(57)【要約】【課題】  反射した超音波の受信感度を向上させつつ、超音波センサの指向性を必要とされる所望の範囲に制御する。【解決手段】  超音波センサシステム１０は、検出対象に照射すべき超音波を送信すると共にこの超音波の照射を受けた検出対象が反射した超音波を受信することができる送受信一体型の超音波センサ１２と、この超音波センサ１２が送信した超音波を反射して検出対象に照射する反射体１４とを備えている。この反射体１４は、超音波センサ１２から送信された超音波を最初に反射する副反射体１４Ｂと、この副反射体１４Ｂにより反射された超音波を検出対象に向けて反射する主反射体１４Ａとから成り、これらの副反射体１４Ｂと主反射体１４Ａとの間の距離が、超音波センサ１２の指向性が所望の指向性に設定されるように調整されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象に照射すべき超音波を送信すると共に前記超音波の照射を受けた前記検出対象が反射した前記超音波を受信することができる送受信一体型の超音波センサと、前記超音波センサが送信した前記超音波を反射して前記検出対象に照射する反射体とを備えた超音波システムであって、前記反射体は、前記超音波センサから送信された前記超音波を最初に反射する副反射体と、前記副反射体により反射された前記超音波を前記検出対象に向けて反射する主反射体とから成り、前記副反射体と前記主反射体との間の距離が、前記超音波センサの指向性が所望の指向性に設定されるように調整されていることを特徴とする超音波センサシステム。
【請求項２】
請求項１に記載された超音波センサシステムであって、前記副反射体は、前記主反射体の焦点距離よりも前記主反射体から遠い位置に設置されていることを特徴とする超音波センサシステム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載された超音波センサシステムであって、前記主反射体は、階段状の段差式の反射面を有していることを特徴とする超音波センサシステム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された超音波センサシステムであって、前記主反射体は凹面状の反射面を有し、前記副反射体の反射面は、前記主反射体の反射面の前記凹面に対応するように膨らむ凸面状の曲面部と、前記凸面状の曲面部が描く円弧と交差する方向にわたって凹む凹面状の曲面部とを複合した曲面を有することを特徴とする超音波センサシステム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された超音波センサシステムであって、前記超音波センサは、前記副反射体の焦点距離に設置されていることを特徴とする超音波センサシステム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された超音波センサシステムであって、前記副反射体と前記超音波センサと前記主反射体とは、上方又は側方から見て相互に重ならない位置に配置され、前記超音波センサは、前記主反射体よりも前記副反射体側に寄って設置されていることを特徴とする超音波センサシステム。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載された超音波センサシステムであって、前記副反射体は、前記主反射体よりも幅狭であって、前記超音波センサは、前記主反射体とは反対側から見て前記副反射体の死角に入る位置に設置されていることを特徴とする超音波センサシステム。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載された超音波センサシステムであって、前記反射体の少なくとも反射面は、ステンレス、アルミニウム、銅その他の金属から形成されていることを特徴とする超音波センサシステム。
【請求項９】
送受信一体型の超音波センサにより検出対象に照射すべき超音波を送信すると共に前記超音波の照射を受けた前記検出対象が反射した前記超音波を前記超音波センサにより受信して前記検出対象を検出する超音波センサを使用した検出対象の検出方法であって、前記超音波センサが送信した前記超音波を副反射体により主反射体に向けて反射して、前記主反射体により反射させた前記超音波を前記検出対象に照射し、前記検出対象が反射した前記超音波を前記主反射体により前記副反射体に向けて反射させて前記副反射体が反射した前記超音波を前記超音波センサにより受信することにより前記検出対象を検出する場合において、前記副反射体と前記主反射体との間の距離を調整することにより、前記超音波センサの指向性を設定された所望の指向性に制御することを特徴とする超音波センサを使用した検出対象の検出方法。
【請求項１０】
