JP2022522080A - 分布モードスピーカの強化アクチュエータ - Google Patents

Abstract

パネルオーディオスピーカは、面に延在するパネルを含む。パネルオーディオスピーカは、パネルに装着されたアクチュエータを含む。アクチュエータは、パネルの表面に装着された剛性フレームを含み、剛性フレームは、パネルの表面に対して垂直に延在する部分を含む。また、アクチュエータは一端がフレームに装着された細長い屈曲部を含み、屈曲部は上記面に対して平行に延在する。アクチュエータは１つ以上のタブを含む。アクチュエータは、屈曲部のある部分に装着された電気機械モジュールを含み、電気機械モジュールは、屈曲部の一端を変位させるように構成される。アクチュエータは、１つ以上のタブの各々と、対応する、フレームまたは電気機械モジュールの特徴との間に位置する、振動減衰材料を含む。タブのうちの１つ以上は、剛性フレームまたは電気機械モジュールのうちのいずれかと係合することにより振動を減衰させる。

Description

背景
本明細書は、分布モードアクチュエータ（ＤＭＡ：distributed mode actuator）、電磁（ＥＭ：electromagnetic）アクチュエータ、ならびにＤＭＡおよびＥＭアクチュエータを特徴とする分布モードスピーカに関する。

多くの従来型スピーカは、振動板にピストンのような動きを生じさせることによって音を発生する。これに対し、分布モードスピーカ（ＤＭＬ：distributed mode loudspeaker）のようなパネルオーディオスピーカは、電気音響アクチュエータを利用して均一に分布する振動モードをパネルに生じさせることによって動作する。典型的に、アクチュエータは圧電または電磁アクチュエータである。

ＤＭＬは、携帯電話のようなモバイルデバイスにおいて実現することができる。しかしながら、典型的に、モバイルデバイスは他のデバイスよりも環境危険要因の影響を受け易い。たとえば、モバイルデバイスのユーザはデバイスを落とすことがあり、そうすると表面に衝撃が加わる。この衝撃によって生じる力は、ＤＭＬの構成部品を含めてモバイルデバイスの構成部品に損傷を与える可能性がある。

概要
開示されているＤＭＡおよびＥＭアクチュエータは、望ましくない振動によってアクチュエータが損傷するリスクを軽減するのに役立つ改善を特徴とする。具体的には、アクチュエータの１つ以上の移動部品はタブ（または複数のタブ）を含み、このタブは、構成部品の縁から延びており、何らかの望ましくない振動モードが励起されると振動減衰材料と係合する。その他の振動、特にアクチュエータの使用中に励起される振動の場合、振動減衰材料との係合はほとんどまたは全くない。このようにして、望ましくないモードは大幅に減衰するが、その間アクチュエータの通常の動作は影響を受けない。いくつかの実施形態において、タブおよび減衰材料は、落下の衝撃によってアクチュエータに加わる力に関連する振動を減じるように配置される。

概して、第１の局面において、本発明は、面に延在するパネルを備えるパネルオーディオスピーカを特徴とする。また、パネルオーディオスピーカは、パネルに装着され振動をパネルに結合することによってパネルから音波を放出させるように構成されたアクチュエータを備える。アクチュエータは、パネルの表面に装着された剛性のフレームを含み、剛性のフレームは、パネルの表面に対して垂直に延在する部分を含む。また、アクチュエータは、フレームのパネルの表面に対して垂直に延在する部分に一端が装着された細長い屈曲部を含み、屈曲部は上記面に対して平行に延在する。アクチュエータはさらに、細長い屈曲部のエッジから、上記面に対して平行に延在する、１つ以上のタブを含む。また、アクチュエータは、屈曲部のフレームに装着されていない部分に装着された電気機械モジュールを含み、電気機械モジュールは、アクチュエータの動作中、パネルの表面に対して垂直な方向に、フレームから離れている屈曲部の端部を変位させるように構成される。アクチュエータはさらに、１つ以上のタブのうちの各タブと、タブを収容するための、フレームまたは電気機械モジュールの対応する特徴との間に位置する、振動減衰材料を含む。電気機械モジュールの特定の振動（および／または細長い屈曲部の振動および／またはアクチュエータ全体の振動）に対し、タブのうちの１つ以上のタブは、振動を減衰させるのに十分な振動減衰材料を通して剛性のフレームまたは電気機械モジュールのうちのいずれかと係合する。

パネルオーディオスピーカの実装形態は、以下の特徴および／またはその他の局面の１つ以上の特徴のうちの１つ以上を含み得る。たとえば、タブと剛性のフレームまたは電気機械モジュールのうちのいずれかとの係合によって減衰される電気機械モジュールの振動（および／または細長い屈曲部の振動および／またはアクチュエータ全体の振動）は、アクチュエータの非作動振動モードを含む。アクチュエータの非作動モードは、上記面に対して平行な成分を有するアクチュエータに対する力によって生じるモードを含む。アクチュエータの非作動モードは、パネルオーディオスピーカの落下によって生じるモードを含む。

いくつかの実装形態において、１つの振動減衰材料が各タブに装着される。その他の実施形態において、振動減衰材料は、フレームまたは電気機械モジュールに装着される。いくつかの実装形態において、振動減衰材料は発泡材料である。

いくつかの実装形態において、１つ以上のタブは細長い屈曲部と一体である。
いくつかの実装形態において、細長い屈曲部は金属または合金から形成される。

いくつかの実装形態において、アクチュエータは、細長い屈曲部と電気機械モジュールとを含むビームをさらに含み、フレームは、ビームがその一端に固定されているスタブを含む。スタブは、細長い屈曲部の端部を収容してビームを固定するためのスロットを含む。

