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特許7129524音響トランスデューサ、ウェアラブルサウンドデバイス及び音響トランスデューサの製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-08-24
(45)【発行日】2022-09-01
(54)【発明の名称】音響トランスデューサ、ウェアラブルサウンドデバイス及び音響トランスデューサの製造方法
(51)【国際特許分類】
H04R 1/28 20060101AFI20220825BHJP
H04R 1/10 20060101ALI20220825BHJP
H04R 3/00 20060101ALI20220825BHJP
H04R 3/04 20060101ALI20220825BHJP
【ＦＩ】
H04R1/28 310C
H04R1/10 101Z
H04R3/00 310
H04R3/04
【請求項の数】
25
(21)【出願番号】P 2021113892
(22)【出願日】2021-07-09
(65)【公開番号】P2022016392
(43)【公開日】2022-01-21
【審査請求日】2021-07-09
(31)【優先権主張番号】63/050,763
(32)【優先日】2020-07-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/051,885
(32)【優先日】2020-07-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/171,919
(32)【優先日】2021-04-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/344,983
(32)【優先日】2021-06-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】521287935
【氏名又は名称】エクスメムス ラブズ，インコーポレイテッド
(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
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】ジェム ユエ リヤーン
(72)【発明者】
【氏名】チオーン シー． ロー
(72)【発明者】
【氏名】マーティン ジョージ リム
(72)【発明者】
【氏名】陳 文健
(72)【発明者】
【氏名】マイケル デイヴィッド ハウショルダー
(72)【発明者】
【氏名】デイヴィッド ホーン
【審査官】大石 剛
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２１１５２１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３４９６６５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０２０－０３１４４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００９－５１２３７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００７／０００７８５８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２０１１９２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｒ １／２８
Ｈ０４Ｒ １／１０
Ｈ０４Ｒ ３／００
Ｈ０４Ｒ ３／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ウェアラブルサウンドデバイス内に配置される或いは該ウェアラブルサウンドデバイス内に配置されることが意図される音響トランスデューサであって、第１のアンカ構造と、
第１のフラップとを含み、該第１のフラップは、
前記第１のアンカ構造によって固定される第１の端と、
一時的にベントを形成するために第１の上下移動を行うように構成される第２の端とを含み、
前記第１のフラップは、スペースを、外耳道に接続される第１の容積と、前記ウェアラブルサウンドデバイスの周囲に接続される第２の容積とに仕切り、
前記外耳道及び前記周囲は、一時的に開けられる前記ベントを介して接続される、
音響トランスデューサ。
【請求項2】
前記第１のフラップの前記第２の端は、前記第１の上下移動を行うときに当該音響トランスデューサの如何なるコンポーネントとも接触しない、請求項１に記載の音響トランスデューサ。
【請求項3】
前記ベントを形成することに起因して生成される正味空気移動は、実質的にゼロであり、前記ベントを形成することは、前記ベントを開く或いは前記ベントを閉じるフラップ移動を表す、請求項１に記載の音響トランスデューサ。
【請求項4】
第２のアンカ構造と、第２のフラップとを含み、該第２のフラップは、
前記第２のアンカ構造によって固定される第１の端と、
前記ベントを形成する第２の上下移動を行うように構成される、前記第１のフラップの前記第２の端とは反対の第２の端とを含む、
請求項１に記載の音響トランスデューサ。
【請求項5】
前記第１のフラップ及び前記第２のフラップは、前記スペースを、前記外耳道に接続される前記第１の容積と、前記ウェアラブルサウンドデバイスの前記周囲に接続される前記第２の容積とに仕切る、請求項４に記載の音響トランスデューサ。
【請求項6】
第１の方向に向かって移動するように前記第１のフラップが作動されることの故に第１の空気移動が生成され、第２の方向に向かって移動するように前記第２のフラップが作動されることの故に第２の空気移動が生成され、
前記第１の空気移動及び前記第２の空気移動は、前記ベントを形成するように前記第１のフラップ及び前記第２のフラップが同時に作動されるときに、互いに実質的に打ち消し合う、
請求項４に記載の音響トランスデューサ。
【請求項7】
前記第１のフラップは、第１の方向に向かって移動するように作動され、前記第２のフラップは、前記第１の方向とは反対の第２の方向に向かって移動するように作動される、請求項４に記載の音響トランスデューサ。
【請求項8】
時間瞬間に、前記第１のフラップの前記第２の端は、第１の方向に向かって第１の変位を有するように作動され、前記第２のフラップの第２の端は、第２の方向に向かって第２の変位を有するように作動され、前記第１の変位及び前記第２の変位の距離は、実質的に等しい、
請求項４に記載の音響トランスデューサ。
【請求項9】
前記第１のフラップは、第１の信号に従って駆動され、前記第２のフラップは、第２の信号に従って駆動され、前記第１の信号は、増分電圧を加えた共通信号であり、
前記第２の信号は、減分電圧を加えた共通信号である、
請求項４に記載の音響トランスデューサ。
【請求項10】
前記増分電圧及び前記減分電圧は、実質的に同じ大きさを有する、請求項９に記載の音響トランスデューサ。
【請求項11】
前記共通信号は、定バイアス電圧を含む、請求項９に記載の音響トランスデューサ。
【請求項12】
前記共通信号が定バイアス電圧であるときに、前記第１のフラップ及び前記第２のフラップは、水平表面に対して実質的に平行であり、前記ベントは、閉じられる、請求項９に記載の音響トランスデューサ。
【請求項13】
前記共通信号は、入力オーディオ信号を含む、請求項９に記載の音響トランスデューサ。
【請求項14】
前記増分電圧及び前記減分電圧の両方がゼロであるときに、前記ベントは閉じられる、請求項９に記載の音響トランスデューサ。
【請求項15】
前記ウェアラブルサウンドデバイスは、感知された量を示す感知結果を生成するように構成される感知デバイスを含み、
前記第１のフラップは、第１の信号に従って駆動され、前記第１の信号は、増分電圧を加えた共通信号であり、
前記増分電圧は、前記感知結果に従って生成される、
請求項１に記載の音響トランスデューサ。
【請求項16】
前記増分電圧は、前記感知結果によって示される前記感知された量と単調な関係を有する、請求項１５に記載の音響トランスデューサ。
【請求項17】
前記感知デバイスは、近接センサを含み、前記感知された量は、物体と前記近接センサとの間の距離を表し、前記増分電圧の大きさは、前記距離が減少するか或いは閾値より下に減少するに応じて増大する、請求項１５に記載の音響トランスデューサ。
【請求項18】
前記感知デバイスは、運動センサを含み、前記感知された量は、前記ウェアラブルサウンドデバイスの動きを表し、前記増分電圧の大きさは、前記動きが増大するに応じて増大する、請求項１５に記載の音響トランスデューサ。
【請求項19】
前記感知デバイスは、力センサを含み、前記感知された量は、前記力センサに加えられる力を表し、前記増分電圧の大きさは、前記力が増大するに応じて増大する、請求項１５に記載の音響トランスデューサ。
【請求項20】
前記感知デバイスは、光センサを含み、前記感知された量は、前記光センサによって感知される周囲光を表し、前記増分電圧の大きさは、前記周囲光が減少するに応じて増大する、請求項１５に記載の音響トランスデューサ。
【請求項21】
前記第１のフラップ及び前記第２のフラップは、第１の層内に配置され、前記第１のアンカ構造及び前記第２のアンカ構造は、第２の層内に配置される、
請求項４に記載の音響トランスデューサ。
【請求項22】
音響変換を行うように構成される膜を含む、請求項１に記載の音響トランスデューサ。
【請求項23】
前記膜は、前記第１のフラップを含む、請求項２２に記載の音響トランスデューサ。
【請求項24】
前記ウェアラブルサウンドデバイスは、前記膜を作動させる駆動信号を生成するように構成される駆動回路を含み、前記駆動回路は、等価器を含み、
前記等価器は、前記ベントが開かれていることに起因する前記音響トランスデューサの低周波応答の劣化を補償するように構成される、
請求項２２に記載の音響トランスデューサ。
【請求項25】
音響変換を行うように構成される音響トランスデューサと、第１のハウジング開口と、第２のハウジング開口とを含む、ハウジング構造とを含み、
前記音響トランスデューサは、
少なくとも１つのアンカ構造と、
前記少なくとも１つのアンカ構造によって固定されるフィルム構造と、
前記フィルム構造上に配置されるアクチュエータであって、ベントを一時的に形成するために前記フィルム構造を作動させるように構成されるアクチュエータとを含み、
前記音響トランスデューサは、前記第１のハウジング開口と前記第２のハウジング開口との間で前記ハウジング構造内に配置され、
前記ハウジング構造内に形成されるスペースが、前記フィルム構造によって第１の容積と第２の容積とに仕切られ、前記第１の容積は、前記第１のハウジング開口に接続され、前記第２の容積は、前記第２のハウジング開口に接続され、
前記第１の容積及び前記第２の容積は、一時的に閉じられる前記ベントを介して接続されることが意図される、
ウェアラブルサウンドデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、音響トランスデューサ(音響変換器)(acoustic transducer)、ウェアラブルサウンドデバイス(wearable sound device)、および音響トランスデューサの製造方法に関し、より具体的には、閉塞効果(occlusion effect)を抑制することができる音響トランスデューサ、音響トランスデューサを有するウェアラブルサウンドデバイス、および音響トランスデューサの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
今日、インイヤ(in-ear)（外耳道内への挿入）イヤホン、オンイヤ(on-ear)又はオーバーイア(over-ear)イヤホンなどのような、ウェアラブルサウンドデバイスが、音の生成及び音の受信のために一般的に使用されている。磁石および可動コイル（ＭＭＣ）ベースのマイクロスピーカが何十年にも亘って開発されており、多くのそのようなデバイスにおいて広く使用されている。最近、半導体製造プロセスを利用するＭＥＭＳ（微小電気機械システム）音響トランスデューサは、ウェアラブルサウンドデバイスにおける音生成／受信コンポーネント(構成要素)であり得る。
【0003】
閉塞効果は、聴取者による大きな知覚音圧を引き起こす外耳道の密封容積に起因する。例えば、閉塞効果は、聴取者が（例えば、歩行、ジョギング、会話、食事、音響トランスデューサに触れることなどのような）骨伝導音を生成する特定の（複数の）運動を行い、ウェアラブルサウンドデバイスを使用する（例えば、ウェアラブルサウンドデバイス装置が外耳道に充填される）間に生じる。閉塞効果は、加速度ベースのＳＰＬ（音圧レベル）生成（ＳＰＬ∝ａ＝ｄＤ２／ｄｔ２）と圧縮ベースのＳＰＬ生成（ＳＰＬ∝Ｄ）との違いの故に、バス(低音部)に向かって特に強い。例えば、２０Ｈｚでの単なる１μｍの変位は、閉塞した外耳道内でＳＰＬ＝１μｍ／２５ｍｍ ａｔｍ＝１０６ｄＢを引き起こす（２５ｍｍは、成人の外耳道の平均長である）。従って、閉塞効果が生じるならば、聴取者は閉塞ノイズを聴取し、聴取者の経験の質は悪い。
【0004】
従来の技術において、ウェアラブルサウンドデバイスは、外耳道とデバイス外部の周囲との間に存在する気流チャネル(airflow channel)を有することで、閉塞効果によって引き起こされる圧力は、閉塞効果を抑制するために、この気流チャネルから解放されることができる。しかしながら、気流チャネルは常に存在するため、周波数応答においては、より低い周波数（例えば、５００Ｈｚより低い周波数）のＳＰＬは、有意な降下を有する。例えば、従来のウェアラブルサウンドデバイスが、典型的な１１５ｄＢスピーカドライバを使用するならば、２０ＨｚのＳＰＬは、１１０ｄＢよりもはるかに低い。加えて、気流チャネルを形成するように構成される固定ベント(通気口)のサイズがより大きいならば、ＳＰＬ降下はより大きく、防水及び防塵はより困難になる。
【0005】
場合によっては、従来のウェアラブルサウンドデバイスは、気流チャネルの存在に起因するより低い周波数でのＳＰＬの損失を補償するために、典型的な１１５ｄＢスピーカドライバよりも強いスピーカドライバを使用することがある。例えば、ＳＰＬの損失が２０ｄＢであると仮定すると、気流チャネルの存在の下で同じ１１５ｄＢのＳＰＬを維持するために必要とされるスピーカドライバは、それが密封外耳道で使用されるならば、１３５ｄＢのＳＰＬである。しかしながら、１０倍より強いバス出力は、スピーカ膜の移動が１０倍だけ増加することも必要とし、それはスピーカドライバのコイルおよび磁束ギャップの両方の高さを１０倍だけ増加させる必要があることを暗示する。よって、強力なスピーカドライバを有する従来のウェアラブルサウンドデバイスが小さいサイズ及び軽い重量を有するようにさせることは困難である。
【0006】
