JP2004032499A - Ultrasonic sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を送受信において用いることができる超音波センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、超音波は、様々な用途で用いられている。例えば、魚群探知機、自動車の衝突防止センサ、切削加工または家電のリモートコントローラなどにおいては、信号伝達手段として用いられている。また、最近では、例えば心臓のペースメーカーなどで、超音波を電力伝送手段として用いることも提案されている。
【0003】
信号伝達手段としての超音波は、センサがS/N比よく受信することができれば、音圧の低い微弱な信号でも使用するには事足りていたが、最近、信号伝達手段としての利用範囲が拡大し、より遠い距離にある対象と超音波信号を送受信することが望まれている。このより遠い距離になる対象との超音波信号の送受信は、トランスデューサーから送波する超音波信号の音圧を増大させることにより対応させることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば家電のリモートコントローラなどに用いられる小型の超音波センサの場合、大きさ等の外形的制約があるため、駆動源として小型電源を使用することを余儀なくされ、結果として送波できる超音波の音圧が限られる。このため、超音波をより効率よく受信することができる超音波センサが望まれている。
同様に、電力伝送手段としての超音波を用いる場合も、強い音圧の超音波を送受信することができれば電力を多く伝送することができる。特に、心臓のペースメーカーなどは、その性質上小型であるのが望ましく、このため、超音波を効率よく受信することができる超音波センサが望まれている。
【0005】
従来では、超音波を効率よく受信するために、振動子で発生させた超音波の指向性を高めるホーンに注目し、ホーンの加工精度を上げることにより超音波センサの感度を向上させるようにしていた。しかし、金属材料を用いて作製されているホーンは、超音波センサが小型の場合、受信する超音波の周波数に合わせて精度よく加工することが難しい。また、精密なホーンを作製するためには、加工精度を向上させることが必要であり、これは製造コストを増大させる。さらに、精度よく作製されたホーンを用いたとしても、小型化した場合には十分な音圧を得ることが難しく、効果が大きいとは言い難い。
そこで、本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであり、効率よく超音波を受信することができる超音波センサを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述したような課題を解決するために本発明にかかる超音波センサは、開口部を有するプレートと、前記開口部に対向する受信面を有する受信部とを有し、前記開口部は、前記受信部とほぼ同形であることを特徴とする。この超音波センサによれば、開口の大きさは、開口を通過する超音波が回折を起こす程度の大きさである場合、音源からケース内部に入射する超音波は、プレートを通過する際に回折による干渉を起こし、位相が一致するところでは互いに強め合う。なお、ほぼ同形とは、開口部と受信面とが同形・同面積の場合はもちろんのこと、前者より後者の方が大きく、前者を後者に投影した場合に前者の形が後者に含まれる場合も含む。
【0007】
また、本発明にかかる超音波センサは、開口部を有するプレートと、前記開口部に対向する受信面を有する受信部とを有し、前記プレートは、前記開口部に、超音波を透過させる環状領域と、透過させない環状領域とが同心円状に交互に形成されたパターンを有することを特徴とする。この超音波センサによれば、音源からケース内部に入射する超音波は、プレートの開口部に形成されたパターンを通過する際に回折による干渉を起こす。
【0008】
上記超音波センサにおいて、受信面は、平面視略円形であるようにしてもよい。この超音波センサによれば、回折により干渉した超音波を効率よく受信することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]
以下、図面を参照して本発明の第1の実施の形態について詳細に説明する。図1は、第1の実施の形態にかかる超音波センサの断面図、図2は、この超音波センサに用いられるプレートの正面図である。
全体を符号1で示す超音波センサは、一底面が開口した円筒の形状を有するケース2と、このケース2の開口部に配設されたプレート3と、ケース2内の他の底面のほぼ中央に配設されたセンサ部4とから構成される。このセンサ部4は、図示しない基台上に金属板5を介して支持される圧電体板6と、底面が開口した円錐形状を有し、その頂点部が圧電体板6と当接するとともにその開口した底面がプレート3に対向した受信部として機能するホーン7と、一端が圧電体板6に接続され、他端がケース2内部からケース2外部に導出されている入出力端子8に接続されているケーブル9と、一端が金属板5に接続され、他端がケース2内部からケース2外部に導出されている入出力端子10に接続されているケーブル11とから構成される。
【0010】
