JP2010147668A - Ultrasonic transducer - Google Patents

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Chih-Kung Lee
李世光
Wen Jong Wu
呉文中
Zhiqiang Zheng
鄭志強
Chia Yu Lin
林嘉宇
Jen Hsuan Ho
賀仁萱
Chun Shan Chen
陳俊杉
Tsung Lin Hsieh
謝宋霖
Wen Hsin Hsiao
蕭文欣
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National Taiwan University NTU
Tung Thih Electronic Co Ltd
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National Taiwan University NTU
Tung Thih Electronic Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distance measurement propagation ultrasonic transducer which, especially, detects the existence of an object, or surveys the distance to the object, and has a wide structure which is optimal for ultrasonic propagation. <P>SOLUTION: The ultrasonic transducer has a cup-shaped casing, equipped with a side wall and of which the internal cross-section which is perpendicular to the center axis presents substantially a dumbbell shape. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波トランスデューサーに関するものであり、特に、物体の存在を検知し、又は物体との距離を測量する、超音波伝搬範囲が最適化された超音波トランスデューサーに関するものである。   The present invention relates to an ultrasonic transducer, and more particularly to an ultrasonic transducer with an optimized ultrasonic propagation range that detects the presence of an object or measures a distance from the object.

超音波トランスデューサーは、物体を検知する必要のある様々な応用分野に用いられるものであり、典型的な用途としては、対象物体の検知及び測長が挙げられ、例えば、自動車後方の障害物の検知が挙げられる。それらの用途において超音波トランスデューサーは、圧電素子を用い、前記検知するための超音波を発生させるが、その殆どは、通常、超音波送受信器として用いられる。すなわち、前記超音波トランスデューサーは、走査及び/又は測長するための超音波の放射と、反射された超音波の受信の2つの機能を有するものである。   Ultrasonic transducers are used in various application fields that need to detect an object, and typical applications include detection and measurement of a target object. Detection. In these applications, ultrasonic transducers use piezoelectric elements to generate ultrasonic waves for detection, most of which are usually used as ultrasonic transceivers. That is, the ultrasonic transducer has two functions, that is, ultrasonic radiation for scanning and / or length measurement and reception of reflected ultrasonic waves.

放射又は受信のいずれのモードにおいても、超音波トランスデューサーの送波及び受波形状は、その機能を大きく影響し、例えば、自動車の後方の障害物探知に使用する時には、送波及び受波のカバー範囲を共に好適な形状に形成させなくてはならない。一般的に、送波及び受波カバー範囲は、いずれも水平方向において幅広、垂直方向において幅狭にする必要があり、送波のカバー範囲を水平方向において幅広にすることにより、障害物の探知可能角度範囲を有効に拡大させることができると共に、受波のカバー範囲を垂直方向において幅狭にすることにより、反射波による干渉を効果的に低減させることができる。   In either radiation or reception mode, the transmission and reception shape of the ultrasonic transducer greatly affects its function, for example, when used for obstacle detection behind a car, Both cover areas must be formed into suitable shapes. In general, both the transmission and reception coverage areas need to be wide in the horizontal direction and narrow in the vertical direction. By widening the transmission coverage area in the horizontal direction, obstacle detection is possible. The range of possible angles can be effectively expanded, and interference by reflected waves can be effectively reduced by narrowing the coverage range of received waves in the vertical direction.

自動車の後方の障害物探知システムに用いられる超音波トランスデューサーの受信モードにおけるカバー範囲の形状と、放射モードにおけるカバー範囲の形状とは同一又はほぼ同一にすべきであり、又、例えばカメラによる測長などの用途においても、前記条件が必要とされている。   The shape of the cover area in the reception mode of the ultrasonic transducer used in the obstacle detection system behind the automobile should be the same or almost the same as the shape of the cover area in the radiation mode. Even in applications such as length, the above conditions are required.

前記条件を満たすためには、従来は超音波トランスデューサーの作動周波数を高くすることにより、垂直方向におけるカバー範囲を狭くしていたが、この方法では、同時に水平方向におけるカバー範囲も狭くなり、水平方向における検知不能領域が拡大してしまう恐れがあるので、十分にニーズに応えることはできなかった。   In order to satisfy the above condition, conventionally, the operating range of the ultrasonic transducer is increased to narrow the cover range in the vertical direction. However, in this method, the cover range in the horizontal direction is also narrowed at the same time. Since the undetectable area in the direction may expand, it was not possible to meet the needs sufficiently.

