(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を増幅するＤ級パワーアンプと、
一対のインダクタンスとキャパシタンスを複数含み、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に接続されて、前記Ｄ級パワーアンプの出力に含まれるスイッチング・キャリア成分を除去する低域通過フィルタと
を備え、
前記低域通過フィルタを構成する回路素子のうち、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いキャパシタンス部分に、駆動負荷である静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬを置き、
前記低域通過フィルタの前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いインダクタンスと、前記静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬとの間に、結合静電容量ＣＣと出力トランスＴとを挿入するとともに、
前記出力トランスＴの一次側巻線と直列にダンパ抵抗ＲＤを接続し、
前記低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、出力トランスＴおよび負荷静電容量ＣＬを含み形成される出力回路が、前記Ｄ級パワーアンプの入力側から見て、第１の直列共振周波数ｆ１と、第２の直列共振周波数ｆ３と、第３の直列共振周波数ｆ５とを有し、また、第１の並列共振周波数ｆ２と、第２の並列共振周波数ｆ４とを有するように構成されており（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５）、
前記第１の並列共振周波数ｆ２が、静電型トランスデューサの定格駆動周波数もしくは搬送波周波数に一致または略一致するように、
上記各回路定数が設定されていること
を特徴とする静電型トランスデューサ。
【請求項２】
前記第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように、
上記各回路定数が設定されていること
を特徴とする請求項１に記載の静電型トランスデューサ。
【請求項３】
入力信号を増幅するＤ級パワーアンプと、
一対のインダクタンスとキャパシタンスを複数含み、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に接続されて、前記Ｄ級パワーアンプの出力に含まれるスイッチング・キャリア成分を除去する低域通過フィルタと
を備え、
前記低域通過フィルタを構成する回路素子のうち、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いキャパシタンス部分に、駆動負荷である静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬを置き、
前記低域通過フィルタの前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いインダクタンスと、前記静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬとの間に、結合静電容量ＣＣと出力トランスＴとを挿入するとともに、
前記出力トランスＴの一次側巻線と直列にダンパ抵抗ＲＤを接続し、
前記低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、出力トランスＴおよび負荷静電容量ＣＬを含み形成される出力回路が、前記Ｄ級パワーアンプの入力側から見て、第１の直列共振周波数ｆ１と、第２の直列共振周波数ｆ３と、第３の直列共振周波数ｆ５とを有し、また、第１の並列共振周波数ｆ２と、第２の並列共振周波数ｆ４とを有するように構成されており（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５）、
前記第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように、
上記各回路定数が設定されていること
を特徴とする静電型トランスデューサ。
【請求項４】
入力信号を増幅するＤ級パワーアンプと、
一対のインダクタンスとキャパシタンスを複数含み、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に接続されて、前記Ｄ級パワーアンプの出力に含まれるスイッチング・キャリア成分を除去する低域通過フィルタと
を備え、
前記低域通過フィルタを構成する回路素子のうち、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いキャパシタンス部分に、駆動負荷である静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬを置き、
前記低域通過フィルタの前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いインダクタンスと、前記静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬとの間に、結合静電容量ＣＣと出力トランスＴとを挿入するとともに、
前記出力トランスＴの一次側巻線と直列にダンパ抵抗ＲＤを接続し、
前記低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、出力トランスＴおよび負荷静電容量ＣＬを含み形成される出力回路が、前記Ｄ級パワーアンプの入力側から見て、第１の直列共振周波数ｆ１と、第２の直列共振周波数ｆ３と、第３の直列共振周波数ｆ５とを有し、また、第１の並列共振周波数ｆ２と、第２の並列共振周波数ｆ４とを有するように構成されており（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５）、
前記第３の直列共振周波数ｆ５が、Ｄ級パワーアンプの出力段のスイッチング周波数帯域よりも低域側に位置するように、
上記各回路定数が設定されていること
を特徴とする静電型トランスデューサ。
【請求項５】
入力信号を増幅するＤ級パワーアンプと、
一対のインダクタンスとキャパシタンスを複数含み、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に接続されて、前記Ｄ級パワーアンプの出力に含まれるスイッチング・キャリア成分を除去する低域通過フィルタと
を備え、
前記低域通過フィルタを構成する回路素子のうち、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いキャパシタンス部分に、駆動負荷である静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬを置き、
前記低域通過フィルタの前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いインダクタンスと、前記静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬとの間に、結合静電容量ＣＣと出力トランスＴとを挿入するとともに、
前記出力トランスＴの一次側巻線と直列にダンパ抵抗ＲＤを接続し、
前記低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、出力トランスＴおよび負荷静電容量ＣＬを含み形成される出力回路が、前記Ｄ級パワーアンプの入力側から見て、第１の直列共振周波数ｆ１と、第２の直列共振周波数ｆ３と、第３の直列共振周波数ｆ５とを有し、また、第１の並列共振周波数ｆ２と、第２の並列共振周波数ｆ４とを有するように構成されており（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５）、
前記第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように上記各回路定数が設定されており、
前記第３の直列共振周波数ｆ５が、Ｄ級パワーアンプの出力段のスイッチング周波数帯域よりも低域側に位置するように上記各回路定数が設定されていること
を特徴とする静電型トランスデューサ。
【請求項６】
入力信号を増幅するＤ級パワーアンプと、
一対のインダクタンスとキャパシタンスを複数含み、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に接続されて、前記Ｄ級パワーアンプの出力に含まれるスイッチング・キャリア成分を除去する低域通過フィルタと
を備え、
前記低域通過フィルタを構成する回路素子のうち、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いキャパシタンス部分に、駆動負荷である静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬを置き、
前記低域通過フィルタの前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いインダクタンスと、前記静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬとの間に、結合静電容量ＣＣと出力トランスＴとを挿入するとともに、
前記出力トランスＴの一次側巻線と直列にダンパ抵抗ＲＤを接続し、
前記低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、出力トランスＴおよび負荷静電容量ＣＬを含み形成される出力回路が、前記Ｄ級パワーアンプの入力側から見て、第１の直列共振周波数ｆ１と、第２の直列共振周波数ｆ３と、第３の直列共振周波数ｆ５とを有し、また、第１の並列共振周波数ｆ２と、第２の並列共振周波数ｆ４とを有するように構成されており（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５）、
前記第１の並列共振周波数ｆ２が、静電型トランスデューサの定格駆動周波数もしくは搬送波周波数に一致または略一致するように上記各回路定数が設定されており、
前記第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように上記各回路定数が設定されており、
前記第３の直列共振周波数ｆ５が、Ｄ級パワーアンプの出力段のスイッチング周波数帯域よりも低域側に位置するように上記各回路定数が設定されていること
を特徴とする静電型トランスデューサ。
【請求項７】
負荷静電容量ＣＬを含む低域通過フィルタは、４次のＬＣローパスフィルタで構成されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の静電型トランスデューサ。
【請求項８】
前記静電型トランスデューサは、
複数の孔が形成された第一の面側の固定電極と、
前記第一の面側の固定電極と対をなす複数の孔が形成された第二の面側の固定電極と、
前記一対の固定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有し、
前記出力トランスＴの２次側巻線にはセンタータップを備えており、
前記出力トランスＴの２次側巻線の一方の端子は、前記静電型トランスデューサの第一の面側の固定電極に、他方の端子は第二の面側の固定電極にそれぞれ接続され、
前記出力トランスＴの２次側巻線のセンタータップを基準にして直流バイアス電圧が、前記振動膜の導電層に印加されるように構成されていること
を特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の静電型トランスデューサ。
【請求項９】
入力信号を増幅するＤ級パワーアンプと、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に接続されて、前記Ｄ級パワーアンプの出力に含まれるスイッチング・キャリア成分を除去する２組のインダクタンスとキャパシタンスから成る低域通過フィルタとを備え、前記低域通過フィルタを構成する回路素子のうち、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いキャパシタンス部分に、駆動負荷である静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬを置き、前記低域通過フィルタの前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いインダクタンスと、前記静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬとの間に、結合静電容量ＣＣと出力トランスＴとを挿入するとともに、前記出力トランスＴの一次側巻線と直列にダンパ抵抗ＲＤを接続した静電型トランスデューサの駆動回路における回路定数の設定方法であって、
