DE102008040911A1 - Verfahren zum Senden einer Ultraschallwelle und Vorrichtung zum Senden einer Ultraschallwelle - Google Patents

Verfahren zum Senden einer Ultraschallwelle und Vorrichtung zum Senden einer Ultraschallwelle Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Senden einer Ultraschallwelle offenbart. Das Verfahren beinhaltet ein Auswählen einer ersten Kombination von Sendeelementen aus mehreren Sendeelementen, wobei die erste Kombination von Sendeelementen mindestens zwei Sendeelemente beinhaltet, die aneinander angrenzen, und ein Schwingenlassen der Sendeoberflächen der ersten Kombination von Sendeelementen in einer im Wesentlichen gleichen Phase, um die Ultraschallwelle mit einer ersten Richtcharakteristik zu senden. Die erste Richtcharakteristik ist zu einer zweiten Richtcharakteristik der Ultraschallwelle unterschiedlich, die aus einem einzelnen Sendeelement gesendet wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Senden einer Ultraschallwelle und eine Vorrichtung zum Sende einer Ultraschallwelle.
  • Ein Ultraschallsensor ist zum Messen einer Stelle eines Hindernisses verwendet worden, das vor dem Ultraschallsensor vorhanden ist, und ist zum Erfassen einer Form des Hindernisses verwendet worden.
  • Ein derartiger Ultraschallsensor beinhaltet ein Sendeelement und ein Empfangselement. Das Sendeelement sendet eine Ultraschallwelle und das Empfangselement empfängt und erfasst die Ultraschallwelle, die von einem Objekt reflektiert wird. Dadurch misst der Ultraschallsensor zum Beispiel einen Abstand zum dem Objekt, das sich um den Ultraschallsensor befindet.
  • Dieser Typ eines Ultraschallsensors beinhaltet mehrere Sensorelemente, die in gegebenen Abständen in einer Gruppe angeordnet sind. Wenn der Ultraschallsensor eine Stelle eines Hindernisses misst und eine Form des Hindernisses erfasst, ist es erforderlich, eine Zeitdauer zwischen einem Senden und Empfangen der Ultraschallwelle zu erzielen. Weiterhin ist es erforderlich, eine Zeit- oder Phasendifferenz zwischen der Ultraschallwelle, die von einem Sensorelement empfangen wird, und der, die von einem anderen Sensorelement empfangen wird, zu erzielen. In dem vorhergehenden Fall kann die Ultraschallwelle, die von dem Sendeelement gesendet wird, im Wesentlichen lediglich ein Inneres einer gegebenen Fläche erreichen. Die gegebene Fläche bestimmt einen Erfassungsbereich (das heißt einen Winkel, einen Abstand usw.) zum Erfassen eines Hindernisses. Es kann bevorzugt sein, die Sendewelle mit einer gesteuerten Richtcharakteristik der Ultraschallwelle zu senden.
  • Die JP-2004-125515 zeigt einen Ultraschallsensor, der imstande ist, eine Ultraschallwelle mit einer gesteuerten Richtcharakteristik davon zu senden. Genauer gesagt beinhaltet der Ultraschallsensor ein Empfangselement und mehrere Sendeelemente, welche Quellen zum Senden der Ultraschallwelle sind. Wenn die mehreren Sendeelemente die Ultraschallwelle senden, kann der Ultraschallsensor einen Hauptstrahl durch Phasenverschiebung abtasten.
  • Wenn das vorhergehende Verfahren zum Senden einer Ultraschallwelle verwendet wird, ist eine große Anzahl von Sendeelementen erforderlich, um eine Flexibilität, wie zum Beispiel ein Erhöhen eines Richtcharakteristik-Steuerbereichs, zu erhöhen. Daher kann eine Abmessung des Ultraschallsensors vergrößert sein.
  • Im Hinblick auf die zuvor beschriebene Schwierigkeit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Senden einer Ultraschallwelle zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens mit den in Anspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung mit den in Anspruch 10 angegebenen Maßnahmen gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Senden einer Ultraschallwelle unter Verwendung eines Ultraschallsensors geschaffen. Der Ultraschallsensor beinhaltet mehrere Sendeelemente, von denen jedes eine Sendeoberfläche zum Senden einer Ultraschallwelle aufweist. Die mehreren Sendeoberflächen sind in einer Gruppe angeordnet. Der Ultraschallsensor beinhaltet weiterhin ein Empfangselement zum Empfangen und Erfassen der Ultraschallwelle, die von einem Objekt reflektiert wird. Das Verfahren weist auf: derartiges Auswählen einer ersten Kombination von Sendeelementen aus den mehreren Sendeelementen, dass die erste Kombination von Sendeelementen mindestens zwei Sendeelemente beinhaltet, die aneinander angrenzen; und derartiges Schwingenlassen der Sendeoberflächen der ersten Kombination von Sendeelementen in einer im Wesentlichen gleichen Phase, dass die Sendeoberflächen der ersten Kombination auf eine integrale Weise schwingen, wodurch die Ultraschallwelle mit einer ersten Richtcharakteristik gesendet wird. Ein einzelnes Sendeelement ist imstande, die Ultraschallwelle mit einer zweiten Richtcharakteristik zu senden, die sich von der ersten Richtcharakteristik unterscheidet.
  • Gemäß dem vorhergehenden Verfahren ist es möglich, die Ultraschallwelle auf eine derartige Weise zu senden, dass: die erste Kombination von Sendeelementen aus den mehreren Sendeelementen derart ausgewählt wird, dass die erste Kombination von Sendeelementen mindestens zwei Sendeelemente beinhaltet, die aneinander angrenzen; und die Sendeoberflächen der ersten Kombination der Sendeelemente derart in einer im Wesentlichen gleichen Phase schwingen, dass die Sendeoberflächen der ersten Kombination auf eine integrale Weise schwingen. Ein Erfassungsbereich einer Ultraschallwelle hängt von einem Bereich einer Sendeoberfläche und einer entsprechenden charakteristischen Länge der Sendeoberfläche ab. Zum Beispiel kann die charakteristische Länge eine Seitenlänge oder eine diagonale Länge sein, wenn die Sendeoberfläche eine quadratische Form aufweist, oder kann ein Durchmesser sein, wenn die Sendeoberfläche eine kreisförmige Form aufweist. Eine längere charakteristische Länge der Sendeoberfläche bewirkt, dass die Ultraschallwelle weniger streut. Eine größere Fläche der Sendeoberfläche bewirkt, dass die Ultraschallwelle einen größeren Schalldruck aufweist. Gemäß dem vorhergehenden Verfahren schwingen die Sendeoberflächen der ersten Kombination von Sendeelementen derart in einer im Wesentlichen gleichen Phase, dass die Sendeoberflächen der ersten Kombination auf eine integrale Weise schwingen. Ein Schwingungszustand bei dem vorhergehenden Schwingen ist im Wesentlichen identisch zu einem weiteren Schwingungszustand, in dem eine Sendeoberfläche schwingt, die eine größere Fläche aufweist. Deshalb ist es möglich, die Ultraschallwelle zu senden, deren Richtcharakteristik sich von der der Ultraschallwelle unterscheidet, die von einem einzelnen Sendeelement gesendet wird. Gemäß dem vorhergehenden Verfahren ist es abhängig von einer Kombination von Sendeelementen zum Senden einer Ultraschallwelle möglich, den Erfassungsbereich der Ultraschallwelle zu ändern. Deshalb ist es möglich, ein Verfahren zum Senden einer Ultraschallwelle zu realisieren, wobei das Verfahren eine hohe Flexibilität bezüglich eines Steuerns eines Erfassungsbereichs aufweist. Gemäß dem vorhergehenden Verfahren ist es, da keine große Anzahl von Sendeelementen erforderlich ist, möglich, einen Ultraschallsensor zu verkleinern.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Senden einer Ultraschallwelle geschaffen. Die Vorrichtung weist mehrere Sendeelemente auf, von denen jedes eine Sendeoberfläche zum Senden einer Ultraschallwelle aufweist. Die Sendeoberflächen der mehreren Sendeelemente sind in einer Gruppe angeordnet. Jede Sendeoberfläche ist imstande, zu schwingen, um die Ultraschallwelle mit einer ersten Richtcharakteristik zu senden. Die Vorrichtung weist weiterhin ein Empfangselement auf, das dazu ausgelegt ist, die Ultraschallwelle, die von einem Objekt reflektiert wird, zu empfangen und zu erfassen. Die Vorrichtung weist weiterhin ein Schaltungselement auf. Das Schaltungselement ist dazu ausgelegt, eine erste Kombination von Sendeelementen aus den mehreren Sendeelementen derart auszuwählen, dass die erste Kombination von Sendeelementen mindestens zwei Sendeelemente beinhaltet, die aneinander angrenzen. Das Schaltungselement ist dazu ausgelegt, zu bewirken, dass die Sendeoberflächen der ersten Kombination von Sendeelementen in einer im Wesentlichen gleichen Phase derart schwingen, dass die Sendeoberflächen der ersten Kombination auf eine integrale Weise schwingen, und dadurch wird die Ultraschallwelle mit einer zweiten Richtcharakteristik von der ersten Kombination von Sendeelementen gesendet. Die erste Richtcharakteristik unterscheidet sich von der zweiten Richtcharakteristik.