前記条件を満たすための他の手段としては、所望のカバー範囲を得るよう、前記超音波トランスデューサーにおけるカップ形ケーシングの設計を変更又は調整し、例えば断面が長方形、楕円形、梯形、涙滴形などを呈する内部開口を形成させるなどの方法もある。   As other means for satisfying the condition, the design of the cup-shaped casing in the ultrasonic transducer is changed or adjusted so as to obtain a desired coverage, for example, the cross section is rectangular, elliptical, trapezoidal, teardrop shape There is also a method of forming an internal opening that exhibits the like.

特開平9−284896JP-A-9-284896

しかしながら、前記従来の超音波トランスデューサーは、水平方向において所要のカバー範囲を維持すると同時に、垂直方向におけるカバー範囲を狭くすることはできなかった。   However, the conventional ultrasonic transducer cannot maintain the required coverage in the horizontal direction and at the same time narrow the coverage in the vertical direction.

例えば、図1Aに示すように、特開平9−284896により開示される超音波トランスデューサー(1)は、カップ形ケーシング(12)と、該カップ形ケーシング(12)に形成された内部開口(10)とを有し、該内部開口(10)は、交差する2つの楕円形の形状を呈すると共に、該カップ形ケーシング(12)の底部には、圧電素子(14)が設けられている。又、図1Bに示すように、その超音波のカバー範囲が−3dBの場合に、水平方向に54度、垂直方向に50度の範囲を占めている。このような超音波トランスデューサーを用いれば、水平方向における超音波のカバー範囲を広くし、垂直方向における超音波のカバー範囲をある程度狭くすることはできるが、その垂直方向における超音波のカバー範囲の形状は、所望の程度にはなっていない。   For example, as shown in FIG. 1A, an ultrasonic transducer (1) disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-284896 includes a cup-shaped casing (12) and an internal opening (10) formed in the cup-shaped casing (12). The internal opening (10) has two elliptical shapes intersecting each other, and a piezoelectric element (14) is provided at the bottom of the cup-shaped casing (12). Further, as shown in FIG. 1B, when the ultrasonic cover range is −3 dB, it occupies a range of 54 degrees in the horizontal direction and 50 degrees in the vertical direction. By using such an ultrasonic transducer, it is possible to widen the ultrasonic coverage in the horizontal direction and narrow the ultrasonic coverage in the vertical direction to a certain extent. The shape is not as desired.

そこで、出願されたのが本発明であって、前記欠点を改善し、前記課題を解決するためのダンベル形の超音波トランスデューサーを提供することを目的としている。   Therefore, the present invention has been filed for the purpose of providing a dumbbell-shaped ultrasonic transducer for improving the above-mentioned drawbacks and solving the above-mentioned problems.

本発明は、障害物を検知し、又は物体との距離を計測できると共に、幅広な、超音波の伝搬に最適な構造を有する超音波トランスデューサーを提供することを目的とするものである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ultrasonic transducer that can detect an obstacle or measure a distance from an object, and has a wide and optimal structure for propagation of ultrasonic waves.

本願の請求項1の発明は、超音波トランスデューサーであって、
側壁を具備するカップ形ケーシングを有すると共に、中心軸に垂直する前記側壁の内部断面がほぼダンベル形を呈することを特徴とする超音波トランスデューサー、を提供する。
The invention of claim 1 of the present application is an ultrasonic transducer,
There is provided an ultrasonic transducer having a cup-shaped casing having a side wall, wherein an inner cross section of the side wall perpendicular to a central axis has a substantially dumbbell shape.

