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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug mit einer Membran und einer Wandlereinrichtung, wobei die Wandlereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Membran zum Aussenden der Ultraschallwellen anzuregen, und einer Linseneinrichtung, wobei die Membran zwischen der Wandlereinrichtung und der Linseneinrichtung derart angeordnet ist, dass die von der Membran ausgesendeten Ultraschallwellen die Linseneinrichtung passieren. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrerassistenzsystem mit zumindest einem solchen Ultraschallsensor. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Fahrerassistenzsystem. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors für ein Kraftfahrzeug.
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Das Interesse richtet sich vorliegend insbesondere auf Ultraschallsensoren für Kraftfahrzeuge. Derartige Ultraschallsensoren sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt und können beispielsweise im Frontbereich und im Heckbereich eines Kraftfahrzeugs verbaut sein. Beispielsweise können die Ultraschallsensoren an den Stoßfängern des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Die Ultraschallsensoren können beispielsweise einem Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs zugeordnet sein und Informationen über die Umgebung des Kraftfahrzeugs liefern. Beispielsweise kann mit den Ultraschallsensoren ein Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und einem Objekt beziehungsweise einem Hindernis in der Umgebung des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Das Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise dazu dienen, den Fahrer beim Einparken des Kraftfahrzeugs zu unterstützen.
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Die Ultraschallsensoren weisen üblicherweise eine Membran auf. Die Membran kann mit einer entsprechenden Wandlereinrichtung zu mechanischen Schwingungen angeregt werden. Zudem kann mit der Wandlereinrichtung eine mechanische Schwingung der Membran erfasst werden. Die Ultraschallsensoren werden insbesondere in drei aufeinanderfolgenden Betriebsphasen betrieben. Während einer Sendephase wird die Membran des Ultraschallsensors mittels der Wandlereinrichtung zu mechanischen Schwingungen angeregt. Dies hat zur Folge, dass mit dem Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal beziehungsweise Ultraschallwellen ausgesendet werden. In einer anschließenden Ausschwingphase unterbleibt eine Anregung der Membran und die Membran schwingt aus. In einer auf die Ausschwingphase folgenden Empfangsphase kann das von dem Objekt in der Umgebung reflektierte Ultraschallsignal wieder auf die Membran treffen und diese zu mechanischen Schwingungen anregen. Diese mechanischen Schwingungen können mit dem Piezoelement erfasst und in Form eines elektrischen Signals ausgegeben werden. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des reflektierten Ultraschallsignals beziehungsweise des Echos kann der Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt bestimmt werden.
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Der Nachteil eines derartigen Aufbaus besteht darin, dass eine Richtcharakteristik des Ultraschallsensors allein durch die Beschaffenheit der Membran festgelegt ist. Je nachdem wie die Membran ausgestaltet ist, eignet sich der Ultraschallsensor zur Erfassung von Objekten in der Nähe des Bodenbereichs, wie beispielsweise einer Bordsteinkante, oder eher zur Erfassung von Objekten auf Höhe des eingebauten Ultraschallsensors, wie beispielsweise Verkehrsteilnehmern.
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Um die Richtcharakteristik eines Ultraschallsensors zu optimieren, wird in der Druckschrift
DE 10 2011 121 095 A1 eine Anordnung mit einem Fahrzeugbauteil und mit einem an dem Fahrzeugbauteil angeordneten Ultraschallsensor vorgeschlagen. Der Ultraschallsensor weist eine Membran, die zum Aussenden und zum Empfangen von Ultraschallwellen ausgebildet ist, und ein Sensorgehäuse auf, in welchem der Ultraschallsensor zumindest bereichsweise angeordnet ist und über welches der Ultraschallsensor mit dem Fahrzeugbauteil verbunden ist. Zumindest eine Komponente der Anordnung ist zumindest bereichsweise aus einem schallabsorbierenden Material gebildet. Dabei ist das Fahrzeugbauteil im Bereich der Membran aus dem schallabsorbierenden Material gebildet, sodass eine akustische Linse für Ultraschallwellen gebildet ist.
