JP2000253479A - 超音波振動素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放射される超音波の出力音圧レベルが低いと
いう課題や広い周波数域の交流信号を再生できないとい
う課題があった。 【解決手段】 ３つの振動構造体８ａ〜８ｃを備えてい
る。各振動構造体８ａ〜８ｃは、振動板と音放射振動子
とを備えて成る超音波放射源を備えている。第１〜第３
の振動板２ａ〜２ｃの外径寸法を変えて、各振動板２ａ
〜２ｃの共振周波数の値を変えるとともに、最小の共振
周波数を示す振動板の共振周波数から最大の共振周波数
を示す振動板の共振周波数までの周波数域の入力交流信
号を、すべての超音波放射源から放射される超音波が到
達する領域内において再生可能であるように、各超音波
放射源を近接配置している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超音波を放射す
る超音波振動素子に関し、特にスピーカ装置における超
音波振動素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は特開昭６１−２９６８９７号公報
に示された従来例１の超音波振動素子を示す構成図であ
る。図において、１０１は超音波振動素子、１０２はセ
ラミック等の圧電体から成る振動板、１０３は断面が円
錐台形のケース、１０４はケース１０３を保持する弾性
防振体、１０５は交流信号が入力する端子ピン、１０６
は振動板１０２と端子ピン１０５、ケース１０３と端子
ピン１０５とを接続するリード線である。

【０００３】この従来例１の超音波振動素子１０１で
は、ケース１０３の底面部１０３ａの内側に振動板１０
２を貼着することにより、バイモルフ振動子、すなわち
超音波放射源を構成している。また、弾性防振体１０４
に形成された円形穴１０４ａにより、ケース１０３の底
面部１０３ａを挟んだ対向する位置に音響管１０７を形
成している。

【０００４】次に動作について説明する。端子ピン１０
５から交流信号が入力すると、その信号がリード線１０
６を介して振動板１０２及びケース１０３に印加され、
バイモルフ振動子が振動する。そして、この振動によ
り、超音波が音響管１０７を介して外部に放射される。

【０００５】図９は特開平９−３２７０９５号公報に示
された従来例２の超音波振動素子を示す構成図である。
図において、２０１は超音波振動素子、２０２，２０３
はセラミック等の圧電体から成る振動板、２０４はステ
ンレス等の金属からなる中間板、２０５は柔らかい接着
剤、２０６はコーン振動子、２０７は振動板２０２とコ
ーン振動子２０６とを結合するピン、２０８は台座、２
０９は交流信号が入力する端子ピン、２１０は振動板２
０２，２０３と端子ピン２０９、中間板２０４と端子ピ
ン２０９とを接続するリード線である。

【０００６】この従来例２の超音波振動素子２０１で
は、中間板２０４を挟んで振動板２０２，２０３を配置
することによりバイモルフ振動子、すなわち超音波放射
源を構成している。また、バイモルフ振動子がたわみ振
動したとき、コーン振動子２０６の円錐面上に円錐軸を
中心とした円環状の振動の節２０６ａを形成するよう
に、バイモルフ振動子及びコーン振動子２０６の複合体
を構成している。また、バイモルフ振動子及びコーン振
動子２０６の複合体をバイモルフ振動子のたわみ振動の
節位置で台座２０８と結合している。

【０００７】次に動作について説明する。端子ピン２０
９から交流信号を入力すると、その信号がリード線２１
０を介して振動板２０２，２０３及び中間板２０４に印
加され、バイモルフ振動子がたわみ振動する。また、こ
のバイモルフ振動子の振動により、コーン振動子２０６
がコーン振動子２０６の振動の節２０６ａを境界として
逆位相で振動する。そして、これらコーン振動子２０６
及びバイモルフ振動子の振動により、超音波が放射され
る。

【０００８】図１０は上述した従来例１及び従来例２に
示すような超音波放射源を１つ備えた従来の超音波振動
素子における、バイモルフ振動子に印加する交流信号の
周波数をスキャンしたときの振動−音放射特性図であ
る。図１０中、上側の曲線は超音波振動素子から放射さ
れた超音波の放射特性を示し、下側の曲線は交流信号が
印加されたバイモルフ振動子の振動特性を示す。上側の
曲線における縦軸は出力音圧レベルであり、横軸は超音
波振動素子から放射された超音波の周波数である。ま
た、下側の曲線における縦軸は電気インピーダンスであ
り、横軸はバイモルフ振動子に印加する交流信号の周波
数である。

