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技術 素子可変ピッチアレイ及び素子ピッチ可変方法

出願人 日本電気株式会社
発明者 篠木慎司
出願日 2019年3月25日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-056775
公開日 2020年10月1日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-161883
状態 未査定
技術分野 超音波変換器 音波、超音波を用いた位置、速度等の測定
主要キーワード 有効要素 電子素子群 移動モジュール 移動段階 固定ポイント 各電子素子 可変ピッチ ピッチ変更
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年10月1日)のものです。
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図面 (15)

課題

電子素子の間隔を自在に変更可能な素子可変ピッチアレイ及び素子ピッチ可変方法を提供する。

解決手段

基部となるベース部材50と、該ベース部材50上に第1方向(矢印A方向)に沿うように設置されかつ複数の電子素子Cを同方向に配列する複数の素子ユニット51と、を有し、素子ユニット51内には、電子素子Cのそれぞれを第1方向(矢印A方向)に沿い移動可能に保持する第1移動モジュール52が設けられ、ベース部材50には、第1方向(矢印A方向)に直交する第2方向(矢印B方向)に沿い素子ユニット51を移動可能に保持する第2移動モジュール53が設けられることを特徴とする。

概要

背景

格子状に配置される電子素子に関する技術として、特許文献1,2が知られている。
例えば、特許文献1に示される超音波デバイスでは、複数の超音波素子が第一方向に配列された超音波素子アレイを複数備える。これら複数の超音波素子アレイは、第一方向に互いに干渉しない位置にあり、かつ第一方向と交差する第二方向に互いが若干にずれるように配置されている。

また、特許文献2に示される超音波振動子では、有効要素と無効要素とからなる振動素子要素グループを有し、該振動素子の有効要素を利用して超音波送受波がなされる。これら振動素子は、要素1個分の最小ピッチを有して縦方向及び横方向にマトリックス状に配置されている。

概要

電子素子の間隔を自在に変更可能な素子可変ピッチアレイ及び素子ピッチ可変方法を提供する。基部となるベース部材50と、該ベース部材50上に第1方向(矢印A方向)に沿うように設置されかつ複数の電子素子Cを同方向に配列する複数の素子ユニット51と、を有し、素子ユニット51内には、電子素子Cのそれぞれを第1方向(矢印A方向)に沿い移動可能に保持する第1移動モジュール52が設けられ、ベース部材50には、第1方向(矢印A方向)に直交する第2方向(矢印B方向)に沿い素子ユニット51を移動可能に保持する第2移動モジュール53が設けられることを特徴とする。

目的

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、電子素子の間隔を自在に変更可能な素子可変ピッチアレイ及び素子ピッチ可変方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

基部となるベース部材と、該ベース部材上に第1方向に沿って設置されかつ電子素子群を同方向に配列した複数の素子ユニットと、を有し、前記素子ユニット内には、前記電子素子群に含まれる電子素子のそれぞれを第1方向に沿って移動可能に保持する第1移動モジュールが設けられ、前記ベース部材と前記素子ユニットとの間には、前記第1方向に直交する第2方向に沿い前記素子ユニットを移動可能に保持する第2移動モジュールが設けられることを特徴とする素子可変ピッチアレイ

請求項2

前記第1方向は垂直方向であり、前記第2方向は前記第1方向に直交する水平方向であることを特徴とする請求項1に記載の素子可変ピッチアレイ。

請求項3

前記第1移動モジュールは、前記各電子素子の保持部と一体に設けられる第1係合部材と、前記第1方向に沿うように前記素子ユニットに設けられかつ前記第1係合部材に選択的に係合される複数の被係合部を有する第1案内部材と、を有することを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項に記載の素子可変ピッチアレイ。

請求項4

前記第1案内部材の被係合部は、凹部と凸部とが第1方向に沿うように交互に連続的に配置された凹凸部であることを特徴とする請求項3に記載の素子可変ピッチアレイ。

請求項5

前記第2移動モジュールは、前記素子ユニットと一体に設けられる第2係合部材と、前記第2方向に沿うように前記ベース部材に設けられかつ前記第2係合部材に選択的に係合される複数の被係合部を有する第2案内部材と、を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の素子可変ピッチアレイ。

