(57)【要約】【課題】一対の電極で振動膜を均等な力で挟持でき、安定した膜振動が得られる静電型超音波トランスデューサを提供する。【解決手段】貫通穴を有する第１の電極と、貫通穴を有する第２の電極と、前記第１の電極の前記貫通穴と前記第２の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第１の電極と前記第２の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有し、該導電層に直流バイアス電圧が印加される振動膜と、を含み、前記一対の電極のうちいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の面における中央部付近を、凸形状を有する板状固定部材の凸部が当接するようにして、該板状固定部材と前記一対の電極とを一体的に固定されるとともに、前記一対の電極間には超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯の信号波で変調した変調波が印加される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通穴を有する第１の電極と、
貫通穴を有する第２の電極と、
前記第１の電極の前記貫通穴と前記第２の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置さ
れかつ前記第１の電極と前記第２の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層
を有し、該導電層に直流バイアス電圧が印加される振動膜と、
を含み、
前記一対の電極のうちいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の面における中央部
付近を、凸形状を有する板状固定部材の凸部が当接するようにして、該板状固定部材と前
記一対の電極とを一体的に固定されるとともに、
前記一対の電極間には超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯の信号波で変調した
変調波が印加されることを特徴とする静電型超音波トランスデューサ。
【請求項２】
前記板状固定部材は、前記一対の電極のいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の
面に当接する前記板状固定部材の面が凸面状の曲面に形成されていることを特徴とする請
求項１に記載の静電型超音波トランスデューサ。
【請求項３】
前記板状固定部材は、前記一対の電極のいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の
面に当接する前記板状固定部材の面の中央部に突起を有することを特徴とする請求項１に
記載の静電型超音波トランスデューサ。
【請求項４】
スリット状の貫通穴を有する第１の電極と、
スリット状の貫通穴を有する第２の電極と、
前記第１の電極の前記貫通穴と前記第２の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置さ
れ、かつ前記第１の電極と前記第２の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電
層を有し、該導電層に直流バイアス電圧が印加される振動膜と、を含み、
前記一対の電極は、前記貫通穴の内部に前記貫通穴の長手方向に配置された電極層を有
し、
前記一対の電極のうちいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の面における中央部
付近を、凸形状を有する板状固定部材の凸部が当接するようにして、該板状固定部材と前
記一対の電極とを一体的に固定されるとともに、
前記一対の電極における前記電極層間には超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯
域の信号波で変調した変調波が印加されること
を特徴とする静電型超音波トランスデューサ。
【請求項５】
前記板状固定部材は、前記一対の電極のいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の
面に当接する前記板状固定部材の面が凸面状の曲面に形成されていることを特徴とする請
求項４に記載の静電型超音波トランスデューサ。
【請求項６】
前記板状固定部材は、前記一対の電極のいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の
面に当接する前記板状固定部材の面の中央部に突起を有することを特徴とする請求項４に
記載の静電型超音波トランスデューサ。
【請求項７】
前記第１の電極の前記貫通穴および前記第２の電極の前記貫通穴の内部に、前記貫通穴
の長手方向に平行であると共に前記振動膜の非振動時における表面に対して前記貫通穴の
深さ方向に所定の間隔を持って対向する振動膜対向面を備えるブリッジ部を有し、
前記ブリッジ部の前記振動膜対向面に前記電極層が形成されていること
を特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の静電型超音波トランスデューサ。
【請求項８】
前記第１の電極、第２の電極、および前記ブリッジ部が非導電性材料で形成されている
こと
を特徴とする請求項７に記載の静電型超音波トランスデューサ。
【請求項９】
前記第１の電極と前記第２の電極との少なくともいずれか一方に、
前記貫通穴の内部に前記貫通穴を短手方向に横断する補強部材を有すること
を特徴とする請求項４から８のいずれかに記載の静電型超音波トランスデューサ。
【請求項１０】
前記振動膜は、導電層が多層に形成されていること
を特徴とする請求項４から９のいずれかに記載の静電型超音波トランスデューサ。
【請求項１１】
貫通穴を有する第１の電極と、
貫通穴を有する第２の電極と、
前記第１の電極の前記貫通穴と前記第２の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置さ
れかつ前記第１の電極と前記第２の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層
を有し、該導電層に直流バイアス電圧が印加される振動膜と、
を含み、
前記第１の電極と、第２の電極とは、前記貫通穴の内部に、前記振動膜に対して対向す
る対向電極部を有し、
前記一対の電極のうちいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の面における中央部
付近を、凸形状を有する板状固定部材の凸部が当接するようにして、該板状固定部材と前
記一対の電極とを一体的に固定されるとともに、
前記一対の電極間には超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯の信号波で変調した
変調波が印加されることを
特徴とする静電型超音波トランスデューサ。
【請求項１２】
前記対向電極部は、前記貫通穴の外周部と内部とを架橋するブリッジ構造の対向電極部
であることを特徴とする請求項１１に記載の静電型超音波トランスデューサ。
【請求項１３】
前記ブリッジ構造が十字構造であることを特徴とする請求項１２に記載の静電型超音波
トランスデューサ。
【請求項１４】
可聴周波数帯の信号波を生成する信号源から出力される信号波により超音波周波数帯の
キャリア波を変調し、該変調波により静電型超音波トランスデューサを駆動することによ
り可聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカであって、
前記静電型超音波トランスデューサは、
スリット状の貫通穴を有する第１の電極と、
スリット状の貫通穴を有する第２の電極と、
前記第１の電極の前記貫通穴と前記第２の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置さ
れ、かつ前記第１の電極と前記第２の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電
層を有し、該導電層に直流バイアス電圧が印加される振動膜と、を含み、
前記一対の電極は、前記貫通穴の内部に前記貫通穴の長手方向に配置された電極層を有
し、
前記一対の電極のうちいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の面における中央部
付近を、凸形状を有する板状固定部材の凸部が当接するようにして、該板状固定部材と前
記一対の電極とを一体的に固定されるとともに、
前記一対の電極における前記電極層間には超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯
域の信号波で変調した変調波が印加されること
を特徴とする超音波スピーカ。
【請求項１５】
スリット状の貫通穴を有する第１の電極と、
スリット状の貫通穴を有する第２の電極と、
前記第１の電極の前記貫通穴と前記第２の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置さ
れ、かつ前記第１の電極と前記第２の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電
層を有し、該導電層に直流バイアス電圧が印加される振動膜と、を含み、
前記一対の電極は、前記貫通穴の内部に前記貫通穴の長手方向に配置された電極層を有
し、
前記一対の電極のうちいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の面における中央部
付近を、凸形状を有する板状固定部材の凸部が当接するようにして、該板状固定部材と前
記一対の電極とを一体的に固定される、静電型超音波トランスデューサを使用すると共に
、
信号源により可聴周波数帯の信号波を生成する手順と、
キャリア波供給源により超音波周波数帯のキャリア波を生成する手順と、
前記キャリア波を前記可聴周波数帯の信号波により変調した変調信号を生成する手順と
、
前記一対の電極における前記電極層間に前記変調信号を印加することにより前記静電型
超音波トランスデューサを駆動する手順と、
を含むことを特徴とする静電型超音波トランスデューサの音声信号再生方法。
【請求項１６】
音響ソースから供給される音声信号により超音波周波数帯域の搬送波信号を変調し、該
変調信号により静電型超音波トランスデューサを駆動して可聴周波数帯の信号音を再生す
る超音波スピーカと、
映像を投影面に投影する投影光学系と、
で構成される表示装置であって、
