JPH0646101Y2 - 超音波遅延素子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は超音波遅延素子に係り、特にビデオテープレコ
ーダ（VTR）やビデオカメラ（VC）等に適する超音波遅
延素子に関する。

［従来の技術］ 第２図に側面図を示すような超音波遅延素子が知られて
いる。即ち、主表面の形状がほぼ長方形のガラス等から
なる遅延媒体１の一部をほぼ45°に切欠き、該切欠き辺
Ａ上に入出力電気機械変換器（「トランスデューサ」と
も呼ばれる）2,3を設けた構成のものである。このタイ
プの超音波遅延素子は、小型化するために、前記切り欠
き辺Ａに音波の入射方向と反射方向とがほぼ等しい反射
点ａが１個存在するように音波の通路を設計するのが普
通である。

また、第４図に側面図を示すように、主表面の形状が長
方形の一部をほぼ45°に切欠いた５角形である遅延媒体
１を用い、超音波伝播通路８′を、隣り合う他の超音波
伝播通路８′と常に平行ないし垂直となるように設計し
た超音波遅延素子も知られている。（実公昭53−117号
公報）。

［考案の解決しようとする問題点］ 一般に超音波遅延素子では、入力電気機械変換器に電圧
を印加し、出力電気機械変換器より電圧をとり出すため
のリードが前記入出力電気機械変換器上に設けられた電
極（不図示）に半田付け等の方法により取付けられる。
ところが、前記入出力電気機械変換器は電気機械変換又
は機械電気変換（以下この両変換をまとめて「電気機械
変換」と称する）を行う際遅延媒体の反対側にも音波を
放射するため、該音波が前記リード取付部（第２図，第
４図の符号4,5）で乱反射され、この乱反射された音波
が入出力電気機械変換器を介して再び遅延媒体に入力し
て反射の後出力電気機械変換器に伝播し、いわゆるスプ
リアス信号として検出されてしまう音波が存在する（第
２図，第４図の符号6,7）。

特に、上述の超音波遅延素子の様に遅延媒体の形状が小
形化して来ると、入出力電気機械変換器の形状も小さく
なり音波の広がり角が大きくなるとともに入出力電気機
械変換器の位置も接近して来るため、スプリアス信号に
よる影響が大きくなる。例えば、この様な超音波遅延素
子をVTRのクシ型フィルタ回路又はノイズキャンセラー
として用いると、前記スプリアス信号の影響により再生
画面上に縦縞状のノイズが発生してしまう。

遅延媒体の形状を大きくすれば上述のスプリアス信号の
大きさは小さくなるが、超音波遅延素子全体の大きさが
大きくなってしまい、軽量，小型化という近時の要求に
反するものとなってしまう。

本考案は上述の従来の超音波遅延素子の欠点を解消する
ためになされたものであり、軽量，小型でスプリアス特
性の良好な超音波遅延素子を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 本考案になる超音波遅延素子は、主表面の形状が長方形
の一部をほぼ45°に切欠いた５角形である遅延媒体の該
切欠き辺Ａに一対の入出力電気機械変換器を設けた超音
波遅延素子において、該入出力電気機械変換器を前記切
欠き辺Ａの中央位置よりも該切欠き辺Ａに接する長辺Ｃ
寄りに取付け、前記切欠き辺Ａに音波の反射点を１個設
け、該切欠き辺Ａに接する短辺Ｂには反射点を設けず、
切欠き辺Ａに接する長辺Ｃには反射点を２個以上設け、
切欠き辺Ａに接しない短辺Ｄには反射点を２個設け、切
欠き辺Ａに接しない長辺Ｅには反射点を４個以上設ける
とともに、切欠き辺Ａに接する短辺Ｂの長さを、切欠き
辺Ａに接しない短辺Ｄの長さの1/6〜1/4とし、前記入力
電気機械変換器又は出力電気機械変換器のリード取付部
より前記長辺Ｅで１回反射し、短辺Ｂ寄りに取付けられ
た前記入力電気機械変換器又は出力電気機械変換器に至
る音波の通路となる遅延媒体の主表面のうち、切欠き辺
Ａの中心位置付近に吸音体を取付けて成ることを特徴と
する。

