(57)【要約】  物理的作用を生成する作動システムであって、併進要素の少なくとも１つのアレイであって、各併進要素が、それぞれ第１および第２の力の起動に応答して、それぞれ第１および第２の一番端の位置に向かって、各軸に沿って前後に交互に移動するように強制される、併進要素の少なくとも１つのアレイと、第１および第２の力を使用して、併進要素の少なくとも１つの部分集合を、第１および第２の一番端の位置にそれぞれ選択的にラッチするように働くコントローラとを備えるシステム。【選択図】図３２
2011504703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成する作動方法であって、
可動要素の少なくとも１つのアレイであって、アレイが交流磁界の存在下にあるときにアレイに働く電磁力に応答して、各可動要素が、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素の少なくとも１つのアレイを設けること、
最初に、可動要素の前記アレイを少なくとも１つのラッチング位置にもたらし、その後、前記電磁力の大きさを減少させること、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチすることであって、それにより、個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止する、選択的にラッチすること、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御すること、および、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記ラッチングを制御することを含む方法。
【請求項２】
前記電磁力の大きさは、可動要素の前記アレイが前記少なくとも１つのラッチング位置にもたらされると、ゼロに減少する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電磁力の大きさは、可動要素の前記アレイが前記少なくとも１つのラッチング位置にもたらされると、ゼロより大きなレベルまで減少する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置であって、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、
可動要素のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときに、アレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素のアレイと、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、前記個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含み、
前記磁界コントロールシステムは、可動要素の前記アレイが、最初に、前記少なくとも１つのラッチング位置にもたらされると、前記電磁力の大きさを減少させるように働く装置。
【請求項５】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置であって、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、
可動要素のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときに、アレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素のアレイと、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、前記個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを備え、
前記アレイは、単一平面より複雑な表面構成を有する一組の可動要素を備える装置。
【請求項６】
前記表面構成は、湾曲表面部分を備える請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記湾曲表面部分は、球の一部分を備える請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記湾曲表面部分は、円柱の一部分を備える請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記表面構成は、複数の平面部分を備える請求項５に記載の装置。
【請求項１０】
前記複数の平面部分は、共に、区分的平面部分を形成する請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記複数の平面部分は、別の平面部分の上部に１つの平面部分を載せて積重ねられる請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置であって、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、
可動要素のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答する少なくとも１つの磁石を含み、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときに、アレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素のアレイと、
前記交流磁界を発生させるために、可動要素の前記アレイ内で個々の可動要素の周りに巻かれた磁界発生器であって、前記可動要素内の前記磁石は、巻かれた磁界発生器の上の特定の水平な場所に併進可能に配設される、磁界発生器と、
前記磁界発生器の下に配設され、かつ、少なくとも前記磁石の下に配設される１つの水平な場所において、前記磁界発生器を突き通す少なくとも１つの強磁性要素と、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、前記個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含む装置。
【請求項１３】
前記強磁性要素は平面部分を備え、前記平面部分上に、複数の開口した直立部材が画定され、前記直立部材はそれぞれ、可動要素の前記アレイ内の個々の可動要素内に含まれる磁石の下に配設される水平な場所において前記磁石発生器を貫通し、前記直立部材はそれぞれ、空気通路を画定し、前記空気通路を通って、前記個々の可動要素によって発生した音波が伝播することができる請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記直立部材の少なくとも一部は、円錐台を備える請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成する作動方法であって、
可動要素の少なくとも１つのアレイであって、アレイが交流磁界の存在下にあるときにアレイに働く電磁力に応答して、各可動要素が各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素の少なくとも１つのアレイを設けること、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチすることであって、それにより、個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止する、選択的にラッチすること、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御すること、および、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記ラッチングを制御することを含み、
前記ラッチングは、前記アレイ内の全ての可動要素が同期して作動した場合に起こるであろう自然な指向性パターンと異なる所定の指向性パターンを有する音を達成するために、前記アレイ内の前記可動要素のための遅延を導入するタイミングパターンに従って起こる方法。
【請求項１６】
前記所定の指向性パターンは、中心点を有する球を画定する全方向パターンを含み、前記遅延は、前記アレイ内の各可動要素Ｐについて以下の商からなる、すなわち、遅延＝ｒ２／ｃであり、式中、ｒ２は中心点と可動要素Ｐとの距離であり、ｃは、アレイが作動する媒体を通る音の速度である請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記所定の指向性パターンは、円柱軸を有する円柱を画定する円柱パターンを含み、前記遅延は、前記アレイ内の各可動要素Ｐについて以下の商からなる、すなわち、遅延＝ｒ１／ｃであり、式中、ｒ１は円柱軸と圧力生成要素Ｐとの距離であり、ｃは、スピーカが作動する媒体を通る音の速度である請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記所定の指向性パターンは、平面波面および波伝播方向を有するビームを規定する単方向パターンを含み、前記遅延は、前記アレイ内の各可動要素Ｐについて以下の商からなる、すなわち、遅延＝ｒ３／ｃであり、式中、ｒ３は、圧力生成要素の表面の後でかつ平面波面に平行でかつ波伝播方向に垂直な所定の平面と、圧力生成要素Ｐとの距離であり、ｃは、アレイが作動する媒体を通る音の速度である請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置であって、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、
可動要素の第１のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときに、アレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素の第１のアレイと、
所望の指向性パターンを達成するために、前記アレイによって生成される音波を誘導する導波路と、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、前記個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含み、前記少なくとも１つのラッチを制御することは、可動要素間の干渉を減少させることによって前記所望の指向性パターンを達成するために、個々の可動要素の動きを時間的にずらすことを含む装置。
【請求項２０】
前記導波路は、前記アレイに交差し、それにより、導波路−アレイ交差部を画定し、前記ラッチコントローラは、個々の可動要素が、前記導波路−アレイ交差部からの前記可動要素のそれぞれの距離の順に動くように、前記アレイ内で個々の可動要素の動きを時間的にずらすように働く請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記導波路は、可動要素の第２のアレイを備え、前記第２のアレイは、前記第１のアレイと共に、両方のアレイによって生成される音波用の導波路として役立つ請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置であって、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、
可動要素の第１のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときに、アレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素の第１のアレイと、
所望の指向性パターンを達成するために、前記アレイによって生成される音波を誘導する可動要素の第２のアレイを備える導波路と、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、前記個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含む装置。
【請求項２３】
前記導波路は、前記アレイに交差する請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
前記導波路は表面エリアを有し、前記アレイは平面主表面を有し、前記導波路の表面エリアのほとんどは前記主表面に平行である請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置であって、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、
可動要素のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときに、アレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動し、それにより、動きの振幅を規定するよう強制され、前記動きの振幅は、（ａ）各可動要素によって生成される所望の圧力Ｐを意味する所望の総合音圧レベルおよび（ｂ）用途固有の振動周波数ｆｓを仮定し、かつ、前記圧力Ｐおよび前記振動周波数から前記振幅値を導出するための以下の従来の公式、すなわち、
（１）Ｐ＝√２・π・ρ・Ｓ・ε・ｆｓ２／（２・Ｒ０）
を使用して導出される振幅値εより小さく、式中、ρは媒体密度であり、Ｓはピストン表面積であり、εは、個々の可動要素の動き振幅（ピーク−ピーク）であり、Ｒ０は信号源からの距離である、可動要素のアレイと、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、前記個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含む装置。
【請求項２６】
前記動きの振幅は、前記振幅値εより小さい請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記交差部に最も近い可動要素は最初に動く請求項２０に記載の装置。
【請求項２８】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するために、アクチュエータ装置を使用する方法であって、
少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備えるアクチュエータ装置を設けることであって、各アクチュエータデバイスは、
可動要素のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときに、アレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素のアレイと、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、前記個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含む、設けること、
前記可動要素の少なくとも個々の１つの可動要素と前記少なくとも１つのラッチとの間に静電力を発生させることであって、前記個々の可動要素は、少なくとも１つの可動要素表面を有し、前記ラッチは、前記可動要素表面に面する少なくとも１つのラッチ表面を有する、発生させること、および、
誘電体層を設け、前記誘電体層を前記表面の少なくとも個々の１つの表面に塗布することを含み、前記設け、塗布することは、前記誘電体層における電荷トラップを少なくとも部分的に防止することを含む方法。
【請求項２９】
前記静電力は、正極および負極を有する電圧供給部によって発生される電圧を印加することによって生成され、前記設け、塗布することは、前記電圧供給部の前記負極を、前記誘電体層が塗布された前記個々の表面に接続すること、および、前記正極を前記個々の表面に面する表面に接続することを含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記電荷トラップは、前記誘電体層を薄い伝導性層でコーティングすることによって防止される請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記アレイ内の各可動要素Ｐは、以下の商からなる遅延、すなわち、遅延＝ｄ／ｃによって作動し、式中、ｄは前記交差部と圧力生成要素Ｐとの距離であり、ｃは、装置が作動する媒体を通る音の速度である請求項２７に記載の装置。
【請求項３２】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成する作動方法であって、
可動要素の少なくとも１つのアレイであって、アレイが交流磁界の存在下にあるときにアレイに働く電磁力に応答して、各可動要素が各軸に沿って前後に交互に移動し、それにより、音波を発生するよう強制される、可動要素の少なくとも１つのアレイ、および、導波路であって、前記少なくとも１つのアレイに交差し、それにより、細長いアレイ−導波路交差場所を画定し、また、所定の指向性パターンを達成するために前記音波を誘導するように働く、導波路を設けること、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチすることであって、それにより、個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止する、選択的にラッチすること、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御すること、および、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記ラッチングを制御することを含み、
前記ラッチすることは、個々の一番端の位置にラッチされる可動要素の目下の部分集合を繰返し選択することを含み、前記繰返し選択することは、前記個々の一番端の位置に目下のところない可動要素の中から、前記交差場所の最も近くにある一組の可動要素を選択することによって、前記部分集合のサイズを確定し、前記目下の部分集合の部材を確定することを含む方法。
【請求項３３】
ＬＵＴは、前記繰返される選択を実施するために使用され、前記ＬＵＴは、前記アレイ内の各位置について、前記位置に関連し、かつ、前記交差場所からの前記位置の距離が、前記位置の関数であるように選択される順序数を格納する請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記細長い交差場所は、前記可動要素が分割される複数の行であって、前記交差場所に平行に配設される、複数の行を画定し、前記交差場所に最も近い可動要素の組は、前記交差場所に対する所与の近接性の全ての可動要素の中から、前記行を２分する中央軸の近くにある可動要素を好むことによって選択される請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
物理的作用を生成する作動方法であって、
併進要素の少なくとも１つのアレイであって、各併進要素が、それぞれ第１および第２の力の起動に応答して、それぞれ第１および第２の一番端の位置に向かって、各軸に沿って前後に交互に移動するように強制される、併進要素の少なくとも１つのアレイを設けること、および、
前記第１および第２の力を使用することであって、それにより、前記併進要素の少なくとも１つの部分集合を、前記第１および第２の一番端の位置にそれぞれ選択的にラッチする、使用することを含む方法。
【請求項３６】
それぞれの個々の併進要素に対する前記第１および第２の力は、前記個々の併進要素と、前記併進要素が、それに対して移動する少なくとも１つの各電極との間に印加される少なくとも１つの電圧によって生成される請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
少なくとも１つの併進要素は、最初に、前記第１の一番端の位置に近づくように働き、その後、前記第１の一番端の位置から前記第２の一番端の位置へ、また、前記第２の一番端の位置から前記第１の一番端の位置へ戻るように交互に移動するように働く請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記個々の併進要素が、最初に、前記第１の一番端の位置に近づく間、前記第１の力は、第１の周期を有し、かつ、第１の時間的スケジュールに従って起動される少なくともほぼ周期的な力を含み、前記第２の力は、前記第１の周期と同一の第２の周期を有する少なくともほぼ周期的な力であり、前記第２の力は、前記第１の時間的スケジュールと同一であるが、前記第１の時間的スケジュールに対して半周期だけ偏倚する第２の時間的スケジュールに従って前記第２の周期中に起動される請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記第１の時間的スケジュールは、第１の半周期間隔および第２の半周期間隔を含み、前記第１の半周期間隔中、前記第１の力は、前記第２の半周期間隔中の大きさに比べて大きさが小さい請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記電圧は、前記個々の併進要素が、前記第２の一番端の位置を去り、前記第１の一番端の位置に向かって移動し始めるときに第１の大きさを有し、前記併進要素が前記第１の一番端の位置に既に達してしまうと、前記第１の大きさより小さい第２の大きさを有し、前記電圧は、前記併進要素を前記第１の一番端の位置にラッチするのに役立つだけである請求項３６に記載の方法。
【請求項４１】
多層アクチュエータ装置であって、
少なくとも一部分が伝導性である第１の層と、
少なくとも一部分が伝導性である少なくとも１つの第２の作動層であって、作動層内に、
前記第１の層の伝導性部分と前記第２の層の伝導性部分との間に電圧を印加することによって作動する複数の作動ユニット、および、
前記複数の作動ユニットの少なくとも１つの部分集合を、接続チャネルであって、前記複数の作動ユニットの前記部分集合を前記部分集合以外の全ての作動ユニットに接続する、接続チャネル以外の方法で、前記部分集合以外の全ての作動ユニットから分離し、それにより、ヒューズを画定する少なくとも１つのカットアウト部分が形成されている、少なくとも１つの第２の作動層とを備える装置。
【請求項４２】
それぞれの個々の併進要素に対する前記第１の力は、前記個々の併進要素と前記第１の一番端の位置に配設される第１の電極との間に印加される第１の電圧によって生成され、それぞれの個々の併進要素に対する前記第２の力は、前記個々の併進要素と前記第２の一番端の位置に配設される第２の電極との間に印加される第２の電圧によって生成される請求項３７に記載の方法。
【請求項４３】
個々の併進要素が、前記第１の一番端の位置にラッチもされず、前記第１の一番端の位置に向かって移動もしないときでも、前記第１の電圧は、均等にゼロでなく、それにより、前記個々の併進要素が前記第１の一番端の位置に向かって移動し始めると、より高いレベルへの前記第１の電圧のその後の増加が促進される請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
少なくとも１つの個々の併進要素が前記第１の一番端の位置にラッチされる時間の少なくとも一部分の間に、前記第２の電圧は、せいぜい前記第１の電圧であり、それにより、前記個々の併進要素が前記第２の一番端の位置に向かって移動し始めると、より高いレベルへの前記第２の電圧のその後の増加が促進される請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
物理的作用を生成する作動システムであって、
併進要素の少なくとも１つのアレイであって、各併進要素が、それぞれ第１および第２の力の起動に応答して、それぞれ第１および第２の一番端の位置に向かって、各軸に沿って前後に交互に移動するように強制される、併進要素の少なくとも１つのアレイと、
前記第１および第２の力を使用して、前記併進要素の少なくとも１つの部分集合を、前記第１および第２の一番端の位置にそれぞれ選択的にラッチするように働くコントローラとを備えるシステム。
【請求項４６】
少なくとも一部分が伝導性である第１の層を同様に備え、前記アレイは、
少なくとも一部分が伝導性である少なくとも１つの第２の作動層であって、作動層内に、
それぞれが、少なくとも１つの併進要素を含み、かつ、前記第１の層の伝導性部分と前記第２の層の伝導性部分との間に電圧を印加することによって作動する複数の作動ユニット、および、
前記複数の作動ユニットの少なくとも１つの部分集合を、接続チャネルであって、前記複数の作動ユニットの前記部分集合を前記部分集合以外の全ての作動ユニットに接続する、接続チャネル以外の方法で、前記部分集合以外の全ての作動ユニットから分離し、それにより、ヒューズを画定する少なくとも１つのカットアウト部分が形成されている、少なくとも１つの第２の作動層内に形成されるシステム。
【請求項４７】
前記第１および第２の力は静電力を含む請求項４５に記載のシステム。
【請求項４８】
作動システムであって、
弾性併進要素の少なくとも１つのアレイであって、各併進要素が、併進要素に働く力に応答して、各軸に沿って、第１の一番端の位置から第２の一番端の位置へ移動し、それにより、時間位相の第１の半分を規定し、前記第２の一番端の位置に達するとすぐ、前記第１の一番端の位置に戻り、それにより、時間位相の第２の半分を規定するように強制される、弾性併進要素の少なくとも１つのアレイと、
弾性併進要素の前記アレイの中から、それぞれの個々の弾性併進要素について２つの作動状態、すなわち、前記個々の弾性併進要素が前記第１および第２の一番端の位置の一方だけにラッチされる第１の状態および前記個々の弾性併進要素が自由である第２の状態だけを提供するラッチングデバイスとを備えるシステム。
【請求項４９】
少なくとも一部分が伝導性である第１の層を同様に備え、前記アレイは、
少なくとも一部分が伝導性である少なくとも１つの第２の作動層であって、作動層内に、
それぞれが、少なくとも１つの併進要素を含み、かつ、前記第１の層の伝導性部分と前記第２の層の伝導性部分との間に電圧を印加することによって作動する複数の作動ユニット、および、
前記複数の作動ユニットの少なくとも１つの部分集合を、接続チャネルであって、前記複数の作動ユニットの前記部分集合を前記部分集合以外の全ての作動ユニットに接続する、接続チャネル以外の方法で、前記部分集合以外の全ての作動ユニットから分離し、それにより、ヒューズを画定する少なくとも１つのカットアウト部分が形成されている、少なくとも１つの第２の作動層内に形成される請求項４８に記載のシステム。
【請求項５０】
少なくとも１つの時間位相を含む時間期間中に、第１および第２の弾性併進要素を含む少なくとも１つの対の隣接する弾性併進要素に力を働かせるように働くコントローラを同様に備え、前記力は、位相の半分の遅延で、前記第１および第２の要素に交互に働く請求項４７に記載のシステム。
【請求項５１】
前記コントローラは、前記少なくとも１つの対をラッチ解除することによって、前記少なくとも１つの対に弾性力を働かせるように働く請求項５０に記載のシステム。
【請求項５２】
前記物理的作用の少なくとも１つの属性は、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応し、併進要素の前記アレイに対する少なくとも１つの力の印加は、少なくとも部分的に前記クロックに従って制御され、ラッチングは、少なくとも部分的に前記デジタル入力信号に従って制御される請求項３５に記載のシステム。
【請求項５３】
前記属性は、以下の属性、すなわち、強度およびピッチの少なくとも一方を含む働く請求項５２に記載のシステム。
【請求項５４】
それぞれの個々の併進要素に対する前記第１および第２の力は、前記個々の併進要素と、前記併進要素がそれに対して移動する少なくとも１つの各電極との間に印加される少なくとも１つの電圧によって生成される請求項４５に記載のシステム。
【請求項５５】
物理的作用を生成する作動システムを製造する方法であって、
併進要素の少なくとも１つのアレイであって、各併進要素が、それぞれ第１および第２の力の起動に応答して、それぞれ第１および第２の一番端の位置に向かって、各軸に沿って前後に交互に移動するように強制される、併進要素の少なくとも１つのアレイを設けること、および、
前記併進要素の少なくとも１つの部分集合を前記第１および第２の一番端の位置にそれぞれ選択的にラッチするために、前記第１および第２の力を使用するように働くコントローラを設けることを含む方法。
【請求項５６】
作動システムを製造する方法であって、
弾性併進要素の少なくとも１つのアレイであって、各併進要素が、併進要素に働く力に応答して、各軸に沿って、第１の一番端の位置から第２の一番端の位置へ移動し、それにより、時間位相の第１の半分を規定し、前記第２の一番端の位置に達するとすぐ、前記第１の一番端の位置に戻り、それにより、時間位相の第２の半分を規定するように強制される、弾性併進要素の少なくとも１つのアレイを設けること、および、
弾性併進要素の前記アレイの中から、それぞれの個々の弾性併進要素について２つの作動状態、すなわち、前記個々の弾性併進要素が前記第１および第２の一番端の位置の一方だけにラッチされる第１の状態および前記個々の弾性併進要素が自由である第２の状態だけを提供するラッチングデバイスを設けることを含む方法。
【請求項５７】
多層アクチュエータ装置を製造する方法であって、
少なくとも一部分が伝導性である第１の層を設けること、および、
少なくとも一部分が伝導性である少なくとも１つの第２の作動層であって、作動層内に、前記第１の層の伝導性部分と前記第２の層の伝導性部分との間に電圧を印加することによって作動する複数の作動ユニット、および、前記複数の作動ユニットの少なくとも１つの部分集合を、接続チャネルであって、前記複数の作動ユニットの前記部分集合を前記部分集合以外の全ての作動ユニットに接続する、接続チャネル以外の方法で、前記部分集合以外の全ての作動ユニットから分離し、それにより、ヒューズを画定する少なくとも１つのカットアウト部分が形成されている、少なくとも１つの第２の作動層を設けることを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（同時係属中の出願に対する参照）
優先権が、「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｓｐｅａｋｅｒ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｕｓｅｆｕｌ  Ｉｎ  Ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｈｅｒｅｗｉｔｈ」という名称で２００７年１１月２１日に出願された米国仮出願第６０／９９６，５１３号から主張される。
【０００２】
