JP2001169392A - 超音波センサ - Google Patents
超音波センサInfo
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- JP2001169392A JP2001169392A JP34532199A JP34532199A JP2001169392A JP 2001169392 A JP2001169392 A JP 2001169392A JP 34532199 A JP34532199 A JP 34532199A JP 34532199 A JP34532199 A JP 34532199A JP 2001169392 A JP2001169392 A JP 2001169392A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
- G10K9/18—Details, e.g. bulbs, pumps, pistons, switches or casings
- G10K9/22—Mountings; Casings
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
- G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
- G10K9/122—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated using piezoelectric driving means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 外径寸法を大きくすることなく、かつケース
外周部の肉厚を薄くすることなく、振動面の面積を広く
して指向特性を狭くする。 【解決手段】 有底筒状をしたケース２２の底面に振動
板２３を形成し、振動板２３の内面に圧電振動素子２５
を取り付けておく。筒状をしたケース外周部２２ａの内
周面底部に凹部２４を形成し、振動板２３の直径Ａをケ
ース外周部２２ａの内径Ｄ２よりも大きくする。
外周部の肉厚を薄くすることなく、振動面の面積を広く
して指向特性を狭くする。 【解決手段】 有底筒状をしたケース２２の底面に振動
板２３を形成し、振動板２３の内面に圧電振動素子２５
を取り付けておく。筒状をしたケース外周部２２ａの内
周面底部に凹部２４を形成し、振動板２３の直径Ａをケ
ース外周部２２ａの内径Ｄ２よりも大きくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波センサ関し、
特に防滴型の超音波センサに関する。
特に防滴型の超音波センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波センサは、超音波を利用してセン
シングを行うものであり、圧電振動素子から超音波パル
ス信号を間欠的に送信し、前方に存在する被検出物体か
らの反射波を圧電振動素子で受信することにより物体を
検知するものである。この種の超音波センサとしては、
従来より図１に示す構造のものが用いられている。すな
わち、この超音波センサ１は、金属で形成された有底筒
状ケース２の底面が振動板３となっており、振動板３の
内面に圧電振動素子４が貼り付けられた構造となってい
る。圧電振動素子４からの電気的引き出しは、リード線
５、６によって行われる。一方のリード線５は、半田付
けにより、圧電振動素子４の一方の素子電極に接続され
ている。他方のリード線６は金属製のケース２の所定の
位置に半田付けされていて、ケース２を通じて圧電振動
素子５の他方の素子電極に導通している。
シングを行うものであり、圧電振動素子から超音波パル
ス信号を間欠的に送信し、前方に存在する被検出物体か
らの反射波を圧電振動素子で受信することにより物体を
検知するものである。この種の超音波センサとしては、
従来より図１に示す構造のものが用いられている。すな
わち、この超音波センサ１は、金属で形成された有底筒
状ケース２の底面が振動板３となっており、振動板３の
内面に圧電振動素子４が貼り付けられた構造となってい
る。圧電振動素子４からの電気的引き出しは、リード線
５、６によって行われる。一方のリード線５は、半田付
けにより、圧電振動素子４の一方の素子電極に接続され
ている。他方のリード線６は金属製のケース２の所定の
位置に半田付けされていて、ケース２を通じて圧電振動
素子５の他方の素子電極に導通している。
【０００３】ケース２内の底部にはフェルト７が納めら
れ、フェルト７の上からケース２内には樹脂８が充填さ
れ、内部に雨滴などが浸入しない防滴型構造となってい
る。また、樹脂８内には、ケース２から浮かせるように
して中継基板９が封入されており、中継基板９を介して
リード線５、６は入出力用の信号線１０、１１に接続さ
れている。
れ、フェルト７の上からケース２内には樹脂８が充填さ
