(57)【要約】【課題】固定電極に設けた貫通穴を共鳴管として作用させて放射音波の音圧レベルを高めるとともに、広帯域に渡り音圧レベルを高めることができる、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する振動膜と、を含み、直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に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である交流信号が印加されるとともに、前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有することを特徴とする。【選択図】図３
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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する振動膜と、
を含み、
直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に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である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有すること
を特徴とする静電型超音波トランスデューサ。
【請求項２】
前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の厚みを階段状に変化させ、該階段状の変化に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したこと
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】
前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の片面を傾斜構造または曲面構造として、前記傾斜構造または曲面構造に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したこと
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】
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する振動膜と、
を含み、
前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置したこと
を特徴とする静電型超音波トランスデューサ。
【請求項５】
前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の厚みを階段状に変化させ、該階段状の変化に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したこと
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】
前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の片面を傾斜構造または曲面構造として、該傾斜構造又は該曲面構造に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したこと
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】
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する振動膜と、
を含み、
直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有すること
を特徴とする静電型トランスデューサ。
【請求項８】
前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極の厚みを階段状に変化させ、該階段状の変化に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したこと
を特徴とする請求項７に記載の静電型トランスデューサ。
【請求項９】
前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の片面を傾斜構造または曲面構造として、該傾斜構造または曲面構造に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したこと
を特徴とする請求項７に記載の静電型トランスデューサ。
【請求項１０】
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する振動膜と、
を含み、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型超音波トランスデューサと、
可聴周波数帯の信号波を生成する信号源と、
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供給手段と、
前記キャリア波を前記可聴周波数帯の信号波で変調して変調波を生成する変調手段と、
を備え、
直流バイアス電圧を前記振動膜に印加し、かつ前記一対の電極に前記変調波を印加するか、もしくは前記直流バイアス電圧を前記一対の電極に印加し、かつ前記変調波を前記振動膜に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こと
を特徴とする超音波スピーカ。
【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する振動膜と、
を含み、
前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置した静電型超音波トランスデューサと、
可聴周波数帯の信号波を生成する信号源と、
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供給手段と、
前記キャリア波を前記可聴周波数帯の信号波で変調して変調波を生成する変調手段と、
を備え、
直流バイアス電圧を前記振動膜に印加し、かつ前記一対の電極に前記変調波を印加するか、もしくは前記直流バイアス電圧を前記一対の電極に印加し、かつ前記変調波を前記振動膜に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こと
を特徴とする超音波スピーカ。
【請求項１２】
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する振動膜と、
を含み、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサと、
可聴周波数帯の信号波を生成する信号源と、
前記信号源から出力される信号波を増幅する増幅器と、
を備え、
前記増幅器の出力信号により前記静電型トランスデューサを駆動して可聴周波数帯の信号を再生すること
を特徴とするスピーカ装置。
【請求項１３】
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する振動膜と、
を含み、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有す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、
キャリア波供給手段により超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力する手順と、
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波を生成する手順と、
直流バイアス電圧を前記振動膜に印加し、かつ前記一対の電極に前記変調波を印加するか、もしくは前記直流バイアス電圧を前記一対の電極に印加し、かつ前記変調波を前記振動膜に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による音声信号再生方法。
【請求項１４】
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する振動膜と、
を含み、
前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置した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、
