他の周波数範囲で比較的均一な周波数応答特性を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響変換器及びその駆動方法に係り、さらに詳細には、広域周波数スペクトルで均一な応答特性を持つ音響変換器及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長い間、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を利用した音響変換器についての関連研究が進められている。音響変換器は、その構造の単純さ及び薄型化に有利であるため、音声通信及びデータ通信のための端末機に、マイクロスピーカやマイクロレシーバとして多様に活用できる。また、超音波映像診断装置で最も重要な要素は、映像の質を向上させること、及び超小型の変換器を製作することである。マイクロ超音波変換器（ＭＵＴ；ＭｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）は、半導体工程と互換可能な工程を用いて電子回路と集積化できるという長所及び広域特性を持つ。このため、既存の圧電セラミック、圧電ポリマーで製作された超音波変換器でも高解像度の超音波映像が製作でき、さらには３次元立体映像も製作できる。
【０００３】
ＭＥＭＳ技術を利用した圧電型音響変換器は、圧電効果を利用して音波を発生させるものである。圧電型音響変換器は、外部から供給される電気的信号を機械的振動エネルギーに変えて音波を発生させる圧電型駆動ユニットを備える。圧電型駆動ユニットは、基板と基板上に設けられるメンブレン、及びメンブレン上に形成される第１電極と第２電極との間に位置している圧電層、を含む圧電素子を備える。圧電素子に交流電圧を印加すると、圧電層の形状が変形する。圧電層の変形はメンブレン上に振動を引き起こし、この振動により音波が発生する。ＭＥＭＳ技術を利用した静電型音響変換器は、基板上に形成される第１電極と、第１電極と離隔して設けられるメンブレン、及びメンブレン上に設けられる第２電極とを備える駆動ユニットで構成される。したがって、第１電極と第２電極との間に電圧を印加すると静電力が発生し、これにより、メンブレンが振動して音波を発生させる。またメンブレンに到達した音波によりメンブレンが振動し、第１電極と第２電極との間の静電容量が変化することで電気的信号を発生させる。
【０００４】
一方、１個の駆動ユニットを備える音響変換器は、駆動ユニットの材質及び形状によって特定周波数帯域の応答特性が決定される。このため、広域の周波数応答特性を得るには限界がある。また、同じ周波数応答特性を持つ複数の駆動ユニットを備える音響変換器では、同じ周波数応答特性が重畳するため、特定周波数帯域でのみ音圧が増大する。このため、広域の周波数応答特性を得るのには限界がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、広域で均一な周波数応答特性を持つ音響変換器及びその駆動方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面において、基板上に設けられた複数の駆動ユニットグループを備え、上記複数の駆動ユニットグループは、第１及び第２駆動ユニットグループを備え、上記第１及び第２駆動ユニットグループそれぞれは、少なくとも一つの電極を備え、上記第１駆動ユニットグループは第１位相で駆動され、上記第２駆動ユニットグループは上記第１位相と異なる第２位相で駆動される音響変換器が提供される。
【０００７】
上記第１駆動ユニットグループは、第１周波数領域における周波数応答特性を持ち、上記第２駆動ユニットグループは、上記第１周波数領域と異なる第２周波数領域における周波数応答特性を持つ。
【０００８】
上記第１及び第２周波数領域は、互いに隣接し、上記第１位相及び上記第２位相は、互いに逆である。
【０００９】
上記音響変換器は、上記基板と上記複数の駆動ユニットグループとの間に設けられた少なくとも一つのメンブレンをさらに備える。
【００１０】
上記第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１電極及び少なくとも一つの第２電極を備え、上記第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１電極及び少なくとも一つの第２電極を備える。
【００１１】
上記第１駆動ユニットグループの第２電極と、上記第２駆動ユニットグループの第１電極とは、第１配線により互いに電気的に連結され、上記第１駆動ユニットグループの第１電極と上記第２駆動ユニットグループの第２電極とは、第２配線により互いに電気的に連結される。
【００１２】
上記第１配線は交流電源の一端に連結され、上記第２配線は上記交流電源の他端に連結される。
【００１３】
上記音響変換器は、位相反転回路をさらに備え、上記位相反転回路は、上記第１駆動ユニットグループの第１及び第２電極のうち一つに連結され、上記位相反転回路は、上記第２駆動ユニットグループの第１及び第２電極のうち一つに連結される。
【００１４】
上記第１駆動ユニットグループの第２電極と上記第２駆動ユニットグループの第２電極とは、一体に形成されて共通電極を構成する。
【００１５】
上記音響変換器は、電源の一端に連結される位相反転回路をさらに備え、上記第１駆動ユニットグループの第１電極と上記第２駆動ユニットグループの第１電極のうち一つは、上記位相反転回路に連結される。
【００１６】
上記第１駆動ユニットグループは少なくとも一つの第１圧電型駆動ユニットを備え、上記第２駆動ユニットグループは少なくとも一つの第２圧電型駆動ユニットを備える。
【００１７】
上記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、単一平面上に設けられる。
【００１８】
上記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、上記基板上に設けられたメンブレン上に位置する。
【００１９】
上記第１及び第２圧電型駆動ユニットそれぞれは、第１電極と第２電極との間に設けられる圧電層を備える。上記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、サイズ及び形状のうち少なくとも一つが異なる。上記第１圧電型駆動ユニットは第１質量体を含み、上記第２圧電型駆動ユニットは、上記第１質量体と異なる重さを持つ第２質量体を含む。
【００２０】
上記第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１静電型駆動ユニットを備え、上記第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第２静電型駆動ユニットを備える。
上記第１静電型駆動ユニットは、メンブレン上の第１電極及び上記基板上の第２電極を備え、上記第２静電型駆動ユニットは、上記メンブレン上の第１電極及び上記基板上の第２電極を備える。
【００２１】
上記第１静電型駆動ユニットの第２電極と上記第２静電型駆動ユニットの第１電極とは、電源の一端に連結された第１配線により互いに電気的に連結され、上記第１静電型駆動ユニットの第１電極と上記第２静電型駆動ユニットの第２電極とは、上記電源の他端に連結された第２配線により互いに電気的に連結される。
【００２２】
上記第１静電型駆動ユニットの第２電極と上記第２静電型駆動ユニットの第２電極とは、上記基板上に一体に形成されて共通電極を構成し、上記第１静電型駆動ユニットの第１電極と上記第２静電型駆動ユニットの第１電極のうち一つは、位相反転回路に連結される。
【００２３】
上記第１駆動ユニットグループ内の駆動ユニットの数は、第２駆動ユニットグループ内の駆動ユニットの数と異なる。
【００２４】
本発明の他の側面において、基板上に設けられた複数の駆動ユニットグループを備え、上記複数の駆動ユニットグループは、第１ないし第３駆動ユニットグループを備え、上記第１ないし第３駆動ユニットグループそれぞれは、少なくとも一つの電極を備え、上記第１及び第３駆動ユニットグループは第１位相で駆動され、上記第２駆動ユニットグループは上記第１位相と異なる第２位相で駆動される音響変換器が提供される。
【００２５】
本発明の他の側面において、基板上に設けられた第１及び第２駆動ユニットグループを備える複数の駆動ユニットグループを備え、上記第１及び第２駆動ユニットグループそれぞれが少なくとも一つの電極を備える音響変換器を駆動する方法において、上記第１駆動ユニットグループを第１位相で駆動する段階と、上記第２駆動ユニットグループを第２位相で駆動する段階と、を含み、上記第１位相と上記第２位相とは相異なる音響変換器の駆動方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。
【図２】図１のII−II’線の断面図である。
【図３】相異なる周波数帯域の周波数特性を持つ３個の駆動ユニットグループをいずれも同一位相で駆動した場合と、３個の駆動ユニットグループのうち一つを他の２個の駆動ユニットグループと逆の位相で駆動した場合と、の周波数応答特性を示す図面である。
【図４】本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。
【図５】本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。
【図６】本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。
【図７】本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図面で同じ参照符号は同じ構成要素を称し、各構成要素のサイズや厚さは、説明の明瞭性のために誇張されている。一方、以下で説明される実施形態は単に例示的なものであって、これらの実施形態から多様な変形が可能である。
【００２８】
図１は、本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。そして、図２は、図１のII−II’線の断面図である。
【００２９】
図１及び図２を参照すれば、本発明の例示的な実施形態による音響変換器は、相異なる周波数応答特性を持つ複数の駆動ユニットグループ１０、２０、３０を備える。ここで、駆動ユニットグループ１０、２０、３０のうち少なくとも一つの駆動ユニットグループ２０は、他の駆動ユニットグループ１０、３０と異なる位相で駆動される。本実施形態で音響変換器は、圧電型音響変換器になりうる。
【００３０】
具体的に、音響変換器は、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ第１ないし第３駆動ユニットグループ１０、２０、３０を備える。ここで、第１駆動ユニットグループ１０は、例えば、相対的に低い第１周波数帯域の周波数特性を持つことができ、第２駆動ユニットグループ２０は、第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の周波数特性を持つことができる。また第３駆動ユニットグループ３０は、第２周波数帯域より高い第３周波数帯域の周波数応答特性を持つことができる。一方、図１に示された第１ないし第３駆動ユニットグループ１０、２０、３０の配置形態は、単に例示的なものであって、その他にも、第１ないし第３駆動ユニットグループ１０、２０、３０は、多様な形態で配されうる。また、図１には、音響変換器が３個の駆動ユニットグループ１０、２０、３０で構成される場合が図示されているが、その他にも、音響変換器は、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ２つまたは４つ以上の駆動ユニットグループを備えることができる。
【００３１】
第１ないし第３駆動ユニットグループ１０、２０、３０は、同一平面上に設けられる。第１駆動ユニットグループ１０は、少なくとも一つの第１圧電型駆動ユニット１１０を備えることができ、第２駆動ユニットグループ２０は、少なくとも一つの第２圧電型駆動ユニット１２０を備えることができる。第３駆動ユニットグループ３０は、少なくとも一つの第３圧電型駆動ユニット１３０を備えることができる。これらの第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０は、同一基板１０１上に設けられる。基板１０１としては、例えば、シリコン基板が使われるが、これに限定されずに多様な材質の基板が使われうる。図１を参照すれば、第１ないし第３駆動ユニットグループ１０、２０、３０それぞれは、２個の圧電型駆動ユニットを備える。すなわち、第１駆動ユニットグループ１０は、２個の第１圧電型駆動ユニット１１０を備え、第２駆動ユニットグループ２０は、２個の第２圧電型駆動ユニット１２０を備え、第３駆動ユニットグループ３０は、２個の第１圧電型駆動ユニット１３０を備える。しかし、各駆動ユニットグループ内の圧電型駆動ユニットの数は、２つに限定されるものではない。例えば、第１ないし第３駆動ユニットグループ１０、２０、３０は、それぞれ一つまたは３つ以上の第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０で構成でき、また第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０の配置形態も多様に変形できる。そして、図１に示された第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０の配置形態は、単に例示的なものであって、その他にも、第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０は多様な形態に配されうる。
【００３２】
図２を参照すれば、第１圧電型駆動ユニット１１０は、基板１０１上に形成されるメンブレン１０２と、メンブレン１０２上に設けられる第１圧電素子１１１とを備える。ここで、第１圧電素子１１１は、メンブレン１０２上に順次に積層される第１電極１１２、第１圧電層１１３及び第２電極１１４で構成される。そして、第２圧電型駆動ユニット１２０は、メンブレン１０２と、メンブレン１０２上に設けられる第２圧電素子１２１とを備える。ここで、第２圧電素子１２１は、メンブレン１０２上に順次に積層される第１電極１２２、第２圧電層１２３及び第２電極１２４で構成される。また、第３圧電型駆動ユニット１３０は、メンブレン１０２と、メンブレン１０２上に設けられる第３圧電素子１３１とを備える。ここで、第３圧電素子１３１は、メンブレン１０２上に順次に積層される第１電極１３２、第３圧電層１３３及び第２電極１３４で構成される。
【００３３】
