JP2019146114A - Ultrasonic sensor and electronic apparatus - Google Patents

Ultrasonic sensor and electronic apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2019146114A
JP2019146114A JP2018031019A JP2018031019A JP2019146114A JP 2019146114 A JP2019146114 A JP 2019146114A JP 2018031019 A JP2018031019 A JP 2018031019A JP 2018031019 A JP2018031019 A JP 2018031019A JP 2019146114 A JP2019146114 A JP 2019146114A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transmission
substrate
reception
receiving
base
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018031019A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7027948B2 (en
Inventor
舩坂　司
Tsukasa Funasaka
司 舩坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2018031019A priority Critical patent/JP7027948B2/en
Publication of JP2019146114A publication Critical patent/JP2019146114A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7027948B2 publication Critical patent/JP7027948B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

To provide an ultrasonic sensor that can prevent vibration noise.SOLUTION: An ultrasonic sensor 1 comprises: transmission elements 3 that transmit ultrasonic waves; receiving elements 4 that receive ultrasonic waves; and a substrate 2 that has transmission units 24 provided with the transmission elements 3 and receiving units 25 provided with the receiving elements 4, and has the transmission units 24 and the receiving units 25 arranged alternately in one direction. The substrate 2 is provided with first slits 61 that penetrate the substrate 2 in the thickness direction between the transmission units 24 and receiving units 25.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、超音波センサー及び電子機器に関する。   The present invention relates to an ultrasonic sensor and an electronic device.

従来、対象物に対して超音波の送受信を行う超音波センサーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の超音波センサーでは、対象物に超音波を送信する送信素子と、対象物で反射された超音波を受信する受信素子とが、同一部材上にアレイ状に設置されている。 Conventionally, an ultrasonic sensor that transmits and receives ultrasonic waves to and from an object is known (see, for example, Patent Document 1).
In the ultrasonic sensor described in Patent Document 1, a transmitting element that transmits ultrasonic waves to an object and a receiving element that receives ultrasonic waves reflected by the object are arranged in an array on the same member. .

特開２００９−２２５４１９号公報JP 2009-225419 A

ところで、受信素子と送信素子とが同一部材に設けられる超音波センサーでは、超音波送信時に送信素子に発生する振動が、当該送信素子に隣接する受信素子に伝達されることにより、超音波の検出信号に振動ノイズが生じるという問題がある。   By the way, in an ultrasonic sensor in which a receiving element and a transmitting element are provided in the same member, vibration generated in the transmitting element during ultrasonic transmission is transmitted to the receiving element adjacent to the transmitting element, thereby detecting the ultrasonic wave. There is a problem that vibration noise occurs in the signal.

そこで、特許文献１に記載の超音波センサーでは、振動ノイズの対策として、送信素子及び受信素子の間に振動分離部材が設けられている。この振動分離部材は、弾性率及び音響インピーダンスの高い材料から形成され、送信素子と受信素子との間を区切るように配置されている。しかし、このような振動分離部材では、送信素子及び受信素子間の機械的接続による振動伝達が若干ながら存在し、振動ノイズの抑制が十分であるとは言えない。   Therefore, in the ultrasonic sensor described in Patent Document 1, as a countermeasure against vibration noise, a vibration separating member is provided between the transmitting element and the receiving element. The vibration separating member is made of a material having a high elastic modulus and acoustic impedance, and is disposed so as to separate the transmitting element and the receiving element. However, in such a vibration separating member, there is some vibration transmission due to mechanical connection between the transmitting element and the receiving element, and it cannot be said that suppression of vibration noise is sufficient.

本発明は、振動ノイズを抑制できる超音波センサー及び電子機器を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the ultrasonic sensor and electronic device which can suppress a vibration noise.

本発明の一適用例に係る超音波センサーは、超音波を送信する送信素子と、超音波を受信する受信素子と、前記送信素子が設けられた送信部及び前記受信素子が設けられた受信部を有し、前記送信部及び前記受信部が一方向に交互に配置される基板と、を備え、前記基板には、前記送信部と前記受信部との間に、前記基板を厚み方向に貫通する第１スリットが設けられていることを特徴とする。   An ultrasonic sensor according to an application example of the present invention includes a transmission element that transmits ultrasonic waves, a reception element that receives ultrasonic waves, a transmission unit provided with the transmission element, and a reception unit provided with the reception element. And the transmission unit and the reception unit are alternately arranged in one direction, and the substrate penetrates the substrate in the thickness direction between the transmission unit and the reception unit. The 1st slit to be provided is provided, It is characterized by the above-mentioned.

本適用例では、基板が一方向に交互に配置される送信部及び受信部を有しており、基板における送信部と受信部との間の機械的接続は、第１スリットによって分断されている。これにより、送信素子の振動が送信部から受信部へ直接伝達されることを抑制できる。よって、超音波センサーに振動ノイズが発生することを抑制できる。   In this application example, the substrate includes a transmission unit and a reception unit that are alternately arranged in one direction, and the mechanical connection between the transmission unit and the reception unit on the substrate is divided by the first slit. . Thereby, it can suppress that the vibration of a transmission element is directly transmitted from a transmission part to a receiving part. Therefore, generation of vibration noise in the ultrasonic sensor can be suppressed.

本適用例の超音波センサーにおいて、前記基板は、送信側基部、及び前記送信側基部から所定の間隔をあけて配置される受信側基部を有しており、前記送信部は、前記送信側基部から前記受信側基部に向かって延設され、前記送信部と前記受信側基部との間には、前記基板を厚み方向に貫通する第２スリットが設けられ、前記受信部は、前記受信側基部から前記送信側基部に向かって延設され、前記受信部と前記送信側基部との間には、前記基板を厚み方向に貫通する第３スリットが設けられていることが好ましい。   In the ultrasonic sensor according to this application example, the substrate includes a transmission side base and a reception side base disposed at a predetermined interval from the transmission side base, and the transmission unit includes the transmission side base. A second slit extending in the thickness direction is provided between the transmitter and the receiver base, and the receiver is configured to receive the receiver base. It is preferable that a third slit extending from the transmission side toward the transmission side base and passing through the substrate in the thickness direction is provided between the reception unit and the transmission side base.

本適用例では、基板は、送信部が接続された送信側基部と、受信部が接続された受信側基部とを有している。このような基板において、送信部と受信側基部との間の機械的接続は、第２スリットによって分断されており、送信素子の振動が送信部から受信側基部に伝達されることを抑制できる。また、受信部と送信側基部との間の機械的接続は、第３スリットによって分断されており、送信素子の振動が送信側基部から受信部に伝達されることを抑制できる。このような構成によれば、超音波センサーにおける振動ノイズをより抑制することができる。   In this application example, the substrate has a transmission side base to which the transmission unit is connected and a reception side base to which the reception unit is connected. In such a substrate, the mechanical connection between the transmission unit and the reception side base is divided by the second slit, and the vibration of the transmission element can be suppressed from being transmitted from the transmission unit to the reception side base. Further, the mechanical connection between the reception unit and the transmission side base is divided by the third slit, and the vibration of the transmission element can be suppressed from being transmitted from the transmission side base to the reception unit. According to such a configuration, vibration noise in the ultrasonic sensor can be further suppressed.

本適用例の超音波センサーにおいて、前記基板は、前記基板の外周縁を含んで構成され、前記送信部、前記受信部、前記送信側基部、及び前記受信側基部を囲う枠部と、前記送信側基部と前記枠部とを接続する送信側ブリッジと、前記受信側基部と前記枠部とを接続する受信側ブリッジと、を有しており、前記送信側基部と前記枠部との間のうち前記送信側ブリッジを除く部位には、前記基板を厚み方向に貫通する第４スリットが設けられており、前記受信側基部と前記枠部との間のうち前記受信側ブリッジを除く部位には、前記基板を厚み方向に貫通する第５スリットが設けられていることが好ましい。   In the ultrasonic sensor according to this application example, the substrate includes an outer peripheral edge of the substrate, the transmission unit, the reception unit, the transmission side base, a frame unit that surrounds the reception side base, and the transmission A transmission-side bridge that connects a side base and the frame, and a reception-side bridge that connects the reception-side base and the frame, and is between the transmission-side base and the frame Of these, the fourth slit penetrating the substrate in the thickness direction is provided in a portion excluding the transmission-side bridge, and the portion excluding the reception-side bridge between the reception-side base portion and the frame portion is provided. It is preferable that a fifth slit penetrating the substrate in the thickness direction is provided.

