JP2023542396A - 骨伝導音響伝達装置 - Google Patents

Abstract

本願に係る骨伝導音響伝達装置は、振動ユニット及び音響変換ユニットで形成された積層構造体と、前記積層構造体を載せるように構成され、前記積層構造体の少なくとも一側に物理的に接続された基体構造体とを含み、前記基体構造体は、外部振動信号により振動が発生し、前記振動ユニットは、前記基体構造体の振動に応答して変形し、前記音響変換ユニットは、前記振動ユニットの変形に基づいて電気信号を生成する。

Description

本願は、音響伝達装置の技術分野に関し、特に骨伝導音響伝達装置に関する。

マイクロフォンは、外部振動信号を受信し、音響変換ユニットを利用して振動信号を電気信号に変換し、バックエンド回路により処理した後に電気信号を出力する。空気伝導マイクロフォンが受信するものは、空気伝導音声信号であり、音声信号が空気により伝播し、すなわち、空気伝導マイクロフォンは、空気振動信号を受信する。骨伝導マイクロフォンが受信するものは、骨伝導音声信号であり、音声信号が人間の骨により伝播し、すなわち、骨伝導マイクロフォンは、骨振動信号を受信する。空気伝導マイクロフォンに比べて、骨伝導マイクロフォンは、ノイズ耐性の面で優位性を有し、ノイズが大きい環境で、骨伝導マイクロフォンが受けた環境ノイズの干渉が小さく、人の声をよく収集することができる。

従来の骨伝導マイクロフォンは、構造が複雑すぎ、製造プロセスに対する要求が高い。いくつかのデバイスの接続強度が不十分であるため、信頼性が低く、出力に影響を与える。したがって、構造が簡単であり、安定性が高い骨伝導音響伝達装置を提供する必要がある。

本願の一態様に係る骨伝導音響伝達装置は、振動ユニット及び音響変換ユニットで形成された積層構造体と、前記積層構造体を載せるように構成され、前記積層構造体の少なくとも一側に物理的に接続された基体構造体とを含み、前記基体構造体は、外部振動信号により振動が発生し、前記振動ユニットは、前記基体構造体の振動に応答して変形し、前記音響変換ユニットは、前記振動ユニットの変形に基づいて電気信号を生成する。

いくつかの実施例では、前記基体構造体は、内部が中空のフレーム構造体を含み、前記積層構造体は、一端が前記基体構造体に接続され、他端が前記基体構造体の中空位置に宙吊りに設置される。

いくつかの実施例では、前記振動ユニットは、少なくとも１つの弾性層を含み、前記音響変換ユニットは、上から下へ順に設置された第１の電極層、圧電層及び第２の電極層を少なくとも含み、前記少なくとも１つの弾性層は、前記第１の電極層の上面又は第２の電極層の下面に位置する。

いくつかの実施例では、前記音響変換ユニットは、シード層をさらに含み、前記シード層は、前記第２の電極層の下面に位置する。

いくつかの実施例では、前記第１の電極層、前記圧電層及び／又は前記第２の電極層の被覆面積は、前記積層構造体の面積以下であり、前記第１の電極層、前記圧電層及び／又は前記第２の電極層は、前記積層構造体と前記基体構造体との接続箇所に近接する。

いくつかの実施例では、前記振動ユニットは、少なくとも１つの弾性層を含み、前記音響変換ユニットは、電極層及び圧電層を少なくとも含み、前記少なくとも１つの弾性層は、前記電極層の表面に位置する。

いくつかの実施例では、前記電極層は、第１の電極及び第２の電極を含み、前記第１の電極は、第１の櫛歯状構造体に折り曲げられ、前記第２の電極は、第２の櫛歯状構造体に折り曲げられ、前記第１の櫛歯状構造体は、前記第２の櫛歯状構造体と噛合して前記電極層を形成し、前記電極層は、前記圧電層の上面又は下面に位置する。

いくつかの実施例では、前記第１の櫛歯状構造体及び前記第２の櫛歯状構造体は、前記積層構造体の長手方向に沿って延在する。

いくつかの実施例では、前記振動ユニットは、サスペンション膜構造体を含み、前記音響変換ユニットは、上から下へ順に設置された第１の電極層、圧電層及び第２の電極層を含み、前記サスペンション膜構造体は、その周側により前記基体構造体に接続され、前記音響変換ユニットは、前記サスペンション膜構造体の上面又は下面に位置する。

いくつかの実施例では、前記サスペンション膜構造体は、複数の孔を含み、前記複数の孔は、前記音響変換ユニットの周方向に沿って分布する。

いくつかの実施例では、前記音響変換ユニットの縁部から前記複数の孔の中心までの径方向の間隔は、１００μｍ～４００μｍである。

いくつかの実施例では、前記音響変換ユニットは、環状構造であり、前記環状構造の内側領域での前記サスペンション膜構造体の厚さは、前記環状構造の外側領域での前記サスペンション膜構造体の厚さより大きい。

いくつかの実施例では、前記音響変換ユニットは、環状構造であり、前記環状構造の内側領域での前記サスペンション膜構造体の密度は、前記環状構造の外側領域での前記サスペンション膜構造体の密度より大きい。

いくつかの実施例では、前記振動ユニットは、質量素子をさらに含み、前記質量素子は、前記サスペンション膜構造体の上面又は下面に位置する。

いくつかの実施例では、前記音響変換ユニット及び前記質量素子は、それぞれ前記サスペンション膜構造体の異なる側に位置する。

いくつかの実施例では、前記音響変換ユニット及び前記質量素子は、前記サスペンション膜構造体の同じ側に位置し、前記音響変換ユニットは、環状構造であり、前記環状構造は、前記質量素子の周方向に沿って分布する。

いくつかの実施例では、前記振動ユニットは、少なくとも１つの支持アーム及び質量素子を含み、前記質量素子は、前記少なくとも１つの支持アームにより前記基体構造体に接続される。

いくつかの実施例では、前記少なくとも１つの支持アームは、少なくとも１つの弾性層を含み、前記音響変換ユニットは、前記少なくとも１つの支持アームの上面、下面又は内部に位置する。

いくつかの実施例では、前記音響変換ユニットは、上から下へ順に設置された第１の電極層、圧電層及び第２の電極層を含み、前記第１の電極層又は前記第２の電極層は、前記少なくとも１つの支持アームの上面又は下面に接続される。

いくつかの実施例では、前記質量素子は、前記第１の電極層又は前記第２の電極層の上面又は下面に位置する。

いくつかの実施例では、前記第１の電極層、前記圧電層及び／又は前記第２の電極層の面積は、前記支持アームの面積以下であり、前記第１の電極層、前記圧電層及び／又は第２の電極層の一部又は全部は、前記少なくとも１つの支持アームの上面又は下面を覆う。

いくつかの実施例では、前記第１の電極層の面積は、前記圧電層の面積以下であり、前記第１の電極層の全領域は、前記圧電層の表面に位置する。

いくつかの実施例では、前記音響変換ユニットの前記第１の電極層、前記圧電層、及び前記第２の電極層は、前記質量素子又は／及び前記支持アームと前記基体構造体との接続箇所に近接する。

いくつかの実施例では、前記少なくとも１つの支持アームは、少なくとも１つの弾性層を含み、前記少なくとも１つの弾性層は、前記第１の電極層又は前記第２の電極層の上面又は下面に位置する。

いくつかの実施例では、前記基体構造体の中空部分に位置する位置制限構造体をさらに含み、前記位置制限構造体は、前記基体構造体に接続され、前記質量素子の上方及び／又は下方に位置する。

いくつかの実施例では、前述のいずれか一項に記載の骨伝導音響伝達装置は、前記積層構造体の上面、下面及び／又は内部を覆う少なくとも１つの減衰層をさらに含む。

本願は、例示的な実施例の方式でさらに説明し、これらの例示的な実施例を、図面を参照して詳細に説明する。これらの実施例は、限定的なものではなく、これらの実施例では、同じ符号は同じ構造を示す。

本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。 図１に示す骨伝導音響伝達装置のＡ－Ａでの断面図である。 本願のいくつかの実施例に示す別の骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。 本願の他の実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。 本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。 図５に示す骨伝導音響伝達装置の局所構造の断面図である。 本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。 本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。 図８に示す骨伝導音響伝達装置のＣ－Ｃでの断面図である。 本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。 本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。 本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。 本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。 本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。 本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。 本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。 本願のいくつかの実施例に係る、積層構造体の固有周波数が前倒しになった周波数応答曲線である。 本願のいくつかの実施例に係る、減衰構造層を有する骨伝導音響伝達装置及び減衰構造層を有さない骨伝導音響伝達装置の周波数応答曲線図である。 本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の断面図である。 本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の断面図である。 本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の断面図である。

本願の実施例の技術手段をより明確に説明するために、以下、実施例の説明に必要な図面を簡単に説明する。明らかに、以下の説明される図面は、本願のいくつかの例又は実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力を要することなく、これらの図面に基づいて本願を他の類似するシナリオに応用することができる。言語環境から明らかではないか又は明記されていない限り、図面において同じ符号は同じ構造又は操作を示す。図面は、例示及び説明のためのものに過ぎず、本願の範囲を限定することを意図するものではないことを理解されたい。図面は、原寸に比例して描かれるものではないことを理解されたい。

本願の説明を容易にするために、「中心」、「上面」、「下面」、「上」、「下」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「軸方向」、「径方向」、「外周」、「外部」などの用語によって示される位置関係は、図面に示される位置関係に基づくものであり、言及される装置、アセンブリ又はユニットが特定の位置関係を持たなければならないことを示すものではなく、本願を限定するものであると理解すべきではないことを理解されたい。

本明細書で使用される「システム」、「装置」、「ユニット」及び／又は「モジュール」は、レベルの異なる様々なアセンブリ、素子、部材、部分又は組立体を区別するための方法であることを理解されたい。しかしながら、他の用語が同じ目的を達成することができれば、上記用語の代わりに他の表現を用いることができる。

本願及び特許請求の範囲に示すように、文脈を通して明確に別段の指示をしない限り、「１つ」、「１個」、「１種」及び／又は「該」などの用語は、特に単数形を意味するものではなく、複数形を含んでもよい。一般的には、用語「含む」及び「含有」は、明確に特定されたステップ及び要素を含むことを提示するものに過ぎず、これらのステップ及び要素は、排他的な羅列ではなく、方法又は機器は、他のステップ又は要素を含む可能性がある。

本願では、フローチャートを使用して本願の実施例に係るシステムが実行する操作を説明する。先行又は後続の操作が必ずしも順序に従って正確に実行されるとは限らないことを理解されたい。その代わりに、各ステップを、逆の順序で、又は同時に処理してもよい。また、他の操作をこれらのプロセスに追加してもよく、これらのプロセスから１つ以上の操作を除去してもよい。

本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置は、基体構造体及び積層構造体を含んでもよい。いくつかの実施例では、基体構造体は、内部に中空部分を有する規則的又は不規則的な立体構造であってもよく、例えば、中空のフレーム構造体であってもよく、矩形フレーム、円形フレーム、正多角形フレームなどの規則的な形状、及び任意の不規則的な形状を含むが、それらに限定されない。積層構造体は、基体構造体の中空部分に位置してもよく、基体構造体の中空部分の上方に少なくとも部分的に宙吊りに設置されてもよい。いくつかの実施例では、積層構造体の少なくとも一部の構造は、基体構造体に物理的に接続される。ここでの「接続」は、積層構造体及び基体構造体をそれぞれ製造した後、積層構造体及び基体構造体を溶接、リベット接続、係止、ボルトなどの方式で固定的に接続し、あるいは、製造中に、物理堆積（例えば、物理的気相堆積）又は化学堆積（例えば、化学的気相堆積）の方式で積層構造体を基体構造体に堆積することとして理解され得る。いくつかの実施例では、積層構造体の少なくとも一部の構造は、基体構造体の上面又は下面に固定されてもよく、基体構造体の側壁に固定されてもよい。例えば、積層構造体は、片持ち梁であってもよく、該片持ち梁は、板状構造体であってもよく、一端が基体構造体の上面、下面又は基体構造体の中空部分の所在する側壁に接続され、他端が基体構造体に接続又は接触しないことにより、基体構造体の中空部分に宙吊りに設置される。また例えば、積層構造体は、振動膜層（サスペンション膜構造体とも呼ばれる）を含んでもよく、サスペンション膜構造体は、基体構造体に固定的に接続され、積層構造体は、サスペンション膜構造体の上面又は下面に設置される。さらに例えば、積層構造体は、質量素子及び１つ以上の支持アームを含んでもよく、質量素子が１つ以上の支持アームにより基体構造体に固定的に接続され、該支持アームの一端が基体構造体に接続され、支持アームの他端が質量素子に接続されることにより、質量素子及び支持アームの一部の領域は、基体構造体の中空部分に宙吊りに設置される。本願で言及される「基体構造体の中空部分に位置する」又は「基体構造体の中空部分に宙吊りに設置される」ことは、基体構造体の中空部分の内部、下方又は上方に宙吊りに設置されることを意味してもよいと理解されるべきである。いくつかの実施例では、積層構造体は、振動ユニット及び音響変換ユニットを含んでもよい。具体的には、基体構造体は、外部振動信号により振動が発生することができ、振動ユニットは、基体構造体の振動に応答して変形し、音響変換ユニットは、振動ユニットの変形に基づいて電気信号を生成する。ここで、振動ユニット及び音響変換ユニットについての説明は、積層構造体の動作原理を容易に説明するためのものに過ぎず、積層構造体の実際の構成及び構造を限定するものではないと理解されるべきである。実際には、振動ユニットは、必須のものではなく、その機能を音響変換ユニットにより実現することも全く可能である。例えば、音響変換ユニットの構造に特定の変更を加えると、音響変換ユニットが基体構造体の振動に直接応答して電気信号を生成してもよい。

