(57)【要約】【課題】プル型の静電型トランスデューサにおいて、静電力を効率よく振動膜に伝えて振動膜の振幅を大きくすることができると共に、共鳴管を用いることにより、さらに音圧を増大させることができる、静電型トランスデューサを提供する。【解決手段】振動電極層を有する振動膜と、前記振動膜の一方の面側に配置されると共に、前記振動膜との間に印加される電圧により前記振動膜の一方の面側に対して静電力吸引力を作用させる電極と、を備え、前記振動膜の振動部分の中央部に対して静電力吸引力が作用するように前記電極が構成されると共に、前記振動膜から発生される音波に対して共鳴管として作用する共鳴管構造を備えること、を特徴とする。【選択図】図１
2009118093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動電極層を有する振動膜と、
複数の貫通孔部を有すると共に、振動膜との間に印加される電圧により前記振動膜の一方の面側に対して静電力吸引力を作用させる電極と、
前記電極と前記振動膜の間に配置され前記振動膜を複数の振動部分に分割する振動部分割部材と、
を備え、
前記振動膜の振動部分の中央部に対して静電力吸引力が作用するように前記電極が構成され、
前記振動膜から発生される音波に対して共鳴管として作用する共鳴管構造を備えること、
を特徴とする静電型トランスデューサ。
【請求項２】
前記振動電極層に直流バイアス電源が印加され、
前記振動電極層と前記電極部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、
前記静電型トランスデューサが超音波を放射する静電型超音波トランスデューサであること、
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】
振動電極層を有する振動膜と、
複数の貫通孔部および該貫通孔部に隣接して前記振動膜との間に印加される電圧により静電力を発生させる電極部を有する電極と、
前記電極と前記振動膜の間に配置され前記振動膜を複数の振動部分に分割する振動部分割部材と、
を備え、
前記複数の振動部分において、該振動部分の中央部に対向する位置に前記電極部が位置し、
前記振動膜の前記電極側とは反対の面に、前記振動部分から発生される音波に対して共鳴管として作用する複数の貫通孔を有する共鳴管部材が配置されること、
を特徴とする静電型トランスデューサ。
【請求項４】
前記振動電極層に直流バイアス電源が印加され、
前記振動電極層と前記電極部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、
前記静電型トランスデューサが超音波を放射する静電型超音波トランスデューサであること、
を特徴とする請求項３に記載の静電型トランスデューサ。
【請求項５】
振動電極層を有する振動膜と、
複数の貫通孔部および該貫通孔部に隣接して前記振動膜との間に印加される電圧により静電力を発生させる電極部を有する電極と、
前記電極と前記振動膜の間に配置され前記振動膜を複数の振動部分に分割する振動部分割部材と、
を備え、
前記複数の振動部分において、該振動部分の中央部に対向する位置に前記電極部が位置し、
前記電極の前記振動膜側とは反対の面に、前記振動部分から発生されかつ前記電極の貫通孔部を通過した音波に対して共鳴管として作用する複数の貫通孔を有する共鳴管部材が配置されること、
を特徴とする静電型トランスデューサ。
【請求項６】
前記振動電極層に直流バイアス電源が印加され、
前記振動電極層と前記電極部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、
前記静電型トランスデューサが超音波を放射する静電型超音波トランスデューサであること、
を特徴とする請求項５に記載の静電型トランスデューサ。
【請求項７】
振動電極層を有する振動膜と、
複数の貫通孔部および該貫通孔部に隣接して前記振動膜との間に印加される電圧により静電力を発生させる電極部を有する電極と、
前記電極と前記振動膜の間に配置され前記振動膜を複数の振動部分に分割する振動部分割部材と、
を備え、
前記複数の振動部分において、該振動部分の中央部に対向する位置に前記電極部が位置し、
前記電極の有する貫通孔部を共鳴管として作用させるように構成されたこと、
を特徴とする静電型トランスデューサ。
【請求項８】
前記振動電極層に直流バイアス電源が印加され、
前記振動電極層と前記電極部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、
前記静電型トランスデューサが超音波を放射する静電型超音波トランスデューサであること、
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】
振動電極層を有する振動膜と、
複数の貫通孔部および該貫通孔部に隣接して前記振動膜との間に印加される電圧により静電力を発生させる電極部を有する電極と、
前記電極と前記振動膜の間に配置され前記振動膜を複数の振動部分に分割する振動部分割部材と、
を備え、
前記複数の振動部分において、該振動部分の中央部に対向する位置に前記電極部が位置し、
前記振動膜の前記電極側とは反対の面に、前記振動部分から発生される音波に対して共鳴管として作用する複数の貫通孔を有する第１の共鳴管部材が配置され、
さらに、前記電極の前記振動膜側とは反対の面に、前記振動部分から発生され、かつ前記電極の貫通孔部を通過した音波に対して共鳴管として作用する複数の貫通孔を有する第２の共鳴管部材が配置されること、
を特徴とする静電型トランスデューサ。
【請求項１０】
前記振動電極層に直流バイアス電源が印加され、
前記振動電極層と前記電極部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、
前記静電型トランスデューサが超音波を放射する静電型超音波トランスデューサであること、
を特徴とする請求項９に記載の静電型トランスデューサ。
【請求項１１】
振動電極層を有する振動膜と、
複数の貫通孔部および該貫通孔部に隣接して前記振動膜との間に印加される電圧により静電力を発生させる電極部を有する電極と、
前記電極と前記振動膜の間に配置され前記振動膜を複数の振動部分に分割する振動部分割部材と、
を備え、
前記複数の振動部分において、該振動部分の中央部に対向する位置に前記電極部が位置し、
前記振動膜の前記電極側とは反対の面に、前記振動部分から発生される音波に対して共鳴管として作用する複数の貫通孔を有する共鳴管部材が配置され、
さらに、前記電極の有する貫通孔部を共鳴管として作用させるように構成されたこと、
を特徴とする記載の静電型トランスデューサ。
【請求項１２】
前記振動電極層に直流バイアス電源が印加され、
前記振動電極層と前記電極部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、
前記静電型トランスデューサが超音波を放射する静電型超音波トランスデューサであること、
を特徴とする請求項１１に記載の静電型トランスデューサ。
【請求項１３】
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搬送波を変調し、該変調波により静電型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、
前記静電型トランスデューサは、
振動電極層を有する振動膜と、
複数の貫通孔部を有すると共に、前記振動膜との間に印加される電圧により前記振動膜の一方の面側に対して静電力吸引力を作用させる電極と、