キャリア波供給手段により超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力する手順と、
前記キャリア波を前記信号波により変調した変調波を生成する手順と、
直流バイアス電圧を前記振動膜に印加し、かつ前記一対の電極に前記変調波を印加するか、もしくは前記直流バイアス電圧を前記一対の電極に印加し、かつ前記変調波を前記振動膜に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による音声信号再生方法。
【請求項１５】
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する振動膜と、
を含み、
直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に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である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型超音波トランスデューサを用いて構成され、音響ソースから供給される音声信号のうち第１の音域の音声信号を再生する超音波スピーカと、
音響ソースから供給される音声信号のうち第２の音域の音声信号を再生する低音再生用スピーカと、
を有し、
前記超音波スピーカにより音響ソースから供給され音声信号を再生し、スクリーン等の音波反射面近傍に仮想音源を形成すること
を特徴とする指向性音響システム。
【請求項１６】
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する振動膜と、
を含み、
直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に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である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、
前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置した静電型超音波トランスデューサを用いて構成され、音響ソースから供給される音声信号のうち第１の音域の音声信号を再生する超音波スピーカと、
音響ソースから供給される音声信号のうち第２の音域の音声信号を再生する低音再生用スピーカと、
を有し、
前記超音波スピーカにより音響ソースから供給され音声信号を再生し、スクリーン等の音波反射面近傍に仮想音源を形成すること
を特徴とする指向性音響システム。
【請求項１７】
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する振動膜と、
を含み、
直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に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である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、
前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型超音波トランスデューサを含んで構成され、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、
映像を投影面に投影する投影光学系と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１８】
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する振動膜と、
を含み、
直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に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である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、
前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置した静電型超音波トランスデューサを含んで構成され、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、
映像を投影面に投影する投影光学系と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射する音波の音圧レベルを広帯域に渡り高めることができる、静電型超音波トランスデューサ、静電型トランスデューサ、超音波スピーカ、スピーカ装置、静電型超音波トランスデューサによる音声信号再生方法、指向性音響システム、および表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波スピーカ等に使用される静電型トランスデューサには、図１４に示すプル型と呼ばれる静電型トランスデューサと(例えば、特許文献１を参照)、図１５に示すプッシュプル型と呼ばれる静電型トランスデューサとがある（例えば、特許文献２を参照）。
【０００３】
図１４（Ａ）の断面図で示されるプル型の静電型トランスデューサは、振動膜３１と、振動膜３１に密着する凸部５１Ｃを有する導電体で形成された固定電極５１と、直流バイアス電源３２と、交流信号３３を発生する信号源とを有している。振動膜３１は、図１４（Ｂ）に示すように、導電層である振動電極層３１Ａを誘電体膜（絶縁層）３２Ｂで挟んで形成される。
【０００４】
振動電極層３１Ａと固定電極５１との間には、常時、電圧調整可能な直流バイアス電源３２により一定の直流バイアス電圧が印加されており、この電界により発生する静電力により固定電極５１の凸部５１Ｃに振動電極層３１Ａが吸着され、振動電極層３１Ａと固定電極５１との間に形成される空洞部（静電力発生部）５２を除き、密着した状態にある。また、固定電極５１には、空洞部５２から外部に連通する貫通穴５４が形成されている。この貫通穴５４は、通気口として機能すると共に、放射される音波の音圧レベルを向上させる共鳴管（音響共鳴管）としても機能する。
【０００５】
上記構成において、振動膜３１の振動電極層３１Ａと固定電極５１との間に直流バイアス電源３２により、直流バイアス電圧が印加されると、振動膜３１の振動電極層３１Ａが固定電極５１の凸部５１Ｃに吸着される。この状態で、振動電極層３１Ａと固定電極５１との間に交流信号３３が直流バイアス電圧に重畳されて印加されることにより、振動電極層３１Ａと固定電極５１の電極部（振動膜の振動部に対向する面）５３との間に静電力が作用し、振動膜３１は交流信号３３により駆動され、振動する。
【０００６】
図１４（Ｃ）は、振動電極層３１Ａに対して、交流信号３３の負（−）側の出力が印加された場合の振動膜３１の振動状態を示し、図１４（Ｄ）は、交流信号３３の正（＋）側の出力が印加された場合の振動膜３１の振動状態を示している。
【０００７】
図１４（Ｃ）に示す状態の場合は、固定電極５１と振動電極層３１Ａとの間の電位差が大きくなり、固定電極５１と振動電極層３１Ａとの間に強い静電力（吸引力）が作用し、振動電極層３１Ａの中央部は固定電極５１の方向に引き寄せられる。図１４（Ｄ）に示す状態の場合は、固定電極５１と振動電極層３１Ａとの間の電位差が小さくなり、固定電極５１と振動電極層３１Ａとの間の静電力（吸引力）が弱まり、振動電極層３１Ａの中央部は、弾性復元力により固定電極５１と反対の方向に引き戻される。このようにして、振動電極層３１Ａは交流信号３３に応じて振動し、音波を出力する。
【０００８】
このように、図１４に示す静電型トランスデューサは、振動膜が一方の方向から静電吸引力を受けることからプル型の静電型トランスデューサとよばれる。このプル型の静電型トランスデューサの長所は、開口面積が大きく、音圧を稼ぎ易い点であり、短所は、出力波形の歪みが大きい点である。（静電吸引力と弾性復元力とで振動するため）。
【０００９】
また、図１５（Ａ）に示すプッシュプル型の静電型トランスデューサは、振動電極層３１Ａを有する振動膜３１と、振動膜３１のそれぞれの面に対向して設けられた前面側固定電極５１Ａ及び背面側固定電極５１Ｂからなる一対の固定電極とを有している。振動膜３１は、図１５（Ｂ）に示すように、導電層である振動電極層３１Ａを誘電体膜３１Ｂで挟むように形成されている。