以下の同時係属中の出願に対して参照が行われる。同時係属中の出願とは、２００６年５月２２日出願された「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ」という名称の米国仮出願第６０／８０２，１２６号、２００６年１２月４日に出願された「Ｖｏｌｕｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」という名称の米国仮出願第６０／８７２，４８８号、２００７年４月２日に出願された「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ  Ｔｈｅｒｅｏｆ」という名称の米国仮出願第６０／９０７，４５０号、２００７年５月３日に出願された「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｗａｖｅｓ」という名称の米国仮出願第６０／９２４，２０３号、２００７年１１月２１日に出願された「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｓｐｅａｋｅｒ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｕｓｅｆｕｌ  ｉｎ  Ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｈｅｒｅｗｉｔｈ」という名称の米国仮出願第６０／９９６，５１３号、２００７年５月２１日に出願された「Ｄｉｒｅｃｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｐｅａｋｅｒ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｈａｖｉｎｇ  ａ  Ｄｅｓｉｒｅｄ  Ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ  Ｐａｔｔｅｒｎ」という名称のＰＣＴ／ＩＬ２００７／０００６１８、２００７年５月２１日に出願された「Ｖｏｌｕｍｅ  ａｎｄ  Ｔｏｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｉｎ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｐｅａｋｅｒｓ」という名称のＰＣＴ／ＩＬ２００７／０００６２１、２００７年５月２１日に出願された「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｗａｖｅｓ」という名称のＰＣＴ／ＩＬ２００７／０００６２２、２００７年５月２１日に出願された「Ａｒｒａｙｓ  ｏｆ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｂｅａｒｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ  ｕｓｅｆｕｌ  ｆｏｒ  ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｗａｖｅｓ」という名称のＰＣＴ／ＩＬ２００７／０００６２３、および、２００７年５月２１日に出願された「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ  Ｔｈｅｒｅｏｆ」という名称のＰＣＴ／ＩＬ２００７／０００６２４である。
【０００３】
本発明は、一般に、アクチュエータに関し、具体的には特にスピーカに関する。
【背景技術】
【０００４】
マイクロアクチュエータのアレイを備えるアクチュエータについての技術水準は、その全てが、特に指示しない限り、米国特許文書である以下の文書によって示されると思われる。
２００２／０１０６０９３：要約、図１〜４２、ならびに段落０００９、００２３、および００２８は、電磁放射、アクチュエータおよび変換器、ならびに静電デバイスを示す。
６，３７３，９５５：要約、および、コラム４、ライン３４〜コラム５、ライン５５は、変換器のアレイを示す。
ＪＰ２００１０１６６７５：要約は、音響出力変換器のアレイを示す。
６，９６３，６５４：要約、図１〜３、図７〜９、およびコラム７、ライン４１〜コラム８、ライン５４は、電磁力に基づく変換器作動を示す。
６，１２５，１８９：要約、図１〜４、およびコラム１、ライン１〜コラム５、ライン４６は、静電駆動を含む電気音響変換ユニットを示す。
ＷＯ８４００４６０：要約は、磁石のアレイを有する電磁音響変換器を示す。
４，３３７，３７９：要約、コラム３、ライン２８〜４０、および図４、９は、電磁力を示す。
４，５１５，９９７：要約およびコラム４、ライン１６〜２０は、ボリュームレベルを示す。
６，７９５，５６１：コラム７、ライン１８〜２０は、マイクロアクチュエータのアレイを示す。
５，５１７，５７０：要約は、音声現象を離散的なアドレス指定可能な音ピクセルにマッピングすることを示す。
ＪＰ５７１８５７９０：要約は、Ｄ／Ａ変換器についての必要性をなくすことを示す。
ＪＰ５１１２０７１０：要約は、Ｄ−Ａ変換器を必要としないデジタルスピーカシステムを示す。
ＪＰ０９２６６５９９：要約は、デジタル信号をスピーカに直接印加することを示す。
６，９５９，０９６：要約およびライン５０〜６３は、アレイ内に配列された複数の変換器を示す。
【０００５】
ポリマー磁石を製造する方法は、以下の出版物に記載される。
Ｌａｇｏｒｃｅ，Ｌ．Ｋ．およびＭ．Ｇ．Ａｌｌｅｎ著「Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ａｎｄ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ  Ｆｅｒｒｉｔｅ／Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ」ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，６（４），Ｄｅｃ．１９９７
Ｌａｇｏｒｃｅ，Ｌ．Ｋ．およびＭ．Ｇ．Ａｌｌｅｎ著「Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍｉｒｏ  ａｃｔｕａｔｏｒｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｍａｇｎｅｔｓ」ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，８（１），Ｍａｒｃｈ１９９９
Ｎａｇａｙａに対する米国特許４，３３７，３７９は、図４Ａにコイル様構造を含む平面電気力学電気音響変換器を記載する。
Ｓｏｔｍｅ他に対する米国特許６，９６３，６５４は、振動板、平坦タイプ音響変換器、および平坦タイプ振動板を記載する。Ｓｏｔｍｅのシステムは、図７に、コイル様構造を含む。
【０００６】
米国特許文書２００１００４８１２３、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社に譲渡され、２００２年６月１１日に発行されたＤａｖｉｄ  Ｔｈｏｍａｓに対する米国特許６，４０３，９９５、Ｓｏｎｙに対する米国特許４，１９４，０９５、Ｗａｌｔｅｒ  Ｓｔｉｎｇｅｒに対する米国特許４，５１５，９９７、およびＤｉａｍｏｎｄ  Ｂｒｅｔｔ  Ｍ．等著「Ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｏｕｎｄ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ａｒｒａｙ  ｏｆ  ＣＭＯＳ−ＭＥＭＳ  ｍｉｃｒｏ−ｓｐｅａｋｅｒｓ」Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ'０３，Ｔｈｅ  １２ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｓｅｎｓｏｒｓ，Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｍｉｃｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｂｏｓｔｏｎ，  Ｊｕｎｅ８−１２，２００３、ならびに、ＢＢＥのＤＳ４８デジタルラウドスピーカ管理システムに記載されるような、半導体デジタルラウドスピーカアレイが知られている。
【０００７】
ＹＳＰ１０００は、Ｙａｍａｈａによって製造されたフェーズドアレイスピーカの例である。音響導波路は、知られており、たとえば、Ｍａｌｃｏｌｍ  Ｊ．Ｃｒｏｃｋｅｒによる「Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ」Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒ−ｓｃｉｅｎｃｅ；Ａｐｒｉｌ  ２２，１９９７、Ｌａｗｒｅｎｃｅ  Ｅ．Ｋｉｎｓｌｅｒによる「Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ」、Ｄａｎｉｅｌ  Ｒ．Ｒａｉｃｈｅｌによる「Ｔｈｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ」、Ｔｈｏｍａｓ  Ｄ．Ｒｏｓｓｉｎｇによる「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｓｏｕｎｄ」、およびＦｒａｎｋ  Ｊ．Ｆａｈｙによる「Ｆｕｕｎｄａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ」などの音響学に関する従来のテキストに記載される原理を使用して設計されてもよい。
【０００８】
本仕様で述べる全ての出版物および特許文書の開示および本明細書で直接にまたは間接に引用される出版物および特許文書の開示は、参照により組込まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明のいくつかの実施形態は、改良型スピーカを提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
こうして、本発明の実施形態によれば、物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成する作動方法が提供され、方法は、可動要素の少なくとも１つのアレイであって、アレイが交流磁界の存在下にあるときにアレイに働く電磁力に応答して、各可動要素が各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素の少なくとも１つのアレイを設けること、最初に、可動要素のアレイを少なくとも１つのラッチング位置にもたらし、その後、電磁力の大きさを減少させること、可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチすることであって、それにより、個々の可動要素が電磁力に応答することを防止する、選択的にラッチすること、クロックを受信し、相応して、可動要素のアレイに対する電磁力の印加を制御すること、および、デジタル入力信号を受信し、相応してラッチングを制御することを含む。
【００１１】
さらに本発明の実施形態によれば、電磁力の大きさは、可動要素のアレイが少なくとも１つのラッチング位置にもたらされると、ゼロに減少する。
【００１２】
なおさらに本発明の実施形態によれば、電磁力の大きさは、可動要素のアレイが少なくとも１つのラッチング位置にもたらされると、ゼロより大きなレベルまで減少する。
【００１３】
同様に本発明の別の実施形態によれば、物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置が提供され、装置は、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、可動要素のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときにアレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素のアレイと、可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、個々の可動要素が電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、クロックを受信し、相応して、可動要素のアレイに対する電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、デジタル入力信号を受信し、相応して少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含み、磁界コントロールシステムは、可動要素のアレイが、最初に、少なくとも１つのラッチング位置にもたらされると、電磁力の大きさを減少させるように働く。
【００１４】
さらに本発明の別の実施形態によれば、物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置が提供され、装置は、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、可動要素のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときにアレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素のアレイと、可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、個々の可動要素が電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、クロックを受信し、相応して、可動要素のアレイに対する電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、デジタル入力信号を受信し、相応して少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含み、アレイは、単一平面より複雑な表面構成を有する一組の可動要素を備える。
【００１５】
さらに本発明の実施形態によれば、表面構成は、湾曲表面部分を備える。
【００１６】
なおさらに本発明の実施形態によれば、湾曲表面部分は、球の一部分を備える。
【００１７】
さらに本発明の実施形態によれば、湾曲表面部分は、円柱の一部分を備える。
【００１８】
同様に本発明の実施形態によれば、表面構成は、複数の平面部分を備える。
【００１９】
なおさらに本発明の実施形態によれば、複数の平面部分は、共に、区分的平面部分を形成する。
【００２０】
さらに本発明の実施形態によれば、複数の平面部分は、別の平面部分の上部に１つの平面部分を載せて積重ねられる。
【００２１】
同様に本発明の実施形態によれば、物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置が提供され、装置は、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、可動要素のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答する少なくとも１つの磁石を含み、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときにアレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素のアレイと、交流磁界を発生させるために、可動要素のアレイ内で個々の可動要素の周りに巻かれた磁界発生器であって、可動要素内の磁石は、巻かれた磁界発生器の上の特定の水平な場所に併進可能に配設される、磁界発生器と、磁界発生器の下に配設され、かつ、少なくとも磁石の下に配設される１つの水平な場所において、磁界発生器を突き通す少なくとも１つの強磁性要素と、可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、個々の可動要素が電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、クロックを受信し、相応して、可動要素のアレイに対する電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、デジタル入力信号を受信し、相応して少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含む。
【００２２】
さらに本発明の実施形態によれば、強磁性要素は平面部分を備え、平面部分上に、複数の開口した直立部材が画定され、直立部材はそれぞれ、可動要素のアレイ内の個々の可動要素内に含まれる磁石の下に配設される水平な場所において磁石発生器を貫通し、直立部材はそれぞれ、空気通路を画定し、空気通路を通って、個々の可動要素によって発生した音波が伝播することができる。
【００２３】
なおさらに本発明の実施形態によれば、直立部材の少なくとも一部は、円錐台を備える。
【００２４】
同様に本発明の実施形態によれば、物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成する作動方法が提供され、方法は、可動要素の少なくとも１つのアレイであって、アレイが交流磁界の存在下にあるときにアレイに働く電磁力に応答して、各可動要素が各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素の少なくとも１つのアレイを設けること、可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチすることであって、それにより、個々の可動要素が電磁力に応答することを防止する、選択的にラッチすること、クロックを受信し、相応して、可動要素のアレイに対する電磁力の印加を制御すること、および、デジタル入力信号を受信し、相応してラッチングを制御することを含み、ラッチングは、アレイ内の全ての可動要素が同期して作動した場合に起こるであろう自然な指向性パターンと異なる所定の指向性パターンを有する音を達成するために、アレイ内の可動要素のための遅延を導入するタイミングパターンに従って起こる。
【００２５】
なおさらに本発明の実施形態によれば、所定の指向性パターンは、中心点を有する球を画定する全方向パターンを含み、遅延は、アレイ内の各可動要素Ｐについて以下の商からなる、すなわち、遅延＝ｒ２／ｃであり、式中、ｒ２は中心点と可動要素Ｐとの距離であり、ｃは、スピーカが作動する媒体を通る音の速度である
【００２６】
さらに本発明の実施形態によれば、所定の指向性パターンは、円柱軸を有する円柱を画定する円柱パターンを含み、遅延は、アレイ内の各可動要素Ｐについて以下の商からなる、すなわち、遅延＝ｒ１／ｃであり、式中、ｒ１は円柱軸と圧力生成要素Ｐとの距離であり、ｃは、スピーカが作動する媒体を通る音の速度である。
【００２７】
さらに本発明の実施形態によれば、所定の指向性パターンは、平面波面および波伝播方向を有するビームを規定する単方向パターンを含み、遅延は、アレイ内の各可動要素Ｐについて以下の商からなる、すなわち、遅延＝ｒ３／ｃであり、式中、ｒ３は、圧力生成要素の表面の後にあり、かつ、平面波面に平行でかつ波伝播方向に垂直な所定の平面と、圧力生成要素Ｐとの距離であり、ｃは、スピーカが作動する媒体を通る音の速度である
【００２８】
なおさらに本発明の直別の実施形態によれば、物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置が提供され、装置は、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、可動要素の第１のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときにアレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素の第１のアレイと、所望の指向性パターンを達成するために、アレイによって生成される音波を誘導する導波路と、可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、個々の可動要素が電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、クロックを受信し、相応して、可動要素のアレイに対する電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、デジタル入力信号を受信し、相応して少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含み、少なくとも１つのラッチを制御することは、可動要素間の干渉を減少させることによって所望の指向性パターンを達成するために、個々の可動要素の動きを時間的にずらすことを含む。
【００２９】
さらに本発明の実施形態によれば、導波路は、アレイに交差し、それにより、導波路−アレイ交差部を画定し、ラッチコントローラは、個々の可動要素が、導波路−アレイ交差部からの可動要素のそれぞれの距離の順に動くように、アレイ内で個々の可動要素の動きを時間的にずらすように働く。
【００３０】
なおさらに本発明の実施形態によれば、導波路は、可動要素の第２のアレイを備え、第２のアレイは、第１のアレイと共に、両方のアレイによって生成される音波用の導波路として役立つ。
【００３１】
同様に本発明の別の実施形態によれば、物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置が提供され、装置は、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、可動要素の第１のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときにアレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素の第１のアレイと、所望の指向性パターンを達成するために、アレイによって生成される音波を誘導する可動要素の第２のアレイを備える導波路と、可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、個々の可動要素が電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、クロックを受信し、相応して、可動要素のアレイに対する電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、デジタル入力信号を受信し、相応して少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含む。
【００３２】
さらに本発明の実施形態によれば、導波路は、アレイに交差する。
【００３３】
さらに本発明の実施形態によれば、導波路は表面エリアを有し、アレイは平面主表面を有し、導波路の表面エリアのほとんどは主表面に平行である。
【００３４】
同様に本発明の別の実施形態によれば、物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置が提供され、装置は、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、可動要素のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときにアレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動し、それにより、動きの振幅を規定するよう強制され、動きの振幅は、（ａ）各可動要素によって生成される所望の圧力Ｐを意味する所望の総合音圧レベルおよび（ｂ）用途固有の振動周波数ｆｓを仮定し、かつ、圧力Ｐおよび振動周波数から前記振幅値を導出するための以下の従来の公式、すなわち、
（１）Ｐ＝√２・π・ρ・Ｓ・ε・ｆｓ２／（２・Ｒ０）
を使用して導出される振幅値εより小さく、式中、ρは媒体密度であり、Ｓはピストン表面積であり、εは、個々の可動要素の動き振幅（ピーク−ピーク）であり、Ｒ０は信号源からの距離である、可動要素のアレイと、可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、個々の可動要素が電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、クロックを受信し、相応して、可動要素のアレイに対する電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、デジタル入力信号を受信し、相応して少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含む。
【００３５】
さらに本発明の実施形態によれば、動きの振幅は、振幅値εより小さい。
【００３６】
なおさらに本発明の実施形態によれば、交差部に最も近い可動要素は最初に動く。
【００３７】
同様に本発明の別の実施形態によれば、物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するためにアクチュエータ装置を使用する方法が提供され、方法は、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備えるアクチュエータ装置を設けることであって、各アクチュエータデバイスは、可動要素のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときに、アレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素のアレイと、可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、個々の可動要素が電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、クロックを受信し、相応して、可動要素のアレイに対する電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、デジタル入力信号を受信し、相応して少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含む、設けること、可動要素の少なくとも個々の１つの可動要素と少なくとも１つのラッチとの間に静電力を発生させることであって、個々の可動要素は、少なくとも１つの可動要素表面を有し、ラッチは、可動要素表面に面する少なくとも１つのラッチ表面を有する、発生させること、および、誘電体層を設け、誘電体層を表面の少なくとも個々の１つの表面に塗布することを含む。前記設けることは、誘電体層における電荷トラップを少なくとも部分的に防止するさらなる処理を含んでもよい。
【００３８】
なおさらに本発明の実施形態によれば、静電力は、正極および負極を有する電圧供給部によって発生される電圧を印加することによって生成され、設け、塗布することは、電圧供給部の負極を、誘電体層が塗布された個々の表面に接続すること、および、正極を個々の表面に面する表面に接続することを含む。
【００３９】
なおさらに本発明の実施形態によれば、設け、塗布することは、電圧供給部の正極を、誘電体層が塗布された個々の表面に接続すること、および、負極を個々の表面に面する表面に接続することを含む。
【００４０】
さらに本発明の実施形態によれば、電荷トラップは、誘電体層を薄い伝導性層でコーティングすることによって防止される。
【００４１】
なおさらに本発明の実施形態によれば、アレイ内の各可動要素Ｐは、以下の商からなる遅延、すなわち、遅延＝ｄ／ｃによって作動し、式中、ｄは交差部と圧力生成要素Ｐとの距離であり、ｃは、装置が作動する媒体を通る音の速度である。
【００４２】
同様に本発明の実施形態によれば、物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成する作動方法が提供され、方法は、可動要素の少なくとも１つのアレイであって、アレイが交流磁界の存在下にあるときにアレイに働く電磁力に応答して、各可動要素が各軸に沿って前後に交互に移動し、それにより、音波を発生するよう強制される、可動要素の少なくとも１つのアレイ、および、導波路であって、少なくとも１つのアレイに交差し、それにより、細長いアレイ−導波路交差場所を画定し、また、所定の指向性パターンを達成するために音波を誘導するように働く、導波路を設けること、可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチすることであって、それにより、個々の可動要素が電磁力に応答することを防止する、選択的にラッチすること、クロックを受信し、相応して、可動要素のアレイに対する電磁力の印加を制御すること、および、デジタル入力信号を受信し、相応してラッチングを制御することを含み、前記ラッチすることは、個々の一番端の位置にラッチされる可動要素の目下の部分集合を繰返し選択することを含み、繰返し選択することは、個々の一番端の位置に目下のところない可動要素の中から、交差場所の最も近くにある一組の可動要素を選択することによって、部分集合のサイズを確定し、目下の部分集合の部材を確定することを含む。
【００４３】
さらに本発明の実施形態によれば、ＬＵＴは、繰返される選択を実施するために使用され、ＬＵＴは、アレイ内の各位置について、位置に関連し、かつ、交差場所からの位置の距離が、位置の関数であるように選択される順序数を格納する。
【００４４】
なおさらに本発明の実施形態によれば、細長い交差場所は、可動要素が分割される複数の行であって、交差場所に平行に配設される、複数の行を画定し、交差場所に最も近い可動要素の組は、交差場所に対する所与の近接性の全ての可動要素の中から、行を２分する中央軸の近くにある可動要素を好ましいと考えることによって選択される。
【００４５】
同様に本発明の実施形態によれば、物理的作用を生成する作動方法が提供され、方法は、併進要素の少なくとも１つのアレイであって、各併進要素が、それぞれ第１および第２の力の作動に応答して、それぞれ第１および第２の一番端の位置に向かって、各軸に沿って前後に交互に移動するように強制される、併進要素の少なくとも１つのアレイを設けること、および、第１および第２の力を使用することであって、それにより、併進要素の少なくとも１つの部分集合を、第１および第２の一番端の位置にそれぞれ選択的にラッチする、使用することを含む。
【００４６】
さらに本発明の実施形態によれば、それぞれの個々の併進要素に対する第１および第２の力は、個々の併進要素と、併進要素がそれに対して移動する少なくとも１つの各電極との間に印加される少なくとも１つの電圧によって生成される。
【００４７】
なおさらに本発明の実施形態によれば、少なくとも１つの併進要素は、最初に、第１の一番端の位置に近づくように働き、その後、第１の一番端の位置から前記第２の一番端の位置へ、また、第２の一番端の位置から第１の一番端の位置へ戻るように交互に移動するように働く。
【００４８】
さらに本発明の実施形態によれば、個々の併進要素が、最初に、第１の一番端の位置に近づく間、第１の力は、第１の周期を有し、かつ、第１の時間的スケジュールに従って起動される少なくともほぼ周期的な力を含み、第２の力は、第１の周期と同一の第２の周期を有する少なくともほぼ周期的な力であり、第２の力は、第１の時間的スケジュールと同一であるが、第１の時間的スケジュールに対して半周期だけ偏倚する第２の時間的スケジュールに従って第２の周期中に起動される。
【００４９】
さらに本発明の実施形態によれば、第１の時間的スケジュールは、第１の半周期間隔および第２の半周期間隔を含み、第１の半周期間隔中、第１の力は、第２の半周期間隔中の大きさに比べて大きさが小さい。
【００５０】
なおさらに本発明の実施形態によれば、電圧は、個々の併進要素が、第２の一番端の位置を去り、第１の一番端の位置に向かって移動し始めるときに第１の大きさを有し、併進要素が第１の一番端の位置に既に達してしまうと、第１の大きさより小さい第２の大きさを有し、電圧は、併進要素を第１の一番端の位置にラッチするのに役立つだけである