本適用例では、基板が、当該基板の外周縁を構成する枠部を有しており、当該枠部は、送信側ブリッジを介して送信側基部に接続されると共に、受信側ブリッジを介して受信側基部に接続される。このため、基板では、送信部及び送信側基部と、受信部及び受信側基部との間が、第１〜第３スリットにより分断されているが、枠部によって連結されている。よって、１つの基板上に送信部及び受信部を設けることができ、送信部に対する受信部の位置を規定できる。
また、基板において、送信側基部と枠部との間には、第４スリットが設けられ、送信側ブリッジのみによって送信側基部と枠部とが接続される。同様に、受信側基部と枠部との間には、第５スリットが設けられ、受信側ブリッジのみによって受信側基部と枠部とが接続されている。このため、送信素子の振動が、送信側基部から枠部を介して受信側基部に伝達されることを抑制できる。 In this application example, the substrate has a frame portion that forms the outer peripheral edge of the substrate, and the frame portion is connected to the transmission side base portion via the transmission side bridge, and via the reception side bridge. Connected to the receiving base. For this reason, in the board | substrate, although the transmission part and the transmission side base part and the reception part and the reception side base part are parted by the 1st-3rd slit, it is connected by the frame part. Therefore, the transmission unit and the reception unit can be provided on one substrate, and the position of the reception unit with respect to the transmission unit can be defined.
In the substrate, a fourth slit is provided between the transmission base and the frame, and the transmission base and the frame are connected only by the transmission bridge. Similarly, a fifth slit is provided between the receiving base and the frame, and the receiving base and the frame are connected only by the receiving bridge. For this reason, it can suppress that the vibration of a transmitting element is transmitted to a receiving side base via a frame part from a transmitting side base.

本適用例の超音波センサーにおいて、前記送信側ブリッジは、前記送信側基部に対して前記送信部とは反対側に配置され、前記受信側ブリッジは、前記受信側基部に対して前記受信部とは反対側に配置されていることが好ましい。   In the ultrasonic sensor according to this application example, the transmission-side bridge is disposed on the side opposite to the transmission unit with respect to the transmission-side base, and the reception-side bridge includes the reception unit with respect to the reception-side base. Are preferably arranged on the opposite side.

このような構成によれば、基板において送信部と受信部とを接続する径路（送信部から送信側基部、枠部、受信側基部を介して受信部に至る経路）は、送信側基部及び受信側基部を大きく迂回することになる。これにより、送信素子の振動は、基板内を進む途中で受信素子に到達する前に十分に減衰するため、振動ノイズをより抑制できる。   According to such a configuration, the path connecting the transmission unit and the reception unit on the substrate (the route from the transmission unit to the reception unit via the transmission side base, the frame unit, and the reception side base) is the transmission side base and the reception. It will greatly bypass the side base. Thereby, the vibration of the transmitting element is sufficiently attenuated before reaching the receiving element in the course of traveling through the substrate, so that vibration noise can be further suppressed.

本発明の一適用例に係る電子機器は、上述したような超音波センサーと、前記超音波センサーを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
本適用例の電子機器は、上述したような超音波センサーを備える。したがって、対象物で反射された超音波を正確に検出することが可能となり、電子機器における高精度な制御が可能となる。例えば、超音波センサーにより、対象物を検知して、対象物に対して所定の操作処理を実施する場合では、対象物を正確に検知することが可能となり、対象物に対する操作処理を好適に実施できる。 An electronic apparatus according to an application example of the invention includes an ultrasonic sensor as described above and a control unit that controls the ultrasonic sensor.
The electronic apparatus of this application example includes the ultrasonic sensor as described above. Therefore, it is possible to accurately detect the ultrasonic wave reflected by the object, and high-precision control in the electronic device is possible. For example, when an object is detected by an ultrasonic sensor and a predetermined operation process is performed on the object, the object can be accurately detected, and the operation process on the object is preferably performed. it can.

本発明の第一実施形態に係る超音波センサーの概略構成を示す平面図。1 is a plan view showing a schematic configuration of an ultrasonic sensor according to a first embodiment of the present invention. 図１のＩＩ−ＩＩ線を切断した際の超音波センサー１の一部を示す断面図。Sectional drawing which shows a part of ultrasonic sensor 1 at the time of cut | disconnecting the II-II line | wire of FIG. 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線を切断した際の超音波センサー１の一部を示す断面図。Sectional drawing which shows a part of ultrasonic sensor 1 at the time of cut | disconnecting the III-III line | wire of FIG. 本実施形態の超音波センサー及び比較例の超音波センサーについて、超音波送信時からの経過時間に対する検出信号の強度を模式的に示すグラフ。The graph which shows typically the intensity | strength of the detection signal with respect to the elapsed time from the time of ultrasonic transmission about the ultrasonic sensor of this embodiment and the ultrasonic sensor of a comparative example. 本発明の第二実施形態に係る距離検出装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the distance detection apparatus which concerns on 2nd embodiment of this invention.

［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態に係る超音波センサーについて図面に基づき説明する。
［超音波センサーの概略構成］
図１は、超音波センサー１の概略構成を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線を切断した際の超音波センサー１の一部を示す断面図である。
図１及び図２に示すように、超音波センサー１は、基板２と、複数の送信素子３と、複数の受信素子４と、を備えて構成されている。
ここで、以降の説明にあたり、基板２の厚み方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する２軸方向をそれぞれＸ方向及びＹ方向とする。また、Ｚ方向（＋Ｚ側に向かう方向又は−Ｚ側に向かう方向）は、超音波を送信する方向となる。 [First embodiment]
Hereinafter, an ultrasonic sensor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Schematic configuration of ultrasonic sensor]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of the ultrasonic sensor 1. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the ultrasonic sensor 1 when the line II-II in FIG. 1 is cut.
As shown in FIGS. 1 and 2, the ultrasonic sensor 1 includes a substrate 2, a plurality of transmitting elements 3, and a plurality of receiving elements 4.
Here, in the following description, the thickness direction of the substrate 2 is defined as the Z direction, and the biaxial directions orthogonal to the Z direction are defined as the X direction and the Y direction, respectively. Further, the Z direction (the direction toward the + Z side or the direction toward the −Z side) is a direction in which ultrasonic waves are transmitted.

基板２は、送信素子３及び受信素子４のそれぞれが実装される基板であり、例えばシリコン基板等の半導体基板により構成される。
この基板２には、基板２をＺ方向に貫通する第１スリット６１〜第７スリット６７が設けられており、これによって複数の部位に分けられている。具体的には、基板２は、枠部２１、送信側基部２２、受信側基部２３、送信部２４、受信部２５、送信側ブリッジ２６及び受信側ブリッジ２７を有する。 The board | substrate 2 is a board | substrate with which each of the transmission element 3 and the receiving element 4 is mounted, for example, is comprised by semiconductor substrates, such as a silicon substrate.
The substrate 2 is provided with a first slit 61 to a seventh slit 67 penetrating the substrate 2 in the Z direction, thereby being divided into a plurality of portions. Specifically, the substrate 2 includes a frame part 21, a transmission side base part 22, a reception side base part 23, a transmission part 24, a reception part 25, a transmission side bridge 26 and a reception side bridge 27.

（枠部の構成）
枠部２１は、基板２の外周縁を含んで構成され、送信側基部２２、受信側基部２３、送信部２４及び受信部２５を囲う。具体的には、枠部２１は、基板２の＋Ｘ側の端辺に沿って配置される第１枠部２１１、基板２の−Ｘ側の端辺に沿って配置される第２枠部２１２、基板２の＋Ｙ側の端辺に沿って配置される第３枠部２１３、及び、基板２の−Ｙ側の端辺に沿って配置される第４枠部２１４を有する。第３枠部２１３は、第１枠部２１１及び第２枠部２１２の＋Ｙ側端部間を連結する。第４枠部２１４は、第１枠部２１１及び第２枠部２１２の−Ｙ側端部間を連結する。
なお、第１枠部２１１には、各送信素子３に接続される駆動端子５１及び送信側共通端子５２が設けられ、第２枠部２１２には、各受信素子４に接続される受信端子５３及び受信側共通端子５４が設けられている。 (Frame configuration)
The frame portion 21 is configured to include the outer peripheral edge of the substrate 2 and surrounds the transmission side base portion 22, the reception side base portion 23, the transmission portion 24 and the reception portion 25. Specifically, the frame portion 21 includes a first frame portion 211 disposed along the + X side edge of the substrate 2 and a second frame portion 212 disposed along the −X side edge of the substrate 2. The third frame portion 213 disposed along the + Y side edge of the substrate 2 and the fourth frame portion 214 disposed along the −Y side edge of the substrate 2. The third frame portion 213 connects between the + Y side end portions of the first frame portion 211 and the second frame portion 212. The fourth frame portion 214 connects between the −Y side end portions of the first frame portion 211 and the second frame portion 212.
The first frame portion 211 is provided with a drive terminal 51 and a transmission side common terminal 52 connected to each transmission element 3, and the second frame portion 212 is provided with a reception terminal 53 connected to each reception element 4. In addition, a reception side common terminal 54 is provided.