プレート3は、例えばアルミやチタン等からなり、図2に示すように、超音波を透過させる環状領域と、透過させない環状領域とからなる同心円状のパターンが形成され、支持棒12a、12bによりケース2の開口部に配設される。このようなプレート3を有する超音波センサ1は、音源から超音波がプレート3に入射してくると、このプレート3により超音波に干渉を引き起こさせ、同位相の部分が互いに強め合い、結果として入射してきた超音波の音圧を増大させる。音圧を増大させられた超音波は、ホーン7の受信面に到達し、このホーン7を共振させる。ホーン7は、あらかじめ受信する超音波の振動数に対応させて形成されており、これにより音響エネルギー(超音波エネルギー)を効率よく振動に変換する。ホーン7の振動は、圧電体板6に機械的なひずみを生じさせることにより圧電効果を引き起こす。その結果、圧電体板6と金属板5との間に電位差が生じ、電気的エネルギーが発生する。この電気的エネルギーは、ケーブル9、11および入出力端子8、10により超音波センサ1外部に導出され、用途に応じて利用される。
なお、ホーン7の受信面とは、ホーン7においてプレート3に対向している方の面(円錐の内側の面)を示す。
また、本実施の形態において、円筒として説明するケース2は、プレート3を支持するものであれば、その形状は円筒に限るものではなく、さらには、必ずしもその側壁部が閉じている必要はない。
【0011】
プレート3のパターンは、kを任意の自然数、λを超音波の波長とすると、各同心円の半径すなわち各パターンの内径または外径RNを式(1)により設定することができる。
RN={λ×n/(2×k)}1/2 …(1)
プレート3のパターンを形成する同心円の半径は、同心円の中心からの順番をm(同心円の中心を0とする)とすると、m=0、1、2、…、としたとき下記の式(2)〜(4)によって定まるnを用いて設定する。つまり、図2に示すような中心部がパターン残し部となる同心円状のパターンが形成される場合、パターン残し部分の内径は、式(2)によって算出したnを式(1)に代入することにより、外径は、式(3)により算出したnを式(1)に代入することにより求める。また、パターン抜き部分の内径は、式(3)により算出したnを式(1)に代入することにより、外径は、式(4)により算出したnを式(1)に代入することにより求める。
n=2×m …(2)
n=2×m+1 …(3)
n=2×m+2 …(4)
【0012】
また、プレート3のパターンは、図3に示すように、図2とはパターン残し部分とパターン抜き部分とが逆になるようにしてもよい。この場合、パターン抜き部分の内径は、式(2)により算出したnを式(1)に代入することにより、外径は、式(3)により算出したnを式(1)に代入することにより求める。パターン残し部分の内径は、式(3)により算出したnを式(1)に代入することにより、外径は、式(4)により算出したnを式(1)に代入することにより求めることができる。
このようにしても、プレート3の同心円状のパターンが形成される。
【0013】
本実施の形態において、プレート3のパターンを式(1)〜(4)のように設定した理由について以下に説明する。
一般に、フレネルゾーンプレートの半径RNは、以下に示す式(5)で表される。
RN={λ×n×r1×r2/(r1+r2)}1/2 …(5)
この式(5)で表されるフレネルゾーンプレートの半径RNの式は、隙間を回折してきた音が干渉して強め合う、すなわち一点に集まる(到達する)音が同位相であるときの波長と音源からその一点までの距離を基にしている。このとき、r1、r2は、音源からの距離を表す。式(5)では、二つの音源がスリットを通過してくることを想定しているが、本実施の形態の場合、単一音源と考えられるので、r1=r2=rとなる。よって、式(5)は、式(6)に示すようになる。
RN=(λ×n×r/2)1/2 …(6)
ここで、音源と超音波センサの距離は、使用環境、音源と超音波センサの位置関係およびケース2の外形等により左右されるので、rが一意に決まらない。そこで、本実施の形態では、調整パラメータkを用い、rに1/kを代入して対応する。r=1/kを式(6)に代入すると、式(1)が導出される。
【0014】
ここで、調整パラメータkは、ケース2の外形、プレート3の開口部の面積、プレート3に形成するパターンの同心円の数等を考慮して設定する。この際、プレート3に形成される同心円状のパターンの数は、プレート3の開口面積とプレート3のパターン抜き部分の面積および超音波が回折を起こす間隔との兼ね合いを考慮し、超音波がケース2内部に十分入射することができるように設定する。
【0015】
図2または図3に示すような半径Rが異なる同心円パターンをセンサ部4前面に置くと、複数の同心円状のスリットを通過する超音波同士が回折による干渉を起こし、ホーン7が受信することができる音圧が増加する。この様子を図4に示す。図4は、フレネル回折を起こした場合のホーン7での音圧分布を示す図である。図4において、点線は、プレート3がない場合の平均音圧である。プレート3をケース2の開口部に配設すると、プレート3とホーン7との距離が近い場合は、プレート3を通過する超音波がフレネル回折により干渉を起こし、ホーン7においてプレート3のパターンのエッジ部分に対向する部分が受信する音圧が増大する。
【0016】