従って、閉塞効果を抑制するために先行技術を改良する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従って、閉塞効果を抑制することができる音響トランスデューサを提供すること、音響トランスデューサを有するウェアラブルサウンドデバイスを提供すること、および音響トランスデューサの製造方法を提供することが、本発明の主要な目的である。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の実施形態が、ウェアラブルサウンドデバイス内に配置される或いはウェアラブルサウンドデバイス内に配置されることが意図される音響トランスデューサを提供する。音響トランスデューサは、第１のアンカ構造と、第１のフラップとを含む。第１のフラップは、第１の端と、第２の端とを含む。第１の端は、第１のアンカ構造によって固定され、第２の端は、一時的にベントを形成するために第１の上下移動を行うように構成される。第１のフラップは、スペースを、外耳道に接続される第１の容積と、ウェアラブルサウンドデバイスの周囲に接続される第２の容積とに仕切る。外耳道及び周囲は、一時的に開けられるベントを介して接続される。
【0009】
本発明の別の実施形態が、音響トランスデューサと、ハウジング構造とを含む、ウェアラブルサウンドデバイスを提供する。音響トランスデューサは、音響変換を行うように構成される。音響トランスデューサは、少なくとも１つのアンカ構造と、フィルム構造と、アクチュエータとを含む。フィルム構造は、アンカ構造によって固定される。アクチュエータは、フィルム構造上に配置され、アクチュエータは、ベントを一時的に形成するためにフィルム構造を作動させるように構成される。ハウジング構造は、第１のハウジング開口と、第２のハウジング開口とを含む、ハウジング構造とを含み、音響トランスデューサは、第１のハウジング開口と第２のハウジング開口との間でハウジング構造内に配置される。ハウジング構造内に形成されるスペースが、フィルム構造によって第１の容積と第２の容積とに仕切られ、第１の容積は、第１のハウジング開口に接続され、第２の容積は、第２のハウジング開口に接続される。第１の容積及び第２の容積は、一時的に閉じられるベントを介して接続されることが意図される。
【0010】
本発明のこれらの目的および他の目的は、様々な図および図面に図示される好ましい実施形態の以下の詳細な記述を読んだ後に、当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の第１の実施形態に従った音響トランスデューサを示す概略的な頂面図である。
【0012】
【図2】本発明の第１の実施形態に従った音響トランスデューサを示す概略的な断面図である。
【0013】
【図3】本発明の第１の実施形態に従った音響トランスデューサおよびハウジング構造を図示する概略的な断面図である。
【0014】
【図4】本発明の第１の実施形態に従った第１のモードにある第１の膜を図示する概略図である。
【0015】
【図5】本発明の別の実施形態に従った第２のモードにある第１の膜を図示する断面図である。
【0016】
【図6】本発明の第１の実施形態に従ったスリットの異なる側面にある相対的位置ペアの複数の例を図示する概略図である。
【0017】
【図7】本発明の第１の実施形態に従った複数の例の周波数応答を図示する概略図である。
【0018】
【図8】本発明の別の実施形態に従った第１のモードにある第１の膜を図示する概略的な断面図である。
【0019】
【図9】本発明のある実施形態に従った音響トランスデューサを備えるウェアラブルサウンドデバイスを図示する概略図である。
【0020】
【図10】本発明のある実施形態に従った別のタイプの音響トランスデューサを図示する概略的な断面図である。
【図11】本発明のある実施形態に従った別のタイプの音響トランスデューサを図示する概略的な断面図である。
【図12】本発明のある実施形態に従った別のタイプの音響トランスデューサを図示する概略的な断面図である。
【0021】
【図13】本発明の第２の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な断面図である。
【0022】
【図14】本発明の別の第２の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な断面図である。
【0023】
【図15】本発明の第３の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な頂面図である。
【0024】
【図16】本発明の第４の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な頂面図である。
【0025】
【図17】本発明の第５の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な頂面図である。
【0026】
【図18】本発明の第６の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な頂面図である。
【0027】
【図19】本発明の第７の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な頂面図である。
【0028】
【0029】
【図21】本発明の第８の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な頂面図である。
【0030】
【図22】本発明の第９の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な頂面図である。
【0031】
【図23】本発明の第１０の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な頂面図である。
【0032】
【図24】本発明のある実施形態に従った音響トランスデューサの製造方法の異なる段階での構造を図示する概略図である。
【図25】本発明のある実施形態に従った音響トランスデューサの製造方法の異なる段階での構造を図示する概略図である。
【図26】本発明のある実施形態に従った音響トランスデューサの製造方法の異なる段階での構造を図示する概略図である。
【図27】本発明のある実施形態に従った音響トランスデューサの製造方法の異なる段階での構造を図示する概略図である。
【図28】本発明のある実施形態に従った音響トランスデューサの製造方法の異なる段階での構造を図示する概略図である。
【図29】本発明のある実施形態に従った音響トランスデューサの製造方法の異なる段階での構造を図示する概略図である。
【図30】本発明のある実施形態に従った音響トランスデューサの製造方法の異なる段階での構造を図示する概略図である。
【0033】
【図31】本発明のある実施形態に従った音響トランスデューサの概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
当業者に本発明のより良い理解を提供するために、好ましい実施形態および鍵となるコンポーネント(構成要素)のための典型的な材料または範囲パラメータを以下の記述において詳述する。本発明のこれらの好ましい実施形態は、達成されるべき内容および効果について詳述するために、番号付き要素を伴う添付の図面に例示される。図面は簡略化された概略図であり、鍵となるコンポーネントの材料及びパラメータ範囲は、今日の技術に基づく例示であり、従って、本発明の基本的な構造、実装又は動作についてのより明確な記述を提供するよう、本発明に関連するコンポーネント及び組み合わせのみを示していることが留意されるべきである。コンポーネントは、現実にはより複雑であり、使用される材料又はパラメータの範囲は、将来の技術進歩に伴って進化することがある。加えて、説明の容易さのために、図面に示すコンポーネントは、それらの実際の数、形状、及び寸法を表していないことがある。詳細は、設計要件に従って調整されることがある。
【0035】
以下の記述および特許請求の範囲において、「含む(include)」、「含む(comprise)」および「有する(have)」という用語は、オープンエンド方式で使用され、よって、「含むが、～に限定されない」を意味すると解釈されるべきである。よって、「含む(include)」、「含む(comprise)」および／または「有する(have)」という用語が本発明の記述において使用されるとき、対応する特徴、領域、ステップ、動作および／またはコンポーネントは、１つまたは複数の対応する構成、領域、ステップ、動作および／またはコンポーネントの存在に向けられているが、これらに限定されない。
【0036】
以下の記述及び特許請求の範囲において、「Ａ１コンポーネントがＢ１によって形成される／からなる」とき、Ｂ１はＡ１コンポーネントの形成において存在するか、或いはＢ１はＡ１コンポーネントの形成において使用され、他の構成、領域、ステップ、動作及び／又はコンポーネントのうちの１つ以上の存在及び使用はＡ１コンポーネントの形成において除外されない。
【0037】
以下の記述および特許請求の範囲において、「実質的に(substantially)」という用語は、一般的に、小さな偏差が存在することがあるか或いは存在しないことがあることを意味する。例えば、「実質的に平行な(substantially parallel」および「実質的に沿う(substantially along)」という用語は、２つのコンポーネント間の角度が、特定の角度閾値以下、例えば、１０度、５度、３度または１度であってよいことを意味する。例えば、「実質的に整列させられている(substantially alighted)」という用語は、２つのコンポーネント間の偏差が、特定の差閾値以下、例えば、２μｍまたは１μｍであってよいことを意味する。例えば、「実質的に同じ(substantially the same)」という用語は、偏差が、例えば、所与の値又は範囲の１０％以内にあることを意味し、或いは、所与の値又は範囲の５％、３％、２％、１％または０．５％以内にあることを意味する。
【0038】
第１、第２、第３などのような用語は、多様なコンポーネントを記述するために使用されることがあるが、そのような構成要素(constituent element)は、それらの用語によって限定されない。それらの用語は、構成要素を明細書中の他の構成要素と区別するためにのみ使用され、それらの用語は、明細書に記載がないならば、製造のシーケンスに関連しない。請求項は、同じ用語を使用しないことがあるが、その代わりに、要素が特許請求される順序に関して、第１、第２、第３などの用語を使用することがある。従って、以下の記述では、第１の構成要素は、ある請求項において第２の構成要素であることがある。
【0039】
以下に記載する異なる実施形態における技術的構成を、本発明の精神から逸脱することなく、互いに置き換え、再結合し、或いは混合して、別の実施形態を構成し得ることが留意されるべきである。
【0040】
本発明において、音響トランスデューサ(音響変換器)(acoustic transducer)は、音響変換(acoustic transformation)を実行してよく、音響変換は、信号（例えば、電気信号または他の適切なタイプを有する信号）を音波(acoustic wave)に変換してよく、或いは音波を他の適切なタイプを有する信号（例えば、電気信号）に変換してよい。いくつかの実施形態において、音響トランスデューサは、電気信号を音波に変換するために、サウンド生成デバイス、スピーカ、マイクロスピーカまたは他の適切なデバイスであってよいが、それらに限定されない。いくつかの実施形態において、音響トランスデューサは、音波を電気信号に変換するために、サウンド測定デバイス、マイクロホンまたは他の適切なデバイスであってよいが、それらに限定されない。
【0041】
以下において、音響トランスデューサは、当業者に本発明をより良く理解させるように構成された例示的なサウンド生成デバイスであってよいが、それに限定されない。以下において、音響トランスデューサは、ウェアラブルサウンドデバイス（例えば、インイヤデバイス(in-ear device)）内に配置されてよいが、それに限定されない。音響トランスデューサの動作は、音響変換が音響トランスデューサによって実行される（例えば、音波は電気駆動信号で音響トランスデューサを作動させることによって生成される）ことを意味することが留意されるべきである。
【0042】
図１～図３を参照すると、図１は、本発明の第１の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な頂面図であり、図２は、本発明の第１の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な断面図であり、図３は、本発明の第１の実施形態に従った音響トランスデューサおよびハウジング構造を図示する概略的な断面図である。図１および図２に示すように、音響トランスデューサ１００は、ベースＢＳを含む。ベースＢＳは、硬質またはフレキシブル(可撓)であってよく、ベースＢＳは、シリコン、ゲルマニウム、ガラス、プラスチック、石英、サファイア、金属、ポリマ（例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））、任意の他の適切な材料、またはそれらの組み合わせを含んでよい。一例として、ベースＢＳは、ラミネート(積層板)（例えば、銅クラッドラミネート、ＣＣＬ）、ランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）ボード、または導電性材料を含む任意の他の適切なボードを含む回路基板であってよいが、それらに限定されない。
【0043】
図１および図２において、ベースＢＳは、方向Ｘおよび方向Ｙに平行な水平表面ＳＨを有し、方向Ｙは、方向Ｘに平行でない（例えば、方向Ｘは、方向Ｙに対して垂直であってよい）。本発明の方向Ｘ及び方向Ｙは、水平方向と考えられてよいことに留意のこと。
【0044】
音響トランスデューサ１００は、フィルム構造ＦＳと、ベースＢＳの水平表面ＳＨに配置された少なくとも１つのアンカ構造１４０とを含み、フィルム構造ＦＳは、アンカ構造１４０によって固定される。図１に示すように、音響トランスデューサ１００は、４つのアンカ構造１４０を含んでよく、フィルム構造ＦＳは、第１の膜１１０を含む。アンカ構造１４０は、第１の膜１１０の外側に配置され、第１の膜１１０の外縁１１０ｅのうちの少なくとも１つに接続され、第１の膜１１０の外縁１１０ｅは、第１の膜１１０の境界を画定する。例えば、アンカ構造１４０は、第１の膜１１０を取り囲んでよく、第１の膜１１０の全ての外縁１１０ｅに接続されてよいが、これに限定されない。
【0045】
