JP6274385B2 - Ultrasonic element and parametric speaker - Google Patents

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Description

本発明は、交流電圧の印加により超音波を発生させる超音波素子およびこれを用いたパラメトリックスピーカに関する。   The present invention relates to an ultrasonic element that generates an ultrasonic wave by applying an alternating voltage and a parametric speaker using the ultrasonic element.

超音波発音体は金属板と圧電素子を貼り合わせた圧電振動子であり、圧電振動子に圧電振動子固有の共振周波数付近の交流電圧を印加することで振動し、超音波を発する。超音波発音体の共振周波数は、超音波帯域(20kHzを超えたもの)である。また、圧電振動子にアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成された円錐筒形状(パラボラ状、漏斗状含む)の共振子を取り付けることで、音圧を増すことができ、前方への指向性を持たせることができる。   The ultrasonic sounding body is a piezoelectric vibrator in which a metal plate and a piezoelectric element are bonded together, and vibrates by applying an alternating voltage in the vicinity of the resonance frequency unique to the piezoelectric vibrator to the piezoelectric vibrator to generate ultrasonic waves. The resonance frequency of the ultrasonic sounding body is an ultrasonic band (exceeding 20 kHz). In addition, by attaching a conical cylinder-shaped (including parabolic or funnel-shaped) resonator made of aluminum or an aluminum alloy to the piezoelectric vibrator, sound pressure can be increased and forward directivity can be provided. Can do.

超音波発音体は、圧電振動子の屈曲振動において動かない節部でシリコン接着剤などにより接着され、極力振動を妨げないように固定されている。なお、超音波発音体は超音波センサと同じ構造をしており、超音波センサは超音波の送信、受信を行ない、超音波発音体は超音波の送信のみを行なう。   The ultrasonic sounding body is bonded with a silicon adhesive or the like at a node that does not move in the bending vibration of the piezoelectric vibrator, and is fixed so as not to prevent vibration as much as possible. Note that the ultrasonic sounding body has the same structure as the ultrasonic sensor, the ultrasonic sensor transmits and receives ultrasonic waves, and the ultrasonic sounding body only transmits ultrasonic waves.

超音波発音体を複数個並べて構成したものがパラメトリックスピーカであり、パラメトリックスピーカは各々の超音波発音体が発した超音波が空気中で重なり合ってある音圧以上に達すると超音波から可聴音へ復調され、聞こえるようになる。また、超音波が重なり合った中心部のみが可聴音となるため、鋭い指向性を持ったスピーカとなる(特許文献1−3参照)。   A parametric speaker is composed of a plurality of ultrasonic sounding elements arranged side by side, and the parametric speaker switches from ultrasonic waves to audible sound when the ultrasonic waves generated by the ultrasonic sounding elements reach in excess of the sound pressure that overlaps in the air. Demodulated and can be heard. Further, since only the central portion where the ultrasonic waves overlap becomes an audible sound, the speaker has a sharp directivity (see Patent Documents 1-3).

特開2007−88886号公報JP 2007-88886 A 特開2001−258098号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-258098 実用新案登録第3039055号公報Utility Model Registration No. 3039055

上記の特許文献1−3記載の超音波センサでは、図9に示すように超音波センサ600の端子621、622を、圧電素子616を支持するリング状の突起部612の外側に設けている。そして、端子台610より上の位置で端子621、622と圧電振動子650とをリード線631、632で接続している。   In the ultrasonic sensor described in Patent Documents 1 to 3, terminals 621 and 622 of the ultrasonic sensor 600 are provided outside the ring-shaped protrusion 612 that supports the piezoelectric element 616 as shown in FIG. The terminals 621 and 622 and the piezoelectric vibrator 650 are connected by lead wires 631 and 632 at a position above the terminal block 610.

しかし、図9に示すように、端子621、622の位置が超音波発音体650の径より外側になると端子台610も合わせて大きくする必要が生じ、超音波センサ600が大きくなる。図10に示す超音波素子700の構成によれば、リング状の突起部612の外周と超音波発音体650との外周の間に端子621、622を設けると良いことがわかるが、これには限度がある。   However, as shown in FIG. 9, when the positions of the terminals 621 and 622 are outside the diameter of the ultrasonic sounding body 650, it is necessary to increase the size of the terminal block 610 as well, and the ultrasonic sensor 600 becomes large. According to the configuration of the ultrasonic element 700 shown in FIG. 10, it can be seen that it is preferable to provide the terminals 621 and 622 between the outer periphery of the ring-shaped protrusion 612 and the outer periphery of the ultrasonic sounding body 650. There is a limit.