請求項6

前記第2案内部材の被係合部は、前記第2方向に沿うように一定の間隔で配置された固定孔であることを特徴とする請求項5に記載の素子可変ピッチアレイ。

請求項7

前記電子素子はソーナーレーダー等に使用される送受波素子であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の素子可変ピッチアレイ。

請求項8

基部となるベース部材と、該ベース部材上に第1方向に沿うように設置されかつ電子素子群を同方向に配列する複数の素子ユニットと、を有する素子アレイにおいて、前記素子ユニット内にて、前記電子素子群を構成する電子素子のそれぞれを第1方向に沿い移動可能に保持する第1移動段階と、前記ベース部材にて、前記第1方向に直交する第2方向に沿い前記素子ユニットを移動可能に保持する第2移動段階と、を有することを特徴とする素子ピッチ可変方法

技術分野

0001

本発明は、格子状に配置される送受波素子発光素子などの電子素子に適用可能な素子可変ピッチアレイ及び素子ピッチ可変方法に関する。

背景技術

0002

格子状に配置される電子素子に関する技術として、特許文献1,2が知られている。
例えば、特許文献1に示される超音波デバイスでは、複数の超音波素子が第一方向に配列された超音波素子アレイを複数備える。これら複数の超音波素子アレイは、第一方向に互いに干渉しない位置にあり、かつ第一方向と交差する第二方向に互いが若干にずれるように配置されている。

0003

また、特許文献2に示される超音波振動子では、有効要素と無効要素とからなる振動素子要素グループを有し、該振動素子の有効要素を利用して超音波送受波がなされる。これら振動素子は、要素1個分の最小ピッチを有して縦方向及び横方向にマトリックス状に配置されている。

先行技術

0004

特開2017-176311号公報
特開2004-040250号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、特許文献1,2に示される電子素子を有するアレイでは、当該電子素子に設置の不具合が生じた場合に、電子素子を位置調整するのが困難である。
例えば、送受波素子を固定する構造例を示す図14では、送受波素子200をベース部201に固定するため、1個につき4か所のボルト202を使用している。

0006

そして、このような構造を採用すると、送受波素子同士の間隔が一意に設定されるため、間隔の変更ができず、送受波素子同士の間隔変更が要求される場合に、各々の間隔の数に応じた新たなベース部の作製と、送受波素子を当該ベース部へ換装する作業が必要である。

0007

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、電子素子の間隔を自在に変更可能な素子可変ピッチアレイ及び素子ピッチ可変方法を提供すること目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の第1態様に示される素子可変ピッチアレイでは、基部となるベース部材と、該ベース部材上に第1方向に沿うように設置されかつ電子素子群を同方向に配列する複数の素子ユニットと、を有し、前記素子ユニット内には、前記電子素子群を構成する電子素子のそれぞれを第1方向に沿い移動可能に保持する第1移動モジュールが設けられ、前記ベース部材と前記素子ユニットとの間には、前記第1方向に直交する第2方向に沿い前記素子ユニットを移動可能に保持する第2移動モジュールが設けられることを特徴とする。

0009

本発明の第2態様に示される素子ピッチ可変方法では、基部となるベース部材と、該ベース部材上に第1方向に沿うように設置されかつ電子素子群を同方向に配列する複数の素子ユニットと、を有する素子アレイにおいて、前記素子ユニット内にて、前記電子素子群を構成する電子素子のそれぞれを第1方向に沿い移動可能に保持する第1移動段階と、
前記ベース部材にて、前記第1方向に直交する第2方向に沿い前記素子ユニットを移動可能に保持する第2移動段階と、を有することを特徴とする。

発明の効果

0010

本発明によれば、ベース部材の設計変更ないしは新規製作を伴わず、容易に電子素子の配置を変更することができる。

図面の簡単な説明

0011

本発明に係る素子可変ピッチアレイを示す図であって、(A)は送受波素子のピッチを最小とした例、(B)は送受波素子の第1方向のピッチを拡大した例、(C)は送受波素子の第2方向のピッチを拡大した例である。
本発明に係る素子可変ピッチアレイを示す正面図である。
図2の側面図である。
図3のIV−IV線に沿う矢視図である。
図2においてピン凹凸部から離した図である。
図2の平面図である。
図6のVII−VII線に沿う矢視図である。
垂直移動モジュールによる送受波素子の垂直方向に沿うピッチ変更を説明するための動作フローである。
水平移動モジュールによる送受波素子の水平方向に沿うピッチ変更を説明するための動作フローである。
送受波素子の垂直方向及び水平方向に沿うピッチを最小とした例である。
送受波素子の垂直方向及び水平方向に沿うピッチを最大とした例である。
送受波素子を千鳥状に配置した例である。
送受波素子を不規則に配置した例である。
送受波素子を固定するための構造例を示す正面図である。

