特開 2025-149022 駆動回路及び電気音響変換システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025149022

(43)【公開日】2025-10-08

(54)【発明の名称】駆動回路及び電気音響変換システム

(51)【国際特許分類】

   H04R 3/00 20060101AFI20251001BHJP

【ＦＩ】

H04R3/00 310

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024049448

(22)【出願日】2024-03-26

(71)【出願人】

【識別番号】000006220

【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】木村 祐司

(72)【発明者】

【氏名】小松 基

【テーマコード（参考）】

5D220

【Ｆターム（参考）】

5D220AA47

(57)【要約】

【課題】消費電力を抑制することが可能な駆動回路を提供する。
【解決手段】駆動回路１０は、入力信号を増幅し、増幅した信号を出力信号として出力する増幅器１２と、前記出力信号を、前記入力信号の電圧波形に基づき電圧値が変更されるプルアップ電圧ＶＢＳＴにプルアップし、プルアップされた前記出力信号を駆動信号として、圧電素子２１により駆動されるＭＥＭＳスピーカー２０の前記圧電素子に供給するプルアップ回路と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力信号を増幅し、増幅した信号を出力信号として出力する増幅器と、
前記出力信号を、前記入力信号の電圧波形に基づき電圧値が変更されるプルアップ電圧にプルアップし、プルアップされた前記出力信号を駆動信号として、圧電素子により駆動されるＭＥＭＳスピーカーの前記圧電素子に供給するプルアップ回路と、
を備える駆動回路。

【請求項2】

前記出力信号の電圧が第１電圧のときの前記プルアップ電圧は、前記出力信号の電圧が前記第１電圧より高い第２電圧のときの前記プルアップ電圧より低い請求項１に記載の駆動回路。

【請求項3】

前記出力信号の電圧が第１電圧のときの前記プルアップ電圧は、前記出力信号の電圧波形における最大電圧以下かつ前記第１電圧以上である請求項２に記載の駆動回路。

【請求項4】

前記入力信号の電圧波形に基づき前記増幅器の電源電圧が設定され、
前記プルアップ電圧は、前記電源電圧である請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動回路。

【請求項5】

前記増幅器は、Ｇ級アンプまたはＨ級アンプである請求項４に記載の駆動回路。

【請求項6】

前記駆動信号のうち可聴域の周波数成分を通過させ、かつ可聴域より高い周波数成分を抑圧するローパスフィルタを備える請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動回路。

【請求項7】

前記圧電素子は、圧電体と、前記圧電体に電圧を印加する第１電極及び第２電極と、を備え、
前記駆動信号は、前記第１電極に対し前記第２電極が正の電圧となるように前記圧電素子に供給される請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動回路。

【請求項8】

前記圧電体は、前記第１電極に対し前記第２電極の方が正に自発分極されている請求項７に記載の駆動回路。

【請求項9】

請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動回路と、
前記ＭＥＭＳスピーカーと、
を備える電気音響変換システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、駆動回路及び電気音響変換システムに関する。

【背景技術】

【0002】

電気音響変換器として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いたスピーカーが知られている。ＭＥＭＳの駆動部として圧電素子を用いることが知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第７１５７３３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

圧電素子の圧電体に直流電圧を印加することで、圧電体が分極する。圧電体に印加された直流電圧を印加した後も圧電体は分極状態を維持する。このため、圧電体の圧電特性を高く維持することができる。圧電体に分極とは逆方向の電圧が加わると、分極が消失した状態となる、いわゆる脱分極が生じる。圧電体の脱分極を抑制するために、圧電素子には正の駆動信号を供給する。しかし、圧電素子に正の駆動信号を供給しようとすると、駆動回路の消費電力が大きくなる。

【0005】

本開示は、消費電力を抑制することが可能な駆動回路及び電気音響変換システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の実施形態によれば、駆動回路は、入力信号を増幅し、増幅した信号を出力信号として出力する増幅器と、前記出力信号を、前記入力信号の電圧波形に基づき電圧値が変更されるプルアップ電圧にプルアップし、プルアップされた前記出力信号を駆動信号として、圧電素子により駆動されるＭＥＭＳスピーカーの前記圧電素子に供給するプルアップ回路と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、消費電力を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態に係る電気音響変換システムのブロック図である。

【図2】図２は、第１実施形態におけるＭＥＭＳスピーカーの平面図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る駆動回路のブロック図である。