れ、内部に雨滴などが浸入しない防滴型構造となってい
る。また、樹脂８内には、ケース２から浮かせるように
して中継基板９が封入されており、中継基板９を介して
リード線５、６は入出力用の信号線１０、１１に接続さ
れている。
【０００４】このような構成の超音波センサ１は、以下
のように動作する。すなわち、信号線１０、１１から圧
電振動素子５に駆動電圧を印加し、圧電振動素子５を振
動させると、ケース２の振動板３が膜振動し、振動板３
から前方へ超音波を放射する。所定時間経過後、被検出
物から反射してきた超音波が振動板３を介して圧電振動
素子５に到達すると、この受波された超音波は反射信号
に変換され、信号線１０、１１から出力される。ここ
で、送信（駆動電圧の印加）から受信（反射信号の検
知）までの経過時間が計測され、この検出結果から被検
出物との距離を計測することができる。あるいは、検知
領域や所定の距離範囲内における被検出物の有無を判定
することができる。
のように動作する。すなわち、信号線１０、１１から圧
電振動素子５に駆動電圧を印加し、圧電振動素子５を振
動させると、ケース２の振動板３が膜振動し、振動板３
から前方へ超音波を放射する。所定時間経過後、被検出
物から反射してきた超音波が振動板３を介して圧電振動
素子５に到達すると、この受波された超音波は反射信号
に変換され、信号線１０、１１から出力される。ここ
で、送信（駆動電圧の印加）から受信（反射信号の検
知）までの経過時間が計測され、この検出結果から被検
出物との距離を計測することができる。あるいは、検知
領域や所定の距離範囲内における被検出物の有無を判定
することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】超音波センサの特性の
１つに指向特性（検知領域の広狭）があり、振動面積
（振動板３の面積）Ｓを大きくすると超音波センサの指
向特性が狭くなり、振動面積Ｓを小さくすると超音波セ
ンサの指向特性が広くなることが知られている。
１つに指向特性（検知領域の広狭）があり、振動面積
（振動板３の面積）Ｓを大きくすると超音波センサの指
向特性が狭くなり、振動面積Ｓを小さくすると超音波セ
ンサの指向特性が広くなることが知られている。
【０００６】このような超音波センサは、前方車両や障
害物の検知用、防犯用など種々の用途があるが、その用
途によっては指向特性の狭いものが必要とされる場合が
ある。例えば、車両内部の天井などに設置し、各乗車位
置における乗員の有無を判別したいような場合には指向
特性を狭くする必要がある。
害物の検知用、防犯用など種々の用途があるが、その用
途によっては指向特性の狭いものが必要とされる場合が
ある。例えば、車両内部の天井などに設置し、各乗車位
置における乗員の有無を判別したいような場合には指向
特性を狭くする必要がある。
【０００７】一方、超音波センサは小型化が要求されて
いるため、外形を小さく保ったままで振動板の面積を大
きくしようとすると、ケースの大きさが許す範囲でケー
ス外周部の内径を大きくすることになる。こうしてケー
ス２の外径寸法を保ったままでケース２の内径を大きく
すると、図２に示すように、ケース外周部２ａの肉厚Ｔ
が薄くなる。ケース外周部２ａの肉厚Ｔが薄くなると、
振動板３からケース外周部２ａへ振動の漏れが大きくな
るので、ケース外周部２ａの振動板３近傍までが振動し
てしまい、振動のノード点（節点）が不明瞭になる。ま
た、超音波センサは、ケース外周部２ａを保持して取り
付けられるので、振動がケース外周部２ａへ漏れると、
超音波センサの保持位置によってセンサ特性が影響を受
け易くなり、センサ特性が安定せず、実用的でなくな
る。
いるため、外形を小さく保ったままで振動板の面積を大
きくしようとすると、ケースの大きさが許す範囲でケー
ス外周部の内径を大きくすることになる。こうしてケー
ス２の外径寸法を保ったままでケース２の内径を大きく
すると、図２に示すように、ケース外周部２ａの肉厚Ｔ
が薄くなる。ケース外周部２ａの肉厚Ｔが薄くなると、
振動板３からケース外周部２ａへ振動の漏れが大きくな
るので、ケース外周部２ａの振動板３近傍までが振動し
てしまい、振動のノード点（節点）が不明瞭になる。ま
た、超音波センサは、ケース外周部２ａを保持して取り
付けられるので、振動がケース外周部２ａへ漏れると、
超音波センサの保持位置によってセンサ特性が影響を受
け易くなり、センサ特性が安定せず、実用的でなくな
る。
【０００８】さらに、ケース外周部２ａの肉厚Ｔが薄く
なると、ケース２の機械的強度が低下するので、ケース
２の加工時や超音波センサの取り付け時などに大きな外
力が加わり、ケース２が変形する恐れがある。
なると、ケース２の機械的強度が低下するので、ケース
２の加工時や超音波センサの取り付け時などに大きな外
力が加わり、ケース２が変形する恐れがある。
【０００９】このため従来の超音波センサ１では、図１
に示すように、振動板３の振動をケース外周部２ａへ伝