第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０は、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つように、相異なるサイズを持つ。具体的に、第１圧電型駆動ユニット１１０は、相対的に低い第１周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第２及び第３圧電型駆動ユニット１２０、１３０よりも大型であり得る。そして、第２圧電型駆動ユニット１２０は、第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第１圧電型駆動ユニット１１０よりは小さくて、第３圧電型駆動ユニット１３０よりは大きいサイズを持つことができる。また、第３圧電型駆動ユニット１３０は、第２周波数帯域より高い第３周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第２圧電型駆動ユニット１２０よりも小型であり得る。
【００３４】
本発明の例示的な実施形態によれば、第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０のうち少なくとも一つの第２圧電型駆動ユニット１２０は、他の圧電型駆動ユニット１１０、１３０と他の位相で駆動される。具体的に、互いに隣接する周波数帯域の周波数特性を持つ圧電型駆動ユニットは、互いに逆の位相で駆動される。これにより、第１及び第３圧電型駆動ユニット１１０、１３０は、同一位相で駆動され、第２圧電型駆動ユニット１２０は、第１及び第３圧電型駆動ユニット１１０、１３０とは逆の位相で駆動される。
【００３５】
このような第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０は、図１及び図２に示したような配線構成により、一つの交流電源１９０で駆動できる。例えば、第１及び第３圧電型駆動ユニット１１０、１３０の第２電極１１４、１３４は、第１配線１５１により電気的に互いに連結されており、第１配線１５１は、交流電源１９０の一端に連結されている。そして、第２圧電型駆動ユニット１２０の第１電極１２２は、第１配線１５１を通じて、第１及び第２圧電型駆動ユニット１１０、１３０の第２電極１１４、１３４と互いに電気的に連結されている。これにより、第１圧電型駆動ユニット１１０の第２電極１１４、第２圧電型駆動ユニット１２０の第１電極１２２及び第３圧電型駆動ユニット１３０の第２電極１３４が、第１配線１５１により電気的に連結される。また、第１及び第３圧電型駆動ユニット１１０、１３０の第１電極１１２、１３２は、第２配線１５２により電気的に互いに連結されており、第２配線１５２は、交流電源１９０の他端に連結されている。電極１１４、１２２、１３４が第１配線１５１を通じて互いに電気的に連結されれば、第１圧電型駆動ユニット１１０の第１電極１１２、第２圧電型駆動ユニットの第２電極１２４及び第３圧電型駆動ユニット１３０の第１電極１３２が、第２配線１５２により電気的に連結される。したがって、交流電源１９０から音響変換器に電圧が印加されれば、第１及び第３圧電型駆動ユニット１１０、１３０は同じ位相で駆動され、第２圧電型駆動ユニット１２０は第１及び第３圧電型駆動ユニット１１０、１３０と逆の位相で駆動される。一方、第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０が、それぞれ別途の電源で駆動されることもできる。
【００３６】
圧電型駆動ユニット（例えば、第１圧電型駆動ユニット１１０）では、圧電型駆動ユニットのメンブレン（例えば、メンブレン１０２）の変形位相と出力音圧の位相とが、圧電型駆動ユニット（例えば、第１圧電型駆動ユニット１１０）の共振周波数前後に変わる。したがって、もし、互いに隣接する周波数帯域の周波数特性を持つ第１及び第２圧電型駆動ユニット１１０、１２０が同一位相で駆動される場合には、全体出力音圧がかなり低減するディップ形状が生じる。第１圧電型駆動ユニット１１０の共振周波数以下の周波数では、第１圧電型駆動ユニット１１０による出力音圧の位相は、第２圧電型駆動ユニット１２０による出力音圧の位相と同一になるので、全体出力音圧が上昇する。しかし、第１圧電型駆動ユニット１１０の共振周波数以上の周波数では、第１圧電型駆動ユニット１１０による出力音圧の位相が反転することで、第１圧電型駆動ユニット１１０による出力音圧の位相は、第２圧電型駆動ユニット１２０による出力音圧の位相と逆になる。これにより、第１圧電型駆動ユニット１１０による出力音圧と第２圧電型駆動ユニット１２０による出力音圧とが互いに相殺されて、全体出力音圧が低減するディップ現象が発生する。
【００３７】
本発明の例示的な実施形態では、問題点を解決するために、第２圧電型駆動ユニット１２０を、第１圧電型駆動ユニット１１０と逆の位相で駆動する。この場合には、第１圧電型駆動ユニット１１０の共振周波数以上の周波数で、第１圧電型駆動ユニット１１０による出力音圧と第２圧電型駆動ユニット１２０による出力音圧とが互いに補強される効果が発生して、第１周波数帯域から第２周波数帯域まで比較的均一な周波数応答特性を得ることができる。
【００３８】
第１圧電型駆動ユニット１１０の共振周波数以下の周波数では、第１圧電型駆動ユニット１１０による出力音圧の位相と、第２圧電型駆動ユニット１２０による出力音圧の位相とが逆になる。しかし、第１圧電型駆動ユニット１１０による出力音圧が第２圧電型駆動ユニット１２０による出力音圧より非常に大きいため、第１圧電型駆動ユニット１１０の共振周波数以下の周波数でも、比較的均一な周波数応答特性を得ることができる。
【００３９】
図３は、相異なる第１ないし第３周波数帯域の周波数特性を持つ３個の圧電型駆動ユニットをいずれも同一位相で駆動（同一位相駆動）した場合と、３個の圧電型駆動ユニットのうち、第２周波数帯域の圧電型駆動ユニットを他の２個の圧電型駆動ユニットと逆の位相で駆動した場合（位相反転駆動）との、音響変換器の周波数による出力音圧を示したものである。図３を参照すれば、同一位相駆動では、第１周波数帯域と第２周波数帯域との間及び第２周波数帯域と第３周波数帯域との間ではディップ現象が発生して全体出力音圧が低減したが、位相反転駆動では、第１周波数帯域から第３周波数帯域まで比較的均一な周波数応答特性を得ることができるということが分かる。
【００４０】
一方、以上の実施形態では、第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０が相異なるサイズを持つことで、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得る場合が説明された。しかし、その他にも多様な方法で相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ圧電型駆動ユニットが製作できる。
【００４１】
図４は、本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。以下では、前述した実施形態と異なる点を中心として説明する。
【００４２】
図４を参照すれば、本実施形態による音響変換器は相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ第１ないし第３駆動ユニットグループ１０’、２０’、３０’を備える。ここで、第１駆動ユニットグループ１０’は、例えば、相対的に低い第１周波数帯域の周波数特性を持つことができ、第２駆動ユニットグループ２０’は、第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の周波数応答特性を持つことができる。また第３駆動ユニットグループ３０’は、第２周波数帯域より高い第３周波数帯域の周波数応答特性を持つことができる。図１に図示された例示的な実施形態と同様に、第１及び第３駆動ユニットグループ１０’、３０’は、同一位相で駆動され、第２駆動ユニットグループ２０’は、第１及び第３圧電型駆動ユニット１０‘、３０’とは逆の位相で駆動される。一方、駆動ユニットグループ１０’、２０’、３０’は多様な数で設けられ、その配置も多様にすることができる。
【００４３】
第１駆動ユニットグループ１０’は、少なくとも一つの第１圧電型駆動ユニット１１０’を備え、第２駆動ユニットグループ２０’は、少なくとも一つの第２圧電型駆動ユニット１２０’を備える。そして、第３駆動ユニットグループ３０’は、少なくとも一つの第３圧電型駆動ユニット１３０’を備える。このような第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０’、１２０’、１３０’は、同一基板（図示せず）上に設けられる。図４で参照符号１０２’は、基板上に形成されたメンブレンを示す。本実施形態で、第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０’、１２０‘、１３０’は、そのサイズは同一であるが、相異なる形状を持つことで相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得ることができる。例えば、第１圧電型駆動ユニット１１０’は方形状を持つことができ、第２圧電型駆動ユニット１２０’は円形状を持つことができる。そして、第３圧電型駆動ユニット１３０’は、三角形状を持つことができる。しかし、これは単に例示的なものであって、その他にも、第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０’、１２０‘、１３０’は多様な形状を持つことができる。一方、第１ないし第３駆動ユニットグループ１０’、２０’、３０’は、それぞれ多様な数の第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０’、１２０‘、１３０’で構成され、またこのような第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０’、１２０’、１３０’の配置形態も多様に変形される。第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０’、１２０’、１３０’それぞれの構成は、前述した実施形態と同一であるので、これについての具体的な説明は省略する。一方、以上では第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０’、１２０’、１３０’が、そのサイズは同一であるが、形状が異なる場合が説明されたが、第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０’、１２０’、１３０’は、サイズと形状いずれも相異なる場合もありうる。
【００４４】
図５は、本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。以下では、前述した実施形態と異なる点を中心として説明する。
【００４５】
図５を参照すれば、本実施形態による音響変換器は、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ第１ないし第３駆動ユニットグループを備えることができる。ここで、第１駆動ユニットグループは、例えば、相対的に低い第１周波数帯域の周波数特性を持つことができ、第２駆動ユニットグループは、第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の周波数特性を持つことができる。また第３駆動ユニットグループは、第２周波数帯域より高い第３周波数帯域の周波数応答特性を持つことができる。本実施形態でも、前述した実施形態と同様に、第１及び第３駆動ユニットグループは同一位相で駆動され、第２駆動ユニットグループは、第１及び第３駆動ユニットグループとは異なる位相、さらに具体的には、逆の位相で駆動される。一方、駆動ユニットグループは多様な数で設けられ、その配置も多様にすることができる。
【００４６】
第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１圧電型駆動ユニット２１０を備えることができ、第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第２圧電型駆動ユニット２２０を備えることができる。そして、第３駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第３圧電型駆動ユニット２３０を備えることができる。これらの第１ないし第３圧電型駆動ユニット２１０、２２０、２３０は、同一基板２０１上に設けられる。本実施形態で、第１ないし第３圧電型駆動ユニット２１０、２２０、２３０は、サイズは同一であるものの相異なる重さの質量体２４１、２４２、２４３を含むことで、相異なる周波数帯域の周波数特性を得ることができる。具体的に、第１圧電型駆動ユニット２１０は、基板２０１上に形成されるメンブレン２０２と、メンブレン２０２の上面に設けられる第１圧電素子２１１と、メンブレン２０２の下面に設けられる第１質量体２４１とを備える。第２圧電型駆動ユニット２２０は、メンブレン２０２と、メンブレン２０２の上面に設けられる第２圧電素子２２１と、メンブレン２０２の下面に設けられる第２質量体２４２とを備える。そして、第３圧電型駆動ユニット２３０は、メンブレン２０２と、メンブレン２０２の上面に設けられる第３圧電素子２３１と、メンブレン２０２の下面に設けられる第３質量体２４３とを備える。ここで、第１質量体２４１は、第２及び第３質量体２４２、２４３より重く、第２質量体２４２は、第１質量体２４１よりは軽いが、第３質量体２４３よりは重い。そして、第３質量体２４３は第２質量体２４２よりも軽い。このように、本実施形態では、第１ないし第３圧電型駆動ユニット２１０、２２０、２３０が相異なる重さの第１ないし第３質量体２４１、２４２、２４３を含むことで、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得ることができる。
【００４７】
一方、以上の実施形態以外にも多様な方法により、第１ないし第３圧電型駆動ユニットが相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つことができる。例えば、第１ないし第３圧電型駆動ユニットが同じメンブレンサイズを持つが、圧電層のサイズを異ならせることで相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つこともある。
【００４８】
図６は、本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。以下では、前述した実施形態と異なる点を中心として説明する。本実施形態による音響変換器は、静電型超音波変換器になりうる。
【００４９】
図６を参照すれば、本実施形態による音響変換器は、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ複数の駆動ユニットグループを備え、これらの駆動ユニットグループのうち少なくとも一つは、他の駆動ユニットグループと逆の位相で駆動される。例えば、音響変換器は、図１に示したものと類似して配された、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ第１ないし第３駆動ユニットグループを備えることができる。しかし、これは単に例示的なものであって、音響変換器は多様な数の駆動ユニットグループを備えることができ、この駆動ユニットグループの配置も多様にすることができる。