（送信側基部の構成）
送信側基部２２は、枠部２１により囲われる領域内で、基板２の中心より＋Ｘ側に配置される。
基板２における送信側基部２２の＋Ｘ側及び±Ｙ側には、第４スリット６４が設けられている。また、送信側基部２２の＋Ｘ側には、複数の送信側ブリッジ２６が接続されており、送信側基部２２は、これらの送信側ブリッジ２６を介して枠部２１に連結されている。つまり、基板２は、送信側基部２２と枠部２１との間のうち、送信側ブリッジ２６を除く部位に第４スリット６４を有する。 (Configuration of transmitter base)
The transmission side base 22 is disposed on the + X side from the center of the substrate 2 within the region surrounded by the frame portion 21.
A fourth slit 64 is provided on the + X side and ± Y side of the transmission side base 22 in the substrate 2. A plurality of transmission-side bridges 26 are connected to the + X side of the transmission-side base 22, and the transmission-side base 22 is connected to the frame portion 21 via these transmission-side bridges 26. In other words, the substrate 2 has the fourth slit 64 in a portion between the transmission side base portion 22 and the frame portion 21 except for the transmission side bridge 26.

送信側基部２２の−Ｘ側には、複数の送信部２４が受信側基部２３に向かって、櫛歯状に延設されている。
なお、送信側基部２２及び送信側ブリッジ２６には、後述する送信部２４に設けられた各送信素子３を、第１枠部２１１に設けられた駆動端子５１又は送信側共通端子５２に電気的に接続する配線が形成されている。 On the −X side of the transmission side base 22, a plurality of transmission units 24 are extended in a comb shape toward the reception side base 23.
Note that each of the transmission elements 3 provided in the transmission unit 24 described later is electrically connected to the drive terminal 51 or the transmission side common terminal 52 provided in the first frame portion 211 in the transmission side base 22 and the transmission side bridge 26. Wiring to be connected to is formed.

（受信側基部の構成）
受信側基部２３は、枠部２１により囲われる領域内で、基板２の中心より−Ｘ側に配置される。
受信側基部２３の−Ｘ側及び±Ｙ側には、第５スリット６５が設けられている。また、受信側基部２３の−Ｘ側には、複数の受信側ブリッジ２７が接続されており、受信側基部２３は、これらの受信側ブリッジ２７を介して枠部２１に連結されている。つまり、基板２は、受信側基部２３と枠部２１との間のうち、受信側ブリッジ２７を除く部位に第５スリット６５を有する。 (Configuration of receiving base)
The receiving side base 23 is disposed on the −X side from the center of the substrate 2 within the region surrounded by the frame portion 21.
A fifth slit 65 is provided on the −X side and the ± Y side of the reception side base portion 23. A plurality of receiving side bridges 27 are connected to the −X side of the receiving side base 23, and the receiving side base 23 is connected to the frame portion 21 via these receiving side bridges 27. That is, the substrate 2 has the fifth slit 65 between the receiving base portion 23 and the frame portion 21 except for the receiving bridge 27.

受信側基部２３の＋Ｘ側には、複数の受信部２５が送信側基部２２に向かって、櫛歯状に延設されている。
なお、受信側基部２３及び受信側ブリッジ２７には、後述する受信部２５に設けられた各送信素子３を、第２枠部２１２に設けられた受信端子５３又は受信側共通端子５４に電気的に接続する配線が形成されている。 On the + X side of the reception side base 23, a plurality of reception units 25 are extended in a comb shape toward the transmission side base 22.
Note that each of the transmitting elements 3 provided in the receiving unit 25 described later is electrically connected to the receiving terminal 53 or the receiving common terminal 54 provided in the second frame portion 212 in the receiving side base 23 and the receiving side bridge 27. Wiring to be connected to is formed.

（送信部の構成）
送信部２４は、送信側基部２２から−Ｘ側に向かって突出して形成されている。この送信部２４は、Ｙ方向に所定間隔をあけて複数配置されている。
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で超音波センサー１を切断した際の断面図であり、送信部２４の構成を示している。
送信部２４には、図２及び図３に示すように、−Ｚ側に開口する複数の凹部２０１がＸ方向に複数設けられている。この凹部２０１の底部の＋Ｚ側の面には、送信素子３が設けられており、当該底部は送信素子３の駆動により振動可能な振動領域２０２となる。 (Configuration of transmitter)
The transmitter 24 is formed to protrude from the transmitter base 22 toward the −X side. A plurality of the transmitters 24 are arranged at predetermined intervals in the Y direction.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the ultrasonic sensor 1 taken along line III-III in FIG.
As shown in FIGS. 2 and 3, the transmitter 24 is provided with a plurality of concave portions 201 that open to the −Z side in the X direction. The transmitting element 3 is provided on the surface of the bottom of the recess 201 on the + Z side, and the bottom becomes a vibration region 202 that can vibrate by driving the transmitting element 3.

送信素子３は、基板２側から下部電極３１、圧電膜３２及び上部電極３３が積層された積層体により構成されている。圧電膜３２は、例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）等の圧電体の薄膜により形成されている。このように構成された送信素子３では、下部電極３１と上部電極３３との間に所定周波数の駆動信号が印加されることで、圧電膜３２が撓んで基板２の振動領域２０２が振動し、＋Ｚ側又は−Ｚ側に超音波が送出される。
なお、送信素子３の＋Ｚ側には、超音波の送信感度を調整するためのダンパー層７１が設けられている。 The transmission element 3 is configured by a laminated body in which a lower electrode 31, a piezoelectric film 32, and an upper electrode 33 are laminated from the substrate 2 side. The piezoelectric film 32 is formed of a piezoelectric thin film such as PZT (lead zirconate titanate). In the transmission element 3 configured as described above, when a drive signal having a predetermined frequency is applied between the lower electrode 31 and the upper electrode 33, the piezoelectric film 32 bends and the vibration region 202 of the substrate 2 vibrates, Ultrasound is sent to the + Z side or the -Z side.
A damper layer 71 for adjusting the transmission sensitivity of the ultrasonic wave is provided on the + Z side of the transmission element 3.

各送信部２４には、複数の送信素子３がＸ方向に配置されている。すなわち、各送信部２４に配置される複数の送信素子３は、Ｘ方向に延びる送信素子列３Ａを構成している。
本実施形態では、各送信素子列３Ａに属する送信素子３は、下部電極３１が共通であり、当該下部電極３１は、送信側基部２２に形成される配線（図示略）を介して、第１枠部２１１に設けられる駆動端子５１に電気接続されている。また、各送信素子列３Ａにおける送信素子３は、上部電極３３が共通である。各送信素子列３Ａにおける上部電極３３は、例えば、送信側基部２２に設けられた共通配線（図示略）に結線された上で、第１枠部２１１に設けられた１つの送信側共通端子５２に電気接続されている。 In each transmission unit 24, a plurality of transmission elements 3 are arranged in the X direction. That is, the plurality of transmission elements 3 arranged in each transmission unit 24 constitute a transmission element array 3A extending in the X direction.
In the present embodiment, the transmitting elements 3 belonging to each transmitting element array 3 </ b> A have a common lower electrode 31, and the lower electrode 31 is connected to the first via a wiring (not shown) formed on the transmitting side base 22. The drive terminal 51 provided in the frame part 211 is electrically connected. Moreover, the upper electrode 33 is common to the transmitting elements 3 in each transmitting element array 3A. The upper electrode 33 in each transmission element row 3A is connected to, for example, a common wiring (not shown) provided on the transmission side base 22 and then one transmission side common terminal 52 provided on the first frame portion 211. Is electrically connected.