【００１０】
また、振動膜３１を挟持する前面側固定電極５１Ａには複数の貫通穴５４Ａが設けられており、かつ背面側固定電極５１Ｂには前面側固定電極５１Ａに設けた貫通穴５４Ａに対向する位置に同一形状の貫通穴５４Ｂが設けられている。この貫通穴５４は、通気口として機能すると共に、放射される音波の音圧レベルを向上させる共鳴管としても機能する。
【００１１】
前面側固定電極５１Ａと背面側固定電極５１Ｂは、振動電極層３１Ａと固定電極５１Ａ、５１Ｂとの間に形成される空洞部（静電力発生部）５２Ａ、５２Ｂを除き、密着した状態にあり、振動膜３１と固定電極５１Ａ、５１Ｂとが一部空洞部５２Ａ、５２Ｂを介して対向するように構成されている。
【００１２】
また、直流バイアス電源３２、振動電極層３１Ａ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３３Ａ、３３Ｂは、前面側固定電極５１Ａと背面側固定電極５１Ｂとの間に印加される信号である。上記の構成により、前面側固定電極５１Ａと背面側固定電極５１Ｂ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３３Ａ、３３Ｂが印加される。これにより、振動電極層３１Ａと、固定電極５１Ａ、５１Ｂの電極部（振動膜の振動部に対向する面）５３Ａ、５３Ｂとの間に静電力が作用し振動膜３１は交流信号３３Ａ、３３Ｂにより駆動され、振動する。
【００１３】
図１５（Ａ）は、交流信号がゼロ（０）の場合の、振動膜３１の振幅状態を示しており、振動膜３１は中立（前面側固定電極５１Ａと背面側固定電極５１Ｂの真ん中）の位置にある。
【００１４】
図１５（Ｃ）は、前面側固定電極５１Ａに交流信号の＋電圧が印加され、背面側固定電極５１Ｂに交流信号の−電圧が印加された場合の、振動膜３１の振動状態を示す図であり、振動膜３１の振動電極層３１Ａの中央部は、背面側固定電極５１Ｂとの間の静電力（吸引力）と、前面側固定電極５１Ａとの間の静電力（反発力）により、背面側固定電極５１Ｂの方向に引き寄せられる。
【００１５】
図１５（Ｄ）は、前面側固定電極５１Ａに交流信号の−電圧が印加され、背面側固定電極５１Ｂに交流信号の＋電圧が印加された場合の、振動膜３１の振動状態を示す図であり、振動膜３１の振動電極層３１Ａの中央部は、前面側固定電極５１Ａとの間の静電力（吸引力）と背面側固定電極５１Ｂとの間の静電力（反発力）により、前面側固定電極５１Ａの方向に引き寄せられる。
このようにして、振動膜３１は交流信号に応じて振動し、音波を出力し、振動膜３１で発生した音波は固定電極５１Ａ、５１Ｂに設けられた貫通穴５４Ａ、５４Ｂを通じて外部へ放出される。 
【００１６】
このように、図１５に示す静電型トランスデューサは、振動膜が上下の固定電極の両方から静電力を受けて振動することから、プッシュプル型の静電型トランスデューサと呼ばれている。このプッシュプル型の静電型トランスデューサの長所は、出力波形の歪が小さ点である（正負対称に静電力が作用するため）。
【特許文献１】特開２００５−１１７１０３号公報
【特許文献２】特開２００５−３５４４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述した静電型トランスデューサにおいては、固定電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、放出される音波の音圧レベルを向上させている。しかしながら、従来の構成では、固定電極の厚さ、つまり、音響管の長さが一定の構造であるため、音響共鳴周波数の帯域の音圧レベルが特に向上してしまう。そのため、音圧を平準化して広帯域で音圧レベルを高めたり、複数の周波数で音圧レベルのピークを出したりする設計などを行うことが難しいという問題があった。
【００１８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、静電型トランスデューサ等において、固定電極に設けた貫通穴（通気口部）を共鳴管（音響共鳴管）として作用させて放射音波の音圧レベルを高めるとともに、広帯域に渡り音圧レベルを高めることができる、静電型超音波トランスデューサ、静電型トランスデューサ、超音波スピーカ、スピーカ装置、静電型超音波トランスデューサによる音声信号再生方法、指向性音響システム、および表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の静電型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する振動膜と、を含み、直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に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である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型超音波トランスデューサでは、振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管（音響共鳴管）として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有するように構成する。
これにより、静電型超音波トランスデューサにおいて、電極に設けた空気の通過する開口部を音響共鳴管として作用させると共に、放射する音波の音圧を平準化し、また、広帯域で音圧レベルを高めることができる。さらに、２種類以上の共鳴管の長さを有するため、複数の周波数で音圧レベルのピークを出したりするなど任意で最適化設計を行うこともできる。
【００２０】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の厚みを階段状に変化させ、該階段状の変化に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型超音波トランスデューサでは、共鳴管（音響共鳴管）の長さを電極の厚みの階段状の変化に合わせて漸増または漸減するように設定する。
このように、電極面全体に渡り複数の異なる管長の共鳴管を配置することで、放射する音波の音圧を平準化し、また、広帯域で音圧レベルを高めることができる。
【００２１】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の片面を傾斜構造または曲面構造として、前記傾斜構造または曲面構造に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型トランスデューサでは、一対の電極のうちの少なくとも一方の電極において、共鳴管（音響共鳴管）の長さを電極の片面の傾斜構造または曲面構造に合わせて漸増または漸減するように設定する。
このように、電極面全体に渡り複数の異なる管長の共鳴管を配置することで、放射する音波の音圧を平準化し、また、広帯域で音圧レベルを高めることができる。
【００２２】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサ、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する振動膜と、を含み、前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置したことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型超音波トランスデューサでは、振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の管長を有するように構成すると共に、静電型超音波トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置する。
これにより、静電型超音波トランスデューサにおいて、電極に設けた空気の通過する開口部を共鳴管として作用させると共に、放射音波の音圧を平準化し、また、広帯域で音圧レベルを高めることができる。また、音響反射板を設けることにより、静電型超音波トランスデューサの両面から放出される超音波を有効利用できる。
