静电型换能器、超声波扬声器、电容性负荷的驱动电路

摘要

本发明提供静电型换能器、超声波扬声器、电容性负荷的驱动电路、电路常数的设定方法、显示装置、以及指向性音响系统。该静电型换能器在使用D类功率放大器来驱动静电型换能器的情况下，能够确保驱动频带中的平坦的输出电压频率特性，并且可以低损失地驱动。该静电型换能器具有：D类功率放大器(21)，其放大外部输入信号；低通滤波器，其连接在D类功率放大器(21)的输出侧，除去在D类功率放大器(21)的输出中包含的切换载波成分，在构成低通滤波器的电路元件中，使用作为驱动负荷的静电型换能器的负荷静电电容(CL)来置换最后级的电容部分，在低通滤波器的最后级的电感(L2)与最后级的电容(CL)之间，插入耦合静电电容(CC)和输出变压器(T)，并且与输出变压器(T)的一次侧线圈串联地连接缓冲电阻RD。

权利要求

1.一种静电型换能器，其特征在于，该静电型换能器具有：

D类功率放大器，其将输入信号放大；

低通滤波器，该低通滤波器包括多对成一对的电感和电容，且该低通滤波器连接在所述D类功率放大器的输出侧，除去在所述D类功率放大器的输出中包含的切换载波成分，在构成所述低通滤波器的电路元件中，离所述D类功率放大器的输出侧最近的电容部分上，设置有作为驱动负荷的静电型换能器的负荷静电电容CL，在所述低通滤波器的离所述D类功率放大器的输出侧最近的电感与所述静电型换能器的负荷静电电容CL之间，插入有耦合静电电容CC和输出变压器T，并且与所述输出变压器T的一次侧线圈串联地连接有阻尼电阻RD，

并且，该静电型换能器包括所述低通滤波器、耦合静电电容CC、输出变压器T以及负荷静电电容CL的输出电路，从所述D类功率放大器的输入侧观察，该输出电路具有第一串联谐振频率f1、第二串联谐振频率f3、以及第三串联谐振频率f5，并且，具有第一并联谐振频率f2、第二并联谐振频率f4，其中f1＜f2＜f3＜f4＜f5，所述阻尼电阻RD、所述低通滤波器、所述耦合静电电容CC、所述输出变压器T以及所述负荷静电电容CL各自的电路常数设定成使得所述第一并联谐振频率f2与静电型换能器的额定驱动频率或载波频率一致或者大致一致。

2.根据权利要求1所述的静电型换能器，其特征在于，

所述阻尼电阻RD、所述低通滤波器、所述耦合静电电容CC、所述输出变压器T以及所述负荷静电电容CL各自的电路常数设定成使得所述第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带的截止频率一致或者大致一致。

3.一种静电型换能器，其特征在于，该静电型换能器具有：

D类功率放大器，其将输入信号放大；

低通滤波器，该低通滤波器包括多对成一对的电感和电容，且该低通滤波器连接在所述D类功率放大器的输出侧，除去在所述D类功率放大器的输出中包含的切换载波成分，在构成所述低通滤波器的电路元件中，离所述D类功率放大器的输出侧最近的电容部分上，设置有作为驱动负荷的静电型换能器的负荷静电电容CL，在所述低通滤波器的离所述D类功率放大器的输出侧最近的电感与所述静电型换能器的负荷静电电容CL之间，插入有耦合静电电容CC和输出变压器T，并且与所述输出变压器T的一次侧线圈串联地连接有阻尼电阻RD，

并且，该静电型换能器包括所述低通滤波器、耦合静电电容CC、输出变压器T以及负荷静电电容CL的输出电路，从所述D类功率放大器的输入侧观察，该输出电路具有第一串联谐振频率f1、第二串联谐振频率f3、以及第三串联谐振频率f5，并且具有第一并联谐振频率f2、第二并联谐振频率f4，其中f1＜f2＜f3＜f4＜f5，所述阻尼电阻RD、所述低通滤波器、所述耦合静电电容CC、所述输出变压器T以及所述负荷静电电容CL各自的电路常数设定成使得所述第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带的截止频率一致或者大致一致。

4.一种静电型换能器，其特征在于，该静电型换能器具有：

D类功率放大器，其将输入信号放大；

低通滤波器，该低通滤波器包括多对成一对的电感和电容，且该低通滤波器连接在所述D类功率放大器的输出侧，除去在所述D类功率放大器的输出中包含的切换载波成分，在构成所述低通滤波器的电路元件中，离所述D类功率放大器的输出侧最近的电容部分上，设置有作为驱动负荷的静电型换能器的负荷静电电容CL，在所述低通滤波器的离所述D类功率放大器的输出侧最近的电感与 所述静电型换能器的负荷静电电容CL之间，插入有耦合静电电容CC和输出变压器T，并且与所述输出变压器T的一次侧线圈串联地连接有阻尼电阻RD，

并且，该静电型换能器包括所述低通滤波器、耦合静电电容CC、输出变压器T以及负荷静电电容CL的输出电路，从所述D类功率放大器的输入侧观察，该输出电路具有第一串联谐振频率f1、第二串联谐振频率f3、以及第三串联谐振频率f5，并且具有第一并联谐振频率f2、第二并联谐振频率f4，其中f1＜f2＜f3＜f4＜f5，所述阻尼电阻RD、所述低通滤波器、所述耦合静电电容CC、所述输出变压器T以及所述负荷静电电容CL各自的电路常数设定成使得所述第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的频域侧。

5.一种静电型换能器，其特征在于，该静电型换能器具有：

D类功率放大器，其将输入信号放大；

低通滤波器，该低通滤波器包括多对成一对的电感和电容，且该低通滤波器连接在所述D类功率放大器的输出侧，除去在所述D类功率放大器的输出中包含的切换载波成分，在构成所述低通滤波器的电路元件中，离所述D类功率放大器的输出侧最近的电容部分上，设置有作为驱动负荷的静电型换能器的负荷静电电容CL，在所述低通滤波器的离所述D类功率放大器的输出侧最近的电感与所述静电型换能器的负荷静电电容CL之间，插入有耦合静电电容CC和输出变压器T，并且与所述输出变压器T的一次侧线圈串联地连接有阻尼电阻RD，

并且，该静电型换能器包括所述低通滤波器、耦合静电电容CC、输出变压器T以及负荷静电电容CL的输出电路，从所述D类功率放大器的输入侧观察，该输出电路具有第一串联谐振频率f1、第二串联谐振频率f3、以及第三串联谐振频率f5，并且具有第一并联谐振频率f2、第二并联谐振频率f4，其中f1＜f2＜f3＜f4＜f5， 所述阻尼电阻RD、所述低通滤波器、所述耦合静电电容CC、所述输出变压器T以及所述负荷静电电容CL各自的电路常数设定成使得所述第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带的截止频率一致或者大致一致，并且所述阻尼电阻RD、所述低通滤波器、所述耦合静电电容CC、所述输出变压器T以及所述负荷静电电容CL各自的电路常数设定成使得所述第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的频域侧。

6.一种静电型换能器，其特征在于，该静电型换能器具有：

D类功率放大器，其将输入信号放大；

低通滤波器，该低通滤波器包括多对成一对的电感和电容，且该低通滤波器连接在所述D类功率放大器的输出侧，除去在所述D类功率放大器的输出中包含的切换载波成分，在构成所述低通滤波器的电路元件中，离所述D类功率放大器的输出侧最近的电容部分上，设置有作为驱动负荷的静电型换能器的负荷静电电容CL，在所述低通滤波器的离所述D类功率放大器的输出侧最近的电感与所述静电型换能器的负荷静电电容CL之间，插入有耦合静电电容CC和输出变压器T，并且与所述输出变压器T的一次侧线圈串联地连接有阻尼电阻RD，

并且，该静电型换能器包括所述低通滤波器、耦合静电电容CC、输出变压器T以及负荷静电电容CL的输出电路，从所述D类功率放大器的输入侧观察，该输出电路具有第一串联谐振频率f1、第二串联谐振频率f3、以及第三串联谐振频率f5，并且具有第一并联谐振频率f2、第二并联谐振频率f4，其中f1＜f2＜f3＜f4＜f5，所述阻尼电阻RD、所述低通滤波器、所述耦合静电电容CC、所述输出变压器T以及所述负荷静电电容CL各自的电路常数设定成使得所述第一并联谐振频率f2与静电型换能器的额定驱动频率或载波频率一致或者大致一致， 并且所述阻尼电阻RD、所述低通滤波器、所述耦合静电电容CC、所述输出变压器T以及所述负荷静电电容CL各自的电路常数设定成使得所述第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带的截止频率一致或者大致一致，并且所述阻尼电阻RD、所述低通滤波器、所述耦合静电电容CC、所述输出变压器T以及所述负荷静电电容CL各自的电路常数设定成使得所述第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的频域侧。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的静电型换能器，其特征在于，

包括负荷静电电容CL的低通滤波器由4阶LC低通滤波器构成。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的静电型换能器，其特征在于，所述静电型换能器具有：形成有多个孔的第一面侧的固定电极；

第二面侧的固定电极，其与所述第一面侧的固定电极成对，并形成有多个孔；以及振动膜，该振动膜被所述第一面侧的固定电极和所述第二面侧的固定电极夹持，且该振动膜具有导电层，该导电层上被施加直流偏压，在所述输出变压器T的2次侧线圈中具备中心抽头，

所述输出变压器T的2次侧线圈的一个端子与所述静电型换能器的第一面侧的固定电极连接，另一个端子与第二面侧的固定电极连接，以所述输出变压器T的2次侧线圈的中心抽头为基准，所述振动膜的导电层上被施加直流偏压。

9.根据权利要求1～6中任一项所述的静电型换能器，其特征在于，该静电型换能器利用超声波频带的信号来驱动。

10.一种超声波扬声器，该超声波扬声器使用由超声波频带的信号驱动的权利要求1所述的静电型换能器，所述超声波扬声器将超声波频带的载波信号通过可听频带的音响信号进行调制而得到的调制信号，作为所述静电型换能器的输入信号来供给。

11.一种电容性负荷的驱动电路，其特征在于，该驱动电路具有：

D类功率放大器，其将输入信号放大；

低通滤波器，该低通滤波器包括多对成一对的电感和电容，且该低通滤波器连接在所述D类功率放大器的输出侧，除去在所述D类功率放大器的输出中包含的切换载波成分，在构成所述低通滤波器的电路元件中离所述D类功率放大器的输出侧最近的电容部分上，设置有作为驱动负荷的电容性负荷的负荷静电电容CL，在所述低通滤波器的离所述D类功率放大器的输出侧最近的电感与所述电容性负荷的负荷静电电容CL之间，插入有耦合静电电容CC和输出变压器T，并且与所述输出变压器T的一次侧线圈串联地连接有阻尼电阻RD，

