(57)【要約】【課題】静電型超音波トランスデューサにおいて、出力音圧をさらに増加させる。【解決手段】複数の貫通孔が形成された第１の固定電極と、前記第１の固定電極と対をなす複数の貫通孔が形成された第２の固定電極と、前記一対の固定電極に挟持され導電層を有し、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、前記一対の固定電極間には交流信号が印加される固定電極構造の複数が、各固定電極構造の対応する貫通穴の位置が一致するように並列に積層されると共に、外部への音波放射面を形成する固定電極構造の振動膜の振動部に対して、他の固定電極構造の振動膜の振動部が加振作用を及ぼすように構成されたことを特徴とする静電型超音波トランスデューサ。【選択図】図１
2007228472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔が形成された第１の固定電極と、前記第１の固定電極と対をなす複数の貫通孔が形成された第２の固定電極と、前記一対の固定電極に挟持され導電層を有し、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、前記一対の固定電極間には交流信号が印加される固定電極構造の複数が、
各固定電極構造の対応する貫通穴の位置が一致するように並列に積層されると共に、
外部への音波放射面を形成する固定電極構造の振動膜の振動部に対して、他の固定電極構造の振動膜の振動部が加振作用を及ぼすように構成されたこと
を特徴とする静電型超音波トランスデューサ。
【請求項２】
前記積層された固定電極構造の結合部の上下の貫通孔と振動膜とで形成される空間に対して、該空間に面する振動膜の振動部が空気による抵抗を受けることなく振動できるようにするための空気抜き構造を設けたこと
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】
前記外部への音波放射面を形成する固定電極構造の振動膜の振動部に対して、他の固定電極構造の振動膜の振動部が加振作用を及ぼすように、前記各固定電極構造の振動膜に印加する交流信号の位相を調整するための移相手段を
備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電型超音波トランスデューサ。
【請求項４】
前記固定電極構造の積層数が２層であり、貫通穴の放射軸上に振動部が２箇所形成されるように構成されると共に、
一方の固定電極構造の振動膜の振動部により、他方の固定電極構造の振動膜の振動部を加振するように構成されたこと
を特徴とする請求項１から３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５】
複数の貫通孔が形成された第１の固定電極と、前記第１の固定電極と対をなす複数の貫通孔が形成された第２の固定電極と、前記一対の固定電極に挟持され導電層を有し、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、前記一対の固定電極間には交流信号が印加される固定電極構造の複数を、
各固定電極構造の対応する貫通穴の位置が一致するように並列に積層する手順と、
外部への音波放射面を形成する固定電極構造の振動膜の振動部に対して、他の固定電極構造の振動膜の振動部が加振作用を及ぼすように構成する手順と
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構成方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれかに記載の静電型超音波トランスデューサを有すること
を特徴とする超音波スピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来の静電型超音波トランスデューサに比べて出力音圧を増加させることができる、静電型超音波トランスデューサ、静電型超音波トランスデューサの構成方法、および超音波スピーカに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波トランスデューサは、超音波周波数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。
【０００３】
図７は、従来の圧電型の超音波トランスデューサの構成例を示す図である。従来の超音波トランスデューサは、圧電セラミックを用いた共振型がほとんどである。圧電型の超音波トランスデューサは、振動素子として圧電セラミックを用いて電気信号から超音波への変換と、超音波から電気信号への変換（超音波の送信と受信）の両方を行う。
【０００４】
