(57)【要約】      （修正有）【課題】音響スペクトル分析機、及びそれに具備された共振器の配列方法を提供する。【解決手段】支持基板１１０と、支持基板１１０に一端が固定されるように配列され、中心周波数が互いに異なる複数の共振器Ｒを有すると共振器アレイ１２０と、を含むスペクトル分析機１００であって、複数の共振器Ｒは、中心周波数が隣接する共振器間の間隔が所定以上に確保されるように配列され、カップリングが低減され、分析の正確性が高くなる。【選択図】図１
2018023103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
前記支持基板に一端が固定されるように配列され、中心周波数が互いに異なる複数の共振器と、を含むスペクトル分析機。
【請求項２】
前記複数の共振器それぞれは、
前記支持基板に固定される固定部と、
音響信号に反応して可動する可動部と、
前記可動部の動きをセンシングする感知部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のスペクトル分析機。
【請求項３】
前記支持基板には、貫通ホールが具備され、
前記複数の共振器は、
前記複数の共振器それぞれの前記可動部が、前記貫通ホールと対向するように配置されることを特徴とする請求項２に記載のスペクトル分析機。
【請求項４】
前記複数の共振器は、互いに重ならず、平面的に配列されることを特徴とする請求項３に記載のスペクトル分析機。
【請求項５】
前記複数の共振器の前記固定部が配置された軌跡は、前記貫通ホールの断面形状に沿って形成されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のスペクトル分析機。
【請求項６】
前記貫通ホールの断面形状は、長方形であり、
前記複数の共振器の前記固定部が配置された軌跡は、前記長方形の互いに平行する２辺に沿って形成されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のスペクトル分析機。
【請求項７】
前記複数の共振器において、中心周波数がすぐ隣接する２つの共振器間の離隔距離が、前記複数の共振器間の離隔距離のうち最も短い距離より長くなるように、前記複数の共振器が配列されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のスペクトル分析機。
【請求項８】
前記複数の共振器において、空間的にすぐ隣接する２つの共振器間の中心周波数差が、前記複数の共振器間の中心周波数差のうち最も小さい値より大きくなるように、前記複数の共振器が配列されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のスペクトル分析機。
【請求項９】
前記複数の共振器の個数は、Ｎ個であり、前記複数の共振器が、中心周波数の順に、Ｒｋ（ｋは、１からＮまでの自然数）と命名されるとき、
前記複数の共振器Ｒｋは、ｍ個のサブグループＳＧ＿ｊ（ｊは、１からｍまでの自然数）にグルーピングされ、ｍは、Ｎの約数のうち、１及びＮを除いたいずれか一つであり、
前記サブグループＳＧ＿ｊは、
ｊ≠ｍであるとき、（ｋ  ｍｏｄ  ｍ）＝ｊを満足する共振器Ｒｋから構成され、
ｊ＝ｍであるとき、（ｋ  ｍｏｄ  ｍ）＝０を満足する共振器Ｒｋから構成され、
同じ前記サブグループＳＧ＿ｊに属した共振器Ｒｋが互いに隣接し、中心周波数の順に配列されることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載のスペクトル分析機。
【請求項１０】
前記サブグループＳＧ＿ｊは、ｊ値の順に配列されることを特徴とする請求項９に記載のスペクトル分析機。
【請求項１１】
ｍは、Ｎの約数を順に並べたとき、真ん中の１値、または中央の２値のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のスペクトル分析機。
【請求項１２】
ｍは、２より大きい自然数であり、
前記複数の共振器それぞれの前記固定部が配置された軌跡は、多角形、円形または閉曲線の形状を形成することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載のスペクトル分析機。
【請求項１３】
前記複数の共振器それぞれの前記固定部が配置された軌跡は、辺の個数がｍである多角形であることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載のスペクトル分析機。
【請求項１４】
ｍは、偶数であり、
前記複数の共振器それぞれの前記固定部が配置された軌跡は、互いに平行な２本の直線状であることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載のスペクトル分析機。
【請求項１５】
前記サブグループＳＧ＿ｊのうち、ｊが１からｍ／２までである前記サブグループＳＧ＿ｊに属した共振器の前記固定部が配置された軌跡は、第１直線状であり、
前記サブグループＳＧ＿ｊのうち、ｊが（ｍ／２）＋１からｍまでである前記サブグループＳＧ＿ｊに属した共振器の前記固定部が配置された軌跡は、前記第１直線と対向して平行な第２直線状であることを特徴とする請求項１４に記載のスペクトル分析機。
【請求項１６】
前記サブグループＳＧ＿ｊにおいて、前記固定部が互いに異なる２本の直線軌跡に配置され、互いに対向する２つの前記サブグループＳＧ＿ｊ内の共振器は、中心周波数による配列順序が互いに反対であることを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載のスペクトル分析機。
【請求項１７】
前記複数の共振器の中心周波数は、等差間隔に設定されることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載のスペクトル分析機。
【請求項１８】
前記複数の共振器の中心周波数は、等比間隔に設定されることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載のスペクトル分析機。
【請求項１９】
分析対象である周波数ｆの範囲（Ｆ１≦ｆ≦Ｆ２）、及び分析に使用される複数の共振器Ｒｋ（ｋは、１からＮまでの自然数）の個数Ｎを設定する段階と、
前記複数の共振器Ｒｋの中心周波数を、前記範囲内の互いに異なる値に設定し、共振器Ｒｋの配置周期ｐを設定する段階と、
中心周波数がすぐ隣接する共振器Ｒｋ中心間の距離が、ｐの２倍以上になるように、前記複数の共振器Ｒｋを配列する段階と、を含むスペクトル分析機の共振器配列方法。
【請求項２０】
前記複数の共振器Ｒｋの中心周波数を、それぞれＦ１＋（ｋ−１）（Ｆ２−Ｆ１）／（Ｎ−１）（ｋは、１からＮまでの自然数）に設定し、
空間的にすぐ隣接する共振器Ｒｋ間の中心周波数差が（Ｆ２−Ｆ１）／（Ｎ−１）の２倍以上になるように、前記複数の共振器を配列することを特徴とする請求項１９に記載のスペクトル分析機の共振器配列方法。