并且该驱动电路包括所述低通滤波器、耦合静电电容CC、输出变压器T以及负荷静电电容CL的输出电路，从所述D类功率放大器的输入侧观察，该输出电路具有第一串联谐振频率f1、第二串联谐振频率f3、以及第三串联谐振频率f5，并且，具有第一并联谐振频率f2、第二并联谐振频率f4，其中f1＜f2＜f3＜f4＜f5，所述阻尼电阻RD、所述低通滤波器、所述耦合静电电容CC、所述输出变压器T以及所述负荷静电电容CL各自的电路常数设定成使得所述第一并联谐振频率f2与电容性负荷的额定驱动频率或载波频率一致或者大致一致，并且所述阻尼电阻RD、所述低通滤波器、所述耦合静电电容CC、所述输出变压器T以及所述负荷静电电容CL各自的电路常数设定成使得所述第二串联谐振频率f3与电容性负荷的驱动频带的截止频率一致或者大致一致，并且所述阻尼电阻RD、所述低通滤波器、所述耦合静电电容CC、所述输出变压器T以及所述负荷静电电容CL各自的电路常数设定成使得所述第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的频域侧， 并且所述阻尼电阻RD、所述低通滤波器、所述耦合静电电容CC、所述输出变压器T以及所述负荷静电电容CL各自的电路常数设定成使得所述串联谐振频率f1与f3之间的频带的增益响应近似于平坦。

12.一种电路常数的设定方法，该电路常数的设定方法是静电型换能器中的电路常数的设定方法，所述静电型换能器具有：D类功率放大器，其将输入信号放大；低通滤波器，该低通滤波器包括多对成一对的电感和电容，且该低通滤波器连接在所述D类功率放大器的输出侧，除去在所述D类功率放大器的输出中包含的切换载波成分，在构成所述低通滤波器的电路元件中离所述D类功率放大器的输出侧最近的电容部分上，设置有作为驱动负荷的静电型换能器的负荷静电电容CL，在所述低通滤波器的离所述D类功率放大器的输出侧最近的电感与所述静电型换能器的负荷静电电容CL之间，插入有耦合静电电容CC和输出变压器T，并且与所述输出变压器T的一次侧线圈串联地连接有阻尼电阻RD，其特征在于，所述电路常数的设定方法包括如下的步骤：把包括所述低通滤波器、耦合静电电容CC、输出变压器T以及负荷静电电容CL的输出电路设定成，从所述D类功率放大器的输入侧观察，该输出电路具有第一串联谐振频率f1、第二串联谐振频率f3、以及第三串联谐振频率f5，并且，具有第一并联谐振频率f2、第二并联谐振频率f4，其中f1＜f2＜f3＜f4＜f5，设定所述各电路常数以使得所述第一并联谐振频率f2与静电型换能器的额定驱动频率或载波频率一致或者大致一致。

13.根据权利要求12所述的电路常数的设定方法，其特征在于，

该电路常数的设定方法包括如下的步骤：设定所述各电路常数以使得所述第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带的截止频率一致或者大致一致。

14.根据权利要求12所述的电路常数的设定方法，其特征在于，

该电路常数的设定方法包括如下的步骤：设定所述各电路常数，以使得所述第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的低频域侧。

15.根据权利要求12所述的电路常数的设定方法，其特征在于，该电路常数的设定方法包括：设定所述各电路常数以使得所述第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带的截止频率一致或者大致一致的步骤；和设定所述各电路常数以使得所述第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的低频域侧的步骤。

16.一种显示装置，该显示装置包括：超声波扬声器，其利用从音响源供给的音频信号来调制超声波频带的载波信号，得到调制信号，利用该调制信号来驱动静电型换能器，再现可听频带的信号声音；投影光学系统，其将视频投影到投影面上，其特征在于，构成所述超声波扬声器的静电型换能器是权利要求1所述的静电型换能器。

17.一种指向性音响系统，该指向性音响系统具有：超声波扬声器，该超声波扬声器再现从音响源供给的音频信号中的第一音域的信号；和再现用扬声器，该再现用扬声器再现从所述音响源供给的音频信号中的第二音域的信号，所述指向性音响系统通过所述超声波扬声器再现从音响源供给的音频信号，并在屏幕附近形成虚拟声源，其特征在于，构成所述超声波扬声器的静电型换能器是权利要求1所述的静电型换能器。

说明书

静电型换能器、超声波扬声器、电容性负荷的驱动电路

技术领域

[0001] 本发明涉及静电型换能器，尤其是涉及具有驱动电路的静电型换能器、该静电型换能器的电路常数的设定方法、超声波扬声器、具有该超声波扬声器的显示装置、以及指向性音响系统，其中，所述驱动电路适合于如下的静电型换能器：该静电型换能器输出通过可听频带的音响信号来调制超声波频带的载波而得到的调制波，从而再现具有高的指向性的声音，还涉及电容型负荷的驱动电路。

背景技术

[0002] 超声波扬声器可以通过输出通过可听频带的音响信号将超声波频带的载波进行调制而得到的调制波，从而再现具有高的指向性的声音。在超声波扬声器的换能器(传送器(transmitter))中，一般使用压电型的换能器。但是，压电型的换能器利用元件的敏锐的谐振特性，所以可以得到高的声压，但是频带非常窄。因此，在使用压电型的换能器的超声波扬声器中，可再现的频带窄，与扩音器(loudspeaker)比较具有再现音质差的倾向。因此，正在进行用于改善上述问题的各种努力(例如，参照专利文献1)。

[0003] 相对于此，存在使用如下类型的静电型换能器的超声波扬声器(参照图6所示的静电型换能器的例子)，该静电型换能器使静电力在振动膜的电极与固定电极之间作用，从而使振动膜振动，使产生声压。静电型换能器具有可以在宽的频率范围内得到平坦的输出声压特性的特征。因此，使用静电型换能器的超声波扬声器与使用压电型换能器的超声波扬声器相比，有能够进一步提高再现音质的优点。

[0004] 但是，使用模拟放大器来驱动该静电型换能器的情况下，有如下说明的问题。

[0005] 图12是表示单端推挽(push-pull)电路的例子的图，根据此图，说明使用一般的模拟功率放大器来驱动电阻性的负荷的情况下的损失和驱动电容性的负荷的情况下的损失的区别。如图12所示，一般的模拟功率放大器使用在输出级(功率放大级)上下地级联连接了NPN晶体管Tr1和PNP晶体管Tr2的单端推挽电路。使输出级晶体管作为AB(B级)或者A级而动作。并且，图12(A)表示驱动作为电阻性负荷的负荷阻抗RL的情况下的例子，图12(B)表示驱动作为电容性负荷的负荷静电电容CL的情况下的例子。

[0006] 图13是表示在模拟功率放大器的输出级晶体管(单侧)产生的功率损失的例子的图，表示使输出级晶体管以B级而动作的情况下，图12所示的上侧晶体管Tr1的集电极发射极间的电压VCE和集电极电流IC的关系。在电阻性的负荷的情况下，输出电压(负荷电压)的相位和输出电流(负荷电流)的相位大致相等，所以晶体管的集电极发射极之间的电压VCE和集电极电流IC的相位关系如图13(A)所示，成为反相的关系。即，当输出电流(IC)最大时VCE成为最小，当输出电流最小时VCE成为最大。

[0007] 与此相对，在负荷静电电容CL的情况下，输出电压(负荷电压)的相位和输出电流(负荷电流)的相位偏移大约90度，所以VCE和IC之间的相位关系也如图13(B)所示，偏移大约90度。此时，当输出电流(IC)最大时VCE具有大值而不是最小值，所以在晶体管中产生大的损失WQ。从而，在晶体管中产生比电阻性的负荷的情况下更大的功率损失。

[0008] 如上所述，在使用一般的模拟功率放大器来驱动静电型换能器的情况下，在相同的输出功率时，与电阻性的负荷相比电容性的负荷在输出级晶体管中的功率损失更大。因此，在使用模拟功率放大器来驱动静电型换能器的情况下，与驱动电阻性的负荷的情况相比需要输出更大的功率放大器，从而存在装置大型化的问题。

[0009] 另一方面，最近，作为音频用功率放大器，使输出级晶体管进行切换(switching)动作的D类功率放大器正在普及(例如，参照专利文献2)。D类功率放大器有如下的优点：在输出级元件中使用导通电阻小的功率MOSFET，通过使MOSFET进行切换动作，从而可以降低在输出级元件中的损失。这样，D类功率放大器与模拟放大器相比，在输出级元件中的损失小，所以可以省略在模拟功率放大器中必需的散热器或者可实现小型化。

[0010] 从而，可以实现小型并且高输出的放大器。因此，D类功率放大器在要求小型化、低损失的车载用放大器和便携终端用的放大器、输出频道数多的AV放大器等中被采用的例子越来越多。

[0011] 图14是表示D类功率放大器的一般的结构例的图。在图14所示的D类功率放大器21中，输入信号40通过PWM调制电路41被进行PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)调制或者PDM(Pulse densityModulation，脉冲密度调制)调制，从而被调制为高频的数字信号，然后通过栅极驱动电路42，驱动D类输出级43。D类输出级43使用导通电阻小的功率MOSFET，通过栅极驱动电路42使功率MOSFET在饱和区域上动作，即、使功率MOSFET进行切换动作(导通/截止动作)。功率MOSFET截止时，几乎没有电流流过，所以功率MOSFET中的损失大致为零(0)。另一方面，功率MOSFET导通时，电流流向负荷，但是导通时的功率MOSFET的电阻，即所谓的导通电阻为几mΩ～几十mΩ左右的非常小的值，所以即使流过大电流，也可以把功率MOSFET的损失抑制得非常小。从而，与模拟放大器相比，在D类功率放大器21中输出级元件中产生的损失非常小，所以可以实现小型并且高输出的放大器。

[0012] 这样，D类输出级43的输出成为切换波形(调制波形)，所以有必要在使用低通滤波器除去切换载波成分之后，提供给负荷。该滤波器一般使用功率损失小的LC滤波器。

[0013] 此处，考虑使用D类功率放大器来驱动像静电型换能器那样的电容型负荷的情况。如上所述，在D类功率放大器中为了除去切换载波成分，所以在D类输出级之后插入LC滤波器，但是可以将作为该LC滤波器的一部分的静电电容C更换为静电型换能器。即，可以将负荷静电电容C作为LC滤波器的一部分来利用。