実施例

0012

本発明に係る素子可変ピッチアレイ100について図1(A)〜(C)を参照して説明する。
素子可変ピッチアレイ100は、基部となるベース部材50と、該ベース部材50上に第1方向(矢印A方向)に沿うように複数設置されかつ電子素子群(各電子素子を符号Cで示す)を同方向に配列する素子ユニット51とともに、第1移動モジュール52及び第2移動モジュール53が具備される。

0013

第1移動モジュール52は、素子ユニット51内に設けられて電子素子Cのそれぞれを第1方向(矢印A方向)に沿い移動可能に保持するものである。
また、第2移動モジュール53は、ベース部材50と素子ユニット51との間に設けられて、第1方向(矢印A方向)に直交する第2方向(矢印B方向)に沿い素子ユニット51を移動可能に保持するものである。

0014

そして、以上のような素子可変ピッチアレイ100では、図1(A)及び(B)に示されるように、第1移動モジュール52により、素子ユニット51の内部にて各電子素子Cを第1方向(矢印A方向)に沿い位置決めすることができる。
また、上記素子可変ピッチアレイ100では、図1(A)及び(C)に示されるように、第2移動モジュール53により、複数の電子素子Cが搭載された素子ユニット51を、ベース部材50に対して、第1方向(矢印A方向)に直交する第2方向(矢印B方向)に沿い位置決めすることができる。
すなわち、上記素子可変ピッチアレイ100では、第1移動モジュール52及び第2移動モジュール53により、素子ユニット51に搭載された各電子素子Cを、該素子ユニット51に沿う第1方向(矢印A方向)及び/又は該第1方向に直交する第2方向(矢印B方向)に沿い自在に移動可能でかつ保持することができ、各電子素子Cの間隔を自由に変更することができる。
その結果、上記素子可変ピッチアレイ100では、ベース部材50を作り換えるという面倒な作業をすることなく、容易に電子素子Cのピッチ変更が可能となる。

0015

(実施形態)
本発明の実施形態に係る素子可変ピッチアレイ101について図2図13を参照して説明する。
素子可変ピッチアレイ101は、図2に示すように、垂直移動モジュール1、水平移動モジュール2、送受波素子C1を垂直方向(矢印A1方向)に配列する素子ユニット3、及び素子ユニット3を支持するベース部材としてのフレーム4を主な構成要素とする。
ここで配列される送受波素子C1はソーナーレーダー等に適用可能である。また、本例ではフレーム4内に5つの素子ユニット3が設置され、素子ユニット3内に電子素子群として5つの送受波素子C1が設置された例が示されている。

0016

垂直移動モジュール1は、素子ユニット3内に設けられて、複数の送受波素子C1の保持と垂直方向(矢印A1方向)に対する移動及び固定を行う機構部である。
この垂直移動モジュール1は、図3に示すように送受波素子C1を保持する送受波素子保持部11と、垂直方向(矢印A1方向)に沿うレール部22A及び22Bと、レール部22Aに沿って同方向に移動可能な摺動部12と、レール部22Bに沿って同方向に移動可能なピン13とを、各素子ユニット3内に有する。

0017

摺動部12は、送受波素子C1を保持する送受波素子保持部11をレール部22Aに沿って垂直方向(矢印A1方向)に摺動する。
ピン13は、送受波素子保持部11と一体に設けられたものであって、レール部22B上に垂直方向(矢印A1方向)に沿って凸部と凹部が連続して設けられた凹凸部21に係合可能とされる。
また、垂直移動モジュール1には、図4に示されるように、垂直方向(矢印A1方向)への移動の際に触覚ディスプレイのためのボールプランジャ14を有する。