請求項９に記載された超音波センサを使用した検出対象の検出方法であって、前記副反射体を、前記主反射体の焦点距離よりも前記主反射体から遠い位置に設置することを特徴とする超音波センサを使用した検出対象の検出方法。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０のいずれかに記載された超音波センサを使用した検出対象の検出方法であって、前記主反射体として、階段状の段差式の反射面を有している主反射体を使用することを特徴とする超音波センサを使用した検出対象の検出方法。
【請求項１２】
請求項９乃至請求項１１のいずれかに記載された超音波センサを使用した検出対象の検出方法であって、前記主反射体の反射面が凹面状に形成され、前記副反射体の反射面が、前記主反射体の反射面の前記凹面に対応するように膨らむ凸面状の曲面部と、前記凸面状の曲面部が描く円弧と交差する方向にわたって凹む凹面状の曲面部とを複合した曲面に形成されていることを特徴とする超音波センサを使用した検出対象の検出方法。
【請求項１３】
請求項９乃至請求項１２のいずれかに記載された超音波センサを使用した検出対象の検出方法であって、前記超音波センサを、前記副反射体の焦点距離に設置することを特徴とする超音波センサを使用した検出対象の検出方法。
【請求項１４】
請求項９乃至請求項１３のいずれかに記載された超音波センサを使用した検出対象の検出方法システムであって、前記副反射体と前記超音波センサと前記主反射体とを、上方又は側方から見て相互に重ならない位置に配置し、前記超音波センサを、前記主反射体よりも前記副反射体側に寄せて設置することを特徴とする超音波センサを使用した検出対象の検出方法システム。
【請求項１５】
請求項９乃至請求項１４のいずれかに記載された超音波センサを使用した検出対象の検出方法であって、前記副反射体を、前記主反射体よりも幅狭とし、前記超音波センサを、前記主反射体とは反対側から見て前記副反射体の死角に入る位置に設置することを特徴とする超音波センサを使用した検出対象の検出方法。
【請求項１６】
請求項９乃至請求項１５のいずれかに記載された超音波センサを使用した検出対象の検出方法であって、前記反射体の少なくとも反射面を、ステンレス、アルミニウム、銅その他の金属から形成することを特徴とする超音波センサを使用した検出対象の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、重機等が人と接触するのを防止するために、重機等に取り付けられて検出対象を検出する超音波センサシステム、及び、そのような超音波センサを使用した検出対象の検出方法の改良に関し、特に、反射波受信の損失を抑制しつつ、指向性を制御することに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ショベルカーやフォークリフト等の工事現場等で使用される重機については、重機の稼動時に同時に周囲で作業員が作業を行う必要等があり、特に、重機と人、あるいは、他の重機との接触を防止して安全性を確保することが望まれる。この場合、車両や重機に超音波センサシステムを搭載して、人等の検出対象を検出することが考えられる（例えば、特許文献１、２等参照）。
【０００３】
これらの超音波センサを重機等に搭載する場合には、設置スペースや受信感度の問題から、超音波の発信器と検出対象に反射した超音波の受信器とが一体に形成された送受信一体型の超音波センサを使用することが望ましい。しかし、送受信一体型の超音波センサは、指向性が鋭く（即ち、狭い範囲で直線的な指向性を示し）、検出範囲が狭小となる問題がある。
【０００４】
一方、送受信一体型の超音波センサを使用しつつ、検出範囲を拡げるために超音波センサにホーンを装着することも考えられるが（例えば、特許文献３参照）、ホーンの側方側において検出範囲に死角が生じる問題がある。また、超音波センサにホーンを装着すると、同時に、受信時にホーンが反射波を遮蔽するため、受信損失が大きくなる問題も生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２６４８７２号公報
【特許文献２】特開２０１４−９５６２２号公報
【特許文献３】特開２０１５−１９４３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、上記の問題点に鑑み、反射した超音波の受信感度を向上させつつ、超音波センサの指向性を必要とされる所望の範囲に制御することができる超音波センサシステム及びそのような超音波センサを使用した検出対象の検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１．超音波センサシステム）
