(57)【要約】【課題】障害物までの距離と角度とを容易に、且つ正確に検出する超音波センサを提供することを目的とする。【解決手段】超音波の送波を行う一の送信センサ１１０と、前記一の送信センサ１１０から送波された超音波の受波する複数の受信センサ１２０、１３０、１４０とを有する超音波センサ１００において、前記複数の受信センサ１２０、１３０、１４０は、前記一の送信センサ１１０から送波された超音波の半波長間隔に配置される構成とした。【選択図】図１
2009121936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の送波を行う一の送信センサと、
前記一の送信センサから送波された超音波を受波する複数の受信センサとを有する超音波センサにおいて、
前記複数の受信センサは、前記一の送信センサから送波された超音波の半波長間隔に配置された超音波センサ。
【請求項２】
前記複数の受信センサにおいて、受波される超音波に対する基準となる基準波がそれぞれ設定される請求項１記載の超音波センサ。
【請求項３】
前記送信センサ及び前記受信センサは、前記超音波の指向性を調整するための指向性調整部を有する請求項１又は２記載の超音波センサ。
【請求項４】
前記送信センサ及び前記受信センサは、
中空形状の本体部と、
該本体部の一端に設けられており、超音波の送受波を行う振動部と、
前記本体部の内部において前記振動部に配設された圧電素子とを有し、
前記指向性調整部は、前記振動部において前記圧電素子の配設側とは反対側に設けられている請求項３記載の超音波センサ。
【請求項５】
前記送信センサ及び前記受信センサは、弾性樹脂により保持されている請求項１ないし４の何れか一項に記載の超音波センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波センサに係り、特に障害物の角度を検出する超音波センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波センサは、超音波を利用してセンシングを行うものである。超音波センサは、圧電素子から超音波パルス信号を間欠的に送信し、周辺に存在する障害物からの反射波を圧電素子で受信することにより物体を検知する。
【０００３】
この種の超音波センサのうち、車載用として用いられる超音波センサは、車両の周辺監視を行うために車両のバンパーなどに取り付けられる。このため、車載用の超音波センサでは、車両周辺に存在する障害物を確実に検出するために、路面と水平方向の指向性を広くし、路面を検出しないように垂直方向の指向性を狭くする必要がある。またこの種の超音波センサでは、障害物までの距離と角度とを正確に検出することが必要である。
【０００４】
例えば特許文献１には、アレイ状に配置された素子から送信波を送信し、障害物での反射波を各素子で受信し、障害物までの共通と角度を算出する障害物検出装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００６−３４３３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１記載の発明では、同一の素子を送信用と受信用に切り替えて使用するための切替制御と、送受波の際に超音波に所定の指向性を持たせるための位相制御を行っているため、送受波の制御が複雑である。
【０００６】
本発明は、上記の事情を鑑みてこれを解決すべくなされたものであり、障害物までの距離と角度とを容易に、且つ正確に検出する超音波センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために本発明では、以下の各部を有することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項１記載の発明に係る超音波センサは、
超音波の送波を行う一の送信センサ（１１０）と、
前記一の送信センサ（１１０）から送波された超音波を受波する複数の受信センサ（１２０、１３０、１４０）とを有する超音波センサ（１００）において、