いくつかの実装形態において、電気機械モジュールは、細長い屈曲部によって支持される圧電材料の１つ以上の層を含む。細長い屈曲部は、スタブから、上記面に対して平行な第１の方向に延在し、タブのうちの少なくとも１つのタブは、細長い屈曲部のエッジから、第１の方向に対して垂直であり上記面に対して平行である第２の方向に延在する。

いくつかの実装形態において、タブのうちの少なくとも１つのタブは、スタブに固定された端部とは反対側の細長い屈曲部の端部から延在する。

いくつかの実装形態において、アクチュエータは、磁気回路を形成する磁石とボイスコイルとを含む。いくつかの実装形態において、電磁モジュールは磁石を含み、ボイスコイルはフレームに固定的に装着される。その他の実装形態において、電磁モジュールはボイスコイルを含み、磁石はフレームに固定的に装着される。

いくつかの実装形態において、剛性のフレームは、上記面に対して平行に延在するパネルと、上記面に対して垂直に延在する少なくとも１つの柱とを含み、細長い屈曲部は上記柱に装着される。

いくつかの実装形態において、細長い屈曲部は、上記面に対して平行に延在する第１の部分と、上記面に対して垂直に延在する第２の部分とを含み、第２の部分は上記柱に接合されて細長い屈曲部をフレームに装着する。細長い屈曲部は、曲げられて第１の部分および第２の部分を形成する材料のシートを含み、第１の部分および第２の部分の各々は、細長い屈曲部のエッジから電磁モジュールに向かって延在するタブを含む。いくつかの実装形態において、細長い屈曲部は、上記柱に装着された細長い屈曲部の端部と反対側の端部において電磁モジュールに装着される。

いくつかの実装形態において、パネルはディスプレイパネルを含む。
さらに他の局面は、本明細書に記載のパネルオーディオスピーカを備えたモバイルデバイスを提供する。もう１つの局面は、本明細書に記載のパネルオーディオスピーカを備えたウェアラブルデバイスを提供する。本明細書に記載のパネルオーディオスピーカは、モバイルまたはウェアラブルデバイス以外のデバイスに含まれていてもよい。

その他の利点のうちでも特に、従来のアクチュエータと比較して、実施形態は、望ましくない振動、たとえばアクチュエータの落下によって生じた振動を原因とする故障の可能性が低下したアクチュエータを含む。

その他の利点は、明細書、図面、および請求項から明らかになるであろう。

モバイルデバイスのある実施形態の斜視図である。 図１のモバイルデバイスの概略断面図である。 ＤＭＡの断面図である。 図３ＡのＤＭＡの上面図である。 ＥＭアクチュエータの上面図である。 図４ＡのＥＭアクチュエータの側面図である。 図４Ａ～図４Ｂに示されるＥＭアクチュエータの４分の１を切り取ったものの斜視図である。 図４Ａ～図４ＢのＥＭアクチュエータの屈曲部の斜視図である。 図４Ａ～図４Ｂのアクチュエータの４分の１を切り取ったものの斜視図であり、図５Ａの屈曲部のタブを収容するための特徴を示す。 図５Ａの屈曲部のタブの側面図であり、タブを収容するための特徴から分離されたタブを示す。 図５Ｃのタブの側面図であり、タブを収容するための特徴と係合しているタブを示す。 モバイルデバイスの電子制御モジュールのある実施形態の概略図である。

各種図面において同様の参照符号は同様の要素を示す。
詳細な説明
本開示は、分布モードスピーカ（ＤＭＬ）のようなパネルオーディオスピーカのアクチュエータを特徴とする。このようなスピーカは、携帯電話のようなモバイルデバイスに組み込むことができる。たとえば、図１を参照して、モバイルデバイス１００は、デバイスシャーシ１０２と、パネルオーディオスピーカを組み込んだフラットパネルディスプレイ（たとえばＯＬＥＤまたはＬＣＤディスプレイパネル）を含むタッチパネルディスプレイ１０４とを含む。モバイルデバイス１００は、画像を表示することおよびタッチパネルディスプレイ１０４を介してタッチ入力を受けることを含むさまざまな方法で、ユーザに対するインターフェイスの役割を果たす。典型的に、モバイルデバイスは、奥行きがおよそ１０ｍｍ以下、幅が６０ｍｍ～８０ｍｍ（たとえば６８ｍｍ～７２ｍｍ）、高さが１００ｍｍ～１６０ｍｍ（たとえば１３８ｍｍ～１４４ｍｍ）である。

また、モバイルデバイス１００は音声出力を生成する。音声出力は、フラットパネルディスプレイを振動させることによって音を作り出すパネルオーディオスピーカを用いて生成される。ディスプレイパネルは、ＤＭＡまたはＥＭアクチュエータのようなアクチュエータに結合される。アクチュエータは、タッチパネルディスプレイ１０４のようなパネルに力を加えることによってパネルを振動させるように配置された可動部品である。振動するパネルは、たとえば２０Ｈｚ～２０ｋＨｚの範囲の人間の可聴域の音波を生成する。

モバイルデバイス１００は、音声出力を生成することに加えて、アクチュエータを用いて触覚出力を生成することもできる。たとえば、触覚出力は、１８０Ｈｚ～３００Ｈｚの範囲の振動に相当する。

また、図１は、図２に示される断面方向に対応する点線を示している。図２を参照して、モバイルデバイス１００の断面は、デバイスシャーシ１０２とタッチパネルディスプレイ１０４とを示している。図２はまた、参照し易くするために、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸を有するデカルト座標系を含む。デバイスシャーシ１０２は、ｚ方向に沿って測定される奥行きと、ｘ方向に沿って測定される幅とを有する。また、デバイスシャーシ１０２は、主としてｘｙ面に延在するデバイスシャーシ１０２の部分で形成されたバックパネルを有する。モバイルデバイス１００は、シャーシ１０２の内部においてディスプレイ１０４の後方に収容されディスプレイ１０４の背面に固定されたアクチュエータ２１０を含む。一般的に、アクチュエータ２１０の大きさは、電子制御モジュール２２０およびバッテリ２３０を含む、シャーシに収容されたその他の構成部品によって制限される体積の中に納まるように定められる。