【図4】図４は、第１比較例に係る駆動回路のブロック図である。

【図5】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、Ａ級またはＢ級アンプ及びＨ級アンプの動作を説明する時間に対する電圧を示す図である。

【図6】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１比較例における時間に対する電圧を示す図である。

【図7】図７は、第２比較例に係る駆動回路のブロック図である。

【図8】図８（ａ）から図８（ｅ）は、第１比較例における時間に対する電圧を示す図である。

【図9】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１実施形態における時間に対する電圧を示す図である。

【図10】図１０は、第２実施形態に係る駆動回路のブロックである。

【図11】図１１は、第２実施形態に係る電気音響変換システムのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について詳細に説明する。下記の実施形態は、発明の技術思想を具体化するための例示であり、本発明を記載された構成や数値に限定するものではない。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を適宜省略する場合がある。各図面が示す各部材の大きさ、位置関係等は、発明の理解を容易にするために誇張して描かれている場合がある。

【0010】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電気音響変換システムのブロック図である。第１実施形態に係る電気音響変換システム１００は、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ：Digital Analog Convertor）３０、駆動回路１０及びＭＥＭＳスピーカー２０を備えている。電気音響変換システム１００には、デジタル音声信号生成部２８から音声デジタル信号が入力する。

【0011】

ＤＡＣ３０は、入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。駆動回路１０は、アナログ信号を増幅し、増幅された駆動信号をＭＥＭＳスピーカー２０に出力する。駆動回路１０は、例えば、オーディオアンプまたはピエゾドライバーである。

【0012】

ＭＥＭＳスピーカー２０は、ＭＥＭＳを用いた電気音響変換器であり、イヤホンまたは設置型のスピーカーである。ＭＥＭＳスピーカー２０は、ＭＥＭＳスピーカー２０を駆動する圧電素子２１を備えている。圧電素子２１は、圧電体２２と、圧電体２２に電圧を印加する電極２３（第１電極）及び２４（第２電極）を備えている。圧電体２２は、電極２３に対し電極２４の方向が正となるように自発分極（矢印２９）されている。電極２３に対し電極２４に正の電圧となるように圧電素子２１に駆動信号に供給される。

【0013】

（ＭＥＭＳスピーカーの説明）
図２は、第１実施形態におけるＭＥＭＳスピーカーの平面図である。図２に示すように、ＭＥＭＳスピーカーは、圧電体２２、可動部２５、トーションバー２６、固定枠２７、電極２３ａ及び２４ａを備えている。固定枠２７は剛体の枠体である。固定枠２７の平面形状は矩形、多角形、円形または楕円形など適宜設定できる。固定枠２７内に可動部２５が設けられている。可動部２５の平面形状は矩形、多角形、円形または楕円形など適宜設定できる。可動部２５には複数のトーションバー２６が設けられている。トーションバー２６と固定枠２７とは圧電体２２により接続されている。

【0014】

固定枠２７には、電極２３ａ及び２４ａが設けられている。電極２３ａ及び２４ａは、固定枠２７に設けられた配線を介し、圧電体２２に接触する電極２３及び２４（図１参照）に電気的に接続されている。電極２３ａと２４ａとの間に電圧が印加されると、電極２３と２４との間に電圧が印加される。これにより、逆ピエゾ効果により、圧電体２２が歪み、可動部２５が駆動する。電極２３と２４との間の電圧値により、可動部２５の駆動量が異なる。電極２３と２４との間に信号Ｓ３またはＳ３ａが加わることにより、可動部２５が駆動してＭＥＭＳスピーカー２０から音が出力される。可動部２５、トーションバー２６及び固定枠２７は、例えばシリコン基板から形成されている。

【0015】

ＭＥＭＳスピーカー２０は、半導体プロセスにより製造されるため、性能のばらつきが小さく、小型、薄型、軽量及び低消費電力である。また、周波数特性が中高域まで平坦である。ＭＥＭＳスピーカー２０では、半導体プロセスより作製された後に、圧電素子２１の圧電体に直流電圧を印加することで、圧電体２２を自発分極させる。圧電体２２に印加された直流電圧を印加した後も圧電体２２は分極状態を維持する。このため、圧電体２２の圧電特性を高く維持することができる。しかし、圧電体２２に自発分極とは逆方向の電圧が加わると、自発分極が消失した状態となる。これを脱分極という。

