JP6486220B2 - Distance detection sensor and object detection device - Google Patents

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Description

この発明は、音波の送受信によって測定対象物までの距離を測定する技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for measuring a distance to a measurement object by transmitting and receiving sound waves.

音波の送受信によって測定対象物までの距離を計測する技術は、トランスデューサから測定対象物に向かって音波を送波した時間と、送波した音波の反射をトランスデューサが受波した時間の差分から、音速に基づき距離を算出する原理で成り立っている。
主に使用される音波の周波数は、距離分解能、指向性、騒音の点から有利な、可聴帯域外の20kHz以上の音波である。そのため、20kHz以上の音波である超音波を用いる方法が実用に用いられており、例えば車両のバックソナーなどに応用されている。
The technology to measure the distance to the measurement object by transmitting and receiving sound waves is based on the difference between the time when the sound wave is transmitted from the transducer toward the measurement object and the time when the transducer receives the reflection of the transmitted sound wave. This is based on the principle of calculating the distance based on.
The frequency of the sound wave used mainly is a sound wave of 20 kHz or more outside the audible band, which is advantageous in terms of distance resolution, directivity, and noise. Therefore, a method using an ultrasonic wave that is a sound wave of 20 kHz or higher is used in practice, and is applied to, for example, a vehicle back sonar.

音波が空気中を伝搬する際、拡散により距離の2乗に反比例して減衰する、いわゆる距離減衰に加え、空気分子の振動でエネルギーを損失することによる空気吸収があり、周波数が高くなるほど、減衰が大きくなることが知られている。これにより超音波は可聴音に比べて距離減衰が大きくなってしまう。そのため、超音波を用いた距離計測では、音波の減衰によるSN比の低下により、計測可能範囲の限界が制限される。   When sound waves propagate through the air, they are attenuated in inverse proportion to the square of the distance due to diffusion. In addition to so-called distance attenuation, there is air absorption due to energy loss due to vibration of air molecules. Is known to grow. As a result, the ultrasonic wave has a greater distance attenuation than the audible sound. Therefore, in distance measurement using ultrasonic waves, the limit of the measurable range is limited due to a decrease in the S / N ratio due to attenuation of sound waves.

近年では、自動駐車支援システムにおける障害物検知機能、あるいは走行時の緊急ブレーキなどの安全機能に、安価な超音波センサを適用する需要もあり、音波を用いた距離計測における検知距離の長距離化および高精度化が求められている。これらを実現するために、特許文献1および特許文献2にはホーンを付加してトランスデューサの送波面を疑似的に拡大し、音波の放射効果を向上させ、音波の指向特性の先鋭化を図り、超音波を用いた距離計測におけるSN比を改善する超音波送受波器が開示されている。   In recent years, there is a demand to apply inexpensive ultrasonic sensors to obstacle detection functions in automatic parking assistance systems or safety functions such as emergency braking during driving, and the detection distance in distance measurement using sound waves is increased. There is also a need for higher accuracy. In order to realize these, Patent Document 1 and Patent Document 2 add a horn to artificially enlarge the transmission surface of the transducer, improve the radiation effect of the sound wave, sharpen the directivity of the sound wave, An ultrasonic transducer that improves the signal-to-noise ratio in distance measurement using ultrasonic waves is disclosed.

特開平6-269090号公報JP-A-6-269090 特開昭58-85699号公報JP 58-85699 A

しかしながら、上述した特許文献1および特許文献2に記載された超音波送受波器は、車両などの移動体への搭載が前提ではないため、車両の走行により雨、塵埃、虫、小石などの進入、詰まりおよび衝突が考慮されていない。そのため、当該超音波送受波器を車両に搭載した場合、車両の走行によりホーン内に進入した進入物の詰まりおよび衝突により超音波の送波性能が低下するという課題があった。   However, since the ultrasonic transducers described in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above are not premised on mounting on a moving body such as a vehicle, entry of rain, dust, insects, pebbles, and the like due to traveling of the vehicle. Clogging and collision are not considered. For this reason, when the ultrasonic transducer is mounted on a vehicle, there is a problem that the ultrasonic wave transmission performance is deteriorated due to clogging and collision of an entering object that has entered the horn as the vehicle travels.