図７に示すバイモルフ型の超音波トランスデューサは、２枚の圧電セラミック６１および６２と、コーン６３と、ケース６４と、リード６５および６６と、スクリーン６７とから構成されている。圧電セラミック６１および６２は、互いに貼り合わされていて、その貼り合わせ面と反対側の面にそれぞれリード６５とリード６６が接続されている。
【０００５】
圧電型の超音波トランスデューサは、圧電セラミックの共振現象を利用しているので、超音波の送信および受信の特性がその共振周波数周辺の比較的狭い周波数帯域で良好となる。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。
【０００６】
上述した圧電型のトランスデューサと異なり、従来より静電方式の超音波トランスデューサは高周波数帯域にわたって高い音圧を発生可能な広帯域発振型超音波トランスデューサとして知られている。図８に広帯域発振型の静電型超音波トランスデューサの構成例を示す。この静電型超音波トランスデューサは、振動膜が固定電極側に引き付けられる方向のみに働くことからプル型（Ｐｕｌｌ型）と呼ばれている。
【０００７】
図８に示す静電型の超音波トランスデューサは、振動体（振動膜）として３〜１０μｍ程度の厚さのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート樹脂）等の誘電体１３１（絶縁体）を用いている。誘電体１３１に対しては、アルミ等の金属箔として形成される上電極１３２がその上面部に蒸着等の処理によって一体形成されるとともに、真鍮で形成された下電極１３３が誘電体１３１の下面部に接触するように設けられている。この下電極１３３は、リード１５２が接続されるとともに、ベークライト等からなるベース板１３５に固定されている。また、上電極１３２は、リード１５３が接続されており、このリード１５３は直流バイアス電源１５０に接続されている。この直流バイアス電源１５０により上電極１３２には５０〜１５０Ｖ程度の上電極吸着用の直流バイアス電圧が常時印加され、上電極１３２が下電極１３３側に吸着されるようになっている。１５１は信号源である。誘電体１３１および上電極１３２ならびにベース板１３５は、メタルリング１３６、１３７、および１３８、ならびにメッシュ１３９とともに、ケース１３０によってかしめられている。
【０００８】
下電極１３３の誘電体１３１側の面には不均一な形状を有する数十〜数百μｍ程度の微小な溝（凹凸部）が複数形成されている。この微小な溝は、下電極１３３と誘電体１３１との間の空隙となるので、上電極１３２および下電極１３３間の静電容量の分布が微小に変化する。このランダムな微小な溝は、下電極１３３の表面を手作業でヤスリにより荒らすことで形成されている。静電方式の超音波トランスデューサでは、このようにして空隙の大きさや深さの異なる無数のコンデンサを形成することによって、周波数特性が広帯域となっている（特許文献１、２）。
【０００９】
上述したように、図８に示す静電型の超音波トランスデューサは従来から広周波数帯に渡って比較的高い音圧を発生させることが可能な広帯域超音波トランスデューサ（Ｐｕｌｌ型）として知られている。
（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２０００−５０３８７号公報
【特許文献２】特開２０００−５０３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した従来の静電型超音波トランスデューサから出力される音圧は振動膜に働く静電力の大きさに依存し、出力音圧が十分でない場合もあった。近時は機器の小型化と高性能化の要求が強くなっており、静電型超音波トランスデューサにおいて更なる音圧増を実現する為には、何らかの構造的な工夫が必要とされていた。
【００１１】
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、その目的は、静電型超音波トランスデューサにおいて、出力音圧をさらに増加させることができる、静電型超音波トランスデューサ、静電型超音波トランスデューサの構成方法、および超音波スピーカを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、本発明の静電型超音波トランスデューサは、複数の貫通孔が形成された第１の固定電極と、前記第１の固定電極と対をなす複数の貫通孔が形成された第２の固定電極と、前記一対の固定電極に挟持され導電層を有し、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、前記一対の固定電極間には交流信号が印加される固定電極構造の複数が、各固定電極構造の対応する貫通穴の位置が一致するように並列に積層されると共に、外部への音波放射面を形成する固定電極構造の振動膜の振動部に対して、他の固定電極構造の振動膜の振動部が加振作用を及ぼすように構成されたことを特徴とする。