【００２３】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の厚みを階段状に変化させ、該階段状の変化に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型トランスデューサでは、電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の厚みを階段状に変化させ、該階段状の変化に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように構成すると共に、静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置する。
これにより、静電型超音波トランスデューサにおいて、電極に設けた空気の通過する開口部を音響共鳴管として作用させると共に、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。また、音響反射板を設けることにより、静電型超音波トランスデューサの両面から放出される超音波を有効利用できる。
【００２４】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の片面を傾斜構造または曲面構造として、該傾斜構造又は該曲面構造に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型トランスデューサでは、一対の電極のうちの少なくとも一方の電極において、電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の片面を傾斜構造または曲面構造として、該傾斜構造又は該曲面構造に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように構成すると共に、静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置する。
これにより、静電型超音波トランスデューサにおいて、電極に設けた空気の通過する開口部を共鳴管として作用させると共に、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。また、音響反射板を設けることにより、静電型超音波トランスデューサの両面から放出される超音波を有効利用できる。
【００２５】
また、本発明の静電型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する振動膜と、を含み、直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型トランスデューサでは、振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有するように構成する。
これにより、静電型トランスデューサにおいて、電極に設けた空気の通過する開口部を音響共鳴管として作用させると共に、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。さらに、２種類以上の共鳴管の長さを有するため、複数の周波数で音圧レベルのピークを出したりするなど任意で最適化設計を行うこともできる。
【００２６】
また、本発明の静電型トランスデューサは、前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極の厚みを階段状に変化させ、該階段状の変化に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型トランスデューサでは、共鳴管の長さを電極の厚みの階段状の変化に合わせて漸増または漸減するように設定する。
このように、電極面全体に渡り複数の異なる管長の共鳴管を配置することで、放射する音波の音圧を平準化し、また、広帯域で音圧レベルを高めることができる。
【００２７】
また、本発明の静電型トランスデューサは、前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極の片面を傾斜構造または曲面構造として、該傾斜構造または曲面構造に合わせて前記共鳴管の長さを漸増または漸減するように設定したことを特徴とする。
上記構成からなる本発明の静電型トランスデューサでは、一対の電極のうちの少なくとも一方の電極において、共鳴管の長さを電極の片面の傾斜構造または曲面構造に合わせて漸増または漸減するように設定する。
このように、電極面全体に複数の異なる管長の共鳴管を配置することで、放射する音波の音圧を平準化し、また、広帯域で音圧レベルを高めることができる。
【００２８】
また、本発明の超音波スピーカは、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する振動膜と、を含み、前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型超音波トランスデューサと、可聴周波数帯の信号波を生成する信号源と、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供給手段と、前記キャリア波を前記可聴周波数帯の信号波で変調して変調波を生成する変調手段と、を備え、直流バイアス電圧を前記振動膜に印加し、かつ前記一対の電極に前記変調波を印加するか、もしくは前記直流バイアス電圧を前記一対の電極に印加し、かつ前記変調波を前記振動膜に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ことを特徴とする。
上記構成からなる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搬送波（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、前記静電型超音波トランスデューサを、振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有するように構成する。
これにより、広帯域で音圧レベルを高めた超音波スピーカを実現できる。
【００２９】
また、本発明の超音波スピーカは、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する振動膜と、を含み、前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置した静電型超音波トランスデューサと、可聴周波数帯の信号波を生成する信号源と、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供給手段と、前記キャリア波を前記可聴周波数帯の信号波で変調して変調波を生成する変調手段と、を備え、直流バイアス電圧を前記振動膜に印加し、かつ前記一対の電極に前記変調波を印加するか、もしくは前記直流バイアス電圧を前記一対の電極に印加し、かつ前記変調波を前記振動膜に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ことを特徴とする。
上記構成からなる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搬送波（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、前記静電型超音波トランスデューサを、振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有するように構成すると共に、静電型超音波トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置する。
これにより、広帯域で音圧レベルを高めた超音波スピーカを実現できる。また、静電型超音波トランスデューサの両面から放射される音波を有効利用できる。
【００３０】
また、本発明のスピーカ装置は、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する振動膜と、を含み、前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサと、可聴周波数帯の信号波を生成する信号源と、前記信号源から出力される信号波を増幅する増幅器と、を備え、前記増幅器の出力信号により前記静電型トランスデューサを駆動して可聴周波数帯の信号を再生することを特徴とする。
上記構成からなる本発明のスピーカ装置では、可聴周波数帯の信号波により静電型トランスデューサを駆動し、この静電型トランスデューサの振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有するように構成する。
これにより、広帯域で音圧レベルを高めたスピーカ装置を実現できる。