【0016】

このような特性は、圧電体２２としてペロブスカイト結晶構造を有する圧電体を用いたときに、特に大きい。ペロブスカイト結晶構造を有する圧電体としては、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＰＮＺＴ（チタン酸ジルコン酸ニオブ酸鉛）、ＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛）、ＰＬＴ（チタン酸ランタン鉛）、ＰＭＮ（マグネシウム酸ニオブ酸鉛）、ＰＭＮＮ（マンガン酸ニオブ酸鉛）またはＢａＴｉＯ_３（チタン酸バリウム）である。

【0017】

図２のＭＥＭＳスピーカー２０の構造は、一例であり、ＭＥＭＳスピーカー２０は、圧電素子２１を有しており、圧電素子２１が可動部２５を駆動させる構造であればよい。

【0018】

（駆動回路）
図３は、第１実施形態に係る駆動回路のブロック図である。図３に示すように、駆動回路１０は、増幅器１２及びプルアップ回路１３を備えている。増幅器１２は、Ｈ級アンプである。増幅器１２は、前段アンプ１４、Ｈ級段１６及び昇圧器１８を備えている。前段アンプ１４及びＨ級段１６は、差動入力、差動出力増幅器である。昇圧器１８は、Ｈ級段１６に電源電圧として電圧ＶＢＳＴを供給する。

【0019】

前段アンプ１４は、入力信号である差動信号Ｓ１＋及びＳ１－を差動増幅し、増幅した信号を差動信号Ｓ２＋及びＳ２－として出力する。Ｈ級段１６は、電圧ＶＢＳＴを電源電圧として差動信号Ｓ２＋及びＳ２－を差動増幅し、増幅した信号を差動信号Ｓ３＋及びＳ３－として出力する。

【0020】

プルアップ回路１３は、キャパシタＣ１、Ｃ２、抵抗Ｒ１及びＲ２を備えている。増幅器１２の正出力端子は、キャパシタＣ１を介し圧電素子２１の電極２４に電気的に接続される。増幅器１２の負出力端子は、キャパシタＣ２を介し電極２３に電気的に接続される。キャパシタＣ１と電極２４との間のノードＮ１は抵抗Ｒ１を介して電圧ＶＢＳＴに電気的に接続されている。キャパシタＣ２と電極２３との間のノードＮ２は抵抗Ｒ２を介して接地されている。キャパシタＣ１及び２は、交流信号のカップリングコンデンサである。抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値は、圧電素子２１のインピーダンスに比べ十分に低く、かつ信号Ｓ３＋及びＳ３－が電源及びグランドに漏れない程度の大きさである。ノードＮ１は、電圧ＶＢＳＴにプルアップされ、ノードＮ２は、グランド電位にプルダウンされる。ノードＮ１及びＮ２の信号Ｓ４＋及びＳ４－はそれぞれ電極２４及び２３に供給される。このように、プルアップ回路１３は、増幅器１２が出力した出力信号（Ｓ３＋）－（Ｓ３－）を、電圧ＶＢＳＴにプルアップし、プルアップされた信号（Ｓ４＋）－（Ｓ４－）を駆動信号として圧電素子２１に供給する。

【0021】

（第１比較例）
図４は、第１比較例に係る駆動回路のブロック図である。第１比較例では、プルアップ用の抵抗Ｒ１及びプルダウン用の抵抗Ｒ２が設けられていない。その他の構成は第１実施形態と同じである。

【0022】

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、Ａ級またはＢ級アンプ及びＨ級アンプの動作を説明する時間に対する電圧を示す図である。図５（ａ）は、最終段がＡ級またはＢ級アンプの出力信号Ｖ３の波形と最終段の電源電圧を示す。図５（ａ）に示すように、Ａ級またはＢ級アンプでは、最終段は電源電圧としてＶＤＤを用いて増幅する。信号Ｓ３の波形は０ＶとＶＤＤの間となる。

【0023】

図５（ｂ）は、Ｈ級アンプのＨ級段１６におけるの出力信号Ｖ３の波形と電源電圧を示す。図４及び図５（ｂ）に示すように、Ｈ級アンプでは、Ｈ級段１６は電源電圧として、昇圧器１８が出力する電圧ＶＢＳＴを用いて増幅する。昇圧器１８は、信号Ｓ１、Ｓ２またはＳ３の波形に基づいて、電圧ＶＢＳＴを生成する。例えば、昇圧器１８は、過去の波形から信号Ｓ３の波形を予想して、電圧ＶＢＳＴを生成する。その結果、信号Ｓ３の電圧が高いときには、電圧ＶＢＳＴは高くなり、信号Ｓ３の電圧が低いときには電圧ＶＢＳＴは低くなる。

