(57)【要約】  変換素子（５０３）を備える振動膜（５０１）と、収容面に膜（５０１）を収容するように適合されたフレーム（５０４）とを備える音響装置（５００）であって、この収容面の少なくとも１つの方向に膜（５０１）の並進運動が可能とされるように膜（５０１）がフレーム（５０４）の中に収容される音響装置。
2009540651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変換素子を備える振動膜と、
収容面に前記膜を収容するように適合されたフレームと
を備える音響装置であって、
前記収容面の少なくとも１つの方向に前記膜の並進運動が可能とされるように前記膜が前記フレームの中に収容される音響装置。
【請求項２】
前記収容面全体に前記膜の並進運動が可能とされるように前記膜が前記フレームの中に収容される、請求項１に記載の音響装置。
【請求項３】
前記収容面の少なくとも１つの方向に前記膜のエッジの少なくとも一部の並進運動が可能とされるように前記膜が前記フレームの中に収容される、請求項１に記載の音響装置。
【請求項４】
前記収容面に直角の方向に前記膜の並進運動が可能とされるように前記膜が前記フレームの中に収容される、請求項１に記載の音響装置。
【請求項５】
前記膜のエッジの少なくとも１つの画定された副部においてのみ前記膜が前記フレームに固定して連結される、請求項１に記載の音響装置。
【請求項６】
気密な状態で密封されるように前記膜が前記フレームの中に収容される、請求項１に記載の音響装置。
【請求項７】
前記膜と前記フレームとの間に設けられる、特に環状形状の少なくとも１つの柔軟部材を備える、請求項１に記載の音響装置。
【請求項８】
前記収容面に直角に延在し且つ前記膜の運動を制限するように前記少なくとも１つの柔軟部材に作用する少なくとも１つの突出部、特に４つの突出部を前記フレームが備える、請求項７に記載の音響装置。
【請求項９】
圧電音響装置として、特に、圧電マイクロホン及び圧電スピーカから成るグループのうちの１つとして適用される、請求項１に記載の音響装置。
【請求項１０】
携帯機器として適用される、請求項１に記載の音響装置。
【請求項１１】
オーディオ・サラウンド・システム、携帯電話、ヘッドセット、スピーカ、補聴器、ハンズフリー・システム、テレビジョン装置、ビデオ・レコーダ、モニター、ゲーム装置、ラップトップ型コンピュータ、オーディオ・プレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ハードディスク・メディア・プレーヤ、インターネット・ラジオ装置、公衆エンターテインメント装置、ＭＰ３プレーヤ、ハイファイ・システム、車両エンターテインメント装置、自動車エンターテインメント装置、医療通信システム、身体装着装置、通話装置、ホーム・シネマ・システム、及び音楽ホール・システムから成るグループのうちの少なくとも１つとして実現される、請求項１に記載の音響装置。
【請求項１２】
収容面の少なくとも１つの方向に振動膜の並進運動が可能とされるように、変換素子を備える振動膜をフレームの中に収容するステップを含む、音響装置を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響装置に関する。
【０００２】
更に本発明は、音響装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
オーディオ再生装置がますます重要になっている。この種のオーディオ装置は、通常、スピーカ及び／又はマイクロホンを備えている。
【０００４】
ＪＰ  １１１６４３９６  Ａは、圧電スピーカの圧電素子のいくつかの部分に薄膜の状態で加硫ゴムを形成することによって提供される圧電スピーカを開示している。金属振動板がチタン酸ジルコン酸鉛焼結体の圧電体の表面に張り付けられ、硫黄成分や加硫の可能な非ジエン系ゴム材料、或いはそれらの共重合体を加えることにより熱架橋型に作られたジエン系ゴムを適用することによって表面に薄膜を形成し、且つこの薄膜は圧電スピーカの圧電素子として使用される。また、熱架橋型ゴムの薄膜は発泡体の上にも形成される。従って、エッジが形成され、振動板を支持することのできる振動板−エッジ一体型部材が得られる。
【０００５】
