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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-02-14
(54)【発明の名称】電気音響変換器
(51)【国際特許分類】
H04R 3/04 20060101AFI20240206BHJP
G01B 11/00 20060101ALI20240206BHJP
【ＦＩ】
H04R3/04 101
G01B11/00 G
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023547853
(86)(22)【出願日】2022-02-07
(85)【翻訳文提出日】2023-08-08
(86)【国際出願番号】 SG2022050060
(87)【国際公開番号】W WO2022173372
(87)【国際公開日】2022-08-18
(31)【優先権主張番号】63/149,470
(32)【優先日】2021-02-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522211759
【氏名又は名称】エイエムエス－オスラム エイジア パシフィック プライヴェット リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ａｍｓ－ＯＳＲＡＭ Ａｓｉａ Ｐａｃｉｆｉｃ Ｐｔｅ． Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】７０００ Ａｎｇ Ｍｏ Ｋｉｏ Ａｖｅｎｕｅ ５， ＃０２－００， Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ ５６９８７７， Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ヌヴー ローラン
(72)【発明者】
【氏名】ガイガー イエンス
(72)【発明者】
【氏名】ストヤノヴィッチ ゴラン
(72)【発明者】
【氏名】スアレス フェラン
【テーマコード（参考）】
2F065
5D220
【Ｆターム（参考）】
2F065AA09
2F065BB15
2F065DD16
2F065FF51
2F065GG04
2F065GG18
2F065MM02
5D220AA41
(57)【要約】
電気音響変換器（１００、３００、４０５、５００、５３０、５６０）が開示される。電気音響変換器は、膜（１０５、３０５、５１５、５７５）、磁石（１１５、３１５）、基板（１４０、３４０）、及び膜の変位または速度を検知するために基板に結合される少なくとも１つの光学デバイス（１４５ａ～ｄ、３４５ａ～ｄ、５０５ａ～ｂ、５１０ａ～ｂ、５３５ａ～ｂ、５４０ａ～ｂ、５６５ａ～ｂ、５７０ａ～ｂ）を備える。少なくとも１つの光学デバイスは、基板の膜とは反対側に配置される。膜（１０５、５１５、５７５）、磁石（１１５）、及び磁石と膜の間に設けられた基板（１４０）とを備える電気音響変換器（１００、４０５、５００、５６０）も開示され、導体素子（１５０、４５０）が、磁石の開口（１５５）を通って延びて、基板への電気的接続を提供する、電気音響変換器及び電気音響変換器を備える通信デバイス（４００）を組み立てる方法も開示される。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気音響変換器（１００、３００、４０５、５００、５３０、５６０）であって、膜（１０５、３０５、５１５、５７５）と、
基板（１４０、３４０）と、
前記膜の偏位または速度を検知するために前記基板に結合された少なくとも１つの光学デバイス（１４５ａ～ｄ、３４５ａ～ｄ、５０５ａ～ｂ、５１０ａ～ｂ、５３５ａ～ｂ、５４０ａ～ｂ、５６５ａ～ｂ、５７０ａ～ｂ）と、を備え、前記少なくとも１つの光学デバイスは、前記基板の前記膜とは反対側に配置される、前記電気音響変換器（１００、３００、４０５、５００、５３０、５６０）。
【請求項2】
前記基板（１４０）が、磁石（１１５）と前記膜（１０５、５１５、５７５）の間に設けられ、導体素子（１５０、４５０）が、前記磁石の開口を通って延びて、前記基板への電気的接続を提供する、請求項１に記載の電気音響変換器（１００、４０５、５００、５３０、５６０）。
【請求項3】
前記少なくとも１つの光学デバイス（１４５ａ～ｄ、３４５ａ～ｄ、５０５ａ～ｂ、５３５ａ～ｂ、５６５ａ～ｂ）が、前記膜（１０５、３０５、５１５、５７５）に向けて放射線を放出するように構成されたレーザを含み、その結果、前記少なくとも１つのレーザによって放出された放射線が前記膜から前記レーザに向かって反射されて、前記膜の偏位または速度に対応する自己混合干渉効果を生成する、請求項１または２に記載の電気音響変換器（１００、３００、４０５、５００、５３０、５６０）。
【請求項4】
前記基板（１４０、３４０）が、前記少なくとも１つの光学デバイス（１４５ａ～ｄ、３４５ａ～ｄ、５０５ａ～ｂ、５３５ａ～ｂ、５６５ａ～ｂ）から放射線が前記基板を通って伝播するための少なくとも１つの開口（１６０ａ～ｂ、３６０ａ～ｂ）を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の電気音響変換器（１００、３００、４０５、５００、５３０、５６０）。
【請求項5】
前記基板（１４０）が、前記磁石（１１５）と前記膜（１０５、５１５、５７５）の間に配置され、前記磁石は、前記少なくとも１つの光学デバイス（１４５ａ～ｄ、５０５ａ～ｂ、５１０ａ～ｂ、５７０ａ～ｂ）を受け入れるための少なくとも１つの凹部（１８０）を備え、または、前記膜（３０５）が、前記磁石（３１５）と前記基板（３４０）の間に配置され、前記基板は前記変換器の筐体（３２５）に結合される、
請求項２～４のいずれか一項に記載の電気音響変換器（１００、３００、４０５、５００、５３０、５６０）。
【請求項6】
前記基板（１４０、３４０）の少なくとも一部が、前記少なくとも１つの光学デバイス（１４５ａ～ｄ、３４５ａ～ｄ、５０５ａ～ｂ、５３５ａ～ｂ、５６５ａ～ｂ）によって放出される放射線を透過し、前記少なくとも１つの光学デバイスは、前記一部を通って前記膜（１０５、３０５、５１５、５７５）に向かって放射線を放出するように構成される、請求項１～５のいずれか一項に記載の電気音響変換器（１００、３００、４０５、５００、５３０、５６０）。
【請求項7】
ラウドスピーカとして構成される、請求項１～６のいずれか一項に記載の電気音響変換器（１００、３００、４０５、５００、５３０、５６０）。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか一項に記載の電気音響変換器（１００、３００、４０５、５００、５３０、５６０）を備える通信デバイス。
【請求項9】
電気音響変換器（１００、３００、４０５、５００、５３０、５６０）を組み立てる方法であって、膜（１０５、３０５、５１５、５７５）を設けることと、
前記膜の偏位または速度を検知するために基板に結合された少なくとも１つの光学デバイス（１４５ａ～ｄ、３４５ａ～ｄ、５０５ａ～ｂ、５１０ａ～ｂ、５３５ａ～ｂ、５４０ａ～ｂ、５６５ａ～ｂ、５７０ａ～ｂ）を有する基板（１４０、３４０）を設けることと
を含み、前記少なくとも１つの光学デバイスは、前記基板の前記膜とは反対側に配置される、
前記方法。
【請求項10】
電気音響変換器（１００、４０５、５００、５６０）であって、膜（１０５、５１５、５７５）と、
磁石（１１５）と、
前記磁石と前記膜の間に設けられた基板（１４０）と
を備え、
導体素子（１５０、４５０）が、前記磁石の開口（１５５）を通って延びて、前記基板への電気的接続を提供する、
前記電気音響変換器（１００、４０５、５００、５６０）。
【請求項11】
前記膜（１０５、５１５、５７５）の偏位または速度を検知するために前記基板（１４０）に結合された少なくとも１つの光学デバイス（１４５ａ～ｄ、５０５ａ～ｂ、５１０ａ～ｂ、５７０ａ～ｂ）を備え、前記少なくとも１つの光学デバイスは、前記基板の前記膜とは反対側に配置される、請求項１０に記載の電気音響変換器（１００、４０５、５００、５６０）。
【請求項12】
前記少なくとも１つの光学デバイス（１４５ａ～ｄ、５０５ａ～ｂ）が、前記膜（１０５、５１５、５７５）に向けて放射線を放出するように構成されたレーザを備え、その結果、前記少なくとも１つのレーザによって放出された放射線が前記膜から前記レーザに向かって反射されて、前記膜の偏位または速度に対応する自己混合干渉効果を生成する、請求項１１に記載の電気音響変換器（１００、４０５、５００、５６０）。