[0014] 图15表示使用4阶LC低通滤波器的情况下的D类功率放大器的结构的例子。一般的音频用功率放大器的情况下，图15的驱动对象负荷为电阻成分(负荷阻抗RL)，但是在驱动对象为静电型换能器的情况下，可以考虑将作为LC滤波器的一部分的C2更换为静电型换能器，将C2作为负荷静电电容CL来进行驱动。

[0015] 图16表示在图15所示的电路中，在由L1、C1、L2、C2、RL构成的4阶的单侧终端LC滤波器中，考虑将C2用作负荷静电电容(例如CL＝5nF)时的输出电压(C2的端子电压)、和提供给负荷静电电容C2(CL)的功率、以及在负荷电阻(作为阻尼电阻使用)RL中消耗的损失的一个例子。

[0016] 图16是表示使用D类功率放大器+LC滤波器来直接驱动负荷静电电容的情况下，在负荷电阻RL中产生的损失的例子的图。通过使用合适的值的负荷电阻RL作为终端，可以得到如图16所示平坦的输出特性(输出电压)。与此相对，在阻尼(damp)用的负荷电阻RL中产生比提供给负荷静电电容的功率(视在功率)大得多的损失(参照图16的负荷电阻损失数据)。即，产生无用的损失，从放大器至负荷的电路效率降低。附带说一下，在使用D类功率放大器来驱动一般的扩音器的情况下，负荷电阻本身为扬声器，在驱动对象负荷以外的地方不产生无用的损失，所以可以提高从放大器至负荷的电路效率。

[0017] 这样，如果使用一般的音频用D类功率放大器的结构，即D类输出级和LC滤波器的结构来直接驱动负荷静电电容C，则在想要得到平坦的输出特性的情况下，在阻尼用的负荷电阻RL中产生无用的损失，产生驱动电路整体的效率显著降低这样的严重的问题。这是由于不能把效率高的D类功率放大器的优点作为系统来充分应用，所以不是所期望的。

[0018] 图17是表示没有图16所示的负荷电阻RL的情况下的输出电压的频率特性的图。如果为了减少阻尼用的负荷电阻RL中产生的损失，而去掉负荷电阻RL、或者变换成高电阻值的负荷电阻，则如图17所示，LC滤波器的谐振特性显著地表现出来，输出电压的频率特性急剧地变化。图17所示的例子中，因为作为超声波扬声器的驱动频带附近的特性产生大的变动，所以在这样的特性下，不能稳定地驱动超声波扬声器。

[0019] [专利文献1]日本特开2001-86587号公报

[0020] [专利文献2]日本特开2002-158550号公报

发明内容

[0021] 如上所述，在静电型换能器的驱动电路中使用D类功率放大器的情况下，如果为了减少阻尼电阻的损失，而去掉该阻尼电阻、或者变换成高电阻值的阻尼电阻时，则如图17所示，LC滤波器的谐振特性显著地表现出来，输出电压的频率特性急剧地变化。图17所示的例子中，因为作为超声波扬声器的驱动频带附近的特性产生大的变动，所以在这样的特性时，存在不能稳定地驱动超声波扬声器的问题。

[0022] 本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于提供静电型换能器、该静电型换能器的电路常数的设定方法、超声波扬声器、具有该超声波扬声器的显示装置、以及指向性音响系统，该静电型换能器在使用D类功率放大器和LC滤波器的情况下，可以降低在阻尼电阻中的损失，并且可以在驱动频带中实现平坦的频率特性。另外，本发明的另一目的在于提供一种不限于静电型换能器，还能够驱动其他种类的电容性负荷的电容性负荷的驱动电路。

[0023] 本发明是为了解决如上所述的课题而提出的，本发明的静电型换能器的特征在于，该静电型换能器具有：D类功率放大器，其将输入信号放大；低通滤波器，该低通滤波器包括多对成一对的电感和电容，且该低通滤波器连接在所述D类功率放大器的输出侧，除去在所述D类功率放大器的输出中包含的切换载波成分，在构成所述低通滤波器的电路元件中，离所述D类功率放大器的输出侧最近的电容部分上，设置有作为驱动负荷的静电型换能器的负荷静电电容CL，在所述低通滤波器的离所述D类功率放大器的输出侧最近的电感与所述静电型换能器的负荷静电电容CL之间，插入有耦合静电电容CC和输出变压器T，并且与所述输出变压器T的一次侧线圈串联地连接有阻尼电阻RD。

[0024] 根据如上所述的结构，在使用D类功率放大器来驱动的静电型换能器的驱动电路中，在低通滤波器的构成要素中应用负荷静电电容CL，另外在LC低通滤波器中插入耦合静电电容CC和阻尼电阻RD以及输出变压器T，从而进行升压以及阻抗变换，并且使电路整体具有BPF(带通滤波器)的特性。

[0025] 由此，在静电型换能器的驱动中使用D类功率放大器和LC滤波器的情况下，可以减少在阻尼电阻中的损失，并且可以在驱动频带中实现平坦的频率特性。

[0026] 并且，本发明的静电型换能器的特征在于，包括所述低通滤波器、耦合静电电容CC、输出变压器T以及负荷静电电容CL的输出电路，从所述D类功率放大器的输入侧观察，该输出电路具有第一串联谐振频率f1、第二串联谐振频率f3、以及第三串联谐振频率f5，并且，具有第一并联谐振频率f2、第二并联谐振频率f4(f1＜f2＜f3＜f4＜f5)，所述各电路常数设定成使得所述第一并联谐振频率f2与静电型换能器的额定驱动频率或载波频率一致或者大致一致。

[0027] 根据如上所述的结构，把电路常数设定成使得D类功率放大器驱动的负荷侧的并联谐振频率f2与静电型换能器的额定驱动频率或载波频率一致或者大致一致。

[0028] 由此，可以提高在静电型换能器的驱动频带中的负荷侧的阻抗，可以减小损失。

[0029] 并且，本发明的静电型换能器的特征在于，所述各电路常数设定成使得所述第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带的截止频率一致或者大致一致。

[0030] 根据上述的结构，把各电路常数设定成使得第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带(通带)的截止频率一致或者大致一致。

[0031] 由此，可以阻止静电型换能器的驱动频带(通带)以下的频率成分通过，可以减小输出噪声。

[0032] 并且，本发明的静电型换能器的特征在于，包括所述低通滤波器、耦合静电电容CC、输出变压器T以及负荷静电电容CL的输出电路，从所述D类功率放大器的输入侧观察，该输出电路具有第一串联谐振频率f1、第二串联谐振频率f3、以及第三串联谐振频率f5，并且具有第一并联谐振频率f2、第二并联谐振频率f4(f4＜f2＜f3＜f4＜f5)，所述各电路常数设定成使得所述第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带的截止频率一致或者大致一致。

[0033] 根据上述的结构，把各电路常数设定成使得第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带(通带)的截止频率一致或者大致一致。

[0034] 由此，可以阻止静电型换能器的驱动频带(通带)以外的频率成分通过，可以减小输出噪声。

[0035] 并且，本发明的静电型换能器的特征在于，包括所述低通滤波器、耦合静电电容CC、输出变压器T以及负荷静电电容CL的输出电路，从所述D类功率放大器的输入侧观察，该输出电路具有第一串联谐振频率f1、第二串联谐振频率f3、以及第三串联谐振频率f5，并且具有第一并联谐振频率f2、第二并联谐振频率f4(f1＜f2＜f3＜f4＜f5)，所述各电路常数设定成使得所述第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的频域侧。

[0036] 根据上述的结构，把各电路常数设定成使得第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的频域侧。

[0037] 由此，可以使低通滤波器在D类功率放大器输出级的切换频带中的衰减斜率变大，所以可以充分地除去D类功率放大器的切换载波成分，可以减小输出噪声。

[0038] 并且，本发明的静电型换能器的特征在于，包括所述低通滤波器、耦合静电电容CC、输出变压器T以及负荷静电电容CL的输出电路，从所述D类功率放大器的输入侧观察，该输出电路具有第一串联谐振频率f1、第二串联谐振频率f3、以及第三串联谐振频率f5，并且具有第一并联谐振频率f2、第二并联谐振频率f4(f1＜f2＜f3＜f4＜f5)，所述各电路常数设定成使得所述第一并联谐振频率f2与静电型换能器的额定驱动频率或载波频率一致或者大致一致，并且所述各电路常数设定成使得所述第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带的截止频率一致或者大致一致。

[0039] 根据上述的结构，把电路常数设定成使得第一并联谐振频率f2与静电型换能器的额定驱动频率或载波频率一致或者大致一致，并且把各电路常数设定成使得第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带(通带)的截止频率一致或者大致一致。

[0040] 由此，在静电型换能器的驱动电路中，可以使换能器的驱动频带中的损失减小。同时可以阻止静电型换能器的驱动频带(通带)以外的频率成分通过，可以减小输出噪声。

[0041] 并且，本发明的静电型换能器的特征在于，包括所述低通滤波器、耦合静电电容CC、输出变压器T以及负荷静电电容CL的输出电路，从所述D类功率放大器的输入侧观察，该输出电路具有第一串联谐振频率f1、第二串联谐振频率f3、以及第三串联谐振频率f5，并且具有第一并联谐振频率f2、第二并联谐振频率f4(f1＜f2＜f3＜f4＜f5)，所述各电路常数设定成使得所述第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带的截止频率一致或者大致一致，并且所述各电路常数设定成使得所述第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的频域侧。

[0042] 根据上述的结构，把各电路常数设定成使得第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带(通带)的截止频率一致或者大致一致，并且把各电路常数设定成使得第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的频域侧。

[0043] 由此，可以阻止静电型换能器的驱动频带(通带)以外的频率成分通过。并且可以使所述低通滤波器在D类功率放大器输出级的切换频带中的衰减斜率变大，可以充分地除去D类功率放大器的切换载波成分，所以可以减小输出噪声。

[0044] 并且，本发明的静电型换能器的特征在于，包括所述低通滤波器、耦合静电电容CC、输出变压器T以及负荷静电电容CL的输出电路，从所述D类功率放大器的输入侧观察，该输出电路具有第一串联谐振频率f1、第二串联谐振频率f3、以及第三串联谐振频率f5，并且具有第一并联谐振频率f2、第二并联谐振频率f4(f1＜f2＜f3＜f4＜f5)，所述各电路常数设定成使得所述第一并联谐振频率f2与静电型换能器的额定驱动频率或载波频率一致或者大致一致，并且所述各电路常数设定成使得所述第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带的截止频率一致或者大致一致，并且所述各电路常数设定成使得所述第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的频域侧。