図11に示すように、φ9mmの金属板とφ8mmの圧電素子とを貼り合わせた超音波発素子700の場合、振動の節はφ6mmの位置に生じる。リング状の突起部612(厚み0.5mm)は内径φ5.75mm、外径φ6.25mmである。この場合、リング状の突起部612の外周と超音波発音体650の外周との間の距離は、1.375mmとなる。基板等へ実装後は、端子621で超音波素子700を支えることになるが、超音波発音体650から端子台610を通じて端子621に伝わる振動に耐えるためには、端子621、622はある程度太いほうが良く、太さはφ0.5mm以上が好ましい。しかし、1.375mmの幅は、十分な端子621を設けるには狭すぎる。また、仮に設けたとしても端子台610の破損が懸念される。   As shown in FIG. 11, in the case of an ultrasonic wave generating element 700 in which a φ9 mm metal plate and a φ8 mm piezoelectric element are bonded together, a vibration node occurs at a position of φ6 mm. The ring-shaped protrusion 612 (thickness 0.5 mm) has an inner diameter φ5.75 mm and an outer diameter φ6.25 mm. In this case, the distance between the outer periphery of the ring-shaped protrusion 612 and the outer periphery of the ultrasonic sounding body 650 is 1.375 mm. After mounting on a substrate or the like, the ultrasonic element 700 is supported by the terminal 621. However, in order to withstand the vibration transmitted from the ultrasonic sound generator 650 to the terminal 621 through the terminal block 610, the terminals 621 and 622 should be somewhat thick. The thickness is preferably φ0.5 mm or more. However, the 1.375 mm width is too narrow to provide sufficient terminals 621. Further, even if it is provided, there is a concern that the terminal block 610 may be damaged.

このように、リング状の突起部612の外周と超音波発音体650の外周との間を広くすると、超音波発音体650を大きくすることになるため、超音波素子600を小型化できない。超音波発音体650を小さくしようとすると、リング状の突起部612と超音波発音体650の間をさらに狭くする必要が生じ、より端子621、622を設け難くなる。   Thus, if the space between the outer periphery of the ring-shaped protrusion 612 and the outer periphery of the ultrasonic sounding body 650 is increased, the ultrasonic sounding body 650 is enlarged, and the ultrasonic element 600 cannot be reduced in size. In order to reduce the size of the ultrasonic sounding body 650, it is necessary to further narrow the space between the ring-shaped protrusion 612 and the ultrasonic sounding body 650, making it more difficult to provide the terminals 621 and 622.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、端子を設け易く、かつ外径を小さくして小型化できる超音波素子およびこれを用いたパラメトリックスピーカを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic element that can be easily provided with a terminal and can be reduced in size by reducing the outer diameter, and a parametric speaker using the ultrasonic element. .

(1)上記の目的を達成するため、本発明の超音波素子は、
円板状の底部の周縁に一対の切欠きが形成され、前記底部上にリング状の突起部が設けられた端子台と、前記突起部の外径より中心軸側の位置において前記円板状の底部に差し込まれた一対の端子と、前記一対の切欠きを介して設けられた一対のリード線と、前記リング状の突起部により支持され、前記一対のリード線により前記一対の端子と接続された超音波発音体と、を備え、前記超音波発音体は、前記一対の端子から電圧を印加されることで超音波を発生させることを特徴としている。
(1) In order to achieve the above object, the ultrasonic element of the present invention comprises:
A terminal block having a pair of notches formed at the periphery of the disk-shaped bottom, and a ring-shaped protrusion provided on the bottom, and the disk-shaped at a position closer to the central axis than the outer diameter of the protrusion A pair of terminals inserted into the bottom of the pair, a pair of lead wires provided through the pair of notches, and supported by the ring-shaped protrusion, and connected to the pair of terminals by the pair of lead wires The ultrasonic sounding body is characterized in that the ultrasonic sounding body generates an ultrasonic wave when a voltage is applied from the pair of terminals.

このように、端子が突起部の外径より中心軸側に設けられ、リード線が切欠きを介して端子に接続されているため、端子台の外径を超音波素子の外径以下まで小さくすることができ、パラメトリックスピーカを小型化することができる。また、端子を設ける工程が容易になり製造し易くなるとともに、端子台が安定し破損もし難くなる。   As described above, since the terminal is provided on the center axis side from the outer diameter of the protrusion, and the lead wire is connected to the terminal through the notch, the outer diameter of the terminal block is reduced to be equal to or smaller than the outer diameter of the ultrasonic element. The parametric speaker can be reduced in size. In addition, the process of providing the terminals is facilitated and easy to manufacture, and the terminal block is stable and difficult to break.