【請求項２１】
前記複数の共振器Ｒｋの中心周波数を等比ｒ間隔に設定し、
空間的にすぐ隣接する共振器Ｒｋ間の中心周波数間の比は、ｒの２倍以上になるように、前記複数の共振器を配列することを特徴とする請求項１９に記載のスペクトル分析機の共振器配列方法。
【請求項２２】
前記複数の共振器Ｒｋは、ｍ個のサブグループＳＧ＿ｊ（ｊは、１からｍまでの自然数）にグルーピングされ、ｍは、Ｎの約数のうち、１及びＮを除いたいずれか一つであり、
前記サブグループＳＧ＿ｊは、
ｊ≠ｍであるとき、（ｋ  ｍｏｄ  ｍ）＝ｊを満足する共振器Ｒｋから構成され、
ｊ＝ｍであるとき、（ｋ  ｍｏｄ  ｍ）＝０を満足する共振器Ｒｋから構成され、
同じ前記サブグループＳＧ＿ｊに属した共振器Ｒｋが互いに隣接し、中心周波数の順に配列されることを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか一項に記載のスペクトル分析機の共振器配列方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響スペクトル分析機、及びそれに具備された共振器の配列方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響または振動のスペクトルを分析するスペクトル分析機は、携帯電話（ｃｅｌｌｐｈｏｎｅｓ）、コンピュータ、家電機器、自動車またはスマートホーム環境などにおいて、状況認識、音声認識、話者認識などに活用されたり、家電機器、自動車、建築物などに搭載されて、振動情報分析に活用されたりする。
【０００３】
一般的に、音響信号の周波数ドメイン情報は、広帯域（ｗｉｄｅｂａｎｄ）特性を有するマイクロフォン（ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ）に入力された音響信号が、ＡＤＣ（ａｎａｌｏｇ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を経て、フーリエ変換（Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）されることによって得られる。かような周波数情報獲得方式は、フーリエ変換による計算量負担が大きく、周波数分解能と時間分解能とがトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）関係を有し、時間情報と周波数情報との分解能を同時に向上させ難い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／００３３０５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、分解能が向上した音響スペクトル分析機を提供することである。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題はまた、中心周波数が異なる共振器間において、カップリングを低減させる共振器配列方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一類型によれば、支持基板と、前記支持基板に一端が固定されるように配列され、中心周波数が互いに異なる複数の共振器と、を含むスペクトル分析機が提供される。
【０００８】
前記複数の共振器それぞれは、前記支持基板に固定される固定部と、音響信号に反応して可動する可動部と、前記可動部の動きをセンシングする感知部と、を含んでもよい。
【０００９】
前記支持基板には、貫通ホールが具備され、前記複数の共振器は、前記複数の共振器それぞれの前記可動部が、前記貫通ホールと対向するように配置されてもよい。
【００１０】
前記複数の共振器は、互いに重ならず、平面的に配列されてもよい。
【００１１】
前記複数の共振器の前記固定部が配置された軌跡は、前記貫通ホールの断面形状に沿って形成されてもよい。
【００１２】
前記貫通ホールの断面形状は、長方形であり、前記複数の共振器の前記固定部が配置された軌跡は、前記長方形の互いに平行する２辺に沿って形成されてもよい。
【００１３】
前記複数の共振器において、中心周波数がすぐ隣接する２つの共振器間の離隔距離が、前記複数の共振器間の離隔距離のうち最も短い距離より長くなるように、前記複数の共振器が配列されてもよい。
【００１４】
前記複数の共振器において、空間的にすぐ隣接する２つの共振器間の中心周波数差が、前記複数の共振器間の中心周波数差のうち最も小さい値より大きくなるように、前記複数の共振器が配列されてもよい。
【００１５】
前記複数の共振器の個数は、Ｎ個であり、前記複数の共振器が、中心周波数の順に、Ｒｋ（ｋは、１からＮまでの自然数）と命名されるとき、前記複数の共振器Ｒｋは、ｍ個のサブグループＳＧ＿ｊ（ｊは、１からｍまでの自然数）にグルーピングされ、ｍは、Ｎの約数のうち、１及びＮを除いたいずれか一つであり、前記サブグループＳＧ＿ｊは、ｊ≠ｍであるとき、（ｋ  ｍｏｄ  ｍ）＝ｊを満足する共振器Ｒｋから構成され、ｊ＝ｍであるとき、（ｋ  ｍｏｄ  ｍ）＝０を満足する共振器Ｒｋから構成され、同じ前記サブグループＳＧ＿ｊに属した共振器Ｒｋが互いに隣接し、中心周波数の順に配列されてもよい。
【００１６】
前記サブグループＳＧ＿ｊは、ｊ値の順に配列されてもよい。
【００１７】
ｍは、Ｎの約数を順に並べたとき、真ん中の１値、または中央の２値のうちいずれか一つであってもよい。
【００１８】
ｍは、２より大きい自然数であり、前記複数の共振器それぞれの前記固定部が配置された軌跡は、多角形、円形または閉曲線の形状を形成することができる。
【００１９】
前記複数の共振器それぞれの前記固定部が配置された軌跡は、辺の個数がｍである多角形であってもよい。
【００２０】
ｍは、偶数であり、前記複数の共振器それぞれの前記固定部が配置された軌跡は、互いに平行な２本の直線状であってもよい。
【００２１】
前記サブグループＳＧ＿ｊのうち、ｊが１からｍ／２までである前記サブグループＳＧ＿ｊに属した共振器の前記固定部が配置された軌跡は、第１直線状であり、前記サブグループＳＧ＿ｊのうち、ｊが（ｍ／２）＋１からｍまでである前記サブグループＳＧ＿ｊに属した共振器の前記固定部が配置された軌跡は、前記第１直線と対向して平行な第２直線状であってもよい。
【００２２】
前記サブグループＳＧ＿ｊにおいて、前記固定部が互いに異なる２本の直線軌跡に配置され、互いに対向する２つの前記サブグループＳＧ＿ｊ内の共振器は、中心周波数による配列順序が互いに反対であってもよい。
【００２３】
前記複数の共振器の中心周波数は、等差間隔に設定されてもよい。
【００２４】
前記複数の共振器の中心周波数は、等比間隔に設定されてもよい。
【００２５】