達しないようにするため、振動板３の板厚ｔに対してケ
ース外周部２ａの肉厚Ｔを３倍以上にしておく必要があ
り（図１のような超音波センサ１では、ケース２の外径
が１４ｍｍ、内径が１ｍｍ、ケース外周部２ａの肉厚Ｔ
が２ｍｍ、振動板の板厚ｔが０.６ｍｍとなってい
る。）、超音波センサの指向特性の狭さとケース外周部
の肉厚の薄さ（超音波センサの外径寸法）とは、トレー
ドオフの関係になり、いずれかを犠牲にするしかなかっ
た。
に示すように、振動板３の振動をケース外周部２ａへ伝
達しないようにするため、振動板３の板厚ｔに対してケ
ース外周部２ａの肉厚Ｔを３倍以上にしておく必要があ
り（図１のような超音波センサ１では、ケース２の外径
が１４ｍｍ、内径が１ｍｍ、ケース外周部２ａの肉厚Ｔ
が２ｍｍ、振動板の板厚ｔが０.６ｍｍとなってい
る。）、超音波センサの指向特性の狭さとケース外周部
の肉厚の薄さ（超音波センサの外径寸法）とは、トレー
ドオフの関係になり、いずれかを犠牲にするしかなかっ
た。
【００１０】本発明は上記従来例の解決課題に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、ケース外
周部の肉厚を薄くすることなく、振動面の面積を広くす
ることができる超音波センサを提供することにある。
されたものであり、その目的とするところは、ケース外
周部の肉厚を薄くすることなく、振動面の面積を広くす
ることができる超音波センサを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の超音波
センサは、内部に空洞を有するケースの底部に振動板を
形成し、当該振動板の内面に圧電振動素子を接合させた
超音波センサにおいて、少なくともいずれかの断面で、
振動板の直径をケースの内径よりも大きくしたことを特
徴としている。
センサは、内部に空洞を有するケースの底部に振動板を
形成し、当該振動板の内面に圧電振動素子を接合させた
超音波センサにおいて、少なくともいずれかの断面で、
振動板の直径をケースの内径よりも大きくしたことを特
徴としている。
【００１２】請求項２に記載した超音波センサは、内部
に空洞を有するケースの底部に振動板を形成し、当該振
動板の内面に圧電振動素子を接合させた超音波センサに
おいて、少なくともいずれかの断面で、ケース内周面の
振動板と接する領域に凹部を設けたことを特徴としてい
る。
に空洞を有するケースの底部に振動板を形成し、当該振
動板の内面に圧電振動素子を接合させた超音波センサに
おいて、少なくともいずれかの断面で、ケース内周面の
振動板と接する領域に凹部を設けたことを特徴としてい
る。
【００１３】
【作用】請求項１に記載の超音波センサにあっては、少
なくともいずれかの断面では、振動板の直径がケースの
内径よりも大きくなっているので、振動板の直径を大き
くしても（例えば、振動板の直径をケースの外径とほぼ
等しくしても）、ケース外周部の肉厚を薄くする必要が
ない。
なくともいずれかの断面では、振動板の直径がケースの
内径よりも大きくなっているので、振動板の直径を大き
くしても（例えば、振動板の直径をケースの外径とほぼ
等しくしても）、ケース外周部の肉厚を薄くする必要が
ない。
【００１４】よって、請求項１に記載した超音波センサ
によれば、ケースを大型化することなく、かつケース外
周部の肉厚を薄くすることなく、振動板の寸法を大きく
することができ、センサ特性を悪くしたり、取り扱いを
困難にしたりすることなく、超音波センサの指向特性を
狭くすることができる。
によれば、ケースを大型化することなく、かつケース外
周部の肉厚を薄くすることなく、振動板の寸法を大きく
することができ、センサ特性を悪くしたり、取り扱いを
困難にしたりすることなく、超音波センサの指向特性を
狭くすることができる。
【００１５】請求項２に記載の超音波センサにあって
は、少なくともいずれかの断面では、ケース内周面の振
動板と接する領域に凹部を設けているので、ケース外周
部の肉厚を保ったままで振動板の直径を大きくすること
ができる。
は、少なくともいずれかの断面では、ケース内周面の振
動板と接する領域に凹部を設けているので、ケース外周
部の肉厚を保ったままで振動板の直径を大きくすること
ができる。
【００１６】よって、請求項２に記載した超音波センサ
によれば、ケースを大型化することなく、かつケース外
周部の肉厚を薄くすることなく、振動板の寸法を大きく
することができ、センサ特性を悪くしたり、取り扱いを
困難にしたりすることなく、超音波センサの指向特性を
狭くすることができる。
によれば、ケースを大型化することなく、かつケース外
周部の肉厚を薄くすることなく、振動板の寸法を大きく
することができ、センサ特性を悪くしたり、取り扱いを
困難にしたりすることなく、超音波センサの指向特性を
狭くすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図３は本発明の一実施形態による