前記超音波スピーカの静電型超音波トランスデューサは、
スリット状の貫通穴を有する第１の電極と、
スリット状の貫通穴を有する第２の電極と、
前記第１の電極の前記貫通穴と前記第２の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置さ
れ、かつ前記第１の電極と前記第２の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電
層を有し、該導電層に直流バイアス電圧が印加される振動膜と、を含み、
前記一対の電極は、前記貫通穴の内部に前記貫通穴の長手方向に配置された電極層を有
し、
前記一対の電極のうちいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の面における中央部
付近を、凸形状を有する板状固定部材の凸部が当接するようにして、該板状固定部材と前
記一対の電極とを一体的に固定されるとともに、
前記一対の電極における前記電極層間には超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯
域の信号波で変調した変調波が印加されること
を特徴とする表示装置。
【請求項１７】
音響ソースから供給される音声信号のうち第一の音域の信号により超音波周波数帯域の
搬送波信号を変調し、該変調信号により静電型超音波トランスデューサを駆動し可聴周波
数帯の信号音を再生する超音波スピーカと、
前記音響ソースから供給される音声信号のうち前記第一の音域よりも低い第二の音域の
信号を再生する低音再生用スピーカと、
を有する指向性音響システムであって、
前記超音波スピーカの静電型超音波トランスデューサは、
スリット状の貫通穴を有する第１の電極と、
スリット状の貫通穴を有する第２の電極と、
前記第１の電極の前記貫通穴と前記第２の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置さ
れ、かつ前記第１の電極と前記第２の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電
層を有し、該導電層に直流バイアス電圧が印加される振動膜と、を含み、
前記一対の電極は、前記貫通穴の内部に前記貫通穴の長手方向に配置された電極層を有
し、
前記一対の電極のうちいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の面における中央部
付近を、凸形状を有する板状固定部材の凸部が当接するようにして、該板状固定部材と前
記一対の電極とを一体的に固定されるとともに、
前記一対の電極における前記電極層間には超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯
域の信号波で変調した変調波が印加されること
を特徴とする指向性音響システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性の鋭い音響放射装置に使用される静電型超音波トランスデューサに係
り、具体的には安定した膜振動が得られる、静電型超音波トランスデューサ、該静電型超
音波トランスデューサを備える超音波スピーカ、静電型超音波トランスデューサの音声信
号再生方法、超音波スピーカを備える表示装置、および指向性音響システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
指向性の鋭い音響放射装置に使用される超音波トランスデューサとしては、圧電方式と
静電方式のものが提案されている。圧電方式の超音波トランスデューサは共振点が鋭く広
帯域化が困難であるため音再現性に乏しいという欠点を有している（例えば、特許文献１
、２を参照）。
【０００３】
これに対し静電方式の超音波トランスデューサは振動膜の共振自体が鋭くなく、また音
響管の気柱共鳴現象を用いる事で広帯域化が可能で音再現性に優れている（音質がよい）
という長所を持つ（例えば、特許文献３を参照）。
【０００４】
図１３は、従来技術の静電型超音波トランスデューサ３を示す図である。図１３（Ａ）
は静電型超音波トランスデューサ３の断面を示しており、静電型超音波トランスデューサ
３は、振動電極（電極層）３２を有する振動膜３０と、該振動膜３０のそれぞれの面に対
向して設けられた前面側固定電極６０Ａ及び背面側固定電極６０Ｂからなる一対の固定電
極とを有している。振動膜３０は電極を形成する振動電極（電極層）３２を誘電体膜（絶
縁膜）３１、３３で挟むように形成されている。
【０００５】
また、振動膜３０を挟持する前面側固定電極６０Ａには複数の貫通穴６１Ａが設けられ
ており、かつ背面側固定電極６０Ｂには前面側固定電極６０Ａに設けた各貫通穴６１Ａに
対向する位置に同一形状の貫通穴６１Ｂが設けられている。前面側固定電極６０Ａと背面
側固定電極６０Ｂは、それぞれ支持部材６２によって振動膜３０から所定のギャップを隔
てて支持されており、振動膜３０と固定電極とが一部空隙を介して対向するように支持部
材６２は形成されている。図１３（Ｂ）はトランスデューサの片側平面外観を示したもの
であり、前面側固定電極６０Ａ上に複数の貫通穴６１Ａがハニカム状に配列されている。
【０００６】
直流電源３６は、振動電極３２に直流バイアス電圧を印加するための電源であり、交流
信号３７Ａ、３７Ｂは、振動膜３０を駆動するために、前面側固定電極６０Ａと背面側固
定電極６０Ｂに印加される信号である。上記の構成により、静電型超音波トランスデュー
サ３の前面側固定電極６０Ａと背面側固定電極６０Ｂとには、センタータップを基準にし
て、振幅が等しく、位相が互いに反転した交流信号３７Ａ、３７Ｂが印加される。
【０００７】
このようにして、交流信号の極性の変化に応じて振動膜３０が同方向に静電吸引と静電
斥力を受けながら、交互に静電力が働く方向が変化するので、大きな膜振動、すなわち、
パラメトリックアレイ効果を得るのに十分な音圧レベルの音響信号を発生することができ
る。このように、図１０に示す静電型超音波トランスデューサ３は、振動膜３０が一対の
固定電極６０Ａ、６０Ｂから力を受けて振動することからプッシュプル（Ｐｕｓｈ−Ｐｕ
ｌｌ）型の静電型超音波トランスデューサと呼ばれている。
【特許文献１】特開昭６１−２９６８９７号公報
【特許文献２】特開２０００−２８７２９７号公報
【特許文献３】特開２００６−９３９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した静電型超音波トランスデューサは、共振型の超音波トランスデューサに比べて
、広帯域化が可能で音再現性に優れている（音質がよい）という長所を有している。
【０００９】
しかし、この静電型超音波トランスデューサではその構造上、一対の電極で振動膜を均
一な力で押さえることが難しく、その結果上記一対の電極間に空隙が発生するなどして、
上記一対の電極で振動膜を均一な力、均一な距離で挟持することが困難であった。
静電型超音波トランスデューサでは、振動膜が安定して同一の振動をすることで、高い
音響エネルギーを空中に放出することが必要とされているが、従来の静電型超音波トラン
スデューサでは振動膜の安定振動に限界があった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、一対の電極で振動膜を均等な
力で挟持でき、安定した膜振動が得られる静電型超音波トランスデューサ、該静電型超音
波トランスデューサを備える超音波スピーカ、静電型超音波トランスデューサの音声信号
再生方法、超音波スピーカを備える表示装置、および指向性音響システムを提供すること
を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の静電型超音波トランスデューサは、貫通穴を有す
る第１の電極と、貫通穴を有する第２の電極と、前記第１の電極の前記貫通穴と前記第２
の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置されかつ前記第１の電極と前記第２の電極と
からなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有し、該導電層に直流バイアス電圧が印
加される振動膜と、を含み、前記一対の電極のうちいずれか一方の電極の前記振動膜とは
反対側の面における中央部付近を、凸形状を有する板状固定部材の凸部が当接するように
して、該板状固定部材と前記一対の電極とを一体的に固定されるとともに、前記一対の電
極間には超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯の信号波で変調した変調波が印加さ
れることを特徴とする。
上記構成により、振動膜を挟んだ一対の電極のうちの一方の電極の背面中央付近が板
状固定部材の凸部で当接し、前記一対の電極の周辺部分が上記板状固定部材により螺子等
で押さえつけられるように固定される。この結果、静電型超音波トランスデューサにおけ
る一対の電極は音響放射面が若干凸面となるように構成され、その結果一対の電極間にほ
ぼ均一な力が加わり、振動膜が均一な力（距離）で保持され、安定した膜振動が得られる
。
【００１２】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記板状固定部材は、前記一対の電
極のいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の面に当接する前記板状固定部材の面が
凸面状の曲面に形成されていることを特徴とする。
上記構成により、振動膜を挟んだ一対の電極のうちの一方の電極の背面中央付近が板状
固定部材の凸面で当接し、前記一対の電極の周辺部分が上記板状固定部材により螺子等で
押さえつけられるように固定される。この結果、静電型超音波トランスデューサにおける
一対の電極は音響放射面が若干凸面となるように構成され、その結果一対の電極間にほぼ
均一な力が加わり、振動膜が均一な力（距離）で保持され、安定した膜振動が得られる。
【００１３】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記板状固定部材は、前記一対の電
極のいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の面に当接する前記板状固定部材の面の
中央部に突起を有することを特徴とする。
上記構成により、振動膜を挟んだ一対の電極のうちの一方の電極の背面中央付近が板状
固定部材の中央部に形成された突起に当接し、前記一対の電極の周辺部分が上記板状固定
部材により螺子等で押さえつけられるように固定される。この結果、静電型超音波トラン