一般的に、アクチュエータ２１０は、このアクチュエータをプレート１０６を介してディスプレイパネル１０４に接続するフレームを含む。このフレームは、アクチュエータ２１０の他の構成部品を支える台の役割を果たす。アクチュエータ２１０は、典型的には電気信号を機械的変位に変換するトランスデューサである電気機械モジュールを含み得る。通常、電気機械モジュールの少なくとも一部は屈曲部に固定的に結合され、したがって、電気機械モジュールは通電されると屈曲部を振動させる。

一般的に、アクチュエータ２１０の大きさは、電子制御モジュール２２０およびバッテリ２３０を含む、モバイルデバイス１００に収容されたその他の構成部品によって制限される体積の中に納まるように定められる。アクチュエータ２１０は、電磁アクチュエータまたは圧電アクチュエータのようなさまざまな異なるアクチュエータタイプのうちの１つとすることができる。

次に具体的な実施形態に移ると、いくつかの実装形態において、アクチュエータは分布モードアクチュエータ（ＤＭＡ）である。たとえば、図３Ａおよび図３Ｂは、フレーム３２０に装着されたビーム３１０を含む、ＤＭＡ３００の異なる図を示す。図３ＡはＤＭＡ３００の断面図であり、図３ＢはＤＭＡ３００の上面図である。

特に図３Ａを参照して、ＤＭＡ３００において、ビーム３１０は、ベーン３１２と圧電スタック３１４ａおよび３１４ｂとを含む。ベーン３１２は、その一端がフレーム３２０に装着された細長い部材であり、フレームは、ベーンをプレート１０６に装着するスタブ（stub）である。ビーム３１０は、ベーン３１２が挿入されているスロット３２２においてフレーム３２０に装着されている。ｚ方向に測定されるスロット３２２の高さは、ベーン３１２の高さにほぼ等しく、およそ０．１ｍｍ～１ｍｍ、たとえば０．２ｍｍ～０．８ｍｍ、たとえば０．３ｍｍ～０．５ｍｍとすることができる。

ビーム３１０は、フレーム３２０から延在し、装着されていない端部で終端をなし、この終端はｚ方向に自在に移動する。図３Ａおよび図３Ｂの例において、圧電スタック３１４ａおよび３１４ｂは、それぞれベーン３１２の上側および下側に配置されている。各スタック３１４ａおよび３１４ｂは、１つ以上の圧電層を含み得る。

また、ＤＭＡ３００はタブ３３０ａ、３３０ｂ、および３３０ｃを含み、これらのタブは、ベーン３１２から形成され、網目状のパターンを有するものとして示されている。タブ３３０ａおよび３３０ｃは、フレーム３２０に対して垂直に延在するベーン３１２の面から延在し、タブ３３０ｂは、フレーム３２０の反対側のベーン３１２の面に接続されている。

また、ＤＭＡ３００は、上側フレーム３４０ａと下側フレーム３４０ｂとを含む。示されているように、上側フレーム３４０ａおよび下側フレーム３４０ｂはベーン３１２を中心として対称に配置されているが、その他の配置も可能である（たとえば非対称の配置）。減衰部材３５０ａ、３５０ｂ、および３５０ｃが、上側フレーム３４０ａの３つの位置に装着されている。各減衰部材３５０ａ～３５０ｃはタブの上方に位置する。同様に、下側フレーム３４０ｂは、各々がタブの下方に位置する３つの減衰部材を支持する。図３Ａは、下側フレーム３４０ｂに装着された２つの減衰部材３５０ｄおよび３５０ｅを示している。タブ３３０ａは減衰部材３５０ａと３５０ｄとの間に位置し、タブ３３０ｂは減衰部材３５０ｂと３５０ｅとの間に位置する。減衰部材３５０ｃはタブ３３０ｃの上方に位置する。図３Ａまたは図３Ｂには示されていないが、減衰部材３５０ｆがタブ３３０ｃの下方に配置され、この減衰部材は、ベーン３１２を中心として減衰部材３５０ｃに対して対称である。

一般的に、減衰部材は、タブとの衝突時にエネルギ損失を増すように設計された粘弾性材料である。たとえば、減衰材料は、発泡材料、たとえば７９００シリーズ発泡材料のような低剛性の発泡材料であってもよい。

ＤＭＡ３００が静止しているとき、ビーム３１０は、すなわちベーン３１２と圧電スタック３１４ａおよび３１４ｂとは、ｘｙ面に対して平行な状態を保っている。ＤＭＡ３００の動作中、圧電スタック３１４ａおよび３１４ｂは、通電されるとビーム３１０をｚ軸について振動させる。ビーム３１０の振動は、力をパネル１０４に伝達し、パネルを振動させて音波を発生させる。

一般的に、ＤＭＡ３００の動作によって生じたビーム３１０の変位は、タブ３３０ａ～３３０ｃを減衰部材３５０ａ～３５０ｆと係合させるほど大きくはない。むしろ、特定の振動だけがタブ３３０ａ～３３０ｃを減衰部材３５０ａ～３５０ｆと係合させる。たとえば、ＤＭＡ３００がモバイルデバイス１００のようなモバイルデバイス内で実現される場合、モバイルデバイスの落下によって生じた望ましくない振動は、タブ３３０ａ～３３０ｃを減衰部材３５０ａ～３５０ｆと係合させるのに十分なビーム３１０の変位を生じさせる可能性がある。タブの係合は、望ましくない振動の力を、減衰部材３５０ａ～３５０ｆによって消散させることにより、ビーム３１０が望ましくない振動によって損傷するのを防止することを可能にする。