ＥＰ  ０，７５０４４３  Ａは、ケースと、このケースに収容され且つこのケースの中間部分においてケースの内周面によって支持される内周面を有する圧電素子とを備える圧電音響装置を開示している。複数の突出部分が、ケースの内周面に設けられ、圧電素子の周囲部分を支持するためにケースの内周面に沿って円周方向に間隔を置いて配置される。圧電素子の周囲部分とケースの内周面との間の隙間は、弾性接着剤によって塞がれる。ケースの内周面に沿って円周方向に設けられ且つ間隔を置いて配置される複数の突出部分は、それの先端において圧電素子の周囲に接触し、それにより、ケースに対して圧電素子の半径方向運動を制限する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の圧電音響装置は不十分な性能を免れない。
【０００７】
本発明の目的は、適切な性能を備える音響システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記で規定された目的を達成するために、独立請求項による音響装置とその製造方法とが提供される。
【０００９】
本発明の例示の実施形態によれば、変換素子を備える振動膜を備え、且つ収容面に前記膜を収容するように適合されたフレームを備える音響装置が提供され、収容面の少なくとも１つの方向における（フレームに対する）前記膜の並進運動が可能とされるように前記膜がフレームの中に収容される。
【００１０】
本発明の更に別の例示の実施形態によれば、音響装置を製造する方法が提供され、この方法は、収容面の少なくとも１つの方向における（フレームに対する）振動膜の並進運動が可能とされるように変換素子を備える前記振動膜をフレームの中に収容するステップを含む。
【００１１】
用語「変換素子」は、特に、膜に機能的に連結され、又はそれの一部を形成する素子を示してもよく、これは音波を別の種類の信号に（例えば、電気信号に）変換するように適合され、或いは逆もまた同じである。従って、圧電素子は変換素子についての一例である。別の例はバイメタル素子であり、これは熱信号が供給されてもよく、この熱信号を膜によって放射される音波に変換する。
【００１２】
本発明の例示の実施形態によれば、圧電スピーカ又はマイクロホンが提供されてもよく、圧電活性膜は、フレームの受け部によって画定される平面に膜の少なくとも一部の（例えば、エッジ部分の）並進運動を可能とする様式によってフレームの上／の中に柔軟に収容される。この方策を採ることによって、膜の機械的な可撓性、従って感度が増大され得るで、圧電音響装置のオーディオ検出及び／又は再生精度が著しく改善され得る。その上、圧電音響装置の共振周波数に関係がある特性は、可撓性特性を変えることによって著しく改善され得る。この方策を採ることによって、特に、本発明の例示の実施形態による圧電音響装置を少ない労力で（携帯電話のような）携帯装置に実施し得る。
【００１３】
従って、例示の実施形態によれば、圧電スピーカの音響特性の改善は、適切な境界条件を設計することによって可能とされ得る。特別な種類のサスペンションを備える圧電スピーカ膜又は圧電マイクロホン膜が提供されてもよい。サスペンションは、例えば、４本の剛性柱と組み合わさって柔軟な発泡リングを備えてもよい。この発泡リングは、膜の上面と下面との間で気密密封を確実にし、同時に、  膜を比較的自由に移動させることを可能とする。この柱は、ｚ方向に、即ち膜がフレームに収容される平面に直角な方向に膜の移動を抑止し又は制限する。
【００１４】
柱に代わる別法として、任意の他の局部的な受け面の上昇が、ｚ方向の空間を局部的に減らすために使用されてもよく、柔軟な発泡体が（長方形の受け部、バンプ、突出部等の角部の少なくとも一部に概ねＬ字形の仰角を与える要素のように）配置されることがある。
【００１５】
従って、ｘ方向、及び／又はｙ方向（しかし、例示の実施形態によればｚ方向ではない）における膜の移動が可能とされ、随意に、任意の所望の軸の周りに膜のエッジの回転や傾斜を行う自由と組み合わせられるように、フレームに膜を緊締し、取り付け、又は挿入することが可能である。
【００１６】
例えば、ｘ方向及びｙ方向は、収容面を跨ぐ方向となるように規定されてもよく、他方では、ｚ方向はそれに直角の方向となるように規定されてもよい。
【００１７】