【０００９】図１０に示すように、従来の超音波振動素
子では、バイモルフ振動子に印加する交流信号の周波数
をスキャンしたとき、周波数ｆ₀ １で電気インピーダン
スがピークを示す。また、バイモルフ振動子に印加する
交流信号の周波数をスキャンしたとき、周波数ｆ₀ １を
最大音圧レベルとした非常に狭い周波数幅の超音波が放
射される。この周波数ｆ₀ １は、バイモルフ振動子を構
成する振動板の持つ固有値に依存した周波数、すなわち
共振周波数であり、振動板がセラミックス等の圧電板か
らなるという材料の性質上及び超音波振動素子が小型で
あるという構造の制約上から、この周波数ｆ₀ １は高い
周波数帯域に位置する。

【００１０】従って、従来の超音波振動素子では、周波
数ｆ₀ １付近の交流信号をバイモルフ振動子に印加し、
バイモルフ振動子を振動させ、超音波を放射させる。要
するに、周波数ｆ₀ １付近の交流信号を再生させる。

【００１１】このように、従来の超音波振動素子は、再
生音の周波数帯域が高く、かつ周波数幅が狭いため、各
種電気機器や電子機器におけるブザーとして用いられて
いた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の超音波振動素子
は以上のように、バイモルフ振動子、すなわち超音波放
射源を１つだけ備えた構成であるので、放射される超音
波の出力音圧レベルが低い。その結果、離れた位置の聴
取者に対して再生音を提供できないという課題があっ
た。

【００１３】また、従来の超音波振動素子では、再生音
の周波数幅が狭く、広い周波数域の交流信号を再生でき
ない。その結果、複雑なメロディーなどを再生できない
という課題があった。なお、バイモルフ振動子や振動板
単体からなる超音波放射源１つで広い周波数域の交流信
号を再生できるように構成する場合には、小型構造であ
るという特徴が損なわれる結果となる。

【００１４】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、超音波を高出力音圧レベルで放射
できる超音波振動素子を得ることを目的とする。

【００１５】また、この発明は小型構造であって、かつ
広い周波数域の交流信号を再生することができる超音波
振動素子を得ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る超音波振
動素子は、超音波放射源を、超音波の放射方向を揃えて
複数備えたものである。

【００１７】この発明に係る超音波振動素子は、超音波
放射源が、振動板と、振動板の板面に垂直な方向と軸方
向を一致させて振動板に対向して配置された、振動板の
固有値と同じ固有値を持つ円錐状の振動子とを備えて成
るものである。

【００１８】この発明に係る超音波振動素子は、振動板
の外径寸法を超音波放射源毎に変えるとともに、少なく
とも最小の共振周波数を示す振動板の共振周波数から最
大の共振周波数を示す振動板の共振周波数までの周波数
域の入力交流信号を、すべての超音波放射源から放射さ
れる超音波が到達する領域内において再生可能であるよ
うに、各超音波放射源を近接配置したものである。

【００１９】この発明に係る超音波振動素子は、振動板
と、振動板の板面に垂直な方向と軸方向を一致させて振
動板に対向して配置された、振動板の固有値と同じ固有
値を持つ円錐状の振動子と、振動板と振動子との間隙に
挿入された弾性部材とを備えて成る超音波放射源を備え
たものである。

【００２０】この発明に係る超音波振動素子は、超音波
放射源を複数備えたものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による超
音波振動素子を示す側面図である。また、図２はこの発
明の実施の形態１による超音波振動素子を示す上面図で
ある。図において、１は超音波振動素子、２ａ〜２ｃは
セラミック等の圧電体から成る円形をした第１〜第３の
振動板（振動板）、３ａ〜３ｃはセラミック等の圧電体
から成る円錐状をした第１〜第３の音放射振動子（振動
子）である。第１の音放射振動子３ａはその短径側端を
第１の振動板２ａ側に向け長径側端を第１の振動板２ａ
と反対側に向けて第１の振動板２ａに対向しており、第
２の音放射振動子３ｂはその短径側端を第２の振動板２
ｂ側に向け長径側端を第２の振動板２ｂと反対側に向け
て第２の振動板２ｂに対向しており、第３の音放射振動
子３ｃはその短径側端を第３の振動板２ｃ側に向け長径
側端を第３の振動板２ｃと反対側に向けて第３の振動板
２ｃに対向している。

