JP2014204387A - 空中超音波センサ - Google Patents

Abstract

【課題】圧電振動子を固定した金属板を当該金属板の共振周波数で振動させて超音波を放射する空中超音波センサにおいて、送受信効率を向上させる。
【解決手段】金属板２と空気との間に音響整合層４を設け、音響インピーダンスの不整合を緩和して送受信効率を向上させる。また、音響整合層４の接着面４ａを小さくして金属板２の同一位相の振動領域の振動を音響整合層４に伝達し、かつ、音響整合層４の放射面４ｂを広くすることによって送受信する超音波の指向性を狭くして送受信効率を向上させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、超音波を空中に放射し、反射体から伝播してきた超音波を受信する空中超音波センサに関するものである。

空中超音波センサは、振動体の発する超音波（振動波）を空中に送信し、空中を伝播して障害物等により反射された超音波を受信することにより、障害物等を検知するものである。振動体の音響インピーダンスと空気の音響インピーダンスに大きな開きがあるため、伝播効率（送受信効率）が低い。そこで、従来は、両者の音響インピーダンスを結合させる音響整合層を設け、この音響整合層に振動体を固定していた（例えば、特許文献１〜３参照）。

他方、車載用の空中超音波センサは、生活雑音を避け、しかも送受信効率の良い周波数帯域として４０〜７０ｋＨｚを選択している。また、振動体として圧電振動子が有用である。しかし、上記特許文献１〜３のように圧電振動子単体でこの帯域の周波数を放射するには、数ｍｍ厚さの圧電振動子が必要になるため、製造歩留まりが悪い。さらに、車載用のため、圧電振動子の防水、および車両走行中に飛散した異物による破壊防止などの要件を満たす必要がある。

これらの要件を満たすため、有底構造の金属製筒状ケースを用い、ケース底部の内面に約１ｍｍ厚さの圧電振動子を貼り付けると共にこの底部に所望の共振周波数で振動する振動部を設け、空中に共振周波数の超音波を放射し、障害物等により反射された超音波を検出する構成が提案されている。
ちなみに、一般的に音響インピーダンスは密度が高い材料ほど高く、硬度の高い材料ほど低い。また、異なる音響インピーダンスの面を介して伝播する音波は、当面において反射されやすく、伝播する音波が減衰する原因となるため、音波が伝播する部位の音響インピーダンスは等しいことが望ましい。

特開昭６３−１５１２００号公報 特開２００４−１７９９５４号公報 特開２００２−１８８９４６号公報

しかしながら、上記の構造では超音波の放射面および検出面が金属であるため、金属の音響インピーダンスと空気の音響インピーダンスに大きな開きがあり、送受信効率が低いという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、圧電振動子を固定した金属板を当該金属板の共振周波数で振動させて超音波を放射する空中超音波センサにおいて、送受信効率を向上させることを目的とする。

この発明に係る空中超音波センサは、金属板と、金属板の一方の面に固定され、金属板を振動させ超音波を発生させる圧電振動子と、音響インピーダンスが空気より大きく、かつ、金属板より小さい材料を用い、金属板の他方の面に接着され、当接着された面の反対側の面から空中に超音波を放射する音響整合層とを備え、音響整合層は、金属板に接着する面より、超音波を放射する面が広い構成である。

この発明によれば、金属板と空気との間に音響整合層を設けるようにしたので、音響インピーダンスの不整合を緩和して超音波の送受信効率を向上させることができる。また、音響整合層の接着面を小さくして金属板の同一位相の振動領域の振動を音響整合層に伝達し、かつ、音響整合層の放射面を広くすることによって送受信する超音波の指向性を狭くしたので、送受信効率を向上させることができる。従って、圧電振動子を固定した金属板を当該金属板の共振周波数で振動させて超音波を放射する空中超音波センサにおいて、送受信効率を向上させることができる。