前記複数の受信センサ（１２０、１３０、１４０）は、前記一の送信センサ（１１０）から送波された超音波の半波長間隔に配置されたものである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、
請求項１記載の超音波センサにおいて、
前記複数の受信センサ（１２０、１３０、１４０）において、受波される超音波に対する基準となる基準波がそれぞれ設定されるものである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、
請求項１又は２に記載の超音波センサにおいて、
前記送信センサ（１１０）及び前記受信センサ（１２０、１３０、１４０）は、前記超音波の指向性を調整するための指向性調整部（１１１、１２１、１３１、１４１）を有するものである。
【００１１】
請求項４記載の発明は、
請求項３記載の超音波センサにおいて、
前記送信センサ（１１０）及び前記受信センサ（１２０、１３０、１４０）は、
中空形状の本体部（１１２）と、
該本体部（１１２）の一端に設けられており、超音波の送受波を行う振動部（１１３）と、
前記本体部（１１２）の内部において前記振動部（１１３）に配設された圧電素子（１１４）とを有し、
前記指向性調整部（１１１、１２１、１３１、１４１）は、前記振動部（１１３）において前記圧電素子（１１４）の配設側とは反対側に設けられているものである。
【００１２】
請求項５記載の発明は、
請求項１ないし４の何れか一項に記載の超音波センサにおいて、
前記送信センサ（１１０）及び前記受信センサ（１２０、１３０、１４０）は、弾性樹脂（１５０）により保持されているものである。
【００１３】
なお、上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、障害物までの距離と角度を容易に、且つ正確に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の超音波センサは、一つの送信センサに対し複数の受信センサがλ／２間隔で配置されて構成されている。本発明の超音波センサでは、この構成により、障害物までの距離と角度を正確に、かつ容易に検出することができる。さらに本発明の超音波センサでは、送信センサと複数の受信センサのそれぞれが垂直方向に狭く、水平方向に広い指向性を有する。よって本発明の超音波センサは、車載用として車両の周辺監視を行うために車両のバンパーなどに取り付けられた場合に、路面と水平方向においてより広範囲に障害物を検知でき、さらに障害物までの距離と角度を正確に検出できる。
（第一の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第一の実施形態の超音波センサの斜視図である。
【００１６】
超音波センサ１００は、一つの送信センサ１１０と３つの受信センサ１２０、１３０、１４０と、各センサを保持するセンサ保持部１５０と、ケース体１６０とにより構成されている。
【００１７】
本実施形態の超音波センサ１００の有する送信センサ１１０は、送信センサ１１０から送波される超音波に指向性を持たせるための指向性調整部１１１を有する。また受信センサ１２０、１３０、１４０も同様に、それぞれ指向性調整部１２１、指向性調整部１３１、指向性調整部１４１を有する。本実施形態の送信センサ１１０、受信センサ１２０、１３０、１４０の構成の詳細については後述する。
【００１８】
本実施形態の超音波センサ１００において、送信センサ１１０、受信センサ１２０、１３０、１４０は、ケース体１６０内の矩形頂点上に配置されており、センサ保持部１５０は、送信センサ１１０、受信センサ１２０、１３０、１４０の配置に合わせ、各センサを取り囲むように形成されている。センサ保持部１５０は、例えばシリコンなどの弾性部材で一体形成されており、送信センサ１１０、受信センサ１２０、１３０、１４０を一体の超音波センサ１００として保持する。尚センサ保持部１５０の形状は、図１に示す形状に限定されない。センサ保持部１５０は、送信センサ１１０、受信センサ１２０、１３０、１４０が一体の超音波センサ１００を構成するように、各センサを保持できれば良い。