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、音波の放射効率を向上させ、ホーン内に進入した進入物による音波の送波性能の低下を抑制することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to improve the efficiency of sound wave radiation and to suppress the deterioration of the sound wave transmission performance due to the entering material that has entered the horn. .

この発明に係る距離検知センサは、音波を送波する送波部と、送波部から送波された音波が測定対象物で反射されて得られる反射波を受波する受波部と、音波の送波時間と受波時間に基づいて測定対象物までの距離を計測する距離計測部とを有するトランスデューサと、送波部が送波した音波を反射して指向性を調整し、測定対象物に向けて放射する曲面を有するホーンとを備え、ホーンは放物線の対称軸を回転軸として当該放物線を回転させて得られる放物面を曲面とし、当該放物面の開口部を音波の送波口とし、放物面の頂点部に孔部を有し、ホーンの曲面は、放物面を、回転軸を含み回転軸に平行な平面で切断して得られる部分曲面であり、トランスデューサは、切断における切断面に平行な平面上であって、放物線の焦点位置に配置するものである。 A distance detection sensor according to the present invention includes: a wave transmitting unit that transmits a sound wave; a wave receiving unit that receives a reflected wave obtained by reflecting the sound wave transmitted from the wave transmitting unit by a measurement object; A transducer having a distance measuring unit for measuring a distance to a measurement object based on a transmission time and a reception time of the sensor, and adjusting a directivity by reflecting a sound wave transmitted by the transmission unit, A horn having a curved surface that radiates toward the surface, the horn having a parabolic surface that is obtained by rotating the parabola about the axis of symmetry of the parabola as a rotational axis, and a sonic wave transmission at the opening of the parabolic surface. and mouth, have a hole in the apex portion of the paraboloid, the curved surface of the horn, a paraboloid, a partial curved surface obtained by cutting in a plane parallel to the rotation axis includes a rotation shaft, transducer, Placed at the focal point of the parabola on a plane parallel to the cutting plane It is those that.

この発明によれば、音波の放射効率を向上させ、ホーン内に進入した進入物による音波の送波性能の低下を抑制することができる。   According to this invention, the radiation efficiency of sound waves can be improved, and the deterioration of the sound wave transmission performance due to the entering material that has entered the horn can be suppressed.

実施の形態1に係る距離検知センサの構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a configuration of a distance detection sensor according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る距離検知センサの構成を示す上面図である。3 is a top view showing a configuration of a distance detection sensor according to Embodiment 1. FIG. 図2のA−A線断面図であり、超音波の反射および空気の移動経路を示す図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2, illustrating reflection of ultrasonic waves and a moving path of air. 実施の形態1に係る距離検知センサを備えた物体検知装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the object detection apparatus provided with the distance detection sensor which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る距離検知センサを備えた物体検知装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the object detection apparatus provided with the distance detection sensor which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る距離検知センサの他の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structural example of the distance detection sensor which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る距離検知センサの他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the distance detection sensor which concerns on Embodiment 1. FIG.

実施の形態1.
測定対象物までの距離を検知する距離検知センサの構成について、図1から図3を参照しながら説明する。
図1は、実施の形態1に係る距離検知センサの構成を示す斜視図である。
図2は、実施の形態1に係る距離検知センサの構成を示す上面図である。
図3は、図2のA−A線断面図であり、超音波の反射態様および空気の移動経路を示す図である。
Embodiment 1 FIG.
The configuration of the distance detection sensor that detects the distance to the measurement object will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
1 is a perspective view showing a configuration of a distance detection sensor according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 2 is a top view showing the configuration of the distance detection sensor according to the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2, and is a diagram illustrating a reflection mode of ultrasonic waves and a movement path of air.

