JP6631549B2 - 超音波出力装置 - Google Patents

Description

本開示は、超音波を出力する超音波出力装置に関する。

下記の特許文献１には、超音波出力部が台座等の保持部に設置された構成が開示されている。

特開２０１１−１６２０７３号公報

特許文献１の技術では、超音波出力部から超音波を出力する際に発生する振動が超音波出力部を支持する周囲の部材に伝わり、エネルギロスとなるとともに指向性等の超音波の出力特性が不安定になるという問題点があった。

本開示は、超音波を出力する超音波出力装置において、超音波の出力特性を安定化させることができるようにすることを本開示の目的とする。

本開示の超音波出力装置は、超音波出力部（１０）と、保持部（２２）と、筒状部（２４）と、を備える。超音波出力部は、入力信号に応じた超音波を予め設定された進行方向に向けて出力するように構成され、少なくとも１つ備えられる。保持部は、超音波出力部を保持するように構成される。筒状部は、超音波出力部の進行方向とは直交する方向における周囲を取り囲み、保持部と接続されて構成される。

このような超音波出力装置によれば、保持部が筒状部と接続されているので、保持部の剛性を向上させることができる。よって、超音波による振動が保持部へ伝わりにくくすることができるので、超音波の出力特性を安定化させることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

第１実施形態における超音波出力装置のＩ−Ｉ断面図である。 第１実施形態における超音波出力装置の正面図である。 第１実施形態における超音波出力装置の斜視図である。 第２実施形態における超音波出力装置のIV−IV断面図である。 第２実施形態における超音波出力装置の正面図である。 第２実施形態における超音波出力装置の斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１，図２，図３に示す第１実施形態の超音波出力装置１は、超音波を出力する装置である。超音波出力装置１は、超音波出力部１０と、ケース部２０と、を備える。超音波出力部１０は、超音波によって可聴音を出力するパラメトリック・スピーカーとして構成される。

超音波出力部１０には、図示しない超音波アンプから、図３に示すコネクタ３６付のリード線３４を介して入力信号が入力され、この入力信号に応じて指向性を有する可聴音を出力する。入力信号としては、所定の周波数（例えば４０ｋＨｚ）を有する振幅一定の超音波の波形を振幅変調して所定の可聴音とするための信号が入力される。

ここで、超音波出力部１０は、図１，図２，図３に示すように例えば円柱状に構成され、一端面である音波出力面１０Ａから入力信号に応じた超音波を音波出力面１０Ａに対する鉛直方向である進行方向に向けて出力する。進行方向は、図１では右向きであり、図２では紙面手前向きである。なお、図１，図２，図３では、超音波出力部１０が１つだけ備えられた例を示すが、超音波出力部１０は複数備えられてもよい。

ケース部２０は、例えば、ステンレスやアルミ合金のような金属製であり、超音波出力部１０を取り囲んで保持する部材である。ケース部２０は、内径部分および外径部分に段差部２０Ａ，２０Ｂを有する円筒状に形成されている。ケース部２０は、段差部２０Ａ，２０Ｂによって進行方向側の内径および外径が大きくなるよう構成される。

なお、円柱状、円筒状には、略円柱状、略円筒状を含む。また、内径の段差部２０Ａは、保持部２２として機能する。保持部２２は、超音波出力部１０における進行方向とは反対側の面に対して、直接的または他の部材を介して間接的に接触して超音波出力部１０を保持する。本実施形態では、保持部２２は、後述する緩衝部材１４を介して超音波出力部１０を保持する。

ケース部２０のうちの内径が大きな部位は、筒状部２４として機能する。筒状部２４は、超音波出力部１０の進行方向とは直交する方向における周囲を取り囲む。ただし、筒状部２４と超音波出力部１０との間には、筒状部２４と超音波出力部１０とが一定間隔となるような隙間部１２が形成されるように構成される。隙間部１２は、超音波出力部１０の振動が筒状部２４に伝わりにくくするための構成である。なお、ケース部２０において筒状部２４は保持部２２と一体に構成される。

また、筒状部２４は、保持部２２から進行方向側の端部までの長さＬ１と、保持部２２から超音波出力部１０における音波出力面１０Ａまでの長さＬ１とが等しく設定されている。保持部２２から進行方向側の端部までの長さは、保持部２２から超音波出力部１０における音波出力面１０Ａまでの長さＬ１未満の長さであるＬ２となっていてもよい。