【００１９】
本実施形態のケース体１６０は、送信センサ１１０、受信センサ１２０、１３０、１４０の配置に合わせて略正方形状に形成されている。ケース体１６０は、例えばプラスチック等で形成されている。尚ケース体１６０の形状はこれに限定されない。ケース体１６０の形状は、各センサの配置とセンサ保持部１５０の形状に合わせて形成されても良い。
【００２０】
次に図２を参照して本実施形態の超音波センサ１００における送信センサ１１０、受信センサ１２０、１３０、１４０の配置について説明する。図２は、本発明の第一の実施形態の超音波センサの平面図である。
【００２１】
本実施形態の超音波センサ１００では、受信センサ１２０と受信センサ１３０間の間隔及び受信センサ１３０と受信センサ１４０間の間隔が、それぞれ送信センサ１１０から送波される超音波の半波長幅であるλ／２となるように配置されている。
【００２２】
より具体的には、受信センサ１２０の中心点を点Ａ、受信センサ１３０の中心点を点Ｂ、受信センサ１４０の中心点を点Ｃとした場合に、点Ａと点Ｂ間の距離Ｐ１、点Ｂと点Ｃ間の距離Ｐ２がそれぞれλ／２になるように配置した。尚本実施形態において、送信センサ１１０から送波される超音波の周波数を例えば４０ｋＨｚである。この場合には、λ／２は４．３３ｍｍであるから、距離Ｐ１及びＰ２は４．３３ｍｍとなる。
【００２３】
尚本実施形態では、各受信センサ１２０、１３０、１４０の間隔をそれぞれλ／２としたが、受信センサ１２０、１３０、１４０は、それぞれの間隔がλ／２の整数倍となるように配置されていても良い。
【００２４】
本実施形態の超音波センサ１００では、このように受信センサ１２０、１３０、１４０を配置することにより、受信された超音波の位相差から障害物の角度を検出することができる。以下に図３を参照してその原理を説明する。図３は、障害物の角度の検出を説明する図である。
【００２５】
図３に示すように、受信センサ１２０の中心点Ａ、受信センサ１３０の中心点Ｂとの距離Ｐ１、受信センサ１２０と受信センサ１３０において受信された超音波（障害物からの反射波）の位相差をΔφ、反射波の波長をλとすると、反射波の到来角度θは、式（１）のように表される。
【００２６】
【数１】
2009121936.tif 000003
式（１）において、受信センサ１２０が受信した反射波と受信センサ１３０が受信した反射波の位相差Δφを代入し、波長λに反射波の波長を代入し、距離ｄに受信センサ１２０と受信センサ１３０との間の距離Ｐ１を代入すれば、反射波の到来角度θを算出することができる。尚反射波の波長は、送信センサ１１０から送信された超音波の波長と同じであり、距離ｄに代入されるＰ１は、λ／２である。
【００２７】
よって本実施形態の超音波センサ１００では、受信センサ１２０で受信した反射波と受信センサ１３０で受信した反射波との位相差を算出すれば、反射波の到来角度θを算出することができる。すなわち障害物の角度を算出することができる。位相差の算出についての詳細は後述する。
【００２８】
尚本実施形態の超音波センサ１００において、障害物との距離は、送信センサ１１０から送波してから受信センサ１２０、１３０、１４０の何れかが反射波を受けるまでの時間により算出することができる。尚このとき、３つの受信センサ１２０、１３０、１４０のうち、距離を算出するための基準となる受信センサを予め決定しておいても良い。例えば受信センサ１２０が基準である場合には、送信センサ１１０が超音波を送波した後に受信センサ１２０が反射波を受けた時間から、障害物の距離を算出しても良い。
【００２９】
このように本実施形態の超音波センサ１００によれば、障害物の角度と距離を算出することができる。
【００３０】
次に本実施形態の超音波センサ１００による超音波の送受波について説明する。始めに図４を参照して本発明の超音波センサ１００の送信側について説明する。図４は、送信センサを駆動する送信ユニットを説明する図である。
【００３１】
