JP2008199341A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる、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、貫通穴および該貫通穴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、を含み、前記電極は前記振動膜と対向して配置され、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部におけるよりも中央部における方が距離が大きい形状であることを特徴とする静電型トランスデューサ。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜と電極との間で振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる、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。

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２０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２１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）。

図２０（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２２と、振動膜２２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２８と、交流信号２９を発生する信号源とを有している。振動膜２２は、図２０（Ｂ）に示すように、導電層である振動電極層２２Ａを誘電体膜（絶縁層）２２Ｂで挟んで形成される。

振動電極層２２Ａ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２８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２２Ａが吸着され、振動電極層２２Ａ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通気口部５４が形成されている。

上記構成において、振動膜２２の振動電極層２２Ａと固定電極５１との間に直流バイアス電源２８により、直流バイアス電圧が印加されると、振動膜２２の振動電極層２２Ａ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２２Ａと固定電極５１との間に交流信号２９が印加されることにより、振動電極層２２Ａ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２２は交流信号２９により駆動され、振動する。

図２０（Ｃ）は、振動電極層２２Ａに対して、交流信号２９の負（−）側の出力が印加された場合の振動膜２２の振動状態を示し、図２０（Ｄ）は、交流信号２９の正（＋）側の出力が印加された場合の振動膜２２の振動状態を示している。

図２０（Ｃ）に示す状態の場合は、固定電極５１と振動電極層２２Ａとの間の電位差が大きくなり、固定電極５１と振動電極層２２Ａとの間に強い静電力（吸引力）が作用し、振動電極層２２Ａの中央部は固定電極５１の方向に引き寄せられる。図２０（Ｄ）に示す状態の場合は、固定電極５１と振動電極層２２Ａとの間の電位差が小さくなり、固定電極５１と振動電極層２２Ａとの間の静電力（吸引力）が弱まり、振動電極層２２Ａ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２２Ａは交流信号２９に応じて振動し、音波を出力する。

このように、図２０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）。

また、図２１（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２２Ａを有する振動膜２２と、振動膜２２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２２は、図２１（Ｂ）に示すように、導電層である振動電極層２２Ａを誘電体膜２２Ｂで挟むように形成されている。

また、振動膜２２を挟持する前面側固定電極５１Ａには複数の通気口部（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に設けた通気口部５４Ａに対向する位置に同一形状の通気口部（貫通穴）５４Ｂが設けられている。前面側固定電極５１Ａと背面側固定電極５１Ｂは、振動電極層２２Ａ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２２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。

また、直流バイアス電源２８は、振動電極層２２Ａ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２９Ａ、２９Ｂ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２９Ａ、２９Ｂが印加される。これにより、振動電極層２２Ａ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２２は交流信号２９Ａ、２９Ｂにより駆動され、振動する。

図２１（Ａ）は、交流信号がゼロ（０）の場合の、振動膜２２の振幅状態を示しており、振動膜２２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。

図２１（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２２の振動状態を示す図であり、振動膜２２の振動電極層２２Ａ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。

図２１（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２２の振動状態を示す図であり、振動膜２２の振動電極層２２Ａ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２２は交流信号に応じて振動し、音波を出力し、振動膜２２で発生した音波は固定電極５１Ａ、５１Ｂに設けられた通気口部５４Ａ、５４Ｂを通じて外部へ放出される。

このように、図２１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）。
特開２００５−１１７１０３号公報 特開２００５−３５４４７２号公報

上述した静電型トランスデューサにおいては、音圧を上げるために振動膜の振幅を大きくする、つまり、静電力を上げる必要がある。一般的に静電力を上げるためには、固定電極や振動膜に加える電圧を高くする方法や、振動膜の振動面と振動膜の振動面に対応する固定電極との距離を小さくする方法がある。

電圧を上げる方法では消費電力が高くなる問題が発生する。そして、振動膜の振動面と振動膜の振動面に対応する固定電極との距離を小さくする方法では、距離を小さくし過ぎると、図２２に示すように、背面側固定電極５１Ｂ（または前面側固定電極５１Ａ）の端部６１と振動膜２２が当たってしまい充分な振幅距離を確保することが出来ない。このように、振動膜の振動面と振動膜の振動面に対応する固定電極との距離を小さくする方法では、静電力を上げることができるが、振動膜と固定電極が当たり振幅の限界がある

