JPS6357998B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波送受波器の放射指向特性を制御
するための音響ホーンの幾何学的構造に関するも
のである。

従来この種の音響ホーンとして第１図〜第３図
のものがある。この第１図〜第３図において、ａ
は正面図、ｂは側面断面図をそれぞれ示してお
り、超音波送受波器１は音響ホーン構成体２にそ
れぞれ固定されている。超音波送受波器１の振動
面１ａより発する超音波は、ホーンを成す空間部
分２ａを経て空間に導き出される。また、第１図
はホーンのスロート部分２Ｃに超音波送受波器の
振動面１ａを置いたものを示し、第２図は振動面
１ａをスロート部分２Ｃ後方に移動してホーン内
壁延長線（破線部分）のほぼ交わる位置に置いた
ものを示している。第３図は音響装置に用いられ
るホーントウイータと同一形状で、スロート部分
２Ｃを大きく絞り、振動面１ａをその後方に置
き、空間部分２ｅを設け、振動面１ａに空間負荷
を与えるようになつている。

そして、超音波送受波器１の振動面１ａの直径
d⁰は一般的に波長に比べて大きいので、超音波の
振動エネルギーの大半は振動面１ａのほぼ中心付
近に集中していると考えて差支えないが、ホーン
のスロート部分の直径を、このd⁰と同じ寸法とし
た場合、すなわち第１図、第２図の例では、確か
にホーンとしての作動はするが、それ以外にそれ
ぞれＡ，Ｂで表わされるようなホーン内壁面での
不要な成分を生じ、これが大きなサイドローブの
原因となり、第５図ｃの特性となつてしまうこと
が多く、この傾向は同じ超音波送受波器を使用し
た場合、ホーンを小型とする程顕著である。（第
５図ａは超音波送受波器１単体の指向特性図であ
る。）また、この第２図の音響ホーンと同様の構
成にて、振動面１ａをスロート部分２Ｃのほぼ一
波長程度後方に配置することによりサイドローブ
を抑制する技術が実開昭55−121584号公報等に示
されているが、このような音響ホーンにおいて
は、単純に振動面１ａをスロート部分２Ｃの一波
長後方に正確に配置すれば良いというものではな
く、その製品の形状・大きさ等に応じて配置すべ
き場所が多少異なるので、結局はその製品毎につ
いて実験的にその場所を見い出す必要があり、
又、実際に製造する場合にも振動面１ａをその実
験的に見い出した場所に正確に配置する必要があ
り、製品の開発・製造がその分難しくなるという
問題がある。また、音響ホーンを第３図の形状と
すると、スロート部分２Ｃの寸法を小さくとれ
ば、見かけ上この部分に点音源があると考えられ
るので、前記ホーン内壁面での不要な反射は起こ
らず、目的とする第５図ｂの指向性が得られる。
ただし、このような構成とした音響ホーンを自動
車用外装部品として使用する、いわば悪環境にて
使用すると、スロート部分２Ｃが、泥によつて寒
がれてしまう、空間部分２ｅに入り込んだ異物を
取り除くことができない、超音波送受波器１の振
動面１ａの洗浄ができない等の、環境によつて、
基本性能の全く発揮できない部品となつてしま
う。

本発明は、上記問題に鑑みたもので、上記超音
波送受波器に接続するホーンの幾何学的形状を考
察することにより、超音波送受波器（超音波マイ
クロフオンとも言う）の振動面を、ホーンのマウ
ス部分より見た場合、さ程覆い隠すこと無く、超
音波送受波器の放射指向特性を自由に制御し、サ
イドローブの少い放射指向特性が得られ、かつ泥
等で汚れた場合もホーン内各部及び前記超音波送
受波器の振動面を洗浄することができ、さらに製
品の開発・製造を容易ならしめる超音波送受波器
用の音響ホーンを提供することを目的とするもの
である。

以下本発明を図に示す実施例について説明す
る。第４図ａ，ｂは本発明の第１の実施例を示す
正面図、側面断面図である。この第４図ａ，ｂに
おいて、ホーンのマウス部分２ｂと超音波送受波
器１の実質的な音源となる振動面１ａの間にスロ
ート部分２ｄを設け、このスロート部分２ｄから
振動面１ａに致る空間２ｆの内壁面を連続的なテ
ーパ形状の面でつないでいる。なお、振動面１ａ
の直径d⁰と比べてスロート部分２ｄの直径d³は若
干小さな値選ぶ。また、振動面１ａの位置は、ホ
ーン内壁面の延長線（破線部分）のほぼ交わる点
とする。このような形状のホーンにて、前記テー
パ部分の形状を適当に選ぶことによつて、スロー
ト部分２ｄの直径d³を振動面１ａの直径d⁰と比べ
てそれ程小さくしなくても、振動面１ａの振動成
分のうち不要反射の原因となる成分の大半を図の
矢印Ｃの如く、空間２ｆ内にとじ込めてしまうこ
とができる。これにより、スロート部分２ｄの直
径d³が相当大きな値でも（実験的にはd⁰＝φ26
mm、d³＝φ16mm）第５図ｄのサイドローブの少な
い指向特性を得ることができる。このような形状
とすることにより、第１図、第２図の場合の指向
特性は改善され、第３図の例の場合に近い特性が
得られ、かつ自動車用外装部品として第３図の形
状のホーンを使用した場合の欠点を解消し、自動
車用の小型ホーンとしてすぐれたものを得ること
ができる。尚、本実施例ではホーン内壁面の延長
線のほぼ交わる点に振動面１ａを配置している
が、必ずしも正確にその位置に設定する必要はな
く、多少ずれたとしてもサイドローブ抑制の効果
は期待できる。従つて、本実施例によると実開昭
55−121584号公報に示されるようなホーンに対し
て、その分、製品の開発・製造を容易にすること
ができる。