膜は、膜のエッジがｘ方向及び／又はｙ方向に移動できるようにフレームに固定されることがある。例えば、これは、フレームから延在し且つ膜の特定の部分及び／又は圧縮可能な発泡材料をフレームに緊締するいくつかの（例えば、４個の）バンプやピン、或いは突出部と組み合わさって、圧縮力を受けてフレームに膜を緊締する発泡ゴムを用いて実現されてもよい。この形状構成は、膜の機械的安定性と機能に関係する可撓性とを共に可能にし、その結果、スピーカやマイクロホン膜の音響再生特性又は記録特性を改善する。
【００１８】
従来の動電型スピーカは、例えば、機械的に非常に平坦な構成要素を必要とし、又は漂遊磁界を許容しない用途の場合は不適切であることがある。このような場合には、圧電音響変換器の実施が適切であることがある。これらは、極端に平坦な（例えば、１ｍｍよりも著しく平坦な）態様で（機械的応力や引っ張りを受けた圧電材料の横方向の収縮が、例えば圧電材料と膜の、或いはある圧電材料と他の圧電材料の多層システムを湾曲させることがある）曲げ変換器の形で適用されてもよく、それらの機能については磁場を必要としない。
【００１９】
しかし、従来の圧電音響変換器の欠点は、空気中の音波の音響の必要条件に対するそれらの適合性が比較的に劣っていることである。この点についての１つの要点は、圧電効果の小さな長さの交替によって引き起こされる伸長（即ち、変換器の動き）が比較的小さく、従って、音圧（及び、従ってオーディオ振幅）が比較的に小さいことである。他方では、変換器の基本共振は、材料の比較的に高い弾性率により比較的に高い。
【００２０】
従来の圧電音響装置のこれらの特性により、この種の装置の適用分野は、大面積の用途、又は周波数応答及び振幅から見て限定された音響性能を有する用途に制限される。大面積により、等価な背面容積が非常に大きく（この容積は通常、面積の二乗に比例する）、従って、（携帯電話のような）携帯装置における実施は困難であり、又は実際的には不可能である。
【００２１】
本発明の例示の実施形態によれば、圧電変換器の境界条件の特性が改善され、従って、変換器が小面積の場合でさえ十分に大きな伸長が可能であり、共振周波数は、（例えば、携帯電話の場合のような）携帯装置の分野での応用に対して十分に小さくされる。
【００２２】
本発明の実施形態は、有限要素法（ＦＥＭ）シミュレーションによって示されることもできるように、従来の圧電変換器の比較的に劣った音響性能についての本質的な理由が剛性フレームにそれらを固定して緊締することにあるという認識に基づくものである。
【００２３】
以下において、本発明の実施形態が基礎とするこの点に関するいくつかの考慮すべき事項が、円形領域を備える変換器について説明される。
【００２４】
上述の従来の固締方法によれば、エッジに沿った６自由度（３並進自由度及び３回転自由度）のすべてが固定される。従って、変換器（膜）のエッジ及びその周囲は、並進運動も回転運動も行うことができない。このような従来の概念の結果は、高い基本周波数、小さな振幅範囲、及び小さな有効面積となる。
【００２５】
膜のエッジに沿って回転運動を可能にすることによって、基本周波数、振幅範囲、及び有効面積は著しく改善されることがある。有効面積は、基本周波数のところで円形変換器については特に大きくなることがある。
【００２６】
しかし、膜の並進自由度を固定することは、干渉による制限が残ることが分かった。
【００２７】
ｚ方向の位置が画定されず又は非常に不十分に画定されるに過ぎない場合は変換器がそれ自身の重心を中心に振動するので、ｚ方向における膜エッジの位置の限定は大いに有利である場合があり、それによって押しのけられた空気容積（これは、平均伸長で掛け合わされた有効面積の積である）を減少させ、又は極力小さくし、それによって音響圧力、又は音圧を減少させ、又は極力小さくする。
【００２８】
これと対照的に、ｘ方向及び／又はｙ方向の運動の制限は、材料が静止位置の外側の運動（より長い長さ）の方へ拡張され又は引き伸ばされなければならないという結果になることが分かった。使用される材料の弾性率の値が大きいと、変換器の基本周波数が著しく高くなることがあり、その結果、相応じて小さな振幅になる。従って、ｚ方向の位置を除いては、膜のエッジの運動のすべての自由度が拘束されない場合に、基本周波数が低くなり且つ及び押しのけられた空気容積が大きくなる。或いは、少なくとも１つの点で、ｘ方向及び／又はｙ方向の運動、並びに／或いはｘｙ平面の回転は自由に与えられないことが可能である。実際には、このことは必要なフレーム、及び変換器の適切な取り付けによって確保されてもよい。