ここで、基板２には、送信部２４と受信部２５との間に第１スリット６１が設けられ、送信部２４と受信側基部２３との間に第２スリット６２が設けられている。つまり、各送信部２４は、＋Ｘ側において送信側基部２２に連結され、±Ｙ側において第１スリット６１により受信部２５と分断され、−Ｘ側において第２スリット６２により受信側基部２３と分断される。
また、基板２において、Ｙ方向に並ぶ複数の送信部２４のうち、−Ｙ側端部の送信部２４と第４枠部２１４との間には、第６スリット６６が設けられている。これにより、−Ｙ側端部の送信部２４は、第６スリット６６により、枠部２１と分断されている。 Here, in the substrate 2, a first slit 61 is provided between the transmission unit 24 and the reception unit 25, and a second slit 62 is provided between the transmission unit 24 and the reception-side base 23. That is, each transmission unit 24 is connected to the transmission base 22 on the + X side, separated from the reception unit 25 by the first slit 61 on the ± Y side, and separated from the reception base 23 by the second slit 62 on the −X side. Is done.
In the substrate 2, a sixth slit 66 is provided between the transmission unit 24 at the −Y side end and the fourth frame unit 214 among the plurality of transmission units 24 arranged in the Y direction. Accordingly, the transmission unit 24 at the −Y side end is divided from the frame unit 21 by the sixth slit 66.

（受信部の構成）
受信部２５は、受信側基部２３から＋Ｘ側に向かって突出して形成されている。この受信部２５は、Ｙ方向に所定間隔をあけて複数配置されており、各々、Ｙ方向に隣り合う送信部２４の間に配置される。つまり、送信部２４と受信部２５とは、基板２の一方向であるＹ方向に第１スリット６１を介して交互に配置される。 (Receiver configuration)
The receiving unit 25 is formed to protrude from the receiving side base 23 toward the + X side. A plurality of receiving units 25 are arranged at predetermined intervals in the Y direction, and each receiving unit 25 is arranged between transmitting units 24 adjacent in the Y direction. That is, the transmission unit 24 and the reception unit 25 are alternately arranged via the first slits 61 in the Y direction, which is one direction of the substrate 2.

受信部２５は、図２に示すように、送信部２４と同様の構成を有する。
すなわち、受信部２５には、−Ｚ側に開口する複数の凹部２０３がＸ方向に複数設けられている。この凹部２０３の底部の＋Ｚ側の面には、受信素子４が設けられており、当該底部は超音波の受信によって振動可能な振動領域２０４となる。 As illustrated in FIG. 2, the receiving unit 25 has the same configuration as the transmitting unit 24.
That is, the receiving unit 25 is provided with a plurality of concave portions 203 that are open on the −Z side in the X direction. The receiving element 4 is provided on the surface of the bottom of the recess 203 on the + Z side, and the bottom becomes a vibration region 204 that can vibrate by receiving ultrasonic waves.

受信素子４は、送信素子３と同様の構成を有する。すなわち、受信素子４は、基板２側から下部電極４１、圧電膜４２及び上部電極４３が積層された積層体により構成されている。圧電膜４２は、例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）等の圧電体の薄膜により形成されている。このように構成された受信素子４では、対象物で反射された超音波が＋Ｚ側又は−Ｚ側から入射されて基板２の振動領域２０２が振動されると、圧電膜４２の上下で電位差が発生する。これにより、下部電極４１と上部電極４３との間に発生する電位差を検出信号として検出することで、受信素子４が受信した超音波を検出することが可能となる。
なお、受信素子４の＋Ｚ側には、超音波の受信感度を調整するためのダンパー層７２が設けられている。 The receiving element 4 has the same configuration as the transmitting element 3. That is, the receiving element 4 is configured by a laminated body in which the lower electrode 41, the piezoelectric film 42, and the upper electrode 43 are laminated from the substrate 2 side. The piezoelectric film 42 is formed of a piezoelectric thin film such as PZT (lead zirconate titanate). In the receiving element 4 configured as described above, when the ultrasonic wave reflected by the object is incident from the + Z side or the −Z side and the vibration region 202 of the substrate 2 is vibrated, a potential difference is generated between the upper and lower sides of the piezoelectric film 42. Occur. Accordingly, it is possible to detect the ultrasonic wave received by the receiving element 4 by detecting the potential difference generated between the lower electrode 41 and the upper electrode 43 as a detection signal.
A damper layer 72 for adjusting the ultrasonic wave reception sensitivity is provided on the + Z side of the receiving element 4.

各受信部２５には、複数の受信素子４がＸ方向に配置されている。すなわち、各受信部２５に配置される複数の受信素子４は、Ｘ方向に延びる受信素子列４Ａを構成している。
本実施形態では、各受信素子列４Ａに属する受信素子４は、下部電極４１が共通であり、当該下部電極４１は、受信側基部２３に配置された配線（図示略）を介して、第２枠部２１２に設けられた受信端子５３に電気接続されている。また、各受信素子列４Ａに属する受信素子４は、上部電極４３が共通である。各受信素子列４Ａにおける上部電極４３は、例えば、受信側基部２３に設けられた共通配線（図示略）に結線された上で、第２枠部２１２に設けられた１つの受信側共通端子５４に電気接続されている。 In each receiving unit 25, a plurality of receiving elements 4 are arranged in the X direction. That is, the plurality of receiving elements 4 arranged in each receiving unit 25 constitute a receiving element array 4A extending in the X direction.
In the present embodiment, the receiving elements 4 belonging to each receiving element array 4 </ b> A have a common lower electrode 41, and the lower electrode 41 is connected to the second via a wiring (not shown) arranged on the receiving side base 23. It is electrically connected to the receiving terminal 53 provided in the frame part 212. Moreover, the upper electrode 43 is common to the receiving elements 4 belonging to each receiving element row 4A. The upper electrode 43 in each receiving element row 4A is connected to, for example, a common wiring (not shown) provided in the receiving base 23, and then is connected to one receiving common terminal 54 provided in the second frame 212. Is electrically connected.

上述したように、送信側基部２２の−Ｘ側には、送信素子列３Ａが設けられた複数の送信部２４が−Ｘ側に向かって櫛歯状に突出（延設）されている。また、受信側基部２３の＋Ｘ側には、受信素子列４Ａが設けられた複数の受信部２５が−Ｘ側に向かって櫛歯状に突出（延設）されている。そして、図１に示すように、これらの送信部２４及び受信部２５は、Ｙ方向に交互に配置されることで、１次元アレイ構造の超音波センサー１が構成される。これにより、受信部２５に設けられた受信素子４は、送信部２４に設けられた送信素子列３Ａから送信された超音波のうち、対象物で正反射した超音波を好適に受信することができる。   As described above, on the −X side of the transmission base 22, the plurality of transmission units 24 provided with the transmission element array 3 </ b> A protrude (extend) in a comb shape toward the −X side. In addition, on the + X side of the receiving side base 23, a plurality of receiving units 25 provided with the receiving element array 4A protrude (extend) in a comb shape toward the -X side. As shown in FIG. 1, the transmission unit 24 and the reception unit 25 are alternately arranged in the Y direction, whereby the ultrasonic sensor 1 having a one-dimensional array structure is configured. Thereby, the receiving element 4 provided in the receiving unit 25 can preferably receive the ultrasonic wave regularly reflected by the object among the ultrasonic waves transmitted from the transmitting element array 3A provided in the transmitting unit 24. it can.

ここで、基板２には、受信部２５と送信側基部２２との間に第３スリット６３が設けられている。つまり、各受信部２５は、−Ｘ側において受信側基部２３に連結され、±Ｙ側において第１スリット６１により送信部２４と分断され、＋Ｘ側において第３スリット６３により送信側基部２２と分断される。
また、基板２において、Ｙ方向に並ぶ複数の送信部２４のうち、＋Ｙ側端部の受信部２５と第３枠部２１３との間には、第７スリット６７が設けられている。これにより、＋Ｙ側端部の受信部２５は、第７スリット６７により、枠部２１と分断されている。 Here, the substrate 2 is provided with a third slit 63 between the receiver 25 and the transmitter base 22. That is, each receiver 25 is connected to the receiver base 23 on the −X side, separated from the transmitter 24 by the first slit 61 on the ± Y side, and separated from the transmitter base 22 by the third slit 63 on the + X side. Is done.
In addition, in the substrate 2, a seventh slit 67 is provided between the receiving unit 25 at the + Y side end and the third frame unit 213 among the plurality of transmitting units 24 arranged in the Y direction. Accordingly, the receiving unit 25 at the + Y side end is divided from the frame unit 21 by the seventh slit 67.