このように構成された静電型超音波トランスデューサでは、例えば、図１に示すような、放射穴（貫通穴）１４を有する上下の固定電極１０、１１により振動膜１２を挟持したプッシュプル型の固定電極構造を複数並列に積層する。そして、外部への音波放射面を形成する固定電極構造の振動膜の振動部に対し、他の固定電極構造の振動膜の振動部が、加振作用を及ぼすように構成する。
このように、複数の固定電極構造を積層し、振動膜の振動部に加振作用が生じるようにすることで、超音波出力音圧を増加させることができる。
【００１３】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記積層された固定電極構造の結合部の上下の貫通孔と振動膜とで形成される空間に対して、該空間に面する振動膜の振動部が空気による抵抗を受けることなく振動できるようにするための空気抜き構造を設けたことを特徴とする。
このような構成の静電型超音波トランスデューサにおいては、固定電極構造の結合部分の上下の貫通孔と振動膜とで構成される空間が密閉空間とならないように空気抜き構造を設ける。すなわち、振動膜の振動部分が振動空間となる貫通孔内で空気抵抗（振動膜の振動により空気を排除または吸引する際の空気抵抗）を受けずに自由に振動できるようにする。
これにより、固定電極構造を積層した場合においても、振動膜の振動部が空気抵抗を受けることなく自由に振動することができる。このため、超音波出力音圧を増加させることができる。
【００１４】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記外部への音波放射面を形成する固定電極構造の振動膜の振動部に対して、他の固定電極構造の振動膜の振動部が加振作用を及ぼすように、前記各固定電極構造の振動膜に印加する交流信号の位相を調整するための移相手段を備えることを特徴とする。
このような構成により、外部への音波を放射する固定電極構造の振動膜の振動部に対して、他の固定電極構造の振動膜の振動部が加振作用を及ぼすように、固定電極構造の振動膜に印加する交流信号の位相を調整する。
これにより、各固定電極構造の振動膜に印加する交流信号の位相を設定することができ、振動膜に加振作用が生じるようにできる。このため、超音波出力音圧を増加させることができる。
【００１５】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサは、前記固定電極構造の積層数が２層であり、貫通穴の放射軸上に振動部が２箇所形成されるように構成されると共に、一方の固定電極構造の振動膜の振動部により、他方の固定電極構造の振動膜の振動部を加振するように構成されたことを特徴とする。
このような構成により、固定電極構造を２層とし、また、一方の固定電極構造の振動膜の振動部により、他方の固定電極構造の振動膜部の振動を加振する。これにより、静電型超音波トランスデューサの固定電極構造を２層にすることにより、超音波出力音圧を増加させることができる。
【００１６】
また、本発明の静電型超音波トランスデューサの構成方法は、複数の貫通孔が形成された第１の固定電極と、前記第１の固定電極と対をなす複数の貫通孔が形成された第２の固定電極と、前記一対の固定電極に挟持され導電層を有し、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、前記一対の固定電極間には交流信号が印加される固定電極構造の複数を、各固定電極構造の対応する貫通穴の位置が一致するように並列に積層する手順と、外部への音波放射面を形成する固定電極構造の振動膜の振動部に対して、他の固定電極構造の振動膜の振動部が加振作用を及ぼすように構成する手順とを含むことを特徴とする。
このような手順の静電型超音波トランスデューサの構成方法では、例えば、図１に示すような、放射穴（貫通穴）１４を有する上下の固定電極１０、１１により振動膜１２を挟持したプッシュプル型の固定電極構造を複数並列に積層する。そして、外部への音波放射面を形成する固定電極構造の振動膜の振動部に対し、他の固定電極構造の振動膜の振動部が、加振作用を及ぼすようにする。
このように、複数の固定電極構造を積層することで、超音波出力音圧を増加させることができる。
【００１７】
また、本発明の超音波スピーカは、上記のいずれかに記載の静電型超音波トランスデューサを有することを特徴とする。
これにより、超音波スピーカにおいて超音波出力音圧を増加させることがでる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
［プッシュプル型の静電型超音波トランスデューサについての説明］