【請求項13】
前記導体素子（１５０、４５０）及び前記基板（１４０）が単一の部材として提供される、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の電気音響変換器（１００、４０５、５００、５６０）。
【請求項14】
前記導体素子（１５０、４５０）が、前記基板（１４０）を、前記磁石（１１５）の反対側に配置された追加の基板に結合する、請求項１０～１３のいずれか一項に記載の電気音響変換器（１００、４０５、５００、５６０）を備える通信デバイス（４００）。
【請求項15】
電気音響変換器（１００、４０５、５００、５６０）を組み立てる方法であって、膜（１０５、５１５、５７５）及び磁石（１１５）を設けることと、
前記磁石と前記膜の間に基板（１４０）を配置することと、
前記磁石の開口（１５５）を通って延び、前記基板に電気的に接続される導体素子（１５０、４５０）を設けることと
を含む、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電気音響変換器に関し、特に、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ウェアラブル機器、ゲームシステムなどの電子デバイスで使用されるラウドスピーカに関する。
【背景技術】
【0002】
家庭用電子デバイスなどの多くの電子デバイスは、様々なセンサ、変換器、ユーザインタフェース、ディスプレイなどから構成される豊富で高度に統合された機能セットを示す。例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ウェアラブル機器、ゲームシステムなどのパーソナル電子デバイスは、マイクロフォンやラウドスピーカなどの１つまたは複数の電気音響変換器を備える場合がある。
【0003】
このような電子デバイス、特にスマートフォンの設計者と製造者は、一見矛盾する要件に直面する場合がある。商業的及び技術的要件を満たすデバイスを提供するには、豊富で高品質の機能セットの統合が不可欠であるが、最近の業界の傾向は、そのようなデバイスの小型化に向かっている。つまり、業界の傾向は、一般的に小さいスペースで高度な機能を提供することである。
【0004】
電子デバイスに使用するのに十分な品質の電気音響変換器を提供することは、特に問題のある場合がある。例えば、比較的大型のラウドスピーカを使用すると、大音量で高忠実度のサウンドが簡単に実現できることが知られている。しかし、スマートフォンの筐体内の利用可能なスペースが比較的狭い範囲内では、高忠実度のオーディオを発することができるラウドスピーカを設計及び実装する自由度が厳しく制限される可能性がある。スマートフォンの厚さは特に制限され得る。場合によっては、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）マイクロスピーカが実装される場合がある。このようなスピーカは一般に小型であるが、それでも利用可能なスペースが限られているということによる制約を受ける。
【0005】
さらに、電気音響変換器のサイズが小さくなるにつれて、電気音響変換器の性能及び機能に対する高度な制御が必要になる可能性がある。このような制御は、十分な音質の達成するために、及び／またはデバイスを損傷から保護するために必要になり得る。例えば、ラウドスピーカの膜の過剰な偏位及び／または長時間の偏位は、ラウドスピーカを損傷し、それによってオーディオ性能を低下させる可能性がある。場合によっては、膜の過剰な偏位により、膜が電子デバイスの固体筐体と接触し、望ましくないオーディオアーチファクトや歪みが生じたり、及び／または膜の変形などによりラウドスピーカを損傷したりする可能性がある。
【0006】
したがって、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ウェアラブル機器、ゲームシステムなどのパーソナル電子デバイスに組み込むのに十分に小型でありながら、そのような用途の性能及び機能要件を満たすこともできる電気音響変換器を提供することが望ましい。さらに、そのような電気音響変換器は比較的低コストで、既存の製造技術を使用して容易に製造できることが好ましい。
【0007】
したがって、本開示の少なくとも１つの態様の少なくとも１つの実施形態の目的は、従来技術の上記で特定した欠点の少なくとも１つを取り除くか、少なくとも軽減することである。
【発明の概要】
【0008】
本開示は、電気音響変換器の分野に関し、特に、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ウェアラブル機器、ゲームシステムなどの電子デバイスで使用されるラウドスピーカに関する。
【0009】
本開示の第１の態様によれば、膜と、基板と、膜の偏位または速度を検知するために基板に結合された少なくとも１つの光学デバイスであって、基板の膜とは反対側に配置された少なくとも１つの光学デバイスとを備える電気音響変換器が提供される。
【0010】
有利なことに、少なくとも１つの光学デバイスを基板の膜とは反対側に配置することによって、電気音響変換器を効果的に小型化することができる。すなわち、基板の膜とは反対側に少なくとも１つの光学デバイスを配置して組み立てられた電気音響変換器は、少なくとも１つの光学デバイスを基板と膜の間に配置して組み立てられた電気音響変換器よりも小型で、特に薄くすることができる。
【0011】
さらに、少なくとも１つの光学デバイスを基板の膜とは反対側に配置することによって、電気音響変換器の全体サイズを実質的に増加させることなく、膜偏位検知などの機能をより容易に実装することができる。これについては、以下により詳細に説明する。
【0012】
膜はシートまたはフィルムを含み得る。膜は熱可塑性フォイルを含み得る。膜は複数の層を含み得る。膜はダイヤフラムを形成することができる。いくつかの実施形態では、膜は１００マイクロメートル程度であってよい。
【0013】
電気音響変換器は磁石を備えてよい。
【0014】
電気音響変換器は、膜に結合され、磁石に対して移動するように構成されたコイルを備えてよい。
【0015】
コイルは膜に直接結合されてよい。コイルは、ボビン上に設けられてよく、例えば膜に取り付けられたボビンの周りに巻かれてよい。
【0016】
いくつかの実施形態では、膜は、例えば電気信号がコイルに印加されていない初期の非変形状態では実質的に平坦であってよい。いくつかの実施形態では、膜は湾曲していても円錐形であってもよい。
【0017】
磁石は永久磁石、例えばネオジム磁石であってよい。
【0018】
コイルは、例えば銅、金などの金属材料を含み得る。
【0019】
偏位という用語は、膜の変位、例えば静止位置からの変位に対応する。
【0020】
少なくとも１つの光学デバイスは、以下でより詳細に説明するように、放射線放出デバイス及び／または放射線検知デバイスを含み得る。
【0021】
少なくとも１つの光学デバイスは、はんだ付けによって、または導電性コネクタなどによって基板に結合されてよい。
【0022】
基板はプリント回路基板であってよい。
【0023】
基板は、磁石と膜の間に設けられてよい。導体素子は、磁石の開口を通って延びて、基板への電気的接続を提供することができる。
【0024】
有利なことに、基板を磁石と膜の間に配置することによって、少なくとも１つの光学デバイスと部材との間の距離を最小限に抑えることができ、したがって、少なくとも１つの光学デバイスが膜偏位または速度の検知用途で使用されるとき、少なくとも１つの光学デバイスの信号対雑音比を潜在的に改善することができる。
【0025】
さらに、磁石の開口を通って延在する導体素子を設けて基板に電気的接続を提供して、基板に代わりの導電性パスを見つけるための要件を軽減することによって、または、電気音響変換器内の異なる場所に基板を配置する要件を軽減することによって、かなりのスペースを節約することができる。
【0026】
少なくとも１つの光学デバイスは、膜に向けて放射線を放出するように構成されたレーザを含んでよく、その結果、少なくとも１つのレーザによって放出された放射線が膜からレーザに向かって反射されて、膜の偏位または速度に対応する自己混合干渉効果を生成する。
【0027】
有利なことに、自己混合干渉を使用して膜の偏位または速度を測定すると、非常に正確な結果が得られる可能性がある。