本実施形態の送信センサ１１０は、送信ユニット２００により駆動される。送信ユニット２００は、送信信号駆動回路２１０、パルスタイミング信号生成回路２２０、レギュレータ２３０を有する。送信ユニット２００では、レギュレータ２３０により８Ｖの電源から５Ｖの電圧を生成し、パルス信号生成回路２２０へ供給する。パルス信号生成回路２２０は、この電圧から所定周波数のパルス信号を生成し、送信信号駆動回路２１０へ供給する。送信信号駆動回路２１０は、パルス信号に基づき送信センサ１１０から超音波を送波させる。尚本実施形態のパルス信号生成回路２２０では、例えば４０ｋＨｚのパルス信号を生成するものとした。
【００３２】
次に図５を参照して本発明の超音波センサ１００の受信側について説明する。図５は、受信センサを駆動させる受信ユニットを説明する図である。
【００３３】
本実施形態の受信センサ１２０、１３０、１４０は、それぞれが以下に説明する受信ユニットにより駆動される。ここでは、各受信センサを駆動する受信ユニットの例として、受信センサ１２０を駆動させる受信ユニット３００について説明する。
【００３４】
受信ユニット３００は、受信信号回路部３１０、増幅部３２０、ゲイン切替部３３０、位相調整部３４０、バッファ３５０を有する。受信ユニット３００では、受信センサ１２０において受信された反射波（超音波）が受信信号回路部３１０により同調されて、増幅部３２０により増幅される。増幅された受信信号は、ゲイン切替部３３０により選択された数値分増幅されて位相調整部３４０へ供給される。受信信号は、位相調整部３４０において後述する位相調整が行われ、バッファ３５０を介して超音波センサ１００が取り付けられた本体装置等に出力される。
【００３５】
ここで本実施形態の受信ユニット３００の位相調整部３４０による位相調整について説明する。
【００３６】
本実施形態では、障害物が超音波センサ１００の正面にある場合に、送信センサ１１０から超音波を送波し、受信センサ１２０で反射波を受波させる。受信ユニット３００において位相調整部３４０は、正面にある障害物からの反射波を位相０の基準波と決める調整を行う。ここでの位相とは、送信センサ１１０から送波された超音波と受信センサ１２０で受波した反射波との位相である。
【００３７】
障害物が超音波センサ１００の正面にない場合、送信センサ１１０から送波された超音波（送信波）の反射波には、障害物との角度により送信波との位相差が生じる。本実施形態の受信センサ１２０では、障害物が超音波センサ１００の正面にない場合、基準波と障害物からの反射波との位相差を検出する。
【００３８】
本実施形態では、位相調整部３４０による位相調整は、受信センサ１３０、受信センサ１４０においても同様に行われる。すなわち本実施形態の超音波センサ１００では、障害物が正面にある場合に、受信センサ１２０、１３０、１４０において受信したそれぞれの反射波を位相０の基準波とする位相調整を行う。尚本実施形態の超音波センサ１００では、例えば工場出荷前等に、位相調整部３４０による位相調整が行われても良い。
【００３９】
また本実施形態において障害物が超音波センサ１００の正面にない場合、受信センサ１２０が受ける反射波、受信センサ１３０が受ける反射波、受信センサ１４０の受ける反射波のそれぞれの間に位相差が生じる。よって本実施形態の超音波センサ１００では各受信センサ１２０、１３０、１４０で受ける反射波間の位相差により、障害物の角度を検出することができる。
【００４０】
図６は、本発明の超音波センサにおいて受信された反射波の例を示す図である。図６（Ａ）は、障害物が超音波センサ１００の正面にある場合の波形図である。図６（Ａ）では、受信センサ１２０が受けた反射波１２０Ａ、受信センサ１３０が受けた反射波１３０Ａ、受信センサ１４０が受けた反射波１４０Ａの位相が一致していることがわかる。
【００４１】
図６（Ｂ）は、障害物が超音波センサ１００の正面から７０度左側にあった場合の波形図であり、図６（Ｃ）障害物が超音波センサ１００の正面から７０度右側にあった場合の波形図である。図６（Ｂ）では、反射波１２０Ａと反射波１３０Ａ及び反射波１４０Ａとに位相差φ１が生じていることがわかる。同様に図６（Ｃ）でも、反射波１２０Ａと、反射波１３０Ａ及び反射波１４０Ａとに位相差φ２が生じていることがわかる。
【００４２】