スデューサにおける一対の電極は音響放射面が若干凸面となるように構成され、その結果
一対の電極間にほぼ均一な力が加わり、振動膜が均一な力（距離）で保持され、安定した
膜振動が得られる。
【００１４】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、スリット状の貫通穴を有する第１の
電極と、スリット状の貫通穴を有する第２の電極と、前記第１の電極の前記貫通穴と前記
第２の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置され、かつ前記第１の電極と前記第２の
電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有し、該導電層に直流バイアス電
圧が印加される振動膜と、を含み、前記一対の電極は、前記貫通穴の内部に前記貫通穴の
長手方向に配置された電極層を有し、前記一対の電極のうちいずれか一方の電極の前記振
動膜とは反対側の面における中央部付近を、凸形状を有する板状固定部材の凸部が当接す
るようにして、該板状固定部材と前記一対の電極とを一体的に固定されるとともに、前記
一対の電極における前記電極層間には超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯域の信
号波で変調した変調波が印加されることを特徴とする。
上記構成により、振動膜を挟んだ一対の電極のうちの一方の電極の背面中央付近が板状
固定部材の凸部で当接し、前記一対の電極の周辺部分が上記板状固定部材により螺子等で
押さえつけられるように固定される。この結果、静電型超音波トランスデューサにおける
一対の電極は音響放射面が若干凸面となるように構成され、その結果一対の電極間にほぼ
均一な力が加わり、振動膜が均一な力（距離）で保持され、安定した膜振動が得られる。
【００１５】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記板状固定部材は、前記一対の電
極のいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の面に当接する前記板状固定部材の面が
凸面状の曲面に形成されていることを特徴とする。
上記構成により、振動膜を挟んだ一対の電極のうちの一方の電極の背面中央付近が板状
固定部材の凸面で当接し、前記一対の電極の周辺部分が上記板状固定部材により螺子等で
押さえつけられるように固定される。この結果、静電型超音波トランスデューサにおける
一対の電極は音響放射面が若干凸面となるように構成され、その結果一対の電極間にほぼ
均一な力が加わり、振動膜が均一な力（距離）で保持され、安定した膜振動が得られる。
【００１６】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記板状固定部材は、前記一対の電
極のいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の面に当接する前記板状固定部材の面の
中央部に突起を有することを特徴とする。
上記構成により、振動膜を挟んだ一対の電極のうちの一方の電極の背面中央付近が板状
固定部材の中央部に形成された突起に当接し、前記一対の電極の周辺部分が上記板状固定
部材により螺子等で押さえつけられるように固定される。この結果、静電型超音波トラン
スデューサにおける一対の電極は音響放射面が若干凸面となるように構成され、その結果
一対の電極間にほぼ均一な力が加わり、振動膜が均一な力（距離）で保持され、安定した
膜振動が得られる。
【００１７】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記第１の電極の前記貫通穴および
前記第２の電極の前記貫通穴の内部に、前記貫通穴の長手方向に平行であると共に前記振
動膜の非振動時における表面に対して前記貫通穴の深さ方向に所定の間隔を持って対向す
る振動膜対向面を備えるブリッジ部を有し、前記ブリッジ部の前記振動膜対向面に前記電
極層が形成されていることを特徴とする。
上記構成の静電型超音波トランスデューサでは、振動膜を挟持する一対の電極のそれぞ
れに、スリット状（矩形状）の貫通穴を複数設け、前記貫通穴の長手方向に平行であると
共に前記振動膜の非振動時における表面に対して前記貫通穴の深さ方向に所定の間隔を持
って対向する振動膜対向面を備えるブリッジ部を有し、前記ブリッジ部の前記振動膜対向
面に電極層を形成する。
これにより、電極とブリッジ部とを一体として形成することができると共に、電極層を
容易に形成できる。
【００１８】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記第１の電極、第２の電極、およ
び前記ブリッジ部が非導電性材料で形成されていることを特徴とする。
上記構成の静電型超音波トランスデューサでは、  上記構成の静電型超音波トランスデ
ューサでは、第１の電極、第２の電極、およびブリッジ部を非導電性材料で形成し、ブリ
ッジ部の振動膜対向面に電極層を形成する。
これにより、静電型超音波トランスデューサの電極をプラスチック等の材料で形成する
ことができ、静電型超音波トランスデューサを軽量かつ安価に製作できる。
【００１９】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記第１の電極と前記第２の電極と
の少なくともいずれか一方に、前記貫通穴の内部に前記貫通穴を短手方向に横断する補強
部材を有することを特徴とする。
上記構成の静電型超音波トランスデューサでは、振動膜を挟持する一対の電極である前
記第１の電極と前記第２の電極との少なくともいずれか一方に、前記貫通穴の内部に前記
貫通穴を短手方向に横断する補強部材を設ける。
これにより、振動膜の振動面積を増大するとともに、音響信号を放射する開口部の面積
を増大させることができる効果に加えて、静電型超音波トランスデューサの電極の強度を
増すことができる。このため、大きな面積（例えば、５０ｍｍ×５０ｍｍ以上）の静電型
超音波トランスデューサを製作することが可能になる。
【００２０】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記振動膜は、導電層が多層に形成
されていることを特徴とする。
上記構成の静電型超音波トランスデューサでは、振動膜の導電層（振動電極）を多層に
形成する。
これにより、振動膜に加わる静電力を高めることができ、振動膜の振幅を増大させ、出
力される音響信号の音圧レベルを増大させることができる。
【００２１】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、貫通穴を有する第１の電極と、貫通
穴を有する第２の電極と、前記第１の電極の前記貫通穴と前記第２の電極の前記貫通穴と
が対をなすように配置されかつ前記第１の電極と前記第２の電極とからなる一対の電極に
挟まれるとともに導電層を有し、該導電層に直流バイアス電圧が印加される振動膜と、を
含み、前記第１の電極と、第２の電極とは、前記貫通穴の内部に、前記振動膜に対して対
向する対向電極部を有し、前記一対の電極のうちいずれか一方の電極の前記振動膜とは反
対側の面における中央部付近を、凸形状を有する板状固定部材の凸部が当接するようにし
て、該板状固定部材と前記一対の電極とを一体的に固定されるとともに、前記一対の電極
間には超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯の信号波で変調した変調波が印加され
ることを特徴とする。
上記構成により、振動膜を挟んだ一対の電極のうちの一方の電極の背面中央付近が板状
固定部材の凸部で当接し、前記一対の電極の周辺部分が上記板状固定部材により螺子等で
押さえつけられるように固定される。この結果、静電型超音波トランスデューサにおける
一対の電極は音響放射面が若干凸面となるように構成され、その結果一対の電極間にほぼ
均一な力が加わり、振動膜が均一な力（距離）で保持され、安定した膜振動が得られる。
さらに、貫通穴内に、振動膜の振動領域（貫通穴に対面する振動膜の部分）に対向して
対向電極部を配する。
これにより、振動膜の振動領域の膜振幅量を増大させることができる。
【００２２】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記対向電極部は、前記貫通穴の外
周部と内部とを架橋するブリッジ構造の対向電極部であることを特徴とする。
上記構成により、貫通穴内に、振動膜の振動領域（貫通穴に対面する振動膜の部分）に
対向して前記貫通穴の外周部と内部とを架橋するブリッジ構造の対向電極部が配置される
。
これにより、振動膜の振動領域の膜振幅量を増大させることができる。
【００２３】
また。本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記ブリッジ構造が十字構造である
ことを特徴とする。
これにより、振動膜の振動領域の膜振幅量を増大させることができる。
【００２４】
また、本発明の超音波スピーカは、可聴周波数帯の信号波を生成する信号源から出力さ
れる信号波により超音波周波数帯のキャリア波を変調し、該変調波により静電型超音波ト
ランスデューサを駆動することにより可聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカで
あって、前記静電型超音波トランスデューサは、スリット状の貫通穴を有する第１の電極
と、スリット状の貫通穴を有する第２の電極と、前記第１の電極の前記貫通穴と前記第２
の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置され、かつ前記第１の電極と前記第２の電極
とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有し、該導電層に直流バイアス電圧が
印加される振動膜と、を含み、前記一対の電極は、前記貫通穴の内部に前記貫通穴の長手
方向に配置された電極層を有し、前記一対の電極のうちいずれか一方の電極の前記振動膜
とは反対側の面における中央部付近を、凸形状を有する板状固定部材の凸部が当接するよ
うにして、該板状固定部材と前記一対の電極とを一体的に固定されるとともに、前記一対
の電極における前記電極層間には超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯域の信号波
で変調した変調波が印加されることを特徴とする。
このように構成した本発明の超音波スピーカでは、可聴周波数帯の信号波により超音波
周波数帯のキャリア波を変調し、該変調波により静電型超音波トランスデューサを駆動す
