JPS5818005B2 - ダンセイヒヨウメンハノ クツセツムシユウサソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、成る基板面を伝播する表面弾性波のビームを
屈折又は収束させるようにした無収差系に関するもので
ある。

本発明に関する無収差系のン機能は、光学系において用
いられるレンズ及びプリズムの行う機能と同様である。

この゛ような機能は、基板表面において、隣接領域にお
けるとは異なる速度で表面波が伝播し得る屈折領域を形
成することによって達成される。

伝播速度を変えるにＩは、基板表面に適当な種類の弾性
層を付着させ、この被覆領域内での伝播速度を低下させ
るようにして達成される。

結晶性基板の場合、イオン注入法によって基板表面下の
イオン注入処理領域の基板構造とその物理特性とを変え
るととで伝播速度を変えることができる。

光学系におけるように光波に対してすぐれた透過性を有
する屈折媒質と比べて、弾性表面波の指向性伝送に用い
られる屈折領域は、無視できない程度の減衰を示す。

その結果、音響レンズや音響プリズムは屈折無収差系と
して機能するが、この系は不均一減衰を導入するが欠点
があった。

本発明は上記欠点を除去することを目的として成された
ものであり、弾性表面波の屈折無収差系において、振動
エネルギーのビームが、屈折されるビームの全域にわた
って小さく、または非常に少ししか変化しないようにし
た透過厚を有する互いに隣接した複数の要素領域を通過
するようにする 本発明の目的は、弾性表面波を伝送するだめの面と少く
とも一個の屈折領域とを備えた基板を具え、前記屈折区
域の範囲内における前記弾性表面波の伝播速度は前記表
面の隣接区域にセいて見ら１れる伝播速度と異なり、前
記屈折区域は、前記弾性表面波を同時に受ける要素区域
の列から成り、また前記の各要素区域の中において前記
の弾性表面波の通る径路は相互に大体等しいようにした
屈折無収差系が提供される。

以下、添付図面に従って本発明の詳細な説明する。

第１図、において、基板１の上面２の上に２個の導電性
電極３と４が付着され、ている。

これは、弾性表面波を放射することのできるＱ・機械的
り。

シ型トランスジューサを基板と共に形成するためである
。

電極３と４を分離する空間の彎曲形の故に、このトラン
スジューサが電気的に励振されると振動放射線を出し、
その中心線６と輪郭線５は軸線ＸＸ上の点Ｆ１において
相合する。

斜線で示。した屈折領域７が基板の表面２に形成されて
いる。

これは、この屈折領域がその輪郭の直線部を通して受け
る振動放射線をＦ２において収束させるためである。

前記の領域７は、公知の方法で、基板１の表面２に弾性
層を付着させることによって作。

ることかできる。

非制限的一例として、ニオブ酸リチウムの結晶性基板を
用い、その上に厚さ数ミクロンの金の薄膜を付着させる
と、この薄膜によっておおわれた領域に、２５ＭＨｚの
弾性表面波周波数に対して１０％にも達する位相速度の
相対的減少が見られる。

同様の結晶性基板にイオン注入処理を施せば、この注入
領域において、１００ ＭＨｚ以上の周波数で前記より
小さな相対的減少が見られる。

付着技術を用いてもイオン注入技術を用いても、図の斜
線領域において、基板の隣接領域の屈折特性と異なる屈
折特性を有する拡散媒質が得られる。

屈折領域７はその突形輪郭の故に、収束音響レンズと同
様に機能する。

このため、トランスジューサによって放出された振動放
射線は、屈折領域７の光学軸會成す軸線Ｘ−Ｘ上の点Ｆ
２に収束する。

この種のレンズにおいては、透梼厚輪輪郭線５の付近よ
りも中心線６の付近の方がはるかに大きいことが分かる
。

領域７は放出された振動放射線に対して屈折性を有する
のみならず吸収性をも有するため、ビームの断面におけ
る振動エネルギーの分布が不均一になることが理解され
よう。