振動ユニットは、積層構造体における外力を受けて変形しやすい部分を指し、外力による変形を音響変換ユニットに伝達することができる。いくつかの実施例では、振動ユニットと音響変換ユニットとは、重ねて積層構造体を形成する。音響変換ユニットは、振動ユニットの上層に位置してもよく、振動ユニットの下層に位置してもよい。例えば、積層構造体が片持ち梁構造である場合、振動ユニットは、少なくとも１つの弾性層を含んでもよく、音響変換ユニットは、上から下へ順に設置された第１の電極層、圧電層及び第２の電極層を含んでもよく、弾性層は、第１の電極層又は第２の電極層の表面に位置し、弾性層は、振動中に変形し、圧電層は、弾性層の変形に基づいて電気信号を生成し、第１の電極層及び第２の電極層は、該電気信号を収集する。また例えば、振動ユニットは、サスペンション膜構造体であってもよく、サスペンション膜構造体の特定領域の密度を変化させるか又はサスペンション膜構造体に穴を開けるか若しくはカウンタウェイト（質量素子とも呼ばれる）を設置するなどの方式で、音響変換ユニットの近くにあるサスペンション膜構造体が外力作用でより容易に変形することにより、音響変換ユニットを駆動して電気信号を生成する。さらに例えば、振動ユニットは、少なくとも１つの支持アーム及び質量素子を含んでもよく、質量素子は、支持アームにより基体構造体の中空部分に宙吊りに設置され、基体構造体が振動する場合、振動ユニットの支持アームと質量素子は、基体構造体に対して相対的に移動し、支持アームが変形して音響変換ユニットに作用して、電気信号を生成する。

音響変換ユニットとは、積層構造体における、振動ユニットの変形を電気信号に変換する部分である。いくつかの実施例では、音響変換ユニットは、少なくとも２つの電極層（例えば、第１の電極層及び第２の電極層）及び圧電層を含んでもよく、圧電層は、第１の電極層と第２の電極層との間に位置してもよい。圧電層とは、外力作用でその両端面に電圧を発生可能な構造である。いくつかの実施例では、圧電層は、半導体堆積プロセス（例えば、マグネトロンスパッタリング、ＭＯＣＶＤ）により得られた圧電ポリマーフィルムであってもよい。本明細書の実施例では、圧電層は、振動ユニットの変形応力の作用で電圧を発生させることができ、第１の電極層及び第２の電極層は、該電圧（電気信号）を収集することができる。いくつかの実施例では、圧電層の材料は、圧電結晶材料及び圧電セラミック材料を含んでもよい。圧電結晶とは、圧電単結晶である。いくつかの実施例では、圧電結晶材料は、水晶、閃亜鉛鉱、方硼石、電気石、紅亜鉛鉱、ＧａＡｓ、チタン酸バリウム及びその誘導体結晶、ＫＨ_２ＰＯ_４、ＮａＫＣ_４Ｈ_４Ｏ_６・４Ｈ_２Ｏ（ロッシェル塩）など、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。圧電セラミック材料とは、異なる材料の粉末間の固相反応と焼結により得られた微細結晶粒がランダムに集合した圧電多結晶体である。いくつかの実施例では、圧電セラミック材料は、チタン酸バリウム（ＢＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸鉛バリウムリチウム（ＰＢＬＮ）、改質チタン酸鉛（ＰＴ）、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）など、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施例では、圧電層の材料は、圧電ポリマー材料、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などであってもよい。

いくつかの実施例では、基体構造体及び積層構造体は、骨伝導音響伝達装置のハウジング内に位置してもよく、基体構造体は、ハウジングの内壁に固定的に接続され、積層構造体は、基体構造体に載せられる。骨伝導音響伝達装置のハウジングが外力を受けて振動する（例えば、人が話す時の顔の振動によりハウジングを振動させる）場合、ハウジングの振動により基体構造体を振動させ、積層構造体とハウジング構造（又は基体構造体）の属性が異なるため、積層構造体とハウジングが完全に一致して移動することができず、その結果、相対的な移動が生じて、積層構造体の振動ユニットが変形する。さらに、振動ユニットが変形する場合、音響変換ユニットの圧電層は、振動ユニットの変形応力を受けて電位差（電圧）を発生させ、音響変換ユニットにおけるそれぞれ圧電層の上面及び下面に位置する少なくとも２つの電極層（例えば、第１の電極層及び第２の電極層）は、該電位差を収集して外部振動信号を電気信号に変換してもよい。例示的な説明のみを目的として、本願の実施例に記載の骨伝導音響伝達装置は、イヤホン（例えば、骨伝導イヤホン又は空気伝導イヤホン）、メガネ、仮想現実装置、ヘルメットなどに応用されてもよく、骨伝導音響伝達装置は、人体の頭部（例えば、顔部）、首、耳の近傍及び頭頂などの位置に配置されてもよく、骨伝導音響伝達装置は、人が話す時の骨の振動信号をピックアップして、電気信号に変換することにより、音声を収集することができる。なお、基体構造体は、骨伝導音響伝達装置のハウジングと独立した構造に限定されず、いくつかの実施例では、基体構造体は、骨伝導音響伝達装置のハウジングの一部であってもよい。

図１は、本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。図２は、図１に示す骨伝導音響伝達装置のＡ－Ａでの断面図である。

図１及び図２に示すように、骨伝導音響伝達装置１００は、基体構造体１１０及び積層構造体を含んでもよく、積層構造体の少なくとも一部は、基体構造体１１０に接続される。基体構造体１１０は、内部が中空のフレーム構造体であってもよく、積層構造体の一部の構造（例えば、積層構造体の基体構造体１１０と積層構造体との接続箇所から離れた端）は、該フレーム構造体の中空部分に位置してもよい。なお、フレーム構造体は、図１に示す直方体状に限定されず、いくつかの実施例では、フレーム構造体は、角錐台、円柱体などの規則的又は不規則的な構造体であってもよい。いくつかの実施例では、積層構造体は、片持ち梁の形式で基体構造体１１０に固定的に接続されてもよい。さらに、積層構造体は、固定端及び自由端を含んでもよく、積層構造体の固定端は、フレーム構造体に固定的に接続され、積層構造体の自由端は、フレーム構造体に接続又は接触しないことにより、フレーム構造体の中空部分に宙吊りにされてもよい。いくつかの実施例では、積層構造体の固定端は、基体構造体１１０の上面、下面又は基体構造体１１０の中空部分の所在する側壁に接続されてもよい。いくつかの実施例では、基体構造体１１０の中空部分の所在する側壁には、積層構造体の固定端に適合する取付溝がさらに設置されることにより、積層構造体の固定端が基体構造体１１０に嵌合接続されてもよい。積層構造体と基体構造体１１０との間の安定性を向上させるために、いくつかの実施例では、積層構造体は、接続ベース１４０を含んでもよい。単に一例として、図１に示すように、接続ベース１４０は、積層構造体の表面の固定端に固定的に接続される。いくつかの実施例では、接続ベース１４０の固定端は、基体構造体１１０の上面又は下面に位置してもよい。いくつかの実施例では、接続ベース１４０の固定端は、基体構造体１１０の中空部分の所在する側壁に位置してもよい。例えば、基体構造体１１０の中空部分の所在する側壁に固定端に適合する取付溝が形成されることにより、積層構造体の固定端と基体構造体１１０が取付溝により嵌合接続される。ここでの「接続」は、積層構造体及び基体構造体１１０をそれぞれ製造した後、積層構造体及び基体構造体を溶接、リベット接続、接着、ボルト接続、係止などの方式で固定的に接続し、あるいは、製造中に、物理堆積（例えば、物理的気相堆積）又は化学堆積（例えば、化学的気相堆積）の方式で積層構造体を基体構造体１１０に堆積することとして理解され得る。いくつかの実施例では、接続ベース１４０は、積層構造体と独立した構造であってもよく、積層構造体と一体成形されてもよい。

いくつかの実施例では、積層構造体は、音響変換ユニット１２０及び振動ユニット１３０を含んでもよい。振動ユニット１３０は、積層構造体における弾性変形可能な部分を指し、音響変換ユニット１２０は、積層構造体における振動ユニット１３０の変形を電気信号に変換する部分を指す。いくつかの実施例では、振動ユニット１３０は、音響変換ユニット１２０の上面又は下面に位置してもよい。いくつかの実施例では、振動ユニット１３０は、少なくとも１つの弾性層を含んでもよい。例示的な説明のみを目的として、図１に示す振動ユニット１３０は、上から下へ順に設置された第１の弾性層１３１及び第２の弾性層１３２を含んでもよい。第１の弾性層１３１及び第２の弾性層１３２は、半導体材料で製造された板状構造であってもよい。いくつかの実施例では、半導体材料は、シリカ、窒化ケイ素、窒化ガリウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素などを含んでもよい。いくつかの実施例では、第１の弾性層１３１及び第２の弾性層１３２の材料は、同じであってもよく、異なっていてもよい。いくつかの実施例では、音響変換ユニット１２０は、上から下へ順に設置された第１の電極層１２１、圧電層１２２、及び第２の電極層１２３を少なくとも含み、弾性層（例えば、第１の弾性層１３１及び第２の弾性層１３２）は、第１の電極層１２１の上面又は第２の電極層１２３の下面に位置してもよい。圧電層１２２は、圧電効果に基づいて、振動ユニット１３０（例えば、第１の弾性層１３１及び第２の弾性層１３２）の変形応力の作用で電圧（電位差）を発生させることができ、第１の電極層１２１及び第２の電極層１２３は、該電圧（電気信号）を導出することができる。いくつかの実施例では、圧電層の材料は、圧電結晶材料及び圧電セラミック材料を含んでもよい。圧電結晶材料とは、圧電単結晶である。いくつかの実施例では、圧電結晶材料は、水晶、閃亜鉛鉱、方硼石、電気石、紅亜鉛鉱、ＧａＡｓ、チタン酸バリウム及びその誘導体結晶、ＫＨ_２ＰＯ_４、ＮａＫＣ_４Ｈ_４Ｏ_６・４Ｈ_２Ｏ（ロッシェル塩）など、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。圧電セラミック材料とは、異なる材料の粉末間の固相反応と焼結により得られた微細結晶粒がランダムに集合した圧電多結晶体である。いくつかの実施例では、圧電セラミック材料は、チタン酸バリウム（ＢＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸鉛バリウムリチウム（ＰＢＬＮ）、改質チタン酸鉛（ＰＴ）、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）など、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施例では、圧電層の材料は、圧電ポリマー材料、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などであってもよい。いくつかの実施例では、第１の電極層１２１及び第２の電極層１２３は、導電性材質構造である。例示的な導電性材質は、金属、合金材料、金属酸化物材料、グラフェンなど、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施例では、金属と合金材料は、ニッケル、鉄、鉛、白金、チタン、銅、モリブデン、亜鉛、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施例では、合金材料は、銅亜鉛合金、銅錫合金、銅ニッケルケイ素合金、銅クロム合金、銅銀合金など、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施例では、金属酸化物材料は、ＲｕＯ_２、ＭｎＯ_２、ＰｂＯ_２、ＮｉＯなど、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。

積層構造体と基体構造体１１０が相対的に移動する場合、積層構造体の振動ユニット１３０（例えば、第１の弾性層１３１又は第２の弾性層１３２）の異なる位置の変形程度は異なり、すなわち、振動ユニット１３０の異なる位置からの音響変換ユニット１２０の圧電層１２２に対する変形応力は異なり、骨伝導音響伝達装置の感度を向上させるために、いくつかの実施例では、音響変換ユニット１２０を振動ユニット１３０の変形程度が大きい位置のみに設置することにより、骨伝導音響伝達装置１００の信号対雑音比を向上させることができる。よって、音響変換ユニット１２０の第１の電極層１２１、圧電層１２２、及び／又は第２の電極層１２３の面積は、振動ユニット１３０の面積以下であってもよい。いくつかの実施例では、骨伝導音響伝達装置１００の信号対雑音比をさらに向上させるために、音響変換ユニット１２０によって覆われた振動ユニット１３０の面積は、振動ユニット１３０の面積の１／２以下である。好ましくは、音響変換ユニット１２０によって覆われた振動ユニット１３０の面積は、振動ユニット１３０の面積の１／３以下である。さらに好ましくは、音響変換ユニット１２０によって覆われた振動ユニット１３０の面積は、振動ユニット１３０の面積の１／４以下である。さらに、いくつかの実施例では、音響変換ユニット１２０の位置は、積層構造体と基体構造体１１０との接続箇所に近接してもよい。振動ユニット１３０（例えば、弾性層）が積層構造体と基体構造体１１０との接続箇所の近くに外力を受けるときに発生する変形の程度が大きく、音響変換ユニット１２０が積層構造体と基体構造体１１０との接続箇所の近くに受ける変形応力も大きく、音響変換ユニット１２０を変形応力が大きい領域に配置することにより、骨伝導音響伝達装置１００の感度を向上させると共に、骨伝導音響伝達装置１００の信号対雑音比を向上させることができる。なお、ここでの音響変換ユニット１２０が積層構造体と基体構造体１１０との接続箇所に近接してもよいことは、積層構造体の自由端に対するものであり、すなわち、音響変換ユニット１２０から積層構造体と基体構造体１１０との接続箇所までの距離は、音響変換ユニット１２０から自由端までの距離より小さい。いくつかの実施例では、音響変換ユニット１２０における圧電層１２２の面積及び位置を調整するだけで骨伝導音響伝達装置１００の感度及び信号対雑音比を向上させることができる。例えば、第１の電極層１２１及び第２の電極層１２３は、振動ユニット１３０の表面に完全に又は部分的に覆われ、圧電層１２２の面積は、第１の電極層１２１又は第２の電極層１２３の面積以下であってもよい。いくつかの実施例では、第１の電極層１２１又は第２の電極層１２３の圧電層１２２によって覆われた面積は、第１の電極層１２１又は第２の電極層１２３の面積の１／２以下である。好ましくは、第１の電極層１２１又は第２の電極層１２３の圧電層１２２によって覆われた面積は、第１の電極層１２１又は第２の電極層１２３の面積の１／３以下である。さらに好ましくは、第１の電極層１２１又は第２の電極層１２３の圧電層１２２によって覆われた面積は、第１の電極層１２１又は第２の電極層１２３の面積の１／４以下である。いくつかの実施例では、第１の電極層１２１及び第２の電極層１２３が接続されて短絡が発生するという問題を防止するために、第１の電極層１２１の面積が圧電層１２２又は第２の電極層１２３の面積より小さくてもよい。例えば、圧電層１２２、第２の電極層１２３及び振動ユニット１３０の面積は同じであり、第１の電極層１２１の面積は、振動ユニット１３０（例えば、弾性層）、圧電層１２２又は第２の電極層１２３の面積より小さい。この場合、第１の電極層１２１の全領域が圧電層１２２の表面に位置し、かつ第１の電極層１２１の縁部が圧電層１２２の縁部から一定の間隔で離隔されるため、第１の電極層１２１は、圧電層１２２の縁部における材料の品質が低い領域を避けることにより、骨伝導音響伝達装置１００の信号対雑音比をさらに向上させることができる。

