(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の超音波変換器を用いて物体の距離を測定する装置において、
超音波変換器が静電超音波変換器であり、
該静電超音波変換器は、超音波変換器（９）の個数に一致する個数の電極（１）およびこれ等の電極に接続するパターン導体（２）が形成されるようにパターン構造にされた第一金属層（３）と、第一金属層（３）の上に配置された絶縁層（４）と、第一金属層で形成された電極（１）に対して振動性の対向電極を形成するため前記絶縁層の上に配置された全面が平坦な第二金属層（５）とで形成されており、
前記絶縁層（４）は、第一金属層（３）で形成された超音波変換器（９）の電極（１）のところに空気クッションを形成する開口部（４ａ）を有する
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
第一金属層（３）は一枚のシート上に付けてあることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
絶縁層（４）は一枚の絶縁シートであることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
第二金属層（５）は絶縁層（４）の上に取り付けてあることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記絶縁シート（６）は超音波変換器（９）の保護膜を形成することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記第一金属層（３）、前記絶縁層（４）及び前記第二金属層（５）は柔軟に形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記第一金属層（３）、前記絶縁層（４）及び前記第二金属層（５）は約１／１０ｍｍの最大厚さを持つことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の装置。
【請求項８】
物体の距離を測定する自動車用の設備において、自動車が請求項１〜７の何れか１つに記載の装置を少なくとも一つ有することを特徴とする設備。
【請求項９】
前記第一金属層（３）、前記絶縁層（４）及び前記第二金属層（５）は自動車の外側部品（８，１０）に固定されていることを特徴とする請求項８に記載の設備。
【請求項１０】
第一金属層（３）は外側部品（８，１０）に直接取り付けてあることを特徴とする請求項９に記載の設備。
【請求項１１】
前記第一金属層（３）、前記絶縁層（４）及び前記第二金属層（５）を担持する自動車の部品はバンパー（８）であることを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載の設備。
【請求項１２】
前記第一金属層（３）、前記絶縁層（４）及び前記第二金属層（５）を担持する部品は自動車の横保護枠（１０）であることを特徴とする請求項８〜１１の何れか１項に記載の設備。
【請求項１３】
請求項１〜７の何れか１項の装置を作製する方法において、パターン構造にされた第一金属層（３）をスクリーン印刷で形成することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１〜７の何れか１項の装置を作製する方法において、パターン構造にされた第一金属層（３）をエッチング法で形成することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多数の超音波変換器を用いて物体の距離を測定する装置、この装置を作製する方法、およびこの装置を自動車の中に配置することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツ公開特許第 31 37 745号明細書により、超音波エコー原理により距離測定を行うセンサ、特に超音波信号を放射し、障害物から反射した超音波信号を受信する超音波送信・受信変換器を用いて乗物と近接領域の障害物の間の近接距離を求めて表示するためのセンサが知られている。この変換器は中に配置されている圧電セラミックスの発振器を備えたポット変換器で構成されている。
【０００３】
更に、ドイツ公開特許第 42 01 806号明細書には、乗物とこの乗物の後にある障害物との間の距離を超音波で測定する、自動車の後進走行補助装置が開示されている。超音波パルスを出射する所要超音波発生器と障害物から反射した超音波を受信する電気音響変換器は曲がり難い合成樹脂の板に導入されている。乗物の後部バンパーには左と右にそれぞれこれ等の板の一つが配置されている。更に、圧電、磁歪あるいは他の超音波発生器が使用されることも開示されている。