前記低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、出力トランスＴおよび負荷静電容量ＣＬを含み形成される出力回路が、前記Ｄ級パワーアンプの入力側から見て、第１の直列共振周波数ｆ１と、第２の直列共振周波数ｆ３と、第３の直列共振周波数ｆ５とを有し、また、第１の並列共振周波数ｆ２と、第２の並列共振周波数ｆ４とを有するよう設定するとともに（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５）、
駆動対象となる静電型トランスデューサについての負荷静電容量値ＣＬ、駆動周波数帯域、最大駆動電圧を含む駆動条件を設定する第１の手順と、
負荷静電容量ＣＬとトランス２次側巻線とによる共振周波数（並列共振周波数）が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域の中心周波数に一致または略一致するように、トランス２次側巻線の自己インダクタンス値を設定する第２の手順と、
トランス昇圧率と共にトランス１次側巻線の自己インダクタンス値を設定する第３の手順と、
上記直列共振周波数ｆ３が、概ね駆動周波数帯域の高域側遮断周波数となるように、かつ上記直列共振周波数ｆ５がＤ級パワーアンプのスイッチング周波数帯域から低域側に離れるように、ＬＣフィルタの回路定数を設定する第４の手順と、
上記直列共振周波数ｆ１とｆ３の間の周波数帯域のゲイン応答が平坦に近づくように、結合静電容量ＣＣの値を設定する第５の手順と、
上記直列共振周波数ｆ１とｆ３との間の周波数帯域にピークがなく、平坦な通過特性となるように、ダンパ抵抗ＲＤの抵抗値を設定する第６の手順と
を含むことを特徴とする回路定数の設定方法。
【請求項１０】
入力信号を増幅するＤ級パワーアンプと、一対のインダクタンスとキャパシタンスを複数含み、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に接続されて、前記Ｄ級パワーアンプの出力に含まれるスイッチング・キャリア成分を除去する低域通過フィルタとを備え、前記低域通過フィルタを構成する回路素子のうち、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いキャパシタンス部分に、駆動負荷である静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬを置き、前記低域通過フィルタの前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いインダクタンスと、前記静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬとの間に、結合静電容量ＣＣと出力トランスＴとを挿入するとともに、前記出力トランスＴの一次側巻線と直列にダンパ抵抗ＲＤを接続した静電型トランスデューサにおける回路定数の設定方法であって、
前記低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、出力トランスＴおよび負荷静電容量ＣＬを含み形成される出力回路が、前記Ｄ級パワーアンプの入力側から見て、第１の直列共振周波数ｆ１と、第２の直列共振周波数ｆ３と、第３の直列共振周波数ｆ５とを有し、また、第１の並列共振周波数ｆ２と、第２の並列共振周波数ｆ４とを有するよう設定するとともに（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５）、
前記第１の並列共振周波数ｆ２が、静電型トランスデューサの定格駆動周波数もしくは搬送波周波数に一致または略一致するように、
上記各回路定数を設定する手順を
含むことを特徴とする回路定数の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電型トランスデューサに関するものであり、特に超音波帯域の搬送波を可聴帯域の音響信号によって変調した変調波を出力することによって、鋭い指向性を有する音を再生する静電型トランスデューサに好適な駆動回路を備えた静電型トランスデューサ、該静電型トランスデューサの回路定数の設定方法、超音波スピーカ、該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し、さらには、容量性負荷の駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波スピーカは、超音波帯域の搬送波を可聴帯域の音響信号によって変調した変調波を出力することで、鋭い指向性を有する音を再生することができるというものである。超音波スピーカのトランスデューサ（トランスミッタ）には、一般的に圧電型のトランスデューサが用いられている。しかし、圧電型のトランスデューサは素子の鋭い共振特性を利用していることから、高い音圧が得られるが周波数帯域は非常に狭い。このため、圧電型のトランスデューサを用いた超音波スピーカでは再生可能な周波数帯域が狭く、ラウドスピーカと比較して再生音質が悪いという傾向がある。このため、これを改善するための様々な工夫が行われている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
これに対し、振動膜の電極と固定電極との間に静電力を作用させることによって振動膜を振動させ、音圧を発生させるタイプの静電型トランスデューサを用いた超音波スピーカがある（図６に示す静電型トランスデューサの例を参照）。静電型トランスデューサは、広い周波数範囲にわたって平坦な出力音圧特性が得られるという特徴がある。このため、静電型トランスデューサを用いた超音波スピーカは、圧電型のものよりも再生音質を向上させることができるという特長がある。
【０００４】
ところで、この静電型トランスデューサをアナログアンプで駆動する場合には、以下に説明するような問題点がある。
【０００５】
図１２は、シングルエンド・プッシュプル回路の例を示す図であり、これを基に、一般的なアナログパワーアンプで、抵抗性の負荷を駆動する場合と容量性の負荷を駆動する場合の損失の違いについて説明する。図１２に示すように、一般的なアナログパワーアンプは、出力段（電力増幅段）にＮＰＮトランジスタＴｒ１とＰＮＰトランジスタＴｒ２とを上下に縦続接続したシングルエンド・プッシュプル回路が使用されている。出力段トランジスタはＡＢ（Ｂ級）もしくはＡ級で動作させる。なお、図１２（Ａ）は、抵抗性負荷である負荷抵抗ＲＬを駆動する場合の例を、図１２（Ｂ）は、容量性負荷である負荷静電容量ＣＬを駆動する場合の例を示している。
【０００６】
図１３は、アナログパワーアンプの出力段トランジスタ（片側）で発生する電力損失の例を示す図であり、出力段トランジスタをＢ級動作させた場合の、図１２に示す上側トランジスタＴｒ１のコレクタ−エミッタ間電圧ＶＣＥとコレクタ電流ＩＣとの関係を示している。抵抗性の負荷の場合には、出力電圧（負荷電圧）の位相と出力電流（負荷電流）の位相とはほぼ等しいため、トランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧ＶＣＥとコレクタ電流ＩＣとの位相関係は、図１３（Ａ）に示すように、反転の関係になる。つまり、出力電流（ＩＣ）が最大の時にＶＣＥは最小になり、出力電流が最小の時にＶＣＥは最大になる。
【０００７】
これに対し、負荷静電容量ＣＬの場合には、出力電圧（負荷電圧）の位相と出力電流（負荷電流）の位相とは約９０度ずれるため、ＶＣＥとＩＣとの位相関係も図１３（Ｂ）に示すように、約９０度ずれる。この時、出力電流（ＩＣ）が最大の時にＶＣＥは最小にならずに大きな値を有するため、トランジスタで大きな損失ＷＱが発生してしまう。よって、抵抗性の負荷の場合よりも大きな電力損失がトランジスタで発生する。
【０００８】
このように、一般的なアナログパワーアンプで静電型トランスデューサを駆動する場合、同じ出力電力においては、抵抗性の負荷よりも容量性の負荷の方が、出力段トランジスタでの電力損失が大きくなる。よって、静電型トランスデューサをアナログパワーアンプで駆動する場合には、抵抗性の負荷を駆動する場合よりも出力の大きいパワーアンプが要求されることになり、装置が大型化してしまうという問題がある。
【０００９】
一方で、最近、オーディオ用パワーアンプとして、出力段トランジスタをスイッチング動作させるＤ級パワーアンプが普及してきている（例えば、特許文献２を参照）。Ｄ級パワーアンプは、出力段素子にオン抵抗の小さいパワーＭＯＳＦＥＴを使用し、これをスイッチング動作させることによって、出力段素子での損失を小さくできることが特長である。このようにＤ級パワーアンプはアナログアンプと比較して出力段素子での損失が小さいため、アナログパワーアンプでは必須である放熱器を省略するかあるいは小型化することができる。
【００１０】
よって、小型で高出力のアンプを実現することができる。このため、Ｄ級パワーアンプは小型化、低損失の要求される車載用のアンプや携帯端末用のアンプ、また出力チャンネル数の多いＡＶアンプなどに採用される例が多くなってきている。
【００１１】
図１４は、Ｄ級パワーアンプの一般的な構成例を示す図である。図１４に示すＤ級パワーアンプ２１においては、入力信号４０をＰＷＭ変調回路４１によりＰＷＭ（Pulse WidthModulation）変調、もしくはＰＤＭ（Pulse density Modulation）変調することによって、高周波数のデジタル信号に変調した後、ゲート駆動回路４２により、Ｄ級出力段４３を駆動する。Ｄ級出力段４３はオン抵抗の小さいパワーＭＯＳＦＥＴを用い、ゲート駆動回路４２によってパワーＭＯＳＦＥＴを飽和領域で動作させる、つまりスイッチング動作（ＯＮ／ＯＦＦ動作）させる。パワーＭＯＳＦＥＴがＯＦＦしている時は、電流がほとんど流れないため、パワーＭＯＳＦＥＴでの損失はほぼゼロ（０）になる。一方、パワーＭＯＳＦＥＴがＯＮしている時は、負荷に向かって電流が流れるが、ＯＮ時のパワーＭＯＳＦＥＴの抵抗、いわゆるＯＮ抵抗は数ｍΩ〜数十ｍΩ程度と非常に小さいため、大電流が流れてもパワーＭＯＳＦＥＴでの損失は非常に小さく抑えることができる。よって、アナログアンプと比較して、Ｄ級パワーアンプ２１では出力段素子で発生する損失が非常に小さいため、小型で高出力のアンプを実現することができる。
【００１２】
このように、Ｄ級出力段４３の出力はスイッチング波形（変調波形）になるため、スイッチング・キャリア成分を低域通過フィルタで除去した後に、負荷に供給する必要がある。このフィルタには、電力損失の小さいＬＣフィルタが一般に用いられている。
【００１３】
ここで、Ｄ級パワーアンプで、静電型トランスデューサのような容量性の負荷を駆動する場合を考える。上述したように、Ｄ級パワーアンプではスイッチング・キャリア成分を除去するため、Ｄ級出力段の後にＬＣフィルタを挿入するが、このＬＣフィルタの一部である静電容量Ｃを、静電型トランスデューサで置き換えることができる。つまり、負荷静電容量ＣをＬＣフィルタの一部として利用することができる。
【００１４】
図１５は、４次のＬＣローパスフィルタを用いた場合のＤ級パワーアンプの構成例を示している。一般的なオーディオ用パワーアンプの場合は、図１５の駆動対象負荷は抵抗成分（負荷抵抗ＲＬ）であるが、静電型トランスデューサが駆動対象である場合には、ＬＣフィルタの一部であるＣ２を静電型トランスデューサで置き換えて、Ｃ２を負荷静電容量ＣＬとして駆動することを考えることができる。
【００１５】
図１５に示す回路において、Ｌ１、Ｃ１、Ｌ２、Ｃ２、ＲＬで構成される４次の片側終端ＬＣフィルタにおいて、Ｃ２を負荷静電容量（例えばＣＬ＝５ｎＦ）として利用すると考えた時の、出力電圧（Ｃ２の端子電圧）と、負荷静電容量Ｃ２（ＣＬ）に投入される電力、及び負荷抵抗（ダンパ抵抗として使用）ＲＬで消費される損失の一例を図１６に示す。
【００１６】
図１６は、Ｄ級パワーアンプ＋ＬＣフィルタで負荷静電容量を直接駆動する場合に負荷抵抗ＲＬで発生する損失の例を示す図である。適切な値の負荷抵抗ＲＬで終端することで、図１６に示すようにフラットな出力特性（出力電圧）を得ることができる。その代わりに、負荷静電容量に投入される電力（皮相電力）よりも遥かに大きい損失がダンパ用の負荷抵抗ＲＬで発生してしまう（図１６の負荷抵抗損失データを参照）。つまり、無駄な損失が発生しており、アンプから負荷までの回路効率が低くなってしまう。ちなみに一般的なラウドスピーカをＤ級パワーアンプで駆動する場合には、負荷抵抗自体がスピーカであり、駆動対象負荷以外の所では無駄な損失が発生しないため、アンプから負荷までの回路効率を高くすることができる。
【００１７】
このように、一般的なオーディオ用Ｄ級パワーアンプの構成である、Ｄ級出力段とＬＣフィルタの構成で、直接負荷静電容量Ｃを駆動しようとすると、フラットな出力特性を得ようとする場合には、ダンパ用の負荷抵抗ＲＬで無駄な損失が発生してしまい、駆動回路全体の効率が著しく低下するという大きな問題が発生する。これは、効率が高いというＤ級パワーアンプの特長を、システムとして活かせないことになるため、望ましいことではない。