いくつかの実施例では、出力電気信号を増大させて、骨伝導音響伝達装置の信号対雑音比を向上させるために、圧電層１２２は、積層構造体の中性層の一側に位置してもよい。中性層とは、積層構造体における、変形時に変形応力がほぼゼロである平面層である。いくつかの実施例では、圧電層１２２の単位厚さ当たりの応力及び応力変化勾配を調整する（例えば、増大させる）ことにより、骨伝導音響伝達装置の信号対雑音比を向上させることができる。いくつかの実施例では、音響変換ユニット１２０（例えば、第１の電極層１２１、圧電層１２２、及び第２の電極層１２３）、振動ユニット１３０（例えば、第１の弾性層１３１、第２の弾性層１３２）の形状、厚さ、材料、サイズ（例えば、長さ、幅、及び厚さ）を調整することにより、骨伝導音響伝達装置１００の信号対雑音比及び感度を向上させることができる。

いくつかの実施例では、積層構造体の反り変形問題を解決するために、積層構造体における各層の応力のバランスをとることにより、片持ち梁の中性層の上下部分が受ける応力のタイプ（例えば、引張応力、圧縮応力）を同じにし、大きさを等しくする必要がある。例えば、圧電層１２２がＡＩＮ材料層である場合、圧電層１２２は、片持ち梁の中性層の一側に設置され、ＡＩＮ材料層は、一般的に引張応力を受け、中性層の他側に位置する弾性層が受けた総合応力も引張応力であるべきである。

いくつかの実施例では、音響変換ユニット１２０は、他の層に良好な成長表面構造体を提供するシード層（図示せず）をさらに含んでもよく、シード層は、第２の電極層１２３の下面に位置する。いくつかの実施例では、シード層の材料は、圧電層１２２の材料と同じであってもよい。例えば、圧電層１２２の材料がＡｌＮである場合、シード層の材料もＡｌＮである。なお、音響変換ユニット１２０が第２の電極層１２３の下面に位置する場合、シード層は、第１の電極層１２１の上面に位置してもよい。さらに、音響変換ユニット１２０がシード層を含む場合、振動ユニット１３０（例えば、第１の弾性層１３１、第２の弾性層１３２）は、シード層の圧電層１２２から離れた表面に位置してもよい。他の実施例では、シード層の材料は、圧電層１２２の材料と異なっていてもよい。

なお、積層構造体の形状は、図１に示す矩形に限定されず、三角形、台形、円形、半円形、１／４円形、楕円形、半楕円形などの規則的又は不規則的な形状であってもよく、本明細書ではさらに限定しない。また、積層構造体の数も図１に示す１つに限定されず、２つ、３つ、４つ以上であってもよい。様々な積層構造体は、基体構造体の中空部分に宙吊りに並設されてもよく、積層構造体の各層の配列方向に沿って基体構造体の中空部分に順に宙吊りに設置されてもよい。

図３は、本願のいくつかの実施例に示す別の骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。図３に示す骨伝導音響伝達装置３００は、図１に示す骨伝導音響伝達装置１００とほぼ同じであり、その最大の相違点は、図３に示す骨伝導音響伝達装置３００の積層構造体の形状がそれと異なることである。図３に示すように、骨伝導音響伝達装置３００は、基体構造体３１０及び積層構造体を含み、積層構造体の形状は台形である。さらに、骨伝導音響伝達装置３００の積層構造体の幅は、自由端から固定端まで徐々に縮小する。他の実施例では、骨伝導音響伝達装置３００の積層構造体の幅は、自由端から固定端まで徐々に増大してもよい。なお、ここでの基体構造体３１０の構造は、基体構造体１１０の構造と類似し、振動ユニット３３０の構造は、振動ユニット１３０の構造と類似する。音響変換ユニット３２０の第１の電極３２１、圧電層３２２及び第２の電極３２３、並びに振動ユニット３３０の第１の弾性層３３１及び第２の弾性層３３２などの各層の詳細について、図１における音響変換ユニット１２０及び振動ユニット１３０の各層の内容を参照することができる。また、音響変換ユニット１２０及び振動ユニット１３０における他の部材（例えば、シード層）は、図３に示す骨伝導音響伝達装置３００に同様に適用され、本明細書では説明を省略する。

図４は、本願の他の実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。図４に示すように、骨伝導音響伝達装置４００は、基体構造体４１０及び積層構造体を含んでもよく、積層構造体の少なくとも一部は、基体構造体４１０に接続される。いくつかの実施例では、基体構造体４１０は、内部が中空のフレーム構造体であってもよく、積層構造体の一部の構造（例えば、積層構造体の基体構造体４１０と積層構造体との接続箇所から離れた端）は、該フレーム構造体の中空部分に位置してもよい。なお、フレーム構造体は、図４に示す直方体状に限定されず、いくつかの実施例では、フレーム構造体は、角錐台、円柱体などの規則的又は不規則的な構造体であってもよい。いくつかの実施例では、積層構造体は、片持ち梁の形式で基体構造体４１０に固定的に接続されてもよい。さらに、積層構造体は、固定端及び自由端を含んでもよく、積層構造体の固定端は、フレーム構造体に固定的に接続され、積層構造体の自由端は、フレーム構造体に接続又は接触しないことにより、フレーム構造体の中空部分に宙吊りにされてもよい。いくつかの実施例では、積層構造体の固定端は、基体構造体４１０の上面、下面又は基体構造体４１０の中空部分の所在する側壁に接続されてもよい。いくつかの実施例では、基体構造体４１０の中空部分の所在する側壁には、積層構造体の固定端に適合する取付溝がさらに設置されることにより、積層構造体の固定端が基体構造体４１０に嵌合接続されてもよい。ここでの「接続」は、積層構造体及び基体構造体をそれぞれ製造した後、積層構造体及び基体構造体４１０を溶接、リベット接続、係止、ボルト接続などの方式で固定的に接続することとして理解され得る。いくつかの実施例では、製造中に、物理堆積（例えば、物理的気相堆積）又は化学堆積（例えば、化学的気相堆積）の方式で積層構造体を基体構造体４１０に堆積してもよい。いくつかの実施例では、基体構造体４１０に１つ又は複数の積層構造体を設置してもよく、例えば、積層構造体の数は、１つ、２つ、３つ、７つなどであってもよい。さらに、複数の積層構造体は、基体構造体４１０の周方向に沿って等間隔で均一に配列されてもよく、不均一に配列されてもよい。

いくつかの実施例では、積層構造体は、音響変換ユニット４２０及び振動ユニット４３０を含んでもよい。振動ユニット４３０は、音響変換ユニット４２０の上面又は下面に位置してもよい。いくつかの実施例では、振動ユニット４３０は、少なくとも１つの弾性層を含んでもよい。弾性層は、半導体材料で製造された板状構造であってもよい。いくつかの実施例では、半導体材料は、シリカ、窒化ケイ素、窒化ガリウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素などを含んでもよい。いくつかの実施例では、音響変換ユニット４２０は、電極層及び圧電層４２３を含んでもよく、電極層は、第１の電極４２１及び第２の電極４２２を含む。本明細書の実施例では、該圧電層４２３は、圧電効果に基づいて、振動ユニット４３０の変形応力の作用で電圧（電位差）を発生させることができ、第１の電極４２１及び第２の電極４２２は、該電圧（電気信号）を導出することができる。いくつかの実施例では、第１の電極４２１及び第２の電極４２２は、圧電層４２３の同一の表面（例えば、上面又は下面）に間隔を隔てて設置され、電極層及び振動ユニット４３０は、圧電層４２３の異なる表面に位置する。例えば、振動ユニット４３０が圧電層４２３の下面に位置する場合、電極層（第１の電極４２１及び第２の電極４２２）は、圧電層４２３の上面に位置してもよい。また例えば、振動ユニット４３０が圧電層４２３の上面に位置する場合、電極層（第１の電極４２１及び第２の電極４２２）は、圧電層４２３の下面に位置してもよい。いくつかの実施例では、電極層及び振動ユニット４３０は、圧電層４２３の同じ側に位置してもよい。例えば、電極層は、圧電層４２３と振動ユニット４３０との間に位置する。いくつかの実施例では、第１の電極４２１は、第１の櫛歯状構造体４２１０に折り曲げられてもよく、第１の櫛歯状構造体４２１０は、複数の櫛歯構造を含んでもよく、第１の櫛歯状構造体４２１０の隣接する櫛歯構造の間に第１の間隔を有し、該第１の間隔は、同じであってもよく、異なっていてもよい。第２の電極４２２は、第２の櫛歯状構造体４２２０に折り曲げられてもよく、第２の櫛歯状構造体４２２０は、複数の櫛歯構造を含んでもよく、第２の櫛歯状構造体４２２０の隣接する櫛歯構造の間に第２の間隔を有し、該第２の間隔は、同じであってもよく、異なっていてもよい。第１の櫛歯状構造体４２１０は、第２の櫛歯状構造体４２２０と嵌合して電極層を形成し、さらに、第１の櫛歯状構造体４２１０の櫛歯構造が第２の櫛歯状構造体４２２０の第２の間隔へ入り込み、第２の櫛歯状構造体４２２０の櫛歯構造が第１の櫛歯状構造体４２１０の第１の間隔へ入り込むことにより、互いに嵌合して電極層を形成してもよい。第１の櫛歯状構造体４２１０及び第２の櫛歯状構造体４２２０が互いに嵌合することにより、第１の電極４２１及び第２の電極４２２は、コンパクトに配列されるが、交差しない。いくつかの実施例では、第１の櫛歯状構造体４２１０及び第２の櫛歯状構造体４２２０は、片持ち梁の長手方向（例えば、固定端から自由端への方向）に沿って延在する。いくつかの実施例では、圧電層４２３は、好ましくは、圧電セラミック材料で製造され、圧電層４２３が圧電セラミック材料である場合、圧電層４２３の分極方向は、片持ち梁の長手方向と一致し、圧電セラミックの圧電定数ｄ_３３の特性を利用して、出力信号を大幅に強化し、感度を向上させる。圧電定数ｄ_３３とは、圧電層が機械的エネルギーを電気エネルギーに変換する比例定数である。なお、図４に示す圧電層４２３は、他の材料で製造されてもよく、他の材料の圧電層４２３の分極方向が片持ち梁の厚さ方向と一致する場合、音響変換ユニット４２０は、図１に示す音響変換ユニット１２０によって置き換えられてもよい。

積層構造体と基体構造体４１０が相対的に移動する場合、積層構造体の振動ユニット４３０の異なる位置の変形程度は異なり、すなわち、振動ユニット４３０の異なる位置からの音響変換ユニット４２０の圧電層４２３に対する変形応力は異なり、骨伝導音響伝達装置の感度を向上させるために、いくつかの実施例では、音響変換ユニット４２０を振動ユニット４３０の変形程度が大きい位置のみに設置することにより、骨伝導音響伝達装置４００の信号対雑音比を向上させることができる。よって、音響変換ユニット４２０の電極層及び／又は圧電層４２３の面積は、振動ユニット４３０の面積以下であってもよい。いくつかの実施例では、骨伝導音響伝達装置４００の信号対雑音比をさらに向上させるために、音響変換ユニット４２０によって覆われた振動ユニット４３０の面積は、振動ユニット４３０の面積以下である。好ましくは、音響変換ユニット４２０によって覆われた振動ユニット４３０の面積は、振動ユニット４３０の面積の１／２以下である。好ましくは、音響変換ユニット４２０によって覆われた振動ユニット４３０の面積は、振動ユニット４３０の面積の１／３以下である。さらに好ましくは、音響変換ユニット４２０によって覆われた振動ユニット４３０の面積は、振動ユニット４３０の面積の１／４以下である。さらに、いくつかの実施例では、音響変換ユニット４２０は、積層構造体と基体構造体４１０との接続箇所に近接してもよい。振動ユニット４３０（例えば、弾性層）が積層構造体と基体構造体４１０との接続箇所の近くに外力を受けるときに発生する変形の程度が大きく、音響変換ユニット４２０が積層構造体と基体構造体４１０との接続箇所の近くに受ける変形応力も大きいため、音響変換ユニット４２０を該変形応力が大きい領域に配置することにより、骨伝導音響伝達装置４００の感度を向上させると共に、骨伝導音響伝達装置４００の信号対雑音比を向上させることができる。なお、ここでの音響変換ユニット４２０が積層構造体と基体構造体４１０との接続箇所に近接してもよいことは、積層構造体の自由端に対するものであり、すなわち、音響変換ユニット４２０から積層構造体と基体構造体４１０との接続箇所までの距離は、音響変換ユニット４２０から自由端までの距離より小さい。いくつかの実施例では、音響変換ユニット４２０における圧電層４２３の面積及び位置を調整するだけで骨伝導音響伝達装置４００の感度及び信号対雑音比を向上させることができる。例えば、電極層は、振動ユニット４３０の表面に完全に又は部分的に覆われ、圧電層４２３の面積は、電極層の面積以下であってもよい。好ましくは、圧電層４２３によって覆われた振動ユニット１３０の面積は、電極層の面積の１／２以下である。好ましくは、圧電層４２３によって覆われた振動ユニット４３０の面積は、圧電層の面積の１／３以下である。さらに好ましくは、圧電層４２３によって覆われた振動ユニット４３０の面積は、電極層の面積の１／４以下である。いくつかの実施例では、圧電層４２３の面積は、振動ユニット４３０の面積と同じであってもよく、電極層の全領域が圧電層４２３に位置してもよく、電極層の縁部が圧電層４２３の縁部から一定の間隔で離隔されることにより、電極層の第１の電極４２１及び第２の電極４２２は、圧電層４２３の縁部における材料の品質が低い領域を避けることで、骨伝導音響伝達装置４００の信号対雑音比をさらに向上させることができる。