【００５０】
図６に図示された本発明の例示的な実施形態によれば、第１駆動ユニットグループは、相対的に低い第１周波数帯域の周波数特性を持つことができ、第２駆動ユニットグループは、第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の周波数特性を持つことができる。また第３駆動ユニットグループは、第２周波数帯域より高い第３周波数帯域の周波数応答特性を持つことができる。そして、このような第１ないし第３駆動ユニットグループは、同一平面上に設けられうる。第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１静電型駆動ユニット３１０を備え、第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第２静電型駆動ユニット３２０を備える。第３駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第３静電型駆動ユニット３３０を備える。かかる第１ないし第３静電型駆動ユニット３１０、３２０、３３０は同一基板３０１上に設けられうる。基板３０１としては、例えば、シリコン基板が使われるが、これに限定されずに多様な材質の基板が使われうる。
【００５１】
図６を参照すれば、第１静電型駆動ユニット３１０は、基板３０１上に形成される第１電極３１２、第１電極３１２と離隔して設けられるメンブレン３０２、及びメンブレン３０２上に設けられる第２電極３１４を備える。第２静電型駆動ユニット３２０は、第１静電型駆動ユニット３１０の第１電極３１２から所定間隔離隔して基板３０１上に形成される第１電極３２２、第１電極３２２と離隔して設けられるメンブレン３０２、及び第１静電型駆動ユニット３１０の第２電極３１４から所定間隔離隔してメンブレン３０２上に設けられる第２電極３２４を備える。そして、第３静電型駆動ユニット３３０は、第１静電型駆動ユニット３１０の第１電極３１２から所定間隔離隔し、かつ第２静電型駆動ユニット３２０の第１電極３２２から所定間隔離隔して基板３０１上に形成される第１電極３３２、第１電極３３２と離隔して設けられるメンブレン３０２、及び第１静電型駆動ユニット３１０の第２電極３１４から所定間隔離隔し、かつ第２静電型駆動ユニット３２０の第２電極３２４から所定間隔離隔して前記メンブレン３０２上に設けられる第２電極３３４を備える。ここで、基板３０１上には、第１電極３１２、３２２、３３２を覆うように誘電体層３０５が形成されており、第１ないし第３駆動ユニット３１０、３２０、３３０の間には隔壁３６０が設けられる。
【００５２】
第１ないし第３静電型駆動ユニット３１０、３２０、３３０は、相異なるサイズを持つことで相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得ることができる。具体的に、第１静電型駆動ユニット３１０は、相対的に低い第１周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第２及び第３静電型駆動ユニット３２０、３３０よりも大型であり得る。そして、第２静電型駆動ユニット３２０は、第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第１静電型駆動ユニット３１０よりは小さく、第３静電型駆動ユニット３３０よりは大きいサイズを持つことができる。また、第３静電型駆動ユニット３３０は、第２周波数帯域より高い第３周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第２静電型駆動ユニット３２０よりも小型であり得る。
【００５３】
第１ないし第３静電型駆動ユニット３１０、３２０、３３０のうち少なくとも一つ３２０は、他の静電型駆動ユニット３１０、３３０と逆の位相で駆動される。具体的に、互いに隣接する周波数帯域の周波数特性を持つ静電型駆動ユニットは、互いに逆の位相で駆動できる。これにより、第１及び第３静電型駆動ユニット３１０、３３０は同一位相で駆動され、第２静電型駆動ユニット３２０は、第１及び第３圧電型駆動ユニット３１０、３３０とは逆の位相で駆動される。
【００５４】
図６を参照すれば、第１ないし第３静電型駆動ユニット３１０、３２０、３３０は一つの交流電源２９０で駆動される。具体的に、第１及び第３静電型駆動ユニット３１０、３３０の第２電極３１４、３３４は、第１配線３５１により電気的に互いに連結されており、第１配線３５１は交流電源２９０の一端に連結されている。そして、第２静電型駆動ユニット３２０の第１電極３２２は、第１配線３５１を通じて第２電極３１４、３３４と互いに電気的に連結されている。これにより、第１静電型駆動ユニット３１０の第２電極３１４、第２静電型駆動ユニット３２０の第１電極３２２及び第３静電型駆動ユニット３３０の第２電極３３４が、第１配線３５１により電気的に連結される。また、第１及び第３静電型駆動ユニット３１０、３３０の第１電極３１２、３３２は、第２配線３５２により電気的に互いに連結されており、第２配線３５２は、交流電源２９０の他端に連結されている。電極３１４、３２２、３３４が第１配線を通じ互いに電気的に連結されれば、第１静電型駆動ユニット３１０の第１電極３１２、第２静電型駆動ユニットの第２電極３２４及び第３静電型駆動ユニット３３０の第１電極３３２が、第２配線３５２により電気的に連結される。交流電源２９０から音響変換器に電圧が印加されれば、第１及び第３静電型駆動ユニット３１０、３３０は同じ位相で駆動され、第２静電型駆動ユニット３２０は、第１及び第３静電型駆動ユニット３１０、３３０と逆の位相で駆動される。第１ないし第３静電型駆動ユニット３１０、３２０、３３０がそれぞれ別途の電源で駆動されることもできる。
【００５５】
このように、第１及び第３静電型駆動ユニット３１０、３３０は、同じ位相で駆動し、第２静電型駆動ユニット３２０は、第１及び第３静電型駆動ユニット３１０、３３０と逆の位相で駆動すれば、前述したように、広域で均一な周波数応答特性を得ることができる。
【００５６】
本発明の例示的な実施形態によれば、第１ないし第３静電型駆動ユニット３１０、３２０、３３０が、そのサイズを互いに異ならせることで相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つことが説明された。しかし、その他にも前述したように、第１ないし第３静電型駆動ユニット３１０、３２０、３３０は形状を異ならせるか、またはサイズ及び形状を異ならせることで、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得ることができる。また、第１ないし第３静電型駆動ユニット３１０、３２０、３３０は、相異なる重さの質量体を含むことで相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得ることもできる。
【００５７】
図７は、本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。以下では、前述した実施形態と異なる点を中心として説明する。
【００５８】
図７を参照すれば、本実施形態による音響変換器は、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ複数の駆動ユニットグループを備え、駆動ユニットグループのうち少なくとも一つは、他の駆動ユニットグループと逆の位相で駆動される。例えば、音響変換器は、図１に示したものと類似して配された相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ第１ないし第３駆動ユニットグループを備える。しかし、これは単に例示的なものであって、音響変換器は多様な数の駆動ユニットグループを備えることができ、駆動ユニットグループの配置も多様にすることができる。
【００５９】
図７に図示された本発明の例示的な実施形態によれば、第１駆動ユニットグループは、相対的に低い第１周波数帯域の周波数応答特性を持つことができ、第２駆動ユニットグループは、第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の周波数応答特性を持つことができる。また第３駆動ユニットグループは、第２周波数帯域より高い第３周波数帯域の周波数応答特性を持つことができる。第１ないし第３駆動ユニットグループは、同一平面上に設けられる。第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１静電型駆動ユニット４１０を備え、第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第２静電型駆動ユニット４２０を備える。第３駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第３静電型駆動ユニット４３０を備える。これらの第１ないし第３静電型駆動ユニット４１０、４２０、４３０は、同一基板４０１上に設けられる。
【００６０】
図７を参照すれば、第１静電型駆動ユニット４１０は、基板４０１上に形成されるものであって、共通電極になりうる第１電極４０３、第１電極４０３と離隔して設けられるメンブレン４０２、及びメンブレン４０２上に設けられる第２電極４１４を備える。第２静電型駆動ユニット４２０は、第１電極４０３、メンブレン４０２、及び第１静電型駆動ユニット４１０の第２電極４１４から所定間隔離隔してメンブレン４０２上に設けられる第２電極４２４を備える。そして、第３静電型駆動ユニット４３０は、第１電極４０３、メンブレン４０２及び第１静電型駆動ユニット４１０の第２電極４１４から所定間隔離隔し、かつ第２静電型駆動ユニット４２０の第２電極４２４から所定間隔離隔してメンブレン４０２上に設けられる第２電極４３４を備える。図６を参照すれば、基板４０１上には、第１電極４０３を覆うように誘電体層４０５が形成されており、第１ないし第３駆動ユニット４１０、４２０、４３０の間には隔壁４６０が設けられる。
【００６１】
第１ないし第３静電型駆動ユニット４１０、４２０、４３０は、相異なるサイズを持つことで相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得ることができる。具体的に、第１静電型駆動ユニット４１０は、相対的に低い第１周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第２及び第３静電型駆動ユニット４２０、４３０よりも大型であり得る。そして、第２静電型駆動ユニット４２０は、第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第１静電型駆動ユニット４１０よりは小さくて、第３静電型駆動ユニット４３０よりは大きいサイズを持つことができる。また、第３静電型駆動ユニット４３０は、第２周波数帯域より高い第３周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第２静電型駆動ユニット４２０よりも小型であり得る。
【００６２】
第１ないし第３静電型駆動ユニット４１０、４２０、４３０のうち少なくとも一つ４２０は、他の静電型駆動ユニット４１０、４３０と逆の位相で駆動される。具体的に、互いに隣接する周波数帯域の周波数特性を持つ静電型駆動ユニットは、互いに逆の位相で駆動される。これにより、第１及び第３静電型駆動ユニット４１０、４３０は同一位相で駆動され、第２静電型駆動ユニット４２０は、第１及び第３圧電型駆動ユニット４１０、４３０とは逆の位相で駆動される。
【００６３】
これらの第１ないし第３静電型駆動ユニット４１０、４２０、４３０は、一つの交流電源３９０で駆動される。具体的に、第１及び第３静電型駆動ユニット４１０、４３０の第２電極４１４、４３４は、第１配線４５１により電気的に互いに連結されており、第１配線４５１は、交流電源３９０の一端に連結されている。そして、第２静電型駆動ユニット４２０の第２電極４２４は、位相反転回路４８０を備える第２配線４５２に電気的に連結されており、第２配線４５２は、第１配線４５１が連結された前記交流電源３９０の一端に連結されている。そして、第１電極４０３は、第３配線４５３に電気的に連結されており、第３配線４５３は、交流電源３９０の他端に連結されている。一方、第２配線は、位相反転回路４８０を使用する代わりに、交流電源３９０の他端に連結されてもよい。第３配線４５３は接地できる。これにより、交流電源３９０から音響変換器に電圧が印加されれば、第１及び第３静電型駆動ユニット４１０、４３０は、同じ位相で駆動され、第２静電型駆動ユニット４２０は、位相反転回路により第１及び第３静電型駆動ユニット４１０、４３０と逆の位相で駆動される。大体、第１ないし第３静電型駆動ユニット４１０、４２０、４３０がそれぞれ別途の電源で駆動されてもよい。
【００６４】
このように、第１及び第３静電型駆動ユニット４１０、４３０は、同じ位相で駆動し、第２静電型駆動ユニット４２０は、第１及び第３静電型駆動ユニット４１０、４３０と逆の位相で駆動すれば、広域で比較的均一な周波数応答特性を得ることができる。一方、本実施形態では、第１ないし第３静電型駆動ユニット４１０、４２０、４３０が、そのサイズを異ならせることで相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ場合が説明された。しかし、その他にも前述したように、第１ないし第３静電型駆動ユニット４１０、４２０、４３０は、その形状を異ならせるか、またはサイズ及び形状を異ならせることで、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得ることができる。また、第１ないし第３静電型駆動ユニット４１０、４２０、４３０は、相異なる重さの質量体を含むことで、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得ることもできる。
【００６５】
以上のように本発明の実施形態によれば、音響変換器は、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ複数の駆動ユニットグループを備え、これらの駆動ユニットグループのうち少なくとも一つは、他の駆動ユニットグループと異なる位相で駆動されることで、広域で均一な周波数応答特性を得ることができる。以上で本発明の実施形態が説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、音響変換器関連の技術分野に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 第１駆動ユニットグループ