【００１８】
図１７は、図１６に示す負荷抵抗ＲＬが無い場合の出力電圧の周波数特性を示す図である。ダンパ用の負荷抵抗ＲＬでの損失を減らすために、負荷抵抗ＲＬを無くすか、あるいは高い抵抗値のものに変えると、図１７に示すように、ＬＣフィルタの共振特性が顕著に現れ、出力電圧の周波数特性は急峻に変化するようになる。図１７に示す例では、超音波スピーカとしての駆動周波数帯域付近の特性が大きく変動してしまうため、このような特性では、超音波スピーカを安定的に駆動することができない。
【特許文献１】特開２００１−８６５８７号公報
【特許文献２】特開２００２−１５８５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上述したように、静電型トランスデューサの駆動回路にＤ級パワーアンプを使用する場合に、ダンパ抵抗の損失を減らすために、該ダンパ抵抗を無くすか、あるいは高い抵抗値のものに変えると、図１７に示すように、ＬＣフィルタの共振特性が顕著に現れ、出力電圧の周波数特性は急峻に変化するようになる。図１７に示す例では、超音波スピーカとしての駆動周波数帯域付近の特性が大きく変動してしまうため、このような特性では、超音波スピーカを安定的に駆動することができないという問題があった。
【００２０】
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、その目的は、Ｄ級パワーアンプとＬＣフィルタを使用する場合に、ダンパ抵抗での損失を減らしながら、駆動周波数帯域において平坦な周波数特性を実現することができる、静電型トランスデューサ、該静電型トランスデューサの回路定数の設定方法、超音波スピーカ、該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にある。また、本発明の他の目的は、静電型トランスデューサに限定されず、他の種類の容量性負荷を駆動することができる容量性負荷の駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
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、入力信号を増幅するＤ級パワーアンプと、一対のインダクタンスとキャパシタンスを複数含み、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に接続されて、前記Ｄ級パワーアンプの出力に含まれるスイッチング・キャリア成分を除去する低域通過フィルタとを備え、前記低域通過フィルタを構成する回路素子のうち、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いキャパシタンス部分に、駆動負荷である静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬを置き、前記低域通過フィルタの前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いインダクタンスと、前記静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬとの間に、結合静電容量ＣＣと出力トランスＴとを挿入するとともに、前記出力トランスＴの一次側巻線と直列にダンパ抵抗ＲＤを接続したことを特徴とする。
このような構成により、Ｄ級パワーアンプで駆動する静電型トランスデューサの駆動回路において、低域通過フィルタの構成要素中に負荷静電容量ＣＬを当てはめ、さらにＬＣローパスフィルタ中に結合静電容量ＣＣとダンパ抵抗ＲＤ及び出力トランスＴを挿入することによって、昇圧及びインピーダンス変換を行うと共に、回路全体としてＢＰＦ（帯域通過フィルタ）の特性を持たせる。
これにより、静電型トランスデューサの駆動にＤ級パワーアンプとＬＣフィルタを使用する場合に、ダンパ抵抗での損失を減らしながら、駆動周波数帯域において平坦な周波数特性を実現することができる、
【００２２】
また、本発明の静電型トランスデューサは、前記低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、出力トランスＴおよび負荷静電容量ＣＬを含み形成される出力回路が、前記Ｄ級パワーアンプの入力側から見て、第１の直列共振周波数ｆ１と、第２の直列共振周波数ｆ３と、第３の直列共振周波数ｆ５とを有し、また、第１の並列共振周波数ｆ２と、第２の並列共振周波数ｆ４とを有するように構成されており（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５）、前記第１の並列共振周波数ｆ２が、静電型トランスデューサの定格駆動周波数もしくは搬送波周波数に一致または略一致するように、上記各回路定数が設定されていることを特徴とする。
このような構成により、Ｄ級パワーアンプが駆動する負荷側の並列共振周波数ｆ２が、静電型トランスデューサの定格駆動周波数もしくは搬送波周波数に一致または略一致するように回路定数を設定する。
これにより、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域における負荷側のインピーダンスを高くすることができ、損失を小さくすることができる。
【００２３】
また、本発明の静電型トランスデューサは、前記第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように、上記各回路定数が設定されていることを特徴とする。
このような構成により、第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域（通過帯域）の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように各回路定数を設定する。
これにより、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域（通過帯域）以下の周波数成分の通過を阻止でき、出力ノイズを小さくすることができる。
【００２４】
また、本発明の静電型トランスデューサは、前記低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、出力トランスＴおよび負荷静電容量ＣＬを含み形成される出力回路が、前記Ｄ級パワーアンプの入力側から見て、第１の直列共振周波数ｆ１と、第２の直列共振周波数ｆ３と、第３の直列共振周波数ｆ５とを有し、また、第１の並列共振周波数ｆ２と、第２の並列共振周波数ｆ４とを有するように構成されており（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５）、前記第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように、上記各回路定数が設定されていることを特徴とする。
このような構成により、第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域（通過帯域）の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように各回路定数を設定する。
これにより、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域（通過帯域）以外の周波数成分の通過を阻止でき、出力ノイズを小さくすることができる。
【００２５】
また、本発明の静電型トランスデューサは、前記低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、出力トランスＴおよび負荷静電容量ＣＬを含み形成される出力回路が、前記Ｄ級パワーアンプの入力側から見て、第１の直列共振周波数ｆ１と、第２の直列共振周波数ｆ３と、第３の直列共振周波数ｆ５とを有し、また、第１の並列共振周波数ｆ２と、第２の並列共振周波数ｆ４とを有するように構成されており（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５）、前記第３の直列共振周波数ｆ５が、Ｄ級パワーアンプの出力段のスイッチング周波数帯域よりも低域側に位置するように、上記各回路定数が設定されていることを特徴とする。
このような構成により、第３の直列共振周波数ｆ５が、Ｄ級パワーアンプの出力段のスイッチング周波数帯域よりも低域側に位置するように各回路定数を設定する。
これにより、Ｄ級パワーアンプ出力段のスイッチング周波数帯域における低域通過フィルタの減衰傾度を大きくすることができるため、Ｄ級パワーアンプのスイッチング・キャリア成分が十分に除去され、出力ノイズを小さくすることができる。
【００２６】
また、本発明の静電型トランスデューサは、前記低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、出力トランスＴおよび負荷静電容量ＣＬを含み形成される出力回路が、前記Ｄ級パワーアンプの入力側から見て、第１の直列共振周波数ｆ１と、第２の直列共振周波数ｆ３と、第３の直列共振周波数ｆ５とを有し、また、第１の並列共振周波数ｆ２と、第２の並列共振周波数ｆ４とを有するように構成されており（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５）、前記第１の並列共振周波数ｆ２が、静電型トランスデューサの定格駆動周波数もしくは搬送波周波数に一致または略一致するように上記各回路定数が設定されており、前記第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように上記各回路定数が設定されていることを特徴とする。
このような構成により、第１の並列共振周波数ｆ２が、静電型トランスデューサの定格駆動周波数もしくは搬送波周波数に一致または略一致するように回路定数を設定し、第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域（通過帯域）の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように各回路定数を設定する。
これにより、静電型トランスデューサの駆動回路において、トランスデューサの駆動周波数帯域における損失を小さくすることができる。同時に、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域（通過帯域）以外の周波数成分の通過を阻止でき、出力ノイズを小さくすることができる。
【００２７】
また、本発明の静電型トランスデューサは、前記低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、出力トランスＴおよび負荷静電容量ＣＬを含み形成される出力回路が、前記Ｄ級パワーアンプの入力側から見て、第１の直列共振周波数ｆ１と、第２の直列共振周波数ｆ３と、第３の直列共振周波数ｆ５とを有し、また、第１の並列共振周波数ｆ２と、第２の並列共振周波数ｆ４とを有するように構成されており（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５）、前記第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように上記各回路定数が設定されており、前記第３の直列共振周波数ｆ５が、Ｄ級パワーアンプの出力段のスイッチング周波数帯域よりも低域側に位置するように上記各回路定数が設定されていることを特徴とする。
このような構成により、第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域（通過帯域）の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように各回路定数を設定し、第３の直列共振周波数ｆ５が、Ｄ級パワーアンプの出力段のスイッチング周波数帯域よりも低域側に位置するように各回路定数を設定する。
これにより、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域（通過帯域）以外の周波数成分の通過を阻止できる。また、Ｄ級パワーアンプ出力段のスイッチング周波数帯域における前記低域通過フィルタの減衰傾度が大きくなり、Ｄ級パワーアンプのスイッチング・キャリア成分も十分に除去されるため、出力ノイズを小さくすることができる。
【００２８】