いくつかの実施例では、出力電気信号を増大させ、骨伝導音響伝達装置の信号対雑音比を向上させるために、音響変換ユニット４２０（例えば、第１の電極４２１、圧電層４２３、第２の電極４２２）、振動ユニット４３０（例えば、弾性層）の形状、厚さ、材料、サイズ（例えば、長さ、幅、厚さ）を調整することにより、骨伝導音響伝達装置４００の信号対雑音比及び感度を向上させることができる。

いくつかの実施例では、出力電気信号を増大させ、骨伝導音響伝達装置の信号対雑音比を向上させるために、第１の櫛歯状構造体４２１０及び第２の櫛歯状構造体４２２０の単一の櫛歯構造の長さ、幅、櫛歯構造の間の間隔（例えば、第１の間隔及び第２の間隔）及び音響変換ユニット４２０全体の長さを調整することにより、出力電圧電気信号を増大させ、骨伝導音響伝達装置の信号対雑音比を向上させることもできる。

図５は、本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。図６は、図５に示す骨伝導音響伝達装置の局所構造の断面図である。図５及び図６に示すように、骨伝導音響伝達装置５００は、基体構造体５１０及び積層構造体を含んでもよく、積層構造体の少なくとも一部は、基体構造体５１０に接続される。いくつかの実施例では、基体構造体５１０は、内部が中空のフレーム構造体であってもよく、積層構造体の一部の構造は、該フレーム構造体の中空部分に位置してもよい。なお、フレーム構造体は、図５に示す直方体状に限定されず、いくつかの実施例では、フレーム構造体は、角錐台、円柱体などの規則的又は不規則的な構造体であってもよい。

いくつかの実施例では、積層構造体は、音響変換ユニット５２０及び振動ユニットを含んでもよい。いくつかの実施例では、振動ユニットは、音響変換ユニット５２０の上面又は下面に設置されてもよい。図５に示すように、振動ユニットは、サスペンション膜構造体５３０を含み、サスペンション膜構造体５３０は、周側により基体構造体５１０に接続されて基体構造体５１０に固定され、サスペンション膜構造体５３０の中心領域は、基体構造体５１０の中空部分に宙吊りに設置される。いくつかの実施例では、サスペンション膜構造体５３０は、基体構造体５１０の上面又は下面に位置してもよい。いくつかの実施例では、サスペンション膜構造体５３０の周側は、基体構造体５１０の中空部分の内壁に接続されてもよい。ここでの「接続」は、サスペンション膜構造体５３０及び基体構造体５１０をそれぞれ製造した後、サスペンション膜構造体５３０を機械的固定方式（例えば、強力接着、リベット接続、クリップ、嵌め込みなどの方式）で基体構造体５１０の上面、下面又は基体構造体５１０の中空部分の側壁に固定し、あるいは、製造中に、物理堆積（例えば、物理的気相堆積）又は化学堆積（例えば、化学的気相堆積）の方式でサスペンション膜構造体５３０を基体構造体５１０に堆積することとして理解され得る。いくつかの実施例では、サスペンション膜構造体５３０は、少なくとも１つの弾性層を含んでもよい。弾性層は、半導体材料で製造された膜状構造であってもよい。いくつかの実施例では、半導体材料は、シリカ、窒化ケイ素、窒化ガリウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素などを含んでもよい。いくつかの実施例では、サスペンション膜構造体５３０の形状は、円形、楕円形、三角形、四角形、五角形、六角形などの多角形、又は他の任意の形状であってもよい。

いくつかの実施例では、音響変換ユニット５２０は、サスペンション膜構造体５３０の上面又は下面に位置してもよい。いくつかの実施例では、サスペンション膜構造体５３０は、複数の孔５３００を含んでもよく、複数の孔５３００は、音響変換ユニット５２０の中心を中心として音響変換ユニット５２０の周方向に沿って分布する。サスペンション膜構造体５３０に複数の孔５３００が設置されることにより、サスペンション膜構造体５３０の異なる位置の剛性を調整して、複数の孔５３００の近くの領域でのサスペンション膜構造体５３０の剛性を低下させ、複数の孔５３００から離れた領域でのサスペンション膜構造体５３０の剛性を相対的に大きくすることができ、サスペンション膜構造体５３０と基体構造体５１０が相対的に移動する場合、複数の孔５３００の近くの領域でのサスペンション膜構造体５３０の変形程度が大きく、複数の孔５３００から離れた領域でのサスペンション膜構造体５３０の変形程度が小さく、このとき、音響変換ユニット５２０をサスペンション膜構造体５３０上の複数の孔５３００の近くの領域に配置すると、音響変換ユニット５２０による振動信号の収集に役立つことにより、骨伝導音響伝達装置５００の感度を効果的に向上させ、また、骨伝導音響伝達装置５００の各部材の構造が簡単であるため、製造又は組み立てが容易になることが理解できる。いくつかの実施例では、サスペンション膜構造体５３０上の孔５３００は、円形孔、楕円形孔、方形孔、他の多角形孔などの任意の形状であってもよい。いくつかの実施例では、複数の孔５３００の大きさ、数、間隔距離、及び位置を変化させて、骨伝導音響伝達装置５００の共振周波数（共振周波数を２ｋＨｚ～５ｋＨｚにする）及び応力分布などを調整することにより、骨伝導音響伝達装置５００の感度を向上させることもできる。なお、共振周波数は、上記２ｋＨｚ～５ｋＨｚに限定されず、３ｋＨｚ～４．５ｋＨｚ又は４ｋＨｚ～４．５ｋＨｚであってもよく、共振周波数の範囲は、様々な応用シーンに応じて適応的に調整することができ、本明細書ではさらに限定しない。

図５及び図６を参照して、いくつかの実施例では、音響変換ユニット５２０は、上から下へ順に設置された第１の電極層５２１、圧電層５２２及び第２の電極層５２３を含んでもよく、第１の電極層５２１と第２の電極層５２３の位置を逆にしてもよい。圧電層５２２は、圧電効果に基づいて、振動ユニット（例えば、サスペンション膜構造体５３０）の変形応力の作用で電圧（電位差）を発生させることができ、第１の電極層５２１及び第２の電極層５２３は、該電圧（電気信号）を導出することができる。いくつかの実施例では、圧電層の材料は、圧電結晶材料及び圧電セラミック材料を含んでもよい。圧電結晶とは、圧電単結晶である。いくつかの実施例では、圧電結晶材料は、水晶、閃亜鉛鉱、方硼石、電気石、紅亜鉛鉱、ＧａＡｓ、チタン酸バリウム及びその誘導体結晶、ＫＨ_２ＰＯ_４、ＮａＫＣ_４Ｈ_４Ｏ_６・４Ｈ_２Ｏ（ロッシェル塩）、砂糖など、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。圧電セラミック材料とは、異なる材料の粉末間の固相反応と焼結により得られた微細結晶粒がランダムに集合した圧電多結晶体である。いくつかの実施例では、圧電セラミック材料は、チタン酸バリウム（ＢＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸鉛バリウムリチウム（ＰＢＬＮ）、改質チタン酸鉛（ＰＴ）、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）など、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施例では、圧電層５２２の材料は、圧電ポリマー材料、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などであってもよい。いくつかの実施例では、第１の電極層５２１及び第２の電極層５２３は、導電性材質構造である。例示的な導電性材質は、金属、合金材料、金属酸化物材料、グラフェンなど、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施例では、金属と合金材料は、ニッケル、鉄、鉛、白金、チタン、銅、モリブデン、亜鉛など、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施例では、合金材料は、銅亜鉛合金、銅錫合金、銅ニッケルケイ素合金、銅クロム合金、銅銀合金など、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施例では、金属酸化物材料は、ＲｕＯ_２、ＭｎＯ_２、ＰｂＯ_２、ＮｉＯなど、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。

図５に示すように、いくつかの実施例では、複数の孔５３００は、円形領域を囲み、音響変換ユニット５２０の音圧出力効果を向上させるために、音響変換ユニット５２０は、サスペンション膜構造体５３０における複数の孔５３００に近接する領域に設置されてもよく、さらに、音響変換ユニット５２０は、環状構造であり、複数の孔５３００で囲まれた円形領域の内側に沿って分布してもよい。いくつかの実施例では、環状構造の音響変換ユニット５２０は、複数の孔５３００で囲まれた円形領域の外側に沿って分布してもよい。いくつかの実施例では、音響変換ユニット５２０の圧電層５２２は、圧電リングであってもよく、圧電リングの上下面に位置する第１の電極層５２１及び第２の電極層５２３は、電極リングであってもよい。いくつかの実施例では、音響変換ユニット５２０にリード構造体５２００がさらに形成され、該リード構造体５２００は、電極リング（例えば、第１の電極層５２１及び第２の電極層５２３）が収集した電気信号を後続の回路に伝送する。いくつかの実施例では、骨伝導音響伝達装置５００の出力電気信号を改善するために、音響変換ユニット５２０（例えば、環状構造）の縁部から各孔５３００の中心までの径方向の間隔は、１００μｍ～４００μｍであってもよい。好ましくは、音響変換ユニット５２０（例えば、環状構造）の縁部から各孔５３００の中心までの径方向の間隔は、１５０μｍ～３００μｍであってもよい。さらに好ましくは、音響変換ユニット５２０（例えば、環状構造）の縁部から各孔５３００の中心までの径方向の間隔は、１５０μｍ～２５０μｍであってもよい。

いくつかの実施例では、リード構造体５２００の形状、サイズ（例えば、長さ、幅、及び厚さ）、材質を調整することにより、骨伝導音響伝達装置５００の出力電気信号を改善することもできる。

いくつかの代替的な実施例では、さらにサスペンション膜構造体５３０の異なる領域の厚さ又は密度を調整することにより、サスペンション膜構造体５３０の異なる位置の変形応力を変化させてもよい。例示的な説明のみを目的として、いくつかの実施例では、音響変換ユニット５２０は、環状構造とされ、環状構造の内側領域でのサスペンション膜構造体５３０の厚さは、環状構造の外側領域でのサスペンション膜構造体５３０の厚さより大きい。他のいくつかの実施例では、上記環状構造の内側領域でのサスペンション膜構造体５３０の密度は、環状構造の外側領域でのサスペンション膜構造体５３０の密度より大きい。サスペンション膜構造体５３０の異なる位置の密度又は厚さを変化させることにより、環状構造の内側領域でのサスペンション膜の質量は、環状構造の外側領域でのサスペンション膜の質量より大きく、サスペンション膜構造体５３０と基体構造体５１０が相対的に移動する場合、音響変換ユニット５２０の環状構造の近くのサスペンション膜構造体５３０が発生した変形の程度が大きく、発生した変形応力も大きく、その結果、骨伝導音響伝達装置５００の出力電気信号を改善する。

なお、複数の孔５３００で囲まれた領域の形状は、図５に示す円形に限定されず、半円形、１／４円形、楕円形、半楕円形、三角形、長方形などの他の規則的又は不規則的な形状であってもよく、音響変換ユニット５２０の形状は、複数の孔５３００で囲まれた領域の形状に応じて適応的に調整することができ、例えば、複数の孔５３００で囲まれた領域の形状が長方形である場合、音響変換ユニット５２０の形状は、長方形であってもよく、長方形の音響変換ユニット５２０は、複数の孔５３００で囲まれた長方形の内側又は外側に沿って分布してもよい。また例えば、複数の孔５３００で囲まれた領域の形状が半円形である場合、音響変換ユニット５２０の形状は、半環状であってもよく、半環状の音響変換ユニット５２０は、複数の孔５３００で囲まれた半円形の内側又は外側に沿って分布してもよい。いくつかの実施例では、図５に示すサスペンション膜構造体５３０に穴を開けなくてもよい。

図７は、本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。図７に示す骨伝導音響伝達装置７００の構造は、図５に示す骨伝導音響伝達装置５００の構造と大体に同じであるが、図７に示す骨伝導音響伝達装置７００の振動ユニットがサスペンション膜構造体７３０及び質量素子７４０を含むという点で相違する。

図７に示すように、骨伝導音響伝達装置７００は、基体構造体７１０及び積層構造体を含んでもよく、積層構造体の少なくとも一部は、基体構造体７１０に接続される。いくつかの実施例では、基体構造体７１０は、内部が中空のフレーム構造体であってもよく、積層構造体の一部の構造は、該フレーム構造体の中空部分に位置してもよい。なお、フレーム構造体は、図７に示す直方体状に限定されず、いくつかの実施例では、フレーム構造体は、角錐台、円柱体などの規則的又は不規則的な構造体であってもよい。

