WO2022219980A1 - 超音波センサ - Google Patents

Abstract

超音波センサ（１）は、磁性体（２１）と、ダイアフラム（２２）と、電気－磁気変換器（３２）とを備える。電気－磁気変換器は、車両の外板（Ｖ３）を挟んで磁性体と対向するように配置される。ダイアフラムは、指向軸（ＤＡ）と平行な軸方向に沿った膜厚方向を有する薄膜状に形成されている。ダイアフラムは、指向軸と交差する径方向における外縁部（２３）にて外板における外表面（Ｖ４）に接合されることで超音波振動可能に設けられる。ダイアフラムにおける外縁部が外板における外表面に接合された状態で、ダイアフラムと外板における外表面との間に、ダイアフラムの超音波振動に伴って軸方向に沿って伸縮する内部空間（２７）が形成される。

Description

超音波センサ 関連出願への相互参照

　本出願は、２０２１年４月１３日に出願された日本特許出願番号２０２１－６７７１２号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。

　本開示は、車両の外板に取り付けられることで当該車両に搭載されるように構成された、超音波センサに関する。

　車両に対して「後付け」可能な構成を有する超音波センサが、従来種々提案されている。例えば、特許文献１に記載された車両用超音波センサは、有底筒状のカバー内にセンサ本体を設け、カバー裏面の接着部を車両の任意の位置に貼り付けることで、車両の任意の位置に取り付けられる。

特開平７－３５８４６号公報

　特許文献１に記載された車両用超音波センサは、車両に取り付けられた車載状態にて、カバーおよびセンサ本体が、取付対象の車体部品（例えばバンパー等）から大きく突出しており、意匠面から好ましくない。
　本開示は、上記に例示した事情等に鑑みてなされたものである。すなわち、本開示は、例えば、車両に対して後付け可能な超音波センサにおける、意匠面が改善された構成を提供する。

　本開示の１つの観点によれば、車両の外板に取り付けられることで当該車両に搭載されるように構成された超音波センサは、
　磁性体と、
　前記磁性体との間の振動磁界と電気信号との変換機能を有し、前記外板を挟んで前記磁性体と対向するように配置される、電気－磁気変換器と、
　指向軸と平行な軸方向に沿った膜厚方向を有する薄膜状に形成され、前記指向軸と交差する径方向における外縁部にて前記外板における外表面に接合されることで超音波振動可能に設けられる、ダイアフラムと、
　を備え、
　前記磁性体と前記電気－磁気変換器とのうちの一方が前記軸方向に沿って往復移動する態様で超音波振動可能に前記ダイアフラムに固定されるとともに他方が前記外板における前記外表面の裏面である内表面と対向するように配置されることで、前記振動磁界に対応した超音波振動が前記ダイアフラムにて発生するように構成され、
　前記ダイアフラムにおける前記外縁部が前記外板における前記外表面に接合された状態で、前記ダイアフラムと前記外板における前記外表面との間に、前記ダイアフラムの超音波振動に伴って前記軸方向に沿って伸縮する内部空間が形成される。

　なお、出願書類中の各欄において、各要素に括弧付きの参照符号が付されている場合がある。この場合、参照符号は、同要素と後述する実施形態に記載の具体的構成との対応関係の単なる一例を示すものである。よって、本開示は、参照符号の記載によって、何ら限定されるものではない。

実施形態に係る超音波センサを搭載した車両の外観を示す斜視図である。 図１に示された超音波センサの一実施形態に係る構成を拡大して示す断面図である。 図２に示された外側ユニットの正面図である。 図２に示された駆動制御部による制振電力の印加制御の概要を示すタイムチャートである。 図２に示された回路部による診断動作の概要を示すフローチャートである。 図３に示された外側ユニットの一変形例に係る概略構成を示す正面図である。

　（実施形態）
　以下、本開示の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、一つの実施形態に対して適用可能な各種の変形例については、当該実施形態に関する一連の説明の途中に挿入されると、当該実施形態の理解が妨げられるおそれがある。このため、変形例については、当該実施形態に関する一連の説明の途中には挿入せず、その後にまとめて説明する。

　（車載構成）
　図１を参照すると、本実施形態においては、超音波センサ１は、車載型のクリアランスソナーとしての構成を有している。すなわち、超音波センサ１は、車両Ｖに搭載されることで、車体外空間ＳＧにて当該車両Ｖの周囲に存在する物体を検知可能に構成されている。車体外空間ＳＧは、車両Ｖの外部空間である。以下、本実施形態に係る超音波センサ１が搭載された車両Ｖを、「自車両」と称することがある。