音響トランスデューサ１００の動作において、第１の膜１１０は、運動を有するように作動されることができる。この実施形態において、第１の膜１１０は、上方および下方に移動するように作動されてよいが、それらに限定されない。例えば、図２では、第１の膜１１０が作動されると、第１の膜１１０は、変形したタイプ１１０Ｄｆに変形してよいが、それに限定されない。本発明において、「上方に移動する(move upwardly)」および「下方に移動する(move downwardly)」という用語は、膜が、第１の膜１１０の法線方向に平行な或いはベースＢＳの水平表面ＳＨの法線方向に平行な方向Ｚに実質的に沿って移動することを表す（すなわち、方向Ｚは方向Ｘおよび方向Ｙに対して垂直であってよい）ことに留意のこと。
【0046】
音響トランスデューサ１００の動作中、アンカ構造１４０は不動化されてよい。すなわち、アンカ構造１４０は、音響トランスデューサ１００の動作中に第１の膜１１０に対する固定端（または固定縁）であってよい。
【0047】
第１の膜１１０（フィルム構造ＦＳ）およびアンカ構造１４０は、任意の適切な（複数の）材料を含んでよい。いくつかの実施形態において、第１の膜１１０（フィルム構造ＦＳ）およびアンカ構造１４０は、個々に、シリコン（例えば、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン）、シリコン化合物（例えば、炭化シリコン、酸化シリコン）、ゲルマニウム、ゲルマニウム化合物（例えば、窒化ガリウムまたはヒ化ガリウム）、ガリウム、ガリウム化合物、ステンレス鋼、またはそれらの組み合わせを含んでよいが、これらに限定されない。第１の膜１１０およびアンカ構造１４０は、同じ材料または異なる材料を有してよい。
【0048】
加えて、第１の膜１１０およびアンカ構造１４０の存在の故に、第１のチャンバＣＢ１が、ベースＢＳと第１の膜１１０との間に存在してよい。この実施形態において、ベースＢＳは、バックベントＢＶＴ（例えば、図３に示すバックベントＢＶＴ）をさらに含んでよく、第１チャンバＣＢ１は、バックベントＢＶＴを通じて音響トランスデューサ１００の外側の後方（すなわち、ベースＢＳの背後の空間）に接続されてよい。
【0049】
音響トランスデューサ１００は、第１の膜１１０（フィルム構造ＦＳ）上に配置され、第１の膜１１０（フィルム構造ＦＳ）を作動させるように構成された、第１のアクチュエータ１２０を含む。例えば、図１および図２において、第１のアクチュエータ１２０は、第１の膜１１０と接触してよいが、これに限定されない。さらに、この実施形態では、図１および図２に示すように、第１のアクチュエータ１２０は、図１において方向Ｚ視野で示すように、第１の膜１１０と完全にオーバーラップしなくてよいが、これに限定されない。任意的に、図２において、第１のアクチュエータ１２０は、アンカ構造１４０上に配置され、アンカ構造１４０とオーバーラップしてよいが、これに限定されい。別の実施形態において、第１のアクチュエータ１２０は、図１において方向Ｚ視野に示すように、アンカ構造１４０とオーバーラップしなくてよいが、これに限定されない。
【0050】
第１のアクチュエータ１２０は、Ｚ方向に沿う膜１１０の移動に対して単調な電気機械変換機能を有する。いくつかの実施形態において、第１のアクチュエータ１２０は、圧電アクチュエータ、静電アクチュエータ、ナノスコピック静電駆動（ＮＥＤ：nanoscopic-electrostatic-drive）アクチュエータ、電磁アクチュエータ、または任意の他の適切なアクチュエータを含んでよいが、それらに限定されない。例えば、ある実施形態において、第１のアクチュエータ１２０は、圧電アクチュエータを含んでよく、圧電アクチュエータは、例えば、２つの電極と、電極間に配置された圧電材料層（例えば、ジルコン酸チタン酸鉛、ＰＺＴ）とを含んでよく、圧電材料層は、電極によって受信される駆動信号（例えば、駆動電圧）に基づいて第１の膜１１０を作動させてよいが、これらに限定されない。例えば、別の実施形態において、第１のアクチュエータ１２０は、（平面コイルのような）電磁アクチュエータを含んでよく、電磁アクチュエータは、受信される駆動信号（例えば、駆動電流）および磁場に基づいて第１の膜１１０を作動させられてよい（すなわち、第１の膜１１０は電磁力によって作動されてよい）が、これらに限定されない。例えば、さらに別の実施形態において、第１のアクチュエータ１２０は、（導電板のような）静電アクチュエータまたはＮＥＤアクチュエータを含んでよく、静電アクチュエータまたはＮＥＤアクチュエータは、受信される駆動信号（例えば、駆動電圧）および静電界に基づいて第１の膜１１０を作動させてよい（すなわち、第１の膜１１０は静電力によって作動させられてよい）が、これらに限定されない。
【0051】
この実施形態において、第１の膜１１０および第１のアクチュエータ１２０は、音響変換を行うように構成されてよい。すなわち、音波は、第１のアクチュエータ１２０によって作動される第１の膜１１０の移動に起因して生成され、第１の膜１１０の移動は、音波の音圧レベル（ＳＰＬ）に関連する。
【0052】
第１のアクチュエータ１２０は、第１の膜１１０を作動させて、受信した（複数の）駆動信号に基づいて音波を生成してよい。音波は、入力オーディオ信号に対応し、駆動信号は、入力オーディオ信号に対応する（関連する）。
【0053】
いくつかの実施形態において、音波、入力オーディオ信号および駆動信号は、同じ周波数を有するが、それに限定されない。すなわち、音響トランスデューサ１００は、音の周波数で音を生成する（すなわち、音響トランスデューサ１００は、古典的な音波の定理(acoustic wave theorems)のゼロ平均流の仮定(zero-mean-flow assumption)に従った音波を生成するが、それに限定されない）。
【0054】
図１～図３に示すように、音響トランスデューサ１００のフィルム構造ＦＳは、少なくとも１つのスリット１３０を含み、スリット１３０は、第１の側壁Ｓ１と、第１の側壁Ｓ１に対向する第２の側壁Ｓ２とを有してよい。本発明では、スリット１３０のギャップ１３０Ｐが、方向Ｘおよび方向Ｙに平行な平面において第１の側壁Ｓ１と第２の側壁Ｓ２との間に存在し（すなわち、スリット１３０のギャップ１３０Ｐは、ベースＢＳの水平表面ＳＨに平行であり）、スリット１３０のギャップ１３０Ｐの幅は、（複数の）要件に基づいて設計されてよい（例えば、幅は、約１μｍであってよいが、それに限定されない）。本発明では、第１のアクチュエータ１２０によって受信される駆動信号に基づいて、スリット１３０は、第１の側壁Ｓ１と第２の側壁Ｓ２との間にベント１３０Ｔ(通気口)を一時的に生成してよく（すなわち、フィルム構造ＦＳは、ベント１３０Ｔを一時的に形成するように作動されるように構成され）、ベント１３０Ｔの開口は、ベント１３０Ｔの開口が方向Ｘ及び方向Ｙに対して実質的に垂直な表面を形成するように、Ｚ方向にある。本出願の明細書及び特許請求の範囲において、「ギャップ１３０Ｐ」は、方向Ｘ及び方向Ｙに平行な平面にあり、スリット１３０に沿う幅方向の空間（すなわち、方向Ｘ及び方向Ｙに平行な平面における第１の側壁Ｓ１と第２の側壁Ｓ２との間の空間）を指し、「ベント１３０Ｔ」は、方向Ｘ及び方向Ｙに対して垂直なＺ方向（ベースＢＳの水平表面ＳＨの法線方向）における第１の側壁Ｓ１と第２の側壁Ｓ２との間の空間を指す。
【0055】
スリット１３０は、第１のアクチュエータ１２０によって受信される駆動信号に基づいて第１の側壁Ｓ１と第２の側壁Ｓ２との間にベント１３０Ｔを生成することができる限り、任意の適切なタイプであってよい。
【0056】
スリット１３０は、任意の適切な位置に配置されてよい。この態様では、図１に示すように、第１の膜１１０が、スリット１３０の第１の側壁Ｓ１および第２の側壁Ｓ２を含むことがあるように、第１の膜１１０は、スリット１３０を有してよい（すなわち、スリット１３０は、第１の膜１１０内に形成されるように、第１の膜１１０を通じる切れ目(cut)である）が、それらに限定されない。すなわち、この実施形態において、音響変換を行う第１の膜１１０は、ベント１３０Ｔを形成するように作動されるように構成されてよく、ベント１３０Ｔは、スリット１３０の故に形成される。
【0057】
別の実施形態（例えば、図１０）において、スリット１３０は、第１の膜１１０が、スリット１３０の第１の側壁Ｓ１を含み、スリット１３０の第２の側壁Ｓ２を含まないように、第１の膜１１０の境界であってよく、スリット１３０の第１の側壁Ｓ１は、第１の膜１１０の外縁１１０ｅのうちの１つであってよいが、それに限定されない。
【0058】
本発明において、音響トランスデューサ１００に含まれるスリット１３０の数は、（複数の）要件に基づいて調整されてよい。例えば、図１に示すように、第１の膜１１０が、スリット１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃおよび１３０ｄによって分割された４つの膜部分１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄを含む（すなわち、各スリット１３０が、第１の膜１１０を２つの膜部分に分割する）ように、音響トランスデューサ１００は、４つのスリット１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃおよび１３０ｄを含んでよいが、それらに限定されない。図１において、膜部分１１２ａは、スリット１３０ａと１３０ｄとの間にあり、膜部分１１２ｂは、スリット１３０ａと１３０ｂとの間にあり、以下同様である。相応して、第１のアクチュエータ１２０は、膜部分１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄ上にそれぞれ配置された４つの作動部分１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃおよび１２０ｄを含む。
【0059】
従って、スリット１３０の第１の側壁Ｓ１および第２の側壁Ｓ２は、それぞれ、第１の膜１１０の異なる膜部分に属してよい。スリット１３０ａを例にとると、スリット１３ａの第１の側壁Ｓ１及び第２の側壁Ｓ２が、それぞれ膜部分１１２ａ及び１１２ｂに属するように、スリット１３０ａは、膜部分１１２ａ及び１１２ｂの間に形成される。換言すれば、膜部分１１２ａ及び作動部１２０ａは、スリット１３０ａの１つの側にあり、膜部分１１２ｂ及び作動部１２０ｂは、スリット１３０ａの別の側にある。例えば、点Ｃ及び点Ｄがそれぞれ膜部分１１２ａ及び１１２ｂに属し、スリット１３０ａのギャップ１３０Ｐによって分離された一対の点を形成するように、点Ｃはスリット１３０ａの第１の側壁Ｓ１上にあり、点Ｄはスリット１３０ａの第２の側壁Ｓ２上にある。
【0060】
本発明において、スリット１３０の形状／パターンは限定されない。例えば、スリット１３０は、直線スリット、湾曲スリット、直線スリットの組み合わせ、湾曲スリットの組み合わせ、または（複数の）直線スリットと（複数の）湾曲スリットとの組み合わせであってよい。この実施形態では、図１および図２に示すように、スリット１３０は、湾曲スリットであってよいが、それに限定されない。この態様では、図１および図２に示すように、スリット１３０は、例えば、第１の膜１１０の隅１１０Ｒから、第１の膜１１０の中央部分に向かって延びてよい。この実施形態では、スリット１３０がフックパターンとして形成されることがあるように、スリット１３０の曲率は、スリット１３０が第１の膜１１０の隅１１０Ｒから第１の膜１１０の中央部分に向かって延びるに応じて増加してよいが、これに限定されない。具体的には、スリット１３０ａを例にとると、スリット１３０ａ上の点Ａにおける第１の曲率半径は、スリット１３０ａ上の点Ｂにおける第２の曲率半径よりも小さく、点Ａは、点Ｂに比べて隅１１０Ｒから更に離れている（すなわち、点Ａと隅１１０Ｒとの間のスリット１３０ａに沿う第１の長さは、点Ｂと隅１１０Ｒとの間のスリット１３０ａに沿う第２の長さよりも大きい）が、それに限定されない。その上、図１に示すように、スリット１３０は、第１の膜１１０上で内向きに延び、渦パターンを形成してよいが、それに限定されない。
【0061】
別の態様では、図３に示すように、スリット１３０は、第１の膜１１０（フィルム構造ＦＳ）を互いに対向する２つのフラップに分割してよい。すなわち、スリット１３０によって分割された第１の膜１１０の２つの膜部分は、第１の側壁Ｓ１が第１のフラップに属することがあり且つ第２の側壁Ｓ２が第２のフラップに属することがあるように、第１のフラップ及び第２のフラップであってよい。第１のフラップは、第１の端部と、（自由端とも呼ぶ）第２の端部とを含んでよく、第１の端は、１つのアンカ構造１４０によって固定されてよく、第２の端（すなわち、自由端）は、ベント１３０Ｔを形成するために第１の上下移動を行う（すなわち、第１のフラップの第２の部が上向きおよび下向きに移動することがある）ように構成されてよい。第２のフラップは、第１の端と、（自由端とも呼ぶ）第２の端とを含んでよく、第１の端は、１つのアンカ構造１４０によって固定されてよく、第２の端（すなわち、自由端）は、ベント１３０Ｔを形成するために第２の上下移動を行う（すなわち、第２のフラップの第２の端が上向きおよび下向きに移動することがある）ように構成されてよい。第２のフラップの自由端の動きは、（例えば、図４の実施形態において）第１のフラップの自由端の動きと異なってよく、（例えば、図８の実施形態において）第１のフラップの自由端の動きと反対であってよい。
【0062】
図１の膜部分１１２ａ及び１１２ｂの間に形成されたスリット１３０ａを例に取ると、スリット１３０ａの第１の側壁Ｓ１は、第１のフラップの自由端にあることがあり（すなわち、点Ｃは、第１のフラップの第２の端にあることがあり）、スリット１３０ａの第２の側壁Ｓ２は、第２のフラップの自由端にあることがる（すなわち、点Ｄは、第２のフラップの第２の端にあることがあるが、それらに限定されない。
【0063】
その上、スリット１３０は、第１の膜１１０の残留応力を解放することがあり、残留応力は、第１の膜１１０の製造プロセス中に生成されるか、或いは第１の膜１１０内にもともと存在する。
【0064】
図１及び図２に示すように、スリット１３０の配置の故に、第１の膜１１０は、任意的に、膜部分１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ及び１１２ｄに接続された連結プレート１１４を含んでよい。この実施形態において、全ての膜部分１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄは、連結プレート１１４に接続され、連結プレート１１４は、膜部分１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄ（すなわち、連結プレート１１４は、第１の膜１１０の中央部である）および／またはスリット１３０に囲まれているが、それに限定されない。例えば、連結プレート１１４は、膜部分１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ及び１１２ｄにのみ接続されるが、それに限定されない。例えば、図１において、第１のアクチュエータ１２０は、Ｚ方向（ベースＢＳの水平表面ＳＨの法線方向）において連結プレート１１４と重なり合わないが、それに限定されない。この実施形態では、連結プレート１１４が存在するため、第１の膜１１０の構造強度がスリット１３０の形成の故に弱められるとしても、第１の膜１１０の破壊の可能性は、低減されることがあり、且つ／或いは、第１の膜１１０の破壊は、製造中に防止されることがある。換言すれば、連結プレート１１４は、第１の膜１１０の構造強度を特定のレベルに維持することがある。