本願の請求項2の発明は、前記ダンベル形の輪郭は、ダンベル形の輪郭の長手方向軸と平行に対向するように形成される1対の直線部と、
前記ダンベル形の輪郭の長手方向軸の両端に夫々対向するように位置する1対の円弧線部と、を有し、
前記ダンベル形の輪郭の各円弧線部の両端は、2つの曲線部を介して夫々前記2つの直線部に連結され、該各曲線部はそれぞれ、1つの円弧線部の1端及び1つの直線部と連結されることを特徴とする請求項1に記載の超音波トランスデューサー、を提供する。
The invention of claim 2 of the present application is characterized in that the dumbbell-shaped contour is a pair of straight portions formed to face the longitudinal axis of the dumbbell-shaped contour in parallel.
A pair of arc line portions positioned so as to face both ends of the longitudinal axis of the dumbbell-shaped contour,
Both ends of each arc line portion of the dumbbell-shaped contour are connected to the two straight portions via two curved portions, respectively, and each curved portion has one end of one arc line portion and one straight line, respectively. The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the ultrasonic transducer is connected to a portion.

本願の請求項3の発明は、前記カップ形ケーシングは、さらに底部を有し、該底部におけるカップ形ケーシングの開口に面する底部の内面は、ダンベル形を呈することを特徴とする請求項1に記載の超音波トランスデューサー、を提供する。   The invention of claim 3 of the present application is characterized in that the cup-shaped casing further has a bottom portion, and an inner surface of the bottom portion facing the opening of the cup-shaped casing in the bottom portion has a dumbbell shape. An ultrasonic transducer as described.

本願の請求項4の発明は、前記底部の内面におけるダンベル形の平面は、2つの拡大区域を有し、その内、少なくとも1つの拡大区域は、該拡大区域に定義された1つの陥凹部を有するものであることを特徴とする請求項3に記載の超音波トランスデューサー、を提供する。   According to the invention of claim 4 of the present application, the dumbbell-shaped plane on the inner surface of the bottom portion has two enlarged areas, and at least one enlarged area has one recessed portion defined in the enlarged area. The ultrasonic transducer according to claim 3, wherein the ultrasonic transducer is provided.

本発明は上記の課題を解決するものであり、物体の存在を検知し、又は物体との距離を測量できると共に、幅広な、超音波の伝搬を好適に行うことができる。   The present invention solves the above-described problems, and can detect the presence of an object or measure the distance to the object, and can suitably perform wide propagation of ultrasonic waves.

従来の超音波トランスデューサーの平面断面図である。It is a plane sectional view of the conventional ultrasonic transducer. 図1Aに示す超音波トランスデューサーの水平方向及び垂直方向における超音波カバー範囲図である。FIG. 1B is an ultrasonic cover range diagram in the horizontal direction and the vertical direction of the ultrasonic transducer shown in FIG. 1A. 本発明に係る超音波トランスデューサーの第1実施例を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a first embodiment of an ultrasonic transducer according to the present invention. FIG. 図2Aに示す超音波トランスデューサーの平面断面図である。It is a plane sectional view of the ultrasonic transducer shown in FIG. 2A. 図2Bに示す超音波トランスデューサーの2C−2C線断面図である。It is the 2C-2C sectional view taken on the line of the ultrasonic transducer shown to FIG. 2B. 図2A乃至図2Cに示す超音波トランスデューサーの、水平方向及び垂直方向における超音波のカバー範囲を示す図である。It is a figure which shows the cover range of the ultrasonic wave in the horizontal direction and the vertical direction of the ultrasonic transducer shown to FIG. 2A thru | or FIG. 本発明の第2実施例に係る超音波トランスデューサーの斜視図である。It is a perspective view of an ultrasonic transducer concerning the 2nd example of the present invention. 図3Aに示す超音波トランスデューサーの平面断面図である。It is a plane sectional view of the ultrasonic transducer shown in FIG. 3A. 図3Bに示す超音波トランスデューサーの3C−3C線側面断面図である。FIG. 3C is a side sectional view of the ultrasonic transducer shown in FIG. 3B taken along line 3C-3C. 図3A乃至図3Cに示す超音波トランスデューサーの、水平方向及び垂直方向における超音波カバー範囲図である。FIG. 3B is an ultrasonic cover range diagram in the horizontal direction and the vertical direction of the ultrasonic transducer shown in FIGS. 3A to 3C. 本発明の第3実施例に係る超音波トランスデューサーの斜視図である。It is a perspective view of an ultrasonic transducer concerning the 3rd example of the present invention. 図4Aに示す超音波トランスデューサーの平面断面図である。It is a plane sectional view of the ultrasonic transducer shown in FIG. 4A. 図4Bに示す超音波トランスデューサーの4C−4C線側面断面図である。It is the 4C-4C line side surface sectional view of the ultrasonic transducer shown in Drawing 4B.