次に、第２の実施例について説明する。第６図
ａ，ｂ，ｃはその正面図、側面断面図、平面断面
図で、軸方向、マウス部分２ｇより見た形状はス
ロート部分２ｄが円形で、マウス部分２ｇは長円
又はだ円の形状をしており、スロート部分２ｄ〜
マウス部分２ｇ間の内壁は連続的につながつてい
る。これによつて得られる指向性は、第７図ａ，
ｂであり、第６図のd⁴方向の指向性は第７図のａ
が得られ、同じくd⁵方向の指向性は第７図のｂが
得られる。

尚、上記実施例において、超音波送受波器１の
動作は送波器、受波器のいずれに使用しても全く
同様である。

また、第６図の実施例において、スロート部分
２ｄの形状は直径d³の円としたが、だ円、長円、
方形等の一般的形状でも無論良い。又マウス部分
２ｇの形状は、目的とする指向性によつて決める
べきものであり、本例の長円以外に、だ円、長方
形等の一般的形状が有り得ることは言うまでも無
い。更に、周波数特性、音響インピーダンス特
性、指向性、等を総合的に考慮した場合、マウス
部分２ｇ〜スロート部分２ｄ間のホーン内壁面、
及び空間２ｆの内壁面の形状は、図のようなスト
レート以外に、エクスポーネンシヤル、カテノイ
ダル、パラボラ等の形状でもよい。また、振動面
１ａにおける第４図、第６図の位置は、必ずしも
この位置とは限らず、音響ホーン構成体２の軸方
向上であれば、振動面１ａの振動の分布によつて
は前後に変わる場合も有る。

次に、第６図の音響ホーンと超音波送受波器１
とを組み合せ、自動車に塔載した例を第８図ａ，
ｂに示す。この第８図ａ，ｂにおいて、３ａは水
平方向の指向性を、３ｂは垂直方向の指向性をそ
れぞれ表わし、４ａ，４ｂは音響ホーンと超音波
送受波器１との組み合せを送波器として動作、ま
た５ａ，５ｂは受波器として動作し、それぞれ自
動車６に固定されている。

通常の動作の場合、図のように障害物７がある
と、送波器４ａより空間に放出された超音波出力
は図の矢印に示す経路で表わされる通り障害物７
に当たつて反射し、受波器５ａの入力となるの
で、障害物７の検知が出来ることになる。

この場合、送受波器４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの
指向性が第７図ａ，ｂでありサイドローブが少い
ため、それぞれの送受波器の組合わせにおける直
接波の径路がなく、従つて直接波による誤動作の
原因をなくした障害物検出を行なうことができ
る。

以上述べたように本発明では、超音波送受波器
の実質的な音源となる振動面とマウス部分との途
中に振動面の径及びマウス部の径より小さい径を
有するスロート部分を設け、そのスロート部分と
前記振動面との間にホーン内壁面を連続的にテー
パ状の面で形成しているから、サイドローブの少
い放射指向特性を得ることができ、しかも泥等で
汚れた場合もホーン内部及び超音波送受波器の振
動面を洗浄することができ、さらに、製品の開
発・製造を容易にならしめるという優れた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ〜第３図ａ，ｂは従来の音響ホー
ンの構成をそれぞれ示す正面図、側面断面図、第
４図ａ，ｂは本発明の第１の実施例を示す正面
図、側面断面図、第５図ａ，ｂ，ｃ，ｄは各指向
性を示す特性図、第６図ａ，ｂ，ｃ、は本発明の
第２の実施例を示す正面図、側面断面図、平面断
面図、第７図は本発明の第２の実施例における指
向性を示す特性図、第８図ａ，ｂは本発明の第２
の実施例のものを自動車に塔載した時の取付説明
図である。 １……超音波送受波器、１ａ……振動面、２
ｂ，２ｇ……マウス部分、２ｄ……スロート部
分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超音波送受波器の実質的な音源となる振動面
   とマウス部分との途中に前記振動面の径及び前記
   マウス部分の径より小さい径を有するスロート部
   分を設け、そのスロート部分と前記振動面との間
   のホーン内壁面を連続的にテーパ状の面で形成し
   たことを特徴とする音響ホーン。