JPS61234698A

JPS61234698A - 超音波送受波器

Info

Publication number: JPS61234698A
Application number: JP7595285A
Authority: JP
Inventors: Toshio Abe; 阿部　利男
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1985-04-10
Filing date: 1985-04-10
Publication date: 1986-10-18

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、屋内または屋外において、障害物の有無を検
知する障害物検知装置等に使用するのに好適な超音波送
受波器に関し、振動板の振動面を、長軸方向及び短軸方
向を有する異方性平面とすることにより、長軸方向及び
短軸方向の直交二軸方向において、互いに異なる指向性
を持たせるようにしたものである。　　　　　　　　゛
従来の技術最近、自動車後方の障害物の有無を、超音波を利用して
検出し、運転車に警報するシステムが開発され、実用化
されている。このシステムは自動車の後方に約４０ＫＨ
ｚ程度の超音波パルスを発射し、その超音波パルスが障
害物に当って跳ね変えってくるまでの時間を測定し、そ
れを距離に換算して、物体の位置を表示ランプ或いはブ
ザー等によって運転車に知らせるものである。超音波送
　　。

受波器としては、ＰＺＴ　　（ジルコン酪チタン酸鉛）
などで成る圧電振動子を、金属板で成る振動板に固着し
た超音波素子が用いられる。第１５図及び第１６図は従
来より一般に用いられている超音波素子の構造を概略的
に示す図で、金属板材等を用いて円板状に形成された振
動板ｌの略中心部に圧電振動子２を固着すると共に、前
記振動板ｌの周辺を、円筒状の支持部材３によって支持
固定しである。従って、振動板１の振動面は円形状にな
る。この構造の他に、振動板１と支持部材３とを同体に
成形した構造のもの等も知られている。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、この第１５図及び第１６図に示した超音
波素子は、第１６図の（イ）に示すような指向性を示し
、この指向性（イ）を超音波進行方向に垂直な面Ｂ＋　
−Ｂ＋　で見た場合、第１７図に示すような円形状の特
性となり、Ｘ軸及びＹ軸の直交二軸方向で見た指向性が
略同−となり、指向性に方向性がない。　　　　　□ ところが、自動車後方の障害物の有無を超音波を用いて
検知する障害物検知装置等においては、−第１８図及び
第１９図に示す如く、自動車４の幅方向Ｘで広く、高さ
方向Ｙで狭い指向性（ロ）、（イ）を持つこと要求され
る′。つまり、第１５図及び第１６図に示した従来の超
音波送受波器は、自動車後方の障害物検知装置として要
求される特性を満たしていない。

そこで従来は、第２０図に水子゛ように、開口部５１が
長円形状となっている音響ホーン５を使用し、この音響
ホーン５に第１５図及び第１６図に示し□た超音波素子
６を装着することにより、超音波送受岐器を構成してい
た。第２１図及び第２２図は音響ホーン５を用いた超音
波送受波器の指向特性であり、Ｘ軸方向で広く、Ｙ軸方
向で狭い指向性（ロ）、（イ）が得られる。従って、自
動車４への装着に当って、Ｘ軸方向が車幅方向に一致し
、Ｙ軸方向が高さ方向に一致するように取付けることに
より、自動車４の幅方向Ｘで広く、高さ方向Ｙで狭い指
向性が得られる。

しかし、音響ホーン５を用いる構造では、全体構造の大
型化、コストアップ等を避けることができない。

音響ホーンを用いずに必要とする指向性を得る手段とし
ては、第２３図に示すように、２個の超音波素子６を角
度を付して配置し、一方を送波器、他方を受波器として
用いる手段も考えられるが、超音波素子の使用個数が倍
増してしまうし、取付は場所の制限を受けるという問題
点もある。

問題点を解決するための・手段上述する従来の問題点を解決するため、本発明は、振動
板の振動面上に圧電振動子を固着した超音波送受波器に
おいて、前記振動板の振動面は、直交二軸座標系におい
て長軸方向及び短軸方向を有する平面としたことを特徴
とする特作用 −Ｌ述のように、振動板の振動面を、長軸方向及び短軸
方向を有する平面とすると、長軸方向での振動面の振動
範囲が周辺部まで広く広がり、軸方向への指向性が狭く
なる。一方、短軸方向では振動面の振動範囲が狭く、圧
電振動子のある中心部分での振動が周辺部での振動より
増勢されるので、軸方向への指向性が広がる。従って、
例えば自動車後方の障害物の有無を検知する障害物検知
装置等に使用する場合、長軸方向を自動車の高さ方向に
合せ、短軸方向を自動車の幅方向に一致させることによ
り、車幅方向の指向性を広げ、車高方向への指向性を狭
くすることができる。つまり、検知しようとする方向に
指向性を持たせ、検知目的に適合した超音波送波及び受
波を行なうことができる。