　車両Ｖは、いわゆる四輪自動車であって、箱状の車体Ｖ１を備えている。車体Ｖ１には、外板を構成する車体部品である、車体パネルＶ２およびバンパーＶ３が取り付けられている。バンパーＶ３は、車体Ｖ１の前端部および後端部のそれぞれに設けられている。バンパーＶ３は、磁束を透過可能な材料である合成樹脂により形成されている。

　超音波センサ１は、バンパーＶ３に取り付けられることで車両Ｖに搭載されるように構成されている。超音波センサ１が車両ＶすなわちバンパーＶ３に取り付けられた状態を、以下「車載状態」と称する。なお、超音波センサ１のバンパーＶ３に対する取り付けおよび取り外しは、通常、バンパーＶ３が車体Ｖ１から取り外された状態で行われ得る。このため、超音波センサ１がバンパーＶ３に対して取り付けられた状態を、「取付状態」と称する。「車載状態」は、「取付状態」にも該当する。

　具体的には、車載状態にて、フロントバンパーすなわち車体Ｖ１における前面側のバンパーＶ３には、複数（例えば４つ）の超音波センサ１が取り付けられている。フロントバンパーに取り付けられた複数の超音波センサ１は、それぞれ、車幅方向における異なる位置に配置されている。「車幅方向」は、車両全長方向および車高方向と直交する方向である。「車高方向」は、車両Ｖを走行可能な状態で水平面上に安定的に載置した場合における、重力作用方向と平行な方向である。「車両全長方向」は、車両Ｖの全長を規定する方向である。同様に、車載状態にて、リアバンパーすなわち車体Ｖ１における後面側のバンパーＶ３にも、複数（例えば４つ）の超音波センサ１が取り付けられている。

　本開示においては、バンパーＶ３には、取付孔は設けられていない。「取付孔」は、超音波センサ１を取り付けるための、当該超音波センサ１の外形形状に対応する内径を有する貫通孔である。すなわち、超音波センサ１は、これを搭載しない状態で一旦工場出荷された車両Ｖである非搭載車用のバンパーＶ３（すなわち取付孔を有しないバンパーＶ３）に取付孔を事後的に形成しなくても「後付け」が可能な構成を有している。以下、かかる構成を有する超音波センサ１の詳細について説明する。

　（超音波センサ）
　図２は、バンパーＶ３に取り付けられた複数の超音波センサ１のうちの１つを、車載状態にて示している。図３は、かかる超音波センサ１を構成する外側ユニット２の外観を示す。以下、図１～図３を参照しつつ、本実施形態に係る超音波センサ１の構成について説明する。

　本実施形態においては、超音波センサ１は、超音波を送受信可能に構成されている。すなわち、超音波センサ１は、送受信一体型の構成を有している。具体的には、図２を参照すると、超音波センサ１は、超音波である探査波を指向軸ＤＡに沿って車体外空間ＳＧに向けて送信するように構成されている。「指向軸」とは、超音波センサ１から超音波の送受信方向に沿って延びる仮想直線であって、指向角の基準となるものである。「指向軸」は「指向中心軸」あるいは「検出軸」とも称され得る。また、超音波センサ１は、自車両の周囲に存在する物体による探査波の反射波を含む受信波を車体外空間ＳＧから受信して、受信波の受信結果に応じた物体検知信号を発生および出力するように構成されている。

　説明の便宜上、図２に示されている通り、Ｘ軸が水平方向と平行となり、Ｙ軸が指向軸ＤＡと平行となり、Ｚ軸が車高方向に沿った方向となるように、右手系ＸＹＺ直交座標系を設定する。このとき、指向軸ＤＡと平行な方向を「軸方向」と称する。「軸方向における先端側」は、探査波の送信方向側であり、図２におけるＹ軸正方向側に対応する。これに対し、「軸方向における基端側」は、図２におけるＹ軸負方向側に対応する。なお、Ｚ軸は、必ずしも車高方向と平行となるとは限らない。よって、バンパーＶ３の形状、超音波センサ１の搭載位置および搭載姿勢、等によっては、Ｚ軸正方向は、鉛直上方と同一方向となったり、鉛直上方と交差する方向となったりする場合がある。

　さらに、軸方向と直交する任意の方向を「面内方向」と称する。「面内方向」は、図２における、ＸＺ平面と平行な方向である。面内方向における形状、すなわち、ＸＺ平面と平行な平面内における形状、あるいは、ＸＺ平面に投影された形状を、「面内形状」と称することがある。「面内方向」は、場合によっては、「径方向」とも称され得る。「径方向」は、指向軸ＤＡと直交しつつ当該指向軸ＤＡから離隔する方向である。すなわち、「径方向」は、指向軸ＤＡと直交する仮想平面と指向軸ＤＡとの交点を起点として当該仮想平面内に半直線を描いた場合に、当該半直線が延びる方向である。換言すれば、「径方向」は、上記の仮想平面と指向軸ＤＡとの交点を中心として当該仮想平面内に円を描いた場合の、当該円の半径方向である。