【００３１】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサによる音声信号再生方法は、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する振動膜と、を含み、前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有す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、キャリア波供給手段により超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力する手順と、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波を生成する手順と、直流バイアス電圧を前記振動膜に印加し、かつ前記一対の電極に前記変調波を印加するか、もしくは前記直流バイアス電圧を前記一対の電極に印加し、かつ前記変調波を前記振動膜に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。
上記手順を含む本発明の静電型超音波トランスデューサによる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搬送波（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場合に、前記静電型超音波トランスデューサとして、振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有するものを使用する。
これにより、静電型超音波トランスデューサを駆動する場合に、放射する音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。
【００３２】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサによる音声信号再生方法は、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する振動膜と、を含み、前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置した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、キャリア波供給手段により超音波周波数帯のキャリア波を生成し、出力する手順と、前記キャリア波を前記信号波により変調した変調波を生成する手順と、直流バイアス電圧を前記振動膜に印加し、かつ前記一対の電極に前記変調波を印加するか、もしくは前記直流バイアス電圧を前記一対の電極に印加し、かつ前記変調波を前記振動膜に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。
上記手順を含む本発明の静電型超音波トランスデューサによる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搬送波（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場合に、前記静電型超音波トランスデューサとして、振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有するように構成すると共に、静電型超音波トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置したものを使用する。
これにより、静電型超音波トランスデューサを駆動する場合に、放射する音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。また、音響反射板を設けることにより、静電型超音波トランスデューサの両面から放出される超音波を有効利用できる。
【００３３】
また、本発明の指向性音響システムは、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する振動膜と、を含み、直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に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である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型超音波トランスデューサを用いて構成され、音響ソースから供給される音声信号のうち第１の音域の音声信号を再生する超音波スピーカと、音響ソースから供給される音声信号のうち第２の音域の音声信号を再生する低音再生用スピーカと、を有し、前記超音波スピーカにより音響ソースから供給され音声信号を再生し、スクリーン等の音波反射面近傍に仮想音源を形成することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の指向性音響システムでは、超音波スピーカに静電型超音波トランスデューサを使用し、この静電型超音波トランスデューサの振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有するように構成する。そして、この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。
これにより、超音波スピーカに使用される静電型トランスデューサにおいて、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。このため、高効率かつ高音質の静電型トランスデューサを用いた超音波スピーカを実現できる。その結果、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。
【００３４】
また、本発明の指向性音響システムは、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する振動膜と、を含み、直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に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である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置した静電型超音波トランスデューサを用いて構成され、音響ソースから供給される音声信号のうち第１の音域の音声信号を再生する超音波スピーカと、音響ソースから供給される音声信号のうち第２の音域の音声信号を再生する低音再生用スピーカと、を有し、前記超音波スピーカにより音響ソースから供給され音声信号を再生し、スクリーン等の音波反射面近傍に仮想音源を形成することを特徴とする。
上記構成からなる本発明の指向性音響システムでは、超音波スピーカに静電型超音波トランスデューサを使用し、この静電型超音波トランスデューサの振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有するように構成すると共に、静電型超音波トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置する。そして、この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。
これにより、超音波スピーカに使用される静電型トランスデューサにおいて、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。また、音響反射板により静電型超音波トランスデューサの両面から放出される超音波を有効利用できる。このため、高効率かつ高音質の静電型トランスデューサを用いた超音波スピーカを実現できる。その結果、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。
【００３５】
また、本発明の表示装置は、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する振動膜と、を含み、直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に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である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、前記一対の電極の少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型超音波トランスデューサを含んで構成され、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、映像を投影面に投影する投影光学系と、を備えることを特徴とする。