距離検知センサ10は、トランスデューサ1、ホーン2および支持部材3で構成されている。トランスデューサ1は、例えば超音波センサなどで構成され、超音波の送波面(送波部、図3参照)および受波面(受波部、図3参照)を備える。さらにトランスデューサ1は、送波面から出力された超音波が測定対象物で反射されて受波面で受波されるまでの時間と、超音波の伝搬速度とから、測定対象物までの距離を計測する距離計測部(不図示)を備える。測定対象物までの距離の計測に複数のトランスデューサ1を用いて、超音波の送波面のみを有するトランスデューサ1、および超音波の受波面のみを有するトランスデューサ1とを組み合わせて構成してもよい。なお、以下ではトランスデューサ1が送波面および受波面を備えている場合を例に説明を行う。   The distance detection sensor 10 includes a transducer 1, a horn 2, and a support member 3. The transducer 1 is composed of, for example, an ultrasonic sensor or the like, and includes an ultrasonic wave transmission surface (transmission unit, see FIG. 3) and a wave reception surface (wave reception unit, see FIG. 3). Furthermore, the transducer 1 measures the distance to the measurement object from the time until the ultrasonic wave output from the transmission surface is reflected by the measurement object and received by the wave reception surface and the propagation speed of the ultrasonic wave. A distance measuring unit (not shown) is provided. A plurality of transducers 1 may be used for measuring the distance to the measurement object, and the transducer 1 having only the ultrasonic wave transmission surface and the transducer 1 having only the ultrasonic wave reception surface may be combined. In the following description, the case where the transducer 1 includes a transmission surface and a reception surface will be described as an example.

ホーン2は、トランスデューサ1から送波された超音波を反射する反射曲面2aを有する。反射曲面2aは、放物線の対称軸を回転軸として、当該放物線を回転させることによって形成される回転放物面を、回転軸を含み且つ回転軸に平行な平面で切断して得られる部分曲面である。トランスデューサ1は、ホーン2の反射曲面2aを形成する回転放物面の焦点位置2bに配置する。特に、トランスデューサ1の送受波面1aが焦点位置2bに位置するように配置する。また、トランスデューサ1の超音波の放射主軸および入射主軸を反射曲面2a側に向けて配置する。支持部材3は、トランスデューサ1を支持する部材である。図2に示すように、支持部材3は、ホーン2の回転放物面を回転軸を含み且つ回転軸に平行な平面で切断して得られるホーン2の切断開口部を覆う形状を有している。   The horn 2 has a reflection curved surface 2 a that reflects the ultrasonic wave transmitted from the transducer 1. The reflection curved surface 2a is a partial curved surface obtained by cutting a rotating paraboloid formed by rotating the parabola with the axis of symmetry of the parabola as a rotation axis, by a plane including the rotation axis and parallel to the rotation axis. is there. The transducer 1 is disposed at the focal position 2b of the paraboloid that forms the reflection curved surface 2a of the horn 2. In particular, the transducer 1 is disposed such that the wave transmitting / receiving surface 1a is located at the focal position 2b. Further, the ultrasonic radiation main axis and the incident main axis of the transducer 1 are arranged facing the reflection curved surface 2a. The support member 3 is a member that supports the transducer 1. As shown in FIG. 2, the support member 3 has a shape that covers the cutting opening of the horn 2 obtained by cutting the paraboloid of the horn 2 along a plane that includes the rotation axis and is parallel to the rotation axis. Yes.

次に、図3を参照して超音波の反射および距離検知センサに流入する空気および物体の移動について説明する。
放物線の焦点位置2bに配置されたトランスデューサ1の送受波面1aから送波された超音波Pは、ホーン2の反射曲面2aによって反射され、進路が一方方向に平行化されて集波される。集波された超音波Paは送受波口2cから測定対象物に向けて送波される。なお、トランスデューサ1が送波のみを行う場合には送受波口2cは送波口となり、トランスデューサ1が受波のみを行う場合には送受波口2cは受波口となる。送波した超音波Paが測定対象物で反射されて得られた超音波は、ホーン2の反射曲面2aによって反射されて、トランスデューサ1の送受波面1aによって受波される。
Next, the reflection of ultrasonic waves and the movement of air and objects flowing into the distance detection sensor will be described with reference to FIG.
The ultrasonic wave P transmitted from the wave transmitting / receiving surface 1a of the transducer 1 arranged at the focal position 2b of the parabola is reflected by the reflection curved surface 2a of the horn 2, and collected while the path is parallelized in one direction. The collected ultrasonic wave Pa is transmitted from the transmission / reception port 2c toward the measurement object. When the transducer 1 performs only transmission, the transmission / reception port 2c is a transmission port, and when the transducer 1 performs only reception, the transmission / reception port 2c is a reception port. The ultrasonic wave obtained by reflecting the transmitted ultrasonic wave Pa by the measurement object is reflected by the reflection curved surface 2 a of the horn 2 and received by the transmission / reception wave surface 1 a of the transducer 1.

