JPS61155975A - 超音波センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、超音波を送出する超音波送信用センサと物体
からの反射波を受信する超音波受信用センサとからなる
超音波センサに関し、特にその指向性パターンのビーム
幅を広げる技術に関する。

従来の技術 超音波のドツプラー効果を利用して移動物体の有無を検
出する超音波移動物体検出器における従来の超音波セン
サは、超音波送信用センサの超音波送出面と超音波受信
用センサの超音波受信面とを所定長だけ離して検出領域
に向けて配置したもので、超音波送出面の中心と超音波
受信面の中心を結ぶ線の垂直２等分線に平行な面におけ
る指向性パターンの主ビーム幅は狭い。この為、超音波
センサから望む角度が狭（て良いホーム用には適してい
たが、広い角度にわたって監視しなければならない自動
車用には適していなかった。即ち、自動車の車内に装備
されたラジオ、カセットデツキ、無線機等の備品を盗難
から守るために超音波移動物体検出器を自動車に取付け
る場合、一般には例えば第８図に示すように自動車１の
車室天井裏のバックミラー付近に超音波センサ２を装着
するが、主ビーム幅がα°と狭いため、車内とリヤウィ
ンド３とサイドウィンド４の一部しかＳ／Ｎ比良く監視
することができない。勿論、大きな送信出力で超音波セ
ンサを駆動し十分なＳ／Ｎ比を得れば、サブビームによ
ってサイドウィンド４をもカバーすることができるが、
消費電力が著しく大きくなってバッテリあがりの原因に
もなる。サイドウィンドをも十分にカバーする為には１
８ｏ。

程度のビーム幅が必要であるが、市販されている超音波
センサにはこのような指向性を有するものは存在しない
。

発明が解決しようとする問題点 本発明はこのような事情に鑑みて為されたもので、その
目的は、超音波センサのビーム幅を簡単な構成で拡大す
ることにある。

問題点を解決するための手段 本発明は、自動車に適用する場合、進入者の検知につい
ては超音波センサからの距離が１〜２ｍ程度なので利得
が多少小さくても十分余裕のある受信レベルが得られる
ことに鑑み、従来の主ビーム内のエネルギーの一部を左
右に分散することでビーム幅を広げ、車室内の人の移動
とサイドウィンドの割れ等の双方を検知することができ
るようにしたものであり、超音波送信用センサから超音
波を送信し、物体からの反射波を超音波受信用センサで
受信し、受信信号と送信信号とのビート信号に基づき移
動物体の有無を検出する超音波移動物体検出器用の超音
波センサにおいて、超音波送信用センサの超音波送出面
と超音波受信用センサの超音波受信面上に、前記超音波
送出面からの超音波の一部を一方の側方へ反射すると共
に回折により一部を前方へ導く第１の面と、前記超音波
送出面からの超音波の一部を他方の側方へ反射すると共
に回折により一部を前方へ導く第２の面と、一方の側方
からの反射波を反射して前記超音波受信面へ入射させる
と共に前方からの反射波を回折により前記超音波受信面
へ入射させる第３の面と、他方の側方からの反射波を反
射して前記超音波受信面へ入射させると共に前方からの
反射波を回折により前記超音波受信面へ入射させる第４
の面とを有する反射兼回折板を設けたものである。

前記４個の面は、後述する実施例に示す如く平面であっ
ても良く、また多少凹凸を有する面であっても良い。好
ましい実施例では第１の面と第３の面が同一面で構成さ
れ、第２の面と第４の面も同一面で構成されるが、別々
の面とすることもできる。

作用 超音波送信用センサから送出された超音波は反射兼回折
板により一部はセンサの両側方に反射されると共に一部
は回折してセンサの前方に送出され、また、センサの両
側方から到来する反射波は反射兼回折板により反射され
て超音波受信用センサの受信面に入射され、センサの前
方から到来する反射波は回折により超音波受信用センサ
の受信面に入射するので、送信面の中心と受信面の中心
を結ぶ線の垂直２等分線に平行な面の指向性パターンの
ビーム幅は従来より拡大される。