図１は、本発明の超音波トランスデューサの構成要素となる、プッシュプル型と呼ばれる静電型超音波トランスデューサについて説明するための図である。図１（Ａ）は、プッシュプル型の静電型超音波トランスデューサ１の断面構造を示す図であり、図１（Ｂ）は、静電型超音波トランスデューサ１の上面図を示している。本発明の超音波トランスデューサでは、このプッシュプル型の静電型超音波トランスデューサ１を積層すること特徴がある。
【００２０】
図１において、プッシュプル型の静電型超音波トランスデューサ１は、電極として機能する導電性材料で形成された導電部材を含む一対の固定電極１０、１１と、一対の固定電極１０、１１に挟持され、導電層（蒸着膜層）１２１を有する振動膜１２と、一対の固定電極１０、１１と振動膜１２を保持する部材（図示せず）とを有している。
【００２１】
振動膜１２は、絶縁層１２０と、導電性材料で形成された導電層１２１とを有しており、該導電層１２１には、直流バイアス電源１６により単一極性（正極性でも負極性のいずれでもよい）の直流バイアス電圧が印加されるようになっている。
【００２２】
また、一対の固定電極１０、１１は振動膜１２を介して対向する位置に同数かつ複数の放射穴（段付きの貫通穴）１４を有しており（図１（Ｂ）を参照）、一対の固定電極１０、１１の導電部材間には交流信号源１８Ａ、１８Ｂにより交流信号が印加されるようになっている。固定電極１０と導電層１２１、固定電極１１と導電層１２１には、それぞれコンデンサが形成されている。
【００２３】
上記構成において、超音波トランスデューサは、振動膜１２の導電層１２１に、直流バイアス電源１６により単一極性の（本例では正極性の）直流バイアス電圧が印加される。一方、一対の固定電極１０、１１には、信号源１８Ａ、１８Ｂにより交流信号が印加される。この結果、信号源１８Ａ、１８Ｂから出力される交流信号の正の半サイクルでは、固定電極１０に正の電圧が印加されるために、振動膜１２の固定電極で挟持されていない表面部分１３Ａには、静電反発力が作用し、表面部分１３Ａは、図１上、下方に引っ張られる。また、このとき、対向する固定電極１１には、負の電圧が印加されるために、振動膜１２の前記表面部分１３Ａの裏面側である裏面部分１３Ｂには、静電吸引力が作用し、裏面部分１３Ｂは、図１上、さらに下方に引っ張られる。
【００２４】
したがって、振動膜１２の一対の固定電極１０、１１により挟持されていない膜部分は、同方向に静電反発力と静電斥力を受ける。これは、信号源１８Ａ、１８Ｂ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１２の表面部分１３Ａには図１上、上方に静電吸引力が、また裏面部分１３Ｂには、図１上、上方に静電反発力が作用し、振動膜１２の一対の固定電極１０、１１により挟持されていない膜部分は、同方向に静電反発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１２が同方向に静電反発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。
【００２５】
このように超音波トランスデューサは、振動膜１２が一対の固定電極１０、１１から力を受けて振動することからプッシュプル（Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ）型と呼ばれている。プッシュプル型の静電型超音波トランスデューサは、振動膜に静電吸引力のみしか作用しないプル型（Ｐｕｌｌ）型の静電型超音波トランスデューサに比して、広帯域性と高音圧を同時に満たす能力を持っている。
【００２６】
図１に示す静電型超音波トランスデューサにおいて、固定電極１０、１１は、その材質が導電性であればよく、例えば、ＳＵＳや真鍮、鉄、ニッケルの単体構成も可能である。また、軽量化をはかる必要があるため、回路基板などで一般的に用いられるガラスエポシキ基板や紙フェノール基板に所望の穴加工を施した後、ニッケルや金、銀、銅などでメッキ処理をすることなども可能である。またこの場合成型後のソリを防止するために基板へのメッキ加工は両面に施すなどの工夫も有効である。ただし絶縁性を考慮すると、各々の固定電極の振動膜側には何らかの絶縁処理が施される事が望ましい。例えば、液状ソルダーレジスト、感光性フイルム、感光性コート材、非導電性塗料、電着材料などで絶縁された凸部を形成する。
【００２７】
上述したように、プッシュプル型の静電型超音波トランスデューサにおいては、振動膜には高電圧の直流バイアス電圧が印加され、固定電極には交流電圧が印加されることにより、固定電極−振動膜に働く静電力（引力及び斥力）により膜部分が振動する。この場合、超音波帯の振動を実現する為には振動部分の穴径を数ｍｍ以下にする必要があり、多数の振動穴を設けることにより、追従性が高くて出力が大きいトランスデューサを構成する必要がある。なお、固定電極の形状は円形のみならず、方形等の任意の形状とすることができる。
【００２８】
［本発明の静電型超音波トランスデューサの構成例の説明］