以下本考案の代表的例につき、第１図の側面図を参照し
ながら、説明する。遅延媒体１′は、等方性ガラス，セ
ラミックス，金属等の音波を伝播し得る材質のもので、
その主表面の形状は長方形の一部をほぼ45°に切欠いた
５角形をしている。この様な形状にすることにより該切
欠き辺Ａに接しない長辺Ｅの長さを短くすることがで
き、第２図の従来の遅延媒体１に比してその形状を小型
にすることが可能となる。

該切欠き辺Ａの中央位置よりも長辺Ｃ寄りの該切欠き辺
Ａ上に、チタン酸ジルコン酸鉛，水晶，リチウムニオベ
イト等から成る入出力電気機械変換器2,3が接着剤によ
る接着法や半田付け等の方法により不図示の電極を介し
て固着されている。この様に入出力電気機械変換器2,3
を切欠き辺Ａの中央位置よりも長辺Ｃよりに固着するこ
とにより、正規の信号通路８の該切欠き辺Ａにおける反
射点ａを、第２図の従来例などの場合に比し、より長辺
Ｃ寄りに設定することが可能となり、それによって該切
欠き辺Ａに接する反射点を有さない短辺Ｂを設け遅延媒
体１′の形状を５角形とすることが出来、該遅延媒体
１′を小型化することが可能となるのである。

この際該短辺Ｂの長さは、前記切欠き辺Ａに接しない短
辺Ｄの長さの1/6ないし1/4とすることが望ましい。何故
ならば、短辺Ｂの長さを短辺Ｄの長さの1/6より短くす
ると、それに伴って切欠き辺Ａ及びＥ辺がともに長くな
り小型化の目的に反し不都合であり、また、1/4より長
くすると、入出力電気機械変換器2,3の長さ８切欠き辺
Ａの辺の方向での長さ）を十分にとることができず、電
気機械変換効率が悪化し、この様な超音波遅延素子を回
路中に用いた場合に挿入損失が増加し帯域特性が悪化す
るからである。

音波信号の伝播通路である正規の信号通路８は、遅延媒
体１′の形状と入出力電気機械変換器2,3の設置位置に
より異なるが、第１図に示す様に、切欠き辺Ａに音波の
入射方向と反射方向が接近した反射点を１個有し、該切
欠き辺Ａに接する短辺Ｂには反射点を有さず、切欠き辺
Ａに接する長辺Ｃには２個以上の反射点を有し、切欠き
辺Ａに接しない短辺Ｄには２個の反射点を有し、切欠き
辺Ａに接しない長辺Ｅには４個以上の反射点を有する様
に設計する。

正規の信号通路８をこのように設計することにより、該
正規の信号通路８が互いに平行ないしは垂直とはならな
いので、遅延媒体１′の形状を、第４図の従来例に比
し、より十分に小型化することが可能となるのである。

なお、超音波遅延素子をVTRのクシ型フィルタ回路又は
ノイズキャンセラーとして用いる場合には、正規の信号
通路８は、切欠き辺Ａに接する長辺Ｃに２個の反射点を
有し、切欠き辺Ａに接しない長辺Ｅには４個の反射点を
有する様に設計することが望ましい。何故ならば、各長
辺C,Eでこれ以上の反射回数を有する様に正規の信号通
路８を設計すると、正規信号の減衰が大きくなりスプリ
アス信号の影響が大きくなってしまい、また５角形の遅
延媒体１′では小型の形状でこれ以下の反射回数で正規
の信号通路８を設計することが難しくなるからである。
もっとも以上の論議は、超音波遅延素子をVTRのクシ形
フィルタ回路又はノイズキャンセラーに用いることを想
定した上でのものであり、必要とされる遅延時間が異な
れば、当然に信号通路の反射回数も異なって来る。

入力電気機械変換器２の表面上には電極が設けられ、該
電極の一部には該入力電気機器変換器２に電圧を印加す
る不図示のリードが半田付け等の方法により取付けられ
リード取付部４が形成される。また、出力電気機械変換
器３の表面上に設けられた電極の一部には出力電気信号
を外部へ取出す不図示のリードが半田付け等の方法によ
り取付けられリード取付部５が形成される。