る超音波スピーカにおいて、電極にスリット状の貫通穴を有すると共に、貫通穴の内部に
振動膜と対向する電極層を有する静電型超音波トランスデューサを使用する。
これにより、超音波スピーカに使用される静電型超音波トランスデューサの振動膜の振
動面積を増大するとともに、音響信号を放射する開口部の面積を増大させることができる
。その結果、広周波数帯域にわたってパラメトリックアレイ効果を得るのに十分高い音圧
レベルの音響信号を発生することができる超音波スピーカを実現できる。
また、超音波スピーカに使用される静電型超音波トランスデューサの振動膜を挟んだ一
対の電極のうちの一方の電極の背面中央付近が板状固定部材の凸部で当接し、前記一対の
電極の周辺部分が上記板状固定部材により螺子等で押さえつけられるように固定される。
この結果、静電型超音波トランスデューサにおける一対の電極は音響放射面が若干凸面と
なるように構成され、その結果一対の電極間にほぼ均一な力が加わり、振動膜が均一な力
（距離）で保持され、安定した膜振動が得られる。
【００２５】
本発明の静電型超音波トランスデューサの音声信号再生方法は、スリット状の貫通穴を
有する第１の電極と、スリット状の貫通穴を有する第２の電極と、前記第１の電極の前記
貫通穴と前記第２の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置され、かつ前記第１の電極
と前記第２の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有し、該導電層に直
流バイアス電圧が印加される振動膜と、を含み、前記一対の電極は、前記貫通穴の内部に
前記貫通穴の長手方向に配置された電極層を有し、前記一対の電極のうちいずれか一方の
電極の前記振動膜とは反対側の面における中央部付近を、凸形状を有する板状固定部材の
凸部が当接するようにして、該板状固定部材と前記一対の電極とを一体的に固定される、
静電型超音波トランスデューサを使用すると共に、信号源により可聴周波数帯の信号波を
生成する手順と、キャリア波供給源により超音波周波数帯のキャリア波を生成する手順と
、前記キャリア波を前記可聴周波数帯の信号波により変調した変調信号を生成する手順と
、前記一対の電極における前記電極層間に前記変調信号を印加することにより前記静電型
超音波トランスデューサを駆動する手順と、を含むことを特徴とする。
このような手順を含む静電型超音波トランスデューサの音声信号再生方法では、可聴周
波数帯の信号波により超音波周波数帯のキャリア波を変調し、該変調波により静電型超音
波トランスデューサを駆動する超音波スピーカにおいて、電極にスリット状の貫通穴を有
すると共に、貫通穴の内部に振動膜と対向する電極層を有する静電型超音波トランスデュ
ーサを使用する。
これにより、超音波スピーカに使用される静電型超音波トランスデューサの振動膜の振
動面積を増大するとともに、音響信号を放射する開口部の面積を増大させることができる
。その結果、広周波数帯域にわたってパラメトリックアレイ効果を得るのに十分高い音圧
レベルの音響信号を発生することができる。
また、超音波スピーカに使用される静電型超音波トランスデューサの振動膜を挟んだ一
対の電極のうちの一方の電極の背面中央付近が板状固定部材の凸部で当接し、前記一対の
電極の周辺部分が上記板状固定部材により螺子等で押さえつけられるように固定される。
この結果、静電型超音波トランスデューサにおける一対の電極は音響放射面が若干凸面と
なるように構成され、その結果一対の電極間にほぼ均一な力が加わり、振動膜が均一な力
（距離）で保持され、安定した膜振動が得られる。
【００２６】
また、本発明の表示装置は、音響ソースから供給される音声信号により超音波周波数帯
域の搬送波信号を変調し、該変調信号により静電型超音波トランスデューサを駆動して可
聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカと、映像を投影面に投影する投影光学系と
、で構成される表示装置であって、前記超音波スピーカの静電型超音波トランスデューサ
は、スリット状の貫通穴を有する第１の電極と、スリット状の貫通穴を有する第２の電極
と、前記第１の電極の前記貫通穴と前記第２の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置
され、かつ前記第１の電極と前記第２の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導
電層を有し、該導電層に直流バイアス電圧が印加される振動膜と、を含み、前記一対の電
極は、前記貫通穴の内部に前記貫通穴の長手方向に配置された電極層を有し、前記一対の
電極のうちいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の面における中央部付近を、凸形
状を有する板状固定部材の凸部が当接するようにして、該板状固定部材と前記一対の電極
とを一体的に固定されるとともに、前記一対の電極における前記電極層間には超音波周波
数帯のキャリア波を可聴周波数帯域の信号波で変調した変調波が印加されることを特徴と
する。
上記構成の表示装置では、電極にスリット状の貫通穴を有すると共に、貫通穴の内部に
振動膜と対向する電極層を有する静電型超音波トランスデューサで構成される超音波スピ
ーカを使用する。そして、この超音波スピーカにより、音響ソースから供給される音声信
号を再生する。
これにより、音響信号を十分な音圧と広帯域特性を持って、スクリーン等の音波反射面
近傍に形成される仮想音源から発せられるように再生できる。このため、音響信号の再生
範囲の制御も容易に行えるようになる。
また、超音波スピーカに使用される静電型超音波トランスデューサの振動膜を挟んだ一
対の電極のうちの一方の電極の背面中央付近が板状固定部材の凸部で当接し、前記一対の
電極の周辺部分が上記板状固定部材により螺子等で押さえつけられるように固定される。
この結果、静電型超音波トランスデューサにおける一対の電極は音響放射面が若干凸面と
なるように構成され、その結果一対の電極間にほぼ均一な力が加わり、振動膜が均一な力
（距離）で保持され、安定した膜振動が得られる。
【００２７】
また、本発明の指向性音響システムは、音響ソースから供給される音声信号のうち第一
の音域の信号により超音波周波数帯域の搬送波信号を変調し、該変調信号により静電型超
音波トランスデューサを駆動し可聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカと、前記
音響ソースから供給される音声信号のうち前記第一の音域よりも低い第二の音域の信号を
再生する低音再生用スピーカとを有する指向性音響システムであって、前記超音波スピー
カの静電型超音波トランスデューサは、スリット状の貫通穴を有する第１の電極と、スリ
ット状の貫通穴を有する第２の電極と、前記第１の電極の前記貫通穴と前記第２の電極の
前記貫通穴とが対をなすように配置され、かつ前記第１の電極と前記第２の電極とからな
る一対の電極に挟まれるとともに導電層を有し、該導電層に直流バイアス電圧が印加され
る振動膜と、を含み、前記一対の電極は、前記貫通穴の内部に前記貫通穴の長手方向に配
置された電極層を有し、前記一対の電極のうちいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対
側の面における中央部付近を、凸形状を有する板状固定部材の凸部が当接するようにして
、該板状固定部材と前記一対の電極とを一体的に固定されるとともに、前記一対の電極に
おける前記電極層間には超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯域の信号波で変調し
た変調波が印加されることを特徴とする。
上記構成の指向性音響システムでは、電極にスリット状の貫通穴を有すると共に、貫通
穴の内部に振動膜と対向する電極層を有する静電型超音波トランスデューサで構成される
超音波スピーカを使用する。そして、この超音波スピーカにより、音響ソースから供給さ
れる音声信号のうち中高音域（第一の音域）の音声信号を再生する。また、音響ソースか
ら供給される音声信号のうち低音域（第二の音域）の音声信号は低音再生用スピーカによ
り再生する。
したがって、中高音域の音響を十分な音圧と広帯域特性を持って、スクリーン等の音波
反射面近傍に形成される仮想音源から発せられるように再生できる。また、低音域の音響
は、音響システムに備えられた低音再生用スピーカから直接出力されるので、低音域の補
強ができ、より臨場感の高い音場環境を創生できる。
また、超音波スピーカに使用される静電型超音波トランスデューサの振動膜を挟んだ一
対の電極のうちの一方の電極の背面中央付近が板状固定部材の凸部で当接し、前記一対の
電極の周辺部分が上記板状固定部材により螺子等で押さえつけられるように固定される。
この結果、静電型超音波トランスデューサにおける一対の電極は音響放射面が若干凸面と
なるように構成され、その結果一対の電極間にほぼ均一な力が加わり、振動膜が均一な力
（距離）で保持され、安定した膜振動が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態に係る
静電型超音波トランスデューサの構成の一例を図１に示す。同図において、１は静電型超
音波トランスデューサであり、静電型超音波トランスデューサ１は、貫通穴（図示せず）
を有する第１の電極１０と、貫通穴図示せず）を有する第２の電極２０と、第１の電極１
０の貫通穴と第２の電極２０の貫通穴とが対をなすように配置されかつ第１の電極１０と
第２の電極２０とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層（図示せず）を有し、該
導電層に直流バイアス電圧が印加される振動膜３０とを有している。
【００２９】
上記一対の電極１０，２０は、導電性材料で形成され、もしくは前記貫通穴の内部に振
動膜３０と対向する電極層を有しており、上記一対の電極１０，２０のうちいずれか一方
の電極（本実施形態では、第２の電極２０）の上記振動膜３０とは反対側の面における中
央部付近を、凸形状（例えば、凸面状の曲面）を有する板状固定部材２５の凸部（例えば
、凸面状の曲面）が当接するようにして、該板状固定部材２５と上記一対の電極１０、２
０とが、螺子２８により一体的に固定される。板状固定部材２５は、上記一対の電極１０
，２０と同等かそれ以上の剛性を有する部材で形成されている。
【００３０】
上記構成により、振動膜を挟んだ一対の電極のうちの一方の電極の背面中央付近が板状