  • Gemäß der vorhergehenden Vorrichtung ist es möglich, die Ultraschallwelle auf eine derartige Weise zu senden, dass: die erste Kombination von Sendeelementen aus den mehreren Sendeelementen derart ausgewählt wird, dass die erste Kombination von Sendeelementen mindestens zwei Sendeelemente beinhaltet, die aneinander angrenzen; und die Sendeoberflächen der ersten Kombination der Sendeelemente in einer im Wesentlichen gleichen Phase derart schwingen, dass die Sendeoberflächen der ersten Kombination auf eine integrale Weise schwingen. Ein Erfassungsbereich einer Ultraschallwelle hängt von einer Fläche einer Sendeoberfläche und einer entsprechenden charakteristischen Länge (zum Beispiel einer Seitenlänge oder einer diagonalen Länge bei einem Quadrat, einem Durchmesser bei einem Kreis) ab. Demgemäß bewirkt eine längere charakteristische Länge der Sendeoberfläche, dass die Ultraschallwelle weniger streut. Eine größere Fläche der Sendeoberfläche bewirkt, dass die Ultraschallwelle einen größeren Schalldruck aufweist. Gemäß der vorhergehenden Vorrichtung schwingen die Sendeoberflächen der ersten Kombination von Sendeelementen derart in einer im Wesentlichen gleichen Phase, dass die Sendeoberflächen der ersten Kombination auf eine integrale Weise schwingen. Ein Schwingungszustand bei dem vorhergehenden Schwingen ist im Wesentlichen identisch zu einem weiteren Schwingungszustand, in dem eine Sendeoberfläche schwingt, die eine größere Fläche aufweist. Deshalb ist es möglich, die Ultraschallwelle zu senden, deren Richtcharakteristik sich von der der Ultraschallwelle unterscheidet, die von einem einzelnen Sendeelement gesendet wird. Gemäß der vorhergehenden Vorrichtung ist es abhängig von einer Kombination von Sendeelementen zum Senden einer Ultraschallwelle möglich, den Erfassungsbereich der Ultraschallwelle zu ändern. Deshalb ist es möglich, eine Vorrichtung zum Senden einer Ultraschallwelle zu realisieren, wobei die Vorrichtung eine hohe Flexibilität bezüglich eines Steuerns eines Erfassungsbereichs aufweist. Gemäß der vorhergehenden Vorrichtung ist es, da keine große Anzahl von Sendeelementen erforderlich ist, möglich, die Vorrichtung zu verkleinern.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigt:
  • 1A eine schematische Draufsicht eines Ultraschallsensors, der von einer Seite eines akustischen Anpassungsteils betrachtet wird;
  • 1B eine schematische Querschnittsansicht des Ultraschallsensors, die entlang einer Linie IB-IB in 1A genommen ist;
  • 2A und 2B schematische Darstellungen zum Erläutern eines Steuerns einer Richtcharakteristik einer Ultraschallwelle;
  • 3 einen Graph eines Erfassungsbereichs und einer Richtcharakteristik einer Ultraschallwelle als eine Funktion einer Größe einer Sendeoberfläche eines Sensorelements;
  • 4A und 4B schematische Darstellungen zum Erläutern einer Richtcharakteristik einer Ultraschallwelle in einem Fall, in dem die Ultraschallwelle von lediglich einem Sensorelement gesendet wird;
  • 5A und 5B schematische Darstellungen zum Erläutern einer Richtcharakteristik eines Ultraschallsensors in einem Fall, in dem die Ultraschallwelle von vier Sensorelementen gesendet wird;
  • 6A und 6B schematische Darstellungen zum Erläutern einer Richtcharakteristik eines Ultraschallsensors in einem Fall, in dem die Ultraschallwelle von zwei Sensorelementen gesendet wird, die in einer vertikalen Richtung angeordnet sind, welche senkrecht zu einem Boden ist;
  • 7A und 7B schematische Darstellungen zum Erläutern einer Richtcharakteristik eines Ultraschallsensors in einem Fall, in dem die Ultraschallwelle von weiteren zwei Sensorelementen gesendet wird, die in einer horizontalen Richtung angeordnet sind, welche parallel zu dem Boden ist;
  • 8A und 8B schematische Darstellungen zum Erläutern einer Richtcharakteristik eines Ultraschallsensors in einem Fall, in dem die Ultraschallwelle von Sensorelementen gesendet wird, die asymmetrisch in der vertikalen Richtung und der horizontalen Richtung angeordnet sind; und
  • 9 eine Draufsicht eines weiteren Ultraschallsensors, der eine andere Anordnung von Sensorelementen aufweist.
  • Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Senden einer Ultraschallwelle werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Gemäß einer beispielhaften Verwendung der Vorrichtung und des Verfahrens in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Vorrichtung und das Verfahren an einem Hindernissensor 10, das heißt einem Ultraschallsensor 10, angewendet, der in ein Fahrzeug eingebaut ist. In der Zeichnung zeigt ein Pfeil, der mit „V" bezeichnet ist, eine vertikale Richtung, das heißt eine V-Richtung, an, welche im Wesentlichen senkrecht zu einem Boden ist. Weiterhin zeigt ein Pfeil „H" in der Zeichnung eine horizontale Richtung, das heißt H-Richtung, an, welche im Wesentlichen parallel zu dem Boden ist.
  • Ein Aufbau des Ultraschallsensors wird nachstehend beschrieben. Wie es in den 1A und 1B gezeigt ist, beinhaltet der Ultraschallsensor 10 ein Gehäuse 31, ein Schaltungselement 18 und mehrere Sensorelemente 13p, 13q, 13r, 13s. Das Schaltungselement 18 und die mehreren Sensorelemente 13p, 13q, 13r, 13s sind in dem Gehäuse 31 angeordnet. Die mehreren Sensorelemente 13p, 13q, 13r, 13s sind vier Elemente, die in einer Gruppe angeordnet sind, so dass jede Reihe in einer Längsrichtung zwei Sensorelemente aufweist und jede Reihe in einer Seitenrichtung zwei Sensorelemente aufweist. Das Schaltungselement 18 ist elektrisch mit den mehreren Sensorelementen 13p, 13q, 13r, 13s verbunden. Das Schaltungselement 18 nimmt ein Spannungssignal auf und gibt dieses aus, welches einem Senden und Empfangen einer Ultraschallwelle zugehörig ist. Der Ultraschallsensor 10 ist auf eine Stoßstange 51 des Fahrzeugs montiert. Der Ultraschallsensor 10 ist dazu ausgelegt, eine Stelle eines Hindernisses auf eine Weise eines dreidimensionalen Erfassens zu erfassen.
  • Da jedes Sensorelement 13p, 13q, 13r, 13s einen im Wesentlichen gleichen Aufbau aufweist, wird nachstehend eine Beschreibung von einem Sensorelement 13p gegeben. Das Sensorelement 13p beinhaltet ein piezoelektrisches Element 11p zum Senden und Empfangen der Ultraschallwelle. Das Sensorelement 13p beinhaltet weiterhin ein akustisches Anpassungsteil 12p, welches mit dem piezoelektrischen Element 11p verbunden ist. Das akustische Anpassungsteil 12p leitet die Ultraschallwelle, die von dem piezoelektrischen Element 11p zum Schwingen gebracht wird, und sendet die Ultraschallwelle in eine Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs. Das akustische Anpassungsteil 12p empfängt die Ultraschallwelle, die von einem Hindernis reflektiert wird, und leitet Schwingungen zu dem piezoelektrischen Element 11p. Das heißt, jedes Sensorelement 13p, 13q, 13r, 13s ist imstande, die Ultraschallwelle zu senden und zu empfangen, und wirkt als ein Sendeelement und ein Empfangselement.
  • Das piezoelektrische Element 11p besteht zum Beispiel aus Bleizirkonattitanat bzw. PZT. Das piezoelektrische Element 11p beinhaltet ein piezoelektrisches Teil, welches eine im Wesentlichen quadratische Prismenform aufweist. Ein Querschnitt des piezoelektrischen Teils ist in der Form im Wesentlichen ähnlich zu dem des akustischen Anpassungsteils 12p. Ein Paar von Elektroden ist auf Oberflächen des piezoelektrischen Teils angeordnet, wobei die Oberflächen einander gegenüberliegen. Das Paar von Elektroden ist durch Pt- oder Cu-Zerstäuben, Plattieren, Drucken einer leitfähigen Paste oder dergleichen ausgebildet. Eine der Elektroden, die sich auf der Seite des akustischen Anpassungsteils 12p befindet, wird als eine erste Elektrode 14p bezeichnet. Die andere der Elektroden, die der ersten Elektrode gegenüberliegt, wird als eine zweite Elektrode 15p bezeichnet.
