JP2000165994A - 圧電振動子及び超音波送受波器 - Google Patents
圧電振動子及び超音波送受波器Info
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- JP2000165994A JP2000165994A JP10348001A JP34800198A JP2000165994A JP 2000165994 A JP2000165994 A JP 2000165994A JP 10348001 A JP10348001 A JP 10348001A JP 34800198 A JP34800198 A JP 34800198A JP 2000165994 A JP2000165994 A JP 2000165994A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、送信回路に特別な回路や構造を必
要とせず、送信ビームまたは受信ビームの指向性の副極
大を低減でき、小型化に適した圧電振動子及び超音波送
受波器を提供することを課題とする。 【解決手段】 厚み効果に基づく圧電振動を励起する電
極の一部が抵抗体を有し、前記抵抗体の抵抗値は、前記
圧電振動子の副極大を抑制するように設定されている。
要とせず、送信ビームまたは受信ビームの指向性の副極
大を低減でき、小型化に適した圧電振動子及び超音波送
受波器を提供することを課題とする。 【解決手段】 厚み効果に基づく圧電振動を励起する電
極の一部が抵抗体を有し、前記抵抗体の抵抗値は、前記
圧電振動子の副極大を抑制するように設定されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波応用技術に
関し、特に、超音波信号を送信する圧電振動子、及び超
音波信号を送信しその反射信号を受信することにより障
害物や目標を検出する超音波センサを用いて超音波を送
受信する圧電振動子及び超音波送受波器に関する。
関し、特に、超音波信号を送信する圧電振動子、及び超
音波信号を送信しその反射信号を受信することにより障
害物や目標を検出する超音波センサを用いて超音波を送
受信する圧電振動子及び超音波送受波器に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９は、従来の超音波送受波器に用いら
れる圧電振動子であって、副極大を抑圧するための圧電
振動子の状態を示す図である。図９に示す超音波送受波
器は、圧電振動子２６を挟んだ一方の面に正電極（抵抗
体）２７が形成され、他方の面に負電極（銀薄膜電極）
２８が形成された構造となっていた。このため、図９に
示す超音波送受波器では、副極大が増大してしまうとい
う問題点があった。
れる圧電振動子であって、副極大を抑圧するための圧電
振動子の状態を示す図である。図９に示す超音波送受波
器は、圧電振動子２６を挟んだ一方の面に正電極（抵抗
体）２７が形成され、他方の面に負電極（銀薄膜電極）
２８が形成された構造となっていた。このため、図９に
示す超音波送受波器では、副極大が増大してしまうとい
う問題点があった。
【０００３】図１０は、従来の超音波送受波器に用いら
れる圧電振動子であって、副極大を抑圧しない圧電振動
子の状態を示す図である。図９に示す超音波送受波器の
副極大を抑圧するために、図１０に示す超音波送受波器
は、一方の面に正電極（銀薄膜電極）２２が形成され他
方の面に負電極（銀薄膜電極）２５が形成され正電極
（銀薄膜電極）２２に正極側のリード線２３が接続され
負電極（銀薄膜電極）２５に負極側のリード線２４が接
続された構造の圧電振動子２１を複数用いて、音響放射
面を細く分割している。図１０の超音波送受波器では、
分割した各圧電振動子２１に印加する電圧を音響放射面
の中心から端に向かって段々に低くする必要があった。
また図１０に示した圧電振動子２１を分割しない場合で
は副極大の大きい指向性となる。
れる圧電振動子であって、副極大を抑圧しない圧電振動
子の状態を示す図である。図９に示す超音波送受波器の
副極大を抑圧するために、図１０に示す超音波送受波器
は、一方の面に正電極（銀薄膜電極）２２が形成され他
方の面に負電極（銀薄膜電極）２５が形成され正電極
（銀薄膜電極）２２に正極側のリード線２３が接続され
負電極（銀薄膜電極）２５に負極側のリード線２４が接
続された構造の圧電振動子２１を複数用いて、音響放射
面を細く分割している。図１０の超音波送受波器では、
分割した各圧電振動子２１に印加する電圧を音響放射面
の中心から端に向かって段々に低くする必要があった。