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Darüber hinaus ist in dem Artikel „Mechanische Fokussierung von Ultraschallfeldern“ von Andreas Mück, Mark Achtenberg, Werner Kraus, Norman Moritz und Christian Probst ein Ultraschallprüfkopf beschrieben. Der Ultraschallprüfkopf weist einen Piezoschwinger als Wandlereinrichtung und eine akustische Linse zur Fokussierung des Ultraschallfeldes auf.
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Aus der
DE 10 2011 083 724 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Formung eines Ultraschallsignals mit einem Ultraschall-Formungskörper, der mindestens einen Hohlraum aufweist, bekannt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie ein Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art effizienter betrieben werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ultraschallsensor, durch ein Fahrerassistenzsystem, durch ein Kraftfahrzeug sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Ein erfindungsgemäßer Ultraschallsensor umfasst eine Membran, welche dazu eingerichtet ist, Ultraschallwellen auszusenden. Ferner umfasst der Ultraschallsensor eine Wandlereinrichtung, wobei die Wandlereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Membran zum Aussenden der Ultraschallwellen anzuregen. Des Weiteren umfasst der Ultraschallsensor eine Linseneinrichtung. Die Membran ist dabei zwischen der Wandlereinrichtung und der Linseneinrichtung derart angeordnet, dass die von der Membran ausgesendeten Ultraschallwellen die Linseneinrichtung passieren. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Form der Linseneinrichtung veränderbar ist und in Abhängigkeit von der Form der Linseneinrichtung eine Richtcharakteristik des Ultraschallsensors eingestellt ist.
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Der Ultraschallsensor kann an dem Kraftfahrzeug angeordnet sein. Mit dem Ultraschallsensor kann ein Objekt in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs erfasst werden. Mithilfe des Ultraschallsensors kann insbesondere der Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt bestimmt werden. Der Ultraschallsensor weist eine Membran auf, die aus Aluminium gefertigt sein kann. Ferner weist der Ultraschallsensor eine Wandlereinrichtung auf, mit der die Membran zu mechanischen Schwingungen angeregt werden kann. Dabei kann die Wandlereinrichtung mechanisch mit der Membran verbunden sein. Der Ultraschallsensor kann in einer korrespondierenden Öffnung eines Verkleidungsteils, insbesondere eines Stoßfängers, des Kraftfahrzeugs angeordnet werden. Der Ultraschallsensor kann auch zur verdeckten Anordnung hinter dem Verkleidungsteil ausgelegt sein.
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Vorliegend weist der Ultraschallsensor eine Linseneinrichtung, deren Form veränderbar ist. Mit anderen Worten kann eine Struktur oder Ausdehnung der Linseneinrichtung eingestellt werden. In Abhängigkeit von der Form der Linseneinrichtung kann eine Richtcharakteristik des Ultraschallsensors eingestellt werden. Die von der Membran ausgesendeten Ultraschallwellen sind dabei bevorzugt auf die Linseneinrichtung gerichtet. Je nachdem, welche Form die Linseneinrichtung aufweist, kann eine Hauptausbreitungsrichtung der Ultraschallwellen verändert oder eingestellt werden. Mit Hauptausbreitungsrichtung der Ultraschallwellen ist insbesondere eine Richtung gemeint, in der sich die Ultraschallwellen mit höherer Intensität ausbreiten beziehungsweise die Richtung in welche die Ultraschallwellen eine höhere Intensität aufweisen. Mit anderen Worten kann die Linseneinrichtung dazu eingerichtet sein, die Ultraschallwellen zu fokussieren. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Richtcharakteristik des Ultraschallsensors nicht festgelegt, sondern variabel einstellbar ist. Dadurch ist der Ultraschallsensor vielseitig einsetzbar. Dies ermöglicht einen effizienten Betrieb des Ultraschallsensors.
