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Querverweis auf betreffende Anmeldung
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Diese internationale Anmeldung basiert auf der beim Japanischen Patentamt am 1. Februar 2017 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-016808 und beansprucht deren Priorität. Die gesamten Inhalte der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-016808 sind in dieser internationalen Anmeldung durch Bezugnahme darauf enthalten.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ultraschallwellenausgabevorrichtung, die eine Ultraschallwelle ausgibt.
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Stand der Technik
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Die Patentliteratur 1 offenbart eine Konfiguration, bei der eine Ultraschallwellenausgabeeinheit an einer Halteeinheit wie beispielsweise einem Sockel installiert ist.
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Literatur des Standes der Technik
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Patentliteratur
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PTL 1:
JP 2011 - 162 073 A -
Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfinder, der die obige Technik im Detail untersucht hat, hat das Folgende herausgefunden. Das heißt, in der Patentliteratur 1 wird die Vibration, die erzeugt wird, wenn die Ultraschallwelle von der Ultraschallwellenausgabeeinheit ausgegeben wird, an die umgebenden Elemente, die die Ultraschallwellenausgabeeinheit tragen, übertragen. Somit hat der Erfinder herausgefunden, dass ein Problem darin besteht, dass die Konfiguration zu einem Energieverlust führt und die Ausgangscharakteristika der Ultraschallwelle wie beispielsweise eine Richtwirkung instabil sind.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ultraschallwellenausgabevorrichtung zu schaffen, die Ausgangscharakteristika einer Ultraschallwelle stabilisiert.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Ultraschallwellenausgabevorrichtung mindestens eine Ultraschallwellenausgabeeinheit, eine Halteeinheit und eine Rohreinheit. Die mindestens eine Ultraschallwellenausgabeeinheit gibt eine Ultraschallwelle in einer Fortpflanzungsrichtung, die im Voraus festgelegt wird, als Reaktion auf ein Eingangssignal aus. Die Halteeinheit hält die mindestens eine Ultraschallwellenausgabeeinheit. Die Rohreinheit umgibt die mindestens eine Ultraschallwellenausgabeeinheit in einer Richtung orthogonal zu der Fortpflanzungsrichtung. Die Rohreinheit ist mit der Halteeinheit verbunden.
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Da die Halteeinheit bei der Ultraschallwellenausgabevorrichtung mit der Rohreinheit verbunden ist, kann die Steifigkeit der Halteeinheit verbessert werden. Da die Konfiguration es möglich macht, dass die Vibration durch die Ultraschallwelle schwierig bzw. kaum auf die Halteeinheit übertragen wird, kann die Ausgangscharakteristik der Ultraschallwelle stabilisiert werden.
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Die Bezugszeichen in Klammern in den Ansprüchen geben einfach eine Entsprechung zu konkreten Einrichtungen an, die in Ausführungsformen beschrieben sind, die ein Beispiel der vorliegenden Erfindung bilden. Das heißt, der technische Bereich der vorliegenden Erfindung ist nicht notwendigerweise darauf beschränkt.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht einer Ultraschallwellenausgabevorrichtung entlang einer Linie I-I gemäß einer ersten Ausführungsform.
- 2 ist eine Vorderansicht der Ultraschallwellenausgabevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht der Ultraschallwellenausgabevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
- 4 ist eine Querschnittsansicht einer Ultraschallwellenausgabevorrichtung entlang einer Linie IV-IV gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- 5 ist eine Vorderansicht der Ultraschallwellenausgabevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
- 6 ist eine perspektivische Ansicht der Ultraschallwellenausgabevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
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Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Konfiguration
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Die in den 1 bis 3 gezeigte Ultraschallwellenausgabevorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform ist eine Vorrichtung, die eine Ultraschallwelle ausgibt. Die Ultraschallwellenausgabevorrichtung 1 enthält eine Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 und eine Gehäuseeinheit 20. Die Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 als ein parametrischer Lautsprecher gibt durch die Ultraschallwelle hörbaren Schall aus.