　バンパーＶ３は、バンパー外表面Ｖ４とバンパー内表面Ｖ５とを有している。バンパー外表面Ｖ４は、バンパーＶ３が車体Ｖ１に取り付けられた状態で、車体外空間ＳＧに面するように設けられている。バンパー内表面Ｖ５は、バンパー外表面Ｖ４の裏面であって、バンパーＶ３が車体Ｖ１に取り付けられた状態で自車両すなわちバンパーＶ３の内側の空間である車体内空間ＳＮに面するように設けられている。

　超音波センサ１は、外側ユニット２と内側ユニット３とを備えている。外側ユニット２は、車載状態にて、車体外空間ＳＧに面するように配置されている。具体的には、外側ユニット２は、バンパー外表面Ｖ４上に固定されている。外側ユニット２のバンパーＶ３に対する固定手段については後述する。内側ユニット３は、車載状態にて、車体内空間ＳＮ内に収容されている。内側ユニット３は、バンパー内表面Ｖ５上に、任意の固定手段により固定されている。

　本実施形態においては、外側ユニット２は、磁性体２１とダイアフラム２２とを備えている。磁性体２１は、軸方向に沿って往復移動する態様で超音波振動可能に、ダイアフラム２２に固定されている。すなわち、ダイアフラム２２は、軸方向に沿って超音波振動する磁性体２１を固定的に支持することで、撓み変形しつつ超音波振動するように構成されている。

　磁性体２１は、軸方向に膜厚方向を有する薄膜状に形成されている。また、ダイアフラム２２は、軸方向に沿った膜厚方向を有する薄膜状に形成されている。具体的には、ダイアフラム２２は、非磁性の合成樹脂フィルムを成型および切断することにより所定形状に形成されている。そして、外側ユニット２は、合成樹脂フィルムからなるダイアフラム２２の上に、磁性材料を蒸着あるいは塗布により膜形成して磁性体２１の薄層を設けることによって構成されている。

　ダイアフラム２２は、車載状態にて車体外空間ＳＧに面する表面である外側表面２２ａと、その裏面であって車載状態にてバンパー外表面Ｖ４に対向する表面である内側表面２２ｂとを有している。本実施形態においては、ダイアフラム２２は、内側表面２２ｂにて磁性体２１に接合されている。

　ダイアフラム２２は、径方向における外側の部分である外縁部２３と、その内側の可振部２４とを有している。外縁部２３は、軸方向と平行な厚さ方向を有する平板状、且つ、径方向に延設されたフランジ状に形成されている。外縁部２３は、そのほぼ全体にて、バンパー外表面Ｖ４に固定的に接合されている。すなわち、ダイアフラム２２は、外縁部２３のほぼ全体にてバンパー外表面Ｖ４に接合されることで、バンパー外表面Ｖ４に接合されない可振部２４が軸方向に沿って超音波振動可能に設けられている。

　ダイアフラム２２は、外縁部２３と、磁性体２１が接合される中央部２５との間で、軸方向に沿った段差が設けられるように形成されている。具体的には、中央部２５は、軸方向と平行な厚さ方向を有する平板状に形成されていて、外縁部２３よりも軸方向における先端側に配置されている。また、外縁部２３と中央部２５との間の中間部２６は、略錐台状の外形形状を有している。すなわち、ダイアフラム２２は、外縁部２３から中央部２５が軸方向における先端側に向かって突設した凸形状あるいはドーム状に形成されている。そして、ダイアフラム２２における外縁部２３がバンパー外表面Ｖ４に接合された状態で、ダイアフラム２２における可振部２４とバンパー外表面Ｖ４との間に、ダイアフラム２２の超音波振動に伴って軸方向に沿って伸縮する内部空間２７が形成されている。

　ダイアフラム２２における外縁部２３は、接着層２８を介して、バンパー外表面Ｖ４に接合されるようになっている。具体的には、接着層２８は、超音波センサ１がバンパーＶ３に取り付けられる前の取付前状態にて、あらかじめダイアフラム２２における外縁部２３に対して固定的に接合されている。かかる取付前状態にて、接着層２８における、内側表面２２ｂに接合された側とは反対側の面には、不図示の剥離シートが貼付されている。接着層２８は、外縁部２３に対応する内側表面２２ｂのほぼ全面にわたって設けられている。