(2)また、本発明の超音波素子は、前記端子台の外径が、前記超音波発音体の外径以下であることを特徴としている。これにより、超音波発音体のサイズに合わせて超音波素子を作製でき、超音波素子を小さくすることができる。その結果、パラメトリックスピーカを小型化することができる。   (2) Moreover, the ultrasonic element of the present invention is characterized in that an outer diameter of the terminal block is equal to or smaller than an outer diameter of the ultrasonic sounding body. Thereby, an ultrasonic element can be produced according to the size of the ultrasonic sounding body, and the ultrasonic element can be made small. As a result, the parametric speaker can be reduced in size.

(3)また、本発明の超音波素子は、前記端子台が、前記リング状の突起部の反対側に形成された設置部を有し、前記設置部は、基板に設置されたとき前記超音波発音体の発音側表面を前記基板の表面に対して一定高さで平行に支持することを特徴としている。これにより、基板上での超音波発音体の発音側表面を高さ一定で基板に対して平行に維持することができる。その結果、超音波の位相が同期し、各素子からの超音波を打ち消しあうことなく、その指向性を向上させることができる。   (3) Further, in the ultrasonic element of the present invention, the terminal block has an installation part formed on the opposite side of the ring-shaped protrusion, and the installation part is placed on the substrate when the ultrasonic wave is installed on the substrate. The sound generation side surface of the sonic sound generator is supported parallel to the surface of the substrate at a constant height. Thereby, the sounding side surface of the ultrasonic sounding body on the substrate can be maintained at a constant height and parallel to the substrate. As a result, the phase of the ultrasonic wave is synchronized, and the directivity can be improved without canceling the ultrasonic wave from each element.

(4)また、本発明のパラメトリックスピーカは、上記の超音波素子と、前記超音波素子が複数設置され、前記一対の端子に電圧を供給する基板と、を備えることを特徴としている。これにより、小型化したパラメトリックスピーカを実現できる。   (4) Moreover, the parametric speaker of this invention is equipped with said ultrasonic element and the board | substrate with which two or more said ultrasonic elements are installed, and supplies a voltage to a pair of said terminal, It is characterized by the above-mentioned. Thereby, a miniaturized parametric speaker can be realized.

(5)また、本発明のパラメトリックスピーカは、一体で形成されて前記基板上に設けられ、複数の前記超音波素子を保護する保護具を更に備えることを特徴としている。これにより、超音波素子全体に対して一体の保護具を設置できるため、保護具を設けたパラメトリックスピーカをさらに小型化できる。   (5) Further, the parametric speaker of the present invention is characterized by further comprising a protector that is integrally formed and provided on the substrate and protects the plurality of ultrasonic elements. Thereby, since an integral protector can be installed with respect to the whole ultrasonic element, the parametric speaker provided with the protector can be further miniaturized.

本発明によれば、端子台の外径を超音波素子の外径以下まで小さくすることができ、パラメトリックスピーカを小型化することができる。また、端子を設ける工程が容易になり製造し易くなるとともに、端子台の安定性を高め、その破損を防止できる。   According to the present invention, the outer diameter of the terminal block can be made smaller than the outer diameter of the ultrasonic element, and the parametric speaker can be miniaturized. In addition, the process of providing the terminal is facilitated and easy to manufacture, and the stability of the terminal block can be improved and the breakage thereof can be prevented.

本発明に係るパラメトリックスピーカを示す正面図である。It is a front view which shows the parametric speaker which concerns on this invention. (a)、(b)それぞれ第1の実施形態に係る超音波素子を示す断面図および底面図である(c)端子台の底面図である。(A), (b) It is sectional drawing and bottom view which respectively show the ultrasonic element which concerns on 1st Embodiment, (c) It is a bottom view of a terminal block. (a)〜(c)それぞれ超音波発音体を示す断面図である。(d)超音波発音体を示す底面図である。It is sectional drawing which shows an ultrasonic sounding body, respectively (a)-(c). (D) It is a bottom view which shows an ultrasonic sounding body. (a)、(b)それぞれ第2の実施形態に係る超音波素子を示す断面図および底面図である(c)端子台の底面図である。(A), (b) It is sectional drawing and bottom view which respectively show the ultrasonic element which concerns on 2nd Embodiment, (c) It is a bottom view of a terminal block. 保護具の開口端を基板が支持する超音波素子を示す図である。It is a figure which shows the ultrasonic element which a board | substrate supports the opening end of a protective device. (a)〜(e)それぞれ端子台を示す底面図である。It is a bottom view which shows a terminal block, respectively (a)-(e). 個別の保護具を設けたパラメトリックスピーカを示す正面図である。It is a front view which shows the parametric speaker which provided the individual protective equipment. (a)、(b)それぞれ保護具無しおよび一体の保護具有りのパラメトリックスピーカを示す平面図である。(A), (b) is a top view which shows the parametric speaker without a protector and with an integral protector, respectively. 従来の超音波素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional ultrasonic element. 従来の超音波素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional ultrasonic element. 従来の超音波素子を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing the conventional ultrasonic element.