また図１０に示した圧電振動子２１を分割しない場合で
は副極大の大きい指向性となる。
【０００４】図１１は、送信回路を備えた従来の超音波
送受波器であり、図１２は、送信回路及びトランスを備
えた従来の超音波送受波器である。前述したように、印
加する電圧を音響放射面の中心から端に向かって段々に
低くするため従来の超音波送受波器では、図１１または
図１２に示すように、複数の圧電振動子１，２，３，
…，ｎに対して複数の送信回路１，２，３，…，ｎ、ま
たはトランスを必要とした。
送受波器であり、図１２は、送信回路及びトランスを備
えた従来の超音波送受波器である。前述したように、印
加する電圧を音響放射面の中心から端に向かって段々に
低くするため従来の超音波送受波器では、図１１または
図１２に示すように、複数の圧電振動子１，２，３，
…，ｎに対して複数の送信回路１，２，３，…，ｎ、ま
たはトランスを必要とした。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術には以下に掲げる問題点があった。第１に、振動子を
分割するため部品点数が多く超音波送受波器としての構
造が複雑になるため小型化が容易でないという問題点が
あった。第２に、分割した振動子が小さくなりすぎるた
め、製作及び配線材の取り付けが困難になるので、数百
ｋＨｚの高周波用超音波送受波器では振動子の製作が困
難になるという問題点があった。第３に、分割した振動
子に異なる電圧値を加えなければならず、トランスまた
は送信回路が複数必要になるため、超音波送受波器に信
号を供給する送信機の回路が複雑であるという問題点が
あった。
術には以下に掲げる問題点があった。第１に、振動子を
分割するため部品点数が多く超音波送受波器としての構
造が複雑になるため小型化が容易でないという問題点が
あった。第２に、分割した振動子が小さくなりすぎるた
め、製作及び配線材の取り付けが困難になるので、数百
ｋＨｚの高周波用超音波送受波器では振動子の製作が困
難になるという問題点があった。第３に、分割した振動
子に異なる電圧値を加えなければならず、トランスまた
は送信回路が複数必要になるため、超音波送受波器に信
号を供給する送信機の回路が複雑であるという問題点が
あった。
【０００６】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、送信回路に特別な
回路や構造を必要とせず、送信ビームまたは受信ビーム
の指向性の副極大を低減でき、小型化に適した圧電振動
子及び超音波送受波器を提供する点にある。
のであり、その目的とするところは、送信回路に特別な
回路や構造を必要とせず、送信ビームまたは受信ビーム
の指向性の副極大を低減でき、小型化に適した圧電振動
子及び超音波送受波器を提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の要旨は、超音波信号を送信する圧電振動子であって、
厚み効果に基づく圧電振動を励起する電極の一部が抵抗
体を有することを特徴とする圧電振動子に存する。また
本発明の請求項２に記載の要旨は、前記抵抗体の抵抗値
は、前記圧電振動子の副極大を抑制するように設定され
ていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子に
存する。また本発明の請求項３に記載の要旨は、前記抵
抗体は、正電極及び／または負電極の一部に形成されて
いることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子に存
する。また本発明の請求項４に記載の要旨は、前記正電
極は前記超音波信号の放射する面または当該音波放射面
に対抗する面のいずれか一方に形成され、前記負電極は
前記超音波信号の放射する面または当該音波放射面に対
抗する面のいずれか他方に形成されていることを特徴と
する請求項３に記載の圧電振動子に存する。また本発明
の請求項５に記載の要旨は、前記抵抗体の抵抗値は、前
記厚み効果に基づく圧電振動を励起する電圧を振動子端
部に向かって連続的に低下させるように設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子に存す
る。また本発明の請求項６に記載の要旨は、前記抵抗体
の抵抗値は、振動子端部に向かって前記厚み効果に基づ
く圧電振動を連続的に小さくするように設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子に存す
る。また本発明の請求項７に記載の要旨は、超音波信号
