(57)【要約】  方法は、負荷の振動を引き起こすように適合される分散モードラウドスピーカの圧電カンチレバータイプのトランスデューサについて、ある周波数の範囲から、振動を出力する周波数のサブセットを決定することを含み、トランスデューサは、トランスデューサの長さに沿って位置決めされる２つ以上の電極対を含み、各電極対は、トランスデューサの圧電層の第１の側上の第１の電極と、トランスデューサの圧電層の第１の側とは反対側の第２の側上の第２の電極とを含み、方法はさらに、周波数のサブセットについて、トランスデューサ上の各対の相対位置に基づいて、２つ以上の電極対の各々のためのそれぞれの入力電圧を選択することと、トランスデューサに振動力を生成させるよう、２つ以上の電極対の各々にそれぞれの入力電圧を印加することとを含む。
2021517396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
ある周波数の範囲内において負荷の振動を引き起こすように適合される分散モードラウドスピーカの圧電カンチレバータイプのトランスデューサについて、周波数の前記範囲から、振動を出力する周波数のサブセットを決定することを含み、前記トランスデューサは、前記トランスデューサの長さに沿って位置決めされる２つ以上の電極対を含み、各電極対は、前記トランスデューサの圧電層の第１の側上の第１の電極と、前記トランスデューサの前記圧電層の前記第１の側とは反対側の第２の側上の第２の電極とを含み、
前記方法はさらに、
周波数の前記サブセットについて、前記トランスデューサ上の各対の相対位置に基づいて、前記２つ以上の電極対の各々のためのそれぞれの入力電圧を選択することを含み、前記２つ以上の電極対のうちの少なくとも２つのためのそれぞれの入力電圧が異なっており、
前記方法はさらに、
前記トランスデューサに、出力周波数の前記範囲内で前記負荷上に振動力を生成させるよう、前記２つ以上の電極対の各々にそれぞれの前記入力電圧を印加することを含み、
出力周波数の前記範囲内で前記負荷上に前記振動力を生成するために、前記トランスデューサは、前記トランスデューサの前記長さに沿って変化する量だけ前記圧電層を変位させる振動を受け、それぞれの前記入力電圧は、ある電極対に対応する前記トランスデューサ上の位置であって、圧電応答の活性化が前記圧電層の変位と位相外れである位置における前記活性化を低減するように選択される、方法。
【請求項２】
各入力電圧は、対応する振幅および対応する位相を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
周波数の前記サブセットは、０ｋＨｚ〜１０ｋＨｚを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
周波数の前記サブセットは、４ｋＨｚ〜１０ｋＨｚを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
それぞれの前記入力電圧は、前記振動力のために、前記トランスデューサによって引き込まれる電流を低減するように選択される、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記トランスデューサは、２つの電極対を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記トランスデューサは、３つの電極対を含む、請求項１〜５のいずれかに１項に記載の方法。
【請求項８】
システムであって、
ある周波数の範囲内において負荷の振動を引き起こすように適合される分散モードラウドスピーカの圧電カンチレバータイプのトランスデューサを含み、前記トランスデューサは、圧電層と、前記トランスデューサの長さに沿って位置決めされる２つ以上の電極対とを含み、各電極対は、前記圧電層の第１の側上の第１の電極と、前記圧電層の前記第１の側とは反対側の第２の側上の第２の電極とを含み、
前記システムはさらに、
周波数の前記範囲から、振動を出力する周波数のサブセットを決定し、かつ、周波数の前記サブセットについて、前記トランスデューサ上の各対の相対位置に基づいて、前記２つ以上の電極対の各々のためのそれぞれの入力電圧を選択するよう適合されるコントローラを含み、前記２つ以上の電極対のうちの少なくとも２つのためのそれぞれの入力電圧が異なっており、
前記システムはさらに、
前記２つ以上の電極対の各々と電気的に連通する駆動モジュールを含み、前記駆動モジュールは、前記トランスデューサに、出力周波数の前記範囲内で前記負荷上に振動力を生成させるよう、前記２つ以上の電極対の各々にそれぞれの前記入力電圧を印加するよう適合されており、
出力周波数の前記範囲内で前記負荷上に前記振動力を生成するために、前記トランスデューサは、前記トランスデューサの前記長さに沿って変化する量だけ前記圧電層を変位させる振動を受けるよう構成されており、
前記コントローラは、ある電極対に対応する前記トランスデューサ上の位置であって、圧電応答の活性化が前記圧電層の変位と位相外れである位置における前記活性化を低減するようにそれぞれの前記入力電圧を選択するよう適合される、システム。
【請求項９】
各入力電圧は、対応する振幅および対応する位相を含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
周波数の前記サブセットは、０ｋＨｚ〜１０ｋＨｚを含む、請求項８または９に記載のシステム。
【請求項１１】
周波数の前記サブセットは、４ｋＨｚ〜１０ｋＨｚを含む、請求項８または９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記振動力のために、前記トランスデューサによって引き込まれる電流を低減するようにそれぞれの入力電圧を選択するよう適合される、請求項８〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記トランスデューサは、２つの電極対を有する、請求項８〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記トランスデューサは、３つの電極対を含む、請求項８〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記圧電層はセラミック材料を含む、請求項８〜１４のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
背景
いくつかのデバイスは、音を生成するために分散モードラウドスピーカ（ＤＭＬ: distributed mode loudspeaker）を使用する。ＤＭＬは、パネルを振動させて音を作り出すスピーカである。ＤＭＬは、ボイスコイルアクチュエータの代わりに、たとえば圧電トランスデューサといった分散モードアクチュエータ（ＤＭＡ： distributed mode actuator）を使用して、パネルを振動させて音を生成し得る。たとえば、スマートフォンは、スマートフォンにおけるディスプレイパネル（たとえば、ＬＣＤまたはＯＬＥＤパネル）に力を適用するＤＭＡを含み得る。力は、周囲の空気に結合するディスプレイパネルの振動を作り出し、これにより、たとえば人間の耳に聞こえ得る２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの範囲の音波が生成される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
概要
分散モードラウドスピーカにおける圧電トランスデューサは、異なる周波数で音を生成するために使用される複数の電極対を含み得る。たとえば、圧電トランスデューサは、各電極対の間を延在する圧電セラミック材料のような圧電材料の層を含み得る。たとえば、当該層は、層の上部上の電極対からの第１の電極と、層の下の電極対からの第２の電極とを有し得る。
【０００３】
分散モードラウドスピーカは、分散モードラウドスピーカが音を生成し得る周波数の範囲内の周波数の特定のサブセットで音を生成するために、複数の電極対のうちの１つ以上に選択的にエネルギー供給（energize）する駆動モジュールを含む。駆動モジュールは、たとえば分散モードアクチュエータに接続されるディスプレイパネルのような負荷に、周波数の特定のサブセットで音を生成させるよう、１つ以上の選択された電極対に電流を提供し得、および／または、１つ以上の選択された電極対に発振電圧を印加し得る。
【０００４】
一般的に、トランスデューサおよび分散モードラウドスピーカの周波数応答は、各電極対に印加される駆動電圧に依存して変化する。さらに、応答は典型的には、電極対の数、電極の幾何学的形状、および、電極対同士の間の間隔といった他の要因にも依存して変化する。したがって、応答を最適化するために、分散モードラウドスピーカの音響出力周波数および圧電材料の層上の電極対の位置に基づいて、各電極対のために異なる駆動電圧が選択され得る。異なる数の電極対および電極対の異なる幾何学的形状も設計段階において選択され得る。
【０００５】
一般的に、第１の局面では、方法は、ある周波数の範囲内において負荷の振動を引き起こすように適合される分散モードラウドスピーカの圧電カンチレバータイプのトランスデューサについて、周波数の範囲から、振動を出力する周波数のサブセットを決定することを含み、トランスデューサは、トランスデューサの長さに沿って位置決めされる２つ以上の電極対を含み、各電極対は、トランスデューサの圧電層の第１の側上の第１の電極と、トランスデューサの圧電層の第１の側とは反対側の第２の側上の第２の電極とを含み、方法はさらに、周波数のサブセットについて、トランスデューサ上の各対の相対位置に基づいて、２つ以上の電極対の各々のためのそれぞれの入力電圧を選択することを含み、２つ以上の電極対のうちの少なくとも２つのためのそれぞれの入力電圧が異なっており、方法はさらに、トランスデューサに、出力周波数の範囲内で負荷上に振動力を生成させるよう、２つ以上の電極対の各々にそれぞれの入力電圧を印加することを含み、出力周波数の範囲内で負荷上に振動力を生成するために、トランスデューサは、トランスデューサの長さに沿って変化する量だけ圧電層を変位させる振動を受け、それぞれの入力電圧は、ある電極対に対応するトランスデューサ上の位置であって、圧電応答の活性化が圧電層の変位と位相外れである位置における活性化を低減するように選択される。
【０００６】
当該方法の実現例は、以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。各入力電圧は、対応する振幅および対応する位相を含み得る。それぞれの入力電圧は、振動力のために、トランスデューサによって引き込まれる電流を低減するように選択され得る。
【０００７】
周波数のサブセットは、０ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの範囲の周波数、または、４ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの範囲の周波数を含み得る。
【０００８】
トランスデューサは、２つの電極対を有し得、ちょうど２つの電極対を有してもよい。トランスデューサは、３つの電極対を有し得、ちょうど３つの電極対を有してもよい。
【０００９】