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において、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる、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。

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、貫通穴および該貫通穴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、を含み、前記電極は前記振動膜と対向して配置され、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部におけるよりも中央部における方が距離が大きい形状であることを特徴とする。
このような構成により、静電型トランスデューサにおいて、固定電極部分の電極部（振動膜に対向する静電力発生面）の少なくとも一部を、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が端部（振動膜の振動部分の端部）よりも中央部の方が大きい形状とする。これにより、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

また、本発明の静電型トランスデューサは、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる傾斜面の形状であることを特徴とする。
このような構成により、固定電極の電極部の少なくとも一部に傾斜面を設け、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）から中央部に向かうに従って大きくなるようにしたので、これにより、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

また、本発明の静電型トランスデューサは、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる曲面の形状であることを特徴とする。
このような構成により、固定電極の電極部の少なくとも一部に曲面を設け、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）から中央部に向かうに従って大きくなるようにしたので、これにより、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

また、本発明の静電型トランスデューサは、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる階段状の形状であることを特徴とする。
このような構成により、静電型トランスデューサにおいて、固定電極の電極部の少なくとも一部を階段形状とし、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）から中央部に向かうに従って大きくなるようにしたので、これにより、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

また、本発明の静電型トランスデューサは、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部におけるよりも中央部における方が距離が大きくなる、傾斜面、曲面、階段状の形状のうちの少なくとも２つ以上を組み合わせた形状であることを特徴とする。
このような構成により、固定電極の電極部の少なくとも一部を、傾斜面、曲面、階段状の形状のうちの少なくとも２つ以上を組み合わせた形状とし、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）から中央部に向かうに従って大きくなるようにしたので、これにより、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

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、貫通穴および該貫通穴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第１の電極と、貫通穴および該貫通穴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第２の電極と、を含み、前記第１の電極と前記第２の電極は、前記振動膜の両面側にそれぞれ対向して配置され、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる形状であることを特徴とする。
このような構成により、振動膜を一対の電極で挟持して構成されるプッシュプル型の静電型トランスデューサにおいて、固定電極部分の電極部の少なくとも一部は、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）から中央部に向かうに従って大きくなる形状とする。これにより、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

また、本発明の静電型トランスデューサは、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前面振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる傾斜面の形状であることを特徴とする。
このような構成により、振動膜を一対の電極で挟持して構成されるプッシュプル型の静電型トランスデューサにおいて、固定電極の電極部の少なくとも一部に傾斜面を設け、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）から中央部に向かうに従って大きくなるようにしたので、これにより、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

また、本発明の静電型トランスデューサは、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる曲面の形状であることを特徴とする。
このような構成により、振動膜を一対の電極で挟持して構成されるプッシュプル型の静電型トランスデューサにおいて、固定電極の電極部の少なくとも一部に曲面を設け、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）から中央部に向かうに従って大きくなるようにしたので、これにより、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

また、本発明の静電型トランスデューサは、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる階段状の形状であることを特徴とする。
このような構成により、振動膜を一対の電極で挟持して構成されるプッシュプル型の静電型トランスデューサにおいて、固定電極の電極部の少なくとも一部を階段形状とし、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）から中央部に向かうに従って大きくなるようにしたので、これにより、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

また、本発明の静電型トランスデューサは、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる、傾斜面、曲面、階段状の形状のうちの少なくとも２つ以上を組み合わせた形状であることを特徴とする。
このような構成により、振動膜を一対の電極で挟持して構成されるプッシュプル型の静電型トランスデューサにおいて、固定電極の電極部の少なくとも一部を、傾斜面、曲面、階段状の形状のうちの少なくとも２つ以上を組み合わせた形状とし、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）から中央部に向かうに従って大きくなるようにしたので、これにより、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

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、貫通穴および該貫通穴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、を含み、前記電極は前記振動膜の片面側のみに対向して配置され、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる形状であることを特徴とする。
・・このような構成により、電極を振動膜の片面側のみに対向して配置するプル型の静電型トランスデューサにおいて、電極の電極部の少なくとも一部は、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）から中央部に向かうに従って距離が大きくなる形状とする。すなわち、振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って、振動膜の表面と固定電極の電極部との距離が大きくなるようにしたので、これにより、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