タブ３３０ａ～３３０ｃおよび減衰部材３５０ａ～３５０ｆの配置は、ＤＭＡ３１０の大きさおよび形状に基づいて、望ましくない振動の消散を最適化（たとえば最大化）するように選択される。その他の実装形態において、ＤＭＡの寸法が、タブ３３０ａ～３３０ｃおよび減衰部材３５０ａ～３５０ｆの位置とは異なる位置を保証してもよい。たとえば、いくつかの実装形態において、ＤＭＡは、ＤＭＡの自由端またはフレーム３２０のいずれかにより近いＤＭＡの側にあるタブおよび減衰部材を含み得る。

その他の実装形態は、ＤＭＡ３００のタブおよび対応する減衰部材の位置とは異なるタブおよび減衰部材の位置を特徴とし得るが、タブの数を、望ましくない振動の消散を最適化するように選択することもできる。たとえば、ＤＭＡ３００は３つのタブと６つの減衰部材とを含むが、その他の実装形態において、ＤＭＡは４つ以上または２つ以下のタブと７つ以上または５つ以下の減衰部材とを含み得る。

ＤＭＡのその他の実装形態は、ＤＭＡ３００のタブの形状と異なる形状のタブを含み得る。たとえば、図３Ａおよび図３Ｂは、矩形の輪郭を有するタブを示しているが、その他の実装形態において、タブは、望ましくない振動を効果的に消散させることができる任意の形状であってもよい。したがって、その他の実装形態において、減衰部材の形状を、望ましくない振動を最適に消散させる態様でタブが減衰部材と係合するように、選択してもよい。

いくつかの実装形態において、減衰部材の対のうちの１つ以上をリング構造に置き換えてもよい。たとえば、タブ３３０ｂの上側および下側に減衰部材３５０ｂおよび３５０ｅを設ける代わりに、これらの減衰部材を減衰材料のリングで置き換えてもよい。すなわち、この減衰材料はｚｙ面から見たときに円形をなすことになる。減衰リングは、減衰リングを２つに分割する直径の線を形成する、減衰リングに沿った２点で、上側および下側フレーム３４０ａおよび３４０ｂに装着することができる。他の利点のうちでも特に、一対の減衰部材に代わる減衰リングを特徴とするＤＭＡは、より広い範囲の落下角度から保護できるという利点がある。すなわち、減衰リングはｚｙ面において円を形成するので、タブ３３０ｂは係合対象として３６０度の減衰材料を有することになる。

タブ３３０ａ、３３０ｂ、および３３０ｃは、ベーン３１２と同一材料から形成することができ、たとえば、ベーンおよびタブは、タブの形状になるように曲げられた一続きの材料とすることができる。ベーン３１２は、圧電スタック３１４ａおよび３１４ｂによって生じた力に反応して屈曲することができる任意の材料から形成してもよい。ベーン３１２を形成する材料は、アクチュエータ３００の動作中に生じた屈曲の結果としてベーンが塑性変形を示さないように、弾性限界を有するものでなければならない。たとえば、ベーン３１２は、単一金属または合金（たとえばＮｉＦｅ４２のような鉄ニッケル）、硬質プラスチック、または別の適切な種類の材料とすることができる。ベーン３１２ならびに圧電スタック３１４ａおよび３１４ｂを形成する材料は、ＣＴＥの不一致がないようにしなければならない。

圧電スタック３１４ａおよび３１４ｂの１つ以上の圧電層は、任意の適切な種類の圧電材料であってもよい。たとえば、この材料は、セラミックまたは結晶圧電材料であってもよい。セラミックの圧電材料の例は、たとえば、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。結晶圧電材料の例は、たとえば、トパーズ、チタン酸鉛、チタン酸バリウムネオジム、ニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ）、ニオブ酸リチウム、およびタンタル酸リチウムを含む。

図３Ａおよび図３Ｂは、ベーンを変位させる圧電スタックを含むアクチュエータの実施形態を示しているが、より一般的には、アクチュエータ２１０は、アクチュエータの動作中に屈曲部を変位させる電気機械モジュールを含む。典型的に、屈曲部は、ｘｙ面に延在する細長い部材であり、振動するときはｚ方向に変位する。一般的に、屈曲部は、少なくとも１端がフレームに装着される。反対側の端部は、フレームから離れており、屈曲部が振動時にｚ方向に動くことを可能にする。

いくつかの実装形態において、アクチュエータ２１０は図３Ａ～図３Ｂに示されるように分布モードアクチュエータであるが、その他の実装形態において、アクチュエータはパネル１０４に装着された電磁（ＥＭ）アクチュエータである。ＤＭＡと同様、ＥＭアクチュエータは、アクチュエータの動きの結果生じた機械的エネルギを、アクチュエータが装着されているパネルに伝達する。

図４Ａおよび図４ＢはＥＭアクチュエータ４００を示し、ＥＭアクチュエータ４００はフレーム４２０を含み、フレーム４２０はアクチュエータのその他の構成部品を支える台として機能し、その他の部品は電気機械モジュールの異なる部分に各々が接続された４つの屈曲部を含む。

図４Ａは、４つの屈曲部４１０ａ～４１０ｄを含むＥＭアクチュエータ４００の上面図である。各屈曲部４１０ａ～４１０ｄは、内側磁石４４２と外側磁石４４４とを含む電気機械モジュールに接続される。内側磁石４４２および外側磁石４４４を形成するために選択される材料は、永久磁石または鉄もしくは鉄合金のような軟磁性材料とすることができる。