フレネル回折による干渉が生じているときのプレート3とホーン7との間隔は、フレネル回折の式により、音源から超音波センサ1までの距離および超音波の周波数から算出することができるのは言うまでもない。例えば、音源から超音波センサ1までの距離を1m、超音波の周波数を25kHzとした場合、プレート3とホーン7との間隔は、7.4mmとなる。
【0017】
超音波センサ1は、前述したように、ホーン7を超音波により共振させることで超音波エネルギーを電気的エネルギーに変換する。このため、超音波センサ1にとって超音波を効率よく受信する点で重要なのは、受信する超音波の平均音圧ではなく、受信する超音波の最大値である。したがって、本実施の形態にかかる超音波センサ1は、プレート3を配設することにより、ホーン7においてプレート3のパターンのエッジ部分に対向する部分が受信する音圧が増大するので、効率よく超音波を受信することが可能となる。
なお、図2に示すパターンと図3に示すパターンとは、同等の効果を得ることができる。
【0018】
また、プレート3の開口部(最も外側に位置するパターン抜きの部分の外周)は、ホーン7の底面の開口とほぼ同じ外径を有する。このような構成にすることにより本実施の形態にかかる超音波センサ1は、干渉により音圧が増大した超音波を、効率よく受信することができる。
【0019】
なお、本実施の形態において、プレート3が引き起こす回折の種類は、フレネル回折に限定されない。例えばフラウンホーファー(Fraunhofer)の回折など、プレート3を通過する超音波が回折による干渉を起こし、ホーン7が受信する音圧が増大するならば、本実施の形態にかかる超音波センサ1は、各種回折に対応することができる。
【0020】
また、プレート3の材質は、超音波を透過しない材質であれば、適宜自由に変更することができる。また、プレート3の形状は、板状に限らず、膜状でもよい。
【0021】
[第2の実施の形態]
次に、図面を参照して本発明の第2の実施の形態について詳細に説明する。図5は、第2の実施の形態にかかる超音波センサの断面図である。第2の実施の形態にかかる超音波センサ20は、第1の実施の形態として示した超音波センサ1のケース2の開口部に、略円形の開口を有するプレート21をプレート3の替わりに設けたものである。そこで、第1の実施の形態と同等の構成要素には同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
【0022】
プレート21は、第1の実施の形態で示したプレート3と同等の材質から構成され、円盤の形状を有し、その中央部に通過する超音波が回折を起こす程度の大きさの開口部が形成されており、ケース2の開口部に配設されている。このような構成を有する超音波センサ20は、音源から超音波がプレート21の開口部に入射してくると、このプレート21の開口部により回折した超音波が互いに干渉して、同位相の部分が互いに強め合い、結果として入射してきた超音波の音圧を増大させる。図6は、フレネル回折を起こした場合の第2の実施の形態におけるホーン7での音圧分布を示す図である。超音波センサ1のケース2の開口部に配設されたプレート21とホーン7との間隔が短い場合、超音波センサ1に入射してくる超音波は、フレネル回折による干渉を起こし、ホーン7においてケース2の開口部のエッジ部分に対向する部分が受信する音圧が増大する。このように、本実施の形態にかかる超音波センサ20は、プレート21を配設することにより、より音圧の高い超音波をホーン7で受信するので、効率よく超音波を受信することが可能となる。
【0023】
フレネル回折による干渉が生じているときのプレート21とホーン7との間隔は、フレネル回折の式により、音源から超音波センサ1までの距離および超音波の周波数から算出することができるのは言うまでもない。例えば、音源から超音波センサ1までの距離を1m、超音波の周波数を40kHzとした場合、プレート3とホーン7との間隔は、1.2cmとなる。
【0024】
また、本実施の形態においても、プレート21が引き起こす回折の種類は、フレネル回折に限定されない。例えばフラウンホーファー(Fraunhofer)の回折など、ケース2の開口部を通過する超音波が回折による干渉を起こし、ホーン7が受信する音圧が増大するならば、本実施の形態にかかる超音波センサ20は、各種回折に対応することができる。
【0025】
また、本実施の形態において、プレート21の形状は、開口部の外径がこの開口部を通過する超音波が回折を起こす程度の大きさであるならば、適宜自由に変形、変更することができる。
また、開口部の形状は、円形に限るものではなく、楕円、矩形等、その他の形状であってもよい。
【0026】
また、図5に示す本実施の形態において、ケース2の外径は、プレート21の開口部より小さく形成されているが、プレート21の開口部を通過する超音波に回折を起こすことができ、かつ干渉による音圧の増大がホーン7上で生じる大きさであるならば、適宜自由に設定することができる。この変形例を図7に示す。
【0027】
図7は、第2の実施の形態にかかる超音波センサの変形例の断面図である。図7に示す超音波センサ30は、図5で示した超音波センサ20のプレート21の替わりに、プレート31をケース2の開口部を覆うようにケース2に配設したものである。そこで、第1の実施の形態および図5で示した超音波センサ20と同等の構成要素には同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