　内部空間２７には、空間保持材２９が収容されている。空間保持材２９は、ダイアフラム２２の超音波振動に伴い軸方向に沿って弾性的に変形可能に、内部空間２７に配置されている。本実施形態においては、空間保持材２９は、発泡スポンジ等の弾性を有する非磁性の合成樹脂によって形成されている。

　磁性体２１は、指向軸ＤＡを中心とする略円形状の面内形状に形成されている。一方、図３に示されているように、本実施形態においては、ダイアフラム２２は、第一ダイアフラム寸法ＬＤ１が第二ダイアフラム寸法ＬＤ２よりも長くなるように、Ｚ軸方向に長手方向を有する楕円状の面内形状に形成されている。第一ダイアフラム寸法ＬＤ１は、ダイアフラム２２の膜厚方向と直交するＺ軸方向（すなわち第一面内方向）におけるダイアフラム２２の寸法である。第二ダイアフラム寸法ＬＤ２は、ダイアフラム２２の膜厚方向およびＺ軸方向と直交するＸ軸方向（すなわち第二面内方向）におけるダイアフラム２２の寸法である。

　また、ダイアフラム２２は、第一可振部寸法ＬＭ１が第二可振部寸法ＬＭ２よりも長くなるように形成されている。第一可振部寸法ＬＭ１は、ダイアフラム２２の膜厚方向と直交するＺ軸方向（すなわち第一面内方向）における可振部２４の寸法である。第二可振部寸法ＬＭ２は、ダイアフラム２２の膜厚方向およびＺ軸方向と直交するＸ軸方向（すなわち第二面内方向）における可振部２４の寸法である。すなわち、可振部２４の面内形状は、ダイアフラム２２の面内形状と略相似形の楕円状に形成されている。このため、外縁部２３は、Ｚ軸方向に長手方向を有しＸ軸方向に短手方向を有する、楕円環状の面内形状に形成されている。

　再び図２を参照すると、内側ユニット３は、内側ケース３１と、電気－磁気変換器３２と、回路部３３とを備えている。超音波センサ１の筐体を構成する内側ケース３１は、絶縁性合成樹脂によって箱状に形成されている。内側ケース３１は、バンパー内表面Ｖ５上に両面テープ等の任意の固定手段により固定されることで、電気－磁気変換器３２および回路部３３を覆うように構成されている。

　電気－磁気変換器３２は、バンパー内表面Ｖ５と対向するように配置されている。すなわち、超音波センサ１は、磁性体２１と電気－磁気変換器３２とがバンパーＶ３を挟んで対向するように配置されることで、磁性体２１と電気－磁気変換器３２との間の振動磁界に対応した超音波振動がダイアフラム２２にて発生するように構成されている。具体的には、電気－磁気変換器３２は、車載状態にて、バンパー内表面Ｖ５に対して近接、接触、あるいは接合した状態で配置されている。

　電気－磁気変換器３２は、磁性体２１の超音波振動に対応する振動磁界と、電気信号との、変換機能を有している。すなわち、電気－磁気変換器３２は、探査波の送信時に通電されることで、振動磁界を発生させて磁性体２１およびダイアフラム２２を超音波振動させるようになっている。また、電気－磁気変換器３２は、受信時にて、磁性体２１およびダイアフラム２２の超音波振動により発生する振動磁界に対応する電気信号である受信信号を発生するようになっている。本実施形態においては、電気－磁気変換器３２は、コイル等のインダクタによって構成されている。

　回路部３３は、電気－磁気変換器３２と電気接続されている。回路部３３は、送信時に電気－磁気変換器３２に駆動電力を出力するとともに、受信時に電気－磁気変換器３２から受信信号を受信することで物体を検知するように構成されている。具体的には、回路部３３は、駆動制御部３４と、物体検知部３５と、異常検知部３６とを備えている。

　駆動制御部３４は、電気－磁気変換器３２に対する電力印加状態を制御するように設けられている。具体的には、駆動制御部３４は、送信時に、送信用の駆動電力を、電気－磁気変換器３２に対して印加するようになっている。また、駆動制御部３４は、駆動電力の印加停止から所定時間（すなわち後述の制振時間Ｔ）、磁性体２１と電気－磁気変換器３２とが互いに吸引しあうような制振電力を、電気－磁気変換器３２に対して印加するようになっている。また、駆動制御部３４は、制振電力の印加停止に際して、時間経過に伴って制振電力を低下させるようになっている。さらに、駆動制御部３４は、診断モードにおいて、外側ユニット２すなわちダイアフラム２２における異常を検知するための診断用電力を、電気－磁気変換器３２に対して印加するようになっている。