【0065】
（複数の）スリット１３０が存在するため、第１の膜１１０は、（複数の）スリット１３０の故に形成される複数のバネ構造を含むと考えられてよい。図１および図２において、バネ構造は、連結プレート１１４と第１のアクチュエータ１２０と重なり合う第１の膜１１０の部分との間に接続されると考えられる。バネ構造の存在のために、第１の膜１１０の変位は、増加されることがあり、且つ／或いは、第１の膜１１０は、音響トランスデューサ１００の動作中に弾性的に変形することがある。
【0066】
この実施形態において、音響トランスデューサ１００は、任意的に、ベースＢＳの水平表面ＳＨに配置されるチップを含んでよく、チップは、少なくとも、（第１の膜１１０およびスリット１３０を含む）フィルム構造ＦＳと、アンカ構造１４０と、第１のアクチュエータ１２０とを含んでもよい。チップの製造方法は、限定されない。例えば、この実施形態において、チップは、少なくとも１つの半導体プロセスによってＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System：微小電気機械システム）チップであるように形成されてよいが、それに限定されない。
【0067】
本発明の第１の膜１１０、スリット１３０、第１のアクチュエータ１２０、およびアンカ構造１４０は、第１のユニットＵ１とみなされてよいことに留意されたい。
【0068】
図３に示すように、音響トランスデューサ１００は、ウェアラブルサウンドデバイスの内側にあるハウジング構造ＨＳＳ内に配置される。図３において、ハウジング構造ＨＳＳは、第１のハウジング開口ＨＯ１と、第２のハウジング開口ＨＯ２とを有してよく、第１のハウジング開口ＨＯ１は、ウェアラブルサウンドデバイスのユーザの外耳道に接続されてよく、第２のハウジング開口ＨＯ２は、ウェアラブルサウンドデバイスの周囲に接続されてよく、フィルム構造ＦＳは、第１のハウジング開口ＨＯ１と第２のハウジング開口ＨＯ２との間にある。ウェアラブルサウンドデバイスの周囲は、外耳道の内側にない場合がある（例えば、ウェアラブルサウンドデバイスの周囲は、耳の外側の空間に直接的に接続される場合がある）ことに留意されたい。さらに、図３では、第１のチャンバＣＢ１は、ベースＢＳと第１の膜１１０（フィルム構造ＦＳ）との間に存在することがあるので、第１のチャンバＣＢ１は、ベースＢＳのバックベントＢＶＴおよびハウジング構造ＨＳＳの第２のハウジング開口ＨＯ２を通じてウェアラブルサウンドデバイスの周囲に接続されることがある。
【0069】
図３に示すように、第１の膜１１０（第１のフラップおよび第２のフラップを含むフィルム構造ＦＳ）は、ハウジング構造ＨＳＳ内に形成された空間を、ウェアラブルサウンドデバイスのユーザの外耳道に接続されるべき第１の容積ＶＬ１およびウェアラブルサウンドデバイスの周囲に接続されるべき第２の容積ＶＬ２に分割することがある。よって、ベント１３０Ｔが、第１のアクチュエータ１２０の作動によって方向Ｚ（ベースＢＳの水平表面ＳＨの法線方向）においてスリット１３０の第１の側壁Ｓ１（すなわち、第１のフラップの自由端／第２の端）と第２の側壁Ｓ２（すなわち、第２のフラップの自由端／第２の端）との間に一時的に形成されるときに、第１の容積ＶＬ１は、ウェアラブルサウンドデバイスの周囲とウェアラブルサウンドデバイスのユーザの外耳道とが互いに接続されるように、ベント１３０Ｔを通じて第２の容積ＶＬ２に接続されるようになる。すなわち、ウェアラブルサウンドデバイスの周囲および外耳道は、第１の膜１１０が作動されるときに、一時的に開放されるベント１３０Ｔを介して接続されることになる。逆に、ベント１３０Ｔが、Ｚ方向においてスリット１３０の第１の側壁Ｓ１（すなわち、第１のフラップの自由端／第２の端）と第２の側壁Ｓ２（すなわち、第２のフラップの自由端／第２の端）との間に形成されないときに、第１の容積ＶＬ１は、ウェアラブルサウンドデバイスの周囲とウェアラブルサウンドデバイスのユーザの外耳道とが互いに実質的に分離されるように、第２の容積ＶＬ２から実質的に切り離される。すなわち、ウェアラブルサウンドデバイスのユーザの周囲及びウェアラブルサウンドデバイスのユーザの外耳道は、ベント１３０Ｔが形成されないときに及び／又はベント１３０Ｔが閉じられるときに、互いから実質的に分離（隔離）される。
【0070】
「ベント１３０Ｔが閉じられる」という条件は、図３のスリット１３０の第１の側壁Ｓ１（すなわち、第１のフラップの自由端／第２の端）が、水平方向において図３のスリット１３０の第２の側壁Ｓ２（すなわち、第２のフラップの自由端／第２の端）と部分的にまたは完全に重なり合うことを意味し、「ベント１３０Ｔが開かれる」または同義の「ベント１３０Ｔが形成される」という条件は、図３のスリット１３０の第１の側壁Ｓ１（すなわち、第１のフラップの自由端／第２の端）が、水平方向において図３のスリット１３０の第２の側壁Ｓ２（すなわち、第２のフラップの自由端／第２の端）と重なり合わないことを意味する。第１の側壁Ｓ１および第２の側壁Ｓ２の高さは、第１の膜１１０の厚さによって画定されることに留意されたい。
【0071】
図３において、第１の容積ＶＬ１は、ハウジング構造ＨＳＳの第１のハウジング開口ＨＯ１に接続され、第２の容積ＶＬ２は、ハウジング構造ＨＳＳの第２のハウジング開口ＨＯ２に接続されている。よって、第１の容積ＶＬ１は、第１のハウジング開口ＨＯ１を通じてウェアラブルサウンドデバイスのユーザの外耳道に接続されることになり、第２の容積ＶＬ２は、第２のハウジング開口ＨＯ２を通じてウェアラブルサウンドデバイスの周囲に接続されることになる。第１のチャンバＣＢ１は、第２の容積ＶＬ２の一部であることに留意されたい。
【0072】
さらに図４を参照すると、図４は、本発明の第１の実施形態に従った第１のモードにおける第１の膜を図示する概略図である。図２および図４に示すように、第１の膜１１０が作動されるとき、第１の膜１１０は、変形したタイプ１１０Ｄｆに変形する。本発明では、音響トランスデューサ１００が、第１のモードと、第２のモードとを含んでよく、第１のアクチュエータ１２０は、第１モードにおいて（複数の）第１の駆動信号を受信して、方向Ｚ（ベースＢＳの水平表面ＳＨの法線方向）においてスリット１３０の第１の側壁Ｓ１（すなわち、第１のフラップの自由端／第２の端）と第２の側壁Ｓ２（すなわち、第２のフラップの自由端／第２の端）との間に形成されるベント１３０Ｔを生成し、第１のアクチュエータ１２０は、第２モードにおいて（複数の）第２の駆動信号を受信して、方向Ｚにおいてスリット１３０の第１の側壁Ｓ１と第２の側壁Ｓ２との間にベント１３０Ｔを生成しない。
【0073】
図４に示すように、第１のモードにおいて、スリット１３０の第１の側壁Ｓ１および第２の側壁Ｓ２は、異なる変位を有してよく、それは第１の側壁Ｓ１と第２の側壁Ｓ２との間のスリット１０３のギャップ１３０Ｐに亘る重なり合い(オーバーラップ)を変化させる。方向Ｚにおけるこれらの変位の差が第１の膜１１０の厚さよりも大きいとき、第１の側壁Ｓ１は、もはや第２の側壁Ｓ２と重なり合わず、第１の側壁Ｓ１と第２の側壁Ｓ２との間の開口が形成され、ベント１３０Ｔは開かれると言われる。図１のスリット１３０ａの両側の点Ｃ及びＤを例にとると、第１の膜１１０が第１のモードにおいて作動されると、膜部分１１２ａ上の第１の側壁Ｓ１の点Ｃが、Ｚ方向に沿って第１の変位Ｕｚ＿ａを有するように第１の駆動信号（例えば、電圧）に従って作動され、膜部分１１２ｂ上の第２の側壁Ｓ２上の点Ｄが、Ｚ方向に沿って第２の変位Ｕｚ＿ｂを有するように第１の駆動信号に従って作動され、点Ｃの第１の変位Ｕｚ＿ａは、点Ｃに近い第１の側壁Ｓ１のセグメント及び点Ｄに近い第２の側壁Ｓ２のセグメントが重なり合わないようになり且つベント１３０Ｔが形成される（又は「開かれる」）ように、点Ｄの第２の変位Ｕｚ＿ｂよりも有意に大きい。ベント１３０Ｔの開口サイズＵｚｏは、第１の変位Ｕｚ＿ａと第２の変位Ｕｚ－ｂとの間の膜変位差ΔＵｚ及び第１の膜１１０の厚さによって決定される、すなわち、Ｕｚｏ＝ΔＵｚ－Ｔ１１０であり、ここで、ΔＵｚ＝｜Ｕｚ＿ａ－Ｕｚ＿ｂ｜によって決定され、Ｔ１１０は、第１の膜１１０の厚さであり、Ｔ１１０は、実際には５～７μｍであってよいが、それに限定されない。膜変位差ΔＵｚが、第１のモードにおいて第１の膜１１０（フィルム構造ＦＳ）の厚さＴ１１０より大きいとき、ベント１３０Ｔは、「一時的に開かれる」と言われる。ベント１３０Ｔの開口サイズＵｚｏが大きければ大きいほど、ベント１３０Ｔはより広く開く。
【0074】
図４に図示するように、ベント１３０Ｔが一時的に開かれると、閉塞効果を抑制するために、閉塞効果によって引き起こされる圧力が解放されることがある（すなわち、外耳道とウェアラブルサウンドデバイスの周囲との間の圧力差がベント１３０Ｔを通じて流れる空気流を通じて解放されることがある）ように、空気は、第１の膜１１０の２つの側の間の圧力差の故に、容積（すなわち、第１の容積ＶＬ１及び第２の容積ＶＬ２）間を流れ始めることがある。
【0075】
ベント１３０Ｔを形成することの理論的根拠を以下に記載する。図１に図示するスリット１３０ａの点ＣおよびＤを参照のこと。点Ｃは、膜部分１１２ａ上の第１の側壁Ｓ１上に位置し、点Ｄは、膜部分１１２ｂ上の第２の側壁Ｓ２上に位置し、点Ｄは、スリット１３０のギャップ１３０Ｐを横切って点Ｃと反対である。点Ｃにおける膜部分１１２ａの変位は、作動部分１２０ａによって駆動され、点Ｄにおける膜部分１１２ｂの変位は、作動部分１２０ｂによって駆動される。点Ｃから膜部分１１２ａのアンカ縁までの距離ＤＣは、点Ｄから膜部分１１２ｂのアンカ縁までの距離ＤＤよりも長い。より少ない距離はより高い剛性を示唆するので、点Ｄでの変形は、同じ駆動力を適用してさえも、点Ｃの変形よりも少ない。加えて、矢印ＤＤは、作動部分の領域と重なり合う一方で、矢印ＤＤは、作動部分の領域と重なり合わず、それは点Ｃで作動部分１２０ａによって適用される駆動力は、点Ｄで作動部分１２０ｂによって適用される駆動力よりも強いことを示唆する。これらの要因を総合すると、駆動力の強度がより強い一方で剛性がより低い、点Ｃでの膜部分１１２ａの変位は、点Ｄでの膜部分１１２ｂの変位よりも大きい。
【0076】
第２のモードにおいて、膜変位差は、第１の膜１１０の厚さよりも小さい、すなわち、ΔＵｚ≦Ｔ１１０であり、換言すれば、第１の側壁Ｓ１の点Ｃにおける側壁と第２の側壁Ｓ２の点Ｄにおける側壁とは、水平方向において部分的にまたは完全に重なり合うことがある。例えば、第２のモードにおけるスリット１３０に関連する２つの膜部分（すなわち、第１のフラップおよび第２のフラップ）が図３に示されており、これらの２つの膜部分（２つのフラップ）は、互いに実質的に平行であってよく、ベースＢＳの水平表面ＳＨに実質的に平行であってよいが、それらに限定されない。別の例では、第２のモードにおけるスリット１３０に関連する２つの膜部分（例えば、第１のフラップおよび第２のフラップ）が図５に図示されており、これらの２つの膜部分（２つのフラップ）は、ベースＢＳの水平表面ＳＨに平行でなくてよく、第１のフラップの自由端／第２の端（第１の側壁Ｓ１）は、第１のフラップの固定された端／第１の端よりもベースＢＳに近くてよく、第２のフラップの自由／第２の端（第２の側壁Ｓ２）は、第２のフラップの固定された端／第１の端よりもベースＢＳに近くてよいが、それらに限定されず、ΔＵＺ≦Ｔ１１０であってよい。よって、スリット１３０およびその関連する膜部分が第２のモードにある、すなわち、ΔＵＺ≦Ｔ１１０である、いずれの場合においても、ベント１３０Ｔは開かれず／生成されず、且つ／或いはベント１３０Ｔは閉じられる。
【0077】
スリット１３０のギャップ１３０Ｐの幅は、十分に小さくなければならない、例えば、実際には１μｍ～２μｍでなければならない。狭いチャネルを通じる気流は、流体力学の分野内で境界層効果(boundary layer effect)として知られる気流経路の壁に沿う粘性力／抵抗の故に、高度に減衰させられることができる。よって、第２のモードにおけるスリット１３０のギャップ１３０Ｐを通じる空気流は、第１のモードにおけるスリット１３０のベント１３０Ｔを通じる空気流と比べて遙かに小さくてよい（例えば、第２のモードにおけるスリット１３０のギャップ１３０Ｐを通じる空気流は、第１のモードにおけるスリット１３０のベント１３０Ｔを通じする空気流よりも１０分の１少なくてよい）。換言すれば、スリット１３０のギャップ１３０Ｐの幅は、第２のモードにおけるスリット１３０のギャップ１３０Ｐを通じる空気流／漏れが第１のモードにおけるベント１３０Ｔを通じる空気流（の、例えば、１０％未満）と比べて無視できるように、十分に小さい。
【0078】
上記によれば、第１のモード及び第２のモードにおいて、第１のフラップの自由端／第２の端として機能する第１の側壁Ｓ１は、第１の上下移動を行うことがあり、第２のフラップの自由端／第２の端として機能する第２の側壁Ｓ２は、第２の上下移動を行うことがある。特に、図３～図５に示すように、第１の側壁Ｓ１（第１のフラップの自由端／第２の端）が第１の上下移動を行うとき、第１の側壁Ｓ１は、音響トランスデューサ１００内の他のコンポーネントと物理的に接触せず、第２の側壁Ｓ２（第２のフラップの自由端／第２の端）が第２の上下移動を行うとき、第２の側壁Ｓ２は、音響トランスデューサ１００内の他のコンポーネントと物理的に接触しない。
【0079】
図６および図７を参照すると、図６は、本発明の第１の実施形態に従ったスリットの異なる側面にある相対的位置ペアの複数の例を図示する概略図であり、図７は、本発明の第１の実施形態に従った複数の例の周波数応答を図示する概略図である。図６は、図６の水平軸上に印すような６つの段階的により高いアクチュエータ駆動電圧Ｖ１～Ｖ６に対応する、膜部分１１２ａ（または第１のフラップ）上の点Ｃ（または自由端／第２の端）及び膜部分１１２ｂ（または第２のフラップ）上の点Ｄ（または自由端／第２の端）の相対的位置ペアの６つの例Ｅｘ１～Ｅｘ６を図示している。図６の垂直軸は、方向Ｚにおける点Ｃおよび点Ｄの変位（Ｕｚ）を表している。図６に示す点Ｃおよび点Ｄを表すブロックの高さは、第１の膜１１０の厚さに対応することに留意されたい。図７は、第１の膜１１０が図６に示す駆動電圧Ｖ１～Ｖ６（例、Ｅｘ１～Ｅｘ６）によって作動されるときの音響トランスデューサ１００の周波数応答を図示している。図６及び図７に示す数値は、例示的な目的のためにあり、実際に印加される電圧は、実際の状況に従って調整されることがある。
【0080】