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Die Linseneinrichtung kann beispielsweise als Linse, insbesondere als Ultraschalllinse oder akustische Linse, ausgebildet sein. Insbesondere weist die Linseneinrichtung oder Linse eine vorbestimmte Linsenform, insbesondere eine bikonvexe oder eine konkavkonvexe oder eine plankonvexe Form, insbesondere Grundform, auf. Bevorzugt kann die Linseneinrichtung eine runde oder ovale Form der Außenkontur aufweisen. Mit anderen Worten kann die Linseneinrichtung an einem Außenumfang rund oder oval ausgebildet sein.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Ultraschallsensor einen Aktor aufweist, welcher mit der Linseneinrichtung gekoppelt ist, insbesondere mechanisch gekoppelt ist, und dazu eingerichtet ist, die Form der Linseneinrichtung derart zu verändern, dass die Linseneinrichtung senkrecht zu einer Hauptausbreitungsrichtung der Ultraschallwellen gestreckt oder gestaucht wird. Mit anderen Worten kann der Aktor dazu eingerichtet sein, eine Kraft auf die Linseneinrichtung auszuüben, sodass die Linseneinrichtung senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung der Ultraschallwellen gedehnt oder zusammengedrückt wird. Dazu kann der Aktor mit einer Steuereinrichtung gekoppelt oder verbunden sein, welche dazu eingerichtet ist, den Aktor anzusteuern. Die Steuereinrichtung kann zum Ansteuern des Aktors ein elektrisches Signal, beispielsweise eine zeitlich veränderliche elektrische Spannung, bereitstellen. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise durch ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs (ECU - Electronic Control Unit) oder durch die Elektronik des Ultraschallsensors selbst gebildet sein.
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Beim Strecken oder Stauchen der Linseneinrichtung kann eine Grundform oder ursprüngliche Form der Linseneinrichtung erhalten bleiben und sich eine Ausdehnung der Linseneinrichtung senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung der Ultraschallwellen ändern.
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Wird die Linseneinrichtung gestreckt, so kann ein Durchmesser der Linseneinrichtung im Vergleich zu dem Durchmesser der Linseneinrichtung in der ursprünglichen Form vergrößert werden. Durch das Strecken oder Ausdehnen der Linseneinrichtung senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung wird eine Ausdehnung der Linseneinrichtung in die Hauptausbreitungsrichtung der Ultraschallwellen kleiner. Mit anderen Worten kann durch das Strecken der Linseneinrichtung eine Dicke der Linseneinrichtung reduziert werden. Wird die Linseneinrichtung gestaucht oder zusammengedrückt, so kann ein Durchmesser der Linseneinrichtung im Vergleich zu dem Durchmesser der Linseneinrichtung in der ursprünglichen Form verkleinert werden. Durch das Stauchen der Linse senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung wird insbesondere eine Ausdehnung der Linseneinrichtung in die Hauptausbreitungsrichtung der Ultraschallwellen größer. Mit anderen Worten kann durch das Stauchen der Linseneinrichtung eine Dicke der Linseneinrichtung erhöht werden. Ein Strecken der Linseneinrichtung führt insbesondere dazu, dass die Ultraschallwellen homogen oder gleichmäßig ausgesendet werden. Dadurch kann insbesondere das Erfassen von Objekten in der Nähe des Bodenbereichs, wie beispielsweise einer Bordsteinkante, verbessert werden. Ein Stauchen der Linseneinrichtung führt insbesondere dazu, dass die Ultraschallwellen zur Mitte der Linseneinrichtung hin fokussiert werden. Dadurch kann insbesondere das Erfassen von Objekten auf Höhe des eingebauten Ultraschallsensors, wie beispielsweise Verkehrsteilnehmern, verbessert werden.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Aktor ein piezoelektrisches Element aufweist, wobei das piezoelektrische Element an einem Außenumfang der Linseneinrichtung angeordnet ist. Mit anderen Worten kann das piezoelektrische Element an einem Rand der Linseneinrichtung angeordnet sein. Damit die Form der Linseneinrichtung verändert werden kann, kann die Linseneinrichtung an einem vorbestimmten Bereich am Außenumfang der Linseneinrichtung fixiert sein und das piezoelektrische Element kann dem vorbestimmten Bereich gegenüber an dem Außenumfang angeordnet sein. Besonders bevorzugt weist der Aktor zwei piezoelektrische Elemente auf, welche an dem Außenumfang der Linseneinrichtung angeordnet sind. Insbesondere sind die zwei piezoelektrischen Elemente an dem Außenumfang einander gegenüberliegend angeordnet. Durch den Aktor ergibt sich der Vorteil, dass die Form der Linseneinrichtung auf besonders einfache und zuverlässige Art und Weise eingestellt werden kann.