  • Ein Leitungselement 11a befindet sich auf einer Seite des piezoelektrischen Elements 11p. Das Leitungselement 11a ist elektrisch mit der ersten Elektrode 14p verbunden. Die erste Elektrode 14p des piezoelektrischen Elements 11p ist über einen Draht 19, welcher eine elektrische Verbindung zu dem Leitungselement 11a aufweist, mit dem Schaltungselement 18 verbunden. Die zweite Elektrode 15p des piezoelektrischen Elements 11p ist über den Draht 19 elektrisch mit dem Schaltungselement 18 verbunden.
  • Eine Schallimpedanz des akustischen Anpassungsteils 12p ist größer als die von Luft und kleiner als die des piezoelektrischen Elements 11p. Das akustische Anpassungsteil 12p besteht aus Harz, das eine hohe Beständigkeit aufweist, wie zum Beispiel Polykarbonatharz. Die akustischen Anpassungsteile 12p bis 12s sind derart angeordnet, dass ein Abstand „d" zwischen den Mittelpunkten der angrenzenden akustischen Anpassungsteile ungefähr gleich einer Hälfte der Wellenlänge der Ultraschallwelle ist. Die akustischen Anpassungsteile 12p bis 12s sind in einer Öffnung des Gehäuses 31 befestigt. Ein Schwingungsdämpfungsteil 41 befindet sich derart zwischen Seitenoberflächen der akustischen Anpassungsteile 12p bis 12s, dass das Schwingungsdämpfungsteil 41 nahe einer Sende/Empfangsoberfläche 12a des akustischen Anpassungsteils 12p bis 12s ist. Das Schwingungsdämpfungsteil 41 befindet sich ebenso derart zwischen einer Innenwand der Öffnung des Gehäuses 31 und jedem akustischen Anpassungsteil 12p bis 12s, dass das Schwingungsdämpfungsteil 41 nahe einer Sende/Empfangsoberfläche 12a ist. Das Schwingungsdämpfungsteil 41 verhindert wirksam, dass eine Ultraschallwelle dadurch geleitet wird.
  • Das akustische Anpassungsteil 12p ist derart ausgebildet, dass: eine Breite W des akustischen Anpassungsteils 12p kleiner oder gleich einer Hälfte der Wellenlänge der Ultraschallwelle ist, die in Luft gemessen wird, und eine Dicke ungefähr gleich einem Viertel der Wellenlänge der Ultraschallwelle ist, die in dem akustischen Anpassungsteil 12p gemessen wird. Die Dicke von ungefähr einem Viertel der Ultraschallwelle bewirkt ein Erzeugen einer Stehwelle in dem akustischen Anpassungsteil 12p. Dadurch ist es möglich, eine Interferenz und eine sich ergebende Auslöschung der folgenden Ultraschallwellen einzuschränken; eine ist die Welle, die auf das akustische Anpassungsteil 12p auftrifft; und die andere ist die Welle, die von einer Grenzfläche zwischen dem akustischen Anpassungsteil 12p und dem piezoelektrischen Element 11p reflektiert wird. Daher kann das akustische Anpassungsteil 12p wirksam die Ultraschallwelle zu dem piezoelektrischen Element 11p leiten.
  • Das Schaltungselement 18 ist elektrisch mit einer elektronischen Steuereinheit bzw. ECU, die nicht gezeigt ist, verbunden, die in ein Fahrzeug eingebaut ist. Die ECU gibt ein Steuersignal zum Steuern eines Schalldrucks und einer Phase der Ultraschallwelle aus, die von dem Ultraschallsensor 10 zum Schwingen zu bringen ist. Auf der Grundlage der Steuersignale gibt das Schaltungselement 18 ein Spannungssignal derart zu dem piezoelektrischen Element 11p aus, dass das piezoelektrische Element 11p die Ultraschallwelle zum Schwingen bringt. Wenn die Ultraschallwelle empfangen wird, gibt das piezoelektrische Element 11p ein Spannungssignal, welches von einem Schalldruck und einer Phase der empfangenen Ultraschallwelle abhängt, zu dem Schaltungselement 18 aus. Auf der Grundlage des Spannungssignals, das von dem piezoelektrischen Element 11p eingegeben wird, führt das Schaltungselement 18 eine arithmetische Verarbeitung durch und gibt ein Schwingungssignal zu der ECU aus.
  • Nachstehend wird eine Erläuterung eines Erfassens eines Hindernisses unter Bezugnahme auf einen beispielhaften Fall gegeben, in dem die Ultraschallwelle von dem Sensorelement 13p gesendet wird. Die ECU gibt das Steuersignal zum Steuern des Schalldrucks und der Phase der Ultraschallwelle aus, die zu senden ist. Das Schaltungselement 18 gibt das Spannungssignal auf der Grundlage des Steuersignals, das aus der ECU ausgegeben wird, zu dem piezoelektrischen Element 11p aus. Das piezoelektrische Element 11p schwingt in Übereinstimmung mit dem Spannungssignal und dadurch lässt das piezoelektrische Element 11p die Ultraschallwelle mit einem gegeben Schalldruck und einer gegebenen Phase schwingen. Die Ultraschallwelle, die von dem piezoelektrischen Element 11p zum Schwingen gebracht wird, wird zu dem akustischen Anpassungsteil 11p geleitet und von der Sende/Empfangsoberfläche 12a des akustischen Anpassungsteils 12p nach außen gesendet. Die Ultraschallwelle, die von der Sende/Empfangsoberfläche 12a gesendet wird, kann von einem Hindernis reflektiert werden. Die reflektierte Ultraschallwelle wird von der Sende/Empfangsoberfläche 12a des akustischen Anpassungsteils 12p empfangen. Die Ultraschallwelle, die von der Sende/Empfangsoberfläche 12a empfangen wird, wird über das akustische Anpassungsteil 12p zu dem piezoelektrischen Element 11p geleitet. Die Ultraschallwelle, die zu dem piezoelektrischen Element 11p geleitet wird, wird von dem piezoelektrischen Element 11p erfasst und zu dem Spannungssignal gewandelt. Das Spannungssignal, das aus dem piezoelektrischen Element 11p ausgegeben wird, wird über das Schaltungselement 18 in die ECU eingegeben. Das Schaltungselement 18 führt die arithmetische Verarbeitung auf der Grundlage des Spannungssignals aus dem piezoelektrischen Element 11p durch.
  • Da die Sensorelemente 13p bis 13s in einer Gruppe angeordnet sind, ist es möglich, zum Beispiel eine Stelle des Hindernisses durch Erzielen einer Zeit- oder Phasendifferenz zwischen der Ultraschallwelle, die von einem Sensorelement empfangen wird, und der, die von einem weiteren Sensorelement empfangen wird, zu messen. Das Schwingungsdämpfungsteil 41 befindet sich zwischen den Sensorelementen 13p bis 13s. Daher wird die Ultraschallwelle einzeln in jedem Sensorelement 13p bis 13s geleitet und wird einzeln in jedem Sensorelement 13p bis 13s erfasst. Es ist deshalb möglich, den Ultraschallsensor mit einer bevorzugten Übersprechcharakteristik zu versehen. Es ist möglich, eine Erfassungsempfindlichkeit für eine Ultraschallwelle zu verbessern. Die Sensorelemente 13p bis 13s sind derart angeordnet, dass der Abstand „d" zwischen den Mittelpunkten von angrenzenden akustischen Anpassungsteilen 12p bis 12s ungefähr gleich einer Hälfte der Wellenlänge der Ultraschallwelle ist. Daher ist es möglich, einen Einfallswinkel der empfangenen Ultraschallwelle auf der Grundlage einer Phasendifferenz zwischen denjenigen zu erfassen, die von angrenzenden akustischen Anpassungsteilen 12p bis 12s empfangen werden. Daher ist es möglich, den Einfallswinkel der Ultraschallwelle mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen und ist es möglich, eine Messgenauigkeit eines Abstands zu dem Hindernis und eine Stelle des Hindernisses zu verbessern.
  • Ein Verfahren zum Steuern einer Richtcharakteristik der Ultraschallwelle wird nachstehend erläutert. Eine Richtcharakteristik einer Ultraschallwelle ist einem Erfassungsbereich D zugehörig. Der Erfassungsbereich D ist als zum Beispiel eine Fläche ausgedrückt, in der der Schalldruck der Ultraschallwelle ungefähr mehr als 0,7mal so groß wie der unmittelbar nahe dem Mittelpunkt der Sende/Empfangsoberfläche 12a ist. Der Erfassungsbereich D kann durch einen Erfassungsbereich L und eine Richtcharakteristik θ definiert sein. Der Erfassungsbereich L ist ein Abstand von dem Mittelpunkt der Sende/Empfangsoberfläche 12a. Die Richtcharakteristik θ ist ein Winkel zu einer Achse, die senkrecht zu der Sende/Empfangsoberfläche 12a ist. Der Erfassungsbereich L ist einer Druckdämpfung der Ultraschallwelle zugehörig. Die Richtcharakteristik θ ist einer Streuung der Ultraschallwelle zugehörig.