この発明の実施の形態１に係る空中超音波センサの構成を示し、図１（ａ）は外観斜視図、図１（ｂ）はＡＡ線に沿って切断した断面図である。 実施の形態１に係る空中超音波センサの金属板の動作を説明する図である。 実施の形態１に係る空中超音波センサの音響整合層の放射面の形状例を示す図である。 実施の形態１に係る空中超音波センサの変形例を示す断面図である。 実施の形態１に係る空中超音波センサの変形例を示す断面図である。 この発明の実施の形態２に係る空中超音波センサの構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態３に係る空中超音波センサの構成を示す断面図である。 実施の形態３に係る空中超音波センサを説明する図であり、図８（ａ）は凸曲放射面を直方体形状にした音響整合層を示し、図８（ｂ）は凸面構造によるレンズ効果を示す。 この発明の実施の形態４に係る空中超音波センサの構成を示す断面図である。 実施の形態４に係る空中超音波センサを説明する図であり、図１０（ａ）は凹曲放射面を直方体形状にした音響整合層を示し、図１０（ｂ）は凹面構造によるレンズ効果を示す。 この発明の実施の形態５に係る空中超音波センサの構成を示す断面図である。 実施の形態５に係る空中超音波センサの車両取り付け例を示す断面図である。 実施の形態５に係る空中超音波センサの車両取り付け例を示す断面図である。 この発明の実施の形態６に係る空中超音波センサの構成を示す断面図である。 実施の形態６に係る空中超音波センサの変形例を示す断面図である。 実施の形態６に係る空中超音波センサの変形例を示す断面図である。

実施の形態１．
図１に示すように、本実施の形態１に係る空中超音波センサは、有底筒状の金属ケース１と、金属ケース１の底部を構成する金属板２と、金属板２の内面に固定され、金属板２を振動させ超音波を発生させる圧電振動子３と、金属板２を挟んで圧電振動子３に対向する位置に接着された音響整合層４とを備えている。

図２（ａ）は圧電振動子３の平面図である。図２（ｂ）および図２（ｃ）には金属板２と圧電振動子３を側面から見た状態を示して、圧電振動子３の駆動による金属板２の動作を説明する。金属板２と圧電振動子３とは、接着剤および両面粘着テープなどを使用して一体化されている。
外部の電源から、不図示のリード線を介して圧電振動子３に電圧が印加されると、図２（ａ）のように圧電振動子３が面に平行な方向（径方向）に伸縮を繰り返す。そのため、図２（ｂ）および図２（ｃ）のように、圧電振動子３に固定された金属板２が交互に湾曲して圧電振動子３の駆動周波数あるいは金属ケース１の共振周波数で金属板２が振動し、音響整合層４を介して放射面４ｂから空気中へ超音波が放射される。また、障害物等により反射した超音波が音響整合層４を介して金属板２を振動させると、圧電振動子３がこの振動を電圧に変換して出力する。

音響整合層４は、空気の音響インピーダンスと金属板２（例えば、アルミニウム）の音響インピーダンスの不整合を緩和して、超音波の送受信効率を向上させる。この音響整合層４は、金属板２と一体成形（例えば、インサート成形）してもよいし、接着剤などを使用して接着してもよい。

この音響整合層４は、樹脂に中空カプセルを混入して成形した樹脂成形部材であり、中空カプセルの混入量（即ち、音響整合層４を形成する樹脂の密度）を変更することによって音響インピーダンスを任意に調整したものである。つまり、当中空カプセルは外郭が当樹脂より硬いものの内部が中空であるがゆえに等価的な密度は当樹脂より低いため、中空カプセルの混入量を多くすれば（樹脂中の中空カプセルの混入密度を高くすれば）、音響整合層４の密度が低くなり、中空カプセルの混入量を低くすれば（樹脂中の中空カプセルの混入密度を低くすれば）、音響整合層４の密度が高くなる。なお、当中空カプセルの外郭は当樹脂より硬いために、中空カプセルの混入によって樹脂の密度が低下しても、硬度が低下することは無く、内部を伝播する音波の減衰は少ない。また、当中空カプセルは、音響整合層４の厚さに対して充分に小さなものである。
上記調整によって、空気の音響インピーダンスＺａ、金属板２の音響インピーダンスＺ２とした場合、音響整合層４の音響インピーダンスＺ４は下式（１）を満たすように構成される。
Ｚａ＜Ｚ４＜Ｚ２ （１）