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the respective drawings, and duplicate descriptions are omitted.

[第1の実施形態]
(パラメトリックスピーカの構成)
図1は、パラメトリックスピーカを示す正面図である。パラメトリックスピーカ10は、強力な音圧で変調された超音波を発生させ、空気中を超音波が伝播する際の非線形特性により、可聴音を出現させる。このようにして方向や距離を特定し指向性を与えて音響情報を伝えることを可能にする。
[First Embodiment]
(Configuration of parametric speaker)
FIG. 1 is a front view showing a parametric speaker. The parametric speaker 10 generates an ultrasonic wave modulated with a strong sound pressure and causes an audible sound to appear due to nonlinear characteristics when the ultrasonic wave propagates through the air. In this way, it is possible to specify the direction and distance and give directivity to convey acoustic information.

図1に示すように、パラメトリックスピーカ10は、複数の超音波素子100が基板50上に設けられ、信号源Pに接続されて構成されている。超音波素子100は、変調信号に基づいて超音波を発生させる。基板50は、超音波素子100を固定し支持している。なお、図1では、外観構成を示し、電気的構成は省略している。   As shown in FIG. 1, the parametric speaker 10 includes a plurality of ultrasonic elements 100 provided on a substrate 50 and connected to a signal source P. The ultrasonic element 100 generates an ultrasonic wave based on the modulation signal. The substrate 50 fixes and supports the ultrasonic element 100. In addition, in FIG. 1, the external appearance structure is shown and the electrical configuration is omitted.

(超音波素子の構成)
図2(a)、(b)は、それぞれ超音波素子100を示す断面図および底面図である。また、図2(c)は、端子台の底面図である。超音波素子100は、端子台110、一対の端子121、122、一対のリード線131、132および超音波発音体150を備えている。
(Configuration of ultrasonic element)
2A and 2B are a cross-sectional view and a bottom view showing the ultrasonic element 100, respectively. FIG. 2C is a bottom view of the terminal block. The ultrasonic element 100 includes a terminal block 110, a pair of terminals 121 and 122, a pair of lead wires 131 and 132, and an ultrasonic sounding body 150.

端子台110には、円板状の底部111の周縁に一対の切欠き113、114が形成され、底部111上にリング状の突起部112が設けられている。底部111の突起部112とは反対側には端子を差し込むための端子穴115、116が設けられている。端子台110の外径は、超音波発音体150の外径以下が好ましい。これにより、超音波発音体150のサイズに合わせて超音波素子100を作製でき、超音波素子100を小さくすることができる。その結果、パラメトリックスピーカ10を小型化することができる。   In the terminal block 110, a pair of notches 113 and 114 are formed on the periphery of the disc-shaped bottom portion 111, and a ring-shaped protrusion 112 is provided on the bottom portion 111. Terminal holes 115 and 116 for inserting terminals are provided on the side of the bottom 111 opposite to the protrusion 112. The outer diameter of the terminal block 110 is preferably equal to or smaller than the outer diameter of the ultrasonic sounding body 150. Thereby, the ultrasonic element 100 can be manufactured according to the size of the ultrasonic sounding body 150, and the ultrasonic element 100 can be made small. As a result, the parametric speaker 10 can be reduced in size.

一対の端子121、122は、突起部112の外径より中心軸側の位置において円板状の底部111に差し込まれている。一対のリード線131、132は、一対の切欠きを介して設けられ、端子121、122に接続されている。これにより、端子台110の外径を小さくすることができる。また、端子121、122を設ける工程が容易になり製造し易くなるとともに、破損し難くなる。シリコン接着剤140は、リード線131、132を覆うように塗布されており、圧電振動子153に釣られてリード線131、132が振動して発生する断線や異音を防いでいる。   The pair of terminals 121 and 122 are inserted into the disk-shaped bottom 111 at a position closer to the central axis than the outer diameter of the protrusion 112. The pair of lead wires 131 and 132 are provided via a pair of notches and connected to the terminals 121 and 122. Thereby, the outer diameter of the terminal block 110 can be made small. In addition, the process of providing the terminals 121 and 122 is facilitated and easy to manufacture, and is not easily damaged. The silicon adhesive 140 is applied so as to cover the lead wires 131 and 132, and is prevented by the piezoelectric vibrator 153 from breaking and abnormal noise generated by the vibration of the lead wires 131 and 132.