【0024】

例えば、信号Ｓ３の電圧として電圧Ｖ１（第１電圧）と電圧Ｖ１より高い電圧Ｖ２（第２電圧）を仮定する。このとき、電圧Ｖ１のときのプルアップ電圧ＶＢＳＴ１は、電圧Ｖ２のときのプルアップ電圧ＶＢＳＴ２より低い。このように、プルアップ電圧ＶＢＳＴを信号Ｓ３の電圧に基づき変更できる。上記では、電圧Ｖ１とＶ２を仮定しているが、任意の異なる２つの時間における信号Ｓ３の電圧とプルアップ電圧ＶＢＳＴについて、上記の関係となっていればよい。また、図５（ｂ）では、プルアップ電圧ＶＢＳＴとして３段階の電圧を設定しているが、プルアップ電圧ＶＢＳＴは４段階以上の電圧に設定されていてもよい。

【0025】

また、電圧Ｖ１のときのプルアップ電圧ＶＢＳＴ１は、信号Ｓ３の電圧波形における最大電圧ＶＭ未満かつ電圧Ｖ１以上である。電圧Ｖ２のときのプルアップ電圧ＶＢＳＴ２は、信号Ｓ３の電圧波形における最大電圧ＶＭ未満かつ電圧Ｖ２以上である。これにより、消費電力を抑制できる。

【0026】

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１比較例における時間に対する電圧を示す図である。Ｈ級段１６の出力信号Ｓ３＋及びＳ３－は、０Ｖを中心とする信号である。このため、図６（ａ）に示すように、信号Ｓ４＋及び４－は、０Ｖを中心とする信号である。図６（ｂ）に示すように、圧電素子２１の電極２３に対し電極２４に加わる電圧（Ｓ４＋）－（Ｓ４－）は、０Ｖを中心となる信号となる。このため、圧電素子２１の圧電体２２が脱分極する可能性がある。脱分極に至らない場合でも、圧電体２２の分極状態に悪影響を及ぼす可能性がある。

【0027】

（第２比較例）
図７は、第２比較例に係る駆動回路のブロック図である。第２比較例では、Ｈ級段１６の出力信号Ｓ３＋及びＳ３－の最大値の電圧ＶＭＡＸを準備する。ノードＮ１は抵抗Ｒ１を介して電圧ＶＭＡＸにプルアップされ、ノードＮ２は抵抗Ｒ２を介し０Ｖにプルダウンされる。

【0028】

図８（ａ）から図８（ｄ）は、第２比較例における時間に対する電圧を示す図である。表１は、信号Ｓ２＋が最小、中点及び最大の時における信号Ｓ４＋、Ｓ４－及び（Ｓ４＋）－（Ｓ４－）を示す表である。

【0029】

【表1】

【0030】

図８（ａ）に示すように、信号Ｓ４＋は、電圧ＶＭＡＸによりプルアップされ、信号Ｓ４＋は、電圧ＶＭＡＸを中心とする信号となる。信号Ｓ４－は、０Ｖによりプルダウンされ、信号Ｓ４－は、電圧０Ｖを中心とする信号となる。表１のように、信号Ｓ４＋は、信号Ｓ２＋が最小、中点及び最大のとき、それぞれＶＭＡＸ－ＶＭＡＸ／２、ＶＭＡＸ及びＶＭＡＸ＋ＶＭＡＸ／２となる。信号Ｓ４－は、信号Ｓ２＋が最小、中点及び最大のとき、それぞれ－ＶＭＡＸ／２、０Ｖ、ＶＭＡＸ／２となる。

【0031】

図８（ｂ）に示すように、圧電素子２１に供給される信号（Ｓ４＋）－（Ｓ４－）は、電圧ＶＭＡＸを中心とする。表１のように、信号（Ｓ４＋）－（Ｓ４－）は、信号Ｓ２＋が最小、中点及び最大のとき、それぞれ０Ｖ、ＶＭＡＸ及び２ＶＭＡＸとなる。このように、圧電素子２１の電極２３に対し電極２４の電圧は負とならない。これにより、圧電体２２の脱分極または悪影響を抑制できる。