【0028】
プレート31は、第1の実施の形態で示したプレート3と同等の材質から構成され、中央部に開口を有する板状の形状を有し、ケース2の開口部を覆うようにケース2に配設されている。プレート31の開口部は、この開口部を通過する超音波が回折を起こす程度の大きさ有する。このような構成を有する超音波センサ30は、音源から超音波がプレート31の開口部に入射してくると、このプレート31の開口部により回折した超音波が互いに干渉し、同位相の部分が互いに強め合い、結果として入射してきた超音波の音圧を増大させる。これにより、図7に示す超音波センサ30は、プレート31を配設することにより、ケース2の外径に関わらず、効率よく超音波を受信することが可能となる。
【0029】
なお、図7に示す変形例において、プレート31の形状は、開口部の外径がこの開口部を通過する超音波が回折を起こす程度の大きさであるならば、適宜自由に変形、変更することができる。
また、開口部の形状は、円形に限るものではなく、楕円、矩形等、その他の形状であってもよい。
さらに、フレネル回折現象と利用する場合は、プレート31の開口部とホーン7の底面との形状は、ほぼ同じか、前者より後者が若干大きくなるように形成するとよい。
【0030】
次に、本実施の形態の他の変形例を図8に示す。図8は、超音波センサを装置に組み込んだ例である。超音波センサ1は、装置40のケース41内部に配設されている。ケース41は、超音波センサ1の開口部に対向する部分に、超音波センサ1の開口部と同等の略円形状を有しかつ面積の小さい開口部42が設けられている。この開口部42の外径は、通過する超音波が回折を起こす程度の大きさである。図8に示す変形例において、ケース41は、図5で示したプレート21または図7で示したプレート31と同等の機能を実現し、音源から超音波が開口部42に入射してくると、この開口部42により超音波に回折による干渉を引き起こさせ、同位相の部分が互いに強め合い、結果として超音波の音圧を増大させる。このように、装置40は、ケース41に開口部42を設けることにより、音源から超音波センサ1に入射してくる超音波の音圧を増大させることができるので、効率よく超音波を受信することが可能となる。
【0031】
なお、図8に示す変形例において、ケース41の形状は、開口部42の外径がこの開口部を通過する超音波が回折を起こす程度の大きさであるならば、適宜自由に変形、変更することができる。
また、開口部42の形状は、円形に限るものではなく、楕円、矩形等、その他の形状であってもよい。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、プレートに設けられた受信部とほぼ同形の開口部が、この開口部から入射する超音波に回折による干渉を起こし、同位相の部分が互いに強め合うことにより、受信部で受信する超音波の音圧を増大させることができるので、超音波を効率よく受信することが可能となる。
また、本発明によれば、プレートの開口部に超音波を透過させる環状領域と、透過させない環状領域とが同心円状に交互に形成されたパターンを設けることにより、開口部から入射する超音波がパターンにより回折による干渉を起こし、受信部で受信する超音波の音圧を増大させることができるので、超音波を効率よく受信することが可能となる。
さらに、本発明によれば、受信面が開口部とほぼ同形を有することにより、受信面で超音波を効率よく受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態にかかる超音波センサの断面図である。
【図2】プレートの正面図である。
【図3】プレートの正面図である。
【図4】ホーン7での音圧分布を示す図である。
【図5】第2の実施の形態にかかる超音波センサの断面図である。
【図6】第2の実施の形態におけるホーン7での音圧分布を示す図である。
【図7】第2の実施の形態の変形例の断面図である。
【図8】超音波センサを装置に組み込んだ例である。
【符号の説明】
1…超音波センサ、2…ケース、3…プレート、4…センサ部、5…金属板、6…圧電体板、7…ホーン、8…入出力端子、9…ケーブル、10…入出力端子、11…ケーブル、12a、12b…支持棒、20…超音波センサ、21…プレート、30…超音波センサ、31…プレート、40…装置、41…ケース、42…開口部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic sensor that can use ultrasonic waves in transmission and reception.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, ultrasonic waves have been used in various applications. For example, it is used as a signal transmitting means in a fish finder, an anti-collision sensor of a car, a remote controller for cutting or home electric appliances, and the like. Recently, it has been proposed to use ultrasonic waves as power transmission means in, for example, a cardiac pacemaker.