本発明は、上記の課題を解決するための第１の手段として、検出対象に照射すべき超音波を送信すると共にこの超音波の照射を受けた検出対象が反射した超音波を受信することができる送受信一体型の超音波センサと、この超音波センサが送信した超音波を反射して検出対象に照射する反射体とを備えた超音波システムであって、この反射体は、超音波センサから送信された超音波を最初に反射する副反射体と、この副反射体により反射された超音波を検出対象に向けて反射する主反射体とから成り、これらの副反射体と主反射体との間の距離が、超音波センサの指向性が所望の指向性に設定されるように調整されていることを特徴とする超音波センサシステムを提供するものである。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するための第２の手段として、上記第１の解決手段において、副反射体は、主反射体の焦点距離よりも主反射体から遠い位置に設置されていることを特徴とする超音波センサシステムを提供するものである。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するための第３の手段として、上記第１又は第２のいずれかの解決手段において、主反射体は、階段状の段差式の反射面を有していることを特徴とする超音波センサシステムを提供するものである。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するための第４の手段として、上記第１乃至第３のいずれかの解決手段において、主反射体は凹面状の反射面を有し、副反射体の反射面は、主反射体の反射面の凹面に対応するように膨らむ凸面状の曲面部と、凸面状の曲面部が描く円弧と交差する方向にわたって凹む凹面状の曲面部とを複合した曲面を有することを特徴とする超音波センサシステムを提供するものである。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するための第５の手段として、上記第１乃至第４のいずれかの解決手段において、超音波センサは、副反射体の焦点距離に設置されていることを特徴とする超音波センサシステムを提供するものである。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するための第６の手段として、上記第１乃至第５のいずれかの解決手段において、副反射体と超音波センサと主反射体とは、上方又は側方から見て相互に重ならない位置に配置され、超音波センサは、主反射体よりも副反射体側に寄って設置されていることを特徴とする超音波センサシステムを提供するものである。
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するための第７の手段として、上記第１乃至第６のいずれかの解決手段において、副反射体は、主反射体よりも幅狭であって、超音波センサは、主反射体とは反対側から見てこの副反射体の死角に入る位置に設置されていることを特徴とする超音波センサシステムを提供するものである。
【００１４】
本発明は、上記の課題を解決するための第８の手段として、上記第１乃至第７のいずれかの解決手段において、反射体の少なくとも反射面は、ステンレス、アルミニウム、銅その他の金属から形成されていることを特徴とする超音波センサシステムを提供するものである。
【００１５】
（２．超音波センサを使用した検出対象の検出方法）
本発明は、また、上記の超音波センサシステムを用いた下記の超音波センサを使用した検出対象の検出方法をも提供するものである。即ち、本発明は、上記の課題を解決するための第９の手段として、送受信一体型の超音波センサにより検出対象に照射すべき超音波を送信すると共にこの超音波の照射を受けた検出対象が反射した超音波を超音波センサにより受信して検出対象を検出する超音波センサを使用した検出対象の検出方法であって、超音波センサが送信した超音波を副反射体により主反射体に向けて反射して、この主反射体により反射させた超音波を検出対象に照射し、検出対象が反射した超音波を主反射体により副反射体に向けて反射させてこの副反射体が反射した超音波を超音波センサにより受信することにより検出対象を検出する場合において、副反射体と主反射体との間の距離を調整することにより、超音波センサの指向性を設定された所望の指向性に制御することを特徴とする超音波センサを使用した検出対象の検出方法を提供するものである。
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決するための第１０の手段として、上記第９の解決手段において、副反射体を、主反射体の焦点距離よりも主反射体から遠い位置に設置することを特徴とする超音波センサを使用した検出対象の検出方法を提供するものである。
【００１７】