前記電極と前記振動膜の間に配置され前記振動膜を複数の振動部分に分割する振動部分割部材と、
を備え、
さらに、前記振動膜の振動部分の中央部に対して静電力吸引力が作用するように前記電極が構成されると共に、
前記振動膜から発生される音波に対して共鳴管として作用する共鳴管構造を備えること、
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、静電力を効率よく振動膜に伝えて振動の振幅を大きくすることにより、出力する音波の音圧を増大させることができる、静電型トランスデューサ、および超音波スピーカに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波スピーカ等に使用される静電型トランスデューサには、プル型と呼ばれる静電型トランスデューサがある。なお、超音波周波数の音波を放射す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。
【０００３】
図１８は、従来のプル型の静電型超音波トランスデューサの構成例を示す図である(例えば、特許文献１を参照)。図１８に示す静電型超音波トランスデューサ１０１は、絶縁体で形成された振動膜１０２と該振動膜１０２上に形成された導電膜１０３とからなる上電極１１０と、上電極１１０の振動膜１０２に対向する面に凹凸が複数、形成された下電極１２０と、直流バイアス電源１３０と、交流信号源１３１とを有している。
【０００４】
上電極１１０と下電極１２０との間には、常時、電圧調整可能な直流バイアス電源１３０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下電極１２０の凸部Ａに上電極１１０が吸着され、上電極１１０と下電極１２０との間に形成される空洞部Ｂを除き、密着した状態にある。この状態で、上電極１１０と下電極１２０との間に交流信号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、上電極１１０と下電極１２０の電極部（振動膜１０２の振動部に対向する面）１２１との間に静電力が作用し、振動膜１０２は交流信号により駆動され、静電吸引力と弾性復元力とで振動する。
【０００５】
このように、図１８に示す静電型超音波トランスデューサ１０１は、振動膜１０２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超音波トランスデューサとよばれる。このプル型の静電型超音波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る。
【０００６】
上述した静電型超音波トランスデューサ１０１においては、一般的に音圧を上げるために振動膜１０２の振幅を大きくする必要がある。しかし、従来のプル型の静電型超音波トランスデューサにおいては、図１９（Ａ）に示すように、下電極１２０と振動膜１０２との間に働く静電力は、振動膜１０２の振動部の端部にのみ静電力が生じる構成である。このため、図１９（Ｂ）に示すような振動膜１０２の振動部の中央部に静電力が生じる構成に比べて、振動膜１０２に効率的に振動するため力を加えられていない構成となっていた。このため、静電力を効率よく振動膜１０２に伝えて振幅を大きくすることができないという問題があった。
【０００７】
また、図２０はプル型の静電型超音波トランスデューサの他の構成例を示す図である（例えば、特許文献２を参照）。図２０に示すプル型の静電型超音波トランスデューサ２０１においては、絶縁体で形成された振動膜２０２と該振動膜上に形成された導電膜２０３とからなる上電極２１０と、振動膜２０２に対向する面に凹凸が複数、形成された下電極２２０とを有し、前記上電極と下電極とを密着させ、該上電極と下電極との間に交流信号を印加するように構成されている。また、板材２４１に所望の周波数で共鳴する両端開口管を形成する複数の通気孔２４２が設けられてなる共鳴管ユニット２４０を上電極２１０表面に固設している。
【０００８】
この静電型超音波トランスデューサ２０１においては、共鳴管ユニット２４０を使用して音圧を上げるように工夫をしているが、下電極２２０は単なる凹凸であるため、振動膜２０２が振動しても下電極２２０側から空気が抜けないことで振動膜２０２が振動する際の空気抵抗が大きくなる。逆に凹凸を単なる貫通孔にした場合、下電極と上電極との間に発生する静電力は貫通孔の端部だけとなり、図１８に示した静電型超音波トランスデューサ１０１と同様に、振動膜の中央部分に効率的に静電力を作用させることができない。このため、十分な音圧を得ることができなかった。
【特許文献１】特開２００５−１１７１０３号公報
【特許文献２】特開２００５−２２３８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
静電型トランスデューサにおいては、一般的に音圧を上げるために振動膜の振幅を大きくする必要がある。しかしながら、従来のプル型の静電型トランスデューサにおいては、振動膜の振動部の中央部に静電力を効率的に作用させることができず、振動膜に効率的に振動するため力を加えられていない構成となっていた。このため、静電力を効率よく振動膜に伝えて振動膜の振幅を大きくすることができないという問題があった。
【００１０】
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、プル型の静電型トランスデューサにおいて、静電力を効率よく振動膜に伝えて振動膜の振幅を大きくすることができると共に、共鳴管を用いることにより、さらに音圧を増大させることができる、静電型トランスデューサ、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】
【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、本発明の静電型トランスデューサは、振動電極層を有する振動膜と、複数の貫通孔部を有すると共に、前記振動膜との間に印加される電圧により前記振動膜の一方の面側に対して静電力吸引力を作用させる電極と、前記電極と前記振動膜の間に配置され前記振動膜を複数の振動部分に分割する振動部分割部材と、を備え、前記振動膜の振動部分の中央部に対して静電力吸引力が作用するように前記電極が構成されると共に、前記振動膜から発生される音波に対して共鳴管として作用する共鳴管構造を備えること、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、振動電極層を有する振動膜と、前記振動膜の一方の面側に配置されると共に、前記振動膜との間に印加される電圧により前記振動膜の一方の面側に対して静電力吸引力を作用させる電極と、を備え、前記振動膜の振動部分の中央部に対して静電力吸引力が作用するように前記電極が構成されると共に、前記振動膜から発生される音波に対して共鳴管として作用する共鳴管構造を備えること、を特徴とする。
これにより、振動膜の振動部分の中央部に静電力が生じる構成となり、振動膜を効率的に振動させるための力を加えることができる。また、共鳴管作用により、放射音波の音圧を増大することができる。したがって、高効率で高い音圧が得られる静電型トランスデューサを実現することができる。
【００１２】