【0032】

図８（ｃ）に示すように、信号Ｓ４＋及びＳ４－の振幅が小さい場合にも、信号Ｓ４＋は電圧ＶＭＡＸを中心とする信号となる。信号Ｓ４－は０Ｖを中心とする信号となる。

【0033】

図８（ｄ）に示すように、圧電素子２１に供給される信号（Ｓ４＋）－（Ｓ４－）は、電圧ＶＭＡＸを中心とする信号となる。このため、圧電素子２１には、電圧ＶＭＡＸ程度の電圧が定常的に印加され、電流が流れる。これにより、消費電力が大きくなってしまう。また、電圧ＶＭＡＸを供給する電圧生成回路を設けることになり、駆動回路１０が大型化する。

【0034】

（第１実施形態）
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１実施形態における時間に対する電圧を示す図である。表２は、信号Ｓ２＋が最小、中点及び最大の時における信号Ｓ４＋、Ｓ４－及び（Ｓ４＋）－（Ｓ４－）を示す表である。

【0035】

【表2】

【0036】

信号Ｓ４＋及びＳ４－の振幅が最大値の時には、電圧ＶＢＳＴは電圧ＶＭＡＸであり、第１比較例の図８（ａ）と同じである。

【0037】

図９（ａ）のように、電圧ＶＢＳＴは、信号Ｓ４＋及びＳ４－の波形に応じて変化する。これにより、信号Ｓ２＋及びＳ２－の振幅が小さい場合には、信号Ｓ４＋は電圧ＶＭＡＸより低い電圧となる。電圧ＶＢＳＴは、いずれの時間においても信号Ｓ４＋の電圧以上である。よって、表２のように、信号Ｓ４＋は、信号Ｓ２＋が最小、中点及び最大のとき、それぞれＶＢＳＴ－ＶＢＳＴ／２、ＶＢＳＴ及びＶＢＳＴ＋ＶＢＳＴ／２となる。信号Ｓ４－は、信号Ｓ２＋が最小、中点及び最大のとき、それぞれ－ＶＢＳＴ／２、０Ｖ及びＶＢＳＴ／２となる。

【0038】

図９（ｂ）のように、信号（Ｓ４＋）－（Ｓ４－）は、正の電圧であり、かつ信号（Ｓ４＋）－（Ｓ４－）の電圧は電圧ＶＭＡＸより低くなる。このため、圧電素子２１には、電圧ＶＭＡＸより低い電圧が印加される。これにより、第２比較例より消費電力を小さくできる。また、Ｈ級段１６に用いる電圧ＶＢＳＴを用いるため電圧ＶＢＳＴを供給する電圧生成回路を設けなくてもよい。よって、駆動回路１０を小型化できる。

【0039】

第１実施形態によれば、プルアップ回路１３は、信号Ｓ３＋を、入力信号Ｓ２＋の電圧に基づき電圧値が変更されるプルアップ電圧ＶＢＳＴにプルアップし、プルアップされた駆動信号Ｓ４＋を圧電素子２１に供給する。これにより、電圧ＶＢＳＴを第２比較例の電圧ＶＭＡＸより低くできるため、圧電素子２１を流れる電流を抑制でき、消費電力を抑制できる。

【0040】

昇圧器１８は、現在の信号Ｓ２＋の電圧に基づき電圧ＶＢＳＴを生成してもよいし、過去の信号Ｓ２＋の電圧に基づき電圧ＶＢＳＴを生成してもよい。昇圧器１８は、信号Ｓ２＋の包絡線に基づき電圧ＶＢＳＴを生成してもよい。

【0041】

プルアップ電圧ＶＢＳＴがＨ級段１６の電源電圧である。これにより、プルアップ電圧ＶＢＳＴを生成する生成回路を設けなくてもよいため、駆動回路１０を小型化できる。このようなアンプとして、Ｇ級またはＨ級アンプが知られている。

【0042】

プルアップ回路１３において、ノードＮ１の電圧のプルアップには抵抗Ｒ１を用いなくてもよく、ノードＮ２の電圧のプルダウンは抵抗Ｒ２を用いなくてもよい。ノードＮ１をＶＤＤにプルアップし、ノードＮ２を０Ｖより高い電圧にプルダウンしてもよい。この場合にも、信号Ｓ３を（Ｓ３＋）－（Ｓ３－）とし、信号Ｓ４を（Ｓ４＋）－（Ｓ４－）とすれば、信号Ｓ３をプルアップ電圧にプルアップし、プルアップされた駆動信号Ｓ４を圧電素子２１に供給することになる。増幅器１２は、差動出力でなく、グランドに対し信号Ｓ３を出力し、電極２３を接地してもよい。