【００２９】
円形ディスクの対称性により、エッジ全体に沿ったｚ方向の固定は、機械的に要求される少なくとも３点での固定と同一であると考えられてもよい。しかし、円形形状から逸脱する形状の場合、エッジ全体の固定はｚ方向の上述の３つの本質的な音響パラメータ（基本周波数、振幅範囲、及び有効面積）が悪化することがある。
【００３０】
例として、変換器の形状が長方形の場合が続いて考察される。
【００３１】
ｚ方向の長方形の膜のエッジ全体を固定すると、長方形の長さ及び幅によって決定される楕円の内側の領域のみが重要な運動を行う。振幅は、長方形のもつより小さな寸法によって本質的に画定される。
【００３２】
ｚ方向の長方形の、例えば４つのエッジ点のようないくつかのエッジ点のみを固定すると、エッジの残部はやはりｚ方向に運動することができ、変換器の運動は、長方形の変換器の対角線によって画定される直径を有するディスクと本質的に比較することができる（図４を参照されたい）。従って、有効面積は著しくより大きくなり、ｚ方向の伸長も著しくより大きくなる。
【００３３】
実際の用途では、すべての自由度が解放されるエッジ部分は緊密な状態でフレームに連結されることが重要であることがあり、なぜなら、さもなければ押しのけられた空気容積の本質的な部分が正面側から背面側まで移されることがあるからである（これは、「音響短絡回路」として示されることがある）。
【００３４】
また、エッジに沿った回転運動の解放は、ばね要素を介した変換器の振動部分をフレームと連結することによって変換器で実施されることもできる。このために要求されるスリットは、プラスチック箔−金属箔−ピエゾという層システムのうちのプラスチック箔を用いて塞がれてもよい。プラスチック箔の弾性率は、通常、金属の弾性率よりも本質的に小さいが、ｘｙ方向の解放はこのような実施形態では十分には確保されないことがあり、長方形の変換器のエッジに沿ったｚ方向の解放は実際には不可能である。その上、このような層構造及び金属箔内のばねの画定は、コストのかかる製造方法を必要とする複雑なシステムとなる。
【００３５】
理論的且つ実際的な要求事項を満たすことがある可能な解決策は、柔軟なプラスチック要素（発泡体）を用いてフレームにエッジ全体を密封することである。この方策を採ることによって、傾斜運動モードを解放することが可能であるばかりでなく、ｘ方向及び／又はｙ方向の並進方向に対応する運動モードの解放も可能である。ｚ方向の運動の制限は、ｚ方向の柔軟なプラスチック要素（発泡体）の高さによって画定されることがある。次いで、特定の点におけるｚ位置の画定は、フレームに半球状形状の突出部を設けることによって容易に実現され得る。選択的に、これらの半球状形状の突出部部分において、柔軟なプラスチックは膜のｚ位置が実際に固定され又は画定される程度に圧縮されてもよい。更に、半球状形状は、傾斜位置の自由、及びこれらの点でのｘ方向及びｙ方向の自由を保証し得る。
【００３６】
本発明の例示の実施形態は従来の解決策と比べて利点を有することがあり、ｚ方向の（膜の中央部分の）運動の振幅は著しく改善され得る。その上、有効面積が増大され得る。共振周波数は減少され得る。更に、このような音響装置は携帯電話のような携帯装置に実施されてもよい。このこと以上に、必要とされる境界条件の簡単な実施が可能である。従って、励振されると膜内における応力による音量の改善及び共振周波数の改善が可能となり得る。
【００３７】
本発明の実施形態の例示の適用分野は、圧電スピーカ及び圧電マイクロホンである。
【００３８】
本発明の例示の実施形態によれば、膜がフレームに固定される規定数の点（例えば、４つの点）を除いては、膜はエッジ部分全体に固締されなくてもよい。例えば、これらの４つの点は、長方形の膜の角部であってもよい。この方策を採ることによって、運動の６自由度（回転の３自由度及び並進の３自由度）から、特に５自由度が解放され、サスペンション面に直角な方向の膜のエッジの運動のみが抑制され得る。この方向にのみシステムを固定することによって、システムがその重心の周りに運動して音響機能性を悪化させることが回避され得る。
【００３９】