送受波口2cからは、距離検知センサ10内に空気および飛来物Qが流入する。距離検知センサ10を車両などの移動体に搭載した場合、当該車両が走行すると、前方から小石、粉じん、虫または雨などの飛来物が移動体に衝突する。これらの飛来物が送受波口2cから距離検知センサ10のホーン2内に流入する。そこで、ホーン2を形成する放物線の頂点位置2dに孔部4を形成する。図2および図3の例では、ホーン2を形成する放物線の頂点位置2dからトランスデューサ1の配置位置までの領域に孔部4を形成している。形成された孔部4は、送受波口2cからホーン2内に流入した空気および飛来物Qを距離検知センサ10外に導く。   Air and flying objects Q flow into the distance detection sensor 10 from the transmission / reception port 2c. When the distance detection sensor 10 is mounted on a moving body such as a vehicle, flying objects such as pebbles, dust, insects, and rain collide with the moving body from the front when the vehicle travels. These flying objects flow into the horn 2 of the distance detection sensor 10 from the transmission / reception port 2c. Therefore, the hole 4 is formed at the apex position 2d of the parabola that forms the horn 2. In the example of FIGS. 2 and 3, the hole 4 is formed in the region from the apex position 2 d of the parabola that forms the horn 2 to the position where the transducer 1 is disposed. The formed hole 4 guides the air and the flying object Q that have flowed into the horn 2 from the wave receiving / receiving port 2 c to the outside of the distance detection sensor 10.

図4は、距離検知センサ10を車両に搭載し、物体検知装置を構成する場合を示す構成図である。
図4(a)は車両を側方から見た図であり、図4(b)は車両を上方から見た図である。図4の例では、車両30の前方中央に距離検知センサ10aおよび後方中央に距離検知センサ10bを配置している。車両30は矢印B方向に走行し、車両30の走行方向前方に存在する障害物を検知する場合について説明する。
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a case where the distance detection sensor 10 is mounted on a vehicle to configure an object detection device.
4A is a view of the vehicle as viewed from the side, and FIG. 4B is a view of the vehicle as viewed from above. In the example of FIG. 4, a distance detection sensor 10 a is arranged at the front center of the vehicle 30 and a distance detection sensor 10 b is arranged at the rear center. A case will be described in which the vehicle 30 travels in the direction of arrow B and an obstacle existing in the forward direction of the vehicle 30 is detected.

物体検知装置20は、上述した距離検知センサ10、障害物検知部21および通知部22で構成されている。物体検知装置20における障害物検知部21および通知部22の各機能は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSPとも称する)である。
障害物検知部21は距離検知センサ10a,10bに接続される。障害物検知部21は、距離検知センサ10a,10bのトランスデューサ1が計測した測定対象物までの距離に基づいて、測定対象物を障害物として検知する。
The object detection device 20 includes the distance detection sensor 10, the obstacle detection unit 21, and the notification unit 22 described above. Each function of the obstacle detection unit 21 and the notification unit 22 in the object detection device 20 is realized by a processing circuit. The processing circuit is a CPU (Central Processing Unit, central processing unit, processing unit, arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, processor, DSP) that executes a program stored in a memory.
The obstacle detection unit 21 is connected to the distance detection sensors 10a and 10b. The obstacle detection unit 21 detects the measurement object as an obstacle based on the distance to the measurement object measured by the transducer 1 of the distance detection sensors 10a and 10b.

図4の場合、距離検知センサ10aのトランスデューサ1から送波された超音波Paが測定対象物31で反射され、反射された超音波Pbが再度トランスデューサ1に入射して受波され、トランスデューサ1は測定対象物31までの距離を計測する。障害物検知部21は、測定対象物31までの距離が閾値以内である場合には測定対象物31を障害物として検知する。通知部22は、障害物検知部21が障害物を検知すると、報知音あるいは音声アナウンスによって運転者32に通知する。   In the case of FIG. 4, the ultrasonic wave Pa transmitted from the transducer 1 of the distance detection sensor 10a is reflected by the measurement object 31, and the reflected ultrasonic wave Pb is incident on the transducer 1 again and received. The distance to the measurement object 31 is measured. The obstacle detection unit 21 detects the measurement object 31 as an obstacle when the distance to the measurement object 31 is within a threshold value. When the obstacle detection unit 21 detects an obstacle, the notification unit 22 notifies the driver 32 by a notification sound or a voice announcement.