また、一類型によれば、分析対象である周波数ｆの範囲（Ｆ１≦ｆ≦Ｆ２）、及び分析に使用される複数の共振器Ｒｋ（ｋは、１からＮまでの自然数）の個数Ｎを設定する段階と、前記複数の共振器Ｒｋの中心周波数を、前記範囲内の互いに異なる値に設定し、共振器Ｒｋの配置周期ｐを設定する段階と、中心周波数がすぐ隣接する共振器Ｒｋ中心間の距離が、ｐの２倍以上になるように、前記複数の共振器Ｒｋを配列する段階と、を含むスペクトル分析機の共振器配列方法が提供される。
【００２６】
前記複数の共振器Ｒｋの中心周波数を、それぞれＦ１＋（ｋ−１）（Ｆ２−Ｆ１）／（Ｎ−１）（ｋは、１からＮまでの自然数）に設定し、空間的にすぐ隣接する共振器Ｒｋ間の中心周波数差が（Ｆ２−Ｆ１）／（Ｎ−１）の２倍以上になるように、前記複数の共振器を配列することができる。
【００２７】
または、前記複数の共振器Ｒｋの中心周波数を等比ｒ間隔に設定し、空間的にすぐ隣接する共振器Ｒｋ間の中心周波数間の比は、ｒの２倍以上になるように、前記複数の共振器を配列することができる。
【００２８】
前記複数の共振器Ｒｋは、ｍ個のサブグループＳＧ＿ｊ（ｊは、１からｍまでの自然数）にグルーピングされ、ｍは、Ｎの約数のうち、１及びＮを除いたいずれか一つであり、前記サブグループＳＧ＿ｊは、ｊ≠ｍであるとき、（ｋ  ｍｏｄ  ｍ）＝ｊを満足する共振器Ｒｋから構成され、ｊ＝ｍであるとき、（ｋ  ｍｏｄ  ｍ）＝０を満足する共振器Ｒｋから構成され、同じ前記サブグループＳＧ＿ｊに属した共振器Ｒｋが互いに隣接し、中心周波数の順に配列されてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のスペクトル分析機によれば、中心周波数が異なる複数の共振器により、所定帯域の周波数が選択的に感知され、入力信号に対する周波数情報分析が容易である。
【００３０】
本発明のスペクトル分析機は、フーリエ変換が必要ではなく、また、周波数分解能及び時間分解能を独立して向上させることができる。
【００３１】
本発明のスペクトル分析機の共振器配列方法によれば、中心周波数が隣接した共振器間の空間的離隔距離を確保し、及び／または空間的に隣接した共振器間の中心周波数離隔を確保することにより、共振器間のカップリング現象を減らすことができる。
【００３２】
本発明のスペクトル分析機の共振器配列方法によれば、サブグルーピング方式で共振器が配列された場合、隣接共振器間のカップリングが少なく、スペクトル分析の正確度が向上する。また、必要により、一部サブグループのみを選択的に駆動することもでき、消費電力の減少を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】一実施形態によるスペクトル分析機の概略的な構造を示す斜視図である。
【図２Ａ】一断面において、図１のスペクトル分析機に具備された共振器１つの構造を詳細に示した断面図である。
【図２Ｂ】他の断面において、図１のスペクトル分析機に具備された共振器１つの構造を詳細に示した断面図である。
【図２Ｃ】１つの共振器の周波数応答特性を例示的に示したグラフである。
【図３】図１のスペクトル分析機により、音響信号の周波数成分が分析されるところを概念的に示す図面である。
【図４】図１のスペクトル分析機によって具現される周波数分解能、時間分解能を、フーリエ変換方法を使用する場合と比較して示したグラフである。
【図５】空間的に隣接するように配列される共振器間の中心周波数差により、カップリング効果が異なることを概念的に示す図面である。
【図６】中心周波数が隣接する共振器間の離隔距離により、カップリング効果が異なることを概念的に示す図面である。
【図７】一実施形態による共振器配列方法について概略的に説明するフローチャートである。
【図８】一実施形態による共振器配列方法について概略的に説明するフローチャートである。
【図９Ａ】共振器個数が１２個であるとき、サブグループの個数を１にした場合の共振器配列例を示す図面である。
【図９Ｂ】共振器個数が１２個であるとき、サブグループの個数を２にした場合の共振器配列例を示す図面である。
【図９Ｃ】共振器個数が１２個であるとき、サブグループの個数を３にした場合の共振器配列例を示す図面である。
【図９Ｄ】共振器個数が１２個であるとき、サブグループの個数を４にした場合の共振器配列例を示す図面である。
【図９Ｅ】共振器個数が１２個であるとき、サブグループの個数を６にした場合の共振器配列例を示す図面である。
【図１０】複数の共振器を、ｍ個のサブグループに分け、各サブグループを円形に配列した例を示す図面である。
【図１１】図１０の各サブグループ内において、共振器が中心周波数順に配列された例を示す図面である。
【図１２】他の実施形態によるスペクトル分析機の概略的な構造を示す斜視図である。
【図１３】図１２のスペクトル分析機において、空間的に隣接するように配置された３つの共振器による周波数応答特性を示すグラフである。
【図１４】図１２のスペクトル分析機において、中心周波数が隣接する３つの共振器による周波数応答特性を示すグラフである。
【図１５】他の実施形態によるスペクトル分析機において、複数の共振器を、ｍ個のサブグループに分け、サブグループを長方形に配列した例を示す図面である。
【図１６】図１５の各サブグループ内において、共振器が中心周波数順に配列された例を示す図面である。
【図１７】図１６の変形例であり、対向するサブグループの共振器が、中心周波数に係わる順序について、互いに反対に配列された例を示す図面である。
【図１８】他の実施形態によるスペクトル分析機の概略的な構造を示す斜視図である。
【図１９】図１８のスペクトル分析機において、空間的に隣接するように配置された３つの共振器による周波数応答特性を示すグラフである。
【図２０】図１８のスペクトル分析機において、中心周波数が隣接する２つの共振器による周波数応答特性を示すグラフである。
【図２１】他の実施形態によるスペクトル分析機での共振器配列例を示す平面図である。
【図２２】他の実施形態によるスペクトル分析機での共振器配列例を示す平面図である。
【図２３Ａ】一実施形態によるスペクトル分析機に採用される共振器の中心周波数を設定する方法の例を示すグラフである。
【図２３Ｂ】一実施形態によるスペクトル分析機に採用される共振器の中心周波数を設定する方法の例を示すグラフである。
【図２３Ｃ】一実施形態によるスペクトル分析機に採用される共振器の中心周波数を設定する方法の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付された図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の図面において、同一参照符号は、同一構成要素を指し、図面上において、各構成要素の大きさは、説明の明瞭性及び便宜さのために誇張されてもいる。一方、以下で説明する実施形態は、ただ例示的なものに過ぎず、かような実施形態から多様な変形が可能である。
【００３５】
以下において、「上部」または「上」と記載されているのは、接触して真上にあるものだけではなく、非接触で上にあるものも含んでもよい。
【００３６】