なお、図１では、音響整合層４の放射面４ｂを円形にしたが、この形状に限定されるものではない。ここで、図３に、音響整合層４の放射面４ｂの形状例を示す。図３（ａ）は円形の放射面４ｂ、図３（ｂ）は直方形の放射面４ｂ、図３（ｃ）は楕円形の放射面４ｂの例である。各形状の放射面４ｂから放射される超音波の指向性は、下式（２）で表される。

θｉ＝Ｋ・λ／ｄｉ （２）
ここで、θｉは指向角度、Ｋは定数、ｄｉは放射面４ｂの口径、λは波長である。式（２）より、放射面４ｂの口径ｄｉが大きいほど、指向角度θｉは狭くなる。

従って、金属板２の振動の位相のそろった振動領域のみを音響整合層４に接合するべく接着面４ａは狭くし、その一方で、超音波の指向性を狭くするべく上式（２）に従って放射面４ｂを広くすることにより、送受信効率を向上させることができる。

また、図１の例では、音響整合層４と空気との音響インピーダンスの差により、音響整合層４の側周面がわずかにホーンの機能を持つため、超音波の受信効率が若干向上する。

さらに受信効率を向上させるために、例えば図４に示すように、音響整合層４の側周面に、この音響整合層４より音響インピーダンスの高い（即ち、密度が高い）材料を用いて音響ホーン部５を形成してもよい。この音響ホーン部５は、障害物によって反射した超音波が音響整合層４の側周面から漏洩することを防ぐため、超音波の受信効率が向上する。この音響ホーン部５の材料としては、金属、樹脂などが考えられる。

あるいは、図５に示すように、音響整合層４の側周面を囲う金属ケース１の底部を、音響ホーン部５として兼用してもよい。この構成の場合、金属ケース１の底部に形成した凹部に、中空カプセルを混入した樹脂を注入して、音響整合層４をインサート成形し、この凹部を音響ホーン部５とする。

以上より、実施の形態１によれば、空中超音波センサは、金属板２と、金属板２の一方の面に固定され、金属板２を振動させ超音波を発生させる圧電振動子３と、金属板２を挟んで圧電振動子３に対向する位置に設けられ、音響インピーダンスが空気より大きく、かつ、金属板２より小さい材料を用いて、金属板２に接着する接着面４ａより超音波を放射する放射面４ｂが広い形状に形成された音響整合層４とを備える構成にした。このため、音響整合層４が空気と金属板２の音響インピーダンスを緩和し、超音波の送受信効率を向上させることができる。また、音響整合層４の接着面４ａを狭めて、金属板２の振動の位相のそろった振動領域のみ音響整合層４に接着し、かつ、放射面４ｂを広くして指向性を狭くしたので、送受信効率を向上させることができる。さらに、音響整合層４と空気の音響インピーダンスの違いにより、音響整合層４の側周面が音響ホーン部５の機能を有するので、受信効率を向上させることができる。従って、圧電振動子３を固定した金属板２を当該金属板２の共振周波数で振動させて超音波を放射する空中超音波センサにおいて、送受信効率を向上させることができる。

また、実施の形態１によれば、空中超音波センサは、音響整合層４より音響インピーダンスの大きい材料を用いて、音響整合層４の側周面を囲う形状に形成された音響ホーン部５を備える構成にしたので、受信効率をさらに向上させることができる。

また、実施の形態１によれば、音響整合層４の放射面４ｂを、円形状、楕円形状、あるいは方形状にすることにより、超音波の指向性を任意に変更できる。

また、実施の形態１によれば、音響整合層４は、中空カプセルを混入した樹脂成形部材にしたので、この樹脂成形部材と金属板２との接着性が良く、金属板２と接着面４ａの間に隙間ができにくいため、送受信効率の信頼性および安定性を向上させることができる。