本発明は、上記の課題を解決するための第１１の手段として、上記第９又は第１０のいずれかの解決手段において、主反射体として、階段状の段差式の反射面を有している主反射体を使用することを特徴とする超音波センサを使用した検出対象の検出方法を提供するものである。
【００１８】
本発明は、上記の課題を解決するための第１２の手段として、上記第９乃至第１１のいずれかの解決手段において、主反射体の反射面が凹面状に形成され、副反射体の反射面は、主反射体の反射面の凹面に対応するように膨らむ凸面状の曲面部と、凸面状の曲面部が描く円弧と交差する方向にわたって凹む凹面状の曲面部とを複合した曲面に形成されていることを特徴とする超音波センサを使用した検出対象の検出方法を提供するものである。
【００１９】
本発明は、上記の課題を解決するための第１３の手段として、上記第９乃至第１２のいずれかの解決手段において、超音波センサを、副反射体の焦点距離に設置することを特徴とする超音波センサを使用した検出対象の検出方法を提供するものである。
【００２０】
本発明は、上記の課題を解決するための第１４の手段として、上記第９乃至第１３のいずれかの解決手段において、副反射体と超音波センサと主反射体とを、上方又は側方から見て相互に重ならない位置に配置し、超音波センサを、主反射体よりも副反射体側に寄せて設置することを特徴とする超音波センサを使用した検出対象の検出方法システムを提供するものである。
【００２１】
本発明は、上記の課題を解決するための第１５の手段として、上記第９乃至第１４のいずれかの解決手段において、副反射体を、主反射体よりも幅狭とし、超音波センサを、主反射体とは反対側から見て副反射体の死角に入る位置に設置することを特徴とする超音波センサを使用した検出対象の検出方法を提供するものである。
【００２２】
本発明は、上記の課題を解決するための第１６の手段として、上記第９乃至第１５のいずれかの解決手段において、反射体の少なくとも反射面を、ステンレス、アルミニウム、銅その他の金属から形成することを特徴とする超音波センサを使用した検出対象の検出方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、上記のように、超音波センサが送信した超音波を、まずは、副反射体により主反射体に向けて反射し、この主反射体から検出対象へ向けて超音波を放射しているため、超音波センサにホーンを装着する場合と異なり超音波センサの左右を塞ぐ障害がなく、広範囲の検出が可能となると同時に超音波センサの受信感度を向上させることができる一方、この副反射体と主反射体との間の距離を調整することによって変化する検出範囲を所望の範囲に設定することができる実益がある。
【００２４】
この場合、本発明によれば、上記のように、副反射体を、主反射体の焦点距離よりも主反射体から遠い位置に設置しているため、超音波センサの指向性を左右に拡げることができ、検出範囲の死角を低減することができる実益がある。
【００２５】
また、本発明によれば、上記のように、主反射体は、階段状の段差式の反射面を有しているため、この各段差面の向きを各段差面毎に任意の方向に設定することにより、超音波の放射方向及び受信方向を反射面の細分化により細かく設定して検出範囲を調整することにより、超音波センサの指向性を設定された所望の指向性に制御することができる実益がある。
【００２６】
同様に、本発明によれば、上記のように、副反射体の反射面は、主反射体の反射面の凹面に対応するように膨らむ凸面状の曲面部を有するため、主反射体に向けて超音波を効率良く拡散することができると同時に主反射体が反射した超音波を効率良く受信することができる一方（副反射体の幅方向における送受信）、この凸面状の曲面部が描く円弧と交差する方向にわたって凹む凹面状の曲面部をも有するため、超音波が副反射体の当該円弧と交差する方向において無駄に放出されることがないと同時に超音波センサへ向けて効率良く超音波を反射させることができるため（副反射体の高さ方向における送受信）、受信損失を低減することができる実益がある。
【００２７】
本発明によれば、上記のように、超音波センサは、副反射体の焦点距離に設置されているため、超音波センサから放出された超音波が無駄なく副反射体によって反射されると共に、副反射体が受信した反射波を超音波センサに効率良く受信させることができる実益がある。
【００２８】
更に、本発明によれば、上記のように、副反射体と超音波センサと主反射体とは、側方から見て相互に重ならない位置に配置されているため、相互に超音波の送信及び受信の障害となることがなく、特に、超音波センサは、主反射体よりも副反射体側に寄って設置されているため、主反射体の送信波及び受信波の反射に際して、超音波センサが障害となることがなく、検出範囲を広げることができると同時に反射波の受信損失を抑制して超音波センサの受信感度を向上させることができる実益がある。
【００２９】