超音波センサ２１の構造を示す断面図、図４はこの超音
波センサ２１に用いられているケース２２の平面図であ
る。この超音波センサ２１の構造を説明する。圧電振動
素子２５を収納するケース２２は有底筒状をしており、
円筒状をしたケース外周部２２ａの先端（底部）には、
振動を発生し反射波を受信する円板状の振動板２３が一
体に設けられている。また、ケース２２の内周面のうち
振動板２３と接する箇所、すなわちケース外周部２２ａ
の先端部内周には、中ぐり加工により断面がテーパー状
をした凹部２４が円環状に設けられている。このケース
２２は、金属材料によって形成されており、例えば軽量
で加工性がよく、錆びにくいアルミニウムあるいはアル
ミニウム合金等で形成するのが好ましい。
超音波センサ２１の構造を示す断面図、図４はこの超音
波センサ２１に用いられているケース２２の平面図であ
る。この超音波センサ２１の構造を説明する。圧電振動
素子２５を収納するケース２２は有底筒状をしており、
円筒状をしたケース外周部２２ａの先端（底部）には、
振動を発生し反射波を受信する円板状の振動板２３が一
体に設けられている。また、ケース２２の内周面のうち
振動板２３と接する箇所、すなわちケース外周部２２ａ
の先端部内周には、中ぐり加工により断面がテーパー状
をした凹部２４が円環状に設けられている。このケース
２２は、金属材料によって形成されており、例えば軽量
で加工性がよく、錆びにくいアルミニウムあるいはアル
ミニウム合金等で形成するのが好ましい。
【００１８】圧電振動素子２５は圧電基板の両主面に素
子電極２６ａ、２６ｂを形成したものであり、圧電振動
素子２５は導電性接着剤により一方素子電極２６ｂを振
動板２３の内面中央部に接合される。ケース２２内に納
められた圧電振動素子２５の他方の素子電極２６ａに
は、リード線２７の一端が半田付けされる。また、振動
板２３の内面の圧電振動素子２５の外側領域と凹部２４
内には、シリコンゴムやウレタンゴム、弾性接着剤等の
弾性材料２８が充填される。
子電極２６ａ、２６ｂを形成したものであり、圧電振動
素子２５は導電性接着剤により一方素子電極２６ｂを振
動板２３の内面中央部に接合される。ケース２２内に納
められた圧電振動素子２５の他方の素子電極２６ａに
は、リード線２７の一端が半田付けされる。また、振動
板２３の内面の圧電振動素子２５の外側領域と凹部２４
内には、シリコンゴムやウレタンゴム、弾性接着剤等の
弾性材料２８が充填される。
【００１９】さらに、ケース２２の内部にフェルト等の
吸音材２９を入れて圧電振動素子２５の近傍を吸音材２
９で覆い、吸音材２９のあとからケース２２内にシリコ
ンゴムやウレタンゴム、合成樹脂発泡体（独立気泡発泡
体）等の弾性を有する絶縁性樹脂３０を充填し、ケース
２２の内部を封止する。絶縁性樹脂３０内には、中継基
板３１が埋め込まれており、圧電振動素子２５の素子電
極２６ａに接続されているリード線２７の他端は中継基
板３１上に半田付けされ、同じく中継基板３１に接続さ
れた信号線３４に導通させられている。
吸音材２９を入れて圧電振動素子２５の近傍を吸音材２
９で覆い、吸音材２９のあとからケース２２内にシリコ
ンゴムやウレタンゴム、合成樹脂発泡体（独立気泡発泡
体）等の弾性を有する絶縁性樹脂３０を充填し、ケース
２２の内部を封止する。絶縁性樹脂３０内には、中継基
板３１が埋め込まれており、圧電振動素子２５の素子電
極２６ａに接続されているリード線２７の他端は中継基
板３１上に半田付けされ、同じく中継基板３１に接続さ
れた信号線３４に導通させられている。
【００２０】また、ケース２２の内周面に設けられた凹
穴３２内には、リード線３３の一端が挿入されて導電性
接着剤３２ａにより固定されており、従って、リード線
３３はケース２２を通じて圧電振動素子２５の他方素子
電極２６ｂに導通している。このリード線３３の他端も
中継基板３１上に半田付けされ、同じく中継基板３１に
接続された信号線３５に導通させられている。このよう
に中継基板３１を介して信号線３４、３５とリード線２
７、３３とを接続しているのは、信号線３４、３５に加
わった外力がリード線２７、３３やリード線２７と圧電
振動素子２５との接続部などに伝わらないようにするた
めである。なお、中継基板３１には、必要に応じて温度
補償用のチップコンデンサ等を実装してもよい。
穴３２内には、リード線３３の一端が挿入されて導電性
接着剤３２ａにより固定されており、従って、リード線
３３はケース２２を通じて圧電振動素子２５の他方素子
電極２６ｂに導通している。このリード線３３の他端も
中継基板３１上に半田付けされ、同じく中継基板３１に
接続された信号線３５に導通させられている。このよう
に中継基板３１を介して信号線３４、３５とリード線２
７、３３とを接続しているのは、信号線３４、３５に加
わった外力がリード線２７、３３やリード線２７と圧電
振動素子２５との接続部などに伝わらないようにするた
めである。なお、中継基板３１には、必要に応じて温度