単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」というとき、それは、特別に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。
【００３７】
「前記」の用語、及びそれと類似した指示用語の使用は、単数及び複数のいずれにも該当する。
【００３８】
方法を構成する各段階について、明白に順序を記載するか、あるいは反する記載がなければ、各段階は、適する順序で実行される。必ずしも各段階の記載順序に限定されるものではない。全ての例、または例示的な用語（例えば、など）の使用は、単に技術的思想について詳細に説明するためのものであり、特許請求の範囲によって限定されない以上、前記例、または例示的な用語により、範囲が限定されるものではない。
【００３９】
図１は、一実施形態によるスペクトル分析機１００の概略的な構造を示す斜視図である。図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ異なる断面において、図１のスペクトル分析機１００に具備された共振器Ｒ１つの構造を詳細に示した断面図であり、図２Ｃは、１つの共振器Ｒの周波数応答特性を例示的に示したグラフである。
【００４０】
図１を参照すれば、スペクトル分析機１００は、支持基板１１０及び共振器アレイ１２０を含む。共振器アレイ１２０は、支持基板１１０に一端が固定されるように配列され、中心周波数が互いに異なる複数の共振器Ｒを含む。
【００４１】
図２Ａ及び図２Ｂに図示されているように、共振器Ｒは、支持基板１１０に固定される固定部１０と、信号に反応して可動する可動部３０と、可動部３０の動きをセンシングする感知部２０と、を含む。共振器Ｒは、また、可動部３０に所定の質量ｍを提供するための質量体４０をさらに含んでもよい。
【００４２】
支持基板１１０には、貫通ホールＴＨが形成され、複数の共振器Ｒは、複数の共振器Ｒのそれぞれの可動部３０が、貫通ホールＴＨと対向するように配置されてもよい。貫通ホールＴＨは、可動部３０が外力によって振動する空間を提供し、それを満足する限り、貫通ホールＴＨの形状や大きさは、特別に限定されるものではない。支持基板１１０は、シリコン基板など多様な材質から形成されてもよい。
【００４３】
複数の共振器Ｒは、互いに重ならず、平面的に配列され、すなわち、物理的信号の入力経路に全体的に同時に露出されるように配列される。複数の共振器Ｒの固定部１０が配置された軌跡は、貫通ホールＴＨの断面形状に沿って形成されてもよい。貫通ホールＴＨは、円形に図示されているが、それに限定されるものではなく、多角形や、それ以外の多様な閉曲線の形状を有することができる。
【００４４】
可動部３０は、弾性フィルムからなる。該弾性フィルムは、質量体４０の質量ｍと共に、共振器Ｒの共振特性を決める要素になる長さＬ、幅Ｗを有することができる。弾性フィルムとしては、シリコン、金属、ポリマーなどの材質が使用される。
【００４５】
感知部２０は、可動部３０の動きをセンシングするセンサ層を含んでもよい。感知部２０は、例えば、圧電素子を含んでもよく、その場合、電極層、圧電物質層、電極層が積層された構造を有することができる。該圧電物質としては、ＺｎＯ、ＳｎＯ、ＰＺＴ、ＺｎＳｎＯ３、ＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）（ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＡｌＮまたはＰＭＮ−ＰＴなどが使用される。該電極層として、金属物質や、その他多様な伝導性材質が使用される。
【００４６】
共振器Ｒは、大体数μｍ以下の幅、数μｍ以下の厚み、及び大体数ｍｍ以下の長さを有する。かような微細サイズの共振器Ｒは、ＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ  ｅｌｅｃｔｒｏ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ）工程によっても製作されうる。
【００４７】
共振器Ｒは、外部信号に反応し、Ｚ方向に沿って上下に振動し、変位ｚ値は、次の運動方程式によって決まる。
【００４８】
【数１】
2018023103.tif 000003
【００４９】
ここで、ｃは、ダンピング係数（ｄａｍｐｉｎｇ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）であり、ｋは、弾性係数であり、Ｆ０ｃｏｓωｔは、外力（ｄｒｉｖｉｎｇ  ｆｏｒｃｅ）であり、共振器Ｒに入力される信号による作用を示す。ｋ値は、可動部３０の物性及び形状によって決まる。
【００５０】
前記運動方程式により、共振器Ｒは、図２Ｃのように、中心周波数ｆ０、バンド幅ＢＷを有する周波数応答特性を示す。
【００５１】
中心周波数ｆ０は、次の通りである。
【００５２】
【数２】
2018023103.tif 000004
【００５３】
バンド幅ＢＷは、中心周波数ｆ０による周波数応答値（ｚ−ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）の半分を示す周波数帯域幅を意味する。
【００５４】
かように、スペクトル分析機１００に具備された共振器Ｒは、設計された、互いに異なる中心周波数を有し、中心周波数を中心にする所定帯域の周波数を感知することができる。
【００５５】
図３は、図１のスペクトル分析機１００によって音響信号の周波数成分が分析されるところを概念的に示している。
【００５６】
スペクトル分析機１００に、多様な周波数成分を有する音響信号Ｗｉが入力されると、各共振器は、音響信号Ｗｉに含まれた周波数成分のうち、各共振器のセンシング周波数帯域に反応して振動する。共振器全体によって、大体２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ範囲の可聴周波数帯域、２０ｋＨｚ以上の超音波帯域、または２０Ｈｚ以下の超低周波帯域の音響信号を受信することができるように、共振器それぞれの中心周波数が設定されてもよい。
【００５７】
入力された音響信号により、共振器が振動を行い、各共振器は、互いに異なる帯域の音響周波数に対応して振動するので、互いに異なる周波数帯域が感知される。
【００５８】
例示的に図示されているように、中心周波数が、それぞれｆ１、ｆ２、ｆ３である共振器において、当該周波数成分に反応した信号を出力する。すなわち、各共振器の出力がそのまま該当周波数情報になるので、周波数分解能は、共振器の個数によって独立して決定される。時間分解能は、各共振器からの即時出力速度と同じである。
【００５９】
図４は、図１のスペクトル分析機１００によって具現される周波数分解能、時間分解能を、フーリエ変換方法を使用する場合と比較して示したグラフである。
【００６０】