【0028】
さらに、自己混合干渉を使用すると、絶対距離測定が可能になるため、計測が容易になり、電気音響変換器の動作の信頼性が向上する。
【0029】
有利なことに、自己混合干渉の使用は、膜の速度の直接測定を可能にすることができ、そのような速度は、電気音響変換器によって生成または検知される音響周波数に対応するので、それによっても計測を容易にし、より信頼性の高い動作を提供することができる。これは、複数の異なる時点で膜までの距離を決定する必要があるシステム、例えば複数の異なる測定を実行し、そこから速度を計算する必要があるシステムとは対照的である。
【0030】
有利なことに、自己混合干渉の使用は、特に垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）などの放射線源が使用される場合に、膜の偏位または速度を検知するための特に小型でコンパクトな手段の実装を可能にし得る。これについては、以下で詳細に説明する。
【0031】
有利なことに、自己混合干渉は、少なくともわずかに異なる波長ではクロストークの影響を比較的受けにくい場合がある。このようなクロストークは、複数の異なるセンサ及び／またはレーザの使用から発生し得る。
【0032】
有利なことに、自己混合干渉は、検出される放射線の強度、例えば、自己混合干渉効果を生じさせるためにレーザのキャビティに戻る放射線の量の変動に対して比較的鈍感であり得る。例えば、使用中、特に比較的反射性の高い膜の場合、放射線の強度が大幅に変化する場合がある。さらに、レーザが受け取る放射線の量は、膜の傾きや変形に大きく依存する可能性がある。このような影響により、代替の距離及び／または速度測定技術のレンダリングが実行不可能になり得る。一方、上記のような自己混合干渉効果の使用に基づく測定は、入射放射線の強度にほとんど依存しない高品質で正確な結果を提供することができる。
【0033】
上述の自己混合干渉効果は次のように作用し得る。使用中、レーザから放出された放射線が膜から反射されてレーザに戻り、自己混合効果が生じ得る。レーザの内部光場と膜から反射される放射線との間の干渉がレーザキャビティ内で発生して、検出可能な自己混合干渉効果を生成することができ、自己混合効果は膜の振動によって変調され得る。
【0034】
例えば、膜がレーザに対して動いている、例えば振動している場合、膜によって反射された放射線は、ドップラー効果により、膜を照射する放射線の周波数とは異なる周波数に特徴付けられる可能性がある。レーザのキャビティ内での放出された放射線と反射された放射線との間の干渉は、レーザの挙動を変化させる可能性があり、特に、レーザが放出した放射線の振幅及び／または周波数、及び／またはレーザの利得などのパラメータに影響を与え得る。
【0035】
いくつかの例では、これらのパラメータの変動は、放出された放射線と反射された放射線の周波数の差に対応する周波数で特徴付けられ得る。この差は膜の速度に比例し得る。
【0036】
すなわち、上記の自己混合効果は、レーザの挙動の変化を誘発し、したがって、以下に説明するように光学的に検出できるレーザによって放出される放射線の振幅及び／または周波数の検出可能な変化を引き起こし得る。さらに、上記の自己混合効果は、レーザの電気特性に検出可能な変動を引き起こし得る。例えば、自己混合効果は、以下に説明するように、電気的に検出できるレーザの接合電圧の変動を誘発し得る。
【0037】
したがって、レーザによって放出される放射線の特性及び／またはレーザの電気的挙動は、膜の偏位及び／または速度によって変調され、したがって膜の変位及び／または速度を決定するために使用することができる。
【0038】
膜は、少なくとも１つの光学デバイスによって放出される放射線を反射するための反射コーティングを含み得る。
【0039】
いくつかの実施形態では、膜は反射体を含み得る。反射体または反射コーティングは、少なくとも１つの光学デバイス、例えばレーザによって放出される放射線を反射して、上述したような自己混合干渉効果を生成するためのものであってよい。
【0040】
反射体は鏡であってもよい。いくつかの実施形態では、反射体は、レーザの放射線放出面と対向する膜の表面上に配置されてよい。
【0041】
いくつかの実施形態では、反射体は、膜の外側表面に配置されてよい、例えば、レーザの放射線放出面と対向している膜表面とは反対側の膜表面に配置されてよい。このような実施形態では、膜は、少なくとも１つの光学デバイスによって、例えば、レーザによって放出された放射線を実質的に透過させ、上記のような自己混合干渉効果を生成することができる。
【0042】
いくつかの実施形態では、反射体は膜内に埋め込まれてよい。例えば、いくつかの実施形態では、反射体は膜の一体構成要素として形成されてよい。いくつかの実施形態では、反射体は膜の層と層の間に配置されてよい。
【0043】
いくつかの実施形態では、反射体または反射コーティングは金を含み得る。いくつかの実施形態では、反射体または反射コーティングはアルミニウムを含み得る。
【0044】
電気音響変換器は、膜の偏位または速度を検知するために基板に結合された複数の光学デバイスを含み得る。
【0045】
有利なことに、複数の光学デバイスを設けることにより、単一の光学デバイスで達成できるよりも膜の変形、傾き、または傾斜（ｔｉｐｐｉｎｇ）のより正確な検出及び測定を可能にすることができる。
【0046】
例えば、ラウドスピーカとして動作する電気音響変換器の使用時、いくつかの理由で歪みのあるオーディオ信号が生成される場合がある。このような歪みは、膜の変形、及び／または膜の傾きなどの膜の配向の変化から生じる場合がある。上述したように複数の光学デバイスを設けることにより、膜のそのような望ましくない変化をリアルタイムで監視することを可能にし得る。
【0047】
複数の光学デバイスを設けることにより、電気音響デバイスの動作中の膜の変位及び速度の正確な測定を可能にし得る。さらに、複数の光学デバイスにより、例えば電気音響変換器を備えるデバイスの始動中の膜の静的位置の監視も可能にし得る。
【0048】
有利なことに、複数の光学デバイスを用いて達成され得るより正確な検知に基づいて、電気音響変換器の性能を改善するための措置を講じることができる。例えば、ラウドスピーカとして動作する電気音響変換器に送信される信号の振幅を低減して、歪みのない、または歪みの少ないオーディオ信号を提供することができる。
【0049】
すなわち、複数の位置で膜を検知することによって、単一の位置で膜を検知するよりも膜の形状及び／または配向をより厳密に監視することができる。
【0050】
いくつかの実施形態では、複数の光学デバイスは、例えば、モノリシックデバイスとして提供される、単一のデバイスに統合されてよい。複数の光学デバイスは、グリッド状またはアレイ状に配置されてよい。有利なことに、これは膜を監視するための費用効率の高い手段を提供することができる。
【0051】
複数の光学デバイスは、少なくとも２つの測定位置で膜の偏位または速度を検知するように構成されたセンサを含み得る。
【0052】
いくつかの実施形態では、複数の光学デバイスは、少なくとも２つの異なる波長の放射線を使用して、例えば異なる波長の光を発するように構成された放射線源を実装して、膜の偏位または速度を検知するように構成し得るセンサを備えてよい。有利なことに、上述したような自己混合干渉効果に基づく膜の偏位または速度を検知する場合、１ｎｍ、０．１ｎｍ、またはそれ未満などの比較的小さい波長の差で、測定を妨げる可能性のある１つのセンサから別のセンサへのクロストークを回避するのに十分である。有利なことに、場合によっては、製造公差による波長の差でさえ、そのようなクロストークの影響を軽減するのに十分な場合がある。
【0053】
複数の光学デバイスは、はんだ付けによって、または導電性コネクタなどによって基板に結合されてよい。
【0054】
基板は、少なくとも１つの光学デバイスからの放射線が基板を通って伝播するための少なくとも１つの開口を備えてよい。
【0055】
すなわち、少なくとも１つの光学デバイスは、少なくとも１つの光学デバイスの放射線放出面が基板に向けられ、開口が放射線放出面と位置合わせされるように、基板に結合されてよい、例えば基板上に取り付けられてよい。したがって、少なくとも１つの光学デバイスの放射線放出面から放出された放射線は、開口を通って膜に向かって伝播することができる。
【0056】