実施例 信用センサ、１２は超音波受信用センサである。

超音波送信用センサ１１は、図示しないパルス発振回路
からのパルスで駆動され、超音波送出面１１ａから超音
波を送出するものであり、超音波受信、用センサ１２は
、超音波受信面１２ａに超音波が入射されるとこれを電
気信号に変換して出力するものであり、両者は送信面１
１ａと受信面１２ａがほぼ同一平面に位置するように所
定間隔をおいて配置される。超音波送出面１１ａと超音
波受信面１２ａ上には、超音波を十分に反射し得るプラ
スチックや金属等の硬い材質で作られたＶ形の反射兼回
折板１０が、その中央の折れ曲り部分が送出面１１ａ、
受信面１２ａのほぼ真上に来るように図示しない支持機
ルタ５４で抽出し、アンプ５５で増幅する測定系で実測
されたものである。また、比較のために反射兼回折板器
を取り去った状態の指向性パターンを同じ測定系で実測
した。第４図の実線はこれを示す。

第４図から判るように、反射兼回折板３０がない場合、
＋５０°以上、−５０°以下の角度で利得が極端に低下
し、ビーム幅は狭くなっている。これに対し、反射兼回
折板３０を設けると、１８０°以上の広い範囲にわたっ
て十分な利得が得られ、ビーム幅は拡大されている。

第６図は本発明の超誓波センサを自動車用盗難防止装置
に通用した実施例を示し、４０は超音波移動物体検出器
、４１はマイクロコンピュータ、４２は自動車バッテリ
、４４はアンド回路、６は警報器である。

超音波移動物体検出器４０は、パルス発振回路６０と、
このパルスが加えられる超音波送信用センサ３２、反射
兼回折板３０．超音波受信用センサ３３から成る超音波
センサ５０と、超音波受信用センサ３３の出力とパルス
発振回路６０の出力とを混合する混合回路６１と、混合
回路６２の出力中からビート成分を抽出するバンドパス
フィルタ６２と、バンドパスフィルタ６２の出力を増幅
するアンプ６３と、アンプ６３の出力を十人力とし電圧
Ｖｃｃを抵抗６４で分圧して得た基準電圧Ｖ、を一人力
とする比較回路６５と、比較回＠６５の出力をレベル積
分するレベル積分回路６６と、レベル積分回路６６の出
力を矩形波に波形整形する波形整形回路田とを具備する
。超音波センサ５０は例えば自動車の車室天井裏のバッ
クミラー付近に装着される。

マイクロコンピュータ４１は、ＲＯＭやＲＡＭ等を備え
た所謂ワンチップマイクロコンピュータであり、イグニ
ッションスイッチ状態信号、自動車のドアの開閉状態信
号、波形整形回路６７の出力信号ａを入力とし、定電圧
回路４３の起動信号、アンド回路４５の開閉信号すを発
生する。定電圧回路４３は自動車バッテリ４２の電圧を
定電圧化して電圧■ｃｃを発生し、超音波移動物体検出
器の各部へ供給する。

第７図はマイクロコンピュータ４１が行なう処理の−例
を示すフローチャートである。マイクロコンピュータ４
１はイグニッションスイッチのオン。

オフに拘わらず動作しており、イグニッションスイッチ
状態信号によりそれがオフになったと判別すると第７図
に示すように、先ず信号すを“θ″にしてアンド回路４
４を閉じ（Ｓｌ＞、定電圧回路４３を起動して超音波移
動物体検出器を作動させる（Ｓ２）。これにより、パル
ス発振回路６０からパルスが超音波送信用センサ３２に
印加され、超音波の送出が行なわれる。超音波センサ５
０のビーム幅が広いことから超音波はリアウィンドのみ
ならず、サイドウィンドにも十分に入力され、且つその
反射超音波が超音波受信用センサ３３に入力される。