また、本発明の静電型トランスデューサは、前記振動電極層に直流バイアス電源が印加され、前記振動電極層と前記電極部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、前記静電型トランスデューサが超音波を放射する静電型超音波トランスデューサであること、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、本発明による静電型トランスデューサを静電型超音波トランスデューサとして使用し、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駆動するようにしたので、これにより、静電型超音波トランスデューサにおいて、振動膜を効率的に振動させることができ、また、共鳴管作用により放射音波の音圧を増大することができる。
【００１３】
また、本発明の静電型トランスデューサは、振動電極層を有する振動膜と、複数の貫通孔部および該貫通孔部に隣接して前記振動膜との間に印加される電圧により静電力を発生させる電極部を有する電極と、前記電極と前記振動膜の間に配置され前記振動膜を複数の振動部分に分割する振動部分割部材と、を備え、前記複数の振動部分において、該振動部分の中央部に対向する位置に前記電極部が位置し、前記振動膜の前記電極側とは反対の面に、前記振動部分から発生される音波に対して共鳴管として作用する複数の貫通孔を有する共鳴管部材が配置されること、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、振動部分割部材（例えば、エポキシ樹脂層）を挟み込むようにして振動膜と電極とが配置される。そして、振動膜が電極に静電力により引き付けられる場合に、振動膜の振動部分の中央部に対して静電力を発生させる電極部分があるようにする。また、振動膜の電極側とは反対の面側に、振動膜の振動部分から発生される音波に対して共鳴管として作用する貫通孔を有する共鳴管部材を配置する。
これにより、振動膜が振動する振動部の中央部に静電力が生じる構成となり、振動膜を効率的に振動させるための力を加えることができる。また、共鳴管作用により、放射音波の音圧を増大することができる。したがって、高効率で高い音圧が得られる静電型トランスデューサを実現することができる。
【００１４】
また、本発明の静電型トランスデューサは、前記振動電極層に直流バイアス電源が印加され、前記振動電極層と前記電極部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、前記静電型トランスデューサが超音波を放射する静電型超音波トランスデューサであること、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、本発明による静電型トランスデューサを静電型超音波トランスデューサとして使用し、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駆動するようにしたので、これにより、静電型超音波トランスデューサにおいて、振動膜を効率的に振動させることができ、また、共鳴管作用により放射音波の音圧を増大することができる。
【００１５】
また、本発明の静電型トランスデューサは、振動電極層を有する振動膜と、複数の貫通孔部および該貫通孔部に隣接して前記振動膜との間に印加される電圧により静電力を発生させる電極部を有する電極と、前記電極と前記振動膜の間に配置され前記振動膜を複数の振動部分に分割する振動部分割部材と、を備え、前記複数の振動部分において、該振動部分の中央部に対向する位置に前記電極部が位置し、前記電極の前記振動膜側とは反対の面に、前記振動部分から発生され、かつ前記電極の貫通孔部を通過した音波に対して共鳴管として作用する複数の貫通孔を有する共鳴管部材が配置されること、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、振動部分割部材（例えば、エポキシ樹脂層）を挟み込むようにして振動膜と電極とが配置される。そして、振動膜が電極に静電力により引き付けられる場合に、振動膜の振動部分の中央部に対して静電力を発生させる電極部分があるようにする。また、電極の振動膜側とは反対の面側に、振動膜の振動部分から発生される音波に対して共鳴管として作用する貫通孔を有する共鳴管部材を配置する。
これにより、振動膜が振動する振動部の中央部に静電力が生じる構成となり、振動膜を効率的に振動させるための力を加えることができる。また、共鳴管作用により、放射音波の音圧を増大することができる。したがって、高効率で高い音圧が得られる静電型トランスデューサを実現することができる。
【００１６】
また、本発明の静電型トランスデューサは、前記振動電極層に直流バイアス電源が印加され、前記振動電極層と前記電極部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、前記静電型トランスデューサが超音波を放射する静電型超音波トランスデューサであること、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、本発明による静電型トランスデューサを静電型超音波トランスデューサとして使用し、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駆動するようにしたので、これにより、静電型超音波トランスデューサにおいて、振動膜を効率的に振動させることができ、また、共鳴管作用により放射音波の音圧を増大することができる。
【００１７】
また、本発明の静電型トランスデューサは、振動電極層を有する振動膜と、複数の貫通孔部および該貫通孔部に隣接して前記振動膜との間に印加される電圧により静電力を発生させる電極部を有する電極と、前記電極と前記振動膜の間に配置され前記振動膜を複数の振動部分に分割する振動部分割部材と、を備え、前記複数の振動部分において、該振動部分の中央部に対向する位置に前記電極部が位置し、前記電極の有する貫通孔部を共鳴管として作用させるように構成されたこと、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、振動部分割部材（例えば、エポキシ樹脂層）を挟み込むようにして振動膜と電極とが配置される。そして、振動膜が電極に静電力により引き付けられる場合に、振動膜の振動部分の中央部に対して静電力を発生させる電極部分があるようにする。また、電極の有する貫通孔部を共鳴管として作用させる。
これにより、振動膜が振動する振動部の中央部に静電力が生じる構成となり、振動膜を効率的に振動させるための力を加えることができる。また、電極の貫通孔部による共鳴管作用により、放射音波の音圧を増大することができる。したがって、高効率で高い音圧が得られる静電型トランスデューサを実現することができる。
【００１８】
また、本発明の静電型トランスデューサは、前記振動電極層に直流バイアス電源が印加され、前記振動電極層と前記電極部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、前記静電型トランスデューサが超音波を放射する静電型超音波トランスデューサであること、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、本発明による静電型トランスデューサを静電型超音波トランスデューサとして使用し、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駆動するようにしたので、これにより、静電型超音波トランスデューサにおいて、振動膜を効率的に振動させることができ、また、共鳴管作用により放射音波の音圧を増大することができる。
【００１９】