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

図2Aは本発明に係る超音波トランスデューサーの第1実施例を示す斜視図であり、図2Bは図2Aに示す超音波トランスデューサーの平面断面図であり、図2Cは図2Bに示す超音波トランスデューサーの2C−2C線断面図である。   2A is a perspective view showing a first embodiment of the ultrasonic transducer according to the present invention, FIG. 2B is a plan sectional view of the ultrasonic transducer shown in FIG. 2A, and FIG. 2C is an ultrasonic wave shown in FIG. 2B. It is the 2C-2C sectional view taken on the line of a transducer.

図2A乃至図2Cに示すように、本発明の超音波トランスデューサー(2)は、カップ形ケーシング(20)と、圧電素子(22)とを有し、該超音波トランスデューサー(2)の主要構造である該カップ形ケーシング(20)は、、ほぼ円筒体を呈するカップ形の構成を有するものである。   As shown in FIGS. 2A to 2C, the ultrasonic transducer (2) of the present invention has a cup-shaped casing (20) and a piezoelectric element (22), and the main components of the ultrasonic transducer (2). The cup-shaped casing (20), which is a structure, has a cup-shaped configuration that has a substantially cylindrical shape.

また、前記カップ形ケーシング(20)は、開口と、底部(202)とを有するカップ状のものであり、その側壁(200)が一定の径を有する円筒体であるが、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、該カップ形ケーシング(20)の側壁(200)が、必ずしも円筒体でなくとも、例えば、該底部(202)から開口へ、又は該開口から底部(202)へ行くにつれて次第に細くなるようなテーパー形に形成されても構わないことを想到することができる。   The cup-shaped casing (20) is a cup-shaped body having an opening and a bottom (202), and the side wall (200) is a cylindrical body having a constant diameter. For example, the side wall (200) of the cup-shaped casing (20) is not necessarily cylindrical, for example, from the bottom (202) to the opening or from the opening to the bottom. It can be conceived that it may be formed in a tapered shape that gradually becomes thinner as it goes to (202).

前記カップ形ケーシング(20)における円筒形構成の中心軸は、送波される超音波及び/又は受波される超音波の軸とほぼ一致するものであると共に、前記開口は、超音波トランスデューサー(2)の送波方向と反対する方向に向かうものである。又、該カップ形ケーシング(20)の底部(202)は、該カップ形ケーシング(20)の中心軸にほぼ垂直する平面であり、該カップ形ケーシング(20)の側壁(200)は、該中心軸を取り囲むものであり、該底部(202)と側壁(200)とは、互いに結合して該カップ形ケーシング(20)のカップ形構造を構成するものである。   The central axis of the cylindrical configuration in the cup-shaped casing (20) is substantially coincident with the axis of ultrasonic waves to be transmitted and / or received, and the opening is an ultrasonic transducer. The direction is opposite to the transmission direction of (2). The bottom (202) of the cup-shaped casing (20) is a plane substantially perpendicular to the central axis of the cup-shaped casing (20), and the side wall (200) of the cup-shaped casing (20) is the center. Surrounding the shaft, the bottom (202) and the side wall (200) are joined together to form the cup-shaped structure of the cup-shaped casing (20).

図2A及び図2Bに示すように、カップ形ケーシング(20)における空間を取り囲む側壁(200)は、開口の近傍を除いて、ほぼ円筒形を呈する外表面を有すると共に、前記空間を取り囲む内部を有し、中心軸に沿って観察すれば、該内部は、ダンベル形の輪郭を有するものであり、該空間は開口と連通するものである。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the side wall (200) surrounding the space in the cup-shaped casing (20) has a substantially cylindrical outer surface except for the vicinity of the opening, and the interior surrounding the space. When viewed along the central axis, the interior has a dumbbell-shaped contour, and the space communicates with the opening.

即ち、前記中心軸に垂直する方向における前記側壁(200)の断面によると、その内部は、密閉したダンベル形を呈するものである。   That is, according to the cross section of the side wall (200) in the direction perpendicular to the central axis, the inside thereof has a sealed dumbbell shape.