一般的に、さらなる局面において、システムは、ある周波数の範囲内において負荷の振動を引き起こすように適合される分散モードラウドスピーカの圧電カンチレバータイプのトランスデューサを含み、トランスデューサは、圧電層と、トランスデューサの長さに沿って位置決めされる２つ以上の電極対とを含み、各電極対は、圧電層の第１の側上の第１の電極と、圧電層の第１の側とは反対側の第２の側上の第２の電極とを含み、システムはさらに、周波数の範囲から、振動を出力する周波数のサブセットを決定し、かつ、周波数のサブセットについて、トランスデューサ上の各対の相対位置に基づいて、２つ以上の電極対の各々のためのそれぞれの入力電圧を選択するよう適合されるコントローラを含み、２つ以上の電極対のうちの少なくとも２つのためのそれぞれの入力電圧が異なっており、システムはさらに、２つ以上の電極対の各々と電気的に連通する駆動モジュールを含み、駆動モジュールは、トランスデューサに、出力周波数の範囲内で負荷上に振動力を生成させるよう、２つ以上の電極対の各々にそれぞれの入力電圧を印加するよう適合されており、出力周波数の範囲内で負荷上に振動力を生成するために、トランスデューサは、トランスデューサの長さに沿って変化する量だけ圧電層を変位させる振動を受けるよう構成されており、コントローラは、ある電極対に対応するトランスデューサ上の位置であって、圧電応答の活性化が圧電層の変位と位相外れである位置における活性化を低減するようにそれぞれの入力電圧を選択するよう適合される。
【００１０】
システムの実現例は、以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。各入力電圧は、振幅および対応する位相を含み得る。コントローラは、振動力のために、トランスデューサによって引き込まれる電流を低減するようにそれぞれの入力電圧を選択するよう適合され得る。
【００１１】
周波数のサブセットは、０ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの範囲の周波数、または、４ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの範囲の周波数を含み得る。
【００１２】
トランスデューサは、２つの電極対を有し得、ちょうど２つの電極対を有してもよい。トランスデューサは、３つの電極対を有し得、ちょうど３つの電極対を有してもよい。
【００１３】
圧電層はセラミック材料を含み得る。
一般的に、本明細書において記載される主題のさらなる革新的な局面は、以下の方法において具現化され得る。当該方法は、ある周波数の範囲内において音を生成するために負荷の振動を引き起こす力を作り出すように適合される分散モードラウドスピーカの圧電トランスデューサについて、周波数の範囲から、振動を出力する周波数のサブセットを決定するアクションと、音を生成するために、圧電トランスデューサに含まれる２つ以上の電極対から１つ以上の電極対を周波数のサブセットに基づいて選択するアクションとを含み、各電極対は、圧電トランスデューサに含まれる層の第１の側上の第１の電極と、上記層の第１の側とは反対側の第２の側上の第２の電極とを含み、上記層の異なる部分に接続される。当該方法はさらに、負荷に提供されると負荷に周波数のサブセット内の音を生成させる力を圧電トランスデューサに生成させるよう、２つ以上の電極対の各々に接続される駆動モジュールが、選択された１つ以上の電極対の各々に電流を提供するアクションを含む。この局面の他の実施形態は、対応するコンピュータシステム、装置、および、１つ以上のコンピュータ記憶デバイスに記録されるコンピュータプログラムを含み、その各々は上記方法のアクションを実行するように構成される。１つ以上のコンピュータのコンピュータシステムは、動作時にシステムにアクションを行わせる、システムにインストールされるソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、または、それらの組み合わせを有することによって、特定の動作またはアクションを実行するように構成され得る。１つ以上のコンピュータプログラムは、データ処理装置によって実行されると、当該装置にアクションを実行させる命令を含むことによって、特定の動作またはアクションを実行するように構成され得る。
【００１４】
一般的に、本明細書において記載される主題の１つの革新的な局面は、以下の分散モードラウドスピーカを含むシステムにおいて具現化され得る。当該分散モードラウドスピーカは、各々が、ａ）圧電トランスデューサに含まれる層の第１の側上の第１の電極を含み、ｂ）上記層の第１の側とは反対側の第２の側上の第２の電極を含み、かつ、ｃ）上記層の異なる部分に接続される２つ以上の電極対を含む圧電トランスデューサであって、ある周波数の範囲の音波を生成するために負荷の振動を引き起こす力を作り出すように適合される圧電トランスデューサと、当該圧電トランスデューサについて、周波数の範囲から、振動を出力する周波数のサブセットを決定し、かつ、音を生成するために、圧電トランスデューサに含まれる２つ以上の電極対から１つ以上の電極対を周波数のサブセットに基づいて選択するように構成されるコントローラと、２つ以上の電極対の各々に接続される駆動モジュールであって、負荷に提供されると負荷に音を生成させる力を圧電トランスデューサに生成させるよう、２つ以上の電極対のうちの少なくともいくつかに電流を提供するように適合され、かつ、負荷に提供されると負荷に周波数のサブセット内の音を生成させる力を圧電トランスデューサに生成させるよう、選択された１つ以上の電極対の各々に電流を提供するように構成される駆動モジュールとを含む。この局面の他の実施形態は、対応するコンピュータシステム、方法、および、１つ以上のコンピュータ記憶デバイスに記録されるコンピュータプログラムを含み、その各々は上記方法のアクションを実行するように構成される。コンピュータシステムは、１つ以上のコンピュータを含み得、動作時にシステムにアクションを行わせる、システムにインストールされるソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、または、それらの組み合わせを有することによって、特定の動作またはアクションを実行するように構成され得る。１つ以上のコンピュータプログラムは、データ処理装置によって実行されると、当該装置にアクションを実行させる命令を含むことによって、特定の動作またはアクションを実行するように構成され得る。
【００１５】
一般的に、本明細書において記載される主題の１つの革新的な局面は、スマートフォンを含む装置において具現化され得る。当該装置は、コンテンツを提示するように構成されるディスプレイと、圧電トランスデューサとを含む。圧電トランスデューサは、各々が、ａ）圧電トランスデューサに含まれる層の第１の側上の第１の電極を含み、ｂ）上記層の第１の側とは反対側の第２の側上の第２の電極を含み、かつ、ｃ）上記層の異なる部分に接続される２つ以上の電極対を含み、ある周波数の範囲の音波を生成するよう負荷の振動を引き起こす力を作り出すように適合される。当該装置はさらに、当該圧電トランスデューサについて、周波数の範囲から、振動を出力する周波数のサブセットを決定し、かつ、音を生成するために、圧電トランスデューサに含まれる２つ以上の電極対から１つ以上の電極対を周波数のサブセットに基づいて選択するように構成されるコントローラと、２つ以上の電極対の各々に接続される駆動モジュールであって、負荷に提供されると負荷に音を生成させる力を圧電トランスデューサに生成させるよう、２つ以上の電極対の少なくともいくつかに電流を提供するように適合され、かつ、負荷に提供されると負荷に周波数のサブセット内の音を生成させる力を圧電トランスデューサに生成させるよう、選択された１つ以上の電極対の各々に電流を提供するように構成される駆動モジュールと、スマートフォンのためのアプリケーションを実行するように構成される１つ以上のアプリケーションプロセッサと、１つ以上のアプリケーションプロセッサによって実行されると、１つ以上のアプリケーションプロセッサに当該アプリケーションを実行させるように動作可能な命令が格納される１つ以上のメモリとを含む。この局面の他の実施形態は、対応するコンピュータシステム、方法、および、１つ以上のコンピュータ記憶デバイスに記録されるコンピュータプログラムを含み、その各々は上記動作のアクションを実行するように構成される。コンピュータシステムは、１つ以上のコンピュータを含み得、動作時にシステムにアクションを行わせる、システムにインストールされるソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、または、それらの組み合わせを有することによって、特定の動作またはアクションを実行するように構成され得る。１つ以上のコンピュータプログラムは、データ処理装置によって実行されると、当該装置にアクションを実行させる命令を含むことによって、特定の動作またはアクションを実行するように構成され得る。
【００１６】
前述の実施形態および他の実施形態は各々、以下の特徴の１つ以上を、単独でまたは組み合わせて任意に含み得る。音を生成するために、圧電トランスデューサに含まれる２つ以上の電極対から１つ以上の電極対を周波数のサブセットに基づいて選択することは、２つ以上の電極対から電極対のサブセットを周波数のサブセットに基づいて選択することを含み得る。周波数の範囲から、音を出力する周波数のサブセットを決定することは、周波数の範囲から、音を出力する高周波数範囲サブセットを決定することを含み得る。周波数のサブセットに基づいて、２つ以上の電極対から電極対のサブセットを選択することは、決定された高周波数範囲サブセットに基づいて、２つ以上の電極対から１つの電極対を選択することを含み得る。決定された高周波数範囲サブセットに基づいて、２つ以上の電極対から１つの電極対を選択することは、決定された高周波数範囲サブセットに基づいて、ａ）圧電トランスデューサに固定的に接続され、ｂ）負荷に接続され、かつ、ｃ）圧電トランスデューサから負荷に力を伝達する支持部に最も近い特定の電極対を選択することを含み得る。当該方法は、周波数の範囲から、上記音とは異なる音である第２の音を出力する中周波数範囲サブセットを決定することと、決定された中周波数範囲サブセットに基づいて、圧電トランスデューサに含まれる３つ以上の電極対から２つ以上の特定の電極対を選択することとを含み得、３つ以上の電極対は２つ以上の電極対を含み、当該方法はさらに、３つ以上の電極対の各々に接続される駆動モジュールが、圧電トランスデューサに力を負荷に提供させ、かつ、中間周波数範囲サブセット内の第２の音を負荷に生成させるよう、選択された２つ以上の電極対の各々に電流を提供することを含み得る。
【００１７】
いくつかの実現例では、音を生成するために、圧電トランスデューサに含まれる２つ以上の電極対から１つ以上の電極対を周波数のサブセットに基づいて選択することは、周波数のサブセットに基づいて、２つ以上の電極対のすべてを選択することを含み得る。周波数の範囲から、音を出力する周波数のサブセットを決定することは、周波数の範囲から、音を出力する低周波数範囲サブセットを決定することを含み得る。周波数のサブセットに基づいて、２つ以上の電極対のすべてを選択することは、決定された低周波数範囲サブセットに基づいて、２つ以上の電極対のすべてを選択することを含み得る。
【００１８】
いくつかの実現例では、システムは負荷を含む。システムはスマートフォンを含んでもよい。負荷は、たとえばコンテンツを提示するように構成されるスマートフォンのディスプレイであり得る。ディスプレイは、スマートフォンを操作するユーザにコンテンツを提示し得る。分散モードラウドスピーカは、圧電トランスデューサに強固に接続される支持部を含み得る。当該支持部は、負荷に接続されると、圧電トランスデューサによって生成される力の少なくともいくつかを負荷に伝達する。２つ以上の電極対からの少なくともいくつかの電極対は、共通の接地を共有してもよく、別個の接地を有してもよい。電極対のうちのいくつかは、共通の接地を共有してもよく、電極対のうちのいくつかは、別個の接地を有してもよい。２つ以上の電極対からの各電極対は、別個の接地を有してもよい。層はセラミックであってもよい。