外側磁石４４２と内側磁石４４４との間にエアギャップ４４８がある。図４Ａ～図４Ｃには示されていないが、ＥＭアクチュエータ４００はパネル１０４に装着される。

ｘｙ面で見たときに、フレーム４２０は、電気機械モジュールを取囲む正方形の輪郭を有する。この正方形の輪郭は、外側磁石４４４に面する内側エッジを有する。４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、および４２２ｄで示される４つの柱が、この正方形部分の内側エッジに接続される。各柱４２２ａ～４２２ｄはＣ字形であり、ｘｙ面に対して垂直に延びる部分と、ｘｙ面に対して平行に延びる２つの部分とを含む。ｘｙ面に対して平行に延びる柱４２２ａ～４２２ｄの部分はフレーム４２０に接続され、ｘｙ面に対して垂直に延びる部分はフレーム４２０の内側エッジに接続される。

屈曲部４１０ａ～４１０ｄは、フレーム４２０を外側磁石４４４に接続する。屈曲部４１０ａ～４１０ｄが外側磁石４４４に接続する位置は、丸印で示されている。たとえば、接着剤、溶接、またはそれ以外の物理的接合を用いて、屈曲部を柱に装着することができる。いくつかの実装形態において、各屈曲部４１０ａ～４１０ｄが接続される外側磁石４４４の部分は、屈曲部が外側磁石４４４と面一になるように窪んでいる。その他の実装形態において、この窪みは、各屈曲部の上面が外側磁石の上面よりも低くなるようにするのに十分な深さを有する。

図４ＡはＥＭアクチュエータ４００の上面図を示し、図４Ｂはこのアクチュエータの側面図を示す。ＥＭアクチュエータ４００の特定の構成部品を示すために、図４Ｂではフレーム４２０の一部を削除している。削除したフレーム４２０の部分は点線で囲まれている。

図４Ａは４つの屈曲部４１０ａ～４１０ｄを示しているが、ＥＭアクチュエータ４００は、これらの屈曲部に加えて、屈曲部４１０ｅ～４１０ｈも含んでいる。屈曲部４１０ａ～４１０ｄは、ｘｙ面に対して平行に延びる柱４２２ａ～４２２ｄの上部分に装着され、屈曲部４１０ｅ～４１０ｈは、これもｘｙ面に対して平行に延びる柱の下部分に装着される。屈曲部４１０ｅ～４１０ｈは、屈曲部４１０ａ～４１０ｄと同一の形状を有し、屈曲部４１０ａ～４１０ｄに対して平行になるように配置される。いくつかの実装形態において、互いに平行である屈曲部（たとえば屈曲部４１０ａと４１０ｅ、４１０ｂと４１０ｆなど）は、一続きの構成部品から形成されている。

図４Ｂは、屈曲部４１０ｂの下方に配置され柱４２２ｂに装着されている屈曲部４１０ｆを含む。屈曲部４１０ｆは、内側磁石４４２および外側磁石４４４の下方に位置しこれらの磁石に装着された下部プレート４６０に装着される。屈曲部４１０ａ～４１０ｄは外側磁石４４４に装着され、屈曲部４１０ｅ～４１０ｆは下部プレート４６０に装着される。屈曲部４１０ａ～４１０ｈは、曲がることで、内側磁石４４２、外側磁石４４４、および下部プレート４６０がｚ方向に移動することを可能にする。

図４Ｂはまた、フレーム４２０の一部を形成する上部プレート４５０を含む。上部プレート４５０は、内側磁石４４２および外側磁石４４４の上方に位置し、下部プレート４６０に対して平行である。ＥＭアクチュエータ４００の他の構成部品を示すことができるよう、図４Ａでは上部プレート４５０が省略されている。その他の実装形態において、プレート１０６は上部プレート４５０を形成する。

ＥＭアクチュエータ４００の他の図が図４Ｃに示されており、図４Ｃは、ＥＭアクチュエータ４００の４分の１を切り取ったものである。図４Ｃは、屈曲部４１０ｂと、内側磁石４４２および外側磁石４４４の部分とを示す。先に述べたように、内側磁石４４２と外側磁石４４４との間にはエアギャップ４４８がある。図４Ａ～図４Ｃを参照して、ボイスコイル４４６が、エアギャップ４４８内に位置し、上部プレート４５０に装着されている。

この実装形態においてＥＭアクチュエータ４００は８つの柱を含み各柱は屈曲部４１０ａ～４１０ｈのうちの２つに接続されているが、その他の実装形態においてアクチュエータは９個以上または７個以下の屈曲部を含み得る。

ＥＭアクチュエータ４００の動作中、ボイスコイル４４６が通電されると、エアギャップ４４８に磁場が誘導される。内側磁石４４２および外側磁石４４４は、ｚ軸に対して平行な軸方向の磁場を有し、誘導された磁場の中に位置するので、これらの磁石は、自身の磁場とボイスコイル４４６の磁場との相互作用による力を受ける。屈曲部４１０ａ～４１０ｈが曲がることで、内側磁石４４２および外側磁石４４４は、磁石が受けた力に応じてｚ方向に動く。

図４Ａ～図４ＣはＥＭアクチュエータの具体的な実施形態を示すが、一般的に、ＥＭアクチュエータは電気機械モジュールを含み、電気機械モジュールは磁気回路を形成する磁石とボイスコイルとを含む。また、ＥＭアクチュエータは、電気機械モジュールをフレームに装着する１つ以上の屈曲部を含む。フレームは、パネル１０４に対して垂直に延在する１つ以上の柱を含む。１つ以上の屈曲部のうちの各々が１つの柱に装着される。