前述した様に、リード取付部4,5において入出力電気機
械変換器2,3からの音波が乱反射しその一部が該入出力
電気機械変換器2,3を介して遅延媒体１′へ入り込み、
更にその一部が出力電気機械変換器３により検出されて
スプリアス信号と成る。該スプリアス信号は遅延媒体
１′中の種々の径路をたどるものがあるが、最も信号レ
ベルの低下させにくいものは、該入出力電気機械変換器
2,3のリード取付部4,5より前記切欠き辺Ａに接しない長
辺Ｅで１回反射して出力電気機械変換器３に到達するス
プリアス信号6,7である。本代表例では、この様なスプ
リアス信号6,7の通路となる遅延媒体１′の主表面に、
ゴム，ナイロン，ビニールあるはエポキシ樹脂，ポリカ
ーボネート樹脂，酢酸セルロース樹脂等の超音波を減衰
させる吸音体９が印刷法等の方法により固着されてい
る。

なお、吸音体９は、本代表例の如く１個所のみに設けて
も良く、前記リード取付部4,5より切欠き辺Ａに接しな
い長辺Ｅで１回反射し出力電気機械変換器３に到達する
音波の通路となる遅延媒体１′の主表面の他の位置に、
例えば第３図に吸音体９′として示した様に、設けても
良く、この様に多くの位置に吸音体を設ければそれだけ
確実にスプリアス信号を減衰せしめることができる。

更に、リード取付部4,5で反射され遅延媒体１′を介し
て入力電気機器変換器２に入力するスプリアス信号は、
入力電気信号に重畳した形で入力電気機械変換器２から
音波として遅延媒体１′に再度放射され、正規の信号通
路８を経由して出力電気機械変換器３により検出される
から、リード取付部4,5より切欠き辺Ａに接しない長辺
Ｅで１回反射し入力電気機械変換器２に到達する音波の
通路となる遅延媒体１′の主表面に少なくとも１個の吸
音体を取付けることによっても十分にスプリアス信号を
減衰せしめる効果が得られる。

［作用］ 既に述べたように、本考案の超音波遅延素子において
は、主表面の形状が長方形の一部をほぼ45°に切欠いた
５角形である遅延媒体を用い、該切欠き辺Ａの中央位置
よりも長辺Ｃ寄りに入出力電気機械変換器を設けるよう
にしたので、正規の音波信号が、切欠き辺Ａで１個の反
射点を有し、該切欠き辺Ａに接する短辺Ｂには反射点を
有さず、切欠き辺Ａに接する長辺Ｃには２個以上の反射
点を有し、切欠き辺Ａに接しない短辺Ｄには２個の反射
点を有し、切欠き辺Ａに接しない長辺Ｅには４個以上の
反射点を有するように前記遅延媒体中を伝播するように
設計でき、前記切欠き辺Ａでの反射点を長辺Ｃ寄りに設
定することにより該遅延媒体の形状を小型化できる。

また、前記入出力電気機械変換器のリード取付部より切
欠き辺Ａに接しない長辺Ｅで１回反射し出力電気機械変
換器は入力電気機械変換器に到達する音波の通路となる
遅延媒体の主表面のうち、切欠き辺Ａの中心位置付近に
吸音体を取付けたので、リード取付部から遅延媒体に入
射するスプリアス信号のうち超音波遅延線のS/N比の悪
化の大きな要因となる上記通路を経るスプリアス信号を
十分に減衰せしめられ、S/N比の向上に寄与する。

［実施例］ 実施例１ 長辺Ｅの長さが3.5cm,短辺Ｄの長さが1.7cm,厚さ0,1cm
のガラス製直方体の一辺を45°に切欠き、該切欠き辺Ａ
の長さを1.9cm,該切欠き辺Ａに接する短辺Ｂの長さを0.
4cm,長辺Ｃの長さを2.1cmとし、主表面の形状が５角形
の遅延媒体を形成した。