また、本発明の静電型トランスデューサは、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる傾斜面の形状であることを特徴とする。
このような構成により、電極を振動膜の片面側のみに対向して配置するプル型の静電型トランスデューサにおいて、固定電極の電極部の少なくとも一部に傾斜面を設け、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）から中央部に向かうに従って距離が大きくなるようにしたので、これにより、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

また、本発明の静電型トランスデューサは、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる曲面の形状であることを特徴とする。
このような構成により、電極を振動膜の片面側のみに対向して配置するプル型の静電型トランスデューサにおいて、固定電極の電極部の少なくとも一部に曲面を設け、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）端部から中央部に向かうに従って大きくなるようにしたので、これにより、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

また、本発明の静電型トランスデューサは、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる階段状の形状であることを特徴とする。
このような構成により、電極を振動膜の片面側のみに対向して配置するプル型の静電型トランスデューサにおいて、固定電極の電極部の少なくとも一部を階段形状とし、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）から中央部に向かうに従って大きくなるようにしたので、これにより、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

また、本発明の静電型トランスデューサは、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる、傾斜面、曲面、階段状の形状のうちの少なくとも２つ以上を組み合わせた形状であることを特徴とする。
このような構成により、電極を振動膜の片面側のみに対向して配置するプル型の静電型トランスデューサにおいて、固定電極の電極部の少なくとも一部を、傾斜面、曲面、階段状の形状のうちの少なくとも２つ以上を組み合わせた形状とし、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）から中央部に向かうに従って距離が大きくなるようにしたので、これにより、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

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の背面に音響反射板を設けたことを特徴とする。
このような構成により、プッシュプル型の静電型トランスデューサの背面に音響反射板を設置し、該静電型トランスデューサの背面から放出される音波を前面に反射させる。特に、静電型トランスデューサを超音波トランスデューサとして使用する場合は、この音響反射板を、超音波トランスデューサ背面の通気口部から放射された超音波が全て同じ長さの経路で超音波トランスデューサ前面に放射されるように配置する。
これにより、静電型トランスデューサの背面から放出される音波を有効利用できる。特に、静電型トランスデューサを超音波トランスデューサとして使用する場合に、超音波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。

また、本発明の静電型トランスデューサは、前記音響反射板は、静電型トランスデューサ背面の中心位置に一端が位置し、該中心位置を基準として静電型トランスデューサ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と一致する長さの一対の第１の反射板と、前記一対の第１の反射板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の反射板とで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、静電型トランスデューサを超音波トランスデューサとして使用する場合に、音響反射板は、超音波トランスデューサ背面の通気口部から放射された超音波が全て同じ長さの経路で超音波トランスデューサ前面に放射されるように配置される。すなわち、超音波トランスデューサ背面の中心Ｍの両側に対して４５°の角度で第１の反射板を配置し、その端が超音波トランスデューサの端と一致する点までの長さとする。この第１の反射板により超音波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。次に第１の反射板と直角の角度を持って接続された第２の反射板を各々第１の反射板の外側へ接続することで、超音波は超音波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。このようにして、超音波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って反射されるようにし、背面から前面に放出される超音波の位相が全て揃うようにする。
これにより、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。

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、貫通穴および該貫通穴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、を含み、前記電極は前記振動膜と対向して配置され、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる形状であることを特徴とする。
このような構成により、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、前記静電型トランスデューサの固定電極の電極部の少なくとも一部は、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）から中央部に向かうに従って大きくなる形状とする。
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、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。その結果、広周波数帯域にわたってパラメトリックアレイ効果を得るのに十分高い音圧レベルの音響信号を発生することができる超音波スピーカを実現できる。

また、本発明のスピーカ装置は、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有し、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が駆動されるスピーカ装置であって、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、貫通穴および該貫通穴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、を含み、前記電極は前記振動膜と対向して配置され、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる形状であることを特徴とする。
これにより、スピーカ装置に使用される静電型トランスデューサにおいて、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。その結果、広周波数帯域にわたって分高い音圧レベルの音響信号を発生することができる。