超音波出力装置１は、超音波出力部１０と保持部２２との間に、緩衝部材１４をさらに備える。緩衝部材１４は、保持部２２よりも柔らかい材料によって構成される。緩衝部材１４および後述する振動抑制部材３２が硬いか柔らかいかについては、超音波の振動を吸収しやすい物質をより柔らかいものとする。

厳密に硬いか柔らかいかを測定するには、例えば、硬いか柔らかいかを比較する物質について、同一形状のサンプルを準備し、サンプルの一端を固定し他端に荷重を加えて該他端を解放することで振動させるとよい。この際の振動数が少ない物質をより柔らかいものとするとよい。緩衝部材１４としては、例えば、ゴム等の樹脂製のガスケットやゴム板、或いはゴム系の接着剤等を採用できる。

超音波出力装置１は、支持部３０と、振動抑制部材３２とをさらに備える。支持部３０は、超音波出力部１０が保持された状態のケース部２０を支持する。支持部３０は、ケース部２０における外径の段差部２０Ｂよりも進行方向の後方側で、振動抑制部材３２を介してケース部２０を支持する。

振動抑制部材３２は、保持部２２と支持部３０との間に配置されたリング状の部材であり、保持部２２よりも柔らかい材料によって構成される。
［１−２．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。

（１ａ）超音波出力装置１は、超音波出力部１０と、保持部２２と、筒状部２４と、を備える。超音波出力部１０は、入力信号に応じた超音波を予め設定された進行方向に向けて出力するように構成され、少なくとも１つ備えられる。保持部２２は、超音波出力部１０を保持するように構成される。筒状部２４は、超音波出力部１０の進行方向とは直交する方向における周囲を取り囲み、保持部２２と接続されて構成される。

このような超音波出力装置１，２によれば、保持部２２が筒状部２４と接続されているので、保持部２２の剛性を向上させることができる。よって、超音波による振動が保持部２２へ伝わりにくくすることができるので、超音波の出力特性を安定化させることができる。

（１ｂ）上記の超音波出力装置１は、超音波出力部１０と保持部２２との間に、保持部２２よりも柔らかい材料によって構成された緩衝部材１４をさらに備える。
このような超音波出力装置１によれば、緩衝部材１４に振動を吸収させることができるので超音波による振動がより保持部２２へ伝わりにくくすることができる。

（１ｃ）上記の超音波出力装置１は、保持部２２を支持する支持部３０と、保持部２２と支持部３０との間に、保持部２２よりも柔らかい材料によって構成された振動抑制部材３２と、をさらに備える。

このような超音波出力装置１によれば、支持部３０を有する場合、振動抑制部材３２を配置することで超音波による振動が支持部３０へ伝わりにくくすることができる。
（１ｄ）上記の超音波出力装置１において、筒状部２４は、保持部２２から進行方向側の端部までの長さＬ２が、保持部２２から超音波出力部１０における音波出力面１０Ａまでの長さＬ１以下となるように構成される。

このような超音波出力装置１によれば、保持部２２から進行方向側の端部までの長さＬ２が、保持部２２から超音波出力部１０における音波出力面１０Ａまでの長さＬ１以下に構成されるので、音波出力面１０Ａから出力される超音波が筒状部２４に反射する等の干渉を受けることを抑制することができる。

［２．第２実施形態］
［２−１．第１実施形態との相違点］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

前述した第１実施形態では、１つの超音波出力部１０が備えられる例について説明した。これに対し、第２実施形態では、超音波出力部１０が複数備えられる点で、第１実施形態と相違する。

［２−２．構成］
超音波出力装置２においては、図４，図５，図６に示すように、複数の超音波出力部１０を備える。複数の超音波出力部１０にはそれぞれ同周波数かつ同位相の入力信号が入力される。

また、前述の保持部２２、筒状部２４、を有するケース部２０に換えて、保持部５２、筒状部５４、を有するケース部５０を備える。また、前述の緩衝部材１４、支持部３０、振動抑制部材３２に換えて、緩衝部材４４、支持部６０、振動抑制部材６２を備える。