同様に、少なくとも１つの光学デバイスの放射線感受性部分は、膜から反射された放射線が開口を通って放射線感受性部分に向かって伝播するように、基板に向けられ、開口と位置合わせされてよい。
【0057】
少なくとも１つの開口は、めっきされていないビアを含み得る。
【0058】
有利なことに、ビアをめっきせずに設けることによって、開口の側壁からの反射が低減され、それによって、よりコヒーレントな放射線が開口を通って伝播し得る。
【0059】
少なくとも１つの光学デバイスは、ＶＣＳＥＬ、エッジエミッタレーザ（ＥＥＬ）、または量子ドットレーザ（ＱＤＬ）を含み得る。
【0060】
ＶＣＳＥＬは、赤外線及び／または可視範囲の放射線を放出するように構成されてよい。ＶＣＳＥＬは、ＶＣＳＥＬの上面にも形成された１つまたは複数のコンタクトを備える上面発光型ＶＣＳＥＬであってよい。ＶＣＳＥＬは、底面発光型ＶＣＳＥＬであってもよい。
【0061】
基板は、磁石と膜の間に配置されてよい。
【0062】
磁石は、少なくとも１つの光学デバイスを受け入れるための少なくとも１つの凹部を備えてよい。
【0063】
有利なことに、電気音響変換器のサイズ、特に厚さは、基板の表面から突出し得る少なくとも１つの光学デバイスなどの構成要素を収容するための１つまたは複数の凹部を磁石に設けることによって最小化することができる。
【0064】
膜は、磁石と基板の間に配置されてよい。基板は、電気音響変換器の筐体に結合されてよい。
【0065】
このような実施形態では、筐体は、基板表面から突出し得る少なくとも１つの光学デバイス、または他の構成要素を受け入れるための１つまたは複数の凹部を備えることによって、有利なことに電気音響変換器のサイズ、特に厚さを最小化し得る。
【0066】
基板の少なくとも一部は、少なくとも１つの光学デバイスによって放出される放射線を透過させてよい。少なくとも１つの光学デバイスは、その一部を通って膜に向かって放射線を放出するように構成されてよい。
【0067】
例えば、膜と少なくとも１つの光学デバイスとの間に配置された基板の部分において、基板の任意の金属層が、基板を通る放射線の伝播を可能にするために形成された開口を有し得る。
【0068】
電気音響変換器は、ラウドスピーカとして構成されてよい。
【0069】
いくつかの実施形態では、電気音響変換器はマイクロフォンとして構成されてよい。
【0070】
本開示の第２の態様によれば、第１の態様の電気音響変換器を備える通信デバイスが提供される。
【0071】
通信デバイスは、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレットデバイス、パーソナルコンピュータ、ウェアラブルデバイスなどであってよい。
【0072】
本開示の第３の態様によれば、電気音響変換器を組み立てる方法であって、膜を設けることと、膜の偏位または速度を検知するために基板に結合された少なくとも１つの光学デバイスを有するプリント回路基板を設けることとを含み、少なくとも１つの光学デバイスは基板の膜とは反対側に配置される方法が提供される。
【0073】
膜を設けるステップはまた、磁石を設けることを含み得る。
【0074】
膜を設けるステップはまた、膜に結合され、磁石に対して移動するように構成されたコイルを設けることを含み得る。
【0075】
本開示の第４の態様によれば、膜と、磁石と、磁石と膜の間に設けられた基板とを備える電気音響変換器であって、導体素子が磁石の開口を通って延びて基板への電気的接続を提供する電気音響変換器が提供される。
【0076】
電気音響変換器は、基板に結合された少なくとも１つの光学デバイスを備えてよい。少なくとも１つの光学デバイスは、膜の偏位または速度を検知するためのものであってよい。
【0077】
少なくとも１つの光学デバイスは、基板の膜とは反対側に配置されてよい。
【0078】
基板はプリント回路基板であってよい。
【0079】
電気音響変換器は、膜に結合され、磁石に対して移動するように構成されたコイルを含み得る。
【0080】
少なくとも１つの光学デバイスは、膜に向けて放射線を放出するように構成されたレーザを含んでよく、その結果、少なくとも１つのレーザによって放出された放射線が膜からレーザに向かって反射されて、膜の偏位または速度に対応する自己混合干渉効果を生成する。
【0081】
少なくとも１つの光学デバイスは、飛行時間センサまたは強度センサを含み得る。
【0082】
電気音響変換器は、膜の偏位または速度を検知するために基板に結合された複数の光学デバイスを含み得る。
【0083】
導体素子は、膜に面する磁石の第１の面の開口を通って、膜とは反対側に面する磁石の第２の面まで延在してよい。
【0084】
開口は、磁石の中央部分を通って延在してよい。
【0085】
基板はフレックスプリント回路基板であってよい。
【0086】
電気音響変換器は、フレックスプリント回路基板が追加の基板と磁石の間に配置されるように、フレックスプリント回路基板に結合された追加の基板を含み得る。追加の基板は、フレックスプリント回路基板に対して剛性であってよい。追加の基板は平面基板であってよい。
【0087】
磁石は、基板に結合された少なくとも１つの構成要素を受け入れるための少なくとも１つの凹部を含み得る。
【0088】
導体素子及び基板は、単一の部材として提供されてよい。
【0089】
電気音響変換器は、ラウドスピーカとして構成されてよい。
【0090】
本開示の第５の態様によれば、第４の態様の電気音響変換器を備え、導体素子が基板を磁石の反対側に配置された追加の基板に結合する通信デバイスが提供される。
【0091】
本開示の第６の態様によると、電気音響変換器を組み立てる方法であって、膜及び磁石を設けることと、磁石と膜の間に基板を配置することと、磁石の開口を通って延在し、基板に電気的に接続された導体素子を設けることとを含む方法が提供される。
【0092】
膜及び磁石を設けるステップはまた、膜に結合され、磁石に対して移動するように構成されたコイルを設けることを含み得る。
【0093】
上記の概要は、単なる例示であり、限定を意図してはいない。本開示は、単独または様々な組み合わせの１つまたは複数の対応する態様、実施形態、または特徴を、その組み合わせまたは単独で具体的に記載されているか否か（特許請求されているかを含む）にかかわらず、含む。当然ながら、本開示の任意の態様に従って上記で定義された特徴、または本開示の任意の特定の実施形態に関連する以下で定義される特徴は、任意の他の態様もしくは実施形態において、または本開示のさらなる態様を形成するために、単独で、任意の他の定義された特徴と組み合わせて、利用されてよい。
【0094】
これより本開示のこれらのまたは他の態様を、添付の図面を参照しながらほんの一例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【0095】
【図1】本開示の第１の実施形態による、電気音響変換器の断面図を示す。
【図3】本開示の第２の実施形態による、電気音響変換器の断面図を示す。
【図4】本開示のある実施形態による、通信デバイスを示す。
【発明を実施するための形態】
【0096】
図１は、本開示の第１の実施形態による、電気音響変換器１００の断面図を示す。電気音響変換器１００は、ラウドスピーカとして構成される。
【0097】
電気音響変換器１００は膜１０５を備える。膜１０５はフィルムを含み、ダイヤフラムを形成する。いくつかの実施形態では、膜１０５は、張力下で提供される延伸フィルムを含み得る。例示的な実施形態では、膜１０５は１００マイクロメートル程度の厚さを有し得る。
【0098】
図１の例示的な実施形態では、膜１０５の中央部分は、初期の非変形状態、例えば、電気音響変換器１００に電気信号が印加されていない状態では、実質的に平坦である。本開示の他の実施形態では、膜１０５は湾曲していても円錐形であってもよい。
【0099】
図１の例示的な実施形態では、膜１０５の周囲部分はリッジ１１０を含む。リッジ１１０は、使用時に曲がるように構成されており、それによって膜１０５の中央部分のピストン型の動きが容易になる。リッジは膜１０５の上面に対して凸面として示されているが、他の実施形態では、リッジ１１０は膜１０５の上面に対して凹面であってもよい。
【0100】
磁石１１５も示されている。磁石１１５は永久磁石である。いくつかの実施形態では、磁石１１５はネオジム磁石であってよい。図１の例示的な実施形態では、磁石１１５は、以下でさらに詳細に説明する様々な凹部及び開口を備える。
【0101】