本実施形態では、この位相差を用いて障害物の角度を算出することができる。障害物の角度は、上記した式（１）を用いて算出されても良いが、これに限定されない。障害物の角度は、例えば位相差と角度との対応表から障害物の角度が算出されても良い。位相差と角度の対応表は、例えば受信ユニット３００の有する図示しない記憶装置等に格納されていても良いし、超音波センサ１００が搭載される本体装置の有する記憶装置等に格納されていても良い。
【００４３】
このように本実施形態の超音波センサ１００によれば、受信センサ１２０、１３０、１４０で受波される反射波の位相差のみで容易に障害物の角度を算出することができる。また本実施形態の超音波センサ１００では、超音波センサ１００の正面にある障害物から反射波を受けた場合に、受信センサ１２０、１３０、１４０が受波する反射波を位相０の基準波とする調整を行うため、正確に障害物の角度を算出することができる。
【００４４】
次に本実施形態の超音波センサ１００における送信センサ１１０、受信センサ１２０、１３０、１４０の構成について説明する。
【００４５】
本実施形態の送信センサ１１０、受信センサ１２０、１３０、１４０は、同一の構成を有する。よって以下の説明では、一例として送信センサ１１０の構成について説明する。
【００４６】
図７は、本発明の超音波センサにおける送信センサを上部から見た斜視図であり、図８は本発明の超音波センサにおける送信センサを下部から見た斜視図である。
【００４７】
送信センサ１１０は、指向性調整部１１１、本体部１１２、振動部１１３、圧電素子１１４等から構成されている。
【００４８】
本体部１１２は、例えばアルミニウム等の金属材料で形成された有底円筒の形状であり、一端が開口した中空部１１５を備えている。振動部１１３は、本体部１１２の底部を形成する振動板であり、開口側とは逆側の一端に設けられて超音波の送受波を行う。圧電素子１１４、中空部１１５に内部において振動部１１３上に導電性接着剤等により固着されている。指向性調整部１１１は、振動部１１３において圧電素子１１４の配設側と反対側に配設されており、送信センサ１１０から送波される超音波の指向性を調整する。
【００４９】
本発明の送信センサ１１０では、圧電素子１１４により発生された振動部１１３の振動の伝搬を、指向性調整部１１１により抑制することで、送波される超音波に指向性を持たせる。
【００５０】
以下に指向性調整部１１１について詳細に説明する。
【００５１】
本発明の送信センサ１１０は、波長に対して振動面の面積が大きいほど指向性が鋭くなるという超音波の特性を利用したものである。送信センサ１１０では、振動部１１３に設けられた指向性調整部１１１により、振動部１１３の振動の伝搬を抑制する領域を形成して振動面積を調整し、送信センサ１１０から送波される超音波の指向性を調整する。
【００５２】
指向性調整部１１１は、図８及び図９（Ｃ）に示すように振動部１１３に厚みを設けて形成されている。指向性調整部１１１は、例えば振動部１１３と一体形成されていても良い。また指向性調整部１１１は、振動部１１３とは別に形成されており、振動部１１３に貼り付けられていても良い。また本体部１１２、振動部１１３が一体形成されており、本体部１１２と一体形成された振動部１１３に指向性調整部１１１が貼り付けられても良い。
【００５３】
送信センサ１１０では、振動部１１３に厚みを設けて形成された指向性調整部１１１により、圧電素子１１４から振動部１１３に伝搬された振動を減衰させる。そして送信センサ１１０は、振動部１１３の指向性調整部１１１が設けられていない領域において、圧電素子１１４から伝搬された振動を超音波として送波する。
【００５４】
このように本発明の超音波センサ１００における送信センサ１１０は、指向性調整部１１１を設けることにより、圧電素子１１４から振動部１１３に伝搬された振動を減衰させる振動減衰領域と、圧電素子１１４から振動部１１３に伝搬された振動をそのまま伝搬する振動伝搬領域を形成する。すなわち送信センサ１１０では、本体部１１２の外側から指向性調整部１１１を付加することで、振動減衰領域と振動伝搬領域とを形成し、振動部１１３における振動面積を調整して超音波に指向性を持たせている。