しかも、音響ホーンが不要であるから、全体形状が小型
化されると同時にコストも安価になる。

また、それ自体で二軸方向の指向性の内の一方を広げ、
他方を狭くするものであって、送波器及び受波器を別々
に設ける必要もない。

実施例第１図は本発明に係る超音波送受波器を後方から見た平
面図、第２図は同じく側面断面図、第３図は同じくその
正面断面図である。この実施例では、筒状の支持体７の
一端面側において、この支持体７と同体に振動板８を形
成し、この振動板８の振動面８１上に圧電振動子９を固
着しである。

振動板８の振動面８１は長軸方向Ｙ及び短軸方向Ｘを有
する楕円形状の平面とし、その略中心部に圧電振動子９
を接着材等を用いて固着しである。

振動板８の振動面８１を、楕円形状に形成する手段とし
て、この実施例では、支持体７の内径孔７１を楕円形状
とし、この楕円形状の内径孔７１を閉塞するように、振
動板８の振動面８１を形成しである。

上述のように、振動板８の振動面８１を、長軸方向Ｙ及
び短軸方向Ｘを有する平面とすると、長軸方向Ｙにおけ
る振動面８１の振動範囲が、第４図に示すように周辺部
まで拡がり、長軸方向Ｙへの指向性（イ）が第３図に示
すように狭くなる。

一方、短軸方向Ｘでは、振動面８１の振動範囲が、第５
図に示すように、圧電振動子９のある中心部分に集中す
るようになるので、短軸方向Ｘへの指向性（ロ）が第２
図に示すように広くなる。

従って、短軸方向Ｘを、指向性を広げて検出したい方向
に合せることにより、音響ホーン等を用いずに、この超
音波送受波器単独で、超音波の送波及び受波を行なうこ
とが可能になる。例えば第１８図及び第１９図で説明し
たように、自動車後方の障害物の有無を検知する障害物
検知装置等に使用する場合、長軸方向Ｙを自動車４の高
さ方向に合せ、短軸方向Ｘを自動車４の幅方向に一致さ
せることにより、車幅方向の指向性を広げ、車高方向へ
の指向性を狭くし、車幅方向の障害物検知を主とする障
害物検知装置を構成できる。

前記振動面８１の長軸方向長さ文１　と、短軸方向長さ
文２との比は、見１／文２　＞　１．２の範囲に設定するのが望ましい。また、振動板８の振動
面８１の厚さをｔｌとし、振動板８の周辺を支持する支
持体７の短軸方向Ｘでの厚さをｔ２．長軸方向での厚さ
をｔ３としたとき、ｔ＋／１２＜２／３ｔ＋／Ｌ＋＜２７３の範囲に設定することが望ましい。このような条件設定
において、周波数４０ＫＨｚで動作させた場合、レベル
が半分以下に低下する６ｄＢ低下点が、振動面８１の方
線ｎ方向に対する角度０で見て、長軸方向Ｙでｌθ〜１
５°であるのを、短軸方向Ｘでは４５〜６０″程度まで
拡大できる。

第６図〜第８図は本発明に係る超音波送受波器の別の実
施例を示している。この実施例では、振動面８１の形状
を長軸方向Ｙ、短軸方向Ｘを持つ長方形状に形成しであ
る。この実施例の場合にも、同様の異方性の指向性を得
ることができる。

振動面８１の別の実施例としては、第９図〜第１１図に
示す形状等も有効である。第９図の実施例では、振動板
８の振動面８１は、対角方向を長軸方向Ｙ及び短軸方向
Ｘとする平行四辺形状に形成しである。次に第１０図の
実施例では、振動面８１は、長軸方向Ｙに沿う平行二辺
８１ａ、８１ｂの両端を円弧状に形成した小判形状とな
っている。第１１図の実施例では、振動面８１は、長軸
方向Ｙに沿う平行二辺８１ａ、８１ｂの両端を、長軸Ｙ
上で交叉するように傾斜させた六角形−状となっている
。これらの実施例の他にも種々の異方性形状が考えられ
る。