コイル１２０、例えば導電性コイルは、永久磁石１１５の主部分１１５ａと磁石の外側部分１１５ｂとの間の凹部１２５内で、磁石１１５の主部分１１５ａの周囲に配置される。
【0102】
本開示の範囲に含まれる他の実施形態では、例えば以下に説明する図３の実施形態に示すように、コイル１２０は磁石１１５の外側の周囲に配置されてよい。
【0103】
コイル１２０は、一般に膜１０５の周囲部分の近くで膜１０５に結合される。いくつかの実施形態では、コイル１２０は、接着剤を使用して膜に接着されてよい。いくつかの実施形態では、コイル１２０は、膜１０５と融合されてよい、または他の方法で膜１０５に機械的に結合されてよい。いくつかの実施形態では、コイル１２０はボビン（図示せず）上に設けられてよい。したがって、動作中、オーディオ信号に対応する電気信号がコイル１２０に供給され、磁石１１５の磁場内でコイル１２０を振動させ、これにより磁石１１５に対する膜１０５の動きによって音圧波が生成され得る。
【0104】
膜１０５、コイル１２０及び磁石１１５は、ケーシングまたは筐体１２５内に設けられる。筐体１２５は出口１３０を有し、膜１０５の振動によって生成された音波の伝播が電気音響変換器１００から出ることを可能にする。
【0105】
また、図１には、プリント回路基板１３５である基板も示されている。図１の例では、プリント回路基板１３５は、例えば、比較的可撓性の基板から形成されたフレックスプリント回路基板である。プリント回路基板１３５は、磁石１１５と膜１０５の間に配置される。いくつかの実施形態では、プリント回路基板１３５は磁石１１５に接着されてよい。
【0106】
電気音響変換器１００はまた、プリント回路基板１３５が平面基板１４０と磁石１１５の間に配置されるように、プリント回路基板１３５に結合された平面基板１４０を含み得る。平面基板１４０は、フレックスプリント回路基板に対して剛性であってよい。すなわち、平面基板１４０は、補強材として機能するように構成され、それによってプリント回路基板１３５に支持を提供する。
【0107】
複数の光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄがプリント回路基板１３５に結合される。光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄは、はんだ付けによって、または導電性コネクタなどによってプリント回路基板１３５に結合されてよい。
【0108】
図１の断面図には２つの光学デバイス１４５ａ、１４５ｂだけが示されているが、当然ながら、本開示の他の実施形態では、１つの光学デバイスのみ、または２つより多い光学デバイスが実装されてもよい。例えば、図２ｂの底面図に示すように、例示的な電気音響変換器は、４つの光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄを備える。
【0109】
光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄは、プリント回路基板１３５の膜１０５とは反対側に配置される。
【0110】
光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄは、膜１０５の偏位または速度を検知するために設けられる。有利なことに、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄをプリント回路基板１３５の膜１０５とは反対側に配置することによって、電気音響変換器１００の全体サイズを実質的に増加させることなく、膜１０５の偏位検知などの機能をより容易に実施することができる。
【0111】
光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄは、以下でより詳細に説明するように、放射線放出デバイス及び／または放射線検知デバイスを含み得る。
【0112】
プリント回路基板１３５は、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄからの放射線がプリント回路基板１３５を通って伝播するための複数の開口１６０ａ、１６０ｂを備える。
【0113】
すなわち、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄは、少なくとも１つの光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄの放射線放出面がプリント回路基板１３５に向けられるように、開口１６０ａ、１６０ｂが放射線放出面と位置合わせされるように、プリント回路基板１３５に結合される。したがって、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄの放射線放出面から放出された放射線は、開口１６０ａ、１６０ｂを通って膜１０５に向かって伝播することができる。いくつかの実施形態では、開口１６０ａ、１６０ｂは、めっきされていないビアから形成される。有利なことに、ビアをめっきしないことによって、開口１６０ａ、１６０ｂの側壁からの反射が低減され、それによって、よりコヒーレントな放射線が開口１６０ａ、１６０ｂを通って伝播し得る。
【0114】
他の実施形態では、プリント回路基板１３５の少なくとも一部は、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄによって放出される放射線を透過させ、それにより、プリント回路基板１３５に開口１６０ａ、１６０ｂを形成するための要件を軽減し得る。
【0115】
光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄが放射線感受性デバイス、例えばフォトダイオードを含む実施形態では、光学デバイスの放射線感受性部分はプリント回路基板１３５に向けられ、開口１６０ａ、１６０ｂと位置合わせされる。したがって、膜１０５から反射された放射線は、開口１６０ａ、１６０ｂを通って光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄの放射線感受性部分に向かって伝播する。
【0116】
平面基板１４０はまた、プリント回路基板１３５の開口１６０ａ、１６０ｂと位置合わせされた開口を有する。
【0117】
磁石１１５には、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄを配置するための凹部１８０が設けられている。
【0118】
導体素子１５０は、磁石１１５の開口１５５を通って延びて、プリント回路基板１３５への電気的接続を提供する。磁石１１５の開口１５５を通って延在する導体素子１５０を設けてプリント回路基板１３５に電気的接続を提供すると、プリント回路基板１３５に代わりの導電性パスを見つけるための要件が軽減されることによって、または、電気音響変換器１００の異なる場所にプリント回路基板１３５を配置する要件が軽減されることによって、かなりのスペースを節約することができる。
【0119】
いくつかの実施形態では、導体素子１５０は、コネクタなどによってプリント回路基板１３５に結合されてよい。他の実施形態では、図２ｂを参照して以下に説明するように、プリント回路基板１３５及び導体素子１５０は単一の部材として提供されてよい。
【0120】
図１の例示的な実施形態では、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄは、膜１０５に向かって放射線を放出するように構成されたレーザ１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄであり、その結果、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄによって放出された放射線は、膜１０５から反射されてレーザ１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄに向かって戻り、膜１０５の偏位または速度に対応する自己混合干渉効果を生成する。
【0121】
上記のように、自己混合干渉を使用して膜１０５の偏位または速度を測定すると、非常に正確な結果が得られる可能性がある。さらに、自己混合干渉を使用すると、絶対距離測定が可能になるため、計測が容易になり、電気音響変換器１００の動作の信頼性が向上し得る。
【0122】