また、実施の形態１によれば、空中超音波センサは、内部に圧電振動子３を収容する有底筒状の金属ケース１を備え、金属ケース１の底部が金属板２を兼ねるように構成した。このため、圧電振動子３の防水と異物からの保護が可能になり、車両に搭載する空中超音波センサに用いるのに好適である。

実施の形態２．
図６は、本実施の形態２に係る空中超音波センサの構成を示す断面図であり、図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
本実施の形態２では、音響整合層４を第１整合層４−１、第２整合層４−２、第３整合層４−３からなる積層構造にして、金属板２に接着する第１整合層４−１の中空カプセル密度を最も低く、次いで第２整合層４−２、第３整合層４−３の順に中空カプセルの密度を高くする。即ち、第１整合層４−１の樹脂の密度が最も高く、次いで第２整合層４−２、第３整合層４−３の順に樹脂の密度が低くなる。

即ち、空気の音響インピーダンスＺａ、第１整合層４−１の音響インピーダンスＺ４−１、第２整合層４−２の音響インピーダンスＺ４−２、第３整合層４−３の音響インピーダンスＺ４−３、金属板２の音響インピーダンスＺ２とした場合、下式（３）の関係となる。
Ｚａ＜Ｚ４−３＜Ｚ４−２＜Ｚ４−１＜Ｚ２ （３）

以上より、実施の形態２によれば、音響整合層４は複数の層からなり、金属板２に接着する第１整合層４−１の中空カプセルの混入密度が最も低く、放射面４ｂ側の層になるにつれて順次、中空カプセルの混入密度が高くなっていく構成にした。このため、超音波を放射および検出する金属板２と空気層との間の音響インピーダンスの整合性がさらに良好になり、送受信効率が向上する。
なお、図示例では音響整合層４を３層にしたが、これに限定されるものではなく、例えば１層の音響整合層４において超音波放射方向に中空カプセルの混入密度を変化させることも可能である。

実施の形態３．
図７は、本実施の形態３に係る空中超音波センサの構成を示す断面図であり、図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。本実施の形態３では、音響整合層４の放射面４ｂを、空中側に突出した凸曲放射面４ｂ−１にして、レンズ効果を持たせている。

図８（ａ）に、凸曲放射面４ｂ−１を直方体形状にした音響整合層４を示し、図８（ｂ）に凸曲放射面４ｂ−１の凸面構造によるレンズ効果を説明する。図示するように、凸曲放射面４ｂ−１から空中に放射された超音波が拡散するので、指向性が広がって検知範囲（視野角）が広くなる一方、検知距離が短くなる。

他方、上記実施の形態１，２のように音響整合層４の放射面４ｂを平坦面にした場合には超音波はほとんど広がらずに空中を伝播する。

以上より、実施の形態３によれば、音響整合層４の超音波を放射する端面を、凸曲面状の凸曲放射面４ｂ−１にしたので、空中超音波センサの検知範囲（視野角）を拡大することができる。
図示は省略するが、音響整合層４の円形状および楕円形状などの放射面を凸曲放射面４ｂ−１にしてもよく、その場合にも検知範囲（視野角）を拡大することができる。

実施の形態４．
図９は、本実施の形態４に係る空中超音波センサの構成を示す断面図であり、図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。本実施の形態４では、音響整合層４の放射面４ｂを、金属板２側に窪んだ凹曲放射面４ｂ−２にして、レンズ効果を持たせている。

図１０（ａ）に、凹曲放射面４ｂ−２を直方体形状にした音響整合層４を示し、図１０（ｂ）に凹曲放射面４ｂ−２の凹面構造によるレンズ効果を説明する。図示するように、凹曲放射面４ｂ−２から空中に放射された超音波が収束するので、指向性が狭まって検知範囲（視野角）が狭くなる一方、検知距離が長くなる。