【００２２】また、４ａは第１の音放射振動子３ａを第
１の振動板２ａに固着する第１の接続体、４ｂは第２の
音放射振動子３ｂを第２の振動板２ｂに固着する第２の
接続体、４ｃは第３の音放射振動子３ｃを第３の振動板
２ｃに固着する第３の接続体である。

【００２３】また、５ａは第１の振動板２ａと第１の音
放射振動子３ａとの複合体を保持する第１の防振体、５
ｂは第２の振動板２ｂと第２の音放射振動子３ｂとの複
合体を保持する第２の防振体、５ｃは第３の振動板２ｃ
と第３の音放射振動子３ｃとの複合体を保持する第３の
防振体である。

【００２４】また、６ａは第１の振動板２ａと第１の音
放射振動子３ａとの複合体を第１の防振体５ａに固着す
る第１の接着層、６ｂは第２の振動板２ｂと第２の音放
射振動子３ｂとの複合体を第２の防振体５ｂに固着する
第２の接着層、６ｃは第３の振動板２ｃと第３の音放射
振動子３ｃとの複合体を第３の防振体５ｃに固着する第
３の接着層である。

【００２５】また、７は第１の振動板２ａと第１の音放
射振動子３ａとの複合体を固着した第１の防振体５ａ、
第２の振動板２ｂと第２の音放射振動子３ｂとの複合体
を固着した第２の防振体５ｂ、及び第３の振動板２ｃと
第３の音放射振動子３ｃとの複合体を固着した第３の防
振体５ｃを保持する架台である。

【００２６】また、８ａは第１の振動板２ａ、第１の音
放射振動子３ａ、第１の接続体４ａ、第１の防振体５
ａ、第１の接着層６ａ、及び架台７から構成される第１
の振動構造体、８ｂは第２の振動板２ｂ、第２の音放射
振動子３ｂ、第２の接続体４ｂ、第２の防振体５ｂ、第
２の接着層６ｂ、及び架台７から構成される第２の振動
構造体、８ｃは第３の振動板２ｃ、第３の音放射振動子
３ｃ、第３の接続体４ｃ、第３の防振体５ｃ、第３の接
着層６ｃ、及び架台７から構成される第３の振動構造体
である。

【００２７】また、９は交流信号が入力する端子ピンで
あり、一方の端子ピン９はリード線（図示せず）等を介
して第１〜第３の振動板２ａ〜２ｃに接続し、他方の端
子ピン９はリード線（図示せず）等を介して第１〜第３
の音放射振動子３ａ〜３ｃに接続している。

【００２８】このようにこの実施の形態１の超音波振動
素子１は、３つの振動構造体８ａ〜８ｃを備えている。
そして、この実施の形態１の超音波振動素子１では、各
振動構造体８ａ〜８ｃは、振動板と音放射振動子とを備
えて成る超音波放射源を備えている（以下、第１の振動
板２ａと第１の音放射振動子３ａとを備えて成る超音波
放射源を第１の超音波放射源１ａといい、第２の振動板
２ｂと第２の音放射振動子３ｂとを備えて成る超音波放
射源を第２の超音波放射源１ｂといい、第３の振動板２
ｃと第３の音放射振動子３ｃとを備えて成る超音波放射
源を第３の超音波放射源１ｃという。）。