【００５５】
このため本発明の送信センサ１１０によれば、超音波に指向性を持たせる目的で本体部１１２及び振動部１１３の形状の加工を行う必要がなく、単に振動部１１３において圧電素子１１４の配設側と反対側に指向性調整部１１１を設ければ良い。また送信センサ１１０では本体部１１２及び振動部１１３の形状の加工を行う必要がないため、例えば本体部１１２の内径が圧電素子１１４の直径と略同一となる程度まで小型化することも可能である。
【００５６】
本発明の超音波センサ１００では、送信センサ１１０と受信センサ１２０、１３０、１４０は同様の構成であるから、各センサを小型化することができ、超音波センサ１００全体を小型化することができる。また本発明の超音波センサ１００では、各センサを上記の用に構成することで各センサの製造工程を簡略化することができる。
【００５７】
以下に、本発明の超音波センサ１００における送信センサ１１０について、さらに説明する。
【００５８】
図９は、本発明の超音波センサにおける送信センサを説明する図であり、図９（Ａ）は送信センサの振動部を底面としたとき、送信センサを底面視した図である。図９（Ｂ）は送信センサの振動伝搬領域を説明する図である。図９（Ｃ）は、送信センサの内部構造を模式的に説明するＡ−Ａ断面図である。
【００５９】
本実施形態の送信センサ１１０では、一対の指向性調整部１１１が圧電素子１１４の外周に沿って配置されている。送信センサ１１０では、振動部１１３に指向性調整部１１１を形成することにより、振動減衰領域１１７と、振動伝搬領域１１８とが形成される。尚厳密には振動減衰領域１１７からも圧電素子１１４により発生された振動は伝搬されるが、振動伝搬領域１１７から伝搬される振動に比べて十分に小さい振動であるから、ここではこの振動を考慮しない。
【００６０】
ここで図９（Ａ）において紙面上Ｘ軸方向を路面と水平方向とし、紙面上Ｙ方向を路面と垂直方向とすると、振動伝搬領域１１８はＹ方向に長く、Ｘ方向に短い形状となる。このため送信センサ１１０において振動伝搬領域１１８から送波される超音波は、Ｙ方向に比べてＸ方向に広い指向性を有するものとなる。
【００６１】
よって送信センサ１１０が車載用として用いられた場合には、Ｘ方向が路面と水平になるように配置すれば、路面と水平方向における指向性が広くし、路面と垂直方向における指向性を狭くすることができる。よって送信センサ１１０は、路面を検出せずに正確に車体周囲の障害物を検出することができる。
【００６２】
指向性調整部１１１は、例えば段差を形成することにより振動部１１３に厚みを形成しても良いし、傾斜面により振動部１１３に厚みを設けて形成しても良い。また指向性調整部１１１は、例えば本体部１１２と同様の金属材料等で形成されても良い。また指向性調整部１１１は、樹脂などにより形成されても良い。
【００６３】
尚本実施形態の指向性調整部１１１は、圧電素子１１４から振動部１１３に伝搬された振動を減衰させ、振動部１１３から伝搬される振動を抑制することが出来れば良く、その形状や材質はこれに限定されるものではない。また本実施形態の指向性調整部１１１は、振動伝搬領域１１８から送波される超音波の指向性を、Ｙ方向に比べてＸ方向に広い指向性を有するように調整できれば良い。よって振動部１１３における指向性調整部１１１の配設位置は本実施形態に限定されるものではない。
【００６４】
次に図９（Ｂ）を参照して振動伝搬領域１１８について説明する。
【００６５】
振動伝搬領域１１８は、略円形の領域１１８ｂと、領域１１８ｂからＹ方向に延存した略矩形状の一対の領域１１８ａにより形成されている。振動伝搬領域１１８は、領域１１８ｂと一対の領域１１８ａを有することにより、振動伝搬領域１１８の長さＹ１が長さＸ１よりも長くなるように形成される。したがって振動伝搬領域１１８から送波される超音波は、Ｙ方向に狭い指向性を有する超音波となる。
【００６６】
ここで図１０に本発明の超音波センサにおける送信センサの指向特性を示す。図１０に示す指向特性では、本実施形態の送信センサ１１０は、Ｙ方向に比べてＸ方向に広い指向性を有していることが分かる。
【００６７】