上記構成からなる本発明の表示装置では、超音波スピーカに静電型超音波トランスデューサを使用し、この静電型超音波トランスデューサの振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有するように構成する。そして、この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して、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、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において、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。このため、高効率かつ高音質の静電型超音波トランスデューサを用いた超音波スピーカを実現できる。その結果、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。
【００３６】
また、本発明の表示装置は、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する振動膜と、を含み、直流バイアス電圧が前記振動膜に印加され、かつ前記一対の電極に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である交流信号が印加されるか、もしくは前記直流バイアス電圧が前記一対の電極に印加され、かつ前記交流信号が前記振動膜に印加されるとともに、前記一対の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有する静電型トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を前記静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置した静電型超音波トランスデューサを含んで構成され、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、映像を投影面に投影する投影光学系と、を備えることを特徴とする。
上記構成からなる本発明の表示装置では、超音波スピーカに静電型超音波トランスデューサを使用し、この静電型超音波トランスデューサの振動膜の両面側に対向して配置される一対の電極において、少なくとも一方の電極に設けられた貫通穴を共鳴管として作用させ、かつ少なくとも２種類以上の共鳴管の長さを有するように構成すると共に、静電型超音波トランスデューサの背面に、該背面の各貫通穴から放射された超音波を静電型超音波トランスデューサの前面側に反射する音響反射板を設置する。そして、この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して、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、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において、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。このため、高効率かつ高音質の静電型超音波トランスデューサを用いた超音波スピーカを実現できる。その結果、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００３８】
［第１の実施の形態］
本発明の静電型トランスデューサおよび静電型超音波トランスデューサにおいては、固定電極の空気を通過する開口部を音響共鳴管として作用させ、それらを異なる管長として放射音波の広帯域化および最適化を図る。
【００３９】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる静電型トランスデューサの下側固定電極（第２の電極）の構成を示す図である。なお、上側固定電極（第１の電極）の構成も同じである。
図１（Ａ）に示すように、本発明の静電型トランスデューサの下側固定電極１１として、厚みが階段状に変化する板状の金属（例えば、アルミ合金、ステンレスなど）の導電材料に貫通穴を設ける。図１に示す例では、下側固定電極１１の厚みが異なる領域Ａ、Ｂごとに、管長が異なる貫通穴１２Ａ、１２Ｂを設けている。なお、図１に示す例では、板厚の異なる領域ごとに貫通穴を１個のみ設けた例を示しているが、実際には複数の貫通穴が配列されている。例えば、直列、並列、円形、またはハニカム状等、下側固定電極１１の形状に合わせて配列される。
【００４０】
そして、図１（Ｂ）に示すように、固定電極１１の平面側（振動膜に対向する側となる）の面上には、貫通穴１２を包含した形状の電極部（エポキシ絶縁層で覆われない露出された電極面）１４を設けるようにしてエポキシ絶縁層１３を塗布する。例えば、プリント基板にレジスト印刷する要領で、下側固定電極１１の表面（振動膜に対向する側）上にエポキシ絶縁層をパターン印刷することによって形成する。
【００４１】
また、図２は、振動膜の構成を示しており、振動膜３１は、振動電極層３１Ａ（例えば、スバッタ蒸着によるアルミニウム薄膜）を絶縁性の誘電体膜３１Ｂで挟み込んだ構成である。
【００４２】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係わる静電型トランスデューサの構成を示す図である。
図３（Ａ）に示すように、静電型トランスデューサは、上側固定電極２１のエポキシ絶縁層２３の表面が振動膜３１の表面と密着し、下側固定電極１１のエポキシ絶縁層１３の表面が振動膜３１の表面に密着するようして構成される。そして、電極部２４と振動膜３１との間に空洞部が設けられ、電極部１４と振動膜３１との間に空洞部が設けられる。この空洞部に対向する振動膜３１の部分（固定電極のエポキシ絶縁層で押さえられていない部分）が、振動膜３１の振動部分となる。
【００４３】
このような構成により、振動膜３１と下側固定電極１１の電極部１４とが空洞部を介して対向することになり、振動膜３１の振動電極層３１Ａと電極部１４との間に静電力が作用する。また、振動膜３１と上側固定電極２１の電極部２４とが空洞部を介して対向することになり、振動膜３１の振動電極層３１Ａと電極部２４との間に静電力が作用する。
【００４４】
そして、電圧可変な直流バイアス電源３２により、振動膜３１の振動電極層３１Ａに直流バイアス電圧を印加し、上側固定電極２１、および下側固定電極１１には交流信号３３Ａ、３３Ｂを印加する。これにより、上側固定電極２１と下側固定電極１１とには、振幅が等しく、位相が互いに反転した交流信号３３Ａ、３３Ｂが印加される。このため、振動膜３１の振動電極層３１Ａと、固定電極１１、２１の電極部（静電力発生面）１４、２４との間に静電力が作用し振動膜３１は交流信号３３Ａ、３３Ｂにより駆動され、振動する。（この動作については、図４においてさらに詳細に説明する）。
【００４５】
なお、図３（Ｂ）に示すように、直流バイアス電源３２Ａ、３２Ｂにより上側固定電極２１と下側固定電極１１に直流バイアス電圧を印加し、振動膜３１に交流信号３３を印加するようにしてもよい。
【００４６】
図４は、本発明の静電型トランスデューサの動作を説明するための図である。本発明の静電型トランスデューサの動作原理は、図１３に示した従来のプッシュプル型の静電型トランスデューサと基本的に同じであるが、固定電極における貫通穴（共鳴管）の構成が異なる。
【００４７】
図４（Ａ）は、交流信号がゼロ（０）の場合の、振動膜３１の振幅状態を示しており、振動膜３１は中立（上側固定電極２１と下側固定電極１１の真ん中）の位置にある。
【００４８】
図４（Ｂ）は、上側固定電極２１に交流信号の＋電圧が印加され、下側固定電極１１に交流信号の−電圧が印加された場合の、振動膜３１の振動状態を示す図であり、振動膜３１の振動部分（固定電極のエポキシ絶縁層で押さえられていない部分）の中央部は、振動電極層３１Ａと下側固定電極１１の電極部１４との間の静電力（吸引力）と、振動電極層３１Ａと上側固定電極２１の電極部２４との間の静電力（反発力）により、下側固定電極１１の方向に引き寄せられる。
【００４９】