【００２９】また、この実施の形態１の超音波振動素子
１では、第１の音放射振動子３ａを第１の接続体４ａに
より第１の振動板２ａに固着して第１の音放射振動子３
ａを第１の振動板２ａと対向して配置し、第２の音放射
振動子３ｂを第２の接続体４ｂにより第２の振動板２ｂ
に固着して第２の音放射振動子３ｂを第２の振動板２ｂ
と対向して配置し、第３の音放射振動子３ｃを第３の接
続体４ｃにより第３の振動板２ｃに固着して第３の音放
射振動子３ｃを第３の振動板２ｃと対向して配置してい
る。さらに、第１の振動板２ａの板面に垂直な方向と第
１の音放射振動子３ａの軸方向とを一致させ、第２の振
動板２ｂの板面に垂直な方向と第２の音放射振動子３ｂ
の軸方向とを一致させ、第３の振動板２ｃの板面に垂直
な方向と第３の音放射振動子３ｃの軸方向とを一致させ
ている。さらにまた、第１の音放射振動子３ａの固有値
を第１の振動板２ａの固有値と同じ値にし、第２の音放
射振動子３ｂの固有値を第２の振動板２ｂの固有値と同
じ値にし、第３の音放射振動子３ｃの固有値を第３の振
動板２ｃの固有値と同じ値にしている。このようにし
て、各超音波放射源１ａ〜１ｃの出力音圧レベルを上げ
ている。

【００３０】また、この実施の形態１の超音波振動素子
１では、各振動板２ａ〜２ｃの板面に垂直な方向を一致
させることにより、各超音波放射源１ａ〜１ｃの超音波
放射方向を揃えている。

【００３１】さらに、この実施の形態１の超音波振動素
子１では、第１〜第３の振動板２ａ〜２ｃの外径寸法、
すなわち直径を変えて、各振動板２ａ〜２ｃの共振周波
数の値を変えるとともに、最小の共振周波数を示す振動
板の共振周波数から最大の共振周波数を示す振動板の共
振周波数までの周波数域の入力交流信号を、すべての超
音波放射源から放射される超音波が到達する領域内にお
いて再生可能であるように、各超音波放射源１ａ〜１ｃ
を近接配置している。

【００３２】次に動作について説明する。端子ピン９か
ら交流信号が入力すると、その信号がリード線等を介し
て各振動板２ａ〜２ｃ及び各音放射振動子３ａ〜３ｃに
印加され、各振動板２ａ〜２ｃ及び各音放射振動子３ａ
〜３ｃが振動する。そして、これら各振動板２ａ〜２ｃ
及び各音放射振動子３ａ〜３ｃの振動により、超音波が
放射される。

【００３３】図３は実施の形態１の超音波振動素子にお
ける、各超音波振動源に印加する交流信号の周波数をス
キャンしたときの振動−音放射特性図である。図３中、
上側の曲線は超音波振動素子から放射された超音波の放
射特性を示し、下側の曲線は交流信号が印加された各超
音波放射源の振動特性を示す。上側の曲線における縦軸
は出力音圧レベルであり、横軸は超音波振動素子から放
射された超音波の周波数である。また、下側の曲線にお
ける縦軸は電気インピーダンスであり、横軸は各超音波
放射源に印加する交流信号の周波数である。

【００３４】図３に示すように、実施の形態１の超音波
振動素子１では、各超音波振動源１ａ〜１ｃに印加する
交流信号の周波数をスキャンしたとき、周波数ｆ₀ １で
第１の超音波放射源１ａの電気インピーダンスがピーク
を示し（曲線ａ）、周波数ｆ ₀ ２で第１の超音波放射源
１ｂの電気インピーダンスがピークを示し（曲線ｂ）、
周波数ｆ₀ ３で第３の超音波放射源１ｃの電気インピー
ダンスがピークを示す（曲線ｃ）。また、各超音波振動
源１ａ〜１ｃに印加する交流信号の周波数をスキャンし
たとき、第１の超音波放射源１ａから周波数ｆ₀ １を最
大音圧レベルとした超音波が放射され（曲線ｄ）、第２
の超音波放射源１ｂから周波数ｆ₀ ２を最大音圧レベル
とした超音波が放射され（曲線ｅ）、第３の超音波放射
源１ｃから周波数ｆ₀ ３を最大音圧レベルとした超音波
が放射され（曲線ｆ）、第１〜第３の超音波放射源１ａ
〜１ｃから放射される超音波が重なり合って、周波数ｆ
₀１から周波数ｆ₀ ３までの周波数幅を少なくとも有す
る超音波が放射される（曲線ｇ）。周波数ｆ₀ １、ｆ₀
２及びｆ₀ ３は、それぞれ第１〜第３の振動板２ａ〜２
ｃの持つ固有値に依存した周波数、すなわち共振周波数
であり、第１〜第３の振動板２ａ〜２ｃの外形寸法を変
えているため、周波数ｆ₀ １、ｆ₀ ２及びｆ ₀ ３の値は
それぞれ異なっている。