また、本発明の静電型トランスデューサは、振動電極層を有する振動膜と、複数の貫通孔部および該貫通孔部に隣接して前記振動膜との間に印加される電圧により静電力を発生させる電極部を有する電極と、前記電極と前記振動膜の間に配置され前記振動膜を複数の振動部分に分割する振動部分割部材と、を備え、前記複数の振動部分において、該振動部分の中央部に対向する位置に前記電極部が位置し、前記振動膜の前記電極側とは反対の面に、前記振動部分から発生される音波に対して共鳴管として作用する複数の貫通孔を有する第１の共鳴管部材が配置され、さらに、前記電極の前記振動膜側とは反対の面に、前記振動部分から発生され、かつ前記電極の貫通孔部を通過した音波に対して共鳴管として作用する複数の貫通孔を有する第２の共鳴管部材が配置されること、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、振動部分割部材（例えば、エポキシ樹脂層）を挟み込むようにして振動膜と電極とが配置される。そして、振動膜が電極に静電力により引き付けられる場合に、振動膜の振動部分の中央部に対して静電力を発生させる電極部分があるようにする。また、振動膜の電極側は反対の面側に、振動膜の振動部分から発生される音波に対して共鳴管として作用する貫通孔を有する第１の共鳴管部材を配置する。さらに、電極の振動膜側とは反対の面側に、振動膜の振動部分から発生される音波に対して共鳴管として作用する貫通孔を有する第２の共鳴管部材を配置する。
これにより、振動膜が振動する振動部の中央部に静電力が生じる構成となり、振動膜を効率的に振動させるための力を加えることができる。また、共鳴管作用により、静電型トランスデューサの両面から出力される音波の音圧が増大する。したがって、高効率で高い音圧が得られる静電型トランスデューサを実現することができる。
【００２０】
また、本発明の静電型トランスデューサは、前記振動電極層に直流バイアス電源が印加され、前記振動電極層と前記電極部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、前記静電型トランスデューサが超音波を放射する静電型超音波トランスデューサであること、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、本発明による静電型トランスデューサを静電型超音波トランスデューサとして使用し、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駆動するようにしたので、これにより、静電型超音波トランスデューサにおいて、振動膜を効率的に振動させることができ、また、共鳴管作用により放射音波の音圧を増大することができる。
【００２１】
また、本発明の静電型トランスデューサは、振動電極層を有する振動膜と、複数の貫通孔部および該貫通孔部に隣接して前記振動膜との間に印加される電圧により静電力を発生させる電極部を有する電極と、前記電極と前記振動膜の間に配置され前記振動膜を複数の振動部分に分割する振動部分割部材と、を備え、前記複数の振動部分において、該振動部分の中央部に対向する位置に前記電極部が位置し、前記振動膜の前記電極側とは反対の面に、前記振動部分から発生される音波に対して共鳴管として作用する複数の貫通孔を有する共鳴管部材が配置され、さらに、前記電極の有する貫通孔部を共鳴管として作用させるように構成されたこと、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、振動部分割部材（例えば、エポキシ樹脂層）を挟み込むようにして振動膜と電極とが配置される。そして、振動膜が電極に静電力により引き付けられる場合に、振動膜の振動部分の中央部に対して静電力を発生させる電極部分があるようにする。また、振動膜の電極側とは反対の面側に、振動膜の振動部分から発生される音波に対して共鳴管として作用する複数の貫通孔を有する共鳴管部材を配置する。さらに、電極の有する貫通孔部を共鳴管として作用させる。
これにより、振動膜が振動する振動部の中央部に静電力が生じる構成となり、振動膜を効率的に振動させるための力を加えることができる。また、共鳴管作用により、静電型トランスデューサの両面から出力される音波の音圧が増大する。したがって、高効率で高い音圧が得られる静電型トランスデューサ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、前記振動電極層に直流バイアス電源が印加され、前記振動電極層と前記電極部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、前記静電型トランスデューサが超音波を放射する静電型超音波トランスデューサであること、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、本発明による静電型トランスデューサを静電型超音波トランスデューサとして使用し、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駆動するようにしたので、これにより、静電型超音波トランスデューサにおいて、振動膜を効率的に振動させることができ、また、共鳴管作用により放射音波の音圧を増大することができる。
【００２３】
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搬送波を変調し、該変調波により静電型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、前記静電型トランスデューサは、振動電極層を有する振動膜と、複数の貫通孔部を有すると共に、前記振動膜との間に印加される電圧により前記振動膜の一方の面側に対して静電力吸引力を作用させる電極と、前記電極と前記振動膜の間に配置され前記振動膜を複数の振動部分に分割する振動部分割部材と、を備え、さらに、前記振動膜の振動部分の中央部に対して静電力吸引力が作用するように前記電極が構成されると共に、前記振動膜から発生される音波に対して共鳴管として作用する共鳴管構造を備えること、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トランスデューサを駆動する超音波スピーカにおいて、振動膜に対し一方の面側から静電力を印加するプル型の静電型トランスデューサを使用すると共に、振動膜の振動部分の中央部を静電吸引する電極構造と、振動膜から発生される音波に対して共鳴管として作用する共鳴管構造とを備える静電型トランスデューサを使用する。
これにより、超音波スピーカにおいて、高効率で高い音圧が得られる。このため、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
［本発明の静電型トランスデューサの基本概念の説明］
図１は、本発明の静電型トランスデューサの基本概念について説明するための図である。
【００２６】
図１（Ａ）は、従来のプル型の静電型トランスデューサにおける、振動膜３１に対する静電力の印加状態を示している。図１（Ａ）に示すように、従来のプル型の静電型トランスデューサにおいては、振動膜３１の端部にのみ静電力ｆが作用しており、振動膜３１を高効率で振動させることが困難であった。
【００２７】
一方、図１（Ｂ）は、本発明のプル型の静電型トランスデューサにおける、振動膜３１に対する静電力の印加状態を示している。図１（Ｂ）に示すように本発明の静電型トランスデューサにおいては、振動膜３１の中央部に電極１１の電極部１４が配置され、振動膜３１の中央部に静電力ｆが印加されるように構成されている。これにより、静電力を効率よく振動膜３１に伝えて振動膜３１の振幅を大きくして音圧を向上させている。
【００２８】
そして、さらに振動膜３１に対して共鳴管部材２１の貫通孔２２が配置され、この貫通孔２２が共鳴管として作用し、振動膜３１から放射される音波（例えば、超音波）の音圧をさらに増大させるように構成されている。