振動エネルギーが領域７を通過する結果として不均一に
減衰することが欠点であり、本発明はこれを解決しよう
とするものである。

本発明は、弾性表面波を比較的均一にｊだできるだけ少
く減衰させながらこれを屈折することのできる要素領域
列と、して屈折領域を形成することを提案するものであ
る。

１第２図１において、基板の表面
２に、本発明による音響レンズを示している。

このレンズは弾性層８を付着すること、（よって作られ
、この弾性層は、・・のこぎ、り歯ｊｐ状の畔によって
形成された第２の輪郭部分と、点Ｆ１から出た振動放射
線５、を受ける閉包線によって畔された第２の輪郭部分
とから成る。

この音響Ｙンズは収束型であって、第２図に示すように
、入射放射線５を平行放射線１０に変換することができ
る。

もしこのしンズが第１図に示した技術に千って作られた
ならば、放射線の輪郭、部分は点線９、の様に作らなけ
ればならないであろう。

実際には、エネルギーの通る各領域の中のエネルギー減
衰を均一化するため、輪郭９の代りに、同等の屈折特性
を有する・のこぎ、り歯ｎ状輪郭を用いたのである。

第２図に示す例において、フレネルしくズ９輪邦は１１
個の要素領域の列から成る。

これら要素領域間の境界は、振動放射線１０の放射方向
に対して平行な廃線によって示される。

第３図は、斜線領域１２が基板面２の隣接領域における
よりも低い速度で弾性表面波を伝送すれば、発散型とな
る音響レンズの輪郭を示している。

これと反対に、領域１２において伝播速度が増大すれば
、このレンズは収束レンズとなる。

これは、区域１２が結晶性石英基板の中のイオン注入領
域である場合である。

第２図と第３図のフレネルレンズは、第１の屈折部分を
構成する・・のこぎり歯〃状輪郭部分１１を有する□。

他の屈折部分は彎曲輪郭部分１３によって作られ、この
彎曲輪郭部分は前記の歯状輪郭部分１１と共に、通過表
面波を均一に減衰させる要素領域の列を成している。

まだ本発明の主旨の範囲内において、領域１２の彎曲輪
郭部１３も同様に・・のこぎり歯ｐｐ状輪郭を有するこ
とができる。

屈折音響プリズムの場合も本発明の主旨の範囲内に入る
。

言いかえれば、レンズの一片が一個のプリズムと同一視
できることは公知であり、その率味で、プリズム形状を
得るためには、軸線ＸＸの左側または右側の領域 、′
１２の一部を考慮すれば十分であるみこの場合・・のこ
ぎり歯ｐｐ槽構造彎曲側壁を直線とし、また互に平行に
することが望ましい。