　物体検知部３５は、電気－磁気変換器３２から受信した受信信号に対してフィルタ処理等の各種信号処理を実行することで、自車両の周囲の物体を検知するように設けられている。異常検知部３６は、診断モードにおいて電気－磁気変換器３２に対して診断用電力が印加された場合に電気－磁気変換器３２を通流する電流に基づいて、ダイアフラム２２における異常を検知するように設けられている。

　（効果）
　以下、本実施形態に係る超音波センサ１のバンパーＶ３への取り付け工程、および、かかる超音波センサ１の動作の概要を、同構成により奏される効果とともに、各図面を参照しつつ説明する。

　本実施形態においては、超音波センサ１における車体外空間ＳＧ側に配置される構成部分である外側ユニット２は、磁性体２１とダイアフラム２２との接合体、および、空間保持材２９によって構成されている。そして、上記の接合体を接着層２８によってバンパー外表面Ｖ４に接合することで、外側ユニット２がバンパーＶ３に取り付けられる。

　具体的には、例えば、接着層２８が両面テープ等に用いられる粘着層である場合、不図示の剥離シートを剥離した外側ユニット２をバンパー外表面Ｖ４に当接することで、外側ユニット２のバンパーＶ３への取り付けが簡易に実現され得る。また、外側ユニット２のバンパーＶ３からの取り外しも容易となる。

　一方、内側ユニット３は、バンパー内表面Ｖ５上に、任意の固定手段により固定される。これにより、外側ユニット２と内側ユニット３とがバンパーＶ３を挟んで対向した構成の超音波センサ１が、バンパーＶ３に取り付けられる。

　このような、外側ユニット２および内側ユニット３の取り付けに際し、バンパーＶ３に取付孔を設ける必要はない。このため、本実施形態に係る超音波センサ１は、車両Ｖに対して容易に後付け可能な構成となる。また、超音波センサ１のバンパーＶ３への取付工程が、可能な限り簡略化され得る。

　探査波を送信する送信時において、駆動制御部３４は、送信用の駆動電力を、電気－磁気変換器３２に対して印加する。これにより、電気－磁気変換器３２に、所定周波数の交流電流が通流する。すると、電気－磁気変換器３２にて、所定周波数の振動磁界が発生する。

　ここで、磁性体２１と電気－磁気変換器３２との間には、バンパーＶ３が介在している。しかしながら、バンパーＶ３は、磁性体２１と電気－磁気変換器３２との間の電磁的相互作用を阻害しない合成樹脂材料により形成されている。よって、磁性体２１と電気－磁気変換器３２との電磁的相互作用は、磁性体２１と電気－磁気変換器３２との間にバンパーＶ３が介在していても可能である。このため、電気－磁気変換器３２にて発生した振動磁界は、バンパーＶ３を挟んで電気－磁気変換器３２と対向するように配置された磁性体２１に作用する。すると、磁性体２１は、かかる振動磁界の作用で、軸方向に沿って超音波振動する。これにより、ダイアフラム２２が撓み変形しつつ超音波帯域で振動し、探査波がダイアフラム２２から指向軸ＤＡに沿って車体外空間ＳＧに向けて送信される。

　受信波を受信する受信時において、車体外空間ＳＧからダイアフラム２２に伝播した受信波によりダイアフラム２２が励振されることで、ダイアフラム２２が撓み変形しつつ超音波帯域の周波数で振動する。すると、磁性体２１は、軸方向に沿って超音波振動する。これにより、指向軸ＤＡに沿って振動磁界が発生する。

　ここで、上記の通り、磁性体２１と電気－磁気変換器３２との電磁的相互作用は、磁性体２１と電気－磁気変換器３２との間にバンパーＶ３が介在していても可能である。このため、磁性体２１の軸方向に沿った超音波振動による振動磁界は、バンパーＶ３を挟んで磁性体２１と対向するように配置された電気－磁気変換器３２に作用する。すると、かかる振動磁界の作用で、電気－磁気変換器３２にて誘導電流が通流する。すなわち、電気－磁気変換器３２にて、電気信号である受信信号が発生する。かかる受信信号を処理することで、物体検知部３５は、受信波に含まれる反射波に対応する物体を検知することが可能となる。

　このように、上記構成によれば、磁性体２１と電気－磁気変換器３２との間にバンパーＶ３が介在していても、良好に送受信動作を実現することが可能となる。したがって、本実施形態によれば、取付孔をバンパーＶ３に設けなくてもバンパーＶ３に取り付けることが可能な構成を有する超音波センサ１において、良好な送受信性能を達成することが可能となる。