[0003]
Ultrasonic waves as signal transmission means were sufficient to use even weak signals with low sound pressure if the sensor could receive signals with a good S / N ratio, but recently the range of use as signal transmission means has expanded. In addition, it is desired to transmit and receive an ultrasonic signal to and from a farther object. The transmission and reception of the ultrasonic signal to and from the object at a farther distance can be dealt with by increasing the sound pressure of the ultrasonic signal transmitted from the transducer.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of a small ultrasonic sensor used for a remote controller of a home appliance, for example, due to external restrictions such as size, a small power supply must be used as a driving source, and as a result, an ultrasonic wave that can be transmitted is transmitted. Sound pressure is limited. Therefore, an ultrasonic sensor capable of receiving ultrasonic waves more efficiently is desired.
Similarly, also when using ultrasonic waves as power transmission means, it is possible to transmit a large amount of electric power if ultrasonic waves having a high sound pressure can be transmitted and received. In particular, a heart pacemaker or the like is desirably small in nature, and therefore, an ultrasonic sensor capable of efficiently receiving ultrasonic waves is desired.
[0005]
Conventionally, in order to receive ultrasonic waves efficiently, attention has been paid to horns that increase the directivity of ultrasonic waves generated by vibrators, and the sensitivity of ultrasonic sensors is improved by increasing the processing accuracy of the horn. Was. However, when the ultrasonic sensor is small, it is difficult to accurately process a horn made of a metal material in accordance with the frequency of the ultrasonic wave to be received. Further, in order to produce a precise horn, it is necessary to improve the processing accuracy, which increases the production cost. Further, even if a horn manufactured with high accuracy is used, it is difficult to obtain a sufficient sound pressure when the horn is miniaturized, and it is hard to say that the effect is large.