図2Bに示すように、超音波トランスデューサー(2)の中心軸を対称軸とした場合、側壁(200)の内部のダンベル形は、その長手方向と平行に対向するように、配列された1対の直線部を有し、該1対の直線部から前記中心軸に沿って、2つの平面(2000)が形成されている。   As shown in FIG. 2B, when the central axis of the ultrasonic transducer (2) is a symmetric axis, the dumbbell shape inside the side wall (200) is arranged so as to face the longitudinal direction in parallel. There are a pair of straight portions, and two planes (2000) are formed from the pair of straight portions along the central axis.

また、前記側壁(200)の内部におけるダンベル形は、それぞれ反対する側に配列された1対の円弧線部を有し、該1対の円弧線部は夫々、前記ダンベル形の長手方向の両端に位置すると共に、夫々該ダンベル形の輪郭において2つの拡大部を形成するものであり、該1対の円弧線部が前記中心軸に沿って延びることにより該側壁(200)の内部において対向する2つの陥凹面(2002)が形成される。   In addition, the dumbbell shape inside the side wall (200) has a pair of arc line portions arranged on opposite sides, and the pair of arc line portions respectively have both ends in the longitudinal direction of the dumbbell shape. And each of the dumbbell-shaped contours forms two enlarged portions, and the pair of arcuate line portions extend along the central axis so as to face each other in the side wall (200). Two recessed surfaces (2002) are formed.

さらに、前記ダンベル形における各円弧線部の両端は、2つの曲線部を介して、夫々直線部に連結されると共に、該各曲線部はそれぞれ、円弧線部の1端と、1つの直線部に連結され、2つの溝(2002a)を形成するように、前記中心軸に沿って延設されるものであり、全体では4つの溝(2002a)が4つの曲線部により形成される。   Furthermore, both ends of each arc line portion in the dumbbell shape are connected to straight portions through two curved portions, respectively, and each curved portion has one end of the arc line portion and one straight portion, respectively. And extending along the central axis so as to form two grooves (2002a), and as a whole, four grooves (2002a) are formed by four curved portions.

前記カップ形ケーシング(20)の底部(202)における外部底面はほぼ円盤状を呈し、図2Bに示すように、該底部(202)におけるカップ形ケーシング(20)の開口と対応する内部底面は、実質的にダンベル形の平面を呈し、また、圧電素子(22)は通常、該内部底面中央に取り付けられる。   The outer bottom surface of the bottom portion (202) of the cup-shaped casing (20) has a substantially disk shape, and as shown in FIG. 2B, the inner bottom surface corresponding to the opening of the cup-shaped casing (20) in the bottom portion (202) is It exhibits a substantially dumbbell-shaped plane, and the piezoelectric element (22) is usually attached to the center of the inner bottom surface.

図2Dは、図2A乃至図2Cに示す超音波トランスデューサーの、水平方向及び垂直方向における超音波のカバー範囲を示す図であり、該超音波カバー範囲によれば、−3dBの場合、水平方向に88度(+44度から−44度まで)の範囲を占めると共に、垂直方向に40度の範囲を占め、例えば、特開平9−284896などにより開示された従来の超音波トランスデューサーと比較すると、本発明に係る超音波トランスデューサーは、より幅広な水平方向のカバー範囲及びより幅狭な垂直方向のカバー範囲を有するものであるので、本発明は従来のものを改善できたものであることが分かる。   FIG. 2D is a diagram showing the ultrasonic coverage in the horizontal and vertical directions of the ultrasonic transducer shown in FIGS. 2A to 2C, and according to the ultrasonic coverage, in the case of −3 dB in the horizontal direction. Occupying a range of 88 degrees (from +44 degrees to -44 degrees) and 40 degrees in the vertical direction, for example, compared with a conventional ultrasonic transducer disclosed by JP-A-9-284896, Since the ultrasonic transducer according to the present invention has a wider horizontal range and a narrower vertical range, the present invention is an improvement over the conventional one. I understand.

図3Aは、本発明の第2実施例に係る超音波トランスデューサー(3)の斜視図であり、図3Bは、図3Aに示す超音波トランスデューサー(3)の平面断面図であり、図3Cは、図3Bに示す超音波トランスデューサー(3)の3C−3C線側面断面図である。   3A is a perspective view of an ultrasonic transducer (3) according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional plan view of the ultrasonic transducer (3) shown in FIG. 3A. These are 3C-3C line side surface sectional drawing of the ultrasonic transducer (3) shown to FIG. 3B.