(超音波発音体の構成)
図3(a)〜(c)は、それぞれ超音波発音体150を示す断面図である。図3(d)は、超音波発音体150を示す底面図である。超音波発音体150は、端子台110のリング状の突起部112により支持され、一対のリード線131、132により一対の端子121、122と接続されている。超音波発音体150は、一対の端子121、122を介した電圧の印加により超音波を発生させる。
(Configuration of ultrasonic sound generator)
3A to 3C are cross-sectional views showing the ultrasonic sounding body 150, respectively. FIG. 3D is a bottom view showing the ultrasonic sounding body 150. The ultrasonic sounding body 150 is supported by a ring-shaped protrusion 112 of the terminal block 110 and is connected to a pair of terminals 121 and 122 by a pair of lead wires 131 and 132. The ultrasonic sounding body 150 generates ultrasonic waves by applying a voltage via the pair of terminals 121 and 122.

超音波発音体150は、電圧の印加により変調超音波信号を発生させる。超音波発音体150は、振動板151、圧電素子152、共振子154により構成されている。振動板151は、圧電素子152が一方の主面に接着されている。振動板151は、たとえば、真鍮、SUS304、42アロイまたはアルミニウム等の金属により円板状に形成されている。   The ultrasonic sounding body 150 generates a modulated ultrasonic signal by applying a voltage. The ultrasonic sounding body 150 includes a diaphragm 151, a piezoelectric element 152, and a resonator 154. The diaphragm 151 has a piezoelectric element 152 bonded to one main surface. The diaphragm 151 is formed in a disk shape from a metal such as brass, SUS304, 42 alloy, or aluminum.

圧電素子152は、板状に形成され、厚み方向への電圧の印加により伸縮する。圧電素子152は、振動板151の一方の主面に接着されて設置されている。圧電素子152は、振動板151の他方の主面が振動面となっており、振動面を介し、超音波を発生させることができる。圧電素子152の両主面には、それぞれ電極が形成されており、本体部分の圧電体は厚み方向に分極されている。振動板151および圧電素子152は、圧電振動子153を形成している。   The piezoelectric element 152 is formed in a plate shape, and expands and contracts when a voltage is applied in the thickness direction. The piezoelectric element 152 is installed by being bonded to one main surface of the vibration plate 151. In the piezoelectric element 152, the other main surface of the vibration plate 151 is a vibration surface, and ultrasonic waves can be generated through the vibration surface. Electrodes are formed on both main surfaces of the piezoelectric element 152, and the piezoelectric body of the main body is polarized in the thickness direction. The vibration plate 151 and the piezoelectric element 152 form a piezoelectric vibrator 153.

共振子154は、円錐筒形状に形成されており、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されている。なお、円錐筒形状には、パラボラ状または漏斗状が含まれる。共振子154は、振動板151の他方の主面に設けられ、振動板151の振動に共振して超音波を発生させる。   The resonator 154 is formed in a conical cylinder shape, and is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy. The conical cylinder shape includes a parabolic shape or a funnel shape. The resonator 154 is provided on the other main surface of the diaphragm 151 and resonates with the vibration of the diaphragm 151 to generate an ultrasonic wave.

図3(b)〜(d)に示すように、超音波発音体150は、振動の節Sを有しており、この節Sの位置で端子台110のリング状の突起部112で支持される。これにより、超音波発音体150は、振動を阻害されない。超音波発音体150は、基板50上での超音波発音体150の発音側表面156を高さ一定で基板に対して平行に維持するように設けられる。その結果、超音波の位相が同期し、各超音波素子からの超音波を打ち消しあうことなく、その指向性を向上させることができる。   As shown in FIGS. 3B to 3D, the ultrasonic sounding body 150 has a vibration node S, and is supported by the ring-shaped protrusion 112 of the terminal block 110 at the position of the node S. . Thereby, the ultrasonic sounding body 150 is not inhibited from vibration. The ultrasonic sounding body 150 is provided so that the sound generation side surface 156 of the ultrasonic sounding body 150 on the substrate 50 is maintained at a constant height and parallel to the substrate. As a result, the phases of the ultrasonic waves are synchronized, and the directivity can be improved without canceling the ultrasonic waves from the respective ultrasonic elements.

(超音波素子の構成方法)
まず、端子台110の径を超音波発音体150の径以下にし、端子121、122をリング状の突起部112の内側に配置する。その場合には端子台110の裏面側の端子121にリード線を半田で接続する。また、圧電振動子153に釣られてリード線131、132が振動して発生する断線や異音を防ぐために、リード線131、132にシリコン接着剤140を付けて固定する。端子台210の側部の切欠き213、214は、リード線131、132が圧電振動子153より外側へ行かないよう設けている。
(Configuration method of ultrasonic element)
First, the diameter of the terminal block 110 is made equal to or smaller than the diameter of the ultrasonic sounding body 150, and the terminals 121 and 122 are arranged inside the ring-shaped protrusion 112. In that case, the lead wire is connected to the terminal 121 on the back side of the terminal block 110 by soldering. Further, in order to prevent disconnection or abnormal noise generated by the vibration of the lead wires 131 and 132 by being caught by the piezoelectric vibrator 153, the lead wires 131 and 132 are fixed with silicon adhesive 140. The notches 213 and 214 on the side of the terminal block 210 are provided so that the lead wires 131 and 132 do not go outside the piezoelectric vibrator 153.