図４及び図６に示すように、この場合（第１の駆動方法）において、第１のアクチュエータ１２０に印加される電圧が増加し、電圧が電圧Ｖ５又はＶ６のような閾値電圧より上に上昇して、ベント１３０Ｔを生成する／開くと、スリット１３０の第１の側壁Ｓ１（すなわち、第１のフラップの第２の端）の点Ｃ及び第２の側壁Ｓ２（すなわち、第２のフラップの第２の端）の点Ｄは、同じ方向に移動し、すなわち、第１の側壁Ｓ１及び第２の側壁Ｓ２の両方は、正方向Ｚにおいて上向きに移動し、逆に、第１のアクチュエータ１２０に印加される電圧が減少し、電圧がＶ１～Ｖ３のような閾値電圧より下に低下して、ベント１３０Ｔを閉じると、第１の側壁Ｓ１及び第２の側壁Ｓ２の両方は、正方向Ｚにおいて下向きに移動する。
【0081】
図６に示すように、点Ｃは、電圧Ｖ１（例えば、１Ｖ）が第１のアクチュエータ１２０に印加されるときに、点Ｄよりも低く、点Ｃは、電圧Ｖ２（例えば、８Ｖ）が第１のアクチュエータ１２０に印加されるときに、点Ｄに実質的に整列させられ、点Ｃは、閾値電圧Ｖ４（例えば、２２Ｖ）が第１のアクチュエータ１２０に印加されるときに、正に第１の膜の厚さだけ点Ｄよりも高く、点Ｃは、電圧Ｖ５～Ｖ６が第１のアクチュエータ１２０に印加されるときに、第１の膜１１０の厚さよりも多く点Ｄより高い。従って、図６では、第１のアクチュエータ１２０が電圧Ｖ５～Ｖ６のような閾値電圧Ｖ４よりも高い電圧を受け取るときに、ベント１３０Ｔが生成され、その場合、ベント１３０Ｔが開かれ、逆に、第１のアクチュエータ１２０が電圧Ｖ１～Ｖ３のような閾値電圧Ｖ４よりも低い電圧を受け取るときに、ベント１３０Ｔは生成されず、ベント１３０Ｔは閉じられると言われる。
【0082】
換言すれば、電圧Ｖ１が第１のアクチュエータ１２０に印加されるときに、点Ｃにおける膜部分１１２ａは、点Ｄにおける膜部分１１２ｂより部分的下にある。電圧Ｖ２が第１のアクチュエータ１２０に印加されるときに、点Ｃにおける膜部分１１２ａは、水平方向において、点Ｄにおける膜部分１１２ｂに実質的に整列させられる。電圧Ｖ３が第１のアクチュエータ１２０に印加されるときに、点Ｃにおける膜部分１１２ａは、点Ｄにおける膜部分１１２ｂよりも部分的に上にある。電圧Ｖ４が第１のアクチュエータ１２０に印加されるときに、点Ｃにおける膜部分１１２ａの下方縁は、水平方向において、点Ｄにおける膜部分１１２ｂの上方縁に実質的に整列させられる。ベント１３０Ｔが生成され且つ開かれるように、電圧Ｖ５またはＶ６のような閾値電圧Ｖ４よりも大きい電圧が第１のアクチュエータ１２０に印加されるときに、点Ｃにおける膜部分１１２ａは、水平方向Ｚにおいて、点Ｄにおける膜部分１１２ｂより完全に上にある。
【0083】
図６に示すように、この実施形態において、電圧Ｖ５またはＶ６は、第１のモードで第１のアクチュエータ１２０に印加され、電圧Ｖ１、Ｖ２またはＶ３は、第２のモードで第１のアクチュエータ１２０に印加される。換言すれば、第１のモードで第１のアクチュエータ１２０に印加される第１の駆動信号の絶対値は、閾値以上であってよく、第２のモードで第１のアクチュエータ１２０に印加される第２の駆動信号の絶対値は、閾値よりも小さくてよく、閾値は、図６では電圧Ｖ４（２２Ｖ）として図示されているが、これに限定されない。
【0084】
上記によれば、第２のモードにおいて、膜部分１１２ａは、膜部分１１２ｂより部分的に下にあり、部分的に上にあり、或いは膜部分１１２ｂに実質的に整列させられてよい。すなわち、第１のアクチュエータ１２０は、第２のモード第２の駆動信号を受信して、第１の側壁Ｓ１がベースＢＳの水平表面ＳＨに平行な水平方向において第２の側壁Ｓ２に対応する（或いは重なり合う）ようにする（すなわち、ベント１３０Ｔは閉じられ、且つ／或いは生成されない）。この実施形態において、第１の側壁Ｓ１全体は、第２のモードで水平方向において第２の側壁Ｓ２に対応する。
【0085】
他方、第１のモードでは、ベント１３０Ｔが、第１の側壁Ｓ１と第２の側壁Ｓ２との間の重なり合わない領域によって形成されるように、第１のアクチュエータ１２０は、第１の駆動信号を受信して、第１の側壁Ｓ１の少なくとも一部が水平方向において第２の側壁Ｓ２に対応しないか或いは重なり合わないようにする。
【0086】
図７に示すように、スリット１３０のギャップ１３０Ｐの幅は十分に小さくなければならないので、音響トランスデューサ１００の周波数応答において、第２モードにおけるＳＰＬの低周波数ロールオフ（ＬＦＲＯ）折点周波数(corner frequency)は低く、典型的には、３５Ｈｚ以下である。逆に、ベント１３０Ｔが第１のモードで開いている／存在するとき、空気は、ベント１３０Ｔを通じて流れ、空気流インピーダンスは、ベント１３０Ｔの開口サイズに反比例し、従って、音響トランスデューサ１００の周波数応答において、第１のモードにおけるＬＦＲＯコーナー周波数は、第２のモードにおけるＬＦＲＯ折点周波数よりも有意に高い。例えば、第１のモードにおけるＬＦＲＯ折点周波数は、ベント１３０Ｔの開口サイズに依存して、８０～４００Ｈｚの間にあってよいが、これらに限定されない。
【0087】
音響トランスデューサ１００の第１の駆動方法では、閉塞効果を抑制するために、閉塞誘発圧力がベント１３０Ｔを通じる空気流によって解放されるよう、ベント１３０Ｔが生成される／開かれるように、閉塞効果が発生するときに、第１の駆動信号を第１のアクチュエータ１２０に印加して、音響トランスデューサ１００を第１のモードにしてよい。例えば、この実施形態において、第１の駆動信号は、ベント生成信号（例えば、電圧Ｖ５またはＶ６）と、共通信号（例えば、共通信号にベント発生信号を加えたもの）とを含んでもよいが、それに限定されない。閉塞効果が生じないときには、ベント１３０Ｔが生成されないように、第２の駆動信号を第１のアクチュエータ１２０に印加して、音響トランスデューサ１００を第２のモードにしてよい。例えば、この実施形態において、第２の駆動信号は、ベント拘束信号（例えば、電圧Ｖ１、Ｖ２またはＶ３）と、共通信号（例えば、共通信号にベント拘束信号を加えたもの）とを含んでよいが、これらに限定されない。
【0088】
共通信号は、（複数の）要件に基づいて設計されてよい。いくつかの実施形態において、共通信号は、定（ＤＣ）バイアス電圧、入力オーディオ（ＡＣ）信号、またはそれらの組み合わせを含んでよい。例えば、共通信号が入力オーディオ信号を含むとき、共通信号は、第１の膜１１０が第１のモードでベント１３０Ｔを形成する間に音波を生成することがあるように、或いは、代替的に、第１の膜１１０がベント１３０Ｔを抑制する（閉じる）間に音波を生成することがあるように、入力オーディオ信号の（複数の）値に対応する（関連する）信号を含む。ある実施形態において、共通信号は、第１の膜１１０を特定の位置に維持するように、定バイアス電圧を含んでよい。例えば、第１のアクチュエータ１２０に印加される定バイアス電圧は、第１の膜１１０（例えば、第１のフラップおよび第２のフラップ）をベースＢＳの水平表面ＳＨに実質的に平行にさせることがある。
【0089】
図４～図７に示す実施形態および例は、スリット１３０の第１の側壁Ｓ１および第２の側壁Ｓ２が、ベント１３０Ｔを生成／開閉するために同じ方向に移動する、第１の駆動方法に属することに留意されたい。ベント１３０Ｔを生成するための第２の駆動方法は、第１の側壁Ｓ１および第２の側壁Ｓ２を異なる方向に移動させることを含んでよく、ベント１３０Ｔを生成するための第３の駆動方法は、第１の側壁Ｓ１のような側壁の一方のみが移動する一方で、第２の側壁Ｓ２のような他方の側壁が静止していることを含む。
【0090】
図８を参照すると、図８は、本発明の別の実施形態に従った第１のモードにある第１の膜を図示する概略的な断面図であり、図８は、音響トランスデューサ１００の第１の膜１１０が、第２の駆動方法に従って第１のモードで作動されることを示している。図８に示すように、１つのスリット１３０に関して、第１のフラップ（スリット１３０の第１の側壁Ｓ１を含む１つの膜部分）は、第１の方向に向かって移動するように作動されてよく、第２のフラップ（スリット１３０の第２の側壁Ｓ２を含む１つの膜部分）は、ベント１３０Ｔが形成されるように、第１の方向と反対の第２の方向に向かって移動するように作動されてよい。すなわち、第１の側壁Ｓ１（第１のフラップの自由端／第２の端）の第１の上下移動は、第２の側壁Ｓ２（第２のフラップの自由端／第２の端）の第２の上下移動とは反対である。例えば、第１の方向および第２の方向は、方向Ｚに実質的に平行であってよく、図３に図示するモードのような第２のモードから図８に示すモードのような第１のモードへの移行において、第１のフラップの自由端／第２の端（第１の側壁Ｓ１）は、上向きに移動することがあるのに対し、第２のフラップの自由端／第２の端（第２の側壁Ｓ２）は、下向きに移動することがある。逆に、図８に示すような第１のモードから図３に示すような第２のモードに戻る移行において、第１のフラップの自由端／第２の端（第１の側壁Ｓ１）は、下向きに移動することがあり、第２のフラップの自由端／第２の端（第２の側壁Ｓ２）は、上向きに移動することがある。上記で議論したいずれの移行においても、第１のフラップの第１の側壁Ｓ１および第２のフラップの第２の側壁Ｓ２は、反対方向に移動する。
【0091】
加えて、第１のフラップの自由端／第２の端（第１の側壁Ｓ１）は、第１の方向に向かう第１の変位Ｕｚ＿ａを有するように作動されてよく、第２のフラップの自由端／第２の端（第２の側壁Ｓ２）は、第２の方向に向かう第２の変位Ｕｚ＿ｂを有するように作動されてよい。ある実施形態において、第１の側壁Ｓ１の第１の変位および第２の側壁Ｓ２の第２の変位は、実質的に等距離であってよいが、反対方向であってよい。
【0092】
さらに、第１の側壁Ｓ１の第１の変位および第２の側壁Ｓ２の第２の変位は、一時的に対称であってよい、すなわち、第１の側壁Ｓ１および第２の側壁Ｓ２の動きは、実質的に長さ方向が等しいが、任意の時間期間に亘って反対方向であってよい。図８の第１の側壁Ｓ１及び第２の側壁Ｓ２の動きが一時的に対称であるとき、１つのスリット１３０に関して、第１のフラップ（スリット１３０の第１の側壁Ｓ１を含む１つの膜部分）が第１の方向に向かって移動するように作動されるので、第１の空気移動が生成され、第１の空気移動の方向は、第１の方向に関連し、第２のフラップ（スリット１３０の第２の側壁Ｓ２を含む１つの膜部分）が第１の方向とは反対の第２の方向に向かって移動するように作動されるので、第２の空気移動が生成され、第２の空気移動の方向は、第２の方向に関連する。第１の空気移動及び第２の空気移動は、それぞれ、反対方向に関連することがあるので、第１のフラップ（スリット１３０の第１の側壁Ｓ１を含む１つの膜部分）と第２のフラップ（スリット１３０の第２の側壁Ｓ２を含む１つの膜部分）が同時に作動してベント１３０Ｔを開閉するときに、第１の空気移動の少なくとも一部及び第２の空気移動の少なくとも一部は、互いに相殺し合うことがある。
【0093】
いくつかの実施形態において、第１の空気移動及び第２の空気移動は、第１のフラップ及び第２のフラップが同時に作動してベント１３０Ｔを開閉するときに、実質的に互いに相殺し合うことがある（例えば、第１の方向に向かう第１の変位及び第２の方向に向かう第２の変位は、等距離であってよいが、方向は反対であってよい）。すなわち、第１の空気移動および第２の空気移動を含むベント１３０Ｔの開閉に起因して生成される正味の空気移動は、実質的にゼロである。その結果、正味の空気移動は、ベント１３０Ｔの開閉動作の間に実質的にゼロであるので、ベント１３０Ｔの動作は、音響トランスデューサ１００のユーザに知覚可能な音響外乱を生成せず、ベント１３０Ｔの開閉動作は、「隠されている(concealed)」と言われる。
【0094】
図１、図２、図４、図６及び図７に関連する実施形態では、本明細書では第１の駆動方法と呼ばれる１つの駆動信号が、第１のアクチュエータ１２０に適用される。図８の実施形態のための駆動信号のような第２の駆動方法において、第１のフラップ（第１の側壁Ｓ１を含む部分）上の第１のアクチュエータ１２０の作動部分に適用される駆動信号は、第２のフラップ（第２の側壁Ｓ２を含む部分）上の第１のアクチュエータ１２０の作動部分に適用される駆動信号とは異なることがある。詳細には、第１のフラップ（第１の側壁Ｓ１を含む膜部分）上に配置される第１のアクチュエータ１２０は、第１の信号を受信し、第２のフラップ（第２の側壁Ｓ２を含む膜部分）上に配置される第１のアクチュエータ１２０は、第２の信号を受信する。よって、第１のフラップは、第１の信号に従って移動し、第２のフラップは、第２の信号に従って移動する。
【0095】
第１の信号および第２の信号は、第１のフラップ（第１の側壁Ｓ１を含む膜部分）および第２のフラップ（第２の側壁Ｓ２を含む膜部分）をそれぞれ反対方向に移動させるように設計された成分信号を含んでよい。例えば、第１の信号は、共通信号に加えて増分電圧を含んでよく、第２の信号は、同じ共通信号に加えて減分電圧を含んでよく、増分電圧は、０Ｖ⇔１０Ｖのように、０Ｖ～正電圧の間でトグルしてよく、減分電圧は、０Ｖ⇔－１０Ｖのように、０Ｖ～負電圧の間で変化してよいが、これに限定されない。共通信号は、定バイアス電圧、入力オーディオ信号、またはそれらの組み合わせを含んでよいが、それらに限定されないことに留意されたい。
【0096】
例えば、図８の音響トランスデューサ１００の第１のモードにおいて、増分電圧は、正電圧、例えば、１０Ｖを有して、第１の信号１０Ｖを共通信号より高くしてよく、減分電圧は、負電圧、例えば、－１０Ｖを有して、第２の信号１０Ｖを共通信号より低くしてよく、ベント１３０Ｔは、（第１の側壁Ｓ１を含む）第１の膜部分および（第２の側壁Ｓ２を含む）第２の膜部分のデルタ変位が第１の膜１１０の厚さより大きいときに開かれる／形成される。逆に、音響トランスデューサ１００の第２のモードにおいて、第１の信号の増分電圧および第２の信号の減分電圧の両方は、約０Ｖであり、第１の膜１１０の両方の部分でアクチュエータに印加される実質的に同じ駆動信号をもたらし、ほぼ同じ変位を生む両方の膜部分（１つの膜部分は第１の側壁Ｓ１を含み、他の膜部分は第２の側壁Ｓ２を含む）をもたらし、その結果、ベント１３０Ｔは形成されない／開かれないか、或いは閉じられる。
【0097】
従って、特定の状況の下で、増分電圧および減分電圧は、実質的に同じ大きさであってよいが、これに限定されない。ベント１３０Ｔが開かれる第１のモードのような特定の状況の下で、第１の信号は、デルタ変位を膜の厚さより大きくするのに十分な電圧レベルだけ第２の信号よりも高くてもよいが、それに限定されない。ベント１３０Ｔが閉じられる第２のモードのような特定の状況の下で、増分電圧および減分電圧は、両方とも、０Ｖであるか或いは０Ｖに近くてよいが、これに限定されない。
【0098】