【００１９】
他の利点のうち、以下に記載されるシステムおよび方法は、分散モードラウドスピーカの電力使用を低減し得、分散モードラウドスピーカにおけるインピーダンスを増加し得、分散モードラウドスピーカにおける静電容量を低減し得、または、これらの２つ以上の組み合わせを達成し得る。
【発明の効果】
【００２０】
開示されるシステムおよび方法の利点は、たとえば、所望のレベルのパフォーマンスを達成しながら、より高い周波数での動作中に分散モードラウドスピーカによる電流使用を低減することを含み得る。別の利点は、たとえば、所望のレベルのパフォーマンスを達成しながら、より高い周波数での動作中に分散モードラウドスピーカによる電力、エネルギーまたは電圧の使用を低減することを含み得る。付加的な利点は、所与の合計の印加電圧についてＤＭＬによって生成される合計の力を増加することを含み得る。トランスデューサの慣性エネルギーの効率的な使用も企図される。
【００２１】
本明細書において記載される主題の１つ以上の実現例の詳細は、添付の図面および以下の記載に記載されている。当該主題の他の特徴、局面および利点は、記載、図面および請求の範囲から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】分散モードラウドスピーカを含む例示的なデバイスを示す図である。
【図１Ｂ】分散モードラウドスピーカを含む例示的なデバイスを示す図である。
【図１Ｃ】分散モードラウドスピーカを含む例示的なデバイスを示す図である。
【図２Ａ】出力周波数サブセットに基づいてトランスデューサ層を作動させるために電極対に別々にエネルギー供給する分散モードラウドスピーカを示す図である。
【図２Ｂ】出力周波数サブセットに基づいてトランスデューサ層を作動させるために電極対に別々にエネルギー供給する分散モードラウドスピーカを示す図である。
【図２Ｃ】出力周波数サブセットに基づいてトランスデューサ層を作動させるために電極対に別々にエネルギー供給する分散モードラウドスピーカを示す図である。
【図３】圧電トランスデューサに含まれる２つ以上の電極対のサブセットに電流を提供するためのプロセスのフロー図である。
【図４Ａ】音響出力周波数における分散モードラウドスピーカの概略図である。
【図４Ｂ】異なる音響出力周波数における分散モードラウドスピーカの概略図である。
【図５Ａ】出力音響周波数の関数として分散モードラウドスピーカ（ＤＭＬ）によって生成される力の合計振幅（１ボルト当たり）のシミュレーションプロットである。
【図５Ｂ】出力音響周波数の関数として、図５ＡのＤＭＬについて各電極対によって個々に生成される力の振幅のシミュレーションプロットである。
【図６】出力音響周波数の関数として、図５Ａ〜図５Ｂにおいてモデル化されたＤＭＬの各電極対の相対位相のシミュレーションプロットである。
【図７】ＤＭＬの各電極対のための異なる入力電圧を選択するためのプロセスのフロー図である。
【図８Ａ】出力周波数の関数としてＤＭＬにおける各電極対のための入力電圧の実部のシミュレートされたプロットである。
【図８Ｂ】出力周波数の関数としてＤＭＬにおける各電極対のための入力電圧の虚部のシミュレートされたプロットである。
【図９Ａ】音響出力周波数の関数としてＤＭＬについてのシミュレートされた合計の力出力のプロットである。
【図９Ｂ】音響出力周波数の関数としてＤＭＬについてのシミュレートされた電流引き込みのプロットである。
【図１０Ａ】２つの電極対を有するＤＭＬの概略図である。
【図１０Ｂ】２セクションの圧電トランスデューサについてのモーメント図である。
【図１１Ａ】周波数の関数として、２つの電極対を有するＤＭＬによって生成される、１ボルト当たりの合計の力のプロットである。
【図１１Ｂ】周波数の関数として、２つの電極対を有するＤＭＬによって生成される、電流引き込みのプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
さまざまな図面における同様の参照番号および名称は、同様の要素を示す。
詳細な説明
図１Ａ〜図１Ｃは、分散モードラウドスピーカ１０２を含む例示的なデバイス１００を示す。スマートフォンまたは別のタイプのコンピュータなどのデバイス１００は、音を生成するために、図１Ｃに示される分散モードラウドスピーカ１０２を使用する。音は、電話での会話、音楽、オーディオストリーム、ビデオ用の音またはゲーム用の音といった任意のタイプの音であってもよい。
【００２４】
分散モードラウドスピーカ１０２は、（たとえば、屈曲波によって）振動し、音波を生成するパネル１０４を含む。パネル１０４は、音波を生成し得る、デバイス１００に含まれる任意の適切なパネルであり得る。たとえば、パネル１０４は、デバイス１００に含まれるディスプレイパネルであってもよい。ディスプレイパネルは、タッチスクリーンまたは任意の他の適切なタイプのディスプレイを含み得る。
【００２５】
パネル１０４は、圧電トランスデューサ１０８（またはＤＭＡ）からパネル１０４に力を伝達する、図１Ｂ〜図１Ｃに示される支持部１０６に接続される。パネル１０４は、支持部１０６がパネル１０４に効率的に力を伝達し得るように支持部１０６に強固に接続される。いくつかの実現例では、パネル１０４は、デバイス１００の製造中に支持部１０６に取り外し可能に接続され得る。たとえば、支持部１０６はパネル１０４から切り離され得る。いくつかの例では、パネル１０４は、支持部１０６に固定的に接続され得る。たとえば、支持部１０６は、パネル１０４から支持部１０６を取り外すのに損傷を生じることなく、パネル１０４に永久的に固定されるように意図される。
【００２６】
いくつかの実現例では、別のコンポーネントが、パネル１０４と支持部１０６との間の接続の部分になり得る。たとえば、支持部１０６は、パネル１０４に強固に接続するシャーシに強固に接続してもよい。
【００２７】
圧電トランスデューサ１０８は、カンチレバータイプの構造において支持部１０６に一端にて接続されており（たとえば、トランスデューサの反対側の端部は、支持部１０６に接続されておらず、したがって、自由に振動する）、これにより、圧電トランスデューサ１０８によって生成される力の少なくともいくつかを圧電トランスデューサ１０８から支持部１０６を通じてパネル１０４に伝達することが可能になる。圧電トランスデューサ１０８は、圧電トランスデューサ１０８が支持部１０６に効率的に力を伝達し得るように、支持部１０６に強固に接続される。いくつかの例では、圧電トランスデューサ１０８は、支持部１０６に固定的に接続され、たとえば、支持部１０６に永久的に固定される。そのため、取り外すことによって、支持部１０６、圧電トランスデューサ１０８、またはその両方に損傷が引き起こされる。圧電トランスデューサ１０８は、たとえば、圧電トランスデューサ１０８が支持部１０６から、どちらにも損傷を与えることなく切り離され得るように、支持部１０６に取り外し可能に接続され得る。
【００２８】
圧電トランスデューサ１０８は、分散モードラウドスピーカ１０２に含まれる駆動モジュールからの信号の受け取りに応答して作動することによって力を生成する。たとえば、圧電トランスデューサ１０８は、複数の電極対１１０〜１１４を含み、電極対１１０〜１１４の各々は、対応する電極対１１０〜１１４が駆動モジュールから活性化信号、たとえば電流を受け取ることを可能にするよう、駆動モジュールに接続される。電極対１１０〜１１４が駆動モジュールから信号を受け取ると、電極対１１０〜１１４は、圧電トランスデューサ１０８の圧電材料の層１１６の少なくとも部分にわたって電界を生成する。電界は圧電材料の寸法における物理的変化を引き起こし、アクチュエータの関連付けられる変位によって力が生成される。
【００２９】
電極対１１０〜１１４は、任意の適切な態様で層１１６に接続され得る。たとえば、電極対１１０〜１１４は、たとえば堆積およびパターニングプロセスを通じて、製造中に層１１６に固定的に接続されてもよい。電極対１１０〜１１４は別個の接地を含み得る。たとえば、電極１１０ａ、１１２ａおよび１１４ａは、各々が対応する接地電極１１０ｂ、１１２ｂおよび１１４ｂを有する正の電極であり得る。圧電トランスデューサ１０８は、正の電極および接地電極の任意の適切な組み合わせを含み得る。たとえば、電極１１０ａ、１１２ｂおよび１１４ｂは正の電極であり得る一方、他の電極１１０ｂ、１１２ａおよび１１４ａは接地電極であり得る。いくつかの例では、電極対１１０〜１１４は、共通の接地を含み得る。たとえば、電極１１０ａ、１１２ａおよび１１４ａは、正の電極であってもよく、電極１１０ｂ、１１２ｂおよび１１４ｂは、単一の共通の接地電極であってもよい。
【００３０】
層１１６は、任意の適切なタイプの圧電材料であり得る。たとえば、層１１６は、セラミックまたは結晶圧電材料であり得る。セラミック圧電材料の例は、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ビスマスフェライト、およびニオブ酸ナトリウムを含む。結晶質圧電材料の例は、トパーズ、チタン酸鉛、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムを含む。
【００３１】
電極対１１０〜１１４は、任意の適切な導電性材料を含み得る。たとえば、電極は、ニッケル、銅もしくは銀などの金属、または、導電性ポリマーであり得る。
【００３２】
電極対１１０〜１１４による層１１６の作動は、層１１６の大きな表面に対して垂直な鉛直方向１１８における層１１６の部分の運動であり得る。駆動モジュールから信号を受け取る電極対１１０〜１１４に依存して、層１１６の異なる部分が別々に作動する。たとえば、第１の電極対１１０ａ−ｂは、駆動モジュールから信号を受け取ると、支持部１０６に最も近く第１の電極対１１０ａ−ｂに接続された層１１６の部分を主に作動させ得る。第２の電極対１１２ａ−ｂは、駆動モジュールから信号を受け取ると、第２の電極対１１２ａ−ｂに接続された層１１６の中間部分を主に作動させ得る。第３の電極対１１４ａ−ｂは、駆動モジュールから信号を受け取ると、支持部１０６から最も離れ第３の電極対１１４ａ−ｂに接続された層１１６の端部を主に作動させ得る。
【００３３】
いくつかの実現例では、さまざまな電極対１１０〜１１４は、信号を受け取ることに応答して、層１１６のそれぞれの部分を主に作動させる。層１１６の隣接する部分が、電極対が接続される層１１６のそれぞれの部分よりも低い程度で作動し得るからである。たとえば、第１の電極対１１０ａ−ｂは、駆動モジュールから信号を受け取ると、第１の電極対１１０ａ−ｂに接続された層１１６の部分を主に作動させて力を生成するとともに、第２の電極対１１２ａ−ｂに接続された層１１６の部分のいくつかをさらに作動させ得る。
【００３４】
分散モードラウドスピーカ１０２は、層１１６の異なる部分の別個の選択、エネルギー供給、またはその両方を可能にするために、複数の電極を含む。たとえば、分散モードラウドスピーカ１０２は、ある周波数での音のより良好な再生のために、電力消費を低減するために、または、その両方のために電極のいくつかに選択的にエネルギー供給し得る。
【００３５】
図２Ａ〜図２Ｃは、出力周波数サブセットに基づいてトランスデューサ層２０４を作動するよう電極対２０２ａ−ｃに別々にエネルギー供給する分散モードラウドスピーカ２００を示す。分散モードラウドスピーカ２００は、図１を参照して論じた分散モードラウドスピーカ１０２の例であり得る。電極対２０２ａ−ｃは、電極対１１０〜１１４に対応し得る。トランスデューサ層２０４は、層１１６に対応し得る。支持部２０８は支持部１０６に対応し得る。