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In vorteilhafter Weise ist die Linseneinrichtung aus einem elastischen Material gebildet. Besonders bevorzugt kann die Linseneinrichtung eine Linsenwand aufweisen, welche eine Linsenkammer einschließt. Die Linsenwand kann aus einem elastischen Material gebildet sein. In der Linsenkammer kann eine Linsenflüssigkeit aufgenommen sein. Alternativ kann die Linseneinrichtung aus einem elektroaktiven Polymer gebildet sein. Elektroaktive Polymere sind insbesondere Polymere, die durch das Anlegen einer elektrischen Spannung ihre Form ändern. Zusätzlich oder alternativ kann die Linseneinrichtung aus einem transparenten oder teiltransparenten Material gebildet sein.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Ultraschallsensor ein Horn aufweist, wobei die Linseneinrichtung in dem Horn aufgenommen ist, wobei das Horn an der Membran angeordnet ist. Das Horn kann dazu eingerichtet sein, die Linseneinrichtung zu halten oder zu lagern. Mit anderen Worten kann das Horn dazu eingerichtet sein, die Linseneinrichtung einzufassen. Bei Ultraschallsensoren dient das Horn bevorzugt dazu, eine Abstrahlung der Ultraschallwellen in Luft zu verbessern. Da die Linseneinrichtung in dem Horn angeordnet ist oder von dem Horn gehalten ist, kommt dem Horn eine Doppelfunktion zugute. Zum einen kann die Abstrahlung der Ultraschallwellen in Luft verbessert werden und zum anderen kann die Linseneinrichtung besonders zuverlässig gehalten werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass kein zusätzliches Element benötigt wird, um die Linseneinrichtung zu fixieren.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst zumindest einen erfindungsgemäßen Ultraschallsensor. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren aufweist. Diese Ultraschallsensoren können beispielsweise verteilt an dem Kraftfahrzeug angeordnet sein. Das Fahrerassistenzsystem kann insbesondere als sogenannte Einparkhilfe ausgebildet sein.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben eines Ultraschallsensors für ein Kraftfahrzeug. Hierbei werden Ultraschallwellen mittels einer Membran ausgesendet. Zum Aussenden der Ultraschallwellen wird die Membran mittels einer Wandlereinrichtung angeregt. Ferner weist der Ultraschallsensor eine Linseneinrichtung auf, wobei die Membran zwischen der Wandlereinrichtung und der Linseneinrichtung derart angeordnet ist, dass die von der Membran ausgesendeten Ultraschallwellen die Linseneinrichtung passieren. Mit anderen Worten sind die von der Membran ausgesendeten Ultraschallwellen auf die Linseneinrichtung gerichtet. Bei dem Verfahren wird eine Form der Linseneinrichtung geändert und dabei eine Richtcharakteristik des Ultraschallsensors in Abhängigkeit von der Form der Linseneinrichtung eingestellt. Mit anderen Worten kann im Betrieb des Ultraschallsensors in Abhängigkeit von Form der eingestellten Linseneinrichtung die Richtcharakteristik des Ultraschallsensors verändert werden. Durch eine physikalische Anpassung der Linseneinrichtung kann eine Form oder Geometrie der Linseneinrichtung verändert werden.
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Die mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Ultraschallsensor vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem, das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie das erfindungsgemäße Verfahren.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen.
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Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches ein Fahrerassistenzsystem mit einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren aufweist; und
- 2 einen Ultraschallsensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer geschnittenen Seitenansicht.
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In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 ist in dem vorliegenden Fall als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2. Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst wiederum eine Ultraschallsensorvorrichtung 3, welche eine Steuereinrichtung 4 sowie zumindest einen Ultraschallsensor 5 aufweist. Die Steuereinrichtung 4 kann beispielsweise durch ein elektronisches Steuergerät (ECU - Electronic Control Unit) des Kraftfahrzeugs 1 gebildet sein.