【０００４】
その外、ドイツ公開特許第 44 10 895号明細書により、街路の反射を乱さないように、自動車のバンパーの適当な穴に超音波センサを取り付けて指向させることも周知である。それに従い、超音波センサには自動車の外部分の輪郭に合わせたカバーがあり、このカバーは乗物の部分全体をも覆っている。例として丈夫な合成樹脂のシートを挙げることができる。
【０００５】
説明した解決策には、センサ装置の個数が少ないため周囲を隙間なく監視することが不可能であるか、あるいは周囲全体を監視するため機械的な旋回装置が必要であると言う難点がある。
この難点を排除するため、ドイツ特許第 44 25 419号明細書には乗物用の超音波警報装置が開示されている。この警報装置には、乗物の後部バンパーに離散的に組み込まれた４つの送受信ユニットから成る後方送受信装置と、前部バンパーに同じように離散的に組み込まれた他の６つの送受信ユニットから成り、そのうちつの４つが前方の領域を、残りの２つが前右と前左のコーナー領域を監視するように配置されている前方送受信装置とがある。しかし、このような多数のセンサは必然的に組立経費や製造コストを高くする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、検出すべき周囲の領域を完全に監視でき、組立を簡単に低経費で行える、冒頭に述べた種類の物体の距離を測定する装置を提供することにある。更に、この発明の課題は前記装置を備えた物体の距離を測定する設備および前記装置を作製する方法も提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、この発明により、多数の超音波変換器を用いて物体の距離を測定する装置にあって、超音波変換器が静電超音波変換器であり、超音波変換器９が重なった層３，４，５で形成されていることによって解決されている。
更に、上記の課題は、この発明により、物体の距離を測定する自動車用の設備にあって、自動車が上記装置を少なくとも一つ有することによって解決されている。
【０００８】
更に、上記の課題は、この発明により、前記装置を作製する方法にあって、パターン構造にされた金属層３をスクリーン印刷あるいはエッチング法で形成することによって解決されている。
この発明による他の有利な構成は特許請求の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明によれば、距離測定装置に多数の静電超音波変換器があり、これ等の超音波変換器により周波数スペクトル範囲を広くして使用できる。この場合、超音波変換器は重なった層で構成されている。超音波変換器の固定電極とこれ等の電極に接続するパターン導体はパターン構造にされた第一金属層で形成され、この金属層はエッチング法あるいはスクリーン印刷法で作製される。この金属層には、絶縁層と、この絶縁層の上に配置され、第一金属層で形成された超音波変換器の電極に対する対向電極を形成する全面的な金属層とが接続している。
【００１０】
この発明の構成によれば、絶縁層はパターン化された第一金属層の上に配置された絶縁シートである。この絶縁層は、空気クッションを形成するため、主に第一金属層で形成された超音波変換器の電極の領域に開口部を有する。
この発明の他の構成によれば、絶縁シートは電極とは反対の側を全面的に金属化処理されているので、第二金属層が形成されている。
【００１１】
他の可能性は、第二金属層を他の合成樹脂シート上に付け、このシートが同時に汚れや機械的な損傷に対する超音波変換器の保護膜として使用できる点にある。重なっている層は好ましくは可撓性のあるように形成され、厚さが約 1/10 mmであるので、設計に自由度を与える。
この発明の装置を自動車に使用すると、多数の超音波変換器を同時に形成する層が主に自動車のバンパーまたは横保護枠に取り付けられる。
【００１２】
このように形成されたサンドイッチアレーにより、多数の超音波変換器を同時に簡単に作製でき、例えば自動車の外側に低コストで取り付けできる。同時に、第一金属層の上に導線を形成することにより超音波変換器の配線経費を著しく低減できる。
【００１３】
【実施例】
以下、図面に示す実施例に基づき、この発明をより詳しく説明する。