保持部５２、筒状部５４、緩衝部材４４、支持部６０、振動抑制部材６２は、前述の保持部２２、筒状部２４、緩衝部材１４、支持部３０、振動抑制部材３２と概ね同様の機能を有する。

複数の超音波出力部１０は、互いに隙間がないように並べて配置される。具体的には、ある１つの超音波出力部１０を中心として、その周囲に他の６つの超音波出力部１０が配置される。筒状部５４は、内周部の断面形状が、複数の超音波出力部１０を並べて配置したときにおける複数の超音波出力部１０の外周の形状に沿うように構成される。筒状部５４の内周部と超音波出力部１０の外周部との間には、筒状部５４の内周部と超音波出力部１０との間に一定間隔となる隙間部４２が形成される。

緩衝部材４４は、全ての超音波出力部１０における進行方向の反対側の面に接触するように構成される。
［２−３．効果］
以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１ａ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。

（２ａ）超音波出力装置２において、超音波出力部１０は、複数備えられ、筒状部２４は、内周部の断面形状が、複数の超音波出力部１０を並べて配置したときにおける複数の超音波出力部１０の外周の形状に沿うように構成される。

このような超音波出力装置２によれば、筒状部２４の内周部を複数の超音波出力部１０の外周の形状に沿わせるので、超音波出力部１０の形状に応じて筒状部２４の一部に厚みを持たせることができる。よって、筒状部２４の剛性を向上させることができる。

（２ｂ）超音波出力装置２において、複数の超音波出力部１０は、互いに隙間がないように構成される。
このような超音波出力装置２によれば、複数の超音波出力部１０が互いに隙間なく配置されるので、特性のばらつきを抑制し、複数の超音波出力部１０を１つの超音波出力部１０として利用しやすくすることができる。

［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（３ａ）上記第２実施形態では、複数の超音波出力部１０にはそれぞれ同位相の入力信号が入力されるが、これに限定されるものではない。例えば、複数の超音波出力部１０に同周波数であり、かつ異なる位相の入力信号を入力し、出力される超音波を互いに干渉させることによって指向性を変更する構成としてもよい。

（３ｂ）上記実施形態では、緩衝部材１４，４４および振動抑制部材３２，６２を備える構成としたが、緩衝部材１４，４４および振動抑制部材３２，６２の少なくとも一方は必須の構成ではない。

（３ｃ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

（３ｄ）上述した超音波出力装置１，２の他、当該超音波出力装置１，２を構成要素とするシステムなど、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１，２…超音波出力装置、１０…超音波出力部、１０Ａ…音波出力面、１２，４２…隙間部、１４，４４…緩衝部材、２０，５０…ケース部、２０Ａ，２０Ｂ…段差部、２２，５２…保持部、２４，５４…筒状部、３０，３０…支持部、３２，６２…振動抑制部材、３４…リード線、３６…コネクタ。

Claims (4)

1. 入力信号に応じた超音波を予め設定された進行方向に向けて出力するように構成された複数の超音波出力部（１０）と、
   前記複数の超音波出力部を保持するように構成された保持部（２２，５２）と、
   前記複数の超音波出力部の前記進行方向とは直交する方向における周囲を取り囲み、前記保持部と接続されて構成された筒状部（２４，５４）と、
   を備え、
   前記筒状部は、内周部の断面形状が、前記複数の超音波出力部を並べて配置したときにおける前記複数の超音波出力部の外周の形状に沿うように構成され、
   前記複数の超音波出力部は、互いに隙間がない
   ように構成された超音波出力装置（１，２）。
2. 請求項１に記載の超音波出力装置であって、
   前記複数の超音波出力部と前記保持部との間に、前記保持部よりも柔らかい材料によって構成された緩衝部材（１４，４４）
   をさらに備えた超音波出力装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の超音波出力装置であって、
   前記保持部を支持する支持部（３０，６０）と、
   前記保持部と前記支持部との間に、前記保持部よりも柔らかい材料によって構成された振動抑制部材（３２，６２）と、
   をさらに備えた超音波出力装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の超音波出力装置であって、
   前記筒状部は、前記保持部から前記進行方向側の端部までの長さ（Ｌ２）が、前記保持部から前記複数の超音波出力部における音波出力面までの長さ（Ｌ１）以下となる
   ように構成された超音波出力装置。

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