0018

また、垂直移動モジュール1には、送受波素子保持部11と一体に設けられたピン13を、レール部22B上の凹凸部21に沿って垂直方向(矢印A1方向)へ移動可能とするリフト部23及びリフト調整ネジ24が設けられている。
リフト調整ネジ24は、垂直方向(矢印A1方向)に直交する水平方向(矢印B方向)に向けてリフト部23の傾斜面を前進又は後退させるための部材であって、素子ユニット3の両端に設けられている。
そして、リフト調整ネジ24を緩めた状態では、図5に示すようにリフト部23が後退することで、2本のレール部22A及び22Bを接触させ、これによりピン13をレール部22B上の凹凸部21から離間させて、送受波素子C1を垂直方向(矢印A1方向)に移動可能とする。
また、リフト調整ネジ24を締めた状態では、図3に示すようにリフト部23が前進することで、2本のレール部22A及び22Bを離間させ、これによりピン13をレール部22B上の凹凸部21に係合させて、送受波素子C1を固定及び保持する。

0019

水平移動モジュール2は、送受波素子C1及び垂直移動モジュール1が搭載される素子ユニット3を、水平方向(矢印B1方向)に沿い移動させるための機構部である。
具体的には、水平移動モジュール2は、図6に示すようにベース部材としてのフレーム4に水平方向(矢印B1方向)に沿うレール部31を有し、このレール部31に摺動部25が摺動可能とされる。
この摺動部25は、素子ユニット3に設けられるものであって、レール部31に摺動することで、該素子ユニット3を水平方向(矢印B1方向)に沿い移動可能とする。

0020

また、レール部31には長さ方向となる水平方向(矢印B1方向)に沿うように複数の固定穴32が一定間隔で設けられている。
そして、素子ユニット3は、固定ネジ26が固定孔32に選択的に螺合されることで、水平方向(矢印B1方向)に沿うフレーム4内の任意の位置にて固定可能となる。なお、固定ネジ26は、素子ユニット3の上部及び下部位置にて水平方向(矢印B1方向)に間隔をおいて2箇所ずつ配置される。
素子ユニット3には、図6及び図7に示されるように、水平移動時の触覚ディスプレイのためのボールプランジャ28及びこれを取り付けるための溝33が設けられている。

0021

次に、図8及び図9を参照して垂直移動モジュール1及び水平移動モジュール2の動作について説明する。
まず、図8を参照して、垂直移動モジュール1による送受波素子C1の垂直方向(矢印A1方向)に沿うピッチ変更について説明する。

0022

《ステップS1》
まず、素子ユニット3の両端に有するリフト調整ネジ24を緩める。

0023

《ステップS2》〜《ステップS3》
リフト調整ネジ24を緩めた場合には、図3図5に示されるように、リフト部23が後退して2本のレール部22A及び22Bが接触する。
これにより送受波素子C1の送受波素子保持部11と一体に設けられたピン13が、レール部22B上の凹凸部21から離間する。

0024

《ステップS4》〜《ステップS5》
送受波素子C1の送受波素子保持部11と一体に設けられたピン13が、レール部22B上の凹凸部21から離間することで、図5に示されるように、送受波素子C1が垂直方向(矢印A1方向)に自由に移動可能な状態となる。

0025

《ステップS6》
図5に示す自由状態では、垂直移動モジュール1にて摺動部12が移動する範囲にて、送受波素子C1の任意のピッチ変更ができる。
また、移動に際して、ユーザー固定ポイントを確認するため、触覚ディスプレイのためのボールプランジャ14を使用できる。このようなボールプランジャ14では、凹凸部に応じて設けられた溝27へ適宜係合されることで、ユーザーに対してクリック感を示すことができる。

0026

《ステップS7》
垂直方向(矢印A1方向)に沿う送受波素子C1のピッチ変更が完了した場合には、素子ユニット3の両端に有するリフト調整ネジ24を締める。

0027

《ステップS8》
リフト調整ネジ24を締めることで、図5図3に示されるように、リフト部23が前進して、2本のレール部22A及び22Bを離間させる。
これにより送受波素子C1の送受波素子保持部11と一体に設けられたピン13が、レール部22B上の凹凸部21に係合されて、垂直方向(矢印A1方向)に沿う所定位置に送受波素子C1を固定及び保持することができる。

0028

図9を参照して、水平移動モジュール2による送受波素子C1の水平方向(矢印B1方向)に沿うピッチ変更について説明する。
《ステップS10》
図6に示される、水平移動モジュール2に設けられた固定ネジ26を固定孔32から取り外す。