また、本発明の静電型トランスデューサによる音声信号再生方法は、振動電極層を有する振動膜と、貫通穴および該貫通穴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、を含み、前記電極は前記振動膜と対向して配置され、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる形状である静電型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搬送波を生成し、出力する手順と、変調手段により搬送波を前記信号波により変調した変調信号を生成する手順と、前記電極と前記振動膜の振動電極層との間に前記変調信号を印加することにより静電型トランスデューサを駆動する手順と、を含むことを特徴とする。
このような手順を含む静電型トランスデューサの音声信号再生方法では、可聴周波数帯の信号波により超音波周波数帯のキャリア波を変調し、該変調波により静電型トランスデューサを駆動する超音波スピーカにおいて、前記静電型トランスデューサの固定電極部分の電極部の少なくとも一部は、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）から中央部に向かうに従って距離が大きくなる形状とする。
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、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。その結果、広周波数帯域にわたってパラメトリックアレイ効果を得るのに十分高い音圧レベルの音響信号を発生することができる。

また、本発明の指向性音響システムは、音響ソースから供給される音声信号のうち第一の音域の信号により超音波周波数帯域の搬送波信号を変調し、該変調信号により静電型トランスデューサを駆動し可聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカと、前記音響ソースから供給される音声信号のうち前記第一の音域よりも低い第二の音域の信号を再生する低音再生用スピーカと、を有する指向性音響システムであって、前記超音波スピーカの静電型トランスデューサは、振動電極層を有する振動膜と、貫通穴および該貫通穴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、を含み、前記電極は前記振動膜と対向して配置され、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる形状であ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、固定電極部分の電極部の少なくとも一部は、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）から中央部に向かうに従って大きくなる形状を有する静電型トランスデューサで構成される超音波スピーカを使用する。そして、この超音波スピーカにより、音響ソースから供給される音声信号のうち中高音域（第一の音域）の音声信号を再生する。また、音響ソースから供給される音声信号のうち低音域（第二の音域）の音声信号は低音再生用スピーカにより再生する。
したがって、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、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。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。

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、貫通穴および該貫通穴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、を含み、前記電極は前記振動膜と対向して配置され、前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる形状であることを特徴とする。
上記構成の表示装置では、固定電極部分の電極部の少なくとも一部は、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）から中央部に向かうに従って大きくなる形状を有する静電型トランスデューサで構成される超音波スピーカを使用する。そして、この超音波スピーカにより、音響ソースから供給される音声信号を再生する。
これにより、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、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。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。

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。

［第１の実施の形態］
本発明の静電型トランスデューサにおいては、固定電極部分の電極部（振動膜の振動部分に対向する静電力発生面）の少なくとも一部を、該電極部と振動膜の表面（非振動時の表面）との距離が、端部（振動膜の振動部分の端部）よりも中央部の方が大きい形状とする。本実施形態では、振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って、振動膜の表面と電極部との距離が大きくなるようにする。

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構成を示す図である。図１に示す静電型トランスデューサ１はプル型の静電型トランスデューサであり、固定電極２０が振動膜２２の片面側に配置されて構成される。

静電型トランスデューサ１においては、固定電極２０の電極部２１と振動膜２２の表面（非振動時の表面）との距離が、振動膜２２の振動部２５の端部２７よりも中央部２６の方が大きくなる形状となっている。すなわち、振動部２５の端部（振幅が小さい）２７から振動部２５の中央部（振幅が大きい）２６に向かうに従って、振動膜２２と固定電極２０との距離が大きくなっている。具体的には、振動膜２２と対向し静電力を発生させる電極部２１を傾斜面としている。

また、静電型トランスデューサ１においては、固定電極２０に静電力発生部２３と通気口部２４をそれぞれ設けることによって、静電力発生部２３では振動膜２２を振動させるのに効果的な形状を設計し、通気口部２４では、共鳴管現象によって音圧を最適に発生させるなど効果的な設計をすることができる。具体的には、静電力発生部２３は皿形状に近く、通気口部２４は管形状に近い形になる。

なお、静電型トランスデューサ１を固定電極側からみると、円形の穴が図１（Ｂ）のようにハニカム状に配置されている。また、図１（Ｃ）に示すように、振動膜２２は金属薄膜（蒸着）による振動電極層（導電層）２２Ａが誘電体膜（絶縁膜）２２Ｂによって挟まれた構成となっている。