補償用のチップコンデンサ等を実装してもよい。
【００２１】しかして、この超音波センサ２１にあって
は、信号線３４、３５、リード線２７、３３及びケース
２２を通じて圧電振動素子２５に交流電圧を印加し、振
動板２３を振動させると音波が発生して前方へ出射され
る。逆に、受信した反射音波により振動板２３が振動さ
せられることによって発生する歪を圧電振動素子２５に
よって電気信号に変換し、リード線２７、３３や信号線
３４、３５等を介して信号を取り出し、障害物等の被検
出物の検出を行なう。
は、信号線３４、３５、リード線２７、３３及びケース
２２を通じて圧電振動素子２５に交流電圧を印加し、振
動板２３を振動させると音波が発生して前方へ出射され
る。逆に、受信した反射音波により振動板２３が振動さ
せられることによって発生する歪を圧電振動素子２５に
よって電気信号に変換し、リード線２７、３３や信号線
３４、３５等を介して信号を取り出し、障害物等の被検
出物の検出を行なう。
【００２２】さらに、凹部２４内に弾性材料２８を充填
しているので、ケース２２の機械的Ｑが小さくなり、残
響振動を抑制して受信時の残響時間を短くし、残響特性
を良好にすることができる。一方、弾性材料２８は、圧
電振動素子２５には付着していないので、振動板２３の
励起振動には影響を及ぼさず、超音波センサ２１の共振
周波数や感度をほとんど変化させることなく残響振動を
抑制できる。
しているので、ケース２２の機械的Ｑが小さくなり、残
響振動を抑制して受信時の残響時間を短くし、残響特性
を良好にすることができる。一方、弾性材料２８は、圧
電振動素子２５には付着していないので、振動板２３の
励起振動には影響を及ぼさず、超音波センサ２１の共振
周波数や感度をほとんど変化させることなく残響振動を
抑制できる。
【００２３】また、この超音波センサ２１では、ケース
２２の内周面の先端部に凹部２４を形成しているので、
振動板２３の直径Ａはケース２２の内径Ｄ２よりも大き
くなる。従って、ケース２２の外径寸法Ｄ１を大きくす
ることなく、かつケース外周部２２ａの肉厚（Ｄ１−Ｄ
２）／２を必要な厚みに保ったままで、振動板２３の直
径Ａを大きくすることができ、超音波センサ２１の指向
特性を狭くすることができる。例えば、外径Ｄ１＝１４
ｍｍ、内径Ｄ２＝１０ｍｍ、高さＨ＝１０ｍｍのケース
２２を考えると、凹部２４の深さを変えることによって
振動板２３の直径Ａは１０ｍｍから１４ｍｍの間で変化
させることができる。
２２の内周面の先端部に凹部２４を形成しているので、
振動板２３の直径Ａはケース２２の内径Ｄ２よりも大き
くなる。従って、ケース２２の外径寸法Ｄ１を大きくす
ることなく、かつケース外周部２２ａの肉厚（Ｄ１−Ｄ
２）／２を必要な厚みに保ったままで、振動板２３の直
径Ａを大きくすることができ、超音波センサ２１の指向
特性を狭くすることができる。例えば、外径Ｄ１＝１４
ｍｍ、内径Ｄ２＝１０ｍｍ、高さＨ＝１０ｍｍのケース
２２を考えると、凹部２４の深さを変えることによって
振動板２３の直径Ａは１０ｍｍから１４ｍｍの間で変化
させることができる。
【００２４】振動板２３の直径Ａが１０ｍｍの場合（従
来例）には、図５に示すように指向半値角はほぼ４５°
となるが、振動板２３の直径をＡ＝１４ｍｍとすること
によって指向半値角はほぼ３０°となり、非常に狭い指
向特性を得ることができる。外径Ｄ１が１４ｍｍの超音
波センサ２１では振動板２３の直径を１４ｍｍにするこ
とはできないが、凹部２４の位置で必要な強度が得られ
る程度に凹部２４の深さを深くして振動板２３の直径Ａ
を１４ｍｍに近づけることにより、図５に示すような指
向特性に近づけることができ、超音波センサ２１の外径
を大きくすることなく、指向特性を狭くすることができ
る。従って、例えば車両内の天井に設置して各乗車席に
人がいるかいないかといったピンポイントセンシングも
可能になる。しかも、ケース２２の肉厚も薄くする必要
がないので、ノード点が不明確になったりすることもな
く、加工や取り付け時に必要な強度をケース２２に持た
せることもできる。
来例）には、図５に示すように指向半値角はほぼ４５°
となるが、振動板２３の直径をＡ＝１４ｍｍとすること
によって指向半値角はほぼ３０°となり、非常に狭い指
向特性を得ることができる。外径Ｄ１が１４ｍｍの超音
波センサ２１では振動板２３の直径を１４ｍｍにするこ
とはできないが、凹部２４の位置で必要な強度が得られ
る程度に凹部２４の深さを深くして振動板２３の直径Ａ
を１４ｍｍに近づけることにより、図５に示すような指
向特性に近づけることができ、超音波センサ２１の外径
を大きくすることなく、指向特性を狭くすることができ
る。従って、例えば車両内の天井に設置して各乗車席に
人がいるかいないかといったピンポイントセンシングも
可能になる。しかも、ケース２２の肉厚も薄くする必要
がないので、ノード点が不明確になったりすることもな
く、加工や取り付け時に必要な強度をケース２２に持た