0029

《ステップS11》〜《ステップS12》
固定ネジ26の取り外しにより、素子ユニット3に設けられた摺動部25が、フレーム4に設置されたレール部31に沿う摺動可能な範囲内で、自由に移動できる状態となる。
その結果、素子ユニット3内の送受波素子C1が、レール部31に沿う水平方向(矢印B1方向)に自由に移動及び任意のピッチで位置合わせすることができる。

0030

《ステップS13》
移動に際して、ユーザーは固定ポイントを確認するため、触覚ディスプレイのためのボールプランジャ28(図7参照)を使用できる。このようなボールプランジャ28では、凹凸部に応じて設けられた溝33へ適宜係合されることで、ユーザーに対してクリック感を示すことができる。

0031

《ステップS14》
水平方向(矢印B1方向)に沿う送受波素子C1のピッチ変更が完了した場合には、水平移動モジュール2に設けられた固定ネジ26を該当する固定孔32に対して締結する。

0032

《ステップS15》
固定ネジ26を締結した場合には、素子ユニット3に設けられた摺動部25と、フレーム4に設けられたレール部31とが固定された状態になり、水平方向(矢印B1方向)に対する送受波素子C1の位置決めが完了する。

0033

そして、以上のような素子可変ピッチアレイ101では、垂直移動モジュール1により、素子ユニット3内にて各送受波素子C1を垂直方向(矢印A1方向)に沿い位置決めすることができる。
また、上記素子可変ピッチアレイ101では、水平移動モジュール2により、複数の送受波素子C1が搭載された素子ユニット3を、ベース部材となるフレーム4に対して、垂直方向(矢印A1方向)に直交する水平方向(矢印B1方向)に沿い位置決めすることができる。

0034

すなわち、上記素子可変ピッチアレイ101では、垂直移動モジュール1及び水平移動モジュール2により、素子ユニット3に搭載された各送受波素子C1を、該素子ユニット3に沿う垂直方向(矢印A1方向)及び/又は水平方向(矢印B1方向)に沿い自在に移動可能かつ保持することができ、各送受波素子C1の間隔を自由に変更することができる。
その結果、上記素子可変ピッチアレイ101では、図10図13に示されるような送受波素子C1のピッチ変更が可能となる。

0035

図10では、垂直方向(矢印A1方向)及び水平方向(矢印B1方向)の送受波素子C1のピッチを最小とし、送受波素子C1全体の高さを最小のH1とした例を示している。
図11では、垂直方向(矢印A1方向)及び水平方向(矢印B1方向)の送受波素子C1のピッチを最大とし、送受波素子C1全体の高さを最大のH2とした例を示している。

0036

図12では、垂直方向(矢印A1方向)及び水平方向(矢印B1方向)に沿い送受波素子C1のピッチを調整することで、該送受波素子C1を千鳥状とした例を示している。
図13では、垂直方向(矢印A1方向)及び水平方向(矢印B1方向)に沿い送受波素子C1のピッチを調整することで、該送受波素子C1を不等間隔とした例を示している。
そして、上記のような素子可変ピッチアレイ101では、図10図13に示されるような送受波素子C1のピッチ変更が可能となり、これまでのようなアレイの解体、フレームの作り換えという面倒な作業が不要となる。

0037

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 例えば、本実施形態は、第1方向を垂直方向(矢印A1方向)とし、第2方向を水平方向(矢印B1方向)としたが、これに限定されず、水平面内において第1方向及び第2方向を定義しても良い。

0038

本発明は、格子状に配置される送受波素子、発光素子などの電子素子に適用可能な素子可変ピッチアレイ及び素子ピッチ可変方法に関する。

0039

1垂直移動モジュール
2水平移動モジュール
3素子ユニット
4フレーム(ベース部材)
13ピン(第1係合部材
21凹凸部(被係合部)
22Bレール部(第1案内部材
26固定ネジ(第2係合部材)
31 レール部(第2案内部材)
32固定孔(被係合部)
50 ベース部材
51 素子ユニット
52 第1移動モジュール
53 第2移動モジュール
100素子可変ピッチアレイ
101 素子可変ピッチアレイ
A 第1方向
A1垂直方向
B 第2方向
B1 水平方向
C電子素子
C1送受波素子(電子素子)

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