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Die Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 empfängt ein Eingangssignal von einem Ultraschallwellenverstärker (nicht gezeigt) über eine Leitung 34 zu einem Verbinder 36, wie es in 3 gezeigt ist. Die Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 gibt den hörbaren Schall, der eine Richtwirkung aufweist, als Antwort auf das Eingangssignal aus. Als Eingangssignal wird ein Signal eingegeben, das in der Lage ist, einen vorbestimmten hörbaren Schall durch Modulieren der Amplitude der Wellenform der Ultraschallwelle, die eine vorbestimmte Frequenz (beispielsweise 40 kHz) und eine konstante Amplitude aufweist, auszugeben.
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Wie es in den 1 bis 3 gezeigt ist, weist die Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 eine Säulengestalt auf. Die Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 gibt die Ultraschallwelle von einer Schallwellenausgabefläche 10A, die eine Endfläche ist, in einer Fortpflanzungsrichtung als Antwort auf das Eingangssignal aus. Die Fortpflanzungsrichtung ist senkrecht zu der Schallwellenausgabefläche 10A festgelegt. Die Fortpflanzungsrichtung ist in 1 nach rechts gerichtet und in 2 zur Vorderseite des Zeichnungsblattes gerichtet. Die 1 bis 3 zeigen ein Beispiel, bei dem eine einzige Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 angeordnet ist. Alternativ können mehrere Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10 angeordnet sein.
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die Gehäuseeinheit 20 besteht beispielsweise aus Metall wie rostfreiem Stahl, einer Aluminiumlegierung oder Ähnlichem und ist ein Element, das die Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 umgibt und hält. Die Gehäuseeinheit 20 weist eine zylindrische Gestalt auf, und es sind eine Stufe 20A und eine Stufe 20B jeweils an einer Innendurchmessereinheit und einer Außendurchmessereinheit angeordnet. In der Gehäuseeinheit 20 werden bzw. sind der Innendurchmesser und der Außendurchmesser in der Fortpflanzungsrichtung jeweils an den Stufen 20A, 20B größer.
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Die Säulengestalt und die zylindrische Gestalt enthalten jeweils eine im Wesentlichen Säulengestalt und eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt. Außerdem dient die Stufe 20A in dem Innendurchmesser als Halteeinheit 22. Die Halteeinheit 22 hält eine Fläche der Ultraschallwellenausgabeeinheit 10, die entgegengesetzt zu der Fortpflanzungsrichtung ist, direkt oder indirekt über ein anderes Element. In der vorliegenden Ausführungsform hält die Halteeinheit 22 die Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 über ein Pufferelement 14, das später beschrieben wird.
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Ein Teil des Gehäuses 20, der einen größeren Innendurchmesser aufweist, dient als eine Rohreinheit 24. Die Rohreinheit 24 umgibt die Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 in der Richtung orthogonal zu der Fortpflanzungsrichtung. Ein Leerraum 12 ist zwischen der Rohreinheit 24 und der Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 derart angeordnet, dass die Rohreinheit 24 und die Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 einen konstanten Abstand zueinander aufweisen. Der Leerraum 12 erschwert eine Übertragung der Vibration der Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 auf die Rohreinheit 24. In der Gehäuseeinheit 20 ist die Rohreinheit 24 einstückig mit der Halteeinheit 22 ausgebildet.
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Die Länge L1 in der Fortpflanzungsrichtung von der Halteeinheit 22 zu dem Ende der Rohreinheit 24 ist gleich der Länge L1 von der Halteeinheit 22 zu der Schallwellenausgabefläche 10A der Ultraschallwellenausgabeeinheit 10. Alternativ kann die Länge in der Fortpflanzungsrichtung von der Halteeinheit 22 zu dem Ende der Rohreinheit 24 auf eine Länge L2 eingestellt werden, die kürzer als die Länge L1 von der Halteeinheit 22 zu der Schallwellenausgabefläche 10A der Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 ist.