また、本発明の静電型トランスデューサは、前記低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、出力トランスＴおよび負荷静電容量ＣＬを含み形成される出力回路が、前記Ｄ級パワーアンプの入力側から見て、第１の直列共振周波数ｆ１と、第２の直列共振周波数ｆ３と、第３の直列共振周波数ｆ５とを有し、また、第１の並列共振周波数ｆ２と、第２の並列共振周波数ｆ４とを有するように構成されており（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５）、前記第１の並列共振周波数ｆ２が、静電型トランスデューサの定格駆動周波数もしくは搬送波周波数に一致または略一致するように上記各回路定数が設定されており、前記第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように上記各回路定数が設定されており、前記第３の直列共振周波数ｆ５が、Ｄ級パワーアンプの出力段のスイッチング周波数帯域よりも低域側に位置するように上記各回路定数が設定されていることを特徴とする。
このような構成により、第１の並列共振周波数ｆ２が、静電型トランスデューサの定格駆動周波数もしくは搬送波周波数に一致または略一致するように各回路定数を設定し、第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域（通過帯域）の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように各回路定数を設定し、第３の直列共振周波数ｆ５が、Ｄ級パワーアンプの出力段のスイッチング周波数帯域よりも低域側に位置するように各回路定数を設定する。
これにより、静電型トランスデューサの駆動回路において、トランスデューサの駆動周波数帯域における負荷抵抗での損失とパワーアンプ出力段素子での損失とを同時に減らし、駆動回路全体の損失を小さくするとことができる。同時に、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域（通過帯域）以外の周波数成分の通過を阻止でき、さらに、Ｄ級パワーアンプのスイッチング・キャリア成分も十分に除去されるため、出力ノイズを小さくすることができる。
【００２９】
また、本発明の静電型トランスデューサは、負荷静電容量ＣＬを含む低域通過フィルタは、４次のＬＣローパスフィルタで構成されることを特徴とする。
このような構成により、Ｄ級パワーアンプの後には、インダクタンスＬ１とキャパシタンス（静電容量）Ｃ１、インダクタンスＬ２とキャパシタンス（負荷静電容量）ＣＬとで構成される４次の低域通過フィルタを設ける。
これにより、静電型トランスデューサの駆動回路において、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域（通過帯域）以外の周波数成分の通過を阻止でき、さらに、Ｄ級パワーアンプのスイッチング・キャリア成分も十分に除去されるため、出力ノイズを小さくすることができる。
【００３０】
また、本発明の静電型トランスデューサは、前記静電型トランスデューサは、複数の孔が形成された第一の面側の固定電極と、前記第一の面側の固定電極と対をなす複数の孔が形成された第二の面側の固定電極と、前記一対の固定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有し、前記出力トランスＴの２次側巻線にはセンタータップを備えており、前記出力トランスＴの２次側巻線の一方の端子は、前記静電型トランスデューサの第一の面側の固定電極に、他方の端子は第二の面側の固定電極にそれぞれ接続され、前記出力トランスＴの２次側巻線のセンタータップを基準にして直流バイアス電圧が、前記振動膜の導電層に印加されるように構成されていることを特徴とする。
このような構成により、Ｄ級パワーアンプで駆動する静電型トランスデューサとして、例えば、図６に示すプッシュプル型の静電型トランスデューサを使用し、出力トランスＴの２次側巻線の一方の端子を前面（第一の面）側固定電極に、他方の端子を背面（第二の面）側固定電極にそれぞれ接続し、出力トランスＴの２次側巻線のセンタータップを基準にして直流バイアス電圧を振動膜の導電層に印加する。
これにより、Ｄ級パワーアンプにより、プッシュプル型の静電型トランスデューサを広帯域に亘って、かつ低損失で駆動することができる。特に、静電型トランスデューサ回路を超音波スピーカとして使用する場合には、平坦な出力特性による再生音質の向上を図ることができる。
【００３１】
また、本発明の静電型トランスデューサは、超音波周波数帯の信号により駆動するように構成されていることを特徴とする。
これにより、本発明の静電型トランスデューサを超音波スピーカとして使用することができる。また、超音波スピーカを広帯域に亘って、かつ低損失で安定的に駆動することができる。
【００３２】
また、本発明の超音波スピーカは、超音波周波数帯の信号で駆動される静電型トランスデューサを使用し、超音波周波数帯域の搬送波信号を可聴周波数帯の音響信号により変調した変調信号を、前記静電型トランスデューサの入力信号として供給する超音波スピーカであって、前記静電型トランスデューサが、入力信号を増幅するＤ級パワーアンプと、一対のインダクタンスとキャパシタンスを複数含み、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に接続されて、前記Ｄ級パワーアンプの出力に含まれるスイッチング・キャリア成分を除去する低域通過フィルタと、を有し、さらに、前記低域通過フィルタを構成する回路素子のうち、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いキャパシタンス部分に、駆動負荷である静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬを置き、前記低域通過フィルタの前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いインダクタンスと、前記静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬとの間に、結合静電容量ＣＣと出力トランスＴとを挿入するとともに、前記出力トランスＴの一次側巻線と直列にダンパ抵抗ＲＤを接続して構成されていることを特徴とする超音波スピーカ。
このような構成により、超音波周波数帯のキャリア波を可聴周波数帯の信号波により変調し、この変調された信号をＤ級パワーアンプにより増幅し、該増幅された変調信号を、低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、ダンパ抵抗ＲＤおよび出力トランスＴを介して、静電型トランスデューサに印加する。
これにより、超音波スピーカを静電型超音波トランスデューサで構成し、この超音波スピーカをＤ級パワーアンプで駆動する場合に、該超音波スピーカを広帯域に亘って、かつ低損失で安定的に駆動することができ、超音波スピーカにおける再生音質の向上を図ることができる。
【００３３】
また、本発明の容量性負荷の駆動回路は、入力信号を増幅するＤ級パワーアンプと、一対のインダクタンスとキャパシタンスを複数含み、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に接続されて、前記Ｄ級パワーアンプの出力に含まれるスイッチング・キャリア成分を除去する低域通過フィルタとを備え、前記低域通過フィルタを構成する回路素子のうち、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いキャパシタンス部分に、駆動負荷である容量性負荷の負荷静電容量ＣＬを置き、前記低域通過フィルタの前記Ｄ級パワーアンプに出力側に最も近いインダクタンスと、前記容量性負荷の負荷静電容量ＣＬとの間に、結合静電容量ＣＣと出力トランスＴとを挿入するとともに、前記出力トランスＴの一次側巻線と直列にダンパ抵抗ＲＤを接続したことを特徴とする。
このような構成により、Ｄ級パワーアンプで駆動する容量性負荷（例えば、静電型トランスデューサ）の駆動回路において、低域通過フィルタの構成要素中に負荷静電容量ＣＬを当てはめ、さらにＬＣローパスフィルタ中に結合静電容量ＣＣとダンパ抵抗ＲＤ及び出力トランスＴを挿入することによって、昇圧及びインピーダンス変換を行うと共に、回路全体としてＢＰＦの特性を持たせる。
これにより、容量性負荷（例えば、静電型トランスデューサ）の駆動にＤ級パワーアンプを使用する場合に、高電圧かつ平坦な出力電圧周波数特性を実現しながら、容量性負荷の駆動周波数帯域における負荷抵抗での損失とパワーアンプ出力段素子での損失とを同時に減らし、駆動回路全体の損失を小さくできる。
【００３４】
また、本発明の容量性負荷の駆動回路は、前記低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、出力トランスＴおよび負荷静電容量ＣＬを含み形成される出力回路が、前記Ｄ級パワーアンプの入力側から見て、第１の直列共振周波数ｆ１と、第２の直列共振周波数ｆ３と、第３の直列共振周波数ｆ５とを有し、また、第１の並列共振周波数ｆ２と、第２の並列共振周波数ｆ４とを有するように構成されており（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５）、上記各回路定数が、前記第１の並列共振周波数ｆ２が、容量性負荷の定格駆動周波数もしくは搬送波周波数に一致または略一致するように設定され、前記第２の直列共振周波数ｆ３が、容量性負荷の駆動周波数帯域の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように設定され、前記第３の直列共振周波数ｆ５が、Ｄ級パワーアンプの出力段のスイッチング周波数帯域よりも低域側に位置するように設定され、前記直列共振周波数ｆ１とｆ３の間の周波数帯域のゲイン応答が平坦に近づくように設定されていることを特徴とする。
このような構成により、低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、出力トランスＴおよび負荷静電容量ＣＬ等で形成される駆動回路が、入力側から見て、第１の直列共振周波数ｆ１と、第２の直列共振周波数ｆ３と、第３の直列共振周波数ｆ５とを有し、また、第１の並列共振周波数ｆ２と、第２の並列共振周波数ｆ４とを有するように構成されており（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５）、第１の並列共振周波数ｆ２が、容量性負荷（例えば、静電型トランスデューサ）の定格駆動周波数もしくは搬送波周波数に略一致するように各回路定数が設定され、第２の直列共振周波数ｆ３が、容量性負荷の駆動周波数帯域（通過帯域）の遮断周波数とほぼ一致するように各回路定数が設定され、第３の直列共振周波数ｆ５が、Ｄ級パワーアンプの出力段のスイッチング周波数帯域よりも低域側に位置するように各回路定数が設定される。また、直列共振周波数ｆ１とｆ３の間の周波数帯域のゲイン応答が平坦に近づくように各回路定数が設定される。
これにより、容量性負荷（例えば、静電型トランスデューサ）の駆動にＤ級パワーアンプを使用する場合に、高電圧かつ平坦な出力電圧周波数特性を実現しながら、容量性負荷の駆動周波数帯域における負荷抵抗での損失とパワーアンプ出力段素子での損失とを同時に減らし、駆動回路全体の損失を小さくできる。同時に、容量性負荷の駆動周波数帯域（通過帯域）以外の周波数成分の通過を阻止でき、さらに、Ｄ級パワーアンプのスイッチング・キャリア成分も十分に除去されるため、出力ノイズを小さくすることができる。
【００３５】
また、本発明の回路定数の設定方法は、入力信号を増幅するＤ級パワーアンプと、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に接続されて、前記Ｄ級パワーアンプの出力に含まれるスイッチング・キャリア成分を除去する２組のインダクタンスとキャパシタンスから成る低域通過フィルタとを備え、前記低域通過フィルタを構成する回路素子のうち、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いキャパシタンス部分に、駆動負荷である静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬを置き、前記低域通過フィルタの前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いインダクタンスと、前記静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬとの間に、結合静電容量ＣＣと出力トランスＴとを挿入するとともに、前記出力トランスＴの一次側巻線と直列にダンパ抵抗ＲＤを接続した静電型トランスデューサの駆動回路における回路定数の設定方法であって、前記低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、出力トランスＴおよび負荷静電容量ＣＬを含み形成される出力回路が、前記Ｄ級パワーアンプの入力側から見て、第１の直列共振周波数ｆ１と、第２の直列共振周波数ｆ３と、第３の直列共振周波数ｆ５とを有し、また、第１の並列共振周波数ｆ２と、第２の並列共振周波数ｆ４とを有するよう設定するとともに（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５）、駆動対象となる静電型トランスデューサについての負荷静電容量値ＣＬ、駆動周波数帯域、最大駆動電圧を含む駆動条件を設定する第１の手順と、負荷静電容量ＣＬとトランス２次側巻線とによる共振周波数（並列共振周波数）が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域の中心周波数に一致または略一致するように、トランス２次側巻線の自己インダクタンス値を設定する第２の手順と、トランス昇圧率と共にトランス１次側巻線の自己インダクタンス値を設定する第３の手順と、上記直列共振周波数ｆ３が、概ね駆動周波数帯域の高域側遮断周波数となるように、かつ上記直列共振周波数ｆ５がＤ級パワーアンプのスイッチング周波数帯域から低域側に離れるように、ＬＣフィルタの回路定数を設定する第４の手順と、上記直列共振周波数ｆ１とｆ３の間の周波数帯域のゲイン応答が平坦に近づくように、結合静電容量ＣＣの値を設定する第５の手順と、上記直列共振周波数ｆ１とｆ３との間の周波数帯域にピークがなく、平坦な通過特性となるように、ダンパ抵抗ＲＤの抵抗値を設定する第６の手順とを含むことを特徴とする。