固定部材２５の凸部（例えば、凸面状の曲面）で当接し、前記一対の電極１０，２０の周
辺部分が上記板状固定部材２５により螺子２８で押さえつけられるように固定される。こ
の結果、静電型超音波トランスデューサ１における一対の電極１０，２０は音響放射面が
若干凸面となるように構成され、その結果一対の電極１０，２０間にほぼ均一な力が加わ
り、振動膜３０が均一な力（距離）で保持され、安定した膜振動が得られる。
【００３１】
なお、上記静電型超音波トランスデューサ１が駆動される際には、振動膜３０の導電層
に直流バイアス電圧が印加されるとともに、一対の電極１０，２０の電極間、もしくは一
対の電極１０，２０における前記電極層間には超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数
帯の信号波で変調した変調波が印加されるようになっている。
【００３２】
次に、本発明の実施形態に係る静電型超音波トランスデューサの他の構成を図２に示す
。同図において、図１に示した静電型超音波トランスデューサと構成上、異なるのは板状
固定部材の形状が異なるだけであり、他の構成は同一である。
図２に示した静電型超音波トランスデューサ１では、板状固定部材２６は、一対の電極
１０，２０のいずれか一方の電極（本実施形態では第２の電極２０）の振動膜３０とは反
対側の面に当接する前記板状固定部材２６の面の中央部に突起２６Ａを有している。２９
は、螺子穴である。
【００３３】
上記構成により、振動膜３０を挟んだ一対の電極１０，２０のうちの一方の電極の背面
中央付近が板状固定部材２６の中央部に形成された突起２６Ａに当接し、一対の電極１０
，２０の周辺部分が上記板状固定部材２６により螺子２８で押さえつけられるように固定
される。この結果、静電型超音波トランスデューサにおける一対の電極は音響放射面が若
干凸面となるように構成され、その結果一対の電極１０，２０間にほぼ均一な力が加わり
、振動膜３０が均一な力（距離）で保持され、安定した膜振動が得られる。
なお、図１、図２の例では、第１の電極１０、第２の電極と、板状固定部材（２５また
は２６）とを螺子により一体的に固定するようにしたが、これに限らず、接着剤等により
固定するようにしてもよい。
【００３４】
また、音響放射面が凸面状になるように第１の電極１０、第２の電極に応力を加え、一
体的に固定する板状固定部材は、図１、図２に示した形状に限らず、例えば、図３に示す
ように中央に断面、半円状の帯状突起２７Ａを有する板状固定部材としてもよい。図１、
図２に示した板状固定部材の代わりに図３に示した板状固定部材で静電型超音波トランス
デューサ１の第１の電極１０、第２の電極２０を一体的に固定しても図１、図２の構成に
より得られるのと同様の効果が得られる。なお、２９は螺子穴である。
【００３５】
上述した図１から図３に示した本実施形態に係る静電型超音波トランスデューサの固定
構造は、既述しであれば、全て適用できるものであり、図１３の静電型超音波トランスデ
ューサについても適用されるものである。図１３の静電型超音波トランスデューサについ
ては既に静電型超音波トランスデューサの構成、動作について説明したので、ここでは説
明を省略する。図１から図３における静電型超音波トランスデューサは、プッシュプル（
Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ）型の静電型超音波トランスデューサを概念的に示したものである。
【００３６】
次に、本発明（図１〜図３に示すように板状固定部材で一対の電極が一体的に固定され
る構造）が適用される静電型超音波トランスデューサの具体的構成例を図４に示す。但し
、板状補強部材で固定した状態は、省略してある。
図４（Ａ）は、断面図、図４（Ｂ）は振動膜側から見た電極の平面図を示している。
【００３７】
本発明が適用される静電型超音波トランスデューサ１は、振動膜３０とそれを狭持する
一対の電極である前面側電極（第１の電極）１０と背面側電極（第２の電極）２０と、そ
れを駆動する回路から成る。
【００３８】
前面側電極１０は、振動膜３０を挟持するための振動膜支持部１１と、スリット状（矩
形状）の貫通穴である開口部１３と、開口部（貫通穴）１３の内部において該貫通穴の長
手方向に平行に配置されるブリッジ部１２とで形成される。このブリッジ部１２は、その
底面（振動膜３０に対向する振動膜対向面）が、非振動時の振動膜３０の膜表面と所定の
間隔（例えば、５〜６μｍ）を保持するように配置される。また、ブリッジ部１２の振動
膜３０と対向する振動膜対向面には、電極層１４が形成される。
【００３９】
同様にして、背面側電極２０は、振動膜３０を挟持するための振動膜支持部２１と、ス
リット状（矩形状）の貫通穴である開口部２３と、開口部（貫通穴）２３の内部において
該貫通穴の長手方向に平行に配置されるブリッジ部２２とで形成される。このブリッジ部
２２は、その底面（振動膜３０に対向する振動膜対向面）が、非振動時の振動膜３０の膜
表面と所定の間隔（例えば、５〜６μｍ）を保持するように配置される。また、ブリッジ
部２２の振動膜３０と対向する振動膜対向面には、電極層２４が形成される。
【００４０】
なお、前面側電極１０および背面側電極２０の厚みは、例えば、１．５ｍｍ程度である
。また、図４（Ｂ）に示すように、スリット状の貫通穴の幅は、例えば、１．５ｍｍ程度
、ブリッジ部の幅は０．５ｍｍ程度である。
【００４１】
前面側電極１０および背面側電極２０は非導電性の母材（各種プラスチック、ガラス、
セラミクスなど）で形成され、電極層１４、２４として金属（金、銀、銅、アルミなど）
のメッキ、印刷、蒸着、ペーストなどを施した構成とする。電極層１４、２４には回路側
の交流信号３７Ａ、３７Ｂにより１０〜３００Ｖ程度のＡＣ電圧が印加される。
【００４２】
振動膜３０は、振動電極（導電層）３２を誘電体膜（絶縁体）３１、３２で覆って形成
される。例えば、数ミクロン厚の高分子膜（誘電体膜）の片面にメタライズ加工したもの
が、接着剤により積層されている。高分子膜の材料としては、例えばポリ・エチレン・テ
レフタレート（ＰＥＴ）、アラミド、ポリ・エステル、ポリ・エチレン・ナフタレート（
ＰＥＮ）、ポリ・フェニレン・サルファイド（ＰＰＳ）などを用いる。振動電極３２を形
成するメタライズ部分の材料はＡｌ（アルミ）が最も一般的で、その他、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓ
ＵＳ、Ｔｉなどでも良い。メタライズ部分の厚さは１００Å〜１５００Å程度が望ましい
。振動膜のメタライズ部分（振動電極３２）には回路側の直流電源３６より１０〜３００
ＶのＤＣバイアス電圧が印加される。
【００４３】
上記構成の静電型超音波トランスデューサ１の動作は、図１３に示した静電型超音波ト
ランスデューサ３と基本的には同じであり、振動膜３０のプッシュプル動作により音響信
号を発生する。すなわち、静電型超音波トランスデューサ１において、一対の電極１０、
２０は、振動膜３０を介して対向する位置に同数かつ複数のスリット状の開口部（貫通穴
）１３、２３を有しており、一対の電極１０、２０のブリッジ部１２、２２の各電極層１
４、２４の間には信号源３７により相互に位相反転した交流信号３７Ａ、３７Ｂが印加さ
れるようになっている。電極層１４と振動電極３２との間、電極層２４と振動電極３２と
の間には、それぞれコンデンサが形成されている。また、振動膜３０の振動電極３２には
、直流電源３６により単一極性の（本実施形態では正極性の）直流バイアス電圧が印加さ
れる。
【００４４】
この結果、信号源３７から出力される交流信号３７Ａの正の半サイクルでは、前面側電
極１０のブリッジ部１２の電極層１４に正の電圧が印加されるために、振動膜３０の電極
１０、２０で挟持されていない表面部分１５Ａには、静電反発力が作用し、表面部分１５
Ａは、図４上、下方に引っ張られる。
また、このとき、交流信号３７Ｂが負のサイクルとなり、対向する背面側電極２０のブ
リッジ部２２の電極層２４には負の電圧が印加されるために、振動膜３０の前記表面部分
１５Ａの裏面側である裏面部分１５Ｂには、静電吸引力が作用し、裏面部分１５Ｂは、図
４上、さらに下方に引っ張られる。
【００４５】
したがって、振動膜３０の一対の電極１０、２０により挟持されていない膜部分は、同
方向に静電吸引力と静電反発力（静電斥力）を受ける。これは、信号源３７から出力され
る交流信号の負の半サイクルについても同様に、振動膜３０の表面部分１５Ａには図４上
、上方に静電吸引力が、また裏面部分１５Ｂには、図４上、上方に静電反発力が作用し、
振動膜３０の一対の電極１０、２０により挟持されていない膜部分は、同方向に静電吸引
力と静電斥力を受ける。このようにして、交流信号の極性の変化に応じて振動膜３０が同
方向に静電吸引力と静電斥力を受けながら、交互に静電力が働く方向が変化するので、大
きな膜振動、すなわち、パラメトリックアレイ効果を得るのに十分な音圧レベルの音響信
号を発生することができる。振動膜３０から放射された音響信号はスリット状の開口部１
３、２３を通して平面波として外部に放射される。
【００４６】
また、図５は、本発明が適用される静電型超音波トランスデューサの変形例を示す図で
ある。図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は前面側電極を振動膜側から見た平面図を示している
。なお、背面側電極も同様な構成となる。
【００４７】
図５（Ａ）に示す前面側電極１０は、図４（Ｂ）に示した前面側電極１０と同じであり
、本発明が適用される静電型超音波トランスデューサの最も基本的な構成例である。
【００４８】
図５（Ｂ）に示す前面側電極４０は、電極を形成する母材（例えば、プラスチック等）
を補強するための補強部材４１を、スリット状の貫通穴の長手方向の中心部分において、
貫通穴の長手方向と直交する方向に追加した例を示している。なお、この例では、振動膜
に対向する電極層が補強部材４１により、電極層４２Ａと電極層４２Ｂに２分割される例
を示しているが、補強部材４１の長さ（貫通穴の深さ方向の長さ）をブリッジ部と同じ長
さ（貫通穴の深さ方向の長さ）にし、ブリッジ部の面（振動膜に対向する面）と補強部材
４１の面を合わせることにより、電極層を連続面として形成することもできる。
【００４９】
また、図５（Ｃ）に示す前面側電極５０は、電極を形成する母材（例えば、プラスチッ
ク等）を補強するための２つの補強部材５１、５２を、スリット状の貫通穴が均等な長さ
になるように追加した例を示している。なお、この例では、振動膜に対向する電極層が補
強部材５１、５２により、電極層５３Ａ、電極層５３Ｂ、電極層５３Ｃに３分割される例
を示しているが、補強部材５１、５２の長さ（貫通穴の深さ方向の長さ）をブリッジ部と