２０ 第２駆動ユニットグループ
３０ 第３駆動ユニットグループ
１０２ メンブレン
１１０ 第１圧電型駆動ユニット
１１４、１２４、１３４ 第２電極
１２０ 第２圧電型駆動ユニット
１３０ 第３圧電型駆動ユニット
１５１ 第１配線
１５２ 第２配線
１９０ 交流電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響変換器及びその駆動方法に係り、さらに詳細には、広域周波数スペクトルで均一な応答特性を持つ音響変換器及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長い間、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を利用した音響変換器についての関連研究が進められている。音響変換器は、その構造の単純さ及び薄型化に有利であるため、音声通信及びデータ通信のための端末機に、マイクロスピーカやマイクロレシーバとして多様に活用できる。また、超音波映像診断装置で最も重要な要素は、映像の質を向上させること、及び超小型の変換器を製作することである。マイクロ超音波変換器（ＭＵＴ；ＭｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）は、半導体工程と互換可能な工程を用いて電子回路と集積化できるという長所及び広域特性を持つ。このため、既存の圧電セラミック、圧電ポリマーで製作された超音波変換器でも高解像度の超音波映像が製作でき、さらには３次元立体映像も製作できる。
【０００３】
ＭＥＭＳ技術を利用した圧電型音響変換器は、圧電効果を利用して音波を発生させるものである。圧電型音響変換器は、外部から供給される電気的信号を機械的振動エネルギーに変えて音波を発生させる圧電型駆動ユニットを備える。圧電型駆動ユニットは、基板と基板上に設けられるメンブレン、及びメンブレン上に形成される第１電極と第２電極との間に位置している圧電層、を含む圧電素子を備える。圧電素子に交流電圧を印加すると、圧電層の形状が変形する。圧電層の変形はメンブレン上に振動を引き起こし、この振動により音波が発生する。ＭＥＭＳ技術を利用した静電型音響変換器は、基板上に形成される第１電極と、第１電極と離隔して設けられるメンブレン、及びメンブレン上に設けられる第２電極とを備える駆動ユニットで構成される。したがって、第１電極と第２電極との間に電圧を印加すると静電力が発生し、これにより、メンブレンが振動して音波を発生させる。またメンブレンに到達した音波によりメンブレンが振動し、第１電極と第２電極との間の静電容量が変化することで電気的信号を発生させる。
【０００４】
一方、１個の駆動ユニットを備える音響変換器は、駆動ユニットの材質及び形状によって特定周波数帯域の応答特性が決定される。このため、広域の周波数応答特性を得るには限界がある。また、同じ周波数応答特性を持つ複数の駆動ユニットを備える音響変換器では、同じ周波数応答特性が重畳するため、特定周波数帯域でのみ音圧が増大する。このため、広域の周波数応答特性を得るのには限界がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、広域で均一な周波数応答特性を持つ音響変換器及びその駆動方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面において、基板上に設けられた複数の駆動ユニットグループを備え、上記複数の駆動ユニットグループは、第１及び第２駆動ユニットグループを備え、上記第１及び第２駆動ユニットグループそれぞれは、少なくとも一つの電極を備え、上記第１駆動ユニットグループは第１位相で駆動され、上記第２駆動ユニットグループは上記第１位相と異なる第２位相で駆動される音響変換器が提供される。
【０００７】
上記第１駆動ユニットグループは、第１周波数領域における周波数応答特性を持ち、上記第２駆動ユニットグループは、上記第１周波数領域と異なる第２周波数領域における周波数応答特性を持つ。
【０００８】
上記第１及び第２周波数領域は、互いに隣接し、上記第１位相及び上記第２位相は、互いに逆である。
【０００９】
上記音響変換器は、上記基板と上記複数の駆動ユニットグループとの間に設けられた少なくとも一つのメンブレンをさらに備える。
【００１０】
上記第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１電極及び少なくとも一つの第２電極を備え、上記第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１電極及び少なくとも一つの第２電極を備える。
【００１１】
上記第１駆動ユニットグループの第２電極と、上記第２駆動ユニットグループの第１電極とは、第１配線により互いに電気的に連結され、上記第１駆動ユニットグループの第１電極と上記第２駆動ユニットグループの第２電極とは、第２配線により互いに電気的に連結される。
【００１２】
上記第１配線は交流電源の一端に連結され、上記第２配線は上記交流電源の他端に連結される。
【００１３】
上記音響変換器は、位相反転回路をさらに備え、上記位相反転回路は、上記第１駆動ユニットグループの第１及び第２電極のうち一つに連結され、上記位相反転回路は、上記第２駆動ユニットグループの第１及び第２電極のうち一つに連結される。
【００１４】
上記第１駆動ユニットグループの第２電極と上記第２駆動ユニットグループの第２電極とは、一体に形成されて共通電極を構成する。
【００１５】
上記音響変換器は、電源の一端に連結される位相反転回路をさらに備え、上記第１駆動ユニットグループの第１電極と上記第２駆動ユニットグループの第１電極のうち一つは、上記位相反転回路に連結される。
【００１６】
上記第１駆動ユニットグループは少なくとも一つの第１圧電型駆動ユニットを備え、上記第２駆動ユニットグループは少なくとも一つの第２圧電型駆動ユニットを備える。
【００１７】
上記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、単一平面上に設けられる。
【００１８】
上記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、上記基板上に設けられたメンブレン上に位置する。
【００１９】
上記第１及び第２圧電型駆動ユニットそれぞれは、第１電極と第２電極との間に設けられる圧電層を備える。上記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、サイズ及び形状のうち少なくとも一つが異なる。上記第１圧電型駆動ユニットは第１質量体を含み、上記第２圧電型駆動ユニットは、上記第１質量体と異なる重さを持つ第２質量体を含む。
【００２０】
上記第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１静電型駆動ユニットを備え、上記第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第２静電型駆動ユニットを備える。
上記第１静電型駆動ユニットは、メンブレン上の第１電極及び上記基板上の第２電極を備え、上記第２静電型駆動ユニットは、上記メンブレン上の第１電極及び上記基板上の第２電極を備える。
【００２１】
上記第１静電型駆動ユニットの第２電極と上記第２静電型駆動ユニットの第１電極とは、電源の一端に連結された第１配線により互いに電気的に連結され、上記第１静電型駆動ユニットの第１電極と上記第２静電型駆動ユニットの第２電極とは、上記電源の他端に連結された第２配線により互いに電気的に連結される。
【００２２】
上記第１静電型駆動ユニットの第２電極と上記第２静電型駆動ユニットの第２電極とは、上記基板上に一体に形成されて共通電極を構成し、上記第１静電型駆動ユニットの第１電極と上記第２静電型駆動ユニットの第１電極のうち一つは、位相反転回路に連結される。
【００２３】
上記第１駆動ユニットグループ内の駆動ユニットの数は、第２駆動ユニットグループ内の駆動ユニットの数と異なる。
【００２４】
本発明の他の側面において、基板上に設けられた複数の駆動ユニットグループを備え、上記複数の駆動ユニットグループは、第１ないし第３駆動ユニットグループを備え、上記第１ないし第３駆動ユニットグループそれぞれは、少なくとも一つの電極を備え、上記第１及び第３駆動ユニットグループは第１位相で駆動され、上記第２駆動ユニットグループは上記第１位相と異なる第２位相で駆動される音響変換器が提供される。
【００２５】
本発明の他の側面において、基板上に設けられた第１及び第２駆動ユニットグループを備える複数の駆動ユニットグループを備え、上記第１及び第２駆動ユニットグループそれぞれが少なくとも一つの電極を備える音響変換器を駆動する方法において、上記第１駆動ユニットグループを第１位相で駆動する段階と、上記第２駆動ユニットグループを第２位相で駆動する段階と、を含み、上記第１位相と上記第２位相とは相異なる音響変換器の駆動方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。
【図２】図１のII−II’線の断面図である。
【図３】相異なる周波数帯域の周波数特性を持つ３個の駆動ユニットグループをいずれも同一位相で駆動した場合と、３個の駆動ユニットグループのうち一つを他の２個の駆動ユニットグループと逆の位相で駆動した場合と、の周波数応答特性を示す図面である。
【図４】本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。
【図５】本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。
【図６】本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。
【図７】本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図面で同じ参照符号は同じ構成要素を称し、各構成要素のサイズや厚さは、説明の明瞭性のために誇張されている。一方、以下で説明される実施形態は単に例示的なものであって、これらの実施形態から多様な変形が可能である。
【００２８】
図１は、本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。そして、図２は、図１のII−II’線の断面図である。
【００２９】
図１及び図２を参照すれば、本発明の例示的な実施形態による音響変換器は、相異なる周波数応答特性を持つ複数の駆動ユニットグループ１０、２０、３０を備える。ここで、駆動ユニットグループ１０、２０、３０のうち少なくとも一つの駆動ユニットグループ２０は、他の駆動ユニットグループ１０、３０と異なる位相で駆動される。本実施形態で音響変換器は、圧電型音響変換器になりうる。
【００３０】
具体的に、音響変換器は、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ第１ないし第３駆動ユニットグループ１０、２０、３０を備える。ここで、第１駆動ユニットグループ１０は、例えば、相対的に低い第１周波数帯域の周波数特性を持つことができ、第２駆動ユニットグループ２０は、第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の周波数特性を持つことができる。また第３駆動ユニットグループ３０は、第２周波数帯域より高い第３周波数帯域の周波数応答特性を持つことができる。一方、図１に示された第１ないし第３駆動ユニットグループ１０、２０、３０の配置形態は、単に例示的なものであって、その他にも、第１ないし第３駆動ユニットグループ１０、２０、３０は、多様な形態で配されうる。また、図１には、音響変換器が３個の駆動ユニットグループ１０、２０、３０で構成される場合が図示されているが、その他にも、音響変換器は、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ２つまたは４つ以上の駆動ユニットグループを備えることができる。
【００３１】
第１ないし第３駆動ユニットグループ１０、２０、３０は、同一平面上に設けられる。第１駆動ユニットグループ１０は、少なくとも一つの第１圧電型駆動ユニット１１０を備えることができ、第２駆動ユニットグループ２０は、少なくとも一つの第２圧電型駆動ユニット１２０を備えることができる。第３駆動ユニットグループ３０は、少なくとも一つの第３圧電型駆動ユニット１３０を備えることができる。これらの第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０は、同一基板１０１上に設けられる。基板１０１としては、例えば、シリコン基板が使われるが、これに限定されずに多様な材質の基板が使われうる。図１を参照すれば、第１ないし第３駆動ユニットグループ１０、２０、３０それぞれは、２個の圧電型駆動ユニットを備える。すなわち、第１駆動ユニットグループ１０は、２個の第１圧電型駆動ユニット１１０を備え、第２駆動ユニットグループ２０は、２個の第２圧電型駆動ユニット１２０を備え、第３駆動ユニットグループ３０は、２個の第１圧電型駆動ユニット１３０を備える。しかし、各駆動ユニットグループ内の圧電型駆動ユニットの数は、２つに限定されるものではない。例えば、第１ないし第３駆動ユニットグループ１０、２０、３０は、それぞれ一つまたは３つ以上の第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０で構成でき、また第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０の配置形態も多様に変形できる。そして、図１に示された第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０の配置形態は、単に例示的なものであって、その他にも、第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０は多様な形態に配されうる。
【００３２】
図２を参照すれば、第１圧電型駆動ユニット１１０は、基板１０１上に形成されるメンブレン１０２と、メンブレン１０２上に設けられる第１圧電素子１１１とを備える。ここで、第１圧電素子１１１は、メンブレン１０２上に順次に積層される第１電極１１２、第１圧電層１１３及び第２電極１１４で構成される。そして、第２圧電型駆動ユニット１２０は、メンブレン１０２と、メンブレン１０２上に設けられる第２圧電素子１２１とを備える。ここで、第２圧電素子１２１は、メンブレン１０２上に順次に積層される第１電極１２２、第２圧電層１２３及び第２電極１２４で構成される。また、第３圧電型駆動ユニット１３０は、メンブレン１０２と、メンブレン１０２上に設けられる第３圧電素子１３１とを備える。ここで、第３圧電素子１３１は、メンブレン１０２上に順次に積層される第１電極１３２、第３圧電層１３３及び第２電極１３４で構成される。
【００３３】