を送信しその反射信号を受信することにより障害物や目
標を検出する超音波センサを用いて超音波を送受信する
超音波送受波器であって、前記超音波信号を送信する圧
電振動子を有し、前記圧電振動子は、厚み効果に基づく
圧電振動を励起する電極の一部が抵抗体を有することを
特徴とする超音波送受波器に存する。また本発明の請求
項８に記載の要旨は、前記抵抗体の抵抗値は、前記圧電
振動子の副極大を抑制するように設定されていることを
特徴とする請求項７に記載の超音波送受波器に存する。
また本発明の請求項９に記載の要旨は、前記抵抗体は、
正電極及び／または負電極の一部に形成されていること
を特徴とする請求項７に記載の超音波送受波器に存す
る。また本発明の請求項１０に記載の要旨は、前記正電
極は前記超音波信号の放射する面または当該音波放射面
に対抗する面のいずれか一方に形成され、前記負電極は
前記超音波信号の放射する面または当該音波放射面に対
抗する面のいずれか他方に形成されていることを特徴と
する請求項９に記載の超音波送受波器に存する。また本
発明の請求項１１に記載の要旨は、前記抵抗体の抵抗値
は、前記厚み効果に基づく圧電振動を励起する電圧を振
動子端部に向かって連続的に低下させるように設定され
ていることを特徴とする請求項７に記載の超音波送受波
器に存する。また本発明の請求項１２に記載の要旨は、
前記抵抗体の抵抗値は、振動子端部に向かって前記厚み
効果に基づく圧電振動を連続的に小さくするように設定
されていることを特徴とする請求項７に記載の超音波送
受波器に存する。また本発明の請求項１３に記載の要旨
は、前記圧電振動子は、円筒リング型の圧電振動子であ
って、当該円筒リングの上面には前記抵抗体を有する正
電極が形成され、内面には金属の正電極銀が形成されて
いることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか一項
に記載の超音波送受波器に存する。また本発明の請求項
１４に記載の要旨は、前記圧電振動子は、ダイシング型
の圧電振動子であって、上面の一端側には前記抵抗体を
有する共通の正電極が形成され、底面には金属の負電極
が形成され、上面の他端側には前記抵抗体を有する共通
の正電極が形成され、上面の中央部分には金属の共通の
正電極が形成されていることを特徴とする請求項７乃至
１２のいずれか一項に記載の超音波送受波器に存する。
の要旨は、超音波信号を送信する圧電振動子であって、
厚み効果に基づく圧電振動を励起する電極の一部が抵抗
体を有することを特徴とする圧電振動子に存する。また
本発明の請求項２に記載の要旨は、前記抵抗体の抵抗値
は、前記圧電振動子の副極大を抑制するように設定され
ていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子に
存する。また本発明の請求項３に記載の要旨は、前記抵
抗体は、正電極及び／または負電極の一部に形成されて
いることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子に存
する。また本発明の請求項４に記載の要旨は、前記正電
極は前記超音波信号の放射する面または当該音波放射面
に対抗する面のいずれか一方に形成され、前記負電極は
前記超音波信号の放射する面または当該音波放射面に対
抗する面のいずれか他方に形成されていることを特徴と
する請求項３に記載の圧電振動子に存する。また本発明
の請求項５に記載の要旨は、前記抵抗体の抵抗値は、前
記厚み効果に基づく圧電振動を励起する電圧を振動子端
部に向かって連続的に低下させるように設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子に存す
る。また本発明の請求項６に記載の要旨は、前記抵抗体
の抵抗値は、振動子端部に向かって前記厚み効果に基づ
く圧電振動を連続的に小さくするように設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子に存す
る。また本発明の請求項７に記載の要旨は、超音波信号
を送信しその反射信号を受信することにより障害物や目
標を検出する超音波センサを用いて超音波を送受信する
超音波送受波器であって、前記超音波信号を送信する圧
電振動子を有し、前記圧電振動子は、厚み効果に基づく
圧電振動を励起する電極の一部が抵抗体を有することを
特徴とする超音波送受波器に存する。また本発明の請求
項８に記載の要旨は、前記抵抗体の抵抗値は、前記圧電
振動子の副極大を抑制するように設定されていることを
特徴とする請求項７に記載の超音波送受波器に存する。