本発明の実施形態は、膜自体が報知素子又は変換素子を備える任意の音響変換装置に実施されてもよい。この種の報知素子又は変換素子は、機械的信号（音波）と電気信号（オーディオ・コンテンツを表す）との間の変換を可能にする機構体であってもよく、或いは逆もまた同じである。例えば、この種の音響変換装置は、圧電装置であってもよく、又は熱移動膜（例えば、「温度」信号によって制御されている膜にバイメタル素子を実施するもの）を有する装置であってもよい。
【００４０】
膜の正面側と背面側はいずれも、音響伝達特性を改善するために本質的に気密状態で互いに分離されてもよい。
【００４１】
次に、本発明の更なる例示の実施形態が説明される。以下において、音響変換装置の更なる例示の実施形態が説明される。しかし、これらの実施形態は音響変換装置を製造する方法にも当てはまるものである。
【００４２】
膜は、収容面（ｘｙ平面）全体に膜の並進運動が可能とされる態様でフレームの中に収容されてもよい。従って、膜の特定のエッジ部分は収容面内で、即ち、膜が収容されるフレームによって画定される平面内で並進的に運動されてもよい。自由度を解放することによって、システムの音響特性は著しく改善されることがある。
【００４３】
膜は、収容面の少なくとも１つの方向に膜のエッジの少なくとも一部の並進運動が可能とされるようにフレームの中に収容されてもよい。膜のエッジに沿って特定の固定された部分又は点を画定することが可能であり、膜は安定にフレームに固定される。しかし、膜のエッジの固定されていない部分は、この平面内で高い自由度の運動を可能にするように有意な可撓性を依然として有してもよい。このことは安定な取り付けと膜のフレキシブルな振動とのいずれも可能にし得る。
【００４４】
膜は、収容面に直角の方向の膜の並進運動が可能とされる状態でフレームの中に収容されてもよい。この方策は、膜をフレームに接合することにより、幾分「柔軟」になり、収容面全体のより良好な膜の運動（なぜならば、膜及び／又はフレームの非平坦性は問題にならないからである）、並びに膜のエッジのより良好な傾斜運動（なぜならば、エッジは傾斜されるとｚ方向にいくらかの空間を必要とするからであり、また、図６のバンプ５０８は膜５０１に触れないことに留意されたい）が可能になるという利点を提供する。とにかく、並進運動は変換器の適切な機能を確保するように制限されなければならない。平面のエッジ部分が収容面に直角な方向に大幅に動かされることを避けることによって、重心に対するシステム全体の運動による音響機能性の悪化が確実に回避され得る。
【００４５】
膜は、フレームのエッジの少なくとも１つの画定された副部においてのみフレームに固定して連結されてもよい。例えば、膜が円形の場合、これはエッジ全体に沿って固定されてもよい。しかし、長方形、正方形、又は多角形の形状構成では、角部部分にのみ、又は角部部分の一部に膜を固定することがより適切であることがある。
【００４６】
膜は、気密状態で密封されるべきフレームの中に収容されてもよい。このような気密密封は、音響短絡回路が確実に回避されることがあるので、システムの音響特性を改善し得る。
【００４７】
音響変換装置は、膜とフレームとの間に設けられる特に環状形状の、例えば圧縮可能なプラスチックから作られる柔軟部材を備えてもよい。従って、柔軟部材は膜の双方の主表面に連結されるフレーム状構造体から成ってもよい。膜は金属層及び圧電層を備えてもよく、これらの層の主表面は、例えば柔軟な発泡部材などの柔軟部材で被覆されないままとなる。従って、この形状構成は、膜の２つの面の間で気密な音響減結合を促進することがあり、所望の可撓性を支持することがあり、膜の特定の点をフレームに固定することによって可撓性を低減するための要素と組み合わせられてもよい。
【００４８】
フレームは、少なくとも１つのバンプ、収容面に直角な延長部分を有し且つ膜の運動を制限する柔軟部材に作用する、特に４個のバンプ（例えば、長方形の膜の角部部分に設けられる）を備えてもよい。この種のバンプを設けることによって膜の特定領域が画定されてもよく、そこで柔軟部材がそれぞれの突出部／バンプによって圧縮されて、特にこれらの位置での柔軟部材及び／又は膜の運動を妨げる。特に、凸型の形状（スパイクまで）は、これらが膜のエッジの傾斜運動を可能にするためにより適切であるので前記バンプにとって好ましい。この種の凸型のバンプを使用する場合、膜は収容面に直角の方向に膜の並進運動が実質的に制限され、又はまさに抑止されるようにフレームの中に収容されてもよい。それにもかかわらず、バンプの凸型の形状のために膜のエッジの傾斜運動は可能にされる。
