JP3638153B2 - 防滴型超音波マイクロホン - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車などに取付けて使用される送・受信一体型の防滴型超音波マイクロホンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の送・受波一体型の防滴型超音波マイクロホンは、圧電セラミックスに一定または任意の周期でトーンバースト波を入力して駆動されるものであり、図６に示すように振動体１、共振体２、端子基台３、防振体４を主要な構成部材としている。このような従来例は例えば実開昭５９ー１５４９８５号公報により知られている。
【０００３】
そして、振動体１は有底筒状の振動ケース１１の底部内面に圧電素子１２を固着してある。この振動ケース１１はアルミニウム材で形成してあり、圧電素子１２の駆動時の一方の導電体となっている。圧電素子１２は、ＰＺＴ系の圧電セラミックスで円盤状に形成してあり、両面に電極を有し、一面を接着剤で振動ケース１１に接合し、他面をリード線に接続してある。共振体２は金属材からなり、所定の軸方向長さを有し、リング状に形成してあり、この共振体２は振動ケース１１の軸方向の中間付近に固着してあって、振動ケース１１の直管部を保持した時の共振周波数変化を防いでいる。
【０００４】
端子基台３はリード線を介して振動ケース１１と圧電素子１２の電極に電気的に接続されるプラス、マイナスの端子３１、３２を有し、振動ケース１１の開口部１１ａに防振体４を介して係合し、充填材５にて固着される。
防振体４は共振体２と端子基台３間に位置して振動ケース１１の内周に嵌着され、端子基台３を係合保持し、端子基台３への振動の伝わりを防いでいる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような構成の従来の防滴型超音波マイクロホンは、車のバックまたはコーナに設置されて車と障害物との距離を運転席にいながら検知する用途に使われると、以下に示すような問題が生じる。
すなわち、車と障害物との距離が近距離となるため、振動体１１の残響の高いタイミングで、障害物より反射された音波を受波することになり、この結果、残響波形と反射波形の識別が不可能となり、近距離検知性能が悪いものとなる。
【０００６】
しかも、共振体２と振動ケース１１が剛体的に固着されているので、共振体２自体が励磁されて残響時間が長くなり、このため、近距離検知性能が上げられないという問題がある。
また、従来にあっては、共振体２とこれとは別部品の端子基台３とが必要であって、コストが高くなり、組み立ても複雑となるものである。
【０００７】
本発明は上記のような従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、端子基台を兼用するプリント基板の励振をおさえることにより残響時間を短くすると共に、振動ケースの直管部を保持した時の共振周波数変化を防ぐための共振体と端子基台とを共用化することで安価な防滴型超音波マイクロホンを提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の防滴型超音波マイクロホンは、有底筒状に形成され底側にテーパ部を有する振動ケース１１と、振動ケース１１の底部内面に圧電素子１２を固着してなる振動体１と、振動ケース１１の中程に圧入して固着されて振動ケース１１の直管部を保持した時の共振周波数変化を防ぐための共振体２と端子基台３とを兼用するプリント基板Ｐと、該プリント基板Ｐから突設され端部が振動ケース１１の開口部から突出するプラスとマイナスの各端子３１、３２と、振動ケース１１内においてプリント基板Ｐの振動ケース１１の開口部１１ａ側に充填される弾性体８とで構成されて成るものであって、このような構成を採用することで、上記した従来例の問題点を解決して本発明の目的を達成したものである。
【０００９】
【作用】