【0043】

（第２実施形態）
図１０は、第２実施形態に係る駆動回路のブロックである。図１０に示すように、駆動回路１０はローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）３２を備えている。ＬＰＦ３２は、プルアップ回路１３が出力した信号Ｓ４＋及びＳ４－のうち高周波成分を抑圧し、低周波成分を通過させる。ＬＰＦ３２を通過した信号は、ＭＥＭＳスピーカー２０の圧電素子２１に供給される。ＬＰＦ３２は、アナログフィルタである。その他の構成は第１実施形態と同じであり説明を省略する。

【0044】

圧電素子２１は、容量成分が大きいため、周波数が高くなるほどインピーダンスが低くなる。このため、圧電素子２１に供給される信号に高周波成分が含まれると、消費電力が大きくなる。

【0045】

また、１６ｋＨｚ以上の高周波音は、人にはほとんど聞こえないが、強度の高周波音は、聴覚に悪影響を及ぼす。一例として、国際非電離放射線委員会（INIRC：International Non-Ionizing Radiation Committee）は、１６ｋＨｚ～２０ｋＨｚの周波数を有する音波の周波数職業暴露に伴う音圧を７０ｄＢ以下に、２０ｋＨｚ～１００ｋＨｚの周波数を有する超音波の音圧の制限値を１００ｄＢ以下に定めている。ＭＥＭＳスピーカー２０の音波の出力は高周波域まで平坦である。このため、ＭＥＭＳスピーカー２０に１６ｋＨｚ以上の信号が入力されると、ＭＥＭＳスピーカー２０は、１６ｋＨｚ以上の音波または超音波を出力してしまう。これにより、人の聴覚に悪影響が及ぶ可能性がある。

【0046】

そこで、第２実施形態では、ＬＰＦ３２は、信号Ｓ４＋及びＳ４－の可聴域の周波数成分を通過させ、かつ可聴域より高い周波数成分を抑圧する。これにより、人の可聴域を超える超音波の周波数成分を有する信号Ｓ５＋及びＳ５－がＭＥＭＳスピーカー２０に入力することを抑制できる。よって、ＭＥＭＳスピーカー２０の消費電力を抑制できる。可聴域の周波数は２０Ｈｚ以上かつ２０ｋＨｚ以下である。超音波の周波数成分は、２０ｋＨｚ以上である。

【0047】

ＬＰＦ３２の遮断周波数は、１０ｋＨｚ以上かつ２０ｋＨｚ以下であることが好ましい。これにより、人にはほとんど聞こえない高周波音の周波数成分を有する信号Ｓ５＋及びＳ５－がＭＥＭＳスピーカー２０に入力することを抑制できる。よって、ＭＥＭＳスピーカー２０の消費電力を抑制できる。また、人の聴覚に悪影響を及ぼす可能性のある音波の音圧を抑制することができる。

【0048】

図１１は、第２実施形態に係る電気音響変換システムのブロック図である。ＬＰＦ３２ａはデジタル音声信号生成部２８が出力する信号を濾過し、濾過した信号をＤＡＣ３０に出力する。ＬＰＦ３２ａは、ＬＰＦ３２ａはデジタルフィルタである。ＬＰＦ３２ａは、デジタル音声信号生成部２８内に設けられていてもよい。これにより、デジタル音声信号生成部２８以降にＬＰＦを設けなくてもよいため、部品数を削減できる。

【0049】

ＬＰＦ３２ｂはＤＡＣ３０が出力する信号を濾過し、濾過した信号を増幅器１２に出力する。ＬＰＦ３２ｃは増幅器１２が出力する信号を濾過し、濾過した信号をＭＥＭＳスピーカー２０に出力する。増幅器１２の後段にＬＰＦ３２ｃを設けることで、増幅器１２に起因するノイズ由来の高周波成分を除去できる。

【0050】

駆動回路１０は、ＬＰＦ３２ａから３２ｃのうち少なくとも１つを備えていればよい。駆動回路１０がＬＰＦ３２ａを有する場合には、ＤＡＣ３０は、駆動回路１０に含まれていてもよい。

【0051】

以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0052】

１０：駆動回路
１２：増幅器
１３：プルアップ回路
１４：前段アンプ
１６：Ｈ級段
１８：昇圧器
２０：ＭＥＭＳスピーカー
２１：圧電素子
２２：圧電体
２３、２４：電極
３０：ＤＡＣ
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ：ローパスフィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】