ＳＴＦＴ（ｓｈｏｒｔ  ｔｉｍｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｔａｎｓｆｏｒｍ）方法によれば、経時的な周波数分布の変化を知るために、入力される信号を一定時間間隔であるフレーム（ｆｒａｍｅ）に分け、フレーム別ＦＦＴ（ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行う。フレームを小さく切れば、経時的な変化を容易に観測することができる代わりに、フレーム内情報が少なく、周波数情報が鈍くなり、フレームを広く切れば、周波数情報が明確になる代わりに、時間的変化に鈍感になる。それを、Ｇａｂｏｒの不確定性（Ｇａｂｏｒ  ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ）あるいはフーリエの不確定性（Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ）といい、（ΔＴ）（ΔＦ）の値は、グラフに図示された点線上に限られる。一実施形態の場合、かような制約なしに、周波数分解能及び時間分解能を独立して確保することができ、斜線領域内の任意の値で、選択的設計が可能である。
【００６１】
図１のスペクトル分析機１００は、複数の共振器Ｒが、中心周波数のサイズ順に配列されたところを例示しているが、それに限定されるものではなく、出力特性を向上させることができる他の配列方式で配列することが可能である。
【００６２】
図２Ｃで例示したように、共振器Ｒの周波数応答グラフは、所定のバンド幅（ｂａｎｄ  ｗｉｄｔｈ）を有し、従って、ｆ０／ＢＷと定義されるＱ値は、有限である。Ｑ値が大きいほど、周波数応答特性は敏感であり、Ｑ値が小さくなるほど、中心周波数以外に、隣接帯域の周波数にも反応するようになる。かような複数の共振器Ｒは、限定された空間内に集約的に配置されるために、共振器Ｒ間のカップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）が発生する。カップリング効果は、共振器Ｒ間の空間的距離、及び隣接した共振器Ｒ間の中心周波数差のいずれとも係わるので、カップリングを減らすために、かようないくつかの点が考慮されなければならない。
【００６３】
図５は、空間的に隣接するように配列される共振器間の中心周波数差により、カップリング効果が異なることを概念的に示す。
【００６４】
図５は、空間的離隔距離がｄで同一であり、中心周波数差がそれぞれ（Δｆ）１、（Δｆ）２、（Δｆ）３である３つの場合について、２つの共振器による周波数応答特性を示している。
【００６５】
図５を参照すれば、中心周波数差が小さいほど、カップリングは強く示される。中心周波数差が（Δｆ）１である場合、ｆｉの中心周波数を有する共振器は、周波数ｆｉ＋１に対しても反応してピークを示しており、ｆｉ＋１の中心周波数を有する共振器も、周波数ｆｉに反応したピークを示している。
【００６６】
中心周波数差が（Δｆ）２に大きくなった場合、ｆｉの中心周波数を有する共振器は、周波数ｆｉ＋１に反応したピークを示さないが、ｆｉ＋１の中心周波数を有する共振器は、周波数ｆｉに反応したピークを示している。
【００６７】
中心周波数差が（Δｆ）３にさらに大きくなった場合、ｆｉの中心周波数を有する共振器は、周波数ｆｉ＋１に反応したピークを示さず、ｆｉ＋１の中心周波数を有する共振器も、周波数ｆｉに反応したピークを示さない。すなわち、２つの共振器間のカップリングは、示されない。
【００６８】
かような分析から、空間的離隔距離が近く配置される共振器の中心周波数差を所定値以上にし、例えば、隣接した共振器それぞれのバンド幅より大きくし、カップリングを減らすことができるということが分かる。
【００６９】
図６は、中心周波数が隣接する共振器間の離隔距離により、カップリング効果が異なることを概念的に示す。
【００７０】
図６は、中心周波数差がΔｆである２つの共振器間の離隔距離を、ｄ１、ｄ２、ｄ３と増大させた３つの場合について、２つの共振器による周波数応答特性を示している。
【００７１】
図６を参照すれば、共振器間の離隔距離が短いほど、カップリングは、大きく示される。２つの共振器間離隔距離がｄ１である場合、ｆｉの中心周波数を有する共振器は、周波数ｆｉ＋１にも反応し、ピークを示しており、ｆｉ＋１の中心周波数を有する共振器も、周波数ｆｉに反応したピークを示している。
【００７２】
共振器間の離隔距離がｄ２に増大した場合、ｆｉの中心周波数を有する共振器が周波数ｆｉ＋１に反応したピークの大きさと、ｆｉ＋１の中心周波数を有する共振器が周波数ｆｉに反応したピークの大きさとは、共振器間の離隔距離がｄ１の場合に比べ、小さく示されている。
【００７３】
共振器間の離隔距離がｄ３にさらに増大した場合、ｆｉの中心周波数を有する共振器は、周波数ｆｉ＋１に反応したピークを示さず、ｆｉ＋１の中心周波数を有する共振器も、周波数ｆｉに反応したピークを示さない。すなわち、２つの共振器間のカップリングは、示されない。
【００７４】
かような分析から、中心周波数差が小さい共振器は、空間的離隔距離を所定値以上にし、相互間のカップリングを減らすことができるということが分かる。
【００７５】
上記を考慮し、図１のスペクトル分析機１００で例示した共振器アレイ１２０の共振器Ｒの配列形態は、カップリングを減らすことができる形態に変形される。
【００７６】
例えば、複数の共振器Ｒにおいて、中心周波数がすぐ隣接する２つの共振器Ｒ間の離隔距離が、複数の共振器Ｒ間の離隔距離のうち最も短い距離より長くなるように、複数の共振器Ｒが配列されてもよい。
【００７７】
または、中心周波数がすぐ隣接する２つの共振器Ｒ間の離隔距離が、２つの共振器Ｒそれぞれのバンド幅より大きくなるように、複数の共振器Ｒが配列されてもよい。
【００７８】
または、空間的にすぐ隣接する２つの共振器Ｒ間の中心周波数差が、複数の共振器Ｒ間の中心周波数差のうち最も小さい値より大きくなるように、複数の共振器Ｒが配列されてもよい。
【００７９】
図７及び図８は、一実施形態によるスペクトル分析機の共振器配列方法について概略的に説明するフローチャートである。
【００８０】
図７を参照すれば、まず、分析対象である周波数ｆの範囲（Ｆ１≦ｆ≦Ｆ２）、及び分析に使用される複数の共振器Ｒｋ（ｋは、１からＮまでの自然数）の個数Ｎを設定する（Ｓ１００）。
【００８１】
次に、複数の共振器それぞれの中心周波数と、共振器の配置周期ｐとを設定する（Ｓ２００）。配置周期ｐは、隣接した共振器中心間の距離であり、共振器幅がｗであり、離隔距離がｄである場合、（ｄ＋ｗ）に該当する値である。複数の共振器Ｒｋの中心周波数は、前記設定された周波数範囲（Ｆ１≦ｆ≦Ｆ２）内の互いに異なる値に設定する。複数の共振器Ｒｋを命名するインデックスｋは、中心周波数が大きい順に決めることができる。中心周波数を設定する規則は、多様に決めることができる。例えば、中心周波数は、等差間隔や等比間隔で設定されてもよく、または、任意の間隔で設定されてもよく、例えば、特定の周波数区間では中心周波数間隔を詰め、他の周波数区間では中心周波数間隔を空けることもできる。
【００８２】