上記のような構成の本発明によれば、振動ケース１１の中程に圧入して固着されるプリント基板Ｐが振動ケース１１の直管部を保持した時の共振周波数変化を防ぐための共振体２と端子基台３とを兼用しており、このプリント基板Ｐから端部が振動ケース１１の開口部から突出するプラスとマイナスの各端子３１、３２を突設し、振動ケース１１内のプリント基板Ｐの振動ケース１１開口部側に弾性体８が充填されるので、送波時の振動体１の振動による端子基台３機能を備えたプリント基板Ｐの振動エネルギーを弾性体８の振動抑制機能の抵抗で熱消費して励振を防ぎ、受波時のタイミングまでに共振体２の振動による残響を減衰させて、受波信号の検出をし易くしている。
【００１０】
【実施例】
以下本発明を添付図面に示す実施例に基づいて詳述する。図１には本発明に係る防滴型超音波マイクロホンの断面図が示してある。有底筒状の振動ケース１１の底部内面に圧電素子１２を固着して振動体１が構成してある。振動ケース１１は円筒部の端部に円錐台部が連続した形状をしており、全体がアルミニウム材により形成してある。振動ケース１１内の中程にプリント基板Ｐが圧入してあって共振体の機能を持たせてある。また、このプリント基板Ｐにはプラスとマイナスの各端子３１、３２が圧入後半田９にて半田付けしてあって、プリント基板Ｐに端子基台３の機能を持たせてある。この結果、上記プリント基板Ｐは振動ケース１１の直管部を保持した時の共振周波数変化を防ぐための共振体２と端子基台３とを兼用しているものである。
【００１１】
プリント基板Ｐの外周部に塗布された導電性接着剤６は上記端子３１、３２のうちの一方の端子（実施例ではマイナス側の端子３２）と振動ケース１１との導通をプリント基板Ｐのパターンを介して行っている。また、リード７はプリント基板Ｐに設けた開孔部を通り、半田９により半田付けされてプリント基板Ｐのパターンを介して上記端子３１、３２のうちの他方の端子（実施例ではプラス側の端子３１）と導通してある。
【００１２】
振動ケース１１内のプリント基板Ｐの振動ケース１１の開口部１１ａ側には弾性体８が充填してあり、この弾性体８はちょうど振動ケース１１の開口部１１ａまで充填してあって、送波時の振動体１の振動による共振体２と端子台３とを兼用したプリント基板Ｐの振動エネルギーを弾性体８の振動抑制機能の抵抗で熱消費して励振を防ぐ役目をしている。そして、上記端子基台３機能を備えたプリント基板Ｐから突設したプラスとマイナスの各端子３１、３２の端部が振動ケース１１の開口部１１ａから突出している。
【００１３】
ところで、上記のような構成の防滴型超音波マイクロホンＡは図２のように外周を防振材Ｂで保持して外部からの振動ノイズによる影響を防ぎ、また、防振材Ｂの外周には任意の指向性を得るための音響ホーンＣを装着してサイドローブ等による誤動作を防ぐような構成とすることができる。つまり、図３（ａ）には防滴型超音波マイクロホンＡ単品の指向性を示し、図３（ｂ）には音響ホーンＣ装着時の指向性を示しているが、図３（ａ）のように防滴型超音波マイクロホンＡ単品では車のコーナに設置されて車と障害物との距離を運転席にいながら検知する用途に使った場合、指向角度が車のコーナの全域に及ばないこと、更にサイドローブの発生により、検知エリアが不安定となり、このため、音響ホーンＣを装着することでこの問題を解決するようにしている。
【００１４】
上記説明においては音響ホーンＣを装着して指向性の制御をしている例につき説明したが、図４（ａ）には音響ホーンＣを用いることなく車のコーナ全域を検知しうる広指向性の防滴型超音波装置とした実施例を示している。この実施例では円錐台形状の防滴型超音波マイクロホンＡの外周を緩衝材Ｅで保持し、該緩衝材Ｅの外周をハウジングＤにより保持したものであり、更に、円錐台形状の防滴型超音波マイクロホンＡの天面部と緩衝材Ｅの端面とを面一とした構成となっている。この実施例で用いる緩衝材ＥはハウジングＤに比べて極端に低い固有振動数の材質、例えば、ゴム等で形成され、防滴型超音波マイクロホンＡを内包し、ハウジングに嵌着したり、あるいは、緩衝材Ｅとなる室温硬化型のゴム等を充填してもよい。そして、緩衝材Ｅの端面が防滴型超音波マイクロホンＡの天面と面一となっており、図４（ｂ）に示すような広指向性の制御及び防滴型超音波マイクロホンＡの外部からの振動ノイズの侵入を防いでいる。