また本発明の請求項９に記載の要旨は、前記抵抗体は、
正電極及び／または負電極の一部に形成されていること
を特徴とする請求項７に記載の超音波送受波器に存す
る。また本発明の請求項１０に記載の要旨は、前記正電
極は前記超音波信号の放射する面または当該音波放射面
に対抗する面のいずれか一方に形成され、前記負電極は
前記超音波信号の放射する面または当該音波放射面に対
抗する面のいずれか他方に形成されていることを特徴と
する請求項９に記載の超音波送受波器に存する。また本
発明の請求項１１に記載の要旨は、前記抵抗体の抵抗値
は、前記厚み効果に基づく圧電振動を励起する電圧を振
動子端部に向かって連続的に低下させるように設定され
ていることを特徴とする請求項７に記載の超音波送受波
器に存する。また本発明の請求項１２に記載の要旨は、
前記抵抗体の抵抗値は、振動子端部に向かって前記厚み
効果に基づく圧電振動を連続的に小さくするように設定
されていることを特徴とする請求項７に記載の超音波送
受波器に存する。また本発明の請求項１３に記載の要旨
は、前記圧電振動子は、円筒リング型の圧電振動子であ
って、当該円筒リングの上面には前記抵抗体を有する正
電極が形成され、内面には金属の正電極銀が形成されて
いることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか一項
に記載の超音波送受波器に存する。また本発明の請求項
１４に記載の要旨は、前記圧電振動子は、ダイシング型
の圧電振動子であって、上面の一端側には前記抵抗体を
有する共通の正電極が形成され、底面には金属の負電極
が形成され、上面の他端側には前記抵抗体を有する共通
の正電極が形成され、上面の中央部分には金属の共通の
正電極が形成されていることを特徴とする請求項７乃至
１２のいずれか一項に記載の超音波送受波器に存する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
に基づいて詳細に説明する。
【０００９】（第１実施形態）図１は、本発明の圧電振
動子４の第１実施形態を説明するための素子構造図であ
る。図２は、図１の圧電振動子４の等価回路図である。
図３は、図１の圧電振動子４におけるＸ軸方向（音波の
方向６）の振動分布を示す図である。図３において、横
軸はＸ軸方向の位置、縦軸は振動速度である。
動子４の第１実施形態を説明するための素子構造図であ
る。図２は、図１の圧電振動子４の等価回路図である。
図３は、図１の圧電振動子４におけるＸ軸方向（音波の
方向６）の振動分布を示す図である。図３において、横
軸はＸ軸方向の位置、縦軸は振動速度である。
【００１０】本実施形態の超音波送受波器１００で使用
する圧電振動子４は、正極を構成する銀電極１と負極を
構成する銀電極５及び抵抗体を塗布した電極２，３を備
えている。圧電振動子４への信号供給は、正極側のリー
ド線７、負極側のリード線８で行う。
する圧電振動子４は、正極を構成する銀電極１と負極を
構成する銀電極５及び抵抗体を塗布した電極２，３を備
えている。圧電振動子４への信号供給は、正極側のリー
ド線７、負極側のリード線８で行う。
【００１１】換言すれば、厚み効果で振動し音波の放射
する面とそれに対抗する面に正電極（抵抗体）２，３並
びに正電極（銀薄膜電極）１、及び負電極（銀薄膜電
極）５が配置されている圧電振動子４において正負いず
れかの電極に抵抗体を使用することにより、圧電振動子
４の端部に向かって印加する電圧を連続的に低下させる
ことができる。これによって、端部に向かって圧電振動
子４の厚み方向の振動を小さくすることで、副極大を抑
圧するのに必要な重み付けを与える。正電極（銀薄膜電
極）１の区間、正電極（抵抗体）２の区間、正電極（抵
抗体）３の区間の各々の等価回路図は、図２に示すよう
に、電源（印加電圧Ｖin［Ｖ］、周波数ｆ［ｋＨｚ］）
に並列に接続された圧電振動子４と抵抗とで構成された
ラダー回路で表現できる。
する面とそれに対抗する面に正電極（抵抗体）２，３並
びに正電極（銀薄膜電極）１、及び負電極（銀薄膜電
極）５が配置されている圧電振動子４において正負いず
れかの電極に抵抗体を使用することにより、圧電振動子
４の端部に向かって印加する電圧を連続的に低下させる
ことができる。これによって、端部に向かって圧電振動
子４の厚み方向の振動を小さくすることで、副極大を抑
圧するのに必要な重み付けを与える。正電極（銀薄膜電
極）１の区間、正電極（抵抗体）２の区間、正電極（抵
抗体）３の区間の各々の等価回路図は、図２に示すよう
に、電源（印加電圧Ｖin［Ｖ］、周波数ｆ［ｋＨｚ］）
に並列に接続された圧電振動子４と抵抗とで構成された