【００３５】従って、実施の形態１の超音波振動素子１
では、少なくとも周波数ｆ₀ １から周波数ｆ₀ ３までの
周波数域の交流信号を各超音波放射源１ａ〜１ｃに印可
したとき、超音波を放射することができる。要するに、
少なくとも周波数ｆ₀ １から周波数ｆ₀ ３までの周波数
域の交流信号を、すべての超音波放射源から放射される
超音波が到達する領域内において再生することができ
る。

【００３６】このように、実施の形態１の超音波振動素
子１は、再生音の周波数幅は広く、複雑なメロディなど
を再生することが可能である。

【００３７】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、３つの超音波放射源を備えているので、１つの超音
波放射源を備えている従来の超音波振動素子に比べて、
放射される超音波の出力音圧レベルが高くなる効果が得
られる。

【００３８】また、この実施の形態１によれば、各超音
波放射源が、振動板と音放射振動子とを備えて成るもの
であるので、各超音波放射源から放射される超音波の出
力音圧レベルが高くなる効果が得られる。

【００３９】さらに、この実施の形態１によれば、各振
動板の外径寸法を変えるとともに、各超音波放射源を近
接配置しているので、最小の共振周波数を示す振動板の
共振周波数から最大の共振周波数を示す振動板の共振周
波数までの周波数域の入力交流信号を、すべての超音波
放射源から放射される超音波が到達する領域内において
再生することができる効果が得られる。

【００４０】実施の形態２． 図４はこの発明の実施の
形態２による超音波振動素子を示す側面図である。ま
た、図５はこの発明の実施の形態２による超音波振動素
子を示す上面図である。図において、１１は超音波振動
素子、１２はセラミック等の圧電体から成る円形をした
振動板、１３はセラミック等の圧電体から成る円錐状を
した音放射振動子（振動子）である。音放射振動子１３
はその短径側端を振動板１２側に向け長径側端を振動板
１２と反対側に向けて振動板１２に対向している。

【００４１】また、１４は音放射振動子１３を振動板１
２に固着する接続体、１５は振動板１２と音放射振動子
１３との複合体を保持する防振体、１６は振動板１２と
音放射振動子１３との複合体を防振体１５に固着する接
着層、１７は振動板１２と音放射振動子１３との複合体
を固着した防振体１５を保持する架台である。

【００４２】また、１８は振動板１２と音放射振動子１
３との間隙に挿入された、ウレタンフォーム等の制振材
料から成る弾性部材であり、弾性部材１８はそれに接触
する振動板１２及び音放射振動子１３の共振周波数での
振動を和らげる働きがある。

【００４３】また、１９は振動板１２、音放射振動子１
３、接続体１４、防振体１５、接着層１６、架台１７及
び弾性部材１８から構成される振動構造体である。

【００４４】また、２０は交流信号が入力する端子ピン
であり、一方の端子ピン２０はリード線（図示せず）等
を介して振動板１２に接続し、他方の端子ピン２０はリ
ード線（図示せず）等を介して音放射振動子１３に接続
している。

【００４５】このようにこの実施の形態２の超音波振動
素子１１は、１つの振動構造体１９を備えている。そし
て、この実施の形態２の超音波振動素子１１では、振動
構造体１９は、振動板１２と音放射振動子１３と弾性部
材１８とを備えて成る超音波放射源１１ａを備えてい
る。また、実施の形態１の場合と同様に、音放射振動子
１３を接続体１４により振動板１２に固着して音放射振
動子１３を振動板１２と対向して配置し、さらに、振動
板１２の板面に垂直な方向と音放射振動子１３の軸方向
とを一致させ、さらにまた、音放射振動子１３の固有値
を振動板１２の固有値と同じ値にすることにより、超音
波放射源から放射される超音波の出力音圧レベルを上げ
ている。