【００２９】
［第１の実施の形態］
図２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電極の構成を示す図である。なお、図２は、説明のために電極の一部を示したものである。
【００３０】
図２（Ａ）に示すように、本発明の静電型トランスデューサは、電極１１として、薄板状の金属（例えば、アルミ合金、ステンレスなど）の導電材料に複数の貫通孔を設ける。図２に示す例では、４つの貫通孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを同心円Ｒ（図２（Ｃ）に示す中心Ｘの円Ｒ）上に配列する。なお、４つの貫通孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを総称する場合に「貫通孔部１２」と呼ぶ（図面においても同じ）。
【００３１】
この貫通孔部１２を、電極１１上に複数配列（例えば、ハニカム状に配列）する。そして、図２（Ｂ）に示すように、電極１１の一方の面側（振動膜３１に対向する側）にエポキシ絶縁層を塗布する。この場合に、４つの貫通孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを包含した円形状の電極部（エポキシ絶縁層で覆われない露出面）１４を設けるようにしてエポキシ絶縁層を塗布する。例えば、プリント基板にレジスト印刷する要領で、電極１１の表面（振動膜３１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。これが、振動部分割部材１３となり、電極１１と振動膜３１との間に配置され、振動膜３１を複数の振動する部分（振動部）に分割する役目になる。
【００３２】
従って、図２（Ｃ）に示すように、電極１１の一方の面上には、４つの貫通孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄと、これらの貫通孔を包含する電極部１４と、振動部分割部材１３（エポキシ絶縁層）１３とが形成される。このように、電極１１においては、電極部１４の中央部分に静電力を発生させる電極面（静電力発生面）が位置するようにし、その周辺に貫通孔部１２が設けられる。
【００３３】
また、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共鳴管部材２１の構成を示す図である。なお、図２は、説明のために共鳴管部材２１の一部を示したものである。
【００３４】
図３に示すように、共鳴管部材２１として、樹脂（例えば、アクリル、スーパーエンプラなど）に、貫通孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃを共鳴管として形成する。例えば、ドリル加工や樹脂の射出成型により作ることができる。この共鳴管となる各貫通孔の直径は、図２に示す電極部１４の上の４つの貫通孔部１２を包含するような大きさである。
【００３５】
なお、図３（Ｂ）は、振動膜３１の構成を示す図である。振動膜３１は、導電層である振動電極層３１Ａを誘電体膜（絶縁層）３１Ｂで挟んで形成される。この振動電極層３１Ａは、例えば、スパッタ蒸着によるアルミニウム薄膜などで形成される。
【００３６】
図４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説明するための図である。
【００３７】
図４に示すように、本発明の静電型トランスデューサは、共鳴管部材２１を矢印Ａ方向に、電極１１を矢印Ｂ方向に移動して、電極１１と共鳴管部材２１が振動膜３１を挟み込むようにして構成される。この場合、電極１１の貫通孔部１２を包含する円形の電極部１４の位置と、共鳴管部材２１の貫通孔２２の位置とが合致するようにして、振動膜３１が挟持される。従って、電極１１の４つの貫通孔の中心（図２（Ｃ）の中心Ｘを参照）と、共鳴管部材２１の貫通孔２２の中心とが、振動膜３１を挟んで、一致またはほぼ一致することになる。
【００３８】
図５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断面形状を示す図であり、エポキシ絶縁層の円形部の中心を通過する断面図である（図２（Ｂ）におけるＸ−Ｘ′方向の断面図）。
【００３９】
図５（Ａ）に示すように、静電型トランスデューサ１は、振動部分割部材１３（エポキシ樹脂層）１３を挟み込むようにして振動膜３１と電極１１とが配置される。このとき、振動部分割部材１３の円形部（図２（Ｂ）を参照）と共鳴管部材２１の貫通孔（共鳴管）２２がそれぞれ向かい合うように配置される。これにより、電極１１と振動膜３１との間に空洞部ａが設けられる。この空洞部ａに対向する振動膜３１の部分（振動部分割部材１３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。
【００４０】
また、振動膜３１は、導電層である振動電極層３１Ａを絶縁性の誘電体膜３１Ｂで挟んで形成される。このような構成により、振動膜３１と電極１１の電極部１４とが空洞部ａ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１１の電極部１４との間に静電力が作用する。
【００４１】
図５（Ｂ）は、本発明の静電型トランスデューサにおける電圧の印加方法を説明するための図である。図５（Ｂ）に示すように、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が印加される。この直流バイアス電圧に重畳して、振動膜３１の振動電極層３１Ａと電極１１との間には交流信号源３３からの交流信号（交流駆動電圧）が印加される。ただし、電圧の印加方法としては、これに限らず、振動膜３１に交流信号（交流駆動電圧）を印加し、電極１１に直流バイアス電圧を印加するなど、変更が可能である。
【００４２】
なお、交流信号源３３から出力される交流信号は、可聴周波数帯の信号であってもよく、また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の信号であってもよい。静電型トランスデューサ１に印加される信号が超音波周波数帯の信号である場合は、静電型トランスデューサ１は超音波周波数帯の音波を放射するため、静電型超音波トランスデューサとも呼ばれる。
【００４３】
図６は、静電型トランスデューサの振動膜３１の振動状態を説明するための図である。図５（Ｂ）に示した電圧の印加方法により、図６（Ａ）に示すように振動膜３１が静電力で電極１１側に吸引される。そして、交流信号の電圧の変化により静電力が変化（強弱）し、振動膜３１の弾性復元力と静電力とのつり合いにより振動膜３１が振動する。
【００４４】
このとき、振動膜３１は電極１１側に引き付けられるため、振動部分割部材１３に振動膜３１が張り付く。よって、この部分では振動膜３１が殆ど振動しないため、振動膜３１を複数の振動する部分（振動部）に分割することになる。具体的には、振動膜３１の振動する部分（振動部）は、振動部分割部材（エポキシ絶縁層）１３の円形部（図２（Ｂ）を参照）と同じ形状になる。よって、振動する部分（振動部）の中央部に対向する位置に電極部１４が位置する。このため、従来のプル型の静電型トランスデューサにように振動部の端部で静電力を働かせるよりも、振動膜３１に効率的に振動するための力を加えることができる。よって、振幅も大きくなり、音圧を増大できる。
【００４５】