以上より、実施の形態４によれば、音響整合層４の超音波を放射する端面を、凹曲面状の凹曲放射面４ｂ−２にしたので、空中超音波センサの検知距離を長くすることができる。
図示は省略するが、音響整合層４の円形状および楕円形状などの放射面を凹曲放射面４ｂ−２にしてもよく、その場合にも検知距離を長くすることができる。

実施の形態５．
図１１は、本実施の形態５に係る空中超音波センサの構成を示す断面図であり、図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。本実施の形態５に係る空中超音波センサは、有底筒状の金属ケース１と、金属ケース１の底部を構成する金属板２と、金属板２の内面に固定された圧電振動子３と、突起１ａと係止部６ａとからなるスナップフィット構造により金属ケース１の底部側に外装された有底筒状の樹脂ケース６と、樹脂ケース６の底部を構成する音響整合層４と、金属板２と音響整合層４との間を充填接着する接着剤７とを備えている。また、音響整合層４の側周面を囲う樹脂ケース６が、音響ホーン部５としての機能を有する。

なお、図１２および図１３に、本実施の形態５に係る空中超音波センサのバンパ１０への取り付け例を示す。両図ともバンパ裏面１０ｂに樹脂ケース６を接着剤１２あるいは両面テープで固定する方法で、図１２はバンパ表面１０ａに対してバンパ１０の厚みだけ空中超音波センサの送信面（即ち、音響整合層４の放射面４ｂ）が窪んだ構造である。図１３はバンパ表面１０ａと送信面とを面一に設置する構造である。

金属ケース１の外周面には突起１ａが形成され、樹脂ケース６の開口端部には弾性変形可能な係止部６ａが形成されている。この係止部６ａが弾性変形して突起１ａに係止されることにより、樹脂ケース６が金属ケース１に固定される。なお、金属ケース１の底部を構成する金属板２と、樹脂ケース６の底部を構成する音響整合層４との間を、充填剤を兼ねた接着剤７が充填接着しているので、金属ケース１と樹脂ケース６が別体であっても金属板２と音響整合層４の間に隙間が生じず、両者の音響インピーダンスの結合は良好である。

また、空中超音波センサを車両に取り付けた場合、車外を向く音響整合層４の放射面４ｂに石などが当たり損傷したとしても、樹脂ケース６の交換のみで対応可能になるので、交換費用が安く、また、交換作業も容易である。
さらに、樹脂ケース６と音響整合層４とを一体成形（例えば、インサート成形）できるので、製造工程が簡略化でき、センサ価格が安価になる。

以上より、実施の形態５によれば、空中超音波センサは、内部に圧電振動子３を収容し、外周面には突起１ａが形成された有底筒状の金属ケース１と、金属ケース１の突起１ａに係止する弾性変形可能な係止部６ａが形成され、金属ケース１の底部側に外装される有底筒状の樹脂ケース６とを備え、金属ケース１の底部が金属板２を兼ねると共に樹脂ケース６の底部が音響整合層４を兼ね、これら金属板２と音響整合層４との間が接着剤７で充填接着されている構成にした。このため、音響整合層４の放射面４ｂが損傷した場合に樹脂ケース６の交換のみでよいため、交換費用が安く、かつ、交換作業が容易になる。従って、車両に搭載する空中超音波センサに用いるのに好適である。

実施の形態６．
本実施の形態６では、空中超音波センサを車両に取り付けてこの車両周辺の障害物を検知する用途を想定し、車両への取り付け例を説明する。

図１４は、本実施の形態６に係る空中超音波センサの車両取り付け例を示す断面図である。この空中超音波センサは、金属板２と、金属板２の一方の面に接着された圧電振動子３と、金属板２を挟んで圧電振動子３に対向する位置に接着された音響整合層４とを備えている。

図１４の例では、音響整合層４の放射面４ｂの外径に比べて、金属板２および圧電振動子３の外径を小さくし、バンパ（外郭部）１０の穴１１に表面から空中超音波センサを挿入し、接着剤などを使用して音響整合層４の側周面を穴１１に接着する。なお、バンパ１０の美観を損なわないよう、バンパ１０の表面と空中超音波センサの放射面４ｂとが面一になるように、穴１１の大きさおよび形状を設定することが好ましい。
あるいは、金属板２と音響整合層４とを一体成形（例えば、インサート成形）し、さらに、金属板２と音響整合層４の一体物に対してバンパ１０を一体成形（例えば、２色成形）してもよい。