次に図９に戻って、図９（Ｃ）を参照して本実施形態の送信センサ１１０の内部構造の概略を説明する。
【００６８】
送信センサ１１０において、圧電素子１１４には端子Ｔ１が接続されており、本体部１１２には端子Ｔ２が接続されている。圧電素子１１４は導電性接着剤１１９により本体部１１２に固着されている。送信センサ１１０では、端子Ｔ１と端子Ｔ２の両端に交流電圧を印加することにより圧電素子１１４を振動させて振動部１１３から超音波パルス信号を間欠的に送信する。送信センサ１１０では、指向性調整部１１１が本体部１１２の外側に設けられているため、端子Ｔ１及び端子Ｔ２を設ける際の配線の自由度を高めることができる。
【００６９】
以上に説明したように、本実施形態の送信センサ１１０によれば、振動部１１３において圧電素子１１４の配設側と反対側に指向性調整部１１１を設ける構成としたため、本体部１１２及び振動部１１３の形状の加工を行う必要がない。また本実施形態によれば、中空部１１５への圧電素子１１４の配設作業において、圧電素子１１４の配設位置の複雑な調整をする必要がない。よって、送信センサ１１０の製造工程を簡略化することができる。また送信センサ１１０では、本体部１１２の内部に加工をする必要がないため、本体部１１２の内径が圧電素子１１４の直径と略同一となる程度まで小型化することができる。
【００７０】
また送信センサ１１０では、指向性調整部１１１は本体部１１２の外側に設けられるため、指向性調整部１１１を取り付ける際の加工において本体部１１２が邪魔になることがない。このため本体部１１２の直径を小さくしても、指向性調整部１１１を取り付ける加工を容易に行うことができる。よって本実施形態によれば、送信センサ１１０から送波される超音波に対し、容易に所望の指向性を持たせることができる。
【００７１】
尚本発明の超音波センサ１００における送信センサ１１０は、上記の構成に限定されない。以下に送信センサ１１０の別の例を示す。
【００７２】
図１１は、本発明の超音波センサ１００における別の構成の送信センサを説明する図であり、図１１（Ａ）は超音波センサの振動部を底面としたとき、超音波センサを底面視した図である。図１１（Ｂ）は、超音波センサのＢ−Ｂ断面図である。
【００７３】
図１１（Ａ）に示すように、送信センサ１１０Ａでは、図１１（Ｂ）に示すように、本体部１１２Ａの内径Ｒ１を圧電素子１１４Ａの直径Ｒ２に可能な限り近づけて構成した。本実施形態では、指向性調整部１１１Ａは、振動発生源である圧電素子１１４Ａと対向した位置にある。よって図１０に示す例の指向性調整部１１１Ａを形成する厚みは、指向性調整部１１１Ａが圧電素子１１４Ａと対向しない位置に配置されている例と比較して、厚い方が好ましい。
【００７４】
指向性調整部１１１Ａを形成する厚みを厚くすれば、指向性調整部１１１Ａが圧電素子１１４Ａと対向していても、圧電素子１１４Ａから振動部１１３Ａに伝搬された振動をより大きく減衰させることができる。このため振動減衰領域１１７Ａにおいて振動の伝搬を抑制することができ、振動伝搬領域１１８Ａから伝搬される超音波にＹ方向に狭い指向性を持たせることができる。
【００７５】
尚本実施形態の指向性調整部１１１Ａは、振動部１１３Ａの中央部に、Ｘ方向に比べてＹ方向に長い振動伝搬領域１１８Ａを構成できるように配置されていれば良い。よって指向性調整部１１１Ａの配設位置は本実施形態に限定されるものではない。
【００７６】
また図１２に、本発明の超音波センサにおける送信センサのその他の実施形態について示す。図１２（Ａ）は、矩形状の指向性調整部１１１Ｂが振動部１１３Ｂに配置された場合を示す図であり、図１２（Ｂ）は、三日月形状の指向性調整部１１１Ｃが振動部１１３Ｃに配置された場合を示す図である。
【００７７】
図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示すように、何れの場合においても、振動減衰領域１１７Ｂ、１１７Ｃと、Ｘ方向に比べてＹ方向に長い振動伝搬領域１１８Ｂ、１１８Ｃとが形成される。よって図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示す何れの形状であっても超音波の指向性を、Ｙ方向に比べてＸ方向に広い指向性を有するように調整することができ、上で説明した送信センサ１１０、１１０Ａと同様の効果を得ることができる。