図3A乃至図3Cに示すように、前記超音波トランスデューサー(3)は、カップ形ケーシング(30)と、圧電素子(32)とを有し、該カップ形ケーシング(30)は、ほぼ円筒形を有するカップ形を呈するものである。   As shown in FIGS. 3A to 3C, the ultrasonic transducer (3) has a cup-shaped casing (30) and a piezoelectric element (32), and the cup-shaped casing (30) is substantially cylindrical. It exhibits a cup shape having

前記カップ形ケーシング(30)の底部(302)は、実質的に該カップ形ケーシング(30)の中心軸に垂直する平面であり、該カップ形ケーシング(30)の側壁(300)は、該中心軸を取り囲むものである。   The bottom (302) of the cup-shaped casing (30) is a plane substantially perpendicular to the central axis of the cup-shaped casing (30), and the side wall (300) of the cup-shaped casing (30) is It surrounds the axis.

前記カップ形ケーシング(30)における空間を取り囲む側壁(300)は、前記開口の近傍を除いて、実質的に円筒形の外表面を有するものであり、該側壁(300)の内面は、前記中心軸に沿ってダンベル形の輪郭を有するものである。   The side wall (300) surrounding the space in the cup-shaped casing (30) has a substantially cylindrical outer surface except for the vicinity of the opening, and the inner surface of the side wall (300) is the center. It has a dumbbell-shaped profile along the axis.

前記側壁(300)の内部は、密閉したダンベル形の輪郭を有するものであり、該ダンベル形の輪郭は、ダンベル形の輪郭の長手方向軸と平行に対向するように形成される1対の直線部を有し、該1対の直線部は、該側壁(300)の内部において対向して2つの平面(3000)が形成されるように、前記中心軸に沿って延設される。   The inside of the side wall (300) has a sealed dumbbell-shaped contour, and the dumbbell-shaped contour is a pair of straight lines formed so as to face the longitudinal axis of the dumbbell-shaped contour. The pair of straight portions extend along the central axis so as to form two planes (3000) facing each other inside the side wall (300).

前記側壁(300)の内面のダンベル形の輪郭は、対向するように設けられた1対の円弧線部を有し、該1対の円弧線部は夫々、該ダンベル形の輪郭の長手方向軸の両端に位置すると共に、夫々前記ダンベル形の輪郭における2つの拡大部を形成するものであり、該1対の円弧線部は、該側壁(300)の内部における夫々反対する側に位置する2つの陥凹面(3002)を形成するように、前記中心軸に沿って延設されるものである。   The dumbbell-shaped contour of the inner surface of the side wall (300) has a pair of arcuate line portions provided so as to face each other, and each of the pair of arc-lined portions is a longitudinal axis of the dumbbell-shaped contour. The two arcuate line portions are located on opposite sides of the inside of the side wall (300), respectively, and form two enlarged portions in the dumbbell-shaped contour. It extends along the central axis so as to form two recessed surfaces (3002).

さらに、前記ダンベル形の輪郭の各円弧線部の両端はそれぞれ、曲線部を介して直線部に連結され、該各曲線部はそれぞれ、該円弧線部の1端と、1つの直線部とに連結されると共に、2つの溝(3002a)を形成するように、前記中心軸に沿って延設され、全体では、4つの溝(3002a)が4つの曲線部により形成される。   Furthermore, both ends of each arc line part of the dumbbell-shaped contour are connected to a straight line part via a curved part, and each curved line part is connected to one end of the arc line part and one straight line part, respectively. It is connected and extends along the central axis so as to form two grooves (3002a), and as a whole, four grooves (3002a) are formed by four curved portions.

前記カップ形ケーシング(30)の底部(302)における外部底面は、実質的に円盤状を呈し、図3Bに示すように、該底部(302)におけるカップ形ケーシング(30)の開口と対応する内部底面は、実質的にダンベル形の平面を呈し、また、圧電素子(32)は通常、該内部底面の中央に取り付けられる。   The outer bottom surface of the bottom portion (302) of the cup-shaped casing (30) has a substantially disk shape, and corresponds to the opening corresponding to the opening of the cup-shaped casing (30) in the bottom portion (302) as shown in FIG. 3B. The bottom surface has a substantially dumbbell-shaped plane, and the piezoelectric element (32) is usually attached to the center of the inner bottom surface.