加えて、本発明によれば、上記のように、副反射体は、主反射体よりも幅狭であるため、主反射体が反射波を受信する際に副反射体が障害となることがないため、検出範囲を広げることができると共に受信感度を向上させることができると同時に、超音波センサは、主反射体とは反対側、即ち、検出対象側（検出対象が反射した超音波側）から見て、この副反射体の死角に入る位置に設置されているため、超音波センサ自体が反射波の受信の障害となることがなく、受信感度を向上させることができる実益がある。
【００３０】
本発明によれば、上記のように、反射体の少なくとも反射面は、ステンレス、アルミニウム、銅その他の金属から形成されているため、反射体の反射効率が高まり、より一層、超音波の反射による損失を低減して、超音波センサの受信感度を向上させることができる実益がある。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の超音波センサシステムの概略斜視図である。
【図２】本発明の超音波センサシステムの概略上面図である。
【図３】本発明に用いられる主反射体と副反射体との間の距離と指向性との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明すると、図１及び図２は、本発明の超音波センサシステム１０を示し、この超音波センサシステム１０は、例えば、ショベルカーやブルドーザー、フォークリフト等の重機や、トラクター等の耕耘機、また、一般の車両等の車体に取り付けられて、人や他の車両、構造物等の検出対象との衝突を回避するために、これらの検出対象を検出するものである。
【００３３】
この超音波センサシステム１０は、フレームや筺体等に収納されて、重機等の車両の車体に内蔵させることもできるし、後付けで車両の外面に取り付けることもできる。また、検出対象の検出した後の情報処理としては、単に所定の距離範囲内に検出対象が存在することを検知したとして警告を発する処理とすることもできるし、存在のみならず、検出対象との距離をも測定して、その距離に応じて警告を発する等の処理とすることもでき、必要に応じて、任意に設定することができる。この超音波センサシステム１０は、図１及び図２に示すように、超音波センサ１２と、超音波を反射させる反射体１４とを備えている。これらの超音波センサ１２や反射体１４は、図示しない支柱等により支持して設置することができる。
【００３４】
（１．超音波センサ）
超音波センサ１２としては、図１に示すように、図示しない検出対象に照射すべき超音波を送信（放射）すると共に、この超音波の照射を受けた検出対象が反射した超音波を受信することができる送受信一体型の超音波センサを使用する。即ち、超音波の発信器をも備えたセンサであって、これは、超音波の発信器と受信器とが分離された形態とすると、重機等に取り付ける場合に、必要以上に設置スペースを要すると共に、一般に、送受信分離型のセンサよりも、反射効率との関係で受信感度が向上するからである。
【００３５】
（２．反射体）
一方、反射体１４は、この超音波センサ１２が送信した超音波を反射して検出対象に照射する一方、逆に、検出対象が反射した超音波を超音波センサ１２に向けて反射して、超音波センサ１２に反射波を受信させる役割を有する。本発明においては、この反射体１４は、図１及び図２に示すように、超音波センサ１２から送信された超音波を最初に反射する副反射体１４Ｂと、この副反射体１４Ｂにより反射された超音波を検出対象に向けて反射する主反射体１４Ａとから成っている。
【００３６】
即ち、本発明においては、超音波センサ１２は、検出対象や主反射体１４Ａに直接超音波を照射するのではなく、一度、副反射体１４Ｂに反射させてから、主反射体１４Ａに照射する。従って、超音波センサ１２は、図１及び図２に示すように、主反射体１４Ａに向けてではなく、主反射体１４Ａを背にして検出対象の方向を向くように設置され、主反射体１４Ａの反射面１４ａと同方向を向いている。一方、副反射体１４Ｂは、逆に、超音波センサ１２が送信した超音波を受け止めるように、超音波センサ１２よりも検出対象側に配置され、主反射体１４Ａと向かい合うように設置される。
【００３７】
このため、本発明においては、図１及び図２に示すように、検出対象側から、副反射体１４Ｂ、超音波センサ１２、主反射体１４Ａの順に配置され、超音波センサ１２の送受信面と主反射体１４Ａの反射面１４ａは検出対象側を向き、副反射体１４Ｂはその反射面１４ｂが検出対象とは反対側を向くように設置される。この状態で、超音波センサ１２は、副反射体１４Ｂ（副反射体１４Ｂの後方に存在する検出対象）に向けて超音波を放射し、この超音波センサ１２から送信された超音波は、副反射体１４Ｂ、主反射体１４Ａの順に反射して、副反射体１４Ｂの後方の検出対象に照射され、逆に、この検出対象が反射した超音波（反射波）は、主反射体１４Ａ、副反射体１４Ｂの順に反射されて、超音波センサ１２に受信される。これにより、超音波センサ１２にホーンを装着する場合と異なり超音波センサ１２の左右を塞ぐ障害がなく、広範囲の検出が可能となると同時に超音波センサ１２の受信感度を向上させることができる。