【００５１】
同様に本発明の実施形態によれば、多層アクチュエータ装置が提供され、装置は、少なくとも一部分が伝導性である第１の層と、少なくとも一部分が伝導性である少なくとも１つの第２の作動層であって、作動層内に、第１の層の伝導性部分と第２の層の伝導性部分との間に電圧を印加することによって作動する複数の作動ユニット、および、複数の作動ユニットの少なくとも１つの部分集合を、接続チャネルであって、複数の作動ユニットの部分集合を部分集合以外の全ての作動ユニットに接続する、接続チャネル以外の方法で、部分集合以外の全ての作動ユニットから分離し、それにより、ヒューズを画定する少なくとも１つのカットアウト部分が形成されている、少なくとも１つの第２の作動層とを備える。
【００５２】
さらに本発明の実施形態によれば、それぞれの個々の併進要素に対する第１の力は、個々の併進要素と第１の一番端の位置に配設される第１の電極との間に印加される第１の電圧によって生成され、それぞれの個々の併進要素に対する第２の力は、個々の併進要素と第２の一番端の位置に配設される第２の電極との間に印加される第２の電圧によって生成される。
【００５３】
なおさらに本発明の実施形態によれば、個々の併進要素が、第１の一番端の位置にラッチもされず、第１の一番端の位置に向かって移動もしないときでも、第１の電圧は、均等にゼロでなく、それにより、個々の併進要素が第１の一番端の位置に向かって移動し始めると、より高いレベルへの第１の電圧のその後の増加が促進される。
【００５４】
さらに本発明の実施形態によれば、少なくとも１つの個々の併進要素が第１の一番端の位置にラッチされる時間の少なくとも一部分の間に、第２の電圧は、せいぜい第１の電圧であり、それにより、個々の併進要素が第２の一番端の位置に向かって移動し始めると、より高いレベルへの第２の電圧のその後の増加が促進される。
【００５５】
同様に本発明の実施形態によれば、ラッチコントローラが提供され、ラッチコントローラは、少なくとも１つの第１の電極から少なくとも１つの第２の電極へ電荷を転送し、したがって、システムの電力効率を上げる電子回路要素を備える。
【００５６】
なおさらに本発明の実施形態によれば、ラッチコントローラはまた、少なくとも１つの電極から電荷を受取ることが可能な少なくとも１つの電荷貯蔵デバイスを備える。
【００５７】
なおさらに本発明の実施形態によれば、電荷貯蔵デバイスは、少なくとも１つの電極に電荷を転送することが可能である。
【００５８】
同様に本発明の実施形態によれば、物理的作用を生成する作動システムが提供され、システムは、併進要素の少なくとも１つのアレイであって、各併進要素が、それぞれ第１および第２の力の起動に応答して、それぞれ第１および第２の一番端の位置に向かって、各軸に沿って前後に交互に移動するように強制される、併進要素の少なくとも１つのアレイと、第１および第２の力を使用して、併進要素の少なくとも１つの部分集合を、第１および第２の一番端の位置にそれぞれ選択的にラッチするように働くコントローラとを備える。
【００５９】
さらに本発明の実施形態によれば、システムはまた、少なくとも一部分が伝導性である第１の層を同様に備え、アレイは、少なくとも一部分が伝導性である少なくとも１つの第２の作動層であって、作動層内に、それぞれが、少なくとも１つの併進要素を含み、かつ、第１の層の伝導性部分と第２の層の伝導性部分との間に電圧を印加することによって作動する複数の作動ユニット、および、複数の作動ユニットの少なくとも１つの部分集合を、接続チャネルであって、複数の作動ユニットの前記部分集合を部分集合以外の全ての作動ユニットに接続する、接続チャネル以外の方法で、部分集合以外の全ての作動ユニットから分離し、それにより、ヒューズを画定する少なくとも１つのカットアウト部分が形成されている、少なくとも１つの第２の作動層内に形成される。
【００６０】
なおさらに本発明の実施形態によれば、第１および第２の力は静電力を含む。
【００６１】
同様に本発明の実施形態によれば、作動システムが提供され、作動システムは、弾性併進要素の少なくとも１つのアレイであって、各併進要素が、併進要素に働く力に応答して、各軸に沿って、第１の一番端の位置から第２の一番端の位置へ移動し、それにより、時間位相の第１の半分を規定し、第２の一番端の位置に達するとすぐ、第１の一番端の位置に戻り、それにより、時間位相の第２の半分を規定するように強制される、弾性併進要素の少なくとも１つのアレイと、弾性併進要素のアレイの中から、それぞれの個々の弾性併進要素について２つの作動状態、すなわち、個々の弾性併進要素が第１および第２の一番端の位置の一方だけにラッチされる第１の状態および個々の弾性併進要素が自由である第２の状態だけを提供するラッチングデバイスとを備える。
【００６２】
さらに本発明の実施形態によれば、システムはまた、少なくとも一部分が伝導性である第１の層を同様に備え、アレイは、少なくとも一部分が伝導性である少なくとも１つの第２の作動層であって、作動層内に、それぞれが、少なくとも１つの併進要素を含み、かつ、第１の層の伝導性部分と第２の層の伝導性部分との間に電圧を印加することによって作動する複数の作動ユニット、および、複数の作動ユニットの少なくとも１つの部分集合を、接続チャネルであって、複数の作動ユニットの部分集合を、部分集合以外の全ての作動ユニットに接続する、接続チャネル以外の方法で、部分集合以外の全ての作動ユニットから分離し、それにより、ヒューズを画定する少なくとも１つのカットアウト部分が形成されている、少なくとも１つの第２の作動層内に形成される。
【００６３】
さらに本発明の実施形態によれば、システムはまた、少なくとも１つの時間位相を含む時間期間中に、第１および第２の弾性併進要素を含む少なくとも１つの対の隣接する弾性併進要素に力を働かせるように働くコントローラを同様に備え、力は、位相の半分の遅延で、第１および第２の要素に交互に働く。
【００６４】
なおさらに本発明の実施形態によれば、コントローラは、少なくとも１つの対をラッチ解除することによって、少なくとも１つの対に弾性力を働かせるように働く。
【００６５】
さらに本発明の実施形態によれば、物理的作用の少なくとも１つの属性は、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応し、併進要素のアレイに対する少なくとも１つの力の印加は、少なくとも部分的にクロックに従って制御され、ラッチングは、少なくとも部分的にデジタル入力信号に従って制御される。
【００６６】
さらに本発明の実施形態によれば、属性は、以下の属性、すなわち、強度およびピッチの少なくとも一方を含む。
【００６７】
なおさらに本発明の実施形態によれば、それぞれの個々の併進要素に対する第１および第２の力は、個々の併進要素と、併進要素がそれに対して移動する少なくとも１つの各電極との間に印加される少なくとも１つの電圧によって生成される。
【００６８】
同様に本発明の実施形態によれば、物理的作用を生成する作動システムを製造する方法が提供され、方法は、併進要素の少なくとも１つのアレイであって、各併進要素が、それぞれ第１および第２の力の起動に応答して、それぞれ第１および第２の一番端の位置に向かって、各軸に沿って前後に交互に移動するように強制される、併進要素の少なくとも１つのアレイを設けること、および、併進要素の少なくとも１つの部分集合を第１および第２の一番端の位置にそれぞれ選択的にラッチするために、第１および第２の力を使用するように働くコントローラを設けることを含む。
【００６９】
同様に本発明の実施形態によれば、作動システムを製造する方法が提供され、方法は、弾性併進要素の少なくとも１つのアレイであって、各併進要素が、併進要素に働く力に応答して、各軸に沿って、第１の一番端の位置から第２の一番端の位置へ移動し、それにより、時間位相の第１の半分を規定し、第２の一番端の位置に達するとすぐ、第１の一番端の位置に戻り、それにより、時間位相の第２の半分を規定するように強制される、弾性併進要素の少なくとも１つのアレイを設けること、および、弾性併進要素のアレイの中から、それぞれの個々の弾性併進要素について２つの作動状態、すなわち、個々の弾性併進要素が第１および第２の一番端の位置の一方だけにラッチされる第１の状態および個々の弾性併進要素が自由である第２の状態だけを提供するラッチングデバイスを設けることを含む。
【００７０】
さらに本発明の実施形態によれば、多層アクチュエータ装置を製造する方法が提供され、方法は、少なくとも一部分が伝導性である第１の層を設けること、および、少なくとも一部分が伝導性である少なくとも１つの第２の作動層であって、作動層内に、第１の層の伝導性部分と第２の層の伝導性部分との間に電圧を印加することによって作動する複数の作動ユニット、および、複数の作動ユニットの少なくとも１つの部分集合を、接続チャネルであって、複数の作動ユニットの部分集合を部分集合以外の全ての作動ユニットに接続する、接続チャネル以外の方法で、部分集合以外の全ての作動ユニットから分離し、それにより、ヒューズを画定する少なくとも１つのカットアウト部分が形成されている、少なくとも１つの第２の作動層を設けることを含む。
【００７１】
本明細書で使用される関連用語：
アレイ：この用語は、任意の組の可動要素であって、可動要素の軸が、平面であってよくまたは湾曲していてもよい表面を画定するために、好ましくは、互いに平行な向きに配設され、かつ、互いに同一平面にある、任意の組の可動要素を含むことを意図される。
上に、下に：用語「上に(Above)」および「下に(Below)」などは、例として示すように、可動要素の動きの方向が上および下であることを仮定して本明細書で使用されることが理解されるが、このことが当てはまる必要はなく、あるいは、可動要素は、水平軸などの任意の所望の軸に沿って移動してもよい。
アクチュエータ：この用語は、変換器およびエネルギー形態の相互変換用の他のデバイスを含むことを意図される。変換器という用語が使用されるとき、その用語は、例に過ぎず、また、ラウドスピーカを含むスピーカなどの全ての適したアクチュエータを指すことを意図される。
アクチュエータ要素：この用語は、通常、コンポーネントの任意の「列(column)」であって、通常、多くの他の列と共にアクチュエータを形成する、コンポーネントの任意の「列」を含むことを意図され、各列は、通常、可動要素、一対のラッチ、または「ラッチング要素(latching element)」を含み、したがって、各ラッチング要素は、１つまたは複数の電極、および、可動要素をラッチから分離する絶縁性間隙材料を含む。
コイル：本発明のいくつかの実施形態に従って可動要素のアレイに印加される交番電磁力は、可動要素の動きの所望の軸と同一直線上にある磁界勾配を生成するように向き調整された交流電流によって生成されてもよいことが理解される。この電流は、任意の他の適した構成の、適切に向き調整された伝導性コイルまたは伝導性要素を通って流れる電流を含んでもよい。用語「コイル(coil)」は、本仕様全体を通して例として使用されるが、上述したように、たとえば交番電磁力を印加する全ての装置を含むことを意図される本発明に限定されるという意図が存在しないことが理解される。「コイル」が、導体を示すために使用されるとき、導体は、円か、他の閉じた図形か、またはその実質的な部分などの任意の適した構成を有し、複数の巻線を有する構成に限定されることを意図されないことが理解される。
「穴（holes)」または「トンネル(tunnels)」とも呼ばれるチャネル：これらは、単に例として円柱であるものとして示されるが、このことが当てはまる必要はない。
電極：静電ラッチは、各ラッチおよびその可動要素が、一対の反対に帯電した電極を構成するように反対に帯電することによって、その対応する可動要素をラッチする底部または上部静電ラッチを含む。
撓み材(Flexure)：物体がそこに搭載され、少なくとも１つの動きの自由度をその物体に与える少なくとも１つの可撓性要素、たとえば、材料の単一シートの周辺にあり、かつ、通常、たとえば材料の単一シートから一体的に形成される１つまたは複数の薄いまたは小さな可撓性要素であって、別の物体がそこに搭載されてもよくまたは搭載されなくてもよい中央部分を有し、それにより、少なくとも１つの動きの自由度を中央部分および中央部分上に搭載される物体に与える、１つまたは複数の薄いまたは小さな可撓性要素。
ラッチ、ラッチング層、ラッチングメカニズム：この用語は、１つまたは複数の可動要素を固定位置に選択的にロックする任意のデバイスを含むことを意図される。通常、並んでいてよく、かつ、重ねられる必要がない「上部(top)」および「底部(bottom)」ラッチング層が設けられ、各ラッチング層は、ラッチされる可動要素の数に数が対応してもよくまたは対応しなくてもよい１つまたは多くのラッチングメカニズムを含む。用語「ラッチ対(latch pair)」は、たとえば並んでいてよく、かつ、重ねられる必要がない上部ラッチおよび底部ラッチを含む、個々の可動要素用の一対のラッチである。
可動要素：これらは、任意の可動要素であって、各可動要素が、可動要素に印加される交番電磁力に応答して軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される。任意の可動要素を含むことを意図される。可動要素はまた、本明細書で、「マイクロスピーカ(micro-speakers)」、「ピクセル(pixels)」、「マイクロアクチュエータ(micro-actuators)」、「膜(membranes)」（個々にまたは総称的に）、および「ピストン(pistons)」と呼ばれる。
「空間維持体(space
maintainers)」とも呼ばれるスペーサ：電極および可動要素のそれぞれの位置を機械的に維持する任意の１つまたは複数の要素を含む。
用語「ダイレクトデジタルスピーカ(direct
digital speaker)」は、別個のデジタル−アナログ変換器を使用することなく、デジタル信号を受入、信号を音波に変換するスピーカを含むように本明細書で使用される。こうしたスピーカは、時には、デジタル信号の代わりにまたはデジタル信号に加えて、スピーカがアナログ信号を変換することを可能にするアナログ−デジタル変換器を含んでもよい。こうしたスピーカは、ＤＤＳ（ダイレクトデジタルスピーカ(Direct Digital Speaker)）、ＤＤＬ（ダイレクトデジタルラウドスピーカ(Direct Digital Loudspeaker)）、ＤＳＲ（ダイレクトサウンドリコンストラクション(Direct Sound Reconstruction)）スピーカ、デジタルユニフォームラウドスピーカアレイ、マトリクススピーカ、およびＭＥＭＳスピーカを含んでもよい。本明細書で使用される用語「ダイレクトデジタルスピーカ」は、複数の圧力生成要素を有するスピーカ装置を含むことを意図され、圧力生成要素は、具体的に本明細書で述べるようにたとえば要素の動きによるか、要素がその中に存在する媒体たとえば空気を加熱し冷却することによるか、要素がその中に存在する媒体を加速すること、たとえば、媒体をイオン化し、軸に沿って電位差を与えることによるか、または、周囲環境と異なって加圧された、媒体たとえば空気の複数のリザーバを選択的にタッピングする弁として作動することによって、圧力を発生する。作動する圧力生成要素（すなわち、圧力を発生するために作動する要素）の数は、通常、アナログの場合入力信号の強度、または、デジタルの場合入力信号のデジタル符合化された強度比例する、たとえば、その単調増加関数である。
本明細書で使用される用語「クロック(clock)」は、システムクロックの単一間隔に関連する継続時間を指す。
本明細書で使用される用語「指向性パターン(directivity
pattern)」は、スピーカ装置によって生成される音響エネルギーの空間分布のパターンを指す。
【００７２】
本発明のいくつかの実施形態は、以下の図面に示される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１７Ｄに示す初期化シーケンスの終了後に磁界発生器のパワーダウンが起こる実施形態に従うシステムタイミングのグラフを示す図である。
【図２】図１７Ｄに示す初期化シーケンスの終了後に磁界発生器のパワーオフが起こる実施形態に従うシステムタイミングのグラフを示す図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｄは、本発明のいくつかの実施形態の１つに従って構築され働く可動要素アレイ構成の実施例を示す図である。
【図４】本発明のいくつかの実施形態による、可動要素の周りに巻かれる磁界発生器を通って突出する強磁性要素を有する改良型コイル層装置の斜視図である。
【図５Ａ】図４の詳細の拡大図である。
【図５Ｂ】磁石も示す図４の装置の断面図である。
【図６】円セグメントの半径と異なる半径を有する全方向合成指向性パターンを生成するための、可動要素作動用の適した時間スケジュールと連携して使用されてもよい円セグメント構成を有する可動要素のアレイを示す図である。
【図７】図７Ａおよび図７Ｂは、円セグメントの半径と異なる半径を有する円合成指向性パターンを生成するための、可動要素作動用の適した時間スケジュールと連携して使用されてもよい円セグメント構成を有する可動要素のアレイの断面図である。
【図８】アレイの自然な指向性パターンと異なる種々の指向性パターンを生成するための、可動要素作動用の適した時間スケジュールと連携して使用されてもよい任意の構成を有する可動要素のアレイの等角図である。
【図９】図９Ａおよび図９Ｂは、本発明の第１の実施形態に従って構築され働く可動要素のアレイおよび関連する導波路の等角図である。
【図１０Ａ】本発明の第２の実施形態に従って構築され働く可動要素のアレイおよび関連する導波路の断面図である。
【図１０Ｂ】本発明の第３の実施形態に従って構築され働く可動要素のアレイおよび関連する導波路の断面図である。
【図１０Ｃ】本発明の第４の実施形態に従って構築され働く、導波路としても役立つ一対の可動要素のアレイの等角図である。
【図１１】導波路を含む本発明の実施形態に従って構築され働くスピーカ用の、図２１のフローチャートの可動要素判定ステップを実施するのに有用なルックアップテーブルの実施例を示す図である。
【図１２】図１２Ａ〜図１２Ｃは、導波路を含むスピーカ用のＬＵＴを構築するのに有用なマトリクスである。
【図１３】本発明のいくつかの実施形態に従って構築され働くアクチュエータ装置の略機能ブロック線図である。
【図１４】可動要素のアレイであって、各可動要素が、アレイの周りに巻かれたコイルによって可動要素のアレイに印加される交番電磁力に応答して各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素のアレイの等角図である。
【図１５】可動要素のアレイであって、各可動要素が、アレイの周りに巻かれたコイルによって可動要素のアレイに印加される交番電磁力に応答して各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素のアレイ、および、可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、個々の可動要素が電磁力に応答することを防止するよう働く、層として形成されるラッチの分解図である。
【図１６】本発明のいくつかの実施形態に従って働く、適した作動方法の略フローチャートである。
【図１７Ａ】可動要素がグループで配列され、グループがそれぞれ、選択的にひとまとめに作動されることができ、ラッチング層内の各ラッチが永久磁石に関連し、ラッチング層内の永久磁石の全ての永久磁石の極が全て同一に配設される、特定の実施例についての、ラッチおよびコイルによって誘導される電磁力の制御を示す制御線図である。
【図１７Ｂ】ラッチングコントローラが、到来する入力信号を処理し、可動要素のラッチを相応してグループで制御する、適した方法を示すフローチャートである。
【図１７Ｃ】本明細書に示し述べる静電ラッチメカニズムによって、アクチュエータデバイスの実質的に任意のアクチュエータデバイスを制御するのに有用な、図１７Ａのプロセッサ８０２などのプロセッサの略機能ブロック線図である。
【図１７Ｄ】図１３〜１７Ｃの装置を初期化する、適した方法の略フローチャートである。
【図１８Ａ】本発明のいくつかの実施形態による、可動要素に影響するようになる力についての、通常全てではないが、いくつかを要約するグラフである。
【図１８Ｂ】本発明のいくつかの実施形態に従って構築され働く磁界勾配誘導層の略絵画図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｂの伝導性層の磁界勾配誘導機能を示す図である。
【図１８Ｄ】図１８Ｂの伝導性層の磁界勾配誘導機能を示す図である。
【図１９】個々のアクチュエータアレイのアクティブなエリアの和であるアクティブなエリアを提供する支持フレーム内で支持されるアクチュエータのアレイの等角図である。
【図２０Ａ】図２０Ａで示す特徴を有するダイレクトデジタルスピーカ、たとえば本明細書において図１３〜１９で示し述べるスピーカを使用して所望の音ストリーム用の所望の指向性パターンを達成するための適したシステムの一般に自己説明的な略機能ブロック線図である。
【図２０Ｂ】図２０Ａで示す特徴を有するダイレクトデジタルスピーカ、たとえば本明細書において図１３〜１９で示し述べるスピーカを使用する必要がなく、代わりに任意の適したダイレクトデジタルスピーカを使用してもよい、一般適用性がある所望の音ストリーム用の所望の指向性パターンを達成するための適したシステムの一般に自己説明的な略機能ブロック線図である。
【図２１】本発明のいくつかの実施形態による、図２０の可動要素束縛コントローラ３０５０のクロック毎の作動の略フローチャートである。
【図２２Ａ】全方向伝播パターンの略線図である。
【図２２Ｂ】図２２Ａの所望の全方向音伝播パターンの焦点に対する可動要素アレイの適したポジショニングの線図である。
【図２３Ａ】本発明のいくつかの実施形態に従って構築され働き、併進要素であって、静電力が、併進要素の動きを生成すると共に、併進要素をラッチするために使用されるため、併進要素の作動のための電磁力を必要としない、併進要素を有する、ストロークが短いアクチュエータ装置の等角図である。
【図２３Ｂ】図２３Ａの装置の分解図である。
【図２３Ｃ】図２３Ａの球体の拡大図である。
【図２４Ａ】本発明のいくつかの実施形態に全て従う、図２３Ａのアクチュエータ装置内の併進要素の適した変位（上部グラフ）、ならびに、アクチュエータ装置の上部電極層（中央グラフ）および底部電極層（底部グラフ）にそれぞれ印加される場合、上部グラフに示す所望の変位をもたらす電圧パターンの略複合グラフである。
【図２４Ｂ】パルスの「屋根(roof)」が平坦ではなく、むしろ示すように、たとえば上、次に、下に傾斜する本発明のいくつかの実施形態に全て従う、
【図２４Ｃ】本発明のいくつかの実施形態に全て従う、図２４Ａに示す「アップ−ダウン移行(up-down translation)」および「ダウン−アップ移行(down-uptranslation)」位相中に、アクチュエータ装置の上部電極層（上部グラフ）および底部電極層（底部グラフ）に印加される電圧の詳細グラフである。
【図２５】その併進要素をラッチするために１つのラッチだけを有するアクチュエータ装置であって、本発明のいくつかの実施形態に従って構築され働く、アクチュエータ装置の略絵画図である。
【図２６】併進要素の第２の部分集合が動き続けながら、併進要素の第１の部分集合が、コマンドに従ってラッチング電極に対して閉じ、ラッチされるときに、負の総合圧力パルスを生成するコマンドが受信される実施形態についての、本発明のいくつかの実施形態による、図２５のアクチュエータ装置内の併進要素の部分集合の協調する対についての速度（実線）および変位（破線）の複合グラフである。
【図２７】併進要素の第１の部分集合が動き続けながら、併進要素の第２の部分集合が、コマンドに従ってラッチング電極に対して閉じ、ラッチされるときに、負の総合圧力パルスを生成するコマンドが受信される実施形態についての、本発明のいくつかの実施形態による、図２５のアクチュエータ装置内の併進要素の部分集合の協調する対についての速度（実線）および変位（破線）の複合グラフである。
【図２８】図２８Ａおよび図２８Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に従って働く、図２５のアクチュエータ装置の等角図である。
【図２９】図２９および図２９Ｂはそれぞれ、図２８Ａおよび図２８Ｂのアクチュエータ装置の分解図である。
【図３０】音を発生するために対で使用される併進要素のアレイの図である。
【図３１】図３０のアレイを使用し、また、コントローラが、併進要素の一部を第１の一番端の位置に、併進要素の他のものを第２の一番端の位置に選択的にラッチする（または、しない）方式と対照的に、コントローラが、アレイ内の併進要素の全てを単一の一番端の位置、たとえば、第１の一番端の位置に、ラッチする（または、しない）方式を使用して生成される音についての圧力対時間のグラフである。
【図３２】時間の関数としての、図３０のアレイ内の要素のそれぞれの併進であって、図３１に示す音を生じることができる、併進のグラフを含む複合グラフである。
【図３３】本発明のいくつかの実施形態に従って全て構築され働く、それぞれがシリコンのイスムス(isthmus)を含むヒューズ要素を有する、シリコンなどの適した伝導性材料層から形成される複数の併進要素を含むアクチュエータ装置の平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
本発明のいくつかの実施形態によれば、たとえば、本発明のいくつかの実施形態に従って提供され、また、図１７Ｄを参照して以下に述べる初期化シーケンスの終了後の、時間的に適した時点で、電磁界発生器をターンオフするか、または、電磁界発生器を通る電流を減少させることによって、電力が節約されてもよい。電磁界発生器は、通常、全ての可動要素が、通常２つの一番端の位置の一方にラッチされる、通常、可動要素の半分が２つの位置のそれぞれにラッチされる時点で、ターンオフされるか、または、電磁界発生器を通る電流が減少させられる。このことは、可動要素が、解除されるたびに、新しい対向する一番端の位置にラッチされることを確実にするために、電磁界が、通常、必要でないかまたはほとんど必要でないように、システムが、共振状態で作動し、かつ、高いＱファクタを有するため可能である。
【００７５】
図１は、システムクロックを示すグラフＡ、電磁界発生器についての適した電力グラフを示すグラフＢ、Ｂの電力グラフを仮定し、可動要素が上部ラッチング位置に移動することを仮定し、また、約６．５ミリ秒後に、可動要素が、その上部ラッチング位置から解除され、その時点で、その底部ラッチング位置に移動し始めることを仮定した、個々の可動要素の垂直変位を示すグラフＣを含むシステムタイミンググラフを示す。グラフＤおよびＥは、それぞれ、上部ラッチおよび底部ラッチの電圧レベルを示す。共振するため、グラフＣから特に明らかになるように、可動要素の周期的動きの振幅は、徐々に増加し、ついには、約４．５ミリ秒後に、その上部ラッチング位置に静電的にラッチされるのに十分な振幅に達する。０．５ミリ秒などの適した間隔後に、電磁界発生器は、図１に示すようにパワーダウンされうるか、またはさらに、図２に示すようパワーオフされうる。通常、パワーダウンまたはパワーオフは、ラッチング電圧を増加することによって補償される。ラッチング電圧の増加および電磁界発生器電力の減少は、ラッチングが起こることを依然として可能にしながら、電力を最小にするように選択されてもよい。
【００７６】
図２は、電磁界発生器が、図１の場合と同様にパワーダウンされるのではなく、パワーオフされることを除いて図１と同じである。図１および２のグラフＤおよびＥを比較することによって明らかであるように、発生器がパワーダウンされるのではなくパワーオフされることは、ラッチング電圧をわずかに増加させることによって補償される、たとえば、図１に示すＶ１は図２に示すＶ２より低い。
【００７７】
上述したように、いくつかの実施形態によれば、一組の可動要素が設けられ、その可動要素の軸は、平面であってよく、または、平面でなくてもよい表面を画定するために、通常、実質的に平行であり、かつ、互いに同一平面にある。各可動要素は、ラッチ、コイル、およびスペーサ層などの他のコンポーネントに関連し、共に列を形成する。図３Ａ〜３Ｄは、例示的な４つの組の列をそれぞれ示し、その上部表面２２００だけが見える。図示するように、図３Ａでは、表面２２００は、たとえば、中心点２２１５を中心に画定されかつ半径Ｒを有する球表面の一部分を備えてもよい、２つの軸に沿って湾曲した主表面２２１０を画定する。図３Ｂでは、表面２２００は、単一軸２２２５の周りに湾曲した主表面２２００を画定し、主表面は、たとえば、円柱表面の一部分を備えてもよい。図３Ｃでは、表面２２００は、複数の接続平面（示す実施例では、３つの平面２２４０、２２５０、および２２６０）を備える点で区分的平面である主表面２２３０を画定する。図３Ｄでは、表面２２００は、複数の積重ね表面（示す実施例では、５つの平面２２７０、２２８０、２２９０、２３００、および２３１０）を画定する。遮蔽表面または表面の遮蔽部分の列は有効に働かないため、積重ね表面は、通常、図示するように、サイズが順次減少する。上部表面２３１０以外の表面の遮蔽部分は、実際の列と共に形成されてもよく、または、形成されなくてもよいため、底部表面２２７０の部分２３２０の列は省略されてもよいことが理解される。
【００７８】
図３Ａ〜３Ｄの構成は、それぞれの種々の指向性特徴を生成する。たとえば、図３Ａの構成は、全方向指向性を生成する。より具体的には、列の上部表面２２００が、完全な球表面を画定する場合、達成される指向性は完全に全方位性であることになり、上部表面が図示するように球表面の一部分だけを画定する場合、達成される指向性は、部分的である、すなわち、全方位性の対応する部分が達成される。具体的には、主表面２２１０および主表面２２１０の周縁を中心２２１５に接続する一組の半径によって境界設定される仮想球の一部分を備える「自然な良好性能エリア(natural good performance area)」において、フェード以外の良好性能が達成される。可動要素の作動についての適切な時間的なずらしを使用することによって、「自然な良好性能エリア」  の外でさえも、良好性能を達成することが可能性であることが理解される。たとえば、主表面２２１０および主表面の実際の中心２２１５と異なる仮想点２２１６に主表面２２１０を接続する一組の線分によって境界設定される仮想球の一部分を備える「合成良好性能エリア(synthetic good performance area)」において、良好性能を達成することが所望されてもよい。表面２２１０からの実際の中心２２１５の距離を越える表面２２１０からの距離に仮想点２２１６を配置することにより、可動要素の作動についての適切な時間的なずらしを使用することによって、「自然な良好性能エリア」より小さいエリアにおいて良好性能を達成することが可能性であることがさらに理解される。
【００７９】