第４図に示すフレネル音響レンズ１６は、弾性表面波の
減衰を減少するため、その厚さをできる。

だけ減少したものである。

第４図に見られるように、このレンズは、直線または曲
線の入射側輪郭線と、谷部をこの入射側輪郭線に接触さ
せた・・のこぎり歯ｐｐ状の放射側輪郭線とを有する。

このように□して、各屈折要素領。域が相互に一点にお
いて接触するようになった要素領域列が作られる。

第４図において、弾性表面波の平行ビームが示されてお
り、その要素ビームが各三角形領域とレンズ１６の中心
レンズ形領域とを照射している。

放射線１３と１４の中間から出。るビームは、放射線１
４と１５の間に限られるビームおよびその他のすべての
ビームと同様に焦点Ｆ２に向かって屈折される。

各要素屈折領域９間の境界を示す放射線１３，１４．１
５は、相互に、弾性表面波の波長λの倍数だけ相違する
長さを有４する。

音響レンズの発散態様は、第３図に示す型の構造を第４
図に適用することによって容易に作ることができる。

第２図〜第４図の屈折無収差系はすべて、要素屈折領域
を結束して中心レンズ状領域を三角形または梯形の領域
で取囲むよう顛することによって作ることができる。

各要素三角形または梯形は、凸形側面または凹形側面と
、屈折される振動放射線の入射方向または放射方向に優
先的に向けられた隣接側面とを有する。

レンズは単一の収束中心を持つという利点を有する。

従って本発明の主旨の範囲内において、要素領域が帯状
配列を成すようにした音響レンズを作ることが可能であ
る。

この型の可変ピッチ列が入射放射線を少くとも一つの焦
点に収束させうろことは公知である。

ゾーン状（Ｚｏｎａｌ ）音響レンズの一例を第５図に
示ス。

このレンズは、間隔をおいて配置された要素屈折領域の
列から成る屈折領域１７を具えてい茗。

要素領域の間隔生幅の変動は、等和波を実線１９に沿っ
て焦点Ｆ２の方に指向する２組の組合わされたフレネル
帯に対応するように選ばれる。

他の等和波は点線２０に沿って焦点Ｆ２に向かう。

各屈折領域１７の厚さを適当に選ぶことによって、入射
放射線１８が要素領域とこれらを分ける間隙とによって
受けられる時に２グループの等和波がそれぞれの効果を
重加するような構造とすることができる。

このような効果は、１つの間隙を通過する放射線が、こ
の間隙を取囲む領域の一方を通過する放射線に対して半
波長の倍数を利得しまたは損失する場合にピー多に達す
る。

図面の簡単な説明 ゛ 第１図は公知の型の音響レンズの平面図、第２図は本発
明による音響レンズの等寸図、第３図は本発明による他
の音響レンズの平面図、第４図は本発明による音響レン
ズの変形実施例の平面図、第５図は本発明による音響レ
ンズの他の変形実施例の平面図である。

１・・・基板、２・・・表面、３，４・・・電極、７・
・・屈折領域、８・・臂性層、１１・・・のこぎり歯状
輪郭、１３・・噛線輪郭、１２・・・屈折領域、１６・
・・フレネル音響レンズ、１７・・・屈折帯、１９，２
０・・・等和波。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弾性表面波を通過させて指向させるだめの屈折無収
   差装置であって、前記弾性表面波を伝播するだめの表面
   と該表面内に位置する少くとも１つの屈折領域とを有す
   る基板と、゛前記屈折領域内に形成された要素領域の列
   を含み、前記弾性表面波がたどる径路を曲げさせる手段
   とを具え、前記屈折領域内における前記弾性表′面一の
   伝播速度は前記表面の隣接領域における伝藩蓮度とは所
   定の値だけ異なり、前記要素領域の各々の限界相互間に
   位置する径路の長さの平均ｍＭ、゛前記弾性表面波の前
   記屈折領域での減衰を等しくするように、隣接する要素
   領域間で互いにｉしいことを特徴とする弾性表面波の屈
   折無収差装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の屈折無収差
   装置において、前記の要素領域は、前記の弾性表面波に
   よって順次横切られる２！の線を輪郭とする屈折無収差
   装置。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の屈折無収差装置にお
   いて、前記輪郭を形成する２本あ線の少くとも一方は−
   のこぎり歯・・秋を有するようにした屈折無収差装置。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載
   の屈折無収差装置において、前記・・のこぎり歯ｐｐ状
   輪郭の谷部は他方の輪郭線上にあるようにした屈折無収
   差装置。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の屈折無収差装置におい
   て、前記要素領域は互いに分離し、かつ一つの列を成す
   よう配列され、各要素領域の間隔は、ゾーン状列を成す
   ために前記装置の中心から両側に向かって減少するよう
   にした屈折無収差装置。 ６ 特許請求の範囲第１項に記載の屈折無収差装置にお
   いて、前記要素領域列は収束フレネルレンフズを成すよ
   うにした屈折無収差装置。 ７ 特許請求の範囲第１項記載の屈折無収差装置におい
   て、前記要素領域列は発散フレネルレンズを成すように
   した屈折無収差装置。 ８ 特許請求の範囲第１項記載の屈折無収差装置量にお
   いて、前記要素領域列は屈折プリズムを成すようにした
   屈折無収差装置。 ９ 特許請求の範囲第１項記載の屈折無収差装置におい
   て、前記要素領域列は、前記の基板の表面上に付着され
   た弾性薄膜から成るようにした屈折？無収差装置。 １０特許請求の範囲第１項記載の屈折無収差装置におい
   て、前記基板は結晶性であり、前記各要素屈折領域は前
   記の基板表面の下にイオン注入によって作られた領域に
   対応するようにした屈折無我り差装置。 □ □