図5は物体検知装置の他の構成を示す図であり、車両の上方から見た図である。
図5では、車両30の前方3箇所に距離検知センサ10a,10b,10cを配置し、車両の後方3箇所に距離検知センサ10d,10e,10fを配置している。また、車両30は矢印B方向に走行し、車両30の走行方向斜め前方に測定対象物31が存在している。距離検知センサ10a,10b,10c,10d,10e,10fのトランスデューサ1は送波面および受波面を有している。車両30の前方での超音波Paの送受波を例に説明すると、超音波Paの送波は距離検知センサ10a,10b,10cのいずれか1つの距離検知センサが行い、超音波Paの受波は距離検知センサ10a,10b,10c全てで行う。超音波を送波する距離検知センサを距離検知センサ10a,10b,10cで順次切り替えて行うことにより、広範囲での距離検知を行う。
FIG. 5 is a diagram illustrating another configuration of the object detection device, as viewed from above the vehicle.
In FIG. 5, distance detection sensors 10a, 10b, and 10c are arranged at three locations in front of the vehicle 30, and distance detection sensors 10d, 10e, and 10f are arranged at three locations in the rear of the vehicle. In addition, the vehicle 30 travels in the direction of arrow B, and the measurement object 31 exists diagonally forward in the travel direction of the vehicle 30. The transducers 1 of the distance detection sensors 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, and 10f have a transmission surface and a reception surface. The transmission and reception of the ultrasonic wave Pa in front of the vehicle 30 will be described as an example. The transmission of the ultrasonic wave Pa is performed by any one of the distance detection sensors 10a, 10b, and 10c, and the ultrasonic wave Pa is received. Is performed by all the distance detection sensors 10a, 10b, and 10c. Distance detection sensors that transmit ultrasonic waves are sequentially switched by the distance detection sensors 10a, 10b, and 10c to perform distance detection over a wide range.

距離検知センサ10aが超音波Paを送波すると、送波された超音波Paが測定対象物31で反射され、反射された超音波Pbが距離検知センサ10a,10b,10cのトランスデューサ1の受波面において受波される。トランスデューサ1は測定対象物31までの距離を検知する。障害物検知部21は、測定対象物31までの距離が閾値以内である場合には測定対象物31を障害物として検知する。   When the distance detection sensor 10a transmits the ultrasonic wave Pa, the transmitted ultrasonic wave Pa is reflected by the measurement object 31, and the reflected ultrasonic wave Pb is a wave receiving surface of the transducer 1 of the distance detection sensors 10a, 10b, and 10c. It is received at. The transducer 1 detects the distance to the measurement object 31. The obstacle detection unit 21 detects the measurement object 31 as an obstacle when the distance to the measurement object 31 is within a threshold value.

図5において距離検知センサ10b,10cには、斜め方向から反射された超音波Pbが入射される。しかし、距離検知センサ10b,10cと障害物との距離が離れている場合には、距離検知センサ10b,10cへの入射角度は、正面から超音波Pbが入射される場合と近似する。そのため、斜め方向から入射される超音波Pbであっても、受波して距離検知に用いる構成は有効である。また、複数の距離検知センサ10a,10b,10cの距離検知結果を用いることにより、2次元的あるいは3次元的に障害物の位置を検知することも可能になる。   In FIG. 5, ultrasonic waves Pb reflected from an oblique direction are incident on the distance detection sensors 10b and 10c. However, when the distance between the distance detection sensors 10b and 10c and the obstacle is large, the incident angle to the distance detection sensors 10b and 10c approximates that when the ultrasonic wave Pb is incident from the front. Therefore, a configuration in which the ultrasonic wave Pb incident from an oblique direction is received and used for distance detection is effective. Further, by using the distance detection results of the plurality of distance detection sensors 10a, 10b, and 10c, it becomes possible to detect the position of the obstacle in a two-dimensional or three-dimensional manner.