【００４９】
変換装置は圧電音響装置として適用されてもよい。圧電音響装置は圧電効果が基礎とされる装置として示されてもよい。例えば、この装置は圧電マイクロホンとして適用されてもよい。圧電マイクロホンは、振動を電気信号に変換する圧電気の現象−機械的圧力が加えられた場合に電圧を発生する、或いは逆もまた同じである、いくつかの材料の傾向−を利用することがある。しかし、また、この装置は圧電気の現象に基づく圧電スピーカとして適用されてもよい。
【００５０】
音響装置は携帯装置として適用されてもよい。有利な音響特性により、及び本発明の例示の実施形態による音響システムの平坦な形状により、音響変換装置は、適切な性能（例えば、十分な音量、及び適切な周波数動作）を持って、携帯電話などの携帯用途に適することがある。
【００５１】
音響装置は、オーディオ・サラウンド・システム、携帯電話、ヘッドセット、スピーカ、補聴器、ハンズフリー・システム、テレビジョン装置、ビデオ・レコーダ、モニター、ゲーム装置、ラップトップ型コンピュータ、オーディオ・プレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ハードディスク・メディア・プレーヤ、インターネット・ラジオ装置、公衆エンターテインメント装置、ＭＰ３プレーヤ、ハイファイ・システム、車両エンターテインメント装置、自動車エンターテインメント装置、医療通信システム、身体装着装置、通話装置、ホーム・シネマ・システム、及び音楽ホール・システムから成るグループのうちの少なくとも１つとして実現されてもよい。
【００５２】
しかし、本発明の実施形態によるシステムは、音声データ又はオーディオ・データの検出／再生の品質を改善することを主として意図するものであるが、オーディオ・データ及びビデオ・データの組合せにこのシステムを当てはめることも可能である。例えば、本発明の実施形態は、スピーカ又はヘッドセット又はイヤー・セットが使用される携帯ビデオ・プレーヤのような視聴覚用途に実施されてもよい。
【００５３】
上で規定された態様及び本発明の更なる態様は、のちに記述されることになる実施形態の例から明らかであり、これらの実施形態の例を参照して説明される。
【００５４】
本発明は、実施形態の例を参照してのちにより詳細に記述されることになるが、それによって本発明が限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
図面の例示は略図である。異なる図面において類似又は同一の要素には同じ参照符号が与えられている。
【００５６】
以下において図１から図４を参照すると、本発明の例示の実施形態が詳細に記述される前に、本発明の実施形態が基礎とするいくつかの基本的な認識及び態様が説明される。
【００５７】
本発明の例示の実施形態は、適切な境界条件を設計することによって圧電スピーカの音響特性に改善をもたらすものである。膜を圧電スピーカのフレームに固定するための対応する方法が説明されることになる。
【００５８】
図１は、アイドル位置１０１及び励振位置１０２における膜１００を示す。金属層に取り付けられる圧電層を備えるこの種の膜は、通常、平面圧電スピーカの一部である。圧電層に印加された電圧により膜１００が屈曲し、そしてこのことが、音を発生するために使用される。従来のスピーカの設計では、膜１００のエッジは、前記エッジにおいて６自由度のすべて（ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の運動、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸の周りの回転）が固定されるように枠組に固定される。従って、膜１００の励振は、幾分弱く、その結果、単に低い音響性能、即ち、低い音量及び高い共振周波数になる。また、図１はｘ軸１０３、ｙ軸１０４、及びｚ軸１０５を規定する座標系も示す。
【００５９】
図２は、ｘ軸１０３の周りの回転が可能とされる膜２００を示す。膜２００によって動かされる容積は図１に示される容積よりも大きいことが容易に理解されよう。従って、このようなスピーカの音量も大きい。その上、共振周波数は減少される。
【００６０】