第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０は、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つように、相異なるサイズを持つ。具体的に、第１圧電型駆動ユニット１１０は、相対的に低い第１周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第２及び第３圧電型駆動ユニット１２０、１３０よりも大型であり得る。そして、第２圧電型駆動ユニット１２０は、第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第１圧電型駆動ユニット１１０よりは小さくて、第３圧電型駆動ユニット１３０よりは大きいサイズを持つことができる。また、第３圧電型駆動ユニット１３０は、第２周波数帯域より高い第３周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第２圧電型駆動ユニット１２０よりも小型であり得る。
【００３４】
本発明の例示的な実施形態によれば、第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０のうち少なくとも一つの第２圧電型駆動ユニット１２０は、他の圧電型駆動ユニット１１０、１３０と他の位相で駆動される。具体的に、互いに隣接する周波数帯域の周波数特性を持つ圧電型駆動ユニットは、互いに逆の位相で駆動される。これにより、第１及び第３圧電型駆動ユニット１１０、１３０は、同一位相で駆動され、第２圧電型駆動ユニット１２０は、第１及び第３圧電型駆動ユニット１１０、１３０とは逆の位相で駆動される。
【００３５】
このような第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０は、図１及び図２に示したような配線構成により、一つの交流電源１９０で駆動できる。例えば、第１及び第３圧電型駆動ユニット１１０、１３０の第２電極１１４、１３４は、第１配線１５１により電気的に互いに連結されており、第１配線１５１は、交流電源１９０の一端に連結されている。そして、第２圧電型駆動ユニット１２０の第１電極１２２は、第１配線１５１を通じて、第１及び第２圧電型駆動ユニット１１０、１３０の第２電極１１４、１３４と互いに電気的に連結されている。これにより、第１圧電型駆動ユニット１１０の第２電極１１４、第２圧電型駆動ユニット１２０の第１電極１２２及び第３圧電型駆動ユニット１３０の第２電極１３４が、第１配線１５１により電気的に連結される。また、第１及び第３圧電型駆動ユニット１１０、１３０の第１電極１１２、１３２は、第２配線１５２により電気的に互いに連結されており、第２配線１５２は、交流電源１９０の他端に連結されている。電極１１４、１２２、１３４が第１配線１５１を通じて互いに電気的に連結されれば、第１圧電型駆動ユニット１１０の第１電極１１２、第２圧電型駆動ユニットの第２電極１２４及び第３圧電型駆動ユニット１３０の第１電極１３２が、第２配線１５２により電気的に連結される。したがって、交流電源１９０から音響変換器に電圧が印加されれば、第１及び第３圧電型駆動ユニット１１０、１３０は同じ位相で駆動され、第２圧電型駆動ユニット１２０は第１及び第３圧電型駆動ユニット１１０、１３０と逆の位相で駆動される。一方、第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０が、それぞれ別途の電源で駆動されることもできる。
【００３６】
圧電型駆動ユニット（例えば、第１圧電型駆動ユニット１１０）では、圧電型駆動ユニットのメンブレン（例えば、メンブレン１０２）の変形位相と出力音圧の位相とが、圧電型駆動ユニット（例えば、第１圧電型駆動ユニット１１０）の共振周波数前後に変わる。したがって、もし、互いに隣接する周波数帯域の周波数特性を持つ第１及び第２圧電型駆動ユニット１１０、１２０が同一位相で駆動される場合には、全体出力音圧がかなり低減するディップ形状が生じる。第１圧電型駆動ユニット１１０の共振周波数以下の周波数では、第１圧電型駆動ユニット１１０による出力音圧の位相は、第２圧電型駆動ユニット１２０による出力音圧の位相と同一になるので、全体出力音圧が上昇する。しかし、第１圧電型駆動ユニット１１０の共振周波数以上の周波数では、第１圧電型駆動ユニット１１０による出力音圧の位相が反転することで、第１圧電型駆動ユニット１１０による出力音圧の位相は、第２圧電型駆動ユニット１２０による出力音圧の位相と逆になる。これにより、第１圧電型駆動ユニット１１０による出力音圧と第２圧電型駆動ユニット１２０による出力音圧とが互いに相殺されて、全体出力音圧が低減するディップ現象が発生する。
【００３７】
本発明の例示的な実施形態では、問題点を解決するために、第２圧電型駆動ユニット１２０を、第１圧電型駆動ユニット１１０と逆の位相で駆動する。この場合には、第１圧電型駆動ユニット１１０の共振周波数以上の周波数で、第１圧電型駆動ユニット１１０による出力音圧と第２圧電型駆動ユニット１２０による出力音圧とが互いに補強される効果が発生して、第１周波数帯域から第２周波数帯域まで比較的均一な周波数応答特性を得ることができる。
【００３８】
第１圧電型駆動ユニット１１０の共振周波数以下の周波数では、第１圧電型駆動ユニット１１０による出力音圧の位相と、第２圧電型駆動ユニット１２０による出力音圧の位相とが逆になる。しかし、第１圧電型駆動ユニット１１０による出力音圧が第２圧電型駆動ユニット１２０による出力音圧より非常に大きいため、第１圧電型駆動ユニット１１０の共振周波数以下の周波数でも、比較的均一な周波数応答特性を得ることができる。
【００３９】
図３は、相異なる第１ないし第３周波数帯域の周波数特性を持つ３個の圧電型駆動ユニットをいずれも同一位相で駆動（同一位相駆動）した場合と、３個の圧電型駆動ユニットのうち、第２周波数帯域の圧電型駆動ユニットを他の２個の圧電型駆動ユニットと逆の位相で駆動した場合（位相反転駆動）との、音響変換器の周波数による出力音圧を示したものである。図３を参照すれば、同一位相駆動では、第１周波数帯域と第２周波数帯域との間及び第２周波数帯域と第３周波数帯域との間ではディップ現象が発生して全体出力音圧が低減したが、位相反転駆動では、第１周波数帯域から第３周波数帯域まで比較的均一な周波数応答特性を得ることができるということが分かる。
【００４０】
一方、以上の実施形態では、第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０、１２０、１３０が相異なるサイズを持つことで、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得る場合が説明された。しかし、その他にも多様な方法で相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ圧電型駆動ユニットが製作できる。
【００４１】
図４は、本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。以下では、前述した実施形態と異なる点を中心として説明する。
【００４２】
図４を参照すれば、本実施形態による音響変換器は相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ第１ないし第３駆動ユニットグループ１０’、２０’、３０’を備える。ここで、第１駆動ユニットグループ１０’は、例えば、相対的に低い第１周波数帯域の周波数特性を持つことができ、第２駆動ユニットグループ２０’は、第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の周波数応答特性を持つことができる。また第３駆動ユニットグループ３０’は、第２周波数帯域より高い第３周波数帯域の周波数応答特性を持つことができる。図１に図示された例示的な実施形態と同様に、第１及び第３駆動ユニットグループ１０’、３０’は、同一位相で駆動され、第２駆動ユニットグループ２０’は、第１及び第３圧電型駆動ユニット１０‘、３０’とは逆の位相で駆動される。一方、駆動ユニットグループ１０’、２０’、３０’は多様な数で設けられ、その配置も多様にすることができる。
【００４３】
第１駆動ユニットグループ１０’は、少なくとも一つの第１圧電型駆動ユニット１１０’を備え、第２駆動ユニットグループ２０’は、少なくとも一つの第２圧電型駆動ユニット１２０’を備える。そして、第３駆動ユニットグループ３０’は、少なくとも一つの第３圧電型駆動ユニット１３０’を備える。このような第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０’、１２０’、１３０’は、同一基板（図示せず）上に設けられる。図４で参照符号１０２’は、基板上に形成されたメンブレンを示す。本実施形態で、第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０’、１２０‘、１３０’は、そのサイズは同一であるが、相異なる形状を持つことで相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得ることができる。例えば、第１圧電型駆動ユニット１１０’は方形状を持つことができ、第２圧電型駆動ユニット１２０’は円形状を持つことができる。そして、第３圧電型駆動ユニット１３０’は、三角形状を持つことができる。しかし、これは単に例示的なものであって、その他にも、第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０’、１２０‘、１３０’は多様な形状を持つことができる。一方、第１ないし第３駆動ユニットグループ１０’、２０’、３０’は、それぞれ多様な数の第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０’、１２０‘、１３０’で構成され、またこのような第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０’、１２０’、１３０’の配置形態も多様に変形される。第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０’、１２０’、１３０’それぞれの構成は、前述した実施形態と同一であるので、これについての具体的な説明は省略する。一方、以上では第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０’、１２０’、１３０’が、そのサイズは同一であるが、形状が異なる場合が説明されたが、第１ないし第３圧電型駆動ユニット１１０’、１２０’、１３０’は、サイズと形状いずれも相異なる場合もありうる。
【００４４】
図５は、本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。以下では、前述した実施形態と異なる点を中心として説明する。
【００４５】
図５を参照すれば、本実施形態による音響変換器は、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ第１ないし第３駆動ユニットグループを備えることができる。ここで、第１駆動ユニットグループは、例えば、相対的に低い第１周波数帯域の周波数特性を持つことができ、第２駆動ユニットグループは、第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の周波数特性を持つことができる。また第３駆動ユニットグループは、第２周波数帯域より高い第３周波数帯域の周波数応答特性を持つことができる。本実施形態でも、前述した実施形態と同様に、第１及び第３駆動ユニットグループは同一位相で駆動され、第２駆動ユニットグループは、第１及び第３駆動ユニットグループとは異なる位相、さらに具体的には、逆の位相で駆動される。一方、駆動ユニットグループは多様な数で設けられ、その配置も多様にすることができる。
【００４６】
第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１圧電型駆動ユニット２１０を備えることができ、第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第２圧電型駆動ユニット２２０を備えることができる。そして、第３駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第３圧電型駆動ユニット２３０を備えることができる。これらの第１ないし第３圧電型駆動ユニット２１０、２２０、２３０は、同一基板２０１上に設けられる。本実施形態で、第１ないし第３圧電型駆動ユニット２１０、２２０、２３０は、サイズは同一であるものの相異なる重さの質量体２４１、２４２、２４３を含むことで、相異なる周波数帯域の周波数特性を得ることができる。具体的に、第１圧電型駆動ユニット２１０は、基板２０１上に形成されるメンブレン２０２と、メンブレン２０２の上面に設けられる第１圧電素子２１１と、メンブレン２０２の下面に設けられる第１質量体２４１とを備える。第２圧電型駆動ユニット２２０は、メンブレン２０２と、メンブレン２０２の上面に設けられる第２圧電素子２２１と、メンブレン２０２の下面に設けられる第２質量体２４２とを備える。そして、第３圧電型駆動ユニット２３０は、メンブレン２０２と、メンブレン２０２の上面に設けられる第３圧電素子２３１と、メンブレン２０２の下面に設けられる第３質量体２４３とを備える。ここで、第１質量体２４１は、第２及び第３質量体２４２、２４３より重く、第２質量体２４２は、第１質量体２４１よりは軽いが、第３質量体２４３よりは重い。そして、第３質量体２４３は第２質量体２４２よりも軽い。このように、本実施形態では、第１ないし第３圧電型駆動ユニット２１０、２２０、２３０が相異なる重さの第１ないし第３質量体２４１、２４２、２４３を含むことで、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得ることができる。
【００４７】
一方、以上の実施形態以外にも多様な方法により、第１ないし第３圧電型駆動ユニットが相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つことができる。例えば、第１ないし第３圧電型駆動ユニットが同じメンブレンサイズを持つが、圧電層のサイズを異ならせることで相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つこともある。
【００４８】
図６は、本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。以下では、前述した実施形態と異なる点を中心として説明する。本実施形態による音響変換器は、静電型超音波変換器になりうる。
【００４９】