　本実施形態においては、外側ユニット２は、薄膜状の磁性体２１およびこれを保持したフィルム状のダイアフラム２２との接合体で空間保持材２９を覆った構成となっている。空間保持材２９は、送信音圧および受信感度が充分確保される程度に内部空間２７が形成される範囲で、可能な限り薄く形成され得る。このため、かかる構成においては、外側ユニット２のバンパー外表面Ｖ４からの突出量が、可能な限り小さく抑えられ得る。したがって、かかる構成によれば、車両Ｖに対して後付け可能な超音波センサ１における意匠面を従来よりも良好に改善することが可能となる。

　本実施形態によれば、図３に示されているように、ダイアフラム２２における超音波振動可能な部分である可振部２４において、上下方向に沿った第一可振部寸法ＬＭ１が水平方向に沿った第二可振部寸法ＬＭ２よりも長くなる。これにより、図中ＹＺ平面内における指向角を、図中ＸＹ平面内における指向角よりも狭くすることができる。したがって、路面反射に起因する誤検知を良好に抑制することが可能となる。また、水平方向における指向角の広角化を、簡略な装置構成で達成することが可能となる。さらに、上下方向に沿った第一ダイアフラム寸法ＬＤ１が水平方向に沿った第二ダイアフラム寸法ＬＤ２よりも長くなるようにダイアフラム２２を形成することで、このような指向性を、簡略な製造工数および取付工数で実現することが可能となる。

　駆動制御部３４は、送信停止、すなわち、駆動電力の印加停止の際に、所定時間、磁性体２１と電気－磁気変換器３２とが互いに吸引しあうような制振電力を、電気－磁気変換器３２に対して印加する。図４は、かかる制振電力の印加態様を示す。図中、横軸ｔは時間を示し、縦軸は電気－磁気変換器３２に対して印加する電流または電圧を示す。時刻ｔ１にて、駆動電力の印加が終了する。そして、時刻ｔ１～ｔ４の間の制振時間Ｔにて、制振電力が電気－磁気変換器３２に対して印加される。

　具体的には、最初に、時刻ｔ１～ｔ２間の第一制振時間Ｔ１にて、制振電力が立ち上げられる。その後、時刻ｔ２～ｔ３間の第二制振時間Ｔ２にて、制振電力が一定に保持される。これにより、ダイアフラム２２の振動がすみやかに制動される。そして、時刻ｔ３～ｔ４間の第三制振時間Ｔ３にて、制振電力が時間経過に伴って低下させられる。これにより、不要な振動が可能な限り抑えられる。したがって、送信停止の際の残響が良好に抑制され、以て良好な近距離検知性能が実現される。

　駆動制御部３４は、診断モードにおいて、診断用電力を、電気－磁気変換器３２に対して印加する。異常検知部３６は、診断モードにおいて電気－磁気変換器３２を通流する電流に基づいて、ダイアフラム２２における異常を検知する。

　図５は、かかる診断モードにおける回路部３３の動作の概要を示すフローチャートである。図５において、「Ｓ」は「ステップ」を略記したものである。回路部３３に備えられた不図示のプロセッサは、所定タイミングで、診断モードの実行を開始する。

　診断モードが開始されると、まず、ステップ５０１にて、駆動制御部３４は、診断用電力を、電気－磁気変換器３２に対して印加する。次に、ステップ５０２にて、異常検知部３６は、診断用電力の印加によって電気－磁気変換器３２を通流する電流である診断電流を検出する。

　ダイアフラム２２にクラックが生じたり異物が付着したりすると、応力変化が生じ、これにより磁気抵抗が増減する。具体的には、例えば、クラックの発生により磁気抵抗が低減し、これにより、電気－磁気変換器３２を通流する電流が増加する。これに対し、異物の付着により磁気抵抗が増大し、これにより、電気－磁気変換器３２を通流する電流が減少する。

　そこで、ステップ５０３にて、異常検知部３６は、検出した診断電流が正常範囲内であるか否かを判定する。診断電流が正常範囲内である場合（すなわちステップ５０３＝ＹＥＳ）、異常検知部３６は、ダイアフラム２２におけるクラックあるいは異物付着が発生していない正常状態であることを判定し、ステップ５０４以降の処理をすべてスキップする。これにより、診断モードが一旦終了する。

　これに対し、診断電流が正常範囲外である場合（すなわちステップ５０３＝ＮＯ）、異常検知部３６は、検出した診断電流が正常範囲よりも増加側の異常値であるか否かを判定する。検出した診断電流が正常範囲よりも増加側の異常値である場合（すなわちステップ５０４＝ＹＥＳ）、異常検知部３６は、ステップ５０５にて、ダイアフラム２２におけるクラック発生を判定する。その後、診断モードが一旦終了する。一方、検出した診断電流が正常範囲よりも減少側の異常値である場合（すなわちステップ５０４＝ＮＯ）、異常検知部３６は、ステップ５０６にて、ダイアフラム２２における異物付着を判定する。その後、診断モードが一旦終了する。このように、本実施形態においては、電気－磁気変換器３２を通流する電流に基づいて、ダイアフラム２２における異常を簡易に検知することが可能となる。