［クロストークの影響］
次に、上述したような本実施形態の超音波センサー１から超音波を送信した際のクロストークの影響について、比較例と対比して説明する。
ここでは、上記実施形態の超音波センサー１と、比較例の超音波センサーとを用い、近距離（例えば１０ｍｍ以内）に配置された対象物に対して超音波を送信した際に、受信素子４から出力される検出信号を比較する。なお、比較例として、上記実施形態の超音波センサー１において、第１スリット６１〜第７スリット６７が設けられていない構成の超音波センサーを用いる。 [Influence of crosstalk]
Next, the influence of crosstalk when ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic sensor 1 of the present embodiment as described above will be described in comparison with a comparative example.
Here, when the ultrasonic sensor 1 of the above embodiment and the ultrasonic sensor of the comparative example are used and an ultrasonic wave is transmitted to an object placed at a short distance (for example, within 10 mm), the receiving element 4 The detection signals output from are compared. As a comparative example, an ultrasonic sensor having a configuration in which the first slit 61 to the seventh slit 67 are not provided in the ultrasonic sensor 1 of the above embodiment is used.

図４は、本実施形態の超音波センサー１と、比較例の超音波センサーについて、超音波送信時からの経過時間に対する検出信号の信号強度を模式的に示すグラフである。
図４に示すように、比較例では、本実施形態の超音波センサー１よりも早い段階で信号強度が大きくなっている。この原因は、基板２に第１スリット６１〜第７スリット６７が設けられておらず、送信素子３の振動が基板２を経由して受信素子４に伝達され、当該振動によって検出信号にノイズ（振動ノイズ）が発生するためである。このような比較例では、本来検出されるべき検出信号が振動ノイズに埋もれてしまう。 FIG. 4 is a graph schematically showing the signal intensity of the detection signal with respect to the elapsed time from the ultrasonic transmission for the ultrasonic sensor 1 of the present embodiment and the ultrasonic sensor of the comparative example.
As shown in FIG. 4, in the comparative example, the signal intensity is increased at an earlier stage than the ultrasonic sensor 1 of the present embodiment. This is because the substrate 1 is not provided with the first slit 61 to the seventh slit 67, and the vibration of the transmission element 3 is transmitted to the reception element 4 through the substrate 2, and noise ( This is because vibration noise) occurs. In such a comparative example, the detection signal that should be detected is buried in vibration noise.

一方、本実施形態の超音波センサー１では、比較例のような振動ノイズが生じておらず、検出信号は、対象物の位置に応じた所定の経過時間ｔ１においてピークを示している。すなわち、本実施形態の超音波センサー１では、対象物で反射された超音波が正確に検出されている。   On the other hand, in the ultrasonic sensor 1 of the present embodiment, no vibration noise is generated as in the comparative example, and the detection signal shows a peak at a predetermined elapsed time t1 corresponding to the position of the object. That is, in the ultrasonic sensor 1 of the present embodiment, the ultrasonic wave reflected by the object is accurately detected.

［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、基板２が一方向に交互に配置される送信部２４及び受信部２５を有しており、このような基板２において、送信部２４と受信部２５との間の機械的接続は、第１スリット６１によって分断されている。これにより、送信素子３の振動が送信部２４から受信部２５へ直接伝達されることを抑制できる。よって、超音波センサー１に振動ノイズが発生することを抑制できる。
特に、本実施形態では、近距離で反射した超音波の検出信号が振動ノイズに埋もれることが抑制されるため、近距離で反射した超音波であっても正確に検出することができる。 [Operational effects of this embodiment]
In this embodiment, the board | substrate 2 has the transmission part 24 and the receiving part 25 which are alternately arrange | positioned by one direction, In such a board | substrate 2, the mechanical connection between the transmission part 24 and the receiving part 25 is carried out. Is divided by the first slit 61. Thereby, it is possible to suppress the vibration of the transmission element 3 from being directly transmitted from the transmission unit 24 to the reception unit 25. Therefore, generation of vibration noise in the ultrasonic sensor 1 can be suppressed.
In particular, in this embodiment, since an ultrasonic detection signal reflected at a short distance is suppressed from being buried in vibration noise, even an ultrasonic wave reflected at a short distance can be accurately detected.

本実施形態では、基板２が、送信部２４に接続された送信側基部２２と、受信部２５に接続された受信側基部２３とを有している。このような基板２において、送信部２４と送信側基部２２との間の機械的接続は、第２スリット６２によって分断されており、送信素子３の振動が送信部２４から受信側基部２３に伝達されることを抑制できる。また、受信部２５と受信側基部２３との間の機械的接続は、第３スリット６３によって分断されており、送信素子３の振動が送信側基部２２から受信部２５に伝達されることを抑制できる。このような構成によれば、超音波センサー１における振動ノイズをより抑制することができる。   In the present embodiment, the substrate 2 includes a transmission side base 22 connected to the transmission unit 24 and a reception side base 23 connected to the reception unit 25. In such a substrate 2, the mechanical connection between the transmitter 24 and the transmitter base 22 is divided by the second slit 62, and the vibration of the transmitter element 3 is transmitted from the transmitter 24 to the receiver base 23. Can be suppressed. Further, the mechanical connection between the receiving unit 25 and the receiving side base 23 is divided by the third slit 63, and the vibration of the transmitting element 3 is suppressed from being transmitted from the transmitting side base 22 to the receiving unit 25. it can. According to such a configuration, vibration noise in the ultrasonic sensor 1 can be further suppressed.

本実施形態では、基板２が、当該基板２の外周縁を構成する枠部２１を有しており、この枠部２１は、送信側ブリッジ２６を介して送信側基部２２に接続されると共に、受信側ブリッジ２７を介して受信側基部２３に接続される。このため、基板２では、送信部２４及び送信側基２２部と、受信部２５及び受信側基部２３とが、第１スリット６１〜第３スリット６３によって機械的接続を分断されているが、これらは枠部２１によって連結されている。よって、１つの基板２上に送信部２４及び受信部２５を設けることができ、送信部２４に対する受信部２５の位置を規定できる。
また、基板２において、送信側基部２２と枠部２１との間には、第４スリット６４が設けられ、送信側ブリッジ２６のみによって送信側基部２２と枠部２１とが接続される。同様に、受信側基部２３と枠部２１との間には、第５スリット６５が設けられ、受信側ブリッジ２７のみによって受信側基部２３と枠部２１とが接続されている。このため、送信素子３の振動が送信側基部２２から枠部２１を介して受信側基部２３に伝達されることを抑制できる。 In the present embodiment, the substrate 2 has a frame portion 21 that constitutes the outer peripheral edge of the substrate 2, and the frame portion 21 is connected to the transmission side base portion 22 via the transmission side bridge 26, It is connected to the reception side base 23 via the reception side bridge 27. For this reason, in the substrate 2, the transmitter 24 and the transmitter base 22 and the receiver 25 and the receiver base 23 are mechanically disconnected by the first slit 61 to the third slit 63. Are connected by a frame portion 21. Therefore, the transmission unit 24 and the reception unit 25 can be provided on one substrate 2, and the position of the reception unit 25 with respect to the transmission unit 24 can be defined.
In the substrate 2, a fourth slit 64 is provided between the transmission base 22 and the frame 21, and the transmission base 22 and the frame 21 are connected only by the transmission bridge 26. Similarly, a fifth slit 65 is provided between the reception side base 23 and the frame portion 21, and the reception side base 23 and the frame portion 21 are connected only by the reception side bridge 27. For this reason, it is possible to suppress the vibration of the transmission element 3 from being transmitted from the transmission base 22 to the reception base 23 via the frame 21.