ラダー回路で表現できる。
【００１２】図１において、圧電振動子４へは正極側の
リード線７、負極側のリード線８を通して電圧Ｖinの印
加を行う。銀電極部１（正電極（銀薄膜電極）１）に印
加された電圧Ｖinは、正電極２，３の抵抗体の抵抗値に
応じて、端部に向かって電圧が低下していく。これによ
り、圧電振動子４の端部の振動が抑制され、図３に示す
ような副極大を低減させるために必要な振動の重み付け
が与えられる。
リード線７、負極側のリード線８を通して電圧Ｖinの印
加を行う。銀電極部１（正電極（銀薄膜電極）１）に印
加された電圧Ｖinは、正電極２，３の抵抗体の抵抗値に
応じて、端部に向かって電圧が低下していく。これによ
り、圧電振動子４の端部の振動が抑制され、図３に示す
ような副極大を低減させるために必要な振動の重み付け
が与えられる。
【００１３】次に、第１実施形態の圧電振動子４の動作
を説明する。図４は、図１の圧電振動子４におけるＸ軸
方向の正負電極間の電圧分布を示す図である。図４にお
いて、横軸はＸ軸方向の位置、縦軸は電圧である。図１
を参照すると、水中において、超音波送受波器１００へ
ｆ［ｋＨｚ］、Ｖin［Ｖ］の信号を印加したとき、圧電
振動子４の中心部の正電極（銀薄膜電極）１の面には、
Ｖin［Ｖ］の電圧が印加される。一方、正電極（抵抗
体）２，３と負電極（銀薄膜電極）５間の電位は、塗布
される抵抗体の抵抗値と圧電振動子４のインピーダンス
に応じて、図４に示すように電圧が降下する。
を説明する。図４は、図１の圧電振動子４におけるＸ軸
方向の正負電極間の電圧分布を示す図である。図４にお
いて、横軸はＸ軸方向の位置、縦軸は電圧である。図１
を参照すると、水中において、超音波送受波器１００へ
ｆ［ｋＨｚ］、Ｖin［Ｖ］の信号を印加したとき、圧電
振動子４の中心部の正電極（銀薄膜電極）１の面には、
Ｖin［Ｖ］の電圧が印加される。一方、正電極（抵抗
体）２，３と負電極（銀薄膜電極）５間の電位は、塗布
される抵抗体の抵抗値と圧電振動子４のインピーダンス
に応じて、図４に示すように電圧が降下する。
【００１４】これにより、圧電振動子４の正電極（抵抗
体）２，３の振動の重み付けは、図３に示したように、
図１の圧電振動子４の中心部の正電極（銀薄膜電極）１
より小さく、また端に向かって勾配を持って与えられる
ので副極大を抑制できる。
体）２，３の振動の重み付けは、図３に示したように、
図１の圧電振動子４の中心部の正電極（銀薄膜電極）１
より小さく、また端に向かって勾配を持って与えられる
ので副極大を抑制できる。
【００１５】図５は、本発明の圧電振動子４を使用しな
い超音波送受波器１００の指向性を示す図である。図６
は、図１の圧電振動子４を使用した超音波送受波器１０
０の指向性を示す図である。本発明を用いないで音波を
放射した場合の図５の指向性に対して、本実施形態の超
音波送受波器１００は、音波を放射した場合、図６に示
すような指向性を示す。図５の副極大に対して、図６の
副極大は４０ｄＢ以上抑制されている。
い超音波送受波器１００の指向性を示す図である。図６
は、図１の圧電振動子４を使用した超音波送受波器１０
０の指向性を示す図である。本発明を用いないで音波を
放射した場合の図５の指向性に対して、本実施形態の超
音波送受波器１００は、音波を放射した場合、図６に示
すような指向性を示す。図５の副極大に対して、図６の
副極大は４０ｄＢ以上抑制されている。
【００１６】以上説明したように、第１実施形態によれ
ば、第１に、圧電振動子４を副極大を抑圧したい方向に
分割し分割毎に重み付けをした電圧を印加しなくても副
極大を抑圧できるので、従来の超音波送受波器１００よ
り単純な構造になるため小型化ができる。第２に、分割
した圧電振動子４にそれぞれ重み付けを変えた電圧印加
する必要がないため、信号を与える超音波送受波器１０
０が小型化できる。
ば、第１に、圧電振動子４を副極大を抑圧したい方向に
分割し分割毎に重み付けをした電圧を印加しなくても副
極大を抑圧できるので、従来の超音波送受波器１００よ
り単純な構造になるため小型化ができる。第２に、分割
した圧電振動子４にそれぞれ重み付けを変えた電圧印加
する必要がないため、信号を与える超音波送受波器１０
０が小型化できる。
【００１７】（第２実施形態）図７は、本発明の円筒リ
ング型圧電振動子１３の第２実施形態を説明するための
素子構造図である。
ング型圧電振動子１３の第２実施形態を説明するための
素子構造図である。
【００１８】第２実施形態の超音波送受波器１００で
は、図７に示す円筒リング型の圧電振動子１３を用いて
いる。円筒リングの上面には正電極（抵抗体）１０が形