【００４６】図６は実施の形態２の超音波振動素子にお
ける、超音波振動源に印加する交流信号の周波数をスキ
ャンしたときの振動−音放射特性図である。図６中、上
側の曲線は超音波振動素子から放射された超音波の放射
特性を示し、下側の曲線は交流信号が印加された超音波
放射源の振動特性を示す。上側の曲線における縦軸は出
力音圧レベルであり、横軸は超音波振動素子から放射さ
れた超音波の周波数である。また、下側の曲線における
縦軸は電気インピーダンスであり、横軸は超音波放射源
に印加する交流信号の周波数である。

【００４７】図６に示すように、実施の形態２の超音波
振動素子１１では、超音波振動源１１ａに印加する交流
信号の周波数をスキャンしたとき、周波数ｆ₀ １で超音
波放射源１１ａの電気インピーダンスがピークを示す
（曲線ａ）が、そのピークの幅は従来の場合（曲線ｂ）
に比べて広い。また、超音波振動源１１ａに印加する交
流信号の周波数をスキャンしたとき、周波数ｆ₀ １を最
大音圧レベルとした超音波が放射される（曲線ｃ）が、
その超音波の周波数幅は従来の場合（曲線ｄ）に比べて
広い。この周波数ｆ₀ １は、振動板１２の持つ固有値に
依存した周波数、すなわち共振周波数である。

【００４８】従って、実施の形態２の超音波振動素子１
１では、従来の場合より広い周波数域の交流信号を超音
波放射源１１ａに印可したときでも、超音波を放射する
ことができる。要するに、従来の場合より広い周波数域
の交流信号を再生することができる。

【００４９】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、超音波放射源が、振動板と、音放射振動子と、弾性
部材とを備えて成るものであるので、従来の超音波振動
素子に比べて、広い周波数域の交流信号を再生すること
ができる効果が得られる。

【００５０】実施の形態３．実施の形態３では、実施の
形態１の超音波振動素子の各超音波放射源における、振
動板と音放射振動子の間隙に実施の形態２で説明した弾
性部材を挿入し、各超音波放射源が振動板と音放射振動
子と弾性部材とを備えて成るようにしたものである。

【００５１】図７はこの発明の実施の形態３による超音
波振動素子を示す側面図である。図において、２１は超
音波振動素子、２２ａは第１の振動板２ａと第１の音放
射振動子３ａとの間隙に挿入された第１の弾性部材（弾
性部材）、２２ｂは第２の振動板２ｂと第２の音放射振
動子３ｂとの間隙に挿入された第２の弾性部材（弾性部
材）、２２ｃは第３の振動板２ｃと第３の音放射振動子
３ｃとの間隙に挿入された第３の弾性部材（弾性部材）
であり、第１〜第３の弾性部材２２ａ〜２２ｃはウレタ
ンフォーム等の制振材料から成る。また、２１ａ〜２１
ｃは第１〜第３の超音波放射源（超音波放射源）であ
る。その他の構成要素は実施の形態１で同一符号を付し
て説明したものと同一あるいは同等であるため、その説
明を省略する。

【００５２】実施の形態３の超音波振動素子２１におけ
る振動−音放射特性は、実施の形態１の場合と同様であ
るが、各超音波放射源２１ａ〜２１ｃから放射される超
音波の周波数幅は実施の形態１の場合に比べて広く、周
波数ｆ₀ １から周波数ｆ₀ ３までの周波数域は実施の形
態１の場合に比べて広くなる。

【００５３】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、実施の形態１と同様の効果を得ることができるとと
もに、各超音波放射源が、振動板と、音放射振動子と、
弾性部材とを備えて成るものであるので、実施の形態１
の場合に比べて、より広い周波数域の入力交流信号を、
すべての超音波放射源から放射される超音波が到達する
領域内において再生することができる効果が得られる。

【００５４】なお、上述した実施の形態１及び実施の形
態３では超音波放射源が３つ備えている場合について説
明したが、超音波放射源の数は３つの場合に限らず、任
意の数であっても良い。

【００５５】また、上述した各実施の形態では、振動板
が円形である場合について説明したが、振動板の形状は
円形に限らず、任意の形状であってもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、超音
波放射源を、超音波の放射方向を揃えて複数備えるよう
に超音波振動素子を構成したので、放射される超音波の
出力音圧レベルが高くなる効果がある。