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Die Ultraschallwellenausgabevorrichtung 1 enthält außerdem das Pufferelement 14 zwischen der Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 und der Halteeinheit 22. Das Pufferelement 14 besteht aus einem Material, das weicher als dasjenige der Halteeinheit 22 ist. Hinsichtlich dessen, ob das Pufferelement 14 und ein Vibrationsunterdrückungselement 32, das später beschrieben wird, aus harten oder weichen Materialien bestehen, ist das Material, das die Ultraschallwellenvibration leicht bzw. einfach absorbiert, als das weichere Material definiert.
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Als ein Beispiel zum genauen Messen, ob das Material hart oder weich ist, kann eine Vorbereitung von Proben, die dieselbe Gestalt aufweisen, Vibrieren der Proben durch Fixieren eines Endes einer jeweiligen Probe, Ausüben einer Last auf das andere Ende und Freigeben des anderen Endes genannt werden. Bei dieser Messung wird ein Material, das eine niedrige Frequenz aufweist, als ein weicheres Material verwendet. Es kann beispielsweise ein Dichtungsring aus Harz wie beispielsweise Gummi, eine Gummiplatte, ein gummibasiertes Klebemittel oder Ähnliches als Pufferelement 14 verwendet werden.
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Die Ultraschallwellenausgabevorrichtung 1 enthält außerdem eine Trägereinheit 30 und das Vibrationsunterdrückungselement 32. Die Trägereinheit 30 trägt die Gehäuseeinheit 20 in einem Zustand, in dem die Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 gehalten wird. Die Trägereinheit 30 trägt die Gehäuseeinheit 20 über das Vibrationsunterdrückungselement 32 in der Fortpflanzungsrichtung auf der Rückseite in Bezug auf die Stufe 20B des Außendurchmessers in der Gehäuseeinheit 20.
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Das Vibrationsunterdrückungselement 32 ist ein Element, das eine Ringgestalt aufweist und zwischen der Halteeinheit 22 und der Trägereinheit 30 angeordnet ist, und besteht aus einem Material, das weicher als dasjenige der Halteeinheit 22 ist.
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Wirkungen
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Gemäß der oben im Detail beschriebenen ersten Ausführungsform können die folgenden Wirkungen erzielt werden.
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(1a) Die Ultraschallwellenausgabevorrichtung 1 enthält die Ultraschallwellenausgabeeinheit 10, die Halteeinheit 22 und die Rohreinheit 24. Es ist mindestens eine Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 angeordnet. Die mindestens eine Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 gibt die Ultraschallwelle in der Fortpflanzungsrichtung, die im Voraus festgelegt wird, als Antwort auf das Eingangssignal aus. Die Halteeinheit 22 hält die Ultraschallwellenausgabeeinheit 10. Die Rohreinheit 24 umgibt die Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 in der Richtung orthogonal zu der Fortpflanzungsrichtung. Die Rohreinheit 24 ist mit der Halteeinheit 22 verbunden.
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Mit den oben beschriebenen Ultraschallwellenausgabevorrichtungen 1, 2 kann die Steifigkeit der Halteeinheit 22 verbessert werden, da die Halteeinheit 22 mit der Rohreinheit 24 verbunden ist. Da bei dieser Konfiguration die Vibration durch die Ultraschallwelle schwer auf die Halteeinheit übertragen werden kann, kann die Ausgangscharakteristik der Ultraschallwelle stabilisiert werden.
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(1b) Die oben beschriebene Ultraschallausgabevorrichtung 1 enthält außerdem das Pufferelement 14, das aus einem weicheren Material als die Halteeinheit 22 besteht und zwischen der Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 und der Halteeinheit 22 angeordnet ist.