いくつかの実施例では、積層構造体は、音響変換ユニット７２０及び振動ユニットを含んでもよい。いくつかの実施例では、振動ユニットは、音響変換ユニット７２０の上面又は下面に設置されてもよい。図７に示すように、振動ユニットは、サスペンション膜構造体７３０及び質量素子７４０を含み、質量素子７４０は、サスペンション膜構造体７３０の上面又は下面に位置してもよい。いくつかの実施例では、サスペンション膜構造体７３０は、基体構造体７１０の上面又は下面に位置してもよい。いくつかの実施例では、サスペンション膜構造体７３０の周側は、基体構造体７１０の中空部分の内壁に接続されてもよい。ここでの「接続」は、サスペンション膜構造体７３０及び基体構造体７１０をそれぞれ製造した後、サスペンション膜構造体７３０を機械的固定方式（例えば、強力接着、リベット接続、クリップ、嵌め込みなどの方式）で基体構造体７１０の上面、下面又は基体構造体７１０の中空部分の側壁に固定し、あるいは、製造中に、物理堆積（例えば、物理的気相堆積）又は化学堆積（例えば、化学的気相堆積）の方式でサスペンション膜構造体７３０を基体構造体７１０に堆積することとして理解され得る。振動ユニットと基体構造体７１０が相対的に移動する場合、質量素子７４０とサスペンション膜構造体７３０の自体の重量が異なり、サスペンション膜構造体７３０における質量素子７４０の所在する領域又はその近くの領域の変形程度は、サスペンション膜構造体７３０における質量素子７４０から離れた領域の変形程度より大きく、骨伝導音響伝達装置７００の出力音圧を向上させるために、音響変換ユニット７２０は、質量素子７４０の周方向に沿って分布してもよい。いくつかの実施例では、音響変換ユニット７２０の形状は、質量素子７４０の形状と同じであってもよく、異なっていてもよい。好ましくは、音響変換ユニット７２０の形状が質量素子７４０の形状と同じであってもよいため、音響変換ユニット７２０の各位置がいずれも質量素子７４０に近接することができ、その結果、骨伝導音響伝達装置７００の出力電気信号をさらに向上させる。例えば、質量素子７４０は、円柱状構造であり、音響変換ユニット７２０は、環状構造であってもよく、環状構造の音響変換ユニット７２０の内径が質量素子７４０の半径より大きいため、音響変換ユニット７２０は、質量素子７４０の周方向に沿って設置される。いくつかの実施例では、音響変換ユニット７２０は、第１の電極層、第２の電極層及び２つの電極層の間に位置する圧電層を含んでもよく、第１の電極層、圧電層及び第２の電極層は、質量素子７４０の形状に適合する構造体に組み合わせられる。例えば、質量素子７４０は、円柱状構造であり、音響変換ユニット７２０は、環状構造であってもよく、このとき、第１の電極層、圧電層及び第２の電極層は、いずれも環状構造であり、三者が上から下へ順に設置されて環状構造に組み合わせられる。

いくつかの実施例では、音響変換ユニット７２０と質量素子７４０は、それぞれサスペンション膜構造体７３０の異なる側に位置してもよく、サスペンション膜構造体７３０の同じ側に位置してもよい。例えば、音響変換ユニット７２０及び質量素子７４０は、いずれもサスペンション膜構造体７３０の上面又は下面に位置し、音響変換ユニット７２０は、質量素子７４０の周方向に沿って分布する。また例えば、音響変換ユニット７２０は、サスペンション膜構造体７３０の上面に位置し、質量素子７４０は、サスペンション膜構造体７３０の下面に位置し、このとき、質量素子７４０のサスペンション膜構造体７３０への投影は、音響変換ユニット７２０の領域内にある。

いくつかの実施例では、質量素子７４０の大きさ、形状、位置、及び圧電層の位置、形状、大きさを変化させることにより、骨伝導音響伝達装置７００の出力電気信号を改善することができる。いくつかの実施例では、サスペンション膜構造体７３０の形状、材料、大きさを変化させることにより、骨伝導音響伝達装置７００の音圧出力効果を向上させることもできる。ここでの音響変換ユニット７２０の第１の電極層、第２の電極層及び圧電層と図５に示す音響変換ユニット５２０の第１の電極層５２１、第２の電極層５２３及び圧電層５２２は、構造及びパラメータなどが類似し、サスペンション膜構造体７３０とサスペンション膜構造体５３０は、構造及びパラメータなどが類似し、リード構造体７２００とリード構造体５２００は、構造が類似し、本明細書ではさらに説明しない。

図８は、本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。図９は、図８に示す骨伝導音響伝達装置のＣ－Ｃでの断面図である。図８に示すように、基体構造体８１０は、直方体フレーム構造である。いくつかの実施例では、基体構造体８１０の内部は、音響変換ユニット８２０と振動ユニットを配置するための中空部分を含んでもよい。いくつかの実施例では、中空部分の形状は、円形、四角形（例えば、長方形、平行四辺形）、五角形、六角形、七角形、八角形などの他の規則的又は不規則的な形状であってもよい。いくつかの実施例では、長方形キャビティの一辺のサイズは、０．８ｍｍ～２ｍｍであってもよい。好ましくは、長方形キャビティの一辺のサイズは、１ｍｍ～１．５ｍｍであってもよい。いくつかの実施例では、振動ユニットは、４つの支持アーム８３０及び質量素子８４０を含んでもよく、４つの支持アーム８３０は、一端が基体構造体８１０の上面、下面又は基体構造体８１０の中空部分の所在する側壁に接続され、他端が質量素子８４０の上面、下面又は周方向の側壁に接続される。いくつかの実施例では、質量素子８４０は、支持アーム８３０に対して上向き及び／又は下向きに突出してもよい。例えば、４つの支持アーム８３０の端部が質量素子８４０の上面に接続される場合、質量素子８４０は、支持アーム８３０に対して下向きに突出してもよい。また例えば、４つの支持アーム８３０の端部が質量素子８４０の下面に接続される場合、質量素子８４０は、支持アーム８３０に対して上向きに突出してもよい。さらに例えば、４つの支持アーム８３０の端部が質量素子８４０の周方向の側壁に接続される場合、質量素子８４０は、支持アーム８３０に対して上向き及び下向きに突出してもよい。いくつかの実施例では、支持アーム８３０の形状は台形であり、支持アーム８３０の幅が小さい端は、質量素子８４０に接続され、支持アーム８３０の幅が大きい端は、基体構造体８１０に接続される。

いくつかの実施例では、支持アーム８３０は、少なくとも１つの弾性層を含んでもよい。弾性層は、半導体材料で製造された板状構造であってもよい。いくつかの実施例では、半導体材料は、シリコン、シリカ、窒化ケイ素、窒化ガリウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素などを含んでもよい。いくつかの実施例では、支持アーム８３０の異なる弾性層の材料は、同じであってもよく、異なっていてもよい。さらに、骨伝導音響伝達装置８００は、音響変換ユニット８２０を含んでもよい。音響変換ユニット８２０は、上から下へ順に設置された第１の電極層８２１、圧電層８２２及び第２の電極層８２３を含んでもよく、第１の電極層８２１又は第２の電極層８２３は、支持アーム８３０（例えば、弾性層）の上面又は下面に接続される。いくつかの実施例では、支持アーム８３０が複数の弾性層である場合、音響変換ユニット８２０は、複数の弾性層の間に位置してもよい。圧電層８２２は、圧電効果に基づいて、振動ユニット（例えば、支持アーム８３０及び質量素子８４０）の変形応力の作用で電圧（電位差）を発生させることができ、第１の電極層８２１及び第２の電極層８２３は、該電圧（電気信号）を導出することができる。骨伝導音響伝達装置８００の共振周波数を特定の周波数範囲（例えば、２０００Ｈｚ～５０００Ｈｚ）内にするために、音響変換ユニット８２０（例えば、第１の電極層８２１、第２の電極層８２３及び圧電層８２２）、振動ユニット（例えば、支持アーム８３０）の材料及び厚さを調整してもよい。いくつかの実施例では、音響変換ユニット８２０は、ボンディングワイヤ電極層（ＰＡＤ層）を含んでもよく、ボンディングワイヤ電極層は、第１の電極層８２１及び第２の電極層８２３に位置してもよく、外部ボンディングワイヤ（例えば、金線、アルミニウム線など）の方式で第１の電極層８２１及び第２の電極層８２３を外部回路に接続することにより、第１の電極層８２１と第２の電極層８２３との間の電圧信号をバックエンド処理回路に出力する。いくつかの実施例では、ボンディングワイヤ電極層の材料は、銅箔、チタン、及び銅などを含んでもよい。いくつかの実施例では、ボンディングワイヤ電極層の厚さは、１００ｎｍ～２００ｎｍであってもよい。好ましくは、ボンディングワイヤ電極層の厚さは、１５０ｎｍ～２００ｎｍであってもよい。いくつかの実施例では、音響変換ユニット８２０は、シード層をさらに含んでもよく、シード層は、第２の電極層８２３と支持アーム８３０との間に位置してもよい。いくつかの実施例では、シード層の材料は、圧電層８２２の材料と同じであってもよい。例えば、圧電層８２２の材料がＡｌＮである場合、シード層の材料もＡｌＮである。いくつかの実施例では、シード層の材料は、圧電層８２２の材料と異なっていてもよい。なお、上記骨伝導音響伝達装置８００の共振周波数の特定の周波数範囲は、２０００Ｈｚ～５０００Ｈｚに限定されず、４０００Ｈｚ～５０００Ｈｚ又は２３００Ｈｚ～３３００Ｈｚなどであってもよく、特定の周波数範囲は、実際の状況に応じて調整することができる。また、質量素子８４０が支持アーム８３０に対して上向きに突出する場合、音響変換ユニット８２０は、支持アーム８３０の下面に位置してもよく、シード層は、質量素子８４０と支持アーム８３０との間に位置してもよい。

いくつかの実施例では、質量素子８４０は、単層構造又は多層構造であってもよい。いくつかの実施例では、質量素子８４０は、多層構造であり、質量素子８４０の層数、各層の構造に対応する材料、及びパラメータは、支持アーム８３０の弾性層及び音響変換ユニット８２０と同じであってもよく、異なっていてもよい。いくつかの実施例では、質量素子８４０の形状は、円形、半円形、楕円形、三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形などの規則的又は不規則的な形状であってもよい。いくつかの実施例では、質量素子８４０の厚さは、支持アーム８３０及び音響変換ユニット８２０の総厚さと同じであってもよく、異なっていてもよい。質量素子８４０が多層構造である場合の材料及びサイズについては、支持アーム８３０の弾性層及び音響変換ユニット８２０を参照することができ、本明細書では説明を省略する。また、ここで、弾性層及び音響変換ユニット８２０の各層構造の材料及びパラメータは、図１、図３、図４、図５及び図７に示す骨伝導音響伝達装置に応用されてもよい。

いくつかの実施例では、音響変換ユニット８２０は、有効な音響変換ユニットを少なくとも含んでもよい。有効な音響変換ユニットとは、最終的に電気信号を出力する音響変換ユニットの一部の構造である。例えば、第１の電極層８２１、圧電層８２２、及び第２の電極層８２３の形状及び面積がいずれも同じであり、かつ支持アーム８３０（弾性層）を部分的に覆うと、第１の電極層８２１、圧電層８２２、及び第２の電極層８２３は、有効な音響変換ユニットである。また例えば、第１の電極層８２１及び圧電層８２２が支持アーム８３０を部分的に覆い、第２の電極層８２３が支持アーム８３０を完全に覆うと、第１の電極層８２１、圧電層８２２、及び第２の電極層８２３の第１の電極層８２１に対応する部分は、有効な音響変換ユニットを構成する。さらに例えば、第１の電極層８２１が支持アーム８３０を部分的に覆い、圧電層８２２及び第２の電極層８２３がいずれも支持アーム８３０を完全に覆うと、第１の電極層８２１、圧電層８２２の第１の電極層８２１に対応する部分、及び第２の電極層８２３の第１の電極層８２１に対応する部分は、有効な音響変換ユニットを構成する。さらに例えば、第１の電極層８２１、圧電層８２２、及び第２の電極層８２３が支持アーム８３０を完全に覆うが、第１の電極層８２１に絶縁チャネル（例えば、電極絶縁チャネル８２００）を設置することにより第１の電極層８２１を複数の個別の電極に分割すると、第１の電極層８２１における電気信号を出力する個別の電極部分及び対応する圧電層８２２、第２の電極層８２３部分は、有効な音響変換ユニットである。第１の電極層８２１における電気信号を出力しない個別の電極領域、第１の電極層８２１における電気信号を出力しない個別の電極及び絶縁チャネルに対応する圧電層８２２、及び第２の電極層８２３の領域は、電気信号を提供せず、主に力学的作用を提供する。骨伝導音響伝達装置８００の信号対雑音比を向上させるために、有効な音響変換ユニットを、支持アーム８３０の質量素子８４０に近接する箇所、又は支持アーム８３０と基体構造体８１０との接続箇所に近接する箇所に設置してもよい。好ましくは、有効な音響変換ユニットを、支持アーム８３０の質量素子８４０に近接する位置に設置する。いくつかの実施例では、有効な音響変換ユニットを、支持アーム８３０の質量素子８４０に近接する箇所、又は支持アーム８３０と基体構造体８１０との接続箇所に近接する箇所に設置する場合、有効な音響変換ユニットによって覆われた支持アーム８３０の面積と支持アーム８３０の面積との比率は、５％～４０％である。好ましくは、有効な音響変換ユニットによって覆われた支持アーム８３０の面積と支持アーム８３０の面積との比率は、１０％～３５％である。さらに好ましくは、有効な音響変換ユニットによって覆われた支持アーム８３０の面積と支持アーム８３０の面積との比率は、１５％～２０％である。

骨伝導音響伝達装置８００の信号対雑音比は、出力電気信号の強度と正に相関し、積層構造体が基体構造体に対して相対的に移動する場合、支持アーム８３０と質量素子８４０との接続箇所及び支持アーム８３０と基体構造体８１０との接続箇所の変形応力は、支持アーム８３０の中間領域の変形応力より大きく、それに応じて、支持アーム８３０と質量素子８４０との接続箇所及び支持アーム８３０と基体構造体８１０との接続箇所の出力電圧の強度も支持アーム８３０の中間領域の出力電圧の強度より大きい。いくつかの実施例では、音響変換ユニット８２０が支持アーム８３０の上面又は下面を完全に又はほぼ完全に覆う場合、骨伝導音響伝達装置８００の信号対雑音比を向上させるために、第１の電極層８２１に電極絶縁チャネル８２００を設置してもよく、電極絶縁チャネル８２００が第１の電極層８２１を２つの部分に分割することにより、第１の電極層８２１の一部が質量素子８４０に近接し、第１の電極層８２１の他の部分が支持アーム８３０と基体構造体８１０との接続箇所に近接する。第１の電極層８２１における電極絶縁チャネル８２００により分割された２つの部分のうちの電気信号を出力する部分及び対応する圧電層８２２、第２の電極層８２３は、有効な音響変換ユニットである。いくつかの実施例では、電極絶縁チャネル８２００は、支持アーム８３０の幅方向に沿って延在する直線であってもよい。いくつかの実施例では、電極絶縁チャネル８２００の幅は、２μｍ～２０μｍであってもよい。好ましくは、電極絶縁チャネル８２００の幅は、４μｍ～１０μｍであってもよい。