該遅延媒体の切欠き辺Ａの中心位置より上方に、電極を
介して、長さ0.4cm,厚み0.03cmのチタン酸ジルコン酸鉛
系圧電体を２個接着剤で取付け、それぞれ入力電気機械
変換器と出力電気機械変換器とした。更に、該入，出力
電気機械変換器上の電極表面にリードを半田付けしリー
ド取付部を形成した。

この遅延媒体の主表面上の入出力電気機械変換器のリー
ド取付部より長辺Ｅで１回反射し出力電気機械変換器に
到達する音波の通路に、第１図に示す様に、エポキシ樹
脂製吸音体を印刷法により固着し、超音波遅延素子を製
作した。

この超音波遅延素子においては、吸音体を取付けること
により吸音体を設けない場合に比べてリード取付部より
生じるスプリアス信号を5dB低下させることができた。

また、主表面の形状においても、第２図，第４図に示す
様な従来の形状の超音波遅延素子に比べて同一の遅延時
間を得るのに、面積比で、それぞれ、約0.2cm²,1.5cm²
小形化できた。

実施例２ 実施例１の超音波遅延素子の主表面に、更に第３図に示
す様な位置に吸音体９′を設けた。この吸音体９′によ
りスプリアス信号を実施例１に比し更に3dB低下させる
ことができた。

［考案の効果］ 本考案になる超音波遅延素子においては、長方形の一部
をほぼ45°に切欠いた５角形の主表面形状の遅延媒体の
該切欠き辺Ａの中央位置より長辺Ｃ寄りに入，出力電気
機械変換器を取付けるとともに、該入出力電気機械変換
器のリード取付部より長辺Ｅで１回反射し出力電気機械
変換器又は入力電気機械変換器に到達する音波の通路と
なる遅延媒体の主表面のうち、切欠き辺Ａの中心位置付
近に吸音体を取付けたので、遅延媒体の形状を小型化で
き、かつ、スプリング信号による悪影響も除去でき、VT
RやVC等用の小型かつ高品質の要求される超音波遅延素
子として用いて極めて良好なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の超音波遅延素子の代表的例を示す側面
図、第２図，第４図は従来の超音波遅延素子の一例を示
す側面図、第３図は本考案の超音波遅延素子の他の例を
示す側面図である。 1,1′……遅延媒体、２……入力電気機械変換器、３…
…出力電気機械変換器、4,5……リード取付部、6,7……
スプリアス信号、８……正規の信号通路、9,9′……吸
音体。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】主表面の形状が長方形の一部をほぼ45°に
   切欠いた５角形である遅延媒体の該切欠き辺Ａに一対の
   入出力電気機械変換器を設けた超音波遅延素子におい
   て、該入出力電気機械変換器を前記切欠き辺Ａの中央位
   置よりも該切欠き辺Ａに接する長辺Ｃ寄りに取付け、前
   記切欠き辺Ａに音波の反射点を１個設け、該切欠き辺Ａ
   に接する短辺Ｂには反射点を設けず、切欠き辺Ａに接す
   る長辺Ｃには反射点を２個以上設け、切欠き辺Ａに接し
   ない短辺Ｄには反射点を２個設け、切欠き辺Ａに接しな
   い長辺Ｅには反射点を４個以上設けるとともに、切欠き
   辺Ａに接する短辺Ｂの長さを、切欠き辺Ａに接しない短
   辺Ｄの長さの1/6〜1/4とし、前記入力電気機械変換器又
   は出力電気機械変換器のリード取付部より前記長辺Ｅで
   １回反射し、短辺Ｂ寄りに取付けられた前記入力電気機
   械変換器又は出力電気機械変換器に至る音波の通路とな
   る遅延媒体の主表面にうち、切欠き辺Ａの中心位置付近
   に吸音体を取付けて成ることを特徴とする超音波遅延素
   子。
2. 【請求項２】切欠き辺Ａに接する長辺Ｃには反射点を２
   個設け、切欠き辺Ａに接しない長辺Ｅには反射点を４個
   設けた実用新案登録請求の範囲第１項記載の超音波遅延
   素子。