[0045] 根据上述的结构，把各电路常数设定成使得第一并联谐振频率f2与静电型换能器的额定驱动频率或载波频率一致或者大致一致，并且把各电路常数设定成使得第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带(通带)的截止频率一致或者大致一致，并且把各电路常数设定成使得第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的频域侧。

[0046] 由此，在静电型换能器的驱动电路中，可以同时减小换能器的驱动频带中的负荷电阻中的损失和功率放大器输出级元件中的损失，减小驱动电路整体的损失。同时，可以阻止静电型换能器的驱动频带(通带)以外的频率成分通过，另外，可以充分地除去D类功率放大器的切换载波成分，所以可以减小输出噪声。

[0047] 并且，本发明的静电型换能器的特征在于，包括负荷静电电容CL的低通滤波器由4阶LC低通滤波器构成。

[0048] 根据上述的结构，在D类功率放大器后面，设置由电感L1和电容(静电电容)C1、电感L2和电容(负荷静电电容)CL构成的4阶低通滤波器。

[0049] 从而，在静电型换能器的驱动电路中，可以阻止静电型换能器的驱动频带(通带)以外的频率成分通过，另外，可以充分地除去D类功率放大器的切换载波成分，所以可以减小输出噪声。

[0050] 并且，本发明的静电型换能器的特征在于，所述静电型换能器具有：形成有多个孔的第一面侧的固定电极；第二面侧的固定电极，其与所述第一面侧的固定电极成对，并形成有多个孔；以及振动膜，该振动膜被所述一对固定电极夹持，且该振动膜具有导电层，该导电层上被施加直流偏压，在所述输出变压器T的2次侧线圈中具备中心抽头，所述输出变压器T的2次侧线圈的一个端子与所述静电型换能器的第一面侧的固定电极连接，另一个端子与第二面侧的固定电极连接，以所述输出变压器T的2次侧线圈的中心抽头为基准，所述振动膜的导电层上被施加直流偏压。

[0051] 根据上述的结构，作为使用D类功率放大器驱动的静电型换能器，例如，使用如图6所示的推挽型的静电型换能器，使输出变压器T的2次侧线圈的一个端子与前表面(第一面)侧固定电极连接，另一个端子与背面(第二面)侧固定电极连接，以输出变压器T的2次侧线圈的中心抽头为基准，把直流偏压施加到振动膜的导电层。

[0052] 由此，通过D类功率放大器，可以在宽频带内低损失地驱动推挽型的静电型换能器。特别是在将静电型换能器电路作为超声波扬声器使用的情况下，可以实现基于平坦的输出特性的再现音质的提高。

[0053] 并且，本发明的静电型换能器的特征在于，该静电型换能器利用超声波频带的信号来驱动。

[0054] 由此，可以将本发明的静电型换能器作为超声波扬声器来使用。并且，可以在宽频带内低损失并稳定地驱动超声波扬声器。

[0055] 并且，本发明的超声波扬声器使用由超声波频带的信号驱动的静电型换能器，所述超声波扬声器将超声波频带的载波信号通过可听频带的音响信号进行调制而得到的调制信号，作为所述静电型换能器的输入信号来供给，其特征在于，所述静电型换能器具有：D类功率放大器，其将输入信号放大；低通滤波器，该低通滤波器包括多对成一对的电感和电容，且该低通滤波器连接在所述D类功率放大器的输出侧，除去在所述D类功率放大器的输出中包含的切换载波成分，而且，在构成所述低通滤波器的电路元件中离所述D类功率放大器的输出侧最近的电容部分上，设置有作为驱动负荷的静电型换能器的负荷静电电容CL，在所述低通滤波器的离所述D类功率放大器的输出侧最近的电感与所述静电型换能器的负荷静电电容CL之间，插入耦合静电电容CC和输出变压器T，并且与所述输出变压器T的一次侧线圈串联地连接有阻尼电阻RD。

[0056] 根据上述的结构，将超声波频带的载波通过可听频带的信号波进行调制，通过D类功率放大器放大该调制后的信号，将该放大的调制信号经由低通滤波器、耦合静电电容CC、阻尼电阻RD以及输出变压器T，施加到静电型换能器。

[0057] 从而，用静电型超声波换能器构成超声波扬声器，用D类功率放大器来驱动该超声波扬声器的情况下，可以在宽频带内低损失并稳定地驱动该超声波扬声器，并且可以实现超声波扬声器的再现音质的提高。

[0058] 并且，本发明的电容性负荷的驱动电路的特征在于，该驱动电路具有：D类功率放大器，其将输入信号放大；低通滤波器，该低通滤波器包括多对成一对的电感和电容，且该低通滤波器连接在所述D类功率放大器的输出侧，除去在所述D类功率放大器的输出中包含的切换载波成分，在构成所述低通滤波器的电路元件中离所述D类功率放大器的输出侧最近的电容部分上，设置有作为驱动负荷的电容性负荷的负荷静电电容CL，在所述低通滤波器的离所述D类功率放大器的输出侧最近的电感与所述电容性负荷的负荷静电电容CL之间，插入有耦合静电电容CC和输出变压器T，并且与所述输出变压器T的一次侧线圈串联地连接有阻尼电阻RD。

[0059] 根据如上所述的结构，在使用D类功率放大器来驱动的电容性负荷(例如静电型换能器)的驱动电路中，在低通滤波器的构成要素中应用负荷静电电容CL，另外在LC低通滤波器中插入耦合静电电容CC和阻尼电阻RD以及输出变压器T，从而进行升压以及阻抗变换，并且使电路整体具有BPF的特性。

[0060] 由此，在电容性负荷(例如静电型换能器)的驱动中使用D类功率放大器的情况下，可以实现高电压且平坦的输出电压频率特性，并且可同时减少在电容性负荷的驱动频带中负荷电阻中的损失和功率放大器输出级元件中的损失，可以使驱动电路整体的损失减小。

[0061] 并且，本发明的电容性负荷的驱动电路的特征在于，包括所述低通滤波器、耦合静电电容CC、输出变压器T以及负荷静电电容CL的输出电路，从所述D类功率放大器的输入侧观察，该输出电路具有第一串联谐振频率f1、第二串联谐振频率f3、以及第三串联谐振频率f5，并且，具有第一并联谐振频率f2、第二并联谐振频率f4(f1＜f2＜f3＜f4＜f5)，所述各电路常数设定成使得所述第一并联谐振频率f2与电容性负荷的额定驱动频率或载波频率一致或者大致一致，并且所述各电路常数设定成使得所述第二串联谐振频率f3与电容性负荷的驱动频带的截止频率一致或者大致一致，并且所述各电路常数设定成使得所述第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的频域侧，并且所述各电路常数设定成使得所述串联谐振频率f1与f3之间的频带的增益响应近似于平坦。

[0062] 根据如上所述的结构，由低通滤波器、耦合静电电容CC、输出变压器T以及负荷静电电容CL等形成的驱动电路，从输入侧观察，该驱动电路具有第一串联谐振频率f1、第二串联谐振频率f3、以及第三串联谐振频率f5，并且，具有第一并联谐振频率f2、第二并联谐振频率f4(f1＜f2＜f3＜f4＜f5)，把各电路常数设定成使得第一并联谐振频率f2与电容性负荷(例如静电型换能器)的额定驱动频率或载波频率大致一致，并且把各电路常数设定成使得第二串联谐振频率f3与电容性负荷的驱动频带(通带)的截止频率大致一致，并且把各电路常数设定成使得第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的频域侧。并且，把各电路常数设定成使得串联谐振频率f1和f3之间的频带的增益响应近似于平坦。

[0063] 由此，在电容性负荷(例如静电型换能器)的驱动中使用D类功率放大器的情况下，可以实现高电压且平坦的输出电压频率特性，并且可同时减少在电容性负荷的驱动频带中负荷电阻中的损失和功率放大器输出级元件中的损失，可以使驱动电路整体的损失减小。同时，可以阻止电容性负荷的驱动频带(通带)以外的频率成分通过，另外，可以充分地除去D类功率放大器的切换载波成分，所以可以减小输出噪声。

[0064] 并且，本发明的电路常数的设定方法是静电型换能器的驱动电路中的电路常数的设定方法，所述静电型换能器的驱动电路具有：D类功率放大器，其将输入信号放大；低通滤波器，其连接在所述D类功率放大器的输出侧，除去在所述D类功率放大器的输出中包含的切换载波成分，该低通滤波器由两组的电容和电感构成，在构成所述低通滤波器的电路元件中离所述D类功率放大器的输出侧最近的电容部分，设置有作为驱动负荷的静电型换能器的负荷静电电容CL，在所述低通滤波器的离所述D类功率放大器的输出侧最近的电感与所述静电型换能器的负荷静电电容CL之间，插入有耦合静电电容CC和输出变压器T，并且与所述输出变压器T的一次侧线圈串联地连接有阻尼电阻RD，其特征在于，所述电路常数的设定方法包括：第一步骤，把包括所述低通滤波器、耦合静电电容CC、输出变压器T以及负荷静电电容CL的输出电路设定成，从所述D类功率放大器的输入侧观察，该输出电路具有第一串联谐振频率f1、第二串联谐振频率f3、以及第三串联谐振频率f5，并且具有第一并联谐振频率f2、第二并联谐振频率f4(f1＜f2＜f3＜f4＜f5)，并且设定针对成为驱动对象的静电型换能器的包括负荷静电电容值CL、驱动频带、最大驱动电压在内的驱动条件；第二步骤，设定变压器2次侧线圈的自感值以使得基于负荷静电电容CL和变压器2次侧线圈的谐振频率(并联谐振频率)与静电型换能器的驱动频带的中心频率一致或者大致一致；第三步骤，与变压器升压率一同设定变压器1次侧线圈的自感值；第四步骤，设定LC滤波器的电路常数以使得所述串联谐振频率f3成为大致驱动频带的高频域侧截止频率，并且使所述串联谐振频率f5离开D类功率放大器的切换频带而在低频域侧；第五步骤，设定耦合静电电容CC的值以使得所述串联谐振频率f1与f3之间的频带的增益响应接近于平坦；以及第六步骤，设定阻尼电阻RD的电阻值以使得在所述串联谐振频率f1与f3之间的频带中没有峰值，成为平坦的通过特性。