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Da bei der oben beschriebenen Ultraschallwellenausgabevorrichtung 1 die Vibration durch das Pufferelement 14 absorbiert werden kann, kann bewirkt werden, dass die Vibration durch die Ultraschallwelle schwer bzw. kaum auf die Halteeinheit 22 übertragen wird.
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(1b) Die oben beschriebene Ultraschallausgabevorrichtung 1 enthält außerdem die Trägereinheit 30, die die Halteeinheit 22 trägt, und das Vibrationsunterdrückungselement 32, das aus einem weicheren Material als die Halteeinheit 22 besteht und zwischen der Halteeinheit 22 und der Trägereinheit 30 angeordnet ist.
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Mit der oben beschriebenen Ultraschallwellenausgabevorrichtung 1, die die Trägereinheit 30 aufweist, kann die Anordnung des Vibrationsunterdrückungselementes 32 bewirken, dass die Vibration durch die Ultraschallwelle schwierig auf die Trägereinheit 30 übertragen wird.
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(1d) In der oben beschriebenen Ultraschallwellenausgabevorrichtung 1 ist die Länge L2 in der Fortpflanzungsrichtung von der Halteeinheit 22 zu dem Ende der Rohreinheit 24 gleich oder kleiner als die Länge L1 von der Halteeinheit 22 zu der Schallwellenausgabefläche 10A der Ultraschallwellenausgabeeinheit 10.
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Die Länge L2 in der Fortpflanzungsrichtung von der Halteeinheit 22 zu dem Ende der Rohreinheit 24 ist gleich oder kleiner als die Länge L1 von der Halteeinheit 22 zu der Schallwellenausgabefläche 10A der Ultraschallwellenausgabeeinheit 10, so dass die oben beschriebene Ultraschallwellenausgabevorrichtung 1 verhindern kann, dass die Ultraschallwelle durch Reflektion an der Rohreinheit 24 oder Ähnlichem gestört wird.
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Zweite Ausführungsform
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Hauptunterschied zur ersten Ausführungsform
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Da die Basiskonfiguration der zweiten Ausführungsform derjenigen der ersten Ausführungsform ähnelt, wird im Folgenden hauptsächlich der Unterschied beschrieben. Man beachte, dass dieselben Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform dieselben Elemente angeben, und es wird somit Bezug auf die vorhergehende Beschreibung genommen.
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In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem eine einzige Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 angeordnet ist. Andererseits unterscheidet sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform darin, dass mehrere Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10 angeordnet sind.
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Konfiguration
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Wie es in den 4, 5 und 6 gezeigt ist, enthält die Ultraschallwellenausgabevorrichtung 2 mehrere Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10. Eingangssignale, die dieselbe Frequenz und dieselbe Phase aufweisen, werden in die Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10 eingegeben.
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Anstelle der Gehäuseeinheit 20, die die Halteeinheit 22 und die Rohreinheit 24 wie oben beschrieben aufweist, ist eine Gehäuseeinheit 50 enthalten, die eine Halteeinheit 52 und eine Rohreinheit 54 enthält. Anstelle des Pufferelementes 14, der Trägereinheit 30 und des Vibrationsunterdrückungselementes 32, die oben beschrieben wurden, sind jeweils ein Pufferelement 44, eine Trägereinheit 60 und ein Vibrationsunterdrückungselement 62 enthalten.
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Die Halteeinheit 52, die Rohreinheit 54, das Pufferelement 44, die Trägereinheit 60 und das Vibrationsunterdrückungselement 62 sind im Wesentlichen dieselben wie die Halteinheit 22, die Rohreinheit 24, das Pufferelement 14, die Trägereinheit 30 und das Vibrationsunterdrückungselement 32, die oben beschrieben wurden.