【００１５】
図５（ａ）、（ｂ）には更に他の実施例が示してあり、この実施例においては、防滴型超音波マイクロホンＡを複数配置し、この複数の防滴型超音波マイクロホンＡの外周を上記の緩衝材Ｅで保持し、該緩衝材Ｅの外周をハウジングＤにより保持したものであり、複数の防滴型超音波マイクロホンＡの天面部と緩衝材Ｅの端面とを面一としてある。図５（ｃ）には図５（ａ）、（ｂ）に示す実施例における指向性を示している。
【００１６】
ここで、緩衝材Ｅを保持したハウジングＤの外形形状は円形のみに限定されず、矩形又は他の形状であってもよい。
上記のような図４、図５に示す実施例においては、図３のような長大な音響ホーンＣを用いることなく、サイドローブのない、広指向性を可能としており、超音波装置の小型化及びアレイ化による指向性の制御を可能とすることができる。また、図５のものは複数の防滴型超音波マイクロホンＡの配列により、広指向性、また音圧の合成による高出力化を可能としている。
【００１７】
【発明の効果】
本発明にあっては、上述のように、有底筒状に形成され底側にテーパ部を有する振動ケースと、振動ケースの底部内面に圧電素子を固着してなる振動体と、振動ケースの中程に圧入して固着されて振動ケースの直管部を保持した時の共振周波数変化を防ぐための共振体と端子基台とを兼用するプリント基板と、該プリント基板から突設され端部が振動ケースの開口部から突出するプラスとマイナスの各端子と、振動ケース内においてプリント基板の振動ケースの開口部側に充填される弾性体とで防滴型超音波マイクロホンを構成しているので、プリント基板が振動ケースの直管部を保持した時の共振周波数変化を防ぐための共振体と端子基台とを共用化することになって安価となると共に組み立てが簡略化され、しかもプリント基板の振動ケース開口部側に充填される弾性体で端子台を兼用するプリント基板の励振を抑えることができて残響時間を短くし、近距離検知性能の向上を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の断面図である。
【図２】（ａ）は同上の音響ホーンで支持した例を示す断面図であり、（ｂ）は正面図である。
【図３】（ａ）は防滴型超音波マイクロホン単品の指向性を示す説明図であり、（ｂ）は音響ホーン装着時の指向性を示す説明図である。
【図４】（ａ）は音響ホーンを用いることなく広指向性の制御及び防滴型超音波マイクロホンの外部からの振動ノイズの侵入を防止する構造の実施例の断面図であり、（ｂ）は同上の指向性を示す説明図である。
【図５】（ａ）は音響ホーンを用いることなく広指向性の制御及び防滴型超音波マイクロホンの外部からの振動ノイズの侵入を防止する構造の他の実施例の正面図であり、（ｂ）は同上の断面図であり、（ｃ）は同上の指向性を示す説明図である。
【図６】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｐ プリント基板
１ 振動体
２ 共振体
３ 端子基台
８ 弾性体
１１ 振動ケース
１１ａ 開口部
１２ 圧電素子
３１ 端子
３２ 端子

Claims (1)

1. 有底筒状に形成され底側にテーパ部を有する振動ケースと、振動ケースの底部内面に圧電素子を固着してなる振動体と、振動ケースの中程に圧入して固着されて振動ケースの直管部を保持した時の共振周波数変化を防ぐための共振体と端子基台とを兼用するプリント基板と、該プリント基板から突設され端部が振動ケースの開口部から突出するプラスとマイナスの各端子と、振動ケース内においてプリント基板の振動ケースの開口部側に充填される弾性体とで構成されて成ることを特徴とする防滴型超音波マイクロホン。

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