【００３６】
分散モードラウドスピーカ２００に含まれる駆動モジュール２０６は、図２Ａに示されるように、高周波数の音を生成する際、電極対２０２ａ−ｃのいくつかのみにエネルギー供給し得る。いくつかの例では、駆動モジュール２０６は、高周波数の音の生成のために第１の電極対２０２ａにエネルギー供給してもよい。第１の電極対２０２は、電極２０２ａ−ｃおよびトランスデューサ層２０４を含む圧電トランスデューサが接続される支持部に最も近くあり得る。駆動モジュール２０６は、音を生成する際の電力消費を低減するために、電極対２０２ａ−ｃのいくつかのみにエネルギー供給してもよい。
【００３７】
駆動モジュール２０６は、図２Ｂに示されるように、中周波数の音を生成するよう、複数の電極対２０２ａ−ｂにエネルギー供給し得る。複数の電極対２０２ａ−ｂは、２つ以上の電極対を含んでもよい。複数の電極対２０２ａ−ｂは、分散モードラウドスピーカ２００に含まれる電極対２０２ａ−ｃのすべてよりも少ない電極対を含んでもよい。いくつかの例では、駆動モジュール２０６は、中周波数の音を生成するために、隣接する電極対、たとえば、支持部に最も近い２つの電極対２０２ａ−ｂ、または支持部２０８から最も遠い２つの電極対２０２ｂ−ｃを選択およびエネルギー供給してもよい。いくつかの例では、駆動モジュール２０６は、互いに隣接しない２つの電極対、たとえば、第１の電極対２０２ａおよび第３の電極対２０２ｃを選択およびエネルギー供給してもよい。
【００３８】
駆動モジュール２０６は、図２Ｃに示されるように、低周波数の音を生成するよう、複数の電極対２０２ａ−ｃにエネルギー供給し得る。複数の電極対２０２ａ−ｃは、３つ以上の電極対を含んでもよい。たとえば、駆動モジュール２０６は、低周波数の音を生成するよう、分散モードラウドスピーカ２００に含まれる電極対２０２ａ−ｃのすべてを選択およびエネルギー供給してもよい。駆動モジュール２０６は、分散モードラウドスピーカ２００による低周波数の音のより正確な再生のために、たとえば、広い範囲の低周波数の音を再生するために、複数の電極対２０２ａ−ｃを選択してもよい。
【００３９】
図３は、圧電トランスデューサに含まれる２つ以上の電極対のサブセットに電流または電圧を提供するためのプロセス３００のフロー図である。たとえば、プロセス３００は、デバイス１００からの分散モードラウドスピーカ１０２によって使用され得る。
【００４０】
分散モードラウドスピーカは、出力すべき音を識別する入力を受け取る（３０２）。たとえば、分散モードラウドスピーカに含まれる駆動モジュールまたはコントローラは、出力すべき音を識別する信号を受け取り得る。信号は、ラウドスピーカ、分散モードラウドスピーカまたはその両方のための任意の適切なタイプの信号であり得る。駆動モジュールまたはコントローラは、デバイス上で実行されるアプリケーション、たとえばスマートフォン上の電話または音楽アプリケーションから入力を受け取り得る。駆動モジュールは、分散モードラウドスピーカにおいてコントローラと同じコンポーネントであってもよい。いくつかの例では、駆動モジュールは、分散モードラウドスピーカにおいてコントローラとは異なるコンポーネントであってもよい。
【００４１】
分散モードラウドスピーカは、ある周波数の範囲内で音波を生成するように構成される。たとえば、そのすべてが分散モードラウドスピーカに含まれるパネル、支持部および圧電トランスデューサについての構成パラメータを潜在的に含む分散モードラウドスピーカの製造設計は、分散モードラウドスピーカが音を生成し得る周波数の範囲に対応し得る。
【００４２】
分散モードラウドスピーカは、音を出力する周波数のサブセットを決定する（３０４）。周波数のサブセットは、分散モードラウドスピーカが音を生成し得る周波数範囲からの周波数のサブセットである。周波数のサブセットは、分散モードラウドスピーカが音を生成し得る周波数の範囲の適切なサブセットであり得る。駆動モジュールまたはコントローラは、周波数のサブセットを決定するために信号からのデータを使用し得る。たとえば、駆動モジュールまたはコントローラは、音を出力する周波数のサブセットを信号が識別する、と決定し得る。
【００４３】
分散モードラウドスピーカは、音を生成するために、周波数のサブセットに基づいて、圧電トランスデューサに含まれる２つ以上の電極対から１つ以上の電極対を選択する（３０６）。駆動モジュールまたはコントローラは、周波数のサブセットに基づいて、１つ以上の電極対を選択するために任意の適切な方法を使用し得る。いくつかの例では、駆動モジュールまたはコントローラは、音を生成するために、周波数のサブセットについて、エネルギー供給すべき電極対の数、エネルギー供給すべき電極対についての識別子、または、その両方を出力するアルゴリズムを使用し得る。たとえば、駆動モジュールまたはコントローラは、圧電トランスデューサに含まれる２つ以上の電極対から１つ以上の電極対を選択する際に、周波数範囲から周波数サブセット範囲の入力値へのマッピングを使用し得る。
【００４４】
いくつかの例では、コントローラが駆動モジュールとは異なるコンポーネントであり、かつ、周波数のサブセットを決定する場合、コントローラは、周波数のサブセットについてのデータを駆動モジュールに提供する。たとえば、コントローラは、音を出力する周波数のサブセットを決定し、周波数のサブセットについてのデータを駆動モジュールに提供する。周波数のサブセットについてのデータは、周波数のサブセットを識別するデータであり得、たとえば、周波数のサブセットの数値を表すデータであり得る。周波数のサブセットについてのデータを受け取ることに応答して、駆動モジュールは、音を生成するために、圧電トランスデューサに含まれる１つ以上の電極対を選択するよう、周波数のサブセットについてのデータを使用する。
【００４５】
分散モードラウドスピーカは、圧電トランスデューサを含む。分散モードラウドスピーカは、２以上の任意の適切な数の電極対を含み得る。たとえば、分散モードラウドスピーカは、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、または９つの電極対を含んでもよい。
【００４６】
分散モードラウドスピーカは、駆動モジュールを使用して、選択された１つ以上の電極対の各々に電流または電圧を提供する（３０８）。たとえば、駆動モジュールは、選択された１つ以上の電極対から正の電極に電流を提供する。電極対のうちの少なくともいくつかが共通の接地を共有する場合、駆動モジュールは、各々が電極対のうちの１つからの別個の正の電極に入力電流を提供し、分散モードラウドスピーカは、共通の接地を介して当該電極対から出力電流を受け取る。電極対が別個の接地電極を有する場合、分散モードラウドスピーカは、選択された１つ以上の電極対から別個の正の電極に入力電流を提供することに基づいて、選択された１つ以上の電極対からの別個の接地電極から出力電流を受け取る。
【００４７】
分散モードラウドスピーカは、選択された１つ以上の電極対を使用して圧電トランスデューサにより力を生成する（３１０）。当該力は、負荷に提供されると、周波数のサブセット内の音を負荷に生成させる。たとえば、電極対による電流の受け取りにより、圧電トランスデューサに含まれる層が作動され、力が生成される。分散モードラウドスピーカに含まれる支持部は、力または力の少なくとも部分を圧電トランスデューサからパネルに伝達し得る。パネルによる力または力の部分の受け取りによって、パネルは振動し、入力によって識別される音を生成する。
【００４８】
いくつかの実現例では、プロセス３００は、付加的なステップ、より少ないステップを含み得、または、ステップのいくつかは複数のステップに分割され得る。たとえば、分散モードラウドスピーカは、音を生成するために、プロセス３００において他のステップを実行することなく、音を出力する周波数のサブセットを決定し、１つ以上の電極対を選択してもよい。いくつかの例では、分散モードラウドスピーカは、プロセス３００において他のステップを実行することなく、ステップ３０４、ステップ３０６およびステップ３０８を実行してもよい。
【００４９】
プロセス３００におけるステップのうちの１つ以上は、プロセス３００における以前のステップに応答して自動的に実行されてもよい。たとえば、分散モードラウドスピーカは、入力を受け取ることに応答して周波数のサブセットを決定してもよい。分散モードラウドスピーカは、周波数のサブセットを決定することに応答して、圧電トランスデューサに含まれる２つ以上の電極対から１つ以上の電極対を選択してもよい。駆動モジュールは、１つ以上の電極対を選択することに応答して、選択された１つ以上の電極対の各々に電流を提供し得る。圧電トランスデューサは、駆動モジュールから電流を受け取ることに応答して、力を生成し得る。
【００５０】
一般的に、ＤＭＬの効率は、音響出力周波数の関数として各電極対のための駆動電圧の適切な選択によって改善（たとえば、最適化）され得る。たとえば、図４Ａおよび図４Ｂを参照して、トランスデューサ層４１６の３つの異なる部分にエネルギー供給するための電極対４０１ａ−ｂ、４０２ａ−ｂおよび４０３ａ−ｂを有する分散モードラウドスピーカ（またはＤＭＬ）４００を検討する。交流電圧が電極対（たとえば、４０１ａ−ｂ、４０２ａ−ｂ、および４０３ａ−ｂ）に印加されると、その電極対に対応するトランスデューサ層４１６の部分は、印加電圧の周波数と同じ周波数で運動するようエネルギー供給される。トランスデューサの他の部分も機械的結合によって運動することになる。
【００５１】
トランスデューサ層４１６は、支持部４０６を介してパネル（または負荷）４０４に接続されたトランスデューサ（またはＤＭＡ）４０８の部分である。分散モードラウドスピーカ４００は、図１を参照して論じられる分散モードラウドスピーカ１０２の例であり得る。電極対４０１ａ−ｂ、４０２ａ−ｂおよび４０３ａ−ｂは、電極対１１０〜１１４に対応し得る。トランスデューサ層４１６は、トランスデューサ層１１６に対応し得る。支持部４０６およびパネル４０４は、支持部１０６およびパネル１０４に対応し得る。
【００５２】
一般的に、トランスデューサ層４１６の出力音響周波数および幾何学的形状に依存して、ｚ方向におけるトランスデューサ層４１６の部分の相対変位および速度（たとえば、振動プロファイル）は、層の長さに沿って変化する。したがって、トランスデューサ層の異なる部分は、出力周波数に依存して、互いに「位相が合って」または「位相が外れて」運動し得る。
【００５３】
図４Ａ〜図４Ｂは、より低い出力周波数およびより高い出力周波数のそれぞれについてトランスデューサ層４１６の瞬間的な運動の簡略化された例を示すことによって、この原理を示す。図４Ａに示されるように、（たとえば、４ｋＨｚを下回る）より低い出力音響周波数では、トランスデューサ層４１６の大部分、したがって、電極対４０１ａ−ｂ、４０２ａ−ｂ、および４０３ａ−ｂは、ｚ方向において「位相が合って」運動する。換言すれば、トランスデューサ層４１６の部分はすべて、ｚ方向において同じ方向の速度を有する。図４Ａは、トランスデューサ層４１６の部分がすべて同時に下方に運動している場合のスナップショットを示す。しかしながら、たとえば、（たとえば４ｋＨｚを上回る）より高い出力周波数では、異なる電極対４０１ａ−ｂ，４０２ａ−ｂ，４０３ａ−ｂに対応する（ｘ軸に沿った）トランスデューサ層４１６の異なる部分は、図４Ｂに示されるように、ｚ方向において異なる「位相」で運動する。たとえば、電極対４０１ａ−ｂに対応するトランスデューサ層４１６の部分は上方に運動しているが、電極対４０２ａ−ｂ，４０３ａ−ｂに対応する部分は下方に運動している。より高い出力周波数は、トランスデューサ層４１６における異なるモードの作用に起因して、そのような位相が外れた運動をもたらし得ると考えられる。そのような位相が外れた運動によって、図４Ｂに示されるように、トランスデューサ層４１６の部分が、層の残りの一次的な（または意図された）アクションに反するように作用し得、および／または、一次的な（または意図された）アクションに寄与しなくなり得る。「一次的なアクション」は、トランスデューサ層４１６の平均的な運動量または速度を指す。