[0065] 根据如上所述的步骤，把变压器2次侧线圈的自感值设定成使得第一并联谐振频率f2与静电型换能器的额定驱动频率(或者载波频率)大致一致，与变压器升压率一同设定变压器1次侧线圈的自感值，把LC滤波器的电路常数设定成使得第二串联谐振频率f3大致成为驱动频带的高频域侧的截止频率，并且使第三串联谐振频率f5尽可能地离开D类功率放大器的切换频带而偏向低频域侧，把耦合静电电容CC的值设定成使得串联谐振频率f1和f3之间的频带的增益响应接近于平坦，另外，把阻尼电阻RD的电阻值设定成使得在f1和f3之间的频带中没有峰值，成为平坦的通过特性。

[0066] 由此，即使在静电型换能器的驱动中使用D类功率放大器的情况下，也可实现高电压且平坦的输出电压频率特性，并且可同时减少在换能器的驱动频带中负荷电阻中的损失和功率放大器输出级元件中的损失，可以使驱动电路整体的损失减小。同时，可以阻止静电型换能器的驱动频带(通带)以外的频率成分通过，另外，可以充分地除去D类功率放大器的切换载波成分，所以可以减小输出噪声。

[0067] 并且，本发明的电路常数的设定方法是静电型换能器中的电路常数的设定方法，所述静电型换能器具有：D类功率放大器，其将输入信号放大；低通滤波器，该低通滤波器包括多对成一对的电感和电容，且该低通滤波器连接在所述D类功率放大器的输出侧，除去在所述D类功率放大器的输出中包含的切换载波成分，在构成所述低通滤波器的电路元件中离所述D类功率放大器的输出侧最近的电容部分上，设置有作为驱动负荷的静电型换能器的负荷静电电容CL，在所述低通滤波器的离所述D类功率放大器的输出侧最近的电感与所述静电型换能器的负荷静电电容CL之间，插入有耦合静电电容CC和输出变压器T，并且与所述输出变压器T的一次侧线圈串联地连接有阻尼电阻RD，其特征在于，所述电路常数的设定方法包括如下的步骤：把包括所述低通滤波器、耦合静电电容CC、输出变压器T以及负荷静电电容CL的输出电路设定成，从所述D类功率放大器的输入侧观察，该输出电路具有第一串联谐振频率f1、第二串联谐振频率f3、以及第三串联谐振频率f5，并且，具有第一并联谐振频率f2、第二并联谐振频率f4(f1＜f2＜f3＜f4＜f5)，设定所述各电路常数以使得所述第一并联谐振频率f2与静电型换能器的额定驱动频率或载波频率一致或者大致一致。

[0068] 根据如上所述的步骤，设定电路常数以使得D类功率放大器驱动的负荷侧的并联谐振频率f2与静电型换能器的额定驱动频率或载波频率一致或者大致一致。

[0069] 由此，可以提高在静电型换能器的驱动频带中负荷侧的阻抗，可以减小损失。

[0070] 并且，本发明的电路常数的设定方法的特征在于，该电路常数的设定方法包括如下的步骤：设定所述各电路常数以使得所述第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带的截止频率一致或者大致一致。

[0071] 根据上述的步骤，设定各电路常数以使得第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带(通带)的截止频率一致或者大致一致。

[0072] 由此，可以阻止静电型换能器的驱动频带(通带)以下的频率成分通过，可以减小输出噪声。

[0073] 并且，本发明的电路常数的设定方法的特征在于，该电路常数的设定方法包括如下的步骤：设定所述各电路常数，以使得所述第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的低频域侧。

[0074] 根据上述的步骤，设定各电路常数，以使得第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的低频域侧。

[0075] 由此，可以增大在D类功率放大器输出级的切换频带中低通滤波器的衰减斜率，所以可以充分地除去D类功率放大器的切换载波成分，可以减小输出噪声。

[0076] 并且，本发明的电路常数的设定方法的特征在于，该电路常数的设定方法包括：设定所述各电路常数以使得所述第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带的截止频率一致或者大致一致的步骤；和设定所述各电路常数以使得所述第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的低频域侧的步骤。

[0077] 根据上述的步骤，设定各电路常数以使得第二串联谐振频率f3与静电型换能器的驱动频带(通带)的截止频率一致或者大致一致，并且设定各电路常数以使得第三串联谐振频率f5位于比D类功率放大器的输出级的切换频带低的低频域侧。

[0078] 由此，可以阻止静电型换能器的驱动频带(通带)以外的频率成分通过。并且，可以增大在D类功率放大器输出级的切换频带中上述低通滤波器的衰减斜率，可以充分地除去D类功率放大器的切换载波成分，所以可以减小输出噪声。

[0079] 并且，本发明的显示装置包括：超声波扬声器，其利用从音响源供给的音频信号来调制超声波频带的载波信号，利用该调制信号来驱动静电型换能器，再现可听频带的信号声音；投影光学系统，其将视频投影到投影面上，其特征在于，构成所述超声波扬声器的静电型换能器具有：D类功率放大器，其将输入信号放大；低通滤波器，该低通滤波器包括多对成一对的电感和电容，且该低通滤波器连接在所述D类功率放大器的输出侧，除去在所述D类功率放大器的输出中包含的切换载波成分，而且，在构成所述低通滤波器的电路元件中离所述D类功率放大器的输出侧最近的电容部分上，设置有作为驱动负荷的静电型换能器的负荷静电电容CL，在所述低通滤波器的离所述D类功率放大器的输出侧最近的电感与所述静电型换能器的负荷静电电容CL之间，插入有耦合静电电容CC和输出变压器T，并且与所述输出变压器T的一次侧线圈串联地连接有阻尼电阻RD。

[0080] 在上述结构的显示装置中，使用由本发明的静电型换能器构成的超声波扬声器。并且，通过该超声波扬声器，再现从音响源供给的音频信号。

[0081] 由此，在显示装置中，可以使用具有平坦的输出频率特性，并且能够低损失地驱动的超声波扬声器。因此，可以使音响信号具有足够的声压和宽频带特性，以从在屏幕等声波反射面附近形成的虚拟声源发出声音的形式进行再现。并且，也可以容易地进行音响信号的再现范围的控制。

[0082] 并且，本发明的指向性音响系统具有：超声波扬声器，该超声波扬声器再现从音响源供给的音频信号中的第一音域的信号；和再现用扬声器，该再现用扬声器再现从所述音响源供给的音频信号中的第二音域的信号，所述指向性音响系统通过所述超声波扬声器再现从音响源供给的音频信号，并在屏幕等声波反射面附近形成虚拟声源，其特征在于，构成所述超声波扬声器的静电型换能器具有：D类功率放大器，其将输入信号放大；低通滤波器，该低通滤波器包括多对成一对的电感和电容，且该低通滤波器连接在所述D类功率放大器的输出侧，除去在所述D类功率放大器的输出中包含的切换载波成分，而且，在构成所述低通滤波器的电路元件中离所述D类功率放大器的输出侧最近的电容部分上，设置有作为驱动负荷的静电型换能器的负荷静电电容CL，在所述低通滤波器的离所述D类功率放大器的输出侧最近的电感与所述静电型换能器的负荷静电电容CL之间，插入有耦合静电电容CC和输出变压器T，并且与所述输出变压器T的一次侧线圈串联地连接有阻尼电阻RD。

[0083] 在上述结构的指向性音响系统中，使用由本发明的静电型换能器构成的超声波扬声器。并且，通过该超声波扬声器，再现从音响源供给的音频信号中的中高音域(第一音域)的音频信号。并且，从音响源供给的音频信号中的低音域(第二音域)的音频信号通过低音再现用扬声器来再现。

[0084] 从而，在指向性音响系统中，由D类功率放大器进行驱动，并且可以使用具有平坦的输出频率特性、并且能够低损失地驱动的超声波扬声器。因此，可以使中高音域的音响具有足够的声压和宽频带特性，以从在屏幕等声波反射面附近形成的虚拟声源发出声音的形式进行再现。并且，由于低音域的音响从音响系统具有的低音再现用扬声器直接输出，所以可以进行低音域的加强，可以创造更有现场感的高声场环境。

附图说明

[0085] 图1是表示本发明的静电型换能器的驱动电路的结构的例子的图。

[0086] 图2是表示图1的电路的输出电压(负荷端子电压)的频率特性的例子的图。

[0087] 图3是表示输出电路部分的等效电路的图。

[0088] 图4是表示图3的电路的输出电压和电路输入电流的频率特性的例子的图。

[0089] 图5是表示输出电压频率特性和阻尼电阻中产生的损失的例子的图。

[0090] 图6表示静电型超声波换能器的结构的一个例子的图。

[0091] 图7是表示超声波扬声器的驱动电路的结构的例子的图。

[0092] 图8是本发明的实施方式涉及的投影仪的使用状态的图。

[0093] 图9是表示图8所示的投影仪的外观结构的图。

[0094] 图10是表示图8所示的投影仪的电结构的方框图。

[0095] 图11是表示通过超声波换能器进行的再现信号的再现状态的说明图。

[0096] 图12是表示单端推挽电路的例子的图。

[0097] 图13是表示在模拟功率放大器中产生的功率损失的例子的图。

[0098] 图14是表示D类功率放大器的一般的结构的例子的图。

[0099] 图15是表示使用4阶LC低通滤波器的D类放大器的结构的例子的图。

[0100] 图16是表示驱动负荷静电电容时阻尼电阻中产生的损失的例子的图。

[0101] 图17是表示没有阻尼电阻的情况下的输出电压的频率特性的图。

[0102] 标号说明

[0103] 1：静电型超声波换能器；10：固定电极；10A：前面侧固定电极；10B：背面侧固定电极；11：支持部件；12：振动膜；14、14A、14B：贯通孔；16：直流电源；18A、18B：交流信号；21：D类功率放大器；31：可听频率波信号源；32：载波信号源；33：调制器；40：信号；41：
PWM调制电路；42：栅极驱动电路；43：D类输出级；120：绝缘膜；121：振动膜电极；C、C1、C2：
静电电容；CC：耦合静电电容；CL、CL1、CL2：负荷静电电容；L、L1、L2：电感；LL：漏感；RD：阻尼电阻；RL：负荷电阻；T：输出变压器；201：投影仪；202：屏幕；203：视听者；210：操作输入部；212：再现范围设定部；213：再现范围控制处理部：214：音频/视频信号再现部；

[0104] 216：载波振荡源；217A、217B：高通滤波器；218A、218B：调制器；219：低通滤波器；220：投影仪主体；221：混频器；222A、222B：驱动电路部；222C：功率放大器；223：低音再现用扬声器；224A、224B：静电型超声波换能器；231：投影仪镜头；232：视频生成部；233：投影光学系统。