[第2の実施形態]
(設置部を有する超音波素子の構成)
上記の実施形態では、端子台110の裏面と基板50との間にリード線131等が露出しているが、端子台の裏面に超音波素子の表面を一定高さで支持する設置部218を設けてもよい。図4(a)、(b)は、それぞれ設置部218を設けた超音波素子200を示す断面図および底面図である。図4(c)端子台210の底面図である。図4(a)、(b)に示す超音波素子200の構成は、基本的に超音波素子100と同様であるが、端子台210には、リング状の突起部212の反対側に突出した設置部218が形成されている。設置部218は、超音波素子200が基板50に設置されたとき超音波発音体150の発音側表面156を基板50の表面に対して一定高さで平行に支持でき、かつ配線を阻害しないように馬蹄形に形成されている。
[Second Embodiment]
(Configuration of ultrasonic element having an installation part)
In the above embodiment, the lead wire 131 and the like are exposed between the back surface of the terminal block 110 and the substrate 50, but the installation portion 218 that supports the surface of the ultrasonic element at a certain height on the back surface of the terminal block. It may be provided. 4A and 4B are a cross-sectional view and a bottom view showing the ultrasonic element 200 provided with the installation portion 218, respectively. FIG. 4C is a bottom view of the terminal block 210. The configuration of the ultrasonic element 200 shown in FIGS. 4A and 4B is basically the same as that of the ultrasonic element 100, but the terminal block 210 protrudes on the opposite side of the ring-shaped protrusion 212. An installation portion 218 is formed. The installation unit 218 can support the sound generation side surface 156 of the ultrasonic sound generator 150 parallel to the surface of the substrate 50 at a certain height when the ultrasonic element 200 is installed on the substrate 50, and does not hinder wiring. It is formed in a horseshoe shape.

図4(c)に示すように、端子台210は、円板状の底部211の周縁に一対の切欠き213、214が形成され、底部211上にリング状の突起部212が設けられている。そして、リング状の突起部212は、超音波発音体150を支持している。底部211の突起部212とは反対側には端子を差し込むための端子穴215、216が設けられている。   As shown in FIG. 4C, the terminal block 210 has a pair of notches 213 and 214 formed on the periphery of the disk-shaped bottom portion 211, and a ring-shaped protrusion 212 provided on the bottom portion 211. . The ring-shaped protrusion 212 supports the ultrasonic sounding body 150. Terminal holes 215 and 216 for inserting terminals are provided on the side of the bottom 211 opposite to the protrusion 212.

(発音面)
従来知られる超音波センサの用途では、単体で使用するため、高さ、発音する表面の平行がばらついても使用上に大きな問題はない。しかし、複数個の超音波発音体150を並べて構成するパラメトリックスピーカ10では、各超音波発音体150の高さが異なると各超音波発音体150が発する超音波の位相がずれて打ち消しあう。各超音波発音体150が平行にならず、超音波を発する向きがばらつくとパラメトリックスピーカ10の指向性もばらつくため、超音波発音体150は高さ一定で平行にしなければならない。
(Pronunciation side)
In the use of a conventionally known ultrasonic sensor, since it is used alone, there is no major problem in use even if the height and the parallel surface of the sounding surface vary. However, in the parametric speaker 10 configured by arranging a plurality of ultrasonic sound generators 150, if the height of each ultrasonic sound generator 150 is different, the phases of the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic sound generators 150 are shifted and cancel each other. Since each ultrasonic sound generator 150 does not become parallel and the directivity of the parametric speaker 10 varies when the direction of emitting ultrasonic waves varies, the ultrasonic sound generator 150 must be parallel with a constant height.

これに対し、本発明では、超音波素子200を小型化し、かつ高さ一定でかつ平行に実装できる。図2に示す、超音波素子100には、その径が小さくなるものの端子台110の裏面には、リード線131、132と端子121、122を接続した半田、リード線131、132を固定するシリコン接着剤140がある。したがって、超音波素子100を基板等に高さ一定でかつ平行に実装することは容易でない。   On the other hand, in the present invention, the ultrasonic element 200 can be miniaturized and mounted with a constant height and in parallel. Although the diameter of the ultrasonic element 100 shown in FIG. 2 is small, the solder that connects the lead wires 131 and 132 and the terminals 121 and 122 and the silicon that fixes the lead wires 131 and 132 are fixed to the back surface of the terminal block 110. There is an adhesive 140. Therefore, it is not easy to mount the ultrasonic element 100 on a substrate or the like at a constant height and in parallel.