いくつかの実施形態では、自己混合干渉は光学的に検出されてよい。例えば、いくつかの実施形態では、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄは、少なくとも１つのレーザ及び少なくとも１つの光検出器を含む。さらに、いくつかの実施形態では、電気音響変換器１００は、自己混合干渉効果を光学的に検知するために、少なくとも１つのレーザによって放出される放射線の一部を１つまたは複数の光検出器に導くように構成されたビームスプリッタを備えてよい。
【0123】
さらに追加の実施形態では、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄは、少なくとも１つのレーザを含み、少なくとも１つのレーザの共振器の鏡は、自己混合干渉効果を光学的に検知するために、少なくとも１つのレーザによって放出される放射線が光検知器に入射するように部分的に透明である。例えば、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄは、光検出器上に積層されてよく、光検出器の感光面に隣接するレーザの鏡は、少なくとも部分的に透明である。
【0124】
いくつかの実施形態では、自己混合干渉は電気的に検出されてよい。例えば、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄは、少なくとも１つのレーザを含んでよく、電気音響変換器１００は、少なくとも１つのレーザを定電流で駆動し、膜１０５から反射された放射線による自己混合干渉効果に対応する少なくとも１つのレーザの接合電圧の変化を測定するように構成された回路を備えてよい、またはその回路に結合されてよい。他の実施形態では、回路は、少なくとも１つのレーザを一定の接合電圧で駆動し、自己混合干渉効果に対応する少なくとも１つのレーザを流れる電流の変化を測定するように構成されてよい。
【0125】
いくつかの実施形態では、膜１０５は、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄによって放出される放射線を反射するための反射体１６５または反射コーティングを含み得る。図１の例示的な実施形態では、反射体１６５は、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄ、例えばレーザの放射線放出面に対向する膜１０５の表面上に配置される。他の実施形態では、反射体１６５は、膜１０５の外側表面に配置されてよい、例えば、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄの放射線放出面に対向する膜１０５の表面とは反対側の膜１０５の表面に配置されてよい。このような実施形態では、膜１０５は、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄによって放出される放射線を実質的に透過させてよい。
【0126】
図１の例示的な実施形態には、プリント回路基板１３５に結合された集積回路１７０も示されている。磁石１１５には、集積回路１７０を配置するための凹部１７５が設けられている。
【0127】
図１の例では、集積回路１７０にはグロブトップ保護コーティング１８５が設けられている。さらに、例示の目的で、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄも、グロブトップ保護コーティング１９０を備えて示されている。他の実施形態では、集積回路１７０は、例えば表面実装パッケージ、フラットパッケージ、チップスケールパッケージ、ボールグリッドアレイなどのパッケージデバイスとして提供されてよい。集積回路１７０は、例えばＡＳＩＣであってよい。いくつかの実施形態では、集積回路１７０は、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄを駆動するための駆動回路を備える。いくつかの実施形態では、集積回路１７０は、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄからの信号を検知するための検知回路を備える。いくつかの実施形態では、集積回路１７０は、光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄからの信号に対応するデータを処理及び／または記憶するための処理回路を備える。
【0128】
本開示の他の実施形態では、信号を駆動及び／または検知するために必要な回路、及び／または信号を処理するために必要な回路が、追加のプリント回路基板上に設けられてよく、プリント回路基板１３５は、追加のプリント回路基板に導体素子１５０によって導体的に結合されてよい。
【0129】
図２ａは、平面基板１４０に結合されたプリント回路基板１３５の断面図を示し、集積回路１７０及び光学デバイス１４５ａ、１４５ｂがプリント回路基板１３５に結合されている。図２ｂは、図２ａのプリント回路基板１３５の底面図を示し、４つの光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄの配置例を示す。有利なことに、複数の光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄを設けることにより、図２ｂに示すように膜１０５の周囲に間隔を置いて配置されている場合は特に、単一の光学デバイスを用いて達成できるよりも、膜１０５の変形、傾き、または傾斜（ｔｉｐｐｉｎｇ）のより正確な検出及び測定を可能にし得る。
【0130】
また、図２ｂには、プリント回路基板１３５と単一部材として形成される導体素子１５０も示されている。すなわち、図２ｂの例示的な実施形態では、プリント回路基板１３５は、フレックスプリント回路基板１３５であり、導体素子１５０は、電気音響変換器１００を実装するデバイスの組み立て中、追加のデバイス、または追加のプリント回路基板に電気的接続を提供するために、プリント回路基板１３５の面外に曲げられ得るプリント回路基板１３５の舌状部として形成される。
【0131】
図３は、本開示の第２の実施形態による、電気音響変換器３００の断面図を示す。電気音響変換器３００は、ラウドスピーカとして構成される。
【0132】
電気音響変換器３００は膜３０５を備える。膜３０５はフィルムを含み、ダイヤフラムを形成する。いくつかの実施形態では、膜３０５は、張力下で提供される延伸フィルムを含み得る。例示的な実施形態では、膜３０５は１００マイクロメートル程度の厚さを有し得る。
【0133】
図３の例示的な実施形態では、膜３０５の中央部分は、初期の非変形状態、例えば、電気音響変換器３００に電気信号が印加されていない状態では、実質的に平坦である。本開示の他の実施形態では、膜３０５は湾曲していても円錐形であってもよい。
【0134】
図３の例示的な実施形態では、膜３０５の周囲部分はリッジ３１０を含む。リッジ３１０は、図１のリッジ１１０と同じ目的のためのものであるため、これ以上説明しない。永久磁石３１５も示されている。コイル３２０、例えば導電性コイルは、磁石３１５の外側の周囲に配置される。
【0135】
【0136】
膜３０５、コイル３２０及び磁石３１５は、筐体３２５に設けられる。筐体３２５は出口３３０を有し、膜３０５の振動によって生成された音波の伝播が電気音響変換器３００から出ることを可能にする。
【0137】
また、図３には、プリント回路基板３３５も示されている。図３の例では、プリント回路基板３３５は、例えば、比較的可撓性の基板から形成されたフレックスプリント回路基板である。膜３０５は、プリント回路基板３３５と磁石３１５の間に配置される。したがって、図１の例とは異なり、図３の例示的な実施形態では、磁石３２０は、プリント回路基板３３５の構成要素を収容するための開口または凹部を備えていない。
【0138】
電気音響変換器３００は、プリント回路基板３３５が平面基板３４０と筐体３２５の間に配置されるように、プリント回路基板３３５に結合された平面基板３４０も備える。平面基板３４０は、プリント回路基板３３５に対して剛性であってよい。すなわち、平面基板３４０は、補強材として機能するように構成され、それによってプリント回路基板３３５に支持を提供する。他の実施形態では、プリント回路基板３３５は筐体３２５に直接接着されてよく、それによって平面基板３４０の要件が軽減される。
【0139】
複数の光学デバイス３４５ａ、３４５ｂは、プリント回路基板３３５に結合される。光学デバイス３４５ａ、３４５ｂは、はんだ付けによって、または導電性コネクタなどによってプリント回路基板３３５に結合されてよい。