せることもできる。
【００２５】なお、ケース２２の凹部２４は、図６に示
す超音波センサ４１のように、テーパーを付けることな
く断面コ字形にしても差し支えないが、図３に示した超
音波センサ２１の凹部２４のように片側にテーパーを付
けるようにする方が、凹部２４の中ぐり加工が容易にな
る。
す超音波センサ４１のように、テーパーを付けることな
く断面コ字形にしても差し支えないが、図３に示した超
音波センサ２１の凹部２４のように片側にテーパーを付
けるようにする方が、凹部２４の中ぐり加工が容易にな
る。
【００２６】図７は本発明のさらに別な実施形態による
超音波センサ４２の構造を示す断面図である。この超音
波センサ４２では、ケース２２の外周面の先端を削って
少し細くすることによって段部４３を設けている。超音
波センサ４２は、外部からの振動を遮断するためにゴム
等からなる防振用カバー４４で外周面を覆われることが
あるが、この超音波センサ４２のように先端部外周に段
部４３を設けておけば、円筒状をした防振用カバー４４
の先端部内周に設けた凸部４５を段部４３と嵌合させる
ことによって防振用カバー４４の位置決めを行うことが
できる。
超音波センサ４２の構造を示す断面図である。この超音
波センサ４２では、ケース２２の外周面の先端を削って
少し細くすることによって段部４３を設けている。超音
波センサ４２は、外部からの振動を遮断するためにゴム
等からなる防振用カバー４４で外周面を覆われることが
あるが、この超音波センサ４２のように先端部外周に段
部４３を設けておけば、円筒状をした防振用カバー４４
の先端部内周に設けた凸部４５を段部４３と嵌合させる
ことによって防振用カバー４４の位置決めを行うことが
できる。
【００２７】また、図８は本発明のさらに別な実施形態
による超音波センサ４６の構造を示す断面図である。こ
の超音波センサ４６にあっては、振動板２３の内周面に
おいて、圧電振動素子２５を囲むようにして連続した、
あるいは不連続な溝４７を凹設している。この超音波セ
ンサ４６では、溝４７の位置や深さ等によって超音波セ
ンサ４６の共振周波数を調整することができる。特に、
ケース２２に圧電振動素子２５を取り付けた後からで
も、共振周波数の微調整を行うことができる。なお、溝
４７に代えて共振周波数調整用の凸部を設けてもよい。
による超音波センサ４６の構造を示す断面図である。こ
の超音波センサ４６にあっては、振動板２３の内周面に
おいて、圧電振動素子２５を囲むようにして連続した、
あるいは不連続な溝４７を凹設している。この超音波セ
ンサ４６では、溝４７の位置や深さ等によって超音波セ
ンサ４６の共振周波数を調整することができる。特に、
ケース２２に圧電振動素子２５を取り付けた後からで
も、共振周波数の微調整を行うことができる。なお、溝
４７に代えて共振周波数調整用の凸部を設けてもよい。
【００２８】図９は本発明のさらに別な実施形態による
超音波センサに用いられるケース２２の平面図である。
この実施形態にあっては、一方の断面（Ｘ−Ｘ断面）で
は凹部２４が深くなっており、他方の断面（Ｙ−Ｙ断
面）では凹部２４が浅く（あるいは、凹部２４がなくて
もよい）なっている。例えば、図９では、ケース２２の
円形の内周に対して平面視で楕円状の輪郭を有する凹部
２４を設けている。このように断面によって振動板２３
の直径が異なるようにすれば、指向特性に異方性を持た
せることができる。
超音波センサに用いられるケース２２の平面図である。
この実施形態にあっては、一方の断面（Ｘ−Ｘ断面）で
は凹部２４が深くなっており、他方の断面（Ｙ−Ｙ断
面）では凹部２４が浅く（あるいは、凹部２４がなくて
もよい）なっている。例えば、図９では、ケース２２の
円形の内周に対して平面視で楕円状の輪郭を有する凹部
２４を設けている。このように断面によって振動板２３
の直径が異なるようにすれば、指向特性に異方性を持た
せることができる。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、ケースの外形寸法を大
きくすることなく、かつケース外周部の肉厚を保ったま
まで振動板の寸法を大きくすることができ、センサ特性
を悪くしたり、取り扱いを困難にしたりすることなく、
指向特性の狭い超音波センサを製作することができる。
きくすることなく、かつケース外周部の肉厚を保ったま
まで振動板の寸法を大きくすることができ、センサ特性
を悪くしたり、取り扱いを困難にしたりすることなく、
指向特性の狭い超音波センサを製作することができる。
【図１】従来の超音波センサの構造を示す断面図であ
る。
る。
【図２】超音波センサの指向特性を狭くするための一方
法を説明する図である。
法を説明する図である。
【図３】本発明の一実施形態による超音波センサの構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図４】同上の超音波センサに用いられているケースの
平面図である。
平面図である。