図３は、本発明の例示の実施形態により固定される膜３００を示す。膜３００と枠組又は圧電スピーカのハウジングとの間の連結は、膜３００のエッジがｘ方向１０３及び／又はｙ方向１０４に（追加として）運動してもよいような類のものである。このことは、音量及び音の品質の更なる改善（即ち、低い共振周波数）をもたらす。更に改善された実施形態では、追加として、ｚ方向１０５の膜３００のエッジのいくつかの部分の運動が可能とされる。
【００６１】
図４は、エッジ全体がフレームに固定される長方形の膜４０１を示す。こうすることにより、膜４０１の活発な振動領域が楕円４０２による適切な近似で説明されてもよくなる。しかし、エッジ部分４０３、４０４、４０５、及び４０６のみが固定される場合、活発な振動領域は著しく減少されることがある。
【００６２】
図５は、本発明の例示の実施形態による圧電音響装置５００を示す。圧電スピーカ５００は、金属層５０２、及び圧電変換素子５０３によって形成される振動膜５０１を備える。更に、圧電スピーカ５００は、フレーム５０４の上面と本質的に等しい収容面ｘｙに膜５０１を収容するように適合されるフレーム５０４（窓のように形づくられたそれの一部のみが図５に示される）を備える。
【００６３】
図５及び図６で見られ得るように（図６は軸Ａ−Ａに沿った装置５００の断面図を示す）、収容面において膜５０１の並進運動（ｘ方向及びｙ方向）が可能とされるようにフレーム５０４の中に膜５０１が収容される。しかし、以下で詳細に説明される、装置５００の構造のために、収容面に直角の方向（ｚ方向）の膜５０１の並進運動は本質的に抑止される。
【００６４】
音響装置５００は、金属層５０２の上面に取り付けられる第１の環状の柔軟発泡部材５０５と、膜５０１の圧電層５０３の下面に取り付けられる第２の環状の柔軟発泡部材５０６とを備える。柔軟部材５０５及び５０６は、図５において、且つ詳細には図６において示されるように、膜５０１とフレーム５０４との間に配置される。
【００６５】
図５で見られ得るように、フレーム５０４は、長方形フレーム５０４の各角部に１個ずつ４個のバンプ５０８を備え、この４個のバンプは、収容面ｘｙから直角に延在し、図６に示されるようにシステムの組み立て状態において柔軟発泡部材５０５及び５０６に作用する突出部として形成され、それによって、収容面に直角な方向に膜５０１の運動を制限する。
【００６６】
装置５００の構成部品を組み立てると、バンプ５０８は柔軟部材５０５及び５０６の柔軟材料を圧縮するので、ｚ方向へのフレーム５０４に対する膜５０１の運動が抑止され又は少なくとも妨げられる位置を４個のバンプ５０８が画定する。厳密に言えば、柔軟部材５０５及び５０６のばね定数が角部で増加され、その結果、膜５０１に作用する力が膜５０１の他の点においてよりも角部においてより小さな運動を生じる。その上、膜５０１は気密な様式によってフレーム５０４の中に収容され、このことは、柔軟発泡部材５０５及び５０６によっても実現される。
【００６７】
図６は、横断面領域Ａ−Ａに沿った圧電音響装置５００、及び枠組５０４の追加の構成部品の断面図を示す。図６では、スピーカ５００は組み立て状態で示され、その中に枠組（即ち、スピーカ・ハウジング）の異なる構成部品５０４が取り付けられる。背面容積６００がスピーカ５００の下方部分に形成され、この背面容積６００は、気密な様式によって（音の放射する側６０１の反対側の）枠組５０４の外部に対して密封される。更に、枠組５０４の開口６０２、並びに環状に形成された発泡層５０５及び５０６の開口６０３及び６０４が示される。枠組５０４に類似するちょうど１つの枠組が使用されてもよく、その結果、バンプは膜５０１をちょうど１つの面に固定することに留意されたい。更に、柔軟発泡部材５０５及び５０６は、バンプ５０８の位置に対応する位置において窪みを備えてもよく、フォームフィットによって枠組５０４に対して柔軟部材５０５及び５０６を固定し、且つ／又は柔軟部材５０５及び５０６ついての（図５及び図６に示されるような構成で生じる圧縮に比べて）減少された圧縮を可能にすることに留意されたい。
【００６８】
次いで図７は、本発明の例示の実施形態による圧電スピーカ７００を示す。金属層５０２及び圧電層５０３から成る膜５０１（図５に示されるものと類似するが、円形である）は、膜５０１の下部表面に取り付けられる下方の環状の柔軟発泡部材７０５と、膜５０１の上部表面に取り付けられる第２の環状の柔軟発泡部材７０６との間に配置される。この構成は、リング状の上部枠組部７０１（円筒状貫通穴７０２を有する）と、リング状の下部枠組部７０３（これは突出部又はバンプ７０４を備える）との間で緊締される。図７の実施形態では、下部枠組部７０３は、本質的に１２０°によって空間が置かれる３つの突出部７０４を備える。