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Die Ultraschallsensorvorrichtung 3 gemäß 1 umfasst acht Ultraschallsensoren 5. Dabei sind vier Ultraschallsensoren 5 in einem Frontbereich 6 des Kraftfahrzeugs 1 und vier Ultraschallsensoren 5 in einem Heckbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Ultraschallsensoren 5 sind dazu ausgebildet, ein Objekt 8 in einer Umgebung 9 des Kraftfahrzeugs 1 zu erfassen. Zudem werden die Ultraschallsensoren 5 dazu verwendet, einen Abstand zwischen dem Objekt 8 und dem Kraftfahrzeug 1 zu bestimmen. Die Ultraschallsensoren 5 sind zur Datenübertragung mit der Steuereinrichtung 4 verbunden. Entsprechende Datenleitungen sind vorliegend der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
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2 zeigt einen Ultraschallsensor 5 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer geschnittenen Seitenansicht. Der Ultraschallsensor 5 umfasst eine Membran 10. Die Membran 10 kann beispielsweise aus einem Metall, insbesondere Aluminium, hergestellt sein. Darüber hinaus umfasst der Ultraschallsensor 5 eine Wandlereinrichtung 11. Die Wandlereinrichtung 11 ist als ein piezoelektrisches Element ausgebildet. Das piezoelektrische Element ist insbesondere aus einem piezoelektrischen Material hergestellt. Dabei ist das piezoelektrische Element mit der Membran 10, insbesondere mit einer Rückseite 12 der Membran 10, verbunden.
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Die Wandlereinrichtung 11 kann ferner mit der Steuereinrichtung 4 gekoppelt sein. Die Steuereinrichtung 4 kann zum Ansteuern der Wandlereinrichtung 11 ein elektrisches Signal, beispielsweise eine zeitlich veränderliche elektrische Spannung, bereitstellen. Dazu kann die Steuereinrichtung 4 einen Pulsgenerator 13 aufweisen.
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An einer Vorderseite 14 der Membran 10, gegenüber der Rückseite 12 der Membran, ist ferner eine Linseneinrichtung 15 oder Linse angeordnet. Die Linseneinrichtung 15 weist eine plankonkave Form auf. Die Linseneinrichtung 15 ist in einem Horn 16, welches an der Vorderseite 14 der Membran 10 angeordnet ist, aufgenommen. Das Horn 16 dient einerseits zur Lagerung der Linseneinrichtung 15 und andererseits zur Verbesserung der Abstrahlung von Ultraschallwellen 17, welche von der Membran 10 ausgesendet werden. Die Membran 10, die Wandlereinrichtung 11, der Pulsgenerator 13, die Linseneinrichtung 15 und das Horn 16 sind in einem Gehäuse 18 aufgenommen oder angeordnet.
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Mit Hilfe der Linseneinrichtung 15 kann eine Richtcharakteristik des Ultraschallsensors 5 eingestellt werden. Zum Einstellen der Richtcharakteristik kann eine Form der Linseneinrichtung 15 verändert werden. Beim Verändern der Form der Linseneinrichtung 15 kann die Linseneinrichtung 15 senkrecht zu einer Hauptausbreitungsrichtung 19 der Ultraschallwellen 17 gestreckt oder gestaucht werden. Beim Ändern der Form wird die Linseneinrichtung 15 senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung 19 zusammengedrückt oder auseinander gezogen. Bevorzugt ist die Linseneinrichtung 15 dazu aus einem elastischen Material gebildet.
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Ferner kann die Form der Linseneinrichtung 15 mit Hilfe eines Aktors (in 2 nicht dargestellt) eingestellt oder verändert werden. Der Aktor ist dazu eingerichtet eine Kraft auf die Linseneinrichtung 15 auszuüben, insbesondere eine Zugkraft oder eine Druckkraft. Der Aktor kann durch eine weitere Steuereinrichtung (in 2 nicht gezeigt) angesteuert werden. Beispielsweise kann der Aktor ein piezoelektrisches Element aufweisen, welches aus einem piezoelektrischen Material gebildet ist. Durch die Ansteuerung des piezoelektrischen Elements kann die Linseneinrichtung 15 sich senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung 19 ausdehnen oder zusammenziehen.