【0140】
図３の断面図には２つの光学デバイス３４５ａ、３４５ｂだけが示されているが、当然ながら、本開示の他の実施形態では、１つの光学デバイスのみ、または２つより多い光学デバイスが実装されてもよい。例えば、図２ｂの底面図に示すように、例示的な電気音響変換器は、４つの光学デバイス１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ、１４５ｄを備える。
【0141】
光学デバイス３４５ａ、３４５ｂは、プリント回路基板３３５の膜３０５とは反対側に配置される。図１の実施形態と同様に、光学デバイス３４５ａ、３４５ｂは、膜３０５の偏位または速度を検知するために設けられる。光学デバイス３４５ａ、３４５ｂは、以下でより詳細に説明するように、放射線放出デバイス及び／または放射線検知デバイスを含み得る。
【0142】
プリント回路基板３３５は、光学デバイス３４５ａ、３４５ｂからの放射線がプリント回路基板３３５を通って伝播するための複数の開口３６０ａ、３６０ｂを備える。
【0143】
すなわち、光学デバイス３４５ａ、３４５ｂは、少なくとも１つの光学デバイス３４５ａ、３４５ｂの放射線放出面がプリント回路基板３３５に向けられるように、開口３６０ａ、３６０ｂが放射線放出面と位置合わせされるように、プリント回路基板３３５に結合される。したがって、光学デバイス３４５ａ、３４５ｂの放射線放出面から放出された放射線は、開口３６０ａ、３６０ｂを通って膜３０５に向かって伝播することができる。いくつかの実施形態では、開口３６０ａ、３６０ｂは、めっきされていないビアから形成される。
【0144】
平面基板３４０を備える実施形態では、平面基板３４０はまた、プリント回路基板３３５の開口３６０ａ、３６０ｂと位置合わせされた開口を有する。
【0145】
筐体３２５には、光学デバイス３４５ａ、３４５ｂを配置するための凹部３８０が設けられている。
【0146】
図３の例では、導体素子３５０は、筐体３２５の開口３５５を通って延びて、プリント回路基板３３５への電気的接続を提供する。
【0147】
いくつかの実施形態では、導体素子３５０は、コネクタなどによってプリント回路基板３３５に結合されてよい。他の実施形態では、図２ｂを参照して以下に説明するように、プリント回路基板３３５及び導体素子３５０は単一の部材として提供されてよい。
【0148】
図１の実施形態と同様、図３の例示的な実施形態では、光学デバイス３４５ａ、３４５ｂは、膜３０５に向かって放射線を放出するように構成されたレーザであり、その結果、光学デバイス３４５ａ、３４５ｂによって放出された放射線は、膜３０５から反射されてレーザに向かって戻り、膜３０５の偏位または速度に対応する自己混合干渉効果を生成する。
【0149】
図１の実施形態と同様、いくつかの実施形態では、膜３０５は、光学デバイス３４５ａ、３４５ｂによって放出される放射線を反射するための反射体または反射コーティングを含み得る。
【0150】
図３の例示的な実施形態には、プリント回路基板３３５に結合された集積回路３７０も示されている。筐体３２５には、集積回路３７０を配置するための凹部３７５が設けられている。集積回路３７０は、図１の集積回路１７０と共通の特徴を有し得るので、これ以上詳細には説明しない。
【0151】
図４は、本開示のある実施形態による、通信デバイス４００を示す。通信デバイス４００は、図１に示されるような電気音響変換器１００であってよい電気音響変換器４０５を備える。本開示の範囲内にある他の実施形態では、通信デバイス４００は、図３に示すような電気音響変換器３００を備えてよい。
【0152】
通信デバイス４００は、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレットデバイス、パーソナルコンピュータ、ウェアラブルデバイスなどであってよい。
【0153】
通信デバイス４００は、電気音響変換器１００が配置される筐体４２５を備える。筐体４２５は出口４３０を有する。出口は、電気音響変換器４０５の出口４１５と整列または結合される。
【0154】
導体素子４５０は、電気音響変換器のプリント回路基板４３５を追加のプリント回路基板４６５に結合する。
【0155】
いくつかの実施形態では、プリント回路基板４３５は、コネクタによって追加のプリント回路基板４６５に結合されてよい。プリント回路基板４３５がフレックスプリント回路基板として提供されるいくつかの実施形態では、プリント回路基板４３５は、「ホットバー」プロセスによって追加のプリント回路基板４６５に結合されてよい。ある例では、ホットバープロセスは、導体素子４５０及び追加のプリント回路基板４６５をはんだでプレコーティングすることと、その後、導体素子４５０及び追加のプリント回路基板４６５を加熱し、それらを互いに押し付けて永久的な導電結合を形成することとを含む。
【0156】
図４の例では、追加のプリント回路基板４６５には、追加の集積回路４７０が設けられ、集積回路４７０は、通信デバイスの機能を提供するため、かつ、電気音響変換器１００に信号を提供し、及び／または電気音響変換器１００からの信号を検知するためのものであってよい。
【0157】
図１から図３に示される実施形態は、膜１０５、３０５の偏位または速度に対応する自己混合干渉効果の検出に関して説明されているが、当然ながら、光学デバイスの様々な他の構成が開示の範囲内に入り得る。すなわち、本開示のすべての実施形態が、膜１０５、３０５の速度または偏位を決定するために自己混合干渉効果に依存するわけではない。
【0158】
例えば、いくつかの実施形態では、少なくとも１つの光学デバイス、例えば光学デバイス１４５ａ～ｄ、３４５ａ～ｂは、膜１０５、３０５までの距離を測定するように構成された１つまたは複数の飛行時間型センサを備えてよく、これにより距離の１つまたは複数の測定値から膜１０５、３０５の速度及び／または偏位を決定し得る。
【0159】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの光学デバイス、例えば光学デバイス１４５ａ～ｄ、３４５ａ～ｂは、入射放射線の強度を決定するように構成された１つまたは複数のセンサを備えてよい。例えば、少なくとも１つの光学デバイス１４５ａ～ｄ、３４５ａ～ｂは、レーザダイオードなどの放射線放出デバイス、及びフォトダイオードなどの放射線感受性デバイスを備えてよい。放射線放出デバイスは、膜１０５、３０５に向かって放射線を放出することができ、放射線感受性デバイスは、膜１０５、３０５から反射された放射線の強度を測定するように構成されてよい。反射された放射線の強度は、膜１０５、３０５までの距離に対応し得る。したがって、膜１０５、３０５の速度及び／または偏位を決定することができる。例えば、いくつかの実施形態では、膜１０５、３０５までの距離の複数の測定値を使用して、膜１０５、３０５の速度を決定することができる。
【0160】
図５ａ、５ｂ、及び５ｃは、本開示のさらなる実施形態による例示的な電気音響変換器の断面図を示し、光学デバイスの異なる構成を示す。
【0161】
例えば、図５ａは、図１の電気音響変換器１００と構造的にほぼ同等の電気音響変換器５００を示す。図５ａの例では、光学デバイスは放射線放出デバイス５０５ａ、５０５ｂと放射線感受性デバイス５１０ａ、５１０ｂとを含む。図５ａの例示的な実施形態は、２対として配置された合計４つの光学デバイスを示しているが、当然ながら、他の実施形態では、２対より少ないまたは多い光学デバイスが実装されてよい。
【0162】
放射線放出デバイス５０５ａ、５０５ｂは、例えば、レーザダイオードであってよい。いくつかの実施形態では、放射線放出デバイス５０５ａ、５０５ｂはＶＣＳＥＬである。放射線放出デバイス５０５ａ、５０５ｂは、電気音響変換器５００の膜５１５に向かって放射線を放出するように構成される。
【0163】
放射線感受性デバイス５１０ａ、５１０ｂは、例えばフォトダイオードであってよい。
【0164】
いくつかの実施形態では、放射線感受性デバイス５１０ａ、５１０ｂは、膜５１５から反射された入射放射線の強度を検出するように構成され、反射放射線の強度は、膜５１５までの距離に対応し得る。したがって、膜５１５の速度及び／または偏位を決定することができる。
【0165】
いくつかの実施形態では、放射線放出デバイス５０５ａ、５０５ｂによって放出される放射線の少なくとも一部は、反射されて放射線放出デバイス５０５ａ、５０５ｂ内に戻り、それによって自己混合干渉効果を引き起こす。自己混合干渉効果は、放射線感受性デバイス５１０ａ、５１０ｂによって光学的に検出される。