同様に、図３Ｂの構成は、円柱指向性を生成する。より具体的には、列の上部表面２２００が、完全な円柱表面を画定する場合、達成される指向性は、完全に円柱であることになる、すなわち、円柱の上部および底部を形成する２つの平面の中間に位置するエリアにおいて、フェード以外の「自然な良好性能エリア」が達成されることになる。表面２２００が、図示するように円柱表面の一部分だけを画定する場合、達成される指向性は、部分的である、すなわち、円柱指向性の対応する部分が達成される。具体的には、主表面２２００および軸２２２５に主表面２２００の周縁を接続する一組の垂線によって境界設定される仮想円柱の一部分を備える「自然な良好性能エリア」において、フェード以外の良好性能が達成される。可動要素の作動についての適切な時間的なずらしによって、図３Ｂの部分円柱アレイの「自然な良好性能エリア」より大きいまたは小さいエリアにおいて、良好性能を達成することが可能性であることが理解される。たとえば、主表面２２００および実際の軸２２２５と異なる仮想軸に主表面２２００を接続する一組の最短線分によって境界設定される仮想円柱の一部分を備える「合成良好性能エリア」において、良好性能を達成することが所望されてもよい。
【００８０】
再び図３Ｂを参照すると、軸２２２５が垂直である場合、生成される指向性は、完全にまたは部分的に水平であり、したがって、たとえば多層階施設内のあるフロア内の、特定の垂直な場所でだけで音を発生したいと所望される用途に適する。図３Ｃおよび３Ｄの構成は、それぞれ、事実上図３Ｂと同じであるが、製造するのが容易であり、かつ／または、いくつかの用途においてより強力である。
【００８１】
図４は、改良型コイル層装置２４００の斜視図であり、図５Ａは、球体２４０５で示す図４の詳細である。図５Ｂは、図５Ａの装置の断面であり、同様に、コイル層の上の特定の水平な場所に併進可能に配設される磁石２４０７を示す。図４〜５Ｂの実施形態では、たとえば強磁性材料で形成される少なくとも１つの磁界導体層２４１０が設けられ、好ましくは、コイル２４００の下に配設され、磁石２４０７の下に配設される少なくとも水平な場所においてコイルを突き通す。たとえば、示す実施形態では、強磁性層２４１０は、平面部分２４１５を備えてもよく、平面部分２４１５内には、各磁石２４０７の下に配設される開口した円錐台２４２０などの開口した直立部材２４２０のアレイが画定される。各直立部材２４２０は、磁石２４０７に関連する可動要素によって発生する音波が、そこを通って伝播してもよい空気通路２４３０を画定する。強磁性層２４１０を構築するのに使用される強磁性材料は、いくつかの実施形態では、層における誘導電流の発生を減らすために、電気絶縁体あるいはフェライト、アモルファス鉄、コバールまたは鉄粉などの伝導性が低い材料であってよいことが理解される。この構造は、空気ではなく強磁性材料が設けられ、図５Ｂで最もよく見られるように、主要な磁界線２４４０がそこを通過するため、磁界を増大するように働く。この構造はまた、磁石にわたる磁界の勾配を増加させ、したがって、コイルにわたる所与の電流についてより強い力を達成する。最後に、この構造は、隣接する磁石間のクロストークを低減する、すなわち、他の磁石が占める場所において各磁石によって生成される磁界を減少させることによって、１つの磁石が隣接する磁石に及ぼす影響を減らす。
【００８２】
いくつかの実施形態では２つ以上の強磁性材料が、また、一部の実施形態では２つ以上のコイル層が、たとえば可動要素の層の各面上に１つ設けられてもよいことが理解される。
【００８３】
ここで図６〜８が参照され、図６〜８は、可動要素のずらした起動のための遅延パターンを使用し、それにより、音を発生するのに使用される規則的なスピーカ装置によって自然に生成される指向性パターンと異なる、全方向（球）パターン、円柱単方向（ビーム）パターン、または多方向（複数ビーム）パターンなどの特定の合成指向性パターンを達成する方法の実施例を示す。この自然に生成される指向性パターンは、本明細書で、スピーカ装置の「自然な(natural)」指向性パターンと呼ばれる。上述したように、本発明のいくつかの実施形態に従って提供されるスピーカ装置の自然な指向性パターンは、通常、可動要素のアレイの幾何学的構成に依存する。図６の実施例では、半径Ｒｉｍｇを有する全方向パターンからなる合成指向性パターンが、その自然な指向性パターンが半径Ｒｔｒｕｅを有する全方向パターンからなるスピーカ装置を使用して達成される。図７Ａ〜７Ｂの実施例では、半径Ｒｉｍｇを有する円柱パターンからなる合成指向性パターンが、その自然な指向性パターンが半径Ｒｔｒｕｅを有する円柱パターンからなるスピーカ装置を使用して達成される。
【００８４】
具体的には、図６は、球包括角度(coverage
angle)Ωｔｒｕｅ＝２πｓｉｎ２｛α/４（２−ｓｉｎ２（α/４））｝に対応する断面包括角度αを有する半径Ｒｔｒｕｅの球セグメント構成を有するアレイ２５００に関する。半径Ｒｉｍｇおよび球包括角度Ωｉｍａｇ＝２πｓｉｎ２｛β/４（２−ｓｉｎ２（β/４））｝に対応する断面包括角度β＝４ａｒｃｓｉｎ｛Ｒｔｒｕｅ/Ｒｉｍｇ（ｓｉｎ（α/４））｝を有する合成球パターンを提供するために、各圧力生成要素（本明細書で「可動要素(moving element)」とも呼ばれる）２５１０が、任意の時間参照点を基準に、以下で計算される遅延を持って、たとえば、上の一番端の位置に到達するように遅延を導入するタイミングパターンが、アレイ２５００に関連するラッチングメカニズムによって使用されてもよい。図示するように、各圧力生成要素２５１０に割当てられる遅延は、通常、その要素と圧力生成要素の全体のアレイ２５００の対称軸２５２０との距離ｒに依存する。特に、対称軸からのその距離がｒである個々の圧力生成要素に割当てられる遅延は、
【数１】
2011504703.tif 000003
であってよい。式中、ｒは、点Ｐを通過する対称軸と個々の圧力生成要素との距離であり、ｃは、スピーカがその中で作動する媒体を通る音の速度であり、半径Ｒｔｒｕｅは、球表面の真（ハードウェア）の半径であり、Ｒｉｍｇは、合成球パターンの仮想半径である。Ｒｉｍｇ＝Ｒｔｒｕｅである場合、ｒ分布に対する必要とされる遅延は、
【数２】
2011504703.tif 000004
であり、可動要素の動きについての時間的なずらしが必要とされないことを意味する。
【００８５】
図７Ａおよび７Ｂは、半径Ｒｔｒｕｅ、断面包括角度α、および断面包括角度βを有する合成指向性パターンの円柱セグメント構成を有するアレイの、それぞれ、断面図および等角図である。通常、ラッチングメカニズムは、公式、すなわち、
【数１】
2011504703.tif 000005
を使用して、各圧力生成要素について適した（正またはゼロの）遅延を導入する。式中、ｒは、対称平面と個々の圧力生成要素との距離であり、ｃは、スピーカがその中で作動する媒体を通る音の速度であり、半径Ｒｔｒｕｅは、球表面の真（ハードウェア）の半径であり、Ｒｉｍｇは、合成円柱表面の仮想半径である。Ｒｉｍｇ＝Ｒｔｒｕｅを達成することが所望される場合、ｒ分布に対する必要とされる遅延は、
【数２】
2011504703.tif 000006
であり、全ての可動要素が同期して動くことを意味する。合成円柱パターンの仮想包括角度がβであり、かつ、真の包括角度がαである場合、仮想パターン半径は、Ｒｉｍｇ＝Ｒｔｒｕｅ｛ｓｉｎ（α／４）／ｓｉｎ（β／４）｝であり、一方、ｒ分布に対する必要とされる遅延は、一定でないことが上記遅延式から明らかである。
【００８６】
自然な指向性パターンと異なる合成パターンを達成するために、自然な指向性パターンを有する可動要素の特定のアレイを使用する別の実施例は、対称軸を規定する円柱表面の一部分を備えるアレイが、対称軸に平行でかつ円柱表面に垂直に向く単方向指向性パターンを達成するのに使用されるときである。この実施形態によれば、適した遅延は、公式、すなわち、
遅延＝｛Ｒｔｒｕｅ−√（Ｒｔｒｕｅ２−ｒ２）｝／ｃ
を使用して、圧力生成要素のそれぞれの個々の圧力生成要素について提供される。式中、ｒは、対称軸と個々の圧力生成要素との距離であり、ｃは、スピーカがその中で作動する媒体を通る音の速度である。
【００８７】
より一般的に、可動要素の位置の関数としての、可動要素のそれぞれについての遅延公式は、以下の通りであってよい。
以下は、任意の構成の可動要素のアレイが合成球パターンを得るのに使用されるときに使用されてもよい遅延公式、すなわち、焦点Ｏ（球中心）から距離ｒ２にあるそれぞれの個々の圧力生成要素Ｐ２について遅延＝ｒ２／ｃである。
以下は、任意の構成の可動要素のアレイが合成円柱パターンを得るのに使用されるときに使用されてもよい遅延公式、すなわち、焦点線Ｌ（円柱軸）から距離ｒ１にある個々の圧力生成要素Ｐ２について遅延＝ｒ１／ｃである。
以下は、任意の構成の可動要素のアレイがビーム（平面波）パターンを得るのに使用されるときに使用されてもよい遅延公式、すなわち、平面波面に平行で（かつ、波伝播方向に垂直で）ある平面Σから距離ｒ３にある個々の圧力生成要素Ｐ２について遅延＝ｒ３／ｃである。
【００８８】
図８は、任意の伝播パターン（球、円柱、または平面／ビーム）を作成するための圧力生成要素の任意のアレイを示し、それぞれの小さな正方形は圧力生成要素をイメージする。平面Σは、生成される平面波の波面のうちの選択された波面である。値ｒ３は、平面Σと可動要素の場所Ｐ３との距離である。Ｌは、円柱パターンの実施態様のブラケット内で生成される円柱波の焦点線（円柱軸）である。値ｒ１は、この軸と圧力生成要素が配設される点Ｐ１との距離である。Ｏは、円柱パターンの実施態様のブラケット内で生成される円柱波の焦点（球の中心）である。値ｒ２は、この中心と圧力生成要素が配設される任意の点Ｐ２との距離である。
【００８９】
ここで図９Ａおよび９Ｂが参照され、図９Ａおよび９Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に従って構築され働き、また、たとえば本明細書に示し述べる実施形態の任意の実施形態による可動要素のアレイ２７００と、たとえば用途の要求にたまたま適合しない自然な指向性をもたらすアレイについて用途の幾何形状が特定の向きを強制するため、可動要素のアレイ２７００によって生成される音の指向性を変えることを意図されたアレイ２７００に関連する導波路２７１０とを含むスピーカ装置のそれぞれ等角図および断面図である。たとえば、携帯電話では、電話の平坦(flat)前表面に平行に配列される平面アレイを実現することが所望される場合があるが、電話の側面から出る音のビームを実現することが所望される場合がある。図９Ａ〜９Ｂに示す特定の導波路２７１０は、矢印２７２０で示す方向に向けられる単方向性の音のビームを実現することを意図される。図示するように、導波路２７１０平面は、アレイ２７００に交差し、それにより、導波路−アレイ交差軸２７３０を規定する。
【００９０】
図９Ａの装置内の比較的少数の可動要素が、簡略化のためだけに示されるが、アレイ２７００は、何千もの可動要素などの任意の適した数の可動要素を含んでもよいことが理解される。
【００９１】
好ましくは、可動要素のアレイは、本明細書で述べるラッチコントローラに関連するラッチを含む。しかし、この実施形態では、ラッチコントローラは、少なくとも１つのラッチを制御して、個々の可動要素の動きを時間的にずらし、それにより、たとえば示す実施形態の矢印２７２０で示す所望の指向性パターンを達成するように働く。可動要素間の干渉を低減することによって、通常、ラッチコントローラは、個々の可動要素が、導波路−アレイ交差部からの可動要素のそれぞれの距離の順に動くように、アレイ内の個々の可動要素の動きを時間的にずらすように働く。示す実施形態では、可動要素のアレイは、交差軸２７３０から徐々に遠くなる行Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、…を含み、ラッチコントローラは、行Ａで始まり、継続してついには、交差軸２７３０から最も遠い行２７３５に達する、隣接する行間（すなわち、行ＡとＢとの間，ＢとＣとの間、ＣとＤとの間など）に遅延Δｔを導入するために、これらの行の各行用のラッチを制御してもよい。遅延Δｔは、通常、ｄ／ｃに等しい。ここで、ｄは、隣接する行間の距離であり、ｃは、スピーカがその中で作動する媒体を通る音の速度である。
【００９２】
導波路は、たとえば図９Ｂ、１０Ａ、および１０Ｂにそれぞれ示すように、種々の構成を有してもよい。図１０Ａの特定の利点は、導波路の主表面２７３５が、アレイ２７００に平行であり、それにより、コンパクトさを提供することである。
【００９３】
本発明の一実施形態によれば、図１０Ｃに示すように、導波路は、それ自体、可動要素２７５０の一対の交差アレイ２７００および２７４０を備え、一対の交差アレイ２７００および２７４０は、アレイ２７００と２７４０の両方によって生成される波用の導波路として役立つ。可動要素の第２のアレイ２７４０は、図１０Ｃに示すように平面である必要はなく、代わりに、限定はしないが、それぞれ図１０Ａおよび１０Ｂの導波路２７１２および２７１４の構成などの任意の適した構成を有してもよいことが理解される。第２のアレイ用のラッチコントロールは、第１のアレイの場合と同様に必要な変更を加えて同じであってよい。ラッチコントローラは、行Ａ'で始まり、継続してついには、交差軸２７６０から最も遠い行２７３５に達する、隣接する行間（すなわち、行Ａ'とＢ'との間，Ｂ'とＣ'との間、Ｃ'とＤ'との間など）に遅延Δｔを導入するために、第２のアレイ２７４０の行Ａ'、Ｂ'、Ｃ'、…の各行用のラッチを制御してもよい。
【００９４】
図２１の作動方法は、一般に、その可動要素アレイが、本明細書の図１〜１０Ｃに示し述べるものに従うスピーカシステムに適する。たとえば図９Ａ〜１０Ｃを参照して本明細書で述べる導波路が設けられると、図２１のステップ３２００で使用されるＬＵＴは、通常、導波路の存在を考慮するように構築され働く。２０×２０の可動要素を含むアレイ用の１つの適したＬＵＴが、図１１に提供される。ＬＵＴは、図示するようにアレイ内の各可動要素に順序数を割当て、順序数の昇順に作動される可動要素の組を選択することによって、アレイ内の可動要素の作動の順序を確定するのに使用される。具体的には、第１の一番端のラッチング位置、たとえば底部位置から第２の一番端のラッチング位置、たとえば上部位置へ、Ｎの可動要素が動くとラッチコントローラが判断する場合、選択される要素は、底部ラッチング位置に目下存在する要素の中からの、ＬＵＴのその各順序数が最も小さいＮの要素である。
【００９５】
第２の一番端のラッチング位置から第１の一番端のラッチング位置へ戻るように、Ｍの可動要素が動くとラッチコントローラが判断する場合、選択される要素は、同様に、第２の一番端のラッチング位置に目下存在する要素の中からの、ＬＵＴのその各順序数が最も小さいＭの要素である。
【００９６】
より具体的には、アレイを作動させることは、通常、持上げ動作（底部ラッチング位置から上部ラッチング位置への動き）および降下動作（上部ラッチング位置から底部ラッチング位置への動き）を含む。典型的な実施例では、図２１のステップ３１００で計算されるように、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３の可動要素をそれぞれ含むあるシーケンスの可動要素の組は、持上げられ、それに続いて、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の可動要素の組の降下動作が行われる。この実施例では、アレイの初期状態が、全ての可動要素がその底部ラッチング位置にあるようなものであると仮定すると、Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３は、Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３以上でなければならない、そうでなければ、持上げステージが終了した後に上部位置に存在するよりも多くの要素が降下される。
【００９７】
本発明のいくつかの実施形態によれば、持上げられる第１の組の可動要素は、１、…、Ｎ１と番号が付いた可動要素を含み、第２の組は、Ｎ１＋１、…、Ｎ１＋Ｎ２と番号が付いた可動要素を含み、第３の組は、可動要素Ｎ１＋Ｎ２＋１、…、Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３を含む。このステージの終わりで、１、…、Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３と番号が付いた要素は、上部ラッチング位置にラッチされ、残りは、底部にラッチされる。第１の降下動作は、１、…、Ｍ１と番号が付いた可動要素の組を含み（降下動作後、要素Ｍ１＋１、…、Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３はその上部位置にあり、残りはその底部位置にある）、第２の組は、Ｍ１＋１、…、Ｍ１＋Ｍ２と番号が付いた可動要素を含み、第３の組は、Ｍ１＋Ｍ２＋１、…、Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３と番号が付いた可動要素を含む。このステージの終わりで、１、…、Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３と番号が付いた要素は、その底部ラッチング位置にラッチされ、要素Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＋１、…、Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３は、その上部位置にラッチされ、Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３＋１およびそれを超えて番号が付いた要素は、その底部位置にラッチされる。
【００９８】
図示するように、一般に、ＬＵＴは、行Ａに近い可動要素、導波路とアレイとの間の交差部に最も近い行が、行Ａから遠い可動要素の前に作動する傾向があるように構築される。同様に、少なくともシステムサンプリングレートに関連する波長と比較して比較的広い可動要素のアレイの場合、作動のために選択される各組の可動要素は、図１０Ａ〜１０Ｃの行Ａ、Ｂ、Ｃ、…またはＡ'、Ｂ'、Ｃ'、…を２分する中央軸２８００に近い可動要素を、中央軸から遠くの可動要素よりも好むように選択される。
【００９９】
こうした組の可動要素は、異なる行（たとえば、図１０Ａ〜１０ＣのＡ、Ｂ、Ｃ）内に配設される場合、同期してではなく、行Ａなどの行からの要素の距離に対応する遅延後に作動してもよいことが理解される。たとえば、目下作動中の組を含むＮの可動要素が、行Ｃ、Ｄ、およびＥに配設される場合、隣接するライン間の距離は、ｄ、Δｔ＝ｄ／ｃ（ｃは、スピーカがその中に配設される媒体内の音の速度である）に等しく、作動命令は、時刻ｔに発せられ、その後、行Ｃ、Ｄ、およびＥの要素は、時刻（ｔ＋２×Δｔ）、（ｔ＋３×Δｔ）、および（ｔ＋４×Δｔ）でそれぞれ作動するようにされてもよい。行Ａに配設される要素だけが、作動命令が発っせられるとすぐ、またはより厳密には、内部ハードウェアおよびソフトウェア遅延時間が許す程度に命令発行後すぐに、作動するようにされる。
【０１００】
導波路を含むスピーカ用のＬＵＴを構築する方法が、ここで述べられる。方法は、通常、以下のように、適切な順序で実施される以下のステップを含む。
λ−波長［ｍ］、ｆｓ−サンプリングレート［Ｈｚ］、Ｃ−音の速度［ｍ／ｓ］（標準的な空気の場合、Ｃ≒３４０ｍ／ｓ）であるλ＝ｆｓ／Ｃを使用して、システムのサンプリングレート（クロック）に等しい周波数を有する音波の波長を確定するステップ。
音がそれに沿って伝播する軸として、アレイの主軸を規定するステップ。
アレイが狭いか、広いかを判定し、狭いアレイ方法かまたは広いアレイ方法を相応して使用するステップ。たとえば、この判定を行うための適した基準は、幅、すなわち、主軸に垂直な寸法、すなわち、アレイの行Ａ、Ｂ、Ｃ、…の長さが、λ以下である場合、以降で述べる「狭いアレイ(narrow array)」方法が使用されてもよい。そうでなければ、「広いアレイ(wide
array)」方法が使用されてもよい。
【０１０１】
アレイが、アレイの各列（たとえば、図９ＢのＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）がＮの要素を有し、全部でＭの列が存在するＮ×Ｍ要素を有すると仮定して、たとえば、図１１に示すように、Ｍ行とＮ列のＬＵＴを得るステップ。第１列（Ａ）は、要素（１）…（Ｎ）を保持する。第２列（Ｂ）は、（Ｎ＋１）…（２×Ｎ）である。第３（Ｃ）列要素は、（２×Ｎ＋１）…（３×Ｎ）である、などである。最後の列は、要素［（Ｍ−１）×Ｎ＋１］…（Ｍ×Ｎ）を保持する。一般に、ｉ番目の列は、要素［（ｉ−１）×Ｎ＋１］…（ｉ×Ｎ）を保持する。各列内の要素の順序は、以下で述べる「狭いアレイ」方法または「広いアレイ」方法によって確定される。
狭いアレイ方法：狭いアレイでは、各列のＮの要素の順序付けは、ほとんど重要性がないと思われる。そのため、いくつかの実施形態では、ランダム順序付けが使用されてもよい。別の実施形態では、「ビット反転(bit-reversal)」順序が使用されてもよい。以下の実施例は、Ｎが８に等しく、Ｍが１０に等しい場合についての「ビット反転」順序付けを示す。
２進形式で数０…（Ｎ−１）を書込む：
０００
００１
０１０
０１１
１００
１０１
１１０
１１１
各列のビットの順序を反転する：
０００
１００
０１０
１１０
００１
１０１
０１１
１１１
１０進数に戻し、１を足す：
１
５
３
７
２
６
４
８
アレイ内の全ての列に結果をコピーする。第２列に対して８を足す。第３列に対して１６を足す。第４列に対して２４を足すなどである。一般に、図１２Ａに示すように、（ｉ−１）＊８をｉ番目の列に足す。
広いアレイ方法：１つの考えられる実施形態では、各列の要素は、列の中心（Ｎ／２に最も近いセル）からの距離に従って順序付けされる。以下の実施例では、Ｎは８に等しく、Ｍは１０に等しい。以下のステップは、たとえば、以下の順序で実施されてもよい、すなわち、
列の４番目のセルに数字１を書込む。残りの数字２…８は、たとえば図１２Ｂに示すように、４番目のセルの両側で昇順に書込まれる。アレイ内の全ての列に結果をコピーする。第２列に対して８を足す。第３列に対して１６を足す。第４列に対して２４を足すなどである。一般に、図１２Ｃに示すように、（ｉ−１）＊８をｉ番目の列に足す。
【０１０２】
本明細書で示し述べる、ＬＵＴおよびＬＵＴを構築する方法は、図２１のステップ３２００を実施するのに適するが、限定されることを意図されない。図１０Ｃの実施形態の場合、図示する２つのアレイ（第１のアレイは列Ａ、Ｂ、Ｃを有し、第２のアレイは列Ａ'、Ｂ’、Ｃ'を有する）のそれぞれについて別個のＬＵＴが構築される。列Ａ、Ｂ、Ｃを有する第１のアレイ用のＬＵＴは、図１１の場合と同様なものであってよく、または、先に示し述べた方法を使用して構築されてもよい。第２のアレイは列Ａ'、Ｂ’、Ｃ'を有する第２のアレイ用のＬＵＴは、通常、第２のアレイ内の各可動要素が、その要素に面する第１のアレイ内の可動要素と同時に作動するようなものである。そのため、たとえば、可動要素２８１０'は、可動要素２８１０と同時に作動してもよく、可動要素２８２０'は、可動要素２８２０と同時に作動してもよく、可動要素２８３０'は、可動要素２８３０と同時に作動してもよい。
【０１０３】
本明細書で示し述べるＬＵＴは、所定の可動要素選択基準の１つの考えられる実施態様に過ぎないことが理解される。あるいは、限定はしないが、本明細書で述べるかまたは本明細書で述べるＬＵＴの文脈から示唆される実施態様などの、特定の可動要素選択基準の任意の他の適した実施態様、たとえばアルゴリズム的実施態様が使用されてもよい。
【０１０４】
本発明のいくつかの実施形態によれば、また、意外にも、本明細書で示し述べるシステムの任意のシステムで使用される可動要素の振幅は、従来の音響公式によって予測される振幅よりずっと小さい、たとえば、ひと桁小さい可能性がある。
【０１０５】
具体的には、無限大バッフル内の振動ピストンによって生成される圧力を計算するための従来の公式は、
（１）Ｐ＝√２・π・ρ・Ｓ・ε・ｆｓ２／（２・Ｒ０）
である。式中：
Ｐ−ピストンによって生成される圧力［パスカル］
ρ−媒体密度（空気の場合、大気圧でρ＝１．２）［ＫＧ／ｍ３］
Ｓ−ピストン表面積［ｍ２］
ε−ピストンの動きの振幅（ピーク−ピーク）［ｍ］
ｆｓ−振動周波数［Ｈｚ］
Ｒ０−信号源からの距離［ｍ］
それぞれがピストンを含む可動要素のアレイが設けられる場合、生成される総合圧力は、全ての要素によって生成される圧力の和に等しい。全ての要素が同一である場合、アレイによって生成可能な最大圧力は、
（２）ＰＴ＝Ｐ・Ｎ
である。
式中：
ＰＴ−アレイによって生成される総合圧力［パスカル］
Ｎ−アレイ内の要素の数
通常、本明細書で示し述べるスピーカ装置では、全てより少ない要素が、常に働いている。サンプリングレートと異なる周波数で生成される圧力を計算するために、以下の式が使用されてもよい。
（３）Ｐｆ＝Ｐｔ・（ｆ／ｆｓ）
ＳＰＬ（音圧レベル）を計算するために、以下の公式が使用されてもよい。
（４）ＳＰＬ＝２０・ｌｏｇ１０（Ｐｔ／Ｐ０）
式中：
ＳＰＬ−音圧レベル［ｄＢＳＰＬ］
Ｐ０−参照０ｄＢ圧［パスカル］−通常２０μＰａ
特定要素向けスピーカの３つの実施例が本明細書で述べられる。実施例１は、以下のパラメータを使用する。
ｄ−可動要素の直径は４５０μｍである
ε−可動要素ピーク−ピーク振幅は１５０μｍである
ｆｓ−作動サンプリング周波数は３２０００Ｈｚである
ｆ−スピーカは、帯域幅が３００Ｈｚ〜３．５ＫＨｚである電気通信用途で働くと仮定される。可動要素のアレイのＳＰＬは、周波数と共に増加するため、最低関心周波数において十分なラウドネスが確保される場合、全体の作動帯域幅における適切なＳＰＬが保証される。したがって、この実施例では、ｆは３００Ｈｚである
Ｎ−アレイ内の要素の数は１０００である
Ｒ０−参照距離は１ｍである
したがって、各要素の面積は、
Ｓ＝π・（ｄ／２）２＝π・｛（４５０・１０−６）／２｝２＝１．５９・１０−７ｍ２
である。
各要素によって生成される圧力は、
（１）Ｐ＝√２・π・１．２・１．５９・１０−７・１５０・１０−６・３２０００２／（２・１）＝０．０６５Ｐａ
アレイの総合圧力は、したがって、
（２）ＰＴ＝０．０６５・１０００＝６５Ｐａ
である。
最低関心周波数で生成される圧力は、したがって、
（３）Ｐｆ＝６５・（３００／３２０００）＝０．６１Ｐａ
である。
また、ＳＰＬは、したがって、
（４）ＳＰＬ＝２０・ｌｏｇ１０（０．６１／（２０・１０−６））＝８９．６Ｐａ
である。
これは、９０ｄＢであったこのスピーカについての設計基準に一致する。
【０１０６】
これらのパラメータ値を調査するための実験が実施された。以下のパラメータを有する可動要素が構築された。
ε−可動要素ピーク−ピーク振幅は１００μである
ｆｓ−作動サンプリング周波数は３２０００Ｈｚである
Ｒ０−参照距離は１ｍである
これらの要素の予想圧力は、
（１）Ｐ＝√２・π・１．２・１．５９・１０−７・１００・１０−６・３２０００２／（２・１）＝０．０４３Ｐａ
であった。しかし、実験の途中におけるこれらの要素の測定は、要素が、０．４Ｐａ〜０．５Ｐａの圧力レベル、すなわち、予想圧力の約１０倍を生成したことを示した。ＳＰＬの意外な増加を考慮すると、振幅εを元の値の１０％すなわち１０μｍまで減少させることが可能であった。測定を繰返すことによって、０．４Ｐａ〜０．５Ｐａの圧力レベルが目標とする用途に適することが示された。
【０１０７】
本発明のいくつかの実施形態に従って設けられた、可動要素および電極が、両者間に、本明細書で「ラッチング電圧(latching voltage)」と呼ばれる電圧を印加することによってラッチされると、ラッチング力は、たとえば電荷捕捉作用のために徐々に減少する可能性がある。有効なラッチングを維持するために、ラッチング電圧は、通常、所定期間にわたって徐々に増加されて、所望のレベルのラッチング力が維持される。
【０１０８】
電極層は、誘電体（絶縁体）、たとえば、窒化シリコンまたはサファイアの薄層でコーティングされてもよい。電源の負極が可動要素に接続され、正極が電極に接続されてもよい。その後、電圧が印加されて、２つの要素を帯電させる。通常、可動要素と電極が非常に接近していると、両者の表面間の静電界の強度が、十分に強いため、静電界は、両者の表面間の小さな空隙に捕捉された分子を剥す（イオン化する）。放出電子は、正電極に向かって加速する。放出電子は、放出電子の一部が誘電体材料に貫入し浸透するのに十分に高い速度およびエネルギーレベルで誘電体材料に当たる。誘電体材料の性質が非伝導性であるため、貫入電子は、誘電体内で捕捉され、電極の正電荷を貫入電子自身の負電荷でマスクし、したがって、電極と可動要素との間の誘引性ラッチング力を減少させる。誘電体を通して電子が自由に移動することを、絶縁体である誘電体が可能にしないため、このプロセスは、反転することが難しい。この問題は、正極が可動要素に接続され、負極が電極に接続されるように、印加電圧の極性を反転することによって回避されてもよい。加速電子は、その後、誘電体ではなく、可動要素に衝当し、可動要素が伝導性である（すなわち、導体をコーティングされている）ため、過剰の電荷は、容易に消散され、電源によって吸収されうる。
【０１０９】
誘電体層は、電極の表面ではなく、可動要素の表面に塗布されてもよく、その場合、電圧の正極が電極に接続され、負極が可動要素に接続されることが理解される。
【０１１０】
電荷捕捉を克服しうる当技術分野で知られている技法も存在する。１つの例は、誘電体層に薄い導電性層をコーティングすることである。この層は、衝突電子によって与えられる電荷を消散する。この導体は、可動要素と接触状態にあるため、過剰な電子を可動要素に短絡する。
【０１１１】
本発明の技術分野は、作製材料を使用して構築されるストロークが長い電気機械マイクロアクチュエータのデジタル変換器アレイ、ならびに、オーディオスピーカ、生物医学的分注用途、医療用および工業用検知システム、光スイッチング、ディスプレイシステム用の光反射、および、移動距離が長い作動および／または変換器サイズに対して流体（たとえば、空気または液体）の大容積の変位を必要するか、または、そこから利益を引き出しうる任意の他の用途など、いろいろな用途のための低コストデバイスを生産する技法の技術分野を含む。
【０１１２】
本発明のいくつかの実施形態は、変換器構造、デジタルコントロールメカニズム、および数Ｎのマイクロアクチュエータを用いて変換器アレイを作成する種々の作製技法を提供しようとする。通常、アレイは、通常３つの主要な層の構造から構築され、主要な層は、いくつかの実施形態では、特定の低疲労特性の材料から作製される膜層からなることになり、膜層は、通常、特定の極性配向を持つ磁性皮膜を用いて両面で層状化され、かつ、数Ｎの独特の「蛇紋様の(serpentine like)」形状を用いてエッチングされて、膜の複数の部分に２方向の直線的な動きの自由を可能にする（アクチュエータ）。膜の各可動セクションの２方向直線移動は、誘電体、シリコン、ポリマー、または任意の他の同様な絶縁性基材から構築される２つの鏡像支持構造間に膜層を挟むことによって通常自然に形成されるチャンバ（アクチュエータチャネル）内に制限され、鏡像支持構造は、膜のＮの蛇紋エッチングと数が同じ、精密に寸法決めされたＮのスルーホールを用いて通常作製され、かつ、各スルーホールを膜の各蛇紋エッチングと精密に整列するパターンで、通常、精密に位置決めされる。さらに、支持構造の上部層と底部層の両方の外部表面には、通常、伝導性リングまたはディスク（「アドレス指定可能電極(addressable electrodes)」）などの伝導性オーバハンギング表面が固着され、伝導性オーバハンギング表面は、通常静電電荷を与えることによって、各アクチュエータを誘引し、アクチュエータがストロークの端部に達すると各アクチュエータを保持するのに役立つ。
【０１１３】
本発明のいくつかの実施形態に従って構築され働くデバイスが、ここで述べられる。
【０１１４】