Then, this invention is made in order to solve the above-mentioned subject, and an object of this invention is to provide the ultrasonic sensor which can receive an ultrasonic wave efficiently.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, an ultrasonic sensor according to the present invention includes a plate having an opening, and a receiving unit having a receiving surface facing the opening, and the opening includes the receiving unit. It is characterized by being substantially the same shape as the part. According to this ultrasonic sensor, when the size of the opening is large enough to cause diffraction of the ultrasonic wave passing through the opening, the ultrasonic wave incident from the sound source into the case is diffracted when passing through the plate. , And reinforce each other where the phases match. In addition, the substantially same shape means that the opening and the receiving surface have the same shape and the same area, of course, the latter is larger than the former, and the former is included in the latter when the former is projected on the latter. Including.
[0007]
In addition, an ultrasonic sensor according to the present invention includes a plate having an opening, and a receiving unit having a receiving surface facing the opening, and the plate has an annular shape that transmits ultrasonic waves through the opening. It is characterized in that the region and the annular region that does not transmit light have a pattern formed concentrically and alternately. According to this ultrasonic sensor, the ultrasonic wave incident from the sound source into the case causes interference by diffraction when passing through the pattern formed in the opening of the plate.
[0008]
In the above ultrasonic sensor, the receiving surface may be substantially circular in plan view. According to this ultrasonic sensor, it is possible to efficiently receive an ultrasonic wave that has interfered due to diffraction.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of the ultrasonic sensor according to the first embodiment, and FIG. 2 is a front view of a plate used in the ultrasonic sensor.
An ultrasonic sensor generally denoted by
[0010]
The
The receiving surface of the
In the present embodiment, the shape of the case 2 described as a cylinder is not limited to a cylinder as long as the case 2 supports the
[0011]
R N = {λ × n / (2 × k)} 1/2 (1)
The radius of the concentric circles forming the pattern of the
n = 2 × m (2)
n = 2 × m + 1 (3)
n = 2 × m + 2 (4)
[0012]
Further, as shown in FIG. 3, the pattern of the
Even in this manner, a concentric pattern of the
[0013]
In the present embodiment, the reason why the pattern of the
Generally, the radius R N of the Fresnel zone plate is represented by the formula (5) shown below.
R N = {λ × n × r 1 × r 2 / (r 1 + r 2 )} 1/2 (5)
The wavelength of the equation radius R N of the Fresnel zone plate of formula (5), the sound that has been diffracted gap constructively interfere, i.e. converge to a point (reach) when sound in phase And the distance from the sound source to one point. At this time, r 1 and r 2 represent distances from the sound source. In equation (5), it is assumed that two sound sources pass through the slit. However, in the case of the present embodiment, since it is considered that the sound source is a single sound source, r 1 = r 2 = r. Therefore, equation (5) becomes as shown in equation (6).
R N = (λ × n × r / 2) 1/2 (6)
Here, since the distance between the sound source and the ultrasonic sensor depends on the use environment, the positional relationship between the sound source and the ultrasonic sensor, the outer shape of the case 2, and the like, r cannot be uniquely determined. Therefore, in the present embodiment, the adjustment parameter k is used, and 1 / k is substituted for r. Substituting r = 1 / k into equation (6) yields equation (1).
[0014]
Here, the adjustment parameter k is set in consideration of the outer shape of the case 2, the area of the opening of the
[0015]
When concentric patterns having different radii R as shown in FIG. 2 or FIG. 3 are placed on the front surface of the sensor section 4, ultrasonic waves passing through a plurality of concentric slits cause interference by diffraction, and the
[0016]
It goes without saying that the interval between the
[0017]
As described above, the
Note that the pattern shown in FIG. 2 and the pattern shown in FIG. 3 can obtain the same effect.