【図５】同上の超音波センサの指向特性を説明する図で
ある。
ある。
【図６】本発明の別な実施形態による超音波センサの構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図７】本発明のさらに別な実施形態による超音波セン
サの構造を示す断面図である。
サの構造を示す断面図である。
【図８】本発明のさらに別な実施形態による超音波セン
サの構造を示す断面図である。
サの構造を示す断面図である。
【図９】本発明のさらに別な実施形態による超音波セン
サに用いられるケースの平面図である。
サに用いられるケースの平面図である。
２２ ケース ２２ａ ケース外周部 ２３ 振動板 ２４ 凹部 ２５ 圧電振動素子 ２８ 弾性材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F068 AA06 DD02 FF03 FF12 FF25 GG01 KK01 KK13 LL02 LL13 5D019 AA02 BB02 BB09 BB12 EE01 EE04 FF01 GG05 5J083 AA02 AC31 AD04 BA01 CA01 CA17 CB07
Claims (2)
- 【請求項１】 内部に空洞を有するケースの底部に振動
板を形成し、当該振動板の内面に圧電振動素子を接合さ
せた超音波センサにおいて、 少なくともいずれかの断面で、振動板の直径をケースの
内径よりも大きくしたことを特徴とする超音波センサ。 - 【請求項２】 内部に空洞を有するケースの底部に振動
板を形成し、当該振動板の内面に圧電振動素子を接合さ
せた超音波センサにおいて、 少なくともいずれかの断面で、ケース内周面の振動板と
接する領域に凹部を設けたことを特徴とする超音波セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34532199A JP4304556B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 超音波センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34532199A JP4304556B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 超音波センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001169392A true JP2001169392A (ja) | 2001-06-22 |
| JP4304556B2 JP4304556B2 (ja) | 2009-07-29 |
Family
ID=18375811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34532199A Expired - Lifetime JP4304556B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 超音波センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4304556B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6593680B2 (en) * | 2000-05-15 | 2003-07-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ultrasonic wave transmitter/receiver |
| JP2006340258A (ja) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Nippon Ceramic Co Ltd | 超音波送受波器 |
| WO2007069609A1 (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 超音波トランスデューサ |
| WO2007094184A1 (ja) | 2006-02-14 | 2007-08-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 超音波センサおよびその製造方法 |
| JP2009055458A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Nippon Ceramic Co Ltd | 超音波送受波器 |
| CN111133772A (zh) * | 2017-09-21 | 2020-05-08 | 株式会社村田制作所 | 超声波传感器 |
| WO2021085598A1 (ja) * | 2019-11-01 | 2021-05-06 | 日本セラミック株式会社 | 超音波送受信器 |