図６を参照すれば、本実施形態による音響変換器は、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ複数の駆動ユニットグループを備え、これらの駆動ユニットグループのうち少なくとも一つは、他の駆動ユニットグループと逆の位相で駆動される。例えば、音響変換器は、図１に示したものと類似して配された、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ第１ないし第３駆動ユニットグループを備えることができる。しかし、これは単に例示的なものであって、音響変換器は多様な数の駆動ユニットグループを備えることができ、この駆動ユニットグループの配置も多様にすることができる。
【００５０】
図６に図示された本発明の例示的な実施形態によれば、第１駆動ユニットグループは、相対的に低い第１周波数帯域の周波数特性を持つことができ、第２駆動ユニットグループは、第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の周波数特性を持つことができる。また第３駆動ユニットグループは、第２周波数帯域より高い第３周波数帯域の周波数応答特性を持つことができる。そして、このような第１ないし第３駆動ユニットグループは、同一平面上に設けられうる。第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１静電型駆動ユニット３１０を備え、第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第２静電型駆動ユニット３２０を備える。第３駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第３静電型駆動ユニット３３０を備える。かかる第１ないし第３静電型駆動ユニット３１０、３２０、３３０は同一基板３０１上に設けられうる。基板３０１としては、例えば、シリコン基板が使われるが、これに限定されずに多様な材質の基板が使われうる。
【００５１】
図６を参照すれば、第１静電型駆動ユニット３１０は、基板３０１上に形成される第１電極３１２、第１電極３１２と離隔して設けられるメンブレン３０２、及びメンブレン３０２上に設けられる第２電極３１４を備える。第２静電型駆動ユニット３２０は、第１静電型駆動ユニット３１０の第１電極３１２から所定間隔離隔して基板３０１上に形成される第１電極３２２、第１電極３２２と離隔して設けられるメンブレン３０２、及び第１静電型駆動ユニット３１０の第２電極３１４から所定間隔離隔してメンブレン３０２上に設けられる第２電極３２４を備える。そして、第３静電型駆動ユニット３３０は、第１静電型駆動ユニット３１０の第１電極３１２から所定間隔離隔し、かつ第２静電型駆動ユニット３２０の第１電極３２２から所定間隔離隔して基板３０１上に形成される第１電極３３２、第１電極３３２と離隔して設けられるメンブレン３０２、及び第１静電型駆動ユニット３１０の第２電極３１４から所定間隔離隔し、かつ第２静電型駆動ユニット３２０の第２電極３２４から所定間隔離隔して前記メンブレン３０２上に設けられる第２電極３３４を備える。ここで、基板３０１上には、第１電極３１２、３２２、３３２を覆うように誘電体層３０５が形成されており、第１ないし第３駆動ユニット３１０、３２０、３３０の間には隔壁３６０が設けられる。
【００５２】
第１ないし第３静電型駆動ユニット３１０、３２０、３３０は、相異なるサイズを持つことで相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得ることができる。具体的に、第１静電型駆動ユニット３１０は、相対的に低い第１周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第２及び第３静電型駆動ユニット３２０、３３０よりも大型であり得る。そして、第２静電型駆動ユニット３２０は、第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第１静電型駆動ユニット３１０よりは小さく、第３静電型駆動ユニット３３０よりは大きいサイズを持つことができる。また、第３静電型駆動ユニット３３０は、第２周波数帯域より高い第３周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第２静電型駆動ユニット３２０よりも小型であり得る。
【００５３】
第１ないし第３静電型駆動ユニット３１０、３２０、３３０のうち少なくとも一つ３２０は、他の静電型駆動ユニット３１０、３３０と逆の位相で駆動される。具体的に、互いに隣接する周波数帯域の周波数特性を持つ静電型駆動ユニットは、互いに逆の位相で駆動できる。これにより、第１及び第３静電型駆動ユニット３１０、３３０は同一位相で駆動され、第２静電型駆動ユニット３２０は、第１及び第３圧電型駆動ユニット３１０、３３０とは逆の位相で駆動される。
【００５４】
図６を参照すれば、第１ないし第３静電型駆動ユニット３１０、３２０、３３０は一つの交流電源２９０で駆動される。具体的に、第１及び第３静電型駆動ユニット３１０、３３０の第２電極３１４、３３４は、第１配線３５１により電気的に互いに連結されており、第１配線３５１は交流電源２９０の一端に連結されている。そして、第２静電型駆動ユニット３２０の第１電極３２２は、第１配線３５１を通じて第２電極３１４、３３４と互いに電気的に連結されている。これにより、第１静電型駆動ユニット３１０の第２電極３１４、第２静電型駆動ユニット３２０の第１電極３２２及び第３静電型駆動ユニット３３０の第２電極３３４が、第１配線３５１により電気的に連結される。また、第１及び第３静電型駆動ユニット３１０、３３０の第１電極３１２、３３２は、第２配線３５２により電気的に互いに連結されており、第２配線３５２は、交流電源２９０の他端に連結されている。電極３１４、３２２、３３４が第１配線を通じ互いに電気的に連結されれば、第１静電型駆動ユニット３１０の第１電極３１２、第２静電型駆動ユニットの第２電極３２４及び第３静電型駆動ユニット３３０の第１電極３３２が、第２配線３５２により電気的に連結される。交流電源２９０から音響変換器に電圧が印加されれば、第１及び第３静電型駆動ユニット３１０、３３０は同じ位相で駆動され、第２静電型駆動ユニット３２０は、第１及び第３静電型駆動ユニット３１０、３３０と逆の位相で駆動される。第１ないし第３静電型駆動ユニット３１０、３２０、３３０がそれぞれ別途の電源で駆動されることもできる。
【００５５】
このように、第１及び第３静電型駆動ユニット３１０、３３０は、同じ位相で駆動し、第２静電型駆動ユニット３２０は、第１及び第３静電型駆動ユニット３１０、３３０と逆の位相で駆動すれば、前述したように、広域で均一な周波数応答特性を得ることができる。
【００５６】
本発明の例示的な実施形態によれば、第１ないし第３静電型駆動ユニット３１０、３２０、３３０が、そのサイズを互いに異ならせることで相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つことが説明された。しかし、その他にも前述したように、第１ないし第３静電型駆動ユニット３１０、３２０、３３０は形状を異ならせるか、またはサイズ及び形状を異ならせることで、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得ることができる。また、第１ないし第３静電型駆動ユニット３１０、３２０、３３０は、相異なる重さの質量体を含むことで相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得ることもできる。
【００５７】
図７は、本発明の例示的な実施形態による音響変換器を示す平面図である。以下では、前述した実施形態と異なる点を中心として説明する。
【００５８】
図７を参照すれば、本実施形態による音響変換器は、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ複数の駆動ユニットグループを備え、駆動ユニットグループのうち少なくとも一つは、他の駆動ユニットグループと逆の位相で駆動される。例えば、音響変換器は、図１に示したものと類似して配された相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ第１ないし第３駆動ユニットグループを備える。しかし、これは単に例示的なものであって、音響変換器は多様な数の駆動ユニットグループを備えることができ、駆動ユニットグループの配置も多様にすることができる。
【００５９】
図７に図示された本発明の例示的な実施形態によれば、第１駆動ユニットグループは、相対的に低い第１周波数帯域の周波数応答特性を持つことができ、第２駆動ユニットグループは、第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の周波数応答特性を持つことができる。また第３駆動ユニットグループは、第２周波数帯域より高い第３周波数帯域の周波数応答特性を持つことができる。第１ないし第３駆動ユニットグループは、同一平面上に設けられる。第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１静電型駆動ユニット４１０を備え、第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第２静電型駆動ユニット４２０を備える。第３駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第３静電型駆動ユニット４３０を備える。これらの第１ないし第３静電型駆動ユニット４１０、４２０、４３０は、同一基板４０１上に設けられる。
【００６０】
図７を参照すれば、第１静電型駆動ユニット４１０は、基板４０１上に形成されるものであって、共通電極になりうる第１電極４０３、第１電極４０３と離隔して設けられるメンブレン４０２、及びメンブレン４０２上に設けられる第２電極４１４を備える。第２静電型駆動ユニット４２０は、第１電極４０３、メンブレン４０２、及び第１静電型駆動ユニット４１０の第２電極４１４から所定間隔離隔してメンブレン４０２上に設けられる第２電極４２４を備える。そして、第３静電型駆動ユニット４３０は、第１電極４０３、メンブレン４０２及び第１静電型駆動ユニット４１０の第２電極４１４から所定間隔離隔し、かつ第２静電型駆動ユニット４２０の第２電極４２４から所定間隔離隔してメンブレン４０２上に設けられる第２電極４３４を備える。図６を参照すれば、基板４０１上には、第１電極４０３を覆うように誘電体層４０５が形成されており、第１ないし第３駆動ユニット４１０、４２０、４３０の間には隔壁４６０が設けられる。
【００６１】
第１ないし第３静電型駆動ユニット４１０、４２０、４３０は、相異なるサイズを持つことで相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得ることができる。具体的に、第１静電型駆動ユニット４１０は、相対的に低い第１周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第２及び第３静電型駆動ユニット４２０、４３０よりも大型であり得る。そして、第２静電型駆動ユニット４２０は、第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第１静電型駆動ユニット４１０よりは小さくて、第３静電型駆動ユニット４３０よりは大きいサイズを持つことができる。また、第３静電型駆動ユニット４３０は、第２周波数帯域より高い第３周波数帯域の周波数応答特性を持つように、第２静電型駆動ユニット４２０よりも小型であり得る。
【００６２】
第１ないし第３静電型駆動ユニット４１０、４２０、４３０のうち少なくとも一つ４２０は、他の静電型駆動ユニット４１０、４３０と逆の位相で駆動される。具体的に、互いに隣接する周波数帯域の周波数特性を持つ静電型駆動ユニットは、互いに逆の位相で駆動される。これにより、第１及び第３静電型駆動ユニット４１０、４３０は同一位相で駆動され、第２静電型駆動ユニット４２０は、第１及び第３圧電型駆動ユニット４１０、４３０とは逆の位相で駆動される。
【００６３】
これらの第１ないし第３静電型駆動ユニット４１０、４２０、４３０は、一つの交流電源３９０で駆動される。具体的に、第１及び第３静電型駆動ユニット４１０、４３０の第２電極４１４、４３４は、第１配線４５１により電気的に互いに連結されており、第１配線４５１は、交流電源３９０の一端に連結されている。そして、第２静電型駆動ユニット４２０の第２電極４２４は、位相反転回路４８０を備える第２配線４５２に電気的に連結されており、第２配線４５２は、第１配線４５１が連結された前記交流電源３９０の一端に連結されている。そして、第１電極４０３は、第３配線４５３に電気的に連結されており、第３配線４５３は、交流電源３９０の他端に連結されている。一方、第２配線は、位相反転回路４８０を使用する代わりに、交流電源３９０の他端に連結されてもよい。第３配線４５３は接地できる。これにより、交流電源３９０から音響変換器に電圧が印加されれば、第１及び第３静電型駆動ユニット４１０、４３０は、同じ位相で駆動され、第２静電型駆動ユニット４２０は、位相反転回路により第１及び第３静電型駆動ユニット４１０、４３０と逆の位相で駆動される。大体、第１ないし第３静電型駆動ユニット４１０、４２０、４３０がそれぞれ別途の電源で駆動されてもよい。
【００６４】
このように、第１及び第３静電型駆動ユニット４１０、４３０は、同じ位相で駆動し、第２静電型駆動ユニット４２０は、第１及び第３静電型駆動ユニット４１０、４３０と逆の位相で駆動すれば、広域で比較的均一な周波数応答特性を得ることができる。一方、本実施形態では、第１ないし第３静電型駆動ユニット４１０、４２０、４３０が、そのサイズを異ならせることで相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ場合が説明された。しかし、その他にも前述したように、第１ないし第３静電型駆動ユニット４１０、４２０、４３０は、その形状を異ならせるか、またはサイズ及び形状を異ならせることで、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得ることができる。また、第１ないし第３静電型駆動ユニット４１０、４２０、４３０は、相異なる重さの質量体を含むことで、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を得ることもできる。
【００６５】
以上のように本発明の実施形態によれば、音響変換器は、相異なる周波数帯域の周波数応答特性を持つ複数の駆動ユニットグループを備え、これらの駆動ユニットグループのうち少なくとも一つは、他の駆動ユニットグループと異なる位相で駆動されることで、広域で均一な周波数応答特性を得ることができる。以上で本発明の実施形態が説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、音響変換器関連の技術分野に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 第１駆動ユニットグループ