  • Der Erfassungsbereich L hängt von einer Fläche der Sende/Empfangsoberfläche 12a ab. Die Richtcharakteristik θ hängt von einer Länge einer Seite der Sende/Empfangsoberfläche 12a ab, wenn es angenommen wird, dass die Sende/Empfangsoberfläche 12a eine quadratische Form aufweist. Im Folgenden wird es angenommen, dass die Sende/Empfangsoberfläche 12a eine quadratische Form aufweist.
  • 2A stellt die Richtcharakteristik der Ultraschallwelle für einen Fall dar, in dem die Seite der Sende/Empfangsoberfläche 12a die Länge Sa aufweist. 2B stellt die Richtcharakteristik der Ultraschallwelle für einen Fall dar, in dem die Seite der Sende/Empfangsoberfläche 12a die Länge Sb aufweist. In den vorhergehenden Fällen ist die Länge Sa kleiner als Sb (das heißt Sa < Sb). Wenn die Seite der Sende/Empfangsoberfläche 12a die Länge Sa aufweist, weist die Ultraschallwelle den Erfassungsbereich Da auf. Wenn die Seite der Sende/Empfangsoberfläche 12a die Länge Sb aufweist, weist die Ultraschallwelle den Erfassungsbereich Db auf. Wenn die vorhergehenden zwei Fälle verglichen werden, ist die Richtcharakteristik θ größer als die Richtcharakteristik θb. Wenn die Seite der Sende/Empfangsoberfläche 12a eine kleinere Länge aufweist, wird die Richtcharakteristik θ größer. Der Erfassungsbereich La ist kleiner als Lb (La < Lb). Wenn die Seite der Sende/Empfangsoberfläche 12a eine größere Länge aufweist, wird der Erfassungsbereich L größer.
  • Wenn die Fläche der Sende/Empfangsoberfläche 12a größer wird, wird der Schalldruck der Ultraschallwelle größer und wird die Streuung der Ultraschallwelle kleiner. Das heißt, wenn sich die Fläche der Sende/Empfangsoberfläche 12a verringert, wird es schwierig, ein Hindernis zu erfassen, das von dem Fahrzeug entfernt ist, aber ist es möglich, den Erfassungsbereich auszuweiten. Wenn sich die Fläche der Sende/Empfangsoberfläche 12a erhöht, wird der Erfassungsbereich verschmälert, ist es aber möglich, das Hindernis zu erfassen, das von dem Fahrzeug entfernt ist.
  • 3 zeigt einen Graph, der schematisch den Erfassungsbereich und die Richtcharakteristik als eine Funktion der Länge der Seite der Sende/Empfangsoberfläche 12a darstellt. In dem Graph ist die vertikale Abmessung durch den Erfassungsbereich für den Fall der Seite von 2 mm normalisiert. Wenn das Sensorelement 13p, das die Sende/Empfangsoberfläche 12a mit der Seite von 5 mm aufweist, mit der mit der Seite von 2 mm verglichen wird, sieht das Sensorelement 13p, das die Oberfläche 12a mit der Seite von 5 mm aufweist, den beträchtlich größeren Erfassungsbereich als den vor, den die Seite von 2 mm vorsieht. Der Erfassungsbereich des Sensorelements 13p mit der Seite von 5 mm ist grob mehr als sechsmal so groß wie der der Seite von 2 mm. Das Sensorelement 13p, das die Sende/Empfangsoberfläche 12a mit der Seite von 2 mm aufweist, weist die Richtcharakteristik von ungefähr 75 Grad auf, während die mit der Seite von 5 mm eine kleinere Richtcharakteristik von ungefähr 20 Grad aufweist.
  • Beispielhafte Steuermuster der Richtcharakteristik der Ultraschallwellen werden nachstehend beschrieben. Die 4A und 4B zeigen erläuternde Darstellungen, die einen Fall darstellen, in dem die Ultraschallwelle von lediglich dem Sensorelement 13p gesendet wird. 4A zeigt eine schematische Darstellung, die die Richtcharakteristik der Ultraschallwelle darstellt, die entlang der V-Richtung von unten nach oben betrachtet wird. 4B zeigt eine schematische Darstellung, die die Richtcharakteristik der Ultraschallwelle darstellt, die entlang der H-Richtung betrachtet wird. Die 5A und 5B sind hinsichtlich der Betrachtungsrichtungen gleich zu den 4A bzw. 4B. Ebenso sind die 6A und 6B hinsichtlich der Betrachtungsrichtung gleich zu den 4A bzw. 4B. Der Erfassungsbereich der Ultraschallwelle, die von lediglich den Sensorelement 13p gesendet wird, ist mit D1 bezeichnet, welche im Wesentlichen isotop in der V-Richtung und der H-Richtung ist. Die Richtcharakteristik und der Erfassungsbereich der Erfassungsfläche D1 sind mit θ1 bzw. L1 bezeichnet. Die Seite der Sende/Empfangsoberfläche 12a weist die Länge S1 auf.
  • Nachstehend wird eine Erläuterung bezüglich Richtcharakteristik der Ultraschallwelle für einen Fall gegeben, in dem die Ultraschallwelle von allen der Sensorelemente 13p bis 13s gesendet wird. Wie es in den 5A und 5B gezeigt ist, schwingen beim Senden der gleichphasigen Ultraschallwelle aus dem Sensorelement 13p bis 13s die akustischen Anpassungsteile 12p bis 12s auf eine integrierte Weise. Dies ist so, da das Schwingungsdämpfungselement 41, das sich zwischen den Sensorelementen 13p bis 13s befindet, eine niedrige Elastizität aufweist und da das Schwingungsdämpfungselement 41 Schwingungen der akustischen Anpassungsteile 12p bis 12s nicht einschränkt. Ein Schwingungszustand der Sende/Empfangsoberflächen des Ultraschallsensors 10 in dem vorhergehenden Fall ist im Wesentlichen äquivalent zu einem Zustand, in dem die Ultraschallwelle von einer quadratischförmigen Sende/Empfangsoberfläche gesendet wird, die eine Seite aufweist, die zweimal so groß wie die Seite S1 ist. Es ist anzumerken, dass das vorher beschriebene „gleichphasig" nicht nur „vollständig gleichphasig" beinhaltet, sondern ebenso einen Phasenbereich beinhaltet, in dem die Sende/Empfangsoberflächen 12a der akustischen Anpassungsteile 12p bis 12s auf eine integrierte Weise schwingen.
  • Ein Effekt in dem vorhergehenden Fall ist im Wesentlichen identisch zu dem in einem Fall, in dem jede Seite der Sende/Empfangsoberfläche 12a länger wird. Deshalb ist der Erfassungsbereich D2 im Wesentlichen in der V-Richtung und der H-Richtung isotop. Weiterhin ist die Richtcharakteristik θ2 kleiner als θ1 und ist der Erfassungsbereich L2 länger als L1. Das heißt, gemäß dem vorhergehenden Verfahren zum Senden der Ultraschallwelle ist es, obgleich der Erfassungsbereich verschmälert ist, möglich, ein Hindernis zu erfassen, das fern von dem Fahrzeug ist.
  • Es ist möglich, die Anzahl der Sensorelemente 13p bis 13s zu wechseln, welche die Ultraschallwelle sendet. Dadurch ist es möglich, die Ultraschallwelle zu senden, während die Richtcharakteristik der Ultraschallwelle gewechselt wird. Die Ultraschallwelle, die den Erfassungsbereich D1 (siehe die 4A und 4B) aufweist, und die, die den Erfassungsbereich D2 (siehe die 5A und 5B) aufweist, können abwechselnd in gegebenen Zeitintervallen gesendet werden. Beim abwechselnden Senden ist es, wenn die Ultraschallwelle, die den Erfassungsbereich D1 aufweist, gesendet wird, möglich, ein Hindernis in einem breiten Bereich um das Fahrzeug zu erfassen. Wenn die Ultraschallwelle, die den Erfassungsbereich D2 aufweist, gesendet wird, ist es möglich, ein Hindernis zu erfassen, das fern von dem Fahrzeug ist. Auf die vorhergehenden Weisen ist es möglich, ein Hindernis in einem breiteren Bereich durch Wechseln der Richtcharakteristik der Ultraschallwelle unter Verwendung eines einzigen Ultraschallsensors 10 zu erfassen. Dadurch ist es zum Beispiel möglich, einen toten Bereich des Hindernissensors des Fahrzeugs zu verringern.
  • Nachstehend wird eine Erläuterung bezüglich der Richtcharakteristik des Ultraschallsensors für einen Fall gegeben, in dem zwei Sensorelemente 13p, 13r, die entlang der V-Richtung angeordnet sind, ausgewählt werden, um die Ultraschallwelle zu senden. Wenn die gleichphasige Ultraschallwelle von den Sensorelementen 13p, 13r gesendet wird, weisen die Sende/Empfangsoberflächen des Ultraschallsensors 10 einen Schwingungszustand auf, der im Wesentlichen äquivalent zu den folgenden ist. Die Ultraschallwelle wird aus einer derartigen rechteckförmigen Sende/Empfangsoberfläche gesendet, dass: eine Seite der Sende/Empfangsoberfläche in der H-Richtung eine Länge S1 aufweist; und eine andere Seite in der V-Richtung eine Länge von ungefähr zweimal so groß wie S1 aufweist.