上記によれば、本発明のスリット１３０は、音響トランスデューサ１００のダイナミックフロントベントとして機能するよう、第１の駆動方法または第２の駆動方法によって駆動されてよく、ハウジング構造ＨＳＳ内の第１の容積ＶＬ１および第２の容積ＶＬ２は、ダイナミック(動的)フロントベントが開けられる（すなわち、スリット１３０のベント１３０Ｔが開けられる及び／又は形成される）ときに接続され、ハウジング構造ＨＳＳ内の第１の容積ＶＬ１および第２の容積ＶＬ２は、ダイナミックフロントベントが閉じられる（すなわち、スリット１３０のベント１３０Ｔが閉じられるおよび／または形成されない）ときに互いから分離される。ベント１３０Ｔが広ければ広いほど、ダイナミックフロントベントはより大きい。よって、フロントベントのサイズは、（複数の）要件に基づいて（複数の）駆動信号によって変更されることができる。
【0099】
その上、本発明の音響トランスデューサ１００は、ダイナミックフロントベントによる良好な水保護および良好なダスト保護を有することができる。
【0100】
本発明において、音響トランスデューサ１００は、任意の適切なドライバを使用してよい。例えば、音響トランスデューサ１００は、本発明の音響トランスデューサ１００が小型デバイスに適することがあるように、小型ドライバ（例えば、典型的な１１５ｄＢドライバ）を使用してよい。
【0101】
図９を参照すると、図９は、本発明のある実施形態に従った音響トランスデューサを備えるウェアラブルサウンドデバイスを図示する概略図である。図９に示すように、ウェアラブルサウンドデバイスは、感知デバイス１５０と、感知デバイス１５０と音響トランスデューサ１００のアクチュエータ（例えば、第１のアクチュエータ１２０）とに電気的に接続された駆動回路１６０とをさらに含んでよい。
【0102】
感知デバイス１５０は、ウェアラブルサウンドデバイスの外側で任意の所要の要因を感知し、相応して感知結果を生成するように構成されてよい。例えば、感知デバイス１５０は、赤外（ＩＲ）感知方法、光感知方法、超音波感知方法、容量感知方法、または他の適切な感知方法を使用して、任意の所要の要因を感知してよいが、これらに限定されない。
【0103】
いくつかの実施形態では、ベント１３０Ｔが形成されるかどうかは、感知結果に基づいて決定される。ベント１３０Ｔは、感知結果によって示される感知された量が第１の極性を有する特定の閾値を越えるときに開かれ（或いは形成され）、ベント１３０Ｔは、感知された量が第１の極性とは反対の第２の極性を有する特定の閾値を越えるときに閉じられる（或いは形成されない）。例えば、感知された量が特定の閾値よりも低いものから特定の閾値よりも高いものに変えられるときに、ベント１３０Ｔが開き、感知された量が特定の閾値よりも高いものから特定の閾値よりも低いものに変えられるときに、ベント１３０Ｔが閉じられるように、第１の極性は、低から高であってよく、第２の極性は、高から低であってよいが、それに限定されない。
【0104】
その上、いくつかの実施形態では、ベント１３０Ｔの開放の程度は、感知結果によって示される感知量に単調に関連することがある。すなわち、ベント１３０Ｔの開放の程度は、感知された量が増大又は減少するに応じて増大又は減少する。
【0105】
いくつかの実施形態において、感知デバイス１５０は、任意的に、ユーザの身体の動きおよび／またはウェアラブルサウンドデバイスの動きを検出するように構成された運動センサを含んでよい。例えば、感知デバイス１５０は、歩行、ジョギング、会話、摂食等のような、閉塞効果を引き起こす身体の動きを検出してよい。いくつかの実施形態において、感知結果によって示される感知された量は、ユーザの身体の動きおよび／またはウェアラブルサウンドデバイスの動きを表し、ベント１３０Ｔの開放の程度は、感知される距離と相関する。例えば、ベント１３０Ｔの開放の程度は、動きが増加するに応じて増加する。
【0106】
いくつかの実施形態において、感知デバイス１５０は、任意的に、物体と近接センサとの間の距離を感知するように構成された近接センサを含んでよい。いくつかの実施形態において、感知結果によって示される感知される量は、物体と近接センサとの間の距離を表し、ベント１３０Ｔの開放の程度は、感知される動きと相関する。例えば、ベント１３０Ｔは、この距離が所定の距離よりも小さいときに開かれ（或いは形成され）、ベント１３０Ｔの開放の程度は、この距離が減少するに応じて増加する。例えば、ユーザがベント１３０Ｔを開く（或いは形成する）ことを望むならば、ユーザは、近接センサにこの物体を感知させ、相応して、感知結果を生成し、それによって、ベント１３０Ｔを開く／形成するために、任意の適切な物体（例えば、手）を使用して、ウェアラブルサウンドデバイスに近づくことができる。
【0107】
加えて、近接センサは、ユーザが音響トランスデューサ１００を有するウェアラブルサウンドデバイスを（予想通りに）タップする或いは触れることを検出する機能をさらに有してよい。何故ならば、これらの動きも閉塞効果を引き起こすことがあるからである。
【0108】
いくつかの実施形態において、感知デバイス１５０は、任意的に、ウェアラブルサウンドデバイスの力センサに加えられる力を感知するように構成された力センサを含んでよく、感知結果によって示される感知された量は、ウェアラブルサウンドデバイスを圧迫する力を表し、ベント１３０Ｔの開放の程度は、感知される力と相関する。
【0109】
いくつかの実施形態において、感知デバイス１５０は、任意的に、ウェアラブルサウンドデバイスの周囲光を感知するように構成された光センサを含んでよく、感知結果によって示される感知された量は、光センサによって感知された周囲光の輝度を表し、ベント１３０Ｔの開放の程度は、感知された周囲光の輝度と相関する。
【0110】
駆動回路１６０は、第１の膜１１０を作動させるために、アクチュエータ（例えば、第１のアクチュエータ１２０）に加えられる（複数の）駆動信号を生成するように構成され、（複数の）駆動信号は、感知デバイス１５０の感知結果および入力オーディオ信号の値に基づいてよい。図９において、駆動回路１６０は、集積回路であってよいが、これに限定されない。
【0111】
例えば、第１の駆動方法において、第１の駆動信号及び第２の駆動信号は、駆動回路１６０によって生成されてよく、第１の駆動信号のベント生成信号及び第２の駆動信号のベント抑制信号は、感知結果に従って生成されてよいが、これに限定されない。
【0112】
例えば、第２の駆動方法において、第１の信号及び第２の信号は、駆動回路１６０によって生成されてよく、第１の信号の増分電圧及び第２の信号の減分電圧は、感知結果に従って生成されてよいが、これに限定されない。
【0113】
同様に、ベント１３０Ｔの開放の程度は、感知結果によって示される感知される量に単調に関連することがあるので、第２の駆動方法における増分電圧および／または減分電圧（または第１の駆動方法におけるベント生成信号）は、感知結果によって示される感知量との単調な関連を有することがある。
【0114】
同様に、感知デバイス１５０が運動センサを含むとき、第２の駆動方法における増分電圧の大きさ及び／又は減分電圧の大きさ（又は第１の駆動方法におけるベント発生信号）は、運動が増加するに応じて増加（又は減少）することがあるが、これに限定されない。同様に、感知デバイス１５０が近接センサを含むとき、第２の駆動方法における増分電圧の大きさ及び／又は減分電圧の大きさ（又は第１の駆動方法におけるベント発生信号）は、距離が減少するか或いは閾値より下に減少するに応じて増加（又は減少）することがあるが、これに限定されない。同様に、感知デバイス１５０が力センサを含むとき、第２の駆動方法における増分電圧の大きさおよび／または減分電圧の大きさ（または第１の駆動方法におけるベント生成信号）は、力が増加するに応じて増加（または減少）することがあるが、これに限定されない。同様に、感知デバイス１５０が光センサを含むとき、第２の駆動方法における増分電圧の大きさおよび／または減分電圧の大きさ（または第１の駆動方法におけるベント生成信号）は、周囲光の輝度が減少するに応じて増加（または減少）することがあるが、これに限定されない。
【0115】
加えて、駆動回路１６０は、任意の適切なコンポーネントを含んでよい。例えば、駆動回路１６０は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１６２、デジタル信号処理（ＤＳＰ）ユニット１６４、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１６６、任意の他の適切なコンポーネント（例えば、環境音のＳＰＬまたは閉塞雑音のＳＰＬを検出するマイクロホン）、またはそれらの組み合わせを含んでよい。
【0116】
この実施形態では、感知デバイスによって生成される感知結果に基づいて、駆動回路１６０は、音響トランスデューサ１００を第１のモードまたは第２のモードにするために、駆動信号を第１のアクチュエータ１２０に相応して加えてよい。第１のモードにおいて、音響トランスデューサ１００は、閉塞効果を抑制するために、ベント１３０Ｔを形成する。また、第１のモードにある音響トランスデューサ１００は、任意的に、音波を生成してよい。第２のモードにおいて、音響トランスデューサ１００は、音波を生成する。
【0117】
任意的に、駆動回路１６０は、特定の周波数範囲において音響トランスデューサ１００の駆動信号を調整するように構成された周波数応答等化器をさらに含んでよい。図７に示すように、４つの異なるベント１３０Ｔ条件に対応する音響トランスデューサ１００の周波数応答における４つの異なるＬＦＲＯ折点周波数が示されている。ある実施形態では、周波数応答等化器を含む信号処理ユニットが、ベント１３０Ｔの異なる開放の程度の故に音響トランスデューサ１００の周波数応答の異なるＬＦＲＯ折点周波数を補償するように構成されてよい。例えば、周波数応答等化器は、駆動電圧Ｖ５（又はＶ６）が第１のアクチュエータ１２０に印加され、ベント１３０Ｔが図６に示すように開かれるときに、例Ｅｘ５（又はＥｘ６）のＬＦＲＯ周波数応答曲線を補償するように有効にされてよい。換言すれば、周波数応答等化器は、第１のモードにおいて有効にされてよく（周波数応答等化器は、ベント１３０Ｔが開いているときに有効にされてよく）、周波数応答等化器は、第２のモードにおいて無効にされてよい（周波数応答等化器は、ベント１３０Ｔが閉じているときに無効にされてよい）。さらに、周波数応答等化器によって生成される等化の量は、適応的であってよく、ベント１３０Ｔの開口サイズに従って動的に変化してよい。その結果、周波数応答等化器は、音響トランスデューサ１００の周波数応答の変化が等化され、トランスデューサ１００のサウンド生成特性の破壊が最小限に抑えられ、聴取者のオーディオリスニング経験が最適化されることがあるように、ベント１３０Ｔが開いていることに起因する音響トランスデューサ１００の低周波数応答の変化するＬＦＲＯを補償してよい（すなわち、周波数応答等化器は、第１のモードにおける音響トランスデューサ１００の低周波数応答の劣化を補償してよい）。
【0118】
本発明の音響トランスデューサは、上記の（複数の）実施形態によって制限されない。本発明の他の実施形態を以下に記載する。比較を容易にするために、以下において、同じコンポーネントは、同じ記号で印される。以下の記述は、実施形態の各々の相違に関し、繰り返し部分を重複して記載されない。
【0119】
図１０～図１２を参照すると、図１０～図１２は、本発明のある実施形態に従って別のタイプの音響トランスデューサを図示する断面図であり、図１０は、音響トランスデューサ１００’の第２のモードを示しており、図１１および図１２は、音響トランスデューサ１００’の第１のモードを示している。図１０～図１２に示すように、この音響トランスデューサ１００’と音響トランスデューサ１００との相違は、この実施形態の音響トランスデューサ１０’０の第１の膜１１０が、スリット１３０の第１の側壁Ｓ１を含むが、第１の膜１１０は、スリット１３０の第２の側壁Ｓ２を含まないことである。すなわち、スリット１３０は、第１の膜１１０の境界の一部である（すなわち、スリット１３０の第１の側壁Ｓ１は、第１の膜１１０の外縁１１０ｅの１つであってよい）。図１０～図１２において、スリット１３０の第２の側壁Ｓ２は、音響トランスデューサ１００’の動作中に静止的／不動であってよい。例えば、スリット１３０の第２の側壁Ｓ２は、アンカ構造１４０に属してよいが、それに限定されない。図１０～図１２に示すスリット１３０の設計のために、アンカ構造１４０は、第１の膜１１０の外縁１１０ｅの一部に接続されなくてよいが、それに限定されない。
【0120】
別の態様では、図１０～図１２に示すように、第１の膜１１０は、第１のフラップのみを含み、第２のフラップを含まず、第１のフラップの第１の端は、１つのアンカ構造１４０によって固定され、第１のフラップの第２の端／自由端は、ベント１３０Ｔを形成するために（ベント１３０Ｔは、図１１および図１２に示されている）、第１の上下移動を行う（すなわち、第１のフラップの第２の端は、上向き及び下向きに移動してよい）ように構成され、スリット１３０の第１の側壁Ｓ１は、第１のフラップの第２の端／自由端に属する。
【0121】
この設計では、第２の側壁Ｓ２は、音響トランスデューサ１００’の動作中に静止的／不動であるため、ベント１３０Ｔは、図１１の場合のように、第１のアクチュエータ１２０に加えられる駆動信号を増加させて、第１の側壁Ｓ１をＺ方向において上向きに移動させることによって、形成されてよい。例えば、第１のアクチュエータ１２０の電極に亘る電圧は、第１の側壁Ｓ１を方向Ｚにおいて上向きに移動させるために、３０Ｖであるが、それに限定されない。代替的に、図１２の場合、第１の膜１１０は、負の初期変位を有することがある、すなわち、一例として、第１のアクチュエータ１２０の電極に亘る電圧が０Ｖであるとき、方向Ｚにおける第１の側壁Ｓ１の変位は、－１８μｍであることがある。一例として、膜厚が５μｍであると仮定すると、第１の側壁Ｓ１の高さは、５μｍであることを意味し、０Ｖが第１のアクチュエータ１２０に印加されるときのベント１３０Ｔの状態は「開」であり、ベント１３０Ｔの開口サイズは、１８－５＝１３μｍに等しい。よって、この実施形態において、ベント１３０Ｔは、正の駆動信号（例えば、１６Ｖ）を第１のアクチュエータ１２０に加えて、図１０に示すように、第１の膜１１０の表面を水平表面ＳＨに対して実質的に平行にならせることによって、第２のモードに入れられることがあり、ベント１３０Ｔは、第１のアクチュエータ１２０に０Ｖを印加することによって第１のモードに入れられてよい。
【0122】
図１３を参照すると、図１３は、本発明の第２の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な断面図である。図１３に示すように、この実施形態と第１の実施形態との間の相違は、この実施形態の音響トランスデューサ２００が、さらに、第２の膜２１０と、第２のアクチュエータ２２０と、ベースＢＳの水平表面ＳＨに配置されたアンカ構造２４０とを含み、第２の膜２１０は、アンカ構造２４０によって固定され、第２のアクチュエータ２２０は、第２の膜２１０を作動させるように構成され、第２のチャンバＣＢ２が、ベースＢＳと第２の膜２１０との間に存在することである。この実施形態において、フィルム構造ＦＳは、第１の膜１１０と、第２の膜２１０とを含んでよいが、それに限定されない。この実施形態において、音響トランスデューサ２００は、任意的に、ベースＢＳの水平表面ＳＨに配置されたチップを含んでよく、チップは、少なくとも、（第１の膜１１０と第２の膜２１０とを含む）フィルム構造ＦＳと、第１のアクチュエータ１２０と、第２のアクチュエータ２２０と、アンカ構造１４０および２４０とを含んでよい（すなわち、これらの構造は、１つのチップに集積される）が、それに限定されない。