具体实施方式

[0105] [本发明的静电型换能器的驱动电路的说明]

[0106] 首先，说明本发明的使用了D类功率放大器的静电型换能器的驱动电路。

[0107] 在本发明的静电型换能器的驱动电路中，在使用D类功率放大器来驱动的静电型换能器的驱动电路中，在低通滤波器的构成要素中应用负荷静电电容，另外在低通滤波器中插入耦合静电电容和阻尼电阻以及输出变压器，从而使作为电路整体具有BPF的特性。从而，实现平坦的输出电压频率特性，并且同时减少在换能器的驱动频带中的电路损失。由此，具有可以同时减少负荷电阻中的损失和功率放大器输出级元件中的损失，并可以减小驱动电路整体的损失的优点。

[0108] 图1是表示本发明的静电型换能器的驱动电路的结构的例子的图。在图1中，如图10所示，D类功率放大器21包括PWM调制电路(或者PDM调制电路)41、栅极驱动电路42、以及D类输出级43，输出将输入信号40经PWM调制(或者PDM调制)而得到的切换波形。此处为与一般的D类功率放大器相同的结构，所以省略详细的说明。

[0109] 在D类功率放大器21的后面，连接由L1、C1、L2、CL构成的4阶的低通滤波器(LC低通滤波器)。此处，在低通滤波器的最后级的电容(静电电容成分)部分，使用静电型换能器的负荷静电电容CL。另外，若静电型换能器的该电阻成分和电容成分非常小而忽略，则可以利用负荷静电电容CL来等效地表示。关于该静电型换能器的例子将在后面叙述(参照图6)。

[0110] 并且，在电感L2和负荷静电电容CL之间，连接耦合静电电容CC和阻尼电阻RD，其后利用输出变压器T进行增益变换(阻抗变换)。负荷静电电容CL连接在输出变压器T的2次侧。

[0111] 下面，说明图1所示的电路的动作。并且如已经所述的那样，图1的D类功率放大器21与一般的D类功率放大器的动作相同，所以省略其说明，在此处，说明D类功率放大器21之后的输出电路部分的动作。

[0112] 以下，以假想了以如下的条件来驱动的情况为例子进行说明。

[0113] 设负荷为静电型换能器，负荷的合成静电电容CL为5nF，驱动频带为40kHz～80kHz，驱动电压为250V。并且，设D类功率放大器的切换频率为大约500kHz(～1MHz)。

[0114] 在图1中，L1、C1、L2、CL形成4阶的低通滤波器。通过后述的电路常数设定步骤，设定上述各电路常数值，以使低通滤波器的截止频率(-3dB衰减频率)为大约80kHz。同时，在大于等于从D类功率放大器(输出级)21输出的切换载波的频带即500kHz的频率时，把上述各电路常数值设定成使得成为4阶(-24dB/octave)的衰减斜率，在切换载波成分被充分地除去之后，把充分地除去了切换载波成分的信号施加到负荷静电电容CL上。

[0115] 另一方面，电感L1、L2和耦合静电电容CC以及输出变压器T的1次侧线圈电感形成高通滤波器(LC高通滤波器)。通过后述的电路常数设定步骤，设定上述各电路常数值，以使高通滤波器的截止频率为大约40kHz。利用该高通滤波器的谐振性，可以使驱动频带(通带)的低频域侧的增益上升，使通带整体的增益特性近似于平坦。

[0116] 阻尼电阻RD工作以使上述低通滤波器、高通滤波器双方的质量因素(Q值)下降。由此，可以实现在输出电压的频率特性中没有谐振峰值的平坦的通过特性。

[0117] 图2是表示图1的电路的输出电压(负荷端子电压)的频率特性的例子的图，通过合适地设定各电路常数，可以实现如图2所示的平坦的频率特性。

[0118] 输出变压器T在上述LC滤波器中，进行升压和阻抗变换。在此处，输出变压器T的增益设定为10倍。把输出变压器T的线圈电感作为上述高通滤波器的构成要素来利用。同时，把变压器线圈电感值设定成使得由输出变压器T的线圈电感和负荷静电电容CL形成的并联谐振电路的谐振频率在上述驱动频带(40kHz～80kHz)内。由此，可以抑制驱动频带中的阻尼电阻RD中的损失使其减小。

[0119] 下面，说明本发明的驱动电路的电路常数的设定方法。

[0120] 图3是表示输出电路部分的等效电路的图(将负荷静电电容换算成输出变压器T的1次侧)。图1所示的低通滤波器以后的输出电路，可以表示为图3所示的等效电路。此处，LL为输出变压器T的漏感(leakinductance)(将输出变压器T的2次侧线圈短路时的1次侧线圈的电感)，M为输出变压器T的互感。并且，此处忽略滤波器线圈的电阻、以及输出变压器T的线圈电阻，图1的负荷静电电容CL表示为换算成变压器的1次侧后的负荷静电电容CL1。并且，忽略输出变压器T的增益。

[0121] 对于电路常数的设定，求出图3所示的电路的谐振频率(零点和极)，边观察各谐振频率位置、与要求的负荷驱动频带以及D类功率放大器的切换频带之间的位置关系，边进行设定。

[0122] 在图3的电路中，如果考虑RL＝0(完全忽略电路中的电阻成分)，将ω作为角频率，将An、Bn、Cn、Dn、Ad、Bd、Cd作为各系数，将j作为虚数单位，可根据下式来提供从放大器侧(图3的左侧)看到的阻抗Z。

[0123] [数式1]

[0124]

[0125] 此处

[0126] [数式2]

[0127] An＝-(L2M+L2LL+2MLL+LL2)L1C1CCCL1

[0128] Bn＝(L2+M+LL)L1C1CC+(M+LL)(L1C1CL1+L1CCCL1+L2CCCL1)÷(2M+LL)LLCCCL1[0129] Cn＝-{L1C1+(L1+L2+M+LL)CC+(M+LL)CL1}

[0130] Dn＝1

[0131] Ad＝(L2M+L2LL+2MLL+LL2)C1CCCL1

[0132] Bd＝-{(L2+M+LL)C1CC+(M+LL)(C1+CC)CL1}

[0133] Cd＝C1+CC

[0134] 当电路的阻抗Z由上式表示时，满足

[0135] [数式3]

[0136] Anω6+Bnω4+Cnω2+Dn＝0

[0137] 的ω成为零点(串联谐振角频率)，满足

[0138] [数式4]

[0139] Adω4+Bdω2+Cd＝0

[0140] 的ω成为极(并联谐振角频率)。

[0141] 根据上式，关于零点，可知在正的频率区域可以得到三个根(ω1、ω3、ω5)。要以解析的方式求解上式比较困难，但是可以将ω作为变量，根据数值计算来求出方程式“y＝Anω6+Bnω4+Cnω2+Dn”的曲线，寻找y＝0时的ω的值，从而来求解。

[0142] 另一方面，并联谐振角频率ω2[rad/sec]、ω4[rad/sec]，可以容易地以解析的方式求解。

[0143] [数式5]

[0144]

[0145] 因而，图3的电路的并联谐振频率(极的频率)f2[Hz]、f4[Hz]可利用下式求出。

[0146] [数式6]

[0147] 图4是表示图3的电路的输出电压和电路输入电流的频率特性的例子的图，表示图3所示的等效电路的输出电压(负荷端子电压)和电路输入电流(L1电流)的频率特性的一个例子(完全忽略电阻成分的情况下)的图，表示由三个串联谐振频率(零点)f1、f3、f5、以及两个并联谐振频率(极)f2、f4构成的频率特性。

[0148] 根据图4，进行各电路常数的设定。设定步骤的一个例子如以下所述。

[0149] 步骤1，首先，掌握驱动对象、驱动条件。此处，掌握负荷静电电容值、驱动频带、以及最大驱动电压等。

[0150] 此处，负荷静电电容CL设为5nF，驱动频带设为40kHz～80kHz，驱动电压设为250V。

[0151] 步骤2，进行变压器2次侧线圈自感值的设定。

[0152] 把变压器2次侧线圈的自感值设定成使得负荷静电电容CL和变压器2次侧线圈产生的谐振频率(并联谐振频率)位于比驱动频带的中心频率稍低的频率侧。或者，如超声波扬声器那样，在使用调制波(使用上侧波段)驱动的情况下，把变压器2次侧线圈的自感值设定成使得载波的频率与上述并联谐振频率大致一致。

[0153] 或者，把变压器2次侧线圈的自感值设定成使得图4所示的并联谐振频率f2与上述载波频率大致一致。

[0154] 此处，假想超声波扬声器的载波频率使用40kHz～50kHz来驱动，设输出变压器T的2次侧线圈电感为2mH。

[0155] 步骤3，进行变压器1次侧线圈自感值的设定(变压器升压率的设定)。根据负荷静电电容CL的最大驱动电压和D类功率放大器的输出电压(变压器1次侧电压)，决定输出变压器T的升压率(增益、绕圈数比)。由此，决定变压器1次侧线圈的自感值。

[0156] 此处，将变压器增益设定为10倍。其结果，变压器1次侧线圈电感成为20μH。

[0157] 步骤4，进行LC滤波器系数的设定。将LC滤波器(L1、C1、L2)的电路常数设定成使得上述串联谐振频率f3大致成为驱动频带的高频域侧的截止频率，同时使上述串联谐振频率f5尽可能地位于低频域侧(尽可能地离开D类功率放大器的切换频带而位于低频域侧)。

[0158] 谐振频率f3、f5可以根据上述的计算式“Anω6+Bnω4+Cnω2+Dn＝0”求出。

[0159] 此处，设L1＝10μH、C1＝0.18μF、L2＝10μH。并且漏感LL在决定了变压器的线圈以及铁心的规格的时刻就自动地决定了，但是此处设变压器的耦合系数为0.98，设漏感LL为0.4μH。

[0160] 步骤5，进行耦合静电电容CC的值的设定。将耦合静电电容CC的值设定成使得上述串联谐振频率f1和f3之间的频带的增益响应的斜率变小(近似于平坦)。此处，设定CC＝0.33μF。

[0161] 步骤6，进行阻尼电阻RD的电阻值的设定。将阻尼电阻RD的电阻值设定成使得最终f1和f3之间的频带内没有峰值，成为平坦的通过特性。此处，设定RD＝10Ω。

[0162] 根据以上的步骤，可以有效地设定电路常数。

[0163] 图5是表示输出电压频率特性和阻尼电阻中产生的损失的例子的图，通过上述步骤设定电路常数，从而可以得到图5(A)(与图2相同的图)所示的输出电压频率特性。如图5(A)所示，可以在驱动频带(40kHz～80kHz)中得到没有峰值的平坦的输出特性，可以在D类功率放大器的切换频带(500kHz以上)中，得到充分的载波衰减性能。