この構成例では、音響整合層４の放射面４ｂが車両外を向くように、音響整合層４をバンパ１０の穴１１の中に配置したので、音響整合層４が穴１１を塞いで圧電振動子３を保護する機能を有するようになり、金属ケース１が不要となって単なる板状の金属板２だけで足りる。従って、製造工程が簡略化でき、センサ価格が安価になる。また、バンパ１０を貫通する穴１１の内壁が音響ホーン部５を兼ねるので、超音波の受信効率の向上効果がある。

図１５は、本実施の形態６に係る空中超音波センサの変形例を示す断面図である。この空中超音波センサは、有底筒状の金属ケース１と、金属ケース１の底部を構成する金属板２と、金属板２に接着された圧電振動子３と、金属板２を挟んで圧電振動子３に対向する位置に接着された音響整合層４とを備えている。

図１５の例では、音響整合層４の放射面４ｂの外周縁に接着部４ｄが延設されており、バンパ１０の穴１１に裏面から空中超音波センサを挿入し、両面粘着テープなどを使用して接着部４ｄをバンパ１０の裏面に接着する。なお、バンパ１０の美観を損なわないよう、バンパ１０の表面と空中超音波センサの放射面４ｂとが面一になるよう接着部４ｄを形成することが好ましい。また、音響整合層４が接着部４ｄの阻害を受けることなく振動できるよう、音響整合層４の外周縁を薄肉にする溝部４ｃが設けられている。

この構成例では、音響整合層４の外周縁に、バンパ１０を貫通する穴１１の周縁部に接着される接着部４ｄが延設され、音響整合層４と接着部４ｄの延設された部位の間に溝部４ｃが形成されているので、当音響整合層４が周囲のバンパ１０によって阻害されることなく振動できるため、空中超音波センサをバンパ１０に取り付ける固定部材（即ち、接着部４ｄ）と音響整合層４とを一種類の中空カプセル混入樹脂部材から形成できる。従って、音響整合機能を確保しつつ、製造工程を簡略化でき、センサ価格が安価になる。

なお、図１５においても図１４と同様に音響整合層４が圧電振動子３を保護する機能を有するため、図１５に示したような金属ケース１ではなく図１４に示したような単なる板状の金属板２に変更可能である。

図１６は、実施の形態６に係る空中超音波センサの変形例を示す断面図である。この空中超音波センサは、有底筒状の樹脂ケース６と、樹脂ケース６の底部を構成する音響整合層４と、音響整合層４の接着面４ａと接着された金属板２と、金属板２を挟んで音響整合層４に対向する位置に接着された圧電振動子３とを備えている。

図１６の例では、金属板２と音響整合層４とを一体成形（例えば、インサート成形）し、さらに、金属板２と音響整合層４の一体物に対して樹脂ケース６を一体成形（例えば、２色成形）している。

この構成例では、音響整合層４が樹脂ケース６の一部を兼ねるので、製造工程が簡略化でき、センサ価格が安価になる。また、樹脂ケース６を構成する樹脂部材の密度を音響整合層４の密度より高くすることにより、音響整合層４の側周面を囲む樹脂ケース６が音響ホーン部５の機能を有するので、超音波の受信効率の向上効果がある。

また、図１６の例では、樹脂ケース６の外周面に接着部６ｂが突設されており、バンパ１０の穴１１に裏面側から空中超音波センサを挿入し、両面粘着テープなどを使用して接着部６ｂをバンパ１０の裏面に接着する。なお、バンパ１０の美観を損なわないよう、バンパ１０の表面と空中超音波センサの放射面４ｂとが面一になる位置に接着部６ｂを形成することが好ましい。