本実施形態では、送信側ブリッジ２６は、送信側基部２２に対して送信部２４とは反対側に配置され、受信側ブリッジ２７は、受信側基部２３に対して受信部２５とは反対側に配置されている。
このような構成によれば、基板２において、送信部２４と受信部２５とを機械的に接続する径路（送信部２４から送信側基部２２、枠部２１、受信側基部２３を介して受信部２５に至る経路）は、送信側基部２２及び受信側基部２３を大きく迂回することになる。これにより、送信素子３の振動は、基板２内を進む途中で受信素子４に到達する前に十分に減衰するため、振動ノイズをより抑制することができる。 In the present embodiment, the transmission side bridge 26 is disposed on the opposite side of the transmission side base 22 from the transmission unit 24, and the reception side bridge 27 is disposed on the opposite side of the reception side base 23 from the reception unit 25. Has been placed.
According to such a configuration, on the substrate 2, a path that mechanically connects the transmission unit 24 and the reception unit 25 (from the transmission unit 24 via the transmission-side base unit 22, the frame unit 21, and the reception-side base unit 23 to the reception unit). 25) greatly bypasses the transmission base 22 and the reception base 23. Thereby, the vibration of the transmitting element 3 is sufficiently attenuated before reaching the receiving element 4 while traveling through the substrate 2, so that vibration noise can be further suppressed.

［第二実施形態］
次に、第二実施形態について説明する。第二実施形態では、第一実施形態で説明した超音波センサー１を備えた電子機器の一例である距離検出装置について説明する。
図５は、本実施形態に係る距離検出装置１００の概略構成を示す図である。
本実施形態の距離検出装置１００は、図５に示すように、超音波センサー１と、超音波センサー１を制御する制御部１２０とにより構成されている。この制御部１２０は、超音波センサー１を駆動させる駆動回路１３０と、演算部１４０とを含んで構成されている。また、制御部１２０は、その他、距離検出装置１００を制御するための各種データや各種プログラム等を記憶した記憶部を備えていてもよい。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. 2nd embodiment demonstrates the distance detection apparatus which is an example of the electronic device provided with the ultrasonic sensor 1 demonstrated in 1st embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of the distance detection apparatus 100 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 5, the distance detection apparatus 100 according to the present embodiment includes an ultrasonic sensor 1 and a control unit 120 that controls the ultrasonic sensor 1. The control unit 120 includes a drive circuit 130 that drives the ultrasonic sensor 1 and a calculation unit 140. In addition, the control unit 120 may include a storage unit that stores various data, various programs, and the like for controlling the distance detection device 100.

駆動回路１３０は、超音波センサー１の駆動を制御するためのドライバー回路であり、例えば図５に示すように、基準電位回路１３１、送信回路１３３、及び受信回路１３４等を備える。
基準電位回路１３１は、送信側共通端子５２に接続され、各送信素子列３Ａの上部電極３３に、基準電位（例えば−３Ｖ等）を印加する。 The drive circuit 130 is a driver circuit for controlling the drive of the ultrasonic sensor 1, and includes a reference potential circuit 131, a transmission circuit 133, a reception circuit 134, and the like as shown in FIG.
The reference potential circuit 131 is connected to the transmission-side common terminal 52 and applies a reference potential (for example, −3 V) to the upper electrode 33 of each transmission element array 3A.

送信回路１３３は、駆動端子５１及び演算部１４０に接続され、演算部１４０の制御に基づいて、各送信素子列３Ａに例えばパルス波形の駆動信号を出力し、超音波センサー１から超音波を送信させる。
受信回路１３４には、各受信素子列４Ａから受信端子５３を介して検出信号が入力される。この受信回路１３４は、例えばリニアノイズアンプ、Ａ／Ｄコンバーター等を含んで構成されており、入力された検出信号のデジタル信号への変換、ノイズ成分の除去、所望信号レベルへの増幅等の各信号処理を実施した後、処理後の検出信号を演算部１４０に出力する。 The transmission circuit 133 is connected to the drive terminal 51 and the calculation unit 140, and outputs, for example, a pulse waveform drive signal to each transmission element array 3 </ b> A and transmits ultrasonic waves from the ultrasonic sensor 1 based on the control of the calculation unit 140. Let
A detection signal is input to the receiving circuit 134 from each receiving element array 4 </ b> A via the receiving terminal 53. The receiving circuit 134 includes, for example, a linear noise amplifier, an A / D converter, and the like. Each of the receiving circuit 134 converts an input detection signal into a digital signal, removes a noise component, amplifies the signal to a desired signal level, and the like. After performing the signal processing, the processed detection signal is output to the arithmetic unit 140.

演算部１４０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成され、駆動回路１３０を介して超音波センサー１を制御し、超音波センサー１により超音波の送受信処理を実施させる。
すなわち、演算部１４０は、送信回路１３３から超音波センサー１の各送信素子列３Ａに駆動信号を出力させて、超音波を送信させる。これにより、対象物により超音波が反射されて受信素子列４Ａにて受信されると、受信素子列４Ａからの検出信号が受信回路１３４を介して演算部１４０に入力される。演算部１４０は、検出信号が受信されると、ＴｏＦ（Time of Flight）法により、超音波センサー１から超音波を送信した送信タイミングから、検出信号が受信されるまでの時間と、空気中における音速とを用いて、超音波センサー１から対象物までの距離を算出する。 The arithmetic unit 140 is configured by, for example, a CPU (Central Processing Unit) or the like, controls the ultrasonic sensor 1 via the drive circuit 130, and causes the ultrasonic sensor 1 to perform ultrasonic transmission / reception processing.
That is, the calculation unit 140 causes the transmission circuit 133 to output a drive signal to each transmission element array 3A of the ultrasonic sensor 1 to transmit ultrasonic waves. Thereby, when the ultrasonic wave is reflected by the object and received by the receiving element array 4A, the detection signal from the receiving element array 4A is input to the arithmetic unit 140 via the receiving circuit 134. When the detection signal is received, the calculation unit 140 uses the ToF (Time of Flight) method to transmit the ultrasonic wave from the ultrasonic sensor 1 to the time from when the ultrasonic wave is transmitted until the detection signal is received. Using the speed of sound, the distance from the ultrasonic sensor 1 to the object is calculated.

上記のような本実施形態の距離検出装置１００は、第一実施形態において説明した超音波センサー１を備える。この超音波センサー１では、上述したように、基板２に設けられた第１スリット６１〜第７スリット６７によって、送信素子列３Ａが設けられた送信部２４から、受信素子列４Ａが設けられた受信部２５までの振動伝達が抑制される。このため、この超音波センサー１では、超音波を送信した際のクロストークが抑制され、精度の高い超音波の送受信処理が可能となる。したがって、制御部１２０は、超音波センサー１の超音波の送受信処理を容易に制御することができ、かつ、超音波センサー１により得られた精度の高い超音波の送受信結果に基づいて、超音波センサー１から対象物までの距離を高精度に算出することができる。   The distance detection apparatus 100 of this embodiment as described above includes the ultrasonic sensor 1 described in the first embodiment. In this ultrasonic sensor 1, as described above, the receiving element array 4 </ b> A is provided from the transmitting unit 24 provided with the transmitting element array 3 </ b> A by the first slit 61 to the seventh slit 67 provided in the substrate 2. Vibration transmission to the receiving unit 25 is suppressed. For this reason, in this ultrasonic sensor 1, the crosstalk at the time of transmitting an ultrasonic wave is suppressed, and a highly accurate ultrasonic wave transmission / reception process becomes possible. Therefore, the control unit 120 can easily control the ultrasonic transmission / reception processing of the ultrasonic sensor 1, and based on the ultrasonic transmission / reception result with high accuracy obtained by the ultrasonic sensor 1, the ultrasonic wave The distance from the sensor 1 to the object can be calculated with high accuracy.

［変形例］
本発明は上述の各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。 [Modification]
The present invention is not limited to each of the above-described embodiments and modifications, and includes a configuration obtained by modifying, improving, and appropriately combining the embodiments within a range in which the object of the present invention can be achieved. It is what

上記実施形態では、第１スリット６１〜第７スリット６７が基板２に設けられているが、これに限られない。具体的には、少なくとも第１スリット６１が基板２に設けられていればよく、その他の第２スリット６２〜第７スリット６７は、任意に組み合わせて基板２に形成することができる。換言すると、基板２は、少なくとも第１スリット６１を間に介して配置される送信部２４及び受信部２５を有していればよい。このような構成では、例えば比較例にて示したような、スリットが設けられていない超音波センサーに比べて、クロストークの影響を抑制することができる。
また、上記実施形態では、第１スリット６１〜第７スリット６７が、互いに連通しているが、これに限られない。すなわち、第１スリット６１〜第７スリット６７は、互いに独立して設けられていてもよい。 In the said embodiment, although the 1st slit 61-the 7th slit 67 are provided in the board | substrate 2, it is not restricted to this. Specifically, it is sufficient that at least the first slit 61 is provided in the substrate 2, and the other second slits 62 to 67 can be arbitrarily combined and formed in the substrate 2. In other words, the board | substrate 2 should just have the transmission part 24 and the receiving part 25 which are arrange | positioned through the 1st slit 61 in between. In such a configuration, for example, the influence of crosstalk can be suppressed as compared with an ultrasonic sensor having no slit as shown in the comparative example.
Moreover, in the said embodiment, although the 1st slit 61-the 7th slit 67 are mutually connected, it is not restricted to this. That is, the first slit 61 to the seventh slit 67 may be provided independently of each other.