なお、静電型トランスデューサ１の動作原理は、図２０に示した従来のプル型の静電型トランスデューサと同じであり、図１（Ｄ）に示すように、振動電極層２２Ａと固定電極２０との間に、直流バイアス電源２８により直流バイアス電圧が印加されると共に、交流信号源より交流信号２９が直流バイアス電圧に重畳されて印加される。これにより、振動電極層２２Ａと固定電極２０の電極部（傾斜面）２１に静電力が作用し、振動膜２２は交流信号２９により駆動され、振動する。

このように、振動膜２２の振動部２５に対向する固定電極２０の電極部２１を、振動部２５の端部（振幅が小さい）から振動部２５の中央部（振幅が大きい）に向かうにしたがって、振動面と固定電極の距離が大きくなるように傾斜させることにより、従来のプル型の静電型トランスデューサ（図２０を参照）と比べて、固定電極２０と振動膜２２との距離を近づけることができるため、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

なお、振動膜２２の振動部２５に対応する固定電極２０の電極部２１の少なくとも一部が、振動部２５の端部（振幅が小さい）から振動部２５の中央部（振幅が大きい）に向かうにしたがって、振動面と固定電極の距離が大きくなっていればよいので、例えば、図２（Ａ）に示すように、静電型トランスデューサ２を、傾斜面３１Aと平面３１Bを有する固定電極３１で構成してもよいし、図２（Ｂ）に示すように、静電型トランスデューサ３を、凸部３２Aと傾斜面３２Bを有する固定電極３２で構成しても構わない。
また、例えば図３に示すように、静電型トランスデューサ４を、角度が異なる傾斜面３３A、３３Bを有する固定電極３３など、2種類以上の傾斜面を組み合わせた固定電極で構成しても構わない。

［第２の実施の形態］
図４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る。図４に示す静電型トランスデューサ５は、振動膜２２の振動部２５に対応する固定電極３４の電極部（振動膜の振動部２５に対向する静電力発生面）３４Aの少なくとも一部を、該電極部３４Aと振動膜２２の表面（非振動時の表面）との距離が端部（振動膜の振動部分の端部）よりも中央部の方が大きい形状とする。本実施形態では、振動膜２２の振動部２５の端部から中央部に向かうに従って、振動膜２２の表面と電極部３４Aとの距離が大きくなるようにする。具体的には、固定電極３４の振動膜２２と対向する面となる電極部３４Aを凹上の曲面としたものである。

これにより、従来のプル型の静電型トランスデューサ（図２０を参照）と比べて、固定電極２０と振動膜２２との距離を近づけることができるため、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

なお、振動膜２２の振動面に対向する固定電極３４の少なくとも一部が振動部２５の端部（振幅が小さい）から振動部２５の中央部（振幅が大きい）に向かうに従って、振動部２５の表面と固定電極３４の距離が大きくなっていればよいので、例えば、図５に示すように、静電型トランスデューサ６を、曲面３５Aと平面３５Bを有する固定電極３５で構成してもよいし、また、図６に示すように、静電型トランスデューサ７を、凸状の曲面３６Aを有する固定電極３６で構成してもよい。

［第３の実施の形態］
図７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る。図７に示す静電型トランスデューサ８においては、固定電極３７の電極部（静電力発生面）に２段の段差を設けている。

これにより、従来のプル型の静電型トランスデューサ（図２０を参照）と比べて、固定電極３７の電極部（静電力発生面）を振動膜２２に近づけることができるため、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

また、図８に示すように、静電型トランスデューサ９を、３段以上の段差を持つ固定電極３８で構成してもよい。

［第４の実施の形態］
図９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９に示す静電型トランスデューサ１０においては、固定電極３９の電極部（振動膜に対向する静電力発生面）に曲面３９Aと傾斜面３９Bを設けている。

図９に示す静電型トランスデューサ１０は、第１の実施の形態の固定電極の形状（斜面）と、第２の実施の形態の形状（曲面）とを組み合わせたものである。このように、第１の実施の形態乃至第３の実施の形態における固定電極で使用した、斜面、曲面、段差の形状を自由に組み合わせることが可能である。

［第５の実施の形態］
第１の実施の形態乃至第４の実施の形態で示した固定電極は、例えば金属材料を切削などの加工により実施の形態の形状を作成することができるが、絶縁材料に金属を付着（めっき処理、導電ペースト塗布）させても本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。