この構成例では、樹脂ケース６がバンパ１０の穴１１の中に配置され、その樹脂ケース６の外周面には穴１１の周縁部に接着される接着部６ｂが突設されているので、空中超音波センサをバンパ１０に取り付ける固定部材（即ち、接着部６ｂ）と樹脂ケース６とを一体成形できる。従って、製造工程を簡略化でき、センサ価格が安価になる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 金属ケース、１ａ 突起、２ 金属板、３ 圧電振動子、４ 音響整合層、４ａ 接着面、４ｂ 放射面、４ｂ−１ 凸曲放射面、４ｂ−２ 凹曲放射面、４−１ 第１整合層、４−２ 第２整合層、４−３ 第３整合層、４ｃ 溝部、４ｄ，６ｂ 接着部、５ 音響ホーン部、６ 樹脂ケース、６ａ 係止部、７ 接着剤、１０ バンパ（外郭部）、１０ａ バンパ表面、１０ｂ バンパ裏面 １１ 穴、１２ 接着剤。

Claims (12)

1. 空中に超音波を放射し、対峙する物体によって反射されて帰着する超音波を受信する空中超音波センサであって、
   金属板と、
   前記金属板の一方の面に固定され、前記金属板を振動させ超音波を発生させる圧電振動子と、
   音響インピーダンスが空気より大きく、かつ、前記金属板より小さい材料を用い、前記金属板の他方の面に接着され、当接着された面の反対側の面から空中に超音波を放射する音響整合層とを備え、
   前記音響整合層は、前記金属板に接着する面より、超音波を放射する面が広いことを特徴とする空中超音波センサ。
2. 前記音響整合層より音響インピーダンスの大きい材料を用いて、前記音響整合層の側周面を囲う形状に形成された音響ホーン部を備えることを特徴とする請求項１記載の空中超音波センサ。
3. 前記音響整合層の超音波を放射する面は、円形状、楕円形状、または方形状であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の空中超音波センサ。
4. 前記音響整合層は、中空カプセルを混入した樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の空中超音波センサ。
5. 前記音響整合層の中空カプセル混入密度は、前記金属板側が低く、超音波の放射側が高いことを特徴とする請求項４記載の空中超音波センサ。
6. 前記音響整合層の超音波を放射する面は、凸曲面または凹曲面であることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の空中超音波センサ。
7. 内部に前記圧電振動子を収容する有底筒状の金属ケースを備え、前記金属ケースの底部が前記金属板を兼ねることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の空中超音波センサ。
8. 内部に前記圧電振動子を収容し、外周面には突起が形成された有底筒状の金属ケースと、
   前記金属ケースの前記突起に係止する弾性変形可能な係止部が形成され、前記金属ケースの底部側に外装される有底筒状の樹脂ケースとを備え、
   前記金属ケースの底部が前記金属板を兼ねると共に、前記樹脂ケースの底部が前記音響整合層を兼ね、前記金属板と前記音響整合層との間が接着剤で充填接着されていることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の空中超音波センサ。
9. 前記音響整合層は、超音波を放射する面が車両の外側を向くように当該車両の外郭部を貫通する穴の中に配置され、当該車両の外郭部を貫通する穴の内壁が前記音響ホーン部を構成することを特徴とする請求項２から請求項６のうちのいずれか１項記載の空中超音波センサ。
10. 前記音響整合層の外周縁には、前記車両の外郭部を貫通する穴の周縁部に接着される接着部が延設され、前記音響整合層の外周縁と当延設された接着部との間には前記音響整合層の厚さより薄い溝部が形成されていることを特徴とする請求項９記載の空中超音波センサ。
11. 内部に前記圧電振動子および前記金属板を収容する有底筒状の樹脂ケースを備え、前記樹脂ケースの底部が前記音響整合層を兼ねることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の空中超音波センサ。
12. 前記樹脂ケースは、車両の外郭部を貫通する穴の中に配置され、前記樹脂ケースの外周面には当該車両の外郭部を貫通する穴の周縁部に接着される接着部が突設されていることを特徴とする請求項１１記載の空中超音波センサ。

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