なお、図4および図5で示した構成において、車両30が矢印B方向と反対方向、即ち車両30の後方に移動する場合には、車両30の後方に配置した距離検知センサ10dが超音波Paを送波する。車両30の後方に障害物が存在する場合には、当該障害物によって超音波Paが反射され、反射された超音波Pbが距離検知センサ10d,10e,10fのトランスデューサ1によって受波される。   In the configuration shown in FIGS. 4 and 5, when the vehicle 30 moves in the direction opposite to the arrow B direction, that is, behind the vehicle 30, the distance detection sensor 10d disposed behind the vehicle 30 uses the ultrasonic wave Pa. To transmit. When there is an obstacle behind the vehicle 30, the ultrasonic wave Pa is reflected by the obstacle, and the reflected ultrasonic wave Pb is received by the transducer 1 of the distance detection sensors 10d, 10e, and 10f.

以上のように、この実施の形態1によれば、放物線の対称軸を回転軸として、当該放物線を回転させることによって形成される回転放物面を、回転軸を含み且つ回転軸に平行な平面で切断して得られる部分曲面を反射曲面2aとするホーン2を備え、ホーン2を形成する放物線の頂点位置2dからトランスデューサ1の配置位置までの領域に孔部4を形成するように構成したので、距離検知センサが車両などの移動体に適用された場合であっても、距離検知センサ内に流入した空気および飛来物を距離検知センサ外部に導くことができる。   As described above, according to the first embodiment, the rotation paraboloid formed by rotating the parabola with the parabolic axis as the rotation axis is a plane including the rotation axis and parallel to the rotation axis. Is provided with a horn 2 having a partial curved surface obtained by cutting at a reflection curved surface 2a, and the hole 4 is formed in the region from the apex position 2d of the parabola forming the horn 2 to the position where the transducer 1 is disposed. Even when the distance detection sensor is applied to a moving body such as a vehicle, the air and flying objects that have flowed into the distance detection sensor can be guided outside the distance detection sensor.

また、この実施の形態1によれば、放物線の対称軸を回転軸として、当該放物線を回転させることによって形成される回転放物面を、回転軸を含み且つ回転軸に平行な平面で切断して得られる部分曲面を反射曲面2aとするホーン2を設けるように構成したので、超音波が反射曲面で反射されて平行化および集波された超音波を送波方向へ効率的に送波することができる。   Further, according to the first embodiment, the rotational paraboloid formed by rotating the parabola with the axis of symmetry of the parabola as a rotational axis is cut by a plane including the rotational axis and parallel to the rotational axis. Since the horn 2 having the partial curved surface obtained as a reflection curved surface 2a is provided, the ultrasonic wave reflected and reflected by the reflective curved surface is efficiently transmitted in the transmission direction. be able to.

また、この実施の形態1によれば、トランスデューサ1の送受波面1aを、ホーン2の反射曲面2aを形成する回転放物面の焦点位置2bに配置するように構成したので、トランスデューサの送波面および受波面が移動体の移動方向とは異なる方向に配置でき、飛来物がトランスデューサの送波面または受波面に衝突し、トランスデューサの破損、故障または性能低下を招くことを抑制することができる。   In addition, according to the first embodiment, the transmission / reception surface 1a of the transducer 1 is arranged at the focal position 2b of the paraboloid of revolution that forms the reflection curved surface 2a of the horn 2. The wave receiving surface can be arranged in a direction different from the moving direction of the moving body, and flying objects can be prevented from colliding with the wave transmitting surface or the wave receiving surface of the transducer to cause damage, failure or performance degradation of the transducer.

また、この実施の形態1によれば、トランスデューサ1の超音波の放射主軸および入射主軸を反射曲面2a側に向けて配置するように構成したので、音波が最も強い正面中心軸上の音波をホーンの反射曲面に向けて放射することができ、強い指向性を得ることができる。これにより、トランスデューサの高い放射効率を実現することができる。   Further, according to the first embodiment, since the ultrasonic radiation main axis and the incident main axis of the transducer 1 are arranged facing the reflection curved surface 2a side, the sound wave on the front central axis where the sound wave is strongest is Can be radiated toward the reflection curved surface, and strong directivity can be obtained. Thereby, the high radiation efficiency of a transducer is realizable.