  • Wie es in den 6A und 6B gezeigt ist, ist der Erfassungsbereich D3 zwischen der V-Richtung und der H-Richtung anisotrop. Demgemäß streut die Ultraschallwelle unterschiedlich zwischen der V-Richtung und der H-Richtung. Da die Seite in der V-Richtung effektiv länger wird, wird die Richtcharakteristik θ3 in der V-Richtung kleiner als die Richtcharakteristik θ1. Da die Seite in der H-Richtung verglichen mit einem Fall kürzer wird, in dem die Sensorelemente 13p bis 13s die Ultraschallwelle senden, wird die Richtcharakteristik θ4 in der V-Richtung kleiner als die Richtcharakteristik θ2. Da die Seite in der V-Richtung länger als die Seite in der H-Richtung ist, ist die Richtcharakteristik θ3 größer als die Richtcharakteristik θ4. Das heißt, die vorhergehenden Richtcharakteristiken weisen eine Beziehung auf, die ausgedrückt ist als: θ1 ≅ θ3 > θ4 ≅ θ2. Weiterhin ist eine Fläche der äquivalenten Sende/Empfangsoberfläche kleiner als die in einem Fall, in dem die Sensorelemente 13p bis 13s die Ultraschallwelle senden. Der Erfassungsbereich 13 ist größer als L1 und kleiner als L2. Das heißt, die Erfassungsbereiche weisen eine Beziehung auf, die ausgedrückt ist als L2 > L3 > L1.
  • Bezüglich des Erfassungsbereichs D3 ist die Richtcharakteristik in der V-Richtung (siehe 6B) verschmälert, während die Richtcharakteristik in der H-Richtung (siehe 6A) erhalten bleibt. Daher ist es, wenn ein Einfluss einer Reflexion von dem Boden möglicherweise groß ist (zum Beispiel in einem Fall, in dem das Fahrzeug auf einer unebenen Straße fährt), möglich, den Einfluss einer Reflexion von dem Boden im Wesentlichen auszuschließen.
  • Die Ultraschallwelle, die den Erfassungsbereich D1 aufweist (siehe die 4A, 4B), und die, die den Erfassungsbereich D3 aufweist, werden abwechselnd in vorbestimmten Zeitintervallen gesendet. Beim abwechselnden Senden ist es, wenn die Ultraschallwelle, die den Erfassungsbereich D1 aufweist, gesendet wird, möglich, ein Hindernis in einem breiten Bereich um das Fahrzeug zu erfassen. Wenn die Ultraschallwelle, die den Erfassungsbereich D3 aufweist, gesendet wird, ist es möglich, ein Hindernis, das fern und außerhalb des Erfassungsbereichs D1 ist, mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen, während der Einfluss einer Reflexion an dem Boden im Wesentlichen ausgeschlossen wird.
  • Ein anderes Paar von zwei Sensorelementen 13p, 13q kann ausgewählt werden, um die Ultraschallwelle zu senden. Das andere Paar von zwei Sensorelementen 13p, 13q ist in einer Linie angeordnet, die parallel zu dem Boden ist (das heißt in der H-Richtung). Wie es in den 7A und 7B gezeigt ist, ist die Richtcharakteristik der Ultraschallwelle gemäß dem vorhergehenden Aufbau im Wesentlichen gleich zu einer um 90 Grad gedrehten Richtcharakteristik des Erfassungsbereichs D3, der in den 6A und 6B dargestellt ist, wobei die Drehung um die Senderichtung der Ultraschallwelle durchgeführt wird. Gemäß den vorhergehenden Weisen ist es möglich, die Richtcharakteristik in der H-Richtung zu verschmälern.
  • Die Ultraschallwelle, die den Erfassungsbereich D2 (siehe die 5A, 5B) aufweist, und die Ultraschallwelle, die in den 7A und 7B dargestellt ist, können abwechselnd in vorbestimmten Zeitintervallen gesendet werden. Bei einem abwechselnden Senden ist es, wenn die Ultraschallwelle, die den Erfassungsbereich D2 aufweist, gesendet wird, möglich, ein Hindernis zu erfassen, das entlang einer Fahrrichtung des Fahrzeugs vorhanden ist. Wenn die gezeigte Ultraschallwelle, wie sie in den 7A, 7B dargestellt ist, gesendet wird, ist es möglich, ein Hindernis auf einer Straße, wie zum Beispiel einen Rand und eine Rille, zu erfassen, da die Ultraschallwelle, wie sie in den 7A und 7B dargestellt ist, einen breiteren Erfassungsbereich in der V-Richtung aufweist.
  • Zum Senden einer Ultraschallwelle kann eine andere Kombination von Sensorelementen aus den Sensorelementen 13p bis 13s derart ausgewählt werden, dass die ausgewählten Sensorelemente asymmetrisch zwischen der H-Richtung und der V-Richtung angeordnet sind. Zum Beispiel weist, wie es in 8A gezeigt ist, wenn die Ultraschallwelle aus den Sensorelementen 13q, 13r gesendet wird, die gesendete Ultraschallwelle einen Erfassungsbereich D4 auf. Der Erfassungsbereich D4 weist eine flache Form auf und ist um 45 Grad zu dem Boden geneigt. Alternativ weist, wie es in 8B gezeigt ist, wenn die Ultraschallwelle aus den Sensorelementen 13q, 13r, 13s gesendet wird, die gesendete Ultraschallwelle einen Erfassungsbereich D5 auf, welcher eine grobe rechteckige Form aufweist. Wenn eine Umgebung laut ist, ist es möglich, eine Robustheit durch Vergleichen eines Empfangssignals für einen Fall bei einem Übertragen der Ultraschallwelle, die die vorbeeinflussten Richtcharakteristiken aufweist, und der für einen Fall bei einem Senden der Ultraschallwelle (zum Beispiel D1, D2, D3) mit den anderen Richtcharakteristiken zu verbessern.
  • Es ist möglich, die Ultraschallwelle zu senden, während eine Kombination der ausgewählten Sensorelemente gewechselt wird. Es ist dadurch möglich, eine Richtung zu einem Hindernis zu bestimmen. Es ist beliebig, die Richtcharakteristiken gemäß einem Zielobjekt und einem Erfassungszweck zu kombinieren.
  • In den vorhergehenden Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird das piezoelektrische Element als ein Sendeelement zum Senden der Ultraschallwelle verwendet. Alternativ kann ein anderes Element als das Sendeelement verwendet werden. Zum Beispiel kann ein thermisch erregtes Sendeelement verwendet werden. Alternativ kann ein anderes Sendeelement verwendet werden, welches eine Membran beinhaltet, die durch ein MEMS-Verfahren in einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist.
  • In dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist jedes Sensorelement 13p bis 13s dazu ausgelegt, imstande zu sein, die Ultraschallwelle zu senden und zu empfangen. Alternativ kann jedes Sensorelement 13p bis 13s dazu ausgelegt sein, lediglich die Ultraschallwelle zu senden, und kann der Ultraschallsensor weiterhin ein Empfangselement zum Empfangen der Ultraschallwelle beinhalten.
  • Der Ultraschallsensor kann die beliebige Anzahl von Sensorelementen gemäß einer Anwendung beinhalten. Zum Beispiel können zwei Sensorelemente für ein zweidimensionales Erfassen vorbereitet sein. Alternativ können Sensorelemente derart in einer Gruppe angeordnet sein, dass jede Reihe entlang einer vorbestimmten Richtung die größere Anzahl von Sensorelementen aufweist. Genauer gesagt können sechs Sensorelemente derart in einer Gruppe angeordnet sein, dass jede Reihe entlang einer Längsrichtung drei Sensorelemente aufweist und jede Reihe entlang einer Seitenrichtung zwei Sensorelemente aufweist.
  • In dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Ultraschallsensor 19 als ein Hinderniserfassungssensor, der in ein Fahrzeug eingebaut ist, gemäß einer beispielhaften Verwendung verwendet. Alternativ können das Verfahren und die Vorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung an zum Beispiel einem Sensor für eine industrielle Verwendung, für eine Pflegeverwendung, für eine Haushaltsverwendung oder dergleichen angewendet werden.
  • Gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung zum Senden der Ultraschallwelle, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt sind, werden mindestens zwei angrenzende Sensorelemente aus den Sensorelementen 13p bis 13s ausgewählt oder kombiniert. Die Ultraschallwelle wird auf eine derartige Weise gesendet, dass die Sende/Empfangsoberflächen 12a der kombinierten Sensorelemente integral schwingen, um gleichphasige Schwingungen aufzuweisen. Da die Sende/Empfangsoberflächen 12a der ausgewählten oder kombinierten Sensorelemente integral schwingen, um die gleichphasigen Schwingungen aufzuweisen, ist es möglich, die ausgewählten Sensorelemente mit einem effektiven Schwingungszustand zu versehen, in dem sich die Sende/Empfangsoberfläche 12a effektiv erhöht. Daher ist es möglich, eine Vielfalt der Ultraschallwelle zu senden, die in dem Erfassungsbereich (zum Beispiel der Richtcharakteristik) zu der Ultraschallwelle unterschiedlich ist, die von einem einzelnen Sensorelement gesendet wird. Deshalb wird, wenn eine Kombination der Sensorelemente für ein Senden der Ultraschallwelle gewechselt wird, der Erfassungsbereich (zum Beispiel eine Richtcharakteristik) der Ultraschallwelle geändert. Es ist möglich, ein Verfahren zum Senden der Ultraschallwelle zu realisieren, wobei das Verfahren eine hohe Flexibilität eines Erfassungsflächensteuerns (zum Beispiel eines Richtcharakteristiksteuerns) der Ultraschallwelle schafft. Es ist möglich, die Erfassungsflächen auch dann zu wechseln, wenn die Anzahl von Sensorelementen klein ist. Es ist deshalb möglich, eine Abmessung des Ultraschallsensors 10 zu verringern.
  • Gemäß dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Sende/Empfangsoberflächen 12a der Sensorelemente 13p bis 13s in einer Gruppe entlang der H-Richtung und der V-Richtung angeordnet. Das Verfahren zum Senden der Ultraschallwelle gemäß dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann an einem Ultraschallsensor angewendet werden, der ein Sensorelement aufweist, das auf eine ähnliche Weise zu der gemäß dem Ultraschallsensor 10 angeordnet ist. In dem vorhergehenden Fall ist es möglich, die Richtcharakteristik der Ultraschallwelle in der H-Richtung und der V-Richtung zu steuern. Deshalb kann das Verfahren zum Senden der Ultraschallwelle geeignet in einem Ultraschallsensor verwendet werden, der in ein Fahrzeug eingebaut ist und der ein Hindernis erfasst, das um das Fahrzeug vorhanden ist.
  • In dem Ultraschallsensor 10 ist es, da jedes Sensorelement 13p bis 13s die akustischen Anpassungsteile 12p bis 12s aufweist, möglich, die Ultraschallwelle zu senden und zu übertragen, die von jedem piezoelektrischen Element 11p bis 11s zum Schwingen gebracht wird. Weiterhin befindet sich das Schwingungsdämpfungsteil 41 zwischen den Sensorelementen 13p bis 13s um die Sende/Empfangsoberfläche 12a von jedem Sensorelement 13p bis 13s. Da das Schwingungsdämpfungsteil 41 eine niedrige Elastizität aufweist, schränkt das Schwingungsdämpfungsteil 41 Schwingungen der akustischen Anpassungsteile 12p bis 12s nicht ein. Die Sende/Empfangsoberflächen 12a können auf eine wirksame Weise integral schwingen.
  • Die zwei Sensorelemente 13p, 13r, welche entlang einer Richtung senkrecht zu dem Boden angeordnet sind, können aus den mehreren Sensorelementen 13p bis 13s ausgewählt werden. Bei einem Senden Ultraschallwelle aus den vorhergehenden Elementen 13p, 13r ist ein realisierter Schwingungszustand der Elemente 13p, 13r im Wesentlichen äquivalent zu einem Zustand, in dem die Sende/Empfangsoberfläche 12a effektiv eine längere Seite in der V-Richtung aufweist. Daher ist es möglich, die Richtcharakteristik des Erfassungsbereichs D3 in der V-Richtung zu verschmälern, während die Richtcharakteristik in der H-Richtung erhalten bleibt. Deshalb ist es, wenn der Ultraschallsensor 10 in einer Umgebung arbeitet, in der der Einfluss einer Reflexion einer Ultraschallwelle an dem Boden möglicherweise groß ist (zum Beispiel fährt das Fahrzeug auf einer unebenen Straße), möglich, wirksam den Einfluss auszuschließen.
  • Ein anderes Paar von Sensorelementen 13p, 13r, welche entlang der horizontalen Richtung angeordnet sind, kann aus den mehreren Sensorelementen 13p bis 13s ausgewählt werden. Beim Senden der Ultraschallwelle aus den vorhergehenden Elementen 13p, 13r ist ein realisierter Schwingungszustand im Wesentlichen äquivalent zu einem derartigen Zustand, in dem die Sende/Empfangsoberfläche 12a effektiv eine längere Seite in der H-Richtung aufweist. Daher ist es möglich, die Richtcharakteristik in der H-Richtung zu verschmälern, während die Richtcharakteristik in der V-Richtung erhalten bleibt. Deshalb kann ein Senden einer derartigen Ultraschallwelle bevorzugt sein, wenn ein Erfassen bezüglich eines Hindernisses auf einer Straße, wie zum Beispiel eines Rands und einer Rille, durchgeführt wird.
  • Eine Kombination von Sensorelementen, welche zwischen der horizontalen und vertikalen Richtung asymmetrisch angeordnet sind, kann aus den mehreren Sensorelementen 13p bis 13s ausgewählt werden. Bei der vorhergehenden Anordnung ist es möglich, die Ultraschallwelle mit einer vorbeeinflussten Richtcharakteristik zu senden. Wenn eine Umgebung laut ist, ist es möglich, eine Robustheit auf die folgenden Weisen zu verbessern. Die Ultraschallwellen mit der vorbeeinflussten Richtcharakteristik und einer anderen Richtcharakteristik werden gesendet und es wird ein Vergleich zwischen dem Empfangssignal der Ultraschallwelle mit der vorbeeinflussten Richtcharakteristik und dem mit der anderen Richtcharakteristik durchgeführt.
  • Es ist möglich, die Ultraschallwelle zu senden, während die Richtcharakteristik davon auf die folgenden Weisen gewechselt wird: die Anzahl von Sensorelementen, welche die Ultraschallwelle senden, wird gewechselt; eine Kombination der ausgewählten Sensorelemente, welche die Ultraschallwelle senden, wird gewechselt. Gemäß den vorhergehenden Weisen ist es möglich, ein Objekt zu erfassten, während die Richtcharakteristik gewechselt wird, um einen toten Bereich zu verringern, der einem Erfassungsbereich zugehörig ist. Gemäß den vorhergehenden Weisen ist es möglich, einen Hinderniserfassungsvorgang gemäß einem Typ eines Ziel-Erfassungsobjekts und einer Stelle des Ziel-Erfassungsobjekts durchzuführen. Zum Beispiel ist es möglich, abwechselnd die Ultraschallwelle, die den ersten Erfassungsbereich D1 aufweist, aus dem Sensorelement 13p und die, die den zweiten Erfassungsbereich D2 aufweist, aus den Sensorelementen 13p bis 13s in gegebenen Zeitintervallen zu senden. Bei einem abwechselnden Senden ist es, wenn die Ultraschallwelle, die den Erfassungsbereich D1 aufweist, gesendet wird, möglich, ein Hindernis in einem breiten Bereich um das Fahrzeug zu suchen. Wenn die Ultraschallwelle, die den Erfassungsbereich D2 aufweist, gesendet wird, ist es möglich, ein Hindernis zu suchen, das sich fern von dem Fahrzeug befindet. Demgemäß lässt das vorhergehende abwechselnde Senden zu, ein Hindernis in einem größeren Bereich zu erfassen.
  • Jedes Sensorelement 13p bis 13s wirkt ebenso als ein Empfangselement zum Empfangen der Ultraschallwelle. Das heißt, das Sendeelement und das Empfangselement sind zusammen integriert. Deshalb ist es möglich, den Ultraschallsensor 10 zu verkleinern.
  • Ausgestaltete Ausführungsbeispiele
  • Erste Ausgestaltung
  • Es ist ebenso möglich, eine Richtung einer Hauptsonde durch Phasenverschieben der zu sendenden Ultraschallwelle in einem Bereich zu steuern, in dem die Sende/Empfangsoberflächen 12a der akustischen Anpassungsteile 12p bis 12s integral schwingen. Zum Beispiel ist es möglich, den Erfassungsbereich D3 auf die folgenden Weisen nach oben zu neigen. Die zwei Sensorelemente 13p, 13s, die in der V-Richtung angeordnet sind, werden aus den mehreren Sensorelementen 13p bis 13s ausgewählt. Das Sensorelement 13r gibt die Ultraschallwelle mit einer größeren Intensität aus, als es das Sensorelement 13p tut.