【００５４】
トランスデューサ層４１６の部分が、たとえば、より高い出力周波数のために、層の残り（たとえば、電極対４０１ａ−ｂに対応するトランスデューサ層４１６の部分）の一次的な運動の意図された方向とは反対の方向に運動している場合、層の当該部分にエネルギー供給するように電極対に印加される電圧は、所望の音響出力に寄与しない場合がある。その電極に印加される電圧をオフすること、または、反対の交番する極性の電圧を印加することによって、トランスデューサ層４１６の一次的なアクションと「位相が外れて」運動する部分によって無駄になるエネルギーを低減し得ることを、効率は要求し得る。代替的または付加的な経験的アプローチでは、ある位置における活性化または力が圧電層の変位と位相外れである場合に、入力電圧は、ある電極対に対応するトランスデューサ上の当該位置において、圧電応答の活性化、たとえば、印加される電圧による圧電力を低減するように選択され得る。換言すれば、電圧入力は、その位置に適用される力と反対方向にトランスデューサが運動する位置、または、その位置に適用される力と位相が外れて運動する位置上において低減され得る。実施形態では、入力電圧は、活性化または力が圧電層の変位と位相が外れている電極対に対応するトランスデューサ上の位置において、圧電応答の活性化、たとえば、印加される電圧による圧電力を最小化するように選択され得る。
【００５５】
したがって、一般的に、トランスデューサ層４１６の部分が「位相が外れて」運動することになる出力周波数（たとえば、より高い出力周波数）において、単一の電圧でトランスデューサ全体を駆動する代わりに、トランスデューサ層４１６を異なる電極対４０１ａ−ｂ、４０２ａ−ｂ、４０３ａ−ｂに印加される異なる電圧で駆動することが有利であり得る。この原理は、他の出力周波数およびトランスデューサ層の幾何学的形状に拡張され得る。いくつかの実施形態では、異なる出力周波数でのトランスデューサの振動プロファイルを観察し、印加する電圧をそれに従って修正することによって経験的に最適化が達成され得る。いくつかの実施形態では、最適化は、分析的に達成され得、および／または、最適化アルゴリズムを使用するシミュレーションを通じて達成され得る。
【００５６】
一般的に、各電極対４０１ａ−ｂ,４０２ａ−ｂ,４０３ａ−ｂは、トランスデューサ層４１６の両端に静電容量を生じさせる。たとえば、単一の電極対に由来する静電容量は、１００ｎＦと１０００ｎＦとの間であり得、または、２００ｎＦと４５０ｎＦとの間（たとえば、４３０ｎＦ）であり得る。静電容量は、３つの電極にわたって加算的（たとえば、直列）であり得る。たとえば、トランスデューサ４０８の合計の静電容量（または電気的負荷）は、３００ｎＦと３μＦとの間であり得、または、０．７５μＦと１．５μＦとの間であり得る（たとえば、１．３μＦまで加算）。
【００５７】
より高い出力周波数では、トランスデューサ４０８のより高い静電容量は、電流のより大きなフローを必要とし得る。たとえば、トランスデューサ４０８に接続された電子増幅器は、電源レール（supply rail）によって制限される制御された出力電圧を生成し得る。トランスデューサの容量負荷は、周波数に反比例する電気インピーダンスを示し得る。したがって、増幅器によって引き込まれる電流は、周波数に比例して増加し得る。いくつかの実施形態では、音響出力周波数の関数としてトランスデューサ層の電極対のための駆動電圧の適切な選択の利点は、（たとえば、４ｋＨｚを上回る）より高い出力周波数での動作中の電流フロー（または引き込み）を低減することを含み得る。
【００５８】
いかなる特定の理論にも拘束されることを望まないが、音響出力周波数ｆで負荷４０４に所与の力を適用するためにトランスデューサ４０８によって必要とされる無効電力（Ｐｒ）は、
【００５９】
【数１】
2021517396.tif 000003
【００６０】
で表され、式中、Ｃはトランスデューサ４０８の合計の静電容量であり、Ｖは入力電圧である。この式は、より高い出力周波数ｆにおいて、所与の力を生成するために、より高い静電容量Ｃが、より高い電力Ｐｒを必要とすることを示している。いくつかの実施形態では、利点は、より高い周波数（たとえば４ｋＨｚを上回る）での動作中に必要とされる電力を低減することを含み得る。電力Ｐｒおよび電流Ｉは、以下のように関係付けられる。
【００６１】
【数２】
2021517396.tif 000004
【００６２】
したがって、上で論じたように、電流フローを低減することは、電力消費を低減することに関係付けられる。
【００６３】
図５Ａを参照して、出力音響周波数の関数として、分散モードラウドスピーカのＤＭＡ（たとえば、トランスデューサ４０８）によって生成される（１ボルト当たりの）力の合計の振幅のシミュレートされたプロットが示される。シミュレーションでは、ＤＭＡは、等しい面積であって１．３μＦの合計の静電容量（または電気負荷）の３つの電極対（たとえば、４０１ａ−ｂ，４０２ａ−ｂ，４０３ａ−ｂ）を有し、これらはすべて同じ発振入力電圧で駆動された。
【００６４】
図５Ｂを参照して、図５ＡのＤＭＡの出力音響周波数の関数として、各電極対１、２および３（たとえば、４０１ａ−ｂ，４０２ａ−ｂ，４０３ａ−ｂ）によって個々に生成される力の振幅が示されている。プロットは、同じ発振入力電圧で駆動されると、各電極対の出力の効率は異なり得、出力音響周波数に依存し得ることを示している。たとえば、電極対１（たとえば、４０１ａ−ｂ）は、より低い音響出力周波数において、他の電極対よりも高い電力出力を生成するが、その同じ電極は、より高い音響出力周波数（たとえば、４ｋＨｚを上回る）において、他の電極対２および３（たとえば、４０２ａ−ｂ，４０３ａ−ｂ）よりも低い電力出力を生成する。
【００６５】
図６を参照して、出力音響周波数についての関数として、図５Ａ〜図５Ｂにおいてモデル化されるＤＭＡの各電極対１、２、および３の相対位相が示される。電極対（たとえば、４０１ａ−ｂ，４０２ａ−ｂ，４０３ａ−ｂ）を参照して使用される「相対位相」は、その対の位置においてトランスデューサによって負荷（たとえば、４０４）に送達される力を指す。たとえば、より低い周波数では、すべての力の寄与は互いに位相が合っている。より高い周波数では、電極対１からの寄与は、位相が１８０°外れている（すなわち、反転している）。
【００６６】
図６において分かるように、４ｋＨｚの出力周波数を上回ると、電極１の位相は、電極２および３の位相とは反対になる。換言すれば、電極１は、トランスデューサの一次的なアクションに反して作用している（たとえば、反対の力および／または運動量を生成している）。
【００６７】
図７を参照して、いくつかの実施形態では、方法７００は、ＤＭＡ（たとえば、４０８）の各電極対（たとえば、４０１ａ−ｂ，４０２ａ−ｂ，４０３ａ−ｂ）のために、ＤＭＡの音響周波数出力に依存して、異なる入力電圧を選択する。当該選択によって、たとえば、ＤＭＡによって生成される合計の力が増加し得、および／または、所与の出力される力を生成するためにＤＭＡによって使用される電流（たとえば、「電流負荷」または「電流引き込み」）が低減し得る。たとえば、プロセス７００は、図４Ａ〜図４Ｂに示される分散モードラウドスピーカ４００によって使用され得る。
【００６８】
分散モードラウドスピーカは、出力すべき音を識別する入力を受け取る（７０２）。たとえば、分散モードラウドスピーカに含まれる駆動モジュール（たとえば、２０６）またはコントローラは、出力すべき音を識別する信号を受け取り得る。信号は、スピーカ、分散モードラウドスピーカ、またはその両方のための任意の適切なタイプの信号であり得る。駆動モジュールまたはコントローラは、たとえばスマートフォン上の電話または音楽アプリケーションといった、デバイス上で実行されるアプリケーションから入力を受け取り得る。
【００６９】
分散モードラウドスピーカは、音を出力する周波数のサブセットを決定する（７０４）。周波数のサブセットは、分散モードラウドスピーカが音を生成し得る周波数の範囲からの周波数のサブセットである。駆動モジュールまたはコントローラは、周波数のサブセットを決定するために信号からのデータを使用し得る。たとえば、駆動モジュールまたはコントローラは、音を出力する周波数のサブセットを信号が識別すると決定し得る。
【００７０】
いくつかの実施形態では、分散モードラウドスピーカが音を生成し得る周波数の範囲は、０ｋＨｚと２０ｋＨｚとの間であり、たとえば、２０Ｈｚ〜１０ｋＨｚ、５０Ｈｚ〜１０ｋＨｚ、または２００Ｈｚと１０ｋＨｚとの間である。
【００７１】
トランスデューサの部分の位相が外れる挙動が現れ始める「より低い」周波数と「より高い」周波数との間の遷移は、モード周波数において起こり得る。低い基本共振周波数（たとえば、４ｋＨｚ）を有する実現例の場合、より高次のモード（たとえば、１０ｋＨｚ）においてオーディオ帯域内でさらなる遷移があり得る。いくつかの実施形態では、音を出力する周波数のサブセットは、０ｋＨｚと４ｋＨｚとの間（たとえば、「より低い周波数」）、または、４ｋＨｚと１０ｋＨｚとの間（たとえば、「より高い周波数」）である。いくつかの実施形態では、周波数のより低いサブセットは、４ｋＨｚと１０ｋＨｚとの間であり、周波数のより高いサブセットは、１０ｋＨｚと２０ｋＨｚとの間である。
【００７２】
分散モードラウドスピーカは、周波数のサブセットについて、トランスデューサ上の各対の相対位置に基づいて、２つ以上の電極対（たとえば、４０１ａ−ｂ,４０２ａ−ｂ,４０３ａ−ｂ）の各々のためのそれぞれの入力電圧を選択する（７０６）。２つ以上の電極対のうちの少なくとも２つのためのそれぞれの入力電圧は異なる。
【００７３】
いくつかの例では、駆動モジュールまたはコントローラは、周波数のサブセットについて、ＤＭＡのそれぞれの部分にエネルギー供給するために、（たとえば、それぞれの振幅および相対位相を有する）異なる発振入力電圧を各電極対に出力するアルゴリズムを使用し得る。いくつかの実施形態では、入力電圧は、所与の合計の印加電圧についてＤＭＡによって生成される合計の力を増加させ、および／または、所与の力を適用するためにＤＭＡによって使用される電流を低減するように選択され得る。たとえば、アルゴリズムは、本明細書において参照により全文が援用される米国特許番号第９，０４１，６６２号に記載されるシステミック最適化アルゴリズムであり得る。
【００７４】
いくつかの実施形態では、電極対のための入力電圧は、発振入力電圧である。いくつかの実施形態では、入力電圧は、対応する振幅および対応する位相を有する。入力電圧の振幅は−１５Ｖ〜＋１５Ｖの範囲である。電圧は圧電層の厚さに依存し得、印加電圧の制限は、たとえば５００ｋＶ／ｍなどの電界強度に関して特定され得る。入力電圧の位相は、−１８０°と＋１８０°との間の範囲である。位相差は−９０°と＋９０°との間の範囲であり得る。
【００７５】