なお、電極絶縁チャネル８２００は、支持アーム８３０の幅方向に沿って延在する直線に限定されず、曲線、折り曲げ線、波線などであってもよい。また、電極絶縁チャネル８２００、例えば、図１０に示す電極絶縁チャネル８２０１は、支持アーム８３０の幅方向に沿って延在しなくてもよく、電極絶縁チャネル８２００は、音響変換ユニット８２０を複数の部分に分割することができればよく、本明細書ではさらに限定しない。

図１０に示すように、音響変換ユニット８２０の一部の構造（例えば、図１０における電極絶縁チャネル８２０１と質量素子８４０との間の音響変換ユニット）が支持アーム８３０の質量素子８４０に近接する位置に設置される場合、第１の電極層８２１及び／又は第２の電極層８２３は、電極リードをさらに含んでもよい。第１の電極層８２１を例として、電極絶縁チャネル８２０１は、第１の電極層８２１を２つの部分に分割し、第１の電極層８２１の一部は、質量素子８４０に接続されるか又は質量素子８４０に近接し、第１の電極層８２１の他の部分は、支持アーム８３０と基体構造体８１０との接続箇所に近接し、音響変換ユニット８２０の質量素子８４０に近接する電圧を出力するために、電極絶縁チャネル８２０１により支持アーム８３０と基体構造体８１０との接続箇所に近接する第１の電極層８２１から一部の領域（図に示す第１の電極層８２１における支持アーム８３０の縁部に位置する領域）を分割してもよく、該一部の領域は、音響変換ユニット８２０の質量素子８４０に接続される部分又は質量素子８４０に近接する部分を、骨伝導音響伝達装置８００の処理ユニットに電気的に接続する。いくつかの実施例では、電極リードの幅は、４μｍ～２０μｍであってもよい。好ましくは、電極リードの幅は、４μｍ～１０μｍであってもよい。いくつかの実施例では、電極リードは、支持アーム８３０の幅方向の任意の位置に位置してもよく、例えば、電極リードは、支持アーム８３０の中央又は幅方向の縁部に近接する箇所に位置してもよい。好ましくは、電極リードは、支持アーム８３０の幅方向の縁部に近接する位置に位置してもよい。電極リード８２１１を設置することにより、音響変換ユニット８２０における導電線の使用を避けて、構造を簡略化し、後続の製造及び組立を容易にすることができる。

支持アーム８３０の縁部に近接する領域でエッチングにより圧電層８２２の圧電材料の表面が荒れて圧電材料の品質を低下させる可能性があることを考慮して、いくつかの実施例では、圧電層８２２の面積が第２の電極層８２３の面積と同じである場合、第１の電極層８２１が品質の高い圧電材料領域内に位置するために、圧電層８２２の面積を第１の電極層８２１の面積より小さくすることにより、第１の電極層８２１の縁部領域が圧電層８２２の縁部領域を避け、第１の電極層８２１と圧電層８２２との間に電極収縮チャネル（図示せず）を形成する。電極収縮チャネルを設置することにより、第１の電極層８２１及び第２の電極層８２３は、圧電層８２２の縁部の品質が低い領域を避け、その結果、骨伝導音響伝達装置の信号対雑音比を向上させることができる。いくつかの実施例では、電極収縮チャネルの幅は、２μｍ～２０μｍであってもよい。好ましくは、電極収縮チャネルの幅は、２μｍ～１０μｍであってもよい。

図１０に示すように、質量素子８４０が支持アーム８３０に対して下向きに突出する場合を例として、音響変換ユニット８２０は、支持アーム８３０の長手方向に沿って延在する延在領域８２１０をさらに含んでもよく、該延在領域８２１０は、質量素子８４０の上面に位置する。いくつかの実施例では、延在領域８２１０の質量素子８４０の上面に位置する縁部位置には、電極絶縁チャネル８２０１が設置されることにより、支持アーム８３０に応力が過剰に集中するという問題の発生を防止し、支持アーム８３０の安定性を向上させることができる。いくつかの実施例では、延在領域８２１０の長さは、支持アーム８３０の幅より大きい。ここで、延在領域８２１０の長さは、支持アーム８３０に沿った幅に対応する。いくつかの実施例では、延在領域８２１０の長さは、４μｍ～３０μｍである。好ましくは、延在領域８２１０の長さは、４μｍ～１５μｍである。いくつかの実施例では、質量素子８４０における延在領域８２１０の長さは、支持アーム８３０と質量素子８４０の縁部との接続部位の幅の１．２倍～２倍である。好ましくは、質量素子８４０における延在領域８２１０の長さは、支持アーム８３０と質量素子８４０の縁部との接続部位の幅の１．２倍～１．５倍である。

図１１は、本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。図１１に示す骨伝導音響伝達装置１０００の全体構造は、図８に示す骨伝導音響伝達装置８００の全体構造と大体に同じであるが、支持アームの形状が異なるという点で相違する。図１１に示すように、基体構造体１０１０は、直方体フレーム構造である。いくつかの実施例では、基体構造体１０１０の内部は、音響変換ユニットと振動ユニットを吊り下げるための中空部分を含んでもよい。いくつかの実施例では、中空部分の形状は、円形、四角形（例えば、長方形、平行四辺形）、五角形、六角形、七角形、八角形などの他の規則的又は不規則的な形状であってもよい。いくつかの実施例では、振動ユニットは、４つの支持アーム１０３０及び質量素子１０４０を含んでもよく、４つの支持アーム１０３０は、一端が基体構造体１０１０の上面、下面又は基体構造体１０１０の中空部分の所在する側壁に接続され、他端が質量素子１０４０の上面、下面又は周方向の側壁に接続される。いくつかの実施例では、質量素子１０４０は、支持アーム１０３０に対して上向き及び／又は下向きに突出してもよい。例えば、４つの支持アーム１０３０の端部が質量素子１０４０の上面に接続される場合、質量素子１０４０は、支持アーム１０３０に対して下向きに突出してもよい。また例えば、４つの支持アーム１０３０の端部が質量素子１０４０の下面に接続される場合、質量素子１０４０は、支持アーム１０３０に対して上向きに突出してもよい。さらに例えば、４つの支持アーム１０３０の端部が質量素子１０４０の周方向の側壁に接続される場合、質量素子１０４０は、支持アーム１０３０に対して上向き及び下向きに突出してもよい。いくつかの実施例では、支持アーム１０３０の形状は長方形であり、支持アーム１０３０は、一端が質量素子１０４０に接続され、他端が基体構造体１０１０に接続される。

いくつかの実施例では、骨伝導音響伝達装置１０００の信号対雑音比を向上させるために、有効な音響変換ユニットを、支持アーム１０３０の質量素子１０４０に近接する箇所、又は支持アーム１０３０と基体構造体１０１０との接続箇所に近接する箇所に設置してもよい。好ましくは、有効な音響変換ユニットを、支持アーム１０３０の質量素子１０４０に近接する位置に設置する。いくつかの実施例では、有効な音響変換ユニットを、支持アーム１０３０の質量素子１０４０に近接する箇所、又は支持アーム１０３０と基体構造体１０１０との接続箇所に近接する箇所に設置する場合、有効な音響変換ユニットによって覆われた支持アーム１０３０の面積と支持アーム１０３０の面積との比率は、５％～４０％である。好ましくは、有効な音響変換ユニットによって覆われた支持アーム１０３０の面積と支持アーム１０３０の面積との比率は、１０％～３５％である。さらに好ましくは、有効な音響変換ユニット１０２０によって覆われた支持アーム１０３０の面積と支持アーム１０３０の面積との比率は、１５％～２０％である。

骨伝導音響伝達装置１０００の信号対雑音比は、出力電気信号の強度と正に相関し、積層構造体が基体構造体に対して相対的に移動する場合、支持アーム１０３０と質量素子１０４０との接続箇所及び支持アーム１０３０と基体構造体１０１０との接続箇所の変形応力は、支持アーム１０３０の中間領域の変形応力より大きく、それに応じて、支持アーム１０３０と質量素子１０４０との接続箇所及び支持アーム１０３０と基体構造体１０１０との接続箇所の出力電圧の強度も支持アーム１０３０の中間領域の出力電圧の強度より大きい。いくつかの実施例では、音響変換ユニットが支持アーム１０３０の上面又は下面を完全に又はほぼ完全に覆う場合、骨伝導音響伝達装置１０００の信号対雑音比を向上させるために、第１の電極層に電極絶縁チャネル１０５０を設置してもよく、電極絶縁チャネル１０５０が第１の電極層を２つの部分に分割することにより、第１の電極層の一部が質量素子１０４０に近接し、第１の電極層の他の部分が支持アーム１０３０と基体構造体１０１０との接続箇所に近接する。いくつかの実施例では、電極絶縁チャネル１０５０は、支持アーム１０３０の幅方向に沿って延在する直線であってもよい。いくつかの実施例では、電極絶縁チャネル１０５０の幅は、２μｍ～２０μｍであってもよい。好ましくは、電極絶縁チャネル１０５０の幅は、４μｍ～１０μｍであってもよい。

なお、電極絶縁チャネル１０５０は、支持アーム１０３０の幅方向に沿って延在する直線に限定されず、曲線、折り曲げ線、波線などであってもよい。また、電極絶縁チャネル１０５０、例えば、図１２に示す電極絶縁チャネル１１２００は、支持アーム１０３０の幅方向に沿って延在しなくてもよく、電極絶縁チャネルは、音響変換ユニットを複数の部分に分割することができればよく、本明細書ではさらに限定しない。

図１２に示すように、音響変換ユニットの一部の構造（例えば、図１２における電極絶縁チャネル１１２００と質量素子１１４０との間の音響変換ユニット）が支持アーム１１３０の質量素子１１４０に近接する位置に設置される場合、第１の電極層１１２１及び／又は第２の電極層は、電極リードをさらに含んでもよい。第１の電極層１１２１を例として、電極絶縁チャネル１１２００は、第１の電極層１１２１を２つの部分に分割し、第１の電極層１１２１の一部は、質量素子１１４０に接続されるか又は質量素子１１４０に近接し、第１の電極層１１２１の他の部分は、支持アーム１１３０と基体構造体１１１０との接続箇所に近接し、音響変換ユニットの質量素子１１４０に近接する電圧を出力するために、電極絶縁チャネル１１２００により支持アーム１１３０と基体構造体１１１０との接続箇所に近接する第１の電極層１１２１から一部の領域（図に示す第１の電極層１１２１における支持アーム１１３０の縁部に位置する領域）を分割してもよく、該一部の領域は、音響変換ユニットにおける質量素子１１４０に接続される部分又は質量素子１１４０に近接する部分を、骨伝導音響伝達装置の処理ユニットに電気的に接続する。いくつかの実施例では、電極リードの幅は、４μｍ～２０μｍであってもよい。好ましくは、電極リードの幅は、４μｍ～１０μｍであってもよい。いくつかの実施例では、電極リードは、支持アーム１１３０の幅方向の任意の位置に位置してもよく、例えば、電極リードは、支持アーム１１３０の中央又は幅方向の縁部に近接する箇所に位置してもよい。好ましくは、電極リードは、支持アーム１１３０の幅方向の縁部に近接する位置に位置してもよい。電極リードを設置することにより、音響変換ユニットにおける導電線の使用を避けて、構造を簡略化し、後続の製造及び組立を容易にすることができる。

図１３に示すように、支持アームの縁部に近接する領域でエッチングにより圧電層の圧電材料の表面が荒れて圧電材料の品質を低下させ、いくつかの実施例では、圧電層の面積が第２の電極層の面積と同じである場合、第１の電極層１１２１が圧電層の品質が高い圧電材料領域内に位置するために、圧電層の面積を第１の電極層１１２１の面積より小さくすることにより、第１の電極層１１２１の縁部領域が圧電層の縁部領域を避け、第１の電極層１１２１と圧電層との間に電極収縮チャネル１１２１２を形成する。電極収縮チャネル１１２１２を設置することにより、第１の電極層及び第２の電極層は、圧電層の縁部の品質が低い領域を避け、その結果、骨伝導音響伝達装置の信号対雑音比を向上させることができる。いくつかの実施例では、電極収縮チャネル１１２１２の幅は、２μｍ～２０μｍであってもよい。好ましくは、電極収縮チャネル１１２１２の幅は、２μｍ～１０μｍであってもよい。

図１４に示すように、いくつかの実施例では、質量素子１１４０が支持アーム１１３０に対して下向きに突出する場合を例として、音響変換ユニットは、支持アーム１１３０の長手方向に沿って延在する延在領域１１２１０をさらに含んでもよく、該延在領域１１２１０は、質量素子１１４０の上面に位置する。いくつかの実施例では、延在領域１１２１０の質量素子１１４０の上面に位置する縁部位置には、電極絶縁チャネル１１２００が設置されることにより、支持アーム１１３０に応力が過剰に集中するという問題の発生を防止し、支持アーム１１３０の安定性を向上させることができる。いくつかの実施例では、延在領域１１２１０の長さは、支持アーム１１３０の幅より大きい。ここで、延在領域１１２１０の長さは、支持アーム１１３０の幅に対応する。いくつかの実施例では、延在領域１１２１０の長さは、４μｍ～３０μｍである。好ましくは、延在領域１１２１０の長さは、４μｍ～１５μｍである。いくつかの実施例では、質量素子１１４０における延在領域１１２１０の長さは、支持アーム１１３０と質量素子１１４０の縁部との接続部位の幅の１．２倍～２倍である。好ましくは、質量素子１１４０における延在領域１１２１０の長さは、支持アーム１１３０と質量素子１１４０の縁部との接続部位の幅の１．２倍～１．５倍である。本実施例における音響変換ユニット、第１の電極層、第２の電極層、圧電層、振動ユニット、質量素子１１４０などの構造の材料、サイズなどのパラメータについて、図８～図１０の内容を参照することができ、本明細書では説明を省略する。