[0164] 图5(B)是表示在图1(图3的等效电路)的电路中，在如图5(A)所示的输出特性时，阻尼电阻RD中产生的损失的大小的图。在电路的并联谐振频率f2(大约50kHz)时，损失极小。

[0165] 如上所述在本发明中，由于把上述输出电路的各元件的常数设定成使得负荷的驱动频带与并联谐振频率f2大致相等，所以可以抑制在驱动频带时流过变压器1次侧的电流，可以使阻尼电阻RD中的损失减小。特别是在驱动超声波扬声器的情况下，通过在上述的例子中将超声波扬声器的载波频率设定为大约50kHz，从而可以将电路损失抑制成非常小。

[0166] 以上所述的驱动电路适合于用作使用静电型换能器的超声波扬声器的驱动电路。超声波扬声器通过输出将超声波频带的载波利用可听频域的音响信号进行调制而得到的调制波，从而可以再现具有高的指向性的声音。

[0167] 静电型换能器具有较宽频域的声压-频率特性，所以如果将静电型换能器作为超声波扬声器的换能器来使用，则与窄频域的压电型换能器相比，可以使再现音质提高。

[0168] 图6表示适合作为超声波扬声器使用的静电型换能器的结构的一个例子。

[0169] 图6(A)表示静电型换能器的剖面，包括：具有导电层(振动膜电极)121的振动膜12；和由与该振动膜12的各个面对置地设置的前表面(第一面)侧固定电极10A以及背面(第二面)侧固定电极10B构成的一对固定电极(指前面侧固定电极10A以及背面侧固定电极10B双方的情况下称为固定电极10)。振动膜12如图6所示可以形成为形成电极的导电层(振动膜电极)121被绝缘膜120夹持，也可以由导电性材料形成振动膜整体。

[0170] 并且，扶持振动膜的前面侧固定电极10A上设置有多个贯通孔14A，并且背面侧固定电极10B上的、与前面侧固定电极10A上设置的各贯通孔14A相对的位置上，设置有相同形状的贯通孔14B(指贯通孔14A以及贯通孔14B双方的情况下称为贯通孔14)。前面侧固定电极10A和背面侧固定电极10B，分别通过支持部件11从振动膜12隔开规定的间隙而被支持，如图6(A)所示，支持部件形成为使得振动膜12和固定电极10隔着一部分空隙而对置。图6(B)是表示换能器的单侧平面外观的图(将固定电极10的一部分切下后的状态)，上述多个贯通孔以蜂窝状排列。图6(C)是表示接合有上述支持部件的固定电极的平面图，表示从换能器的振动膜侧观察固定电极侧的状态。支持部件11由绝缘材料构成，例如可以用在印刷基板上印刷抗蚀剂的方法，在固定电极10的表面(与振动膜对置的一侧)上将绝缘材料进行图案印刷，从而形成支持部件11。

[0171] 根据上述的结构，在静电型换能器的前面侧固定电极10A和背面侧固定电极10B上，施加振幅相等、相位互相反相的交流信号18A、18B。并且，在振动膜电极121上通过直流电源16施加直流偏压。这样，在振动膜电极121上施加直流偏压，在前面侧固定电极10A和背面侧固定电极10B上，施加相位互相反相的驱动信号(交流信号)，从而在振动膜12上同方向同时作用静电吸引力以及静电排斥力。每当驱动信号(交流信号)的极性变反时，上述静电吸引力以及静电排斥力的作用方向变化，从而振动膜12被推挽驱动。其结果，由振动膜产生的声波通过在前面侧固定电极10A和背面侧固定电极10B上设置的贯通孔14向外部放出。

[0172] 图7是表示使用了本发明的静电型换能器的超声波扬声器的驱动电路的结构的例子的图，图7(A)是表示使用了如图6所示的静电型换能器的超声波扬声器的驱动电路的结构的例子的图。并且，图7(B)利用两个负荷静电电容CL1、CL2串联连接的等效电路来表示如图7(A)所示的静电型超声波换能器(由超声波频带的信号驱动的静电型换能器)1，其串联连接点相当于振动膜电极121。

[0173] 如图7所示的超声波扬声器具有生成可听波频带的信号波的可听频率波信号源(音频信号源)31、生成超声波频带的载波并输出的载波信号源32、调制器33、以及D类功率放大器21，其他的标号表示的部件与图1中的相同标号表示的部件相同。

[0174] 上述超声波扬声器利用音频信号(可听区域信号)对称为载波的超声波进行AM调制，将该调制信号向空中放出，则利用空气的非线性，在空中自再现原来的音频信号。即由于声波是将空气作为媒介而传播的疏密波，所以在经调制的超声波传播的过程中，空气稠密的部分和稀疏的部分显著地表现出来，稠密的部分声速快，稀疏的部分声速慢，所以调制波本身产生失真，其结果载波(超声波)和可听波(原来的音频信号)被波形分离，使我们人类仅能够听到20kHz以下的可听声音(原来的音频信号)，该原理一般称为参量阵(parametric array)效应。

[0175] 在上述结构中，利用从可听频率波信号源3 1输出的可听频率信号(音频信号)，通过调制器33调制从载波信号源32输出的超声波频带的载波，将通过D类功率放大器21放大的调制信号经由L1、C1、L2、CC、RD，施加到输出变压器T的1次侧线圈的两端。由此驱动连接在输出变压器T的2次侧线圈上的静电型超声波换能器1。

[0176] 并且，如图7所示的电路结构与如图1所示的电路结构的不同点在于，在输出变压器T的2次侧线圈上设置中心抽头，以该中心抽头为基准，将直流偏压VDCB施加到换能器的振动膜电极121上。另外，电阻RB在本发明中没有直接关系，也可以省略。

[0177] 如图7所示通过将输出变压器T和静电型超声波换能器1连接，向前面侧固定电极10A和背面侧固定电极10B施加相位互相反相的振幅相等的交流电压，所以可以输出失真小的声波。

[0178] 并且，在输出电路中形成有(使可听频带衰减的)高通滤波器，所以从静电型超声波换能器1输出超声波频带的振幅调制波时，可以抑制可听频率成分作为失真从换能器直接输出的所谓声漏，可以防止再现声音的指向性降低。

[0179] 以上，说明了本发明的静电型换能器的驱动电路的实施方式，但在利用D类功率放大器21驱动的静电型换能器的驱动电路中，在低通滤波器的构成要素中应用负荷静电电容CL，进而在低通滤波器(LC低通滤波器)中插入耦合静电电容CC和阻尼电阻RD以及输出变压器T，从而使电路整体具有BPF的特性。由此，可以实现没有峰值的平坦的输出电压频率特性，并且可以使静电型换能器的驱动频带中的损失减小。因此，可以同时减少负荷电阻中的损失和功率放大器输出级元件中的损失，可以使驱动电路整体的损失减小，所以可以高效率地驱动包含负荷的电路整体，也可以使驱动系统整体的电路尺寸减小。

[0180] 并且，虽然超声波扬声器具有再现声音具有高的指向性的特征，但是在本发明的驱动电路中，由于输出电路整体具有BPF的特性，所以通过把电路常数设定成使得在电路的通带中不包含可听声音频带，从而可以降低从超声波扬声器(静电型换能器)直接输出可听声音的情况(声漏)。即，也创造可以抑制因声漏产生的再现声音的指向性恶化的效果。

[0181] 并且，本发明的静电型换能器的驱动电路不仅限于上述结构的静电型换能器，还具有可以全面地适用于电容性负荷的驱动的效果。例如，本发明的驱动电路的设计方法也可同样地适用于只在振动膜的单面上配置固定电极，只对振动膜的一侧进行吸引的结构的被称为挽(pull)型的静电型换能器，进而，也可以适用于使用压电元件的超声波换能器。

[0182] [对使用本发明的静电型换能器的显示装置的说明]

[0183] 下面，说明使用具有本发明的静电型换能器的驱动电路，并利用超声波频带的信号进行驱动的静电型超声波换能器(以下，简单地称为“超声波换能器”)的显示装置的例子。

[0184] 图8是作为显示装置的一个例子，将内置有超声波扬声器的投影仪作为例子，表示其使用状态的图。如该图所示，投影仪201设置于视听者203的后方，将视频投影到设置于视听者203的前方的屏幕202上，并且通过安装在投影仪201上的超声波扬声器在屏幕202的投影面上形成虚拟声源，再现声音。并且，使用在投影屏幕上形成虚拟声源的超声波扬声器的音响装置，和内置有超声波扬声器的投影仪等也被称为指向性音响系统。

[0185] 投影仪201的外观结构如图9所示。投影仪201构成为包括：投影仪主体220，其包括将视频投影到屏幕等投影面上的投影光学系统；超声波换能器224A、224B，其可以振荡超声波频带的声波，投影仪201与根据从音响源供给的音频信号再现可听频带的信号声音的超声波扬声器一体地构成。在本实施方式中，为了再现立体音频信号，夹着构成投影光学系统的投影仪镜头231，在投影仪主体上左右地安装构成超声波扬声器的静电型超声波换能器224A、224B。

[0186] 进而，在投影仪主体220的底面设置有低音再现用扬声器223。并且，225为用于进行投影仪主体220的高度调节的高度调节螺丝，226为冷却风扇用的排气口。

[0187] 并且，在投影仪201中，使用静电型超声波换能器作为构成超声波扬声器的超声波换能器。该静电型超声波换能器构成为，利用包括D类功率放大器、滤波器、以及变压器等的驱动电路进行驱动，通过该驱动电路，实现平坦的输出频率特性，并且同时减少换能器的驱动频带中的损失和D类功率放大器输出级元件中的损失，可以使驱动电路整体的损失减小。由此，可以使宽频带的音响信号(超声波频带的声波)以高声压振荡。并且，通过变更载波的频率来控制可听频带的再现信号的空间性的再现范围，从而不需要以往需要的大规模的音响系统，即可实现由立体环绕系统或5.1ch环绕系统等可得到的音响效果，并且可以实现容易搬运的投影仪。

[0188] 下面，投影仪201的电结构如图10所示。投影仪201具有：操作输入部210；由再现范围设定部212、再现范围控制处理部213、音频/视频信号再现部214、载波振荡源216、调制器218A、218B、驱动电路部222A、222B、以及静电型超声波换能器224A、224B构成的超声波扬声器；高通滤波器217A、217B；低通滤波器219；混频器221；功率放大器222C；低音再现用扬声器223；以及投影仪主体220。并且，驱动电路部222A、222B为如图3所示的由D类功率放大器21和LC滤波器以及输出变压器等构成的静电型换能器的驱动电路。