なお、上述した実施の形態1では、孔部4をホーン2の上部の空間に設ける構成を示したが、ホーン2に形成してもよい。図6は、実施の形態1の距離検知センサの他の構成例を示す図である。また、図6は図2で示したA−A線断面図に相当し、他の構成例を適用した場合の超音波の反射態様および空気の移動経路を示す図である。
図6に示すように、ホーン2を形成する放物線の頂点位置2dから設定された範囲の領域に孔部4aを形成してもよい。孔部4aの形状は特に限定されることはなく、送受波口2cから流入した空気、空気、塵および埃を外部に導くことが可能な形状であればどのような大きさおよび形状の開口であってもよい。
In addition, in Embodiment 1 mentioned above, although the structure which provides the hole 4 in the space of the upper part of the horn 2 was shown, you may form in the horn 2. FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating another configuration example of the distance detection sensor according to the first embodiment. FIG. 6 corresponds to the cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 2, and is a diagram illustrating an ultrasonic reflection mode and an air movement path when another configuration example is applied.
As shown in FIG. 6, the hole 4 a may be formed in a region within a range set from the apex position 2 d of the parabola that forms the horn 2. The shape of the hole 4a is not particularly limited, and any size and shape of the opening may be used as long as the shape allows the air, air, dust, and dust flowing in from the transmission / reception port 2c to be guided to the outside. There may be.

なお、上述した実施の形態1では、放物線の対称軸を回転軸として、当該放物線を回転させることによって形成される回転放物面の部分曲面を反射曲面2aとする構成を示したが、放物線に限定されるものではない。例えば、楕円の対称軸を回転軸として、当該楕円を回転させることによって形成される回転楕円面の部分曲面を反射曲面2aとしてもよい。   In the first embodiment described above, the configuration in which the partial curved surface of the rotating paraboloid formed by rotating the parabola with the axis of symmetry of the parabola as the rotation axis is the reflection curved surface 2a is shown. It is not limited. For example, a partial curved surface of a spheroidal surface formed by rotating the ellipse about the axis of symmetry of the ellipse may be used as the reflection curved surface 2a.

また、上述した実施の形態1では、回転放物面の部分曲面を反射曲面2aとする構成を示したが、ホーン2は回転面の部分曲面に限定されることなく、押し出し成形により加工された部分曲面で構成してもよい。押し出し成形により加工された押し出し形状の一例を図7に示す。
図7は、実施の形態1に係る距離検知センサの他の構成例を示す図である。
図7(a)は距離検知センサの斜視図であり、図7(b)は距離検知センサの側面図である。また図7(c)は図7(b)のC−C線断面図であり、超音波の反射および空気の移動経路を示す図である。
Moreover, in Embodiment 1 mentioned above, although the structure which used the partial curved surface of a paraboloid as the reflective curved surface 2a was shown, the horn 2 was processed by extrusion molding without being limited to the partial curved surface of a rotating surface. You may comprise by a partial curved surface. An example of the extrusion shape processed by extrusion molding is shown in FIG.
FIG. 7 is a diagram illustrating another configuration example of the distance detection sensor according to the first embodiment.
FIG. 7A is a perspective view of the distance detection sensor, and FIG. 7B is a side view of the distance detection sensor. FIG. 7C is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. 7B, showing the reflection of ultrasonic waves and the air movement path.

図7に示したホーン2は、押し出し成形により加工された部分曲面2eを有している。部分曲面2eは、トランスデューサ1から送波された超音波を反射する反射曲面である。トランスデューサ1の送受波面1aは、部分曲面2eの焦点位置に配置する。トランスデューサ1の送受波面1aから送波された超音波Pは、ホーン2の部分曲面2eによって反射され、進路が一方方向に平行化されて集波される。集波された超音波Paは送受波口2cから測定対象物に向けて送波される。送受波口2cと対向する位置に孔部4bを備え、送受波口2cからホーン2内に流入した空気および飛来物を距離検知センサ10外に導く。このように、反射曲面は、回転放物面の部分曲面あるいは回転楕円面の部分曲面に限定されることなく、押し出し成形により加工された部分曲面を適用することが可能である。   The horn 2 shown in FIG. 7 has a partial curved surface 2e processed by extrusion molding. The partial curved surface 2 e is a reflective curved surface that reflects the ultrasonic wave transmitted from the transducer 1. The wave transmitting / receiving surface 1a of the transducer 1 is disposed at the focal position of the partial curved surface 2e. The ultrasonic wave P transmitted from the transmission / reception surface 1a of the transducer 1 is reflected by the partial curved surface 2e of the horn 2, and the traveling path is parallelized in one direction and collected. The collected ultrasonic wave Pa is transmitted from the transmission / reception port 2c toward the measurement object. A hole 4b is provided at a position facing the transmission / reception port 2c, and air and flying objects flowing into the horn 2 from the transmission / reception port 2c are guided out of the distance detection sensor 10. Thus, the reflection curved surface is not limited to the partial curved surface of the paraboloid of revolution or the partial curved surface of the spheroid surface, and a partial curved surface processed by extrusion molding can be applied.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。   In the present invention, any constituent element of the embodiment can be modified or any constituent element of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.