図１４は、本発明の１つの適した実施形態の斜視図である。
【０１１５】
図１５は、本発明のいくつかの実施形態に従って構築され働くデバイスの分解図である。
【０１１６】
図１６は、本発明のいくつかの実施形態に従って働く、適した作動方法の略フローチャートである。
【０１１７】
図１７Ａは、本発明のいくつかの実施形態に従って構築され働くスピーカシステムのブロック図である。図１７Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に従って構築され働くスピーカシステムのフロー図である。図１８Ａは、可動要素に印加される異なる力間の適した関係を示す。
【０１１８】
図１４は、本発明のいくつかの実施形態に従って構築され働くハニカム構造の要素のアレイを示すが、図１９は、複数（アレイ）のデバイスを使用する装置を示す。
【０１１９】
有効なアドレス指定は、通常、選択電極間の独特の相互接続パターンおよび独特の信号処理アルゴリズムによって達成され、独特の信号処理アルゴリズムは、単一変換器内のアクチュエータの総数を異なるサイズのＮのアドレス指定可能なアクチュエータグループに区分化し、１つのアクチュエータのグループで始め、それに続いて、前のグループのアクチュエータの数の２倍のグループが区分化され、ついには、変換器内のＮ個の全てのアクチュエータがグループ化される。
【０１２０】
アクチュエータストロークを得るために、変換器は、通常、電流が印加されると、変換器全体にわたって電磁界を生成するワイヤコイルで包囲される。電磁界によって、膜の可動部分が、アクチュエータチャネルを通して、通常、直線状に動く。電流が、その極性を交互に変える場合、それによって、膜の可動部分が振動する。静電電荷が特定のアドレス指定可能な電極グループに印加されると、その静電電荷によって、通常、そのグループ内の全てのアクチュエータが、印加要件に応じて支持構造の上部か底部のいずれかで、ストロークの端部でロックすることになる。ひとまとめに、変換器によって提供される変位は、任意の特定の間隔（スーパポジション）においてロックされないＮのアクチュエータの総和によって達成される。
【０１２１】
変換器構成は、通常、変換器当たりのアクチュエータの数、各アクチュエータのサイズ、各アクチュエータのストロークの長さ、およびアドレス可能なアクチュエータグループの数が完全にスケーラブルである。いくつかの実施形態では、アクチュエータ要素は、種々の形状を特定の材料にエッチングすることによるか、可撓性材料をコーティングされた層状金属ディスクを使用することによるか、または、自由浮遊式アクチュエータ要素を使用することによって構成されてもよい。膜（撓み）材料は、シリコン、ベリリウム銅、銅タングステン合金、銅チタン合金、ステンレス鋼、または任意の他の低疲労材料を含んでもよい。支持構造のアドレス指定可能電極は、変換器用途に適切なアドレス指定を得るために、任意のパターンでグループ化されてもよい。アドレス指定可能電極は、膜アクチュエータとの接触が生成されるように、または、膜との物理的接触が存在しないように固着されてもよい。基材材料は、ＦＲ４、シリコン、二酸化シリコン、セラミック、または任意の種々のプラスチックなどの任意の絶縁性材料であってよい。一部の実施形態では、材料はフェライト粒子を含んでもよい。膜内にエッチングされる蛇紋形状または浮遊アクチュエータ要素の数は、変動してもよく、支持構造の対応するチャネルは、円形状、四角形形状、または任意の他の形状であってよい。電磁界は、コイルを、変換器全体の周りに、変換器のセクションの周りに、または各アクチュエータ要素の周りに巻き付けることによって、あるいは、１つまたは複数のコイルを１つまたは複数のアクチュエータ要素に隣接して配置することによって生成されてもよい。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、ダイレクトデジタル方法が使用されて、マイクロスピーカのアレイを使用して音が生成される。デジタル音再構成は、通常、音波を生成するために、離散的な音響圧力パルスの総和操作を含む。これらのパルスは、各信号ビットが、その中でマイクロスピーカのグループを制御するオーディオ電子回路またはデジタル媒体からやって来るデジタル信号に基づいてもよい。
【０１２３】
本発明の１つの適した実施形態では、到来するデジタル信号の第ｎビットは、アレイ内の２ｎのマイクロスピーカを制御し、最上位ビット（ＭＳＢ）は約半分のマイクロスピーカを制御し、最下位ビット（ＬＳＢ）は少なくとも１つのマイクロスピーカを制御する。特定のビットについての信号がハイであるとき、そのビットに割当てられるグループ内のスピーカは全て、通常、そのサンプル間隔の間起動される。アレイ内のスピーカの数およびパルス周波数は、得られる音波の分解能を決定する。典型的な実施形態では、パルス周波数は、信号源サンプリングレートであってよい。人の耳または他の信号源による音響ローパスフィルタの事後適用によって、聞き手は、通常、デジタル信号によって表される、元のアナログ波形と同一の音響的に平滑な信号を聞く。
【０１２４】
本明細書で述べる音再構成方法によれば、生成される音圧は、作動スピーカの数に比例する。異なる周波数は、所定期間にわたってスピーカパルスの数を変動させることによって生成される。アナログスピーカと違って、個々のマイクロスピーカは、通常、ダイナミックレンジを最大にし、一方、低周波音を依然として生成することができるように非線形領域で作動する。アレイの正味の線形性は、通常、音響波方程式の線形性および個々のスピーカ間の均一性から生じる。生成される音波内の非線形成分の総数は、通常、デバイス内のマイクロスピーカの数に逆比例する。
【０１２５】
いくつかの実施形態では、デジタル変換器アレイは、真のダイレクトデジタル音再構成を実施するために使用される。生成される音のダイナミックレンジは、アレイ内のマイクロスピーカの数に比例する。最大音圧は、各マイクロスピーカのストロークに比例する。したがって、ストロークが長い変換器を生成し、かつ、できる限り多くの変換器を使用することが望ましい。いくつかのデジタル変換器アレイデバイスが、長年にわたって開発されてきた。１つの述べる価値があるものは、Ｃａｒｎｅｇｉｅ  Ｍｅｌｌｏｎ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙで開発されたＣＭＯＳ−ＭＥＭＳマイクロスピーカである。ＣＭＯＳ作製プロセスを使用して、２５５の正方形マイクロスピーカを有し、各マイクロスピーカの一辺が２１６μｍである８ビットデジタルスピーカチップが設計された。膜は、ポリマーをコーティングされた蛇紋Ａｌ−ＳｉＯ２メッシュからなり、ＣＭＯＳ金属積重体とシリコン基材との間に変動する電位を印加することによって静電的に作動されうる。結果得られる平面からずれる動きは、音を生成する圧力波源である。各膜は、約１０μｍのストロークを有する。こうした短いストロークは、不十分であり、生成される音レベルは、ラウドスピーカにとって低過ぎる。別の問題は、デバイスが４０Ｖの駆動電圧を必要とすることである。こうした電圧は、複雑でかつ高価なスイッチング電子回路を必要とする。本明細書で述べるデバイスの適した実施形態は、これらの制限の一部また全てを克服し、高いスイッチング電圧についての必要性をなくしながら、より高い音レベルを生成する。
【０１２６】
各変換器の形状は、スピーカの音響性能に大きな影響を及ぼさないと思われる。変換器は、とりわけ、正方形、三角形、または六角形格子でパックされてもよい。
【０１２７】
本発明は、通常、磁力と静電力の組合せを利用して、従来の磁気または静電アクチュエータに関連する問題を回避しながら、十分に長いストロークを可能にする。
【０１２８】
変換器アレイの可動要素は、通常、電気を伝導するように作られ、また、磁極が変換器アレイ表面に垂直であるように磁化されてもよい。適度な伝導で十分である。コイルは、変換器アレイ全体を囲むか、または、各要素に隣接して配置され、作動力を生成する。コイルに交流電流または交流電流パルスを印加することは、交番磁界勾配を生成し、交番磁界勾配は、全ての可動要素が、交流電流と同じ周波数で上下に動くように強制する。各可動要素を制御するために、２つの電極（１つは可動要素の上、１つは可動要素の下にある）が使用されてもよい。
【０１２９】
コイルに印加される電流は、通常、可動要素を、上部電極および底部電極に非常に接近するように交互に駆動する。小さな静電電荷が可動要素に印加される。電極の一方に反対の電荷を印加することによって、可動要素と電極との間に誘引力が生成される。可動要素が電極に非常に近くなると、誘引力は、通常、コイルの磁界および引戻しばねによって生成される力より大きくなり、可動要素は電極に対してラッチされる。電極から電荷または電荷の一部を取除くことによって、通常、可動要素は、コイルの磁界および撓みの影響下で、全ての他の可動要素と共に動くことが可能になる。
【０１３０】
いくつかの実施形態によれば、アクチュエータアレイは、５つのプレートまたは層から製造される。５つのプレートまたは層とは、
−上部電極層
−上部スペーサ（層４０２として共に示される）
−可動要素４０３
−底部スペーサ
−底部電極層（層４０４として共に示される）
である。
【０１３１】
いくつかの実施形態によれば、アレイは、大きなコイル４０１によって囲まれる。このコイルの直径は、通常、従来技術の磁気アクチュエータにおいて使用される直径よりずっと大きい。コイルは、従来の生産方法を使用して製造されうる。
【０１３２】
いくつかの実施形態では、可動要素は、伝導性材料および磁性材料で作られる。通常、適度の電気伝導で十分である。可動要素は、限定はしないが、ゴム、シリコン、または金属およびその合金を含む多くのタイプの材料を使用して製造されてもよい。材料が、磁化されることができないか、または、強い磁石が所望される場合、磁石が材料に取付けられてもよく、または、材料が磁性材料でコーティングされてもよい。このコーティングは、通常、磁粉を装填されたエポキシまたは別の樹脂による、スクリーン印刷プロセスまたは当技術分野で知られている他の技法を使用した塗布によって行なわれる。一部の実施形態では、スクリーン印刷は、フォトリソグラフィプロセスによって生成される樹脂マスクを使用して実施されうる。この層は、通常、樹脂／磁粉マトリクスを硬化させた後に除去される。いくつかの実施形態では、エポキシまたは樹脂は、デバイスが強い磁界にさらされている間に硬化し、樹脂マトリクス内の磁粉が、所望の方向に配向する。可動要素の幾何形状は変動しうる。なお他の実施形態では、可動要素の一部は、磁石でコーティングされ、ある方向に配向した磁界によって硬化されてもよく、一方、残りは、後でコーティングされ、同じ外部磁界下で反対方向に要素を移動させる反対の磁界中で硬化される。１つの適した実施形態では、可動要素は、薄箔から通常切抜かれる、可動要素を囲む蛇紋形状を有するプレートを備える。あるいは、いくつかの実施形態では、撓みエリアだけ薄化された厚い材料を使用すること、または、撓み材としてパターニングされた薄層に比較的厚いプレートを接合することが可能である。この形状は、蛇紋形状が弾性撓み材の役を果たしながら、箔の一部が動くことを可能にする。いくつかの他の実施形態では、可動部分は、円柱または球であり、上部電極と底部電極との間を自由に動きまわる。
【０１３３】
再び図１４および１５を参照すると、いくつかの実施形態では、変換器全体の周りに巻かれたコイル３０４は、アレイ構造全体にわたって電磁界を発生するため、電流が印加されると、電磁界によってピストン３０２が上下に動く。図１５は、本発明のいくつかの実施形態に従って構築され働くデバイスの分解図を示す。図示するように、変換器アレイ構造の分解図は、変換器アレイ構造が、通常、以下のものを備えることを示す。
（ａ）変換器アレイ全体を囲むコイル４０１は、電圧がコイルに印加されると、アレイ構造全体にわたって電磁界を発生する。コイルの考えられる１つの実施形態は、図１８Ｂ〜１８Ｄを参照して本明細書で述べられる。
（ｂ）いくつかの実施形態では、上部層構造４０２は、スペーサ層および電極層を備えてもよい。ある実施形態では、この層は、精密な間隔のキャビティであって、それぞれが、各キャビティの上部に固着された電極リングを有する、精密な間隔のキャビティのアレイを有するプリント回路板（以降で「ＰＣＢ」）層を備えてもよい。
（ｃ）本実施形態における可動要素（「ピストン」）４０３は、伝導性磁性材料の薄箔からなってもよく、伝導性磁性材料の薄箔は、箔に特定の程度の動きの自由を与える弾性撓み材の役を果たす「蛇紋」形状によって通常囲まれる、多くの非常に精密なプレートを用いてカッティングされるまたはエッチングされる。
（ｄ）底部層構造４０４は、スペーサ層および電極層を備えてもよい。ある実施形態では、この層は、精密な間隔のキャビティであって、それぞれが、各キャビティの底部に固着された電極リングを有する、精密な間隔のキャビティのアレイを有する誘電体層を備えてもよい。
【０１３４】
再び図１７Ａ〜１７Ｂが参照される。図１７Ａは、本発明のいくつかの実施形態によるスピーカシステムのブロック図を示す。いくつかの実施形態では、デジタル入力信号（一般的なプロトコルはＩ２Ｓ、Ｉ２Ｃ、またはＳＰＤＩＦ）８０１は、ロジックプロセッサ８０２に入力され、ロジックプロセッサ８０２は、次に、可動要素の各グループのラッチングメカニズムを規定するために信号を変換する。グループアドレス指定は、通常、２つの主要なグループ（１つは可動要素を上部でラッチするためのもの、１つは可動要素をそのストロークの底部でラッチするためのもの）に分離される。その後、各グループは、通常、論理アドレス指定用グループにさらに分割され、論理アドレス指定グループは、少なくとも１つの可動要素のグループで始まり、それに続いて、前の要素の数を再び２倍にする別のグループなどを使用し、ついには、アレイ全体の全ての可動要素がグループ化される。Ｎ番目のグループは２Ｎ−１の可動要素を含む。
【０１３５】
図１７Ａのブロック図に示す実施形態では、上部グループの１要素グループ８０３、２要素グループ８０４、そして４要素グループ８０５などが示され、ついには、変換器アレイアセンブリ内の総数の可動要素が、プロセッサ８０２から制御信号を受取るようにアドレス指定された。
【０１３６】
同じグループ化パターンが、通常、底部ラッチングメカニズムについて複製されてもよく、１要素グループ８０７に続いて、２要素グループ８０８、そして４要素グループ８０９などが使用され、ついには、変換器アレイアセンブリ内の総数の可動要素が、プロセッサ８０２から制御信号を受取るようにアドレス指定された。
【０１３７】
プロセッサ８０２はまた、変換器アレイ全体８１２を囲むコイルに対する交流電流を制御し、したがって、アレイ全体にわたって磁界を生成し制御してもよい。いくつかの実施形態では、パワー増幅器８１１が、コイルへの電流をブーストするのに使用されてもよい。
【０１３８】
図１７Ｂは、スピーカシステムのフロー図を示す。デジタル入力信号８１３のサンプリングレートが、デバイスの自然なサンプリングレートと異なる場合、リサンプリングモジュール８１４は、デバイスのサンプリングレートに一致するように信号をリサンプリングしてもよい。そうでなければ、リサンプリングモジュール８１４は、信号を、修正しないまま通過させる。
【０１３９】
スケーリングモジュール８１５は、通常、バイアスレベルを信号に付加し、到来する信号８１３の分解能がＭビット／サンプルであり、かつ、サンプル値Ｘが２（Ｍ−１）と２（Ｍ−１）−１との間の範囲にあると仮定して、信号をスケーリングする。
【０１４０】
いくつかの実施形態では、スピーカアレイは、図１７Ａに述べるように、Ｎ（１…Ｎと番号付けされる）要素グループを有することも仮定される。
【０１４１】
Ｋが、Ｋ＝Ｎ−Ｍであるように規定される。
【０１４２】
通常、入力分解能が、スピーカ内のグループの数より高い（Ｍ＞Ｎ）場合、Ｋは負であり、入力信号はスケールダウンされる。入力分解能が、スピーカ内のグループの数より低い（Ｍ＜Ｎ）場合、Ｋは正であり、入力信号はスケールアップされる。両者が等しい場合、入力信号は、スケーリングされず、バイアスされるだけである。スケーリングモジュール８１５の出力Ｙは、Ｙ＝２Ｋ［Ｘ＋２Ｍ−１］であってよい。出力Ｙは、最も近い整数に丸められる。ここで、Ｙの値は、０と２Ｎ−１との間の範囲である。
【０１４３】
Ｙの２進値を構成するビットが調べられる。各ビットは、可動要素の異なるグループを制御する。最下位ビット（ビット１）は、最小のグループ（グループ１）を制御する。次のビット（ビット２）は、２倍大きいグループ（グループ２）を制御する。次のビット（ビット３）は、グループ２より２倍大きいグループ（グループ２）を制御するなどである。最上位ビット（ビットＮ）は、最大のグループ（グループＮ）を制御する。Ｙを構成する全てのビットの状態は、通常、ブロック８１６、８２３、…、８２４によって調べられる。
【０１４４】
ビットは、同じ方法で処理される。以下は、ビット１を調べるための適した方法である。
ブロック８１６は、Ｙのビット１（最下位ビット）をチェックする。ビット１は、ハイである場合、前の状態と比較される８１７。ビット１が、前にハイであった場合、グループ１の可動要素の位置を変更する必要は存在しない。ビット１が、前にローであった場合、プロセッサは、参照数字８１８で示すように磁界が上方を向くのを待ち、その後、参照数字８１９で示すように、プロセッサは、通常、上部ラッチングメカニズムＴ１に係合しながら、底部ラッチングメカニズムＢ１を解除し、グループ１の可動要素が、デバイスの底部から上部へ動くことを可能にする。
Ｙのビット１がローであると、ブロック８１６が判定する場合、ビット１は、前の状態と比較される８２０。ビット１が、前にローであった場合、グループ１の可動要素の位置を変更する必要は存在しない。前の状態がハイであった場合、プロセッサは、参照数字８２１で示すように磁界が下方を向くのを待ち、その後、参照数字８２２で示すように、プロセッサは、通常、底部ラッチングメカニズムＢ１に係合しながら、上部ラッチングメカニズムＴ１を解除し、グループ１の可動要素が、デバイスの上部から底部へ動くことを可能にする。
【０１４５】
再び図１８Ａを参照すると、可動要素に印加される異なる主要な力間の典型的な関係が示される。可動要素に印加される異なる力は、通常、所望の機能を達成するために、互いに均衡するように協調して働く。中心に向かう力は、負の力として示され、一方、中心から離れて（上ラッチングメカニズムに向かうか、または、下ラッチングメカニズムに向かう）要素を駆動する力は、正の力として示される。
【０１４６】
本実施形態では、可動要素は、３つの主要な力によって影響を受ける。
ａ．磁界とハード磁石の相互作用によって生成される磁力。この力の方向は、可動要素の磁石の極性、磁界の方向、および磁界勾配に依存する。
ｂ．ある電荷を電極に、反対の電荷を可動要素に印加することによって通常生成される静電力。この力の方向は、可動要素を電極に誘引するようなものである（この図では、正として規定される）。この力は、可動要素と電極との距離が非常に小さくなるとき、および／または、このギャップが高い誘電率を有する材料を含むときに、著しく増加する。
ｃ．撓み材（ばねとして働く）によって生成される引戻し力。この力の方向は、常に、デバイスの中心に向かう（この図では、負として規定される）。この力は、撓み材が、弾性があるため比較的小さく、実際に線形である。
【０１４７】
通常、可動要素がそのストロークの端部に徐々に近づくにつれて、（ラッチングメカニズムによって生成される）静電力が増加し、最終的に、可動要素を誘引しラッチするのに十分な力を達成することを、力間の関係は示す。ラッチが解除されると、引戻し力および磁力が、通常、ラッチから中心に向かって可動要素を引き離すことができ、それにより、可動要素の移動を誘発する。可動要素が中心まで移動すると、通常、撓み材の引戻し力が、減少し、最終的に克服され、その後、電磁力および可動要素の運動エネルギーによって制御される。
【０１４８】
図１９は、複数（アレイ）のデバイスを含む装置を示す。構造は、より高い音圧レベルを生成することが可能なデバイス１９０１を生成するか、または、指向性音波を生成するために（本発明の範囲を超える）ビーム形成技法を使用するために、いくつかの実施形態における、複数のアレイ変換器１９０２の使用を示す。
【０１４９】
アレイは、任意の所望の形状を有してもよく、説明における円形状は、単に例証のためである。
【０１５０】
本発明の一実施形態に従って構築され働き、とりわけ図１４、１５、１７Ａ〜１７Ｂ、および１９を参照して上述したデバイスは、ここで、たとえば図１３を参照してより一般的に、かつ、さらに詳細に述べられる。代替の実施形態も述べられる。物理的作用を生成するアクチュエータ装置の略機能ブロック図である図１３をここで参照すると、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応することが理解される。本発明のいくつかの実施形態によれば、図１３の装置は、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、可動要素１０のアレイであって、各可動要素が、可動要素１０のアレイに印加される交番電磁力に応答して各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素１０のアレイを含む。各可動要素は、電磁力に応答するように構築され働く。したがって、各可動要素は、導体を備えてもよく、強磁性材料で形成されてもよく、永久磁石を備えてもよく、電流担持コイルを備えてもよい。
【０１５１】
ラッチ２０は、可動要素１０の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、個々の可動要素１０が電磁力に応答することを防止するよう働く。磁界コントローラは、クロックを受信し、相応して、可動要素のアレイに対する磁界発生器４０による電磁力の印加を制御するよう働く。ラッチコントローラ５０は、デジタル入力信号を受信し、相応してラッチを制御するよう働く。ラッチコントローラ５０は、少なくとも１つのラッチ制御作動モードにおいて、ラッチコントローラ５０が受信するデジタル入力信号にコード化される音の強度に実質的に比例する、磁界発生器たとえばコイル４０によって印加される電磁力に自由に応答して振動する可動要素の数を設定するよう働く。好ましくは、デジタル入力信号にコード化される音の強度が、正の局所最大にあるとき、全ての可動要素が、第１の一番端の位置にラッチされる。デジタル入力信号にコード化される音の強度が、負の局所最大にあるとき、全ての可動要素が、第２の対向する一番端の位置にラッチされる。
【０１５２】
好ましくは、入力信号に似せる物理的作用たとえば音は、通常、以下で詳細に述べるリサンプリングおよびスケーリング後に、一番端の位置たとえば本明細書で述べる上部位置の可動要素の数を、デジタルサンプル値に一致させることによって達成される。たとえば、デジタルサンプル値が目下１０である場合、本明細書でＭＥ１、…、ＭＥ１０と呼ぶ１０の可動要素が、その上部位置にある可能性がある。デジタルサンプル値が、その後１３に変わる場合、本明細書でＭＥ１１、ＭＥ１２、およびＭＥ１３と呼ぶ３つのさらなる可動要素が、このことを反映するためにその上部位置に持上げられてもよい。次のサンプル値が、依然として１３である場合、このことを反映するために、可動要素は動かされる必要が全くない。デジタルサンプル値が、その後１６に変わる場合、（ＭＥ１１、ＭＥ１２、およびＭＥ１３が、既にその上部位置にあるため）本明細書でＭＥ１４、ＭＥ１５、およびＭＥ１６と呼ぶ３つの異なる可動要素が、このことを反映するためにその上部位置に持上げられてもよい。
【０１５３】
一部の実施形態では、以下に詳細に述べるように、可動要素は、その可動要素の数が、全てシーケンシャルな２の累乗である１組のグループなどのグループでひとまとめに作動されるよう構築され働き、たとえば、３１の可動要素は、それぞれ、１つの、２つの、４つの、８つの、１６の可動要素を有するグループで作動するよう構築される。この場合、また、上記実施例を使用すると、サンプル値が、たとえば１０であるとき、それぞれ８と２の可動要素を含む２つのグループは共に、たとえば上にある、すなわち、２つのグループ内の全ての可動要素は、その上部位置にある。しかし、サンプル値が１３に変わるとき、３つの可動要素を、その底部位置からその上部位置へ直接シフトさせることは、通常実行不可能である。その理由は、この実施例では、２進グループ化のため、この操作は、それぞれ１つと２つの可動要素を含む２つのグループを持上げることによって行われうるが、２つの可動要素を含むグループは、既に持上げられているからである。しかし、上部ピクセルの数は、その他の方法でサンプル値１３に一致してもよい。１３＝８＋４＋１であるため、４つと１つのピクセルを含む２つのグループが持上げられ、２つのピクセルを含むグループが下げられ、＋３の正味の圧力変化が生成され、それにより、通常リサンプリングおよびスケーリング後に、所望に応じて入力信号に似た音が生成される。
【０１５４】
より一般的に、上方など第１の一番端の位置の方に併進される可動要素は、本明細書で正圧と呼ぶ第１の方向への圧力を生成する。下方など反対の一番端の位置の方に併進される可動要素は、本明細書で負圧と呼ぶ反対方向への圧力を生成する。通常リサンプリングおよびスケーリング後に、適切な数の可動要素を対応する方向に併進させることによって、または、差ｎ−ｍが、サンプリングされる信号値に相当する、たとえば、等しくなるように、ｎの可動要素を対応する方向に、数がｍの他の可動要素を反対方向に併進させることによって、ある量の正圧または負圧が得られてもよい。
【０１５５】
可動要素は、通常、シリコンまたは金などの金属でコーティングされたシリコンなどの、少なくとも適度に電気伝導性がある材料で形成される。
【０１５６】
可動要素が永久磁石からなる場合、永久磁石は、通常、磁極が所望の動き軸と同一直線上になるように、生産中に磁化される。通常変換器アレイ全体を囲むコイルは、作動力を生成する。各可動要素を制御するために、２つのラッチ要素（通常、静電ラッチまたは「電極」を備える）が、たとえば、１つが可動要素の上で、１つが可動要素の下で、通常使用される。
【０１５７】
一実施形態によれば、アクチュエータはスピーカであり、可動要素１０のアレイは、流体媒体内に配設される。コントローラ３０および５０は、その後、デジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する音の少なくとも１つの属性を規定するよう働く。音は、音の中に存在する最も短い波長を規定する少なくとも１つの波長を有し、各可動要素１０は、通常、可動要素の軸に垂直で、かつ、可動要素の最大寸法を規定する断面を画定し、各断面の最大寸法は、通常、最も短い波長より小さい、たとえば、最も短い波長より一桁小さい。
【０１５８】
再び図１４〜１５を参照すると、図１４は、可動要素の歪んだアレイ１０の等角図であり、各可動要素は、たとえば図示するようにアレイの周りに巻かれたコイル４０によって可動要素１０のアレイに印加される交番電磁力に応答して各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される。図１５は、層状化されたアクチュエータデバイスの分解図であり、層状化されたアクチュエータデバイスは、可動要素のアレイ４０３であって、各可動要素が、コイル４０１によって可動要素のアレイに印加される交番電磁力に応答して各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素のアレイ４０３と、可動要素の少なくとも１つの部分集合４０３を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、個々の可動要素４０３が電磁力に応答することを防止するよう働く、少なくとも１つの層として形成されるラッチとを含む。通常、電磁力は、図示するようにアレイ４０３を囲むコイル４０１を使用して生成される。
【０１５９】
ラッチは、通常、一対の層、すなわち、上部ラッチ層４０２および底部ラッチ層４０４を備え、上部ラッチ層４０２および底部ラッチ層４０４は、帯電しているときで、かつ、可動要素が本明細書で述べるように適切な電磁力内にあるとき、可動要素を上部の一番端の位置および底部の一番端の位置にそれぞれラッチする。ラッチ層４０２および４０４はそれぞれ、通常、電極層およびスペーサ層を備える。スペーサ層４０２および４０４は、一般に、任意の適した誘電体材料から形成されてもよい。任意選択で、フェライトまたは強磁性粒子が、誘電体材料に添加されて、磁石層内の磁石間の望ましくない相互作用を減少させてもよい。
【０１６０】
図１６は、本発明のいくつかの実施形態に従って働く、適した作動方法の略フローチャートである。図１６では、その少なくとも１つの属性が、システムクロック信号に従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する物理的作用が生成される。図示するように、方法は、通常、可動要素１０の少なくとも１つのアレイであって、各可動要素が、たとえば磁界発生器４０によって可動要素のアレイに印加される交番電磁力に応答して軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素１０の少なくとも１つのアレイを設けること（ステップ４５０）を含む。ステップ４６０にて、可動要素の少なくとも１つの部分集合が、ラッチ２０によって、少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチされ、それにより、個々の可動要素１０が磁界発生器４０によって印加される電磁力に応答することを防止する。ステップ４７０にて、システムクロック信号が受信され、相応して、可動要素のアレイに対する電磁力の印加が制御される。ステップ４８０にて、デジタル入力信号が受信され、相応してラッチングステップ４６０が制御される。通常、上述したように、ラッチ２０は、各層が静電ラッチ要素のアレイを備える一対の層を備え、少なくとも１つの空間維持層は、静電ラッチ層を分離し、かつ、絶縁材料で形成される。通常、ラッチおよび少なくとも１つの空間維持体は、ＰＣＢ生産技術を使用して製造される（図１６、ステップ４５５）。可動要素のアレイは、通常、磁性層４０３を備え、磁性層４０３は、一対の誘電体スペーサ層によって磁性層から離間した一対の電極層間に挟まれる。通常、層の少なくとも１つは、ウェハボンディング技術、層貼り合せ技術、および／またはＰＣＢ生産技術、ならびに／またはこれらの技術の組合せを使用して製造される（図１６、ステップ４５０）。
【０１６１】
再び図１７Ａ〜１７Ｂを参照すると、図１７Ａは、可動要素１０がグループＧ１、Ｇ２、…、ＧＮで配列され、グループＧ１、Ｇ２、…、ＧＮが、それぞれ選択可能にひとまとめに作動されことができ、ラッチング層内の各ラッチが、通常永久磁石に関連し、ラッチング層内の永久磁石の全ての永久磁石の極が全て、同一に配設される、特定の実施例についての、図１３のラッチコントローラ５０によるラッチ２０の制御および図１３のラッチコントローラ３０によるコイルによって通常誘導される電磁力の制御を示す制御線図である。ラッチは、通常、各グループまたは各グループ内の各可動要素について、上部ラッチおよび底部ラッチを備える。グループＧｋ（ｋ＝１，…，Ｎ）についての上部ラッチおよび底部ラッチはそれぞれ、ＴｋおよびＢｋと呼ばれる。図１７Ａでは、２つのコントローラは共に、プロセッサ８０２に実装される。
【０１６２】