図１５は、本願のいくつかの実施例に係る他の骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。図１５に示す骨伝導音響伝達装置１５００の構造は、図８に示す骨伝導音響伝達装置８００の構造と大体に同じであるが、支持アームと基体構造体の接続方式が異なるという点で相違する。図１５に示すように、基体構造体１５１０は、直方体フレーム構造である。いくつかの実施例では、基体構造体１５１０の内部は、音響変換ユニットと振動ユニットを吊り下げるための中空部分を含んでもよい。いくつかの実施例では、振動ユニットは、４つの支持アーム１５３０及び質量素子１５４０を含んでもよく、４つの支持アーム１５３０は、一端が基体構造体１５１０の上面、下面又は基体構造体１５１０の中空部分の所在する側壁に接続され、他端が質量素子１５４０の上面、下面又は周方向の側壁に接続される。いくつかの実施例では、質量素子１５４０は、支持アーム１５３０に対して上向き及び／又は下向きに突出してもよい。例えば、４つの支持アーム１５３０の端部が質量素子１５４０の上面に接続される場合、質量素子１５４０は、支持アーム１５３０に対して下向きに突出してもよい。また例えば、４つの支持アーム１５３０の端部が質量素子１５４０の下面に接続される場合、質量素子１５４０は、支持アーム１５３０に対して上向きに突出してもよい。さらに例えば、４つの支持アーム１５３０の端部が質量素子１５４０の周方向の側壁に接続される場合、質量素子１５４０は、支持アーム１５３０に対して上向き及び下向きに突出してもよい。いくつかの実施例では、支持アーム１５３０の形状は台形であり、支持アーム１５３０の幅が大きい端は、質量素子１５４０に接続され、支持アーム１５３０の幅が小さい端は、基体構造体１５１０に接続される。なお、図８～図１０における音響変換ユニット８２０、第１の電極層８２１、第２の電極層８２３、圧電層８２２、振動ユニット、質量素子８４０、延在領域８２１０、電極絶縁チャネル８２０１、電極収縮チャネル、電極絶縁チャネル８２００などの部材の構造、サイズ、厚さなどのパラメータを骨伝導音響伝達装置１５００に応用することができ、本明細書ではさらに説明しない。

図１６は、本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の概略構成図である。図１６に示す骨伝導音響伝達装置１６００の構造は、図８に示す骨伝導音響伝達装置８００の構造とほぼ同じであるが、骨伝導音響伝達装置１６００の支持アーム１６３０の構造が骨伝導音響伝達装置８００の支持アーム８３０の構造と異なるという点で相違する。いくつかの実施例では、基体構造体１６１０の内部は、音響変換ユニットと振動ユニットを吊り下げるための中空部分を含んでもよい。いくつかの実施例では、振動ユニットは、４つの支持アーム１６３０及び質量素子１６４０を含んでもよく、４つの支持アーム１６３０は、一端が基体構造体１６１０の上面、下面又は基体構造体１６１０の中空部分の所在する側壁に接続され、他端が質量素子１６４０の上面、下面又は周方向の側壁に接続される。いくつかの実施例では、質量素子１６４０は、支持アーム１６３０に対して上向き及び／又は下向きに突出してもよい。例えば、４つの支持アーム１６３０の端部が質量素子１６４０の上面に接続される場合、質量素子１６４０は、支持アーム１６３０に対して下向きに突出してもよい。また例えば、４つの支持アーム１６３０の端部が質量素子１６４０の下面に接続される場合、質量素子１６４０は、支持アーム１６３０に対して上向きに突出してもよい。さらに例えば、４つの支持アーム１６３０の端部が質量素子１６４０の周方向の側壁に接続される場合、質量素子８４０は、支持アーム１６３０に対して上向き及び下向きに突出してもよい。いくつかの実施例では、質量素子１６４０の上面は、支持アーム１６３０の上面と同一水平面にあり、及び／又は、質量素子１６４０の下面は、支持アーム１６３０の下面と同一水平面にある。いくつかの実施例では、支持アーム１６３０の形状は、略Ｌ字形の構造であってもよい。図１６に示すように、支持アーム１６３０は、第１の支持アーム１６３１及び第２の支持アーム１６３２を含んでもよく、第１の支持アーム１６３１の一端部は、第２の支持アーム１６３２の一端部に接続され、第１の支持アーム１６３１と第２の支持アーム１６３２は、一定の夾角を有する。いくつかの実施例では、該夾角の範囲は、７５°～１０５°である。いくつかの実施例では、第１の支持アーム１６３１の第１の支持アーム１６３１と第２の支持アーム１６３２との接続箇所から離れた端が基体構造体１６１０に接続され、第２の支持アーム１６３２の第１の支持アーム１６３１と第２の支持アーム１６３２との接続箇所から離れた端が質量素子１６４０の上面、下面又は周側の側壁に接続されることにより、質量素子１６４０は、基体構造体１６１０の中空部分に宙吊りに設置される。

いくつかの実施例では、音響変換ユニットは、多層構造であり、第１の電極層、第２の電極層、圧電層、弾性層、シード層、電極収縮チャネル、電極絶縁チャネルなどの構造を含んでもよい。音響変換ユニットの各層構造、質量素子１６４０などについて、本願の明細書の図８～図１０における音響変換ユニット８２０、第１の電極層８２１、第２の電極層８２３、圧電層８２２、振動ユニット、質量素子８４０、延在領域８２１０、電極絶縁チャネル８２０１、電極収縮チャネル、電極絶縁チャネル８２００の説明を参照することができ、本明細書ではさらに説明しない。

いくつかの実施例では、上記いずれか一項の実施例に記載の骨伝導音響伝達装置において、位置制限構造体（図示せず）をさらに含んでもよく、該位置制限構造体は、板状構造である。いくつかの実施例では、位置制限構造体は、基体構造体の中空部分に位置してもよく、位置制限構造体は、積層構造体の上方又は下方に位置するとともに、積層構造体に対向して設置されてもよい。いくつかの実施例では、基体構造体が上下に貫通する構造体である場合、位置制限構造体は、基体構造体の頂部又は底部に位置してもよい。位置制限構造体と積層構造体の質量素子が間隔を隔てて設置され、大きな衝撃を受けるときに、位置制限構造体が積層構造体の質量素子の振幅を制限することにより、振動が激しくて装置を損傷させることを避けることができる。いくつかの実施例では、位置制限構造体は、剛性の構造（例えば、位置制限ブロック）であってもよく、一定の弾性を有する構造（例えば、弾性クッション、緩衝片持ち梁、又は緩衝支持アームと位置制限ブロックが同時に設置された構造など）であってもよい。

積層構造体は、固有周波数を有し、外部振動信号の周波数が該固有周波数に近接する場合、積層構造体は、大きな振幅を発生させて、大きな電気信号を出力する。したがって、骨伝導音響伝達装置の外部振動に対する応答は、固有周波数の近くに共振ピークが発生すると表現される。いくつかの実施例では、積層構造体のパラメータを変化させて、積層構造体の固有周波数を音声帯域範囲内に移動させることにより、骨伝導音響伝達装置の共振ピークを音声帯域範囲内にし、骨伝導音響伝達装置の音声帯域（例えば、共振ピークの前の周波数範囲）の振動に対する応答感度を向上させることができる。図１７に示すように、積層構造体の固有周波数が前倒しになった周波数応答曲線（図１７の実線曲線）における共振ピーク１７０１に対応する周波数は、積層構造体の固有周波数を変化させない周波数応答曲線（図１７の破線曲線）における共振ピーク１７０２に対応する周波数より小さい。周波数が共振ピーク１７０１の所在する周波数より小さい外部振動信号について、実線曲線に対応する骨伝導音響伝達装置は、より高い感度を有する。

積層構造体の変位出力式は、以下のとおりである。

式中、Ｍは、積層構造体の質量であり、Ｒは、積層構造体の減衰であり、Ｋは、積層構造体の弾性係数であり、Ｆは、駆動力の振幅であり、ｘ_ａは、積層構造体の変位であり、ｗは、外力の角周波数であり、ｗ_０は、積層構造体の固有周波数である。外力の角周波数
であれば、ｗＭ＜Ｋｗ^－１である。（Ｍを大きくするか、又はＫを小さくするか、又はＭを大きくすると共にＫを小さくすることにより）積層構造体の固有周波数ｗ_０を小さくすると、|ｗＭ＜Ｋｗ^－１|は、小さくなり、対応する変位出力ｘ_ａは、大きくなる。加振力の周波数ｗ＝ｗ_０であれば、ｗＭ＝Ｋｗ^－１である。振動－電気信号変換素子（積層構造体）の固有周波数ｗ_０を変化させると、対応する変位出力ｘ_ａは変化しない。加振力の周波数ｗ＞ｗ_０であれば、ｗＭ＞Ｋｗ^－１である。（Ｍを大きくするか、又はＫを小さくするか、又はＭを大きくすると共にＫを小さくすることにより）振動－電気信号変換素子の固有周波数ｗ_０を小さくすると、|ｗＭ－Ｋｗ^－１|は、大きくなり、対応する変位出力ｘ_ａは、小さくなる。

共振ピークが前倒しになるにつれて、音声帯域においてピーク値が現れる。骨伝導音響伝達装置が信号をピックアップするときに共振ピーク帯域において信号が多すぎて、通話効果を低下させる。いくつかの実施例では、骨伝導音響伝達装置により収集された音声信号の品質を向上させるために、積層構造体に減衰構造層を設置してもよく、該減衰構造層は、振動中の積層構造体のエネルギー損失、特に共振周波数帯域での損失を増加させることができる。ここで、機械的品質係数の逆数１／Ｑを利用して減衰係数を以下のように説明する。

式中、Ｑ^－１は、品質係数の逆数であり、構造損失係数ηとも呼ばれ、Δｆは、共振振幅の半分での周波数差値ｆ１－ｆ２（３ｄＢ帯域幅とも呼ばれる）であり、ｆ０は、共振周波数である。

積層構造体の損失係数ηと減衰材料の損失係数ｔａｎδとの関係は以下のとおりである。

式中、Ｘは、剪断パラメータであり、積層構造体の各層の厚さ、材料属性に関連している。Ｙは、剛性パラメータであり、積層構造体の各層の厚さ、ヤング率に関連している。

式（２）及び式（３）から分かるように、減衰構造層の材料と積層構造体の各層の材料を調整することにより、積層構造体の損失係数ηを適切な範囲に調整することができる。積層構造体の減衰構造層の減衰が大きくなるにつれて、機械的品質係数Ｑが小さくなり、対応する３ｄＢ帯域幅が大きくなる。減衰構造層の減衰は、異なる応力（変形）状態で異なり、例えば、応力が高いか又は振幅が大きいときに減衰が大きい。したがって、積層構造体は、非共振領域での振幅が小さく、共振領域での振幅が大きいという特徴に基づいて、減衰構造層を増加させることにより、非共振領域での骨伝導音響伝達装置の感度を低下させないことを保証すると共に、共振領域のＱ値を低下させ、骨伝導音響伝達装置の周波数応答を周波数帯域全体において平坦にすることができる。図１８は、本願のいくつかの実施例に係る、減衰構造層を有する骨伝導音響伝達装置及び減衰構造層を有さない骨伝導音響伝達装置の周波数応答曲線図である。図１８に示すように、減衰構造層を有する骨伝導音響伝達装置が出力した電気信号の周波数応答曲線１８０２は、減衰構造層が設置されていない骨伝導音響伝達装置が出力した電気信号の周波数応答曲線１８０１より平坦である。

いくつかの実施例では、骨伝導音響伝達装置は、少なくとも１層の減衰構造層を含んでもよく、少なくとも１層の減衰構造層の周側は、基体構造体に接続されてもよい。いくつかの実施例では、少なくとも１層の減衰構造層は、積層構造体の上面及び／又は下面、又は積層構造体の多層層状構造の間に位置してもよい。いくつかの実施例では、マクロサイズの積層構造体及び基体構造体について、減衰構造層を基体構造体又は積層構造体の表面に直接接着してもよい。いくつかの実施例では、ＭＥＭＳデバイスについて、半導体プロセス、例えば、蒸着、スピンコーティング、マイクロアセンブリなどの方式で、減衰構造層を積層構造体及び基体構造体に接続してもよい。いくつかの実施例では、減衰構造層の形状は、円形、楕円形、三角形、四角形、六角形、八角形などの規則的な形状であってもよい。いくつかの実施例では、減衰膜の材料、サイズ、厚さなどを選択することにより、骨伝導音響伝達装置の電気信号の出力効果を向上させることができる。

減衰構造層をより明確に説明するために、片持ち梁式の骨伝導音響伝達装置（例えば、図１に示す骨伝導音響伝達装置１００、図３に示す骨伝導音響伝達装置３００、図４に示す骨伝導音響伝達装置４００）を例示的に説明する。図１９は、本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の断面図である。図１９に示すように、骨伝導音響伝達装置１９００は、基体構造体１９１０、積層構造体１９２０及び減衰構造層１９３０を含んでもよい。さらに、積層構造体１９２０は、一端が基体構造体１９１０の上面に接続され、他端が基体構造体１９１０の中空部分に宙吊りに設置され、減衰構造層１９３０は、積層構造体１９２０の上面に位置する。減衰構造層１９３０の面積は、積層構造体１９２０の面積より大きくてもよく、すなわち、減衰構造層１９３０は、積層構造体１９２０の上面を覆うだけでなく、積層構造体１９２０と基体構造体１９１０との間の空隙を覆うことができる。いくつかの実施例では、減衰構造層１９３０の少なくとも一部の周側は、基体構造体１９１０に固定されてもよい。

図２０は、本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の断面図である。図２０に示すように、骨伝導音響伝達装置２０００は、基体構造体２０１０、積層構造体２０２０及び２つの減衰構造層を含んでもよく、２つの減衰構造層は、第１の減衰構造層２０３０及び第２の減衰構造層２０４０を含む。さらに、第２の減衰構造層２０４０は、基体構造体２０１０の上面に接続され、積層構造体２０２０の下面は、第２の減衰構造層２０４０の上面に接続され、積層構造体２０２０の一端は、基体構造体２０１０の中空部分に宙吊りに設置され、第１の減衰構造層２０３０は、積層構造体２０２０の上面に接続される。第１の減衰構造層２０３０及び／又は第２の減衰構造層２０４０の面積は、積層構造体２０２０の面積より大きい。