次に、中心周波数が設計された複数の共振器Ｒｋを配列する。カップリングができる限り発生しないように、中心周波数がすぐ隣接する共振器Ｒｋ中心間の距離が、ｐの２倍以上になるように、複数の共振器Ｒｋを配列する（Ｓ３００）。
【００８３】
それと共に、または選択的に、空間的にすぐ隣接する共振器Ｒｋ間の中心周波数差が、所定値以上になるように、複数の共振器Ｒｋを配列することもできる。
【００８４】
例えば、複数の共振器Ｒｋの中心周波数が等差間隔に設定され、すなわち、中心周波数が、それぞれＦ１＋（ｋ−１）（Ｆ２−Ｆ１）／（Ｎ−１）（ｋは、１からＮまでの自然数）である場合、空間的にすぐ隣接する共振器Ｒｋ間の中心周波数差が、（Ｆ２−Ｆ１）／（Ｎ−１）の２倍以上になるように、複数の共振器Ｒｋを配列することができる。
【００８５】
または、複数の共振器Ｒｋの中心周波数が等比ｒ間隔に設定された場合、すなわち、中心周波数がすぐ隣接する２つの共振器の中心周波数の比率が一定値ｒである場合、中心周波数が空間的にすぐ隣接する共振器Ｒｋ間の中心周波数間の比は、ｒの２倍以上になるように、複数の共振器Ｒｋを配列することができる。
【００８６】
かような方式の共振器配列は、図５及び図６で説明したように、中心周波数がすぐ隣接した共振器間の間隔を可能な限り大きくし、それと共に、または選択的に、空間的にすぐ隣接した共振器間の中心周波数差を可能な限り大きくするためである。すなわち、２つの要件の最適の組み合わせ、あるいはある１要件に重きをおいた共振器配列が選択的に使用される。
【００８７】
図８を参照して、複数の共振器Ｒｋをサブグループにグルーピングする方法について説明する。
【００８８】
複数の共振器Ｒｋは、ｍ個のサブグループＳＧ＿ｊ（ｊは、１からｍまでの自然数）にグルーピングされ、このとき、ｍに係わる法（ｍｏｄｕｌｕｓ）を基準に、複数の共振器Ｒｋをグルーピングすることができる（Ｓ３１０）。
【００８９】
サブグループＳＧ＿ｊは、共振器の中心周波数順序を示すｋを、サブグループの個数ｍで割った余りの値によって定義されてもよい。すなわち、ＳＧ＿ｊ（ｊ≠ｍ）は、（ｋ  ｍｏｄ  ｍ）＝ｊを満足する共振器Ｒｋから構成され、ＳＧ＿ｊ（ｊ＝ｍ）は、（ｋ  ｍｏｄ  ｍ）＝０を満足する共振器Ｒｋから構成される。
【００９０】
サブグループの個数ｍは、Ｎの約数であってもよく、Ｎの約数のうち、１及びＮを除いたいずれか一つであってもよい。ｍをＮの約数にする場合、各サブグループに含まれた共振器個数をいずれも同一にすることができるが、ｍは、Ｎの約数に必ずしも限定されるものではない。
【００９１】
同じサブグループＳＧ＿ｊに属した共振器Ｒｋが互いに隣接するように配列され、中心周波数の順に配列される（Ｓ３２０）。また、各サブグループＳＧ＿ｊは、サブグループを定義するインデックスｊの順に配列されてもよい。
【００９２】
図９Ａないし図９Ｅは、共振器個数が１２個であるとき、サブグループの個数を、それぞれ１、２、３、４、６にした場合の共振器配列例を示す。
【００９３】
図９Ａは、サブグループの個数が１、すなわち、グルーピングをせず、複数の共振器が中心周波数順に配列された例を示す。その配列は、空間的に隣接した共振器間の中心周波数差が最も小さい形態である。すなわち、共振器は、一定の配列周期ｐを有し、隣接した共振器間の中心周波数離隔は、Δｆである。
【００９４】
Δｆは、共振器の中心周波数設定方法により、異なる定義を有することができる。例えば、中心周波数が等差間隔に設定された場合、Δｆは、（Ｆ２−Ｆ１）／（Ｎ−１）と定義される。中心周波数が等比ｒ規則によって設定された場合、Δｆは、ｒと定義される。
【００９５】
図９Ｂは、２つのサブグループを形成した場合であり、サブグループＳＧ＿１は、Ｒｋ（ｋ＝１，３，５，７，９，１１）を含み、サブグループＳＧ＿２は、Ｒｋ（ｋ＝２，４，６，８，１０，１２）を含む。サブグループＳＧ＿１，ＳＧ＿２内の共振器Ｒｋを中心周波数順に配列し、サブグループＳＧ＿１，ＳＧ＿２を順に配列した結果、空間的にすぐ隣接した共振器Ｒ１，Ｒ３間の周波数離隔が２Δｆになり、中心周波数がすぐ隣接した共振器Ｒ１，Ｒ２間の空間離隔は、６ｐになる。
【００９６】
図９Ｃは、３つのサブグループを形成した場合であり、サブグループＳＧ＿１は、Ｒｋ（ｋ＝１，４，７，１０）を含み、サブグループＳＧ＿２は、Ｒｋ（ｋ＝２，５，８，１１）を含み、サブグループＳＧ＿３は、Ｒｋ（ｋ＝３，６，９，１２）を含む。サブグループＳＧ＿１，ＳＧ＿２，ＳＧ＿３内の共振器Ｒｋを中心周波数順に配列し、サブグループＳＧ＿１，ＳＧ＿２，ＳＧ＿３を順に配列した結果、空間的にすぐ隣接した共振器Ｒ１，Ｒ４間の周波数離隔が３Δｆになり、中心周波数がすぐ隣接した共振器Ｒ１，Ｒ２間の空間離隔は、４ｐになる。
【００９７】
図９Ｄは、４つのサブグループを形成した場合であり、サブグループＳＧ＿１は、Ｒｋ（ｋ＝１，５，９）を含み、サブグループＳＧ＿２は、Ｒｋ（ｋ＝２，６，１０）を含み、サブグループＳＧ＿３は、Ｒｋ（ｋ＝３，７，１１）を含み、サブグループＳＧ＿４は、Ｒｋ（ｋ＝４，８，１２）を含む。サブグループＳＧ＿１，ＳＧ＿２，ＳＧ＿３，ＳＧ＿４）内の共振器Ｒｋを中心周波数順に配列し、サブグループＳＧ＿１，ＳＧ＿２，ＳＧ＿３，ＳＧ＿４を順に配列した結果、空間的にすぐ隣接した共振器Ｒ１，Ｒ５間の周波数離隔が４Δｆになり、中心周波数がすぐ隣接した共振器Ｒ１，Ｒ２間の空間離隔は、３ｐになる。
【００９８】
図９Ｅは、６個のサブグループを形成した場合である。前述の方法通りに共振器を配列した結果、空間的にすぐ隣接した共振器Ｒ１，Ｒ７間の周波数離隔が６Δｆになり、中心周波数がすぐ隣接した共振器Ｒ１，Ｒ２間の空間離隔は、２ｐになる。
【００９９】
かように、サブグループの個数は、中心周波数が隣接した共振器間の距離を確保したり、空間的に隣接した共振器間の中心周波数差を確保したりするという観点を適切に組み合わせ、多様に選択することができる。図９Ｂの場合、中心周波数が隣接した共振器間の距離確保の側面がさらに強調され、図９Ｅの場合、空間的に隣接した共振器間の中心周波数差確保の側面がさらに強調されたものであると見られる。
【０１００】
前記２つの観点が適切に組み合わせされるように、サブグループの個数ｍは、Ｎの約数を順に並べるときの中間値に決めることができる。例えば、Ｎの約数を順に配列し、真ん中の１値を、または中央の２値のうちいずれか一つを、サブグループの個数として決めることができる。
【０１０１】
そのように、共振器をサブグルーピングして配列する場合、共振器間のカップリングを減らす効果があるだけではなく、必要によっては、一部サブグループのみを駆動することも可能であるという利点がある。各サブグループでカバーする周波数帯域範囲が類似しているので、サブグループの一部のみを駆動することにより、分解能を若干犠牲にし、電力消耗を減らす駆動が可能である。
【０１０２】
図１０は、複数の共振器Ｒｋを、ｍ個のサブグループに分け、各サブグループを円形に配列した例を示し、図１１は、図１０の各サブグループ内において、共振器が配列された例を示す。
【０１０３】