たとえば、図１０に示す静電型トランスデューサ１１の固定電極４０のように、絶縁材料で形成した固定電極母材４０Aの板の上に導電ペースト４０Bを塗布する構成でもよい。これにより、固定電極を軽量化することができる。

［第６の実施の形態］
図１１は、本発明の第６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。 固定電極の構成は金属だけでなく、一部に絶縁材料を有していても本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。例えば、図２（Ｂ）に示す静電型トランスデューサ３の変形例として、図１１に示す静電型トランスデューサ１２のように、振動膜２２と固定電極４１との間に絶縁膜４１A（エポキシ樹脂）のような絶縁材を配置しても構わない。

［第７の実施の形態］
図１２は、本発明の第７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。第１の実施の形態乃至第６の実施の形態では、固定電極が振動膜の片面側のみ配置されるプル型の静電型トランスデューサの構成で説明したが、固定電極が振動膜の両側に配置されるプッシュプル型の静電型トランスデューサの構成であっても、電極の構造としては、対向して配置されるだけで、プル型の静電型トランスデューサと同様に考えることができる。

例えば、図１２（Ａ）に示すプッシュプル型の静電型トランスデューサ１３のような構成となる。この静電型トランスデューサ１３においては、振動膜２２を挟持するようにして、前面側固定電極２０Ａと背面側固定電極２０Ｂを配置したものであり、固定電極２０Ａ、２０Ｂの振動膜２２と対向する電極部２１Ａ、２１Ｂは傾斜面となっている。

このプッシュプル型の静電型トランスデューサ１３の動作原理は、図２１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同じであり、図１２（Ｂ）に示すように、直流バイアス電源２８により、振動膜２２の振動電極層２２Ａ（図示せず）に直流バイアス電圧が印加され、固定電極２０Ａ、２０Ｂには交流信号２９Ａ、２９Ｂが印加される。上記の構成により、前面側固定電極２０Ａと背面側固定電極２０Ｂ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２９Ａ、２９Ｂが印加される。これにより、振動膜２２の振動電極層２２Ａ（図示せず）と、固定電極２０A、２０Bの振動膜と対向する電極部２１Ａ、２１Ｂとの間に静電力が作用し振動膜２２は交流信号２９Ａ、２９Ｂにより駆動され、振動する。
なお、この回路の構成は、一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。

なお、図１３に示す静電型トランスデューサ１４のように、異なる形状の固定電極３７（図７を参照）と固定電極３２（図２（Ｂ）を参照）を使用することができ、振動膜２２に対向する一対の固定電極は必ずしも同じ形状である必要はない。

以上説明したように、従来の静電型トランスデューサでは、振動膜が振動しない状態において、固定電極と振動膜との距離が一定間隔の平面になっているが、本発明の静電型トランスデューサにおいては、固定電極と振動膜との距離を膜の振動に合わせて一定間隔としないようにしている。これにより、固定電極と振動膜との距離を近づけることができるため、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。

［第８の実施の形態］
次に、本発明の第８の実施形態に係る静電型トランスデューサの構成例を図１４に示す。図１４に示す静電型トランスデューサ１５の構成は、音響反射板１０１、１０２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１２に示したプッシュプル型の静電型トランスデューサ１３の構成と同一である。また、音響反射板１０１、１０２を備える静電型トランスデューサ１５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。

以下、静電型トランスデューサ１５を超音波トランスデューサと使用する場合について説明する。
図１４において、音響反射板１０１、１０２は、静電型トランスデューサ１５の背面側固定電極２０Ｂの通気口部２４Ｂ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１５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１５の背面の中心位置Ｍに一端が位置し、該中心位置を基準として静電型トランスデューサ１５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１５の端部Ｘ１、Ｘ２と一致する長さの一対の第１の反射板１０１、１０１と、一対の第１の反射板１０１、１０１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１０２、１０２とを有している。

上記構成において、静電型トランスデューサ１５背面の中心Ｍの両側に対して４５°の角度で第１の反射板１０１、１０１を配置し、その端が静電型トランスデューサ１５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１０１、１０１により静電型トランスデューサ１５背面から放出された超音波は水平方向へ反射される。