上記実施形態では、送信部２４及び受信部２５が、送信素子３及び受信素子４の各配列方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に交互に配置されているが、これに限られない。すなわち、送信部２４及び受信部２５が交互に配置される方向は、送信素子３及び受信素子４の各配置に関係せず、基板２の表面又は裏面に平行な任意の方向に設定可能である。   In the above embodiment, the transmitters 24 and the receivers 25 are alternately arranged in the direction (Y direction) orthogonal to the arrangement direction (X direction) of the transmitter element 3 and the receiver element 4. Absent. That is, the direction in which the transmission unit 24 and the reception unit 25 are alternately arranged is not related to each arrangement of the transmission element 3 and the reception element 4 and can be set to an arbitrary direction parallel to the front surface or the back surface of the substrate 2. .

上記実施形態において、送信部２４及び受信部２５のそれぞれは、基板２に複数ずつ設けられているが、これに限られない。すなわち、送信部２４及び受信部２５は、少なくとも１つずつ基板２に設けられればよい。
例えば、超音波センサー１において、基板２は、Ｙ方向の中心より＋Ｙ側に、送信素子３が２次元アレイ構造に配置された送信部２４と、当該中心より−Ｙ側に、受信素子４が２次元アレイ構造に配置された受信部２５とを有する構成としてもよい。この場合でも、送信部２４と受信部２５との間に、第１スリット６１が設けられる構成とすることで、送信部２４の振動が受信部２５に伝達される不都合を抑制できる。 In the said embodiment, although each of the transmission part 24 and the receiving part 25 is provided in multiple numbers by the board | substrate 2, it is not restricted to this. In other words, at least one transmitter 24 and one receiver 25 may be provided on the substrate 2 one by one.
For example, in the ultrasonic sensor 1, the substrate 2 has a transmitting unit 24 in which the transmitting element 3 is arranged in a two-dimensional array structure on the + Y side from the center in the Y direction, and a receiving element 4 on the −Y side from the center. It is good also as a structure which has the receiving part 25 arrange | positioned at a two-dimensional array structure. Even in this case, the configuration in which the first slit 61 is provided between the transmission unit 24 and the reception unit 25 can suppress inconvenience that the vibration of the transmission unit 24 is transmitted to the reception unit 25.

上記実施形態において、各送信部２４には複数の送信素子３による送信素子列３Ａが設けられているが、これに限られない。例えば、各送信部２４には、少なくとも１つの送信素子３が設けられていればよい。受信素子４についても同様である。   In the above embodiment, each transmission unit 24 is provided with a transmission element array 3A including a plurality of transmission elements 3. However, the present invention is not limited to this. For example, at least one transmission element 3 may be provided in each transmission unit 24. The same applies to the receiving element 4.

上記実施形態では、各送信部２４に１つの送信素子列３Ａが設けられたが、送信部２４に複数の送信素子列３Ａが設けられてもよい。受信素子列４Ａついても同様である。
また、上記実施形態では、送信素子列３Ａが、Ｘ方向に並ぶ送信素子３により構成されたが、Ｘ方向及びＹ方向に２次元アレイ構造に配置された複数の送信素子３により、１つの送信素子列３Ａが構成されていてもよい。受信素子列４Ａにおいても同様である。 In the above-described embodiment, each transmission unit 24 is provided with one transmission element array 3A. However, the transmission unit 24 may be provided with a plurality of transmission element arrays 3A. The same applies to the receiving element array 4A.
In the above embodiment, the transmission element array 3A is configured by the transmission elements 3 arranged in the X direction. However, one transmission is performed by the plurality of transmission elements 3 arranged in a two-dimensional array structure in the X direction and the Y direction. The element row 3A may be configured. The same applies to the receiving element array 4A.

送信側ブリッジ２６の配置及び数は、上記実施形態において説明したものに限られず、少なくとも１つ送信側ブリッジ２６が送信側基部２２と枠部２１とを任意の位置で接続すればよい。受信側ブリッジ２７についても同様である。
例えば、送信側ブリッジ２６と、受信側ブリッジ２７とを、基板２の対角方向に配置してもよい。具体的には、送信側ブリッジ２６が送信側基部２２の＋Ｘ側かつ−Ｙ側に配置され、受信側ブリッジ２７が送信側基部２２の−Ｘ側かつ＋Ｙ側に配置されてもよい。この場合、送信側ブリッジ２６から受信側ブリッジ２７のまでの距離がさらに長くなり、送信部２４での振動が、より受信部２５に伝搬されにくくなる。
また、送信側ブリッジ２６及び受信側ブリッジ２７のそれぞれには配線が設けられず、単に枠部２１と送信側基部２２又は受信側基部２３とを接続する部位であってもよい。 The arrangement and number of the transmission-side bridges 26 are not limited to those described in the above embodiment, and at least one transmission-side bridge 26 may connect the transmission-side base portion 22 and the frame portion 21 at an arbitrary position. The same applies to the reception-side bridge 27.
For example, the transmission side bridge 26 and the reception side bridge 27 may be arranged in the diagonal direction of the substrate 2. Specifically, the transmission side bridge 26 may be disposed on the + X side and the −Y side of the transmission side base 22, and the reception side bridge 27 may be disposed on the −X side and the + Y side of the transmission side base 22. In this case, the distance from the transmission side bridge 26 to the reception side bridge 27 is further increased, and the vibration in the transmission unit 24 is more difficult to propagate to the reception unit 25.
Further, each of the transmission side bridge 26 and the reception side bridge 27 may not be provided with a wiring, and may simply be a part where the frame portion 21 and the transmission side base portion 22 or the reception side base portion 23 are connected.

上記実施形態では、超音波を送受信する構成として、基板２の振動領域２０２を圧電膜３２により振動させることで超音波を送信し、この振動領域２０２の振動を圧電膜４２にて電気信号に変換することで超音波を受信する例を示したが、これに限定されない。例えば、バルク型の圧電体を振動させることで超音波を送受信する構成としてもよく、また、一対の膜材に対向する電極を配置し、電極間に周期駆動電圧を印加することで、静電力によって膜材を振動させる構成などとしてもよい。   In the above embodiment, as a configuration for transmitting and receiving ultrasonic waves, ultrasonic waves are transmitted by vibrating the vibration region 202 of the substrate 2 with the piezoelectric film 32, and vibrations in the vibration region 202 are converted into electric signals by the piezoelectric film 42. However, the present invention is not limited to this. For example, a configuration may be adopted in which ultrasonic waves are transmitted and received by vibrating a bulk-type piezoelectric material, and an electrostatic force is provided by arranging electrodes facing a pair of film materials and applying a periodic drive voltage between the electrodes. It is good also as a structure etc. which vibrate a membrane material by.

上記実施形態では、超音波センサー１を適用した電子機器として、産業ロボットやプリンターに適用可能な距離検出装置１００を例示したが、これに限定されない。例えば、超音波の送受信結果に応じて、構造体の内部断層像を測定する超音波測定装置等に適用することもできる。   In the said embodiment, although the distance detection apparatus 100 applicable to an industrial robot and a printer was illustrated as an electronic device to which the ultrasonic sensor 1 was applied, it is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to an ultrasonic measurement device that measures an internal tomographic image of a structure according to an ultrasonic transmission / reception result.