成され、内面には正電極（銀薄膜電極）９が形成され、
内側面には正極側のリード線１１が形成され、底面には
負極側のリード線１２が形成されている。
は、図７に示す円筒リング型の圧電振動子１３を用いて
いる。円筒リングの上面には正電極（抵抗体）１０が形
成され、内面には正電極（銀薄膜電極）９が形成され、
内側面には正極側のリード線１１が形成され、底面には
負極側のリード線１２が形成されている。
【００１９】以上説明したように、第２実施形態によれ
ば、第１に、円筒リング型圧電振動子１３を副極大を抑
圧したい方向に分割し分割毎に重み付けをした電圧を印
加しなくても副極大を抑圧できるので、従来の超音波送
受波器１００より単純な構造になるため小型化ができ
る。第２に、分割した振動子にそれぞれ重み付けを変え
た電圧印加する必要がないため、信号を与える超音波送
受波器１００が小型化できる。
ば、第１に、円筒リング型圧電振動子１３を副極大を抑
圧したい方向に分割し分割毎に重み付けをした電圧を印
加しなくても副極大を抑圧できるので、従来の超音波送
受波器１００より単純な構造になるため小型化ができ
る。第２に、分割した振動子にそれぞれ重み付けを変え
た電圧印加する必要がないため、信号を与える超音波送
受波器１００が小型化できる。
【００２０】（第３実施形態）図８は、本発明の圧電振
動子の第３実施形態（ダイシング型の圧電振動子１４）
を説明するための素子構造図である。本実施形態の超音
波送受波器１００では、機械的結合を防ぐために、図８
に示すように、長手方向に分割したダイシング型の圧電
振動子１４を用いている。ダイシング型の圧電振動子１
４，…，１４の上面の一端側には共通の正電極（抵抗
体）１５が形成され、正電極（抵抗体）１５には正極側
のリード線１６が接続され、底面には負電極（銀薄膜電
極）１７が形成され、負電極（銀薄膜電極）１７には負
極側のリード線１８が接続され、上面の他端側には共通
の正電極（抵抗体）２０が形成され、正電極（抵抗体）
２０には正極側のリード線１６が接続され、上面の中央
部分には共通の正電極（銀薄膜電極）１９が形成され、
正電極（銀薄膜電極）１９には正極側のリード線１６が
接続されている。
動子の第３実施形態（ダイシング型の圧電振動子１４）
を説明するための素子構造図である。本実施形態の超音
波送受波器１００では、機械的結合を防ぐために、図８
に示すように、長手方向に分割したダイシング型の圧電
振動子１４を用いている。ダイシング型の圧電振動子１
４，…，１４の上面の一端側には共通の正電極（抵抗
体）１５が形成され、正電極（抵抗体）１５には正極側
のリード線１６が接続され、底面には負電極（銀薄膜電
極）１７が形成され、負電極（銀薄膜電極）１７には負
極側のリード線１８が接続され、上面の他端側には共通
の正電極（抵抗体）２０が形成され、正電極（抵抗体）
２０には正極側のリード線１６が接続され、上面の中央
部分には共通の正電極（銀薄膜電極）１９が形成され、
正電極（銀薄膜電極）１９には正極側のリード線１６が
接続されている。
【００２１】以上説明したように、第３実施形態によれ
ば、第１に、ダイシング型の圧電振動子１４を副極大を
抑圧したい方向に分割し分割毎に重み付けをした電圧を
印加しなくても副極大を抑圧できるので、従来の超音波
送受波器１００より単純な構造になるため小型化ができ
る。第２に、分割した振動子にそれぞれ重み付けを変え
た電圧印加する必要がないため、信号を与える超音波送
受波器１００が小型化できる。
ば、第１に、ダイシング型の圧電振動子１４を副極大を
抑圧したい方向に分割し分割毎に重み付けをした電圧を
印加しなくても副極大を抑圧できるので、従来の超音波
送受波器１００より単純な構造になるため小型化ができ
る。第２に、分割した振動子にそれぞれ重み付けを変え
た電圧印加する必要がないため、信号を与える超音波送
受波器１００が小型化できる。
【００２２】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、以下に掲げる効果を奏する。第１に、圧電振動子を
副極大を抑圧したい方向に分割し分割毎に重み付けをし
た電圧を印加しなくても副極大を抑圧できるので、従来
の超音波送受波器より単純な構造になるため小型化がで
きる。第２に、分割した振動子にそれぞれ重み付けを変
えた電圧印加する必要がないため、信号を与える超音波
送受波器が小型化できる。
で、以下に掲げる効果を奏する。第１に、圧電振動子を
副極大を抑圧したい方向に分割し分割毎に重み付けをし
た電圧を印加しなくても副極大を抑圧できるので、従来