代替的または付加的には、ＤＭＡ上の電極対（たとえば、電極対４０１ａ−ｂ）は、たとえば４ｋＨｚを上回る周波数において、ＤＭＡの一次的なアクションと位相が外れるように運動すると、電源供給されないままにされ得る。代替的または付加的には、ＤＭＡ上の電極対（たとえば、電極対４０１ａ−ｂ）は、たとえば４ｋＨｚを上回る周波数において、ＤＭＡの一次的なアクションと位相が外れるように運動すると、他の電極対（４０２ａ−ｂ，４０３ａ−ｂ）の入力電圧と位相が外れた振動電圧によりエネルギー供給され得る。いかなる特定の理論にも拘束されることを望むものではないが、位相が外れた電極対に電源供給されないままにする、または、ある周波数サブセットにおいて異なる位相の電圧で電源供給されたままにすることは、ＤＭＬの電流引き込み（current draw）を低減することを補助し得る。
【００７６】
いくつかの例では、図３に関連して詳述されるように、コントローラが駆動モジュールとは異なるコンポーネントであり、周波数のサブセットを決定する場合、コントローラは、周波数のサブセットについてのデータを駆動モジュールに提供する。
【００７７】
分散モードラウドスピーカは、駆動モジュールを使用して、２つ以上の電極対の各々にそれぞれの入力電圧を印加し、これにより、トランスデューサが、出力周波数の範囲内で負荷に対して振動力を生成する（７０８）。振動力は、負荷に供給されると、負荷に周波数のサブセット内で音を生成させる。
【００７８】
いくつかの実現例では、プロセス７００は、付加的なステップ、より少ないステップを含み得、または、ステップのいくつかは複数のステップに分割され得る。
【００７９】
図８Ａ〜図８Ｂを参照して、シミュレーションにおいて、ＤＭＬ（たとえば、４００）の各等しいサイズの電極１〜３（たとえば、対４０１ａ−ｂ，４０２ａ−ｂ，４０３ａ−ｂに対応する）のための発振入力電圧を選択して、ＤＭＬによって引き込まれる電流を低減する、および／または、ＤＭＬによって生成される力を増加するよう、米国特許第９，０４１，６６２号に記載されるシステミック最適化アルゴリズムが使用された。一般的に、米国特許第９，０４１，６６２号に記載されるアルゴリズムは、入力「電力」が一定に保たれるという制約内で、ターゲット応答を最大化または最小化するために使用され得る。図８Ａ〜図８Ｂに示される例では、ターゲット応答は力であり、入力は電圧であった。比較目的のために、３つの電極対のための電圧は、それらの振幅（または大きさ）の和の２乗が１（unity）になるように正規化された。図８Ａでは、（たとえば、対４０１ａ−ｂ，４０２ａ−ｂ，４０３ａ−ｂに対応する）各電極１〜３について、ゲインとして表される入力電圧の実部Ｖｒが、出力周波数の関数としてプロットされる。図８Ｂでは、（たとえば、対４０１ａ−ｂ，４０２ａ−ｂ，４０３ａ−ｂに対応する）各電極１〜３について、ゲインとして表される入力電圧の虚部Ｖｉｍが、出力周波数の関数としてプロットされる。アルゴリズムにより、合計の電力ゲインは１である。これらのゲインは、音楽のような任意の入力信号に同時に適用され得る。
【００８０】
図８Ａ〜図８Ｂに示されるように、異なる電圧が各電極に印加され、電圧入力はＤＭＬ（たとえば４００）の出力周波数に依存した。所与の周波数における各電極対のための印加される電圧の振幅（または大きさ）は、
【００８１】
【数３】
2021517396.tif 000005
【００８２】
であり、相対位相θは、
【００８３】
【数４】
2021517396.tif 000006
【００８４】
であった。
図９Ａ〜図９Ｂは、音響出力周波数の関数として、各電極対のための電圧入力セットの２つの選択について、それぞれシミュレートされた合計のＤＭＬ力出力および電流引き込みを比較する。ここでも、比較目的のために、３つの電極対のための電圧セットは、それらの和の２乗が１になるように正規化された。実線の「最適化」曲線は、図８Ａ〜図８Ｂに示される入力電圧を３つの電極対１〜３に印加した結果であった。破線の「等しい」曲線は、３つの電極対１〜３の各々のための等しい同位相の一定の電圧（たとえば、各々大きさが
【００８５】
【数５】
2021517396.tif 000007
【００８６】
である）の印加に対応する。
図９Ａを参照して、電圧の「最適化」された選択によって、「等しい」曲線と同じ合計の入力電圧の大きさについて、すべての周波数において、ＤＭＡのための出力力がより高くなった。図９Ｂを参照して、電圧の「最適化」された選択の電流引き込みは、特に４ｋＨｚを上回る出力周波数について、「等しい」曲線よりも低かった。換言すれば、電圧の「最適化」された選択を有するＤＭＬは、すべての３つの電極対について同じ一定の電圧を使用するＤＭＬよりも、より低い電流引き込みでより高い力を生成することにおいてより効率的であることが示された。
【００８７】
図４Ａ〜図４Ｂは、等しいサイズの３つの電極対４０１ａ−ｂ，４０２ａ−ｂ，４０３ａ−ｂを有するＤＭＡ４０８を示しているが、異なるサイズの他の数の電極対および／または電極が企図される。いくつかの実施形態では、ＤＭＡによって生成される合計の力を増加するために、および／または、所与の力を適用するようＤＭＡによって使用される電流を低減するために、電極対の数ならびに電極対の位置および面積を選択するよう、米国特許第９，０４１，６６２号に記載されるシステミック最適化アルゴリズムのようなシステミック最適化アルゴリズムが使用され得る。いかなる特定の理論にも拘束されることを望まないが、各対は別個の電気入力を必要とし得、潜在的にＤＭＬにコストおよび複雑さを付加するので、より少ない電極対を使用することが有利であり得る。
【００８８】
図１０Ａを参照して、分散モードラウドスピーカ（またはＤＭＬ）１０００は、トランスデューサ層１０１６の２つの異なる部分にエネルギー供給するための２つの電極対１００１ａおよび１００２ａを有する。トランスデューサ層４１６は、支持部１００６を介してパネル（または負荷）に接続されたトランスデューサ（またはＤＭＡ）の部分である。分散モードラウドスピーカ１０００は、図１を参照して論じた分散モードラウドスピーカ１０２の例であり得るが、２つの電極対を有する。
【００８９】
いくつかの実施形態では、電極対１００１ａおよび１００２ａのサイズ（たとえば、面積）は等しい。いくつかの実施形態では、電極対１００１ａおよび１００２ａのサイズは等しくない。いかなる特定の理論にも拘束されることを望まないが、電極対のサイズ（面積）は、その静電容量を決定し得る。上で論じたように、より高い静電容量は、より高い電流使用要件および／またはエネルギー使用要件につながり得る。
【００９０】
いくつかの実施形態では、電極対（たとえば、１００１ａおよび１００２ａ）が異なるサイズである場合、電極のための入力電圧を選択する方法は、電極対の異なる静電容量を考慮し得る。
【００９１】
いくつかの実施形態では、（たとえば、米国特許第９，０４１，６６２号に記載される）最適化アルゴリズムを用いて、（１）たとえば、所与の合計の印加される電圧についてＤＭＡによって生成される力を増加する電圧使用、（２）たとえば、所与の力を適用するためにＤＭＡによって使用される電流を低減する電流使用、または、（３）たとえば所与の力を適用するためにＤＭＡによって使用される合計のエネルギーを低減するエネルギー使用、のうちの１つを最適化するよう電極対（たとえば、１０００ａおよび１００２ａ）のための入力電圧が決定され得る。エネルギーは電流に電圧を乗じたものである。
【００９２】
いくつかの実施形態では、最適化アルゴリズムに使用される正規化技術は、上記（１）〜（３）のいずれが最適化されているかに依存する。電圧使用の最適化の場合、各電極ｉに印加される電圧Ｖｉの２乗和は１に等しい。すなわち、
【００９３】
【数６】
2021517396.tif 000008
【００９４】
である。電流使用の最適化の場合、各電極ｉの静電容量Ｃｉと電圧Ｖｉの和は、以下のように正規化される。
【００９５】
【数７】
2021517396.tif 000009
【００９６】
エネルギー使用の最適化の場合、正規化は以下のとおりである。
【００９７】
【数８】
2021517396.tif 000010
【００９８】
いくつかの実施形態では、電極のすべてが同じ静電容量Ｃを有する場合、３つの最適化のすべては、電極対のための入力電圧の同じ比につながり得る。
【００９９】
いくつかの実施形態では、最適化はさらに、ＤＭＡの外側の外部電気回路の構成（たとえば、ＤＭＡを組み込んだ携帯電話の増幅器におけるワイヤ）を考慮し得る。いくつかの実施形態では、最適化は、実現例の経済的なコストも考慮し得る。
【０１００】
いくつかの実施形態では、トランスデューサ上のどこに電極対を位置決めするべきかを決定するために、カンチレバータイプのトランスデューサ（たとえば、４１６）のモード形状（たとえば、曲げ応答および／または慣性）が使用され得る。換言すれば、トランスデューサの全長に沿って位置する連続する電極をどこで「分割」するべきかを決定する。いくつかの実施形態では、トランスデューサは、出力周波数に依存して異なるモード形状を有する。理論に束縛されるものではないが、モード形状に基づくそのような最適化は、トランスデューサのエネルギーのより効率的な使用を可能にし得る。
【０１０１】
図１０Ｂを参照して、２セクションの圧電トランスデューサ１０４０についてのモーメント図が示される。トランスデューサ１０４０の２つのセクション１０１１ａおよび１０１２ａは、２つの電子対（たとえば、１００１ａおよび１００２ａ）に対応し得る。より高い周波数では、セクション１０１１ａおよび１０１２ａは、反対の位相を有する（たとえば、反対方向に運動している）。各セクション１０１１ａおよび１０１２ａは、その端部において、反対のモーメントを提供する。すなわち、セクション１０１１ａのためにモーメント１０２０ａおよび１０２０ｂを提供し、セクション１０１２ａのためにモーメント１０２０ｃおよび１０２０ｄを提供する。各端部についての曲げモーメントの方向は、紙面において矢印で示されている。２つのセクション１０１１ａおよび１０１２ａは、位置１０３２において分割され得る。
【０１０２】
いくつかの実施形態では、トランスデューサ１０４０の曲げモーメントの極大（local maximum）において、位置１０３２が選択され得る。理論に縛られることを望むものではないが、極大は、２つのセクション１０１１ａおよび１０１２ａのモーメント１０２０ｂおよび１０２０ｃがそれぞれ位相が合っており（たとえば、同じ方向を有しており）、互いを補強する場合に発生する。
【０１０３】
いくつかの実施形態では、トランスデューサ１０４０の曲げモーメントの極大を決定するために、分析モデルが使用され得る。たとえば、トランスデューサ上の正規化された位置ξの関数としてのモード形状Ｙ（たとえば、ｚ軸変位）についての式は、以下のとおりである。
【０１０４】
【数９】
2021517396.tif 000011
【０１０５】
式中、ξは０と１との間であり、σは＋／−１に向かう傾向があり、λは（異なるモード形状に対応する）モード番号に依存するπ／２の奇数倍の固有値乗数（たとえば、３π／２、５π／２など）である。この式は、Robert D. BlevinsによるFormulas for Natural Frequency and Mode Shape, p.108から抜粋されている。
【０１０６】
曲げモーメントの極大は、Ｙの二次導関数の最大を求めることによって導出され得る。
【０１０７】
【数１０】
2021517396.tif 000012
【０１０８】
ξが第Ｎのモードについて１／Ｎの倍数に等しい場合、概して、Ｙ” （たとえば、分割部１０３２がトランスデューサ１０４０上に位置し得る）の極大（たとえば、波腹）が発生する。表１は、最初の４つのモードについて小数点以下第３位までのξの実際の値を示す。