これに対しては、保護具における円筒形状の開口端を基板で支持し超音波発音体150の発音表面を基板に平行に実装することも考えられる。図5は、保護具302の開口端312で支持される超音波素子300を示す図である。   For this, it is also conceivable that the cylindrical opening end of the protector is supported by the substrate and the sound generation surface of the ultrasonic sound generator 150 is mounted parallel to the substrate. FIG. 5 is a view showing the ultrasonic element 300 supported by the opening end 312 of the protector 302.

しかし、保護具302を用いる場合は、これが超音波発音体150と接触しないように端子台110を超音波発音体150の径よりも一回り大きい径にする必要がある。さらに保護具302の厚みもあるため超音波素子100の径は大きくなる。そこで、超音波素子200ではリード線131、132、半田、シリコン接着剤140の厚み以上になるような設置部218を設けている。   However, when the protector 302 is used, the terminal block 110 needs to have a diameter that is slightly larger than the diameter of the ultrasonic sounding body 150 so that it does not come into contact with the ultrasonic sounding body 150. Furthermore, since the protective device 302 has a thickness, the diameter of the ultrasonic element 100 is increased. Therefore, the ultrasonic element 200 is provided with an installation portion 218 that is equal to or larger than the thickness of the lead wires 131 and 132, solder, and silicon adhesive 140.

(様々な形状の設置部)
図6(a)〜(e)は、それぞれ端子台210a〜210eを示す底面図である。端子台210aには、3等分した底面扇形の設置部218aが設けられ、端子台210bには、4等分した底面扇形の設置部218bが設けられている。端子台210cには、端子穴と切欠きを避けるように底面H字型の設置部218cが設けられている。端子台210dには、端子穴と切欠きを避けるように底面X字型の設置部218dが設けられている。端子台210eには、端子穴と切欠きとを楕円形に避けた形状の設置部218eが設けられている。このように、設置部218は切欠き213、214と端子穴215、216とを十分な余裕をもって避けた形状であることが好ましい。
(Installation parts of various shapes)
6A to 6E are bottom views showing the terminal blocks 210a to 210e, respectively. The terminal block 210a is provided with a bottom fan-shaped installation part 218a divided into three equal parts, and the terminal block 210b is provided with a bottom fan-shaped installation part 218b divided into four equal parts. The terminal block 210c is provided with a bottom H-shaped installation portion 218c so as to avoid terminal holes and notches. The terminal block 210d is provided with a bottom X-shaped installation portion 218d so as to avoid terminal holes and notches. The terminal block 210e is provided with an installation portion 218e having a shape that avoids the terminal hole and the notch in an elliptical shape. Thus, it is preferable that the installation part 218 has a shape that avoids the notches 213 and 214 and the terminal holes 215 and 216 with a sufficient margin.

スペーサー等を基板50と端子台110の間に挟んだり、保護具302を使ったりすることでも発音面を高さ一定でかつ、平行に実装することは可能だが、部品数を増やすことになるため、好ましくない。端子台210に設置部218を設ける場合には、樹脂成型で設置部218と底部211とを一体化できる。   It is possible to mount the sound generating surface at a constant height and parallel by sandwiching a spacer or the like between the substrate 50 and the terminal block 110 or using the protector 302, but this increases the number of components. It is not preferable. When providing the installation part 218 in the terminal block 210, the installation part 218 and the bottom part 211 can be integrated by resin molding.

[第3の実施形態]
(一体の保護具)
図7は、保護具302を設けた超音波素子300を配置したパラメトリックスピーカ30を示す正面図である。超音波センサ同様に単体の超音波素子300は保護具302で保護されている。
[Third Embodiment]
(Integral protective equipment)
FIG. 7 is a front view showing the parametric speaker 30 in which the ultrasonic element 300 provided with the protector 302 is arranged. Similar to the ultrasonic sensor, the single ultrasonic element 300 is protected by a protector 302.

図8(a)、(b)は、それぞれ保護具無しおよび保護具有りのパラメトリックスピーカ40、45を示す平面図である。パラメトリックスピーカ40は、複数の超音波素子100が設置され、一対の端子に電圧を供給する基板50を備えている。超音波素子300は、基板50上に一体に設けられ、複数の超音波素子300を保護する保護具310を備える。これにより、超音波素子300全体に対して一体の保護具310を設置できるため、パラメトリックスピーカ40をさらに小型化できる。保護具302のない超音波素子を図8(a)のように並べ、図8(b)のようにまとめて保護一体の保護具310で保護すればパラメトリックスピーカ30の小型化につながる。   FIGS. 8A and 8B are plan views showing parametric speakers 40 and 45 with and without protective equipment, respectively. The parametric speaker 40 includes a substrate 50 on which a plurality of ultrasonic elements 100 are installed and supplies a voltage to a pair of terminals. The ultrasonic element 300 includes a protector 310 that is integrally provided on the substrate 50 and protects the plurality of ultrasonic elements 300. Thereby, since the integral protector 310 can be installed with respect to the whole ultrasonic element 300, the parametric speaker 40 can be further reduced in size. If the ultrasonic elements without the protector 302 are arranged as shown in FIG. 8A and are collectively protected as shown in FIG. 8B and protected by the protector 310 with integrated protection, the parametric speaker 30 can be reduced in size.