同じ長さ（貫通穴の深さ方向の長さ）にし、ブリッジ部の面（振動膜に対向する面）と補
強部材５１、５２の面を合わせることにより、電極層を連続面として形成することもでき
る。
【００５０】
このように、トランスデューサ面積が小さい場合には図５（Ａ）に示すようなスリット
状の矩形穴（貫通穴）を形成すればよいが、トランスデューサ面積が大きくなり電極の機
械的強度を確保する必要がある場合は図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、スリットの中間
に貫通穴の長手方向と直交する方向に母材を補強する。これにより、静電型超音波トラン
スデューサの電極の強度を増すことができ、大きな面積（例えば、５０ｍｍ×５０ｍｍ以
上）の静電型超音波トランスデューサを製作することが可能になる。
【００５１】
以上、本発明が適用される静電型超音波トランスデューサの構造について説明したが、
図４に示した本発明が適用される静電型超音波トランスデューサの一例の特徴は、図５（
Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、一対の電極に矩形状（スリット状）に貫通穴（開口
部）を空けることであり、特に重要なのは、矩形状の振動膜の中心に対して電極層を形成
できるようにブリッジ状に電極パターンを形成する母材（ブリッジ部）を残すように構成
することである。これは、図７に示す、丸穴に対するブリッジ構造を矩形穴に拡張したこ
とになる。
【００５２】
ここで、図７に示す円形の貫通穴にブリッジ構造の電極層を設けた静電型超音波トラン
スデューサの構成について説明する。図７(Ａ)は、振動膜を挟持する一対の電極７０、７
０Ａの一方の電極７０を振動膜側からみた平面図を示している。図７（Ｂ）は、静電型超
音波トランスデューサ断面図を示しており、図７（Ａ）におけるＸ−Ｘ´方向の断面図で
ある。
【００５３】
この静電型超音波トランスデューサは、非導電材料で形成される電極（母材）７０に円
形の貫通穴７１を設け、この円形の貫通穴７１中に振動膜３０に対向する十字ブリッジ部
７２を設けたものである。この十字ブリッジ部７２は、その長さ（貫通穴の深さ方向の長
さ）が、振動膜３０の非振動時における表面に対し所定の間隔(例えば、５〜６μｍ)を持
つように形成され、十字ブリッジ部７２の振動膜３０と対向する面には、電極層７３が形
成される。同様にして、他方の電極７０Ａにも、貫通穴７１Ａ、十字ブリッジ部７２Ａ、
および電極層７３Ａが形成される。そして、振動膜３０の振動電極３２には直流バイアス
電圧が印加され、十字形状の電極層７３と電極層７３Ａの間には交流信号が印加される。
【００５４】
このような構造により電気エネルギーを膜振動エネルギーに効率よく変換する（大振幅
の音響信号を得る）ことが可能になる。
【００５５】
図７に示す構造は丸穴（例えば、φ０．７５ｍｍ）に対して電極層を十字ブリッジ状に
形成したものであるが、開口率（音響エネルギーが放射される面積割合）が１５％以下で
ある。これに対して本発明の静電型超音波トランスデューサのように矩形状貫通穴にブリ
ッジ構造の電極層を施した場合、振動膜の振動面積を約３倍にすることができると共に、
約３倍（４５％）の開口率を得ることができる。この数字の意味するところは、丸穴、矩
形穴両者の膜振幅量が同じ場合、本発明の矩形状ブリッジ構造の方が３倍の音響エネルギ
ーを放出することが可能であるということである。
【００５６】
また、図４に示す本発明の静電型超音波トランスデューサの電極１０、２０においては
、図７に示す静電型超音波トランスデューサの電極７０と比較して、貫通穴内のブリッジ
部の構成が単純な構成であり、電極の製造が容易となる。
【００５７】
また、さらに静電力を高めるために、振動膜３０Ａを３層以上の積層構造にすることも
効果がある。すなわち、図６に示す静電型超音波トランスデューサ２のように、２つの振
動電極３２、３４と誘電体膜３１、３３、３５とを積層して振動膜３０Ａを形成すること
により、静電力を高めて膜振幅を増大させることができる。
【００５８】
以上説明したように、本発明の静電型超音波トランスデューサでは、振動膜の振動形状
矩形状（スリット状）にすることで振動膜の振動面積を増大するとともに、音響信号を放
射する開口部の面積を増大させている。このため、低電圧の信号で大振幅の音響信号を得
ることができる。その結果、電気／音響エネルギー変換効率を向上し高音圧の音響信号を
得ることができる。
【００５９】
また、本発明が適用される静電型超音波トランスデューサは、スリット状の貫通穴を有
する第１の電極と、スリット状の貫通穴を有する第２の電極と、前記第１の電極の前記貫
通穴と前記第２の電極の前記貫通穴とが対をなすように配置され、かつ前記第１の電極と
前記第２の電極とからなる一対の電極に挟まれるとともに導電層を有し、該導電層に直流
バイアス電圧が印加される振動膜と、を含み、前記一対の電極は、前記貫通穴の内部に前
記貫通穴の長手方向に配置された電極層を有し、前記一対の電極のうちいずれか一方の電
極の前記振動膜とは反対側の面における中央部付近を、凸形状を有する板状固定部材の凸
部が当接するようにして、該板状固定部材と前記一対の電極とを一体的に固定されるとと
もに、前記一対の電極における前記電極層間には超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波
数帯域の信号波で変調した変調波が印加される。
【００６０】
上記構成により、振動膜を挟んだ一対の電極のうちの一方の電極の背面中央付近が板状
固定部材の凸部で当接し、前記一対の電極の周辺部分が上記板状固定部材により螺子等で
押さえつけられるように固定される。この結果、静電型超音波トランスデューサにおける
一対の電極は音響放射面が若干凸面となるように構成され、その結果一対の電極間にほぼ
均一な力が加わり、振動膜が均一な力（距離）で保持され、安定した膜振動が得られる。
【００６１】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記板状固定部材は、前記一対の電
極のいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の面に当接する前記板状固定部材の面が
凸面状の曲面に形成されている。
上記構成により、振動膜を挟んだ一対の電極のうちの一方の電極の背面中央付近が板状
固定部材の凸面で当接し、前記一対の電極の周辺部分が上記板状固定部材により螺子等で
押さえつけられるように固定される。この結果、静電型超音波トランスデューサにおける
一対の電極は音響放射面が若干凸面となるように構成され、その結果一対の電極間にほぼ
均一な力が加わり、振動膜が均一な力（距離）で保持され、安定した膜振動が得られる。
【００６２】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記板状固定部材は、前記一対の電
極のいずれか一方の電極の前記振動膜とは反対側の面に当接する前記板状固定部材の面の
中央部に突起を有する。
上記構成により、振動膜を挟んだ一対の電極のうちの一方の電極の背面中央付近が板状
固定部材の中央部に形成された突起に当接し、前記一対の電極の周辺部分が上記板状固定
部材により螺子等で押さえつけられるように固定される。この結果、静電型超音波トラン
スデューサにおける一対の電極は音響放射面が若干凸面となるように構成され、その結果
一対の電極間にほぼ均一な力が加わり、振動膜が均一な力（距離）で保持され、安定した
膜振動が得られる。
【００６３】
次に、本発明が適用される静電型超音波トランスデューサを使用した超音波スピーカの
構成例を図８に示す。本実施形態に係る超音波スピーカは、上述した本発明の静電型超音
波トランスデューサ（図４）、すなわち、スリット状の貫通穴（開口部）を有し、貫通穴
内のブリッジ部に電極層を設けたＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ型の静電型超音波トランスデューサ
で構成される。この静電型超音波トランスデューサは、図１〜図３で示した板状固定部材
で、一対の電極が音響放射面が凸面状を呈するように一体的に固定されたものである。図
では、この状態にあることを便宜上示していない。
【００６４】
図８において、本実施形態に係る超音波スピーカは、可聴波周波数帯の信号波を生成す
る可聴周波数波発振源２０１と、超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力するキャリ
ア波発振源２０２と、変調器２０３と、パワーアンプ２０４と、静電型超音波トランスデ
ューサ２０５とを有している。
変調器２０３は、キャリア波発振源２０２から出力されるキャリア波を可聴周波数波発
振源２０１から出力される可聴波周波数帯の信号波により変調し、パワーアンプ２０４を
介して静電型超音波トランスデューサ２０５に供給する。
【００６５】
上記構成において、可聴周波数波発振源２０１より出力される信号波によってキャリア
波発振源２０２から出力される超音波周波数帯のキャリア波を変調器２０３により変調し
、パワーアンプ２０４で増幅した変調信号により静電型超音波トランスデューサ２０５を
駆動する。この結果、上記変調信号が静電型超音波トランスデューサ２０５により有限振
幅レベルの音波に変換され、この音波は媒質中（空気中）に放射されて媒質（空気）の非
線形効果によって元の可聴周波数帯の信号音が自己再生される。
【００６６】
すなわち、音波は空気を媒体として伝播する粗密波であるので、変調された超音波が伝
播する過程で、空気の密な部分と疎な部分な顕著に表れ、密な部分は音速が速く、疎な部
分は音速が遅くなるので変調波自身に歪が生じ、その結果キャリア波（超音波周波数帯）
とに波形分離され、可聴波周波数帯の信号波（信号音）が再生される。
【００６７】
静電型超音波トランスデューサ２０５には、図４に示す本発明の静電型超音波トランス
デューサ１が使用され、高音圧の音響信号を広帯域性を持って出力することができる。こ
のため、様々な用途にスピーカとして利用することが可能となる。
【００６８】
超音波は空中では減衰が激しく、その周波数の二乗に比例して減衰する。したがって、
キャリア周波数（超音波）が低いと減衰も少なくビーム状に遠くまで音の届く超音波スピ
ーカを提供することができる。
逆にキャリア周波数が高いと減衰が激しいのでパラメトリックアレイ効果が十分に起き
ず、音が広がる超音波スピーカを提供することができる。これらは同じ超音波スピーカで
も用途に応じて使い分けることが可能なため大変有効な機能である。
【００６９】