【0123】
第１の膜１１０および第１のアクチュエータ１２０から提供される機能は、第２の膜２１０および第２のアクチュエータ２２０から提供される機能と異なる。この実施形態において、第１の膜１１０および第１のアクチュエータ１２０は、閉塞効果を抑制するように構成されてよく、第２の膜２１０および第２のアクチュエータ２２０は、音響変換を行うように構成されてよい。すなわち、第１の膜１１０および第１のアクチュエータ１２０は、音響変換を行わない。
【0124】
詳細には、第１のモードにおいて、第１のアクチュエータ１２０は、Ｚ方向（ベースＢＳの水平表面ＳＨの法線方向）においてスリット１３０の第１の側壁Ｓ１と第２の側壁Ｓ２との間に形成されるベント１３０Ｔを生成することがある。第２のモードにおいて、第１のアクチュエータ１２０は、Ｚ方向においてスリット１３０の第１の側壁Ｓ１と第２の側壁Ｓ２との間のベント１３０Ｔを生成しないことがある。音響トランスデューサ２００が第１のモードであろうと第２のモードであろうと、第２のアクチュエータ２２０は、音波を生成するために、入力オーディオ信号の（複数の）値に対応する（関連する）音響駆動信号を受信してよい。すなわち、第１のアクチュエータ１２０に加えられる（複数の）駆動信号は、入力オーディオ信号の（複数の）値に対応しない（関連しない）ことがある。例えば、第１の駆動方法において、第１の駆動信号は、ベント生成信号（例えば、図１１に関連する議論における３０Ｖ、又は図１２に関連する議論における０Ｖ）を含んでよく、第２の駆動信号は、ベント抑制信号（例えば、図１０に関連する議論における１６Ｖ）を含んでよいが、これらに限定されない。
【0125】
第２の膜２１０、第２のアクチュエータ２２０、およびアンカ構造２４０は、（複数の）要件に基づいて設計されてよく、第２の膜２１０、第２のアクチュエータ２２０、およびアンカ構造２４０の設計は、音波の生成に適している必要がある。例えば、この実施形態において、第２の膜２１０、第２のアクチュエータ２２０、およびアンカ構造２４０の頂面図は、図１に示す第１の実施形態の第１の膜１１０、第１のアクチュエータ１２０、およびアンカ構造１４０に類似してよいが、それらに限定されない。第２の膜２１０は、第２の膜２１０の変位が増加されてよく、且つ／或いは第２の膜２１０が音響トランスデューサ２００の動作中に弾性的に変形してよいように、少なくとも１つのスリット２３０を有してよいが、これらに限定されないことに留意されたい。
【0126】
第２の膜２１０の材料およびタイプは、第１の実施形態において記載した第１の膜１１０が参照されてよく、従って、これらは冗長に記載されない。第２のアクチュエータ２２０の材料およびタイプは、第１の実施形態において記載した第１のアクチュエータ１２０が参照されてよく、よって、これらは冗長に記載されない。アンカ構造２４０の材料は、第１の実施形態において記載したアンカ構造１４０が参照されてよく、よって、これは冗長に記載されない。
【0127】
第２の膜２１０、（複数の）スリット２３０、第２のアクチュエータ２２０、およびアンカ構造２４０は、第２のユニットＵ２と考えられてよい。
【0128】
第１のユニットＵ１は、（複数の）要件に基づいて設計されてよく、第１の膜１１０、第１のアクチュエータ１２０、および（複数の）スリット１３０の設計は、閉塞効果を抑制するのに適する必要がある。この実施形態において、この実施形態の第１のユニットＵ１の第１の膜１１０は、スリット１３０の第１の側壁Ｓ１を含むが、スリット１３０の第２の側壁Ｓ２を含まない（すなわち、第１の膜１１０は、第１のフラップのみを含み、第２のフラップを含まない）。例えば、図１３に示すように、第１のユニットＵ１は、図１０に示す音響トランスデューサ１００’に類似してよいが、それに限定されない。
【0129】
その上、第１のチャンバＣＢ１は、第２のチャンバＣＢ２に接続されてよい。この実施形態において、ベースＢＳは、複数のバックベントＢＶＴ１およびＢＶＴ２を含んでよく、第１チャンバＣＢ１は、バックベントＢＶＴ１を通じて音響トランスデューサ２００の後部外側（すなわち、ベースＢＳの背後にある空間）に接続されてよく、第２チャンバＣＢ２は、バックベントＢＶＴ２を通じて音響トランスデューサ２００の後部外側（すなわち、ベースＢＳの背後にある空間）に接続されてよく、第１チャンバＣＢ１は、バックベントＢＶＴ１、音響トランスデューサ２００の後部外側（すなわち、第２容積ＶＬ２の一部）及びバックベントＢＶＴ２を通じて、第２チャンバＣＢ２に接続されてよいが、それに限定されない。
【0130】
別の実施形態では、第１のチャンバＣＢ１が空気チャネルを通じて第２のチャンバＣＢ２に接続されることがあるように、空気チャンバが第１の膜１１０とベースＢＳとの間に存在してよい。例えば、第１のチャンバＣＢ１が、穴ＨＬを通じて第２のチャンバＣＢ２に接続されることがあるように、空気チャネルは、アンカ構造１４０／２４０の２つの対向する横方向側面を通過する穴ＨＬであってよいが、これに限定されない。
【0131】
製造の間に、本開示において後に詳述するように、第１の膜１１０および第２の膜２１０は、全て、１つの単一の平面的な薄膜製造シーケンスの間に製造されてもよく、第１のアクチュエータ１２０および第２のアクチュエータ２２０は、全て、別の単一の平面的な薄膜製造シーケンスの間に製造されてよく、第１のチャンバＣＢ１、第２のチャンバＣＢ２およびアンカ構造１４０、２４０、１４０／２４０は、１つの単一のバルクシリコンエッチングシーケンスの間に形成されてよい。
【0132】
図１４を参照すると、図１４は、本発明の別の第２の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な断面図である。図１４に示すように、図１３の音響トランスデューサ２００と比べて、音響トランスデューサ２００’の第１のユニットＵ１の第１の膜１１０は、スリット１３０の第１の側壁Ｓ１および第２の側壁Ｓ２を含む（すなわち、第１の膜１１０は、第１のフラップおよび第２のフラップを含む）。例えば、図１４に示すように、第１のユニットＵ１は、図１に示す音響トランスデューサ１００に類似してよいが、それに限定されない。
【0133】
図１４に図示するようないくつかの実施形態において、第１のユニットＵ１（第１の膜１１０、第１のアクチュエータ１２０およびスリット１３０）の設計は、特定の視野から、第２のユニットＵ２（第２の膜２１０、第２のアクチュエータ２２０およびスリット２３０）の設計と同じ断面を有してよい。
【0134】
図１５を参照すると、図１５は、本発明の第３の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な頂面図である。第３の実施形態の音響トランスデューサ３００の膜、アクチュエータ、（複数の）スリットおよびアンカ構造の設計は、第１のユニットＵ１および／または第２のユニットＵ２に適用されてよいことに留意されたい。
【0135】
図１５に示すように、第１の実施形態とこの実施形態の相違は、スリット１３０及び第１のアクチュエータ１２０の構成である。この実施形態において、スリット１３０は、直線スリットと湾曲スリットとの組み合わせであってよい。図１５において、この実施形態のスリット１３０は、第１の部分ｅ１と、第１の部分ｅ１に接続された第２の部分ｅ２と、第２の部分ｅ２に接続された第３の部分ｅ３とを含み、第１の部分ｅ１、第２の部分ｅ２及び第３の部分ｅ３は、第１の膜１１０の外縁１１０ｅから内側に順に配列されている。スリット１３０において、第１の部分ｅ１及び第２の部分ｅ２は、異なる方向に延びる直線状のスリットであってよく、第３の部分ｅ３は、曲線スリットであってよいが、それらに限定されない。第３の部分ｅ３は、スリット１３０のフック形状の湾曲した端を有してよく、フック形状の湾曲した端は、第１の膜１１０の連結プレート１１４を取り囲む。フック形状の湾曲した端は、頂面図の視野から、湾曲した端または第３の部分ｅ３における曲率が、第１の部分ｅ１または第２の部分ｅ２における（複数の）曲率よりも大きいことを示唆する。加えて、フック形状を有するスリット１３０は、第１の膜１１０の中心に向かって或いは第１の膜１１０内の連結プレート１１４に向かって延びる。スリット１３０は、第１の膜１１０内の隅肉(fillet)を切り出している(carving out)ことがある。
【0136】
第３の部分ｅ３の湾曲した端は、スリット１３０の端付近の応力集中を最小限に抑えるように構成されてよい。
【0137】
図１６を参照すると、図１６は、本発明の第４の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な頂面図である。なお、第４実施形態の音響トランスデューサ４００の膜、アクチュエータ、（複数の）スリットおよびアンカ構造の設計は、第１のユニットＵ１および／または第２のユニットＵ２に適用されてよいことに留意されたい。
【0138】
図１６に示すように、第３の実施形態とこの実施形態との間の相違は、スリット１３０の構成である。この実施形態において、いくつかのスリット１３０は、より短くてよく、各々のより短いスリット１３０＿Ｓは、２つのより長いスリット１３０＿Ｌの間にあるが、それに限定されない。図１６において、より短いスリット１３０＿Ｓは、第１の膜１１０の外縁１１０ｅに接続されなくてよいが、それに限定されない。
【0139】
より短いスリット１３０＿Ｓは、直線スリットと湾曲スリットとの組み合わせであってよく、より短いスリット１３０＿Ｓのパターンは、より長いスリット１３０＿Ｌのパターンと類似してよい。その上、図１６において、より短いスリット１３０＿Ｓは、第１のアクチュエータ１２０が配置される領域内に位置しなくてよいが、それに限定されない。
【0140】
図１７を参照すると、図１７は、本発明の第５の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な頂面図である。第５実施形態の音響トランスデューサ５００の膜、アクチュエータ、（複数の）スリット及びアンカ構造の設計は、第１のユニットＵ１および／または第２のユニットＵ２に適用されてよいことに留意されたい。
【0141】
図１７に示すように、第１の実施形態とこの実施形態との間の相違は、スリット１３０及び第１のアクチュエータ１２０の構成である。この実施形態において、より長いスリット１３０＿Ｌは、直線スリット（例えば、Ｙ字形を形成する３つの直線スリット）の組み合わせであってよいが、それに限定されない。この実施形態において、より短い方のスリット１３０＿Ｓは、２つのより長いスリット１３０＿Ｌの間にあってよく、より短いスリット１３０＿Ｓは、第１の膜１１０の外縁１１０ｅに接続されなくてよいが、それに限定されない。図１７において、より短いスリット１３０＿Ｓは、直線スリットであってよく、より短いスリット１３０＿Ｓは、より長いスリット１３０＿Ｌの一部に平行であってよいが、それに限定されない。
【0142】
図１８を参照すると、図１８は、本発明の第６の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な頂面図である。第６の実施形態の音響トランスデューサ６００の膜、アクチュエータ、（複数の）スリットおよびアンカ構造の設計は、第１のユニットＵ１および／または第２のユニットＵ２に適用されてよいことに留意されたい。
【0143】
図１８に示すように、第１の実施形態とこの実施形態との間の相違は、スリット１３０及び第１のアクチュエータ１２０の構成である。この実施形態において、スリット１３０は、直線スリットと曲線スリットとの組み合わせ（例えば、２つの直線スリット及び１つの曲線スリットと１つの直線スリットとで形成された組み合わせスリット、及びＹ形状を形成するこれらのスリット）であってよいが、それらに限定されない。
【0144】
第１の膜１１０の４分の１を実質的に示す図１８の上方部分を参照すると、１つのスリット１３０の直線スリットと、別のスリット１３０の組み合わせスリットの直線スリットとは、互いに平行であり、方向Ｙに沿って重なり合うが、それに限定されない。
【0145】
図１９および図２０を参照すると、図１９は、本発明の第７の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な頂面図であり、図２０は、図１９の中心部を図示する拡大図である。第７実施形態の音響トランスデューサ７００の膜、アクチュエータ、（複数の）スリットおよびアンカ構造の設計は、第１のユニットＵ１および／または第２のユニットＵ２に適用されてよいことに留意されたい。
【0146】
図１９および図２０に示すように、第１の実施形態とこの実施形態との間の相違は、スリット１３０および第１のアクチュエータ１２０の構成である。この実施形態において、より長いスリット１３０＿Ｌは、直線スリット（例えば、３つの直線スリット）の組み合わせであってよいが、これに限定されない。この実施形態において、第１の膜１１０の外縁１１０ｅに接続されないより短いスリット１３０＿Ｓは、直線スリットであってよく、より短いスリット１３０＿Ｓは、より長いスリット１３０＿Ｌの一部に平行であってよいが、それに限定されない。
【0147】
【0148】
図２１を参照すると、図２１は、本発明の第８の実施形態に従った音響トランスデューサを概略的に図示する頂面図である。第８の実施形態の音響トランスデューサ８００の膜、アクチュエータ、（複数の）スリットおよびアンカ構造の設計は、第１のユニットＵ１および／または第２のユニットＵ２に適用されてよいことに留意されたい。
【0149】
図２１に示すように、第１の実施形態とこの実施形態との間の相違は、スリット１３０及び第１のアクチュエータ１２０の構成である。この実施形態において、外側スリット１３０＿Ｔは、Ｙ字形を形成する直線スリットの組み合わせであってよいが、これに限定されない。この実施形態において、第１の膜１１０の外縁１１０ｅに接続されない内側スリット１３０＿Ｎは、Ｗ形状を形成する直線スリットの組み合わせであってよい。図２１では、内側スリット１３０＿Ｎの一部が、外側スリット１３０＿Ｔの一部に平行であるが、これに限定されない。
【0150】
その上、図２１では、第１の膜１１０の領域に対する連結プレート１１４の領域の比は、ずっと小さくてよいが、これに限定されない。
【0151】
上記実施形態で記載したスリット１３０の構成は例であることに留意されたい。本発明ではスリット１３０の任意の適切な構成を使用することができる。