図１７Ｂは、図１３のラッチングコントローラ５０が、到来する入力信号８０１を処理し、相応して可動要素１０のラッチ２０をグループで制御する、適した方法を示すフローチャートである。略語「ＥＭ」は、可動要素の関連するグループに対して、関連する矢印の方向に応じて上方または下方に印加される電磁力を示す。図１７Ｂに示す実施形態では、時刻ｔにおいて、再スケーリングされたＰＣＭ信号のＬＳＢが１である場合（ステップ８１６）、これは、グループＧ１内のスピーカ要素が、選択された端部位置にあってもよいことを示す。グループＧ１が既に選択された端部位置にある場合（ステップ８１７）、さらなるアクションが必要とされない。しかし、グループＧ１が、選択された端部位置にまだない場合、ラッチングコントローラ５０は、電磁力が上方になるのを待ち（ステップ８１８）、その後、集合Ｂ１の底部ラッチを解除し、集合Ｔ１の上部ラッチを係合させる。全ての他のグループＧ２、…、ＧＮの場合、必要な変更を加えれば、これが当てはまる。
【０１６３】
図１７Ｂでは、上方を指す矢印または下方を指す矢印を伴う表記ＴｋまたはＢｋは、可動要素のｋ番目のグループの上部ラッチまたは底部ラッチ（それぞれＴまたはＢ）の（それぞれ上方または下方への）ラッチまたは解除を示す。
【０１６４】
図１７Ｃは、本明細書で示し述べる静電ラッチメカニズムを用いてアクチュエータデバイスのうちの実質的に任意のアクチュエータデバイスを制御するときに有用な、図１７Ａのプロセッサ８０２などのプロセッサの略機能ブロック図である。単一プロセッサは、図１７Ｃの実施形態では、電磁界コントローラ３０とラッチコントローラ５０の両方を実装する。電磁界コントローラ３０は、通常方形波であるシステムクロック８０５を通常受信し、同じ周波数および位相を有する正弦波を生成し、正弦波を作動信号としてコイル４０に供給する。ＤＳＰ８１０は、たとえば、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから商業的に入手可能な、適切にプログラムされるＴＩ６０００デジタル信号プロセッサを備えてもよい。ＤＳＰ８１０用のプログラムは、フラッシュメモリなどの適したメモリチップ８２０内に存在してもよい。ラッチコントローラ５０は、少なくとも１つのラッチ制御作動モードにおいて、デジタル入力信号にコード化される音強度に実質的に比例する、コイル４０によって印加される電磁力に応答して自由に振動する可動要素の数を設定するよう働く。
【０１６５】
電磁界コントローラ３０は、通常、可動要素１０のアレイ全体を通常囲むコイル４０への交流電流を制御し、したがって、アレイ全体にわたる磁界を生成し制御する。いくつかの実施形態では、パワー増幅器８１１は、コイル４０への電流をブーストするのに使用されてもよい。電磁界コントローラ３０は、通常、その交番が、システムクロック８０５と同期する交番電磁力を生成する。
【０１６６】
ラッチコントローラ５０は、デジタル入力信号８０１を受信し、相応してラッチングメカニズム２０を制御するよう働く。通常、それぞれの個々の可動要素１０は、クロック当たり、すなわち、１つの所与のクロック中に、せいぜい１つの遷移(transition)を実施し、各可動要素は、その底部位置からその上部位置へ動くか、その上部位置からその底部位置へ動くか、または、これらの２つの位置のいずれかに留まってもよい。本発明のいくつかの実施形態によれば、可動要素１０の、その適切な端部位置における保持は、ラッチングコントローラ５０によって影響を受ける。
【０１６７】
好ましくは、ラッチングコントローラ５０は、本明細書で「被制御グループ(controlled groups)」と呼ばれるグループで可動要素に作用する。可動要素の任意の所与のグループの全ての可動要素は、その上部位置にラッチされるか、その底部位置にラッチされるか、または解除される。好ましくは、「被制御グループ」は、シーケンスＧ１、Ｇ２、…を形成し、各被制御グループＧｋ内のスピーカ要素の数は、２などの整数の（ｋ−１）乗であり、それにより、任意の所望の数のスピーカ要素が操作される（上方にラッチされるか、下方にラッチされるか、または、ラッチされない）ことが可能になる。その理由は、任意の所与の数が、たとえば、２か、１０か、または別の適した整数の累乗の和として表現されうるからである。スピーカ要素の総数が、２０４７など、２の整数累乗（Ｎ）より１だけ小さいように選択される場合、スピーカ要素の総母集団を整数すなわちＮの被制御グループに分割することが可能である。たとえば、２０４７のスピーカ要素が存在する場合、シーケンスＧ１、Ｇ２、…の被制御グループの数は１１である。
【０１６８】
この実施形態では、再スケーリングされたＰＣＭ信号の任意の個々の値は、２の整数累乗の和として表されうるため、適した被制御グループの全ての部材をその端部位置にひとまとめにもたらすことによって、適した数のスピーカ要素が、常に、選択された端部位置に配置されうる。たとえば、時刻ｔにおいて、再スケーリングされたＰＣＭ信号の値が１００である場合、１００＝６４＋３２＋４であるため、グループＧ３、Ｇ６、およびＧ７は、一緒になって正確に１００のスピーカ要素を含み、したがって、時刻ｔにおいて、これらの３つのグループの全ての部材が、「上(up)」位置または「上部(top)」位置などの選択された端部位置にひとまとめにもたらされ、また、同時に、これらの３つのグループ以外の全てのグループの全ての部材が、「下(down)」位置または「底部(bottom)」位置などの選択されていない端部位置にひとまとめにもたらされる。各可動要素は、底部ラッチおよび上部ラッチを有し、各ラッチは、通常、各ラッチに関連して、適した局所静電力を選択的に印加して、可動要素を、その「下」位置および「上」位置にそれぞれラッチすることによって生成されることが理解される。グループＧｋ内のスピーカ要素の一組の底部ラッチおよび上部ラッチはそれぞれ、ＢｋラッチおよびＴｋラッチと呼ばれる。
【０１６９】
図１７Ｄは、図１３〜１７Ｃの装置を初期化する、適した方法の略フローチャートである。図１７Ｄの方法によれば、可動要素１０のアレイは、可動要素のアレイ内の各可動要素１０を少なくとも１つのラッチング位置にもたらすことを含む初期の動きにもたらされる。本明細書で述べるように、上部と底部の両方のラッチング位置が、通常、各可動要素１０のために設けられ、その場合、アレイ内の各可動要素を少なくとも１つのラッチング位置にもたらすステップは、通常、アレイ内の可動要素の第１の部分集合をその上部ラッチング位置に、アレイ内の全ての残りの要素を含む第２の部分集合をその底部ラッチング位置にもたらすことを含む。第１および第２の部分集合は、好ましくは、第１および第２の部分集合内の可動要素が、その上部および底部ラッチング位置にそれぞれあるとき、第１の部分集合内の可動要素１０によって変位される空気などの流体によって生成される総合圧力が、第２の部分集合内の可動要素１０によって変位される空気などの流体によって生成される総合圧力と、大きさが同じで、方向が反対であるよう選択される。
【０１７０】
可動要素１０は、所定の極性を有する電荷を担持し、可動要素はそれぞれ、個々の固有共振周波数を規定し、固有共振周波数は、生産公差のために他の可動要素の固有共振周波数とわずかに異なる傾向があり、それにより、可動要素のアレイについて、４２〜４６ＫＨｚなどの固有共振周波数範囲を規定する。本明細書で述べるように、通常、第１および第２の静電ラッチング要素が設けられ、可動要素１０を上部および底部ラッチング位置にそれぞれラッチするよう働き、可動要素のアレイを動かすようにさせるステップは、以下のステップを含む（図１７Ｄ）。
ステップ８５０：第１の部分集合に含まれる各可動要素の第１（上部または底部）の静電ラッチを、そのラッチに面する可動要素上の極と反対の極性で帯電させる。第１および第２の部分集合はそれぞれ、可動要素の総数の５０％を含んでもよい。
ステップ８５５：第２の部分集合に含まれる各可動要素の第２（底部または上部）の静電ラッチを、そのラッチに面する可動要素上の極と反対の極性で帯電させる。
ステップ８６０：上述したように、可動要素は、ある固有共振周波数ｆｒを有するように設計される。設計ツールは、有限要素解析(finite elements analysis)（ＦＥＡ）ソフトウェアなどのコンピュータ支援モデリングツールを含んでもよい。ステップ８６０にて、可動要素がその中に配設される電磁界の交番のタイミングを確定するｆＣＬＫ、システムクロックの周波数は、アレイ内の可動要素の固有共振周波数に設定され、固有共振周波数は、ｆｍｉｎと呼ばれ、かつ、実験的にまたはコンピュータ支援モデリングによって通常確定される最低固有共振周波数を有する。
ステップ８６５〜８７０：システムクロック周波数は、その後、ｆｍａｘと呼ばれ、かつ、実験的にまたはコンピュータ支援モデリングによって通常確定される最高固有共振周波数を有する、アレイ内の可動要素の固有共振周波数に、システムクロック周波数が達するまで、ｆｍｉｎの初期値からΔｆだけ離れた後続の周波数値まで単調増加されてもよい。しかし、あるいは、システムクロック周波数は、ｆｍａｘからｆｍｉｎまで単調減少されるか、または、非単調的に変動させられることが理解される。
【０１７１】
可動要素１０が、その固有共振周波数ｆｒで励起されると、可動要素は、以降でＡｍａｘと呼ばれるある最大振幅に達するまで、サイクルごとにその振幅を増加することが理解される。通常、可動要素がＡｍａｘに達するのに必要とされる継続時間Δｔは、セットアップ中に記録され、初期化シーケンス中に印加される磁気力は、Ａｍａｘが、可動要素がそのアイドル状態から上部ラッチかまたは底部ラッチのいずれかまで移動する必要があるギャップの２倍であるように選択される。
【０１７２】
Ｑファクタまたは品質係数は、振動する物理的なシステム振幅の減衰についての時定数をその振動期間と比較する既知のファクタである。等価的に、Ｑファクタは、システムが振動する周波数を、システムがそのエネルギーを消散するレートと比較する。高いＱは、振動周波数に対する低いエネルギー消散レートを示す。好ましくは、可動要素のＱファクタは、計算でまたは実験で確定される。確定されるＱファクタは、振幅がＡｍａｘの５０％まで降下する前に、周波数ｆＣＬＫがｆｒからどれだけ遠くに移動する必要があるか（考えられる２つの値、ｆｒより低い値とｆｒより高い値）を述べる。考えられる２つの値の間の差はΔｆである。
【０１７３】
上記ステップの結果として、交番極性の電磁力のシーケンスが、ここで可動要素のアレイに印加される。同じ極性の力の連続する印加の間の時間間隔は、システムクロックに誘発される変化のため、徐々に変動し、それにより、そのシーケンスについての変化する周波数レベルが規定される。これは、その個々の固有共振周波数が、時刻ｔにおける周波数レベルと十分に同じである、全ての可動要素の振動の振幅の、任意の時刻ｔにおける増加をもたらす。周波数レベルは、十分にゆっくり（すなわち、全ての繰返しにおいて同じであってもよく、または、同じでなくてもよい、適した間隔Δｔの後にだけ）変動して、その固有共振周波数が目下の周波数レベルと同じ全ての可動要素の集合Ｓが、可動要素の集合Ｓの振動の振幅を増加することを停止するほどに電磁界交番周波数レベルがその固有共振周波数と異なる前にラッチされることが可能になる。周波数レベルの変動の程度は、固有共振周波数範囲に相当する。通常、初期シーケンス（ステップ８７２）の終わりに、システムクロックｆＣＬＫは、通常、可動要素の平均またはメディアン固有共振周波数である予め規定されたシステム周波数、すなわち、４４ＫＨｚに設定される。
【０１７４】
可動要素の固有共振周波数の範囲を確定する１つの方法は、振動計を使用して可動要素のアレイを調べ、アレイを異なる周波数で励起することである。
【０１７５】
再び図１８Ａ〜１８Ｄを参照すると、図１８Ａは、本発明のいくつかの実施形態に従って、可動要素１０に向かうようにされる種々の力を要約するグラフである。図１８Ｂは、本発明のいくつかの実施形態に従って構築され働き、かつ、誘電体基材２６０５内に埋め込まれ、通常、アレイのチャネル２６１０間で屈曲するよう構成される少なくとも１つの屈曲伝導性要素２６００を備える磁界勾配誘導層の略絵画図である。通常、図１８Ｂの伝導性層の周縁に沿ってチャネル２６１０が存在しないため、周縁に隣接するチャネル内に誘導される勾配は、伝導性層の中心に隣接するチャネル内で誘導される勾配と実質的に同じである。
【０１７６】
図１８Ｂの層が、上述したスペーサ層から離れている場合、図１８Ｂの層内のチャネルは、先に詳細に述べたスペーサ層内のチャネルに対向して、かつ、その延長として配設される。チャネル２６１０の断面寸法すなわち直径は、スペーサ層内のチャネルの直径と異なってもよい。あるいは、図１８Ｂの層は、スペーサ層と磁界誘導層の両方として役立ってもよく、その場合、図１８Ｂのチャネル２６１０は、まさに先に述べたスペーサ層のチャネルである。簡潔にするために、スペーサ層の一部を形成する電極が、図１８Ｂに示されていないことが理解される。
【０１７７】
図１８Ｃおよび１８Ｄは、図１８Ｂの伝導性層の磁界勾配誘導機能を示す。図１８Ｃでは、屈曲要素２６００を通して流れる電流は、矢印２６２０で示される。得られる磁界の方向は、図１８ＣのＸの２６３０および丸で囲んだ点２６４０で示され、得られる磁界が、それぞれページの方に向く、また、ページから出る方に向く場所を示す。
【０１７８】
再び図１９を参照すると、支持フレーム内で支持されるアクチュエータの等角アレイは、個々のアクチュエータアレイのアクティブなエリアの和であるアクティブなエリアを提供する。換言すれば、図１９では、ただ１つの作動デバイスの代わりに、複数の作動デバイスが設けられる。デバイスは、同一である必要はなく、それぞれ、限定はしないが、異なるクロック周波数、異なるアクチュエータ要素サイズ、および異なる変位などの異なる特性を有しうる。デバイスは、限定はしないが、コイル４０および／または磁界コントローラ３０および／またはラッチコントローラ５０などのコンポーネントを共有してもよく、または、共有しなくてもよい。
【０１７９】
用語「アクティブなエリア(active
area)」は、各アレイ内の全てのアクチュエータ要素の断面エリアの和を指す。一般に、本発明のいくつかの実施形態に従って構築され働くスピーカによって生成されうる音ボリューム（または、スピーカ以外のアクチュエータの場合、利得）の範囲は、アクティブなエリアによって制限されることが多いことが理解される。さらに、生成されうる音ボリュームの分解能は、やはりアクティブなエリアによって制限されることが多い、設けられたアクチュエータ要素の数に比例しうる。通常、たとえば、各アクチュエータアレイがウェハ上に存在する場合、各アクチュエータアレイのサイズに対する実際の制限は存在しない。
【０１８０】
スピーカがヘッドフォンの役を果たす場合、比較的狭い範囲の音ボリュームだけが設けられる必要がある。家庭用スピーカは、通常、中間的な音ボリューム範囲を必要とし、一方、パブリックアドレススピーカは、通常、広い音ボリューム範囲を有する。たとえば、その最大ボリュームは１２０ｄＢであってよい。スピーカ用途はまた、スピーカに利用可能な物理的空間の量が異なる。最後に、特定の用途についての音ボリュームの分解能は、所望の音品質によって決定される。たとえば、携帯電話は、通常、高い音品質を必要としないが、空間が制限される。
【０１８１】
本発明のいくつかの実施形態によれば、可動要素上の磁石層は、所望の要素動き方向に整列した磁界勾配に沿って最大の力を達成するために、要素の動きの方向以外の方向に分極するように磁化されてもよい。
【０１８２】
本発明のいくつかの実施形態の特定の特徴は、可動要素に印加されるフィールドが、磁界であり、したがって、可動要素と磁界を生成する電流との距離に逆比例するレートで減衰するため、可動要素によって実施される動きのストロークが比較的長いことである。対照的に、静電界は、可動要素と静電界を生成する電荷との距離の２乗に逆比例するレートで減衰する。可動要素によって達成される長いストロークの結果として、達成される速度が増加し、したがって、達成されうるラウドネスは、可動要素の速い速度の動きによって生成される空気圧が増加するために増加する。
【０１８３】
本明細書で具体的に示される実施形態は、たとえば、可動要素が全て同じサイズである必要がないという意味で、可動要素のグループまたは個々に作動される場合に個々の可動要素が同じクロックでも同じ共振でも作動する必要がないという意味で、また、可動要素が同じ変位振幅を有する必要がないという意味で制限的であることを意図されないことが理解される。
【０１８４】
本明細書で示し述べるスピーカは、通常、その強度が、入力デジタル信号にコード化される強度値に相当する音を生成するよう働く。限定はしないが、ＰＣＭまたはＰＷＭ（ＳＡＣＤ）プロトコルなどの任意の適したプロトコルが、入力デジタル信号を生成するのに使用されてもよい。別法として、または、付加的に、デバイスは、ＡＤＰＣＭ、ＭＰ３、ＡＡＣ、ＤＴＳ、またはＡＣ３などの圧縮方式デジタルプロトコルをサポートしてもよく、その場合、デコーダは、通常、圧縮信号をＰＣＭなどの非圧縮形態び変換する。
【０１８５】
本明細書で示し述べる実施形態の任意の実施形態によるデジタルラウドスピーカの設計は、特定用途向けのコンピュータモデリングおよびシミュレーションによって促進されてもよい。ラウドネスの計算は、たとえば、流体ダイナミック有限要素コンピュータモデリングおよび経験的実験を使用して、従来通りに実施されてもよい。
【０１８６】
一般に、より多くのスピーカ要素（可動要素）が設けられるため、ダイナミックレンジ（生成されうる、最も高いボリュームと最も低いボリュームとの間の差）が大きくなり、歪（少なければ少ないほど、音が入力信号に似る）が小さくなり、周波数範囲が広くなる。一方、少ないスピーカ要素が設けられる場合、装置は、より小さくかつコストがかからない。
【０１８７】
一般に、可動要素が大きな直径を有する場合、アクティブなエリアと非アクティブなエリアとの比（フィルファクタ）が改善し、振動変位が同じのままであると仮定すると、あるとしても撓み材に対する応力が少なく、それが、機器についての長い期待寿命につながる。一方、可動要素が小さな直径を有する場合、単位面積当たり多くの要素が設けられ、質量が小さいため、所望の動きを生成するために、少ないパワーが必要とされる。一般に、可動要素の振動変位が大きい場合、所与のサイズのアレイによってより大きな容積が生成され、一方、同じ量が少ない場合、あるとしても撓み材に対する応力が少なく、パワー要件が低い。
【０１８８】
一般に、サンプルレートが高い場合、生成可能な最高周波数が高く、可聴雑音が減少する。一方、サンプルレートが低い場合、あるとしても撓み材に対する加速、力、応力が少なく、パワー要件が低い。
【０１８９】
ここで図２０Ａ〜２０Ｂが参照され、図２０Ａ〜２０Ｂは、図１３〜１９において本明細書で示すような任意のダイレクトデジタルスピーカなど、あるいは、たとえば、Ｄａｖｉｄ  Ｔｈｏｍａｓに対する、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓに譲渡され、２００２年６月１１日に発行された米国特許６，４０３，９９５またはＤｉａｍｏｎｄ  Ｂｒｅｔｔ  Ｍ．等著「Ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｏｕｎｄ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ａｒｒａｙ  ｏｆ  ＣＭＯＳ−ＭＥＭＳ  ｍｉｃｒｏ−ｓｐｅａｋｅｒｓ」Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ  '０３，Ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｓｅｎｓｏｒｓ，  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，  Ｂｏｓｔｏｎ，Ｊｕｎｅ８−１２，２００３において示され述べられるスピーカを備えてもよい従来のダイレクトデジタルスピーカなどの、ダイレクトデジタルスピーカを使用して所望の音ストリーム用の所望の指向性パターンを達成するための適したシステムの一般的に自己説明的な略機能ブロック線図である。
【０１９０】
図１３のダイレクトデジタルスピーカが、所望の音ストリーム用の所望の指向性パターンを達成するのに使用される場合、通常、図２０Ａのブロック３０２０、３０３０、および３０４０は、図１３のブロック２０、３０、および４０をそれぞれ備え、ブロック３０５０は、たとえば図２１を参照して本明細書で示し述べるように、ブロック３０５０のクロックごとの作動を実施するようプログラムされた図１３のラッチコントローラ５０を備える。
【０１９１】
図２１は、本発明のいくつかの実施形態による、図２０Ａ〜２０Ｂの可動要素束縛コントローラ３０５０のクロックごとの作動の略フローチャートである。
【０１９２】
ステップ３１００は、目下のクロック中に何個の可動要素が動くべきかを判定する。通常、また、図１３〜１９を参照して先に詳細に述べたように、所与のクロック中に動く可動要素の数は、一般に、たとえば図１７Ｂのリサンプラ８１４およびスケーラ８１５を参照して上述したように、適切に正規化された、そのクロック中の入力信号の強度に比例する。
【０１９３】
ステップ３２００は、通常工場セットアップ中に図２０Ａ〜２０Ｂの束縛コントローラ３０５０のメモリにロードされる、適した可動要素選択ＬＵＴを一部の実施形態で使用して、目下のクロック中にどの可動要素が動くべきかを判定する。こうした各ＬＵＴは、通常、とりわけアレイサイズおよびアレイが歪んでいるか否かを考慮して、特定の可動要素アレイについて構築される。達成することが望まれる各指向性パターンは、通常、それ自身のＬＵＴを必要とする。
【０１９４】
ステップ３３００は、図２０Ａ〜２０Ｂの可動要素アレイ３０１０または３０１２の可動要素のそれぞれを作動させる遅延量を確定する。
【０１９５】
ステップ３２００は、ここで詳細に述べられる。ステップ３２００を実施するための適した方法は、ここで述べられる。ステップ３２００は、通常、アレイ内の圧力生成要素に１対１に対応するセルを有するＬＵＴ（ルックアップテーブル）を使用する。たとえば、アレイが、１００×２００の圧力生成要素の長方形を備える場合、ＬＵＴは、１００×２００のセルを有してもよい。各セルは、示す実施例では、１と、２００００などの圧力生成要素の総数との間で一意に出現する整数を保持する。したがって、ＬＵＴは、アレイ内の各圧力生成要素の順序数を割当てる。ＬＵＴには、整数パラメータＰが記憶して関連付けられ、整数パラメータＰは、２つの作動構成の中から第１の作動構成内に目下ある圧力生成要素の数の指示であって、２つの構成間での圧力生成要素の遷移によって、本発明の装置がその中に配設される空気などの媒体内で圧力が生成されることを特徴とする、指示を格納する。一部の実施形態では、反対方向の圧力は、第２の構成から第１の構成に要素が動くときと対照的に、第１の構成から第２の構成に要素が動くときに得られる。他の実施形態では、要素が第１の構成にある限り圧力が得られ、要素が第２の構成にあるとき、圧力は得られない。
【０１９６】
通常、Ｐは、以下に述べるセットアップ中に初期化され、その後、ステップ３１００によって各クロックで目下の値を割当てられる。直後に続くステップ３２００では、同じクロックで、Ｐの圧力生成要素が、その第１の作動構成にもたらされ、Ｎ−Ｐの圧力生成要素が、その第２の作動構成にもたらされる。ここで、Ｎは、アレイ内の圧力生成要素の数である。その第１の作動構成にあるよう選択されるＰの要素は、ＬＵＴによって確定されるその順序数がＰより小さい要素である。その第２の作動構成にあるよう選択されるＮ−Ｐの要素は、ＬＵＴによって確定されるその順序数がＰ以上である要素である。
【０１９７】
これらの構成の１つ、たとえば第１の構成は、通常、「正の(positive)」構成と任意に考えられ、一方、他の構成、たとえば第２の構成は、「負の(negative)」構成と考えられる。あるいは、一部の用途では、正の構成であるように構成の特定の１つを選択する物理的な理由が存在する可能性がある。圧力生成要素が第２の構成から第１の構成へ動くときに生成される圧力は、「正の圧力(positive
pressure)」と呼ばれ、一方、圧力生成要素が第１の構成から第２の構成へ動くときに生成される圧力は、「負の圧力(negative pressure)」と呼ばれる。１つの構成から他の構成への１回の遷移によって生成される圧力は、本明細書で「パルス」と呼ばれる。
【０１９８】
セットアップ中、本実施例では、パラメータＰは、通常、１００００などのアレイ内の圧力生成要素の数の半分に等しい初期値を与えられる。アレイは、その後、ＬＵＴによって確定されるその順序数がＰより小さい各圧力生成要素がその第１の構成にもたらされ、残りの圧力生成要素がその第２の構成にもたらされるように初期化される。
【０１９９】
１〜Ｎの整数を格納する、アレイ内のＮの圧力生成要素に対して１対１に対応するセルを有する、適したＬＵＴ（ルックップテーブル）は、以下のように生成されてもよい。
特定用途向けであってよいＬＵＴ品質についての基準が最初に確定される。ＬＵＴ品質についての１つの適した基準がここで述べられる。
【０２００】
１とＮとの間の範囲にある連続する整数の考えられる全ての部分集合のリストが準備される。本実施例では、２つの整数を含む全ての部分集合について、以降でＳ２１と呼ぶ第１の部分集合は、２つの整数、すなわち、１および２を含み、第１の部分集合Ｓ２２は、整数２および３を含み、などである。最後の２要素部分集合Ｓ２１９９９９は、整数１９９９９および２００００を含む。リストはまた、全ての考えられる３要素部分集合を含む、すなわち、継続して実施例Ｓ３１（整数１、２、３を含む）、Ｓ３２（整数２、３、４を含む）、…、Ｓ３１９９９８（整数１９９９８、１９９９９、２００００を含む）を使用する。リストはまた、全ての４要素部分集合、５要素部分集合などを含む。最後の部分集合Ｓ２００００１は、２０００全ての要素を含む。一般に、ｉで始まるＫの整数を含む部分集合は、ＳＫｉと表示される。Ｎのセルを含むＬＵＴの場合、考えられる部分集合の数Ｍは、Ｍ＝（Ｎ−１）＊Ｎ／２に等しいことが理解される。
【０２０１】
各部分集合ＳＫｉについて、その順序数が目下のＬＵＴに従ってｉ、ｉ＋１、…、ｉ＋Ｋ−１である圧力生成要素の位置を座標が表すように、一組の座標が、（Ｘｉ，Ｙｉ）、（Ｘｉ＋１，Ｙｉ＋１）、…、（Ｘｉ＋Ｋ−１，Ｙｉ＋Ｋ−１）として規定される。
【０２０２】
各部分集合ＳＫｉについて、伝播角度θＫｉが、たとえば、解析的または数値計算的方法を使用して、通常、Ｍａｔｌａｂ、ＭａｔＣＡＤ、またはＭａｔｈｅｍａｔｉｃａなどの適したコンピュータシュミレーションアプリケーションを使用して計算される。音波の伝播角度は、位置（Ｘｉ，Ｙｉ）、（Ｘｉ＋１，Ｙｉ＋１）、…、（Ｘｉ＋Ｋ−１，Ｙｉ＋Ｋ−１）に配設され、全てが同じ位相でかつシステムサンプリングレートたとえば４４１００Ｈｚに等しい周波数の正弦波を生成する、Ｋのコヒーレントな音源について計算される。
００６０
【０２０３】
「部分集合の伝播速度(propagation
angle of a subset)」は、以下の通りに規定される。すなわち、各部分集合は、圧力生成要素の部分集合に対応する。参照軸は、圧力生成要素のアレイの質量の中心を通過し、かつ、その主表面に垂直であるように規定される。圧力生成要素の部分集合によって生成される音の強度は、参照軸に沿って圧力生成要素のアレイから後退するにつれて、最大に近づく。したがって、部分集合についての最大強度は、参照軸上にあり、かつ、アレイから十分に離れた場所Ｌの強度を測定して、場所Ｌの距離と部分集合内の圧力生成要素のそれぞれとの差が、システムクロックに関連する波長λより十分に小さい、たとえば一桁小さいことを確保することによって規定されてもよい。参照軸を含む少なくとも１つの参照平面が規定される。無限数のこうした参照平面が存在することが理解される。焦点軸がその中で規定される円柱伝播用途の場合、焦点軸を含む参照平面を選択する。これを基にして構築されるＬＵＴは、通常、全方向用途に適することになることが理解される。焦点が本明細書で述べるように規定される伝播用途の場合、焦点を含む参照平面を選択する。２つ以上のこうした参照平面が存在する場合、互いに垂直な２つのこうした参照平面を選択する。
【０２０４】
本明細書でθＫｉと呼ぶ部分集合の伝播角度は、以下の通りに、その部分集合について選択される各参照平面について規定される。すなわち、参照平面内に仮想円を規定する。仮想円の中心は、参照軸とアレイの主表面との間の交差点であり、かつ、仮想円の半径は、Ｌとアレイの主表面との距離である。参照軸の両側の円の円周上で、圧力生成要素の部分集合によって生成される音強度が、Ｌで測定される最大強度の半分である２つの場所をそれぞれ選択する。円の中心をこれらの２つの場所にそれぞれ接続する２つの半径間で規定される角度は、その参照平面についての部分集合の伝播角度と呼ばれる。部分集合が、上述したように、２つの垂直な参照平面を有する場合、２つの伝播角度の単純平均または重み付き平均が計算されて、その部分集合についての単一伝播角度θＫｉが取得されてもよい。ある参照平面、たとえば垂直平面にわたる指向性パターンが、他の垂直参照平面にわたる指向性パターンより重要である場合、大きな重みが、重要な平面に割当てられる。たとえば、いくつかの用途では、最も重要な考慮事項は、好ましくない雑音が異なる床上の場所に達するのを防止することである場合があり、その場合、垂直参照平面は、水平参照平面より大きく重み付けられることになる。
【０２０５】
特定のＬＵＴの「最良性(best-ness)」についての適した基準の実施例は、
ＬＵＴｓｃｏｒｅ＝１／［（全てのθＫｉの平均）×（全てのθＫｉの標準偏差）］
である。
【０２０６】
最も適したＬＵＴを確定するために、コンピュータシミュレーションが使用されて、考えられる全ての置換、すなわち、考えられる全てのＮ−セルＬＵＴを試験しスコアリングし、その中から最良のＬＵＴを選択してもよい。
【０２０７】
それぞれがＮのセルを含むＬＵＴの数がＮ！（Ｎの階乗）であることが理解される。Ｎが十分に大きい場合、考えられる全てのＬＵＴ、すなわち、ＬＵＴセル内への整数の考えられる全ての置換を試験し評価することは実行不可能になる。こうしたことが当てはまる場合、小さな数のＬＵＴ置換が、たとえば無作為に選択されてもよく、その中の最良のＬＵＴ置換が選択される。
【０２０８】
あるいは、ステップ３２００は、セットアップ中に格納された固定ＬＵＴに頼ることなく実施されてもよいことが理解される。代わりに，起動されるＰｔ−Ｐｔ−１の圧力生成要素の集合は、目下第２の作動構成にある圧力生成要素の集合の中からＰｔ−Ｐｔ−１の要素の最良の部分集合を選択することによって選択されてもよい。これは、Ｐｔ−Ｐｔ−１の要素の考えられる各部分集合について伝播角度θを推定し、所望の伝播パターンに最もよく一致する部分集合を選択することによって行われてもよい。
【０２０９】
Ｐｔは、Ｐの目下の値を指し、一方、Ｐｔ−１は、前のシステムクロックにおけるＰの値を指す。
【０２１０】
さらに、指向性パターンが重要でない用途では、圧力生成要素の任意の集合が使用されて、入力信号によって支配される時間的な圧力パターンを達成してもよいことが理解される。図２０Ａ〜２０Ｂの可動要素アレイ３０１０または３０１２の可動要素のそれぞれを作動させる遅延量が計算されるステップ３３００は、スピーカによって生成される音の指向性を確定する。可能である場合、伝播の所望の指向性の関数として可動要素アレイを任意選択で位置決めし、同様に伝播の所望の指向性の関数として遅延を計算するための適した方法および公式が、ここで、本明細書で全方向、円柱、および単方向と呼ばれる３つの例示的な伝播パターンについて述べられる。ここで特に説明される３つの伝播パターンは、単に例として説明されることが理解される。