更に、支持体７と振動板８との結合構造についても、種
々の実施態様が存在する。その例を第１２図〜第１４図
に示した。第１２図は振動板８を支持する支持体７の端
部７２を段付状に形成したもの、第１３図は端部７２を
傾斜面としてもの、第１４図は端部７２を円弧状に形成
したものである。これらの実施例の場合、支持体７の短
軸方向Ｘでの厚さｔ２．長軸方向Ｙでの厚さｔ３は、端
部７２の厚さではなく、その下側の支持体７の本体部分
の厚さであり、これらの厚さｔ２、ｔ３を、前述の、ｔ＋／１２＜２／３ｔ＋／１３＜２７３の範囲に設定する。

」−記実施例では、支持体７に対して振動板８を同体に
形成したものを示したが、これらを互いに別の部品とし
て形成し、支持体７に対して振動板８の周辺部を接着材
等を用いて固着する構造としてもよい。この場合には、
振動板８の周辺固定の形状を、長軸方向と短軸方向の異
方性を持つようにすればよい。

また、実施例では、自動車後方の障害物検知を例にとっ
て説明したが、このような用途に限らず、指向性に異方
性を持たせたい用途に広く使用できる。

発明の効果以上述べたように、本発明に係る超音波送受波器は、振
動板の振動面を、長軸方向及び短軸方向を有する異方性
平面としたから、音響ホーンや、或いは複数個の超音波
素子を使用せずに、それ自体で長軸方向への指向性が狭
く、短軸方向への指向性が広い異方性指向性を示し、全
体形状が小型で、安価であり、取付場所の制限等を受け
ない超音波送受波器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波送受波器を後方から見た平
面図、第２図は同じく側面断面図、第３図は同じくその
正面断面図、第４図は長軸方向の振動モードを示す図、
第５図は短軸方向の振動モードを示す図、第６図は本発
明に係る超音波送受波器の別の実施例に係るものを後方
から見た平面図、第７図は同じく側面断面図、第８図は
同じくその正面断面図、第９図〜第１１図は振動板の振
動面の形状についての各実施例を示す図、第１２図〜第
１４図は支持体と振動板との結合の各実施例における断
面図、第１５□図は従来の超音波素子の平面図、第１６
′図は同じくその正面断面図、第１７図は同じくその指
向特性を説明する図、第１８図及び第１９図は自動車後
方障害物検知について説明する図、第２０図は従来の超
音波送受波器の斜視図、第２１図及び第２２図は同じく
その指向特性を示す図、第２３図は従来の障害物検知方
法の別の例を示す図である。７・・ｅ支持体　　　８・・・振動板８１−Φ・振動面　　　９・・・圧電振動子Ｙ・・・長
軸方向　　Ｘ・・・短軸方向第９図第１０図第１１図第１５図第１６図第１７図第旧図第２０図１１開昭６ｌ−２３４６９８（７）゛　第２３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）振動板の振動面上に圧電振動子を固着した超音波
送受波器において、前記振動板の振動面は、直交二軸座
標系において長軸方向及び短軸方向を有する平面とした
ことを特徴とする超音波送受波器。
（２）前記振動板の前記振動面は、楕円形状であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超音波送受
波器。
（３）前記振動板の前記振動面は、長方形状であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超音波送受
波器。
（４）前記振動板の前記振動面は、対角方向を長軸方向
及び短軸方向とする平行四辺形状であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の超音波送受波器。
（５）前記振動板の前記振動面は、長軸方向に沿う平行
二辺の両端を円弧状に形成した形状であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の超音波送受波器。
（６）前記振動板の振動面は、長軸方向に沿う平行二辺
の両端を、長軸上で交叉するように傾斜させた六角形状
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
超音波送受波器。
（７）前記振動面は、長軸方向長さをｌ＿１とし、短軸
方向長さをｌ＿２としたとき、ｌ＿１／ｌ＿２＞１．２であることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
、第３項、第４項、第５項または第６項に記載の超音波
送受波器。
（８）前記振動板の振動面の厚さをｔ＿１とし、前記振
動板の周辺を支持する支持体の長軸方向での厚さをｔ＿
２、短軸方向での厚さをｔ＿３としたとき、ｔ＿１／ｔ＿２＜２／３ｔ＿１／ｔ＿３＜２／３であることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
、第３項、第４項、第５項、第６項または第７項に記載
の超音波送受波器。