  • Zweite Ausgestaltung
  • Wenn eine Kombination der Sensorelemente, welche die Ultraschallwelle senden, gewechselt wird, ist es möglich, abwechselnd die Ultraschallwelle zu senden, wobei die Richtcharakteristik davon erhalten bleibt. Zum Beispiel ist es möglich, durch abwechselndes Auswählen einer Kombination der Sensorelemente 13p, 13r und einer Kombination der Sensorelemente 13q, 13s die Ultraschallwellen abwechselnd zu senden. Gemäß den vorhergehenden Weisen weist jedes Sensorelement eine Dauer auf, zu der das Sensorelement nicht arbeitet. Daher ist es möglich, ein Erhöhen der Temperatur des Sensorelements aufgrund von Wärme einzuschränken, die durch einen Betrieb des Sensorelements erzeugt wird. Es ist möglich, deshalb Intervalle eines Sendens einer Ultraschallwelle zu verringern und ein stabiles Senden zuzulassen. Weiterhin können die mehreren Sensorelemente dazu ausgelegt sein, die Ultraschallwelle abwechselnd lediglich zu senden, wenn ein Hindernis, das in einem großen Abstand erfasst worden ist, sich nahe dem Fahrzeug annähert. Dadurch ist es möglich, ein System, dem der Ultraschallsensor zugehörig ist, hinsichtlich eines Ansprechverhaltens zu verbessern.
  • Dritte Ausgestaltung
  • Die mehreren Sendeelemente zum Senden einer Ultraschallwelle können dazu ausgelegt sein, die Ultraschallwelle nicht zu empfangen und zu erfassen. Der Ultraschallsensor kann ein Empfangselement beinhalten, das die Ultraschallwelle nicht sendet, sondern die Ultraschallwelle empfängt und erfasst. Zum Beispiel empfangen, wenn die Ultraschallwelle, die den Erfassungsbereich D3 aufweist, unter Verwendung der Sensoren 13p und 13r gesendet wird, lediglich die Sensorelemente 13q und 13s die Ultraschallwelle, die von einem Hindernis reflektiert wird. Wenn die Ultraschallwelle von dem gleichen Sensorelement in einem Fall gesendet und empfangen wird, in dem sich ein Hindernis nahe dem Ultraschallsensor 10 befindet, kann ein Nachhall in dem akustischen Anpassungsteil einen Fehler verursachen. Jedoch ist gemäß den vorhergehenden Weisen das Sensorelement, das die Ultraschallwelle sendet, dazu ausgelegt, die Ultraschallwelle nicht zu empfangen. Deshalb ist es möglich, ein nahes Hindernis mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen. Mehrere Sensorelemente können dazu ausgelegt sein, die Ultraschallwelle abwechselnd lediglich zu senden, wenn sich ein Hindernis, das in einem großen Abstand erfasst worden ist, nahe dem Fahrzeug annähert. Dadurch ist es möglich, ein System, dem der Ultraschallsensor zugehörig ist, hinsichtlich eines Ansprechverhaltens zu verbessern.
  • Vierte Ausgestaltung
  • Angrenzende Sende/Empfangsoberflächen der akustischen Anpassungsteile 12p bis 12s sind in einer Linie angeordnet, die um ungefähr 45 Grad zu einer Richtung geneigt ist, die im Wesentlichen senkrecht zu dem Boden ist. Bei der vorhergehenden Anordnung weisen, wie es in 9 gezeigt ist, die akustischen Anpassungsteile 12r und 12q, die in der horizontalen Richtung angeordnet sind, einen Abstand „d" dazwischen auf. Ebenso weisen die akustischen Anpassungsteile 12p und 12s, die in der vertikalen Richtung angeordnet sind, den Abstand „d" dazwischen auf. Die akustischen Anpassungsteile 12p bis 12s sind derart angeordnet, dass der Abstand „d" ungefähr gleich einer Hälfte der Wellenlänge der Ultraschallwelle ist. In dem vorhergehenden Fall weisen die Mittelpunkte der Sende/Empfangsoberflächen 12a der angrenzenden akustischen Anpassungsteile (zum Beispiel der akustischen Anpassungsteile 12p und 12q) einen Abstand L dazwischen auf. Der Abstand L ist ungefähr (1/2)√2-mal so groß wie die Wellenlänge der Ultraschallwelle. Deshalb kann eine Fläche von jeder Sende/Empfangsoberfläche 12a bei der vorhergehenden Anordnung kleiner als die bei der Anordnung sein, die in 1 gezeigt ist. Das heißt, es ist möglich, den Ultraschallsensor 10 zu verkleinern, während ein Abstand zwischen den Sende/Empfangsoberflächen in der vertikalen Richtung oder der horizontalen Richtung aufrechterhalten wird. Es ist deshalb möglich, zum Beispiel eine Fläche, die nach außerhalb des Ultraschallsensors 10 freiliegt, auf einhalbmal so groß wie die bei der Anordnung zu verringern, die in 1 gezeigt ist.
  • Fünfte Ausgestaltung
  • Es ist möglich, ein Schwingungsrauschen durch Durchführen eines aktiven Rauschsteuerns bzw. ANC zu verringern. Bei dem ANC wird ein Sensorelement, das die Ultraschallwelle nicht sendet, in einer entgegengesetzten Phase im Vergleich zu der zu sendenden Ultraschallwelle zum Schwingen gebracht. Bei dem ANC ist es möglich, einen Nachhall in dem Sensorelement zu verringern, welches sowohl als das Sensorelement als auch als das Empfangselement wirkt.
  • Sechste Ausgestaltung
  • Zum Steuern des Erfassungsbereichs durch Kombinieren von einigen Elementen aus den mehreren Sensorelementen ist die Anzahl von Sensorelementen, welche imstande sind, die Ultraschallwelle zu senden, in dem Ultraschallsensor beliebig.
  • Siebte Ausgestaltung
  • Der Ultraschallsensor kann durch Wechseln einer Kombination von Sendeelementen einen toten Bereich verringern und einen Erfassungsbereich erhöhen. Deshalb kann der Ultraschallsensor geeignet in einem System zum Überwachen eines Bereichs um ein Fahrzeug, einem System zum Überwachen eines Roboters oder dergleichen verwendet werden.
  • Während die vorliegende Erfindung bezüglich bevorzugter Ausführungsbeispiele von ihr beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele und einen Aufbau beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung ist dazu gedacht, verschiedene ausgestaltete und äquivalente Anordnungen abzudecken. Weiterhin sind, während die verschiedenen Kombinationen und Ausgestaltungen, welche bevorzugt sind, beschrieben worden sind, andere Kombinationen und Ausgestaltungen, die mehr, weniger oder lediglich ein einziges Element beinhalten, ebenso innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
  • Vorhergehend ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Senden einer Ultraschallwelle offenbart worden. Das Verfahren beinhaltet ein Auswählen einer ersten Kombination von Sendeelementen aus mehreren Sendeelementen, wobei die erste Kombination von Sendeelementen mindestens zwei Sendeelemente beinhaltet, die aneinander angrenzen, und ein Schwingenlassen der Sendeoberflächen der ersten Kombination von Sendeelementen in einer im Wesentlichen gleichen Phase, um die Ultraschallwelle mit einer ersten Richtcharakteristik zu senden. Die erste Richtcharakteristik ist zu einer zweiten Richtcharakteristik der Ultraschallwelle unterschiedlich, die aus einem einzelnen Sendeelement gesendet wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2004-125515 [0005]

Claims (18)

  1. Verfahren zum Senden einer Ultraschallwelle unter Verwendung eines Ultraschallsensors (10), der eine Mehrzahl von Sensorelementen (13p, 13q, 13r, 13s) beinhaltet, die alle eine Sendeoberfläche (12a) zum Senden einer Ultraschallwelle aufweisen, wobei die Mehrzahl von Sendeoberflächen (12a) in einer Gruppe angeordnet ist, wobei der Ultraschallsensor (10) weiterhin ein Empfangselement (13p, 13q, 13r, 13s) zum Empfangen und Erfassen der Ultraschallwelle beinhaltet, die von einem Objekt reflektiert wird, wobei das Verfahren aufweist: derartiges Auswählen einer ersten Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) aus der Mehrzahl von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s), dass die erste Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) mindestens zwei Sendeelemente (13p, 13q, 13r, 13s) beinhaltet, die aneinander angrenzen; und derartiges Schwingenlassen der Sendeoberflächen (12a) der ersten Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) in einer im Wesentlichen gleichen Phase, dass die Sendeoberflächen (12a) der ersten Kombination auf eine integrale Weise schwingen, und dadurch Senden der Ultraschallwelle mit einer ersten Richtcharakteristik, wobei ein einzelnes Sendeelement (13p, 13q, 13r, 13s) imstande ist, die Ultraschallwelle mit einer zweiten Richtcharakteristik zu senden, und die zweite Richtcharakteristik zu der ersten Richtcharakteristik unterschiedlich ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ultraschallsensor (10) in ein Fahrzeug eingebaut ist und dazu ausgelegt ist, ein Objekt zu erfassen, das um das Fahrzeug vorhanden ist; die Sendeoberflächen (12a) der Mehrzahl von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) angeordnet sind, um eine horizontale Reihe und eine vertikale Reihe auszubilden; die horizontale Reihe im Wesentlichen parallel zu einer horizontalen Richtung ist, welche parallel zu einem Boden ist; und die vertikale Reihe im Wesentlichen parallel zu einer vertikalen Richtung ist, welche im Wesentlichen senkrecht zu dem Boden ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Sendeoberflächen (12a) der Mehrzahl von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) angeordnet sind, um eine erste geneigte Reihe und eine zweite geneigte Reihe auszubilden; jede der ersten und zweiten geneigten Reihen im Wesentlichen um 45 Grad bezüglich der vertikalen Richtung geneigt ist, die im Wesentlichen senkrecht zu dem Boden ist; und jede der ersten und zweiten geneigten Reihen Sendeelemente (13p, 13q, 13r, 13s) beinhaltet, deren