【０２１１】
一緒に考える図２２Ａ〜２２Ｂは、全方向音、すなわち、本明細書で全方向音の「焦点(focal point)」と呼ばれる所与の点状場所から３次元空間を通して外へ伝播する音を達成することが所望されるときに、ステップ３３００を実施するための解決策の簡略化された実施例を述べる。具体的には、図２２Ａは、焦点３４００を有する全方向伝播パターンの略図であり、図２２Ｂは、図２２Ａの所望の全方向音伝播パターンの焦点に対する可動要素アレイの適した位置決めの図である。示す実施形態では、図２０Ａ〜２０Ｂで全体が３０１０または３０１２で参照される可動要素のアレイは、単に例として、１４×２１の可動要素の典型的に歪のないアレイ３４１０を備える。図示するように、可動要素のアレイは、図２２Ｂに示すように必ずしも位置決めされるわけではないが、好ましくは、可動要素のアレイの（７番目と８番目の行の間で１１番目の列に配置される）幾何学的中心が、図２２Ａに示すように全方向パターンを表す同心円の中心に配置された、全方向パターンの焦点３４００と一致するようなものである。アレイの中心はまた、全方向パターンの焦点の可動要素アレイ３４１０の平面上への投影に位置決めされてもよい。アレイは、示すように位置決めされる必要はなく、代わりに、ユーザによって目下選択されている特定の伝播パターンと独立の固定場所などの任意の適した場所に位置決めされてもよいことが理解される。
【０２１２】
アレイが、指定された寸法または形状である必要がないことが理解される。実際には、ダイレクトデジタルスピーカの適した実施形態は、何千から何十万の圧力生成要素からなる。アレイの形状は、用途および／または使用法に応じて変わってもよい。
【０２１３】
本明細書で参照される焦点は、圧力生成要素のアレイによって画定される主表面上に位置決めされる必要がないことも理解される。焦点と圧力生成要素のアレイの主表面との距離を変更することは、デバイスの指向性パターンを変える。たとえば、表面上（ゼロ距離）に焦点を配置することは、真の全方向指向性パターンを生成することになり、音強度が、音が伝播する角度によらず本質的に等しいままである。圧力生成要素の表面の後のある距離ｄに焦点を配置することは、１８０°より狭いヘッド角を特徴とする投影円錐（円アレイの場合）または投影角錐（正方形または長方形アレイの場合）を画定する。（圧力生成要素によって生成される音が、主表面の前で生成されると仮定して）圧力生成要素の主表面の後の無限距離に焦点を配置することは、通常、非常に狭い投影円錐または投影角錐を画定し、真の無方向指向性パターンを生成することになる。通常、投影円錐または投影角錐全体にわたる音強度は、本質的に同じままであり、一方、円錐または角錐の外の強度は著しく低い。いくつかの実施形態では、ｄは、０または無限であってよいことが理解される。いくつかの用途では、ｄは、ユーザコントロールの関数として確定されてもよい。
【０２１４】
再び図２２Ａを参照すると、示す各円は、位相の半分を表し、公式
ｒ＝（Ｎｄλ／２＋Ｎ２λ／４）０．５
を使用して計算される半径ｒを有する。
式中、Ｎは、１から始めて中心から外に計数する円のシリアル番号であり、
ｄは、全方向音の焦点からの、歪のないアレイの平面の距離であり、
λ＝ｃＴであり、式中、ｃは、スピーカがその中で作動する媒体、通常空気を通る音の速度であり、Ｔは、図２０Ａまたは２０Ｂ（図示せず）のシステムクロックの周期である。
【０２１５】
図２２Ａの全方向パターンを達成するのに適するアレイ３４１０内の可動要素についての特定の遅延値は、以下のように確定されてもよいことが理解される。
（ａ）そのシリアル番号がＮである円に一致する任意の可動要素が、ＮＴ／２の遅延値を割当てられる。
（ｂ）円に一致せず、かつ、代わりに、そのシリアル番号がＮとＮ＋１である一対の円の間に入る任意の可動要素が、たとえば２つの値、ＮＴ／２と（Ｎ＋１）Ｔ／２との間の線形補間による遅延値を割当てられる。
【０２１６】
あるいは、遅延を確定するための適した公式が、以下で詳細に述べられる。
【０２１７】
本発明の範囲は、デジタル入力信号を受信し、相応して音を発生するダイレクトデジタルスピーカを制御する方法、圧力生成要素のアレイを設けること、および、各圧力生成要素が、所望の指向性パターンを達成するために圧力パルスを生成するよう働くかどうか、また、いつ働くかを決定するタイミングパターンを計算することを含む方法を含むが、それに限定されない。アレイは、その後、所望の指向性パターンを有する音を達成するために、タイミングパターンに従って働く。
【０２１８】
任意選択で、設けるステップおよび計算するステップは、複数回実施され、それにより、対応する複数の指向性パターンを規定する対応する複数のアレイおよび対応する複数のタイミングパターンが取得される。方法はまた、その後、対応する複数のタイミングパターンに従って複数のアレイを同時に作動させるステップであって、それにより、複数のタイミングパターンに対応する指向性パターンの組合せを含む単一の指向性パターンを取得する、作動させるステップを含む。複数のアレイは、実際には、単一層アレイの部分を備えてもよい。そのため、たとえば、本明細書で示し述べる圧力生成要素の任意の圧力生成要素などの、圧力生成要素の単一アレイは、領域たとえば４分の１に分割され、各領域内の圧力生成要素が、それ自身の特定のタイミングパターンまたは遅延パターンに従って作動してもよい。たとえば、これは、いくつかの、たとえば４つの異なる単方向ビームのパターンが達成されることを可能にする。あるいは、別の実施例を示すと、これは、たとえば全方向背景音が、１つまたは複数の異なる前景音ストリームであって、それぞれが、それ自身の、たとえば、単方向の、円柱の、または全方向の伝播パターンをそれぞれ有する、１つまたは複数の異なる前景音ストリーム上に重ね合わされることを可能にする。多方向の実施形態では、単方向ビームはそれぞれ、異なるデジタル入力信号、たとえば、ステレオフォニック信号の左チャネルおよび右チャネルを生成してもよいことが理解される。
【０２１９】
電磁界コントローラ３０は、好ましくは、コイルを通して流れる交流電流が、可動要素１０が速く動き過ぎること、および、衝撃の結果として自分自身またはラッチ２０を損傷することを防止しながら、ラッチングを可能にするために可動要素１０と静電ラッチ２０との間の十分な近接性を可能にするための適切な磁界強度を常にかつ全ての状況下で維持することを確実にするよう設計されることが理解される。
【０２２０】
一部の用途では、併進要素の小さな（通常、最大５μｍの）変位は適切な作動に十分である。こうしたスピーカでは、電磁駆動コイルはなくされてもよい。この場合、セットアップは、ラッチング要素として機能するように設計される同じ電極によって影響を受ける可能性がある。これは、ストロークが短い併進要素では、撓み材と電極要素との間の電磁力が、たとえ最大空気ギャップが発生する初期撓み位置であっても、共振状況下で撓み材を揺動させるのに十分であるため可能である。
【０２２１】
図２３Ａは、上述してストロークが短い併進要素の等角図である。ＺＵ２３Ｂは、図２３Ａの装置の分解図である。図２３Ｃは、図２３Ａの球体の拡大図である。撓み材４０３０は、２つの硬質電極４０１０と４０５０との間に挟まれ、硬質電極４０１０と４０５０は、絶縁体層４０２０および４０４０によって撓み材４０３０から分離される。適切な作動を提供するために、電極は、用途による要求に応じて音を発生させるために、十分な空気が通過することを可能にするスルーホール４０５５のアレイを備える。
【０２２２】
図示するように、装置は、絶縁層４０２０および４０４０の厚さによって通常確定されるストロークが、電極４０１０および４０５０と併進要素層４０３０との間に印加される電圧によって生成される電磁力の作動範囲内に入る、ストロークが短い装置である。特に、図２３Ａ〜２３Ｃの装置は、関連する電極に併進要素が予め近づくようにさせられたときだけではなく、併進要素が配置される場合はいつも、電磁力が、併進要素の併進を誘発することが可能であるように構築される。よく知られているように、絶縁体（または空気）の１つの特性は、絶縁体が崩壊し伝導する前に材料の両端に印加されうる最大電圧差を規定する、それぞれの「絶縁破壊電圧(breakdown voltage)」である。したがって、併進要素層４０３０と電極層４０１０および４０５０との間に印加されうる電圧は、絶縁層４０２０および４０４０ならびに周囲の空気の絶縁破壊電圧によって制限される。その結果、ストロークは、印加されうる制限された電圧が、場所によらず、併進要素４０３０の併進を誘発することを可能にするように十分小さくなるように選択される。
【０２２３】
装置が開始プロシージャにありかつ通常作動モードにあるときの、これらの併進要素の電極に印加される、適した電圧がここで述べられる。開始プロシージャでは、図２４Ａに示すように、２つの電極は、互いに半周期だけシフトする共振周波数で同期して作動する。図２４Ｂに示すように、ゼロから最大レベルまで変動してもよい周期的電圧が各電極に印加される。任意選択で、ゼロまたは本質的にゼロの電圧は、半周期の間、維持されてもよい。
【０２２４】
適したコントローラによって時刻ｔ_０に出された「位置移行(position
translation)」コマンドに応答して、ラッチング電極４０１０は、短い時間（図２４Ｃの上部グラフ上の「解除(release)」期間）の間、撓み材に短絡され、その後、低い「アイドル(idle)」電圧に復帰する。このアイドル期間のほぼ中間地点で、図２４Ｂの底部グラフに示すように、電極４０５０は、短い継続時間の間、高い電圧に接続され、その継続時間は、本明細書で「捕捉(catching)」期間とも呼ばれる。第１の電極４０１０は、その後、ラッチングを提供するラッチング電圧に移行する。
【０２２５】
「解除」期間中に、ラッチング電極４０１０を撓み材に短絡させる代わりに、撓み材とラッチング電極４０１０との間で、通常「保持(hold)」期間中の電圧より低い電圧、おそらく反対極性の電圧を印加することが望ましい場合があり、したがって、ラッチング電極４０１０からの電荷の消散を促進する。
【０２２６】
本発明のいくつかの実施形態によれば、電荷を廃棄するのではなく、電極から、適した電荷貯蔵デバイス（たとえば、キャパシタ）に電荷を転送するための適した電子回路が設けられてもよい。貯蔵された電荷は、新たな電荷を発生させるのではなく、後のステージで再使用されてもよく、したがって、システムの電気効率が改善される。
【０２２７】
同様に、電荷貯蔵デバイスに電荷を貯蔵する代わりに、「解除」ステージ電極から、その時点で「捕捉」ステージにあってよい異なるラッチング電極、たとえば、電荷がそこから除去されるラッチング位置に対向するラッチング位置に配設されるラッチング電極４０５０に電荷を転送することが望ましい場合がある。
【０２２８】
図２４Ａの上部グラフは、図２３Ａ〜２３Ｂの弾性併進要素４０３０の変位対時間のグラフである。図２４Ａの中央グラフは、撓み材と第１の電極４０１０との間の電圧対時間のグラフである。図２４Ａの底部グラフは、撓み材と第２の電極４０５０との間の電圧対時間のグラフである。
【０２２９】
通常作動モードでは、図２４Ａに示すように、最初に、併進要素は、最大電圧の１０〜２０％などの、比較的低いラッチング電圧（ラッチング電圧）によってラッチング電極４０１０にラッチされる（中央グラフ）。他の電極４０５０は、むしろ低い電圧（アイドルレベル）未満に維持されてもよい（底部グラフ）。
【０２３０】
適したコントローラからの「アップ−ダウン移行」コマンドの受信に続いて、非常に低い「解除」電圧が、短い時間の間、周期の通常１０％〜６０％の間、第１のラッチング電極に、通常印加される。第１のラッチング電極は、さらに、併進要素層４０３０に短絡されてもよい。この電圧は、その後、通常、最大電圧の約３０〜４０％である「アイドル」レベルまで増加する。平行して、最初にアイドルレベルにある第２の電極は、非常に短い時間、第１の電極上の解除電圧の始動後の約半周期の間、最大の「捕捉」レベルに飛び移る。「捕捉」平坦域後、第２の電極の電圧は、図示するように、比較的低いラッチング電圧まで減少する。適したコントローラからの「アップ−ダウン移行」コマンドの受信に続いて、「ダウン−アップ併進」コマンドの受信に続いて起こるシーケンスは、上述したシーケンスとちょうど反対である。非常に低い「解除」電圧が、短い時間の間、周期の通常１０％〜６０％の間、第２の電極に印加される。第２の電極の電圧は、その後、通常、最大電圧の約３０〜４０％である「アイドル」レベルまで増加する。平行して、アイドル電圧に維持された第１の電極の電圧は、非常に短い時間、解除が起こった後の約半周期の間、最大の「捕捉」レベルに飛び移り、その後、比較的低いラッチ電圧まで下がる。
【０２３１】
図示するように、通常、アップ−ダウン移行時間間隔およびダウン−アップ移行時間間隔は、長さが同じである。アップ−ダウン移行は、通常、アップ−ダウン移行コマンドの受信から、Ｔ、通常０．５Ｔに近い、たとえば、約０．５３Ｔ〜０．５５Ｔなどの時間が経過する（アップ−ダウン移行コマンドの受信から計数する）前に完全に終了する。アップ−ダウン移行の場合、必要な変更を加えて同じことが当てはまる。
【０２３２】
図２４Ａおよび２４Ｂのグラフは、たとえば、開始プロシージャが、通常、図示するように少数だけではなく、数百までの電圧パルスを含むため、簡略されたものであることが理解される。任意の適した数のパルスが、併進要素をその一番端の位置にもたらすことが可能であると仮定すると、任意の適した数のパルスが開始プロシージャに提供されうる。パルスの数は、とりわけ、最大電圧レベル、ストローク長、および併進要素の音響インピーダンスの一部または全てに基づいて確定されてもよい。一般に、電圧レベルが高くなればなるほど、少ないパルスが使用される必要があり、ストロークが長くなればなるほど、多くの数のパルスが使用される必要があり、音響インピーダンスが高くなればなるほど、多くのパルスが使用される必要がある。実施例として、４００μｍ直径の円形アクティブ表面を有する併進要素であって、各併進要素がその電極から２μｍだけ離れた（すなわち、２μｍストロークを有する）、併進要素、および、１２０Ｖの電圧レベルの場合、数十パルス、たとえば、約２０パルスが使用されるであろう。
【０２３３】
開始プロシージャ中の各パルスの「屋根(roof)」は、図２４Ａの場合と同様に平坦である必要もなく、図２４Ｂで簡略化のために示すように、特に線形に、上方に傾斜し、その後、下方に傾斜する必要もない。
【０２３４】
図２５は、本発明のいくつかの実施形態に従って構築され働く、併進要素をラッチするために１つのラッチだけを有するアクチュエータ装置の略絵画図である。図２５では、各併進要素は、撓み材４４３０が単一の「ラッチ(latched)」位置４３３５にラッチされるように１つのラッチング電極４４５０だけを備える。解除されると、撓み材４４３０は、矢印４４４０で示すように前後に動き、ラッチングすることなく、反対の一番端の位置に到達する。先の実施形態と同じ音響作用を提供するために、同期し、かつ、共通のアルゴリズムに従って作動する併進要素の２つの同一の部分集合が設けられてもよい。併進要素の２つの部分集合についての適した速度および変位対時間シーケンスおよび２つの部分集合についての総合圧力作用が、それぞれ図２６〜２７に示される。
【０２３５】
移行コマンドの前に、全ての併進要素が、その単一ラッチング位置４３３５にラッチされる。時刻４３３１に「前方移行(translate forward)」コマンドを受信するとすぐ、第１の部分集合の併進要素は解除され、一方、第２の部分集合の併進要素の解除は、半周期（１クロック）だけ相対的に遅れる(lag)。時刻４３３２からのそれぞれの解除後に、両方の部分集合は、ラッチングすることなく、両者の一番端の位置間で協調して動く。時刻４３７０に「後方移行(translate back)」コマンドを受信するとすぐ、その瞬間にラッチング位置に近い部分集合に属する併進要素がラッチされる。図２６は、第１の部分集合がラッチされようとしているときの状況を示し、一方、図２７は、第２の部分集合がラッチされようとしているときの状況を示す。図２６では、第１の部分集合の併進要素がラッチされると、第２の部分集合の併進要素が、時点４３７１で半周期（１クロック）後にラッチされる。図２７では、第２の部分集合の併進要素がラッチされると、第１の部分集合の併進要素が、時点４３７１で半周期（１クロック）後にラッチされる。両者のそれぞれのラッチ後に、両方の部分集合は、新しい「前方移行」コマンドが受信されるまで、静的なままである。
【０２３６】
曲線４３４２および４３４４は、併進要素の第１および第２の部分集合の変位をそれぞれ表す。曲線４３５２および４３５４は、併進要素の第１および第２の部分集合の速度（圧力）をそれぞれ表す。結果として、時点４３３１と４３３２との間の時間クロックで、正の総合圧力パルス４３５１が形成され、時点４３７０と４３７１との間の時間クロックで、負の総合圧力パルス４３７１が形成され、時点４３３２と４３７０との間で、ゼロ（ニル）総合圧力作用が取得される。
【０２３７】
図２８Ａおよび２８Ｂは、１つのラッチだけで作動するように設計されたアクチュエータ装置の例示的な実施形態の等角図である。図２８Ａでは、電極内にスルーホールが設けられ、一方、図２８Ｂでは、穴が膜内にある。図２９Ａおよび２９Ｂは、それぞれ、図２８Ａおよび２８Ｂのデバイスの分解図である。これらの実施形態における駆動力は、静電的である必要はなく、限定はしないが、電磁力または静電力と電磁力の組合せなどの任意の他のタイプであってもよい。図２８のアクチュエータ装置は、図示するように、通常、撓み材４０３０、および、絶縁体層４０４０によって撓み材４０３０から分離された電極４０５０を備える。
実施例：
【０２３８】
図３０は、音を発生するために、対で使用される併進要素のアレイの図である。図３０のアレイは、簡略化するために、要素の１２の対をもたらす２４の要素など、比較的少数の要素だけを含むものとして示されていることが理解される。実際には、音品質の考慮事項は、通常、アレイが、千または数千の要素など、さらに多くの要素の対を含むことを要求する。
【０２３９】
図３１は、音が、図３０のアレイを使用し、かつ、アレイ内の併進要素の全てを１つの一番端の位置、たとえば、第１の一番端の位置にコントローラが選択可能にラッチする（）方式を使用して発生されるための圧力対時間グラフである。
【０２４０】
図３２は、時間の関数としての、図３０のアレイの要素のそれぞれの併進のグラフを含む複合グラフであり、その併進は、図３１に示す音をもたらしうる。
【０２４１】
図３０〜３２の実施例では、それぞれ２つの併進要素が永久的に対形成することが理解される。たとえば、上記実施例の要素１−１は、要素１−２と常に対形成する。しかし、いくつかの用途では、ランダム対形成システムさえも含む変動性対形成システムを有することが所望される場合があり、ランダム対形成システムでは、たとえば、種々の隣接する併進要素の最新の能力に関するオンザフライ決定の結果として、（たとえば）要素１−１は、最初に要素１−２と対形成するが、その後、他の要素と対形成してもよい。
【０２４２】
本発明のいくつかの実施形態による作動が、例として、図３０に示すようにその中央要素がなくなっている５×５マトリクスで配列された２４の併進要素を含むアクチュエータ装置について述べられる。２４のアクティブな併進要素１−１、…、３−２および３−４、…、５−５は、以下の１２の協調対、すなわち、（１−１，２−１）、（１−２，２−２）、（１−３，１−４）、（１−５，２−５）、（２−３，２−４）、（３−１，３−２）、（３−４，３−５）、（４−１，４−２）、（４−３，４−４）、（４−５，５−５）、（５−１，５−２）、（５−３，５−４）に分割される。あるいは、任意の他の対が規定されてもよいことが理解される。
【０２４３】
図３１は、図３０のアクチュエータ装置を使用して生成される音圧波のグラフである。生成される音圧波、１２時間クロックに等しい周期を有する正弦波は、１２時間クロックにわたってそれぞれ分配された１２の圧力パルスによって近似されてもよい。
【０２４４】
図３２は、図３０の併進要素１−１、…、３−２および３−４、…、５−５の各変位の複合グラフであり、各変位は、結合して、図３２の上部グラフに示す総合圧力作用を提供する。図示する特定の実施例では、要素（１−１，２−１）が使用されて、総合圧力作用におけるパルス１および７が生成される。時間クロック「１」の開始時に、併進要素１−１が、解除され、振動し始め、１クロック後に、（併進要素１−１用の協調要素であると割当てられた）併進要素２−１が、解除され、併進要素１−１と同時に振動し始める。時間クロック「７」の開始時に、併進要素１−１がラッチされ、１クロック後に、併進要素２−１がラッチされる。
【０２４５】
それぞれパルス１および７の高さの２倍であるパルス２および８を生成するために、協調併進要素の２つの対（１−２，２−２）および（１−３，１−４）が使用される。時間クロック「２」の開始時に、併進要素１−２および１−３が、解除され、振動し始め、１クロック後に、協調併進要素２−２および１−４が、解除され、それぞれ併進要素１−２および１−３と同時に振動し始める。時間クロック「８」の開始時に、併進要素１−２および１−３がラッチされ、１クロック後に、併進要素２−２および１−４がラッチされる。パルス対３および９、４および１０、５および１１、ならびに６および１２は、同様に生成される。
【０２４６】
図２４Ａ〜２４Ｂの実施形態が使用されか否かによらず、埋め込みヒューズが撓み材に付加されてもよい。こうしたヒューズは、絶縁破壊を受けた任意の併進要素が即座に接続解除されることを可能にする。いくつかの併進要素のグループ作動が提供される場合、ヒューズ装備の特定の利点は、その全てが、通常、互いに並列に接続される、同じグループに属する残りの併進要素の適切な作動が、絶縁破壊が起こっても維持されることである。
【０２４７】
ここで図３３が参照され、図３３は、併進要素撓み材４０１１が非閉鎖狭隘ギャップ４０１３によって囲まれて、帯電電流を伝導する狭隘イスムス４０１４を形成することを特徴とする改良型スピーカ装置撓み材層の平面図である。併進要素とその各電極の任意の電極を分離する絶縁層に故障が生じ、絶縁破壊および作動電圧が印加された電極に対する短絡が生じる場合、短絡電流が、イスムス４０１４を通して流れ、イスムス４０１４を焼失させ、問題のある併進要素を接続解除し、同じグループ内の残りの併進要素の適切な作動を与える。
【０２４８】
イスムス４０１４の寸法（幅、長さ、および／または厚さ）は、絶縁層の絶縁破壊が全く起こらない通常作動状況下で、イスムス４０１４を通して流れる帯電電流が、イスムスを焼失させるのに必要とされる電流より実質的に（たとえば、一桁）小さく、一方、絶縁故障時にイスムス４０１４を通して流れる絶縁破壊電流が、イスムス４０１４の焼失を確実にするのに必要とされる電流より実質的に（たとえば、一桁）大きくなるように選択されてもよい。
【０２４９】
用語「ストローク(stroke)」は、本明細書で併進要素によって規定されるピーク−ピーク距離の半分を指すのに使用されることが理解される。
【０２５０】
用語「隣接する(adjacent)」は、併進要素であって、互いからの距離が、要素のうちの任意の要素の弾性併進によって発生される音の波長に対して小さい、併進要素を指すことが理解される。したがって、「隣接する要素(adjacent elements)」は、アレイ内の近傍の要素を含んでもよいが、必ずしも含まなくてもよい。通常、隣接する併進要素は、互いにできる限り近い。隣接する併進要素間の距離は、たとえば、用途に応じて、要素のうちの任意の要素の弾性併進によって発生される音の波長の１〜１０％であってよい。
【０２５１】
本明細書で使用される音は、その周波数が、限定はしないが人の耳によって検出されることが可能な振動などの、固体、液体、または気体を通して伝達される振動を指すことが理解される。
【０２５２】
ラッチングデバイスは、通常、いくつかのまたは多くのラッチを含み、ラッチはそれぞれ、単一併進要素について個々に、または、アレイ内の全体の弾性併進要素の部分集合についてひとまとめに、２つの作動状態を提供することが理解される。本発明の一実施形態によれば、１つの個々のラッチは、その対応する１つまたは複数の併進要素を第１の位置にラッチしてもよく、一方、別の個々のラッチは、その対応する１つまたは複数の併進要素を第２の位置にラッチしてもよい。個々の対の第１の要素および第２の要素についてのラッチは、第１の要素を第１の一番端の位置にラッチする第１のラッチ、および、第２の要素を第２の一番端の位置にラッチする第２のラッチを含むことがさらに当てはまってもよい。あるいは、個々の対の第１の要素および第２の要素についてのラッチ／複数のラッチは、第１の要素と第２の要素の両方を２つの一番端の位置のうちの同じ位置、たとえば、第１の一番端の位置にラッチする１つまたは２つのラッチを含む。本発明の別の実施形態によれば、ラッチは全て、そのそれぞれの対応する１つまたは複数の併進要素を、２つの一番端の位置のうちの同じ位置、たとえば、第１の一番端の位置にラッチする
【０２５３】
図を特に参照して、示す詳細は、例としてのものであり、また、本発明の適した実施形態の例証的な説明のために過ぎず、本発明の原理および概念的な局面の説明を、最も有益にかつ容易に理解されると思われるものを提供するという理由で提示されることが強調される。この点で、本発明の基本的な理解に必要であるよりも詳細に本発明の構造的詳細を示す試みは行われなかった。図面に関して行われる説明は、本発明のいくつかの形態がどのように実際に具現化される可能性があるかを当業者に明らかにする。
【０２５４】
別個の実施形態の文脈で述べられる本発明の特徴はまた、組合せて単一の実施形態で提供されてもよい。逆に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈で述べられる本発明の特徴は、別々に、または、任意の適した副次的組合せで提供されてもよい。たとえば、可動要素は、自由浮遊式であってよく、フィラメント様の撓み材上に搭載されてもよく、または、可撓性材料で形成される周囲部分を有してもよい。これと独立に、装置は、上述したように、装置を通した空気漏れを減少させるよう構成されてもよく、または、構成されなくてもよい。この全てと独立に、可動要素は、たとえば、導体、コイル、リングまたはディスク形状永久磁石、あるいは、リングまたはディスク形状強磁性体を備えてもよく、磁石は、設けられる場合、磁石の一部たとえば５０％の極が、磁石の残り、たとえば５０％の極と反対に配設されるように配向されてもよく、または、配向されなくてもよい。
【０２５５】
この全てと独立に、ラッチ形状は、断面が、中実である、環状である、大きな中央部分を持つかまたは持たない状態で穿孔される、切欠きがつけられる、または、任意の他の適した構成を有してもよい。この全てと独立に、ラッチの制御は、個別であるか、グループによるか、またはその任意の組合せであってよい。この全てと独立に、それぞれが歪んでいてもよくまたは歪んでいなくてもよいアクチュエータ要素の１つまたは複数のアレイが存在してもよく、各アクチュエータ要素の断面は、円形、正方形、六角形、または任意の他の適した形状であってよい。
【０２５６】
プログラムおよびデータを含む本発明のソフトウェアコンポーネントは、所望される場合、ＣＤ−ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、およびＥＥＰＲＯＭを含むＲＯＭ（読取り専用メモリ）形態で実装されてもよく、または、限定はしないが、種々の種類のディスク、種々の種類のカード、およびＲＡＭなど、任意の他の適したコンピュータ読取り可能媒体に格納されてもよいことが理解される。あるいは、ソフトウェアとして本明細書で述べるコンポーネントは、所望される場合、従来の技法を使用して、全体的にまたは部分的にハードウェアで実装されてもよい。
【０２５７】
本発明はまた、内部に統合されたコンピュータ読取り可能プログラムコードを有するコンピュータ使用可能媒体を備えるコンピュータプログラム製品を含み、コンピュータ読取り可能プログラムコードは、本明細書で示し述べる方法の任意のまたは全てを実施するために実行されるようになっている。
【０２５８】
本発明は、ある程度の特殊性を持って述べられたが、種々の変更および修正が添付特許請求項の範囲を含むように実施されてもよいことを当業者は容易に理解するであろう。
【図１】
2011504703.tif 000007
【図２】
2011504703.tif 000008
【図３Ａ】
2011504703.tif 000009
【図３Ｂ】
2011504703.tif 000010
【図３Ｃ】
2011504703.tif 000011
【図３Ｄ】
2011504703.tif 000012
【図４−５Ａ】
2011504703.tif 000013
【図５Ｂ】
2011504703.tif 000014
【図６】
2011504703.tif 000015
【図７Ａ】
2011504703.tif 000016
【図７Ｂ】
2011504703.tif 000017
【図８】
2011504703.tif 000018
【図９Ａ】
2011504703.tif 000019
【図９Ｂ】
2011504703.tif 000020
【図１０Ａ】
2011504703.tif 000021
【図１０Ｂ】
2011504703.tif 000022
【図１０Ｃ】
2011504703.tif 000023
【図１１】
2011504703.tif 000024
【図１２Ａ】
2011504703.tif 000025
【図１２Ｂ】
2011504703.tif 000026
【図１２Ｃ】
2011504703.tif 000027
【図１３】
2011504703.tif 000028
【図１４】
2011504703.tif 000029
【図１５】
2011504703.tif 000030
【図１６】
2011504703.tif 000031
【図１７Ａ】
2011504703.tif 000032
【図１７Ｂ】
2011504703.tif 000033
【図１７Ｃ】
2011504703.tif 000034
【図１７Ｄ】
2011504703.tif 000035
【図１８Ａ】
2011504703.tif 000036
【図１８Ｂ】
2011504703.tif 000037
【図１８Ｃ】
2011504703.tif 000038
【図１８Ｄ】
2011504703.tif 000039
【図１９】
2011504703.tif 000040
【図２０Ａ】
2011504703.tif 000041
【図２０Ｂ】
2011504703.tif 000042
【図２１】
2011504703.tif 000043
【図２２Ａ】
2011504703.tif 000044
【図２２Ｂ】
2011504703.tif 000045
【図２３Ａ】
2011504703.tif 000046
【図２３Ｂ】
2011504703.tif 000047
【図２３Ｃ】
2011504703.tif 000048
【図２４Ａ】
2011504703.tif 000049
【図２４Ｂ】
2011504703.tif 000050
【図２４Ｃ】
2011504703.tif 000051
【図２５】
2011504703.tif 000052
【図２６】
2011504703.tif 000053
【図２７】
2011504703.tif 000054
【図２８Ａ】
2011504703.tif 000055
【図２８Ｂ】
2011504703.tif 000056
【図２９Ａ】