２０ 第２駆動ユニットグループ
３０ 第３駆動ユニットグループ
１０２ メンブレン
１１０ 第１圧電型駆動ユニット
１１４、１２４、１３４ 第２電極
１２０ 第２圧電型駆動ユニット
１３０ 第３圧電型駆動ユニット
１５１ 第１配線
１５２ 第２配線
１９０ 交流電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた複数の駆動ユニットグループを備え、
前記複数の駆動ユニットグループは、第１及び第２駆動ユニットグループを備え、
前記第１及び第２駆動ユニットグループそれぞれは、少なくとも一つの電極を備え、
前記第１駆動ユニットグループは第１位相で駆動され、前記第２駆動ユニットグループは前記第１位相と異なる第２位相で駆動される音響変換器。
【請求項２】
前記第１駆動ユニットグループは、第１周波数領域における周波数応答特性を持ち、前記第２駆動ユニットグループは、前記第１周波数領域と異なる第２周波数領域における周波数応答特性を持つ請求項１に記載の音響変換器。
【請求項３】
前記第１及び第２周波数領域は、互いに隣接する請求項２に記載の音響変換器。
【請求項４】
前記第１位相及び前記第２位相は、互いに逆である請求項１から３のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項５】
前記基板と前記複数の駆動ユニットグループとの間に設けられた少なくとも一つのメンブレンをさらに備える請求項１から４のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項６】
前記第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１電極及び少なくとも一つの第２電極を備え、前記第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１電極及び少なくとも一つの第２電極を備える請求項１から５のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項７】
前記第１駆動ユニットグループの第２電極と、前記第２駆動ユニットグループの第１電極とは、第１配線により互いに電気的に連結され、
前記第１駆動ユニットグループの第１電極と前記第２駆動ユニットグループの第２電極とは、第２配線により互いに電気的に連結される請求項６に記載の音響変換器。
【請求項８】
前記第１配線は交流電源の一端に連結され、前記第２配線は前記交流電源の他端に連結される請求項７に記載の音響変換器。
【請求項９】
位相反転回路をさらに備え、
前記位相反転回路は、前記第１駆動ユニットグループの第１及び第２電極のうち一つに連結され、
前記位相反転回路は、前記第２駆動ユニットグループの第１及び第２電極のうち一つに連結される請求項６から８のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項１０】
前記第１駆動ユニットグループの第２電極と前記第２駆動ユニットグループの第２電極とは、一体に形成されて共通電極を構成する請求項６から９のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項１１】
電源の一端に連結される位相反転回路をさらに備え、
前記第１駆動ユニットグループの第１電極と前記第２駆動ユニットグループの第１電極のうち一つは、前記位相反転回路に連結される請求項１０に記載の音響変換器。
【請求項１２】
前記第１駆動ユニットグループは少なくとも一つの第１圧電型駆動ユニットを備え、前記第２駆動ユニットグループは少なくとも一つの第２圧電型駆動ユニットを備える請求項１から１１のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項１３】
前記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、単一平面上に設けられる請求項１２に記載の音響変換器。
【請求項１４】
前記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、前記基板上に設けられたメンブレン上に位置する請求項１２に記載の音響変換器。
【請求項１５】
前記第１及び第２圧電型駆動ユニットそれぞれは、第１電極と第２電極との間に設けられる圧電層を備える請求項１２から１４のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項１６】
前記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、サイズ及び形状のうち少なくとも一つが異なる請求項１２から１５のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項１７】
前記第１圧電型駆動ユニットは第１質量体を含み、前記第２圧電型駆動ユニットは、前記第１質量体と異なる重さを持つ第２質量体を含む請求項１２から１６のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項１８】
前記第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１静電型駆動ユニットを備え、前記第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第２静電型駆動ユニットを備える請求項１から１７のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項１９】
前記第１静電型駆動ユニットは、メンブレン上の第１電極及び前記基板上の第２電極を備え、前記第２静電型駆動ユニットは、前記メンブレン上の第１電極及び前記基板上の第２電極を備える請求項１８に記載の音響変換器。
【請求項２０】
前記第１静電型駆動ユニットの第２電極と前記第２静電型駆動ユニットの第１電極とは、電源の一端に連結された第１配線により互いに電気的に連結され、
前記第１静電型駆動ユニットの第１電極と前記第２静電型駆動ユニットの第２電極とは、前記電源の他端に連結された第２配線により互いに電気的に連結される請求項１９に記載の音響変換器。
【請求項２１】
前記第１静電型駆動ユニットの第２電極と前記第２静電型駆動ユニットの第２電極とは、前記基板上に一体に形成されて共通電極を構成し、
前記第１静電型駆動ユニットの第１電極と前記第２静電型駆動ユニットの第１電極のうち一つは、位相反転回路に連結される請求項１９または２０に記載の音響変換器。
【請求項２２】
前記第１駆動ユニットグループ内の駆動ユニットの数は、第２駆動ユニットグループ内の駆動ユニットの数と異なる請求項１から２１のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項２３】
基板上に設けられた複数の駆動ユニットグループを備え、
前記複数の駆動ユニットグループは、第１ないし第３駆動ユニットグループを備え、
前記第１ないし第３駆動ユニットグループそれぞれは、少なくとも一つの電極を備え、
前記第１及び第３駆動ユニットグループは第１位相で駆動され、前記第２駆動ユニットグループは前記第１位相と異なる第２位相で駆動される音響変換器。
【請求項２４】
第１ないし第３駆動ユニットグループは、それぞれ第１ないし第３周波数領域における周波数応答特性を持ち、前記第１ないし第３周波数領域は相異なる請求項２３に記載の音響変換器。
【請求項２５】
前記第１位相と前記第２位相とは、互いに逆である請求項２４に記載の音響変換器。
【請求項２６】
基板上に設けられた第１及び第２駆動ユニットグループを備える複数の駆動ユニットグループを備え、前記第１及び第２駆動ユニットグループそれぞれが少なくとも一つの電極を備える音響変換器を駆動する方法において、
前記第１駆動ユニットグループを第１位相で駆動する段階と、
前記第２駆動ユニットグループを第２位相で駆動する段階と、を含み、
前記第１位相と前記第２位相とは相異なる音響変換器の駆動方法。
【請求項２７】
前記第１駆動ユニットグループは、第１周波数領域における周波数応答特性を持ち、前記第２駆動ユニットグループは、前記第１周波数領域と異なる第２周波数領域における周波数応答特性を持つ請求項２６に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項２８】
前記第１及び第２周波数領域は、互いに隣接する請求項２７に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項２９】
前記第１位相と前記第２位相とは、互いに逆である請求項２６から２８のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３０】
前記基板と前記複数の駆動ユニットグループとの間に設けられた少なくとも一つのメンブレンをさらに備える請求項２６から２９のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３１】
前記第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１電極及び少なくとも一つの第２電極を備え、前記第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１電極及び少なくとも一つの第２電極を備える請求項２６から３０のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３２】
前記第１駆動ユニットグループの第２電極と前記第２駆動ユニットグループの第１電極とは、第１配線により互いに電気的に連結され、
前記第１駆動ユニットグループの第１電極と前記第２駆動ユニットグループの第２電極とは、第２配線により互いに電気的に連結される請求項３１に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３３】
前記第１配線は交流電源の一端に連結され、前記第２配線は前記交流電源の他端に連結される請求項３２に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３４】
前記音響変換器は位相反転回路をさらに備え、
前記位相反転回路は、前記第１駆動ユニットグループの第１及び第２電極のうち一つに連結され、前記位相反転回路は、前記第２駆動ユニットグループの第１及び第２電極のうち一つに連結される請求項３１から３３のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３５】
前記第１駆動ユニットグループの第２電極と前記第２駆動ユニットグループの第２電極とは、一体に形成されて共通電極を構成する請求項３１から３４のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３６】
前記音響変換器は、電源の一端に連結される位相反転回路をさらに備え、
前記第１駆動ユニットグループの第１電極と前記第２駆動ユニットグループの第１電極のうち一つは、前記位相反転回路に連結される請求項３５に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３７】
前記第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１圧電型駆動ユニットを備え、前記第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第２圧電型駆動ユニットを備える請求項２６から３６のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３８】
前記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、単一平面上に設けられる請求項３７に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３９】
前記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、前記基板上に設けられたメンブレン上に位置する請求項３７または３８に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項４０】
前記第１及び第２圧電型駆動ユニットそれぞれは、第１電極と第２電極との間に設けられる圧電層を備える請求項３７から３９のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項４１】
前記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、サイズ及び形状のうち少なくとも一つが異なる請求項３７から４０のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項４２】
前記第１圧電型駆動ユニットは第１質量体を含み、前記第２圧電型駆動ユニットは前記第１質量体と異なる重さを持つ第２質量体を含む請求項３７から４１のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項４３】
前記第１駆動ユニットグループは少なくとも一つの第１静電型駆動ユニットを備え、前記第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第２静電型駆動ユニットを備える請求項２６から４２のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項４４】
前記第１静電型駆動ユニットは、メンブレン上の第１電極及び前記基板上の第２電極を備え、前記第２静電型駆動ユニットは、前記メンブレン上の第１電極及び前記基板上の第２電極を備える請求項４３に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項４５】
前記第１静電型駆動ユニットの第２電極と前記第２静電型駆動ユニットの第１電極とは、電源の一端に連結された第１配線により互いに電気的に連結され、
前記第１静電型駆動ユニットの第１電極と前記第２静電型駆動ユニットの第２電極とは、前記電源の他端に連結された第２配線により互いに電気的に連結される請求項４４に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項４６】
前記第１静電型駆動ユニットの第２電極と前記第２静電型駆動ユニットの第２電極とは、前記基板上に一体に形成されて共通電極を構成し、
前記第１静電型駆動ユニットの第１電極と前記第２静電型駆動ユニットの第１電極のうち一つは、位相反転回路に連結される請求項４４または４５に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項４７】
前記第１駆動ユニットグループ内の駆動ユニットの数は、第２駆動ユニットグループ内の駆動ユニットの数と異なる請求項２６から４６のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項１】