このような手順により、第１の並列共振周波数ｆ２が、静電型トランスデューサの定格駆動周波数（または搬送波周波数）に略一致するようにトランス２次側巻線の自己インダクタンス値を設定し、トランス昇圧率と共にトランス１次側巻線の自己インダクタンス値を設定し、第２の直列共振周波数ｆ３が、概ね駆動周波数帯域の高域側遮断周波数となるように、かつ第３の直列共振周波数ｆ５がＤ級パワーアンプのスイッチング周波数帯域から低域側にできるだけ離れるように、ＬＣフィルタの回路定数を設定し、直列共振周波数ｆ１とｆ３の間の周波数帯域のゲイン応答が平坦に近づくように、結合静電容量ＣＣの値を設定し、さらに、ｆ１とｆ３との間の周波数帯域にピークがなく、平坦な通過特性となるように、ダンパ抵抗ＲＤの抵抗値を設定する。
これにより、静電型トランスデューサの駆動にＤ級パワーアンプを使用する場合にも、高電圧かつ平坦な出力電圧周波数特性を実現しながら、トランスデューサの駆動周波数帯域における負荷抵抗での損失とパワーアンプ出力段素子での損失とを同時に減らし、駆動回路全体の損失を小さくできる。同時に、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域（通過帯域）以外の周波数成分の通過を阻止でき、さらに、Ｄ級パワーアンプのスイッチング・キャリア成分も十分に除去されるため、出力ノイズを小さくすることができる。
【００３６】
また、本発明の回路定数の設定方法は、入力信号を増幅するＤ級パワーアンプと、一対のインダクタンスとキャパシタンスを複数含み、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に接続されて、前記Ｄ級パワーアンプの出力に含まれるスイッチング・キャリア成分を除去する低域通過フィルタとを備え、前記低域通過フィルタを構成する回路素子のうち、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いキャパシタンス部分に、駆動負荷である静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬを置き、前記低域通過フィルタの前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いインダクタンスと、前記静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬとの間に、結合静電容量ＣＣと出力トランスＴとを挿入するとともに、前記出力トランスＴの一次側巻線と直列にダンパ抵抗ＲＤを接続した静電型トランスデューサにおける回路定数の設定方法であって、前記低域通過フィルタ、結合静電容量ＣＣ、出力トランスＴおよび負荷静電容量ＣＬを含み形成される出力回路が、前記Ｄ級パワーアンプの入力側から見て、第１の直列共振周波数ｆ１と、第２の直列共振周波数ｆ３と、第３の直列共振周波数ｆ５とを有し、また、第１の並列共振周波数ｆ２と、第２の並列共振周波数ｆ４とを有するよう設定するとともに（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５）、前記第１の並列共振周波数ｆ２が、静電型トランスデューサの定格駆動周波数もしくは搬送波周波数に一致または略一致するように、上記各回路定数を設定する手順を含むことを特徴とする。
このような手順により、Ｄ級パワーアンプが駆動する負荷側の並列共振周波数ｆ２が、静電型トランスデューサの定格駆動周波数もしくは搬送波周波数に一致または略一致するように回路定数を設定する。
これにより、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域における負荷側のインピーダンスを高くすることができ、損失を小さくすることができる。
【００３７】
また、本発明の回路定数の設定方法は、前記第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように、上記各回路定数を設定する手順を含むことを特徴とする。
このような手順により、第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域（通過帯域）の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように各回路定数を設定する。
これにより、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域（通過帯域）以下の周波数成分の通過を阻止でき、出力ノイズを小さくすることができる。
【００３８】
また、本発明の回路定数の設定方法は、前記第３の直列共振周波数ｆ５が、Ｄ級パワーアンプの出力段のスイッチング周波数帯域よりも低域側に位置するように、上記各回路定数を設定する手順を含むことを特徴とする。
このような手順により、第３の直列共振周波数ｆ５が、Ｄ級パワーアンプの出力段のスイッチング周波数帯域よりも低域側に位置するように各回路定数を設定する。
これにより、Ｄ級パワーアンプ出力段のスイッチング周波数帯域における低域通過フィルタの減衰傾度を大きくすることができるため、Ｄ級パワーアンプのスイッチング・キャリア成分が十分に除去され、出力ノイズを小さくすることができる。
【００３９】
また、本発明の回路定数の設定方法は、前記第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように上記各回路定数を設定する手順と、前記第３の直列共振周波数ｆ５が、Ｄ級パワーアンプの出力段のスイッチング周波数帯域よりも低域側に位置するように上記各回路定数を設定する手順とを含むことを特徴とする。
このような手順により、第２の直列共振周波数ｆ３が、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域（通過帯域）の遮断周波数と一致またはほぼ一致するように各回路定数を設定し、第３の直列共振周波数ｆ５が、Ｄ級パワーアンプの出力段のスイッチング周波数帯域よりも低域側に位置するように各回路定数を設定する。
これにより、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域（通過帯域）以外の周波数成分の通過を阻止できる。また、Ｄ級パワーアンプ出力段のスイッチング周波数帯域における前記低域通過フィルタの減衰傾度が大きくなり、Ｄ級パワーアンプのスイッチング・キャリア成分も十分に除去されるため、出力ノイズを小さくすることができる。
【００４０】
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を構成する静電型トランスデューサが、入力信号を増幅するＤ級パワーアンプと、一対のインダクタンスとキャパシタンスを複数含み、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に接続されて、前記Ｄ級パワーアンプの出力に含まれるスイッチング・キャリア成分を除去する低域通過フィルタと、を有し、さらに、前記低域通過フィルタを構成する回路素子のうち、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いキャパシタンス部分に、駆動負荷である静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬを置き、前記低域通過フィルタの前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いインダクタンスと、前記静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬとの間に、結合静電容量ＣＣと出力トランスＴとを挿入するとともに、前記出力トランスＴの一次側巻線と直列にダンパ抵抗ＲＤを接続して構成されていることを特徴とする。
上記構成の表示装置では、本発明の静電型トランスデューサで構成された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、表示装置において、平坦な出力周波数特性を有し、低損失での駆動が可能な超音波スピーカを使用することができる。このため、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。また、音響信号の再生範囲の制御も容易に行えるようになる。
【００４１】
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第二の音域の信号を再生する再生用のスピーカと、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る音声信号を再生し、スクリーン等の音波反射面近傍に仮想音源を形成するよう構成される指向性音響システムであって、前記超音波スピーカを構成する静電型トランスデューサが、入力信号を増幅するＤ級パワーアンプと、一対のインダクタンスとキャパシタンスを複数含み、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に接続されて、前記Ｄ級パワーアンプの出力に含まれるスイッチング・キャリア成分を除去する低域通過フィルタと、を有し、さらに、前記低域通過フィルタを構成する回路素子のうち、前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いキャパシタンス部分に、駆動負荷である静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬを置き、前記低域通過フィルタの前記Ｄ級パワーアンプの出力側に最も近いインダクタンスと、前記静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬとの間に、結合静電容量ＣＣと出力トランスＴとを挿入するとともに、前記出力トランスＴの一次側巻線と直列にダンパ抵抗ＲＤを接続して構成されてい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、本発明の静電型トランスデューサで構成された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、指向性音響システムにおいて、Ｄ級パワーアンプで駆動されるとともに、平坦な出力周波数特性を有し、低損失での駆動が可能な超音波スピーカを使用することができる。このため、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
［本発明による静電型トランスデューサの駆動回路の説明］
最初に、本発明の、Ｄ級パワーアンプを使用した静電型トランスデューサの駆動回路について説明する。
【００４３】
本発明における静電型トランスデューサの駆動回路では、Ｄ級パワーアンプで駆動する静電型トランスデューサの駆動回路において、低域通過フィルタの構成要素中に負荷静電容量を当てはめ、さらに低域通過フィルタ中に結合静電容量とダンパ抵抗及び出力トランスを挿入することによって、回路全体としてＢＰＦの特性を持たせている。これにより、平坦な出力電圧周波数特性を実現しながら、トランスデューサの駆動周波数帯域における回路損失を小さくするところにある。これにより、負荷抵抗での損失とパワーアンプ出力段素子での損失とを同時に減らし、駆動回路全体の損失を小さくできるところが特長である。
【００４４】