次に第１の反射板１０１、１０１と直角の角度を持って接続された第２の反射板１０２、１０２を各々第１の反射板１０１、１０１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１５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１５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。

また、図１４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１５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。

トランスデューサの中心から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）

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。
なお、この音響反射板の配置する構成や形状は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。

［第９の実施の形態］
次に、本発明の第９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１５（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（図１乃至図１４に示した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、固定電極の電極部（振動膜の振動部に対向する静電力発生面）の表面と振動膜の振動部の表面との距離が、振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って大きくなるように構成されている。これにより、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる。このため、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。

図１５（Ａ）において、超音波スピーカ１６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。

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。

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。

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。

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。

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１５（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。

以上説明したように、本発明の超音波スピーカシステム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、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。

［第１０の実施の形態］
次に、本発明の静電型トランスデューサ、すなわち、固定電極の電極部（振動膜の振動部に対向する静電力発生面）の表面と振動膜の振動部の表面（非振動時の表面）との距離が、振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って大きくなるように構成され、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができる静電型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、ここで示す例は、プル型の静電型トランスデューサ（図１を参照）に比べて音質のよい（歪みの少ない）プッシュプル型の静電型トランスデューサ（図１２を参照）を使用した例について説明するが、勿論、プル型の静電型トランスデューサを使用してもよい。
なお、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、以下、「超音波トランスデューサ」とも呼ぶ。

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１６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。

プロジェクタ３０１の外観構成を図１７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。

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、固定電極の電極部（振動膜の振動部に対向する静電力発生面）の表面と振動膜の振動部の表面（非振動時の表面）との距離が、振動膜の振動部分の端部におけるよりも中央部における方が距離が大きくなるように構成されており、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができるため、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。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。

次に、プロジェクタ３０１の電気的構成を図１８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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

したがって、ハイパスフィルタ３１７Ａにより上記Ｒチャンネルの音声信号のうち中高音域の音声信号が変調器３１８に入力され、ハイパスフィルタ３１７Ｂにより上記Ｌチャンネルの音声信号のうち中高音域の音声信号が変調器３１８Ｂに入力される。
また、上記Ｒチャンネルの音声信号及びＬチャンネルの音声信号はミキサ３２１により合成され、ローパスフィルタ３１９により上記Ｒチャンネルの音声信号及びＬチャンネルの音声信号のうち低音域の音声信号がパワーアンプ３２２Ｃに入力される。

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１６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。

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。

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。

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。

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。

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１９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。

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１９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。

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。

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１９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。

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、本発明の静電型トランスデューサを使用しており、固定電極や振動膜に加える電圧を必要以上に上げることなく、振動膜の振幅距離を確保しながら静電力を高めることができるので、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。

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。

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。

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。

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図。 図１に示す静電型トランスデューサの変形例を示す図。 図１に示す静電型トランスデューサの他の変形例を示す図。 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図。 図４に示す静電型トランスデューサの変形例を示す図。 図４に示す静電型トランスデューサの他の変形例を示す図。 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図。 図７に示す静電型トランスデューサの変形例を示す図。 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図。 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図。 本発明の第６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。 本発明の第７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１２に示す静電型トランスデューサの変形例を示す図。 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。 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 本発明によるプロジェクタの使用状態を示す図。 図１６に示したプロジェクタの外観構成を示す図。 図１６に示したプロジェクタの電気的構成を示すブロック図。 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。 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。 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。 従来の静電型トランスデューサの問題点の説明図。

符号の説明

１〜１５・・・静電型トランスデューサ、１６・・・超音波スピーカ、１７・・・スピーカ装置、２０・・・固定電極、２０A・・・前面側固定電極、２０B・・・背面側固定電極、２１、２１A、２１B・・・電極部、２２・・・振動膜、２２Ａ・・・振動電極層、２２Ｂ・・・誘電体膜、２３・・・静電力発生部、２４、２４A・・・通気口部、２５・・・振動部、２８・・・直流バイアス電源、２９、２９A、２９B・・・交流信号、３１〜４１・・・固定電極、４０A・・・固定電極母材、４０B・・・導電ペースト、１０１、１０２・・・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

Claims (22)