【００３８】
また、この場合、図１及び図２に示すように、副反射体１４Ｂと超音波センサ１２と主反射体１４Ａとは、上方又は側方から見て相互に重ならない位置に配置されている。このため、副反射体１４Ｂと超音波センサ１２と主反射体１４Ａは、相互に超音波の送信及び受信の障害となることがなく、受信損失を低減させることができる。更に、図１及び図２に示すように、超音波センサ１２は、主反射体１４Ａよりも副反射体１４Ｂ側に寄って設置される。このため、主反射体１４Ａの送信波及び受信波の反射に際して、超音波センサ１２が障害となることがなく、検出範囲を広げることができると同時に反射波の受信損失を抑制して超音波センサ１２の受信感度を向上させることができる。
【００３９】
（２−１．副反射体）
副反射体１４Ｂは、図１及び図２に示すように、主反射体１４Ａよりも幅狭に形成されている。これは、副反射体１４Ｂ自体が、できるだけ超音波の送受信の障害となることを防止するためである一方、副反射体１４Ｂは、超音波センサ１２から放射された超音波を最初にダイレクトに反射する役割を有するため、超音波センサ１２に近づけて設置すれば、超音波を効率良く反射することができるために小さく設定することも可能だからである。これにより、主反射体１４Ａが反射波を受信する際に副反射体１４Ｂが障害となることがないため、検出範囲を広げることができると共に受信感度を向上させることができる。
【００４０】
加えて、超音波センサ１２は、図１及び図２に示すように、主反射体１４Ａとは反対側、即ち、検出対象側（検出対象が反射した超音波側）から見て、この副反射体１４Ｂの死角に入る位置に設置されている。このため、超音波センサ１２自体が反射波の受信の障害となることもなく、受信感度を向上させることができる。
【００４１】
また、本発明においては、後述するように、主反射体１４Ａの反射面１４ａは凹面状に形成され、副反射体１４Ｂの反射面１４ｂは、図１及び図２に示すように、主反射体の反射面の凹面に対応するように膨らむ凸面状の曲面部と、凸面状の曲面部が描く円弧と交差する方向にわたって凹む凹面状の曲面部とを複合した曲面に形成されている。即ち、副反射体１４Ｂの反射面１４ｂは、副反射体１４Ｂの幅方向（図１における左右方向）においては、主反射体１４Ａの反射面１４ａが凹む方向に向けて膨らむ凸面状に形成される一方、副反射体の高さ方向（図１における上下方向）においては、双曲線状に凹む凹面状に形成されている。より具体的には、副反射体１４Ｂは、図１における副反射体１４Ｂの上面及び側面から解るように、副反射体１４Ｂを横方向に輪切りにした横断面図（図１の上方から見た場合）が凸面状となり、縦方向に輪切りをした縦断面図（図１の側方から見た場合）が主反射体１４Ａとは反対側へ凹む凹面状となる。
【００４２】
このため、この副反射体１４Ｂの幅方向に広がる凸面状の曲面部により、超音波センサ１２から放射された超音波を、拡散して主反射体１４Ａに向けて反射して、より広い検出範囲を確保することができる一方、逆の経路を辿る反射波を効率的に超音波センサ１２に受信させて受信効率を高めることができる。一方、副反射体１４Ｂの高さ方向にわたる凹面状の曲面部により、超音波が副反射体１４Ｂの高さ方向（図１の上下方向）において無駄に放出されることがないと同時に超音波センサ１２へ向けて効率良く超音波を反射させることができるため、受信損失を低減することができる（副反射体１４Ｂが、例えば、半球状の形状とした場合には、上下方向へ放射された超音波は、主反射体１４Ａ以外の方向へ無駄に反射される）。
【００４３】
また、この場合、超音波センサ１２を、副反射体１４Ｂの焦点距離に設置する。換言すれば、この副反射体１４Ｂは、その焦点距離を超音波センサ１２の送受信面に合わせて設定する。この場合、副反射体１４Ｂの半径等を調整することにより、所定の曲面に設定して、焦点距離を調整することができる。これにより、超音波センサ１２から放出された超音波が無駄なく副反射体１４Ｂによって反射されると共に、副反射体１４Ｂが受信した反射波を超音波センサ１２に効率良く受信させることができる。
【００４４】
更に、この副反射体１４Ｂの受信感度を向上させることができれば、対となる主反射体１４Ａのサイズも小さくすることができ、より重機等への搭載に適した態様とすることができる。この場合、本発明においては、副反射体１４Ｂを種々の態様で形成した実験の結果、少なくとも、副反射体１４Ｂの反射面１４ｂは、金属から形成されていることが望ましいことが判明した。具体的には、副反射体１４Ｂの反射面１４ｂを、好ましくはアルミニウム箔で、望ましくは銅箔で被覆するか、より望ましくは、副反射体１４Ｂ全体を銅又はステンレス、アルミニウム等の金属から形成する。これにより、反射体１４の反射効率が高まり、より一層、超音波の反射による損失を低減して、超音波センサ１２の受信感度を向上させて、より広い指向性を確保することができる。