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Die Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10 sind derart angeordnet, dass zwischen zwei benachbarten Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10 keine Lücke ist. Insbesondere sind sechs Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10 um eine Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 angeordnet. In der Rohreinheit 54 entspricht die Querschnittsgestalt der Innenwand der Gestalt der Außenwand der angeordneten Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10. Ein Leerraum 42 ist zwischen der Innenwand der Rohreinheit 54 und der Außenwand der Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10 derart angeordnet, dass die Innenwand der Rohreinheit 54 und die Außenwand der Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10 einen konstanten Abstand zueinander aufweisen.
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Das Pufferelement 44 kontaktiert die Oberflächen sämtlicher Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10, die in die Richtung entgegengesetzt zu der Fortpflanzungsrichtung zeigen.
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Wirkungen
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Die detaillierte zweite Ausführungsform erzielt die Wirkung (1a) gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform und die folgenden Wirkungen.
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(2a) Die Ultraschallwellenausgabevorrichtung 2 enthält mehrere Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10. In der Rohreinheit 24 entspricht die Querschnittsgestalt der Innenwand der Gestalt der Außenwand der angeordneten Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10.
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Bei der Ultraschallwellenausgabevorrichtung 2 entspricht die Innenwand der Rohreinheit 24 der Außenwand der Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10, so dass ein Teil der Rohreinheit 24 entsprechend der Gestalt der Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10 dick sein kann. Mit dieser Konfiguration kann die Steifigkeit der Rohreinheit 24 verbessert werden.
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(2b) In der Ultraschallwellenausgabevorrichtung 2 sind die Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10 derart angeordnet, dass keine Lücke zwischen benachbarten zwei Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10 vorhanden ist.
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Bei der Ultraschallwellenausgabevorrichtung 2 sind die Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10 derart angeordnet, dass keine Lücke zwischen benachbarten zwei Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10 vorhanden ist, so dass die Vibration in den Charakteristika unterdrückt wird und die Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10 auf einfache Weise als eine einzige Ultraschallwellenausgabeeinheit 10 verwendet werden können.
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Weitere Ausführungsformen
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Obwohl oben die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und es sind verschiedene Modifikationen der vorliegenden Erfindung möglich.
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(3a) In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform werden Eingangssignale, die dieselbe Phase aufweisen, in die Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10 eingegeben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es können beispielsweise Eingangssignale, die dieselbe Frequenz, aber unterschiedliche Phasen aufweisen, in die Ultraschallwellenausgabeeinheiten 10 eingegeben werden. Bei dieser Konfiguration interferieren Ausgangsultraschallwellen miteinander, so dass die Richtwirkung geändert wird.
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(3b) In der oben beschriebenen Ausführungsform sind das Pufferelement 14, 44 und das Vibrationsunterdrückungselement 32, 62 angeordnet. Alternativ ist mindestens eines aus dem Pufferelement 14, 44 und den Vibrationsunterdrückungselement 32, 62 keine essentielle Komponente.
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(3c) Mehrere Funktionen von einem Element in den obigen Ausführungsform können von mehreren Elementen implementiert werden, oder es kann eine Funktion von einem Element durch mehrere Elemente implementiert werden. Weiterhin können mehrere Funktionen von mehreren Elementen durch ein Element implementiert werden, oder es kann eine Funktion, die von mehreren Elementen implementiert wird, durch ein Element implementiert werden. Ein Teil der Konfiguration der obigen Ausführungsformen kann weggelassen werden. Mindestens ein Teil der Konfiguration der obigen Ausführungsformen kann zu einer anderen Konfiguration der obigen Ausführungsformen hinzugefügt werden oder diese ersetzten. Sämtliche Modi, die innerhalb der technischen Idee enthalten sind, die durch den Wortlaut in den Ansprüchen identifiziert wird, entsprechen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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(3d) Zusätzlich zu den oben beschriebenen Ultraschallwellenausgabevorrichtungen 1, 2 kann die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen implementiert werden, beispielsweise als ein System, das die Ultraschallwellenausgabevorrichtung 1, 2 als eine Komponente enthält.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017016808 [0001]
- JP 2011162073 A [0004]