図２は、本発明の超音波トランスデューサの構成例を示す図であり、本発明の静電型超音波トランスデューサの一部分を示したものである。図２（Ａ）は、断面構造を示す図であり、図２（Ｂ）は底面図である。なお、図２（Ａ）に示す断面構造は、図２（Ｂ）上の一点鎖線で示すＸ−Ｙ方向の断面を示している。
【００２９】
本発明の超音波トランスデューサ２は、図２上で上側の固定電極構造３と、下側の固定電極構造４とが絶縁材１９を介して積層して構成されている。
【００３０】
上側の固定電極構造３は、図１に示したプッシュプル型の静電型超音波トランスデューサ１の固定電極構造と同じ構成と機能のものである。下側の固定電極構造４は、上側の固定電極構造３と同様な構成と機能のものであるが、空気抜き穴３１Ａ、３１Ｂを設け空気抜き構造を有している点が異なる。
【００３１】
図２に示すように、下側の固定電極構造４は、上側の固定電極構造３と同様に、電極として機能する導電性材料で形成された導電部材を含む一対の固定電極２０、２１と、一対の固定電極２０、２１に挟持され、導電層（蒸着膜層）２２１を有する振動膜２２とを有している。
【００３２】
振動膜２２は、絶縁層２２０と、導電性材料で形成された導電層２２１とを有している。また、一対の固定電極２０、２１は振動膜２２を介して対向する位置に同数かつ複数の放射穴（段付きの貫通穴）２４を有している。
【００３３】
上記構成により、超音波の放射軸ＣＬ上に振動膜の振動部２５Ａ、２５Ｂが２箇所並列に形成され、一方の振動部２５Ａに対して他方の振動部２５Ｂがアシスト（加振用）となる。このような構成により振動部２５Ａにおける出力音圧増を実現することができる（この加振の仕組みについては後述する）。なお、図２に示した例では、下側の固定電極構造４を上側の固定電極構造３のアシストとして使用する例としたが、反対であっても構わない。
【００３４】
また、図３は、図２に示す静電型超音波トランスデューサの下側の固定電極構造の空気抜き穴の例を示す図である。図３の右側の図は、下側の固定電極構造４の一部を拡大して示した斜視図であり、図面の分かり易さのために、空気抜き穴のみを示しており、固定電極および振動膜は省略して示している。
【００３５】
図３に示すように、空気抜き穴として、下側の固定電極構造４の固定電極２０には放射穴（段付き貫通穴）２４と連通する、図３上で、横方向の空気抜き穴３１Ａが設けられる。また、空気抜き３１Ａと連通する、図３上で、縦方向の空気抜き穴３１Ｂが設けられる。
【００３６】
この空気抜き穴３１Ａ、３1Ｂから振動膜２２および振動膜１２の振動部の表面に空気を供給することにより、振動膜２２および振動膜１２の振動面が空気抵抗（振動膜の振動により空気を排除または吸引する際の空気抵抗）の影響を受けることなく、自由に振動するように構成されている。なお、空気抜き穴３１Ａ、３１Ｂの構造については、図３に示す例に限定されず、振動膜２２および振動膜１２の振動面が空気抵抗の影響を受けないような構造であれば、どのような構造であっても構わない。
【００３７】
図４は、本発明の静電型超音波トランスデューサの駆動方法の例を示す図である。下側の固定電極構造４についても、上側の固定電極構造３と同様に、振動膜２２の導電層２２１に、直流バイアス電源２６により単一極性の（本例では正極性の）直流バイアス電圧が印加される。一方、一対の固定電極２０、２１には、信号源２８Ａ、２８Ｂにより交流信号（超音波周波数帯のキャリア波信号を可聴周波数波信号で変調した信号）が印加される。
【００３８】
次に、この様な積層構造で構成される静電型超音波トランスデューサの１つの放射穴（貫通穴）を例に、本発明における振動構造による音圧増加の仕組みについて説明する。
【００３９】
図５は、本発明の静電型超音波トランスデューサにおける加振作用の仕組みを説明するための図である。図５に示す例は、振動膜の放射軸上に２つの振動部（Ａ）、（Ｂ）が形成されている例である。なお、図面簡略化の為、固定電極および空気の抜き穴等は省略されている。
【００４０】
図５（Ａ）中の振動部（Ａ）から右側を放射方向とし、超音波を放射するトランスデューサを考える。この振動部（Ａ）を加振する役割を持つ振動部（Ｂ）が存在している。
【００４１】
加振の仕組みは、振動部（Ａ）と振動部（Ｂ）との距離に依存し、駆動周波数（超音波周波数帯のキャリア波信号の周波数）に応じた距離に振動部（Ａ）、（Ｂ）を配置することが必要になる。例えば、駆動周波数を６０ｋＨｚ（λ＝約５．７ｍｍ）とした場合には、１／４波長（約１．４２５ｍｍ）の奇数倍になる距離に構成し、振動部（Ａ）の駆動位相を振動部（Ｂ）に対して遅らせることにより、振動部（Ａ）の振動振幅を増加させることができる。
【００４２】
振動部（Ｂ）による加振の有無により、振動部（Ａ）の振動波形の大きさが変わる様子を図５（Ｂ）、図５（Ｃ）に示す。図５（Ｂ）は、振動部（Ｂ）による加振のない場合であり、図５（Ｃ）は、振動部（Ｂ）による加振のある場合を示している。図５（Ｃ）に示すように、振動部（Ｂ）による加振のある場合は、振動部（Ａ）の振動振幅が増大する。