【００４５】
（２−２．主反射体）
一方、主反射体１４Ａは、図１に示すように、超音波を広範囲で反射できるように、副反射体１４Ｂよりも幅広の横長の形状を有し、また、副反射体１４Ｂと相対向する位置に設けられた主反射体１４Ａの反射面１４ａは、図１及び図２に示すように、凹面状に形成されている。この主反射体１４Ａも、少なくとも、その反射面１４ａは、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属から形成することが望ましい。
【００４６】
（２−３．指向性の制御）
この場合、本発明においては、これらの副反射体１４Ｂと主反射体１４Ａとの間の距離が、超音波センサ１２の指向性が所望の指向性に設定されるように調整されている。即ち、本発明では、副反射体１４Ｂと主反射体１４Ａとの間の距離を調整することにより、超音波センサ１２の指向性を設定された所望の指向性に制御することができる。
【００４７】
これは、この副反射体１４Ｂと主反射体１４Ａとの間の距離に応じて、超音波センサ１２の指向性（検出範囲）が変化することに着目したものである。具体的には、反射体１４なしで単に超音波センサ１２のみを設置した場合と、主反射体１４Ａと副反射体１４Ｂとを設置した上で、副反射体１４Ｂを主反射体１４Ａの焦点距離Ｆ（図１及び図２参照）に設置した場合と、焦点距離Ｆよりも遠い距離Ｆ１（図１及び図２参照：焦点距離から５ｃｍ離れた位置）に設置した場合とで、超音波センサ１２の−１０ｄＢにおける指向性を測定した結果を示したところ、図３に示すように、副反射体１４Ｂを主反射体１４Ａの焦点距離Ｆ（図１及び図２参照）に設置した場合（図３の点線）には、反射体１４なしの場合（図３の一点鎖線）と比べて、より狭く遠い指向性を示し（放射角は約プラスマイナス１０°）、焦点距離Ｆよりも遠い距離Ｆ１（図１及び図２参照）に設置した場合（図３の実線）には、より広い範囲での受信感度を示すことが判明した（放射角は約プラスマイナス５０°）。
【００４８】
このことから、例えば、特定方向で構わないが、安全な距離を確保するため、比較的遠い位置にある検出対象をも検出したいときは距離を狭め、逆に、広範囲で検出対象を検出したい場合には、図１及び図２に示すように、副反射体１４Ｂを、少なくとも主反射体１４Ａの焦点距離Ｆ（図１及び図２参照）よりも遠ざけることにより対応することができる。とりわけ、指向性が狭小な傾向にある送受信一体型の超音波センサ１２の欠点を補うためには、図１及び図２に示すように、副反射体１４Ｂを、少なくとも主反射体１４Ａの焦点距離Ｆ（図１及び図２参照）よりも主反射体１４Ａから遠い位置に設置することにより、超音波センサ１２の指向性を左右に拡げ、検出範囲の死角を低減するように指向性を制御することが、実用レベルでは望ましいということができる。
【００４９】
更に、この指向性の制御に際して、主反射体１４Ａを、特に図１に示すように、階段状の段差式の反射面１４ａを有するものとすることが望ましい。これにより、この複数の各段差面の向きを各段差面毎に任意の方向に設定することにより、超音波の放射方向及び受信方向を、反射面１４ａの細分化により細かく設定して検出範囲を調整することができ、超音波センサ１２の指向性を設定された所望の指向性に制御することを容易とすることができる。
【００５０】
この場合、図示の実施の形態では、図１に示すように、中央に正面に反射する反射面を配置し、その左右に４つずつ、計９段階の段差方式としているが、この形態に限定されることはなく、必要に応じて、適宜な設定とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、とりわけ、例えば、ショベルカーやブルドーザー、フォークリフト等の重機や、トラクター等の耕耘機、また、一般の車両等の車体に取り付けられて、人や他の車両、構造物等の検出対象との衝突を回避するために、これらの検出対象を検出することに広く適用することができると共に、医療の分野における画像診断装置等に応用することもできる余地がある。
【符号の説明】
【００５２】
１０  超音波センサシステム
１２  超音波センサ
１４  反射体
１４Ａ  主反射体
１４ａ  主反射体の反射面
１４Ｂ  副反射体
１４ｂ  副反射体の反射面
【図１】
2019049432.tif 000003
【図２】
2019049432.tif 000004
【図３】
2019049432.tif 000005