複数のサブグループＳＧ＿ｊ（ｊ＝１からｍまでの自然数）は、各共振器Ｒｋを命名したインデックスｋをｍで割った余りが同じ共振器Ｒｋの集まりにより構成される。複数のサブグループＳＧ＿ｊは、扇形形状の面積を占め、円周方向に沿って順に配列されてもよい。
【０１０４】
各サブグループＳＧ＿ｊ内において、共振器Ｒｋは、中心周波数順に円周方向に沿って配列される。各サブグループＳＧ＿ｊ内の共振器Ｒｋは、ｋ＝ｉ＊ｍ＋ｊ（ｉは、０から（Ｎ／ｍ）−１までの整数）を満足する。空間的に隣接した、すなわち、角距離（ａｎｇｕｌａｒ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）が２π／Ｎラジアン（ｒａｄｉａｎ）である２つの共振器、例えば、Ｒ２とＲｍ＋２との周波数離隔は、ｍ＊Δｆである。ここで、Δｆは、共振器Ｒｋの中心周波数を設定した方法によって決定される周波数離隔値であり、前述のように、等差間隔に設定された場合は、公差がそれに該当し、等比間隔に設定された場合は、公比がそこに該当する。中心周波数間隔が隣接した、すなわち、中心周波数離隔がΔｆになる２つの共振器、例えば、Ｒ１及びＲ２、またはＲｍ＋１とＲｍ＋２との物理的離隔距離は、角距離で、２π／ｍラジアンになる。
【０１０５】
図１２は、他の実施形態によるスペクトル分析機２００の概略的な構造を示す斜視図である。
【０１０６】
スペクトル分析機２００は、貫通ホールＴＨが形成された支持基板２１０と、共振器アレイ２２０とを含み、共振器アレイ２２０は、４個のサブグループＳＧ＿１，ＳＧ＿２，ＳＧ＿３，ＳＧ＿４にグルーピングされ、前述の配列方法により、円周方向に沿って配列される。共振器Ｒｋの固定部が配置された軌跡は、円形をなしている。
【０１０７】
図１３は、図１２のスペクトル分析機２００において、空間的に隣接するように配置された３つの共振器による周波数応答特性を示すグラフである。
【０１０８】
共振器Ｒ１，Ｒ５，Ｒ９は、同じサブグループＳＧ＿１に属し、中心周波数の離隔は、それぞれ４Δｆである。空間的には、最も隣接した配置関係であるが、中心周波数離隔が確保されることにより、カップリングは、非常に弱く示されている。
【０１０９】
図１４は、図１２のスペクトル分析機２００において、中心周波数が隣接する３つの共振器による周波数応答特性を示すグラフである。
【０１１０】
共振器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、それぞれサブグループＳＧ＿１、サブグループＳＧ＿２、サブグループＳＧ＿３に属し、空間的に離隔した角距離は、２π／４ラジアンである。中心周波数の離隔は、Δｆと最も隣接した関係であるが、空間的距離離隔が確保されることにより、カップリングは、ほぼ示されない。
【０１１１】
図１５は、他の実施形態によるスペクトル分析機３００において、複数の共振器Ｒｋを、ｍ個のサブグループに分け、サブグループＳＧ＿ｊ（ｊは、１からｍまでの自然数）を長方形に配列した例を示し、図１６は、図１５の各サブグループＳＧ＿ｊ内において、共振器Ｒｋが中心周波数順に配列された例を示す。
【０１１２】
サブグループＳＧ＿ｊの個数ｍは、偶数に設定されてもよい。サブグループＳＧ＿ｊのうち、ｊが１からｍ／２までであるサブグループＳＧ＿ｊが、長方形の一辺に沿って、縦方向に順に配列され、ｊがｍ／２＋１からｍまでであるサブグループＳＧ＿ｊが、他の一辺に沿って縦方向に順に配列される。
【０１１３】
かような配列は、例えば、長方形の貫通ホールを具備した支持基板に適用される形態にもなる。すなわち、複数の共振器の固定部は、長方形の互いに平行する２辺に沿って配置されてもよい。すなわち、サブグループＳＧ＿ｊのうち、ｊが１からｍ／２までであるサブグループＳＧ＿ｊに属した共振器の固定部が配置された軌跡は、第１直線状であり、前記サブグループＳＧ＿ｊのうち、ｊが（ｍ／２）＋１からｍまでであるサブグループＳＧ＿ｊに属した共振器の固定部が配置された軌跡は、前記第１直線と対向して平行な第２直線状であってもよい。
【０１１４】
各サブグループＳＧ＿ｊ内の共振器Ｒｋは、ｋ＝ｉ＊ｍ＋ｊ（ｉは、０から（Ｎ／ｍ）−１までの整数）を満足する。各サブグループＳＧ＿ｊ内において、共振器Ｒｋは、ｋ値の順に配列され、互いに異なるサブグループに属して互いに対向する共振器は、当該サブグループ内において、サイズ順序が同じ関係である。例えば、Ｒ１とＲｍ／２＋１とが対向し、Ｒｍ＋１とＲ３ｍ／２＋１とが対向する。図１６に図示されているように、互いに異なるグループに属して互いに対向する共振器間の離隔距離のうち最も小さい値は、Ｓ１である。Ｓ１値を考慮し、前述の長方形の横長Ａを設定することができる。
【０１１５】
図１７は、図１６の変形例のスペクトル分析機４００に採用される共振器配列を示す。
【０１１６】
スペクトル分析機４００は、各サブグループＳＧ＿ｊが配列された形態は、図１５、図１６のスペクトル分析機３００と同一であり、互いに対向するサブグループＳＧ＿ｊの共振器の中心周波数に係わる順序は、図１６と異なり、互いに反対に配列されている。
【０１１７】
各サブグループＳＧ＿ｊ内の共振器Ｒｋは、ｋ＝ｉ＊ｍ＋ｊ（ｉは、０から（Ｎ／ｍ）−１までの整数）を満足する。ｊが１からｍ／２までのサブグループＳＧ＿ｊ内において、共振器Ｒｋは、ｋ値が大きくなる順に配列され、ｊがｍ／２＋１からｍまでのサブグループＳＧ＿ｊ内では、ｋ値が小さくなる順に、共振器Ｒｋが配列される。すなわち、サブグループＳＧ＿１において、ｋが最も小さい共振器Ｒ１と、サブグループＳＧ＿ｍ／２＋１において、ｋが最大である共振器ＲＮ−ｍ／２＋１とが互いに対向する。
【０１１８】
かような配列により、共振器Ｒｋが占める面積を、図１６の場合より小さくすることができ、さらにコンパクトな構造が具現される。互いに異なるグループに属し、互いに対向する共振器間の離隔距離のうち最も小さい値は、Ｓ２であり、長方形の横長のＡを、図１６の場合と同一にした場合、Ｓ２は、図１６に示されたＳ１より大きい値になる。
【０１１９】
従って、言い換えれば、Ｓ２を図１６の場合と同一にＳ１にする場合、互いに対向する共振器Ｒ１と共振器ＲＮ−ｍ／２＋１とが占める長さの和は、図１６において、互いに対向するＲ１とＲｍ／２＋１とが占める距離の和よりも小さいために、共振器Ｒｋの配置のための長方形の横長Ａを、図１６の場合より小さく設定することができる。
【０１２０】
図１８は、他の実施形態によるスペクトル分析機５００の概略的な構造を示す斜視図である。
【０１２１】
スペクトル分析機５００は、長方形の貫通ホールＴＨが形成された支持基板５１０と、共振器アレイ５２０を含む。共振器アレイ５２０は、２つのサブグループＳＧ＿１，ＳＧ＿２を含む。対向するサブグループＳＧ＿１，ＳＧ＿２の共振器配置順序は、中心周波数に係わる順序を反対にし、複数の共振器Ｒが占める空間を最小化している。
【０１２２】
図１９は、図１８のスペクトル分析機５００において、空間的に隣接するように配置された３つの共振器による周波数応答特性を示すグラフである。
【０１２３】