10、30、40、45 パラメトリックスピーカ
50 基板
100 超音波素子
110 端子台
111 底部
112 突起部
113、114 切欠き
115、116 端子穴
121、122 端子
131、132 リード線
140 シリコン接着剤
150 超音波発音体
151 振動板
152 圧電素子
153 圧電振動子
154 共振子
156 発音側表面
200 超音波素子
210 端子台
210a−210e 端子台
211 底部
212 突起部
213、214 切欠き
215、216 端子穴
218 設置部
218a−218e 設置部
300 超音波素子
302 単体の保護具
310 複数一体の保護具
10, 30, 40, 45 Parametric speaker 50 Substrate 100 Ultrasonic element 110 Terminal block 111 Bottom 112 Protrusion 113, 114 Notch 115, 116 Terminal hole 121, 122 Terminal 131, 132 Lead wire 140 Silicon adhesive 150 Ultrasonic sound generation Body 151 Diaphragm 152 Piezoelectric element 153 Piezoelectric vibrator 154 Resonator 156 Sound generation side surface 200 Ultrasonic element 210 Terminal block 210a-210e Terminal block 211 Bottom 212 Projection 213, 214 Notch 215, 216 Terminal hole 218 Installation portion 218a- 218e Installation unit 300 Ultrasonic element 302 Single protective device 310 Multiple integrated protective device

Claims (4)

複数の超音波素子と、前記超音波素子が設置される基板と、を備えるパラメトリックスピーカであって、
前記超音波素子は、
円板状の底部の周縁に一対の切欠きが形成され、前記底部上にリング状の突起部が設けられた端子台と、
前記突起部の外径より中心軸側の位置において前記円板状の底部に差し込まれた一対の端子と、
前記一対の切欠きを介して設けられた一対のリード線と、
前記リング状の突起部により支持され、前記一対のリード線により前記一対の端子と接続された超音波発音体と、を備え、
前記リード線は、接着剤に覆われ、少なくとも前記端子台に固定されており、
前記基板は、前記一対の端子に電圧を供給し、
前記超音波発音体は、前記一対の端子から電圧を印加されることで超音波を発生させることを特徴とするパラメトリックスピーカ
A parametric speaker comprising a plurality of ultrasonic elements and a substrate on which the ultrasonic elements are installed,
The ultrasonic element is
A terminal block in which a pair of notches are formed at the periphery of the disk-shaped bottom, and a ring-shaped protrusion is provided on the bottom;
A pair of terminals inserted into the disc-shaped bottom at a position closer to the central axis than the outer diameter of the protrusion,
A pair of lead wires provided through the pair of notches;
An ultrasonic sounding body supported by the ring-shaped protrusion and connected to the pair of terminals by the pair of lead wires,
The lead wire is covered with an adhesive and is fixed to at least the terminal block;
The substrate supplies a voltage to the pair of terminals,
The parametric speaker , wherein the ultrasonic sounding body generates ultrasonic waves when a voltage is applied from the pair of terminals.
前記端子台の外径は、前記超音波発音体の外径以下であることを特徴とする請求項1記載のパラメトリックスピーカThe parametric speaker according to claim 1, wherein an outer diameter of the terminal block is equal to or smaller than an outer diameter of the ultrasonic sounding body. 前記端子台は、前記リング状の突起部の反対側に形成された設置部を有し、
前記設置部は、基板に設置されたとき前記超音波発音体の発音側表面を前記基板の表面に対して一定高さで平行に支持することを特徴とする請求項1または請求項2記載のパラメトリックスピーカ
The terminal block has an installation portion formed on the opposite side of the ring-shaped protrusion,
The said installation part supports the sound generation side surface of the said ultrasonic sounding body in parallel with a fixed height with respect to the surface of the said board | substrate when installed in a board | substrate. Parametric speaker .
一体で形成されて前記基板上に設けられ、複数の前記超音波素子を保護する保護具を更に備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のパラメトリックスピーカ。 The parametric speaker according to any one of claims 1 to 3, further comprising a protector that is integrally formed and provided on the substrate and protects the plurality of ultrasonic elements.
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