1. 振動電極層を有する振動膜と、
   貫通穴および該貫通穴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、
   を含み、
   前記電極は前記振動膜と対向して配置され、
   前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部におけるよりも中央部における方が距離が大きい形状であること
   を特徴とする静電型トランスデューサ。
2. 前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる傾斜面の形状であること
   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。
3. 前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる曲面の形状であること
   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。
4. 前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる階段状の形状であること
   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。
5. 前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる、傾斜面、曲面、階段状の形状のうちの少なくとも２つ以上を組み合わせた形状であること
   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。
6. 振動電極層を有する振動膜と、
   貫通穴および該貫通穴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第１の電極と、貫通穴および該貫通穴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第２の電極と、
   を含み、
   前記第１の電極と前記第２の電極は、前記振動膜の両面側にそれぞれ対向して配置され、
   前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる形状であること
   を特徴とする静電型トランスデューサ。
7. 前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前面振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる傾斜面の形状であること
   を特徴とする請求項６に記載の静電型トランスデューサ。
8. 前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる曲面の形状であること
   を特徴とする請求項６に記載の静電型トランスデューサ。
9. 前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる階段状の形状であること
   を特徴とする請求項６に記載の静電型トランスデューサ。
10. 前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる、傾斜面、曲面、階段状の形状のうちの少なくとも２つ以上を組み合わせた形状であること
    を特徴とする請求項６に記載の静電型トランスデューサ。
11. 振動電極層を有する振動膜と、
    貫通穴および該貫通穴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、
    を含み、
    前記電極は前記振動膜の片面側のみに対向して配置され、
    前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる形状であること
    を特徴とする静電型トランスデューサ。
12. 前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる傾斜面の形状であること
    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。
13. 前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる曲面の形状であること
    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。
14. 前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる階段状の形状であること
    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。
15. 前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる、傾斜面、曲面、階段状の形状のうちの少なくとも２つ以上を組み合わせた形状であること
    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。
16. 前記静電型トランスデューサの背面に音響反射板を設けたこと
    を特徴とする請求項６から１０のいずれかに記載の静電型トランスデューサ。
17. 前記音響反射板は、静電型トランスデューサ背面の中心位置に一端が位置し、該中心位置を基準として静電型トランスデューサ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と一致する長さの一対の第１の反射板と、
    前記一対の第１の反射板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の反射板とで構成されていること
    を特徴とする請求項１６に記載の静電型トランスデューサ。
18. 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、
    貫通穴および該貫通穴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、
    を含み、
    前記電極は前記振動膜と対向して配置され、
    前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる形状であること
    を特徴とする超音波スピーカ。
19. 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有し、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が駆動されるスピーカ装置であって、
    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、
    貫通穴および該貫通穴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、
    を含み、
    前記電極は前記振動膜と対向して配置され、
    前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる形状であること
    を特徴とするスピーカ装置。
20. 振動電極層を有する振動膜と、
    貫通穴および該貫通穴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、
    を含み、
    前記電極は前記振動膜と対向して配置され、
    前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる形状である静電型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搬送波を生成し、出力する手順と、
    変調手段により搬送波を前記信号波により変調した変調信号を生成する手順と、
    前記電極と前記振動膜の振動電極層との間に前記変調信号を印加することにより静電型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トランスデューサによる音声信号再生方法。
21. 音響ソースから供給される音声信号のうち第一の音域の信号により超音波周波数帯域の搬送波信号を変調し、該変調信号により静電型トランスデューサを駆動し可聴周波数帯の信号音を再生する超音波スピーカと、
    前記音響ソースから供給される音声信号のうち前記第一の音域よりも低い第二の音域の信号を再生する低音再生用スピーカと、
    を有する指向性音響システムであって、
    前記超音波スピーカの静電型トランスデューサは、
    振動電極層を有する振動膜と、
    貫通穴および該貫通穴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、
    を含み、
    前記電極は前記振動膜と対向して配置され、
    前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる形状であること
    を特徴とする指向性音響システム。
22. 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、
    貫通穴および該貫通穴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、
    を含み、
    前記電極は前記振動膜と対向して配置され、
    前記電極部の少なくとも一部は、前記振動膜の振動部分の非振動時における表面と前記電極部の表面との距離において、前記振動膜の振動部分の端部から中央部に向かうに従って距離が大きくなる形状であること
    を特徴とする表示装置。

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