また、この超音波スピーカに図４に示す本発明の静電型超音波トランスデューサ１が使
用されるため、静電型超音波トランスデューサの振動膜を挟んだ一対の電極のうちの一方
の電極の背面中央付近が板状固定部材の凸部で当接し、前記一対の電極の周辺部分が上記
板状固定部材により螺子等で押さえつけられるように固定される。この結果、静電型超音
波トランスデューサにおける一対の電極は音響放射面が若干凸面となるように構成され、
その結果一対の電極間にほぼ均一な力が加わり、振動膜が均一な力（距離）で保持され、
安定した膜振動が得られる。
【００７０】
次に、本発明の静電型超音波トランスデューサ、すなわち、スリット状の貫通穴（開口
部）を有し、貫通穴内のブリッジ部に電極層を有し、一対の電極が板状固定部材により一
体的に固定されたＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ型の静電型超音波トランスデューサ（図４）で構成
される超音波スピーカを使用した指向性音響システムについて説明する。なお、静電型超
音波トランスデューサを、以下、単に「超音波トランスデューサ」とも呼ぶ。
【００７１】
以下、本発明に係る指向性音響システムの一例としてプロジェクタ（表示装置）を例に
採り説明する。図９は本発明に係るプロジェクタの使用状態を示している。同図に示すよ
うに、プロジェクタ３０１は視聴者３０３の後方に設置され、視聴者３０３の前方に設置
されたスクリーン３０２に映像を投影するとともに、プロジェクタ３０１に搭載されてい
る超音波スピーカによりスクリーン３０２の投影面に仮想音源を形成し、音声を再生する
ようになっている。
【００７２】
プロジェクタ３０１の外観構成を図１０に示す。プロジェクタ３０１は、映像をスクリ
ーン等の投影面に投影する投影光学系を含むプロジェクタ本体３２０と、超音波周波数帯
の音波を発振できる超音波トランスデューサ３２４Ａ，３２４Ｂを含んで構成され、音響
ソースから供給される音声信号から可聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカとが
一体的に構成されている。本実施形態では、ステレオ音声信号を再生するために、投影光
学系を構成するプロジェクタレンズ３３１を挟んで左右に超音波スピーカを構成する超音
波トランスデューサ３２４Ａ，３２４Ｂがプロジェクタ本体に搭載されている。
さらに、プロジェクタ本体３２０の底面には低音再生用スピーカ３２３が設けられてい
る。また、３２５は、プロジェクタ本体３２０の高さ調整を行うための高さ調節螺子、３
２６は、空冷フアン用の排気口である。
【００７３】
また、プロジェクタ３０１では、超音波スピーカを構成する超音波トランスデューサと
して本発明によるＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ型の静電型超音波トランスデューサ（スリット状の
貫通穴と、貫通穴内のブリッジ部に電極層を形成した静電型超音波トランスデューサ）を
使用しており、広周波数帯域の音響信号（超音波周波数帯の音波）を高音圧で発振するこ
とができる。このため、キャリア波の周波数を変更することにより可聴周波数帯の再生信
号の空間的な再生範囲を制御することにより、ステレオサラウンドシステムや５．１ｃｈ
サラウンドシステム等で得られるような音響効果を従来必要であった大掛かりな音響シス
テムを必要とすることなく実現でき、かつ持ち運びが容易なプロジェクタを実現すること
ができる。
【００７４】
次に、プロジェクタ３０１の電気的構成を図１１に示す。プロジェクタ３０１は、操作
入力部３１０と、再生範囲設定部３１２、再生範囲制御処理部３１３、音声／映像信号再
生部３１４、キャリア波発振源３１６、変調器３１８Ａ，３１８Ｂ、パワーアンプ３２２
Ａ，３２２Ｂ及び静電型超音波トランスデューサ３２４Ａ，３２４Ｂからなる超音波スピ
ーカと、ハイパスフィルタ３１７Ａ，３１７Ｂと、ローパスフィルタ３１９と、ミキサ３
２１と、パワーアンプ３２２Ｃと、低音再生用スピーカ３２３と、プロジェクタ本体３２
０とを有している。なお、超音波トランスデューサ３２４Ａ，３２４Ｂは本発明によるＰ
ｕｓｈ−Ｐｕｌｌ型の静電型超音波トランスデューサ（スリット状の貫通穴を有し、貫通
穴内のブリッジ部に電極層を形成した静電型超音波トランスデューサ）である。
【００７５】
プロジェクタ本体３２０は、映像を生成する映像生成部３３２と、生成された映像を投
影面に投影する投影光学系３３３とを有している。プロジェクタ３０１は、超音波スピー
カ及び低音再生用スピーカ３２３と、プロジェクタ本体３２０とが一体化されて構成され
ている。
【００７６】
操作入力部３１０は、テンキー、数字キー、電源のオン、オフをおこなうための電源キ
ーを含む各種機能キーを有している。再生範囲設定部３１２は、ユーザが操作入力部３１
０をキー操作することにより再生信号（信号音）の再生範囲を指定するデータを入力でき
るようになっており、該データが入力されると、再生信号の再生範囲を規定するキャリア
波の周波数が設定され、保持されるようになっている。再生信号の再生範囲の設定は、超
音波トランスデューサ３２４Ａ，３２４Ｂの音波放射面から放射軸方向に再生信号が到達
する距離を指定することにより行われる。
【００７７】
また、再生範囲設定部３１２は、音声／映像信号再生部３１４より映像内容に応じて出
力される制御信号によりキャリア波の周波数が設定できるようになっている。
また、再生範囲制御処理部３１３は、再生範囲設定部３１２の設定内容を参照し、設定
された再生範囲となるようキャリア波発振源３１６により生成されるキャリア波の周波数
を変更するようにキャリア波発振源３１６を制御する機能を有する。
例えば、再生範囲設定部３１２の内部情報として、キャリア波周波数が５０ｋＨｚに対
応する上記距離が設定されている場合、キャリア波発振源３１６に対して５０ｋＨｚで発
振するように制御する。
【００７８】
再生範囲制御処理部３１３は、再生範囲を規定する超音波トランスデューサ３２４Ａ，
３２４Ｂの音波放射面から放射軸方向に再生信号が到達する距離とキャリア波の周波数と
の関係を示すテーブルが予め記憶されている記憶部を有している。このテーブルのデータ
は、キャリア波の周波数と上記再生信号の到達距離との関係を実際に計測することにより
得られる。
再生範囲制御処理部３１３は、再生範囲設定部３１２の設定内容に基づいて、上記テー
ブルを参照して設定された距離情報に対応するキャリア波の周波数を求め、該周波数とな
るようにキャリア波発振源３１６を制御する。
【００７９】
音声／映像信号再生部３１４は、例えば、映像媒体としてＤＶＤを用いるＤＶＤプレー
ヤーであり、再生した音声信号のうちＲチャンネルの音声信号は、ハイパスフィルタ３１
７Ａを介して変調器３１８Ａに、Ｌチャンネルの音声信号はハイパスフィルタ３１７Ｂを
介して変調器３１８Ｂに、映像信号はプロジェクタ本体３２０の映像生成部３３２にそれ
ぞれ、出力されるようになっている。
また、音声／映像信号再生部３１４より出力されるＲチャンネルの音声信号とＬチャン
ネルの音声信号は、ミキサ３２１により合成され、ローパスフィルタ３１９を介してパワ
ーアンプ３２２Ｃに入力されるようになっている。音声／映像信号再生部３１４は、音響
ソースに相当する。
【００８０】
ハイパスフィルタ３１７Ａ，３１７Ｂは、それぞれ、Ｒチャンネル、Ｌチャンネルの音
声信号における中高音域（第一の音域）の周波数成分のみを通過させる特性を有しており
、またローパスフィルタは、Ｒチャンネル、Ｌチャンネルの音声信号における低音域（第
二の音域）の周波数成分のみを通過させる特性を有している。
したがって、上記Ｒチャンネル、Ｌチャンネルの音声信号のうち中高音域の音声信号は
、それぞれ超音波トランスデューサ３２４Ａ、３２４Ｂにより再生され、上記Ｒチャンネ
ル、Ｌチャンネルの音声信号のうち低音域の音声信号は低音再生用スピーカ３２３により
再生されることとなる。
【００８１】
なお、音声／映像信号再生部３１４はＤＶＤプレーヤーに限らず、外部から入力される
ビデオ信号を再生する再生装置であってもよい。また、音声／映像信号再生部３１４は、
再生される映像のシーンに応じた音響効果を出すために再生音の再生範囲を動的に変更す
るように、再生範囲設定部３１２に再生範囲を指示する制御信号を出力する機能を有して
いる。
【００８２】
キャリア波発振源３１６は、再生範囲設定部３１２より指示された超音波周波数帯の周
波数のキャリア波を生成し、変調器３１８Ａ，３１８Ｂに出力する機能を有している。
変調器３１８Ａ，３１８Ｂは、キャリア波発振源３１６から供給されるキャリア波を音
声／映像信号再生部３１４から出力される可聴周波数帯の音声信号でＡＭ変調し、該変調
信号を、それぞれパワーアンプ３２２Ａ，３２２Ｂに出力する機能を有する。
【００８３】
超音波トランスデューサ３２４Ａ，３２４Ｂは、それぞれ、変調器３１８Ａ，３１８Ｂ
からパワーアンプ３２２Ａ，３２２Ｂを介して出力される変調信号により駆動され、該変
調信号を有限振幅レベルの音波に変換して媒質中に放射し、可聴周波数帯の信号音（再生
信号）を再生する機能を有する。
【００８４】
映像生成部３３２は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等の
ディスプレイと、該ディスプレイを音声／映像信号再生部３１４から出力される映像信号
に基づいて駆動する駆動回路等を有しており、音声／映像信号再生部３１４から出力され
る映像信号から得られる映像を生成する。
投影光学系３３３は、ディスプレイに表示された映像をプロジェクタ本体３２０の前方
に設置されたスクリーン等の投影面に投影する機能を有している。
【００８５】
次に、上記構成からなるプロジェクタ３０１の動作について説明する。まず、ユーザの
キー操作により操作入力部３１０から再生信号の再生範囲を指示するデータ（距離情報）
が再生範囲設定部３１２に設定され、音声／映像信号再生部３１４に再生指示がなされる
。
【００８６】
この結果、再生範囲設定部３１２には、再生範囲を規定する距離情報が設定され、再生
範囲制御処理部３１３は、再生範囲設定部３１２に設定された距離情報を取り込み、内蔵
する記憶部に記憶されているテーブルを参照し、上記設定された距離情報に対応するキャ
リア波の周波数を求め、該周波数のキャリア波を生成するようにキャリア波発振源３１６
を制御する。
この結果、キャリア波発振源３１６は、再生範囲設定部３１２に設定された距離情報に
対応する周波数のキャリア波を生成し、変調器３１８Ａ，３１８Ｂに出力する。
【００８７】
一方、音声／映像信号再生部３１４は、再生した音声信号のうちＲチャンネルの音声信
号を、ハイパスフィルタ３１７Ａを介して変調器３１８Ａに、Ｌチャンネルの音声信号を