図４（Ｃ）は、上側固定電極２１に交流信号の−電圧が印加され、下側固定電極１１に交流信号の＋電圧が印加された場合の、振動膜３１の振動状態を示す図であり、振動膜３１の振動部分の中央部は、振動電極層３１Ａと上側固定電極２１の電極部２４との間の静電力（吸引力）と、振動電極層３１Ａと下側固定電極１１の電極部１４との間の静電力（反発力）により、上側固定電極２１の方向に引き寄せられる。
このようにして、振動膜３１は交流信号に応じて振動し、音波を出力し、振動膜３１で発生した音波は固定電極１１、２１に設けられた複数の種類の管長を有する貫通穴１２、２２を通じて外部へ放出される。 
【００５０】
このとき、図４に示す固定電極の左右側で厚さが異なる、つまり、貫通穴（音響共鳴管）の長さが異なるため、音響共鳴周波数も異なる。例えば、左側の音響管の共鳴周波数が５０ｋＨｚで右側の音響管の共鳴周波数が４５ｋＨｚであれば、２つの共鳴周波数の帯域での音圧レベルを向上させることができる。よって、共鳴周波数を一つしか持たない、つまり、均一の厚みの固定電極を対向させた場合と比較して、広帯域で音圧を向上させることができる。
【００５１】
さらに、音響管の長さの種類の数によって任意の帯域での音圧レベルを向上させることができる。例えば、図５の静電型トランスデューサの具体例に示すように、固定電極の前面の渡り複数の異なる音響管を配置することができる。図５（Ａ）は上側固定電極２１（又は下側固定電極１１）を音波放射面側から見た図であり、図５（Ｂ）はＸ−Ｘ´方向の断面図を示している。このように、固定電極の全面に複数の異なる音響管を配置することで、放射音波の音圧を平準化して広帯域で音圧レベルを高めることができる。また、複数の異なる音響管を配置することで、複数の周波数で音圧レベルのピークを出したりするなど任意で最適化設計を行うこともできる。
【００５２】
また、貫通穴の形状や個数や配置などはこれに限らず本発明を逸脱しない範囲で変更が可能である。例えば、図６に示すような構成とすることができる。
【００５３】
図６（Ａ）に示す静電型トランスデューサは、上側固定電極２１を階段状に厚みが変わる構成とすることにより、貫通穴２２の管長が一端（図では左端）から他端（右端）に向かって漸増するようにし、下側固定電極１１については、その厚みを一定とし、貫通穴１２が同じ管長になるようにしたものである。
【００５４】
図６（Ｂ）に示す静電型トランスデューサは、上側固定電極２１の上面をテーパ（傾斜）構造として、貫通穴２２の管長が一端（図では左端）から他端（右端）に向かって漸増するようにし、下側固定電極１１については、その厚みを一定とし、貫通穴１２が同じ管長になるようにしたものである。
【００５５】
図６（Ｃ）は、上側固定電極２１の上面が凹面（曲面）形状になる構造とし、貫通穴２２の管長が中央部から端部に向かうにつれて漸増する構成とし、下側固定電極１１については、その厚みを一定とし、貫通穴１２が同じ管長になるようにしたものである。
【００５６】
このように、固定電極１１、２１の両方または一方に複数の異なる管長の貫通穴（音響管）を配置することで、放射音波の音圧を平準化して広帯域で音圧レベルを高めることができる。また、ここで示した形状や上側固定電極と下側固定電極の組み合わせは一例であって本発明を逸脱しない歯にで変更が可能である。
【００５７】
［第３の実施の形態］
図７に示す静電型トランスデューサの構成は、音響反射板１０３、１０４を静電型トランスデューサの背面に設置したことを除き、図６（Ｃ）で示した静電型トランスデューサの構成と同一である。
【００５８】
図７において、音響反射板１０３、１０４は、静電型トランスデューサの下側固定電極１１の貫通穴１２から放射された超音波が全て同じ長さの経路で静電型トランスデューサの前面に放射されるように配置されている。
すなわち、音響反射板は、静電型トランスデューサの背面の中心位置Ｍに一端が位置し、該中心位置Mを基準として静電型トランスデューサの背面の両側に対して４５度の角度で配置され他端が静電型トランスデューサの端部Ｘ１、Ｘ２と一致する長さの一対の第１の反射板１０３、１０３と、一対の第１の反射板１０３、１０３の前記端部と直角の角度をなして各々前記第１の反射板の外側方向に接続され前記第１の反射板長と同等の長さを有する一対の第２の反射板１０４、１０４とを有している。
【００５９】
上記構成において、静電型トランスデューサの背面の中心位置Ｍの両側に対して４５度の角度で第１の反射板１０３、１０３を配置し、その端が静電型トランスデューサの端と一致する点までの長さが必要となる。この第１の反射板１０３、１０３により静電型トランスデューサ背面から放出された超音波は水平方向へ反射される。
【００６０】
次に第１の反射板１０３、１０３と直角の角度を持って接続された第２の反射板１０４、１０４を各々第１の反射板１０３、１０３の外側へ接続することで超音波は静電型トランスデューサの前面へ放出される。この第２の反射板長も第１の反射板長と同等であることが必要である。ここで重要なことは静電型トランスデューサ背面から放射された超音波が全て同じ長さの経路を持つことである。経路長が同じであることは背面から放出される超音波の位相が全てそろっていることを意味しているからである。
【００６１】
また、図７のように音波を幾何学的に扱うことができるのは、放出する音波が超音波であるため、極めて強い指向性を持つからである。またもう一点言及しておく必要があるのは、静電型トランスデューサ前面から放出された超音波と背面から反射されて前面へ放出された超音波の時間差である。
【００６２】
トランスデューサの中心位置Mからａの距離だけ離れた地点から放出された超音波は、トランスデューサを円形と仮定しその半径をｒとすると、トランスデューサ前面まで到達する距離はおおよそ２ｒ、すなわちトランスデューサの直径に等しい。勿論、距離ａは次式を満たしていなければならない。
０≦ａ≦ｒ    ……  （１）
【００６３】
今、トランスデューサの直径を約１０ｃｍとし、音速を３４０ｍ／ｓｅｃとすると、前面から放出される超音波と背面から放出された超音波が反射して前面に到達するまでの時間差は約０．２９ｍｓｅｃであり、人間が知覚できない時間差であるので問題はない。すなわち、トランスデューサの前面および背面から放出される超音波を有効利用できる。
【００６４】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態に係わる超音波スピーカおよびスピーカ装置について説明する。図８（Ａ）は、本発明の静電型トランスデューサを使用した超音波スピーカの構成を示す図である。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トランスデューサを使用している。この静電型トランスデューサは、上側固定電極および下側固定電極おいて、少なくとも一方の固定電極の貫通穴が２種類以上の共鳴管の長さを有するように構成されている。これにより、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる。
なお、超音波周波数帯域の信号波で駆動される静電型トランスデューサは静電型超音波トランスデューサとも呼ばれる。
【００６５】
図８（Ａ）において、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（搬送波）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、静電型トランスデューサ２０５Ａ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を介して静電型トランスデューサ２０５Ａに供給する。
【００６６】
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トランスデューサ２０５Ａを駆動する。この結果、上記変調信号が静電型トランスデューサ２０５Ａ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。
【００６７】
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。
【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、ペットとして人間と生活をともにすることの多い犬は４０ｋＨｚまで、猫は１００ｋＨｚまでの音を聴くことが可能であるため、それ以上のキャリア周波数をもちいれば、ペットに及ぼす影響もなくなるという利点も有する。いずれにせよ色々な周波数で利用できるということは多くのメリットをもたらす。
【００７０】