[0189] 投影仪主体220具有生成视频的视频生成部232和将生成的视频投影到投影面上的投影光学系统233。根据如上所述，投影仪201将超声波扬声器以及低音再现用扬声器223与投影仪主体220一体地构成。

[0190] 操作输入部210具有包括0～9数字键、数字键、用于进行电源的接通、断开的电源键的各种功能键。再现范围设定部212可通过用户对操作输入部210进行键操作而输入用于指定再现信号(信号声音)的再现范围的数据，如果该数据被输入，则规定再现信号的再现范围的载波频率被设定并且被保持。通过指定从超声波换能器224A、224B的声波放射面起再现信号在放射轴方向上到达的距离，来进行再现信号的再现范围的设定。

[0191] 并且，再现范围设定部212可以通过从音频/视频信号再现部214对应于视频内容而输出的控制信号，来设定载波的频率。

[0192] 并且，再现范围控制处理部213具有参照再现范围设定部212的设定内容来控制载波振荡源216，以便变更由载波振荡源216生成的载波的频率，从而成为设定的再现范围的功能。

[0193] 例如，在作为再现范围设定部212的内部信息，设定了与载波频率为50kHz对应的上述距离的情况下，对载波振荡源216进行控制使其以50kHz振荡。

[0194] 再现范围控制处理部213具有存储部，该存储部预先存储有表示规定再现范围的从超声波换能器224A、224B的声波放射面起再现信号在放射轴方向上到达的距离、与载波频率的关系的表格。该表格的数据可以通过实际测量载波的频率与上述再现信号的到达距离的关系而得到。

[0195] 再现范围控制处理部213基于再现范围设定部212的设定内容，参照上述表格求出与设定的距离信息对应的载波的频率，控制载波振荡源216以便成为该频率。

[0196] 音频/视频信号再现部214为例如使用DVD作为视频介质的DVD播放器，再现的音频信号中R频道的音频信号经由高通滤波器217A输出到调制器218A上，L频道的音频信号经由高通滤波器217B输出到调制器218B上，视频信号输出到投影仪主体220的视频生成部232上。

[0197] 并且，从音频/视频信号再现部214输出的R频道的音频信号和L频道的音频信号通过混频器221被合成，经由低通滤波器219输入到功率放大器222C中。音频/视频信号再现部214相当于音响源。

[0198] 高通滤波器217A、217B具有分别只使R频道、L频道的音频信号中的中高音域的频率成分通过的特性，并且低通滤波器具有只使R频道、L频道的音频信号中的低音域的频率成分通过的特性。

[0199] 从而，上述R频道、L频道的音频信号中的中高音域的音频信号分别通过超声波换能器224A、224B被再现，上述R频道、L频道的音频信号中的低音域的音频信号通过低音再现用扬声器223被再现，

[0200] 并且，音频/视频信号再现部214不仅限于DVD播放器，也可以是再现从外部输入的视频信号的再现装置。并且，音频/视频信号再现部214具有向再现范围设定部212输出用于指示再现范围的控制信号，以便动态地变更再现声音的再现范围，从而产生与再现的视频的场景对应的音响效果。

[0201] 载波振荡源216具有生成由再现范围设定部212所指示的超声波频带的频率的载波，并输出到调制器218A、218B的功能。

[0202] 调制器218A、218B具有利用从音频/视频信号再现部214输出的可听频带的音频信号对从载波振荡源216供给的载波进行AM调制，将该调制信号分别输出到驱动电路部222A、222B的功能。

[0203] 超声波换能器224A、224B具有分别通过从调制器218A、218B经由驱动电路部222A、222B而输出的调制信号而被驱动，将该调制信号变换成有限振幅电平的声波而放射到媒介中，再现可听频带的信号声音(再现信号)的功能。

[0204] 视频生成部232具有液晶显示器、等离子体显示面板(PDP)等显示器和根据从音频/视频信号再现部214输出的视频信号来驱动该显示器的驱动电路等，生成由从音频/视频信号再现部214输出的视频信号而得到的视频。

[0205] 投影光学系统233具有将显示于显示器上的视频投影到设置于投影仪主体220的前方的屏幕等投影面上的功能。

[0206] 下面，说明由上述结构构成的投影仪201的动作。首先，通过用户的键操作，从操作输入部210对再现范围设定部212设定用于指示再现信号的再现范围的数据(距离信息)，对音频/视频信号再现部214进行再现指示。

[0207] 其结果，在再现范围设定部212中，设定了规定再现范围的距离信息，再现范围控制处理部213取入在再现范围设定部212中设定的距离信息，参照在内置的存储部中存储的表格，求出与上述设定的距离信息对应的载波频率，控制载波振荡源216以生成该频率的载波。

[0208] 其结果，载波振荡源216生成与在再现范围设定部212中设定的距离信息对应的频率的载波，输出到调制器218A、218B。

[0209] 另一方面，音频/视频信号再现部214将再现的音频信号中的R频道的音频信号经由高通滤波器217A输出到调制器218A上，将L频道的音频信号经由高通滤波器217B输出到调制器218B上，将R频道的音频信号以及L频道的音频信号输出到混频器221上，将视频信号输出到投影仪主体220的视频生成部232上。

[0210] 从而，通过高通滤波器217A将上述R频道的音频信号中的中高音域的音频信号输入到调制器218A中，通过高通滤波器217B将上述L频道的音频信号中的中高音域的音频信号输入到调制器218B中。

[0211] 并且，上述R频道的音频信号以及L频道的音频信号通过混频器221被合成，通过低通滤波器219将上述R频道的音频信号以及L频道的音频信号中的低音域的音频信号输入到功率放大器222C中。

[0212] 在视频生成部232中，基于输入的视频信号来驱动显示器，生成视频并显示。在该显示器上显示的视频通过投影光学系统233，投影到投影面例如图8所示的屏幕202上。

[0213] 另一方面，调制器218A利用从高通滤波器217A输出的上述R频道的音频信号中的中高音域的音频信号，对从载波振荡源216输出的载波进行AM调制，输出到驱动电路部222A。

[0214] 并且，调制器218B利用从高通滤波器217B输出的上述L频道的音频信号中的中高音域的音频信号，对从载波振荡源216输出的载波进行AM调制，并输出到驱动电路部222B。

[0215] 通过驱动电路部222A、222B放大的调制信号分别施加到超声波换能器224A、224B的前面侧固定电极(上电极)10A与背面侧固定电极(下电极)10B(参照图6)之间，该调制信号被变换为有限振幅电平的声波(音响信号)，放射到媒介(空气中)中，从超声波换能器224A再现上述R频道的音频信号中的中高音域的音频信号，从超声波换能器224B再现上述L频道的音频信号中的中高音域的音频信号。

[0216] 并且，由功率放大器222C放大的上述R频道以及L频道的低音域的音频信号通过低音再现用扬声器223被再现。

[0217] 如上所述，在通过超声波换能器向媒介(空气中)中放射的超声波的传播中，随着其传播在声压高的部分声速变快，在声压低的部分声速变慢。其结果，产生波形的失真。

[0218] 在将放射的超声波频带的信号(载波)利用可听频带的信号进行调制(AM调制)的情况下，由于上述波形失真的结果，在调制时使用的可听频带的信号波与超声波频带的载波分离，以自解调的形式形成。此时，再现信号的扩散由于超声波的特性而成为束状，只在与普通的扬声器完全不同的特定方向上再现声音。

[0219] 从构成超声波扬声器的超声波换能器224A、224B输出的束状的再现信号，通过投影光学系统233被放射到投影视频的投影面(屏幕)，被投影面反射而扩散。在此情况下，与在再现范围设定部212中设定的载波的频率相对应，由于从超声波换能器224A、224B的声波放射面起到在该放射轴方向(法线方向)上再现信号从载波分离的距离、载波的束宽度(束的扩散角度)不同，因而再现范围产生变化。

[0220] 通过投影仪201的构成为包括超声波换能器224A、224B的超声波扬声器进行再现信号的再现时的状态如图11所示。在投影仪201中，当通过利用音频信号来调制载波而得到的调制信号驱动超声波换能器时，在通过再现范围设定部212设定的载波频率低的情况下，从超声波换能器224A、224B的声波放射面起到在其放射轴方向(声波放射面的法线方向)上再现信号从载波分离的距离，即，到再现地点的距离变长。

[0221] 从而，再现的可听频带的再现信号的波束不怎么扩散地到达投影面(屏幕)202，以该状态在投影面202上产生反射，所以再现范围成为图11中的虚线箭头表示的可听范围A，成为能在距投影面202比较远且窄的范围内听到再现信号(再现声音)的状态。

[0222] 与此相对，在通过再现范围设定部212设定的载波频率比上述的情况高的情况下，从超声波换能器224A、224B的声波放射面放射的声波，与载波频率低的情况相比更集中，但是从超声波换能器224A、224B的声波放射面到在其放射轴方向(声波放射面的法线方向)上再现信号从载波分离的距离，即，到再现地点的距离变短。

[0223] 从而，再现的可听频带的再现信号的波束在到达投影面202之前扩散而到达投影面202，以该状态在投影面202上产生反射，所以再现范围成为图11的实线箭头表示的可听范围B，成为能在距投影面202比较近且宽的范围内听到再现信号(再现声音)的状态。

[0224] 如以上说明，在本发明的显示装置(投影仪等)中，使用具有本发明的静电型换能器的驱动电路的超声波扬声器，可以确保该超声波扬声器在驱动频带中的平坦的输出频率特性，同时可以低损失地进行驱动。所以，可以使音响信号具有足够的声压和宽频域特性，以从在屏幕等声波反射面附近形成的虚拟声源发出声音的方式进行再现。并且，也可以容易地进行其再现范围的控制。

[0225] 并且，上述的投影仪是在想以大画面的形式观看视频的情况下使用的，但随着最近大画面液晶电视和大画面等离子电视快速地普及，也可以把使用了本发明的静电型换能器的超声波扬声器有效地使用于这些大画面电视中。

[0226] 即，通过在大画面电视中使用超声波扬声器，可以向大画面电视的前方局部地放射音频信号。

[0227] 以上说明了本发明的实施方式，但是本发明的静电型换能器、超声波扬声器以及显示装置，不仅限于上述图示的例子，在不脱离本发明的宗旨的范围内，当然可以添加各种变更。