図１は、本発明の静電型トランスデューサの駆動回路の構成例を示す図である。図１において、Ｄ級パワーアンプ２１は、図１０に示すように、ＰＷＭ変調回路（もしくはＰＤＭ変調回路）４１、ゲート駆動回路４２、Ｄ級出力段４３から構成されており、入力信号４０をＰＷＭ変調（ＰＤＭ変調）したスイッチング波形を出力する。ここでは一般的なＤ級パワーアンプと同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００４５】
Ｄ級パワーアンプ２１の後には、Ｌ１、Ｃ１、Ｌ２、ＣＬから構成される４次の低域通過フィルタ（ＬＣローパスフィルタ）を接続する。ここで、低域通過フィルタの最後段のキャパシタンス（静電容量成分）部分に、静電型トランスデューサの負荷静電容量ＣＬを当てはめる。なお、静電型トランスデューサは、その抵抗成分及びインダクタンス成分は非常に小さく無視するとすれば、負荷静電容量ＣＬで等価的に表すことができる。この静電型トランスデューサの例については後述する（図６を参照）。
【００４６】
さらに、インダクタンスＬ２と負荷静電容量ＣＬとの間には、結合静電容量ＣＣ、及びダンパ抵抗ＲＤを接続し、その後、出力トランスＴでゲイン変換（インピーダンス変換）を行う。負荷静電容量ＣＬは出力トランスＴの２次側に接続される。
【００４７】
次に、図１に示した回路の動作について説明する。なお既に述べたように、図１のＤ級パワーアンプ２１は一般的なＤ級パワーアンプの動作と同様であるため、説明は省略し、ここでは、Ｄ級パワーアンプ２１から後ろの出力回路部分の動作について説明する。
【００４８】
以降では、次の条件で駆動することを想定した場合の例として説明を進める。
負荷は、静電型トランスデューサとし、負荷の合成静電容量ＣＬを５ｎＦ、駆動周波数帯域を４０ｋＨｚ〜８０ｋＨｚ、駆動電圧を２５０Ｖとする。また、Ｄ級パワーアンプのスイッチング周波数を約５００ｋＨｚ（〜１ＭＨｚ）とする。
【００４９】
図１において、Ｌ１、Ｃ１、Ｌ２、ＣＬは４次の低域通過フィルタを形成する。後述する回路定数設定手順により、低域通過フィルタの遮断周波数（−３ｄＢ減衰周波数）が約８０ｋＨｚになるように、上記各回路定数値は設定されている。同時に、Ｄ級パワーアンプ（出力段）２１から出力されるスイッチング・キャリアの周波数帯域である５００ｋＨｚ以上では、４次（−２４ｄＢ／octave）の減衰傾度となるように、上記各回路定数値は設定されており、スイッチング・キャリア成分が十分に除去された後、負荷静電容量ＣＬに印加される。
【００５０】
一方、インダクタンスＬ１、Ｌ２と、結合静電容量ＣＣ、及び出力トランスＴの１次側巻線インダクタンスは、高域通過フィルタ（ＬＣハイパスフィルタ）を形成する。後述する回路定数設定手順により、高域通過フィルタの遮断周波数は約４０ｋＨｚになるように、上記各回路定数値は設定されている。この高域通過フィルタの共振性によって、駆動周波数帯域（通過帯域）の低域側のゲインが持ち上げられ、通過帯域全体のゲイン特性を平坦に近付けることができる。
【００５１】
ダンパ抵抗ＲＤは、上記低域通過フィルタ、高域通過フィルタ双方のクオリティ・ファクタ（Ｑ値）を下げる働きをする。これにより、出力電圧の周波数特性に共振ピークのない平坦な通過特性を実現することができる。
【００５２】
図２は、図１の回路の出力電圧（負荷端子電圧）の周波数特性の例を示す図であり、各回路定数を適切に設定することにより、図２に示すような平坦な周波数特性を実現することができる。
【００５３】
出力トランスＴは上記ＬＣフィルタの中にあって、昇圧及びインピーダンス変換を行う。ここでは、出力トランスＴのゲインを１０倍としている。出力トランスＴの巻線インダクタンスは、上記高域通過フィルタの構成要素として利用する。同時に、出力トランスＴの巻線インダクタンスと負荷静電容量ＣＬによって形成される並列共振回路の共振周波数が、上記駆動周波数帯域（４０ｋＨｚ〜８０ｋＨｚ）内に位置するようにトランス巻線インダクタンス値は設定される。これにより、駆動周波数帯域におけるダンパ抵抗ＲＤでの損失を小さく抑えることができる。
【００５４】
次に、本発明の駆動回路における回路定数の設定方法について説明する。
【００５５】
図３は、出力回路部分の等価回路を示す図である（負荷静電容量を出力トランスＴの１次側に換算）。図１に示す低域通過フィルタ以降の出力回路は、図３に示す等価回路で表すことができる。ここで、ＬＬは出力トランスＴの漏洩インダクタンス（出力トランスＴの２次側巻線を短絡した際の１次側巻線のインダクタンス）、Ｍは出力トランスＴの相互インダクタンスである。なお、ここではフィルタコイルの抵抗、及び出力トランスＴの巻線抵抗は無視し、図１の負荷静電容量ＣＬはトランスの１次側に換算した負荷静電容量ＣＬ１として表している。また、出力トランスＴのゲインについては無視している。
【００５６】
回路定数の設定に当たっては、図３に示す回路の共振周波数（零点と極）を求め、各共振周波数位置と、要求される負荷駆動周波数帯域、及びＤ級パワーアンプのスイッチング周波数帯域との位置関係を見ながら設定していく。
【００５７】
図３の回路において、ＲＬ＝０（回路中の抵抗成分を全て無視）として考えると、アンプ側（図３の左側）から見たインピーダンスＺは、ωを角周波数、Ａｎ、Ｂｎ、Ｃｎ、Ｄｎ、Ａｄ、Ｂｄ、Ｃｄをそれぞれ係数、jを虚数単位として、次式で与えられる。
【００５８】
【数１】
0004793174.tif 000002
【００５９】
ここで、
【００６０】
【数２】
0004793174.tif 000003
【００６１】
である。
【００６２】
回路のインピーダンスＺが上式で表されるとき、
【００６３】
【数３】
0004793174.tif 000004
【００６４】
を満足するωが零点（直列共振角周波数）となり、
【００６５】
【数４】
0004793174.tif 000005
【００６６】
を満足するωが極（並列共振角周波数）となる。
【００６７】
上式より、零点については、正の周波数領域に３つの根（ω１、ω３、ω５）が得られることが分かる。これを解析的に解くのは難しいが、ωを変数として方程式「ｙ＝Ａｎω６＋Ｂｎω４＋Ｃｎω２＋Ｄｎ」の曲線を数値計算によって求め、y＝０となる時のωの値を調べることで求めることができる。
【００６８】
一方、並列共振角周波数ω２［rad／sec］、ω４［rad／sec］については、解析的に容易に解くことができて、
【００６９】
【数５】
0004793174.tif 000006
【００７０】
ゆえに、図３の回路の並列共振周波数（極の周波数）ｆ２[Ｈz]、ｆ４[Ｈz]は、
【００７１】
【数６】
0004793174.tif 000007
【００７２】
で求めることができる。
【００７３】
図４は、図３の回路の出力電圧と回路入力電流の周波数特性の例を示す図であり、図３に示す等価回路の出力電圧（負荷端子電圧）と回路入力電流（Ｌ１電流）との周波数特性の一例（抵抗成分は全て無視した場合）を示したものであり、３つの直列共振周波数（零点）ｆ１、ｆ３、ｆ５、及び２つの並列共振周波数（極）ｆ２、ｆ４から成る周波数特性を示す。
【００７４】
図４に基づいて、各回路定数の設定を行う。設定手順の一例を以下に述べる。
手順１、最初に、駆動対象、駆動条件を把握する。ここでは、負荷静電容量値、駆動周波数帯域、最大駆動電圧等を把握する。
ここでは、負荷静電容量ＣＬが５ｎＦ、駆動周波数帯域が４０ｋＨｚ〜８０ｋＨｚ、駆動電圧が２５０Ｖとする。
【００７５】
手順２、トランス２次側巻線自己インダクタンス値の設定を行う。
負荷静電容量ＣＬとトランス２次側巻線とによる共振周波数（並列共振周波数）が、駆動周波数帯域の中心周波数よりもやや低域側に位置するように、トランス２次側巻線自己インダクタンス値を設定する。あるいは、超音波スピーカのように変調波（上側波帯を使用）で駆動する場合には、搬送波の周波数が上記並列共振周波数と概ね一致するようにトランス２次側巻線自己インダクタンス値を設定する。
あるいは、図４に示す並列共振周波数ｆ２が上記搬送波周波数と略一致するようにトランス２次側巻線自己インダクタンス値を設定する。
ここでは、超音波スピーカの搬送波周波数を４０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚで駆動することを想定して、出力トランスＴの２次側巻線インダクタンスを２ｍＨとする。
【００７６】
手順３、トランス１次側巻線自己インダクタンス値の設定（トランス昇圧率の設定）を行う。負荷静電容量ＣＬの最大駆動電圧と、Ｄ級パワーアンプの出力電圧（トランス１次側電圧）とを基に、出力トランスＴの昇圧率（ゲイン、巻数比）を決定する。これにより、トランス１次側巻線の自己インダクタンス値が決まる。
ここでは、トランスゲインを１０倍に設定する。その結果、トランス１次側巻線インダクタンスは２０μＨとなる。
【００７７】
手順４、ＬＣフィルタ係数の設定を行う。上記直列共振周波数ｆ３が、概ね駆動周波数帯域の高域側遮断周波数となるように、かつ上記直列共振周波数ｆ５ができるだけ低域側に位置するように（Ｄ級パワーアンプのスイッチング周波数帯域から低域側にできるだけ離れるように）、ＬＣフィルタ（Ｌ１、Ｃ１、Ｌ２）の回路定数を設定する。
共振周波数ｆ３、ｆ５は、上記の計算式「Ａｎω６＋Ｂｎω４＋Ｃｎω２＋Ｄｎ＝０」を基に求めることができる。
ここでは、Ｌ１＝１０μＨ、Ｃ１＝０．１８μＦ、Ｌ２＝１０μＨとする。なお漏洩インダクタンスＬＬは、トランスの巻線及びコアの仕様が決定した時点で自動的に決まるが、ここではトランスの結合係数を０．９８として０．４μＨとする。
【００７８】
手順５、結合静電容量ＣＣの値の設定を行う。上記直列共振周波数ｆ１とｆ３の間の周波数帯域のゲイン応答の傾きが小さくなる（平坦に近づく）ように、結合静電容量ＣＣの値を設定する。ここでは、ＣＣ＝０．３３μＦとする。
【００７９】
手順６、ダンパ抵抗ＲＤの抵抗値の設定を行う。最終的にｆ１とｆ３との間の周波数帯域にピークがなく、平坦な通過特性となるように、ダンパ抵抗ＲＤの抵抗値を設定する。
ここでは、ＲＤ＝１０Ωとする。
以上の手順により、効率的に回路定数を設定することができる。
【００８０】
図５は、出力電圧周波数特性とダンパ抵抗で発生する損失の例を示す図であり、上記手順により回路定数を設定することにより、図５（Ａ）（図２と同じ図）に示す出力電圧周波数特性が得られる。図５（Ａ）に示すように、駆動周波数帯域（４０ｋＨｚ〜８０ｋＨｚ）ではピークの無い平坦な出力特性が得られ、Ｄ級パワーアンプのスイッチング周波数帯域（５００ｋＨｚ以上）では、十分なキャリア減衰性能が得られている。
【００８１】
図５（Ｂ）は、図１（図３の等価回路）の回路において、図５（Ａ）に示す出力特性の際に、ダンパ抵抗ＲＤで発生する損失の大きさを示したものである。回路の並列共振周波数ｆ２（約５０ｋＨｚ）で損失が極小になっている。
【００８２】
上述したように本発明では、負荷の駆動周波数帯域が並列共振周波数ｆ２とほぼ等しくなるように上記出力回路の各素子の定数を設定しているため、駆動周波数帯域でのトランス１次側に流れる電流を抑えることができ、ダンパ抵抗ＲＤでの損失を小さくすることができる。特に、超音波スピーカを駆動する場合には、上記の例では超音波スピーカの搬送周波数を約５０ｋＨｚに設定することによって、回路損失を非常に小さく抑えることができる。
【００８３】
以上に述べたような駆動回路は、静電型トランスデューサを使用した超音波スピーカの駆動回路として用いるのに適している。超音波スピーカは、超音波帯域の搬送波を可聴帯域の音響信号によって変調した変調波を出力することで、鋭い指向性を有する音を再生することができるというものである。
【００８４】
静電型トランスデューサは比較的広帯域な音圧−周波数特性を有するため、静電型トランスデューサを超音波スピーカのトランスデューサとして使用すると、狭帯域な圧電型トランスデューサよりも再生音質を向上させることができる。
【００８５】
図６に、超音波スピーカとして使用するのに適した静電型トランスデューサの構造の一例を示す。
【００８６】
図６（Ａ）は、静電型トランスデューサの断面を示しており、導電層（振動膜電極）１２１を有する振動膜１２と、該振動膜１２のそれぞれの面に対向して設けられた前面（第一の面）側固定電極１０Ａ及び背面（第二の面）側固定電極１０Ｂからなる一対の固定電極とを有している（前面側固定電極１０Ａ及び背面側固定電極１０Ｂの両方を指す場合は固定電極１０と呼ぶ）。振動膜１２は図６に示すように電極を形成する導電層（振動膜電極）１２１を絶縁膜１２０で挟むように形成してもよいし、振動膜全体を導電性材料で形成するようにしてもよい。
【００８７】
また、振動膜を扶持する前面側固定電極１０Ａには複数の貫通孔１４Ａが設けられており、かつ背面側固定電極１０Ｂには前面側固定電極１０Ａに設けた各貫通孔１４Ａに対向する位置に同一形状の貫通孔１４Ｂが設けられている（貫通孔１４Ａ及び貫通孔１４Ｂの両方を指す場合は貫通孔１４と呼ぶ）。前面側固定電極１０Ａと背面側固定電極１０Ｂは、それぞれ支持部材１１によって振動膜１２から所定のギャップを隔てて支持されており、図６（Ａ）に示すように振動膜１２と固定電極１０とが一部空隙を介して対向するように支持部材は形成されている。図６（Ｂ）は、トランスデューサの片側平面外観を示したもので（固定電極１０の一部を切り欠いた状態）、上記複数の貫通孔がハニカム状に配列されている。図６（Ｃ）は、前記支持部材が接合されている固定電極の平面図であり、丁度トランスデューサの振動膜側から固定電極側を見た状態を示している。支持部材１１は絶縁材で構成され、例えばプリント基板にレジスト印刷する要領で、固定電極１０の表面（振動膜に対向する側）上に絶縁材をパターン印刷することによって形成することができる。