【０１０９】
【表１】
2021517396.tif 000013
【０１１０】
この分析モデルに基づいて、１／Ｎの位置でトランスデューサ１０４０を分割することは、トランスデューサのモード形状力学の点で最適に近いように思われる。換言すれば、トランスデューサ１０４０の長さをカバーする電極は、トランスデューサ１０４０の長さのほぼ中央で分割され得、これにより、２つの等しい電極対が作り出され得る。代替的または付加的には、トランスデューサ１０４０の長さをカバーする電極は、トランスデューサ１０４０の長さのほぼ１／３および２／３で分割され得、これにより、３つの等しい電極対が作り出され得る。
【０１１１】
図１１Ａを参照して、２つの電極対（たとえば、１０００ａおよび１００２ａ）を有するＤＭＡ（たとえば、１０００）によって生成される１ボルト当たりのシミュレートされた合計の力が、周波数の関数として示されている。点線の「等しい」曲線は、等しいサイズの２つの電極対を有するＤＭＡによって生成される力である。理論に縛られることを望むものではないが、「等しい」曲線は、電圧使用または電流使用の最適化のいずれかを表し得る。それらによって、等しいサイズの電極対について同じ曲線が得られるからである。破線の「電圧最適化」および「電荷最適化」曲線は、上記分析モデルによって規定されるように、電極対が０．５２９で分割されるＤＭＡによって生成される力を表す。最適化は、上述したように、米国特許第９，０４１，６６２号に記載されている最適化アルゴリズムを用いて行われた。図１１Ａでは、３つの曲線のすべてがほぼ等しい。
【０１１２】
図１１Ｂは、周波数の関数として、２つの電極対（たとえば、１０００ａおよび１００２ａ）を有するＤＭＡ（たとえば、１０００）によって引き込まれる合計の電流を示す。曲線は、図１１Ａと同じタイプのＤＭＡ電極分割に対応する。
【０１１３】
いかなる特定の理論にも拘束されることを望まないが、図１１Ａ〜図１１Ｂにおける結果は、電極を等しい部分に分割することによって、分析モデルによって見出される正確な値を使用するのに類似した利点が得られることを示している。この類似性は、ＤＭＡがほぼカンチレバービームのみであるという事実に起因し得る。
【０１１４】
上記の実施形態は、ビーム状の矩形のＤＭＡ幾何学的形状を企図したが、幅が長さの有意な割合である（たとえば、プレート状）デバイスも企図される。たとえば、米国特許第７，１４９，３１８号に示されるように、矩形および台形の幾何学的形状が企図される。米国特許第７，１４９，３１８号は、全文、参照により本明細書に援用される。上記の分析モデルに基づき電極を対に分割することに関する教示はさらに、直接的な類似性によって、そのような他の幾何学的形状に適用され得る。
【０１１５】
いくつかの実現例では、分散モードラウドスピーカがスマートフォンに含まれる場合、スマートフォンは、ディスプレイ、たとえば、ディスプレイパネル、１つ以上のプロセッサ、および、１つ以上のメモリを含み得る。ディスプレイは、音を生成するために分散モードラウドスピーカによって使用される負荷であり得る。いくつかの例では、スマートフォンは、分散モードラウドスピーカのための、音を生成する際に使用するディスプレイとは異なる負荷を含み得る。
【０１１６】
メモリは、たとえば、分散モードラウドスピーカが出力すべきサウンドを識別する入力を受け取るアプリケーションのための命令を格納し得る。１つ以上のプロセッサ、たとえば、１つ以上のアプリケーションプロセッサは、アプリケーションを実行するよう、１つ以上のメモリに格納された命令を使用し得る。アプリケーション、たとえば、電話アプリケーション、音楽アプリケーションまたはゲームの実行中、当該アプリケーションは、ユーザに出力すべき音を決定し得る。アプリケーションは、分散モードラウドスピーカに音についてのデータを提供する。
【０１１７】
分散モードラウドスピーカにおけるコントローラまたは駆動モジュールは、音についてのデータを入力として受け取る。コントローラは、スマートフォンにおける同じコンポーネントであり得る。いくつかの例では、コントローラは、スマートフォンにおける駆動モジュールとは異なるコンポーネントである。コントローラ、駆動モジュール、または、これら２つの組み合わせは、音についてのデータを使用して、周波数のサブセットを決定し、１つ以上の電極対を選択し、選択された１つ以上の電極対に電流を提供する。
【０１１８】
いくつかの例では、１つ以上のプロセッサ、１つ以上のメモリ、またはその両方は、駆動モジュール、コントローラ、または、その両方とは別個のものである。たとえば、コントローラ、駆動モジュール、または、その両方は、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つのメモリ、または、その両方を含み得る。少なくとも１つのプロセッサは、上記１つ以上のプロセッサとは異なるプロセッサのセットであってもよい。少なくとも１つのメモリは、上記１つ以上のメモリとは異なるメモリであってもよい。
【０１１９】
本明細書に記載される主題および機能的な動作の実施形態は、デジタル電子回路において実現され得、有形的に具現化されるコンピュータソフトウェアまたはファームウェアにおいて実現され得、本明細書で開示される構造およびそれらの構造的均等物を含むコンピュータハードウェアにおいて実現され得、または、それらのうちの１つ以上の組み合わせにおいて実現され得る。本明細書に記載される主題の実施形態は、１つ以上のコンピュータプログラムとして実現され得る。すなわち、データ処理装置によって実行するための有形の一時的でないプログラムキャリア上にエンコードされたコンピュータプログラム命令、または、データ処理装置の動作を制御するための有形の一時的でないプログラムキャリア上にエンコードされたコンピュータプログラム命令の１つ以上のモジュールとして実現され得る。代替的または付加的には、プログラム命令は、データ処理装置による実行のために適切な受信装置への送信のために情報をエンコードするために生成される人工的に生成される伝搬信号、たとえば、マシンによって生成される電気信号、光学信号、または電磁信号上でエンコードされ得る。コンピュータ記憶媒体は、マシン読み取り可能なストレージデバイス、マシン読み取り可能なストレージ基板、ランダムもしくはシリアルアクセスメモリデバイス、または、それらのうちの１つ以上の組み合わせであり得る。
【０１２０】
「データ処理装置」という用語は、データ処理ハードウェアを指し、一例として、プログラマブルプロセッサまたは複数のプロセッサを含む、データを処理するためのすべての種類の装置、デバイス、およびマシンを包含する。装置はさらに、たとえばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array））またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路（application-specific integrated circuit））といった特殊用途論理回路であり得るか、または、当該特殊用途論理回路をさらに含み得る。装置は、ハードウェアに加えて、コンピュータプログラムのための実行環境を作り出すコードを任意に含み得、たとえば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、オペレーティングシステム、または、それらのうちの１つ以上の組み合わせを構成するコードを任意に含み得る。
【０１２１】
たとえば、分散モードラウドスピーカ、たとえば、駆動モジュール、コントローラ、または、その両方は、データ処理装置を含み得る。分散モードラウドスピーカは、本明細書において記載される動作のうちの１つ以上を実行するために、少なくとも１つのメモリと関連してデータ処理装置を使用し得る。
【０１２２】
プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、モジュール、ソフトウェアモジュール、スクリプト、または、コードとも称され得るか、または、記載され得るコンピュータプログラムは、コンパイルされた言語もしくは解釈された言語、または宣言的言語もしくは手続き型言語を含む任意の形態のプログラミング言語で記述され得、スタンドアロンプログラムとして、または、コンピューティング環境における使用に好適なモジュール、コンポーネント、サブルーチン、または、他のユニットとして任意の形態で展開され得る。コンピュータプログラムは、ファイルシステムにおけるファイルに対応してもよいが、対応する必要はない。プログラムは、他のプログラムまたはデータを保持するファイルの部分に格納され得る。たとえば、１つ以上のスクリプトが、マークアップ言語ドキュメントに格納され得るか、対象のプログラム専用の単一のファイルに格納され得るか、または、たとえば１つ以上のモジュール、サブプログラム、またはコードの部分を格納するファイルといった複数の協調ファイルに格納され得る。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ上で実行されるように展開され得るか、または、１つの場所に位置するかもしくは複数の場所にわたって分散されるとともに通信ネットワークによって相互接続された複数のコンピュータ上で実行されるように展開され得る。
【０１２３】
本明細書において記載されるプロセスおよび論理フローは、入力データに対して動作するとともに出力を生成することによって機能を実行するよう、１つ以上のコンピュータプログラムを実行する１つ以上のプログラマブルコンピュータによって実行され得る。プロセスおよび論理フローはさらに、たとえばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）といった特殊用途論理回路によって実行され得、装置も、当該特殊用途論理回路として実現され得る。
【０１２４】
コンピュータプログラムの実行に好適なコンピュータは、一例として、汎用マイクロプロセッサ、特殊用途マイクロプロセッサ、もしくは、その両方、または、任意の他の種類の中央処理装置を含む。一般的に、中央処理装置は、リードオンリメモリ、ランダムアクセスメモリ、または、その両方から命令およびデータを受け取る。コンピュータの必須の要素は、命令を実行するための中央処理装置と、命令およびデータを格納するための１つ以上のメモリデバイスとである。一般的に、コンピュータはさらに、たとえば磁気ディスク、光磁気ディスクもしくは光ディスクといった、データを格納するための１つ以上のマスストレージデバイスを含むか、それらからデータを受け取るよう、もしくは、それらにデータを転送するよう動作可能に結合されるか、または、その両方である。しかしながら、コンピュータは、そのようなデバイスを有する必要はない。さらに、コンピュータは、たとえば、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、モバイルオーディオもしくはビデオプレーヤ、ゲームコンソール、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機、または、たとえばユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）フラッシュドライブのようなポータブルストレージデバイスといった別のデバイスに埋め込まれ得る。
【０１２５】