Sendeoberflächen (12a) sich zueinander angrenzend befinden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, wobei jedes der Mehrzahl von Sensorelementen (13p, 13q, 13r, 13s) ein piezoelektrisches Element (11p, 11q, 11r, 11s) und ein akustisches Anpassungsteil (12p, 12q, 12r, 12s) beinhaltet; jedes piezoelektrische Element (11p, 11q, 11r, 11s) dazu ausgelegt ist, die Ultraschallwelle schwingen zu lassen; die Sendeoberfläche (12a) auf jedem akustischen Anpassungsteil (12p, 12q, 12r, 12s) angeordnet ist; die Sendeoberfläche (12a) freiliegt und zu dem Objekt gerichtet ist; das akustische Anpassungsteil (12p, 12q, 12r, 12s) von jedem Sendeelement (13p, 13q, 13r, 13s) die Ultraschallwelle, die von dem piezoelektrischen Element (11p, 11q, 11r, 11s) von jedem Sendeelement (13p, 13q, 13r, 13s) zum Schwingen gebracht wird, derart zu der Sendeoberfläche (12a) sendet, dass die Ultraschallwelle von der Sendeoberfläche (12a) gesendet wird; der Ultraschallsensor (10) weiterhin ein Schwingungsdämpfungsteil (41) beinhaltet; das Schwingungsdämpfungsteil (41) sich derart zwischen der Mehrzahl von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) befindet, dass das Schwingungsdämpfungsteil (41) jeder Sendeoberfläche (12a) nahe ist; und eine Elastizität des Schwingungsdämpfungsteils (41) kleiner als die von jedem akustischen Anpassungsteil (12p, 12q, 12r, 12s) ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die erste Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) in der vertikalen Richtung angeordnet ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die erste Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) in der horizontalen Richtung angeordnet ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die erste Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) asymmetrisch zwischen der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung angeordnet ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, das weiterhin aufweist: derartiges Auswählen einer zweiten Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) aus der Mehrzahl von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s), dass die zweite Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) bezüglich einer Anordnung und der Anzahl von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) unterschiedlich zu der ersten Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) ist; derartiges Schwingenlassen der Sendeoberflächen (12a) der zweiten Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) in einer im Wesentlichen gleichen Phase, dass die Sendeoberflächen (12a) der zweiten Kombination auf eine integrale Weise schwingen, und dadurch Senden der Ultraschallwelle mit einer dritten Richtcharakteristik, wobei die dritte Richtcharakteristik zu der ersten Richtcharakteristik unterschiedlich ist; und abwechselndes Senden der Ultraschallwelle mit der ersten Richtcharakteristik und der mit der dritten Richtcharakteristik.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei jedes Sendeelement (13p, 13q, 13r, 13s) als das Empfangselement (13p, 13q, 13r, 13s) wirkt.
  10. Vorrichtung zum Senden einer Ultraschallwelle, die aufweist: eine Mehrzahl von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s), von denen jedes eine Sendeoberfläche (12a) zum Senden einer Ultraschallwelle aufweist, wobei die Sendeoberflächen (12a) der Mehrzahl von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) in einer Gruppe angeordnet sind, wobei jede Sendeoberfläche (12a) imstande ist, einzeln zu schwingen, um die Ultraschallwelle mit einer ersten Richtcharakteristik zu senden; ein Empfangselement (13p, 13q, 13r, 13s), das dazu ausgelegt ist, die Ultraschallwelle zu empfangen und zu erfassen, die von einem Objekt reflektiert wird; und ein Schaltungselement (18), das dazu ausgelegt ist, eine erste Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) derart aus der Mehrzahl von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) auszuwählen, dass die erste Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) mindestens zwei Sendeelemente (13p, 13q, 13r, 13s) beinhaltet, die aneinander angrenzen, wobei das Schaltungselement (18) dazu ausgelegt ist, zu bewirken, dass die Sendeoberflächen (12a) der ersten Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) derart in einer im Wesentlichen gleichen Phase schwingen, dass die Sendeoberflächen (12a) der ersten Kombination auf eine integrale Weise schwingen, und dadurch die Ultraschallwelle mit einer zweiten Richtcharakteristik aus der ersten Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) gesendet wird, und die erste Richtcharakteristik zu der zweiten Richtcharakteristik unterschiedlich ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung in ein Fahrzeug eingebaut ist und dazu ausgelegt ist, ein Objekt zu erfassen, das um das Fahrzeug vorhanden ist, wobei die Sendeoberflächen (12a) der Mehrzahl von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) angeordnet sind, um eine horizontale Reihe und eine vertikale Reihe auszubilden; die horizontale Reihe parallel zu einer horizontalen Richtung ist, die im Wesentlichen parallel zu einem Boden ist; und die vertikale Reihe parallel zu einer vertikalen Richtung ist, welche im Wesentlichen senkrecht zu dem Boden ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Sendeoberflächen (12a) der Mehrzahl von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) angeordnet sind, um eine erste geneigte Reihe und eine zweite geneigte Reihe auszubilden; jede der ersten und zweiten geneigten Reihen im Wesentlichen um 45 Grad bezüglich der vertikalen Richtung geneigt ist, die im Wesentlichen senkrecht zu dem Boden ist; und jede der ersten und zweiten geneigten Reihen Sendeelemente (13p, 13q, 13r, 13s) beinhaltet, deren Sendeoberflächen (12a) sich angrenzend zueinander befinden.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 und 12, die weiterhin aufweist: ein Schwingungsdämpfungsteil (41), wobei jedes der Mehrzahl von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) ein piezoelektrisches Element (11p, 11q, 11r, 11s) und ein akustisches Anpassungsteil (12p, 12q, 12r, 12s) beinhaltet; jedes piezoelektrische Element (11p, 11q, 11r, 11s) dazu ausgelegt ist, die Ultraschallwelle schwingen zu lassen; die Sendeoberfläche (12a) auf jedem akustischen Anpassungsteil (12p, 12q, 12r, 12s) angeordnet ist; die Sendeoberfläche (12a) freiliegt und zu dem Objekt gerichtet ist; das akustische Anpassungsteil (12p, 12q, 12r, 12s) von jedem Sendeelement (13p, 13q, 13r, 13s) die Ultraschallwelle, die von dem piezoelektrischen Element (11p, 11q, 11r, 11s) von jedem Sendeelement (13p, 13q, 13r, 13s) zum Schwingen gebracht wird, derart zu der Sendeoberfläche (12a) leitet, dass die Ultraschallwelle aus der Sendeoberfläche (12a) gesendet wird; und das Schwingungsdämpfungsteil (41) sich zwischen der Mehrzahl von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) befindet und eine Elastizität aufweist, die kleiner als die ist, die jedes Sendeelement (13p, 13q, 13r, 13s) aufweist, so dass das Schwingungsdämpfungsteil (41) ein Leiten einer Schwingung zwischen einem Sendeelement (13p, 13q, 13r, 13s) zu einem anderen Sendeelement (13p, 13q, 13r, 13s) einschränkt.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die erste Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) in der vertikalen Richtung angeordnet ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die erste Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) in der horizontalen Richtung angeordnet ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die erste Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) asymmetrisch zwischen der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung angeordnet ist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Steuerschaltung (13) eine zweite Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) derart aus der Mehrzahl von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) auswählt, dass die zweite Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) zu der ersten Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) hinsichtlich eines einer Anordnung und der Anzahl von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) unterschiedlich ist; die Steuerschaltung (13) bewirkt, dass die Sendeoberflächen (12a) der zweiten Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) derart in einer im Wesentlichen gleichen Phase schwingen, dass die Sendeoberflächen (12a) der zweiten Kombination auf eine integrale Weise schwingen, und dadurch die Ultraschallwelle mit einer dritten Richtcharakteristik aus den Sendeoberflächen der zweiten Kombination von Sendeelementen (13p, 13q, 13r, 13s) gesendet wird; die dritte Richtcharakteristik zu der zweiten Richtcharakteristik unterschiedlich ist; und die Steuerschaltung (13) abwechselnd bewirkt, dass die ersten und zweiten Kombinationen schwingen, und ein abwechselndes Senden der Ultraschallwelle mit der zweiten Richtcharakteristik und der mit der dritten Richtcharakteristik bewirkt.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei jedes Sendeelement (13p, 13q, 13r, 13s) als das Empfangselement (13p, 13q, 13r, 13s) wirkt.
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