【００８８】
上記の構成により、静電型トランスデューサの前面側固定電極１０Ａと背面側固定電極１０Ｂとには、振幅が等しく、位相が互いに反転した交流信号１８Ａ、１８Ｂが印加される。また、振動膜電極１２１に直流電源１６により直流バイアス電圧が印加される。このように、振動膜電極１２１に直流バイアス電圧を印加し、前面側固定電極１０Ａと背面側固定電極１０Ｂとに、互いに位相が反転した駆動信号（交流信号）を印加することによって、振動膜１２には静電吸引力及び静電反発力が同方向に同時に作用する。駆動信号（交流信号）の極性が反転する毎に、上記静電吸引力及び静電反発力の作用する方向が変化するために振動膜１２がプッシュプル駆動される。この結果、振動膜で発生した音波は前面側固定電極１０Ａと背面側固定電極１０Ｂに設けられた貫通孔１４を通じて外部へ放出される。
【００８９】
図７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駆動回路の構成例を示す図であり、図７（Ａ）は、図６に示した静電型トランスデューサを使用した超音波スピーカの駆動回路の構成例を示す図である。また、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す静電型超音波トランスデューサ（超音波周波数帯域の信号で駆動される静電型トランスデューサ）１を、２つの負荷静電容量ＣＬ１、ＣＬ２が直列に接続された等価回路で表したものであり、その直列接続点が振動膜電極１２１に相当する。
【００９０】
図７に示す超音波スピーカは、可聴波周波数帯の信号波を生成する可聴周波数波信号源（オーディオ信号源）３１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信号源３２と、変調器３３と、Ｄ級パワーアンプ２１を有しており、他の符号のものは図１において同じ符号で示されるものと同じである。
【００９１】
上記超音波スピーカは、キャリア波と呼ばれる超音波にオーディオ信号（可聴領域信号）でＡＭ変調をかけ、これを空中に放出すると空気の非線形性により、空中で元のオーディオ信号が自己再生される、というものである。つまり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とが顕著に表れ、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）と可聴波（元オーディオ信号）に波形分離され、我々人間は２０ｋＨｚ以下の可聴音（元オーディオ信号）のみを聴くことができるという原理であり、一般にはパラメトリックアレイ効果と呼ばれている。
【００９２】
上記構成において、可聴周波数波信号源３１より出力される可聴周波数信号（オーディオ信号）により、キャリア波信号源３２から出力される超音波周波数帯のキャリア波を変調器３３により変調し、Ｄ級パワーアンプ２１で増幅した変調信号を、Ｌ１、Ｃ１、Ｌ２、ＣＣ、ＲＤを介して、出力トランスＴの１次側巻線の両端に印加する。これにより、出力トランスＴの２次側巻線に接続された静電型超音波トランスデューサ１を駆動する。
【００９３】
なお、図７に示す回路構成が、図１に示す回路構成と異なる点は、出力トランスＴの２次側巻線にセンタータップを設け、センタータップを基準にして直流バイアス電圧ＶＤＣＢをトランスデューサの振動膜電極１２１に印加するように構成している点である。なお、抵抗ＲＢは本発明には直接は関係がなく、省略してもよい。
【００９４】
図７に示すように出力トランスＴと静電型超音波トランスデューサ１を接続することによって、前面側固定電極１０Ａと背面側固定電極１０Ｂには互いに位相の反転した振幅の等しい交番電圧が印加されるため、歪みの小さい音波を出力することができる。
【００９５】
また、出力回路中には（可聴周波数帯域を減衰させる）高域通過フィルタが形成されているため、静電型超音波トランスデューサ１から超音波帯域の振幅変調波を出力する際に、可聴周波数成分が歪みとしてトランスデューサから直接出力されてしまう所謂音漏れを抑制し、再生音の指向性が低下するのを防ぐことができる。
【００９６】
以上、本発明による静電型トランスデューサの駆動回路の実施の形態について説明したが、Ｄ級パワーアンプ２１で駆動する静電型トランスデューサの駆動回路において、低域通過フィルタの構成要素中に負荷静電容量ＣＬを当てはめ、さらに低域通過フィルタ（ＬＣローパスフィルタ）中に結合静電容量ＣＣとダンパ抵抗ＲＤ及び、出力トランスＴを挿入することによって、回路全体としてＢＰＦの特性を持たせている。これにより、ピークの無い平坦な出力電圧周波数特性を実現しながら、静電型トランスデューサの駆動周波数帯域における損失を小さくすることができる。よって、負荷抵抗での損失とパワーアンプ出力段素子での損失とを同時に減らし、駆動回路全体の損失を小さくできるため、負荷を含めた回路全体を高効率で駆動することができ、駆動システム全体の回路サイズも小さくすることができる。
【００９７】
また、超音波スピーカは再生音が鋭い指向性を有するという特徴を持っているが、本発明の駆動回路では、出力回路全体がＢＰＦの特性を有するため、回路の通過帯域に可聴音帯域が含まれないように回路定数を設定することによって、超音波スピーカ（静電型トランスデューサ）から可聴音が直接出力されること（音漏れ）を低減することができる。つまり、音漏れによる再生音の指向性劣化を抑えることができるという効果も創出される。
【００９８】
また、本発明の静電型トランスデューサの駆動回路は、上述した構成の静電型トランスデューサに限らず、容量性の負荷の駆動全般に適用することができる効果がある。例えば、振動膜の片面にだけ固定電極を配置し、振動膜を一方の側だけを吸引する構造のプル（Ｐｕｌｌ）型とよばれる静電型トランスデューサにも本発明の駆動回路の設計手法は同様に適用できるものであり、さらに、圧電素子を使用した超音波トランスデューサにも適用できるものである。
【００９９】
［本発明による静電型トランスデューサを使用した表示装置についての説明］
次に、本発明の静電型トランスデューサの駆動回路を有し、超音波周波数帯域の信号で駆動される静電型超音波トランスデューサ（以下、単に「超音波トランスデューサ」ともいう）を使用した表示装置の例について説明する。
【０１００】
図８は、表示装置の一例として、超音波スピーカを内蔵したプロジェクタを例に取ったものであり、その使用状態を示したものである。同図に示すように、プロジェクタ２０１は視聴者２０３の後方に設置され、視聴者２０３の前方に設置されたスクリーン２０２に映像を投影するとともに、プロジェクタ２０１に搭載されている超音波スピーカによりスクリーン２０２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。なお、プロジェクタスクリーン上に仮想音源を形成する超音波スピーカを用いた音響装置や、超音波スピーカを内蔵したプロジェクタ等は指向性音響システムとも呼ばれている。
【０１０１】
プロジェクタ２０１の外観構成を図９に示す。プロジェクタ２０１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２２０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２２４Ａ，２２４Ｂ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２３１を挟んで左右に超音波スピーカを構成する静電型超音波トランスデューサ２２４Ａ，２２４Ｂ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２２０の底面には低音再生用スピーカ２２３が設けられている。また、２２５は、プロジェクタ本体２２０の高さ調整を行うための高さ調節ねじ、２２６は、空冷フアン用の排気口である。
【０１０２】
また、プロジェクタ２０１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静電型超音波トランスデューサを使用している。この静電型超音波トランスデューサは、Ｄ級パワーアンプ、フイルタ、トランス等を含む駆動回路で駆動され、該駆動回路により、平坦な出力周波数特性を実現しながら、トランスデューサの駆動周波数帯域における損失とＤ級パワーアンプ出力段素子での損失とを同時に減らし、駆動回路全体の損失を小さくできるように構成されている。これにより、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。そして、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。
【０１０３】
次に、プロジェクタ２０１の電気的構成を図１０に示す。プロジェクタ２０１は、操作入力部２１０と、再生範囲設定部２１２、再生範囲制御処理部２１３、音声／映像信号再生部２１４、キャリア波発振源２１６、変調器２１８Ａ，２１８Ｂ、駆動回路部２２２Ａ，２２２Ｂ及び静電型超音波トランスデューサ２２４Ａ，２２４Ｂからなる超音波スピーカと、ハイパスフィルタ２１７Ａ，２１７Ｂと、ローパスフィルタ２１９と、ミキサ２２１と、パワーアンプ２２２Ｃと、低音再生用スピーカ２２３と、プロジェクタ本体２２０とを有している。なお、駆動回路部２２２Ａ，２２２Ｂは、図３に示すようなＤ級パワーアンプ２１とＬＣフィルタと出力トランス等で構成される静電型トランスデューサの駆動回路である。
【０１０４】
プロジェクタ本体２２０は、映像を生成する映像生成部２３２と、生成された映像を投影面に投影する投影光学系２３３とを有している。このように、プロジェクタ２０１は、超音波スピーカ及び低音再生用スピーカ２２３と、プロジェクタ本体２２０とが一体化されて構成されている。
【０１０５】
操作入力部２１０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２１２は、ユーザが操作入力部２１０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２２４Ａ，２２４Ｂ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。
【０１０６】
また、再生範囲設定部２１２は、音声／映像信号再生部２１４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２１３は、再生範囲設定部２１２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２１６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２１６を制御する機能を有する。
例えば、再生範囲設定部２１２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２１６に対して５０ｋＨｚで発振するように制御する。
【０１０７】
再生範囲制御処理部２１３は、再生範囲を規定する超音波トランスデューサ２２４Ａ，２２４Ｂ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２１３は、再生範囲設定部２１２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２１６を制御する。
【０１０８】
音声／映像信号再生部２１４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２１７Ａを介して変調器２１８Ａに、Ｌチャンネルの音声信号はハイパスフィルタ２１７Ｂを介して変調器２１８Ｂに、映像信号はプロジェクタ本体２２０の映像生成部２３２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２１４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２２１により合成され、ローパスフィルタ２１９を介してパワーアンプ２２２Ｃに入力されるようになっている。音声／映像信号再生部２１４は、音響ソースに相当する。
【０１０９】
ハイパスフィルタ２１７Ａ，２１７Ｂ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２２４Ａ、２２４Ｂ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２２３により再生されることとなる。