図４Ａを参照して、各屈曲部は、フレーム４２０に面する外側エッジと、外側磁石４４４に面する内側エッジとを含む。２つのタブが、屈曲部４１０ａ～４１０ｈの各々の内側エッジから延びている。外側磁石４４４は、各タブと一列をなす、タブのうちの各々を収容するための、対応する特徴を含む。斜めストライプが入った矩形で示されるこの特徴は、各タブを嵌めることができる窪みである。図４Ａには示されていないが、屈曲部４１０ｅ～４１０ｈも、屈曲部の各々の内側エッジから延びるタブを含む。タブの位置およびタブの各々を収容するための対応する特徴は、図５Ａ～図５Ｃに示される。図５Ａ～図５Ｃは屈曲部４１０ｂを参照しているが、屈曲部４１０ｂについての説明は、ＥＭアクチュエータ４００のその他の屈曲部にも当てはまる。

図５Ａは屈曲部４１０ｂの斜視図である。図４Ａ～図４Ｃに関して述べたように、屈曲部４１０ｂの一端は、外側磁石４４４に接続される部分を含む。また、屈曲部４１０ｂは、屈曲部のエッジから延びる２つのタブ４１２ｃおよび４１２ｄを含む。図５Ｂを参照して、ＥＭアクチュエータ４００の４分の１を切り取ったものの図は、内側磁石４４２と、外側磁石４４４と、エアギャップ４４８とを含む。外側磁石４４４は、タブ４１２ｃおよび４１２ｄを収容するサイズおよび形状を有する特徴５０２および５０４を含む。このため、タブ４１２ｃおよび４１２ｄの寸法は特徴５０２および５０４の寸法よりも小さいので、各タブと対応する特徴との間には空間がある。各特徴５０２および５０４は、斜線で示される減衰材料を含む。

次に図５Ｃおよび図５Ｄを参照して、屈曲部４１０ｄおよび外側磁石４４４の側面図は、タブ４１２ｄと関連する特徴５０４を含む。タブ４１２ｄがどのようにして特徴５０４と係合するかをより適切に示すために、図５Ｃおよび図５Ｄではタブを屈曲部４１０ｂから切り離されたものとして示している。特徴５０４の減衰材料は斜線で示されている。

特に図５Ｃを参照して、タブ４１２ｄは特徴５０４から分離されている。矢印５０６は、ＥＭアクチュエータ４００の典型的な動作中のタブ４１２ｄのｚ方向の変位の範囲を示す。矢印５０６で示されるように、ＥＭアクチュエータ４００の典型的な動作中、タブ４１２ｄは特徴５０４の減衰材料とは接触しない。

次に図５Ｄを参照して、タブ４１２ｄは特徴５０４と係合している。タブ４１２ｄの一部は、特徴５０４の減衰材料と接触しこの減衰材料を加圧する。一般的に、タブと減衰材料との係合は、望ましくない振動の結果としてＥＭアクチュエータ４００が損傷を受けることを防止するのに役立つ。たとえば、図５Ｄは、ＥＭアクチュエータ４００またはＥＭアクチュエータ４００を含むモバイルデバイスが落下するシナリオに対応し得る。より一般的には、望ましくない振動の間、タブ４１２ａ～４１２ｈのうちの少なくとも１つが外側磁石４４４の対応する窪みと係合することで、この望ましくない振動を消散させることができる。タブ４１２ａ～４１２ｈは、望ましくない振動を消散させる役割を果たすが、一般的に、タブは、アクチュエータの動作中は対応する窪みとまたは窪みの内側に配置された減衰材料と接触しないように作られる。

いくつかの実装形態において、減衰材料は、窪みによって画定された空間の少なくとも一部の内側を覆うことができる。その他の実装形態において、減衰材料を各タブの１つ以上の面上に配置してもよい。減衰材料は、図３Ａおよび図３Ｂの減衰部材を形成する材料と同一の材料であってもよい。いくつかの実装形態において、内側磁石４４２および外側磁石４４４の材料は、タブ４１２ａ～４１２ｈの位置に基づいて選択される。

一般的に、開示されているアクチュエータは、電子制御モジュール、たとえば上記図２の電子制御モジュール２２０によって制御される。一般的に、電子制御モジュールは１つ以上の電子部品で構成され、１つ以上の電子部品は、携帯電話の１つ以上のセンサからおよび／または信号受信機から入力を受け、この入力を処理し、アクチュエータ２１０に適切な触覚応答を提供させる信号波形を生成して送る。図６を参照して、携帯電話１００のようなモバイルデバイスの、具体例としての電子制御モジュール６００は、プロセッサ６１０と、メモリ６２０と、ディスプレイドライバ６３０と、信号発生器６４０と、入出力（Ｉ／Ｏ）モジュール６５０と、ネットワーク／通信モジュール６６０とを含む。これらの構成部品は、（たとえば信号バス６０２を介して）相互に電気通信するとともに、アクチュエータ２１０と電気通信する。

プロセッサ６１０は、データまたは命令を処理、受信、または送信することが可能な任意の電子デバイスとして実現されてもよい。たとえば、プロセッサ６１０は、マイクロプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、またはこのようなデバイスを組み合わせたものとすることができる。

メモリ６２０には、各種命令、コンピュータプログラムまたはその他のデータが格納されている。この命令またはコンピュータプログラムは、モバイルデバイスに関して述べた動作または機能のうちの１つ以上を実行するように設定されてもよい。たとえば、命令は、ディスプレイドライバ６３０、信号発生器６４０，入出力モジュール６５０の１つ以上の構成部品、ネットワーク／通信モジュール６６０を介してアクセス可能な１つ以上の通信チャネル、１つ以上のセンサ（たとえばバイオメトリックセンサ、温度センサ、加速度計、光センサ、気圧センサ、湿度センサなど）、および／またはアクチュエータ２１０を介して、デバイスのディスプレイの動作を制御または調整するように設定されてもよい。