基板上に設けられた複数の駆動ユニットグループを備え、
前記複数の駆動ユニットグループは、第１及び第２駆動ユニットグループを備え、
前記第１及び第２駆動ユニットグループそれぞれは、少なくとも一つの電極を備え、
前記第１駆動ユニットグループは第１位相で駆動され、前記第２駆動ユニットグループは前記第１位相と異なる第２位相で駆動される音響変換器。
【請求項２】
前記第１駆動ユニットグループは、第１周波数領域における周波数応答特性を持ち、前記第２駆動ユニットグループは、前記第１周波数領域と異なる第２周波数領域における周波数応答特性を持つ請求項１に記載の音響変換器。
【請求項３】
前記第１及び第２周波数領域は、互いに隣接する請求項２に記載の音響変換器。
【請求項４】
前記第１位相及び前記第２位相は、互いに逆である請求項１から３のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項５】
前記基板と前記複数の駆動ユニットグループとの間に設けられた少なくとも一つのメンブレンをさらに備える請求項１から４のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項６】
前記第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１電極及び少なくとも一つの第２電極を備え、前記第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１電極及び少なくとも一つの第２電極を備える請求項１から５のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項７】
前記第１駆動ユニットグループの第２電極と、前記第２駆動ユニットグループの第１電極とは、第１配線により互いに電気的に連結され、
前記第１駆動ユニットグループの第１電極と前記第２駆動ユニットグループの第２電極とは、第２配線により互いに電気的に連結される請求項６に記載の音響変換器。
【請求項８】
前記第１配線は交流電源の一端に連結され、前記第２配線は前記交流電源の他端に連結される請求項７に記載の音響変換器。
【請求項９】
位相反転回路をさらに備え、
前記位相反転回路は、前記第１駆動ユニットグループの第１及び第２電極のうち一つに連結され、
前記位相反転回路は、前記第２駆動ユニットグループの第１及び第２電極のうち一つに連結される請求項６から８のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項１０】
前記第１駆動ユニットグループの第２電極と前記第２駆動ユニットグループの第２電極とは、一体に形成されて共通電極を構成する請求項６から９のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項１１】
電源の一端に連結される位相反転回路をさらに備え、
前記第１駆動ユニットグループの第１電極と前記第２駆動ユニットグループの第１電極のうち一つは、前記位相反転回路に連結される請求項１０に記載の音響変換器。
【請求項１２】
前記第１駆動ユニットグループは少なくとも一つの第１圧電型駆動ユニットを備え、前記第２駆動ユニットグループは少なくとも一つの第２圧電型駆動ユニットを備える請求項１から１１のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項１３】
前記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、単一平面上に設けられる請求項１２に記載の音響変換器。
【請求項１４】
前記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、前記基板上に設けられたメンブレン上に位置する請求項１２に記載の音響変換器。
【請求項１５】
前記第１及び第２圧電型駆動ユニットそれぞれは、第１電極と第２電極との間に設けられる圧電層を備える請求項１２から１４のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項１６】
前記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、サイズ及び形状のうち少なくとも一つが異なる請求項１２から１５のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項１７】
前記第１圧電型駆動ユニットは第１質量体を含み、前記第２圧電型駆動ユニットは、前記第１質量体と異なる重さを持つ第２質量体を含む請求項１２から１６のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項１８】
前記第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１静電型駆動ユニットを備え、前記第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第２静電型駆動ユニットを備える請求項１から１７のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項１９】
前記第１静電型駆動ユニットは、メンブレン上の第１電極及び前記基板上の第２電極を備え、前記第２静電型駆動ユニットは、前記メンブレン上の第１電極及び前記基板上の第２電極を備える請求項１８に記載の音響変換器。
【請求項２０】
前記第１静電型駆動ユニットの第２電極と前記第２静電型駆動ユニットの第１電極とは、電源の一端に連結された第１配線により互いに電気的に連結され、
前記第１静電型駆動ユニットの第１電極と前記第２静電型駆動ユニットの第２電極とは、前記電源の他端に連結された第２配線により互いに電気的に連結される請求項１９に記載の音響変換器。
【請求項２１】
前記第１静電型駆動ユニットの第２電極と前記第２静電型駆動ユニットの第２電極とは、前記基板上に一体に形成されて共通電極を構成し、
前記第１静電型駆動ユニットの第１電極と前記第２静電型駆動ユニットの第１電極のうち一つは、位相反転回路に連結される請求項１９または２０に記載の音響変換器。
【請求項２２】
前記第１駆動ユニットグループ内の駆動ユニットの数は、第２駆動ユニットグループ内の駆動ユニットの数と異なる請求項１から２１のいずれかに記載の音響変換器。
【請求項２３】
基板上に設けられた複数の駆動ユニットグループを備え、
前記複数の駆動ユニットグループは、第１ないし第３駆動ユニットグループを備え、
前記第１ないし第３駆動ユニットグループそれぞれは、少なくとも一つの電極を備え、
前記第１及び第３駆動ユニットグループは第１位相で駆動され、前記第２駆動ユニットグループは前記第１位相と異なる第２位相で駆動される音響変換器。
【請求項２４】
第１ないし第３駆動ユニットグループは、それぞれ第１ないし第３周波数領域における周波数応答特性を持ち、前記第１ないし第３周波数領域は相異なる請求項２３に記載の音響変換器。
【請求項２５】
前記第１位相と前記第２位相とは、互いに逆である請求項２４に記載の音響変換器。
【請求項２６】
基板上に設けられた第１及び第２駆動ユニットグループを備える複数の駆動ユニットグループを備え、前記第１及び第２駆動ユニットグループそれぞれが少なくとも一つの電極を備える音響変換器を駆動する方法において、
前記第１駆動ユニットグループを第１位相で駆動する段階と、
前記第２駆動ユニットグループを第２位相で駆動する段階と、を含み、
前記第１位相と前記第２位相とは相異なる音響変換器の駆動方法。
【請求項２７】
前記第１駆動ユニットグループは、第１周波数領域における周波数応答特性を持ち、前記第２駆動ユニットグループは、前記第１周波数領域と異なる第２周波数領域における周波数応答特性を持つ請求項２６に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項２８】
前記第１及び第２周波数領域は、互いに隣接する請求項２７に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項２９】
前記第１位相と前記第２位相とは、互いに逆である請求項２６から２８のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３０】
前記基板と前記複数の駆動ユニットグループとの間に設けられた少なくとも一つのメンブレンをさらに備える請求項２６から２９のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３１】
前記第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１電極及び少なくとも一つの第２電極を備え、前記第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１電極及び少なくとも一つの第２電極を備える請求項２６から３０のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３２】
前記第１駆動ユニットグループの第２電極と前記第２駆動ユニットグループの第１電極とは、第１配線により互いに電気的に連結され、
前記第１駆動ユニットグループの第１電極と前記第２駆動ユニットグループの第２電極とは、第２配線により互いに電気的に連結される請求項３１に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３３】
前記第１配線は交流電源の一端に連結され、前記第２配線は前記交流電源の他端に連結される請求項３２に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３４】
前記音響変換器は位相反転回路をさらに備え、
前記位相反転回路は、前記第１駆動ユニットグループの第１及び第２電極のうち一つに連結され、前記位相反転回路は、前記第２駆動ユニットグループの第１及び第２電極のうち一つに連結される請求項３１から３３のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３５】
前記第１駆動ユニットグループの第２電極と前記第２駆動ユニットグループの第２電極とは、一体に形成されて共通電極を構成する請求項３１から３４のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３６】
前記音響変換器は、電源の一端に連結される位相反転回路をさらに備え、
前記第１駆動ユニットグループの第１電極と前記第２駆動ユニットグループの第１電極のうち一つは、前記位相反転回路に連結される請求項３５に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３７】
前記第１駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第１圧電型駆動ユニットを備え、前記第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第２圧電型駆動ユニットを備える請求項２６から３６のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３８】
前記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、単一平面上に設けられる請求項３７に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項３９】
前記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、前記基板上に設けられたメンブレン上に位置する請求項３７または３８に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項４０】
前記第１及び第２圧電型駆動ユニットそれぞれは、第１電極と第２電極との間に設けられる圧電層を備える請求項３７から３９のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項４１】
前記第１及び第２圧電型駆動ユニットは、サイズ及び形状のうち少なくとも一つが異なる請求項３７から４０のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項４２】
前記第１圧電型駆動ユニットは第１質量体を含み、前記第２圧電型駆動ユニットは前記第１質量体と異なる重さを持つ第２質量体を含む請求項３７から４１のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項４３】
前記第１駆動ユニットグループは少なくとも一つの第１静電型駆動ユニットを備え、前記第２駆動ユニットグループは、少なくとも一つの第２静電型駆動ユニットを備える請求項２６から４２のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項４４】
前記第１静電型駆動ユニットは、メンブレン上の第１電極及び前記基板上の第２電極を備え、前記第２静電型駆動ユニットは、前記メンブレン上の第１電極及び前記基板上の第２電極を備える請求項４３に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項４５】
前記第１静電型駆動ユニットの第２電極と前記第２静電型駆動ユニットの第１電極とは、電源の一端に連結された第１配線により互いに電気的に連結され、
前記第１静電型駆動ユニットの第１電極と前記第２静電型駆動ユニットの第２電極とは、前記電源の他端に連結された第２配線により互いに電気的に連結される請求項４４に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項４６】
前記第１静電型駆動ユニットの第２電極と前記第２静電型駆動ユニットの第２電極とは、前記基板上に一体に形成されて共通電極を構成し、
前記第１静電型駆動ユニットの第１電極と前記第２静電型駆動ユニットの第１電極のうち一つは、位相反転回路に連結される請求項４４または４５に記載の音響変換器の駆動方法。
【請求項４７】
前記第１駆動ユニットグループ内の駆動ユニットの数は、第２駆動ユニットグループ内の駆動ユニットの数と異なる請求項２６から４６のいずれかに記載の音響変換器の駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１４７４１８（Ｐ２０１２−１４７４１８Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２２７３（Ｐ２０１１−２５２２７３）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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