ハイパスフィルタ３１７Ｂを介して変調器３１８Ｂに、Ｒチャンネルの音声信号及びＬチ
ャンネルの音声信号をミキサ３２１に出力し、映像信号をプロジェクタ本体３２０の映像
生成部３３２にそれぞれ、出力する。
【００８８】
したがって、ハイパスフィルタ３１７Ａにより上記Ｒチャンネルの音声信号のうち中高
音域の音声信号が変調器３１８に入力され、ハイパスフィルタ３１７Ｂにより上記Ｌチャ
ンネルの音声信号のうち中高音域の音声信号が変調器３１８Ｂに入力される。
また、上記Ｒチャンネルの音声信号及びＬチャンネルの音声信号はミキサ３２１により
合成され、ローパスフィルタ３１９により上記Ｒチャンネルの音声信号及びＬチャンネル
の音声信号のうち低音域の音声信号がパワーアンプ３２２Ｃに入力される。
【００８９】
映像生成部３３２では、入力された映像信号に基づいてディスプレイを駆動して映像を
生成し、表示する。このディスプレイに表示された映像は、投影光学系３３３により、投
影面、例えば、図６に示すスクリーン３０２に投影される。
他方、変調器３１８Ａは、キャリア波発振源３１６から出力されるキャリア波をハイパ
スフィルタ３１７Ａから出力される上記Ｒチャンネルの音声信号における中高音域の音声
信号でＡＭ変調し、パワーアンプ３２２Ａに出力する。
また、変調器３１８Ｂは、キャリア波発振源３１６から出力されるキャリア波をハイパ
スフィルタ３１７Ｂから出力される上記Ｌチャンネルの音声信号における中高音域の音声
信号でＡＭ変調し、パワーアンプ３２２Ｂに出力する。
【００９０】
パワーアンプ３２２Ａ，３２２Ｂにより増幅された変調信号は、それぞれ、超音波トラ
ンスデューサ３２４Ａ，３２４Ｂの前面側電極１０の電極層１４と背面側電極２０の電極
層２４（図４参照）との間に印加され、該変調信号は、有限振幅レベルの音波（音響信号
）に変換され、媒質（空気中）に放射され、超音波トランスデューサ３２４Ａからは、上
記Ｒチャンネルの音声信号における中高音域の音声信号が再生され、超音波トランスデュ
ーサ３２４Ｂからは、上記Ｌチャンネルの音声信号における中高音域の音声信号が再生さ
れる。
また、パワーアンプ３２２Ｃで増幅された上記Ｒチャンネル及びＬチャンネルにおける
低音域の音声信号は低音再生用スピーカ３２３により再生される。
【００９１】
前述したように、超音波トランスデューサにより媒質中（空気中）に放射された超音波
の伝播においては、その伝播に伴い音圧の高い部分では音速が高くなり、音圧の低い部分
では音速は遅くなる。この結果、波形の歪みが発生する。
【００９２】
放射する超音波帯域の信号（キャリア波）を可聴周波数帯の信号で変調（ＡＭ変調）し
ておいた場合には、上記波形歪みの結果により、変調時に用いた可聴周波数帯の信号波が
超音波周波数帯のキャリア波と分離して自己復調する形で形成される。その際、再生信号
の広がりは超音波の特性からビーム状となり、通常のスピーカとは全く異なる特定方向の
みに音が再生される。
【００９３】
超音波スピーカを構成する超音波トランスデューサ３２４から出力されるビーム状の再
生信号は、投影光学系３３３により映像が投影される投影面（スクリーン）に向けて放射
され、投影面で反射され拡散する。この場合に、再生範囲設定部３１２に設定されるキャ
リア波の周波数に応じて、超音波トランスデューサ３２４の音波放射面からその放射軸方
向（法線方向）においてキャリア波から再生信号が分離されるまでの距離、キャリア波の
ビーム幅（ビームの拡がり角）が異なるために、再生範囲は、変化する。
【００９４】
プロジェクタ３０１における超音波トランスデューサ３２４Ａ，３２４Ｂを含んで構成
される超音波スピーカによる再生信号の再生時の状態を図１２に示す。プロジェクタ３０
１において、キャリア波が音声信号により変調された変調信号により超音波トランスデュ
ーサが駆動される際に、再生範囲設定部３１２により設定されたキャリア周波数が低い場
合は、超音波トランスデューサ３２４の音波放射面からその放射軸方向（音波放射面の法
線方向においてキャリア波から再生信号が分離されるまでの距離、すなわち、再生地点ま
での距離が長くなる。
【００９５】
したがって、再生された可聴周波数帯の再生信号のビームは、比較的拡がらずに投影面
（スクリーン）３０２に到達することとなり、この状態で投影面３０２において反射する
ので、再生範囲は、図１２において点線の矢印で示す可聴範囲Ａとなり、投影面３０２か
ら比較的に遠くかつ狭い範囲でのみ再生信号（再生音）が聞こえる状態となる。
【００９６】
これに対して、再生範囲設定部３１２により設定されたキャリア周波数が上述した場合
より高い場合は、超音波トランスデューサ３２４の音波放射面から放射される音波は、キ
ャリア周波数が低い場合より絞られているが、超音波トランスデューサ３２４の音波放射
面からその放射軸方向（音波放射面の法線方向）においてキャリア波から再生信号が分離
されるまでの距離、すなわち、再生地点までの距離が短くなる。
【００９７】
したがって、再生された可聴周波数帯の再生信号のビームは、投影面３０２に到達する
前に拡がって投影面３０２に到達することとなり、この状態で投影面３０２において反射
するので、再生範囲は、図９において実線の矢印で示す可聴範囲Ｂとなり、投影面３０２
から比較的に近くかつ広い範囲でのみ再生信号（再生音）が聞こえる状態となる。
【００９８】
以上説明したように、本発明のプロジェクタでは、Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ型の静電型超音
波トランスデューサ（スリット状の貫通穴を有し、貫通穴内のブリッジ部に電極層を有し
、一対の電極が板状固定部材で音響放射面が凸面状となるように一体的に固定されるよう
にした静電型超音波トランスデューサ）で構成された超音波スピーカを使用しており、音
響信号を十分な音圧レベルと広帯域特性を持って、スクリーン等の音波反射面近傍に形成
される仮想音源から発せられるように再生できる。このため、その再生範囲の制御も容易
に行えるようになる。
また、本発明のプロジェクタでは、超音波スピーカに使用される静電型超音波トランス
デューサの振動膜を挟んだ一対の電極のうちの一方の電極の背面中央付近が板状固定部材
の凸部で当接し、前記一対の電極の周辺部分が上記板状固定部材により螺子等で押さえつ
けられるように固定される。この結果、静電型超音波トランスデューサにおける一対の電
極は音響放射面が若干凸面となるように構成され、その結果一対の電極間にほぼ均一な力
が加わり、振動膜が均一な力（距離）で保持され、安定した膜振動が得られる。
【００９９】
なお、上述したプロジェクタは、大画面で画像を見たい場合に使用されものであるが、
近時、大画面液晶テレビや大画面プラズマテレビが急速に普及しており、それらの大画面
テレビにも、本発明の超音波スピーカを効果的に使用することができる。
【０１００】
すなわち、大画面テレビに本発明による超音波スピーカを使用することにより、大画面
テレビの前方に向けて局所的に音声信号を放射することが可能になる。
【０１０１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の静電型超音波トランスデュー
サ、超音波スピーカ、および表示装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の実施形態に係る静電型超音波トランスデューサの構成例を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係る静電型超音波トランスデューサの他の構成例を示す図。
【図３】本発明の実施形態に係る静電型超音波トランスデューサに使用される板状固定部材の他の構成例を示す図。
【図４】本発明が適用される静電型超音波トランスデューサの構成例を示す図。
【図５】本発明が静電型超音波トランスデューサの他の構成例を示す図。
【図６】振動膜の振動電極を多層にした例を示す図。
【図７】円形の貫通穴にブリッジ構造の電極層を設けた例を示す図。
【図８】本発明による超音波スピーカの構成を示すブロック図。
【図９】本発明によるプロジェクタの使用状態を示す図。
【図１０】図９に示したプロジェクタの外観構成を示す図。
【図１１】図９に示したプロジェクタの電気的構成を示すブロック図。
【図１２】超音波トランスデューサによる再生信号の再生状態の説明図。
【図１３】従来のプッシュプル型の静電型超音波トランスデューサの構成を示す図。
【符号の説明】
【０１０３】
１、２、３・・・静電型超音波トランスデューサ、１０・・・前面側電極、１１・・・
振動膜支持部、１２・・・ブリッジ部、１３・・・開口部（貫通穴）、１４・・・電極層
、２０・・・背面側電極、２１・・・振動膜支持部、２２・・・ブリッジ部、２３・・・
開口部（貫通穴）、２４・・・電極層、２５、２６、２７…板状固定部材、３０、３０Ａ
・・・振動膜、３１、３３、３５・・・誘電体膜、３２、３４・・・振動電極、３６・・
・直流電源、３７・・・信号源、３７Ａ，３７Ｂ・・・交流信号、４０・・・前面側電極
、４１・・・補強部材、４２Ａ、４２Ｂ・・・電極層、５０・・・前面側電極、５１、５
２・・・補強部材、５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ・・・電極層、６０Ａ・・・前面側固定電極
、６０Ｂ・・・背面側固定電極、６１Ａ、６１Ｂ・・・貫通穴、６２・・・支持部材、７
０、７０Ａ・・・電極、７１、７１Ａ・・・貫通穴、７２、７２Ａ・・・十字ブリッジ部
、７３、７３Ａ・・・電極層、１０１、１０２・・・反射板、２０１・・・可聴周波数波
発振源、２０２・・・キャリア波発振源、２０３・・・変調器、２０４・・・パワーアン
プ、２０５・・・静電型超音波トランスデューサ、３０１・・・プロジェクタ、３０２・
・・スクリーン（投影面）、３０３・・・視聴者、３１０・・・操作入力部、３１２・・
・再生範囲設定部、３１３・・・再生範囲制御処理部、３１４・・・音声／映像信号再生
部、３１６・・・キャリア波発振源、３１７Ａ、３１７Ｂ・・・ハイパスフィルタ、３１
８Ａ、３１８Ｂ・・・変調器、３１９・・・ローパスフィルタ、３２０・・・プロジェク
タ本体、３２１・・・ミキサ、３２２Ａ、３２２Ｂ・・・パワーアンプ、３２２Ｃ・・・
パワーアンプ、３２３・・・低音再生用スピーカ、３２４Ａ、３２４Ｂ・・・超音波トラ
ンスデューサ、３３１・・・プロジェクタレンズ、３３２・・・映像生成部、３３３・・
・投影光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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