【0166】
図５ｂは、図２の電気音響変換器と構造的にほぼ同等の電気音響変換器５３０を示す。図５ｂの例では、光学デバイスは放射線放出デバイス５３５ａ、５３５ｂと放射線感受性デバイス５４０ａ、５４０ｂとを含む。図５ｂの例示的な実施形態は、２対として配置された合計４つの光学デバイスを示しているが、当然ながら、他の実施形態では、２対より少ないまたは多い光学デバイスが実装されてよい。光学デバイスである放射線放出デバイス５３５ａ、５３５ｂ及び放射線感受性デバイス５４０ａ、５４０ｂの動作は、図５ａの動作と同じであるため、さらに詳細には説明しない。
【0167】
図５ｃは、図１及び２の電気音響変換器と構造的にほぼ同等の電気音響変換器５６０、例えば、プリント回路基板に結合された光学デバイスを備えた２つのプリント回路基板を有する電気音響変換器５６０のさらなる例を示す。第１のプリント回路基板は磁石と膜の間に配置され、第２のプリント回路基板は膜と電気音響変換器の筐体との間に配置される。
【0168】
図５ｃの例では、光学デバイスは放射線放出デバイス５６５ａ、５６５ｂと放射線感受性デバイス５７０ａ、５７０ｂを含む。図５ｃの例示的な実施形態は、２対として配置された合計４つの光学デバイスを示しているが、当然ながら、他の実施形態では、２対より少ないまたは多い光学デバイスが実装されてよい。
【0169】
放射線放出デバイス５６５ａ、５６５ｂは、例えば、レーザダイオードであってよい。いくつかの実施形態では、放射線放出デバイス５６５ａ、５６５ｂはＶＣＳＥＬである。放射線放出デバイス５６５ａ、５６５ｂは、電気音響変換器５６０の膜５７５に向かって放射線を放出するように構成される。
【0170】
放射線感受性デバイス５７０ａ、５７０ｂは、例えばフォトダイオードであってよい。
【0171】
膜５７５は、放射線放出デバイス５６５ａ、５６５ｂによって放出される放射線を部分的に透過する。したがって、放射線放出デバイス５６５ａ、５６５ｂによって放出された放射線の一部は、膜５７５から反射されて放射線放出デバイス５６５ａ、５６５ｂに戻り、膜５７５までの距離に対応する測定可能な自己干渉効果を引き起こす。
【0172】
放射線放出デバイス５６５ａ、５６５ｂによって放出される放射線の一部は、膜を通って伝播し、放射線感受性デバイス５７０ａ、５７０ｂによって検出される。自己混合干渉効果は、放射線感受性デバイス５７０ａ、５７０ｂによって光学的に検出されてよい。
【0173】
図６ａは、電気音響変換器で使用される放射線放出光学デバイス６１０ａ～ｅの配置を示す。当然ながら、光学デバイス６１０ａ～ｅは、上述した電気音響変換器１００、３００、５００、５３０、５６０で使用するための、図１～５の光学デバイスに対応し得る。図６ａの例では、いくつかの放射線放出デバイス６１０ａ～６１０ｅが、例えばグリッドまたはアレイの形態で単一のデバイス６１５上に統合されている。有利なことに、そのような配置は費用効率を提供する。図６ａの例では、すべての光学デバイス６１０ａ～ｅは、実質的に同じ方向に沿って放射線を放出する。
【0174】
図６ｂは、本開示のある実施形態による、電気音響変換器に使用される単一のデバイス６６５上に統合された光学デバイス６５０ａ～ｅのさらなる配置を示す。図６ａの例では、光学デバイス６５０ａ～ｅの少なくとも一部は、様々な方向に沿って放射線を放出する。
【0175】
図６ａ及び／または６ｂの光学デバイスの配置を使用して実装される電気音響変換器は、光学デバイス６１０ａ～ｅ及び／または６５０ａ～ｅのすべてがプリント回路基板の単一の開口を通って、例えば、図１に示されるプリント回路基板１３５上の開口１６０ａ、１６０ｂを通って放射線を放出するように組み立てられてよい。
【0176】
図7ａは、本開示のある実施形態による、電気音響変換器を組み立てる第１の方法を示す。第１のステップ７１０は、膜及び磁石を設けることを含む。ステップ７１０はまた、膜に結合され、磁石に対して移動するように構成されたコイルを設けることを含み得る。
【0177】
第２のステップ７２０は、膜の偏位または速度を検知するために基板に結合された少なくとも１つの光学デバイスを有する基板を設けることを含み、少なくとも１つの光学デバイスは、基板の膜とは反対側に配置される。
【0178】
図7ｂは、本開示のある実施形態による、電気音響変換器を組み立てる方法を示す。第１のステップ７３０は、膜及び磁石を設けることを含む。ステップ７３０はまた、膜に結合され、磁石に対して移動するように構成されたコイルを設けることを含み得る。
【0179】
第２のステップ７４０は、磁石と膜の間に基板を配置することを含む。
【0180】
第３のステップ７５０は、磁石の開口を通って延び、基板に電気的に接続される導体素子を設けることを含む。
【0181】
当然ながら、上記の説明は単に例として提供されており、本開示は、上記の定義の範囲に限定されることなく、その任意の一般化が暗黙的または明示的に本明細書に記載された任意の特徴または特徴の組み合わせを含み得る。さらに、当然ながら、本開示の範囲内で様々な修正が行われてよい。
【符号の説明】
【0182】
１００ 電気音響変換器
１０５ 膜
１１０ リッジ
１１５ 磁石
１１５ａ 磁石本体部分
１１５ｂ 磁石外側部分
１２０ コイル
１２５ 筐体
１３０ 出口
１３５ プリント回路基板
１４０ 平面基板
１４５ａ～ｄ 光学デバイス
１５０ 導体素子
１５５ 開口
１６０ａ～ｂ 開口
１６５ 反射体
１７０ 集積回路
１７５ 凹部
１８０ 凹部
１８５ グロブトップコーティング
１９０ グロブトップコーティング
３００ 電気音響変換器
３０５ 膜
３１０ リッジ
３１５ 磁石
３２０ コイル
３２５ 筐体
３３０ 出口
３３５ プリント回路基板
３４０ 平面基板
３４５ａ～ｄ 光学デバイス
３５０ 導体素子
３５５ 開口
３６０ａ～ｂ 開口
３７０ 集積回路
３７５ 凹部
３８０ 凹部
４００ 通信デバイス
４０５ 電気音響変換器
４１５ 出口
４２５ 筐体
４３０ 出口
４３５ プリント回路基板
４５０ 導体素子
４６５ 追加のプリント回路基板
４７０ 追加の集積回路
５００ 電気音響変換器
５０５ａ～ｂ 放射線放出デバイス
５１０ａ～ｂ 放射線感受性デバイス
５１５ 膜
５３０ 電気音響変換器
５３５ａ～ｂ 放射線放出デバイス
５４０ａ～ｂ 放射線感受性デバイス
５６０ 電気音響変換器
５６５ａ～ｂ 放射線放出デバイス
５７０ａ～ｂ 放射線感受性デバイス
５７５ 膜
６１０ａ～ｅ 光学デバイス
６１５ デバイス
６５０ａ～ｅ 光学デバイス
６６５ デバイス
７１０ 第１のステップ
７２０ 第２のステップ
７３０ 第１のステップ
７４０ 第２のステップ
７５０ 第３のステップ
１０５ 膜
１１０ リッジ
１１５ 磁石
１１５ａ 磁石本体部分
１１５ｂ 磁石外側部分
１２０ コイル
１２５ 筐体
１３０ 出口
１３５ プリント回路基板
１４０ 平面基板
１４５ａ～ｄ 光学デバイス
１５０ 導体素子
１５５ 開口
１６０ａ～ｂ 開口
１６５ 反射体
１７０ 集積回路
１７５ 凹部
１８０ 凹部
１８５ グロブトップコーティング
１９０ グロブトップコーティング
３００ 電気音響変換器
３０５ 膜
３１０ リッジ
３１５ 磁石
３２０ コイル
３２５ 筐体
３３０ 出口
３３５ プリント回路基板
３４０ 平面基板
３４５ａ～ｄ 光学デバイス
３５０ 導体素子
３５５ 開口
３６０ａ～ｂ 開口
３７０ 集積回路
３７５ 凹部
３８０ 凹部
４００ 通信デバイス
４０５ 電気音響変換器
４１５ 出口
４２５ 筐体
４３０ 出口
４３５ プリント回路基板
４５０ 導体素子
４６５ 追加のプリント回路基板
４７０ 追加の集積回路
５００ 電気音響変換器
５０５ａ～ｂ 放射線放出デバイス
５１０ａ～ｂ 放射線感受性デバイス
５１５ 膜
５３０ 電気音響変換器
５３５ａ～ｂ 放射線放出デバイス
５４０ａ～ｂ 放射線感受性デバイス
５６０ 電気音響変換器
５６５ａ～ｂ 放射線放出デバイス
５７０ａ～ｂ 放射線感受性デバイス
５７５ 膜
６１０ａ～ｅ 光学デバイス
６１５ デバイス
６５０ａ～ｅ 光学デバイス
６６５ デバイス
７１０ 第１のステップ
７２０ 第２のステップ
７３０ 第１のステップ
７４０ 第２のステップ
７５０ 第３のステップ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】