図２１は、本願のいくつかの実施例に係る骨伝導音響伝達装置の断面図である。図２１に示すように、骨伝導音響伝達装置２１００は、基体構造体２１１０、積層構造体２１２０及び減衰構造層２１３０を含んでもよい。さらに、減衰構造層２１３０は、基体構造体２１１０の下面に位置する。積層構造体２１２０は、下面が減衰構造層２１３０の上面に接続され、一端が基体構造体２１１０の中空部分に宙吊りに設置される。

なお、減衰構造層（例えば、減衰構造層１９３０）の位置は、上記図１９～図２１に示す積層構造体の上面及び／又は下面に限定されず、積層構造体の多層層状構造の間に位置してもよい。例えば、減衰構造層は、弾性層と第１の電極層との間に位置してもよい。また例えば、減衰構造層は、第１の弾性層と第２の弾性層との間に位置してもよい。また、減衰構造層は、上記片持ち梁式の骨伝導音響伝達装置に限定されず、図５、図７、図８、図１１、図１５及び図１６に示す骨伝導音響伝達装置に応用されてもよく、本明細書では説明を省略する。

以上は基本概念を説明してきたが、当業者にとっては、上記詳細な開示は、単なる例として提示されているに過ぎず、本願を限定するものではないことは明らかである。本明細書では明確に記載されていないが、当業者は、本願に対して様々な変更、改良及び修正を行うことができる。これらの変更、改良及び修正は、本願によって示唆されることが意図されるため、本願の例示的な実施例の趣旨及び範囲内にある。

また、本願の実施例を説明するために、本願において特定の用語が使用されている。例えば、「１つの実施例」、「一実施例」、及び／又は「いくつかの実施例」は、本願の少なくとも１つの実施例に関連した特定の特徴、構造又は特性を意味する。したがって、本明細書の様々な部分における「一実施例」、「１つの実施例」又は「１つの代替的な実施例」の２回以上の言及は、必ずしもすべてが同一の実施例を指すとは限らないことを強調し、理解されたい。また、本願の１つ以上の実施例における特定の特徴、構造又は特性は、適切に組み合わせられてもよい。

さらに、当業者には理解されるように、本願の各態様は、任意の新規かつ有用なプロセス、機械、製品又は物質の組み合わせ、又はそれらへの任意の新規かつ有用な改善を含む、いくつかの特許可能なクラス又はコンテキストで、例示及び説明され得る。よって、本願の各態様は、完全にハードウェアによって実行されてもよく、完全にソフトウェア（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）によって実行されてもよく、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせによって実行されてもよい。以上のハードウェア又はソフトウェアは、いずれも「データブロック」、「モジュール」、「エンジン」、「ユニット」、「アセンブリ」又は「システム」と呼ばれてもよい。さらに、本願の各態様は、コンピュータ読み取り可能なプログラムコードを含む１つ以上のコンピュータ読み取り可能な媒体に具現化されたコンピュータプログラム製品の形態を取ることができる。

さらに、特許請求の範囲に明確に記載されていない限り、本願に記載の処理要素又はシーケンスの列挙した順序、英数字の使用、又は他の名称の使用は、本願の手順及び方法の順序を限定するものではない。上記開示において、発明の様々な有用な実施例であると現在考えられるものを様々な例を通して説明しているが、そのような詳細は、単に説明のためのものであり、添付の特許請求の範囲は、開示される実施例に限定されないが、反対に、本願の実施例の趣旨及び範囲内にある全ての修正及び等価な組み合わせをカバーするように意図されることが理解されよう。例えば、上述したシステムアセンブリは、ハードウェアデバイスにより実装されてもよいが、ソフトウェアのみのソリューション、例えば、既存の処理装置又は移動装置に説明されたシステムをインストールすることにより実装されてもよい。

同様に、本願の実施例の前述の説明では、本願の開示を簡略化して、１つ以上の発明の実施例への理解を助ける目的で、様々な特徴が１つの実施例、図面又はその説明にまとめられることがあることが理解されるであろう。しかしながら、このような開示方法は、特許請求される主題が各請求項で列挙されるよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されるべきではない。実際に、実施例の特徴は、上記開示された単一の実施例のすべての特徴より少ない。

いくつかの実施例において成分及び属性の数を説明する数字が使用されており、このような実施例を説明するための数字は、いくつかの例において修飾語「約」、「ほぼ」又は「実質的」によって修飾されるものとして理解されるべきである。特に明記しない限り、「約」、「ほぼ」又は「実質的」は、上記数字が説明する値の±２０％の変動が許容されることを示す。よって、いくつかの実施例では、明細書及び特許請求の範囲において使用されている数値パラメータは、いずれも特定の実施例に必要な特性に応じて変化し得る近似値である。いくつかの実施例では、数値パラメータについては、規定された有効桁数を考慮すると共に、通常の丸め手法を採用すべきである。本願のいくつかの実施例におけるその範囲を決定するための数値範囲及びパラメータは近似値であるにもかかわらず、具体的な実施例では、このような数値は可能な限り正確に設定される。

本願において参照されている全ての特許、特許出願、公開特許公報、及び、論文、書籍、仕様書、刊行物、文書などのような他の資料は、本願の内容と一致しないか又は矛盾する出願経過文書、及び（現在又は後に本願に関連する）本願の特許請求項の最も広い範囲に関して限定的な影響を有し得る文書を除いて、その全体が参照により本願に組み込まれる。なお、本願の添付資料における説明、定義、及び／又は用語の使用が本願に記載の内容と一致しないか又は矛盾する場合、本願における説明、定義、及び／又は用語の使用を優先するものとする。

最後に、本願に記載の実施例は、単に本願の実施例の原理を説明するものであることが理解されよう。他の変形例も本願の範囲内にある可能性がある。したがって、限定するものではなく、例として、本願の実施例の代替構成は、本願の教示と一致するように見なされてもよい。よって、本願の実施例は、本願において明確に紹介して説明された実施例に限定されない。

１００、３００、４００、５００、７００、８００、１０００ 骨伝導音響伝達装置
１１０、３１０、４１０、５１０、７１０、８１０ 基体構造体
１２０、３２０、４２０、５２０、７２０、８２０ 音響変換ユニット
１３０、３３０、４３０ 振動ユニット
１４０ 接続ベース
１３１ 第１の弾性層
１３２ 第２の弾性層
１２１、５２１ 第１の電極層
１２２、３２２、４２３、５２２ 圧電層
１２３、５２３ 第２の電極層
３２１、４２１ 第１の電極
４２２ 第２の電極
４２１０ 第１の櫛歯状構造体
４２２０ 第２の櫛歯状構造体 ５３０、７３０ サスペンション膜構造体
５３００ 孔
７４０、８４０、１６４０ 質量素子
８３０ 支持アーム
８２００、８２０１ 電極絶縁チャネル
８２１１ 電極リード
８２１０ 延在領域
１９２０ 積層構造体
１９３０ 減衰構造層

Claims (26)

1. 振動ユニット及び音響変換ユニットで形成された積層構造体と、
   前記積層構造体を載せるように構成され、前記積層構造体の少なくとも一側に物理的に接続された基体構造体と、
   を含み、
   前記基体構造体は、外部振動信号により振動が発生し、前記振動ユニットは、前記基体構造体の振動に応答して変形し、前記音響変換ユニットは、前記振動ユニットの変形に基づいて電気信号を生成することを特徴とする、骨伝導音響伝達装置。
2. 前記基体構造体は、内部が中空のフレーム構造体を含み、前記積層構造体は、一端が前記基体構造体に接続され、他端が前記フレーム構造体の中空位置に宙吊りに設置されることを特徴とする、請求項１に記載の骨伝導音響伝達装置。
3. 前記振動ユニットは、少なくとも１つの弾性層を含み、前記音響変換ユニットは、上から下へ順に設置された第１の電極層、圧電層及び第２の電極層を少なくとも含み、前記少なくとも１つの弾性層は、前記第１の電極層の上面又は第２の電極層の下面に位置することを特徴とする、請求項２に記載の骨伝導音響伝達装置。
4. 前記音響変換ユニットは、シード層をさらに含み、前記シード層は、前記第２の電極層の下面に位置することを特徴とする、請求項３に記載の骨伝導音響伝達装置。
5. 前記第１の電極層、前記圧電層及び／又は前記第２の電極層の被覆面積は、前記積層構造体の面積以下であり、前記第１の電極層、前記圧電層及び／又は前記第２の電極層は、前記積層構造体と前記基体構造体との接続箇所に近接することを特徴とする、請求項３に記載の骨伝導音響伝達装置。
6. 前記振動ユニットは、少なくとも１つの弾性層を含み、前記音響変換ユニットは、電極層及び圧電層を少なくとも含み、前記少なくとも１つの弾性層は、前記電極層の表面に位置することを特徴とする、請求項２に記載の骨伝導音響伝達装置。
7. 前記電極層は、第１の電極及び第２の電極を含み、前記第１の電極は、第１の櫛歯状構造体に折り曲げられ、前記第２の電極は、第２の櫛歯状構造体に折り曲げられ、前記第１の櫛歯状構造体は、前記第２の櫛歯状構造体と噛合して前記電極層を形成し、前記電極層は、前記圧電層の上面又は下面に位置することを特徴とする、請求項６に記載の骨伝導音響伝達装置。
8. 前記第１の櫛歯状構造体及び前記第２の櫛歯状構造体は、前記積層構造体の長手方向に沿って延在することを特徴とする、請求項７に記載の骨伝導音響伝達装置。
9. 前記振動ユニットは、サスペンション膜構造体を含み、前記音響変換ユニットは、上から下へ順に設置された第１の電極層、圧電層及び第２の電極層を含み、前記サスペンション膜構造体は、その周側により前記基体構造体に接続され、前記音響変換ユニットは、前記サスペンション膜構造体の上面又は下面に位置することを特徴とする、請求項１に記載の骨伝導音響伝達装置。
10. 前記サスペンション膜構造体は、複数の孔を含み、前記複数の孔は、前記音響変換ユニットの周方向に沿って分布することを特徴とする、請求項９に記載の骨伝導音響伝達装置。
11. 前記音響変換ユニットの縁部から前記複数の孔の中心までの径方向の間隔は、１００μｍ～４００μｍであることを特徴とする、請求項１０に記載の骨伝導音響伝達装置。
12. 前記音響変換ユニットは、環状構造であり、前記環状構造の内側領域での前記サスペンション膜構造体の厚さは、前記環状構造の外側領域での前記サスペンション膜構造体の厚さより大きいことを特徴とする、請求項９に記載の骨伝導音響伝達装置。
13. 前記音響変換ユニットは、環状構造であり、前記環状構造の内側領域での前記サスペンション膜構造体の密度は、前記環状構造の外側領域での前記サスペンション膜構造体の密度より大きいことを特徴とする、請求項９に記載の骨伝導音響伝達装置。
14. 前記振動ユニットは、質量素子をさらに含み、前記質量素子は、前記サスペンション膜構造体の上面又は下面に位置することを特徴とする、請求項９に記載の骨伝導音響伝達装置。
15. 前記音響変換ユニット及び前記質量素子は、それぞれ前記サスペンション膜構造体の異なる側に位置することを特徴とする、請求項１４に記載の骨伝導音響伝達装置。
16. 前記音響変換ユニット及び前記質量素子は、前記サスペンション膜構造体の同じ側に位置し、前記音響変換ユニットは、環状構造であり、前記環状構造は、前記質量素子の周方向に沿って分布することを特徴とする、請求項１４に記載の骨伝導音響伝達装置。
17. 前記振動ユニットは、少なくとも１つの支持アーム及び質量素子を含み、前記質量素子は、前記少なくとも１つの支持アームにより前記基体構造体に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の骨伝導音響伝達装置。
18. 前記音響変換ユニットは、前記少なくとも１つの支持アームの上面、下面又は内部に位置することを特徴とする、請求項１７に記載の骨伝導音響伝達装置。
19. 前記音響変換ユニットは、上から下へ順に設置された第１の電極層、圧電層及び第２の電極層を含み、前記第１の電極層又は前記第２の電極層は、前記少なくとも１つの支持アームの上面又は下面に接続されることを特徴とする、請求項１８に記載の骨伝導音響伝達装置。
20. 前記質量素子は、前記第１の電極層又は前記第２の電極層の上面又は下面に位置することを特徴とする、請求項１９に記載の骨伝導音響伝達装置。
21. 前記第１の電極層、前記圧電層及び／又は前記第２の電極層の面積は、前記支持アームの面積以下であり、前記第１の電極層、前記圧電層及び／又は第２の電極層の一部又は全部は、前記少なくとも１つの支持アームの上面又は下面を覆うことを特徴とする、請求項２０に記載の骨伝導音響伝達装置。
22. 前記第１の電極層の面積は、前記圧電層の面積以下であり、前記第１の電極層の全領域は、前記圧電層の表面に位置することを特徴とする、請求項２１に記載の骨伝導音響伝達装置。
23. 前記音響変換ユニットの前記第１の電極層、前記圧電層、及び前記第２の電極層は、前記質量素子又は／及び前記支持アームと前記基体構造体との接続箇所に近接することを特徴とする、請求項２１に記載の骨伝導音響伝達装置。
24. 前記少なくとも１つの支持アームは、少なくとも１つの弾性層を含み、前記少なくとも１つの弾性層は、前記第１の電極層又は前記第２の電極層の上面及び／又は下面に位置することを特徴とする、請求項２３に記載の骨伝導音響伝達装置。
25. 前記基体構造体の中空部分に位置する位置制限構造体をさらに含み、前記位置制限構造体は、前記基体構造体に接続され、前記質量素子の上方及び／又は下方に位置することを特徴とする、請求項１７に記載の骨伝導音響伝達装置。
26. 前記積層構造体の上面、下面及び／又は内部を覆う少なくとも１つの減衰層をさらに含むことを特徴とする、請求項１～２５のいずれか一項に記載の骨伝導音響伝達装置。

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