なお、本発明の静電型トランスデューサは、超音波スピーカとしてだけでなく、通常のスピーカ装置として使用することもできる。例えば、図８（Ｂ）に示すように、可聴周波数波発振源２０１より出力される信号波をパワーアンプ２０４で増幅した信号により静電型トランスデューサ２０５Ｂを駆動する。
【００７１】
以上説明したように、本発明の超音波スピーカおよびスピーカ装置においては、本発明の静電型トランスデューサを使用しており、固定電極の貫通穴が２種類以上の共鳴管の長さを有するように構成されている。これにより、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができるため、音響信号を十分な音圧レベルと広帯域特性を持って再生することができる。特に、超音波スピーカにおいては、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。
【００７２】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の静電型超音波トランスデューサ、すなわち、固定電極に設けられた貫通穴（共鳴管）が２種類以上の長さになるように構成され、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができ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した指向性音響システムについて説明する。なお、超音波周波数帯の信号で駆動される静電型超音波トランスデューサ、単に「超音波トランスデューサ」とも呼ぶ。
【００７３】
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。
【００７４】
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ねじ、３２６は、空冷フアン用の排気口である。
【００７５】
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３２４Ａ、３２４Bとして、本発明の静電型超音波トランスデューサ使用している。この静電型超音波トランスデューサは、固定電極に設けられた貫通穴（共鳴管）が２種類以上の長さになるように構成され、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができる静電型超音波トランスデューサである。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。
【００７６】
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３２２Ａ、３２２Ｂ及び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３２１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３２０とを有している。
【００７７】
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。
【００７８】
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３１０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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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３１７Ａ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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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３１８Ａ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。
【００９１】
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９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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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３０１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。
【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、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。
【００９８】
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。
【００９９】
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１２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。
【０１００】
以上説明したように、本発明のプロジェクタでは、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、本発明の静電型超音波トランスデューサを使用しており、放射音波の音圧を平準化し、広帯域で音圧レベルを高めることができるため、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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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、静電型トランスデューサ、超音波スピーカ、スピーカ装置、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】
【０１０４】
【図１】第１の実施の形態に係る静電型トランスデューサの下側固定電極の構成図。
【図２】振動膜の構成を示す図。
【図３】静電型トランスデューサの構成を示す断面図である。
【図４】静電型トランスデューサの動作説明図。
【図５】静電型トランスデューサの具体例を示す図。
【図６】静電型トランスデューサの他の具体例を示す図。
【図７】静電型トランスデューサの背面に反射板を設けた例を示す図。
【図８】本発明による超音波スピーカおよびスピーカ装置の構成を示す図
【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１０に示したプロジェクタの外観構成を示す図。
【図１１】図１０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】従来のプル型の静電型トランスデューサの構成を示す図。
【図１４】従来のプッシュプル型の静電型トランスデューサの構成を示す図。
【符号の説明】
【０１０５】
１１・・・下側固定電極、１２、１２Ａ、１２Ｂ・・・貫通穴（共鳴管）、１３・・・エポキシ絶縁層、１４・・・電極部、２１・・・上側固定電極、２２、２２Ａ、２２Ｂ・・・貫通穴（共鳴管）、３１・・・振動膜、３１Ａ・・・振動電極層、３１Ｂ・・・誘電体膜、３２・・・直流バイアス電源、３３、３３Ａ、３３Ｂ・・・交流信号、１０３、１０４・・・音響反射板、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、２０５Ａ、２０５Ｂ・・・静電型トランスデューサ、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、３１８Ａ、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、３２４、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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【図１４】
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