【0152】
図２２を参照すると、図２２は、本発明の第９の実施形態に従った音響トランスデューサを概略的に示す頂面図である。図２２に示すように、音響トランスデューサ９００は、複数の膜を含むために、複数のユニット９０２（すなわち、（複数の）第１のユニットＵ１、（複数の）第２のユニットＵ２またはそれらの組み合わせ）を含んでよい。図２２において、音響トランスデューサ９００は、２×２アレイを形成するよう４つのユニット９０２を含むが、これに限定されない。本発明において、音響トランスデューサ９００は、全てのユニット９０２を含む単一のチップを含んでよく、或いは、音響トランスデューサ９００は、複数のユニット９０２を達成するよう複数のチップを含んでよい（チップは、同じでも異なってもよい）。
【0153】
図２２は、複数のサウンド生成ユニット９０２を含む音響トランスデューサ９００の概念を実証する例示的な目的のためのものであることに留意されたい。各々の膜の構造は限定的でなく、膜は同じでも異なってもよい。
【0154】
音響トランスデューサ９００に含まれる複数のユニット９０２の故に、音波は、これらのユニット９０２によって任意の適切な方法で生成されることがある。いくつかの実施形態において、ユニット９０２は、音波のＳＰＬがより大きいことがあるように、同時に音波を生成してよいが、これに限定されない。
【0155】
いくつかの実施形態において、ユニット９０２は、時間的にインターリーブされた(interleaved)方法で音波を生成してよい。時間的にインターリーブされた方法に関して、サウンド生成ユニット９０２は、複数のグループに分割され、空気パルスを生成し、異なるグループによって生成される空気パルスは、時間的にインターリーブされてよく、これらの空気パルスは組み合わされて、音波を再生する全体的な空気パルスになる。ユニット９０２がＭ個のグループに分割され、各グループによって生成される空気パルスのアレイが脈拍数ＰＲＧを有するならば、全体的な空気パルスの全体的な脈拍数は、Ｍ・ＰＲＧである。すなわち、１つのグループ（すなわち、１つ以上のユニット）によって生成される空気パルスのアレイの脈拍数は、グループの数が１よりも大きいならば、全てのグループ（すなわち、ユニット９０２の全て）によって生成される全体的な空気パルスの全体的な脈拍数よりも小さい。
【0156】
図２３を参照すると、図２３は、本発明の第１０の実施形態に従った音響トランスデューサを図示する概略的な頂面図ある。図２３に示すように、第９の実施形態とこの実施形態との間の相違は、この実施形態の音響トランスデューサ１０００のユニット９０２が、異なるサイズを有してよく、より小さいユニット９０２は、高周波サウンドユニット（ツイーター）１００２であってよく、より大きいユニット９０２は、低周波サウンドユニット（ウーファー）１００４であってよい。なお、高周波サウンドユニット１００２の設計は、前述の第１のユニットＵ１、前述の第２のユニットＵ２またはそれらの組み合わせであってよく、低周波サウンドユニット１００４の設計は、前述の第１のユニットＵ１、前述の第２のユニットＵ２またはそれらの組み合わせであってよい。
【0157】
音響トランスデューサ１０００の動作において、高周波サウンドユニット１００２は、高周波音響変換に構成され、低周波サウンドユニット１００４は、低周波音響変換に構成されるが、これに限定されない。高周波サウンドユニット１００２および低周波サウンドユニット１００４の詳細は、ここでは簡潔セインおために説明されない、出願人により出願された特許文献１が参照されてよい。
【0158】
以下では、音響トランスデューサの製造方法の詳細をさらに例示的に説明する。製造方法は、例示的に提供される以下の実施形態によって制限されず、製造方法は、（複数の）第１のユニットＵ１および／または（複数の）第２のユニットＵ２を含む音響トランスデューサを製造してよいことに留意されたい。以下の製造方法において、音響トランスデューサ内のアクチュエータ（例えば、第１のアクチュエータ１２０および／または第２のアクチュエータ２２０）は、例えば、圧電アクチュエータであってよいが、それに限定されないことに留意されたい。音響トランスデューサにおいて任意の適切なタイプのアクチュエータを使用することができる。
【0159】
以下の製造方法において、形成プロセスは、原子層成長法（ＡＬＤ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）および他の好適な（服数の）工程、またはそれらの組み合わせを含んでよい。パターン化プロセスは、フォトリソグラフィ、エッチングプロセス、任意の他の適切な（複数の）プロセス、またはそれらの組み合わせなどを含んでよい。
【0160】
図２４～図３０を参照すると、図２４～図３０は、本発明のある実施形態に従った音響トランスデューサの製造方法の異なる段階における構造を図示する概略図である。この実施形態において、音響トランスデューサは、少なくとも１つの半導体プロセスによって製造されてよいが、それに限定されない。図２４に示すように、ウェーハＷＦが提供され、ウェーハＷＦは、第１の層Ｗ１と、電気絶縁層Ｗ３と、第２の層Ｗ２とを含み、絶縁層Ｗ３は、第１の層Ｗ１と第２の層Ｗ２との間に形成される。
【0161】
第１の層Ｗ１、絶縁層Ｗ３および第２の層Ｗ２は、ウェーハＷＦが任意の適切なタイプであってよいように、任意の適切な材料を個々に含んでよい。例えば、第１の層Ｗ１および第２の層Ｗ２は、シリコン（例えば、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン）、炭化シリコン、ゲルマニウム、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム、ステンレス鋼、および他の適切な高剛性材料、またはそれらの組み合わせを含んでよい。いくつかの実施形態において、第１の層Ｗ１は、ウェーハＷＦがシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ：silicon on insulator）ウェーハＷＦであるように、単結晶シリコンを含んでよい、これに限定されない。いくつかの実施形態において、第１の層Ｗ１は、ウェーハＷＦがポリシリコンオンインシュレータ（ＰＯＩ：polysilicon on insulator）であるように、多結晶シリコンを含んでよいが、これに限定されない。例えば、絶縁層Ｗ３は、酸化ケイ素（例えば、二酸化ケイ素）のような酸化物を含んでよいが、それに限定されない。
【0162】
第１の層Ｗ１、絶縁層Ｗ３および第２の層Ｗ２の厚さは、（複数の）要件に基づいて個々に調整されてよい。例えば、第１の層Ｗ１の厚さは、５μｍであってよく、第２の層Ｗ２の厚さは、３５０μｍであってよいが、これらに限定されない。
【0163】
図２４において、補償酸化物層ＣＰＳは、任意的に、ウェーハＷＦの第１の側面に形成されてよく、第１の側面は、第１の層Ｗ１が、補償酸化物層ＣＰＳと第２の層Ｗ２との間にあるように、第２の層Ｗ２とは反対側の第１の層Ｗ１の上面Ｗ１ａよりも上方にある。補償酸化物層ＣＰＳに含まれる酸化物の材料および補償酸化物層ＣＰＳの厚さは、（複数の）要件に基づいて設計されてよい。
【0164】
図２４では、第１の導電層ＣＴ１が作動材料ＡＭと第１の層Ｗ１との間（例えば、及び／又は作動材料ＡＭと補償酸化物層ＣＰＳとの間）にあるように、第１の導電層ＣＴ１及び作動材料ＡＭがウェーハＷＦの第１の側面上（第１の層Ｗ１上）に順に形成されてよい。いくつかの実施形態において、第１の導電層ＣＴ１は、作動材料ＡＭと接触する。
【0165】
第１の導電層ＣＴ１は、任意の適切な導電性材料を含んでよく、作動材料ＡＭは、任意の適切な材料を含んでよい。幾つかの実施形態において、第１の導電層ＣＴ１は、（プラチナのような）金属を含んでよく、作動材料ＡＭは、圧電材料を含んでよいが、これらに限定されない。例えば、圧電材料は、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）材料を含んでよいが、それに限定されない。その上、第１の導電層ＣＴ１および作動材料ＡＭの厚さは、（複数の）要件に基づいて個々に調整されてよい。
【0166】
図２５に示すように、作動材料ＡＭ、第１の導電層ＣＴ１および補償酸化物層ＣＰＳは、パターン化されてよい。いくつかの実施形態において、作動材料ＡＭ、第１の導電層ＣＴ１および補償酸化物層ＣＰＳは、順にパターン化されてよい。
【0167】
図２６に示すように、分離絶縁層ＳＩＬが作動材料ＡＭ上に形成され、パターン化されてよい。分離絶縁層ＳＩＬの厚さおよび分離絶縁層ＳＩＬの材料は、（複数の）要件に基づいて設計されてよい。例えば、分離絶縁層ＳＩＬの材料は、酸化物であってもよいが、これに限定されない。
【0168】
図２７に示すように、第２の導電層ＣＴ２が、作動材料ＡＭ及び分離絶縁層ＳＩＬ上に形成されてよく、次に、第２の導電層ＣＴ２は、パターン化されてよい。第２の導電層ＣＴ２の厚さおよび第２の導電層ＣＴ２の材料は、（複数の）要件に基づいて設計されてよい。例えば、第２の導電層ＣＴ２は、（金(aurum)のような）金属を含んでよいが、それに限定されない。
【0169】
パターン化された第１の導電層ＣＴ１は、アクチュエータのための第１の電極ＥＬ１として機能し、パターン化された第２の導電層ＣＴ２は、アクチュエータのための第２の電極ＥＬ２として機能し、作動材料ＡＭ、第１の電極ＥＬ１および第２の電極ＥＬ２は、アクチュエータを圧電アクチュエータにするために、音響トランスデューサ内のアクチュエータ（例えば、第１のアクチュエータ１２０および／または第２のアクチュエータ２２０）のコンポーネントであってよい。例えば、第１電極ＥＬ１及び第２電極ＥＬ２は、作動材料ＡＭと接触するが、これに限定されない。
【0170】
図２７において、分離絶縁層ＳＩＬは、第１の導電層ＣＴ１の少なくとも一部を第２の導電層ＣＴ２の少なくとも一部から分離するように構成されてよい。
【0171】
図２８に示すように、ウェーハＷＦの第１の層Ｗ１は、トレンチラインＷＬ(trench line)を形成するために、パターン化されてよい。図２８において、トレンチラインＷＬは、第１の層Ｗ１が除去される部分にある。すなわち、トレンチラインＷＬは、第１の層Ｗ１の２つの部分の間にある。
【0172】
図２９に示すように、保護層ＰＬが、ウェーハＷＦ、第１の導電層ＣＴ１、作動材料ＡＭ、分離絶縁層ＳＩＬおよび第２の導電層ＣＴ２を覆うために、第２の導電層ＣＴ２上に任意的に形成されてよい。保護層ＰＬは、任意の適切な材料を含んでよく、適切な厚さを有してよい。
【0173】
いくつかの実施形態において、保護層ＰＬは、アクチュエータ１２０を周囲曝露から保護し、アクチュエータ１２０の信頼性／安定性を保証する、ように構成されてよいが、それらに限定されない。図２９に示すように、保護層ＰＬの一部が、トレンチラインＷＬ内に配置されてよい。
【0174】
任意的に、図２９において、保護層ＰＬは、外側デバイスに電気的に接続されるべき接続パッドＣＰＤを形成するために、第２の導電層ＣＴ２の一部及び／又は第１の導電層ＣＴ１の一部を露出するためにパターニングされてよい。
【0175】
図３０に示すように、ウェーハＷＦの第２の層Ｗ２は、第２の層Ｗ２に少なくとも１つのアンカ構造１４０（および／または２４０）を形成させ、第１の層Ｗ１にアンカ構造１４０（および／または２４０）によって固定される（例えば、第１の膜１１０および／または第２の膜２１０を含む）フィルム構造ＦＳを形成させるために、パターニングされてよく、フィルム構造ＦＳは、第１の膜１１０および／または第２の膜２１０を含む。別の態様において、フィルム構造ＦＳは、第１のフラップ（第１の部分）及び第２のフラップ（第２の部分）を含む。詳細には、ウェーハＷＦの第２の層Ｗ２は、第１の部分および第２の部分を有してよく、第２の層Ｗ２の第１の部分は除去されてよく、第２の層Ｗ２の第２の部分は、アンカ構造１４０（および／または２４０）を形成してよい。第２の層Ｗ２の第１の部分は除去されるので、第１の層Ｗ１は、フィルム構造ＦＳを形成する。すなわち、第１の膜１１０、第２の膜２１０、第１のフラップおよび／または第２のフラップのような、フィルム構造ＦＳに含まれるコンポーネントは、同じプロセスによって製造されてよく、同じプロセスは、図２４～図３０に図示する同じ一連のステップを表す。
【0176】
任意的に、図３０では、ウェーハＷＦの絶縁層Ｗ３が存在するので、ウェーハＷＦの第２の層Ｗ２がパターン化された後に、第２の層Ｗ２の第１の部分に対応する絶縁層Ｗ３の一部が、第１の層Ｗ１にフィルム構造ＦＳを形成させるために、除去されてもよいが、これに限定されない。
【0177】
図３０では、第１の層Ｗ１にフィルム構造ＦＳを形成させるために、第２の層Ｗ２の第１の部分が除去されるので、スリット１３０は、トレンチラインＷＬの故に、フィルム構造ＦＳ内に形成され、フィルム構造ＦＳを貫通する。スリット１３０は、トレンチラインＷＬの故に形成されるので、トレンチラインＷＬの幅は、スリット１３０の要件に基づいて設計されることがある。例えば、溝ラインＷＬの幅は、スリット１３０に所望の幅を有するギャップ１３０Ｐを有させるために、５μｍ以下、３μｍ以下、又は２μｍ以下であってよいが、これらに限定されない。その上、保護層ＰＬの一部がトレンチラインＷＬの内側に配置されることがあるので、保護層ＰＬは、スリット１３０のギャップ１３０Ｐの幅をトレンチラインＷＬの幅未満にさせることがある。
【0178】
図３１は、本発明の別の実施形態に従った音響トランスデューサの概略的な断面を図示する概略図である。別の実施形態では、図３０に示す構造と比較して、図３１に示す構造は、ウェーハＷＦの絶縁層Ｗ３を有しない。すなわち、第１の層Ｗ１は、第２の層Ｗ２上に直接的に（接触して）形成される。その結果、フィルム構造ＦＳは、ウェーハＷＦの第２の層Ｗ２をパターン化のお陰で、ウェーハＷＦの第１の層Ｗ１から直接的に形成される。この場合、第１の層Ｗ１（すなわち、フィルム構造ＦＳ）は、二酸化シリコンのような酸化物を含む絶縁層を含んでよいが、これに限定されない。
【0179】
【0180】
要約すると、スリットの存在の故に、音響トランスデューサは、音波を生成することがあり、第１のモードにおいて閉塞効果を抑制するベントを形成することがあり、音響トランスデューサは、第２のモードにおいてベントを形成しないことがある。すなわち、スリットは、音響トランスデューサのダイナミックフロントベントとして働く。
【0181】
当業者は、本発明の教示を保持しながら、デバイスおよび方法の多くの修正および変更が行われてよいことを容易に観察するであろう。従って、上記開示は、添付の特許請求の範囲の範囲によってのみ限定されると解釈されるべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0182】
【文献】米国特許出願第１７／１５３，８４９号明細書
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】