【０１１０】
なお、音声／映像信号再生部２１４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２１４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２１２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。
【０１１１】
キャリア波発振源２１６は、再生範囲設定部２１２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２１８Ａ，２１８Ｂに出力する機能を有している。
変調器２１８Ａ，２１８Ｂは、キャリア波発振源２１６から供給されるキャリア波を音声／映像信号再生部２１４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、それぞれ駆動回路部２２２Ａ，２２２Ｂに出力する機能を有する。
【０１１２】
超音波トランスデューサ２２４Ａ，２２４Ｂは、それぞれ、変調器２１８Ａ，２１８Ｂから駆動回路部２２２Ａ，２２２Ｂ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。
【０１１３】
映像生成部２３２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２１４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２１４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２３３は、ディスプレイに表示された映像をプロジェクタ本体２２０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。
【０１１４】
次に、上記構成からなるプロジェクタ２０１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２１０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２１２に設定され、音声／映像信号再生部２１４に再生指示がなされる。
【０１１５】
この結果、再生範囲設定部２１２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２１３は、再生範囲設定部２１２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２１６を制御する。
この結果、キャリア波発振源２１６は、再生範囲設定部２１２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２１８Ａ，２１８Ｂに出力する。
【０１１６】
一方、音声／映像信号再生部２１４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２１７Ａを介して変調器２１８Ａに、Ｌチャンネルの音声信号をハイパスフィルタ２１７Ｂを介して変調器２１８Ｂ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２２１に出力し、映像信号をプロジェクタ本体２２０の映像生成部２３２にそれぞれ、出力する。
【０１１７】
したがって、ハイパスフィルタ２１７Ａ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２１８Ａに入力され、ハイパスフィルタ２１７Ｂ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２１８Ｂ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２２１により合成され、ローパスフィルタ２１９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２２２Ｃに入力される。
【０１１８】
映像生成部２３２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２３３により、投影面、例えば、図８に示すスクリーン２０２に投影される。
他方、変調器２１８Ａは、キャリア波発振源２１６から出力されるキャリア波をハイパスフィルタ２１７Ａ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、駆動回路部２２２Ａに出力する。
また、変調器２１８Ｂは、キャリア波発振源２１６から出力されるキャリア波をハイパスフィルタ２１７Ｂ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、駆動回路部２２２Ｂに出力する。
【０１１９】
駆動回路部２２２Ａ，２２２Ｂ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２２４Ａ，２２４Ｂの前面側固定電極（上電極）１０Ａと背面側固定電極（下電極）１０Ｂ（図６を参照）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２２４Ａ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２２４Ｂ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２２２Ｃ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２２３により再生される。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
超音波スピーカを構成する超音波トランスデューサ２２４Ａ，２２４Ｂから出力されるビーム状の再生信号は、投影光学系２３３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２１２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２２４Ａ，２２４Ｂ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。
【０１２３】
プロジェクタ２０１における超音波トランスデューサ２２４Ａ，２２４Ｂ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１１に示す。プロジェクタ２０１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２１２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２２４Ａ，２２４Ｂ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。
【０１２４】
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）２０２に到達することとなり、この状態で投影面２０２において反射するので、再生範囲は、図１１において点線の矢印で示す可聴範囲Ａとなり、投影面２０２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。
【０１２５】
これに対して、再生範囲設定部２１２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２２４Ａ，２２４Ｂ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２２４Ａ，２２４Ｂ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。
【０１２６】
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２０２に到達する前に拡がって投影面２０２に到達することとなり、この状態で投影面２０２において反射するので、再生範囲は、図１１において実線の矢印で示す可聴範囲Ｂとなり、投影面２０２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。
【０１２７】
以上説明したように、本発明の表示装置（プロジェクタ等）では、本発明による静電型トランスデューサの駆動回路を備えた超音波スピーカを使用しており、この超音波スピーカを、駆動周波数帯域において平坦な出力周波数特性を確保しながら、低損失で駆動することができる。このため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。また、その再生範囲の制御も容易に行えるようになる。
【０１２８】
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、本発明の静電型トランスデューサを使用した超音波スピーカを効果的に使用することができる。
【０１２９】
すなわち、大画面テレビに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。
【０１３０】
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】
【０１３１】
【図１】本発明の静電型トランスデューサの駆動回路の構成例を示す図。
【図２】図１の回路の出力電圧（負荷端子電圧）の周波数特性の例を示す図。
【図３】出力回路部分の等価回路を示す図。
【図４】図３の回路の出力電圧と回路入力電流の周波数特性の例を示す図。
【図５】出力電圧周波数特性とダンパ抵抗で発生する損失の例を示す図。
【図６】静電型超音波トランスデューサの構造の一例を示す図。
【図７】超音波スピーカの駆動回路の構成例を示す図。
【図８】本発明の実施形態に係るプロジェクタの使用状態を示す図。
【図９】図８に示したプロジェクタの外観構成を示す図。
【図１０】図８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１１】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１２】シングルエンド・プッシュプル回路の例を示す図。
【図１３】アナログパワーアンプで発生する電力損失の例を示す図。
【図１４】Ｄ級パワーアンプの一般的な構成例を示す図。
【図１５】４次のＬＣローパスフィルタを用いたＤ級アンプの構成例を示す図。
【図１６】負荷静電容量を駆動する際にダンパ抵抗で発生する損失の例を示す図。
【図１７】ダンパ抵抗が無い場合の出力電圧の周波数特性を示す図。
【符号の説明】
【０１３２】
１…静電型超音波トランスデューサ、１０…固定電極、１０Ａ…前面側固定電極、１０Ｂ…背面側固定電極、１１…支持部材、１２…振動膜、１４、１４Ａ、１４Ｂ…貫通孔、１６…直流電源、１８Ａ、１８Ｂ…交流信号、２１…Ｄ級パワーアンプ、３１…可聴周波数波信号源、３２…キャリア波信号源、３３…変調器、４０…信号、４１…ＰＷＭ変調回路、４２…ゲート駆動回路、４３…Ｄ級出力段、１２０…絶縁膜、１２１…振動膜電極、Ｃ、Ｃ１、Ｃ２…静電容量、ＣＣ…結合静電容量、ＣＬ、ＣＬ１、ＣＬ２…負荷静電容量、Ｌ、Ｌ１、Ｌ２  …インダクタンス、ＬＬ…漏洩インダクタンス、ＲＤ…ダンパ抵抗、ＲＬ…負荷抵抗、Ｔ…出力トランス、２０１…プロジェクタ、２０２…スクリーン、２０３…視聴者、２１０…操作入力部、２１２…再生範囲設定部、２１３…再生範囲制御処理部、２１４…音声／映像信号再生部、２１６…キャリア波発振源、２１７Ａ，２１７Ｂ…ハイパスフィルタ、２１８Ａ，２１８Ｂ…変調器、２１９…ローパスフィルタ、２２０…プロジェクタ本体、２２１…ミキサ、２２２Ａ，２２２Ｂ…駆動回路部、２２２Ｃ…パワーアンプ、２２３…低音再生用スピーカ、２２４Ａ，２２４Ｂ…静電型超音波トランスデューサ、２３１…プロジェクタレンズ、２３２…映像生成部、２３３…投影光学系
【図１】
0004793174.tif 000008
【図２】
0004793174.tif 000009
【図３】
0004793174.tif 000010
【図４】
0004793174.tif 000011
【図５】
0004793174.tif 000012
【図６】
0004793174.tif 000013
【図７】
0004793174.tif 000014
【図８】
0004793174.tif 000015
【図９】
0004793174.tif 000016
【図１０】
0004793174.tif 000017
【図１１】
0004793174.tif 000018
【図１２】
0004793174.tif 000019
【図１３】
0004793174.tif 000020
【図１４】
0004793174.tif 000021
【図１５】
0004793174.tif 000022
【図１６】
0004793174.tif 000023
【図１７】
0004793174.tif 000024