さらに、振動膜３１の振動により発生した音波が共鳴管部材２１の貫通孔２２を通過する。このとき、貫通孔２２を共鳴管として作用させる。つまり、主に５０ｋＨｚ（超音波）で音波を発生させたい場合、音の速度約３４０ｍ／ｓｅｃとして、音の波長が決まる。このため、例えば、共鳴管部材２１の厚さ、つまり貫通孔２２の長さを波長の約１／４（約１．５ｍｍ）とすると、貫通孔２２が共鳴管として作用して、音圧が増大する。なお、貫通孔の長さは波長の約１／４に限らず、共鳴する条件として波長の長さをλとした場合、「（入／4）・ｎ、ただし、ｎは正の奇数」としてもよい。また、波長の約１／４としているのは、共鳴管の開口端補正により若干長さが波長の１／４よりも変化するためである。なお、共鳴の条件は特開２００７−６８１４８号公報等に開示されている。
【００４６】
なお、電極１１の貫通孔部１２は、電極部１４を形成する他、この貫通孔部１２から空気が抜けることにより振動膜３１の空気の抵抗を減らす効果がある。
【００４７】
上記構成により、図６（Ｂ）に示すように、振動膜３１から放射される音波は、貫通孔（共鳴管）２２を通過して、静電型トランスデューサの前面に放射されることになる。
【００４８】
このように、本発明の静電型トランスデューサの構成では、振動膜３１が電極１１に引き付けられる場合に、振動膜３１の振動部分の中央部に対応して静電力を発生させる電極部分がある。このため、従来の構成に比べて振動膜３１に効率的に振動するため力を加えられる。また、共鳴管部材２１の貫通孔２２で共鳴管を形成することにより、さらに、音圧を増大させることができる。よって、静電力を効率よく振動膜３１に伝えて振動膜３１の振幅を大きくすることができ、高効率かつ高音圧出力の静電型トランスデューサを実現できる。
【００４９】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態においては、共鳴管部材２１と電極１１とで、振動膜３１を挟んで構成される静電型トランスデューサの例について説明したが、本発明の第２の実施の形態では、共鳴管部材２１を電極１１側に配置した例について説明する。
【００５０】
図７は、本発明の第２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り、エポキシ絶縁層の円形部の中心を通過する断面図である（図２（Ｂ）におけるＸ−Ｘ′方向の断面図）。なお、電極１１は、図２に示したものと同様であり、共鳴管部材２１は、図３に示したものと同様であり、これらの説明については省略する。
【００５１】
図７に示す静電型トランスデューサ１Ａにおいては、振動部分割部材（エポキシ樹脂層）１３を間に挟み込むようにして振動膜３１と電極１１とが配置される。
【００５２】
そして、電極１１の振動膜３１側とは反対の面に、共鳴管部材２１が配置される。このとき、振動部分割部材１３の円形部（エポキシ絶縁層が塗布されていない円形状の部分）と、共鳴管部材２１の貫通孔（共鳴管）２２とが、電極１１を挟んでそれぞれ対応した位置に配置される。
【００５３】
図７（Ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係わる静電型トランスデューサへの電圧の印加方法を示す図である。図７（Ｂ）に示すように、直流バイアス電源３２により、振動膜３１に直流バイアス電圧が印加され、交流信号源３３により、電極１１に交流信号（交流駆動電圧）がそれぞれ印加される。ただし、電圧の印加方法としては、これに限らず、振動膜３１に交流信号（交流駆動電圧）を印加し、電極１１に直流バイアスを印加するなど、変更が可能である。
【００５４】
なお、交流信号源３３から出力される交流信号は、可聴周波数帯の信号であってもよく、また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の信号であってもよい。静電型トランスデューサ１Ａに印加される信号が超音波周波数帯の信号である場合は、静電型トランスデューサ１Ａは超音波周波数帯の音波を放射するため、静電型超音波トランスデューサとも呼ばれる。
【００５５】
図８は、図７に示す静電型トランスデューサの振動膜３１の振動状態を説明するための図である。図７（Ｂ）に示した電圧の印加方法により、図８（Ａ）に示すように振動膜３１が静電力で電極１１側に吸引される。そして、交流信号の電圧の変化により静電力が変化（強弱）し、振動膜３１の弾性復元力と静電力とのつり合いにより振動膜３１が振動する。
【００５６】
このとき、振動膜３１は電極１１側に引き付けられるため、振動部分割部材（エポキシ絶縁層）１３に振動膜３１が張り付く。よって、この部分では振動膜３１が殆ど振動しないため、振動膜３１を複数の振動する部分（振動部）に分割することになる。具体的には、振動する部分（振動部）は、振動部分割部材１３の円形部と同じ形状になる。よって、振動する部分（振動部）の中央部に対向する位置に電極部１４が位置する。このため、従来のプル型の静電型トランスデューサにように振動する部分（振動部）の端部で静電力を働かせるよりも、振動膜に効率的に振動するため力を加えることができる。よって、振幅も大きくなり、音圧を増大できる。
【００５７】
さらに、振動膜３１の振動により発生した音波が電極１１の貫通孔部１２の部分を通過し、そして共鳴管部材２１の貫通孔２２を通過する。このとき、貫通孔２２を共鳴管として作用させる。つまり、主に５０ｋＨｚ（超音波）で音波を発生させたい場合、音の速度約３４０ｍ／Ｓｅｃとして、音の波長が決まる。このため、例えば、共鳴管部材２１の厚さ、つまり貫通孔２２の長さを波長の約１／４（約１．５ｍｍ）とすると、貫通孔２２が共鳴管として作用して、音圧が増大する。なお、貫通孔２２の長さは波長の約１／４に限らず、共鳴する条件として波長の長さをとした場合、「（入／4）・ｎ、ただし、ｎは正の奇数」としてもよい。また、波長の約１／４としているのは、共鳴管の開口端補正により若干長さが波長の１／４よりも変化することと電極の厚さ分だけ共鳴周波数が変化するためである。これにより、高効率かつ高音圧出力の静電型トランスデューサになる。なお、共鳴の条件は特開２００７−６８１４８号公報などに開示されている。
【００５８】
なお、電極１１の貫通孔部１２は、電極部１４を形成する他、この貫通孔部１２から空気が抜けることにより振動膜３１の空気の抵抗を減らす効果がある。
【００５９】
このように、図７に示す静電型トランスデューサの構成では、振動膜３１が電極１１に引き付けられる場合に、振動膜３１の振動部分の中央部に対応して静電力を発生させる電極部分があるため、従来の構成に比べて振動膜３１に効率的に振動するため力を加えられる。また、共鳴管部材２１の貫通孔２２で共鳴管を形成することにより、さらに、音圧を増大させることができる。よって、静電力を効率よく振動膜３１に伝えて振動膜３１の振幅を大きくすることができ、高効率かつ高音圧出力の静電型トランスデューサを実現できる。
【００６０】
［第３の実施の形態］
第１の実施の形態、および第２の実施の形態では、共鳴管部材２１の貫通孔２２により共鳴管を形成する例について説明したが、この共鳴管を電極内に形成することができる。本発明の第３の実施の形態においては、電極内に共鳴管を形成する例について説明する。
【００６１】
図９は、本発明の第３の実施の形態に係わる静電型トランスデューサにおける電極１１Ａの構成を示す図である。なお、図９は、電極の一部を説明のために示したものである。
【００６２】
図９に示すように、電極１１Ａとして、金属（例えば、アルミ合金、ステンレスなど）の導電材料に、貫通孔部１２Ａを形成する。貫通孔部１２Ａの形成方法としては金属エッジングした薄板の張り合わせやドリル加工する方法がある。また、図９に示す電極１１Ａは、図２に示す電極１１と比較して、厚みｔが大きい点に特徴がある（共鳴管を形成するために厚みが必要になる）。