【００７８】
このように本実施形態の超音波センサ１００において、送信センサ１１０、受信センサ１２０、１３０、１４０それぞれが垂直方向に比べて水平方向に近い指向性を有する。よって例えば本実施形態の超音波センサ１００によれば、車両の後方のバンパー等に複数個の超音波センサを搭載させずとも、路面を検出せずに正確に車体周囲の障害物を検出することができ、且つ障害物の角度も検出することができる。よって本実施形態の超音波センサ１００によれば、車両の外観をより好ましいものにすることができる。
（第二の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の超音波センサの第二の実施形態について説明する。図１３は、本発明の第二の実施形態の超音波センサの平面図である。図１３において、第一の実施形態の超音波センサ１００と同様の構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【００７９】
第二の実施形態の超音波センサ１００Ａは、第一の実施形態の超音波センサ１００と同様に、一の送信センサ１１０と、複数の受信センサ１２０、１３０、１４０とを有する。
【００８０】
第二の実施形態の超音波センサ１００Ａの有する送信センサ１１０、受信センサ１２０、１３０、１４０は、第一の実施形態の超音波センサ１００の有する各センサと同様の構成を有する。
【００８１】
本実施形態の超音波センサ１００Ａでは、受信センサ１２０、１３０、１４０は、三角形状の頂点上に配置されている。また受信センサ１２０の中心点Ａと受信センサ１３０の中心点Ｂとの距離Ｐ３は、λ／２又はλ／２の整数倍となるように配置されている。受信センサ１３０の中心点Ｂと受信センサ１４０の中心点Ｃの間の距離についても同様である。
【００８２】
また本実施形態の超音波センサ１００Ａの送信センサ１１０はセンサ保持部１５０Ａに保持されており、受信センサ１２０、１３０、１４０は、センサ保持部１５０Ｂにより一体的に保持されている。
【００８３】
本実施形態の超音波センサ１００Ａは、上記の構成により、第一の実施形態の超音波センサ１００と同様の効果を奏することができる。
【００８４】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第一の実施形態の超音波センサの斜視図である。
【図２】本発明の第一の実施形態の超音波センサの平面図である。
【図３】障害物の角度の検出を説明する図である。
【図４】送信センサを駆動する送信ユニットを説明する図である。
【図５】受信センサを駆動させる受信ユニットを説明する図である。
【図６】本発明の超音波センサにおいて受信された反射波の例を示す図である。
【図７】本発明の超音波センサにおける送信センサを上部から見た斜視図である。
【図８】本発明の超音波センサにおける送信センサを下部から見た斜視図である。
【図９】本発明の超音波センサにおける送信センサを説明する図である。
【図１０】本発明の超音波センサにおける送信センサの指向特性を示す
【図１１】本発明の超音波センサ１００における別の構成の送信センサを説明する図である。
【図１２】本発明の超音波センサにおける送信センサのその他の実施形態について示す図である。
【図１３】本発明の第二の実施形態の超音波センサの平面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１００、１００Ａ  超音波センサ
１１０  送信センサ
１１１  指向性調整部
１１２  本体部
１１３  振動部
１１４  圧電素子
１１５  中空部
１１７  振動減衰領域
１１８  振動伝搬領域
１２０、１３０、１４０  受信センサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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