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Das piezoelektrische Element kann an einem Außenumfang oder Rand der Linseneinrichtung 15 angeordnet sein. Damit die Form der Linseneinrichtung 15 verändert werden kann, kann die Linseneinrichtung 15 an einem vorbestimmten Bereich am Außenumfang der Linseneinrichtung 15 fixiert sein und das piezoelektrische Element kann dem vorbestimmten Bereich gegenüber an dem Außenumfang angeordnet sein. Besonders bevorzugt weist der Aktor zwei piezoelektrische Elemente auf, welche an dem Außenumfang der Linseneinrichtung 15 angeordnet sind. Insbesondere sind die zwei piezoelektrischen Elemente an dem Außenumfang einander gegenüberliegend angeordnet. Bevorzugt sind die zwei piezoelektrischen Elemente derart an dem Außenumfang einander gegenüberliegend angeordnet, dass die Linseneinrichtung 15 senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung 19 gestreckt oder gestaucht werden kann.
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Anstelle einen Aktor vorzusehen, kann die Linseneinrichtung 15 aus einem elektroaktiven Polymer gebildet sein. Dabei kann die Linseneinrichtung 15 direkt mit der weiteren Steuereinrichtung gekoppelt sein, welche zur Änderung der Form der Linseneinrichtung 15 ein elektrisches Signal, an die Linseneinrichtung 15 ausgibt. Die weitere Steuereinrichtung kann durch die Elektronik des Ultraschallsensors 5 selbst gebildet sein. Die weitere Steuereinrichtung kann ebenfalls in dem Gehäuse 18 des Ultraschallsensors 5 aufgenommen sein.
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Übt der Aktor eine Zugkraft auf die Linseneinrichtung 15 aus, so wird die Linseneinrichtung 15 senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung 19 gestreckt. Übt der Aktor eine Druckkraft auf die Linseneinrichtung 15 aus, so wird die Linseneinrichtung 15 senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung 19 gestaucht oder zusammengedrückt. Beim Strecken oder Stauchen der Linseneinrichtung 15 kann eine Grundform oder ursprüngliche Form der Linseneinrichtung 15 erhalten bleiben und sich eine Ausdehnung der Linseneinrichtung 15 senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung 19 der Ultraschallwellen 17 ändern. Wird die Linseneinrichtung 15 gestreckt, so kann beispielsweise ein Durchmesser der Linseneinrichtung 15 im Vergleich zu dem Durchmesser der Linseneinrichtung 15 in der ursprünglichen Form vergrößert werden. Durch das Strecken oder Ausdehnen der Linseneinrichtung 15 senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung 19 wird die Ausdehnung der Linseneinrichtung 15 in die Hauptausbreitungsrichtung 19 der Ultraschallwellen kleiner. Mit anderen Worten kann durch das Strecken der Linseneinrichtung 15 eine Dicke der Linseneinrichtung 15 in Richtung der Hauptausbreitungsrichtung 19 reduziert werden. Wird die Linseneinrichtung 15 gestaucht oder zusammengedrückt, so kann beispielsweise der Durchmesser der Linseneinrichtung 15 im Vergleich zu dem Durchmesser der Linseneinrichtung 15 in der ursprünglichen Form verkleinert werden. Durch das Stauchen der Linseneinrichtung 15 senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung 19 wird die Ausdehnung der Linseneinrichtung 15 in die Hauptausbreitungsrichtung 19 der Ultraschallwellen größer. Mit anderen Worten kann durch das Stauchen der Linseneinrichtung 15 eine Dicke der Linseneinrichtung 15 erhöht oder vergrößert werden. Ein Strecken der Linseneinrichtung führt insbesondere dazu, dass die Ultraschallwellen 17 homogen oder gleichmäßig ausgesendet werden. Ein Stauchen der Linseneinrichtung 15 führt insbesondere dazu, dass die Ultraschallwellen 17 zu einer Mitte der Linseneinrichtung 15 hin fokussiert werden.
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Insgesamt ist durch die Erfindung ein Ultraschallsensor mit eingebauter Linseneinrichtung besch rieben.