【００５７】この発明によれば、超音波放射源が、振動
板と、振動板の板面に垂直な方向と軸方向を一致させて
振動板に対向して配置された、振動板の固有値と同じ固
有値を持つ円錐状の振動子とを備えて成るように超音波
振動素子を構成したので、各超音波放射源から放射され
る超音波の出力音圧レベルが高くなる効果がある。

【００５８】この発明によれば、振動板の外径寸法を超
音波放射源毎に変えるとともに、各超音波放射源を近接
配置するように超音波振動素子を構成したので、最小の
共振周波数を示す振動板の共振周波数から最大の共振周
波数を示す振動板の共振周波数までの周波数域の入力交
流信号を、すべての超音波放射源から放射される超音波
が到達する領域内において再生することができる効果が
ある。

【００５９】この発明によれば、振動板と、振動板の板
面に垂直な方向と軸方向を一致させて振動板に対向して
配置された、振動板の固有値と同じ固有値を持つ円錐状
の振動子と、振動板と振動子との間隙に挿入された弾性
部材とを備えて成る超音波放射源を備えるように超音波
振動素子を構成したので、広い周波数域の交流信号を再
生することができる効果がある。

【００６０】この発明によれば、超音波放射源を複数備
えるように超音波振動素子を構成したので、放射される
超音波の出力音圧レベルが高くなる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による超音波振動素
子を示す側面図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による超音波振動素
子を示す上面図である。

【図３】 実施の形態１の超音波振動素子における振動
−音放射特性図である。

【図４】 この発明の実施の形態２による超音波振動素
子を示す側面図である。

【図５】 この発明の実施の形態２による超音波振動素
子を示す上面図である。

【図６】 実施の形態２の超音波振動素子における振動
−音放射特性図である。

【図７】 この発明の実施の形態３による超音波振動素
子を示す側面図である。

【図８】 特開昭６１−２９６８９７号公報に示された
従来例１の超音波振動素子を示す構成図である。

【図９】 特開平９−３２７０９５号公報に示された従
来例２の超音波振動素子を示す構成図である。

【図１０】 従来の超音波振動素子における振動−音放
射特性図である。

【符号の説明】

１，１１，２１ 超音波振動素子、１ａ，１ｂ，１ｃ，
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 第１〜第３の超音波放射源
（超音波放射源)、２ａ，２ｂ，２ｃ 第１〜第３の振
動板（振動板）、３ａ，３ｂ，３ｃ 第１〜第３の音放
射振動子（振動子）、１１ａ 超音波放射源、１２ 振
動板、１３ 音放射振動子（振動子）、１８ 弾性部
材、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 第１〜第３の弾性部材
（弾性部材）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D019 AA09 AA21 BB02 BB09 BB13 BB15 BB17 BB20 BB21 FF01 5D107 AA02 AA13 BB08 CC01 CC12 CD01 FF05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波放射源を、超音波の放射方向を揃
   えて複数備えた超音波振動素子。
2. 【請求項２】 超音波放射源は、振動板と、上記振動板
   の板面に垂直な方向と軸方向を一致させて上記振動板に
   対向して配置された、上記振動板の固有値と同じ固有値
   を持つ円錐状の振動子とを備えて成ることを特徴とする
   請求項１記載の超音波振動素子。
3. 【請求項３】 振動板の外径寸法を超音波放射源毎に変
   えるとともに、少なくとも最小の共振周波数を示す振動
   板の共振周波数から最大の共振周波数を示す振動板の共
   振周波数までの周波数域の入力交流信号を、すべての超
   音波放射源から放射される超音波が到達する領域内にお
   いて再生可能であるように、各超音波放射源を近接配置
   したことを特徴とする請求項２記載の超音波振動素子。
4. 【請求項４】 振動板と、上記振動板の板面に垂直な方
   向と軸方向を一致させて上記振動板に対向して配置され
   た、上記振動板の固有値と同じ固有値を持つ円錐状の振
   動子と、上記振動板と上記振動子との間隙に挿入された
   弾性部材とを備えて成る超音波放射源を備えた超音波振
   動素子。
5. 【請求項５】 超音波放射源を複数備えたことを特徴と
   する請求項４記載の超音波振動素子。