| JP7471039B2 (ja) | 2020-10-12 | 2024-04-19 | Tdk株式会社 | 超音波トランスデューサ |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103292893B (zh) * | 2013-05-17 | 2016-08-10 | 广东奥迪威传感科技股份有限公司 | 一种超声波传感器 |
-
1999
- 1999-12-03 JP JP34532199A patent/JP4304556B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6593680B2 (en) * | 2000-05-15 | 2003-07-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ultrasonic wave transmitter/receiver |
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| JP4532347B2 (ja) * | 2005-06-06 | 2010-08-25 | 日本セラミック株式会社 | 超音波送受波器 |
| EP1962552A4 (en) * | 2005-12-14 | 2010-07-21 | Murata Manufacturing Co | ULTRASOUND CONVERTER |
| WO2007069609A1 (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 超音波トランスデューサ |
| EP1962552A1 (en) * | 2005-12-14 | 2008-08-27 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ultrasonic transducer |
| KR100975517B1 (ko) * | 2005-12-14 | 2010-08-11 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 초음파 트랜스듀서 |
| US7548014B2 (en) | 2005-12-14 | 2009-06-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ultrasonic transducer |
| WO2007094184A1 (ja) | 2006-02-14 | 2007-08-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 超音波センサおよびその製造方法 |
| EP1988742A1 (en) * | 2006-02-14 | 2008-11-05 | Murata Manufacturing Co. Ltd. | Ultrasonic sensor and fabrication method thereof |
| EP1988742A4 (en) * | 2006-02-14 | 2012-04-25 | Murata Manufacturing Co | ULTRASONIC SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
| JP2009055458A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Nippon Ceramic Co Ltd | 超音波送受波器 |
| CN111133772A (zh) * | 2017-09-21 | 2020-05-08 | 株式会社村田制作所 | 超声波传感器 |
| WO2021085598A1 (ja) * | 2019-11-01 | 2021-05-06 | 日本セラミック株式会社 | 超音波送受信器 |
| JP2021072589A (ja) * | 2019-11-01 | 2021-05-06 | 日本セラミック株式会社 | 超音波送受信器 |
| JP7118041B2 (ja) | 2019-11-01 | 2022-08-15 | 日本セラミック株式会社 | 超音波送受信器 |
| US20220413137A1 (en) * | 2019-11-01 | 2022-12-29 | Nippon Ceramic Co., Ltd. | Ultrasonic transceiver |
| JP7471039B2 (ja) | 2020-10-12 | 2024-04-19 | Tdk株式会社 | 超音波トランスデューサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4304556B2 (ja) | 2009-07-29 |
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