信号発生器６４０は、アクチュエータ２１０に適しておりかつアクチュエータを介して聴覚および／または触覚応答を生成する、さまざまな振幅、周波数、および／またはパルスプロファイルのＡＣ波形を生成するように構成される。信号発生器６４０は、独立した構成部品として描かれているが、いくつかの実施形態において信号発生器６４０はプロセッサ６１０の一部であってもよい。いくつかの実施形態において、信号発生器６４０は、この信号発生器に一体化された部品またはこの信号発生器とは別個の部品として増幅器を含み得る。

メモリ６２０は、モバイルデバイスが使用できる電子データを格納することが可能である。たとえば、メモリ６２０は、電気データまたはコンテンツ、たとえば音声および映像ファイル、文書およびアプリケーション、デバイス設定およびユーザの好み、さまざまなモジュールに対するタイミングおよび制御信号またはデータ、データ構造またはデータベースなどを、格納することができる。また、メモリ６２０は、アクチュエータ２１０に対する信号を生成するために信号発生器６４０が使用し得るさまざまなタイプの波形を再生成するための命令を格納してもよい。メモリ６２０は、たとえばランダムアクセスメモリ、読出専用メモリ、フラッシュメモリ、リムーバブルメモリ、またはその他のタイプの記憶素子、またはそのようなデバイスの組み合わせなどの、任意のタイプのメモリであってもよい。

先に簡単に述べたように、電子制御モジュール６００は、図６においてＩ／Ｏモジュール６５０として示されるさまざまな入力および出力構成要素を含み得る。Ｉ／Ｏモジュール６５０の構成要素は、図６では単一のアイテムとして表されているが、モバイルデバイスは、ユーザ入力を受け付けるためのボタン、マイク、スイッチ、およびダイヤルを含む、いくつかの異なる入力構成要素を含み得る。いくつかの実施形態において、Ｉ／Ｏモジュール６５０の構成要素は、１つ以上のタッチセンサおよび／または１つ以上の力センサを含み得る。たとえば、モバイルデバイスのディスプレイは、ユーザがモバイルデバイスに入力を与えることを可能にする１つ以上のタッチセンサおよび／または１つ以上の力センサを含み得る。

Ｉ／Ｏモジュール６５０の構成要素の各々は、信号またはデータを生成するための専用回路を含み得る。場合によっては、これらの構成要素は、ディスプレイ上に示されるプロンプトまたはユーザインターフェイスオブジェクトに対応するアプリケーション固有の入力に対するフィードバックを生成または提供し得る。

先に述べたように、ネットワーク／通信モジュール６６０は１つ以上の通信チャネルを含む。これらの通信チャネルは、プロセッサ６１０と外部デバイスまたはその他の電子デバイスとの間の通信を提供する１つ以上のワイヤレスインターフェイスを含み得る。一般的に、通信チャネルは、プロセッサ６１０上で実行される命令によって解釈することができるデータおよび／または信号を送信および受信するように構成されてもよい。場合によっては、外部デバイスは、その他のデバイスとデータをやり取りするように構成された外部通信ネットワークの一部である。一般的に、ワイヤレスインターフェイスは、限定されないが、無線周波数、光、音響、および／または磁気信号を含み得るものであり、ワイヤレスインターフェイスまたはプロトコルに関して動作するように構成されてもよい。ワイヤレスインターフェイスの例は、無線周波数セルラーインターフェイス、光ファイバインターフェイス、音響インターフェイス、ブルートゥース（登録商標）インターフェイス、近距離通信インターフェイス、赤外線インターフェイス、ＵＳＢインターフェイス、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）インターフェイス、ＴＣＰ／ＩＰインターフェイス、ネットワーク通信インターフェイス、または任意の従来の通信インターフェイスを含む。

いくつかの実装形態において、ネットワーク／通信モジュール６６０の通信チャネルのうちの１つ以上は、モバイルデバイスと、別のデバイス、たとえば別の携帯電話、タブレット、コンピュータなどとの間のワイヤレス通信チャネルを含み得る。場合によっては、出力、音声出力、触覚出力または視覚表示要素は、出力のために他のデバイスに直接送信されてもよい。たとえば、可聴アラートまたは視覚的警告を電子デバイス１００から携帯電話に送信してその装置で出力してもよく、その逆も同様である。同様に、ネットワーク／通信モジュール６６０は、モバイルデバイスを制御するために別のデバイスで提供される入力を受信するように構成されてもよい。たとえば、可聴アラート、視覚的通知、または触覚アラート（またはそのための指示）が、外部デバイスからモバイルデバイスに送信されて提示されもよい。

本明細書に開示されるアクチュエータ技術は、たとえば音声および／または触覚フィードバックを提供するように設計されたパネルオーディオシステムにおいて使用することができる。パネルは、たとえばＬＣＤ技術のＯＬＥＤに基づくディスプレイシステムであってもよい。パネルは、スマートフォン、タブレットコンピュータ、またはウェアラブルデバイス（たとえばスマートウォッチ、もしくはスマートグラスのようなヘッドマウントデバイス）の一部であってもよい。

その他の実施形態は以下の請求項にある。

Claims (24)