　（変形例）
　本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。故に、上記実施形態に対しては、適宜変更が可能である。以下、代表的な変形例について説明する。以下の変形例の説明においては、上記実施形態との相違点を主として説明する。また、上記実施形態と変形例とにおいて、互いに同一または均等である部分には、同一符号が付されている。したがって、以下の変形例の説明において、上記実施形態と同一の符号を有する構成要素に関しては、技術的矛盾または特段の追加説明なき限り、上記実施形態における説明が適宜援用され得る。

　超音波センサ１の取付対象は、バンパーＶ３に限定されない。具体的には、例えば、超音波センサ１は、車体パネルＶ２が磁性体２１と電気－磁気変換器３２との間の電磁的相互作用を阻害しない材料（例えば合成樹脂）により形成されていれば、車体パネルＶ２にも取り付けられ得る。すなわち、超音波センサ１の取付対象である車体部品、例えば、車体パネルＶ２および／またはバンパーＶ３を構成する材料は、磁性体２１と電気－磁気変換器３２との間の電磁的相互作用を阻害しない材料であれば、特段の限定はない。かかる「磁束を透過可能な材料」は、「磁束を通す材料」あるいは「磁束を遮蔽しない材料」とも称され得る。かかる材料としては、典型的には、鉄等の磁性材料からなる添加成分（例えばフィラー等）を含有しない、非磁性材料（例えば合成樹脂等の非金属材料）が用いられ得る。

　超音波センサ１は、送受信一体型の構成に限定されない。すなわち、例えば、超音波センサ１は、探査波の送信のみが可能な構成を有していてもよい。あるいは、超音波センサ１は、他の超音波送信器から送信された探査波の、周囲に存在する物体による反射波を受信する機能のみを有するものであってもよい。

　超音波センサ１における各部の構成も、上記具体例に限定されない。具体的には、例えば、磁性体２１の面内形状は、円形に限定されず、四角形、六角形、八角形、等の多角形であってもよいし、楕円形であってもよいし、長円形であってもよい。

　磁性体２１は、薄板状に成形された磁石であってもよい。この場合、磁性体２１とダイアフラム２２とは、接着剤等の任意の接合手段により接合され得る。

　ダイアフラム２２の面内形状は、楕円形に限定されず、互いに直交する長手方向および短手方向を有する、矩形等の多角形であってもよい。

　ダイアフラム２２の面内形状は、互いに直交する長手方向および短手方向を有する楕円形等ではなく、かかる長手方向および短手方向を有しない円形等であってもよい。例えば、図６に示されているように、ダイアフラム２２の面内形状は、一定のダイアフラム径ＬＤを有する円形となっている。この場合であっても、外縁部２３の形状、すなわち、外縁部２３と可振部２４との面内方向における寸法比率あるいは面積比率を調整することで、可振部２４を、第一可振部寸法ＬＭ１が第二可振部寸法ＬＭ２よりも長い形状に形成することができる。具体的には、Ｚ軸方向（すなわち第一面内方向）における外縁部２３の比率は、Ｘ軸方向（すなわち第二面内方向）における外縁部２３の比率よりも小さくされる。

　接着層２８は、省略され得る。すなわち、例えば、ダイアフラム２２における外縁部２３を、熱溶着等により、バンパーＶ３に対して直接的に接合することも可能である。

　空間保持材２９は、内部空間２７のほぼ全体に充填されるような、ゲル状物質等の流動体であってもよい。

　空間保持材２９は、省略され得る。すなわち、内部空間２７は、ダイアフラム２２の剛性によって保持され得る。

　上記実施形態は、磁性体２１がダイアフラム２２に接合されている一方で、電気－磁気変換器３２が内側ユニット３に設けられた構成を有していた。しかしながら、本開示は、かかる構成に限定されない。

　すなわち、電気－磁気変換器３２がダイアフラム２２に接合されている一方で磁性体２１が内側ユニット３に設けられた構成も可能である。この場合、電気－磁気変換器３２としては、シート状あるいはフィルム状のインダクタが用いられる。

　このような構成においては、バンパー外表面Ｖ４側に配置される電気－磁気変換器３２とバンパー内表面Ｖ５側に配置される回路部３３とを電気接続するための接続配線を通すための配線用貫通孔を、バンパーＶ３に設ける必要がある。しかしながら、かかる配線用貫通孔は、接続配線を挿通することができれば足りる。このため、かかる配線用貫通孔は、従来の取付孔に比して、極めて小径であって極めて簡易に形成され、位置精度および形状精度も取付孔ほどには要求されない。また、かかる配線用貫通孔は、外側ユニット２をバンパーＶ３に取り付けることで、外側ユニット２によって外観上隠される。したがって、このような構成によっても、後付け可能性は、それほど阻害されない。また、意匠面においても、特段の不都合は生じない。