共振器Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５は、同じサブグループＳＧ＿１に属し、中心周波数の離隔は、２Δｆである。空間的には、最も隣接した配置関係であるが、中心周波数離隔が確保されることにより、カップリングは、非常に弱く示されている。
【０１２４】
図２０は、図１８のスペクトル分析機５００において、中心周波数が隣接する２つの共振器による周波数応答特性を示すグラフである。
【０１２５】
共振器Ｒ３，Ｒ４は、それぞれサブグループＳＧ＿１、サブグループＳＧ＿２に属し、中心周波数の離隔がΔｆと最も隣接している関係であるが、空間的距離離隔が確保されることにより、カップリングは、ほぼ示されない。
【０１２６】
図２１は、他の実施形態によるスペクトル分析機６００での共振器配列例を示す平面図である。
【０１２７】
スペクトル分析機６００に具備された共振器Ｒは、正方形の領域を２本の対角線によって４等分した各領域に、４つのサブグループが配置される。長さの異なる共振器Ｒが三角形状に４等分された領域に順次に配置されてもよい。
【０１２８】
共振器Ｒは、図１８で例示したように、四角形状の貫通ホールが形成された支持基板に配置されてもよい。ただし、それに限定されるものではなく、例えば、２つの対角線形状のビーム構造物上に、固定部が固定されるように配置されてもよい。
【０１２９】
図２２は、他の実施形態によるスペクトル分析機７００での共振器配列例を示す平面図である。
【０１３０】
スペクトル分析機７００に具備された共振器Ｒは、ｍ個のサブグループにグルーピングされ、辺の個数がｍである多角形の領域に配置される。各サブグループは、対角線によって区画されたｍ個の領域に割り当てられ、サブグループ内に、長さが異なる共振器が順次に配置される。図面においては、ｍが８であるように図示されているが、それは、例示的なものであり、それに限定されるものではない。
【０１３１】
共振器Ｒは、ｍ角形状の貫通ホールを有する基板に配置されてもよい。ただし、それに限定されるものではなく、ｍ角形の対角線に対応する形状のビーム構造物に配置されることも可能である。
【０１３２】
図２３Ａないし図２３Ｃは、一実施形態によるスペクトル分析機に採用される共振器の中心周波数を設定する方法の例を示すグラフである。
【０１３３】
図２３Ａは、分析対象である周波数範囲を等差間隔で分けた例を示す。等差間隔で等分された値は、複数の共振器に、中心周波数としてＩＤと共に割り当てられ、与えられたＩＤにより、前述の方法で、複数の共振器が４個のサブグループにグルーピングされる。
【０１３４】
図２３Ｂは、分析対象である周波数範囲を等比間隔で分けた例を示す。等比間隔で設定された周波数値は、複数の共振器に、中心周波数としてＩＤと共に割り当てられ、与えられたＩＤにより、前述の方法で、複数の共振器が４個のサブグループにグルーピングされる。
【０１３５】
図２３Ｃは、分析対象である周波数範囲を任意の間隔で分けた例を示す。任意の間隔は、例えば、公差値を異ならせた等差間隔の混合、公比値を異ならせた等比間隔の混合、または等差間隔と等比間隔との混合などと多様に設定することができる。設定された周波数値は、複数の共振器に、中心周波数としてＩＤと共に割り当てられ、与えられたＩＤにより、前述の方法で、複数の共振器が４個のサブグループにグルーピングされる。
【０１３６】
図２３Ａないし図２３Ｃは、周波数帯域を４つのサブグループに分割する中心周波数設定方法を例示したが、それらに限定されるものではない。多様な個数のサブグループに分割することが可能であり、中心周波数設定方法も、例示された方法の組み合わせや、他の形態への変形が可能である。
【０１３７】
以上の説明は、カンチレバー方式で駆動される可動部を有する共振器を例示して説明したが、それに限定されるものではない。周波数隣接、空間隣接によってカップリング現象を示す多様な共振器に、前述の概念の共振器配列方法が適用される。
【０１３８】
以上、本発明の理解の一助とするために、例示的な実施形態について説明し、添付された図面に図示した。しかし、かような実施形態は、ただ、本発明を例示するためのものであり、それを制限するものではないという点が理解されなければならない。そして、本発明は、図示されて説明された説明に限られるものではないという点が理解されなければならない。それは、多様な異なる変形が、本技術分野で当業者により実施可能であるからである。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本発明の、音響スペクトル分析機、及びそれに具備された共振器の配列方法は、例えば、音響関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【符号の説明】
【０１４０】
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００    スペクトル分析機
１１０，２１０，５１０    支持基板
１２０，２２０，５２０    共振器アレイ
Ｒ，Ｒｋ    共振器
ＳＧ＿ｊ    サブグループ
【図１】
2018023103.tif 000005
【図２Ａ】
2018023103.tif 000006
【図２Ｂ】
2018023103.tif 000007
【図２Ｃ】
2018023103.tif 000008
【図３】
2018023103.tif 000009
【図４】
2018023103.tif 000010
【図５】
2018023103.tif 000011
【図６】
2018023103.tif 000012
【図７】
2018023103.tif 000013
【図８】
2018023103.tif 000014
【図９Ａ】
2018023103.tif 000015
【図９Ｂ】
2018023103.tif 000016
【図９Ｃ】
2018023103.tif 000017
【図９Ｄ】
2018023103.tif 000018
【図９Ｅ】
2018023103.tif 000019
【図１０】
2018023103.tif 000020
【図１１】
2018023103.tif 000021
【図１２】
2018023103.tif 000022
【図１３】
2018023103.tif 000023
【図１４】
2018023103.tif 000024
【図１５】
2018023103.tif 000025
【図１６】
2018023103.tif 000026
【図１７】
2018023103.tif 000027
【図１８】
2018023103.tif 000028
【図１９】
2018023103.tif 000029
【図２０】
2018023103.tif 000030
【図２１】
2018023103.tif 000031
【図２２】
2018023103.tif 000032
【図２３Ａ】
2018023103.tif 000033
【図２３Ｂ】
2018023103.tif 000034
【図２３Ｃ】
2018023103.tif 000035