1 トランスデューサ、1a 送受波面、2 ホーン、2a 反射曲面、2b 焦点位置、2c 送受波口、2d 頂点位置、2e 部分曲面、3 支持部材、4,4a,4b 孔部、10 距離検知センサ、20 物体検知装置、21 障害物検知部、22 通知部、30 車両、31 障害物、32 運転者。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transducer, 1a Transmission / reception surface, 2 Horn, 2a Reflection curved surface, 2b Focus position, 2c Transmission / reception port, 2d Vertex position, 2e Partial curved surface, 3 Support member, 4, 4a, 4b Hole, 10 Distance detection sensor, 20 object Detection device, 21 obstacle detection unit, 22 notification unit, 30 vehicle, 31 obstacle, 32 driver.

Claims (3)

音波を送波する送波部と、前記送波部から送波された音波が測定対象物で反射されて得られる反射波を受波する受波部と、前記音波の送波時間と受波時間に基づいて前記測定対象物までの距離を計測する距離計測部とを有するトランスデューサと、
前記トランスデューサの送波部が送波した音波を反射して指向性を調整し、前記測定対象物に向けて放射する曲面を有するホーンとを備え、
前記ホーンは、放物線の対称軸を回転軸として当該放物線を回転させて得られる放物面を前記曲面とし、当該放物面の開口部を前記音波の送波口とし、前記放物面の頂点部に孔部を有し、
前記ホーンの曲面は、前記放物面を、前記回転軸を含み前記回転軸に平行な平面で切断して得られる部分曲面であり、
前記トランスデューサは、前記切断における切断面に平行な平面上であって、前記放物線の焦点位置に配置する距離検知センサ。
A wave transmitting unit for transmitting a sound wave; a wave receiving unit for receiving a reflected wave obtained by reflecting a sound wave transmitted from the wave transmitting unit by a measurement object; A transducer having a distance measuring unit that measures a distance to the measurement object based on time;
A horn having a curved surface that reflects the sound wave transmitted by the wave transmitting section of the transducer to adjust the directivity and radiates toward the measurement object;
The horn has a parabolic surface obtained by rotating the parabola about the axis of symmetry of the parabola as the rotation axis, the opening of the parabola surface as the sound wave transmission port, and the apex of the parabola surface. Has a hole in the part,
The curved surface of the horn is a partial curved surface obtained by cutting the paraboloid in a plane including the rotation axis and parallel to the rotation axis.
The transducer is a distance detection sensor disposed on a plane parallel to a cut surface in the cutting and at a focal position of the parabola.
前記トランスデューサは、送波または受波する前記音波の中心軸を前記ホーンの曲面に向けて配置することを特徴とする請求項1記載の距離検知センサ。 The transducer, the distance detecting sensor according to claim 1 Symbol mounting, characterized in that placing the central axis of the sound wave to transmit or reception towards the curved surface of the horn. 車両に搭載された請求項1または請求項2記載の距離検知センサと、
前記距離検知センサが計測した前記測定対象物までの距離に基づいて、前記測定対象物を障害物として検知する障害物検知部と、
前記障害物検知部が前記障害物を検知したことを通知する通知部とを備えた物体検知装置。
A distance detection sensor claims 1 or claim 2 Symbol mounting mounted on the vehicle,
Based on the distance to the measurement object measured by the distance detection sensor, an obstacle detection unit that detects the measurement object as an obstacle,
An object detection apparatus comprising: a notification unit that notifies that the obstacle detection unit has detected the obstacle.
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