マイクロコンピュータ４１は次にドア開閉状態信号を読
取ってドアが全て閉じられているか否かを判別しくＳ３
）、ドアが全て閉じられると波形整形回路６７の出力ａ
が所定時間例えば数秒〜数十秒“０”であるか否かを判
別する（Ｓ４）。そして、ステップＳ３．Ｓ４の条件が
満足されると信号すを位置にしてアンド回路４４を開き
、警報器５が超音波移動物体検出器の出力ａで起動し得
るようにする（Ｓ５）。このような制御を行なうのは、
自動車用盗難防止装置の本来の動作を、自動車に乗って
いる人がイグニッションスイッチをオフにして自動車か
ら下りドアを全て閉じた後に行なわせる為である。

窓ガラス等に何も異常がない場合、ビート信号はほぼ零
になるのでアンプ６３の出力電圧は基準電圧７区より小
さく波形整形回路６７の出力ａは“０”である。しかし
、窓ガラスが強く叩かれたり、壊されると、窓ガラスの
振動により或は飛散するガラス片等によりビート信号が
発生し、アンプ６３の出力電圧は基準電圧■３より大き
くなり、波形整形回路６７の出力ａは“１”となる。こ
れにより警報器４５が作動し、警報が発せられる。なお
、警報器４５としては自動車のホーン回路を使用するこ
とができる。

マイクロコンピュータ４１は、第７図に示すように超音
波移動物体検出器４０を正規に起動させた後はドア開閉
状態信号を監視しており（Ｓ６）、いずれかのドアが開
かれると定電圧回路４３の動作を停止しくＳ７）、超音
波移動物体検出器４０の動作を止める。これは、ドライ
バ等がドアを開は車内に入ったときに誤警報を発するの
を防止するためである。

第６図は本発明の超音波センサを自動車用盗難防止装置
に通用したものであるが、超音波センサ５０を自動車の
後部に取付けることで自動車のバンクにある移動物体の
検出等にも適用でき、またホーム用にも適用することが
できる。

発明の詳細 な説明したように、本発明は、超音波送信センサと超音
波受信センサの前に反射兼回折板を設けたものであり、
指向性パルスのビーム幅を従来より拡大することができ
る効果がある。従って、広い角度にわたって監視しなけ
ればならない自動車用の超音波移動物体検出器に好適で
ある。また、超音波の波長は非常に短くその分反射兼回
折板の寸法も小さくなるので、自動車等への装着性も良
好である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略構成図、第２図はその側
面図、第３図は本発明の別の実施例の外観斜視図、第４
図は本発明実施例の指向性パターン（点線）と従来例の
指向性パターン（実線）を示す線図、第５図は指向性パ
ターンの測定系を示すブロック図、第６図は本発明の超
音波センサを用いた自動車用盗難防止装置の実施例のブ
ロック図、第７図はマイクロコンピュータ４１の処理の
一例を示すフローチャート、第８図は従来の問題点の説
明図である。 １０．３０は反射兼回折板、１１．３２は超音波送信用
センサ、１２．３３は超音波受信用センサである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波送信用センサから超音波を送信し、物体からの反
   射波を超音波受信用センサで受信し、受信信号と送信信
   号とのビート信号に基づき移動物体の有無を検出する超
   音波移動物体検出器用の超音波センサにおいて、超音波
   送信用センサの超音波送出面と超音波受信用センサの超
   音波受信面上に、前記超音波送出面からの超音波の一部
   を一方の側方へ反射すると共に回折により一部を前方へ
   導く第１の面と、前記超音波送出面からの超音波の一部
   を他方の側方へ反射すると共に回折により一部を前方へ
   導く第２の面と、一方の側方からの反射波を反射して前
   記超音波受信面へ入射させると共に前方からの反射波を
   回折により前記超音波受信面へ入射させる第３の面と、
   他方の側方からの反射波を反射して前記超音波受信面へ
   入射させると共に前方からの反射波を回折により前記超
   音波受信面へ入射させる第４の面とを有する反射兼回折
   板を配置して成ることを特徴とする超音波センサ。