図１には、静電超音波変換器の構造が詳しく示してある。この超音波変換器は平板コンデンサのように形成されている。薄い導電性の膜（対向電極）５が丈夫な電極１に対して取り付けてある。膜５と電極１の間に電圧Ｕを印加することにより静電力が生じ、この力により両方の電極１，５は同時に吸引される。電極１は丈夫であるため、柔軟な膜５は交番電圧Ｕにより励起されて振動する。この振動により膜は周囲の空気中に音波を発生して放射する。膜５に加わる静電力は印加電圧Ｕの自乗に比例して上昇するので、高い直流電圧Ｕ0 を印加する交番電圧Ｕに重畳させると、動作点が自乗特性曲線上を移動する。交番電圧に比較して高い直流電圧Ｕ0 を重畳させることにより、超音波変換器が直線動作する。従って、発生した力とそれによる音圧は印加された交番電圧に比例する。更に、音圧は高い全電圧により交番電圧だけを印加した場合より強くなる。
【００１４】
膜５の動きは質量と曲げ易さだけでなく、膜と電極１の間の狭い隙間７の中の空気クッションにより大きく影響を受ける。膜５が動くため空気クッションの厚さが減少すると、過圧が生じ、空気が隙間７から流れ出る。他方、両方の電極１，５の間隔が増大すると、圧力が低下し、空気が隙間７から吸引される。
膜５として、丈夫な電極１に直接載っている片側を金属化処理した合成樹脂のシート４，５を使用すると、図２に示すように所謂セール変換器（Sellwandler)が生じる。電極１は完全に平坦でないので、膜４，５は僅かな隆起１a の上に載っている。その間には、必ず薄くて曲がり易い空気クッションがあり、このクッションの中で膜4,5 が振動する。電極１の表面状態は遮断周波数と超音波変換器の感度に決定的な責任を持っている。平坦で高度に磨かれた電極１では比較的感度の低い周波数範囲は約 500 kHzまで延びる。粗くされたり皺のある電極１は高感度で低い遮断周波数を示す。電極１としては、編み目の微細な線織物を使用できるので、超音波変換器の形状は殆ど任意に形成できる。
【００１５】
例えば自動車の後方あるいは横の領域で物体とその距離を検知するには、多数の超音波変換器９が必要である。これ等の変換器は図５に示すように自動車のバンパー８あるいは横保護枠１０に配設される。散在する超音波変換器の取り付けは組立経費や配線作業の経費を高くし、デザインの点からもしばしば不満足となる。
【００１６】
図３は多数の超音波変換器を重なった層３，４，５で同時に作製できる可能性を示す。これ等の層は自動車の部品８，１０に例えば接着で取り付けできる。最下部の第一金属層３は、電極１，超音波変換器およびこの変換器に接続するパターン導体２が形成されるようにパターン構造にされる。この第一金属層３の可能な横方向の構造が図４に示してある。この場合、第一金属層３は部品８，１０に接着されている図示していない合成樹脂のシートに取り付けてある。
【００１７】
第一金属層３の上には絶縁層４があり、この絶縁層が第一金属層３と平坦な面の第二金属層５を電気的に絶縁する。絶縁層４は独自の絶縁シートで形成されている。この絶縁シートには超音波変換器の電極１，５の間に空気クッションを形成するため電極１のところに開口部４a がある。絶縁層４を独自な合成樹脂のシートで形成する場合、第一金属層３の電極１に対する対向電極５を形成する第二金属層５が、例えば超音波変換器の保護膜として使用されるシート６に取り付けてある。
【００１８】
他の可能性は、絶縁シート４を第一金属層３とは反対側で金属処理し、これにより第二金属層５を形成する点にある。この場合には、絶縁シート４と金属層５は振動する膜を形成する。こうすると必要な空気クッションが電極１の表面上に形成される。
【００１９】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明の距離測定装置により、検出すべき周囲の領域を完全に監視でき、組立を簡単に低経費で行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  静電超音波変換器の模式構造図、
【図２】  セル変換器の模式構造断面図、
【図３】  任意の数の超音波変換器を備えた層構造図、
【図４】  第一金属層の横方向を示す平面図、
【図５】  超音波変換器を配置した自動車の斜視図。
【符号の説明】
１          電極
１a         隆起
２          パターン導体
３          第一金属層
４          合成樹脂シート（膜）
４a         開口部
５          対向電極（膜）
６          保護膜用のシート
７          隙間
８          バンパー
９          超音波変換器
１０          横保護枠
Ｕ          交番電圧
Ｕ0         直流電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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