の超音波送受波器より単純な構造になるため小型化がで
きる。第２に、分割した振動子にそれぞれ重み付けを変
えた電圧印加する必要がないため、信号を与える超音波
送受波器が小型化できる。
【図１】本発明の圧電振動子の第１実施形態を説明する
ための素子構造図である。
ための素子構造図である。
【図２】図１の圧電振動子の等価回路図である。
【図３】図１の圧電振動子におけるＸ軸方向の振動分布
を示す図である。
を示す図である。
【図４】図１の圧電振動子におけるＸ軸方向の正負電極
間の電圧分布を示す図である。
間の電圧分布を示す図である。
【図５】本発明の圧電振動子を使用しない超音波超音波
送受波器の指向性を示す図である。
送受波器の指向性を示す図である。
【図６】図１の圧電振動子を使用した超音波超音波送受
波器の指向性を示す図である。
波器の指向性を示す図である。
【図７】本発明の圧電振動子の第２実施形態を説明する
ための素子構造図である。
ための素子構造図である。
【図８】本発明の圧電振動子の第３実施形態を説明する
ための素子構造図である。
ための素子構造図である。
【図９】従来の超音波送受波器に用いられる圧電振動子
であって、副極大を抑圧するための圧電振動子の状態を
示す図である。
であって、副極大を抑圧するための圧電振動子の状態を
示す図である。
【図１０】従来の超音波送受波器に用いられる圧電振動
子であって、副極大を抑圧しない圧電振動子の状態を示
す図である。
子であって、副極大を抑圧しない圧電振動子の状態を示
す図である。
【図１１】送信回路を備えた従来の超音波送受波器であ
る。
る。
【図１２】送信回路及びトランスを備えた従来の超音波
送受波器である。
送受波器である。
１…正電極（銀薄膜電極） ２…正電極（抵抗体） ３…正電極（抵抗体） ４…圧電振動子 ５…負電極（銀薄膜電極） ６…音波の方向 ７…正極側のリード線 ８…負極側のリード線 ９…正電極（銀薄膜電極） １０…正電極（抵抗体） １１…正極側のリード線 １２…負極側のリード線 １３…圧電振動子（円筒リング型の圧電振動子） １４…圧電振動子（ダイシング型の圧電振動子） １５…正電極（抵抗体） １６…正極側のリード線 １７…負電極（銀薄膜電極） １８…負極側のリード線 １９…正電極（銀薄膜電極） ２０…正電極（抵抗体） ２１…圧電振動子 ２２…正電極（銀薄膜電極） ２３…正極側のリード線 ２４…負極側のリード線 ２５…負電極（銀薄膜電極） １００…超音波超音波送受波器
Claims (14)
- 【請求項１】 超音波信号を送信する圧電振動子であっ
て、 厚み効果に基づく圧電振動を励起する電極の一部が抵抗
体を有することを特徴とする圧電振動子。 - 【請求項２】 前記抵抗体の抵抗値は、前記圧電振動子
の副極大を抑制するように設定されていることを特徴と
する請求項１に記載の圧電振動子。 - 【請求項３】 前記抵抗体は、正電極及び／または負電
極の一部に形成されていることを特徴とする請求項１に
記載の圧電振動子。 - 【請求項４】 前記正電極は前記超音波信号の放射する
面または当該音波放射面に対抗する面のいずれか一方に
形成され、前記負電極は前記超音波信号の放射する面ま
たは当該音波放射面に対抗する面のいずれか他方に形成
されていることを特徴とする請求項３に記載の圧電振動
子。 - 【請求項５】 前記抵抗体の抵抗値は、前記厚み効果に
基づく圧電振動を励起する電圧を振動子端部に向かって
連続的に低下させるように設定されていることを特徴と
する請求項１に記載の圧電振動子。 - 【請求項６】 前記抵抗体の抵抗値は、振動子端部に向
かって前記厚み効果に基づく圧電振動を連続的に小さく
するように設定されていることを特徴とする請求項１に
記載の圧電振動子。 - 【請求項７】 超音波信号を送信しその反射信号を受信
することにより障害物や目標を検出する超音波センサを
用いて超音波を送受信する超音波送受波器であって、 前記超音波信号を送信する圧電振動子を有し、 前記圧電振動子は、厚み効果に基づく圧電振動を励起す
る電極の一部が抵抗体を有することを特徴とする超音波
送受波器。 - 【請求項８】 前記抵抗体の抵抗値は、前記圧電振動子
の副極大を抑制するように設定されていることを特徴と
する請求項７に記載の超音波送受波器。 - 【請求項９】 前記抵抗体は、正電極及び／または負電
極の一部に形成されていることを特徴とする請求項７に
記載の超音波送受波器。 - 【請求項１０】 前記正電極は前記超音波信号の放射す
る面または当該音波放射面に対抗する面のいずれか一方
に形成され、前記負電極は前記超音波信号の放射する面
または当該音波放射面に対抗する面のいずれか他方に形