　上記実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、構成要素の個数、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数値に限定される場合等を除き、その特定の数値に本開示が限定されることはない。同様に、構成要素等の形状、方向、位置関係等が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に特定の形状、方向、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、方向、位置関係等に本開示が限定されることはない。

　変形例も、上記の例示に限定されない。すなわち、例えば、上記に例示した以外で、複数の変形例が、技術的に矛盾しない限り、互いに組み合わされ得る。

Claims (10)

1. 　車両（Ｖ）の外板（Ｖ３）に取り付けられることで当該車両に搭載されるように構成された、超音波センサ（１）であって、
   　磁性体（２１）と、
   　前記磁性体との間の振動磁界と電気信号との変換機能を有し、前記外板を挟んで前記磁性体と対向するように配置される、電気－磁気変換器（３２）と、
   　指向軸（ＤＡ）と平行な軸方向に沿った膜厚方向を有する薄膜状に形成され、前記指向軸と交差する径方向における外縁部（２３）にて前記外板における外表面（Ｖ４）に接合されることで超音波振動可能に設けられる、ダイアフラム（２２）と、
   　を備え、
   　前記磁性体と前記電気－磁気変換器とのうちの一方が前記軸方向に沿って往復移動する態様で超音波振動可能に前記ダイアフラムに固定されるとともに他方が前記外板における前記外表面の裏面である内表面（Ｖ５）と対向するように配置されることで、前記振動磁界に対応した超音波振動が前記ダイアフラムにて発生するように構成され、
   　前記ダイアフラムにおける前記外縁部が前記外板における前記外表面に接合された状態で、前記ダイアフラムと前記外板における前記外表面との間に、前記ダイアフラムの超音波振動に伴って前記軸方向に沿って伸縮する内部空間（２７）が形成される、
   　超音波センサ。
2. 　前記ダイアフラムにおける前記外縁部は、接着層（２８）を介して、前記外板における前記外表面に接合される、
   　請求項１に記載の超音波センサ。
3. 　前記ダイアフラムの超音波振動に伴い前記軸方向に沿って弾性的に変形可能に、前記内部空間に配置される、空間保持材（２９）をさらに備えた、
   　請求項１または２に記載の超音波センサ。
4. 　前記磁性体は、前記ダイアフラムに接合され、
   　前記電気－磁気変換器は、前記外板における前記内表面と対向するように配置される、
   　請求項１～３のいずれか１つに記載の超音波センサ。
5. 　前記磁性体は、薄膜状に形成された、
   　請求項４に記載の超音波センサ。
6. 　前記ダイアフラムは、前記外縁部よりも前記径方向における内側にて超音波振動可能に設けられた可振部（２４）を備え、
   　前記膜厚方向と直交する方向を第一面内方向とし、前記膜厚方向および前記第一面内方向と直交する方向を第二面内方向とし、前記第一面内方向における前記可振部の寸法を第一可振部寸法とし、前記第二面内方向における前記可振部の寸法を第二可振部寸法とした場合、前記ダイアフラムは、前記第一可振部寸法が前記第二可振部寸法よりも長くなるように形成された、
   　請求項１～５のいずれか１つに記載の超音波センサ。
7. 　前記第一面内方向における前記ダイアフラムの寸法を第一ダイアフラム寸法とし、前記第二面内方向における前記ダイアフラムの寸法を第二ダイアフラム寸法とした場合、前記ダイアフラムは、前記第一ダイアフラム寸法が前記第二ダイアフラム寸法よりも長くなるように形成された、
   　請求項６に記載の超音波センサ。
8. 　前記電気－磁気変換器に対する電力印加状態を制御する、駆動制御部（３４）をさらに備え、
   　前記駆動制御部は、送信用の駆動電力の印加停止から所定時間、前記磁性体と前記電気－磁気変換器とが互いに吸引しあうような制振電力を前記電気－磁気変換器に対して印加する、
   　請求項１～７のいずれか１つに記載の超音波センサ。
9. 　前記駆動制御部は、時間経過に伴って前記制振電力を低下させる、
   　請求項８に記載の超音波センサ。
10. 　前記駆動制御部により前記電気－磁気変換器に対して診断用電力が印加された場合に前記電気－磁気変換器を通流する電流に基づいて、前記ダイアフラムにおける異常を検知する、異常検知部（３６）をさらに備えた、
    　請求項８または９に記載の超音波センサ。

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