図3A乃至図3Cに示す、前記第2実施例に係る超音波トランスデューサーと、図2A乃至図2Cに示す前記第1実施例とは、底部(302)の内部底面が異なる。   The ultrasonic transducer according to the second embodiment shown in FIGS. 3A to 3C and the first embodiment shown in FIGS. 2A to 2C are different in the inner bottom surface of the bottom portion (302).

側面断面図である図3Cに示すように、底部(302)のダンベル形の平面はさらに、夫々該ダンベル形の平面の2つの拡大区域に定義された2つの陥凹部(3020)を有し、該陥凹部(3020)は、底部(302)の内部底面の中央を挟むように凹入され、実質的に局部的にカップ形ケーシング(30)の空間を深くするものである。   As shown in FIG. 3C, which is a cross-sectional side view, the dumbbell-shaped plane of the bottom (302) further has two recesses (3020) defined in two enlarged areas of the dumbbell-shaped plane, The recessed portion (3020) is recessed so as to sandwich the center of the inner bottom surface of the bottom portion (302) and substantially deepens the space of the cup-shaped casing (30) locally.

図3Dは、図3A乃至図3Cに示す超音波トランスデューサーの、水平方向及び垂直方向における超音波カバー範囲図であり、該超音波カバー範囲図によれば、−3dBの場合、水平方向に90度の範囲を占めると共に、垂直方向に32度の範囲を占め、前記第1実施例に係る超音波トランスデューサー又は従来の超音波トランスデューサーと比較すると、本発明に係る前記超音波トランスデューサーは、より幅広な水平方向超音波カバー範囲及びより幅狭な垂直方向超音波カバー範囲を有するものであるので、本発明に係る超音波トランスデューサー(3)は従来のものを改善できるものである。   FIG. 3D is an ultrasonic cover range diagram in the horizontal direction and the vertical direction of the ultrasonic transducer shown in FIGS. 3A to 3C, and according to the ultrasonic cover range diagram, in the case of −3 dB, it is 90 Occupying a range of degrees and occupying a range of 32 degrees in the vertical direction, when compared with the ultrasonic transducer according to the first embodiment or the conventional ultrasonic transducer, the ultrasonic transducer according to the present invention is Since it has a wider horizontal ultrasonic cover range and a narrower vertical ultrasonic cover range, the ultrasonic transducer (3) according to the present invention can improve the conventional one.

図4A乃至図4Cは、図3A乃至図3Cに示す第2実施例を変形してなる第3実施例に係る超音波トランスデューサー(4)を示すものである。
図4Aは、本発明の第3実施例に係る超音波トランスデューサーの斜視図であり、図4Bは、図4Aに示す超音波トランスデューサーの平面断面図であり、図4Cは、図4Bに示す超音波トランスデューサーの4C−4C線側面断面図である。
4A to 4C show an ultrasonic transducer (4) according to a third embodiment obtained by modifying the second embodiment shown in FIGS. 3A to 3C.
4A is a perspective view of an ultrasonic transducer according to a third embodiment of the present invention, FIG. 4B is a plan sectional view of the ultrasonic transducer shown in FIG. 4A, and FIG. 4C is shown in FIG. 4B. It is a 4C-4C line side surface sectional view of an ultrasonic transducer.

図4A乃至図4Cに示す第3実施例に係る超音波トランスデューサー(4)は、実質的に前記第1実施例及び第2実施例と類似するものであり、側壁(400)と圧電素子(42)とを具備する似通ったカップ形ケーシング(40)を有するものであり、該カップ形ケーシング(40)は、平面(4000)と、陥凹面(4002)と、溝(4002a)とを有し、第3実施例と他の実施例とは、底部(402)において相違している。また、前記底部(402)は、ダンベル形の平面の1つの拡大区域に定義された1つの陥凹部(4020)を有し、該陥凹部(4020)は、局部的に前記カップ形ケーシング(40)の空間を深くするものである。   The ultrasonic transducer (4) according to the third embodiment shown in FIGS. 4A to 4C is substantially similar to the first and second embodiments, and includes a side wall (400) and a piezoelectric element ( 42) having a similar cup-shaped casing (40), the cup-shaped casing (40) having a flat surface (4000), a recessed surface (4002), and a groove (4002a). The third embodiment differs from the other embodiments at the bottom (402). The bottom (402) has one recess (4020) defined in one enlarged area of a dumbbell-shaped plane, and the recess (4020) is locally connected to the cup-shaped casing (40). ) To deepen the space.