2011504703.tif 000057
【図２９Ｂ】
2011504703.tif 000058
【図３０】
2011504703.tif 000059
【図３１】
2011504703.tif 000060
【図３２】
2011504703.tif 000061
【図３３】
2011504703.tif 000062
【手続補正書】
【提出日】平成21年10月28日(2009.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成する作動方法であって、
可動要素の少なくとも１つのアレイであって、アレイが交流磁界の存在下にあるときにアレイに働く電磁力に応答して、各可動要素が、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素の少なくとも１つのアレイを設けること、
最初に、可動要素の前記アレイを少なくとも１つのラッチング位置にもたらし、その後、前記電磁力の大きさを減少させること、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチすることであって、それにより、個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止する、選択的にラッチすること、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御すること、および、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記ラッチングを制御することを含む方法。
【請求項２】
前記電磁力の大きさは、可動要素の前記アレイが前記少なくとも１つのラッチング位置にもたらされると、ゼロに減少する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電磁力の大きさは、可動要素の前記アレイが前記少なくとも１つのラッチング位置にもたらされると、ゼロより大きなレベルまで減少する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置であって、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、
可動要素のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときに、アレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素のアレイと、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、前記個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含み、
前記磁界コントロールシステムは、可動要素の前記アレイが、最初に、前記少なくとも１つのラッチング位置にもたらされると、前記電磁力の大きさを減少させるように働く装置。
【請求項５】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置であって、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、
可動要素のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときに、アレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素のアレイと、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、前記個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを備え、
前記アレイは、単一平面より複雑な表面構成を有する一組の可動要素を備える装置。
【請求項６】
前記表面構成は、湾曲表面部分を備える請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記湾曲表面部分は、球の一部分を備える請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記湾曲表面部分は、円柱の一部分を備える請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記表面構成は、複数の平面部分を備える請求項５に記載の装置。
【請求項１０】
前記複数の平面部分は、共に、区分的平面部分を形成する請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記複数の平面部分は、別の平面部分の上部に１つの平面部分を載せて積重ねられる請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置であって、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、
可動要素のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答する少なくとも１つの磁石を含み、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときに、アレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素のアレイと、
前記交流磁界を発生させるために、可動要素の前記アレイ内で個々の可動要素の周りに巻かれた磁界発生器であって、前記可動要素内の前記磁石は、巻かれた磁界発生器の上の特定の水平な場所に併進可能に配設される、磁界発生器と、
前記磁界発生器の下に配設され、かつ、少なくとも前記磁石の下に配設される１つの水平な場所において、前記磁界発生器を突き通す少なくとも１つの強磁性要素と、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、前記個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含む装置。
【請求項１３】
前記強磁性要素は平面部分を備え、前記平面部分上に、複数の開口した直立部材が画定され、前記直立部材はそれぞれ、可動要素の前記アレイ内の個々の可動要素内に含まれる磁石の下に配設される水平な場所において前記磁石発生器を貫通し、前記直立部材はそれぞれ、空気通路を画定し、前記空気通路を通って、前記個々の可動要素によって発生した音波が伝播することができる請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記直立部材の少なくとも一部は、円錐台を備える請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成する作動方法であって、
可動要素の少なくとも１つのアレイであって、アレイが交流磁界の存在下にあるときにアレイに働く電磁力に応答して、各可動要素が各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素の少なくとも１つのアレイを設けること、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチすることであって、それにより、個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止する、選択的にラッチすること、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御すること、および、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記ラッチングを制御することを含み、
前記ラッチングは、前記アレイ内の全ての可動要素が同期して作動した場合に起こるであろう自然な指向性パターンと異なる所定の指向性パターンを有する音を達成するために、前記アレイ内の前記可動要素のための遅延を導入するタイミングパターンに従って起こる方法。
【請求項１６】
前記所定の指向性パターンは、中心点を有する球を画定する全方向パターンを含み、前記遅延は、前記アレイ内の各可動要素Ｐについて以下の商からなる、すなわち、遅延＝ｒ２／ｃであり、式中、ｒ２は中心点と可動要素Ｐとの距離であり、ｃは、アレイが作動する媒体を通る音の速度である請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記所定の指向性パターンは、円柱軸を有する円柱を画定する円柱パターンを含み、前記遅延は、前記アレイ内の各可動要素Ｐについて以下の商からなる、すなわち、遅延＝ｒ１／ｃであり、式中、ｒ１は円柱軸と圧力生成要素Ｐとの距離であり、ｃは、スピーカが作動する媒体を通る音の速度である請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記所定の指向性パターンは、平面波面および波伝播方向を有するビームを規定する単方向パターンを含み、前記遅延は、前記アレイ内の各可動要素Ｐについて以下の商からなる、すなわち、遅延＝ｒ３／ｃであり、式中、ｒ３は、圧力生成要素の表面の後でかつ平面波面に平行でかつ波伝播方向に垂直な所定の平面と、圧力生成要素Ｐとの距離であり、ｃは、アレイが作動する媒体を通る音の速度である請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置であって、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、
可動要素の第１のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときに、アレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素の第１のアレイと、
所望の指向性パターンを達成するために、前記アレイによって生成される音波を誘導する導波路と、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、前記個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含み、前記少なくとも１つのラッチを制御することは、可動要素間の干渉を減少させることによって前記所望の指向性パターンを達成するために、個々の可動要素の動きを時間的にずらすことを含む装置。
【請求項２０】
前記導波路は、前記アレイに交差し、それにより、導波路−アレイ交差部を画定し、前記ラッチコントローラは、個々の可動要素が、前記導波路−アレイ交差部からの前記可動要素のそれぞれの距離の順に動くように、前記アレイ内で個々の可動要素の動きを時間的にずらすように働く請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記導波路は、可動要素の第２のアレイを備え、前記第２のアレイは、前記第１のアレイと共に、両方のアレイによって生成される音波用の導波路として役立つ請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置であって、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、
可動要素の第１のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときに、アレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素の第１のアレイと、
所望の指向性パターンを達成するために、前記アレイによって生成される音波を誘導する可動要素の第２のアレイを備える導波路と、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、前記個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含む装置。
【請求項２３】
前記導波路は、前記アレイに交差する請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
前記導波路は表面エリアを有し、前記アレイは平面主表面を有し、前記導波路の表面エリアのほとんどは前記主表面に平行である請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するアクチュエータ装置であって、少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備え、各アクチュエータデバイスは、
可動要素のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときに、アレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動し、それにより、動きの振幅を規定するよう強制され、前記動きの振幅は、（ａ）各可動要素によって生成される所望の圧力Ｐを意味する所望の総合音圧レベルおよび（ｂ）用途固有の振動周波数ｆｓを仮定し、かつ、前記圧力Ｐおよび前記振動周波数から前記振幅値を導出するための以下の従来の公式、すなわち、
（１）Ｐ＝√２・π・ρ・Ｓ・ε・ｆｓ２／（２・Ｒ０）
を使用して導出される振幅値εより小さく、式中、ρは媒体密度であり、Ｓはピストン表面積であり、εは、個々の可動要素の動き振幅（ピーク−ピーク）であり、Ｒ０は信号源からの距離である、可動要素のアレイと、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、前記個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含む装置。
【請求項２６】
前記動きの振幅は、前記振幅値εより小さい請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記交差部に最も近い可動要素は最初に動く請求項２０に記載の装置。
【請求項２８】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成するために、アクチュエータ装置を使用する方法であって、
少なくとも１つのアクチュエータデバイスを備えるアクチュエータ装置を設けることであって、各アクチュエータデバイスは、
可動要素のアレイであって、それぞれの個々の可動要素は、交流磁界に応答し、かつ、アレイが交流磁界の存在下にあるときに、アレイに働く電磁力に応答して、各軸に沿って前後に交互に移動するよう強制される、可動要素のアレイと、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチし、それにより、前記個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止するよう働く少なくとも１つのラッチと、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御するよう働く磁界コントロールシステムと、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記少なくとも１つのラッチを制御するよう働くラッチコントローラとを含む、設けること、
前記可動要素の少なくとも個々の１つの可動要素と前記少なくとも１つのラッチとの間に静電力を発生させることであって、前記個々の可動要素は、少なくとも１つの可動要素表面を有し、前記ラッチは、前記可動要素表面に面する少なくとも１つのラッチ表面を有する、発生させること、および、
誘電体層を設け、前記誘電体層を前記表面の少なくとも個々の１つの表面に塗布することを含み、前記設け、塗布することは、前記誘電体層における電荷トラップを少なくとも部分的に防止することを含む方法。
【請求項２９】
前記静電力は、正極および負極を有する電圧供給部によって発生される電圧を印加することによって生成され、前記設け、塗布することは、前記電圧供給部の前記負極を、前記誘電体層が塗布された前記個々の表面に接続すること、および、前記正極を前記個々の表面に面する表面に接続することを含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記電荷トラップは、前記誘電体層を薄い伝導性層でコーティングすることによって防止される請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記アレイ内の各可動要素Ｐは、以下の商からなる遅延、すなわち、遅延＝ｄ／ｃによって作動し、式中、ｄは前記交差部と圧力生成要素Ｐとの距離であり、ｃは、装置が作動する媒体を通る音の速度である請求項２７に記載の装置。
【請求項３２】
物理的作用であって、物理的作用の少なくとも１つの属性が、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応する、物理的作用を生成する作動方法であって、
可動要素の少なくとも１つのアレイであって、アレイが交流磁界の存在下にあるときにアレイに働く電磁力に応答して、各可動要素が各軸に沿って前後に交互に移動し、それにより、音波を発生するよう強制される、可動要素の少なくとも１つのアレイ、および、導波路であって、前記少なくとも１つのアレイに交差し、それにより、細長いアレイ−導波路交差場所を画定し、また、所定の指向性パターンを達成するために前記音波を誘導するように働く、導波路を設けること、
前記可動要素の少なくとも１つの部分集合を少なくとも１つのラッチング位置に選択的にラッチすることであって、それにより、個々の可動要素が前記電磁力に応答することを防止する、選択的にラッチすること、
前記クロックを受信し、相応して、可動要素の前記アレイに対する前記電磁力の印加を制御すること、および、
前記デジタル入力信号を受信し、相応して前記ラッチングを制御することを含み、
前記ラッチすることは、個々の一番端の位置にラッチされる可動要素の目下の部分集合を繰返し選択することを含み、前記繰返し選択することは、前記個々の一番端の位置に目下のところない可動要素の中から、前記交差場所の最も近くにある一組の可動要素を選択することによって、前記部分集合のサイズを確定し、前記目下の部分集合の部材を確定することを含む方法。
【請求項３３】
ＬＵＴは、前記繰返される選択を実施するために使用され、前記ＬＵＴは、前記アレイ内の各位置について、前記位置に関連し、かつ、前記交差場所からの前記位置の距離が、前記位置の関数であるように選択される順序数を格納する請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記細長い交差場所は、前記可動要素が分割される複数の行であって、前記交差場所に平行に配設される、複数の行を画定し、前記交差場所に最も近い可動要素の組は、前記交差場所に対する所与の近接性の全ての可動要素の中から、前記行を２分する中央軸の近くにある可動要素を好むことによって選択される請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
物理的作用を生成する作動方法であって、
併進要素の少なくとも１つのアレイであって、各併進要素が、それぞれ第１および第２の力の起動に応答して、それぞれ第１および第２の一番端の位置に向かって、各軸に沿って前後に交互に移動するように強制される、併進要素の少なくとも１つのアレイを設けること、および、
前記第１および第２の力を使用することであって、それにより、前記併進要素の少なくとも１つの部分集合を、前記第１および第２の一番端の位置にそれぞれ選択的にラッチする、使用することを含む方法。
【請求項３６】
それぞれの個々の併進要素に対する前記第１および第２の力は、前記個々の併進要素と、前記併進要素が、それに対して移動する少なくとも１つの各電極との間に印加される少なくとも１つの電圧によって生成される請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
少なくとも１つの併進要素は、最初に、前記第１の一番端の位置に近づくように働き、その後、前記第１の一番端の位置から前記第２の一番端の位置へ、また、前記第２の一番端の位置から前記第１の一番端の位置へ戻るように交互に移動するように働く請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記個々の併進要素が、最初に、前記第１の一番端の位置に近づく間、前記第１の力は、第１の周期を有し、かつ、第１の時間的スケジュールに従って起動される少なくともほぼ周期的な力を含み、前記第２の力は、前記第１の周期と同一の第２の周期を有する少なくともほぼ周期的な力であり、前記第２の力は、前記第１の時間的スケジュールと同一であるが、前記第１の時間的スケジュールに対して半周期だけ偏倚する第２の時間的スケジュールに従って前記第２の周期中に起動される請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記第１の時間的スケジュールは、第１の半周期間隔および第２の半周期間隔を含み、前記第１の半周期間隔中、前記第１の力は、前記第２の半周期間隔中の大きさに比べて大きさが小さい請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記電圧は、前記個々の併進要素が、前記第２の一番端の位置を去り、前記第１の一番端の位置に向かって移動し始めるときに第１の大きさを有し、前記併進要素が前記第１の一番端の位置に既に達してしまうと、前記第１の大きさより小さい第２の大きさを有し、前記電圧は、前記併進要素を前記第１の一番端の位置にラッチするのに役立つだけである請求項３６に記載の方法。
【請求項４１】
多層アクチュエータ装置であって、
少なくとも一部分が伝導性である第１の層と、
少なくとも一部分が伝導性である少なくとも１つの第２の作動層であって、作動層内に、
前記第１の層の伝導性部分と前記第２の層の伝導性部分との間に電圧を印加することによって作動する複数の作動ユニット、および、
前記複数の作動ユニットの少なくとも１つの部分集合を、接続チャネルであって、前記複数の作動ユニットの前記部分集合を前記部分集合以外の全ての作動ユニットに接続する、接続チャネル以外の方法で、前記部分集合以外の全ての作動ユニットから分離し、それにより、ヒューズを画定する少なくとも１つのカットアウト部分が形成されている、少なくとも１つの第２の作動層とを備える装置。
【請求項４２】
それぞれの個々の併進要素に対する前記第１の力は、前記個々の併進要素と前記第１の一番端の位置に配設される第１の電極との間に印加される第１の電圧によって生成され、それぞれの個々の併進要素に対する前記第２の力は、前記個々の併進要素と前記第２の一番端の位置に配設される第２の電極との間に印加される第２の電圧によって生成される請求項３７に記載の方法。
【請求項４３】
個々の併進要素が、前記第１の一番端の位置にラッチもされず、前記第１の一番端の位置に向かって移動もしないときでも、前記第１の電圧は、均等にゼロでなく、それにより、前記個々の併進要素が前記第１の一番端の位置に向かって移動し始めると、より高いレベルへの前記第１の電圧のその後の増加が促進される請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
少なくとも１つの個々の併進要素が前記第１の一番端の位置にラッチされる時間の少なくとも一部分の間に、前記第２の電圧は、せいぜい前記第１の電圧であり、それにより、前記個々の併進要素が前記第２の一番端の位置に向かって移動し始めると、より高いレベルへの前記第２の電圧のその後の増加が促進される請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
物理的作用を生成する作動システムであって、
併進要素の少なくとも１つのアレイであって、各併進要素が、それぞれ第１および第２の力の起動に応答して、それぞれ第１および第２の一番端の位置に向かって、各軸に沿って前後に交互に移動するように強制される、併進要素の少なくとも１つのアレイと、
前記第１および第２の力を使用して、前記併進要素の少なくとも１つの部分集合を、前記第１および第２の一番端の位置にそれぞれ選択的にラッチするように働くコントローラとを備えるシステム。
【請求項４６】
少なくとも一部分が伝導性である第１の層を同様に備え、前記アレイは、
少なくとも一部分が伝導性である少なくとも１つの第２の作動層であって、作動層内に、
それぞれが、少なくとも１つの併進要素を含み、かつ、前記第１の層の伝導性部分と前記第２の層の伝導性部分との間に電圧を印加することによって作動する複数の作動ユニット、および、
前記複数の作動ユニットの少なくとも１つの部分集合を、接続チャネルであって、前記複数の作動ユニットの前記部分集合を前記部分集合以外の全ての作動ユニットに接続する、接続チャネル以外の方法で、前記部分集合以外の全ての作動ユニットから分離し、それにより、ヒューズを画定する少なくとも１つのカットアウト部分が形成されている、少なくとも１つの第２の作動層内に形成されるシステム。
【請求項４７】
前記第１および第２の力は静電力を含む請求項４５に記載のシステム。
【請求項４８】
作動システムであって、
弾性併進要素の少なくとも１つのアレイであって、各併進要素が、併進要素に働く力に応答して、各軸に沿って、第１の一番端の位置から第２の一番端の位置へ移動し、それにより、時間位相の第１の半分を規定し、前記第２の一番端の位置に達するとすぐ、前記第１の一番端の位置に戻り、それにより、時間位相の第２の半分を規定するように強制される、弾性併進要素の少なくとも１つのアレイと、
弾性併進要素の前記アレイの中から、それぞれの個々の弾性併進要素について２つの作動状態、すなわち、前記個々の弾性併進要素が前記第１および第２の一番端の位置の一方だけにラッチされる第１の状態および前記個々の弾性併進要素が自由である第２の状態だけを提供するラッチングデバイスとを備えるシステム。
【請求項４９】
少なくとも一部分が伝導性である第１の層を同様に備え、前記アレイは、
少なくとも一部分が伝導性である少なくとも１つの第２の作動層であって、作動層内に、
それぞれが、少なくとも１つの併進要素を含み、かつ、前記第１の層の伝導性部分と前記第２の層の伝導性部分との間に電圧を印加することによって作動する複数の作動ユニット、および、
前記複数の作動ユニットの少なくとも１つの部分集合を、接続チャネルであって、前記複数の作動ユニットの前記部分集合を前記部分集合以外の全ての作動ユニットに接続する、接続チャネル以外の方法で、前記部分集合以外の全ての作動ユニットから分離し、それにより、ヒューズを画定する少なくとも１つのカットアウト部分が形成されている、少なくとも１つの第２の作動層内に形成される請求項４８に記載のシステム。
【請求項５０】
少なくとも１つの時間位相を含む時間期間中に、第１および第２の弾性併進要素を含む少なくとも１つの対の隣接する弾性併進要素に力を働かせるように働くコントローラを同様に備え、前記力は、位相の半分の遅延で、前記第１および第２の要素に交互に働く請求項４７に記載のシステム。
【請求項５１】
前記コントローラは、前記少なくとも１つの対をラッチ解除することによって、前記少なくとも１つの対に弾性力を働かせるように働く請求項５０に記載のシステム。
【請求項５２】
前記物理的作用の少なくとも１つの属性は、クロックに従って周期的にサンプリングされるデジタル入力信号の少なくとも１つの特性に対応し、併進要素の前記アレイに対する少なくとも１つの力の印加は、少なくとも部分的に前記クロックに従って制御され、ラッチングは、少なくとも部分的に前記デジタル入力信号に従って制御される請求項３５に記載のシステム。
【請求項５３】
前記属性は、以下の属性、すなわち、強度およびピッチの少なくとも一方を含む働く請求項５２に記載のシステム。
【請求項５４】
それぞれの個々の併進要素に対する前記第１および第２の力は、前記個々の併進要素と、前記併進要素がそれに対して移動する少なくとも１つの各電極との間に印加される少なくとも１つの電圧によって生成される請求項４５に記載のシステム。
【請求項５５】
物理的作用を生成する作動システムを製造する方法であって、
併進要素の少なくとも１つのアレイであって、各併進要素が、それぞれ第１および第２の力の起動に応答して、それぞれ第１および第２の一番端の位置に向かって、各軸に沿って前後に交互に移動するように強制される、併進要素の少なくとも１つのアレイを設けること、および、
前記併進要素の少なくとも１つの部分集合を前記第１および第２の一番端の位置にそれぞれ選択的にラッチするために、前記第１および第２の力を使用するように働くコントローラを設けることを含む方法。
【請求項５６】
作動システムを製造する方法であって、
弾性併進要素の少なくとも１つのアレイであって、各併進要素が、併進要素に働く力に応答して、各軸に沿って、第１の一番端の位置から第２の一番端の位置へ移動し、それにより、時間位相の第１の半分を規定し、前記第２の一番端の位置に達するとすぐ、前記第１の一番端の位置に戻り、それにより、時間位相の第２の半分を規定するように強制される、弾性併進要素の少なくとも１つのアレイを設けること、および、
弾性併進要素の前記アレイの中から、それぞれの個々の弾性併進要素について２つの作動状態、すなわち、前記個々の弾性併進要素が前記第１および第２の一番端の位置の一方だけにラッチされる第１の状態および前記個々の弾性併進要素が自由である第２の状態だけを提供するラッチングデバイスを設けることを含む方法。
【請求項５７】
多層アクチュエータ装置を製造する方法であって、
少なくとも一部分が伝導性である第１の層を設けること、および、
少なくとも一部分が伝導性である少なくとも１つの第２の作動層であって、作動層内に、前記第１の層の伝導性部分と前記第２の層の伝導性部分との間に電圧を印加することによって作動する複数の作動ユニット、および、前記複数の作動ユニットの少なくとも１つの部分集合を、接続チャネルであって、前記複数の作動ユニットの前記部分集合を前記部分集合以外の全ての作動ユニットに接続する、接続チャネル以外の方法で、前記部分集合以外の全ての作動ユニットから分離し、それにより、ヒューズを画定する少なくとも１つのカットアウト部分が形成されている、少なくとも１つの第２の作動層を設けることを含む方法。
【請求項５８】
前記複数の作動ユニットは、伝導性材料層から形成され、前記複数の作動ユニットはそれぞれ、前記伝導性材料層から形成されるイスムスを備えるヒューズ要素を含む請求項４１に記載の装置。
【請求項５９】
前記第２の作動層は、帯電電流を伝導するイスムスを形成するために、非閉鎖ギャップによって囲まれる併進要素撓み材を含む請求項４１または５８に記載の装置。
【請求項６０】
前記複数の作動ユニットは、伝導性材料層から形成され、前記複数の作動ユニットはそれぞれ、前記伝導性材料層から形成されるイスムスを備えるヒューズ要素を含む請求項５７に記載の装置。
【請求項６１】
前記第２の作動層は、帯電電流を伝導するイスムスを形成するために、非閉鎖ギャップによって囲まれる併進要素撓み材を含む請求項５７または６０に記載の装置
【請求項６２】
アクチュエータ装置はスピーカ装置を備え、前記作動ユニットは併進要素を備える請求項４１に記載の装置。
【請求項６３】
アクチュエータ装置はスピーカ装置を備え、前記作動ユニットは併進要素を備える請求項５７に記載の装置。
【国際調査報告】
2011504703.tif 000063
2011504703.tif 000064
2011504703.tif 000065
2011504703.tif 000066
2011504703.tif 000067