１…超音波センサー、２…基板、２１…枠部、２２…送信側基部、２３…受信側基部、２４…送信部、２５…受信部、２６…送信側ブリッジ、２７…受信側ブリッジ、３…送信素子、３Ａ…送信素子列、４…受信素子、４Ａ…受信素子列、６１…第１スリット、６２…第２スリット、６３…第３スリット、６４…第４スリット、６５…第５スリット、６６…第６スリット、６７…第７スリット、１００…距離検出装置（電子機器）、１２０…制御部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic sensor, 2 ... Board | substrate, 21 ... Frame part, 22 ... Transmission side base, 23 ... Reception side base, 24 ... Transmission part, 25 ... Reception part, 26 ... Transmission side bridge, 27 ... Reception side bridge, 3 Transmission element 3A Transmission element array 4 Reception element 4A Reception element array 61 First slit 62 62 Second slit 63 Third slit 64 Fourth slit 65 Fifth slit , 66 ... sixth slit, 67 ... seventh slit, 100 ... distance detecting device (electronic device), 120 ... control unit.

Claims (5)

超音波を送信する送信素子と、
超音波を受信する受信素子と、
前記送信素子が設けられた送信部及び前記受信素子が設けられた受信部を有し、前記送信部及び前記受信部が一方向に交互に配置される基板と、を備え、
前記基板には、前記送信部と前記受信部との間に、前記基板を厚み方向に貫通する第１スリットが設けられている
ことを特徴とする超音波センサー。 A transmitting element for transmitting ultrasonic waves;
A receiving element for receiving ultrasonic waves;
A transmission unit provided with the transmission element and a reception unit provided with the reception element, and the transmission unit and the reception unit are alternately arranged in one direction, and a substrate,
The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein a first slit that penetrates the substrate in a thickness direction is provided between the transmitter and the receiver. 請求項１に記載の超音波センサーにおいて、
前記基板は、送信側基部、及び前記送信側基部から所定の間隔をあけて配置される受信側基部を有しており、
前記送信部は、前記送信側基部から前記受信側基部に向かって延設され、前記送信部と前記受信側基部との間には、前記基板を厚み方向に貫通する第２スリットが設けられ、
前記受信部は、前記受信側基部から前記送信側基部に向かって延設され、前記受信部と前記送信側基部との間には、前記基板を厚み方向に貫通する第３スリットが設けられていることを特徴とする超音波センサー。 The ultrasonic sensor according to claim 1,
The substrate has a transmission side base, and a reception side base arranged at a predetermined interval from the transmission side base,
The transmission unit is extended from the transmission side base toward the reception side base, and a second slit penetrating the substrate in the thickness direction is provided between the transmission unit and the reception side base,
The receiving section extends from the receiving base to the transmitting base, and a third slit is provided between the receiving section and the transmitting base so as to penetrate the substrate in the thickness direction. Ultrasonic sensor characterized by having. 請求項２に記載の超音波センサーにおいて、
前記基板は、
前記基板の外周縁を含んで構成され、前記送信部、前記受信部、前記送信側基部、及び前記受信側基部を囲う枠部と、
前記送信側基部と前記枠部とを接続する送信側ブリッジと、
前記受信側基部と前記枠部とを接続する受信側ブリッジと、を有しており、
前記送信側基部と前記枠部との間のうち前記送信側ブリッジを除く部位には、前記基板を厚み方向に貫通する第４スリットが設けられており、
前記受信側基部と前記枠部との間のうち前記受信側ブリッジを除く部位には、前記基板を厚み方向に貫通する第５スリットが設けられていることを特徴とする超音波センサー。 The ultrasonic sensor according to claim 2,
The substrate is
A frame that includes the outer periphery of the substrate, and surrounds the transmitter, the receiver, the transmitter base, and the receiver base;
A transmission side bridge connecting the transmission side base and the frame;
A receiving-side bridge connecting the receiving-side base and the frame,
Between the transmission side base and the frame, a portion excluding the transmission side bridge is provided with a fourth slit that penetrates the substrate in the thickness direction,
The ultrasonic sensor according to claim 5, wherein a fifth slit penetrating the substrate in a thickness direction is provided in a portion between the receiving base and the frame portion excluding the receiving bridge. 請求項３に記載の超音波センサーにおいて、
前記送信側ブリッジは、前記送信側基部に対して前記送信部とは反対側に配置され、
前記受信側ブリッジは、前記受信側基部に対して前記受信部とは反対側に配置されていることを特徴とする超音波センサー。 The ultrasonic sensor according to claim 3.
The transmission side bridge is arranged on the opposite side of the transmission unit with respect to the transmission side base,
The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein the reception-side bridge is disposed on a side opposite to the reception unit with respect to the reception-side base. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超音波センサーと、
前記超音波センサーを制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする電子機器。 The ultrasonic sensor according to any one of claims 1 to 4,
A control unit for controlling the ultrasonic sensor;
An electronic device characterized by comprising:
JP2018031019A 2018-02-23 2018-02-23 Ultrasonic sensors and electronic devices Active JP7027948B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018031019A JP7027948B2 (en) 2018-02-23 2018-02-23 Ultrasonic sensors and electronic devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018031019A JP7027948B2 (en) 2018-02-23 2018-02-23 Ultrasonic sensors and electronic devices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019146114A true JP2019146114A (en) 2019-08-29
JP7027948B2 JP7027948B2 (en) 2022-03-02

Family

ID=67772785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018031019A Active JP7027948B2 (en) 2018-02-23 2018-02-23 Ultrasonic sensors and electronic devices

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7027948B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002085361A (en) * 2000-07-12 2002-03-26 Seiko Instruments Inc Pulse detection apparatus and ultrasonograph
JP2007088805A (en) * 2005-09-22 2007-04-05 Sanyo Electric Co Ltd Ultrasonic radar
JP2009225419A (en) * 2008-02-22 2009-10-01 Denso Corp Ultrasonic sensor
JP2014194993A (en) * 2013-03-28 2014-10-09 Seiko Epson Corp Piezoelectric element module, ultrasonic transducer, ultrasonic device, liquid jet head, liquid jet apparatus, and manufacturing method of piezoelectric element module

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002085361A (en) * 2000-07-12 2002-03-26 Seiko Instruments Inc Pulse detection apparatus and ultrasonograph
JP2007088805A (en) * 2005-09-22 2007-04-05 Sanyo Electric Co Ltd Ultrasonic radar
JP2009225419A (en) * 2008-02-22 2009-10-01 Denso Corp Ultrasonic sensor
JP2014194993A (en) * 2013-03-28 2014-10-09 Seiko Epson Corp Piezoelectric element module, ultrasonic transducer, ultrasonic device, liquid jet head, liquid jet apparatus, and manufacturing method of piezoelectric element module

Also Published As

Publication number Publication date
JP7027948B2 (en) 2022-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8009518B2 (en) Ultrasonic sensor with piezoelectric elements and vibration isolator
JP7446092B2 (en) Distance sensing system to determine time-of-flight measurements with reduced deadband
JP6299511B2 (en) Ultrasonic device and probe and electronic equipment
JP5026770B2 (en) Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus
US11506772B2 (en) Ultrasonic device and ultrasonic measuring apparatus
US11474220B2 (en) Ultrasonic device and ultrasonic measuring apparatus
JP7099267B2 (en) Ultrasonic devices and ultrasonic sensors
JP7024550B2 (en) Ultrasonic sensor and ultrasonic device
US11448622B2 (en) Ultrasonic device and inspection device
JP2019146114A (en) Ultrasonic sensor and electronic apparatus
CN111208498A (en) Ultrasonic element and ultrasonic device
JP2019213392A (en) Piezoelectric sensor and electronic apparatus
CN110324769B (en) Ultrasonic sensor and ultrasonic device
CN114345673A (en) Ultrasonic transducer, manufacturing method thereof and ultrasonic transduction system
CN112887881B (en) Ultrasonic apparatus
JP7293521B1 (en) ultrasonic phased array sensor
JP2021057752A (en) Ultrasonic device, and electronic apparatus
JP7205191B2 (en) Ultrasonic sensors and electronics
JP7409249B2 (en) ultrasonic transducer
WO2024122021A1 (en) Ultrasonic transducer array and ultrasonic phased array sensor
CN111084637B (en) Ultrasonic element and ultrasonic device
JP7176346B2 (en) Ultrasonic element and ultrasonic device
US20210402435A1 (en) Ultrasonic device
US20200168784A1 (en) Piezoelectric device and electronic apparatus
JPWO2023218644A5 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211027

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211116

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211210

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220118

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220131

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7027948

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150