本発明は、物体の存在を検知し、又は物体との距離を測量できると共に、幅広な、超音波伝搬を好適に行うことができるので、産業状の利用可能性を有する。   The present invention can detect the presence of an object or measure the distance to the object, and can suitably perform wide ultrasonic propagation, and thus has industrial applicability.

1 超音波トランスデューサー
10 内部開口
12 カップ形ケーシング
14 圧電素子
2 超音波トランスデューサー
20 カップ形ケーシング
200 側壁
2000 平面
2002 陥凹面
2002a 溝
202 底部
22 圧電素子
3 超音波トランスデューサー
30 カップ形ケーシング
300 側壁
3000 平面
3002 陥凹面
3002a 溝
302 底部
3020 陥凹部
32 圧電素子
4 超音波トランスデューサー
40 カップ形ケーシング
400 側壁
4000 平面
4002 陥凹面
4002a 溝
402 底部
4020 陥凹部
42 圧電素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic transducer 10 Internal opening 12 Cup-shaped casing 14 Piezoelectric element 2 Ultrasonic transducer 20 Cup-shaped casing 200 Side wall 2000 Plane 2002 Recessed surface 2002a Groove 202 Bottom part 22 Piezoelectric element 3 Ultrasonic transducer 30 Cup-shaped casing 300 Side wall 3000 Plane 3002 Depressed surface 3002a Groove 302 Bottom 3020 Depressed recess 32 Piezoelectric element 4 Ultrasonic transducer 40 Cup-shaped casing 400 Side wall 4000 Plane 4002 Depressed surface 4002a Groove 402 Bottom 4020 Depressed recess 42 Piezoelectric element

Claims (4)

超音波トランスデューサーであって、
側壁を具備するカップ形ケーシングを有すると共に、中心軸に垂直する前記側壁の内部断面がほぼダンベル形を呈することを特徴とする超音波トランスデューサー。
An ultrasonic transducer,
An ultrasonic transducer having a cup-shaped casing having a side wall, wherein an inner section of the side wall perpendicular to the central axis has a substantially dumbbell shape.
前記ダンベル形の輪郭は、ダンベル形の輪郭の長手方向軸と平行に対向するように形成される1対の直線部と、
前記ダンベル形の輪郭の長手方向軸の両端に夫々対向するように位置する1対の円弧線部と、を有し、
前記ダンベル形の輪郭の各円弧線部の両端は、2つの曲線部を介して夫々前記2つの直線部に連結され、該各曲線部はそれぞれ、1つの円弧線部の1端及び1つの直線部と連結されることを特徴とする請求項1に記載の超音波トランスデューサー。
The dumbbell-shaped contour includes a pair of straight portions formed to face in parallel with the longitudinal axis of the dumbbell-shaped contour;
A pair of arc line portions positioned so as to face both ends of the longitudinal axis of the dumbbell-shaped contour,
Both ends of each arc line portion of the dumbbell-shaped contour are connected to the two straight portions via two curved portions, respectively, and each curved portion has one end of one arc line portion and one straight line, respectively. The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the ultrasonic transducer is connected to a portion.
前記カップ形ケーシングは、さらに底部を有し、該底部におけるカップ形ケーシングの開口に面する底部の内面は、ダンベル形を呈することを特徴とする請求項1に記載の超音波トランスデューサー。   The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the cup-shaped casing further has a bottom portion, and an inner surface of the bottom portion facing the opening of the cup-shaped casing has a dumbbell shape. 前記底部の内面におけるダンベル形の平面は、2つの拡大区域を有し、その内、少なくとも1つの拡大区域は、該拡大区域に定義された1つの陥凹部を有するものであることを特徴とする請求項3に記載の超音波トランスデューサー。   The dumbbell-shaped plane on the inner surface of the bottom has two enlarged areas, of which at least one enlarged area has one recess defined in the enlarged area. The ultrasonic transducer according to claim 3.
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