[0018]
The opening of the plate 3 (the outer periphery of the outermost portion without the pattern) has substantially the same outer diameter as the opening on the bottom surface of the
[0019]
In the present embodiment, the type of diffraction caused by the
[0020]
In addition, the material of the
[0021]
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 5 is a sectional view of the ultrasonic sensor according to the second embodiment. In the
[0022]
The
[0023]
It goes without saying that the interval between the
[0024]
Also in the present embodiment, the type of diffraction caused by
[0025]
Further, in the present embodiment, the shape of the
Further, the shape of the opening is not limited to a circle, but may be another shape such as an ellipse or a rectangle.
[0026]
Further, in the present embodiment shown in FIG. 5, the outer diameter of the case 2 is formed smaller than the opening of the
[0027]
FIG. 7 is a sectional view of a modified example of the ultrasonic sensor according to the second embodiment. The
[0028]
The
[0029]
In the modification shown in FIG. 7, the shape of the
Further, the shape of the opening is not limited to a circle, but may be another shape such as an ellipse or a rectangle.
Further, when utilizing the Fresnel diffraction phenomenon, the shape of the opening of the
[0030]
Next, another modified example of the present embodiment is shown in FIG. FIG. 8 shows an example in which an ultrasonic sensor is incorporated in the device. The
[0031]
In the modification shown in FIG. 8, the shape of the
The shape of the
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an opening having substantially the same shape as a receiving portion provided on a plate causes interference by diffraction of ultrasonic waves incident from the opening, and portions having the same phase reinforce each other. Accordingly, the sound pressure of the ultrasonic wave received by the receiving unit can be increased, so that the ultrasonic wave can be received efficiently.
Further, according to the present invention, by providing a pattern in which an annular region that transmits ultrasonic waves and an annular region that does not transmit ultrasonic waves are alternately formed concentrically in the opening of the plate, ultrasonic waves incident from the opening can be prevented. Since interference due to diffraction is caused by the pattern and the sound pressure of the ultrasonic wave received by the receiving unit can be increased, it is possible to efficiently receive the ultrasonic wave.
Further, according to the present invention, since the receiving surface has substantially the same shape as the opening, the receiving surface can efficiently receive ultrasonic waves.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of an ultrasonic sensor according to a first embodiment.
FIG. 2 is a front view of a plate.
FIG. 3 is a front view of a plate.
FIG. 4 is a diagram showing a sound pressure distribution in a
FIG. 5 is a sectional view of an ultrasonic sensor according to a second embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a sound pressure distribution in a
FIG. 7 is a sectional view of a modification of the second embodiment.
FIG. 8 is an example in which an ultrasonic sensor is incorporated in an apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記開口部に対向する受信面を有する受信部と
を有し、
前記開口部は、前記受信部とほぼ同形である
ことを特徴とする超音波センサ。A plate having an opening;
A receiving unit having a receiving surface facing the opening,
The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein the opening has substantially the same shape as the receiving unit.
前記開口部に対向する受信面を有する受信部と
を有し、
前記プレートは、前記開口部に、超音波を透過させる環状領域と、透過させない環状領域とが同心円状に交互に形成されたパターンを有する
ことを特徴とする超音波センサ。A plate having an opening;
A receiving unit having a receiving surface facing the opening,
The ultrasonic sensor, wherein the plate has a pattern in which annular regions that transmit ultrasonic waves and annular regions that do not transmit ultrasonic waves are alternately formed concentrically in the opening.
前記受信面は、平面視略円形である
ことを特徴とする超音波センサ。The ultrasonic sensor according to claim 2,
An ultrasonic sensor, wherein the receiving surface is substantially circular in a plan view.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002187677A JP2004032499A (en) | 2002-06-27 | 2002-06-27 | Ultrasonic sensor |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004032499A true JP2004032499A (en) | 2004-01-29 |
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ID=31182640
Family Applications (1)
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JP2002187677A Pending JP2004032499A (en) | 2002-06-27 | 2002-06-27 | Ultrasonic sensor |
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Country | Link |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2013145352A1 (en) * | 2012-03-29 | 2015-12-10 | 太陽誘電株式会社 | Broadband sensor |
CN110553720A (en) * | 2019-09-19 | 2019-12-10 | 嘉兴学院 | novel open ultrasonic sensor |
-
2002
- 2002-06-27 JP JP2002187677A patent/JP2004032499A/en active Pending
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