【００６９】
図８は、本発明の更なる例示の実施形態による圧電膜（図８には図示せず）を収容するための圧電音響装置８００のソケット部８０１を示す。この種の膜は中央部分８０２に収容され、この膜は本質的に長方形の形状を有する。図８で更に見られ得るように、４つのエッジ部分８０３、８０４、８０５、及び８０６は、本質的にＬ字形の突出部又は角度要素として形成され、これは周囲の材料よりも僅かに高い高さのところに設けられる。角部部分（この角部部分はソケット部８０１の窪み内に嵌合される）がソケット部８０１に取り付けられ、この４つの角部部分８０３から角部部分８０６までが、ソケット部８０１の中央部分８０２に圧電膜（要素５０５及び５０６のような長方形の環状の柔軟発泡要素を備える）を固定する。更に、ねじ穴８０７がソケット８００内に示されている。
【００７０】
最後に、図９は、一段高い又は高められた角部部分として角部部分８０３を詳細に示している。エッジ８０３からエッジ８０６までを設計する場合、ただ１つの自由度のみがロックされるのに対して残りの自由度は解放されることを確かにするように注意が払われるべきである。
【００７１】
図９は、ソケット部８０１の概略平面図９０１を示す。更に、図９は、平面図９０１の角度を有する線Ｂ−Ｂに沿った断面図９０２を示し、カバー部分９００は間に挟まれた膜５０１を有するソケット部８０１を用いて組み立てられる。
【００７２】
角部部分８０３の中央部位９０３は周囲と比べてテーパが付けられ、従って、カバー部分９００及びソケット部８０１は、中央部位９０３から更に離れた部位においてよりも中央部位９０３において互いにより接近して配置されることが理解され得る。この中央部位９０３において、柔軟発泡部材５０５及び５０６は、ソケット部８０１及びカバー部分９００（又はホルダー部）のテーパ付き輪郭により圧縮される。従って、スピーカ膜５０１は選択的に角部８０３に固定されるのに対してスピーカ膜５０１の近接部分は比較的可撓性がある。
【００７３】
最後に、上述の実施形態は、本発明を限定するものではなくて例示するものであり、当業者は、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく多くの他の実施形態を設計することができることに留意されたい。特許請求の範囲では、括弧内に配置されたいかなる参照符号も特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。用語「備えている」及び「備える」等は、任意の請求項又は全体として明細書に列挙されたもの以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。要素についての単数の言及はこの種の要素についての複数の言及を除外せず、且つ逆もまた同じである。いくつかの手段を列挙する装置のクレームでは、これらの手段のうちのいくつかは、ソフトウェア又はハードウェアの１つ及び同一の項目によって包含されてもよい。ある複数の方策が、お互いに異なる従属請求項に列挙されるという単なる事実は、これらの方策の組合せが利益を得るために使用され得ないことを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】異なる圧電音響装置の膜の振動状態を示す図である。
【図２】異なる圧電音響装置の膜の振動状態を示す図である。
【図３】異なる圧電音響装置の膜の振動状態を示す図である。
【図４】異なる圧電音響装置の膜の振動状態を示す図である。
【図５】本発明の例示の実施形態による圧電音響装置を示す図である。
【図６】組み立て状態における軸Ａ−Ａに沿った図５の圧電音響装置の断面図である。
【図７】分解状態における本発明の例示の実施形態による圧電音響装置を示す図である。
【図８】本発明の例示の実施形態による圧電音響装置の一部を示す図である。
【図９】図８の圧電音響装置の角部部分の詳細図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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