【００６３】
そして、電極１１Ａの上に４つの孔（１２Ａａ、１２Ａｂ、１２Ａｃ、１２Ａｄ）を包含するようにエポキシ絶縁層（例えば、レジスト膜）を塗布する。これが、振動部分割部材１３Ａであり、電極１１Ａと振動膜３１の間に配置され、振動膜３１を複数の振動する部分（振動部）に分割する役目になる。なお、振動膜３１は、第１の実施の形態、および第２の実施の形態に使用される振動膜と同じ構成のものである（図３（Ｂ）を参照）。
【００６４】
図１０は、本発明の第３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り、振動部分割部材１３Ａの円形部の中心を通過する断面図である。図１０に示すように、静電型トランスデューサ１Ｂは、振動部分割部材１３Ａを間に挟み込むように振動膜３１と電極１１Ａとが配置される。
【００６５】
図１０（Ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係わる静電型トランスデューサへの電圧の印加方法を示す図である。図１０（Ｂ）に示すように。直流バイアス電源３２により振動膜３１に対し直流バイアス電圧が印加され、交流信号源３３により電極１１Ａに交流信号（交流駆動電圧）が印加される。ただし、電圧の印加方法としては、これに限られず、振動膜３１に交流信号（交流駆動電圧）を印加し、電極１１Ａに直流バイアス電圧を印加するなどの変更が可能である。
【００６６】
なお、交流信号源３３から出力される交流信号は、可聴周波数帯の信号であってもよく、また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の信号であってもよい。静電型トランスデューサ１に印加される信号が超音波周波数帯の信号である場合は、静電型トランスデューサ１は超音波周波数帯の音波を放射するため、静電型超音波トランスデューサとも呼ばれる。
【００６７】
図１１は、図１０に示す静電型トランスデューサの振動膜３１の振動状態を説明するための図である。図１０（Ｂ）に示した電圧の印加方法により、図１１に示すように、振動膜３１が静電力で電極１１Ａ側に吸引される。そして、交流信号（交流駆動電圧）の電圧の変化により静電力が変化（強弱）し、振動膜３１の弾性復元力と静電力とのつり合いにより振動膜３１が振動する。
【００６８】
このとき、振動膜３１は電極１１Ａ側に引き付けられるため、振動部分割部材１３Ａに振動膜３１が張り付く。よって、この部分では振動膜３１が殆ど振動しないため、振動膜３１を複数の振動する部分（振動部）に分割することになる。具体的には、振動する部分（振動部）は、振動部分割部材（エポキシ絶縁層）１３Ａの円形部と同じ形状になる。よって、振動する部分（振動部）の中央部に対向する位置に電極部１４Ａが位置する。このため、振動する部分（振動部）の端部で静電力を働かせるよりも、振動膜に効率的に振動するため力を加えることができる。よって、振幅も大きくなり、音圧を増大できる。
【００６９】
さらに、振動膜３１の振動により発生した音波が電極１１Ａの貫通孔部１２Ａの部分を通過する。このとき、貫通孔部１２Ａの部分を共鳴管として作用させる。つまり、主に５０ｋＨｚ（超音波）で音波を発生させたい場合、音の速度約３４０ｍ／ｓｅｃとして、音の波長が決まるため、例えば、共鳴管部材２１の厚さ、つまり貫通孔の長さを波長の約１／４（約１．５ｍｍ）とすると、貫通孔部１２Ａが共鳴管として作用して、音圧が増大する。なお、貫通孔部１２Ａの長さは波長の約１／４に限らず、共鳴する条件として波長の長さをλとした場合、「（入／4）・ｎ、ただし、ｎは正の奇数」としてもよい。また、波長の約１／４としているのは、共鳴管の開口端補正により若干長さが波長の１／４よりも変化するためである。これにより、高効率かつ高音質の静電型トランスデューサになる。なお、共鳴の条件は特開２００７−６８１４８号公報などに開示されている。
【００７０】
なお、電極の構造としては、図１２に示す電極１１Ｂに示す構成に変更が可能である。図１２に示す静電型トランスデューサ１Ｃでは、電極１１Ｂを、樹脂（例えば、アクリル、スーパーエンプラなど）２３で構成する。そして、樹脂２３にドリル加工や樹脂の射出成型により貫通孔部２５を形成し、樹脂２３の表面に導電ペースト２４を塗布する。これにより、静電型トランスデューサの軽量化を図ることができる。
【００７１】
［第４の実施の形態］
図１３は、本発明の第４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１３に示す静電型トランスデューサ１Ｄは、振動膜３１と、電極１１の両方の面に、共鳴管部材２１を配置した例である。これにより、振動膜３１の両面から発生される音波に対して音圧を増大させ、利用することができる。
【００７２】
［第５の実施の形態］
図１４は、本発明の第５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１４に示す静電型トランスデューサ１Ｅは、図１０に示す第３の実施の形態の静電型トランスデューサ１Ｂに対し、振動膜３１の面側に共鳴管部材２１を配置した例である。これにより、振動膜３１の両面から発生される音波に対して音圧を増大させ、利用することができる。
【００７３】
［第６の実施の形態］
以上説明した第１の実施の形態から、第５の実施の形態における電極および貫通孔の形状は、図２および図９に示した形状に限定されるものではなく、例えば、図１５（Ａ）や図１５（Ｂ）に示す形状のものであってもよい。
【００７４】
図１５（Ａ）に示す電極１１Ｃは、電極部１４Ｃにおける貫通孔部１２Ｃの個数を増やしたものである。図１５（Ｂ）に示す電極１１Ｄは、電極部１４Ｄが十字形状になるように貫通孔部１２Ｄを設けたものである。
【００７５】
［第７の実施の形態］
次に、本発明の第７の実施形態に係る音響反射板を備える静電型トランスデューサについて説明する。図１６は、音響反射板を備える静電型トランスデューサの構成を示す図である。
【００７６】
図１６に示す音響反射板を備える静電型トランスデューサの構成は、音響反射板５１、５２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、第１の実施の形態で示した静電型トランスデューサ１（図５を参照）の構成と同一である。なお、図１６では、図面の見易さから静電型トランスデューサ１の一部のみを示している。
【００７７】
この、音響反射板５１、５２を備える静電型トランスデューサは、可聴周波数帯の信号により超音波周波数帯のキャリア波を変調した変調信号により駆動される場合に、特に、著しい効果を発揮するものである。このため、以下の説明では、静電型トランスデューサ１を静電型超音波トランスデューサとして使用するものとして説明する。
【００７８】
図１６において、音響反射板５１、５２は、静電型トランスデューサ１の電極１１の貫通孔部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。
【００７９】
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°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５１、５１と、一対の第１の反射板５１、５１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５２、５２とを有している。
【００８０】