【００４３】
なお、振動部（Ａ）の駆動位相を振動部（Ｂ）に対して遅らせる場合には、例えば、図４に示した駆動回路において、上側の信号源１８Ａ、１８Ｂの交流信号の位相を、下側の信号源２８Ａ、２８Ｂより遅らせるための移相手段を設ければよい。
【００４４】
また、振動部（Ａ）と振動部（Ｂ）とで形成される空間Ｃに空気抜き穴を設けることにより、振動部（Ａ）と振動部（Ｂ）間の空気が自由に動けるようになるので、空気抵抗の影響を受けることなく、加振作用により振動部（Ａ）の振動振幅を増加させることができる。このようにして、超音波出力の音圧増を実現することができる。
【００４５】
［超音波スピーカの構成例の説明］
図６は、本発明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の構成例を示す図である。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（可聴周波数信号）で振幅変調（ＡＭ変調）をかけ、これを空中に放出すると空気の非線形により、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、一般にはパメトリックアレイ効果と呼ばれている。
【００４６】
図６に示す超音波スピーカ４１は、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４２と、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）４３と、変調器４４と、移相回路４６と、パワーアンプ４５、４７と、固定電極構造３、４が積層された静電型超音波トランスデューサ２とを有している。
【００４７】
上記構成において、可聴周波数波信号源４３より出力されるオーディオ信号波により、キャリア波信号源４２から出力される超音波周波数帯のキャリア波を変調器４４により変調し、パワーアンプ４５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２中のアシスト側の固定電極構造４を駆動する。また、変調器４４の出力は移相回路４６に入力され、該移相回路４６により位相が遅らされた（振動膜で加振作用が起こるように位相が遅らされた）変調信号をパワーアンプ４７により増幅し固定電極構造３に印加する。この結果、固定電極構造３の振動膜の振動部が、固定電極構造４の振動膜の振動部により加振される。
【００４８】
このようにして、上記変調信号が静電型超音波トランスデューサ２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。
【００４９】
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、プッシュプル型の静電型超音波トランスデューサの固定電極構造を積層構造とすることにより、超音波出力の音圧増を実現することができる。また、固定電極構造の積層数は、２層に限られることはなく、３層以上であってもよい。
【００５０】
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】
【００５１】
【図１】プッシュプル型の静電型超音波トランスデューサの説明図。
【図２】本発明の静電型超音波トランスデューサの構成例を示す図。
【図３】固定電極構造における空気抜き構造の例を示す図。
【図４】本発明の静電型超音波トランスデューサの駆動方法の例を示す図。
【図５】本発明の静電型超音波トランスデューサの加振の仕組みの説明図。
【図６】超音波スピーカの構成例を示す図。
【図７】圧電型の超音波トランスデューサの構成例を示す図。
【図８】従来の静電型超音波トランスデューサの構成例を示す図。
【符号の説明】
【００５２】
１、２…静電型超音波トランスデューサ、３…上側の固定電極構造
４…下側の固定電極構造、１０、１１、２０、２１…固定電極、１２、２２…  振動膜、１２１、２２１…導電層、１２０、２２０…絶縁層、１４、２４…放射穴（貫通穴）、１６、２６…直流バイアス電源、１８Ａ、１８Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ  …交流信号源、１９…絶縁材、３１Ａ、３１Ｂ…空気抜き穴、４１…超音波スピーカ、４２…キャリア波信号源、４３…可聴周波数波信号源、４４…変調器、４５、４７…パワーアンプ、４６…移相回路
【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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