コンピュータプログラム命令およびデータを格納するのに好適なコンピュータ読み取り可能媒体は、たとえば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリデバイスなどの半導体メモリデバイスと、たとえば内部ハードディスクまたはリムーバブルディスクなどの磁気ディスクと、光磁気ディスクと、ＣＤ−ＲＯＭおよびＤＶＤ−ＲＯＭディスクとを含む、すべての形態の不揮発性メモリ、媒体、およびメモリデバイスを含む。プロセッサおよびメモリは、特殊用途論理回路によって補われ得るか、または、特殊用途論理回路に組み込まれ得る。
【０１２６】
分散モードラウドスピーカは、分散モードラウドスピーカによって実行されると、分散モードラウドスピーカに本明細書に記載される１つ以上の動作を実行させる命令を格納する１つ以上のメモリを含み得る。たとえば、命令は、分散モードラウドスピーカに、出力周波数サブセットを決定させ得るか、１つ以上の電極にエネルギー供給し得るか、または、その両方を行ない得る。いくつかの例では、駆動モジュール、コントローラまたはその両方は、１つ以上のメモリまたは１つ以上のメモリのいくつかを含み得る。
【０１２７】
ユーザとのインタラクションを提供するために、本明細書において記載される主題の実施形態は、たとえばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタといったユーザに情報を表示するためのディスプレイデバイスと、ユーザがコンピュータに入力を提供し得るキーボードおよびマウスまたはトラックボールといったポインティングデバイスとを有するコンピュータ上で実現され得る。他の種類のデバイスも、ユーザとのインタラクションを提供するために使用され得る。たとえば、ユーザに提供されるフィードバックは、たとえば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバックといった任意の形態の感覚フィードバックであり得る。さらに、ユーザからの入力は、音響入力、スピーチ入力、または、触覚入力を含む任意の形態で受け取られ得る。さらに、コンピュータは、ユーザによって使用されるデバイスにドキュメントを送り、当該デバイスからドキュメントを受け取ることによって、ユーザとインタラクションし得る。たとえば、ウェブブラウザから受け取られる要求に応答して、ウェブページをユーザのデバイス上のウェブブラウザに送信することによってユーザとインタラクションし得る。
【０１２８】
本明細書は、多くの具体的な実現例の詳細を含むが、これらは、請求され得る範囲に対する限定として解釈されるべきではなく、むしろ、特定の実施形態に固有であり得る特徴の記載として解釈されるべきである。別個の実施形態の文脈において本明細書に記載されているある特徴は、単一の実施形態において組み合わせて実現され得る。反対に、単一の実施形態の文脈において記載されるさまざまな特徴は、複数の実施形態において別々に、または、任意の適切なサブコンビネーションで実現され得る。さらに、特徴は、ある組み合わせで作用すると上述され得、最初にそのように請求され得るが、請求される組み合わせからの１つ以上の特徴は、いくつかの場合においては、その組み合わせから取り除かれ得、請求される組み合わせは、サブコンビネーションまたはサブコンビネーションの変形に向けられ得る。
【０１２９】
同様に、動作は、図面において特定の順序で示されているが、これは、所望の結果を達成するために、そのような動作が、示された特定の順序で実行されること、もしくは、逐次の順序で実行されることを必要とすると理解されるべきではなく、または、すべての示された動作が実行されることを必要とすると理解されるべきではない。ある状況では、マルチタスクおよび並列処理が有利であり得る。さらに、上述の実施形態におけるさまざまなシステムモジュールおよびコンポーネントの分離は、すべての実施形態においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきではなく、記載されるプログラムコンポーネントおよびシステムは、一般的に、単一のソフトウェアプロダクトに一緒に統合され得るか、または、複数のソフトウェアプロダクトにパッケージ化され得ることが理解されるべきである。
【０１３０】
主題の特定の実施形態を記載した。他の実施形態は、添付の請求の範囲の範囲内である。たとえば、請求の範囲に記載される動作は、異なる順序で実行され得、それでも所望の結果を達成し得る。一例として、添付の図面に示されるプロセスは、所望の結果を達成するために、必ずしも、示される特定の順序または逐次の順序を必要としない。いくつかの場合、マルチタスクおよび並列処理が有利であり得る。
【図１Ａ】
2021517396.tif 000014
【図１Ｂ】
2021517396.tif 000015
【図１Ｃ】
2021517396.tif 000016
【図２Ａ】
2021517396.tif 000017
【図２Ｂ】
2021517396.tif 000018
【図２Ｃ】
2021517396.tif 000019
【図３】
2021517396.tif 000020
【図４Ａ】
2021517396.tif 000021
【図４Ｂ】
2021517396.tif 000022
【図５Ａ】
2021517396.tif 000023
【図５Ｂ】
2021517396.tif 000024
【図６】
2021517396.tif 000025
【図７】
2021517396.tif 000026
【図８Ａ】
2021517396.tif 000027
【図８Ｂ】
2021517396.tif 000028
【図９Ａ】
2021517396.tif 000029
【図９Ｂ】
2021517396.tif 000030
【図１０Ａ】
2021517396.tif 000031
【図１０Ｂ】
2021517396.tif 000032
【図１１Ａ】
2021517396.tif 000033
【図１１Ｂ】
2021517396.tif 000034
【手続補正書】
【提出日】令和2年11月19日(2020.11.19)
【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】
方法であって、
ある周波数の範囲内において負荷の振動を引き起こすように適合される分散モードラウドスピーカの圧電カンチレバータイプのトランスデューサについて、周波数の前記範囲から、振動を出力する周波数のサブセットを決定することを含み、前記トランスデューサは、前記トランスデューサの長さに沿って位置決めされる２つ以上の電極対を含み、各電極対は、前記トランスデューサの圧電層の第１の側上の第１の電極と、前記トランスデューサの前記圧電層の前記第１の側とは反対側の第２の側上の第２の電極とを含み、
前記方法はさらに、
周波数の前記サブセットについて、前記トランスデューサ上の各対の相対位置に基づいて、前記２つ以上の電極対の各々のためのそれぞれの入力電圧を選択することを含み、前記２つ以上の電極対のうちの少なくとも２つのためのそれぞれの入力電圧が異なっており、
前記方法はさらに、
前記トランスデューサに、出力周波数の前記範囲内で前記負荷上に振動力を生成させるよう、前記２つ以上の電極対の各々にそれぞれの前記入力電圧を印加することを含み、
出力周波数の前記範囲内で前記負荷上に前記振動力を生成するために、前記トランスデューサは、前記トランスデューサの前記長さに沿って変化する量だけ前記圧電層を変位させる振動を受け、それぞれの前記入力電圧は、ある電極対に対応する前記トランスデューサ上の位置であって、圧電応答の活性化が前記圧電層の変位と位相外れである位置における前記活性化を低減するように選択される、方法。
【請求項２】
各入力電圧は、対応する振幅および対応する位相を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
周波数の前記サブセットは、０ｋＨｚ〜１０ｋＨｚを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
周波数の前記サブセットは、４ｋＨｚ〜１０ｋＨｚを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
それぞれの前記入力電圧は、前記振動力のために、前記トランスデューサによって引き込まれる電流を低減するように選択される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記トランスデューサは、２つの電極対を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記トランスデューサは、３つの電極対を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
システムであって、
ある周波数の範囲内において負荷の振動を引き起こすように適合される分散モードラウドスピーカの圧電カンチレバータイプのトランスデューサを含み、前記トランスデューサは、圧電層と、前記トランスデューサの長さに沿って位置決めされる２つ以上の電極対とを含み、各電極対は、前記圧電層の第１の側上の第１の電極と、前記圧電層の前記第１の側とは反対側の第２の側上の第２の電極とを含み、
前記システムはさらに、
周波数の前記範囲から、振動を出力する周波数のサブセットを決定し、かつ、周波数の前記サブセットについて、前記トランスデューサ上の各対の相対位置に基づいて、前記２つ以上の電極対の各々のためのそれぞれの入力電圧を選択するよう適合されるコントローラを含み、前記２つ以上の電極対のうちの少なくとも２つのためのそれぞれの入力電圧が異なっており、
前記システムはさらに、
前記２つ以上の電極対の各々と電気的に連通する駆動モジュールを含み、前記駆動モジュールは、前記トランスデューサに、出力周波数の前記範囲内で前記負荷上に振動力を生成させるよう、前記２つ以上の電極対の各々にそれぞれの前記入力電圧を印加するよう適合されており、
出力周波数の前記範囲内で前記負荷上に前記振動力を生成するために、前記トランスデューサは、前記トランスデューサの前記長さに沿って変化する量だけ前記圧電層を変位させる振動を受けるよう構成されており、
前記コントローラは、ある電極対に対応する前記トランスデューサ上の位置であって、圧電応答の活性化が前記圧電層の変位と位相外れである位置における前記活性化を低減するようにそれぞれの前記入力電圧を選択するよう適合される、システム。
【請求項９】
各入力電圧は、対応する振幅および対応する位相を含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
周波数の前記サブセットは、０ｋＨｚ〜１０ｋＨｚを含む、請求項８または９に記載のシステム。
【請求項１１】
周波数の前記サブセットは、４ｋＨｚ〜１０ｋＨｚを含む、請求項８または９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記振動力のために、前記トランスデューサによって引き込まれる電流を低減するようにそれぞれの入力電圧を選択するよう適合される、請求項８〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記トランスデューサは、２つの電極対を有する、請求項８〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記トランスデューサは、３つの電極対を含む、請求項８〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記圧電層はセラミック材料を含む、請求項８〜１４のいずれか１項に記載のシステム。
【国際調査報告】
2021517396.tif 000035
2021517396.tif 000036