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°の角度で第１の反射板５１、５１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５１、５１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。
【００８１】
次に第１の反射板５１、５１と直角の角度を持って接続された第２の反射板５２、５２を各々第１の反射板５１、５１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。
【００８２】
また、図１６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。
【００８３】
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）
【００８４】
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。
【００８５】
［第８の実施の形態］
次に、本発明の第８の実施の形態に係わる超音波スピーカについて説明する。図１７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。
【００８６】
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（第１の実施の形態乃至第７の実施の形態に係わる静電型トランスデューサ）を、超音波周波数帯の音波を発生する静電型超音波トランスデューサとして使用している。
【００８７】
この静電型超音波トランスデューサは、振動膜３１の振動部分の中央部に対応して静電力を発生させる電極部分があるため、従来の構成に比べて振動膜３１に効率的に振動するため力を加えられる。また、共鳴管部材２１の貫通孔２２で共鳴管を形成することにより、さらに、音圧を増大させることができる。
【００８８】
図１７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６１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６２と、変調器６３と、パワーアンプ６４と、静電型超音波トランスデューサ６５とを有している。
変調器６３は、キャリア波発振源６２から出力されるキャリア波を可聴周波数波発振源６１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６４を介して静電型超音波トランスデューサ６５に供給する。
【００８９】
上記構成において、可聴周波数波発振源６１より出力される信号波によってキャリア波発振源６２から出力される超音波周波数帯のキャリア波を変調器６３により変調し、パワーアンプ６４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６５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６５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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
このように、本発明の超音波スピーカにおいては、本発明の静電型トランスデューサを使用しており、静電力を効率よく振動膜に伝えて振動膜の振幅を大きくすることができる。また、共鳴管により、さらに出力音圧を増大できるため、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。
【００９４】
以上説明したように、本発明の静電型トランスデューサにおいては、振動する部分（振動部）の中央部に対向する位置に電極部が位置する。よって、振動膜が振動する振動部の中央部に静電力が生じる構成となる。このため、同じ静電力が生じた場合に振動膜が振動する振動部の端部にのみ静電力が生じる構成と比べて、振動膜を効率的に振動させるための力を加えることができる。また、本発明の構成により、共鳴管として作用する貫通孔もしくは貫通孔部を有する。よって、共鳴管作用により、放射音波の音圧を増大することができる。したがって、本発明により前述の両方の効果を発生する構成を実現できるため、高効率で高い音圧が得られる静電型トランスデューサおよびそれを備えた超音波スピーカなど実現することができる。
【００９５】
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以外に距離センサーなどのセンサーにも利用できる。
【００９６】
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】
【００９７】
【図１】本発明の静電型トランスデューサの基本概念の説明図。
【図２】第１の実施の形態に係る静電型トランスデューサの電極の構成図。
【図３】静電型トランスデューサの共鳴管部材の構成図。
【図４】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の説明図。
【図５】第１の実施の形態に係わる静電型トランスデューサの断面形状図。
【図６】図５に示す静電型トランスデューサの振動膜の振動状態の説明図。
【図７】第２の実施の形態に係る静電型トランスデューサの構成図。
【図８】図７に示す静電型トランスデューサの振動膜の振動状態の説明図。
【図９】第３の実施の形態に係る静電型トランスデューサの電極の構成図。
【図１０】第３の実施の形態に係る静電型トランスデューサの構成図。
【図１１】図１０に示す静電型トランスデューサの振動膜の振動状態の説明図。
【図１２】静電型トランスデューサの電極の他の構成を示す図。
【図１３】第４の実施の形態に係わる静電型トランスデューサの構成図。
【図１４】第５の実施の形態に係わる静電型トランスデューサの構成図。
【図１５】電極部および貫通孔部の他の形状の例を示す図。
【図１６】音響反射板を備える静電型トランスデューサの構成を示す図。
【図１７】本発明の超音波スピーカの構成を示す図。
【図１８】従来のプル型の静電型超音波トランスデューサの構成例を示す図。
【図１９】従来のプル型の静電型超音波トランスデューサの問題点の説明図。
【図２０】従来のプル型の静電型超音波トランスデューサの他の構成例を示す図。
【符号の説明】
【００９８】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ・・・静電型トランスデューサ、１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１D・・・電極、１２、１２Ａ、１２Ｃ、１２Ｄ・・・貫通孔部、１３、１３Ａ・・・振動部分割部材、１４、１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｄ・・・電極部、２１・・・共鳴管部材、２２・・・貫通孔、２３・・・樹脂、２４・・・導電ペースト、２５・・・貫通孔部、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・・・交流信号源、５１、５２・・・音響反射板、６１・・・可聴周波数波発振源、６２・・・キャリア波発振源、６３・・・変調器、６４・・・パワーアンプ、６５・・・静電型超音波トランスデューサ
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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