1. パネルオーディオスピーカであって、
   面に延在するパネルと、
   前記パネルに装着され、振動を前記パネルに結合することによって前記パネルから音波を放出させるように構成された、アクチュエータとを備え、前記アクチュエータは、
   前記パネルの表面に装着された剛性のフレームを含み、前記剛性のフレームは、前記パネルの表面に対して垂直に延在する部分を含み、前記アクチュエータはさらに、
   前記フレームの前記パネルの表面に対して垂直に延在する部分に一端が装着された細長い屈曲部を含み、前記屈曲部は前記面に対して平行に延在し、前記アクチュエータはさらに、
   前記細長い屈曲部のエッジから、前記面に対して平行に延在する、１つ以上のタブと、
   前記屈曲部の前記フレームに装着されていない部分に装着された電気機械モジュールとを含み、前記電気機械モジュールは、前記アクチュエータの動作中、前記パネルの表面に対して垂直な方向に、前記フレームから離れている前記屈曲部の端部を変位させるように構成され、前記アクチュエータはさらに、
   前記１つ以上のタブのうちの各タブと、前記タブを収容するための、前記フレームまたは前記電気機械モジュールの対応する特徴との間に位置する、振動減衰材料を含み、
   前記電気機械モジュールの特定の振動に対し、前記タブのうちの１つ以上のタブは、前記振動を減衰させるのに十分な前記振動減衰材料を通して前記剛性のフレームまたは前記電気機械モジュールのうちのいずれかと係合する、パネルオーディオスピーカ。
2. 前記タブと前記剛性のフレームまたは前記電気機械モジュールのうちのいずれかとの係合によって減衰される前記電気機械モジュールの振動は、前記アクチュエータの非作動振動モードを含む、請求項１に記載のパネルオーディオスピーカ。
3. 前記アクチュエータの前記非作動モードは、前記面に対して平行な成分を有する前記アクチュエータに対する力によって生じるモードを含む、請求項２に記載のパネルオーディオスピーカ。
4. 前記アクチュエータの前記非作動モードは、前記パネルオーディオスピーカの落下によって生じるモードを含む、請求項２または３に記載のパネルオーディオスピーカ。
5. 前記振動減衰材料は発泡材料である、先行する請求項のいずれか１項に記載のパネルオーディオスピーカ。
6. １つの前記振動減衰材料が各タブに装着される、先行する請求項のいずれか１項に記載のパネルオーディオスピーカ。
7. 前記振動減衰材料は、前記フレームまたは前記電気機械モジュールに装着される、先行する請求項のいずれか１項に記載のパネルオーディオスピーカ。
8. 前記１つ以上のタブは前記細長い屈曲部と一体である、先行する請求項のいずれか１項に記載のパネルオーディオスピーカ。
9. 前記細長い屈曲部は金属または合金から形成される、先行する請求項のいずれか１項に記載のパネルオーディオスピーカ。
10. 前記アクチュエータは、前記細長い屈曲部と前記電気機械モジュールとを含むビームをさらに含み、前記フレームは、前記ビームがその一端に固定されているスタブを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載のパネルオーディオスピーカ。
11. 前記電気機械モジュールは、前記細長い屈曲部によって支持される圧電材料の１つ以上の層を含む、請求項１０に記載のパネルオーディオスピーカ。
12. 前記細長い屈曲部は、前記スタブから、前記面に対して平行な第１の方向に延在し、前記タブのうちの少なくとも１つのタブは、前記細長い屈曲部のエッジから、前記第１の方向に対して垂直であり前記面に対して平行である第２の方向に延在する、請求項１０または１１に記載のパネルオーディオスピーカ。
13. 前記タブのうちの少なくとも１つのタブは、前記スタブに固定された前記端部とは反対側の前記細長い屈曲部の端部から延在する、請求項１０～１２のいずれか１項に記載のパネルオーディオスピーカ。
14. 前記スタブは、前記細長い屈曲部の端部を収容して前記ビームを固定するためのスロットを含む、請求項１０～１３のいずれか１項に記載のパネルオーディオスピーカ。
15. 前記アクチュエータは、磁気回路を形成する磁石とボイスコイルとを含む、請求項１～９のいずれか１項に記載のパネルオーディオスピーカ。
16. 前記電磁モジュールは前記磁石を含み、前記ボイスコイルは前記フレームに固定的に装着される、請求項１５に記載のパネルオーディオスピーカ。
17. 前記電磁モジュールは前記ボイスコイルを含み、前記磁石は前記フレームに固定的に装着される、請求項１５に記載のパネルオーディオスピーカ。
18. 前記剛性のフレームは、前記面に対して平行に延在するパネルと、前記面に対して垂直に延在する少なくとも１つの柱とを含み、前記細長い屈曲部は前記柱に装着される、請求項１５～１７のいずれか１項に記載のパネルオーディオスピーカ。
19. 前記細長い屈曲部は、前記面に対して平行に延在する第１の部分と、前記面に対して垂直に延在する第２の部分とを含み、前記第２の部分は前記柱に接合されて前記細長い屈曲部を前記フレームに装着する、請求項１８に記載のパネルオーディオスピーカ。
20. 前記細長い屈曲部は、曲げられて前記第１の部分および前記第２の部分を形成する材料のシートを含み、前記第１の部分および前記第２の部分の各々は、前記細長い屈曲部のエッジから前記電磁モジュールに向かって延在するタブを含む、請求項１９に記載のパネルオーディオスピーカ。
21. 前記細長い屈曲部は、前記柱に装着された前記細長い屈曲部の端部と反対側の端部において前記電磁モジュールに装着される、請求項１８～２０のいずれか１項に記載のパネルオーディオスピーカ。
22. 前記パネルはディスプレイパネルを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載のパネルオーディオスピーカ。
23. 先行する請求項のいずれか１項に記載のパネルオーディオスピーカを備えたモバイルデバイス。
24. 先行する請求項のいずれか１項に記載のパネルオーディオスピーカを備えたウェアラブルデバイス。

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