成されていることを特徴とする請求項９に記載の超音波
送受波器。 - 【請求項１１】 前記抵抗体の抵抗値は、前記厚み効果
に基づく圧電振動を励起する電圧を振動子端部に向かっ
て連続的に低下させるように設定されていることを特徴
とする請求項７に記載の超音波送受波器。 - 【請求項１２】 前記抵抗体の抵抗値は、振動子端部に
向かって前記厚み効果に基づく圧電振動を連続的に小さ
くするように設定されていることを特徴とする請求項７
に記載の超音波送受波器。 - 【請求項１３】 前記圧電振動子は、円筒リング型の圧
電振動子であって、当該円筒リングの上面には前記抵抗
体を有する正電極が形成され、内面には金属の正電極銀
が形成されていることを特徴とする請求項７乃至１２の
いずれか一項に記載の超音波送受波器。 - 【請求項１４】 前記圧電振動子は、ダイシング型の圧
電振動子であって、上面の一端側には前記抵抗体を有す
る共通の正電極が形成され、底面には金属の負電極が形
成され、上面の他端側には前記抵抗体を有する共通の正
電極が形成され、上面の中央部分には金属の共通の正電
極が形成されていることを特徴とする請求項７乃至１２
のいずれか一項に記載の超音波送受波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10348001A JP2000165994A (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 圧電振動子及び超音波送受波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10348001A JP2000165994A (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 圧電振動子及び超音波送受波器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000165994A true JP2000165994A (ja) | 2000-06-16 |
Family
ID=18394074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10348001A Pending JP2000165994A (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 圧電振動子及び超音波送受波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000165994A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011139295A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Ngk Insulators Ltd | 障害物の超音波検知デバイス |
| JP2012015760A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Nec Corp | 発振装置 |
| US8454013B2 (en) | 2004-07-09 | 2013-06-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Sheet take-out apparatus with third sensor |
-
1998
- 1998-11-24 JP JP10348001A patent/JP2000165994A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8454013B2 (en) | 2004-07-09 | 2013-06-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Sheet take-out apparatus with third sensor |
| JP2011139295A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Ngk Insulators Ltd | 障害物の超音波検知デバイス |
| JP2012015760A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Nec Corp | 発振装置 |
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